Thuyết minh đồ án kết cấu thép II

Chọn cốt nền nhà trùng với cốt +0.00 để tính các thông số chiều cao.Ta có cao trình đỉnh ray là chiều cao từ mặt nền đến mặt ray cầu trục H1= 8,3cm (theo đề bài). Kích th-ớc cơ bản là nhịp khung L = 30m . Mặt khác, do tải trọng cầu trục: Q=75T nên trục định vị trùng với mép ngoài cột một khoảng : a= 250 mm.Trong tr-ờng hợp này, để cho cầu trục khi chuyển động không chạm vào cột, khoảng cách ? từ trục ray đến trục định vị phải đảm bảo đủ lớn B h a D t = + ( - ) + 1 ? . ? lấy chẵn 250mm , ta chọn ? =750 mm khi cầu trục Q =75T . Suy ra nhịp của cầu trục là khoảng cách giữa 2 tim ray: LC = L- 2.? = 30-2.0,75 = 28,5(m) Tra phụ lục VI.2 ta có thông số về cầu trục với sức trục bằng 75T : B K B1 HC = = = = 8800 4400 400 4000 mm mm mm mm Chiều cao từ cao trình đỉnh ray tới cánh d-ới của dàn vì kèo: H2=(HC+100)+ƒ Trong đó : HC=4000mm. 100 mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và dàn vì kèo ƒ : là khe hở phụ xét tới độ võng của dàn vì kèo và việc bố trí hệ giằng thanh d-ới , ta chọn ƒ=300mm.

Thuyết minh đồ án kết cấu thép II Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 1 Thuyết minh đồ án kết cấu thép ii * Số liệu thiết kế : Nhịp khung L = 30m Bớc khung B = 6m Chiều dài nhà 17B Sức trục Q = 75T Số cầu trục làm việc trong xởng là 2 , chế độ làm việc trung bình Cao trình đỉnh ray H 1 = 8.3m Địa điểm xây dng : vùng B Vật liệu thép BCT3, hàn tay que hàn N46 Tấm mái panen sờn 1.5x6m Bêtông móng mac M200# , tờng gạch tự mang Xác định các kích thớc cơ bản của khung ngang nh : A.Xác định kích thớc theo phơng ngang nhà: I.Theo phơng đứng: Chọn cốt nền nhà trùng với cốt +0.00 để tính các thông số chiều cao.Ta có cao trình đỉnh ray là chiều cao từ mặt nền đến mặt ray cầu trục H 1 = 8,3cm (theo đề bài). Kích thớc cơ bản là nhịp khung L = 30m . Mặt khác, do tải trọng cầu trục: Q=75T nên trục định vị trùng với mép ngoài cột một khoảng : a= 250 mm.Trong trờng hợp này, để cho cầu trục khi chuyển động không chạm vào cột, khoảng cách từ trục ray đến trục định vị phải đảm bảo đủ lớn DahB t ++ )( 1 . lấy chẵn 250mm , ta chọn =750 mm khi cầu trục Q =75T . Suy ra nhịp của cầu trục là khoảng cách giữa 2 tim ray: L C = L- 2. = 30-2.0,75 = 28,5(m) Tra phụ lục VI.2 ta có thông số về cầu trục với sức trục bằng 75T : B K B 1 H C = = = = 8800 4400 400 4000 mm mm mm mm Chiều cao từ cao trình đỉnh ray tới cánh dới của dàn vì kèo: H 2 =(H C +100)+ Trong đó : H C =4000mm. 100 mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và dàn vì kèo : là khe hở phụ xét tới độ võng của dàn vì kèo và việc bố trí hệ giằng thanh dới , ta chọn =300mm. Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 2 Thay số ta có : H 2 =(4000+100)+300=4400(mm) Chiều cao thông thuỷ của xởng, từ nền nhà tới đáy của dàn vì kèo : H=H 1 +H 2 =8300+4400=12700(mm). Kích thớc thực cột trên từ vai cột tới đáy dàn vì kèo ( chiều cao đoạn cột trên ): H T =H 2 +H DCT +H R Trong đó : H DCT - chiều cao dầm cầu trục cho trọng đề bài H DCT = 0,7m H R - chiều cao ray và các lớp đệm, chọn sơ bộ H R =0,2m Suy ra : H T =4,4+0,7+0,2=5,3(m). Chiều cao cột dới tính từ mặt móng tới vai cột: H D =H-H T +H 3 Trong đó : H 3 - chiều sâu chôn cột , cho trong đề bài H 3 = 0,8m Suy ra : H D =12.7-5,3+0,8=8,2(m). II.Theo phơng ngang: Chọn bề