Đồ án kết cấu thép thiết kế nhà công nghiệp 1 tầng BKĐN

 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG Số liệu thiết kế : Kích thước nhà -Nhòp L=24m ; B=6m ; D=132m ; Q=30/5T -Cao trình đỉnh ray Hr=15m Chế độ làm việc trung bình 3.Vật liệu -Kết cấu khung :Thép CT3 -Kết cấu bao che: +Mái : Tấm Panel BTCT kích thước 3x6 m +Tường : Tấm BTCT , xây gạch +Móng :BTCT mac 100 , 150 4.Liên kết hàn bulông 5.Đòa điểm xây dựng : Đà nẵng PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1/ Sơ đồ khung ngang kết cấu mái nhà công nghiệp Khung ngang : gồm có cột rường ngang , liên kết cột rường ngang cứng Cột : chọn phương án cột có phần cột đặc phần cột rỗng Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp Bê tông cốt thép (Panel sườn ) , độ dốc mái i=1/10 SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Theùp +24.10 +21.00 2200 +20.50 4070 +18.20 +15.00 1413 +14.13 870 ±0.00 -0.87 24000 A B PHAÀN I : KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.Kích thước cột Nhà có cầu trục với sức trục Q=30/5T tra bảng VII (phục lục VII sách giáo TKKCT NCN ) có : λ = 750 mm Q ≤ 75 T ⇒ Lcc = L - 2λ = 2400 – × 750 = 22500 mm Hcc = 2750 mm loaïi ray KP – 70 H1 = H r = 15000 mm H2 chiều cao tính từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh rường ngang H2 = Hcc + 100 + f = 2750 + 100 + 350 = 3200 mm Trong : Hcc chiều cao gabrit cầu trục 100 khe hở an toàn xe kết cấu f khe hở phụ xét đến độ võng kết cấu giằng , lấy 200 ÷ 400 mm , ta chọn f = 350 mm H2 chọn chẵn modul 200 mm ⇒ Chiều cao từ mặt đến cao trình rường ngang H H = H1 + H2 = 15000 + 3200 = 18200 mm ∗ Chieàu cao phần cột : Htr = H2 + Hcc + Hr Hcc chiều cao dầm cầu chạy lấy Hcc = B/8 = 6000 / = 750 mm Hr cao trình ray tra bảng IV – loại KP-70 có Hr = 120 mm SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép i= 1/10 3000 3000 3000 3000 3000 24000 3000 3000 2200 80 150 20 ⇒ Htr = 3200 + 750 + 120 = 4070 mm ∗ Chieàu cao phần cột tính từ đế chân cột đến chổ thay đổi tiết diện Hd = h – Htr + Hch = 18200 – 407 + 870 = 15000mm Chọn Hch = 870 mm ∗ Bề rộng cột : Bề rộng phần cột cột lấy khoảng (1/8 1/12)Htr , = 750mm Chọn btr=500mm ∗ Bề rộng cột : Lấy khoảng cách từ trục đònh vò đến mép cột a=250mm bd = a +  = 250 +750 = 1000mm ∗ Kieåm tra điều kiện không vướng vào cột bd – bt ≥ B1 + C1 Vì Q =30 / T nên chọn C1 = 60 mm Khe hở an toàn cầu trục mặt cột D=75mm Khoảng cách từ trục ray đến trục ray đến mút cầu chạy B1=300mm ⇒ 1000 – 500 = 500 ≥ 300 + 60 = 360 mm thoả mãn điều kiện Như đảm bảo không bò vướng vào phần cột 2/Chiều cao dàn mái 3000 Kích thước dàn mái Chiều cao đầu dàn chỗ trục đònh vò chọn Hđd = 2,2m Độ dốc cánh 1/10 Chiều cao dàn H gd=2,2+24/2 x1/10=3,4m Hệ bụng loại tam giác có đứng, khoảng mắt cánh lấy thống 3m ,tính đến trục đònh vò SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 250 5750 6000 6000 6000 42000 6000 6000 6000 42000 5750 A 6000 6000 24000 6000 6000 B Bề rộng cửa trời Lct=(0,30,5)L = 12m Chiều cao cửa trời gồm lớp