thiết kế xà gồ chữ z mã hiệu z200t3

®å ¸n kÕt cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vũ Thuyết minh tính toán A Thiết kế xà gồ Tải trọng 1.1 Tĩnh tải Tấm mái, tờng ta dùng loại nh hình vẽ: Có khối lợng cho bảng sau, ta dùng loại có chiều dày 0,5mm Section Properties Panel Nomina l Thickne ss mm Nom inal Weig ht No Top in Compression al are a Ix S xTop Ma m Shear & Compression S xboto Web Botom in Ix S xTop S xboto m crippling M a Chọn sơ xà gồ chữ Z mã hiệu Z200T3 có thông số: I x = 682,88 cm4 I y = 120,147 cm4 Wx = 67, 214 cm3 Wy = 15,999 cm3 q tc = 8, 71 kG/m A = 11,1 cm2 Tại mép biên chọn xà gồ chữ C mã hiệu C200 SVTH : NGUYễN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 Va Pa đồ án kết cấu thép II quang duẩn Gvhd : ths vũ Với khoảng cách xà gồ theo phơng mặt dốc mái axg = 1,5m L 18 Số xà gồ bên mái gữa khung là: 2.a + = 2.1,5 + = xg Trong có xà gồ loại Z xà gồ biên loại C Bảng tổng hợp tải trọng thân Vật liệu Đơn vị Tấm mái Xà gồ chữ Z Tấm tờng Tải trọng tiêu Hệ số vợt Tải trọng chuẩn tải tính toán daN/m daN/m daN/m2 1.2 Hoạt tải Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995 ptc = 30daN/m2 γ p = 1.3 ptt = gp.ptc = 1.3× 30 = 39daN/m2 1.3 Tỉng tải trọng tác dụng lên xà gồ chữ Z: Gồm: tải trọng lợp, tải trọng thân hoạt tải mái tc q tc = (g mtc + p mtc cosα)a xg + g xg = tc q tt = (γ g g mtc + γ p p mtc cosα)a xg + γ g g xg = Tính toán xà gồ y Xét tải trọng tác dụng lên xà gồ theo hệ trục toạ độ Oxy có 4,7640 qxtc = qtc.sinα = 60,78.0,083 = 5,04daN/m qytc = qtc cosα = 60,78.0,997 = 60,6daN/m qxtt = qtt sinα = 76,13.0,083 = 6,32daN/m qytt = qtt cosα = 76,13.0,997 = 75,9 daN/m SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 4,764° trơc Ox t¹o víi phơng ngang góc x x y đồ án kết cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vò tt qttx qy 9000 9000 mx my y qb M= tt x b M= tt 90 q S¬ ®å tÝnh xµ gå 2.1 KiĨm tra ®iỊu kiƯn bỊn xµ gå: σ td = Mx = σ td Mx My + ≤ γ c f Wx W y qytt.B2 qxtt.B2 6,32× 92 75,9× 92 = = 5,688 daNm = = 768,49daNm; My = 90 90 8 M x M y 768, 49 ×102 5, 688 ×102 = + = + = 1178,9daN / cm < γ c f = 0,9 × 2100 = 1890daN / cm Wx Wy 67, 214 15,999 2.2 KiĨm tra ®é võng xà gồ: Theo phơng Oy: tc qy B 60,6× 10−2 × 9004 δ = δy = = = 3,61cm 384 E.Ix 384 2,1× 106 × 682,88 §iỊu kiƯn kiĨm tra: δ 3, 61 δ  = = 4, 01× 10−3 <   = = × 10−3 B 900  B  200 Vậy xà gồ chọn đảm bảo điều kiện ®é bỊn vµ ®é B ThiÕt kÕ khung ngang : Xác định sơ đồ tính khung ngang Với nhịp nhà L= 18 m, sức trục Q = 20T (sức trục trung bình) tra bảng phụ lục Ta chọn cầu trục có thông số sau: Bảng số liƯu cÇu trơc Søc trơc KÝch thíc gabarit chÝnh Zmin Lk B K Hk SVTH : NGUYÔN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 Pmax Pmin T.lỵng T.lỵng ®å ¸n kÕt cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vò 20 16,5 3930 2900 1330 180 119 ChiỊu cao dầm cầu trục chọn sơ : 23,7 8,54 1,19 1 1 H dct = ( ÷ ).B = ( ÷ ).9 = 1,125 ÷ 0,9 (m) 10 10 Chän Hdct= 0,9 m LÊy chiều cao ray lớp đệm H r = 200 mm z Ht H2 bK i L1 a L1 H Lk Hd a H1 Q H3 ±0.000 L C¸c kÝch thíc chÝnh cđa khung ngang 1.1 KÝch thíc khung theo ph¬ng ngang: ChiỊu cao tiÕt diƯn cét chän theo yêu cầu độ cứng: h = (1/15 ữ 1/20).H = (1/15 ÷ 1/20).8 = (0,53 ÷ 0,4)m Chän h = 0,45 m Chọn trục định vị trùng với mép cột (a = 0) khoảng cách từ trục định đến trục ray cầu trục: = L - Lk 18 - 16,5 = = 0,75 (m) 2 KiÓm tra khe hở cầu trục cột khung: z = λ - h = 0,75 - 0,45 = 0,3 m > zmin = 0,18 m 1.2 KÝch thíc khung theo phơng đứng Chọn b = 300 mm H2 = Hk + b = 1,33 + 0,3 = 1,63 m → chän H2 = 1,7 m SVTH : NGUYÔN V¡N A - lớp 2007x6 Trang / 48 đồ án kÕt cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vò Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H + H = 6,3 + 1, + = (m) H t = H + H dct + H r = 1, + 0,9 + 0, = 2,8 (m) Hd = H - Ht = - 2,8 = 5,2 (m) Ta cã i = 1/12 → tgα = 1/12 → α = 4,7640 ChiÒu cao đỉnh dàn mái : H dmai = L 18 ×i= × = 0,75 m 2 12 1.3 Giả thiêt kích thơc tiết diện liên kết Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phơng án cột có tiết diện không thay đổi, với độ cứng I Xà 18m nên chọn xà có tiết diện thay đổi, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 3m, độ cứng đầu vµ cuèi xµ lµ I vµ I2 Do nhµ có cầu trục nên chọ kiểu liên kết cột khung với móng ngàm Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang cứng Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán thiên an toàn Gi¶ thiÕt cét cã kÝch thíc nh sau: H = 8000mm, b = 200mm, h = 450mm, t w = mm , tf = 10mm Giả thiết xà ngang có kích thớc: Đầu xà: h = 450 mm , b = 200mm, tw = mm , tf = 10mm Giữa xà:, h = 400 mm , b = 200mm, tw = mm , tf = 10mm SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 đồ án kết cấu thép II quang duẩn Gvhd : ths vò i (%) H Ht H Ht I xà Hd Hd I cột L Sơ đồ tính khung ngang Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang 2.1 Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) Tải trọng mái xà gồ đợc truyền xuống xà ngang dới dạng lực tập trung đặt đầu xà gồ nhng số lợng xà gồ > nên quy tải phân bố - Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang : 1,1.0,15.9 = 1,49 (kN/m) - Tải trọng thân tôn tờng dầm tờng lấy tơng tự nh với mái 0,15kN/m2 Quy thành tải tập trung đỉnh cột : 1,1.0,15.9.8 = 11,88 (kN) Trọng lợng thân dầm cầu trục chọn sơ 1(kN/m) Quy thành lực tập trung mômen lệch tâm đặt cao trình vai cét : 1,05 = 9,45 (kN); 9,45 (L1 -0,5h) = 9,45 (0,75- 0,5 0,4) = 5,198 (kNm) Trọng lợng thân khung để phần mềm tự tính 1,49 kN/m 9,45 kN 5,198 kNm 