Đang tải... (xem toàn văn)
NHIỆM VỤ THIẾT KẾHệ số độ tin cậy của hoạt tải Mác thép CCT38s, khi tính toán coi rằng chiều dày không lớn hơn 20mm.Loại que hàn N42, khi tính toán coi như hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường.Số lượng cầu trục Bu lông liên kết và bu long neo tự chọn.Bê tông móng cấp độ bền B20.Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu cho trước như sau Nhịp khung ngang: L=27m Bước khung: B=7m Sức nâng cần trục: Q=6,3T Cao trình đỉnh ray: +7,00m Độ dốc mái: i=10% Chiều dài nhà: 90m Phân vùng gió: IIA, địa hình B Vật liệu thép mác CCT38s có cường độ:
BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ …***… ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP II Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN HỒNG SƠN Sinh viên thực hiện: Lớp:2010X6 Ngày giao đồ án: 18/12/2013 Ngày nộp đồ án: 1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Hệ số độ tin cậy của hoạt tải p 1, 2 Mác thép CCT38s, khi tính toán coi rằng chiều dày không lớn hơn 20mm Loại que hàn N42, khi tính toán coi như hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường Số lượng cầu trục nct 2 Bu lông liên kết và bu long neo tự chọn Bê tông móng cấp độ bền B20 Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu cho trước như sau - Nhịp khung ngang: L=27m - Bước khung: B=7m - Sức nâng cần trục: Q=6,3T - Cao trình đỉnh ray: +7,00m - Độ dốc mái: i=10% - Chiều dài nhà: 90m - Phân vùng gió: IIA, địa hình B - Vật liệu thép mác CCT38s có cường độ: f 230N / mm2 fv 0,58 f y 0,58 1 133N / mm2 1, 05 1, 05 fc fu 380 362N / mm2 1,05 1,05 2 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 2.1 Theo phương ngang Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: 1 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II H2 H K bk Lấy: L1 750mm LK L 2L1 27 2 0,75 25,5m Tra bảng II.3 phụ lục sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp ta được thông số của cầu trục như sau: BẢNG THÔNG SỐ CẦU TRỤC Sức Nhịp Ch.cao Khoảng Bề rộng Bề rộng T.lượng T lượng Áp Áp trục LK(m) gabarit cách gabarit đáy cầu trục xe con lực lực Q(T) HK(mm) Zmin(mm) BK(mm) KK(mm) G(T) Gxc(T) Pmax Pmin (kN) (kN) 6,3 25,5 870 180 4500 3800 12,74 0,605 58 26,3 HK 0,87m (Tra catalo cầu trục) bK 200mm Chọn bK 0,3m - Khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang H2 HK bk 0,87 0,3 1,17m Chọn H2 1, 2m Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H H1 H2 H3 7 1, 2 0 8, 2m Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray, H1 7m H3 - phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt 0.000 ( H3 0 ) Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht H2 Hdct Hr 1 1 1 1 Hdct B 7 0,875 0,7 m Chọn Hdct 0,8m 8 10 8 10 Hr 0, 2m Ht 1,2 0,8 0, 2 2,2m Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột: Hd H Ht 8,2 2, 2 6m 2.2 Theo phương ngang Coi trục định vị trùng mép ngoài của cột (a=0) Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: L1 0,75m Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: 1 1 1 1 h H 8,2 0,547 0,41 m 15 20 15 20 Chọn h 50cm Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung: 2 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II z L1 h 0,75 0,5 0, 25m zmin 0,18m Hình 1 Các kích thước chính khung ngang 2.3 Sơ đồ tính khung ngang Do sức nâng cần trục không lớn nên chọn phương án cột tiết diện không đổi, với độ cứng là I1 Vì nhịp khung là 27m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi cách đầu xà 5m, độ cứng ở đầu và cuối xà là I1 và I2 tương