Đồ Án Kết Cấu Thép 2 Mẫu

ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Bích ThủyNHÀ CƠNG NGHIỆP 1 NHỊP 1 TẦNG 2 CẦU TRỤC PHẦN I: XÁC ĐỊNH SỐ LIỆU - KÍCH THƯỚC KHUNG NGANGTẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANGTÍNH T

Trang 1

ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Bích Thủy

NHÀ CƠNG NGHIỆP 1 NHỊP 1 TẦNG

2 CẦU TRỤC PHẦN I:

XÁC ĐỊNH SỐ LIỆU - KÍCH THƯỚC KHUNG NGANGTẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANGTÍNH TỐN NỘI LỰC TRONG KHUNG

- Sức cẩu của cầu trục: Q = 150 KN

- Quy mô công trình: 1 nhịp, 1 tầng, có 2 cầu trục cùng hoạt độngtrong 1 nhịp nhà và cùng sức cẩu Q, chế độ làm việc trung bình, mĩccẩu mềm

- Chiều dài công trình: 90.0 m

- Bước cột: B = 6.0 m

- Độ dốc mái: i = 15 %

- Vật liệu lợp mái: tơn kim loại, gtc = 0.08 KN/m2

- Tải trọng gió tiêu chuẩn: vùng II, ít chịu ảnh hưởng của bão, wtc=

- Chiều cao gabarit của cầu trục H k = 2300 mm

- Bề rộng cầu trục B = 6300 mm

- Nhịp cầu trục L k = 23 m

- Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe: K = 4400 mm

- Khoảng cách từ tim ray cho đến mép ngoài cầu trục:B 1

= 280 mm

- Trọng lượng của xe con: Gxc = 84 KN

- Trọng lượng của tồn bộ cầu trục: G = 340 KN

- Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray: Pmax = 190 KN

II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG:

1 Kích thước theo phương đứng:

- Cao trình đỉnh ray: H r = 8.8 m

- Chiều cao ray và đệm: h r = 200 mm

- Chiều cao dầm cầu chạy:mm

Page 1

Trang 2

- Chiều cao đoạn cột chơn dưới đất h m = 0

(làm tròn kích thước theo bội số của 0.2 m)

2 Kích thước theo phương ngang:

Chiều cao tiết diện cột trên theo cấu tạo:

- Khoảng cách từ mép cầu chạy đến tim Dcc (tim ray) : B1 = 280 mm

- Khoảng cách từ tim ray cho tới trục định vị

- Bề rộng cột dưới được xác định theo công thức:

Trang 3

- Bậu cửa trên có chiều cao: 400mm

- Phần cánh cửa lật cao : 1200mm

II HỆ GIẰNG:

Page 3

Trang 4

III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG:

1 Tĩnh tải:

1.1 Trọng lượng bản thân mái

Trọng lượng bản thân mái

Tải trọngtiêu chuẩn

gtc (daN/m2)

Hệ sốvượt tải

ng

Tải trọng tínhtốn

gtt = gtc x ng(daN/m2)

1.2 Trọng lượng kết cấu chịu lực của mái: (tính trên 1m2 mặt bằng nhà xưởng)

a) Trọng lượng xà gồ: g xg tc

= 5 daN/m2b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: g d tc= 1.2dL=1.2 x 0.6 x 24=17.28

daN/m2

Trang 5

Hệ sốvượt tải

ng

Tải tính tốn(daN/m2)

Dàn vì kèo và hệ giằng 17.28 1.05 18.14

Trọng lượng cánh và bậu cửa

2 Hoạt tải mái:

Theo TCVN 2737-1995, tải trọng tiêu chuẩn sữa chữa máitơn được lấy bằng ptc = 0.30 KN/m2, hệ số vượt tải np = 1,3

Giá trị sữa chữa mái đưa vào tính toán:

0

0.30.1,3 0.39cos8.5

xc o

: tổng tung độ các đường ảnh hưởng phản lực gối tựa tại

vị trí các bánh xe cầu trục, được xác định như sau:

Page 5

Trang 6

4400

4

P

4400 1900

y 1 = 1m2

4100.1 0.686000

3

1600.1 0, 276000

4 Lực xô ngang của cầu trục:

Trong đó: n, nc, giống như của D max , D min

T 1: lực hãm ngang tiêu chuẩn lên 1 bánh xe cầu trục

' 1

- G xc = 84 kN (tra từ bảng catalogue)