rộng cột trên (tức chiều cao tiết diện cột trên) : tt Hh ) 12 1 10 1 ( ữ= => 4425305300*) 12 1 10 1 ( ữ=ữ= t h mm , chọn h t =500mm. Suy ra , bề rộng cột dới : h d =a+=250+750=1000 mm. Lúc này khe hở giữa cầu trục và mặt trong cột trên: D =-B 1 -h t +a=750- 400- 500+250 = 100 mm. Nh vậy D = 100 mm > 60 ữ75mm, bảo đảm sự an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột trên . hd=1000 ht = 500 H3 = 800 Ht = 5300 Hd = 8200 L = 30000 Q = 75T Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 3 III.Lựa chọn dàn mái: Chọn dàn mái dạng hình thang, liên kết cứng với cột .Chiều cao đầu dàn h dd =2,2m, chọn độ dốc là 10%. Suy ra chiều cao giữa dàn là: h gd =3,7m mLL ct 615) 5 1 2 1 ( ữ=ữ= , lấy nhịp cửa trời bằng 12m. Theo yêu cầu về kiến trúc và chiếu sáng ta chọn cửa trời chạy suốt theo chiều dài nhà .Chọn kích thớc : + Chiều cao cánh cửa là h k = 1500 phù hợp với cánh cửa tiêu chuẩn + Chiều cao bậu cửa trên và bậu cửa dới h b = 1000 => Chiều cao cửa trời là 2.5m. Bề rộng cửa trời 12m, độ dốc mái cửa trời 10% Cửa trời đợc bố trí một tầng cửa kính 1500mm Hdd=2200 L = 30000 i = 1 / 1 0 Lct = 12000 Hct=2500 IV.Mặt bằng lới cột và bố trí hệ giằng: 1.Giằng trong mặt phẳng cánh trên : Gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà .Chiều dài nhà 17B = 102m < 200m với khung nhà toàn thép, không cần bố trí khe nhiệt độ. Giằng trong mặt phẳng cánh trên đợc bố trí ở hai đầu khối nhiệt độ và ở quãng giữa khối để khoảng cách < 60m. Thanh chống dọc 3000 3000 B A 30000 Hdd=2200 6000 6000 6000 6000 55006000600060006000600060006000600060006000600060006000600060005500 181716 15 14131211109876 5 4321 2.Giằng trong mặt phẳng cánh dới: Đợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên. Với nhà xởng có Q = 75T, để tăng độ cứng cho nhà cầncó thêm hệ giằng cánh dới theo phơng dọc nhà .Bề rộng của hệ giằng lấy bằng chiềudài khoang đầu tiên của cánh dới dàn. Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 4 6000 600060006000 6000 Hdd=2200 30000 1 A B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 3.Hệ giằng đứng: Nằm trong mặt phẳng thanh đứng của nhà. Theo phơng dọc nhà đợc bố trí ở những chỗ có hệ giằng cánh dới và hệ giằng cánh trên, theo phơng ngang nhà khoảng cách giữa các hệ giằng đứng cách nhau 12 ữ15m Biểu diễn hệ giằng đứng giữa dàn : 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 Hdd=2200 L = 30000 4.Hệ giằng cột: Hệ giằng cột trên đợc bố trí theo phơng dọc nhà ở hai đầu khối nhiệt độ và ở giữa nhà. Hệ giằng cột dới đặt ở giữa khối nhiệt độ . Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng cột dới là 6x8 = 48m < 75m .Với B =6m, Hd = 8,2m chỉ cần bố trí một khoang . H.g. đúng mái H.g. cột trên H.g. cột duới Hđd= 2200Hd = 8200 Ht = 5300 Dầm cầu trục 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 5 B.Tính toán khung ngang nhà: I.Tải trọng tác dụng lên khung ngang nhà: 1.Tải trọng tác dụng lên dàn: Tải trọng tác dụng lên dàn bao gồm trọng lợng bản thân của mái, của cửa trời, của bản thân kết cấu và hoạt tải.Các tải trọng này đợc tính ra N/m 2 mặt bằng nhà, sau đó quy về phân bố đều trên dàn . a.Tĩnh tải: *Trọng lợng mái : Theo cấu tạo của các lớp mái ta có bảng thống kê các tải trọng mái nh sau: Tải trọng do các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn g m c (daN/m 2 ) Hệ số vợt tải n Tải trọng tính toán g m (daN/m 2 ) Tấm mái Panel sờn BTCT 1,5 x 6m , cao 30cm 150 1,1 165 Betong chống thấm dày 4cm 100 1,2 120 Betong xỉ dày 12cm 60 1,2 72 2 lớp vữa lát dày 1,5cm/lớp 54 1,2 64,8 Hai lớp gạch lá nem dày 1,5cm/lớp 60 1,1 66 Tổng cộng 334 487,8 Đây là tải trọng phân bố theo diện tích mặt bằng mái ,ta qui về lực phân bố theo diện tích mặt bằng nhà: )/(25,490 995,0 8,487 cos 8,487 )/(68,335 995,0 334 cos 334 2 2 mdaNg mdaNg tt mai tc mai === === *Tải trọng do trọng lợng bản thân dàn và hệ giằng : Theo công thức kinh nghiệm : g d tc =1,2. d .L (daN/m 2 ). Trong đó : L- nhịp dàn L=30m d - hệ số kể đến trọng lợng bản thân dàn d =0,65. 1,2 - hệ số kể đến trọng lợng các thanh giằng Suy ra : g d tc =1,2.0,65.30=23,4(daN/m 2 ) g d tt =n. g d tc =1,1.23,4=25,74(daN/m 2 ) Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 6 *Tải trọng do trọng lợng kết cấu cửa trời : Theo công thức kinh nghiệm : g tc ct = ct .l ct (daN/m 2 ) Trong đó : ct = 0,5 L ct - nhịp cửa trời ( m) Cũng có thể dùng trị số 12-18 daN/cm 2 cửa trời ở đây lấy : g tc ct =18 daN/m 2 g ct tt =1,1.18=19,8 daN/m 2 *Tải trọng do trọng lợng cánh cửa và bậu cửa trời : Trọng lợng cánh cửa (Kính + Khung) g tc k =40 daN/m 2 => g tt k =1,1 . 40 = 44 daN/m 2 Trọng lợng bậu trên và bậu dới g tc b =150 daN/m => g tt b =1,1 . 150 = 165 daN/m Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời, để tiện tính khung ta quy đổi thành phân bố trên mặt bằng nhà .Lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là : g kb =(44.2,5.6) + (165.6) = 1650 daN => Lực tơng đơng phân bố đều trên bề mặt bằng nhà g ct 2' /38,26 995,0.6.30 1650.26.12.8,19 2 mdaN CosBL gBlg g kbctct ct = + = + = b.Hoạt tải mái : Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động 2737-95, hoạt tải mái áp dụng cho trờng hợp mái bằng mái dốc bằng bê tông cốt thép không có ngời đi lại ,chỉ có ngời đi lại sửa chữa cha kể các thiết bị điện nớc nếu có đợc lấy bằng 75 daN/m 2 mặt bằng nhà, với hệ số vợt tải n=1,3. P tt =1,3.75=97,5 (daN/m 2 ) c.Tải trọng phân bố đều trên dàn : *Tải trọng thờng xuyên : )/(22,32546).38,2674,2525,490( mdaNgBg i =++== *Hoạt tải : p=B.p tt =6.97,5=585(daN/m) 2.Tải trọng tác dụng lên cột : a.Do phản lực dàn : *Do tải trọng thờng xuyên: )(3,48813 2 30.22,3254 2 . daN Lg A === *Do hoạt tải : )(8775 2 30.585 2 . ' daN Lp A === Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 7 b.Do trọng lợng dầm cầu trục : Theo công thức kinh nghiệm : G dct =1,2.L 2 dct . dct Trong đó : dct - hệ số trọng lợng bản thân chọn dct =36 L dct - nhịp dầm cầu trục L dct =6 m Suy ra : G dct =1,2.6 2 .35=1555 (daN) c.Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục : Với sức trục Q=75T và L c =28,5m, tra bảng ta có : P c 1max P c 2max G CT G xe con = = = = 38 39 135 38 T T T T Số bánh xe trên mỗi ray là 4 bánh. áp lực lớn nhất D max của cầu trục lên cột do các lực P c 2max , P c 1max đợc xác định theo lý thuyết đờng ảnh hởng của phản lực tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột khi bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất, xe con mang vật ở vào vị trí sát nhất với cột phía đó . Dựa vào tam giác đồng dạng ta tính đợc các giá trị sau : 1.01. 6000 600 1 ==y 86.01. 6000 4560600 2 = + =y 573.01. 6000 2600840 4 = + =y 433.01. 