ứng Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt móng (cốt 0.00 ) Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hóa tính toán và thiên về an toàn Sơ đồ khung ngang như hình ± 0.00 3 THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI 3.1 Tải trọng 3.1.1 Tĩnh tải Tấm mái tấm tường sử dụng loại như hình vẽ: 3 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chọn loại mái tôn dày 0,6mm Khối lượng của mái thể hiện trong bảng như sau: Norminal Nominal Top in compression Bottom in Compression Wed shear Panel Weight Area & Nominal Kg/m2 Cm2 Ix Sx- Sx- Ma Ix Sx- Sx- Ma Crippling Thickness Cm4 Top Bottom kN.m Va Pa mm 5,62 7,16 Cm4 Top Bottom kN.m kN kN Cm4 Cm3 0,43 0,6 6,19 2,07 9,74 Cm4 Cm3 8,81 4,32 3,46 1,96 1,98 0,4 Xà gồ loại chữ C mã hiệu 7CS2,5x0,85 axg 1,5m Số xà gồ 1 bên mái giữa 2 khung là: L 1 27 1 10 2axg 2 1,5 BẢNG TỔNG HỢP TẢI TRỌNG BẢN THÂN Vật liệu Đơn vị Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tải trọng tính Tấm mái daN/m2 5,62 1,05 toán Xà gồ chữ C 5,901 Tấm tường daN/m 5,52 1,05 5,796 5,901 daN/m2 5,62 1,05 3.1.2 Hoạt tải Tải trọng xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 ptc 30daN / m2 ,P 1,3 ptt ptc p 30 1,3 39daN / m2 4 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3.1.3 Tải trọng gió - Chỉ phải xét đến thành phần tĩnh của tải trọng gió Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió W ở độ cao Z so với mốc chuẩn được xác định theo công thức W n Wo k c Trong đó: n - Hệ số vượt tải n 1, 2 Wo - Giá trị lực gió theo phân vùng áp lực vùng gió II A Wo 83daN / m2 k - Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa hình Để đơn giản, tính toán thiên về an toàn, coi như hệ số k không thay đổi trong phạm vi từ mặt móng đến đỉnh cột, và từ đỉnh cột đến đỉnh mái Lấy k ứng với dạng địa hình B Trong phạm vi từ mặt móng đến đỉnh cột, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh cột 8, 2m : k 0,957 Trong phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái 9,55m : k 1,019 Hệ số k trung bình: k k1 k2 0,957 1,019 0,988 2 2 C - Hệ số khí động, tra phụ lục III bảng III.3 lấy C=0,4 qtc 830,988 0,4 32,8daN / m2 qtt 1,2 39,36daN / m2 3.1.4 Tải trọng tác dụng lên xà gồ - Gồm tải trọng tấm lợp, tải bản thân và hoạt tải mái: qtc = (gmtc + pmtc ) o axg + g xg tc 5, 62 30 o 1, 5 5, 52 59, 2daN / m cos 5, 71 cos 5, 71 qtt = (γg+ γp) ggmtc + γg+ γp) ppmtc ) o axg + γg+ γp) ggxg tc 5, 901 39 o 1, 5 5, 796 73, 5daN / m cos11, 3 cos 5, 71 - Tải gồm trọng lượng bản thân xà gồ, tấm lợp và hoạt tải gió: 5 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II tc tc a gtamlap tc a tc 0 q y q 0( o gxg ) cos 5,71 cos5,71 cos5,71 32, 8 1, 5 0( 5,62 1,5 0 o 5,52) cos5,71 35,5(daN/ m) cos5,71 cos5,71 tt tt a gtamlap tc a tc 0 q y q 0 0,9( o gxg ) cos5, 71 cos 5, 71 cos 5, 71 39, 36 1, 5 0 0,9( 5,62 1,5 o 5,52) cos5,71 46,8(daN/ m)0 cos 5, 71 cos 5, 71 tc qytc 35, 5 q o 35,7daN / m cos5,71 cos5,71 tt qytt 46,8 q o o 47daN / m cos5,71 cos5,71 Vậy chọn trường hợp tải trọng gồm bản thân xà gồ, tấm lợp và hoạt tải mái đưa vào tính toán: qxtc qtc si n 5, 0 59, 2sin 5,710 5,89daN / m 71 qytc qtc cos11,30 59, 2 cos5, 710 58,9daN / m qxtt qtt si n 5, 0 73,5sin 5,710 7, 31daN / m 71 qytt qtt cos 5, 710 73,5cos 5, 710 73,1daN / m 3.2 Tính toán xà gồ 3.2.1 Điều kiện bền q ytt q xtt 7000 7000 mx my M x = qb2 M y = qb2 tt 8 tt 32 SƠ ĐỒ TÍNH XÀ GỒ 6 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II = x + y = M x M y f c Wx Wy Với xà gồ 7CS2,5x0,85 có: Wx = 2 = 2 Ix337, 56 = 37,507 cm 3 D 