KẾT cấu THÉP TIẾN

GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG KHOA XÂY DỰNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT NHỊP, MỘT TẦNG Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Ngọc Thảo Sinh viên thực : Dương Mạnh Tiến Lớp : 15LCX001 MSSV : 1473002026 SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT NHỊP, MỘT TẦNG Giáo viên hướng dẩn: ThS Nguyễn Ngọc Thảo Ngày giao đồ án : 11 tháng 03 năm 2016 Ngày hoàn thành đồ án : 21 tháng 07 năm 2016 Họ tên sinh viên : Dương Mạnh Tiến Mã số sinh viên : Lớp : 1473002026 15LCX0001 NỘI DUNG ĐỒ ÁN: I Số liệu chung: - Vật liệu thép BCT 3K Π2 : c + Cường độ tức thời tiêu chuẩn thép : Rb = 3450daN / cm + Cường độ tính toán thép : R = 2100daN / cm 2 + Cường độ tính toán chịu cắt thép : Rc = 1200daN / cm + Cường độ tính toán chịu ép mặt : Rem = 3350daN / cm + Cường độ tính toán liên kết hàn : Rgh = 1800daN / cm Rgt = 1550daN / cm + Que hàn N46, hàn tay , hệ số hàn góc : β h = 0.7; β t = +Các số liệu khác sinh viên tự chọn theo quy phạm II Số liệu riêng: Mổi sinh viên có số liệu tính toán riêng cho bảng danh sách phân công dồ án bao gồm: Nhịp nhà L = 18 m Bước cột B = m Số bước cột n = 14 Khoảng cách từ mặt nhà đến mặt ray cầu trục: Ht = 12 Chiều cao đầu dàn 2.2m Bỏ qua áp lực gió tác dụng lên khung Độ dốc mái i(%) = 1/10 Sức nâng cầu trục : Q(T) = 50 SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp hình vẽ Câấu Tạo lớp mái: ST T CÁC LỚP CẤU TẠO Tấm panel mái Lớp BT nhẹ cách nhiệt dày 4cm Lớp chống thấm giấy dầu Lớp vữa tô trát dày 3cm (γ = 1800daN/m3) Hai lớp gạch nem dày 4cm (γ = 2000daN/m3) Tải trọng tiêu chuẩn daN/m2 150 40 10 54 80 Hệ số vượt tải 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1 III.Các phần dồ án: Xác định kích thước khung ngang: theo phương đứng phương ngang nhà Xác định tải tác dụng lên khung Tỉnh tải hoạt tải Xác định nội lực cho mổi trường hợp tải Tổ hợp nội lực Thiết kế cột: • Cột đặc chọn tiết diện chử I • Cột rỗng chọn tiết diện cho nhánh cột Tiết kế dàn: • Xác định tải trọng, nội lực dàn • Tổ hợp nội lực dàn • Chọn tiết diện dàn kiểm tra ổn định dàn • Thiết kế chi tiết mắt dàn, đỉnh dàn IV Yêu cầu: Thiết kế lại mặt công trình theo số liệu đề Thể kết lên vẽ A1 Một tập thuyết minh ghi lại trình tự tính toán, kết tính toán Nhóm I: thiết kế côt khung nhà công nghiệp Bình Dương, ngày 11 tháng 03 năm 2016 Giáo viên hướng dẩn Nguyễn Ngọc Thảo SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ LỜI MỞ ĐẦU Đồ án môn học “Kết cấu thép gỗ 2” môn học quan trọng cần thiết sinh viên ngành xây dựng Nó môn học tổng hợp tất môn học khác ngành xây dựng Nó giúp cho sinh viên làm quen với công tác tính toán thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Để làm đồ án môn học nầy đòi hỏi sinh viên phải tham khảo nhiều tài liệu nhà công nghiệp tiêu chuẩn quy phạm xây dựng kinh nghiệm người trước để lại, đồ án môn học khóa trước Nhưng quan trọng người thầy hướng dẫn thầy hướng đi, cách xác định phương án giải thắc mắc Trong đồ án môn học em nhận nhiệm vụ thiết kế côt khung nhà công nghiệp Sau nghiên cứu thống kê số liệu thiết kế Quyết định chọn phương án cho tối ưu mặt kinh tế, khả thi mặt thi công Do lần làm đồ án nên chưa có nhiều kinh nghiệm thiết kế em phải làm lại nhiều lần ( có lẽ chưa hoàn thiện ) vẽ không tránh khỏi nhiều sai sót mong thầy bỏ qua dẫn thêm, để em hoàn thành tốt đồ án Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy môn kết cấu hướng dẫn, giải cho em thắc mắc thiết kế, đặc biệt thầy hướng dẫn chính: Thầy Ngyễn Ngọc Thảo giúp em hoàn thành đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn! Bình Dương, ngày 14 tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực Dương Mạnh Tiến SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ CHƯƠNG I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN I Số liệu chung: - Vật liệu thép BCT 3KΠ : + Cường độ tức thời tiêu chuẩn thép : Rbc = 3450daN / cm + Cường độ tính toán thép : R = 2100daN / cm + Cường độ tính toán chịu cắt thép : Rc = 1200daN / cm 2 + Cường độ tính toán chịu ép mặt : Rem = 3350daN / cm + Cường độ tính toán liên kết hàn : Rgh = 1800daN / cm Rgt = 1550daN / cm + Que hàn N46, hàn tay , hệ số hàn góc : β h = 0.7; βt = II Số liệu riêng: Nhịp nhà L = 18 (m) Bước cột B = (m) Khoảng cách từ mặt nhà đến mặt ray cầu trục: Ht = 12 m Chiều cao đầu dàn 2.2m Độ dốc mái i(%) = 1/10 Sức nâng cầu trục : Q = 50 (T) SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG Khung nhà công nghiệp tầng nhịp bao gồm hai cấu kiện chính: Cột dàn mái Để đảm bảo độ cứng theo phương ngang nhà ta chọn liên kết cột dàn mái thực liên kết cứng Liên kết cột móng liên kết ngàm cứng Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp hình vẽ Hình II.1: Mặt nhà công nghiệp SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Hình II.2: Sơ đồ kết cấu khung nhà công nghiệp I Các số liệu tra bảng: Căn số liệu mục số liệu tính toán ta tiến hành tra bảng Từ số liệu L = 18 (m) sức cẩu cầu trục Q = 50 (T) tra catalogue cầu trục ta có số liệu sau:  Loại ray thích hợp KP-80 Chiều cao Hk = 3150 mm (chiều cao gabarít cầu trục tính từ cao trình đỉnh ray đến điểm cao xe con)  Chiều rộng cầu trục Bk = 6650 mm (kích thước gabarit tính theo phương dọc cầu trục)  Nhịp cầu trục Lk = 18000 − 1500 = 16500mm = 16.5 m  Khoảng cách hai trục bánh xe cầu trục T= 2500 mm  Kích thước B1 kể từ tim ray mép (điểm nút cầu trục ) B1 = 300(mm) Trị số dùng để tính khe hở cầu trục mép cột  Áp lực bánh xe P1 = 45 T  Trọng lượng xe : 18 T, trọng lượng toàn cầu trục : 61.5 T SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ II Xác định kích thước phương đứng: Hình II.3 : Kích thước chi tiết cột cầu trục II.1 Kích thước bản: - Khoảng cách mặt nhà đến mặt ray cầu trục H1 = 12m (số liệu đồ án) - Kích thước H2 từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực định gabarit cầu trục: H = ( H C + 100) + f = (3150 + 100) + 300 = 3550mm Trong đó: + HC kích thước gabarit cầu trục (H K) từ mặt ray đến điểm cao xe + 100 : khe hở an toàn xe kết cấu + f: khe hở phụ, xét độ võng kết cấu, việc bố trí giằng (lấy 200400mm) - Chiều cao từ nhà đến đáy kèo H = H1 + H = 12000 + 3550 = 15550mm - Phần cột chôn bên cốt mặt H = 600 → 1000mm Chọn H3=650mm SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ II.2 Kích thước cột: - Kích thước thực cột Ht từ vai đỡ dầm cầu trục đến đáy dàn kèo H t = H + H dct + H r = 3550 + 800 + 200 = 4550mm Trong đó: + Hdct: Chiều cao dầm cầu trục chọn sơ theo công thức 1  1  H dct =  − ÷× B =  − ÷× 8000 = (800 − 1000) mm (Chọn Hdct = 800 mm)  10   10  + Hr: Chiều cao ray đệm, sơ lấy 200mm - Chiều cao phần cột tính từ đế chân cột (từ mặt móng) đến chỗ đổi tiết diện H d = H − H t + H = 15550 − 4550 + 650 = 11650mm III Xác định kích thước theo phương ngang III.1 Kích thước bản: - Nhịp nhà xưởng theo nhiệm vụ đồ án L = 18 (m) - Nhịp cầu trục xác định Lk = 16.5 (m) - Kích thước phần đầu cầu trục B1 = 300 (mm) - Khe hở cho phép đầu mút cầu trục mép cột : D = 60 - 75 (mm), ta chọn D = 60mm III.2 Kích thước