TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP TẦNG NHỊP Đề : Thiết kế khung ngang chịu lực nhà công nghiệp tầng nhịp với số liệu sau: Nhịp nhà L(m) : 30 m Bước khung B(m) : m Sức nâng cần trục Q(T) : T (nhà có cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình) Cao trình từ mặt đến đỉnh ray cầu trục H1(m) : 6,9 Độ rốc mái i : 1/15 Vùng gió : IV Địa hình : B Chiều dài nhà L1 = 120 m có khe lún khe nhiệt Mái lợp tôn Ostnam Vật liệu chế tạo thép CCT34s có f = 21 KN/cm 2, fv = 12 KN/cm2, fc = 32 KN/cm2 Que hàn N42, hàn tay Bê tông mác 250 Bulông móng bulơng thường Cho phép khơng cần kiểm tra chuyển vị ngang, cột ngàm với móng liên kết ngàm với đà ngang I Xác định kích thước khung ngang Theo phương đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = Hk + bk = 0,87 + 0,3 = 1,17 (m) → Chọn H2 = 1,2 m Với Hk = 0,87 m - tra catalo cầu trục bk = 0,3 m - khe hở an toàn cầu trục xà ngang GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC -1- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3 = 6,9 + 1,2 + = 8,1 m Trong : H1 = 6,9 m – cao trình đỉnh ray H3 = – phần cột chôn cốt mặt nền, coi mặt móng cốt ± 0,00 Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang : Ht = H2 + hdct + hr = 1,2 + 0,6 + 0,2 = m 1 1 .B = ÷ .6 = ( 0,6 ÷ 0,75) m → chọn hdct = 0,6 m 10 10 hdct = ÷ Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt vai cột : Hd = H – Ht = 8,1 – = 6,1 m Theo phương ngang Coi trục định vị trùng với mép cột (a = 0) → Nhịp cầu trục là: Lk = L − 2.λ = 30 − 2.1 = 28m λ = m - sức trục < 30 T Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng : 1 1 h = ÷ H = ÷ .8,1 = ( 0,405 ÷ 0,54 ) m 15 20 15 20 → Chọn h = 42 cm Kiểm tra khe hở cầu trục cột khung : z = λ − h = − 0,42 = 0,58(m) > z = 0,18m Sơ đồ tính khung ngang GVHD: TS.ĐỒN TUYẾT NGỌC -2- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP Do sức nâng cầu trục không lớn nên ta chọn phương án cột tiết diện khơng đổi, với độ cứng I1 Vì nhịp khung 30m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 5m Với đoạn xà dài 5m, độ cứng đầu xà cuối xà I I2 tương ứng (giả thiết độ cứng xà cột chỗ liên kết xà-cột nhau) Với đoạn xà dài 10m, độ cứng đầu cuối xà giả thiết I (tiết diện không đổi) Giả thiết sơ tỷ số độ cứng I1/I2 = 1,83 (tức tiết diện cấu kiện xà cột khai báo phần mềm SAP2000 tiết diện chọn phần ví dụ tính tốn) Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết cột khung với móng ngàm mặt móng (cốt ± 0,000 ) Liên kết cột với xà ngang liên kết đỉnh xà ngang liên kết ngàm Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính tốn thiên an tồn Sơ đồ tính khung ngang hình vẽ I I I I I v ịtr ítha y đổi tiÕt d iƯn xµ I II Tải trọng tác dụng lên khung ngang 1.Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Độ dốc mái i = 1/15 → α = 3,814 (sin α = 0,0665; cos α = 0,9978) GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC -3- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng lớp mái, trọng lượng thân xà gồ, trọng lượng thân khung ngang dầm cầu trục Trọng lượng thân lợp, lớp cách nhiệt xà gồ mái lấy 0,15 KN/m2 Trọng lượng thân xà ngang sơ lấy KN/m Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang : 1,1.0,15.6 1,1.0,15.6 + 1,05.1 = + 1,05.1 = 2,042 KN / m cos α 0,9978 Trọng lượng thân tôn xà gồ tường lấy tương tự với mái 0,15 KN/m2 Quy thành tải tập trung đặt đỉnh cột : 1,1.0,15.6.8,1 = 8,02 KN Trọng lượng thân dầm cầu trục chọn sơ KN/m Quy thành lực tập trung mơmen lệch tâm đặt cao trình vai cột: 1,05.1.6 = 6,3 KN 6,3.