ĐỒ án kết cấu THÉP 2 THẦY HƯNG đh BÁCH KHOA TPHCM

Mục tiêu của môn học: • Môn học giúp sinh viên có thể tính toán và thiết kế các công trình bằng thép kết cấu có phân tích sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng. 2 Nội dung tóm tắt môn học: • Tính toán khung nhà công nghiệp có cầu trục. • Tính toán khung nhà nhịp lớn. • Tính toán bể chứa bằng kết cấu thép bản.

MỤC LỤC

N

H Ậ N X É T C Ủ A G I Á O V I Ê N 3

P H Ầ N I T Í N H T O Á N C H U N G 4

1.S Ố L I Ệ U T H I Ế T K Ế 4

2.K Í C H T H Ư Ớ C C H Í N H C Ủ A K H U N G N G A N G 4

2.1.T h e o ph ư ơ ng đ ứ ng: 4

2.2.T h e o ph ư ơ ng ngang: 6

2.3.H ệ g i ằng nhà 7

2.4.H ệ g i ằng m ái 7

2.4.1.H ệ g i ằ ng t r o ng m ặ t p h ẳ ng c á nh t r ê n 7

2.4.2.H ệ g i ằ ng t r o ng m ặ t p h ẳ ng c á nh dư ớ i: 8

2.4.3.H ệ g i ằ ng đ ứ ng 8

2.4.4.H ệ g i ằ ng ở c ột 9

P H Ầ N II T Í N H T O Á N K H U N G N G A N G 10

1.T Ả I T Á C D Ụ N G T R O N G LÊ N K H U N G 10

1.1.T ải t r ọng t h ư ờ ng x u yê n ( t ĩ nh t ả i ) 10

1.1.1.T r ọ ng l ư ợ ng m á i 10

1.1.2.T r ọ ng l ư ợ ng b ả n t h â n d à n v à h ệ g i ằ ng: 10

1.2.T ải t r ọng t ạm t h ờ i do t hi c ông v à s ử a c h ữ a m ái ( h o ạt t ả i ) 11

• T Ả I T R Ọ N G T Á C D Ụ N G LÊ N C Ộ T 11

1.3.T ải do phản l ự c c ủa dàn: 11

1.4.D o t r ọng l ư ợ ng dầm c ầu t r ụ c: 12

1.5.D o áp l ự c đ ứ ng củ a bánh x e ( T H c ầu t r ục 4 bánh) 12

1.6.D o l ự c hãm c ủa x e c on T 13

1.7.T ác d ụng c ủa t ả i t r ọng g i ó l ê n k hung 14

1.7.1.G i ó t ĩ nh t á c d ụng l ê n c ộ t: 14

1.7.2.T ả i t r ọ ng g i ó t á c d ụng l ê n d à n: t ả i t ậ p t r ung 15

• T Í N H N Ộ I L Ự C K H U N G 16

1.8.C ác g i ả t h i ế t t í nh k hung t ĩ nh: 16

1.9.X ác đ ị nh nội l ự c k hung: K hung đ ư ợ c g i ải l ần l ư ợ t v ớ i m ỗ i l oại t ải t r ọng r i ê ng l ẽ 17