cột: - Chiều cao tiết diện cột ht chọn theo công thức 1 1 1 1 ht =  ÷ ÷× H t =  ÷ ÷× 4550 = (455 ÷ 379)mm Chọn ht = 400mm  10 12   10 12  - Chiều cao tiết diện cột hd chọn theo công thức hd = a + λ = 250 + 510 = 760mm Chọn hd = 1000mm Trong đó: + a khoảng cách từ mép cột đến trục định vị, a chọn phụ thuộc vào sức trục (a =250mm Q >=30T) + λ khe hở an toàn để cầu trục không chạm vào cột, xác định theo công thức λ ≥ B1 + (ht − a ) + D = 300 + (400 − 250) + 60 = 510mm + D khoảng hở cho phép (60-75mm) SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN MSSV: 1473002026 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC THẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ - Nhịp cầu trục Lct = L − 2λ = 18000 − × 510 = 16980mm IV Kích thước dàn mái : Theo số liệu đồ án có chiều cao đầu dàn hdd 2200mm, độ dốc mái i(%)=1/10 ta tính chiều cao dàn từ công thức L 18000 × i (%) × 10 hgd − hdd i (%) = × 100 ⇒ hgd = + hdd = + 2200 = 3100mm L 100 100 SVTH: DƯƠNG MẠNH TIẾN 10 MSSV: 1473002026 GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ M = −13.198Tm; N tu = 59T ; Gct = 0.629T N M 59 + 0.629 13.918 Str = + ' = + = 52.414T bt 0.584 Dùng mối nối đối đầu thẳng, ứng suất đường hàn nối: σw = Str 52.414 × 1000 = = 576.739daN / cm < γ c f wc = 1× 2100 = 2100daN / cm t w lw 1.6 × 56.8 Mối nối bụng cột, tính đủ chịu lực cắt tiết diện nối Vì lực cắt cột bé, đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt, với chiều cao đường hàn chiều dày thép bụng 4.2.Tính dầm vai Dầm vai tính dầm đơn giản nhịp l = bd = 1.3m = 1300mm Dầm vai chịu uốn lực Str = 52.414T truyền từ cánh cột Sơ đồ tính toán hình vẽ Phản lực gối tựa: A = SVTH: Str (l − bt ) 52.414 × (1.5 − 600 /1000) = = 28.233T l 1.3 43 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Str bt 52.414 × ( 600 /1000 ) = = 24.191T l 1.3 dv Moment uốn lớn nhất: M m = A.bt = 28.223 × ( 600 /1000 ) = 16.934Tm B= Chọn chiều dày đậy mút nhánh cầu trục cột tbd = 20mm thường tbd ∈ ( 20 ÷ 30 ) mm Chiều rộng sườn đầu dầm cầu trục bs = 300mm thường bs ∈ ( 20 ÷ 30 ) cm Chiều dày bụng dầm vai xác định từ điều kiện ép cục lực tập trung Chiều dài truyền lực ép cục đến bụng dầm vai z = bs + tbd = ( 300 /10 ) + × ( 20 /10 ) = 34cm Dmax = 136.04T = 136040daN Gdcc = 1.73T = 1730daN Cường độ chịu ép mặt tỳ đầu thép fc = fu 3350 = = 3190daN / cm γ M 1.05 Chiều dày cần thiết bụng dầm vai tính theo tbdv = Dmax + Gcc 136.40 + 1730 = = 1.3cm z f c 34 × 3190 Chọn tb = 1.4cm = 14mm Bụng nhánh cầu trục cột xẻ rãnh cho bụng dầm vai luồn qua Hai bụng liên kết với đường hàn góc Chiều cao bụng dầm vai phải đủ chứa đường hàn góc liên kết bụng dầm vai với bụng nhánh cầu trục Giả thiết chiều cao đường hàn góc dv h = 4mm ≤ h f = 6mm ≤ 1.2tmin = 1.2 × = 9.6mm f Với que hàn N46, mối hàn thực thủ công có β s = 1; β f = 0.7; f ws = 0.45 fu = 0.45 × 3450 = 1552.5daN / cm2 Trong đó: fu = 3450daN / cm - Cường độ tức thời tiêu chuẩn thép f wf = 1800daN / cm 2 Vậy có: ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm Chiều dài đường hàn cần thiết là: lw1 = Dmax + Gdcc + B 136040 + 1730 + 24.191×1000 +1 = + = 54.56cm 4.γ c h f ( β f w ) ×1× ( /10 ) ×1260 Chiều dài đường hàn cần thiết để liên kết “K” vào bụng dầm vai (để đường hàn góc đủ truyền lực Str) lw2 = Str 52.414 × 1000 +1 = + = 18.33cm 4.