TÍNH TOÁN đồ án THÉP 2

Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà GVHD: TS Thuyết minh tính toán đồ án thép Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng ,1 nhịp ( khung zamil) A Thiết kế xà gồ mái: Xà gồ mái chịu tác dụng tải trọng mái, lớp cách nhiệt trọng lợng thân xà gồ Lớp mái xà gồ đợc chọn trớc theo tµi liƯu “ Pre – Engineered Buildings Design Manual Sau đợc kiểm tra lại theo điều kiện bền điều kiện biến dạng xà gồ - Tấm lợp mái : (single skin panels) hình dạng lợp mái chọn nh sau: Có thông số kỹ thuật : Chiều Trọng lợng D.tích Tải trọng cho dµy tÊm 1tÊm phÐp (kN/m2) (mm) (kG/m2) (m2) 0,7 6,59 8,39 1,96 SVTH : NGUN V¡N TH¸I -Trang: - - LớP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hµ 10 10 GVHD: TS 31 31 213 213 213 213 213 1065 Type " F " steel panel - Lớp cách nhiệt: - Xà gồ : Ta chọn xà gồ hình chữ Z bên xà gồ hình chữ C biên nhằm làm tăng ổn định cho mái Hình dạng thông số xà gồ chữ Z Chọn tiết diện xà gồ tiết diện chữ Z (là loại xà gồ đợc chế tạo từ thép cán nguội) Tiết diện Ix (cm ) Wx Iy (cm ) (cm4 ) Wy (cm ) Trọng lợng (kg/m) Chiề u dày (mm ) DiƯn tÝch (cm2) T¶i träng cho phÐp (KN) 200Z1 358, 35,8 49,8 8 7,0 4,74 1,75 6,04 16,44 85 180 200 20 1.75 1.75 60 Xà gồ chữ Z(200Z17) C(180ES20) SVTH : NGUYễN VĂN THáI -Trang: - - LớP 2002X3 Xà gồ chữ Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà Tiết diện 180ES2 GVHD: TS Jx Wx Jy (cm (cm ) ) (cm4 ) Wy Träng ChiÒ (cm lợng u ) (kg/m) dày (mm ) 491, 12,1 49,1 73,7 6,11 2,0 DiÖn tÝch (cm2) L (mm) 7,8 20 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 thân xà gồ tải trọng hoạt tải sửa chữa mái Chọn khoảng cách xà gồ mặt : 1,5 m 1,5 Khoảng cách xà gồ mặt phẳng mái : 1,52 m cos 8,530 (§é dèc i = 15   = 8,53o) a.Tĩnh tải : Vật liệu mái Hệ số Tải trọng Tải trọng vợt tải tiêu chuẩn tính toán (kG/m ) (kG/m2) lớp tôn lợp mái 1,05 6,59 6,92 Xà gồ mái 1,05 4,74 4,98 200Z17 Xà gồ mái 1,05 6,11 6,416 180ES20 Bät thuû tinh 1,2 10 12 cách nhiệt b Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 30 kG/m2 với hệ số vợt tải n = 1,3  ptt = 30.1,3 = 39 kG/m2 Tải trọng tác dụng lên xà gồ 200Z17: 1,5 qtc = (6,59 + 10 + 30) + 4,74 = 75,56 (kG/m) cos 8,53 1,5 qtt = (6,92 + 12 + 39) + 4,74.1,05 = 93,01(kG/m) cos 8,53 Kiểm tra lại xà gồ đà chọn : Xà gồ dới tác dụng tải trọng lớp mái hoạt tải sửa chữa đợc tính toán nh cấu kiện chịu uốn xiên Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ tác dụng theo phơng với trục xx tạo với phơng ngang góc = 8,53o (Độ dèc i = 15) SVTH : NGUN V¡N TH¸I -Trang: - - LớP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà GVHD: TS y y x x x x q.sin q.sin y  q q.cos  y  q q.cos a KiĨm tra víi xµ gå chữ Z Tải trọng tác dụng theo phơng x-x vµ y-y lµ tc q x q tc sin  75,56 sin 8,53 11,2 kG / m tc q y q tc cos  75,56 cos 8,530 74,72 kG / m tt q x q tt sin  93,01sin 8,53 13,79 kG / m tt q y q tt cos 93,01 cos 8,530 91,98 kG / m *Theo ®iỊu kiƯn bÒn: M M  td  x   y  x  y c f Wx Wy c = hệ số điều kiện làm việc