MẪU ĐỒ ÁN THAM KHẢO ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 THẦY THÁI SƠN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH (FULL CAD + THUYẾT MINH) BẢN GỐC FILE RÕ RÀNG. THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG. THIẾT KẾ KHUNG NHÀ XƯỞ
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Đề bài: Thiết kế khung ngang nhà xưởng nhịp, tầng với số liệu sau: - L : 31m, nhịp nhà Q : 500kN = 50T, sức trục cần trục Hr : 14m, cao trình đỉnh ray B : 6m, bước cột £ : 60m, chiều dài nhà i : 10%, độ dốc mái gtc : 0.08kN/m2, vật liệu lợp tôn kim loại wtc : 0.83kN/m2, tải trọng tiêu chuẩn gió, địa hình khu vực B - Chế độ làm việc trung bình, móc cẩu mềm 1.2 Thơng số kỹ thuật: - Vật liệu Thép CCT34 có: f : 21 kN/cm2 fv : 12 kN/cm2 fc : 32 kN/cm2 - Mô đun đàn hồi E = 2.1x105 Mpa - Hàn tay, dùng que hàn E42, bu lông cấp độ bền 8.8 - Bê tơng móng cấp độ bền B20 có Rb = 1.15 kN/cm2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC 2.1 Thơng số cầu trục: - Q : 500kN = 50T, sức trục cầu trục Lk : 29.5m, nhịp cầu trục Bk : 6650mm = 6.65m, bề rộng cần trục K : 5250mm = 5.25m, khoảng cách trục bánh xe Hk : 3150mm = 3.150m, chiều cao cần trục B1 : 300mm = 0.3m, khoảng cách từ tim ray đến mút cầu trục Pmax : 49.83T, áp lực lớn bánh xe cầu trục lên ray Pmin : 14.83T, áp lực nhỏ bánh xe cầu trục lên ray Gxc : 18T, trọng lượng xe Gct : 79.3T, trọng lượng cầu trục SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 2.2 Kích thước theo phương đứng: - Chiều cao tiết diện ray đệm ray KP-80 : hr = 130 (mm) Chiều cao dầm cầu chạy : hdct = (1/10)B = 600 (mm) Không bố trí đoạn chơn đất : hm = Chiều cao cần trục : Hk = 3150 (mm) Độ võng dàn mái : f = (1/100)L = 310 (mm) Chiều cao cột : Chiều cao cột : - Lấy tròn số ta chọn sau: Ht = 4300 (mm) = 4.3 (m) ; Hd = 13300 (mm) = 13.3 (m) 2.3 Kích thước theo phương ngang: - Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : - Chiều cao tiết diện cột trên, chọn sơ : Chọn ht = 400 (mm) - Chọn khe hở an toàn đầu mút cần trục mép cột D = 60 (mm) - Khoảng cách trục định vị đến mép cột : Chọn a = 200 (mm), tức trục định vị trùng tim cột - Bề rộng cột xác định theo công thức : - Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang : (Thỏa) 2.3 Kích thước dầm mái cửa mái: - Chiều cao đầu dàn : H0 = 2.2 m = 2200 mm - Chiều rộng chõn ca mỏi : Lcm = (1/2ữ1/3)ìL = (1/2ữ1/3)ì31m = (15.5÷10.3)m - Chiều cao cửa mái : Hcm = 2200 mm SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 2.4 Hệ giằng nhà công nghiệp: - Trong nhà công nghiệp thép hệ giằng phận quan trọng - giúp giữ ổn định, tham gia chịu tải trọng theo phương dọc nhà giúp cố định tạm phận thi cơng Giảm bớt chiều dài tính tốn cấu kiện chịu nén Truyền tải trọng theo phương dọc nhà Đảm bảo làm việc không gian hệ thống khung nhà xưởng, chịu lực hãm cần trục Hệ giằng mái bao gồm giằng bố trí phạm vi từ cánh dàn trở lên, đặt mặt phẳng cánh trên, cánh giằng đứng dàn SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 2.4.1 Hệ giằng cột: - Hệ giằng cột giằng cột 2.4.2 Hệ giằng mái: - Hệ giằng mặt phẳng cánh trên, giằng mặt phẳng cánh hệ giằng đứng SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 GVHD : TS THÁI SƠN Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 3.1 Tải trọng mái (tĩnh tải): - Trọng lượng vật liệu lợp tôn kim loại: - Phân bố mặt với độ dốc i = 10% - Trọng lượng lớp cách nhiệt Chọn sơ lớp cách nhiệt : - Phân bố mặt với độ dốc i = 10% - Trọng lượng thân dàn, cửa trời hệ giằng (mặt bằng) : - Tổng tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên mái : - Tĩnh tải phân bố mái quy tải phân bố khung