γ c h f ( β f w ) × 1× ( /10 ) ×1260 Để ý đến yêu cầu cấu tạo hdv ≥ 0.5bd Chọn hdv = 800mm > 0.5bd = 0.5 x1300 = 650mm Chiều dày cánh dầm vai 16mm Chiều cao bụng dầm vai hdv = ( 800 − (20 + 16) ) /10 = 76.4cm = 764mm SVTH: 44 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Kiểm tra điều kiện chịu uốn dầm vai Cánh dầm vai thép nằm ngang nối bụng nhánh cột Cánh dầm vai thép (bản đậy mút nhánh cầu trục sườn lót) kích thước thép lấy tiết diện ngang dầm vai phía lực Str (Hai phía M mdvax ) Để kiểm tra uốn dầm vai chịu M mdvax Tính moment chống uốn tiết diện dầm vai tìm vị trí trục trọng tâm x-x Khi điều kiện uốn thỏa mãn, cần phải tính liên kết cánh bụng dầm tiết diện chữ I không đối xứng Chọn hệ tọa độ Oxy Diện tích tiết diện dầm vai A = A1 + A2 + A3 = 32.2 × ( 20 /10 ) + 76.4 ×1.2 + ( 16 /10 ) × 32.2 = 207.6cm Moment tĩnh trục dưới: S x = S x1 + S x + S x = y1 A1 + y2 A2 + y3 A3 = × ( 16 /10 ) × 32.2 + ( 391/10 ) ×1.2 + ( 782 /10 ) × ( 20 /10 ) × 32.2 = 8620.768cm3 y2 = 391mm y3 = 782mm  xc =  Có Oy trục trung tâm ⇒ C ∈ oy ⇒  S x 8620.768  yc = A = 207.6 = 41.53cm = 415.3mm Đặc trưng hình họccủa tiết diện: ( I x1 = I X + yc A1 = 32.2 × ( 16 /10 ) ) /12 + 41.53 × ( 16 /10 ) × 32.2 = 88870cm I x = I X + ( yc − y2 ) A2 = ( 1.2 × 76.43 ) /12 + ( 41.53 − 391/10 ) × 76.4 ×1.2 = 45136cm ( I x = I X + ( y3 − yc ) A3 = 32.2 × ( 20 /10 ) ) /12 + ( 782 /10 − 41.53) I x = I x1 + I x + I x = 88870 + 45136 + 86619 = 220625cm Wx = SVTH: I x 220625 = = 5312cm3 yc 41.53 45 MSSV: × ( 20 /10 ) × 32.2 = 86619cm GVHD: σ max = ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ M max 16.934 ×1000 ×100 = = 318.8daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Wmin 5312 tbd ( y − y − ) c tbd dv = 3124.96cm3 S 1/2 = ( y − y ) A + ( y − y − ) t x c 3 c b 2 Ứng suất tiếp: τ= Vmax S x1/ 28.223 × 1000 × 3124.96 = = 285.5daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm I x tbdv 220625 × 1.4 0.58 f y = 1215.2daN / cm Cường độ chịu cắt: f v = γM Ứng suất pháp tác dụng cánh dầm vai: σ = M max ( y3 − yc ) 16.934 × 10000 × (782 /10 − 41.53) = = 282.8daN / cm Ix 220625 Nội lực cánh dầm vai tính bằng: N = σ A3 = 282.8 × ( 16 /10 ) × 32.2 = 14569.86daN Dùng lực để tính đường hàn ngang liên kết đậy sườn lót với “K”  32.2 − 1.4  − 1÷ = 57.6cm   Chiều dài đường hàn chịu lực: lw = ×  Chiều cao đường hàn: hf ≥ N 14569.86 = = 0.20cm ⇒ Chọn h f = 6mm γ c lw ( β f w ) 1× 57.6 ×1260 Tính đường hàn liên kết cánh bụng dầm vai: Sctf = A3 ( y3 − yc ) = ( 20 /10 ) × 32.2 × ( 782 /10 − 41.53) = 2361.55cm3 Scdf = A1 yc = ( 16 /10 ) × 32.2 × 41.53 = 2139.63cm3 Đường hàn liên kết cánh trên: hf ≥ Vmax Sctf 28.223 ×1000 × 2361.55 = = 0.12cm xγ c I ( β f w ) ×1× 220625 ×1260 Lấy chung đường hàn liên kết cánh với cánh vai với bụng dầm vai h f = 6mm 4.3.Tính chân cột rỗng Chân cột rỗng chịu nén lệch tâm (nén – uốn) cấu tạo riêng rẽ cho nhánh, chân nhánh tính chân cột nén tâm Lực nén tính toán chân nhánh lực nén lớn tiết diện chân cột, tính riêng cho nhánh: N max Giá trị giống khác với N f dùng để chọn tiết diện nhánh trước (về nội lực chọn tiết diện nhánh nội lực tiết diện chân cột A-A) Các cặp nội lực để tính toán chân nhánh cột cặp nội lực tính toán tiết diện nhánh cột -Nhánh cầu trục: SVTH: 46 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ M = −65430daNm N tu = 190131daN -Nhánh mái: M tu = 58919daNm N max = 184627daN Và tính được: N f = 145396daNm; N f = 137636daN a)Xác định kích thước đế Diện tích đế nhánh xác định theo công thức: Abd = N α ψ ϕb Rb Trong đó: α = - bê tông có cấp thấp B25 ψ = - nén Am - Diện tích mặt móng Giả thiết hệ số tăng cường độ nén cục mặt bê tong móng ϕb = Am = 1.2 < 1.5 Abd Bê tong móng B15 có Rb = 8.5MPa = 85daN / cm ; Rbt = 0.75MPa = 7.5daN / cm