f =2150 kG/cm2 : cờng độ thép xà gồ Xà gồ tính toán theo phơng dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhịp tt q y B 91,98.600 2.10  Ta cã : Mx   41391,98 kG.cm 8 tt q x B 13,79.600 10  My   1551,8 kG.cm 32 32 qy qx 3000 6000 3000 My Mx Sơ đồ tính xà gồ theo phơng x-x y-y: td  x   y  41391,98 1551,8  1153,6  221,38 1375kG / cm c f 2150kG / cm 35,88 7,01 SVTH : NGUN V¡N TH¸I -Trang: - - LớP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà GVHD: TS *Kiểm tra theo điều kiện biến dạng: Xà gồ có độ võng theo phơng nhiên độ võng theo phơng mặt phẳng mái nhỏ nên bỏ qua , ta xét đến độ võng theo phơng vuông góc với mặt phẳng mái y    5.10  C«ng thøc kiĨm tra : B  B  200 tc q y B 74,72.10  2.600  1,7 cm Ta cã :  y  384 E.I x 384 2,1.10 6.409,1  1,7  0,00283 2,83.10   5.10  B 600 VËy xµ gå 200Z17 đảm bảo điều kiện cờng độ điều kiện độ võng b Kiểm tra với xà gồ chữ C *Tải trọng tác dụng: Tải trọng tác dụng lên xµ gå 180ES20: 1,5 qtc = (6,59+ 10 + 30) + 6,11 = 41,52 (kG/m) cos 8,53 1,5 qtt = (6,92 + 12 + 39) + 6,11.1,05 = 50,44(kG/m) cos 8,53 Tải trọng tác dụng theo phơng x-x y-y : tc q x q tc sin  41,52 sin 8,53 6,16 kG / m tc q y q tc cos  41,52 cos 8,53 41,1 kG / m tt q x q tt sin  50,44 sin 8,53 7,48 kG / m tt q y q tt cos  50,44 cos 8,53 49,88 kG / m *Theo ®iỊu kiƯn bỊn :  td  x   y  Mx My  c f Wx Wy c = hÖ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc f =2150 kG/cm2 : cêng ®é thép xà gồ Xà gồ tính toán theo phơng dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhịp tt q y B 49,88.600 2.10 Ta cã : Mx   22446 kG.cm 8 tt q x B 7,48.600 2.10  My   841,5 kG.cm 32 32 SVTH : NGUYÔN VĂN THáI -Trang: - - LớP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà GVHD: TS qy qx 3000 6000 3000 My Mx Sơ đồ tính xà gồ theo phơng x-x y-y: 22446 841,5 456,5  69,43 525,93kG / cm c f 2150kG / cm 49,17 12,12 *KiĨm tra theo ®iỊu kiƯn biến dạng: Xà gồ có độ võng theo phơng nhiên độ võng theo phơng mặt phẳng mái rÊt nhá nªn cã thĨ bá qua , ta chØ xét đến độ võng theo phơng vuông góc với mặt phẳng mái y   5.10  C«ng thøc kiĨm tra : B  B  200 tc q y B 41,1.10  2.600 y   0,82cm Ta cã : 384 E.I x 384 2,1.10 6.491,7  0,82  0,00137 1,37.10   5.10 B 600 Vậy xà gồ chữ C 180SE20 đảm bảo điều kiện cờng độ điều kiện độ  td  x   y  B.C¸c kích thớc khung ngang 1.Các thông số cÇu trơc: Víi søc trơc Q = 10 tÊn, chÕ độ làm việc trung bình ,chọn trục định vị trùng víi mÐp ngoµi cđa cét vµ  = 750 mm Các thông số kỹ thuật Sức Nhịp Kích thớc gabarit áp lực Trọng lợng trục cầu (mm) bánh xe (T) Q(T trơc lªn ray (T) ) (m) B K Hct B1 Pmaxc Xe Toàn cầu trục 19,5 630 2.Ray cÇu trơc: 440 1900 260 13,5 KÝch thớc (mm) Loại ray Khối lợng 1m dài, kg H B SVTH : NGUN V¡N TH¸I - LíP 2002X3 KP-70 52,83 120 120 -Trang: 6- b 24 Lo¹i ray sử dụng KP70 có thông số kỹ thuật sau: 120 10 28 70 120 GVHD: TS 16 4.Kích thớc khung ngang: Xác định chiều cao cột vai cột: Sơ đồ cấu tạo khung nhà 500 14 Lấy chiều cao ray lớp đệm là: Hr = 120 + 20 = 140 (mm) 3.DÇm