ngang : 3.2 Tĩnh tải sửa chữa mái (hoạt tải): - Theo TCVN 2737 – 1995, hoạt tải mái (thi công sửa chữa) : , np = 1.3 SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN - Hoạt tải phân bố mái quy tải phân bố khung ngang : 3.3 Tải trọng tác dụng lên cột: - Tải phản lực dàn : + Tĩnh tải : + Hoạt tải : - Do tiết diện cột cột không trùng nên phản lực A A’ gây cho cột vai cột moment lệch tâm 3.4 Tải trọng lượng thân dầm cần trục: Trong : 3.5 Tải trọng áp lực bánh xe cần trục lên vai cột: - Tra bảng cần trục : Pmax = 49.83T ; Pmin = 14.83T ; Gct = 79.3T ; n0 = (số bánh xe bên ray) ; Với n = 1.1 ; nc = 0.9 (chế độ làm việc trung bình) - Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản, xếp tải khảo sát hàm tuyến tính để tìm vị trí bánh xe dầm cầu chạy cho giá trị max - Với số liệu : B = 6000 mm ; Bk = 6650 mm ; K = 5250 mm Thì xắp tải sau cho giá trị max từ cho giá trị max của áp lực lên vai cột : SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN ; - Vị trí áp lực Dmax ; Dmin tác dụng cần trục lệch tâm so với cột khoảng: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 3.6 Tải trọng lực hãm xe T (lực xô ngang): - Các số liệu : Gxc = 18T = 180kN ; fms = 0.1 (móc mềm) nxc’ = (số bánh xe hãm) nxc = (tổng số bánh xe con) - Lực hãm ngang tác dụng lên toàn cần trục : - Lực ngang tiêu chuẩn bánh xe lên cần trục hãm : - Lực xô ngang cần trục : - Lực xô ngang đặt cao trình mặt dầm cầu chạy, cách vai cột 0.6 (m), tức cao trình 13.9 (m) 3.7 Tải trọng gió: - Tải trọng gió tác dụng lên khung xác định theo công thức : Trong : q0 – áp lực gió tiêu chuẩn Cơng trình xây dựng địa hình khu vực B n – hệ số vượt tải tải trọng gió (n = 1.3) - Chiều cao đầu dàn : h0 = 2.2 m = 2200 mm Chiều rộng chân cửa mái : Lcm = 12.4 m Chiều cao cửa mái : = 2200 mm Độ dốc mái i = 10% (h0 = 2.2m ; h1 = 1.1m ; h2 = = 2.2m ; h3 = 0.7m) - Cao trình cánh : H = 4.3 + 13.3 = 17.6 (m) - Cao trình đỉnh mái : H = 17.6 + 2.2 + 1.1 + 2.2 + 0.70 = 23.8 (m) - Hệ số khí động : - Tải trọng gió phân bố cột : với ck = 0.8 hệ số khí động phía đón gió SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN với c’k = 0.55 hệ số khí động phía khuất gió - Tải trọng gió tập trung đặt đáy kèo : - Tính ci tra bảng nội suy : - Tải trọng gió tập trung đầu cột: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG 4.1 Các giả thiết tính khung tĩnh: - Khi tính khung có tải trọng khơng tác dụng trực tiếp lên tường ngang, biến dạng đàn hồi tường ngang ảnh hưởng tới lực tính toán, điều cho phép xem tường ngang tuyệt đối cứng (Id = ∞) SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 7.3.5 Thanh đứng phụ: 7.3.5.1 Thanh Dp1 (chịu nén): - Chiều dài tính tốn đứng Dp1 đầu dàn mặt phẳng dàn ngồi mặt phẳng dàn: Giả thiết - Diện tích tiết diện yêu cầu: - Độ mảnh cho phép cánh chịu nén Chọn có , - Tính đặc trưng hình học tiết diện có: + + + + Kiểm tra độ mảnh: + Kiểm tra bền: (Thỏa) Vậy tiết diện SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 58 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 7.3.5.2 Thanh Dp2 Dp5 (chịu kéo): - Chiều dài tính tốn đứng Dp2 ÷ Dp5 đầu dàn mặt phẳng dàn ngồi mặt phẳng dàn: - Diện tích tiết diện yêu cầu: - Độ mảnh cho phép cánh chịu kéo Chọn có , - Tính đặc trưng hình học tiết diện có: + + + + Kiểm tra độ mảnh: (Thỏa) + Kiểm tra bền: Vậy tiết diện 7.3.6 Thanh xiên phụ: 7.3.6.1 Thanh Xp1 (chịu kéo): - Chiều dài tính tốn xiên Xp1 đầu dàn mặt phẳng dàn mặt phẳng dàn: - Diện tích tiết diện yêu cầu: - Độ mảnh cho phép cánh chịu kéo Chọn có , SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 59 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN - Tính đặc trưng hình học tiết diện có: + + + + Kiểm tra độ mảnh: (Thỏa) + Kiểm tra bền: Vậy tiết diện 7.3.5.2 Thanh Xp2 Xp5 (chịu nén): - Chiều dài tính tốn đứng Xp2 ÷ Xp5 đầu dàn mặt phẳng dàn mặt phẳng dàn: Giả thiết - Diện tích tiết diện yêu cầu: Chọn có , - Tính đặc trưng hình học tiết diện có: + + + + Kiểm tra độ mảnh: Với: + Kiểm tra bền: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 60 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN Vậy tiết diện STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Loại Lực dọc N Thiết kế l lx Chọn ly Thép hình Đặc trưng hình A ix iy (kN) (cm) (cm) (cm) Ký hiệu chọn (cm) (cm) (cm2) 102.0 T1 -66.23 312.2 156.1 156.1 9.6 1.53 2.3 T2 312.2 156.1 156.1 12.26 1.94 2.82 80.46 129.48 T3 312.2 156.1 156.1 12.26 1.94 2.82 80.46 146.94 T4 312.2 156.1 156.1 12.26 1.94 2.82 80.46 172.57 T5 312.2 156.1 156.1 12.26 1.94 2.82 80.46 166.82 319.5 H1 127.49 620 620 620 12.26 1.94 2.82 319.5 H2 208.28 620 620 620 12.26 1.94 2.82 319.5 H3 194.22 620 620 620 12.26 1.94 2.82 113.4 D1 -28.90 220 220 220 12.26 1.94 2.82 234.6 153.3 D2 7.96 293.3 293.3 9.6 1.53 2.3 293.3 191.7 D3 7.02 366.7 366.7 9.6 1.53 2.3 201.2 X1 402.5 402.5 17.26 2.47 3.49 81.48 144.65 105.2 X2 59.11 402.5 161 402.5 9.6 1.53 2.3 181.1 X3 -68.44 452.8 452.8 14.78 2.31 3.28 78.41 181.1 X4 -31.70 452.8 452.8 14.78 2.31 3.28 78.41 203.4 104.8 X5 -26.22 508.7 508.7 12.26 1.94 2.82 Dp1 -27.57 110 110 110 9.6 1.53 2.3 71.90 Dp2÷ Dp5 23.11 183.3 183.3 183.3 9.6 1.53 2.3 119.8 117.7 Xp1 29.65 180.1 180.1 180.1 9.6 1.53 2.3 Xp2÷ Xp5 -58.22 254.4 203.5 254.4 9.6 1.53 2.3 133.0 SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 61 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 62 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 7.4 Tính tốn chi tiết dàn : 7.4.1 Mắt liên kết dàn vào cột : - Dàn liên kết cứng vào cột thông qua mắt dàn: mắt mắt đầu dàn 7.4.1.1 Tính nút : - Đường hàn liên kết cánh (CD) vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống hs = 10, chiều cao đường đường mép hs = Chiều dài đường hàn cần thiết: - Đường hàn liên kết xiên đầu dàn (X1) vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống hs = 10(mm), chiều cao đường đường mép hs = 6(mm) Chiều dài đường hàn cần thiết: - Phản lực đứng đầu dàn dưới: - Lực ngang H moment đầu dàn gây ra: - Bề dày sườn gối: - Kiểm tra ổn định cục tiết diện sườn gối: - Chiều cao đường hàn liên kết mã vào sườn gối: Vậy chọn - Bulông liên kết sườn gối với cột: (Dùng bulông cấp độ bền 6.6) Vì H2 = nên bulơng đặt theo cấu tạo: 6M20, bố trí thành hàng dọc, hàng bulông, khoảng cách hàng dọc b = 200(mm), khoảng cách hàng ngang y = 240(mm) SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 63 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN 7.4.1.2 Tính nút : - Đường hàn liên kết cánh (CT) vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống hs = 10, chiều cao đường đường mép hs = Chiều dài đường hàn cần thiết: - Đường hàn liên kết xiên phụ đầu dàn (XP1) vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống hs = 6(mm), chiều cao đường đường mép hs = 4(mm) Chiều dài đường hàn cần thiết: - Phản lực đứng đầu dàn trên: - Lực ngang H moment đầu dàn gây ra: - Bulông liên kết sườn gối với cột: (Dùng bulông cấp độ bền 8.8) Lực kéo lớn bulông xa tâm quay nhất: Đường kính thu hẹp bulơng: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 64 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN Diện tích thu hẹp bulơng: ⇒ chọn - Bề dày gối: - Kiểm tra ổn định cục tiết diện gối: - Chiều cao đường hàn liên kết mã vào sườn gối: Vậy chọn 7.4.1.3 Tính