TOT NGHIEP hau

Don an tot nghiep

trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn Phần II : Phần kết cấu (45%) Giáo viên hớng dẫn: Ts nguyễn hồng sơn Nhiệm vụ: THUYếT MINH: - Lập mặt bằng kết cấu. - Thiết kế xà gồ mái. - Thiết kế khung ngang thép + bê tông. - Thiết kế thang bộ . - Thiết kế dầm dọc. BảN Vẽ: Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn I . lập mặt bằng kết cấu 1 1 K L H G F E D C B A A B c d e f g h k l c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 1 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 c 2 khung ngang c 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Hình vẽ 1 : Mặt bằng kết cấu chính Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn +0.000 +10100 c 1 c 2 c 1 c 2 125003020 15000 40000 12500 3020 Hình vẽ 2 : Mặt cắt 1 - 1 Ii . Thiết kế xà gồ mái 1. Lựa chọn các cấu kiện Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái, lớp cách nhiệt và trọng l- ợng bản thân của xà gồ. Lớp mái và xà gồ đợc chọn trớc theo tài liệu Pre - Engineered Buildings Design Manual . Sau đó đợc kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của xà gồ. 1.1.Tấm lợp mái : (single skin panels) và lớp cách nhiệt Chọn tấm lợp mái và lớp cách nhiệt có hình dạng và các thông số kỹ thuật nh sau: lớp cách nhiệt lớp tôn lợp Hình vẽ 3: Kích thớc tấm lợp và tấm cách nhiệt Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn Bảng 1: Các thông số của tấm lợp Chiều dày của tấm lợp (mm) Trọng lợng (kN/m 2 ) Diện tích của một tấm lợp (m 2 ) Tải trọng tác dụng cho phép (kN/m 2 ) 0,7 0,0659 8,39 1,96 Bảng 2: Các thông số của tấm cách nhiệt Chiều dày T (cm) Trọng lợng (kN/m 2 ) I x (cm 3 ) S x (cm 3 ) Tải trọng cho phép (kN/m 2 ) 5 0,0948 50,4 12 1,64 1.2. Xà gồ ở giữa mái chọn xà gồ có tiết diện hình chữ C . ký hiệu 6CS2,5x70 có các thông số sau : I x = 195,21 cm 4 , I y = 30,34cm 4 , W x = 26,03 cm 3 , W y = 6,96 cm 3 A= 5,39 cm 2 , q tc = 0,0419 kN/m = tc xg g 2,04 20,320,3 150 x x y y r=4,8 64 1,8 Hình vẽ 4: Chi tiết và vị trí sử dụng xà gồ 2 . Tải trọng tác dụng lên xà gồ Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt, tải trọng bản thân xà gồ và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái. 2.1. Tĩnh tải Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn Tĩnh tải do các lớp vật liệu mái truyền xuống xà gồ đợc tính toán trong bảng : Bảng 3: Bảng tải trọng của các lớp vật liệu. Các lớp vật liệu Hệ số vợt tải P tc (kN/m 2 ) P tt (kN/m 2 ) Lớp tôn múi 1,05 0,0659 0,0692 Lớp cách nhiệt 1,20 0,0948 0,1138 Xà gồ chữ C 1,05 0,0419 0,044 2.2. Hoạt tải Hoạt tải sữa chữa khi mái bị h hỏng đợc lấy theo TCVN 2737-1995 có trị số tiêu chuẩn: P tc = 0,3 kN/m 2 . Hoạt tải tính toán với hệ số vợt tải n = 1,3 P tt = 0,3.1,3 = 0,39 kN/m 2 3. Tính toán xà gồ Do xà gồ có độ cứng bé khi chịu uốn do q x gây nên , vì vậy để tăng ổn định ngoài mặt phẳng uốn ta cấu tạo hệ giằng xà gồ bằng thép tròn có tăng đơ . Chọn khoảng cách giữa các xà gồ mái là 1,5m. Với mái có độ dốc là 20% thì mái tạo với phơng ngang một góc = 11,3 o . Khoảng cách giữa các xà gồ theo phơng nghiêng là : a = 0 1,5 cos11,3 = 1,53 m Xà gồ mái là cấu kiện chịu uốn xiên. Trờng hợp chịu tải nguy