ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP

Thuyết minh đồ án Kết cấu thép 2, hướng dẫn cụ thể qui trình tính toán xử lý số liệu. Cụ thể bài đồ án này khung 1 nhịp 30m, 1 tầng. Hướng dẫn chi tiết dùng phần mềm Sap2000 để giải nội lực mái và toàn hệ khung. Khi tải xong file thuyết minh liên hệ mình để nhận thêm file A.cad và 1 số file exel xử lý số liệu. Mong các bạn tham khảo tốt. Chúc các bạn 1 mùa đồ án thành công

Trang 2

 Bu long liên kết với cấp độ bền 8.8

 Bước khung: B = 6 m; toàn bộ nhà dài 15B = 90 m

 Sức trục: Q = 50 tấn; Số cầu trục làm việc trong xưởng là 2 chiếc, chế độ làm việc trung bình Mỗi xe con có 2 móc cẩu dạng móc mềm (dây cáp)

 Cao trình đỉnh ray: Hr = 10.6 m

 Vùng gió: Thái Nguyên

 Tra bảng: cầu trục 2 móc Q = 50 (T), chế độ làm việc trung bình, L=30 m

- Hk = 3150 mm (chiều cao gabarit của cầu trục tính từ cao trình đỉnh ray đến điểm cao nhất của cầu trục)

- Bk = 6650 mm (tính theo phương dọc nhà của cầu trục)

Trang 3

Xác định kích thước theo phương đứng

 Số liệu:

- Cao trình đỉnh ray: Hr= 10600 mm

- Chiều cao ray và đệm ray cầu trục: hr,đ = 200 mm

- Chiều cao dầm cầu trục: hdct = 600 mm

- Chiều sâu chân cột bên dưới lớp lót nền Hm = 0 mm

- Chiều cao gabarit của cầu trục: Hk = 3150 mm

Trang 4

- Lk = 28.5m

- B1 = 300 mm

-98004400

d t

 Giảm bớt chiều dài tính toán các cấu kiện chịu nén

 Truyền tải trọng theo phương dọc nhà

Lê Đình Đức Minh - 1412271

4

h

Trang 5

là khi chịu lực hãm ngang của cầu trục

 Bao gồm hệ giằng cột và hệ giằng mái

1.1

1.21.21.21.1

165

72322488381

 Đổi ra phân bố trên mặt bằng với độ dốc 1/10,cos 0.995

-337 3390.995

c m

(daN m/ 2 mặt bằng)-

381 3830.995

tt m

ct

L  L m

: Nhịp cửa trời0.5 10 5

c ct g

    (daN m mặt bằng)/ 2

Vì để tính toán chính xác hơn tải trọng nút dàn, ta chọn

Trang 6

c ct g

  (daN m mặt bằng)/ 2

12 1.1 13.2

tt ct g

    (daN m mặt bằng)/ 2

d) Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa trời:

Quy đổi thành lực phân bố trên mái nhà:

+ Trọng lượng bậu cửa: 100 ÷ 150 daN/m bậu (chọn 100)+ Trọng lượng cửa kính và khung cánh cửa: 35 ÷ 40 daN/m2 cánh cửa (chọn 35)



100 2 6

4030

35 1.25 2 6

17.530

c bc

c ck

g g

tt bc tt ck

g g

1.3 0.99 / cos(10 )

2 ( )

Trang 7

30 77

49 4.52

Tra trong catalog cầu trục có:

- Bề rộng cầu trục: Bk = 6650 mm

- Khoảng cách hai bánh xe: K = 5250 mm

- y: tung độ đường ảnh hưởng

Trang 8

- Từ hình vẽ ta có :+ y 1 1

+ 2

1 4600

0.7676000

+ 3

1 750

0.1256000

- Lực hãm do xe con truyền qua các bánh xe rồi truyền vào dầm hãm

- Lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe con:

8

h

Trang 9

 Lực xô ngang của cầu trục:

 

1 1.2 0.85 12 1.892 23.16 c

3.

 Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành phân bố trên cột khung

- Tải trọng gió phân bố lên cột được tính bằng công thức:

+ phía đón gió: q n q k c B 0 daN m/ 

+ phía trái gió: q n q k c B '.0 daN m/ 

- c, c’ là hộ số khí động phía đón gió và trái gió lấy theo bảng 6- TCVN

- Hệ số độ cao và địa hình k (địa hình B)

+ Cao trình h0=9.8m  k0= 0.9952

+ Cao trình trục thanh cánh dưới : h1= 9.8+ 4.4=14.2 m  k1=1.0672

+ Cao trình đầu dàn h2=14.2 + 2.2 =16.4m  k2=1.094

+ Cao trình chân cửa mái: h3=16.4 + 0.9 = 17.3m  k3 =1.103

+ Cao trình đỉnh cửa mái: h4=17.3+2.2+0.6=20.1m  k4 =1.1309

- Tải trọng gió phân bố đều từ chân cột đến 9.8m (đón gió)

0 0 1.3 0.8 0.9952 0.95 6 5.9( / )

q      n c k q B      kN m

Trang 10

- Tải trọng gió trên các mắt dàn:

Công thức: + Gió đẩy: W d q0    n k c d B L m

Trang 12

PHẦN 2: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN

TỬ HỮU HẠN

I XÁC ĐỊNH NỘI LỰC LÊN KHUNG NGANG

- Tính toán kết cấu khung theo sơ đồ khung phẳng.

- Nhịp tính toán khung lấy theo khoảng tim của 2 trục cột; trục xà gãy

khúc tại điểm đổi tiết diện (nối tâm của tiết diện nách xà với tâm củatiết diện tại chỗ đổi, đoạn còn lại lấy trùng với trục của tiết diện bé)

- Liên kết giữa cột với móng là liên kết ngàm, liên kết giữa cột với dầm

là liên kết cứng

- Vật liệu: Thép CCT34 có f = 21 kN/cm2; E = 2.1x104 kN/cm2; ρ =

7850 daN/m3

1) Do tĩnh tải và momen lệch tâm

- Trọng lượng các lớp mái, kết cấu mai và hệ giằng:

Trang 13

(g ct g m) 6 (0.132 3.83) 6 23.772(      kN m/ )

- Trọng lượng bậu cửa: 1(kN/m)

- Trọng lượng kính và khung cánh cửa: 0.35×6(kN/m)

- Momen lệch tâm của tĩnh tải do dời từ tim cột trên sang tim cột dưới:

2) Hoạt tải sửa chữa mái:

- Tải sửa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều:

Trang 14

+ Nút 4:P4 5.94 (3.015 1.5075) 26.86(   kN)

+ Nút 5:P5 5.94 3.015 35.82(  kN)

+ Nút 6:P6 P4 5.94 (3.015 1.5075) 26.86(   kN)+ Nút 7:P7 P3 5.94 3.015 17.91(  kN)

T n n T y      kN

Điểm đặt tại cao trình mặt trên dầm cầu chạy (9800mm)

5) Tải trọng Gió:

- Tải trọng phân bố 2 bên cột

- Tải trọng phân bố ở mặt bên cửa mái

- Tải trọng gió đặt tại mặt trên của dàn:

6) Mô hình hóa tính toán:

a) Sơ đồ hóa kết cấu (dùng Sap2000):

Trang 16

(Q) TT:

16

h

Trang 17

(N) TT:

Trang 19

(Q) HT:

(N) HT:

Trang 21

(Q) DT:

(N) DT:

Trang 22

D max phải:

22

h

Trang 23

(M) DP:

Trang 25

(M) T tr

Trang 27

T phải (T ph):

(M) T ph:

Trang 29

Gió trái (GT):

Trang 31

Gio phải (GP):

Trang 32

(M) GP:

