Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp

Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KẾT CẦU THÉP Yêu cầu: Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Nhịp nhà (m) L Bước cột (m) B 24 Cao trình Đất tự nhiên (m) Mặt (m) Mặt ray (m) -0.6 0.000 10.55 Cầu trục Q (T) Áp lực gió độ cao 10m (daN/m2 ) Chiều dài nhà (m) Độ dốc i% 20/5 IIA 216 20 Bê tông: B20 Cường độ thép: CCT34 có ; ; Cơng trình có cầu trục, sức nâng trung bình Vật liệu lợp mái: Tole Dùng que hàn N42 có L = 24000 SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 H3 Hd H1 H Htr H2 Phương pháp hàn tay có Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU PHẦN 1: TÍNH TỐN CHUNG I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG Các kích thước theo phương thẳng đứng Chiều cao từ mặt ray đến đáy cầu trục: : kích thước gabarit cầu trục tính từ mặt ray đến điểm cao xe (tra phụ lục VI.2 sách TKKCT nhà CN) có f: khe hở xét đến độ võng kết cấu (lấy f = 400mm Chiều cao dầm cầu trục : Chiều cao cột (từ vai đỡ dầm cầu trục đến kèo) : chiều cao ray đệm, sơ lấy 200mm Chiều cao xưởng (từ nhà đến đáy kèo) Chiều cao cột (từ đế chân cột đến chỗ đổi tiết diện) Các kích thước theo phương ngang Do nhịp nhà L=24m >18m nên có modun 6m Chiều cao tiết diện cột trên: Chọn a: SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU a: khoảng cách trục định vị mép cột trên, a phụ thuộc vào chế độ làm việc cầu trục Do sức trục Q < 75T nên chọn a = 250mm Chọn : Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột : Khoảng cách từ trục ray đến mép cầu chạy lấy theo catalo cầu chạy khoảng 200 – 500mm, ta lấy : Khe hở an toàn cầu trục mép cột khoảng 60-75mm, lấy D=75mm Chiều dài cột dưới: Theo điều kiện cấu tạo ta chọn 600 9450 14750 +10550 5300 400 +14750 24000 II LẬP MẶT BẰNG LƯỚI CỘT, BỐ TRÍ HỆ GIẰNG, MÁI CỘT SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Lập mặt lưới cột Nhà xưởng có chiều dài nhà 217m (khe nhiệt thêm 1m) Mặt lưới cột bố trí hình vẽ khe nhi?t 500 6000 E 6000 D 6000 C 6000 B A 9000 9000 9000 9000 11 9000 12 9000 9000 13 14 25 9000 24 25 a Bố trí giằng mặt phẳng cánh Giằng mặt phẳng cánh đặt vị trí có giằng cánh trên, giằng cánh tạo nên khối cứng khơng gian bất biến hình Hệ giằng cánh đầu hồi nhà làm gối tựa cho cột hồi chịu tỉ trọng gió thổi lên tường hồi nên gọi dàn gió khe nhi?t 500 6000 E 6000 D 6000 C 6000 B A 9000 9000 9000 9000 11 9000 12 9000 13 9000 14 18 9000 19 23 b Bố trí hệ giằng cột SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 9000 24 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Trong trục dọc khối nhiệt độ cần có cứng cột khác dựa vào cứng chống dọc Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu trục giằng chéo chữ thập Các giằng bố trí suốt chiều cao cột đĩa cứng phạm vi đầu dàn hệ giằng đứng mái Lớp từ mặt dầm cầu trục đến nút gối tựa cùa dàn kèo Lớp bên dầm cầu trục chân cột Các giằng lớp đặt mặt phẳng trục cột Các giằng lớp đặt mặt phẳng nhánh Tấm cứng đặt vào khoảng chiều dài khối nhiệt độ để không cản trở khối nhiệt độ Trong gian đầu cuối nhà bố trí giằng lớp giằng làm tang độ cứng dọc nhà, truyền tải trọng gió từ đầu hồi đến đĩa cứng Việc bố trí giằng cột thể sau: 500500 11 12 13 14 15 23 24 III THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI Trị số tải trọng tiêu chuẩn tính tốn tác dụng lên xà gồ xác định theo công thức: - Tĩnh tải + hoạt tải Trong đó: : trị số tiêu chuẩn trọng lượng lớp mái : trị số tiêu chuẩn trọng lượng thân xà gồ : trị số tiêu chuẩn hoạt tải mái : khoảng cách bố trí xà gồ : góc dốc mái SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Sơ kích thước xà gồ: Chọn thép hình C150x75 có TLBT khoảng cách Vật liệu lợp mái Tole có độ dày 10mm