Thiết kế kết cấu nhà công nghiệp một tầng một nhịp - TS Phạm Minh Hà

TRƯ Ờ N G ĐẠI HỌC KIÊN T R Ú C H À NỘI ■ ■ ■ BỘ MÔN K Ế T CẤU T H É P - G ỗ T S PHẠ M MINH HÀ (Chủ biên) - T S Đ O À N T U Y Ế T N G Ọ C THIẾT KÊ KHUNG THÉP NHÀ CiNG NGHIỆP MỘT TÁNG, MỘT NHỊP ■ ■ (Tái bản) NHẢ XUẤT BẢN XÂY D ự N G H À NỘI -2010 * m m LỜI NÓI ĐẦU T ron g thời g ia n g ầ n đây, loại khung thép nhẹ với cột xà ngan g tiế t d iện đặc chữ tổ hợp hàn sử dụ n g r ấ t rộng rã i tron g công tr in h xảy dự ng công ngh iệp d â n dụn g nhờ nhữ ng ưu đ iể m b ậ t g iả m đ n g k ế chi p h í v ậ t liệu, q u trìn h c h ế tạo tự đ ộ n g hoá, việc th i công dự ng lắp nh anh thuận tiện Cùng với việc Bộ X â y dự n g ban hàn h Tiêu chuẩn th iết k ế kết cấu thép TC X D 3 -2 0 x u ấ t p h t từ tinh hỉnh thực tiễn , th cần th iết p h ả i biên soạn tà i liệu n ày đ ể sinh viên ngành X ây dựng dán d ụ n g công nghiệp có tài liệu tham- khảo tro n g qu trin h học tập m đ án m ôn học C húng xin chăn th àn h cảm ơn GS N guyễn T rảm th ầ y cô g iá o Bộ m ôn K ết cấu thóp-gỗ Trường Đ i học K iến trú c H N ội đ ã đóng góp n h iều ý kiến qu ỷ háu tron g trin h biên soạn Vi k h ả n ă n g trin h độ có hạn nên chắn không tránh khỏi thiếu só t, r ấ t m ong bạn đọc g óp ỷ p h ê binh đ ể tà i liệu có th ế hoàn chỉnh tốt C ác tác giả TRONG TÀI LIỆU s DỤNG CÁC KÍ HIỆU SAU a) C ác đặc trưng hình học A diện tích tiết diện nguyên An diện tích tiết diện thực A| diện tích tiết diện cánh Aw diện tích tiết diện bụng A hn diện tích tiết diện thực bulông b chiều rộng b, chiều rộng cánh b chiều rộng phần nhò cánh h chiều rộng sườn ngang h chiều cao tiết diện chiều cao bàn bụng h, chiều cao đường hàn góc h lv khoảng cách trục cánh dầm i bán kính quán tính tiết diện ix, iy bán kính quán tính tiết diện trục tương ứng x-x, y-y I| m ôm en quán tính tiết diện nhánh I, m ôm en quán tính xoắn Ix, Iy m ôm en quán tính tiết diện nguyên trục tương ứng x-x y-y Inx, Iny mômen quán tính tiết diện thực trục tương ứng x-x y-y L chiều cao đứng, cột chiều dài nhịp dầm / chiều dài nhịp /„ chiều dài tính toán cấu kiện chịu nén /x, ly chiều dài tính toán cấu kiện mặt phẳng vuông góc với trục tương ứng x-x, y-y /w chiều dài tính toán đường hàn s m ôm en tĩnh t chiều dày tị , tw chiều dày củ a cánh bụng W nmin m ôm en chống uốn nhỏ tiết diện thực trục tính toán W x, W y m ôm en chống uốn tiết diện nguyên đối VỚI trục tương ứng x -x , y -y b) N goại lực nội lực F, p ngoại lực tập trung M m ôm en uốn M x, M y m ôm en uốn trục tương ứng x-x, y-y N lực dọc V lực cắt c) Cường độ ứng suất E m ôđun đàn hồi f cường độ tính toán thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy fv cường độ tính toán chịu cắt thép fc cường độ tính toán thép ép m ặt theo m ặt phẳng tì đầu (có gia công phẳng) fuh cường độ kéo đứt tiêu chuẩn bulông fth cường độ tính toán chịu kéo bulông fvh cường độ tính toán chịu cắt buiông fth cường độ tính toán chịu ép m ặt bulông fbá cường độ tính toán chịu kéo bulông neo fhh cường độ tính toán chịu kéo bulông cường độ cao fw cường độ tính toán m