cÇu trơc: Từ bớc cột thông số cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I định hình cao 50 cm có thông số nh sau: 14 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà 6500 8700 2200 200 21000 A B Ta cã : H1 = 6,5 m H2 = Hk + 100+f = 1900 + 100 +200 = 2200 mm = 2,2 m Ht = H2 + HDCT + Hr = 2,2+0,5+0,14 = 2,84 m Hd = H1 + H2 - Hk = 6,5 +2,2- 2,84 = 5,86 m Hc = Ht + Hd = 2,84+5,86 = 8,7 m C Tác dụng cách bố trÝ hƯ gi»ng m¸i , gi»ng cét *T¸c dơng cđa hệ giằng : - Bảo đảm tính bất biến hình độ cứng không gian hệ khung - Bảo đảm ổn định tổng thể cho số cấu kiện chịu nén - Chịu tải trọng dọc nhà - Bảo đảm cho việc thi công dựng lắp đợc an toàn thuận tiện a.Tác dụng c¸ch bè trÝ hƯ gi»ng m¸i SVTH : NGUN V¡N THáI -Trang: - - LớP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà GVHD: TS - Tác dụng + Bảo đảm ổn định cho dàn theo phơng mặt phẳng uốn + Dàn gió chịu tác dụng tải trọng gió theo phơng dọc nhà + Hệ giằng dọc theo đầu cột chịu lực hÃm theo phơng dọc nhà *Cách bố trí : xem vẽ A1 bTác dụng cách bố trí hệ giằng cột - Tác dụng : + Bảo đảm bất biến hình học + Bảo đảm độ cứng toàn nhà theo phơng dọc + Chịu tác dụng tải trọng dọc nhà đảm bảo ổn định cho cột *Cách bố trí : xem vẽ A1 D thiết kế khung ngang I Xác định tải trọng : 1.Tĩnh tải: - Tải trọng mái xà gồ : thực tế tải truyền lên khung dới dạng lực tập trung điểm đặt xà gồ, số lợng lực tập trung > nên ta quy tải phân bố (trên mặt bằng) (6,59 10) 16.5,42   ) 125,43(kG / m) grtc =  o 21   cos 8,53  (6,92  12) 16.5,42.1,05   ).6 140,8(kG / m) grtt   o cos , 53 21   -T¶i träng thân khung ngang : Chơng trình Sap 2000 tự tính ta giả thiết tiết diện cột rờng ngang - Tải trọng xà gồ tờng tôn đặt cao trình xà gồ tờng: Víi cét cao 8,7 m, nhng cã 1m têng gạch tự mang dới không kể đến, tính đến trọng lợng xà gồ tờng tôn tờng từ cốt +1m trở lên trên, tơng ứng với chiều dài cột 7,7m , giả thiết dùng xà gồ 200Z17 dặt cách m , trọng lợng quy thành lực phân tập trung đặt đỉnh cột, gây mômen ngợc chiều với mômen tải trọng nhà gây nên không xét đến G tuong 6,92.8.6 + 4,98.5.6 = 481,6 kG VËy tÜnh tải tác dụng lên rờng ngang : gr = 140,8 kG/m Tĩnh tải tác dụng lên đỉnh cột : Gc = 481,6 kG -Tĩnh tải cầu trục: Tải trọng thân dầm cầu trục, ray lớp đệm :Tải tác dụng lên vai cột tính toán ta đa tim cột dới dạng lực tập trung mô men Gtc=(gct +g ).l = (76,1+ 71,23).6 = 883,98 kG Gtt = 1,05 Gtc = 1,05 883,98= 928,18 kG Mtc = Gtc e = 883,98 0,55 = 486,2 kGm SVTH : NGUN V¡N TH¸I -Trang: - - LớP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà GVHD: TS Mtt = Gtt e = 928,18 0,55 = 510,5 kGm 2.Hoạt tải: Tải trọng tạm thời sử dụng mái đợc lấy theo TCVN 2737-1995 mái không ngời qua lại, có hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn: ptc=30kG/m2 ptt =1,3.30.6 = 234 (kG/m) 3.Hoạt tải cầu trục: a Hoạt tải đứng cầu trục: tc Pmax 13,5T QG 10  24 tc tc Pmin   Pmax   13,5 3,5T no ¸p lùc thẳng đứng lớn cầu trục truyền lên vai cột D max xác định theo đờng ảnh hởng phản lùc Dmax = n.nc.