18 Wy = Iy = 38,67 = 20, 246 cm3 xo 1,91 Ix=337,56cm3 , Iy= 38,67cm3 M qt x = yt B2 73,12 447,7 daN.m 8 8 My = qx 11, 2 tt B2 7,312 daN.m 32 32 = 447,7 102 11, 2 102 1249daN / cm2 < fc = 2100 daN/cm2 37,507 20, 246 Thỏa mãn điều kiện bền 3.2.2 Điều kiện độ võng Do có giằng xà gồ nên ta chỉ xét độ võng theo phương y, tức là do qy gây ra 5 qytcB4 5 58,9 10 2 4 108 2,6cm 0,026m y 384 E Ix 384 2,110 ,56 6 0,026 0,0037 1 0,005 B7 B 200 Vậy điều kiện võng thỏa mãn Xà gồ đã lựa chọn là hợp lý 4 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 4.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Độ dốc mái i=10% 5,71o (sin 0,099 ; cos 0,995 ) Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng các lớp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục - Trọng lượng bản thân tôm mái: 5,62daN / m2 - Trọng lượng bản thân 1 xà gồ: gtcxg daN Trọng lượng xà gồ quy về tải phân bố đều: 7 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II xg 38,64 10 cos5,71o gtc 28,5daN / m 27 Trọng lượng bản thân xà ngang tự dồn trong SAP2000 với hệ số vượt tải 1,05 Tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang: gtc 5,62 7 28,5 67,84daN / m 0,678kN / m gtt 1,15,62 7 1,05 28,5 73, 2daN / m 0,73kN / m Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy 0,15kN / m2 , quy thành lực tập trung đặt tại đỉnh cột: 1,10,157 8,2 9,471kN Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m Quy thành tải tập trung và momen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: 1,05 kN 7,35 L1 0,5h 7,35 0,75 0,50,45 3,879kN.m Sơ đồ tính khung với tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 4.2 Hoạt tải mái Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp tôn) là 0,3kN/m2, hệ số vượt tải 1,3 Quy đổi về tải trọng phân bố đều phân bố trên xà ngang: o 1,30,37 2,74kN / m cos 5, 71 8 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II a) Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái trái b) Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái phải 4.3 Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng trên mái Theo TCVN 2737-1995, vùng gió II-A có áp lực gió tiêu chuẩn wo 0,83kN / m2 , hệ số vượt tải là 1,2 Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc mái, các hệ số khí động có thể xác định theo bảng III.3 phụ lục, nội suy ta có Ce1 0,321 Ce2 0, 4 ; Ce3 0,5 k ứng với dạng địa hình B, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh cột 8,2m : k 0,957 Trong phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái 9,55m : k 0,9892 9 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Hệ số k trung bình: k k1 k2 0,957 0,9892 0,9731 2 2 Sơ đồ xác định hệ số khí động - Tải trọng gió tác dụng lên cột: + Phía đón gió: 1,2 0,830,957 0,87 5,34kN / m + Phía khuất gió: 1,2 0,830,957 0,5 7 3,34kN / m - Tải trọng tác dụng trên mái + Phía đón gió: 1,2 0,830,97310,3217 2,2kN / m + Phía khuất gió: 1,2 0,830,97310, 4 7 2,74kN / m Gió trái sang 10 ... BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Biểu đồ nội lực hoạt tải mái phải 18 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II ... MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 5.4 Nội lực khung Xuất từ SAP nội lực trường hợp tải: 15 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT... GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Biểu đồ nội lực tĩnh tải 16 BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP GỖ GVHD:NGUYỄN HỒNG SƠN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Biểu đồ nội lực hoạt tải mái trái