Diện tích yêu cầu đế nhánh mái là: A2ycbd = Nf2 = 137636 = 1349cm2 1×1×1.2 × 85 α ψ ϕb Rb Diện tích yêu cầu đế nhánh cầu trục là: Nf1 145396 A1ycbd = = = 1425cm2 α ψ ϕb Rb 1×1× 1.2 × 85 Chọn chiều rộng B đế theo yêu cầu cấu tạo: B = bc + 2.tdd + 2.C = 35 + ×1 + × = 47cm = 470mm Sơ tdd ∈ ( ÷ 10 ) mm chọn tdd = 10mm = 1cm bc = 35cm ; C = 5cm = 50cm ≤ 100mm Chiều dài L đế nhánh tính là: A2ycbd 1349 yc = = 28.7cm chọn L2bd = 35cm = 350mm B 47 A yc 1425 yc = 1bd = = 30.3cm chọn L2bd = 35cm = 350mm B 47 L2ycbd = L1ycbd Ứng suất thực tế đế: 137636 = 83.7 daN / cm < αψϕb Rb = 1×1×1.2 × 85 = 102daN / cm 47 × 35 145396 σ f = σ nhct = = 88.4daN / cm < αψϕb Rb = 1×1×1.2 × 85 = 102daN / cm 47 × 35 Tính chiều dày đế: tbd σ f = σ nhm = Cấu tạo chân cột hình vẽ Bản đế dầm đế sườn ngăn, nhánh cột chia thành ô có biên tựa khác Theo kích thước cạnh ô loại ô, tính moment uốn ô này: SVTH: 47 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Tính cho nhánh mái: Ô có b2 = 187.290.8mm; a2 = d = 175mm Tỷ số b2 = 1.09 nội suy α b = 0.116 a2 M O1 = α bσ f d = 0.116 × 83.7 × ( 175 /10 ) = 2973.433daNcm Ô có b2 = 134.7mm; a2 = d = 175mm Tỷ số b2 = 0.77 nội suy α b = 0.094 a2 M O = α bσ f d = 0.094 × 88.4 × ( 175 /10 ) = 2409.514daNcm Ô kê cạnh kề – kích thước cạnh ô nhỏ không cần tính Chọn moment lớn ô ô để tính tbd M max = M O1 = 2973.443daNcm Chiều dày đế tính theo công thức: tbdnhm = 6.M max × 2973.443 = = 2.91cm f γ c 2100 × Chọn tbd = 3.5cm Tính cho nhánh cầu trục: Bản đế nhánh cầu trục có kích thước BxL 47 × 30cm Theo cách cấu tạo ô đế nhánh cầu trục có kích thước hình vẽ Ô có kích thước lớn cạnh có nhm SVTH: 48 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ b2 = 146mm; a2 = d = 175mm Ứng suất lớn σ max = 88.4daN / cm , bé ứng suất đế nhánh mái Vì nhct nhm vậy, lấy chiều dài đế nhánh cầu trục tbd = tbd = 3.5cm = 35mm b)Tính kích thước dầm đế Toàn lực N f truyền từ nhánh cột xuống đế thông qua dầm đế đôi sườn hàn vào bụng nhánh Vì dầm đế chịu tác dụng phần phản lực σ f thuộc diện truyền tải bc 35 = +1+ = 14.75cm 4 qd = σ nhm ad = 14.75 × 83.7 = 1234.575daN / cm Tải trọng truyền lên dầm đế nhánh mái: ad = C + tdd + Tổng phản lực truyền lên dầm đế: N dd = qd L2bd = 1234.575 × 35 = 43210.13daN Lực đường hàn liên kết dầm đế với sống với mép thép góc nhánh cột phải chịu Giả thiết chiều cao đường hàn sống h f = 8mm , chiều cao đường hàn mép h f = 6mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống đường hàn mép: lw1 = N dd (bg − ag ) γ c bg h f ( β f w ) bg = 150mm = 15cm = 43210.13 × (15 − 4.03) = 31.35cm 1×15 × ( /10 ) ×1260 ag = z0 = 40.3mm = 4.03cm ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm N dd ag 43210.13 × 4.03 = 15.356cm γ c bg h f ( β f w ) 1×15 × ( /10 ) ×1260 Chọn dầm đế có tiết diện 450 ×10mm lw2 = = Kiểm tra dầm đế uốn cắt Nhịp tính toán dầm đế: ldd = 134.7 + 18 = 152.7 mm q l 1234.575 × ( 152.7 /10 ) M dd = d dd = = 143935daNcm 2 Vdd = qd ldd = 1234.13 × ( 152.7 /10 ) = 18851.96daN 1× ( 450 /10 ) Wdd = = 337.5cm3 2 b.h 1× ( 450 /10 ) 1/2 S = = = 253.125cm3 8 2 b.h 1× ( 450 /10 ) I= = = 7593.75cm 12 12 0.58 f y fv = = 1215.2daN / cm γM M 143935 σ = dd = = 426.474daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Wdd 337.5 SVTH: 49 MSSV: GVHD: τ= ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Vdd S 1/ 18851.96 × 253.125 = = 628.399daN / cm < γ c f v = 1×1215.2 = 1215.2daN / cm I tdd 7593.75 ×1 c)Tính sườn ngăn A Tải trọng truyền lên sườn ngăn A: as = 17.5cm qs = σ nhm as = 83.7 × 17.5 = 1464.75daN / cm