kính cao 1,5m Bậu cửa phía cao 0,2m Bậu cửa phía cao 0,8m Tổng chiều cao cửa trời : Hct = Hbt + Hbd + i.hc = 1,5 + 0,2 + 0,8 = 2,5m Tổng chiều cao nhà : H = H + Hgd + Hct = 18,2 + 3,4 + 2,5 = 24,1m 3/Hệ gằng a/Hệ giằng cánh 250 42000 132000 10 14 16 15 22 21 23 24000 A 6000 12000 6000 B b/Heä giằng cánh 250 5750 6000 6000 6000 42000 6000 6000 6000 42000 5750 250 42000 132000 10 14 15 16 21 22 c/Hệ giằng cửa mái SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A 23 6000 6000 6000 6000 6000 12000 6000 6000  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 6000 120000 10 14 15 16 21 22 6000 5750 d/Hệ giằng đứng 250 5750 6000 6000 6000 6000 250 132000 10 14 15 16 21 22 23 PHAÀN II : TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép Tải trọng tác dụng lên khung ngang gồm : -Tải trọng thường xuyên kết cấu chòu lực kết cấu bao che -Tải trọng tạm thời cầu trục -Tải trọng gió -Các loại tải trọng đặc biệt động đất ,nổ … Để tiện tính toán ta xét tải trọng tác dụng lên dàn,tải trọng lên cột, tải trọng gió 1.Tải trọng tác dụng lên dàn -Tải trọng thường xuyên: +Tải trọng mái +Tải trọng cửa trời +Trọng lượng thân kết cấu -Tải trọng tạm thời : +Tải trọng sửa chữa mái a.Tải trọng thường xuyên +Tải trọng lớp mái tính theo cấu tạo TT Cấu tạo lớp mái Tải trọng tiêuchuẩn (KG/m2 mái) Hệ số vượt tải 1,1 1,2 Tải trọng tính toán (KG/m2 mái) Tấm mái cỡ × 6m 150 165 60 72 Lớp cách nhiệt dày 12cm BT xỉ  = 500 KG/m2 27 1,2 34 Lớp XM lót =1,5cm 20 1,2 24 Lớp chống thấm 80 1,1 88 2giấy+3 d ầu Hai lớp gạch nem = 4cm có lát vữa Cộng 337 381 Tải trọng phân bố mặt phẳng nghiêng độ dốc i =1/10 Quy đổi mái với cos = 0,995 gmtc =337/0,995=339 KG/m2 mái gmtt =381/0,995 =383 KG/m2 mái +Trọng lượng thân dàn hệ giằng Tính sơ theo công thức : gd=1,2 n.d.L (KG/m2 mặt bằng) gd=1,2x1,1x0,6 x 24 = 19KG/m2 Trong : 1,2 :hệ số kể đến trọng lượng giằng SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép n=1,1 hệ số vượt tải d=0,6 :hệ số trọng lượng thân dàn L=24m :nhòp dàn +Trọng lượng kết cấu cửa trời Trọng lượng tập trung chân cửa trời ta phân bố mặt nhà Theo công thức kinh nghiệm : g1ct=1218 KG/m2 lấy g1ct= 12KG/m2 g1ct =12x1,1=13,2KG/m2 +Trọng lượng kính khung cửa trời Lấy (3540)m2 cánh cửa Trọng lượng bậu cửa bậu cửa lấy 100KG/m dài Vậy lực tập trung chân cửa trời cánh cửa bậu cửa : g2ct=(1,1x35x1,5x6)+(1,1x100x6)=1006KG/m2 Quy đổi lực tương đương mặt nhà gct=(g1ct.Lct B+2q2ct )/L.B= (13,2 x12x6+2x1006)/30x6 =16,46KG/m2 mặt Tổng tải trọng phân bố lên xà ngang Gg=(gm+gd+gct).B= (383+29,7+16,46).6=2574,96KG/m b.Tải trọng tạm thời Lấy ptc=75KG/m2 mặt nhà với hệ số vượt tải n=1,4 Tải trọng tạm thời phân bố xà ngang p=n.ptc.B=1,4x75x6 = 630 KG/m2 2.Tải trọng tác dụng lên cột a.Do phản lực dàn : +Tải trọng thường xuyeân : A = g.L/2 = 2536x24/2 = 30432KG =30,43T +Tải trọng tạm thời :A' = P.L/2 = 630.24/2 = 7560KG = 7,56T b.Trọng lượng dầm cầu trục: Gdct = n.dct ldct2 =1,2 x24x 62 = 1036,8KG ≈ 1,037T Trong : n=1,2 hệ số vượt tải dct =24 hệ số trọng