P H Ầ N II I T H I Ế T K Ế T I Ế T D I Ệ N C Ộ T 20

1.C Á C T HÔ N G S Ố T Í N H C Ộ T 20

1.1.T h i ế t k ế c ột t r ê n ( c ột đ ặc t ổ h ợ p hàn) 22

1.1.1.K i ể m t r a ổ n đ ị nh x – x: 23

1.1.2.K i ể m t r a ổ n đ ị nh y – y: 24

1.1.3.K i ể m t r a ổ n đ ị nh c ụ c bộ 25

1.2.T h i ế t k ế c ột d ư ớ i ( c ột r ỗng t hanh g i ằng) 26

- C ặp nội l ự c nguy h i ể m nhất ở t i ế t d i ệ n I – I: 26

1.2.1.C h ọ n t i ế t d i ệ n n h á nh c ộ t: 26

1.2.2.K i ể m t r a l ạ i t i ế t d i ệ n c ột đ ã c h ọ n: 31

1.3.T í nh li ê n k ế t t hanh g i ằng v ào nhánh cột 32

• T H I Ế T K Ế C H I T I Ế T C Ộ T 33

Trang 1

1.4.N ối c ột t r ê n v ớ i c ột d ư ớ i: 33

1.5.T í nh t oán d ầm v ai 34

1.6.C hân c ột – li ê n k ế t c ộ t v ớ i m óng 38

1.6.1.T í nh t o á n c h â n c ộ t r ỗ ng 38

1.6.2.T í nh d ầ m đ ế 41

1.6.3.T í n h s ư ờ n n g ă n s ư ờ n g i a c ố 41

1.6.4.T í nh b u l ô ng n e o 44

1.6.5.T í nh s ư ờ n b u l ô ng n e o 45

P H Ầ N I V T H I Ế T K Ế D À N V Ì K È O 47

1.S Ơ Đ Ồ C Á C K Í C H T H Ư Ớ C C H Í N H C Ủ A D À N V Ì K È O 47

2.T Ả I T R Ọ N G V À NỘ I L Ự C C Ủ A D À N V Ì K È O 48

2.1.T ải t r ọng t ác d ụ ng l ê n dàn v ì k è o 48

2.1.1.T ả i t r ọ ng t h ư ờ ng xu y ê n ( t ĩ nh t ả i) 48

2.1.2.H o ạ t t ả i s ữ a c h ữ a m á i 48

2.1.3.M o m e n đ ầ u d à n 49

2.2.X ác đ ị nh nội l ự c t í nh t oán của hệ dàn 49

2.2.1.T í nh t o á n n ộ i l ự c: 49

2.2.2.T ổ h ợ p n ộ i l ự c d à n: 51

• C HỌ N T I Ế T D I Ệ N T H A N H D À N 52

2.3.C h ọn t i ế t d i ệ n dàn h ợ p l ý 52

2.4.C h ọn v à k i ể m t r a t i ế t d i ệ n t hanh dàn 52

2.4.1.C h ọ n v à k i ể m t r a t i ế t d i ệ n t h a nh cá nh t r ê n 52

2.4.2.C h ọ n v à k i ể m t r a t i ế t d i ệ n t h a nh cá nh d ư ớ i 54

2.4.3.C h ọ n v à k i ể m t r a t i ế t d i ệ n cá c t h a nh b ụng đ ứ ng 55

2.4.4.C h ọ n v à k i ể m t r a t i ế t d i ệ n cá c t h a nh b ụng x i ê n 57

• C Ấ U T Ạ O V À T Í N H T O Á N M Ắ T D À N 65

2.5.N út d ư ớ i đ ầu dàn ( nút A ) 66

2.6.N út t r ê n đ ầu dàn ( N ú t B ) 70

2.7.N út k hông c ó n ối t hanh c ánh ( nút C ) 71

2.8.N út c ó n ối t hanh c ánh ( nút K ) 73

2.9.N út đ ỉ nh g i ữ a dàn ( nút H ) 76

2.10 N út g i ữ a dàn ( N út M ) 79

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Chữ ký của giảng viên hướng dẫn

PHẦN I. TÍNH TOÁN CHUNG

Kết cấu chịu lực của nhà xưởng là một khung ngang gồm cột và dàn Để đảm bảo

độ cứng theo phương ngang nhà, liên kết giữa cột và dàn mái được thực hiện là liên kết cứng Liên kết giữa chân cột và móng bê tông cốt thép cũng là liên kết ngàm cứng.vẽ so

• KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

2.1 Theo phương đứng:

thức: L = Lct + 2λ ⇒ Lct = L - 2λ = 36 – 2 x 1 = 34 mTra bảng F5 Cataloge cầu trục, ta có các thông số về cầu trục:

Trong đó:

+ Bc: chiều rộng tiết diện cầu trục

+ B1: phần đưa ra của cầu trục phía ngoài ray

+ Lct : nhịp cầu trục

+ Hct : chiều cao dầm cầu trục

+ 100: khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu

+ f: khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu mang lực mái và việc bố trí thanh giằng cánh dưới Lấy bằng f = (200 ÷ 400) mm

+ Hr: chiều cao của ray và đệm ray phụ thuộc loại cầu trục Lấy bằng 200 mm.