- Hệ số ma sát: f ms = 0,1 đối với mĩc mềm theo đề bài (và f ms = 0,2đối với mĩc cứng)

- n xc = 4 (tổng số bánh xe của một xe con)

- n’

xc = 2

xc n

=2 (Số bánh xe bị hãm của một xe con)1

Trang 7

5 Tải trọng gió:

Công trình được giả định xây dựng tại vùng ngoại ôTp.HCM, vùng giĩ khu vực II ít chịu ảnh hưởng của bão Do vậy áp lực giĩ tiêu chuẩn0.83

o

q  (kN/m2)

 Tải trọng giĩ tác dụng lên cột: q = n x qo x K x C x B

Mặt đĩn giĩ: qđ= (qđẩy)= n x qo x K x Cđẩy x B

0.5624

H

�

08,5

Trang 8

 Tải trọng giĩ tác dụng lên mái: W = n x qo x k x B x∑ (ki x Ci x hi)

Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lênđến đỉnh mái được quy về Wđ và Wh thành tải tập trung đặt tại cao trìnhđáy vì kèo

Mặt đĩn giĩ: Wđ= (Wđẩy)= n x qo x B x∑ (ki x Ci x hi)

Mặt khuất giĩ: Wh= (Whút) = n x qo x B x∑ (ki x Ci’x hi)Với: h1 = 2.2m, h2 = 0.6m, h3 = 2.2m, h4 = 0.4m

Hệ số độ cao và địa hình k

 Tại độ cao 13.6 m, k = 1.058

 Tại độ cao 14.2 m, k = 1.067

 Tại độ cao 16.4 m, k = 1.094

 Tại độ cao 16.8 m, k = 1.098Vậy:

Trang 9

IV TÍNH NỘI LỰC KHUNG NGANG:

1 Nội lực do tĩnh tải:

Page 9

Trang 10

2 Nội lực do hoạt tải mái:

Trang 11

3 Nội lực do Dmax trái:

Page 11

Trang 12

Trang 13

4 Nội lực do Dmax phải:

Page 13

Trang 14

5 Nội lực do T trái:

Trang 15

Page 15

Trang 16

6 Nội lực do T phải:

Trang 17

7 Nội lực do Gió trái:

Page 17

Trang 18

Trang 19

8 Nội lực do Gió phải:

Page 19

Trang 20

V TỔ HỢP NỘI LỰC:

Trang 21

Fram e

Statio n

-5 -7,268 12,4514

364,48

-5 -7,268 70,5949

108,48

-8 -7,26-8

16,7938

108,48

-8 -7,26-8 41,3497

59,0516

-4 -427,21

Page 21

Trang 22

37,24

23,8942

-4 -6,0593

24,15

-8 7,268 16,7938

108,48

-8 7,268 41,3497

364,48

-5 7,268 12,4514

364,48

-5 7,268 70,5949

Trang 23

-ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Bích Thủy

20,8343

31,5526

98,3168

15,11

-6 91,3251

23,8578

23,8587

Trang 24

31,5526

-6 0 GIOPHAI -3,084 -7,902 98,3168

35,1028

Trang 25

ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Bích Thủy

BẢNG TÓM TẮT NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

M (kNm)

N (kN)

I

1.0

23.8

-6

31.92

20.83

28.08

31.5

98.32 -7.90 91.33 7.90

-0.9 23.8

-6

31.92

18.75

25.27 -28.4 -2.08

11.3 3

28.08 -6.84 -2.31

-III

1.0 -9.85 42.7

-2

6.41 28.08-

41.35

108.49

70.59

364.49

0.9 -9.85 42.7

-2

5.77 25.27-

37.2

-2 -97.64

63.53

328.0

12.45

364.49

-±26.4

6 ±0.482 ±59.05 ±0.482 427.21 7.90

481.2

-7 7.90

0.9 18.24

42.72

-14.3

6 25.27- 15.11 -97.64

11.21

328.04

-±23.8

1 ±0.434 ±53.15 ±0.434 384.49 7.11 -433.15 7.11

Trang 26

Trang 27

VI CHỌN NỘI LỰC THIẾT KẾ CỘT:

Nội lực tính toán được xác định từ bảng tổ hợp nội lực:

+ Phần cột trên: M = 63.85 (kNm) và Ntư = -47.57 (kN)

