Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1 Hình1: Các kích thước chính của khung ngang... Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1 Lưới cột: các cột khung tạo nên lưới cột, cột tại

Trang 1

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1

- Địa điểm xây dựng: Nghệ An

- Kết cấu bao che: tôn mạ màu

b k=0,3m khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang

- Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng tới đáy xà ngang:

Hr là chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ là 0,2m

- Chiều cao cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:

Hd =H- Htr=11,43 – 2,63=9,8(m)

-***^^^^^*** -Sinh Viên Thực Hiện:Nguyễn Trung Kiên Page 1 Lớp:XDD54-ĐH1

Trang 2

Hình1: Các kích thước chính của khung ngang.

2.2.Theo phương ngang:

2.2.1.Sơ bộ kích thước tiết diện cột và xà ngang.

- Vì nhà có cầu trục với sức nâng là 12.5<30(T) nên coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:

L1=

2

k L

L−

= 18 16,52

−

= 0,75(m) Trong đó:

L là khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung), thường có mô đun 6m hoặc 3m

LK là nhịp của cầu trục, phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và công nghệ, lấy theo catalô

Trang 3

Khoa Công Trình

-***^^^^^*** -cầu trục Ngoài các -***^^^^^*** -cầu trục tiêu chuẩn, các nhà cung cấp còn sản xuất -***^^^^^*** -cầu trục phi tiêu chuẩn , tức là nhịp cầu trục LK bất kỳ miễn sao đảm bảo khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột phải lớn hơn zmin Chọn LK = 16,5(m)

- Do sử dụng cột có tiết diện thay đổi nên chọn tiết diện cột theo yêu cầu về độ cứng như sau:

+ Chiều cao tiết diện cột trên:

Chọn theo cấu tạo h cột trên= 0,15(m)

+ Bề rộng tiết diện cột trên:

b cột trên=(0,3÷0,5).h cột trên=(0,3÷0,5).0,15=(0,045÷0,075) (m)

Chọn theo cấu tạo b cột trên= 0,06(m)

+ Chiều cao tiết diện cột dưới:

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột trên:

+ Bề rộng tiết diện cột: b = 0,3 (m)

+ Chiều dày bản cánh: tf = 0,018 (m)

+ Chiều dày bản bụng: tw= 0,016 (m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột dưới:

Trang 4

Khoa Công Trình

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện chân kèo:

+ Chiều cao tiết diện đầu vì kèo: h1= 0,7(m)+ Chiều cao tiết diện cuối vì kèo: h2= 0,5(m)

+ Chiều dày bản cánh vì kèo: tf = 0,018(m)

+ Chiều dày bản bụng vì kèo: tw= 0,016(m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện giữa vì kèo:

+ Chiều cao tiết diện vì kèo: h = 0,5(m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện đầu kèo:

+ Chiều cao tiết diện đầu vì kèo: h1= 0,5(m)+ Chiều cao tiết diện cuối vì kèo: h2= 0,7(m)

- Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột (z) không được nhỏ hơn khoảng cách zmin trong catalô cầu trục, để đảm bảo cho cầu trục không vướng vào cột khi hoạt động Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:

Trang 5

Lưới cột: các cột khung tạo nên lưới cột, cột tại đầu hồi nhà phải dịch vào phía trong 500

mm so với trục định vị, với mục đích để cho kết cấu bao che giữ được kích thước thống nhất

6500 A

Hình3: Bố trí lưới cột.

2.2.2.2.Bố trí hệ giằng.

Bố trí hệ giằng mái và hệ giằng cột

Hệ giằng là một bộ phận trọng yếu của kết cấu nhà, có tác dụng:

Trang 6

Khoa Công Trình

-***^^^^^*** - Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà

- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục

- Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu dàn, cột

- Làm cho dựng lắp an toàn, thuận tiện

Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia làm hai nhóm: giằng mái và giằng cột

2.2.2.2.1.Bố trí hệ giằng mái.