lượng dầm cầu trục ,lấy (2437) với sức trục Q ≤ 75T ldct =6m : nhòp dầm cầu trục lấy bước cột 6m c/Do áp lực thẳng đứng bánh xe cầu chạy Do áp lực thẳng đứng bánh xe cầu chạy tác dụng lên cột thông qua dầm cầu chạy xác đònh cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe cầu trục sát vò trí bất lợi SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép Cầu trục với sức trục 30T có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn bánh xe : Pmax1tc =31,5T Pmin1tc = (Q+G)/no - Pmaxtc = (30+52)/2 –31,5 =9,5T Trong : n0 =2 :số bánh xe bên cầu trục Q=30T sức trục G=52T trọng lượng cầu trục Pmax1=1,2x31,5 = 37,8T Pmin1= 1,2x 9,5 = 11,4T Cầu trục có bề rộng Bct= 6300mm Khoảng cách hai bánh xe k =5100m Đặt bánh xe vò trí sau: 6000 1200 P 5100 P 600 0.8 P 1.00 510 0.15 60 P 6000 Tính tung độ yi đương ảnh hưởng tính áp lực lớn nhỏ bánh xe cầu trục lên cột Dmax =n nc Pmax.yI =1,2.0,85.37,8.(1+0,8+0,15)=75,184T Dmin=n.nc Pmin.ΣyI =1,2.0,85.11,4.(1+0,8+0,15)=22,675T Trong đó: nc =hệ số tổ hợp ,nc =0,85 hai cầu trục chế độ làm việc nhỏ trung bình Các lực Dmax, Dmin đặt vào trục nhánh dầm cầu trục cột, nên lệch tâm cột đoạn e lấy xấp xỉ e=bd/2=1/2 Do sinh momen lệnh tâm Mmax=Dmax e= 62,654.1/2=37,592Tm Mmin=Dmin.e = 18,9.1/2=11,337Tm d/Đo lực hãm xe con: - Khi xe hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động.Lực hãm xe , qua bánh xe cầu trục , truyền lên dần hãm vào cột Lực hãm ngang tiêu chuẩn bánh xe tính: SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép TTC =0,1(Q+GT ) nT /no Trong : 0,1 hsố ma sát nT =0,5: tỉ số bánh xe thắng tổng số bánh xe no =2 :số bánh xe hãm TTC =0,1(30+12) 0,5/2 =1,05T Lực hãm ngang T10 truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm : giá trò T xác đònh cách xếp bánh xe đường ảnh hưởng xác đònh Dmax Dmin T=n c n TTC1 ΣyI =1,2.0,85.1,05.(1+0,8+0,15) =2,09T Tải trọng gió tác dụng lên khung : Tải trọng gió tính theo TCVN 2737-90 Nhà công nghiệp tầng nhòp chiều cao nhỏ 36m nên tính thành phần tónh gió Áp lực gió tiêu chuẩn độ cao 10m trở xuống thuộc khu vực ΝB có qTCo = 80 KG/m2 0,6 2,5 m 0,6 m 2,2 m m -0,7 +0,64 -0,6 -0,6 0, -0,618,2 m W’ W q q’ Tải trọng gió phân bố tác dụng lên cột tính: Phía đón gió : q = n qo K.C.B ( KG/m ) Phía trái gió : q' = n qo K.C '.B ( KG/m ) Trong : n=1,3 hệ số vượt tải B=6m: bước cột ( bước khung ) K= hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao K=1,14 C : hệ số khí động lấy theo bảng (phụ lục V ) Giá trò tải trọng gió phân bố lên cột với hệ số quy đổi: α =1,1 laø: q=1,3 80 1,14 0,8 1,1 =626 (KG/m) q'= 1,3 80 1,14 0,6 1,1 =469,5 (KG/m) Taûi trọng gió phạm vi mái từ đỉnh cột đến mái đưa lực tập trung đặt độ cao trình cánh dàn mái W=n.qo.K.B.CIhI SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép Trong hI : chiều cao đoạn có ghi hệ số khí đọng CI K=1,14 W=1,3 80 1,14 [0,8 2,2 -0,7 0,6 +0,7 2,5-0,8 0,6 +0,6( 0,6+2,5+0,6+2,2 )] =4375 KG =4,38 T III.Tính nội lực khung 1.Sơ đồ tính khung v Jd v e J2 htr Hd H Htr v