+ Phần cột dưới:So sánh để chọn ra 2 cặp nội lực cho nhánh cầu trục và nhánh mái:-Nhánh cầu trục cĩ các cặp sau:

N M N

 Phần cột trên: M = 63.85 (kNm) và Ntư = -47.57 (kN)

 Phần cột dưới: Nhánh cầu trục M = -387.95 (kNm) và Ntư = -388.49 (kN)

Nhánh mái M = 441.65 (kNm) và Ntư = -132.768 (kN)

PHẦN II:

THIẾT KẾ CỘT TRÊNTHIẾT KẾ CỘT DƯỚI CHI TIẾT CỘTPage 27

Trang 28

ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Bích Thủy VII THIẾT KẾ CỘT TRÊN:

Tĩm tắt số liệu: Ht=3.4m, Hd=8.0m, ht=300mm=0.3m, hd=650mm=0.65m,

8

cd ct

1 Xác định chiều dài tính toán:

1.1-Trong mặt phẳng khung:

1.2-Ngoài mặt phẳng khung:

 Chiều dài tính toán của cột trên:



 Chiều dài tính toán của cột dưới:

(m)

2 Chọn sơ bộ tiết diện:

-Độ lệch tâm = 1.342m = 134.2 cm

- Yêu cầu tiết diện cột trên = 39.98 cm2

-Bề dày bản bụng: (mm)

 Chọn b 10

(mm)-Bề rộng cánh tiết diện: chọn theo điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ bản cánh ngoài mặt phẳng khung:

Trang 29

3 Kiểm tra tiết diện đã chọn:

- Diện tích tiết diện:

x x

J r F

2 1168.7

4.062 (cm)70.8

y y

J r

x x x

l r

y y y

l r

x y

M M N

Trang 30

Cặp nội lực nguy hiểm mà ta đang xét là từ tổ hợp nội lực 1+2+4+5 ở tiết diện I-I

moment tương ứng ở đầu kia của cùng một cột tại tiết diện II trong cùng tổ hợp nội lực là:

M tư = 23.36 (kNm)Moment lớn nhất ở đoạn cột được xác định như sau:

= 53.353 (kN.m)

= 53.353 (kN.m)Độ lệch tâm tương đối:

3.4 Kiểm tra ổn định cục bộ tiết diện:

_ Đối với bản cánh:

= 38.83

< = 38.83

- Đối với bản bụng:

> 0.8 và mx = 16.06 >1

Trang 31

ĐỒ ÁN: KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Bích Thủy VIII THIẾT KẾ CỘT DƯỚI:

Tĩm tắt số liệu: Ht=3.4m, Hd=8.0m, ht=300mm=0.3m, hd=650mm=0.65m,

8

cd ct

J

Phần cột dưới: Nhánh cầu trục M1 = -387.95 (kNm) và Ntư1 = -388.49 (kN)

Nhánh mái M2 = 441.65 (kNm) và Ntư2 = -132.768 (kN)

1 Xác định trọng tâm chung của cột dưới:

Gọi y1 là khoảng cách từ trọng tâm chung của cột dưới đến trọng tâm của nhánh cầu trục

y2 là khoảng cách từ trọng tâm chung của cột dưới đến trọng tâm của nhánh mái

-Giả thiết ban đầu: C = h cd = 0.65 (m)

-Phương trình xác định vị trí trọng tâm tiết diện:

 % �% % �% % %  �Với M%M1 M N2 ; %N1 N2

2 Chọn sơ bộ tiết diện cột dưới:

-Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục và nhánh mái được xác định như sau:

(KN) (KN)Giả thiết φ = 0,8-Diện tích 2 nhánh cột:

-Bề rộng cột dưới:

° Nhánh cầu trục:

Chọn dạng tiết diện chữ I đối xứng gồm 3 bản thép ghép lại, bản bụng cĩ kích thước 10x280, bản cánh cĩ kích thước 10x150 :

-Diện tích tiết diện nhánh cầu trục:

Trang 32

4 1

1

564.83

3.12 (cm)58

x x

nh

J r

F

1 1

1

8139.33

11.85(cm)58

y y

nh

J r

Diện tích tiết diện F=7.28 cm2

Khoảng cách từ trọng tâm thép cho đến mép ngồi cùng z0=1.78 cm

Momen quán tính đối với trục x: Jx=27.1 cm4

-Diện tích tiết diện nhánh mái:

x nh

S

Moment quán tính

2 3

Trang 33

° Đối với toàn bộ tiết diện cột dưới:

cd cd

cd d

cd

J r

Chiều dài thanh xiên

Sơ bộ chọn thanh xiên là một thép gĩc L80x8 với các thơng số: Atx = 12.8cm2, rmintx = 1.57cm

Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q = 203.6 kN:

41 29' sin 0.66269.5

C

tg

a

Trang 34

Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên (kể đến sự lệch tâm giữa trục liên kết và trục thanh)

Điều kiện ổn định: = 30.88

Độ mảnh tồn cột theo trục ảo x-x:

Với nội suy k = 30.226 ( theo bảng tra 3.5 trang 49 sách thầy Đồn Định Kiến),

Độ mảnh thay đổi của tồn cột theo trục ảo x-x:

1 388.49

18.51 /0.2 104.96

lt cd

N

kN cm F

Trang 35

Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột:

Dùng que hàn 42 có : fwf = 180Mpa = 18kN/cm2, fws = 155Mpa=15.5kN/cm2

Phương pháp hàn tay nên: f=0.7, s = 1

Ta có:

f.fws = 1×15.5 = 15.5 (kN/cm2)

h.fwf = 0.7×18 = 12.6 (kN/cm2)

Suy ra: (fw)min = 12.6 kN/cm2

Thanh xiên là thép góc đều cạnh L80x8

Giả thuyết: chiều cao đường hàn sống hw-s = 10 mm

chiều cao đường hàn mép hw-m = 6 mm

Chiều dài cần thiết của đường hàn sống lws và mép lwm để liên kết thép góc thanh bụng xiênvào má cột:

Đường hàn liên kết thanh bụng vào nhánh cột:

Đối với thanh bụng chịu lực N = Qqư = 9.286 kN rt nhỏ Do đó đường hàn ta lấy cấu tạo hw-s =6mm, hw-m = 4mm, lf >5cm

Kiểm tra độ cứng đã giả thuyết ban đầu:

Ta có:

105850.311

9.7910715.184

d t

Trang 36

IX THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT:

1 VAI CỘT

1.1 Tính tốn thiết kế mối nối vai cột

 Từ bảng tổ hợp nội lực, chọn ra 2 cặp nội lực nguy hiểm nhất của cột trên tại tiết diện II

 Đối với cánh ngồi cột trên:

Nối bằng đường hàn đối đầu giữa bản lưng nhánh mái cột dưới và cánh ngồi cột trên, cĩ chiều dài đường hàn bằng bề rộng cánh cột trên, chiều cao đường hàn chọn bằng chiều dày cánh cột trên

Kiểm tra liên kết hàn ở cánh ngồi cột trên:

(kN/cm2)<fwf × c=0.85fc=17.85 kN/cm2

 Đối với cánh trong cột trên:

Chọn bản nối K cĩ cùng tiết diện như cánh trong cột trên Dùng liên kết hàn đối đầu để hàn nối cột trên và bản nối K, cĩ chiều dài đường hàn bằng bể rộng cánh trong cột trên, chiều cao đường hàn bằng chiều dày cánh cột trên

Kiểm tra liên kết hàn đối đầu ở cánh trong cột trên:

(kN/cm2)<fwf × c=0.85fc=17.85 kN/cm2

Vì lực cắt ở cột trên rất bé, nên các đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng,bản bụng nối với bản bụng cột trên đều bố trí cấu tạo: hàn suốt, chiều cao đường hàn lấy bằng chiều dày thép bản bụng cột trên

hh=6mm

Trang 37

Trang 38

 Đối với cánh dưới dầm vai là một bản thép nằm giữa để liên kết bản bụng 2 nhánh cột dưới, đây cũng chính là vách ngang chống xoắn của cột dưới

Chọn bề dày bản đậy nhánh cầu trục = bề dày bản sườn lĩt= bề dày thép cánh dưới =20

bd mm

 

Chọn bể rộng sườn gối dầm cầu chạy bs=200mm

Chiều dày bản bụng dầm vai được xác định từ điều kiện ép mặt cục bộ của lực tập trung (Dmax và Gdcc)