( P tc max  yi ) Dmin = n.nc.( P tc  yi ) tc pmax 4400 tc tc p max 1900 p max 4400 4100 6000 1600 6000 y1=1 y2=0,267 y3=0,683 Trong ®ã : n = 1,1 nc = 0,85 lµ hƯ sè tỉ hợp xét tải trọng hai cầu trục chế độ trung bình nhẹ Từ ta tính đợc áp lực Dmax , Dmin : Dmax = n.nc.( P tc max  yi ) = 1,1.0,85.13,5.( y1 + y2 + y3) = 1,1.0,85.13,5.( + 0,267 + 0,683) Dmax = 24,61 T Dmin = n.nc.( P tc  yi ) =1,1.0,85 3,5.( y1 + y2 + y3) = 1,1.0,85 3,5.( + 0,267 + 0,683) Dmax = 6,38 T Điểm đặt Dmax , Dmin trùng với điểm đặt dầm cầu trục Tải tác dụng lên vai cột tính toán ta đa tim cột dới dạng lực tập trung m« men Mmax= Dmax e = 24,61,0,55 = 13,536 Tm Mmin= Dmin e = 6,38 0,55 = 3,509 Tm D 24,61 tc D max  max  22,37T n 1,1 SVTH : NGUN V¡N TH¸I -Trang: - - LíP 2002X3 Đồ áN kết cấu THéP PHạM MINH Hà tc D  GVHD: TS D 6,38  5,8T n 1,1 tc tc M max D max e  22,37 0,55 = 12,3 Tm tc tc M D e 5,8 0,55 = 3,19 Tm b.Lùc h·m ngang T : Lùc h·m ngang mét bánh xe truyền lên dầm cầu trục trờng hợp móc mềm xác định theo công thức : T n c n.T1  y i Víi T1 : lùc h·m ngang tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray To T1 = no To : lùc h·m t¸c dụng lên toàn cầu trục To 0,7 f 0,1 0,35T To  (Q  G xecon )  (10  4) 0,7T  T1   no 2 §èi víi mãc mỊm f = 0,1 T n c n.T1. y i 0,85.1,1.0,35.(1  0,267  0,683) 0,638 T Lực hÃm đặt cột mặt dầm cầu trục cách mặt vai cột 0,64m ; cách ®Ønh cét mét ®o¹n y = 8,7 - 6,5 = 2,2 m 4.T¶i träng giã: T¶i träng giã gåm hai thành phần : phần tĩnh phần động.ở chiỊu cao nhµ < 36m vµ tØ sè chiỊu cao nhịp < 1,5 nên bỏ qua thành phần động gió Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm: - Gió thổi lên mặt tờng dọc đợc chuyển thành phân bố cột khung - Gió thổi phạm vi mái đợc tính tải phân bố mái, chuyển thành phân bố lên khung - Khu vực xây dựng công trình thuộc vùng gió II-B, áp lực phân bố là: Wo=95 (kG/m2) Tải trọng gió tính toán tác dụng lên m bề mặt thẳng đứng công trình là: q=(n.Wo.k.c) Trong đó: Wo áp lực độ cao 10m - k hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc vào dạng địa hình k xác định hai mức, mức đỉnh cột mức đỉnh mái - Mức đỉnh cột cao trình 8,7 (m) có k1= 0,9688 (nội suy) - Mức đỉnh mái cao tr×nh 10,275 (m) cã k2= 1,0044 (néi suy) - C hệ số khí động: c = +0,8 với phía gió đẩy Phần tải trọng gió tác dụng lên mái từ đỉnh cột trở lên lấy k hệ số trung bình : SVTH : NGUYễN VĂN THáI -Trang: 10 - - LíP 2002X3 ... quán tính cđa tiÕt diƯn:  b f t f  h f   0,8.37,6  22 1 ,2  38,8   t w h w Ix   2? ??    t f b f    2.   , 22   ? ?23 422 cm 12 12      12   12  3 h w t w 2. t f b f 2. 1 ,2. 22. ..  3 h w t w 2. t f b f 2. 1 ,2. 22 37,6.0,83 Iy     ? ?21 31cm 12 12 12 12 + B¸n kÝnh qu¸n tÝnh: I 23 422 ix  x  16,81cm A 82, 88 Iy 21 31  5,07cm A 82, 88 2. I 2. 23 422 1171cm + M«men chèng uèn:... Ta cã : H1 = 6,5 m H2 = Hk + 100+f = 1900 + 100 +20 0 = 22 00 mm = 2, 2 m Ht = H2 + HDCT + Hr = 2, 2+0,5+0,14 = 2, 84 m Hd = H1 + H2 - Hk = 6,5 +2, 2- 2, 84 = 5,86 m Hc = Ht + Hd = 2, 84+5,86 = 8,7 m C