- Chiều cao thực của đoạn cột dưới được tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện cột:

2.2 Theo phương ngang:

- Chiều cao tiết diện cột trên: h 1 =  ÷ 1 

h d ≥ H ⇔ h d ≥ ×15 = 0, 75 m

nên chiều cao tiết diện cột dưới:

A

S

Ô Ñ

O À K Í C H TH Ö Ô Ù C K

9 0

4 0

4 0

gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dướu dàn trở lên, được đặt trong mặt phẳng cánh trên, cánh dưới và giằng đứng giữa các giàn.

2.4.1 Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên.

Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên có tácdụng bảo đảm ổn định cho cánh trên chịu nén của giàn, được giằng theo phương ngang nhà tại vị trí hai dàn mái đầu hồi, đầu khối nhiệt độ

và tại giữa nhà (cách nhau khoảng 50 ÷ 60 m)

500 550 0

2.4.2 Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới:

Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại vị trí có giằng cánh trên, ở hai

đầu khối nhiệt độ và khoảng giữa, cach 50 ÷ 60 m

36 00 0

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00

60 00 00

6000 48000 6000 54000 6000

120000

2.4.4 Hệ giằng ở cột

dưới trùng với trục của nhánh cầu chạy

PHẦN II TÍNH TOÁN KHUNG NGANG

• TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG

1.2 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):

- Độ dốc mái i = 1/10 → α = 5042'38" ⇒ sinα = 0,0995, cosα = 0,995

của mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục

1.2.1 Trọng lượng mái:

(độ dốc mái), khi tính qui về phân bố đều trên diện tích mặt bằng mái

Ta có bảng tải trọng sau:

Tải trọng do các lớp mái

Tải trọng tiêu chuẩn

g c (daN/m 2 mái)

Hệ số vượt tải

Tải trọng tính toán g m

+ αd: hệ số TLBT dàn Lấy bằng 0,6 ÷ 0.9.

→ g c = 1, 2 × 0, 9 × 36 = 38,88 daN/m2

d

Do tĩnh tải:

Do tâm tiết diện cột trên và cột dưới không trùng nhau nên các phản lực A và A’ gây cho cột dưới tại vai cột một momen lệch tâm

M A = A× e

; M A' = A ×e

Với e là khoảng cách lệch tâm giữa tâm cột dưới và

e = (h d − h t ) / 2 = (1,5 −

d

'

CỘT

DƯỚI

hd

Dmax = γγth (P 1max ∑ y1 + P2max ∑ y2 ) +

G dct Dmin = γγth (P1min ∑ y1 + P2min ∑ y2

) + G dct

Trong đó:

+ P1max, P2max: là áp lực lớn nhất của bánh xe cầu trục.Tra trong cataloge cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m và chế độ làm việc trung bình

+ P1min, P2min: là áp lực nhỏ nhất phía bên kia cầu trục Tra trong cataloge cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m

+ γth : hệ số tổ hợp tải trọng , chế độ làm việc trung bình lấy bằng 0,85 (TCVN-5575)

84 0

100

317 0

84 0

910 0 435 0

84 0 1535 P P P

P 1

8 1 0

y y 23

=0, 47 2

0,85

×[

150

×

0,135

+

170

×

(0,86

+

1

+

0,

472

+

0,332)

]+

13,32

=

455,7

k

N

-Lự

c Dm axv

à Dmi

n tá

c dụn

g và

o vaicộtnga

y vịtr

í dầmcầ

u trục,nê

n lệc

h

tâ

m so

vcộđ

m

(hdbềrộngtiếtdiệncộtdưới)

k

22

TRỤ C CỘT TRÊ N

TRỤC CỘT DƯỚ I

Lntvcspsmm:

k

M

max =

1293,16

×

0,75

=

969,87

k N

× 0,

75

=

341, 78

kN.