32

h

Trang 33

(Q) GP:

(N) GP:

Trang 36

tu nhanh

N M N

Trang 37

- Chiều dài tính toán:

+ Cột dưới: l 1 x=μ1× H d=1.98 ×9.8=19.4 m

l 1 y=H d=9.8 m+ Cột trên: l 2 x=μ2× H t=2.06 × 4.4=9.06 m

Trang 38

Hình – Tiết diện cột trên

2 Kiểm tra tiết diện đã chọn

- Các đặc trưng hình học của tiết diện:

38 h

Trang 39

¿>m1=ηm=1.2× 4.6=5.96

- Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:

- Để kiểm tra ổn định ta chọn cặp lực gây nén lớn nhất:

M = 416.35 kNm và N = 508.46 kNVới λ´x=1.35, m1=ηm=5.96

tra bảng II.2 phụ lục 2 (D.10 trang 114-TCVN 5575:2012) được: φ¿=0.225

- Điều kiện ổn định:

σ =N /(φ¿× A ng)=508.46/(0.225 ×108)=20.9 kN /cm2

<fγ =21

- Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:

Ta có : M1=416.35 kNm với momen ở đầu cột tương ứng là M2=9.03 kNm

Trang 40

IV Cột dưới

1 Hình dạng cột

Ta thiết kế cột dưới là cột rỗng thanh giằng

Cột gồm 2 nhánh:

- Nhánh mái: cấu tạo dạng thép chữ U gồm 1 bản thép lung và 2 thép góc làm cánh

- Nhánh cầu trục : cấu tạo dạng thép chữ I tổ hợp từ 3 tấm thép ghép lại

195.710.98 =576 kN

40

h

Trang 41

1261.490.98 =1727 kN

A nh 2=38 ×1.0+ 12.8× 2=63.6 cm2

(ước lượng sơ bộ)

Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép)

đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là z o

z o=∑A i z i/∑A i=(38 ×1.0

2 )+2× 12.8 ×(2.27+0.8)

63.6 =1.53 cmCác đặc trưng hình học của tiết diện:

Trang 42

Tra bảng D.8 trang 109 – TCVN 5575 :2012 (Phụ lục II.1 sách Đoàn Đình Kiến)

Trang 43

195.7198.47 =395.54 kN

 Độ mảnh của nhánh:

λ y1=l y 1/r y1=980/14.5=67.6

λ x 1=l x 1/r x1=100 /1.7=76.5

λ max=max(λ x1 , λ y 1)=76.5⇒ φ min=0.78

 Kiểm tra ứng suất:

Trang 44

1261.4998.47 =437.6 kN

 Độ mảnh của nhánh:

λ y 2=l 2 y/r y 2=980/14.17=69.2

λ x 2=l 2 x/r x2=130 /2.33=55.8

λ max=max(λ x2 , λ y 2)=69.2⇒ φ min=0.79

 Kiểm tra ứng suất:

d t

5 Liên kết thanh giằng vào các nhánh cột:

- Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột:

Dùng que hàn E42 và thép CTC34: f wf=18 kN /cm2, f ws=15.5 kN /cm2.

44

h

Trang 45

(β f w)min=min (0.7 ×18 ;1× 15.5)=12.6 kN /cm.Thanh xiên là thép góc L63x4, giả thiết chiều cao đường hàn sống h s=8 mm

Chiều cao đường hàn mép h m=6

Chiều dài cần thiết của đường hàn sống l hs và đường hàn mép l hm để liên kết thép góc thanh bụng xiên vào má cột là:

l hs= 0.7 N tx

h s(β f w)min γ=

0.7 × 21463.59 0.8 ×12.6 × 0.75=19.87 cm

l hm= 0.3 N tx

h m(β f w)min γ=

0.3 ×21463.59 0.6 ×12.6 × 0.75=11.36 cm

- Đường hàn liên kết thanh bụng vào nhánh cột:

Vì đường hàn chịu lực cắt quy ước Q qư=10.42 kN rất bé

Vì vậy chọn theo cấu tạo với h s=6 mm , hm=4 mm ,lh ≥5 cm

Trang 46

46

h

Trang 47

- Thiết kế mối nối hai phần cột:

Nội lực lớn nhất mà cánh ngoài và cánh trong phải chịu:

- Cánh ngoài nối bằng một đường hàn đối đầu thẳng, chiều dài đường hàn bằng bề

rộng cánh cột trên (300mm), chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên (10mm)

Ứng suất trong đường hàn đối đầu cánh ngoài là:

- Mối nối bụng cột, tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối Vì lực cắt cột trên khá bé,

đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày thép bản bụng (10mm)

- Tính toán dầm vai:

 Dầm vai tính toán như dầm đơn giản nhịp l=h d=1000 mm

 Sơ đồ tính toán dầm vai:

Trang 48

 Theo điều kiện ép cục bộ của lực tập trung (D max+G dcc)

Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai:

δ dv= D max+G dcc

(b s+2 δbđ)R em=

945.6+194.94(30+2 ×2) ×32=1.05 cm=10.5 mm

 Chọn chiều dày bản cánh dưới dầm vai bằng 10 mm

48

h

Trang 49

 Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai:

Thiên về an toàn, quan niệm chỉ có bản bụng dầm vai chịu uốn

Moment chống uốn của bản bụng:

2

<fγ=21 kN /cm2

Các đường hàn ngang liên kết bản cánh trên, cánh dưới với bản bụng của dầm vai đều lấy theo cấu tạo

2 Chân cột – Liên kết cột với móng:

- Nôi lực tính toán chân cột:

δ dđ:sơ bộ chiều dày dầm đế (8-10mm)

C: đoạn vươn ra console của bản đế (<100mm)

 Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính được là:

Trang 50

- Ở nhánh mái: sườn và dầm ngăn bản đế thành các loại ô như sau:

+ Ô bản 1: dạng console với phần nhịp vươn ra:

500 400 2 10

402

M  l

Xét tỉ số:

2 1

245.3

1.14214.7

214.7

1.1195

l

l   < 1.14 nhỏ hơn ô bản số 2 (cùng là bản kê 3 cạnh)

 Moment lớn nhất trong ô bản 3 nhỏ hơn trong ô bản 2

 Giá trị ứng suất lớn nhất để xác định chiều dày bản đế là M= 39.03kNcm/cm

50

h

Trang 51

 Chiều dày bản đế cần thiết : f . 21 1

⇒ Chọn độ dày bản đế cần thiết tbd= 4cm

- Ở nhánh cầu trục, moment lớn nhất là ở bản kê 3 cạnh:

Kích thước theo phương cạnh tự do: 1

950.5195

l

l   tra bảng 3.7 ⇒ α = 0.06

2576



1 0.06 0.576 19.5 13.14( / )

6 6 13.14

1.94( ) 21 1

+ Lấy sơ bộ chiều dày sườn đế: tsđ= 10 mm

Bề rộng diện truyền tải:

40 10 147.5

sd d

Trang 52

 Chọn chiều dày sườn δ A=10 mm

 Chiều cao của sườn tính theo công thức sau:

Trang 53

 Tính toán các đường hàn ngang:

Các kết cấu sườn như dầm đế, sườn A, bụng các nhánh cột đều liên kết với bản

đế bằng 2 đường hàn ngang Chiều cao đường hàn cần thiết cho mỗi liên kết cụ thểlà:

Với liên kết của dầm đế và bản đế:

Chọn thống nhất h h=8 mm cho mọi đường hàn ngang

Các bộ phận chi tiết, liên kết ở chân cột nhánh cầu trục cũng được tính tương tựnhánh mái