nút trung gian : - Đường hàn liên kết xiên X1 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết xiên X2 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết cánh vào mã: Hiệu số nội lực : Hệ số phân phối lực dọc: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 65 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN Nội lực đường hàn: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết xiên X3 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết xiên X4 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 66 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN - Đường hàn liên kết cánh vào mã: Hiệu số nội lực : Hệ số phân phối lực dọc: Nội lực đường hàn: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết đứng D3 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết xiên XP4 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN - Đường hàn liên kết xiên XP5 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết cánh vào mã: Hiệu số nội lực : Hệ số phân phối lực dọc: Nội lực đường hàn: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: 7.4.1.4 Tính nút trung gian : - Đường hàn liên kết xiên X2 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết đứng D2 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 68 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN - Đường hàn liên kết xiên X3 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết cánh CD vào mã: Hiệu số nội lực : Hệ số phân phối lực dọc: Nội lực đường hàn: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: 7.4.1.5 Tính nút : - Đường hàn liên kết xiên X4 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết đứng D3 vào mã: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 69 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết xiên X5 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: - Đường hàn liên kết cánh CD vào mã: Hiệu số nội lực : Hệ số phân phối lực dọc: Nội lực đường hàn: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: 7.4.1.6 Tính nút : - Tính tốn nối cánh: Lực tính tốn nối cánh: Chọn ghép tiết diện 140×10, diện tích quy ước là: Ứng suất quy ước tiết diện nối quy ước là: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : TS THÁI SƠN Lực truyện qua ghép: Tổng chiều dài đường hàn liên kết ghép với thép góc cánh là: (chọn ) Lấy đường hàn hình bên dưới: - Tính toán mã: Lực truyền qua mã Tổng chiều dài đường hàn liên kết thép góc cánh với mã là: (chọn ) Lấy đường hàn hình bên dưới: - Tính nối: Lực truyền qua nối Tổng chiều dài đường hàn liên kết nối vào mã là: (chọn ) Chọn nối tiết diện 370×10 có Kiểm tra cường độ nối: Bản nối có lỗ bu lơng φ20 có: - Đường hàn liên kết xiên X5 vào mã: Chọn chiều cao đường hàn sống , chiều cao đường mép Chiều dài đường hàn cần thiết là: SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 Page 71 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SVTH : NGUYỄN MINH KHA – MSSV : 1733055 GVHD : TS THÁI SƠN Page 72 ... -16.51 HTMAI 26 31.55 -36 .27 -0. 92 DMAXTRAI - 927 .79 DMAXPHAI -28 3 .21 TTRAI -2. 02 TPHAI 2. 02 GIOTRAI 15.91 GIOPHAI - 12. 18 -1. 42 16.39 16.39 20 .07 11.77 128 .6 97.04 22 5. 52 154. 32 1138.5 895 .26 1 13.3... 23 1 .26 -20 9.16 29 .36 N 126 2.1 123 4.04 128 6 .2 1,7 1,8 1 ,2 M -53.06 59.39 6.89 N 1571.5 1599.68 1 623 .7 1,3 1,8 1,3 M 315 .28 80.97 315 .28 N 25 15 .2 1599.68 25 15 .2 1,7 1,8 1,3 1 122 00 26 15 64 911.77 26 43.7... 74.0 1.58 1.75 127 .4 -2. 42 28.5 4.14 20 8 .2 79.1 -2. 08 2. 71 194 .2 83.4 -1.89 1.89 13.7 0. 12 0.13 -2. 20 -0.19 7.96 0 .29 -3.03 -0. 12 7. 02 0.15 72. 6 -0.18 51. 12 34.8 32. 8 -4.13 0.67 1. 52 -0.05 0.56