J1 e hd L Tính khung nhằm mục đích xác đònh nội lực : mômen uốn, lực dọc, lực cắt tiết diện khung Do viêc tính toán khung cứng có rỗng dàn cột phức tạp nên thực tế thay đổi sơ đồ tính toán thực khung sơ đồ đơn giản hóa vơứi giả thuyết sau : + Thay dàn xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt cao trình cánh dàn : chiều cao khung tính từ đáy cột đến mép Cánh kèo : với cột bậc lấy trục cột tầng với trục Cột :nhòp tính toán khoảng cách trục cột nối Khi tải trọng đứng từ truyền xuống phải kể thêm momen lệch tâm chỗ đổi tiết diện cột : Để tính khung ,cầu sơ chọn trước độ cứng J dàn , phần cột hay cần biết tỉ số độ cứng Có thể chọn sơ theo công thức sau : Momen quán tính dàn Jd = M max hd 2R Trong M max :Momen uốn lớn xà ngang, coi dầm đơn giản tác dụng toàn tải trọng đứng tính toán ; hd : chiều cao dàn vò trí có Mmax ; R : cường độ tính toán SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang 10  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép P’2 = P’3 = P’4 = P’5 = P’2 = 2P’1 = d.P =3x945=1890kG d.Momen đầu dàn Do dàn liên kết cứng với cột ,ngoài tải trọng trực tiếp lên dàn , dàn chòu mômen đầu (mômen tiết diện cột giáp với dàn ).Đối với loại tải trọng tác dụng lên khung (dù dàn hay cột ) có cặp mômen đầu dàn Dựa vào bảng nội lực ta tìm cặp mômen đầu dàn Mmintr = -56,08 Tm (dotải trọng 1,2,4,5,8) Mtưph = -14,457 – 3,227 + 2,713 + 4,306 + 23,229 = 12,564Tm Vaø Mmaxtr =- 14,457 + 2,713 + 7,462 + 23,229 = 18,947 Tm (do taûi trọng 1,3,5,7) Mtưph = -14,457 – 5,48 – 4,306 – 25,488 = 49,701 Tm Ngược lại với cặp Mminph = -56,08 Tm (dotải trọng 1,2,4,5,8) Mtưtr = 12,564Tm Và Mmaxph = 18,947 Tm (do tải trọng 1,3,5,7) Mtưtr = 49,701 Tm Để xác đònh nội lực dàn ta dùng chương trình SAP2000 , kết ghi bảng tổ hợp nội lực ban tổ hợp 2.Xác đònh nội lực dàn SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Trang 43  Lớp 98X1A  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép III.Xác đònh chiều dài tính toán dàn Chiều dài tính toán dàn - Các cánh lx =ly =3m - Các cánh lx =6m ; ly =12m - Thanh xiên đứng đầu dàn lx =ly =l (m) - Các bụng lại lx =0,8.l(m) ;ly =l(m) l : chiều dài thực 2.Chọn tiết diện dàn : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực tra bảng 4.4 trang 83 sách TK KCT NCN ứng với N = 57,85T ⇒ δbm = 12mm a Thanh cánh : - Theo điều kiện cấu tạo L< 24m ,không cần đổi tiết diện tiết diện cánh Nội lực cánh : N = NT4 = -73,83T Đây có chiều dài tính toán lớn phạm vi cửa trời mái - Chiều dài tính toán mặt phẳng dàn : lx = 301,5m Ngoài mp dàn tính theo công thức : ly = (0,75 + 0,25T3/T4 ) l = ( 0,75 +0,25x64,36/73,83).600 = 580,8 cm Do ta chọn cánh tiết diện : Giả thiết gt = 95 tra bảng II.1 phục lục II ⇒ =0,619 Diện tích cần thiết tính theo công thức yc =N/.R = 73830/(0,619x2100)=56,8cm2 ct x = 301,5/95 = 3,17cm ct y = 580,8/95 = 6,11cm Chọn 2L 140x12 có diện tích F = 2x32,5cm2 =65cm2; rx =4,31cm ; ry=6,23cm Kiểm tra tiết diện x =lx /rx =301,5/4,31= 70 y =ly /ry =580,8/6,23= 93,2 x ,y