Vậy chọn h dam vai 350 (mm)�Chiều cao bản bụng dầm vai là h bdv 35 (2 2) 31   cm

 Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản lưng nhánh mái(2 đường hàn) cần

đủ khả năng chịu được phản lực từ dầm vai truyền vào

Chiều cao 1 đường hàn cần thiết:

(cm)

Chọn h h = 6 mm

Trang 39

 Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản bụng nhánh

cầu trục (4 đường hàn) sẽ chịu lực D max + Gdcc cùng với

phản lực từ dầm vai do gây ra

(cm)

Vậy chọn h h = 6 mm

1.3 Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai

Momen chống uốn của bản bụng:

2.1 Dưới nhánh mái:

_ Lực nén lớn nhất:

max 1

44165 132.768 28.483

753.144 (kN)63.662 63.662

max

71.52 28.483 16520

297.638 (kN)62.348 62.348

nen

�_ Lực kéo lớn nhất:

1 min

max 1

38795 388.49 28.483

783.204 (kN)63.662 63.662

max

71.52 28.483

0 31.999 (kN)63.662

tu

nho

tu

N y M

753.144

313.81 (cm )2.4

nen bd

nen cb

N F

nen bd

N F

Tĩm lại ta thiết kế 1 bản đế nhánh mái cĩ kích thước 40cm x30 cm,với 2 dầm đế song song theo phương mặt phẳng khung và thêm 1 sườn ngăn ở chính giữa bản bụng lưng nhánh mái Vậy ta cĩ tất cả 3 loại ơ bản sau:

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

Page 39

Trang 40

 

424 300

12 50 mm

2  2  + Ô bản 2: bản kê 3 cạnh

Kích thước theo cạnh tự do:

+ Ô bản 3: bản kê 3 cạnh

Kích thước theo cạnh tự do:

167.1

1.16 144

120.9

0.83 144

m bd

M R

chọn bd 20 (mm)

b.Tính các bộ phận chân cột:

b.1 Xác định kích thước dầm đế:

Dầm đế chiụ tải trọng phân bố đều

Trang 41

Chọn chiều cao dầm đế: h dd 27 cm

Chọn bề dày dầm đế  dd 12mm

b.2 Xác định kích thước sườn ngăn(console):

Sườn ngăn được xem như console ngàm vào bản lưng

nhánh mái, có nhịp l= 167.1 mm Tải trọng truyền vào sườn ngăn:

300.592 8.88 (kN/cm)

Lực cắt lớn nhất:Q max q sn�l8.88 16.71 148.385 (kN)� 

Chọn bề dày sườn ngăn  sn 9mm

Chiều cao sườn ngăn:

6 6 1239.755

17.1811.2 21

sn

M h

Chọn chiều cao của sườn ngăn: h sn 20 cm

Sườn ngăn liên kết vào bản lưng nhánh mái bằng hai đường hàn góc

Chọn trước h h 10 mm , hàn suốt

b.3 Các đường hàn ngang:

+ Đường hàn bản lưng với bản đế có thể lấy theo cấu tạo cĩ hh ≥ 4mm chọn hh=6mm, hàn suốt dọc theo chiều dài bản lưng nhánh mái cĩ

lh=27cm

+ Đường hàn liên kết dầm đế với bản đế:

Cĩ qdđ= 7.525 KN/cm, hàn suốt chiều dài dầm đế

+ Đường hàn liên kết sườn ngăn với bản đế:

Cĩ qsn= 8.88 KN/cm, hàn suốt chiều dài sườn ngăn

�Nsn=qsn x lsn=8.88 x lsn

Page 41

Trang 42

Chiều cao đường hàn

b.4 Thiết kế bulông neo:

Lực kéo lớn nhất trong nhánh mái là:N nho 783.204 (kN)Chọn bulông neo có độ bền thuộc lớp 8.8 cĩ f tb 40KN cm/ 2

Diện tích cần thiết của 2 bulông neo:

2

783.204

19.58 (cm ) 40

2.2 Dưới nhánh cầu trục:

Lực nén lớn nhất:

max 2

44165 132.768 35.179

767.11 (kN)63.662 63.662

max

71.52 35.179 16520

299.02 (kN)63.662 63.662

nen

�_ Lực kéo lớn nhất:

2 min

max 2

38795 388.49 35.179

824.07 (kN)63.662 63.662

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	7,01 MB
File đính kèm	thep 2.rar (6 MB)