Hoạt tải - Tĩnh tải + Tải gió Do vùng gió AII - Tĩnh tải + 0.9(hoạt tải + tải gió) Hoạt tải Chọn liệu thiết kế: TT+0.9(Gió+HT) SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Phân tải trọng theo phương: ; ; ; ; Kiểm tra tiết diện: Ta có thép hình C150x75 nên Kiểm tra võng Với trường hợp dùng xà gồ nhịp cần kiểm tra độ võng xà gồ điểm nhịp (tại lớn nhất) Độ võng tương đối nhịp theo phương y: IV TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG Tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên khung ngang bao gồm: - Trọng lượng lợp xà gồ: lấy sơ từ Trọng lượng thân kết cấu hệ giằng: lấy theo sơ từ mái SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU - Trọng lượng dầm cầu trục: sức trục 30T nên lấy theo kinh nghiệm Hoạt tải Theo TCVN 2737-1995, trị số hoạt tải sửa chữa thi công mái phụ thuộc vào loại mái Với mái lợp vật liệu nhẹ Tole hoạt tải hệ số vượt tải Hoạt tải cầu trục Chọn P 950 P 4400 P P 950 9000 9000 y2 y3 y4 y1 = Do cầu trục có sức nâng 20/5T, nhịp B=9m Tra bảng ta có Khi đó: Trong đó: - : hệ số vượt tải hoạt tải cầu trục, : hệ số tổ hợp, cầu trục chế độ làm việc nhẹ trung bình nên : áp lực lớn tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray, tra catolo cầu trục SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP - GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU : áp lực nhỏ tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray phía cột bên : sức nâng thiết kế cầu trục : trọng lượng toàn cầu trục : số bánh xe cầu trục bên ray : tung độ đường ảnh hưởng Lực hãm ngang cầu trục Trong đó: - : hệ số vượt tải hoạt tải cầu trục, : hệ số tổ hợp, cầu trục chế độ làm việc nhẹ trung bình nên : lực hãm ngang tiêu chuẩn bánh xe cầu trục Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang phụ thuộc vào địa điểm xây dựng hình dáng cơng trình Trị số tải trọng gió tác dụng lên cột xà ngang áp dụng theo cơng thức Trong đó: - : hệ số vượt tải gió : áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió (địa điểm xây dựng) : hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo độ cao phụ thuộc vào địa hình : hệ số khí động phụ thuộc vào dạng nhà : bề rộng truyền tãi trọng gió vào khung (bước khung) SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU ce2 2 1 ce3 ce=+0.8 ce1 Kích thước sơ đồ tính tốn - Nhịp L = 24m Chiều cao H = 14.75m; hm = 4.38m Tra TCVN 2737-1995 phụ thuộc vào góc tra giá trị Ce Điểm Z(m) 10 14.75 19.13 (kN/m) 1.18 1.23 1.28 +0.8 +0.8 -0.469 9.69 10.1 -6.16 (kN/m) -0.523 -0.523 -0.423 -6.33 -6.6 -5.55 V XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Nội lực khung ngang xác định với trường hợp chất tải Quy ước dấu theo sức bền vật liệu Các trường hợp chất tải: SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Do tiết diện xà chọn có kích thước nhỏ đoạn xà 4m nên không cần kiểm tra ổn định cục cánh bụng Thiết kế chi tiết a Vai cột Với chiều cao tiết diện cột h = 50cm Theo công thức xác định moment uốn lực cắt Chọn bề rộng cánh dầm vai Sơ bề dày cánh dầm vai Bề dày bụng dầm vai Chiều cao dầm vai xác định sơ từ cơng thức : Các đặc trưng hình học tiết diện dầm vai Trị số ứng suất tiếp ứng suất pháp chỗ tiếp xúc cánh bụng dầm vai Vậy theo SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 31 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Kiểm tra ộn định cục cánh bụng dầm vai: - Bản cánh: - Bản bụng: Theo cấu tạo chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm vai vào cột Chiều dài tính tốn đường hàn liên kết: - Phía cánh (2 đường hàn): Phía cánh (4 đường hàn): Ở bụng (2 đường hàn): Diện tích, momen chống uốn đường hàn liên kết Khả chịu lực đường hàn liên kết Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP    GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Chiều cao: Bề rộng: Bề dày : b Nối phần cột cột Nội lực tính tốn: - Cánh ngồi: Ứng suất đường hàn đối đầu cánh là: - Cánh trong: Ứng suất đường hàn đối đầu cánh là: - c Chân cột Tính tốn đế chân cột Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính tốn tiết diện chân cột: N = -504.21 kN M = 1038.11 kNm V = 162.54 kN Xác định bề rộng đế SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 33 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Chiều dài đế xác định từ điều kiện chịu ép cục bê tông móng: Với Theo cấu tạo khoảng cách bố trí bu lông neo, chiều dài đế là: Ứng suất phản lực bê tơng móng đế Bề dày đế chân cột xác định từ điều kiện chịu uốn đế ứng suất phản lực bê tơng móng Xét đế: Ô (bản kê cạnh) Tra bảng, nội suy ta có (bảng 2.4 trang 36 – sách TKKT NCN – Phạm Minh Hà) Ô (bản cạnh liền kề) Tra bảng, nội suy ta có (bảng 2.4 trang 36 – sách TKKT NCN – Phạm Minh Hà) SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 34 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Vậy bề dày xác định: - Tính tốn dầm đế Kích thước dầm đế chọn sau:    Bề dày: Bề rộng: Chiều cao: phụ thuộc vào đường 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 tơng móng: Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm đế vào cột Từ xác định chiều dài tính tốn đường hàn liên kết dầm đế vào cột: Chọn chiều cao dầm đế - Tính tốn sườn A Sơ đồ tính sườn dầm console ngàm vào bụng cột đường hàn liên kết Ta có: Chọn bề dày sườn chiều cao sườn xác định từ điều kiện chịu uốn Kiểm tra lại tiết diện sườn Theo cấu tạo chọn Diện tích momen chống uốn đường hàn SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 35 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Khả chịu lực đường hàn - Tính tốn sườn B Bề rộng truyền tải vào sườn Ta có: Chọn bề dày sườn chiều cao sườn xác định từ điều kiện chịu uốn Kiểm tra lại tiết diện sườn Theo cấu tạo chọn Diện tích momen chống uốn đường hàn Khả chịu lực đường hàn - Tính tốn bu lông neo Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính tốn tiết diện chân cột: N = -504.21 kN M = 1038.11 kNm V = 162.54 kN Chiều dài vùng bê tông chịu nén đế c=69 cm (dựa vô biểu đồ ứng suất) chọn khoảng cách từ mép biên đế chân cột đến tâm bu lơng neo 6cm SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 36 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Tổng lực kéo thân bu lơng neo phía chân cột Chọn bu lơng neo mác 09Mn2Si có Diện tích cần thiết: Chọn bu lơng có Tính lại tổng lực kéo thân bu lơng neo phía chân cột : khoảng cách dãy bu lông neo biên đế Vì nên đường kính bu lơng chọn đạt u cầu - Tính tốn đường hàn liên kết cột vào đế Lực kéo cánh cột momen lực dọc gây Tổng chiều dài tính tốn đường hàn liên kết cánh cột Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết cánh cột Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột Kết hợp cấu tạo chọn SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 37 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU d Liên kết cột xà ngang Cặp nội lực dùng để tính tốn liên kết cặp gây kéo nhiều cho bu long tiết diện cột M = 230.4 kNm V = -26.65 kN N = -104.82 kN Đây cặp nội lực tổ hợp tải trọng 1,2 gây SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 38 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP - GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Tính tốn bu lông liên kết Chọn bu lông cường độ cao cấp độ bền 8.8, đường kính dự kiến d = 20mm Phía ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích , với kích thước sau Bề dày Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước mặt bích) Chiều cao Khả chịu kéo bu lông (tra bảng 10 trang 20 TCVN 5575:2012) Khả