m

1.6 Do lực hãm của xe con T:

L

ự

c hãmcủ

a xeco

n truyề

n quabán

h xecầ

u chạytruyề

n và

o dầmvàtru

yề

n và

o khun

g thàn

h lự

c hãmT,đặ

t tạ

i ca

o trìn

h mặtdầmhãm

y 22

=1

Trong đó: T

cầutrục Lct = 34 m

⇒ T = 1,1× 0,85×17, 7 × (0,135 + 0,86 +1+ 0, 472 + 0, 458) = 48, 41 kN

1.7 Tác dụng của tải trọng

gió lên khung

Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm: gió thổi lên tường dọc truyền vào cột dưới dạng tải trọng phân bố đều ở cả phía đón gió

và phia khuất gió, gioa thổi lên mái ( tính từ cánh dưới dàn vì kèo đến điểm cao nhất của mái) được chuyển về dạng lực tập trung đặt

ở cao trình cánh dưới vì kèo ( xà ngang sơ đồ tính toán của khung)

+ cđ: hệ số khi động phía đón gió lấy bằng 0,8

+ ce3: hệ số khí động phía hút gió Tra TCVN

2737-1995 bằng phương pháp nội suy,phụ thuộc chiều cao nhà và chiều dài nhà

+ k: hệ số phụ thuộc độ cao tại điểm xét tính, dạng địa hình Tra bảng 5 TCVN 2737-1995

k > 1

1

1

≤10m

k

=1

iđcao14,5mk

=1,0712

= k

gồm ce1 lấy dấu dương khi chiều gió tác dụng vào khung,lấy dấu âm khi chiều gió tác

Ta có: i=1/10 → α = 5042’38’’ < 600

h

1 = 16, 65 = 0,4625

k tb

= 1 , 072 8 + 1 , 114 5 = 1, 09285'

2

o Ghi các tải lên khung:

2.1 Các giả thiết tính khung tĩnh:

Khi tính khung có tải trọng không tác dụng trực tiếp lên rường ngang, biến

dạng đàn hồi của rường ngang ảnh hưởng rất ít tới lực tính toán, diều này cho phép

Tính khung nhằm mục đích xác định các nội lực: momen uốn, lực dọc, lực cắt

trong các tiết diện khung.Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá

phức tạp, nên trong thực tế đã tahy sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản

hóa, với các giả thiết sau:

I2 Id I2

I= µ

te

“TCVN 2737 - 1995 : Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế” quy định hai tổ hợp

cơ bản sau:

- Tổ hợp cơ bản I gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của một loại hoạt tải

-Tổ hợp cơ bản II gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của hoạt tải, các hoạt tải này đượcnhân với hệ số tổ hợp là 0,9 (Hệ số xét đến khả năng sử dụng không đồng thời

COMB5 TT + GP

8 1+2+4+6+8 1+2+7 1+2+4+6+8

PHẦN III THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT

Lực nén N trong bảng nội lực chưa kể đến trọng lượng bản thân cột, khi tính cột cần kể đếntải trọng này

+ f: cường độ tính toán của thép CCT34 Tra bảng TCVN 5575 – 2012

+ Ψ: hệ số cấu tạo cột, lấy 1,4 ÷ 1,8.

+ k: hệ số kể đến ảnh hưởng momen làm tăng tiết diện cột.

- Tính lực nén:

o Cột trên: N2 = N2 + g ct H t = 738, 67 +1, 64 × 5, 3 = 747, 468 kN

o Cột dưới: N1 = N1 + g ct H t + g ct H d = 1148,8 + 1, 66 × 5, 3 + 1, 93 × 9, 7 = 1176, 319 kN

- Xác định chiều dài tính toán

*Chiều dài ngoài mặt phẳng:

trên:

l y 2 = H t − H dct = 5, 3 − 0, 7 = 4, 6 m.

dưới:

l y1 = H d = 9,7 m.

*Chiều dài trong mặt phẳng:

trên:

dưới:

2,127

=

1,726

≤

3

(thỏađiề

M

hưởng tiết diện, tra bảng D.9 phụ lục D TCVN 5575-2012.

N W

là độ lệch tâm tương đối

+ Mx: là M ở 1/3 giữa chiều cao cột nhưng không nhỏ hơn ½ Mmax

cả đoạncộ