Moment sườn ngăn (sườn ngăn dầm công xon) Ms = ls = 19.08cm qs ls2 1464.75 × 19.082 = = 266618.482daNcm 2 Lực cắt sườn ngăn Vs = qs ls = 1464.75 ×19.08 = 27947.43daN Chọn chiều dày sườn: bs = 1cm = 10mm 6.M s × 266618.482 = = 27.6cm bs f γ c 1× 2100 ×1 Chiều cao sườn: hs = Chọn hA = 40cm = 400mm Moment chống uốn sườn ngăn: 1× 402 = 266.667cm3 b.h 1× 402 = = = 200cm3 8 Ws = S 1/2 fv = 0.58 f y γM = 1215.2daN / cm b.h 1× 402 I= = = 5333.333cm4 12 12 Kiểm tra sườn ngăn uốn: σ= M s 266618.482 = = 999.818daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Ws 266.667 Kiểm tra sườn ngăn cắt: τ= Vs S 1/ 27947.43 × 200 = = 1048.029daN / cm < γ c f v = 1× 1215.2 = 1215.2daN / cm I bs 5333.333 × Kiểm tra đường hàn góc liên kết sườn A với bụng cột: Chọn chiều cao đường hàn h f = 10mm , hàn suốt 2.β f h f lw2 × 0.7 × ( 10 /10 ) × (40 − 1) Wwf = = lw = hA − = 40 − = 39cm = 354.9cm3 Awf = 2.β f h f lw = × 0.7 ×1× (40 − 1) = 54.6cm Độ bền đường hàn kiểm tra theo τ td M τ td =  s W  wf SVTH: 2   Vs  + ÷ ÷  A ÷ ÷   wf  50 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ 2  266618.482   27947.43  2 =  ÷ + ÷ = 909051daN / cm < γ c f wf = 1× 1800 = 1800daN / cm  354.9   54.6  Sườn hàn công xon A dường hàn đủ khả chịu lực Dầm đế có kích thước tiết diện 450 ×10mm Sườn ngăn có kích thước tiết diện 400 × 12mm Chung cho nhánh -Tính chiều cao đường hàn ngang Các kết cầu sườn dầm đế, sườn A, bụng nhánh cột liên kết với đế đường hàn ngang bên sườn Chiều cao đường hàn cần thiết cho liên kết cụ thể là: Với liên kết dầm đế vào đế: hf = qd 1234.13 = = 0.49cm ( β f w ) ×1260 Với liên kết sườn A vào đế: hf = qs 1464.75 = = 0.58cm ( β f w ) ×1260 Với liên kết bụng nhánh vào đế: ab = 0.5 × 35 + 0.5 × ( 175 /10 ) = 26.25cm hf = qb 83.7 × 26.25 = = 0.87cm ( β f w ) ×1260 Chọn thống h f = 10mm cho đường hàn ngang Các phận chi tiết, liên kết chân cột nhánh cầu trục, tính toán tương tự nhánh mái d)Tính bu lông neo Bu lông neo tính với tổ hợp nội lực gây kéo lớn đế với móng Nghĩa gây lực kéo lớn nhánh cột Như vậy, N phải nhỏ M phải lớn (ở tiết diện chân cột A-A) Ở lực gây kéo lớn cho nhánh tổ hợp (1,7) M = −37.087Tm N tu = 51.73T Gây kéo lớn cho nhánh tổ hợp (1,2,4,5,8) M m ax = 105.838Tm N tumax = 97.36T Nội lực dùng để tính bu lông neo nhánh mái là: M t nb 37.087 × 0.9 + Mg = + = 30.344Tm nt 1.1 N n 51.73 × 0.9 N= t b = = 42.325T nt 1.1 M= Trong đó: M t = 30.344Tm; N t = 51.73T - Nội lực tiết diện chân cột tải trọng tĩnh gây M g = 0Tm - Nội lực (moment) tiết diện chân cột hoạt tải gió gây nt = 1.1 - Hệ số vượt tải tải trọng tĩnh (đã dùng để tính nội lực) nb = 0.9 - Hệ số “giảm tải” dùng với nội lực tải trọng tĩnh tính bu lông neo Nội lực dùng để tính bu lông neo nhánh cầu trục là: SVTH: 51 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ M t nb 37.087 × 0.9 + ( M max − M t ) = + (105.838 − 37.087) = 99.095Tm nt 1.1 N n 51.73 × 0.9 N = t b + ( N tu max − Nt ) = + (97.36 − 51.73) = 87.955T nt 1.1 M= Đối với cột rỗng có chân cột riêng rẽ cho nhánh Lực kéo bu lông lực kéo lớn nhánh tiết diện chân cột ∑N bl = M − N.y C Trong đó: C = 126.62cm - Khoảng cách trục trọng tâm nhánh y - Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh đối diện M, N cặp nội lực tiết diện chân cột gây kéo nhiều cho nhánh (với nhánh có cặp khác nhau) Cặp nội lực lớn gây kéo lớn cho nhánh mái là: M = 30.344Tm N = 42.325T Cặp nội lực lớn gây kéo lớn cho nhánh cầu trục là: M = 99.095Tm N = 87.955T Lực kéo bu lông neo chân cột nhánh mái: y1 = 69.5cm ∑N nhm bl = 30.344 − 42.325 × ( 