Trang 54

A bn , neo yc =N bl/R neo=876.97/19=46.15 cm2

Tra bảng IV.8 sách thầy Kiến, ta chọn:

Chọn 2 bulông neo có đường kính 64 (Abn = 2×25.2¿50.4 cm2)

- Nhánh cầu trục

Cặp nội lực M, N cho lực kéo bulông lớn nhất (tổ hợp 1,2,4,5,8):

M t=−1309.72 kNm , Nt=−498.94 kN, M g=757.38 kNmNội lực dùng để tính bu lông neo ở nhánh mái:

Trang 56

II Xác định tiết diện thanh dàn:

Chọn tiết diện thanh dàn là thép CT3 có f=22 kN/cm2, chọn chiều dày bản mã

d=12cm, que hàn Ǝ42, bu long làm bằng thép có độ bền thuộc lớp 4.6 có

fkbl=1750Kg/cm2 Do đó tra bảng I.1 phụ lục I ta có fws=16.5 (kN/cm2), fwf=18 (kN/cm2), vì hàn tay nên ta có  t 1 , h 0.7

Trong mp khung Lox Ngoài mp khung Loy

Cánh trên, cánh dưới =khoảng cách giữa các mắt dàn =khoảng cách giữa các điểm giằngXiên, đứng đầu dàn =khoảng cách giữa các mắt dàn =khoảng cách giữa hai mắt chínhCòn lại =0.9xkhoảng cách giữa các mắt dàn =khoảng cách giữa hai mắt chính

Trang 57

 Thanh cánh trên:

Thanh số 1: Chịu kéo N=236.64 kN

Chọn tiết diện chữ T bằng 2 thép góc đều cạnh Dựa vào A yc , i xyc , i yyc tra bảng IV.2

phụ lục IV (sách Đoàn Định Kiến) chọn được tiết diện thanh 2L56×5có:

A=2× 5.41=10.82 cm2, i x=1.72 cm>ixyc, i y=2.85 cm>iyyc

⇒Vậy đảm bảo yêu cầu độ mảnh

Kiểm tra lại tiết diện về khả năng chịu lực:

Trang 58

Trong mặt phẳng dàn: L ox=l=150.8 cm

Ngoài mặt phẳng dàn: L oy=150.8 cm

Giả thiết :λ¿=80⇒ φ min=0.735

Diện tích yêu cầu: A yc= N

phụ lục IV (sách Đoàn Định Kiến) chọn được tiết diện thanh 2L140×12 có:

A=2× 32.5=65 cm2, i x=4.31 cm>i xyc, i y=6.3 cm>iyyc

Chọn tiết diện chữ T bằng 2 thép góc đều cạnh Dựa vào A yc , i xy c ,i yyc tra bảng IV.2

A=2× 32.5=65 cm2, i x=4.31 cm>i xyc, i y=6.3 cm>iyyc

58

h

Trang 59

A=2× 22.8=45.6 cm2, i x=3.03 cm>ixyc, i y=4.7 cm>i yyc

Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu là 2L100×12

Thanh số 14: Chịu kéo N=877.92kN

Trang 60

Thanh số 15: Chịu kéo N=959.54kN

Trang 61

phụ lục IV (sách Đoàn Định Kiến) chọn được tiết diện thanh 2L140×10có:

A=2× 27.3=54.6 cm2, i x=4.33 cm>i xyc, i y=6.25 cm>iyyc

Trong mặt phẳng dàn: L ox=0.9 ×l=0.9× 195.3=174.15 cm

Ngoài mặt phẳng dàn: L oy=390.5 cm

Trang 62

i yyc=390.5

150 =2.603 cm

- Chọn tiết diện:

62

h

Trang 63

Ngoài mặt phẳng dàn: L oy=431.4 cm

A=2× 6.86=13.72 cm2, i x=2.16 cm>i xyc, i y=3.38 cm>iyyc

Ngoài mặt phẳng dàn: L oy=476.4 cm

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	1,44 MB