5200 2800 11.88kN SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 1,49 kN/m 11.88kN 9,45 kN 5,198 kNm đồ án kÕt cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vò Sơ đồ tĩnh tải 2.2 Hoạt tải mái Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công sửa chữa mái (mái lợp tôn) 0,3 (kN/m2 ), hệ số vợt tải 1,3 Quy đổi tải trọng phân bố lên xà ngang : 1,3.0,3.9.cos = 3,5 (kN/m) 3.5kN/m Sơ đồ hoạt tải mái nửa trái 3.5kN/m Sơ đồ hoạt tải mái nửa phải 2.3 Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm thành phần gió tác dụng vào cột gió tác dụng mái Theo TCVN 2737SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 đồ án kết cấu thép II quang duẩn Gvhd : ths vò 1995, địa điểm ph©n vïng giã IIB - C, có áp lực tiêu chuẩn W = 0,95 kN/m2, hệ số vợt tải 1,2 Căn vào dạng mặt nhà góc dốc mái, hệ số khí động xác định theo sơ ®å b¶ng III.3 phơ lơc Néi suy ta cã : C e1 = -0,485( víi α = 4, 764o , H = = 0, 444 ); Ce2 = -0,4; Ce3 = -0,5; k1= 0,612; k2=0,63 (tÝnh cho L 18 phần từ đỉnh cột lên mái) Tải trọng gió tác dụng lên cột: Phía đón gió : 1,2 0,95 0,612 0,8 = 5,02(kN/m) PhÝa khuÊt giã : 1,2 0,95 0,612 0,5 = 3,14(kN/m) Tải trọng gió tác dụng lên mái : Phía đón gió : 1,2 0,95 0,63 0,485.9 = 3,13 (kN/m) PhÝa khuÊt giã : 1,2 0,95 0,63 0,4.9 = 2,59(kN/m) ce =- = + e c e c = -0 ce 0.4 =- 85 Sơ đồ xác ®Þnh hƯ sè khÝ ®éng 2,59 kN/m 3, k N/ m 5, k N/ m 3,13 kN/m Sơ đồ tải gió trái SVTH : NGUYễN VĂN A - lớp 2007x6 Trang / 48 đồ án kÕt cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vò 3,13 kN/m 3, k N/ m 5, k N/ m 2,59 kN/m Sơ đồ tải gió phải 2.4 áp lực đứng cầu trục Theo bảng II.3 phụ lục sách Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp, thông số cầu trục sức nâng 6,3T nh sau : Nhịp 16.5 Ch.ca Khoản Bề o g cách rộng 1330 180 3930 Bề T.lợng T.lợng rộng cầu xe đáy trục 2900 8.54 1.19 áp lực áp lực 119 23.7 Tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục đợc xác định cách dùng đờng ảnh hởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe cầu trục sát vào vị trí bất lợi (hình vẽ), xác định đợc tung độ yi đờng ảnh hởng, từ xác định đợc áp lực thẳng đứng lớn nhỏ bánh xe cầu trục lên cét : SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang / 48 đồ án kết cấu thép II quang duÈn Gvhd : ths vò b=3930 Pmax b=3930 Pmax Pmax k=2900 Pmax k=2900 9000 0.677 9000 0.563 0.886 Đờng ảnh hởng để xác định Dmax, Dmin Dmax= nc γ p.∑ Pmax.yi = 0,85 1,1 119 (1+ 0,677 + 0,886 + 0,563)=347,81(kN) Dmin= nc γ p.∑ Pmin.yi = 0,85 1,1 23,7 (1+ 0,677 + 0,886 + 0,563)=69,27 (kN) C¸c lực Dmax Dmin thông qua ray dầm cầu trục truyền vào vai cột, lệch tâm so với trục cột là: e = L - 0,5h =0,75 - 0,5.0,4 = 0,55 (m) TrÞ sè mômen lệch tâm tơng ứng: Mmax = Dmax e = 347,81 0,55 =191,3 (kNm) Mmin = Dmin e = 69,27 0,55 = 38,1(kNm) 347,81 kN 191,3 kNm 69,27 kN 38,1 kNm Sơ đồ Dmax lên cột trái SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang 10 / 48 đồ án kết cấu thép II quang duẩn Gvhd : ths vò M hw 71,862.102 38 σ1 = = = 14,83 (kN/cm2); Wx h 460,36 40 τ1 = VSf 5,23.390 = = 0,16(kN/cm2); Ixtw 18414.0,7 VËy : σtd = 14,832 + 0,162 = 14,83(kN/cm2) 63,18 (cm) SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang đồ án kết cấu thép II quang duẩn Gvhd : ths vũ Tính lại ứng suất phản lực bê tông móng phía dới đế : N 6M 124,056 6.212,539.102 σ max = + = + = BbdLbd BbdL2bd 34.69 34.692 = 0,84 (kN/cm2) < ψRb,loc = 0,75 1,33=0,9975 (kN/cm2); N 6M 124,056 6.212,539.102 σ = − = − = BbdLbd BbdL2bd 34.69 34.692 = - 0,735 (kN/cm2) Bề dày đế đợc xác định từ điều kiện chịu uốn đế ứng suất phản lực bê tông móng chịu Xét ô đế : 70 166 112 340 o1 112 70 0.335 0.629 20 166 120 113 11316 345 0.858 345 0.942 221 200 166 166 112 690 221 221 93 o2 Ô1 (bản kê cạnh): a2 = d1 = 22,1 (cm); b2 = 16,6 (cm); b2/a2 = 16,6/22,1 = 0,751 Tra bảng 2.4 sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp nội suy có b= 0,093 M1=b1d12=0,093 0,629.22,12=28,571 (kNcm) Ô2 (bản kê cạnh): a2 = d1 = 20 (cm); b2 = 9,3 (cm); b2/a2 = 9,3/20 = 0,46 Tra bảng 2.4 sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp nội suy cã αb = 0,06 SVTH : NGUYÔN V¡N A - lớp 2007x6 Trang đồ án kết cấu thép II quang dn Gvhd : ths vò → M1=αbσ1d12=0,06.0,942.202=22,66 (kNcm) VËy bỊ dày đế xác định theo: tbd = 6Mmax 6.28,571 = = 2,86 (cm) →Chän tbd= cm fγ c 21.1 9.1.2 Tính toán dầm đế Kích thớc dầm đế chọn nh sau : Bề dày (đã chọn) : tdd = 0,8 cm BÒ réng: bdd = Bdd = 34cm Chiều cao : hdd phụ thuộc vào đờng hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ khả truyền lực ứng suất phản lực bê tông móng Lực truyền vào dầm đế ứng suất phản lực bê tông móng : Ndd=(12+11,3).34.0,629= 498,294 (kN) Theo cấu tạo chọn chiều cao đờng hàn liên kết dầm đế vào cột hf=0,6 cm Từ xác định chiều cao tính toán đờng hàn liên kết dầm đế vào cột: lw = Ndd 498,294 = = 33,9(cm) 2hf (βfw)min γ c 2.0,6.(0,7.18).1 → Chọn chiều cao dầm đế h dd = 38 cm ms 9.1.3 Tính toán sờn A Sơ đồ tính dầm công-xôn ngàm vào bụng cột đờng hàn liên kết vs Ta có :qs = 0,335.(2.11,3) = 7,571 (kN/cm) Ms = qs.ls2/2 = 5,571.16,62/2 = 1043,13 (kNcm); Vs = qs.ls = 5,571.16,6 = 125,679(kN) Chän bÒ dµy sên ts = 0,8 cm ChiỊu cao cđa sên đợc xác định sơ từ điều kiện chịu uốn: hs Chọn hs = 23 cm Sơ đồ tính sên SVTH : NGUN V¡N A - líp 2007x6 Trang 6Ms 6.1043,13 = = 19,3(cm) → tsfγ c 0,8.21.1 ®å ¸n kÕt cÊu thÐp II quang duÈn Gvhd : ths vũ Kiểm tra lại tiết diện sờn chọn theo ứng suất tơng đơng: 2 6.1043,13 125,679 σtd = σ + 3τ =  +  0,8.21 ÷ = ÷  0,8.21    2 =13,62 (kN/cm2)