(λ - 0,5.h) = 6,3.(1 – 0,5.0,42) = 4,977 KNm GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC -4- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP 2 Hoạt tải mái Theo TCVN 2737 – 1995 [3], trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công sửa chữa mái (mái lợp tôn) 0,3 KN/m2, hệ số vượt tải 1,3 Quy đổi tải trọng phân bố xà ngang: 1,3.0,3.6 1,3.0,3.6 = = 2,345 KN / m cos α 0,9978 ho t tải má i nửa tr i ho t tải má i n ửa phả i Tải trọng gió GVHD: TS.ĐỒN TUYẾT NGỌC -5- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm thành phần gió tác dụng vào cột gió tác dụng mái Theo TCVN 2737-1995[3], phân vùng gió IV có áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 1,55 KN/m2, hệ số vượt tải 1,2 Căn vào hình dạng mặt nhà góc dốc mái, hệ số khí động xác định theo sơ đồ bảng III.3 phụ lục Nội suy ta có: Ce1 = -0,286; Ce2 = -0,4; Ce3 = -0,5 Tải trọng gió tác dụng lên cột: Phía đón gió: 1,2.1,55.1.0,8.6 = 8,93 KN/m Phía khuất gió: 1,2.1,55.1.0,5.6 = 5,58 KN/m Tải trọng gió tác dụng mái: Phía đón gió: 1,2.1,55.1.0,286.6 = 3,192 KN/m Phía khuất gió: 1,2.1,55.1.0,4.6 = 4,464 KN/m GVHD: TS.ĐỒN TUYẾT NGỌC -6- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP g iã tr ¸ i sa ng g iã ph¶i sa n g GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC -7- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP Hoạt tải cầu trục Theo bảng II.3 phụ lục, thông số cầu trục sức nâng sau: Nhịp Ch.cao Lk(m) Gabarit 28 Khoảng Bề rộng Bềrộng T.lượng T.lượng A.lực A.lực Cách Gabarit cầu trục Xe Pmax Hk(mm) Zmin(mm) Bk(mm) (mm) G(T) Gxe(T) (KN) (KN) 870 10,82 0,495 52,7 180 5300 đáy Kk 4600 Pmin 26,4 Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng lực hãm ngang, xác định sau: a) Áp lực đứng cầu trục Tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục xác định cách dung đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe cầu trục sát vào vị trí bất lợi nhất, xác định tung độ yi đường ảnh hưởng, từ xác định áp lực thẳng đứng lớn nhỏ bánh xe cầu trục lên cột: p p p p Đường ảnh hưởng để xác định Dmax, Dmin GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC -8- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ĐỒ ÁN THÉP Dmax = nc γ p Pmax ∑ y i = 0,85.1,1.52,7.2,233 = 110,03KN Dmin = nc γ p Pmin ∑ y i = 0,85.1,1.26,4.2,233 = 55,12 KN Trong ∑y i = 0,233 + + 0,883 + 0,117 = 2,233 Các lực Dmax Dmin thông qua ray dâm cầu trục truyền vào vai cột, lệch tâm so với trục cột e = λ − 0,5.h = − 0,5.0,42 ≈ 0,8m Trị số mô men lệch tâm tương ứng: Mmax = Dmax.e = 110,03.0,8 = 88,024 KN.m Mmin = Dmin.e = 55,12.0,8 = 44,096 KN.m d Lên c ộ t phải D l ên c ộ t tr ¸ i Sơ đồ tính khung với tải trọng đứng cầu trục b) Lực hãm ngang cầu trục Lực hãm ngang tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray: T1tc = 0,05.(G + G xe ) 0,05.(108,2 + 4,95) = = 2,83( KN ) n0 Lực hãm ngang toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả thiết cách vai cột 0,9m): T = nc γ p T1tc ∑ y i = 0,85.1,1.2,83.2,233 = 5,91( KN ) GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC -9- SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI GVHD: TS.ĐOÀN TUYẾT NGỌC - 10 - ĐỒ ÁN THÉP SVTH: LÊ VIẾT QUỲNH