6000 2600 5 ==y P2P2P2P2P1 y3=1 y1=0.1 y2=0.86 2600 840 600 2560 60006000 840 K = 4560 y4=0.573 y5=0.433 Với vị trí bất lợi nh trên hình vẽ , D max kể thêm hệ số vợt tải n=1,2 và hệ số tổ hợp n c xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều cầu trục ta có: Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 8 D max = n.n c .( P c 1max . y+ P c 2max . y) = 1,2.0,85.[38.(0,1+0,433+,0573)+39(0,86+1)] = 116,86(T) = 116860 daN Khi đó phía ray bên kia có áp lực nhỏ nhất của bánh xe : P c 1min = + 0 n GQ P c 1max = )(14500)(5,1438 4 13575 daNT == + P c 2min = + 0 n GQ P c 2max = )(13500)(5,1339 4 13575 daNT == + Tơng ứng phía bên kia có áp lực D min = n.n c .( P c 1min . y+ P c 2min . y) = 1,2.0,85.[14500.(0,1+0,433+0,573)+13500(0,86+1)] = 41970(daN) ở đây do D max ,D min đặt vào trục nhánh cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột dới một khoảng xấp xỉ bằng b d /2. Mô men lệch tâm tại vai cột : M max =D max .e = 116860 .1,0/2 = 58430(daNm) M min =D min .e = 41970.1,0/2 = 20985(daNm) M dct =G dct .e = 1555.1,0/2 = 777,5(daNm) d.Do lực hãm của một bánh xe con : Khi xe con hãm , phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phơng chuyển động. Lực hãm của xe con qua các bánh xe cầu trục , truyền lên dầm hãm và vào cầu trục . Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm : )(413,1 4 )3875(05,0 4 )(05,0 1 T GQ T xc C = + = + = T = n.n c . c T 1 .y = 1,2.0,85.1413.(0,1+0,86+1,0+0,437+,0567) = 4272 (daN) 3.Tải trọng gió: áp lực gió tiêu chuẩn : W 0 = 155(daN/m 2 ) Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm : - Gió thổi lên mặt tờng dọc đợc chuyển về thành lực phân bố trên cột khung. - Gió thổi trong phạm vi mái, từ cánh dới dàn vì kèo trở lên, đợc chuyển về thành lực tập trung tại cao trình cánh dới dàn vì kèo. Tải trọng gió phân bố lên cột đợc tính bằng công thức: *Phía đón gió: q = n.w 0 .k.c.B *Phía hút gió: q= n.w 0 .k.c.B Với : k - hệ số độ cao tra theo H trong TCVN2737-95 Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 9 C - hệ số khí động học n - hệ số vợt tải của tải trọng gió = 1,2 w 0 - áp lực gió tiêu chuẩn , theo đề bài thuộc vùng B B - bớc khung * Tính toán hệ số khí động theo sơ đồ 8. Hệ số ce 1 , ce 2 , ce 3 , ce 4 tra theo bảng sơ đồ 2 trong TCVN 2737-95. Do mái nhà có độ dốc i = 10% nên 0 71.5= + Tính hệ số ce 4 h 2 = 8,2+5,3+2,2 = 15,7m l = 30m h/l 0.5 1 0 -0.6 -0.7 20 -0.4 -0.7 546.0 5233,0 30 7,15 4 2 = == ce l h + Tính hệ số ce 3 b = 17B = 17.6 = 102m 505.0 5233.0;34 30 102 3 2 = === ce l h l b + Tính hệ số ce 1 h 1 = 15,7+0,9+2,5 = 19,1m 586.0 6367,0 30 1,19 1 1 = == ce l h + Tính hệ số ce 2 427.0 34;6367,0 2 1 = == ce l b l h Để tiện tính toán, có thể đổi tải trọng này thành phân bố đều suốt chiều cao cột . H<15m lấy 04,1= . Từ đó có tải trọng phân bố đều lên cột là : q = 1,2.155.1.0,8.6.1,04 = 928,5 (daN/m) q = 1,2.155.1.0,505.6.1,04 = 586,1 (daN/m) Ta có hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tra trong bảng 5 sách hớng dẫn : H<10m -> k = 1 . Thuyết minh đồ án kết cấu thép II Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 1 Thuyết minh đồ án kết cấu thép ii * Số. 30000 Q = 75T Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47 th 2 3 III.Lựa chọn dàn mái: Chọn dàn mái dạng hình thang, liên kết cứng với