ối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo hạn chảy fwv cường độ tính toán m ối hàn đối đầu fwf cường độ tính toán đường hàn góc (chịu cắt quy ước) theo kim loại m ối hàn fws cường độ tính toán đường hàn góc (chịu cắt quy ước) theo kim loại biên nóng chảy fwun cường độ tiêu chuẩn kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt ứng suất pháp ơc ứng suất pháp cục chịu cắt x, y ứng suất pháp song song với trục tương ứng x-x, y-y cr ,ơc cr ứng suất pháp tới hạn ứng suất cục tới giới hạn X ứng suất tiếp \-r ứng suất tiếp tới hạn K í hiệu th ô n g sô e độ lệch tâm lực rn độ lệch tâm tương đối mc độ lệch tâm tương đối tính đổi nv số lượng mặt cắt tính toán Pr ps hệ số để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn biên nóng chảy thép Y, hệ số điều kiện làm việc kết cấu Yb hệ số điều kiện làm việc liên kết bulông VYp hệ số độ tin cậy tải trọng (hệ số vượt tải) nc hệ số tổ hợp nội lực 'H hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện độ mảnh cấu kiện I độ mảnh quy ước A vv độ mảnh quy ước bụng A.x , Xy độ mảnh tính toán cấu kiộn m ặt phẳng vuông góc với trục tương ứng x-x, y-y hệ số chiều dài tính toán cột hệ số uốn dọc r báng tăng lên 1000 lần: Giá trị cùa hệ số ipt không lây lớn giá trị (p 040 043 039 037 036 042 038 036 035 = Ả y jf/ E 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 162 153 143 133 124 117 110 103 097 091 079 069 060 053 048 044 041 130 124 116 108 102 097 092 087 077 067 058 052 047 044 040 151 149 143 136 130 123 118 110 104 098 093 088 083 073 064 056 050 045 042 039 038 037 055 045 068 065 061 058 052 048 043 041 037 035 034 038 034 032 031 055 054 052 051 050 047 044 042 038 035 032 030 029 036 032 030 028 027 Bảng [V Hệ sỏ ánh hưởng hình dạng tiết diện /7 Bảng IV ịtiếp ĩlĩco) Báng IV (kết thúc) Ar |Ị> Af V\ 0,5 Af N 0.5A, 0,5Af 0,5AW -i- 0,5Aị I 0.5A, 1,4 1,4 1,0 1,6-0,01 (5 - m) Ầ 1,6 1,35 +0,05/?; 2,0 1,8 - 0,02 (5 - m) Ầ 1,8 1,3 + 0,1//; 0,5 1,45 + 0,04m 1,65 1,45 + 0,04/77 1,0 1,8 + 0,12 m 2,4 1,8 + ,12m 1,5 2,0 + 0,25 m + 0,1 X 2,0 3,0 + 0,25m + 0,1/1 i 0,25 Af' 0.5A 1,4 b 0,5AW 0,5 V -ể- T : Đôi với loại tiết diện từ -ỉ- tính lì s ố / |M „ không phẩn cánh đặt thẳng đứng: Đối với loại tiết diện từ -r giá trị rjs lấy bàng giá trị cúa q cuả loại tiết diện tương ứng với trị sô' Af !AW TÀI LIỆU THAM KHẢO TCXDVN 338-2005: Kết câu :lìép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995: Tải trọng tác dộng - Tiêu chuẩn thiết kế Tuyển tập TCVN: Thép kết cấu thép dùng cho xây diữig.N hà xuất Xây dựng Hà Nội, 2001 Phạm Văn Hội (chủ biên) Kết cấu thép 2: Công trình dân dụng công nghiệp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà N ội, 1998 Phạm Văn Hội (chủ biên) Kết cấu tliép: Cấu kiện Nhà xuất K hoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2006 Đoàn Định Kiến (chủ bièn) Thiết k ế kết cứu thép nhủ công nghiệp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1998 Đoàn Tuyếl Ngọc, Phạm Minh Hà Tính toán khung thép nhẹ theo Tiêu chuẩn Việt Nam Tiên chuẩn Mỹ Trường Đại học Kiến trúc Hà N ội, 2007 AISC 1999 Load and Resistance