69.5 /100 ) = 0.733T ( 126.62 /100 ) Lực kéo bu lông neo chân cột nhánh cầu trục: y2 = 57.12cm ∑N : nhct bl = 99.095 − 87.955 × ( 57.12 /100 ) = 38.584T ( 126.62 /100 ) Mỗi nhánh cột dùng bu lông Dùng bu lông có cấp độ bền 5.8 fba = γ γ b f tb = 1× 0.65 × 2000 = 1300daN / cm Trong đó: f ba - Cường độ chịu nén bu lông neo γ = - Hệ số điều kiện làm việc cột γ b = 0.65 - Hệ số điều kiện làm việc bu lông neo f ba = 200 N / mm = 2000daN / cm - Cường độ tính toán chịu kéo bu lông Tra bảng I.10 phụ lục I sách KCT cầu kiện Diện tích tiết diện cần thiết bu lông neo nhánh mái là: yc th neo A ∑N = nhm bl f ba = 0.733 ×1000 = 0.282cm 1300 Chọn bu lông d = 48mm có tiết diện thu hẹp Athchon neo = 13.75cm Tra theo bảng IV.8 phụ lục sách thiết kế KCT nhà công nghiệp Diện tích tiết diện cần thiết bu lông neo nhánh cầu trục là: yc th neo A ∑N = nhct bl f ba = 38.584 ×1000 = 14.84cm 1300 Chọn bu lông d = 72mm có tiết diện thu hẹp Athchon neo = 32.8cm SVTH: 52 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ Tra theo bảng IV.8 phụ lục sách thiết kế KCT nhà công nghiệp -Tính sườn đỡ bu lông neo Chọn sườn đỡ bu lông neo có chiều dày ts = 12mm Chiều cao sườn hs = 400mm Sườn đỡ bu lông neo tính công xon, chịu lực kéo lớn bu lông: ∑N = nhct bl 38.584 ×1000 = 1929.2daN 2 Moment: M = Z1.e = 1929.2 × ( 100 /10 ) = 192920daNcm Z1 = Trong đó: e = 100mm - Là khoảng cách từ trục bu lông đến mặt dầm đế Sườn hàn vào dầm đế đường hàn bên có h f = 10mm × 0.7 × ( 10 /10 ) × 392 Wwf = = = 354.9cm3 6 Awf = 2.β f h f lw = × 0.7 × ( 10 /10 ) × 39 = 54.6cm 2.β f h f lw2 Độ bền đường hàn kiểm tra theo τ td M τ td =  s W  wf 2   Vs  + ÷ ÷  A ÷ ÷   wf   192920   1929.2  2 =  ÷ + ÷ = 648.332daN / cm < γ c f wf = 1× 1800 = 1800daN / cm 354.9 54.6     Ws ( 12 /10 ) × ( 400 /10 ) = = 320cm3 12 /10 ) × ( 400 /10 ) ( b.h 1/2 S = = = 240cm3 8 2 12 /10 ) × ( 400 /10 ) ( b.h I= = = 6400cm4 12 12 Kiểm tra sườn ngăn uốn: σ= M s 192920 = = 602.875daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Ws 320 Kiểm tra sườn ngăn cắt: τ= Vs S 1/ 1929.2 × 240 = = 602.875daN / cm < γ c f v = 1× 1215.2 = 1215.2daN / cm I t s 6400 × ( 12 /10 ) Chiều dày thép ngang chọn t = 4cm = 40mm (Bản thép ngang đỡ bu lông) Bản thép ngang tính dầm đơn giản chịu tải tập trung Z1 Dầm có nhịp l = 100mm Tiết diện 200x40mm Z1.l 1929.2 × ( 100 /10 ) = = 48230daNcm 4 200 /10 ) × ( 40 /10 ) ( W= = 53.333cm3 M= SVTH: 53 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ b.h ( 200 /10 ) × ( 40 /10 ) S = = = 40cm3 8 2 200 /10 ) × ( 40 /10 ) ( b.h I= = = 106.667cm 12 12 1/2 Kiểm tra sườn ngăn uốn: σ= M 48230 = = 904.318daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm W 53.333 Kiểm tra sườn ngăn chịu cắt: Z1 1/ 1929.20 S × 40 τ= = = 180.862daN / cm < γ c f v = 1×1215.2 = 1215.2daN / cm I t 106.667 × ( 200 /10 ) KẾT LUẬN Trên toàn thuyết minh “Đồ án thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng nhịp” Đây đồ án tương đối khó sinh viên liên thông chúng em Quá trình làm đồ án giúp em có thêm nhiều hiểu biết công trình nhà xưởng kết cấu nhà xưởng công nghiệp Quá trình làm đồ án phải tham khao nhiều tài liệu, công thức qua giúp em thực hành tính toán nhiều hơn, phát triển tính cần cù, tỷ mỷ công việc Đồng thời em trang bị thêm củng cố vốn kiến thức kết cấu thép Em xin chân thành cảm ơn Thầy –…………………đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án Do kinh nghiệm thân ít, vốn kiến thức hạn hẹp thời gian có hạn, cố gắng tìm hiểu, đồ án em chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong bảo thầy để em hoàn thiện kiến thức rút nhiều kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn!!! SVTH: 54 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ MỤC LỤC CHƯƠNG I: SỐ LIỆU TÍNH TOÁN I: Số liệu chung……………………………………………………………… ………2 II: Số liệu riêng…………………………………………………………….