Thuyết minh đồ án kết cấu thép 2

MẫuBài thuyết minh làm đồ án kết cấu thép 2, các bạn liên hệ để nhận file đồ án mẫu có công thức tính để ra kết quả nhanh nhấtNỘI DUNG:Thiết kế kết cấu nhà công ghiệp 1 tầng theo các số liệu sau :IGIẢ THIẾT:1Kích thước nhà :Nhịp nhà: L(m);Bước cột : B=6m Chiều dài nhà : D(m);Cao trình đỉnh ray :Hr(m)2Vật liệu :Kết cấu khung : Thép CT3; Cường độ f=2100daNcm2; que hàn E42 hoặc tương đương .Kết cấu bao che : Mái :Tấm panen BTCT ;Tường : Xây gạch ; Móng :BTCT cấp bền B153Liên kết : Hàn và bulong4Tiêu chuẩn thiết kế : Theo các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam5Địa điểm xây dựng: Khu công nghiệp Trà Đa, thành phố Gia Lai.

Trang 1

Đồ Án Kết Cấu Thép II GVHD:ThS Nguyễn Thị Hương Thảo

TRƯỜNG ĐAỊ HỌC ĐÔNG ÁKHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG …………………

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌCTHIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TÂNG

Họ và tên sinh viên : ĐÀM TRUNG KIÊN

4/Tiêu chuẩn thiết kế : Theo các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam

5/Địa điểm xây dựng: Khu công nghiệp Trà Đa, thành phố Gia Lai.

Trang 2

1/Bố trí mặt bằng ,mặt cắt ngang khung nhà và hệ giằng

2/Thiết kế cột khung và dàn mái

3/Tính toán cấu tạo chi tiết và lien kết cấu thép các bộ phận của khung ngang

IV/ HÌNH THỨC THỂ HIỆN :

1/Thuyết minh :

Viết tay sạch sẽ,rõ ràng kèm theo hình vẽ trên giấy A4 ,đóng tập

2/Bản vẽ: Bố trí các hình vẽ trên bản vẽ A1

Trang 3

THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP

Thiết kế khung ngang nhà xưởng một tầng, một nhịp có hai cầu trục sức nâng 50/10

T, chế độ làm việc trung bình, nhịp nhà L = 24 m dài 108 m; bước cột B=6 m, cao trình đỉnh ray 8 m, mái lợp Panen Bêtong cốt thép Nhà xây dựng vùng gió IIB Vật liệu làm kết cấu chịu lực thép CCT34 Móng Bê tong cấp độ bền B15

1 CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU.

1.1 Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp (Hình 1)

Khung ngang gồm có cột và rường ngang Liên kết cột với rường ngang là cứng hoặc khớp, ở đây trong đồ án môn học ta chọn cứng cho tổng quát Cột thường là bậc thang, phần trên đặc, phần dưới đặc hoặc rỗng Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp bằng BTCT Độ dốc từ 1/8 đến 1/12 Đồ án này chọn 1/10

1.2.Kích thước chính của khung ngang

Xác định các kích thước chính của khung, cũng như của cột, dàn, là dựa vào nhịp khung L Bước khung B, sức nâng cầu trục Q và cao trình mặt ray H r

H - Chiều cao Gabarit cầu trục

100 – Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

f – Khe hở phụ xét độ võng của kết cấu và thanh giằng lấy bằng 200 – 400 mm

Trang 4

H - Chiều cao ray tra bảng IV – 7 = 130mm

Chiều cao phần cột dưới:

hd = H – ht + hch = 11650 – 4380 +820 = 8090mm=8,09m

Trong đó:

ch

h - Phần cột chôn dưới mặt nền lấy 600 – 1000 mm, chọn 820 mm

Bê tong phần cột trên chọn: b t 600mm không nhỏ hơn 1/12 chiều cao h t

a – Khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột, a = 250mm

 - Khoảng cách từ trục định vị đến trục đường ray, được xác định:

Trang 5

Chiều cao dàn mái tại trục định vị lấy h0 2200mm, độ dốc cánh trên i=1/10=0.1

như vậy chiều cao giữa giàn là: h 0 i.L2 = 2200+0,1x2400/2=3400mm

Hệ thanh bụng là loại thanh hình tam giác có thanh đứng Khoảng mắt cánh trên 3000mm Bề rộng cửa trời lấy 9m (trong khoảng 0.3L – 0.5L = 7.8-:-13), chiều cao cửa trời gồm một lớp kính 1.5m, bậu trên 0.2m và bậu dưới 0.8m

200 i= 0.10

3000 3000 3000 4000

1500 800 2200

3.Hệ giằng

3.1.Hệ giằng mái

3.2.Hệ giằng cột

Trang 6

II.TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG

1.Tải trọng tác dụng lên dàn

1.1.Tải trọng thường xuyên

a)Tải trọng các lớp mái tính toán theo cấu tạo của mái lập theo bảng sau

Cấu tạo của lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn

2

/

Kg m mái

Hệ sốvượt tải

Tải trọng tínhtoán KG m/ 2 mái

Trong đó: n = 1.1 – Hệ số vượt tải

1.2 – Hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng

0.6

d

  - Hệ số trọng lượng dàn lấy bằng 0.6 đên 0.9 đối với nhịp 24 – 36m

c)Trọng lượng kết cấu cửa trời

Có thể tính theo công thức kinh nghiệm: tc 1,1 12 13.2 / 2

d)Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa trời

- Trọng lượng cánh cửa (kính + khung) tc 35 / 2

Trang 7

Tải trọng g ct và g Kb chỉ tập trung ở những chân cửa trời

Để tiện tính toán khung, ta thay chúng bằng lực tương đương phân bố đều trên mặt bằng nhà g ct

p  Kg m mặt bằng với hệ số vượt tải n  p 1.4

Tải trọng tính toán phân bố đều trên rường ngang

1.4 75 6 630 / 0.63 /

tc p

b)Do trọng lượng dầm cầu trục

Trọng lượng dầm cầu trục tính sơ bộ theo công thức:

Gdcc = n.αdcc.l2

dcc =1,2 x 24 x 62= 1040 KgTrong đó: l dcc  B 6m - Nhịp cầu trục

αdcc = 24 là hệ số trọng lượng dầm cầu trục bằng 24 đến 37 với Q75T

n = 1.2

dcc

G đặt ở vai đỡ dầm cầu trục là tải trọng thường xuyên

c)Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục

Tải trọng áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau ở vào vị trí bất lợi nhất Cầu trục 20T có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của 1 bánh xe là:

Ptc

max = 22 T

Trang 8

Áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất của một bánh xe cũng có thể tra bảng cầu trục hoặc tính theo công thức:

Ptc

min=(Q+G)/n0-Ptc

max = ( 20 + 36)/2 -22 = 6 TTrong đó:

Dmax = nc.Pmax.∑yi = 0,85 x 26,4 x 1,9 = 42,64 T

Dmin = nc.Pmin.∑yi = 0,85 x 7,2 x 1,9 = 11,63 T

Trong đó:

0.85

c

n  - Hệ số tổ hợp khi hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình

Các lực D max,Dmin đặt vào trục nhánh đỡ dầm cầu trục của cột, nên lệch tâm đối với trục cột dưới một đoạn e lấy xấp xỉ bằng bd/2 Do đó tại vai cột có sinh ra moment lệch tâm:

Mmax = Dmax x e = 42,64 x 1 = 42,64 T

M = D e = 11,63 x 1 = 11,63 T

Trang 9

Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động Lực hãm xe con, qua các bánh xe cầu trục, truyền lên dầm hãm vào cột

Lực hãm ngang của xe con:

3.Tải trọng gió tác dụng lên khung

Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737 – 95 Nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn 36m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió Áp lực gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m trở xuống thuộc khu vực I-A (có thể kể đến ảnh hưởng của gió bão):

q0tc = 65 Kg/m2

Trang 10

Phía trái gió: q    n q0 K C B

h - Chiều cao từng đoạn có ghi hệ số khí động C i

K = 1,289 ở độ cao 19.85m trong khoảng từ độ cao 13,85m đến 19,85m, dùng hệ

số trung bình của K: K = 1,258

Vậy:

W=n x q0 x K x B x∑Ci x hi

0,507*2,2) = 3,88 T

Trang 11

S= n x q0 x K x C x F1= n x q0 x K x C x B1x H/2 = 3,444 T

S= n x q0 x K x C’ x F1= n x q0 x K x C’ x B1x H/2 = 2,182 T

III.Tính nội lực khung

1.Sơ bộ chọn tỷ số độ cứng giữa các bộ phận khung

Moment quán tính dàn:

ax

2

m d d

hd = 350cm- Chiều cao giữa giàn (tại tiết diện có M max)

 - Hệ số kể đến độ dốc cánh trên và sự biến dạng của các thanh bụng,  0.8

khi i = 1/10

Vậy: Id =(Mmax x hd x μ)/(2 x f) = 26700000 x 350 x 0,8 /2 x 2100 = 1780000 cm)/(2 x f) = 26700000 x 350 x 0,8 /2 x 2100 = 1780000 cm4Kết cấu khung thép CCT34 cường độ tính toán f 2100daN cm/ 2 khi t 20mm

Moment quán tính của tiết diện cột dưới được xác định theo công thức gần đúng:

t d

Trang 13

Dùng phương pháp chuyển vị, ẩn số là góc xoay  1, 2 và một chuyển vị ngang  ở đỉnh cột Trường hợp ở đây, khung đối xứng và tải trọng đối xứng nên   0 và

Từ đây về sau quy ước dấu như sau:

Moment dương khi làm căng thớ bên trong của cột và dàn Phản lực ngang là dương khi có chiều hướng từ bên trong ra bên ngoài Tức là đối với cột trái thì hướng từ phải sang trái, ta hiểu phản lực là lực do nút tác dụng lên thanh

Tính các trị số:

h = ht + hd = 14,67m

μ)/(2 x f) = 26700000 x 350 x 0,8 /2 x 2100 = 1780000 cm=I1/I2-1 = 6

α=ht /h = 0,271

Trang 14

B

BEI R

p

R r

Biểu đồ moment vẽ ở hình 7a

Moment phụ sinh ra ở vai cột do sự lệch của trục cột trên với trục cột dưới bằng:

Trang 15

Trang 16

3.Tính khung với tải trọng tạm thời trên mái (hoạt tải)

Ta có ngay biểu đồ do hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trị số của moment do tải trọng thường xuyên ở biểu đồ hình 7c với tỷ số:

Trang 17

4.Tính khung với trọng lượng dầm cầu trục

Trọng lượng dầm cầu trục G dcc 1.04T đặt vào trục nhánh đỡ DCT và sinh ra moment lệch tâm:

 (vì 2 moment này đặt cùng 1 vị trí nhưng ngược chiều)

Trong nhiều trường hợp, khi G dcc khá nhỏ so với D max,Dmin nên có thể nhập luôn G dcc

vào D max,Dmin và tính luôn M max,Mmin như ở điểm 5 tiếp theo bỏ qua điểm 4 này

Trang 18

5.Tính khung với moment cầu trục M max,Mmin

2 1

1 2

1 3

0,021 /

C B B t

M M R h  EI h

Chân cột:

Trang 19

R - Phản lực trong liên kết thêm do tải trọng ngoài gây ra trong hệ cơ bản

Vẽ biều đồ moment do M max,Mmin gây ra dùng các công thức ở phụ lục Cũng có thể

sử dụng ngay biểu đồ moment lệch tâm M e của tải trọng mái (hình 7b) nhân với hệ số:

Trang 20

1 2

1 11

24,08 /

p

R

h EI r

Trang 21

6.Tính khung với lực hãm ngang T

Lực T đặt ở cao trình hãm cách vai cột 1m

Lực T có thể tác dụng ở cột trái hay cột phải, chiều hướng vào cột hoặc đi ra khỏi cột.Dưới đây giải khung với trường hợp lực T đặt vào cột trái hướng từ trái sang phải Các trường hợp khác của T có thể suy ra từ trường hợp này

Trình tự tính toán giống như tính với M max,Mmin

Vẽ biểu đồ M do   1 gây ra trong hệ cơ bản và đã tính được:

Trang 22

Tính moment tại tiết diện C và A, ngoài ra tính M T ở tiết diện D (chỗ đặt T).

Trang 23

7.Tính khung với tải trọng gió

Ở đây tính với trường hợp gió thổi từ trái qua phải Với gió thổi từ phải qua trái chỉ việc thay đổi trị số cột (Sơ đồ tải trọng gió ở hình 4b)

Đã có biểu đồ M do   1 gây ra trong hệ cơ bản (hình 10a) và có:

Trang 25

IV.TÍNH CỘT

1.Xác định chiều dài tính toán của cột

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để chọn tiết diện cột là cặp M, N

Các cặp khác có trị số nhỏ rõ ràng là không nguy hiểm bằng cặp đã chọn

a)Xác định trọng lượng bản thân của mỗi đoạn cột

Khi chọn tiết diện mỗi phần cột cần kể thêm trọng lượng bản thân của cột (hoặc đoạn cột)

Trang 26

N g

Đối với cột trên: N N tu N max 40, 251T

Đối với cột dưới:

K   đối với cột dưới chọn K = 0.4

 - Hệ số cấu tạo, trọng lượng các chi tiết làm tăng tiết diện cột

h - Chiều dài đoạn cột

Đối với cột trên: h c h t 3,97m

Đối với cột dưới: h c h d 10,7m

Đối với cột trên:

Trang 27

104, 231 10, 7 1115

c c c

Để chọn tiết diện cột dưới có thể chọn nhiều cặp tùy thuộc vào tính toán bộ phận nào

Ở đây để xác định chiều dài tính toán của các phần cột ta chọn cặp có N lớn nhất tức là cặp:

2

0,698

t d

2.Chọn tiết diện cột trên

Nội lực nguy hiểm cho cột trên là:

M = -37264daNm

40251 335 40586

tu c

N N G    daN

a)Dạng tiết diện và chiều cao h của tiết diện

Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng, ghép từ 3 bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trước

Trang 28

0,9240586

c)Chiều rộng tiết diện b và bề dày các bản t t f, w

Dựa theo yêu cầu

397

13, 233

30 30

t f

d)Kiểm tra tiết diện đã chọn

Các đặc trưng hình học của tiết diện

Trang 29

7203.9

7.1142.8

-Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột

2 2.97 100

41.837.1

Trang 30

Moment tính toán khi kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung là moment lớn nhất tạitiết diện ở phần 3 cột.

Vậy c xác định theo công thức:

Trong đó  và  là các hệ số xác định theo bảng 4.9 sách “Kết cấu thép cấu kiện cơ bản”

Trang 31

Do khả năng chịu lực của cột được xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt

phẳng uốn nên độ mảnh giới hạn w

w

h t

t   f  không phải đặt sườn ngang

Vậy tiết diện đã chọn như hình là thỏa mãn

Trang 32

3.1.Dạng tiết diện và chiều cao h của tiết diện

Cột dưới rỗng có tiết diện không đối xứng, bao gồm 2 nhánh: nhánh ngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu trục) Nhánh ngoài dùng thép bản và 2 thép góc Nhánh trong dùng thép cán hình chữ I hoặc dùng tiết diện tổ hợp từ 3 thép bản Do cột dưới có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng thanh giằng

Chiều cao tiết diện h chính là b d đã chọn là h b d 2000mm2m

Cột rỗng thanh giằng các nhánh được xác định như cột đặc chịu nén đúng tâm, với

1, 2

f f

N N

a)Chọn tiết diện nhánh

Xác định gần đúng khoảng cách y1 từ trọng tâm toàn tiết diện đến trọng tâm nhánh 1

và y2 đến trọng tâm nhánh 2 như sau:

Giả thiết độ mảnh của cột là:  gt 75

Từ gt và f tra bảng II.1 phụ lục II có hệ số  sách KCT cấu kiện cơ bản

Trang 33

Diện tích yêu cầu các nhánh là:

1

67756

430.749 2100 1

f f

Trang 34

3 3

4 1

2 1.4 25 32.2 0.8

364712

x

1 1

1

3647

6.1795.8

x x

25 35 (25 0.8) 32.2

2199412

y

1 1

1

21994

15.1595.8

y y

w

62.6

h t

Trang 35

Diện tích tiết diện nhánh 2:

2 2

322 16

2 29.3 110.12100

110.12

i i i

2

1899

4.15110.12

x x

2

16331.94

12.18110.12

y y

110.12 196.63

105.1595.8 110.12

Trang 36

Và khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2

Bố trí hệ thanh bụng như trên hình

Sơ bộ chiều cao dầm vai bằng 500mm

Chiều cao còn lại của cột 10700-500 =10200mm

Chia làm 8 đoạn của phần cột còn lại Khoảng cách các nút giằng

10200 / 8 1275

Thanh giằng hội tụ tại trục nhánh

Chiều dài thanh xiên

d m

l i

+Kiểm tra khả năng chịu lực:

Tra bảng hệ số  ở phần phụ lục II.1 sách KCT cấu kiện cơ bản

Trang 37

Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên  c 0.75

(Kể đến sự lệch tâm giữa trục liên kết và trục thanh)

x x

Kiểm tra lực cắt quy ước

Từ  0 23.51 và f 210 /N mm2  Tra bảng hệ số ở phần phụ lục II.1 sách KCT cấu kiện cơ bản  0.92

Thanh bụng ngang tính theo lực cắt V f 835daN

Vì V f rất nhỏ, chọn thanh bụng ngang theo độ mảnh giới hạn   150

c)Kiểm tra tiết diện cột đã chọn

Nhánh 1: Nội lực tính toán N f1 37861daN

Độ mảnh của nhánh

1 1

1

1070

70.615.15

y y

f x x

l i

    =>max 70.6  120

Trang 38

Tra bảng hệ số  ở phần phụ lục II.1 sách KCT cấu kiện cơ bản.

2

1070

87.812.18

y y

f x x

l i

1 1 67.75 (95.8 110.12) 105.15

0.741986310

2 2 76.42 95.8 110.12 110.12

0.721986310

Trang 39

Cột đã chọn đảm bảo khả năng chịu lực

d)Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột

Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực N d 6845.6daN

Với que hàn N42, mối hàn được thực hiện bằng thủ công có

Chọn chiều cao đường hàn sống là: h fs 6mm1.2tmin 1.2 8 9.6  mm

Chọn chiều cao đường hán mép là:h fm4mm1.2tmin 1.2 8 9.6  mm

Thường chọn: h f tmin ; tmin 8mm Đồng thời: h fs 6mm h minf 4mm;

Các đường hàn góc cạnh đều thỏa mãn

Đường hàn thanh bụng ngang L60x5 vào nhánh cột tính chịu đủ lực cắt

807.78

f

V  daN , rất bé Vì vậy chọn theo cấu tạo với h fs 6mm; h fm 4mm ; lw 5mm

Kiểm tra lại tỷ số độ cứng 2 phần cột: 1

2

0.9 0.9 1986310

27.5964783.9

I I



Trang 40

0.9 là hệ số kể đến biến dạng của thanh giằng.

Sai số so với tỷ lệ đã chọn để giải khung là: 7 27.59100% 294.19% 30%

Cấu tạo mối nối vẽ ở hình bên Ở đây dự kiến mỗi phần cột là một đơn vị vận chuyển

vị trí mối nối khuếch đại ở cách vai cột 500mm do yêu cầu của việc hàn ở hiện trường và

ở vào chỗ moment nhỏ hơn (trong tính toán vẫn dùng nội lực ở tiết diện C t để tính mối nối)

Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chịu:

Cánh ngoài nối bằng đường hàn đối đầu thẳng,

Chiều dài đường hàn: l w b 2t50 2 1.6 46.8 x  cm

Chiều cao đường hàn lấy bằng chiều dày thép cánh cột trên t w  t tmin 1.6cm

Ứng suất trong đường hàn đối đầu nối cánh ngoài

Trang 41

2.Tính dầm vai

Dầm vai tính như dầm đơn giản nhịp l b d 1m

Dầm vai chịu uốn bởi lực S tr 59.907T truyền từ cánh trong của cột trên Sơ đồ tính toán như hình vẽ

Phản lực gối tựa: .( ) 59.907 2 500 /1000 

44.931.0

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	4,29 MB
File đính kèm	Thuyết minh đồ án kết cấu thép 2.rar (2 MB)