Hệ giằng mái trong nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo phương ngang nhà tại hai gian đầu hồi (hoặc gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ và ở một số gian giữa nhà tùy thuộc vào chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá 5 bước cột Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc, thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đương kính không nhỏ hơn 12 mm Ngoài ra, cần bố trí các thanh trống dọc bằng thép hình (thường là thép góc) tại những vị trí quan trọng như đỉnh mái, đầu xà ( cột ), chân cửa mái… Trường hợp nhà có cầu trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập dọc thép đầu cột để tăng cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền các tải trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận

Trang 7

Khoa Công Trình

Tấm cứng phải đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở biến dạng nhiệt của các kết cấu dọc Nếu khối nhiệt độ quá dài, một tấm cứng không đủ để giữ ổn định cho toàn bộ các khung thì dùng hai tấm cứng, sao cho khoảng cách từ đầu khối đến trục tấm cứng không quá 75 m và khoảng cách giữa trục hai tấm cứng không lớn quá 50 m Sơ đồ các thanh của tấm cứng có nhiều dạng: chéo chữ thập một tầng - đơn giản nhất hoặc hai tầng khi cột quá cao; kiểu khung cổng khi bước cột 12 m hoặc khi cần làm nối đi thông qua

Trong các gian đầu và gian cuối của khối nhiệt độ,cũng thường bố trí giằng lớp trên Giằng này tăng độ cứng dọc chung, truyền tải trọng gió từ dàn gió đến đĩa cứng Các thanh giằng lớp trên này tương đối mảnh nên có thể bố trí ở hai đầu khối mà không gây ứng suất nhiệt độ đáng kể

500

6500 1

500

+9,2+10+11,83

±0,00

Hình5: Hệ giằng cột.

2.3.Sơ đồ tính khung ngang:

Do sức nâng của cầu trục không lớn nên ta chọn phương án cột có tiết diện thay đổi với

độ cứng của cột dưới là I1 và của cột trên là I2 Vì nhịp khung là L= 18m nên ta chọn phương án

xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm Dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 3 m, với độ cứng tương ứng đoạn đầu và cuối là I1 và I2 Đoạn thứ 2 có độ cứng không đổi là I2 và dài 3m, điểm cuối cách đầu xà là 6m Đoạn còn lại có độ cứng thay đổi lần lượt ứng với đầu xà và cuối

xà là I2 và I1

Do nhà có cầu trục nên coi liên kết giữa cột với móng là liên kết ngàm cứng tại cốt0,00mLiên kết giữa cột với xà ngang, liên kết tại đỉnh xà ngang và liên kết giữa các đoạn xà ngang là cứng Trục cột khung lấy trùng vớt trục định vị để đơn giản hóa tính toán

3 Tải trọng tác dụng lên khung ngang:

3.1 Tải trọng thường xuyên:

Chọn độ dốc mái i=10 % suy ra α =5,71 độ ; sinα = 0,0995; cosα=0,995

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng các bộ phận chi tiết (mái tôn+xà gồ+giằng), trọng lượng bản thân dầm cầu trục Trong đó:

- Trọng lượng bản thân kết cấu: SAP tự tính

- Trọng lượng các bộ phận chi tiết:

mái tôn+xà gồ+giằng mái =(20-25)kG/m2

Trang 8

Hình7: Sơ đồ tính khung với tĩnh tải.

3.2.Hoạt tải mái:

Trang 9

Hình 8a: Sơ đồ tính khung với hoạt tải cả mái.

Trang 10

Trang 11

Khoa Công Trình

wo là áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió (địa điểm xây dựng)

k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa hình

Ở đây ta chọn địa hình dạng C Sau khi nội suy ta có:

Tại đỉnh cột (cao trình +10,9m so với mặt nền), k=1,029

Tại đỉnh mái (cao trình +12,1m so với mặt nền), k=0,045

hệ số k trung bình cho cả mái là kmái=1,029 1,045

dấu "+" thể hiện gió có chiều hướng từ ngoài vào trong nhà

dấu "-" thể hiện gió có chiều hướng từ trong nhà ra ngoài

Trường hợp nhà có chiều cao không vượt quá 10m, tải trọng gió được coi là không đổi Với nhà có chiều cao trên 10m, tải trọng phân bố theo quy luật hình thang, do đó để thuận tiện trong tính toán có thể quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên suốt chiều cao của cột bằng cách nhân trị số của q với hệ số quy đổi αH, lấy như sau:

αH=1 nếu H≤10m

αH=1,04 nếu H=10÷15m

αH=1,1 nếu H=15÷20m

Cụ thể ở đây, chiều cao cột tính từ mặt nền đến đỉnh cột là 10,9m thuộc khoảng (10÷15m) nên

ta nhân trị số của q với 1,04 để quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên suốt chiều cao của cột

Trang 12

Khoa Công Trình

Hình 9: Sơ đồ xác định hệ khí động với tải trọng gió trái.