hiểm nhất là trờng hợp tổng cả tĩnh tải và hoạt tải tác dụng. Trị số tải trọng tính toán xà g q tc = ( 0,0659 +0,0948 + 0,3).1,53 + 0,0419 = 0,746 kN/m q tt = (0,0692 + 0,1138 + 0,39).1,53 + 0,044 = 0,92 kN/m 4. Kiểm tra xà gồ Để tính toán nội lực lên xà gồ ta coi xà gồ làm việc nh dầm đơn giản mà gối tựa là xà ngang. Sơ đồ tính và biểu đồ xác định mômen nh hình vẽ Tải trọng tác dụng lên xà gồ là tải trọng phân bố đều. Xà gồ chịu uốn xiên theo hai phơng x-x và y-y, với góc nghiêng = 11,3 0 . Ta tính toán các tải trọng tác dụng theo hai phơng x và y Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn max tt tt 6000 3000 3000 M ymax q y q x M x q x =q.sin q y = q.cos q y x tt tt Hình vẽ 5: Sơ đồ tính và biểu đồ xác định mômen xà gồ. Tải trọng tác dụng gồm: tt x q = q tt . sin = 0,92. sin 11,3 0 = 0,18 kN/m q y tt = q tt .cos = 0,92.cos 11,3 0 = 0,902 kN/m q x tc = q tc .sin = 0,746sin 11,3 0 = 0,146 kN/m q y tc = q tc .cos = 0,746.cos 11,3 0 = 0,73 kN/m 2 2 max . 0,902.6 4,06 8 8 tt y x q B M kNm= = = 2 2 max . 0,18.6 0,2 32 32 tt x y q B M kNm= = = - Theo điều kiện bền : y x x y x y M M = + = + .f W W < Trong đó : = 1; Hệ số điều kiện làm việc f = 21 kN/cm 2 ; Cờng độ của thép xà gồ 4,06.100 0,2.100 = + = 26,03 6,96 18,47kN/cm 2 =18,47 kN/cm 2 < .f = 21 kN/cm 2 Tiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện bền. - Theo độ võng: x y + = B 150 Trong đó: B 150 - Độ võng cho phép theo bảng 1. B 150 = 600 150 = 4 cm. Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn Độ võng của xà gồ kiểm tra trong mặt phẳng tác dụng của q x và q y , độ võng đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp: y 4 4 tc y 8 -8 x 5 q .B 5 0,73.6 = . = . = 0,03 384 E.I 384 2,1.10 .195,21.10 m Ta có: = 3cm < 4cm Tiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện về độ võng. Vậy tiết diện xà gồ chữ C đã chọn đảm bảo điều kiện về bền và biến dạng. Iii . thiết kế khung ngang thép 1. Kích thớc khung ngang 1.1. Kích thớc theo phơng ngang - Trục định vị. Xởng may không có cầu trục nên ta chọn a = 0 , trục định vị cột chính trùng với mép ngoài cột. Cột giữa trục định vị trùng với trục hình học của cột 1.2. Theo phơng đứng Do nhà không có cầu trục nên theo mô hình thiết kế nhà xởng ta có chiều cao đỉnh cột H = 6 m ( phần cột chôn dới nền =0 coi mặt móng ở cốt 0.000 ) cột có tiết diện không đổi : Chọn chiều cao tiết diện cột theo yêu cầu độ cứng : Cột chính C 1 h = ( ) 1 1 1 1 H = .6,3 = 0,37 0,42 15 20 15 20 ữ ữ ữ ữ ữ (m) Chọn h = 0,3 m Bề rộng cột b = ( 0,3 ữ 0,5 ) h = ( 0,3 ữ 0,5 )0,3 = ( 0,09 ữ 0.15 ) Chọn b =0,18m Ct gia C 2 h = ( ) 1 1 1 1 H = .6 = 0,4 0,3 15 20 15 20 ữ ữ ữ ữ ữ (m) Chọn h = 0,16 m Chọn b = 0,16 m Chọn sơ bộ chiều dày bản bụng : w t = 0,006m Chiều dày bản cánh f t = 0,008m Chọn sơ bộ tiết diện xà thay đổi : Chiều cao tiết diện tại đỉnh cột : h 1 = 0,3m Chiều cao tiết diện tại đỉnh khung : h 2 = 0,22m Chiều dày bản bụng :t w = 0,006m Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn Chiều dày bản cánh : t f = 0,008m Từ số liệu qua bn v kin trỳc và căn cứ vào điều kiện cấu tạo ta chọn sơ bộ kích thớc tiết diện và các kích thớc chính của khung ngang nh hình vẽ . 