chịu trượt bu lông Với :      : cường độ tính tốn chịu kéo bu lơng cường độ cao A: diện tích thân bu lông : hệ số điều kiện làm việc n = 14 > 10 : hệ số ma sát hệ số tin cậy liên kết : số lượng ma sát liên kết Lực kéo tác dụng vào bu lơng dãy ngồi : khoảng cách dãy bu lơng ngồi : khoảng cách từ dãy bu lông thứ i liên kết đến tâm quay Do nên bu lông đủ khả chịu lực Khả chịu lực cắt cũa bu long SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 39 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP - GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Tính tốn mặt bích Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn Và với : lực kéo tác dụng lên bu lông dãy thứ i Chọn t = cm - Tính toán đường hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang với mặt bích) Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn) Lực kéo cánh momen lực dọc phân vào Chiều cao cần thiết đường hàn SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 40 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích Vậy chọn chiều cao đường hàn e Mối nối đỉnh xà Chọn cặp nội lực tính tốn từ tổ hợp tải trọng 1,2,7,9 gây M = 102.85 kNm V = 12.27 kN N = -37.273 kN - Tính tốn bu lơng liên kết Chọn bu lông cường độ cao cấp độ bền 8.8, đường kính dự kiến d = 20mm Phía ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích , với kích thước sau Bề dày Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước mặt bích) Chiều cao Khả chịu kéo bu lông (tra bảng 10 trang 20 TCVN 5575:2012) Khả chịu trượt bu lơng SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 41 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Lực kéo tác dụng vào bu lơng dãy ngồi Khả chịu cắt bu lơng Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn Chọn t = cm Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn) Lực kéo cánh momen, lực dọc lực cắt gây Chiều cao cần thiết đường hàn SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 42 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích f Mối nối xà nhịp Chọn cặp nội lực tổ hợp 1,2,8,10 gây N = -55.37 kN M = -120.52 kNm V = -39.06 kN - Tính tốn bu lơng liên kết Chọn bu lông cường độ cao cấp độ bền 8.8, đường kính dự kiến d = 20mm Phía ngồi cột bố trí cặp sườn gia cường cho mặt bích , với kích thước sau Bề dày Bề rộng (phụ thuộc vào kích thước mặt bích) Chiều cao Khả chịu kéo bu lông (tra bảng 10 trang 20 TCVN 5575:2012) Khả chịu trượt bu lơng SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 43 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Lực kéo tác dụng vào bu lơng dãy ngồi Khả chịu cắt bu lơng Bề dày mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn Chọn t = cm Tổng chiều dài tính tốn đường hàn phía cánh ngồi (kể sườn) Lực kéo cánh momen, lực dọc lực cắt gây Chiều cao cần thiết đường hàn SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 44 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIẾU Chiều cao cần thiết đường hàn liên kết bụng cột với mặt bích SVTH: BÙI CHÍ NAM MSSV: 81301243 Page | 45 ... 6.07 -12 .3 18 .05 6.07 -12 .3 18 .05 6.07 -12 .3 -33.64 6.07 -12 .3 - 81. 4 -11 .8 -17 1 30 -11 .8 -17 1 -54.5 -11 .8 2 .16 -11 .8 2 .16 -8 -11 .8 -16 .5 -11 .8 -16 .5 -11 .8 -33.6 -11 .8 96.3 11 .9 16 .2 11 .9 16 .2 11 .9... 75.3 61. 6 -56.3 -12 .9 61. 6 -56.3 -12 .9 61. 6 -80.42 22 .1 61. 6 80.42 50.3 41. 9 8.05 28 .1 33.77 8.05 28 .1 33.77 -13 6.7 -16 .3 17 .5 65.75 11 .8 -565 11 7 .1 11. 8 -565 -10 6.4 11 .8 2 .16 -43.9 11 .8 2 .16 43.9... 1, 5,7,9 10 38 .11 16 2.54 -504. 21 Đỉnh cột M V N 1, 7,9 17 8.89 11 . 01 -636.56 1, 5 -45.96 62. 91 15.42 1, 7,9 17 8.89 11 . 01 -636.56 1, 2,7,9 209.49 -3.924 - 619 .823 Châ n cột M V N 1, 2 89 .11 -26.65 -10 6.73 1, 7,9