Hình 10: Sơ đồ xác định hệ số khí động với tải trọng gió phải.

Trang 13

Trang 14

Khoa Công Trình

Hình 12: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang.

3.4.Hoạt tải cầu trục:

Theo bảng II.3 phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 12.5 tấn như sau :

Zmin(mm)

Bề rộngGabarit

Bk(mm)

Bề rộngĐáy

Kk(mm)

T.lượngCầu trụcG(T)

đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục truyền lên vai cột:

Dmax=n.nc.∑Pmax.yi

Trang 15

Khoa Công Trình

Dmin=n.nc.∑Pmin.yi

Trong đó :

n=1,2 là hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục;

nc là hệ số tổ hợp xét đến xác suất xảy ra đồng thời của nhiều cầu trục,

nc=0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình,

nc=0,9 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nặng;

Pmax là áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tra catalô cầu trục;

Trang 16

Trang 17

o

Q G T

Trang 18

Khoa Công Trình

no là số bánh xe cầu trục ở một bên ray;

yi là tung độ đường ảnh hưởng

Trang 19

Trang 20

Khoa Công Trình

Hình 18: Quy ước chiều dương của nội lực theo SBVL.

Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho khung với các trường hợp chất tải (đơn vị tính kN, kN.m)

Hình 18: Biểu đồ mômen do tĩnh tải.

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Trang 39

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

Trang 47

Trang 48

M -52.122 -16.046 -45.874 7.233 -66.594 -40.002 30.022 493.929 -277.898

N -83.298 -19.374 -24.812 -190.188 -40.662 -0.966 0.966 56.358 32.747

Giữa cột(4,6 m) MN -66.543 -19.374-0.137 5.999 -24.812 -190.188 -40.662-1.783 50.261 -23.565 -15.224-0.966 15.3770.966 93.529 -100.95156.358 32.747

Đỉnh cột(9,2 m)

Tiết diện 1m phía dưới

Tiết diện 1,315m phía trên

Đỉnh cột(2,63 m)

Trang 49

Hoạt tải1/2 mái

Tphải

Gió trái

Gióphải

Trang 50

M

Ntư

− max

Trang 51

+ max

M

Ntư

− max

M

Ntư

− max

Trang 52

+ max

M

Ntư

− max

M

Ntư

− max

Trang 53

+ max

M

Ntư

− max

M

Ntư

− max

Trang 54

+ max

M

Ntư

− max

M

Ntư

− max

Trang 55

Trang 56

Khoa Công Trình

-***^^^^^*** -5 Thiết kế tiết diện cấu kiện.

5.1 Thiết kế tiết diện cột.

5.1.1 Xác định chiều dài tính toán.

Chọn phương án cột tiết diện thay đổi với độ cứng của cột dưới và cột trên lần lượt là lần lượt là I1,I2.Tỉ số độ cứng là

3 2

3 1

1,65 103,67 10

I I

H

H =0,45x

9,82,63=1,677

- Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất trong phần cột dưới và phần cột trên:

m= 217,129 7,7

28,193

d t

Trang 57

Khoa Công Trình

5.1.2 Chọn và kiểm tra tiết diện:

5.1.2.1.Chọn và kiểm tra tiết diện cho phần cột dưới:

Chọn chiều cao tiết diện cột dưới là h =90cm

Chọn bề rộng tiết diện cột là b=40 cm

- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:

N= 217,129 KN M= 449,040 KN.m V= 84,581 KN

đây là cặp nội lực tại tiết diện chân cột dưới do các trường hợp tải trọng 1,4,8 gây ra

Dùng thép CCT34 với độ dày t<2cm, có cường độ tính toán là f= 21KN/cm2

Hệ số điều kiện làm việc γc=1

- Độ lệch tâm e=M

N =

449,040217,129= 2,07(m).

- Cột dưới có dạng tiết diện chữ H và mặt phẳng tác dụng mômen trùng với mặt phẳng bụng cột, sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng tiết diện η=1,25.

- Tiết diện cột được chọn như hình vẽ:

+ Bản cánh: (1,8x40)cm

+ Bản bụng: (1,6x86,4) cm

- Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:

+ Diện tích mặt cắt ngang: A=twhw+2.tfb= 1,6x86,4+2x1,8x40=282,24(cm2)

Hình 44: Tiết diện cột dưới.

+ Mômen quán tính của tiết diện đối với trục x:

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	4,14 MB