7500 75005000 30207500 X N 1 X N 2 X N 1 X N 2 +0.000 +6000 +10100 +12000 +12500 7500 5000 3020 Hình vẽ 6: Các kích thớc chính của khung ngang. 2. Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột 2.1. Tác dụng của hệ giằng mái, giằng cột Hệ giằng là một bộ phận quan trọng của kết cấu nhà, có các tác dụng: + Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà. + Chịu các tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung nh gió lên tờng hồi, lực hãm của cầu trục. + Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột + Làm cho lắp dựng an toàn, thuận tiện Hệ thống giằng của nhà xởng đợc chia thành hai nhóm: giằng mái và giằng cột 2.2. Bố trí hệ giằng mái, giằng cột ( xem bản vẽ kết cấu ). 3. Tải trọng tác dụng lên khung ngang. 3.1. Tĩnh tải mái và các lớp bao che. a) Tải trọng của các lớp mái và xà gồ đa về tải trọng phân bố đều trên rờng ngang + Tĩnh tải mái đợc tính toán và lập thành bảng dới trong đó các hệ số vợt tải đợc lấy theo TCVN 2737 - 1995 : Bảng 3: Tải trọng các lớp mái Các lớp vật liệu Giá trị tiêu chuẩn (kN/m 2 ) Hệ số vợt tải Giá trị tính toán (kN/m 2 ) Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn Lớp tôn múi 0,0659 1,05 0,0692 Lớp cách nhiệt 0,0948 1,2 0,1138 Xà gồ thép 0,0419 1,05 0,044 Tổng 0,2 0,227 Trọng lợng bản thân xà ngang để etabs tự dồn , tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang là : 32.0,044 0,0692 + 0,1138+ .6 = 1,3 40 ữ (kN/m). b) Tải trọng do trọng lợng xà gồ và tôn tờng.( xà gồ để ốp tôn và lớp cách nhiệt phía ngoài bao che cho công trình) Phần tải trọng này tác dụng lệch tâm cột nên gây ra mômen lệch tâm, nhng mô men này ngợc dấu với mô men do tải trọng mái gây ra. Để an toàn ta bỏ qua mô men này, chỉ lấy tải trọng tác dụng dọc trục. - Trị số của lực dọc. Với cột cao 6 m ( có trừ đi 3 m chiều cao tờng gạch và hệ giằng tờng) ta giả thiết dùng 4 xà gồ 6CS2,5x70 đặt cách nhau 1 m ta có. N = 0,0419.4.6 .1,05 + (0,0659.1,05 + 0,0948.1,2).3.6 = 4,35 kN 4,35kN 1 , 3 k N / m 4,35kN 1 , 3 k N / m 1,3kN/m Hình vẽ 7 : Sơ đồ chất tĩnh tải 3.2 . Hoạt tải mái Theo TCVN 2737-1995 trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái là 0,3 (kN/m 2 ), h s vt ti l 1,3. Quy i v ti trng phõn b lờn x ngang : 1,3.0,3.6 = 2,34 (kN/m) Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 trờng đại học kiến trúc hà nội phần 2 kết cấu đồ án tốt nghiệp ksxd khoá 2007_2012 gvhd: ts nghuyễn hồng sơn 2 , 3 4 k N / m 2 , 3 4 k N / m Hình vẽ 8 : Sơ đồ chất hoạt tải mái trái 2 , 3 4 k N / m 2 , 3 4 k N / m Hình vẽ 9: Sơ đồ chất hoạt tải mái phải 2,34kN/m 2 , 3 4 k N / m 2 , 3 4 k N / m Hình vẽ 10 : Sơ đồ chất hoạt tải cả mái 3.3. Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm: Gió thổi lên mặt tờng dọc đợc chuyển thành phân bố trên cột khung. Gió thổi trong phạm vi mái đợc tính là tải phân bố trên mái, chuyển thành phân bố lên khung. Svth: phạm văn hậu_ lớp 2007x5 . cao tờng gạch và hệ giằng tờng) ta giả thiết dùng 4 xà gồ 6CS2,5x70 đặt cách nhau 1 m ta có. N = 0,0419.4.6 .1,05 + (0,0659.1,05 + 0,0948.1,2).3.6 = 4,35. cột - Chn phng ỏn tit din ct khụng i. Vi t s cng ca x v ct gi thit l bng nhau, ta cú : xa cot I I 6 n = : =1. = 0,15 L H 40 ữ ữ Theo cụng thc