Pactor Desìíịn Specification fo r Structural Steel ỉỉuildinẹs A1SI 2002 Coìíì-Vovmeủ Steel DesiiỊii 10 MBMA 2002 M etal Buiỉding Systems Manuaỉ 11 Lui E.M Slructuraỉ Steel Design CRC Press LLC, 1999 12 BeJTCHfl E.M H jrp M em avim ecKue KOHcmpyKụuu CTpoHH3flaT MocKBa, 1985 13 r opcB B.B H ;ip MemarnmecKue KOìicmp\Kiịuu: KoncmpyKiịuu 3ÒaHuù Tom Bbicuiaa LUKOJia MocKBa, 1999 14 KvịíieaoB B.B H zip MemavimecKue KOHcmpyKiịuu CnpaeoHHUK npoeKmupoeuịUKa UHMMnpoeKTCTanbKOHCTpvKLu™ HMeHH H.n.Me.iHHKOBa PĨ3jỊaTeJibCTBO ACB MocKBa, 2000 101 MỤC LỤC Trang L òi n ó i đầu C ác k ý hiệu sử d ụ n g tài liệu C hương C ấu tạo chun g khung thép nhẹ nhà công nghiệp m ột tầng, m ột nhịp 1.1 Phạm vi áp dụng yêu cầu chung 1.2 Cấu tạo khung thép nhẹ m ột tầng, m ột nhịp 10 1.3 Hệ giằng nhà công nghiệp dùng kết cấu khung thép nhẹ 12 1.3.1 Hệ giằng mái 12 1.3.2 Hệ giằng cột 12 C hương T hiết kẽ khụng ngang 2.1 Các kích thước khung ngang 14 14 2.1.1 T heo phương ngang 14 2.1.2 Theo phương dứng 14 2.2 Sơ đồ tính khung ngang 15 2.3 T hiết k ế xà gổ m 16 2.4 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 18 2.4.1 Tải trọng thường xuyên 18 2.4.2 H oạt tải m 19 2.4.3 H oạt tải cầu trục 19 2.4.4 Tải trọng gió 20 2.5 X ác định nội lực 21 2.6 T ổ hợp nội lực 22 2.7 T hiết k ế cột khung 22 2.7.1 Xác định chiều dài tính toán 22 2.7.2 C họn tiết diện 24 2.7.3 K iểm tra tiết diện 24 2.8 T hiết k ế xà ngang 29 2.8.1 C họn tiết diện 29 2.8.2 K iểm tra tiết diện 30 2.9 T hiết k ế chi tiết 2.9.1 V cột 102 31 31 2.9.2 Chân cột 33 2.9.3 Liên kết cột xà ngang 38 2.9.4 Mối nối xà 41 2.9.5 Mối nối đỉnh xà 42 9.6 Liên kết cánh với bụng cột xà ngang 43 Chuông Ví dụ tín h toán 44 3.1 Số liệu thiết kế 44 3.2 X ác định kích thước khung ngang 44 3.2.1 Theo phương đứng 44 3.2.2 Theo phương ngang 45 3.2.3 Sơ đồ tính khung ngang 46 3.3 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 46 3.3.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 46 3.3.2 Hoạt tải máj 47 3.3.3 Tải trọng gió 48 3.3.4 Hoạt tải câu trạc 48 3.4 X ác định nội lực 50 3.5 Thiết k ế tiết diện cấu kiện 56 3.5.1 Thiết kê tiết diện cột 56 3.5.2 Thiết kế tiết diện xà ngang 60 3.6 TTiiết kê chi tiết 63 3.6.1 Vai cột 63 3.6.2 Chân cột 66 3.6.3 Liên kết cột với xà ngang 71 3.6.4 Mối nối đỉnh xà 74 3.6.5 Mối nối xà (ớ nhịp) 76 3.6.6 Liên kết cánh với hàn bụng CỘI xà ngang 76 Phu luc Phụ lục 77 Phụ lục 83 Phụ lục 90 Phụ lục 92 Tài liệu th a m k h ả o 101 103 ... đây, kết cấu khung thép nhẹ áp dụng rộng rãi công trình xây dựng, công trình công nghiệp Do vêu cầu sử dụng công nãng công trình, kết cấu khung thép nhẹ có dạng nhiều nhịp, tầng nhiều tầng Cấu. .. toán ổn định dầm Chương CẤU TẠO CHUNG CỦA KHUNG THÉP NHẸ TRONG NHÀ CỎNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP 1.1 PH ẠM VI AP DỤNG VA CAC YÊU CÃU CHUNG Hệ kết cấu chịu lực nhà công nghiệp bao gồm khung ngang,... lượng nhẹ Nhìn chung, kết cấu nhà công nghiệp nhà dân dụng thiết kế phải đáp ứng yêu cầu sử dụng tính kinh tế Trong yêu cầu sử dụng yêu cầu quan trọng nhất, thể điểm sau: - K ết cấu phải có đủ độ