……….…2 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG I: Các số liệu tra bảng………………………………………………………… ……4 II: Xác định kích thước phương đứng………………………………………….……5 II.1: Kích thước bản………………………………………………………… …… II.1: Kích thước cột………………………………………………………… …….5 III Xác định kích thước theo phương ngang……………………………………… III.1: Kích thước bản: ……………………………………………… …………….6 III.2: Kích thước cột: ………………………………………………………… ….6 IV Kích thước dàn mái :………………………………………………………….… CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG I.Tải trọng tác dụng lên dàn:…………………………………………………………8 I.1: Trọng lượng mái:……………………………………………………………….….8 I.2: Trọng lượng thân dàn hệ giằng:………………………………………… I.3: Trọng lượng kết cấu cửa trời……………………………………………………….9 I.4: Trọng lượng cánh cửa trời bậu cửa trời……………………………………… I.5: Tải trọng tạm thời……………………………………………………………… 10 II Tải trọng tác dụng lên cột: .10 I.1: Do phản lực dàn:…………………………………………………………… 10 I.2: Do trọng lượng dầm cầu trục:……………………………………………………10 I.3: Do áp lực đứng bánh xe cầu trục:………………………… ……………… 11 I.4: Do lực hãm ngang xe con:………………………………………… … ……13 I.5: Tải trọng gió tác dụng lên khung:………………………………………… …….14 CHƯƠNG IV: TÍNH NỘI LỰC KHUNG NGANG I Sơ đồ tính khung: ……………………………………………………… ……… 15 I.1 sơ chọn tỷ số độ cứng phận khung…………………………… …15 I.2 sơ đồ tính khung……………………………………………………………….… 17 II Tính khung với tải trọng phân bố xà ngang………………………….17 SVTH: 55 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ III.Tính khung với tải trọng tạm thời mái (hoạt tải)……………………… 20 IV.Tính khung với trọng lượng dầm cầu trục…………………………………… 21 V.Tính khung với moment cầu trục DMAX ; DMIN ……………………………… … 22 VI.Tính khung với lực hãm ngang T………………………………………………25 VII Tính nội lực khung với tải trọng gió……………………………………… …27 VIII Bảng tổ hợp nội lực……………………………………………………………29 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ CỘT I.Xác định chiều dài tính toán cột……………… ……………………………… 33 II.Chọn tiết diện cột trên………………….………………………………… ……32 II.1 Chọn tiết diện: ………………………… ……………………………………… 32 II.2 Kiểm tra ổn định mặt phẳng khung…………… ……………………………….35 II.3 Kiểm tra ổn định mặt phẳng khung ………………………… ……… …35 III Thiết kế cột rỗng……………………………………….……………… 37 III.1 Chọn tiết diện chiều cao h tiết diện………………………………………37 a.Chọn tiết diện nhánh …………………………………… …………………… ….37 b.Xác định hệ bụng…………………….……………………………………….40 c.Kiểm tra tiết diện cột chọn……………… …………………………………… 41 d.Tính liên kết giằng vào cột………………… ……………………………….43 IV Thiết kế chi tiết cột………………………….……………………… …… 43 IV.1 Nối hai phần cột 43 IV.2.Tính dầm vai……………………………… ……………………………… …45 IV.3 Tính chân cột rỗng………………………….………………………………… 48 a.Xác định kích thước bàn đế…………………………………………………………48 b,Tính kích thước dầm đế :……………………….……………………………… …51 c.Tính sườn ngăn A:……………………………… …………………………….… 52 d.Tính bu lông neo:…………………………………………….……………… ……53 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Sách :+ “THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP” tác giả: Gs ĐOÀN ĐỊNH KIẾN SVTH: 56 MSSV: GVHD: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GỖ + “ SỔ TAY THỰC HÀNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH” tác giả: PGS-TS VŨ MẠNH HÙNG SVTH: 57 MSSV: