Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG Số liệu thiết kế : 1. Kích thước nhà -Nhòp L=24m ; B=6m ; D=84m ; Q=30/5T -Cao trình đỉnh ray H r =15m Chế độ làm việc trung bình 3.Vật liệu -Kết cấu khung :Thép CT 3 -Kết cấu bao che: +Mái : Tấm Panel BTCT kích thước 3x6 m +Tường : Tấm BTCT , xây gạch +Móng :BTCT mac 100 , 150 4.Liên kết hàn và bulông 5.Đòa điểm xây dựng : Đà nẵng PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1/ Sơ đồ khung ngang và kết cấu mái nhà công nghiệp Khung ngang : gồm có cột và rường ngang , liên kết cột và rường ngang là cứng Cột : chọn phương án cột có phần cột trên đặc và phần cột dưới rỗng Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp bằng tấm Bê tông cốt thép (Panel sườn ) , độ dốc mái i=1/10 SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 1  1 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 40701413 24000 870 2200 A B -0.87 0.00 +14.13 +18.20 +20.50 +24.10 +21.00 +15.00 ± PHẦN I : KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.Kích thước cột Nhà có cầu trục với sức trục Q=30/5T tra bảng VII .1 (phục lục VII sách giáo TKKCT NCN ) có : λ = 750 mm khi Q ≤ 75 T ⇒ Lcc = L - 2λ = 2400 – 2 × 750 = 22500 mm Hcc = 2750 mm loại ray KP – 70 H 1 = H r = 15000 mm H 2 là chiều cao tính từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường ngang H 2 = Hcc + 100 + f = 2750 + 100 + 350 = 3200 mm Trong đó : Hcc là chiều cao gabrit của cầu trục 100 khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu f khe hở phụ xét đến độ võng của kết cấu và thanh giằng , lấy bằng 200 ÷ 400 mm , ở đây ta chọn f = 350 mm. H 2 chọn chẵn modul 200 mm ⇒ Chiều cao từ mặt nền đến cao trình dưới rường ngang H H = H 1 + H 2 = 15000 + 3200 = 18200 mm ∗ Chiều cao phần cột trên : Htr = H 2 + Hcc + Hr Hcc chiều cao dầm cầu chạy lấy Hcc = B/8 = 6000 / 8 = 750 mm Hr cao trình ray tra bảng IV – 7 loại KP-70 có Hr = 120 mm ⇒ Htr = 3200 + 750 + 120 = 4070 mm SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 2  2 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 ∗ Chiều cao phần cột dưới được tính từ bản đế chân cột đến chổ thay đổi tiết diện Hd = h – Htr + Hch = 18200 – 407 + 870 = 15000mm Chọn Hch = 870 mm ∗ Bề rộng cột trên : . Bề rộng phần cột trên cột lấy khoảng (1/8 1/12)H tr , = 750mm Chọn b tr =500mm ∗ Bề rộng cột dưới : Lấy khoảng cách từ trục đònh vò đến mép ngoài của cột a=250mm b d = a +  = 250 +750 = 1000mm ∗ Kiểm tra điều kiện không vướng vào cột trên b d – b t ≥ B 1 + C 1 Vì Q =30 / 5 T nên chọn C 1 = 60 mm Khe hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong của cột D=75mm Khoảng cách từ trục ray đến trục ray đến mút cầu chạy B 1 =300mm ⇒ 1000 – 500 = 500 ≥ 300 + 60 = 360 mm thoả mãn điều kiện Như vậy đảm bảo không bò vướng vào phần cột trên 2/Chiều cao dàn mái 24000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 2200 80 150 20 Chiều cao đầu dàn tại chỗ trục đònh vò chọn H đd = 2,2m Độ dốc cánh trên 1/10 Chiều cao giữa dàn H gd =2,2+24/2 x1/10=3,4m Hệ thanh bụng là loại tam giác có thanh đứng, khoảng mắt cánh trên lấy thống nhất là 3m ,tính đến trục đònh vò . Bề rộng cửa trời L ct =(0,30,5)L = 12m Chiều cao cửa trời gồm 1 lớp kính cao 1,5m . SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 3  Kích thước dàn mái 3 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 Bậu cửa phía trên cao 0,2m . Bậu cửa phía dưới cao 0,8m . Tổng chiều cao cửa trời là : H ct = H bt + H bd + i.h c = 1,5 + 0,2 + 0,8 = 2,5m Tổng chiều cao nhà là : H = H + H gd + H ct = 18,2 + 3,4 + 2,5 = 24,1m 3/Hệ gằng 5750 3 1 2 8 9 14 10 132000 15 21 16 22 6000 42000 5750250 6000 6000 60006000 42000 42000 6000 23 250 6000 A 24000 6000 6000 6000 B a/Hệ giằng cánh trên SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 4  b/Hệ giằng cánh dưới 4 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 A 57506000 42000 3 1 2 5750 250 6000 8 9 6000 6000 10 15 14 6000 42000 132000 16 21 22 42000 6000 23 250 B 12000 24000 6000 6000 SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 5  c/Hệ giằng cửa mái 5 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 6000 6000 3 2 8 9 14 10 120000 15 21 16 22 60006000 6000 60006000 6000 12000 SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 6  d/Hệ giằng đứng 6 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 57506000 3 5750 1 250 2 6000 8 9 14 6000 10 6000 132000 15 21 16 22 6000 23 250 PHẦN II : TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG Tải trọng tác dụng lên khung ngang gồm : -Tải trọng thường xuyên do kết cấu chòu lực và kết cấu bao che -Tải trọng tạm thời do cầu trục -Tải trọng gió -Các loại tải trọng đặc biệt do động đất ,nổ …. Để tiện tính toán ta xét tải trọng tác dụng lên dàn,tải trọng lên cột ,tải trọng gió SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 7  7 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 1.Tải trọng tác dụng lên dàn -Tải trọng thường xuyên: +Tải trọng của mái +Tải trọng cửa trời +Trọng lượng bản thân kết cấu -Tải trọng tạm thời : +Tải trọng sửa chữa trên mái a.Tải trọng thường xuyên +Tải trọng các lớp mái tính theo cấu tạo TT Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêuchuẩn (KG/m 2 mái) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (KG/m 2 mái) 1 2 3 4 5 Tấm mái cỡ 3 × 6m Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng BT xỉ  = 500 KG/m 2 Lớp XM lót =1,5cm Lớp chống thấm 2giấy+3 d ầu Hai lớp gạch lá nem = 4cm có lát vữa 150 60 27 20 80 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1 165 72 34 24 88 Cộng 337 381 Tải trọng trên phân bố trên mặt phẳng nghiêng độ dốc i =1/10 . Quy đổi ra mái bằng với cos = 0,995 g m tc =337/0,995=339 KG/m 2 mái g m tt =381/0,995 =383 KG/m 2 mái +Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng Tính sơ bộ theo công thức : g d =1,2 .n. d .L (KG/m 2 mặt bằng) g d =1,2x1,1x0,6 x 24 = 19KG/m 2 Trong đó : 1,2 :hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng n=1,1 hệ số vượt tải  d =0,6 :hệ số trọng lượng bản thân dàn L=24m :nhòp dàn +Trọng lượng kết cấu cửa trời Trọng lượng này tập trung ở các chân cửa trời ta cũng phân bố trên mặt bằng nhà . Theo công thức kinh nghiệm : g 1 ct =1218 KG/m 2 ở đây lấy g 1 ct = 12KG/m 2 SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 8  8 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 g 1 ct =12x1,1=13,2KG/m 2 +Trọng lượng kính và khung cửa trời Lấy bằng (3540)m 2 cánh cửa Trọng lượng bậu cửa trên và bậu cửa dưới lấy bằng 100KG/m dài Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là : g 2 ct =(1,1x35x1,5x6)+(1,1x100x6)=1006KG/m 2 Quy đổi ra lực tương đương trên mặt bằng nhà g ct =(g 1 ct .L ct .B+2q 2 ct )/L.B= (13,2 x12x6+2x1006)/30x6 =16,46KG/m 2 mặt bằng Tổng tải trọng phân bố đều lên trên xà ngang Gg=(g m +g d +g ct ).B= (383+29,7+16,46).6=2574,96KG/m b.Tải trọng tạm thời Lấy p tc =75KG/m 2 mặt bằng nhà với hệ số vượt tải n=1,4 Tải trọng tạm thời phân bố đều trên xà ngang p=n.p tc .B=1,4x75x6 = 630 KG/m 2 2.Tải trọng tác dụng lên cột a.Do phản lực của dàn : +Tải trọng thường xuyên : A = g.L/2 = 2536x24/2 = 30432KG =30,43T +Tải trọng tạm thời :A' = P.L/2 = 630.24/2 = 7560KG = 7,56T b.Trọng lượng do dầm cầu trục: G dct = n. dct .l dct 2 =1,2 x24x 6 2 = 1036,8KG ≈1,037T Trong đó : n=1,2 hệ số vượt tải  dct =24 hệ số trọng lượng dầm cầu trục ,lấy (2437) với sức trục Q ≤ 75T l dct =6m : nhòp dầm cầu trục lấy bằng bước cột 6m c/Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu chạy Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu chạy tác dụng lên cột thông qua dầm cầu chạy được xác đònh bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau ở vò trí bất lợi nhất. Cầu trục với sức trục 30T có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe là : P max1 tc =31,5T P min1 tc = (Q+G)/n o - P max tc = (30+52)/2 –31,5 =9,5T Trong đó : n 0 =2 :số bánh xe mỗi bên cầu trục Q=30T sức trục G=52T trọng lượng cầu trục P max1 =1,2x31,5 = 37,8T P min1 = 1,2x 9,5 = 11,4T Cầu trục có bề rộng B ct = 6300mm Khoảng cách giữa hai bánh xe k =5100m Đặt bánh xe ở các vò trí sau: SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 9  9 5100 1200 5100600 6000 6000 0.15 1.000 0.8 P P P P 600 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 Tính được tung độ y i của đương ảnh hưởng và tính được áp lực lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột D max =n. n c .P max .y I =1,2.0,85.37,8.(1+0,8+0,15)=75,184T D min =n.n c .P min .Σy I =1,2.0,85.11,4.(1+0,8+0,15)=22,675T Trong đó: n c =hệ số tổ hợp ,n c =0,85 khi hai cầu trục chế độ làm việc nhỏ và trung bình. Các lực D max , D min đặt vào trục đó nhánh dầm cầu trục các cột, nên lệch tâm đối với cột dưới một đoạn là e lấy xấp xỉ e=b d /2=1/2. Do đó sinh ra momen lệnh tâm. M max =D max .e= 75,184.1/2=37,592Tm M min =D min .e = 22,675.1/2=11,337Tm . d/Đo lực hãm của xe con: - Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động.Lực hãm xe con , qua các bánh xe cầu trục , truyền lên dần hãm vào cột. Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe tính: T TC 1 =0,1(Q+G T ) n T /n o Trong đó : 0,1 hsố ma sát n T =0,5: tỉ số giữa bánh xe thắng trên tổng số bánh xe n o =2 :số bánh xe hãm T TC 1 =0,1(30+12) 0,5/2 =1,05T. Lực hãm ngang T 10 1 truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm : giá trò của T cũng được xác đònh bằng cách xếp bánh xe trên đường ảnh hưởng như khi xác đònh D max và D min T=n c . n. T TC 1 . Σy I =1,2.0,85.1,05.(1+0,8+0,15) =2,09T 3 . Tải trọng gió tác dụng lên khung : Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-90 .Nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhòp chiều cao nhỏ hơn 36m nên chỉ tính thành phần tónh của gió. Áp lực gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m trở xuống thuộc khu vực B có q TC o = 80 KG/m 2 SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng Lớp 98X1A Trang 10  10 [...]... Lớp 98X1A Trang 22 23  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 MA= (−4,088 EJ 1 22 , 72 H 2 ).( ) EJ 1 H2 - 24 ,51 = - 117,39 Tm M A − M C qH d − 117,39 + 2, 45 0, 626 .15 + =− + Hd 2 15 2 Q = = 12, 36 T Ở cột phải: MB = (- 1,578 EJ 1 22 , 72 H 2 )( ) EJ 1 H2 + 7,53 = -28 , 32 Tm 0,371EJ 1 22 , 72 H 2 EJ 1 - 4,49 = 3,94 Tm H2 MC = 4,088 EJ 1 22 , 72 H 2 EJ 1 + 18,38 =111 ,26 Tm H2 M = A M A − M C q'.H d 111 ,26 − 3,94 0,4695.15... 0,174).1, 72 − 2. 1,06 4, 829 = 2, 09.19,07 = 3,507 Tm (1 − λ ) 2 [3B − 2 A (2 + λ )] + µ (α − λ ) 2 [3B − 2 A( 2 + λ )] − K RB = T = − (1 − 0,174) 2 [3.1 ,27 − 2. 2 ,28 (2 + 0,174)] + 6(0 ,21 3 − 0,174) 2 [3.1 ,27 − 2. 2 ,28 (2. 0 ,21 3 + 0,174 2, 09 4, 829 =1,798 T Tính mômen tại tiết diện C,A Ngoài ra cần tính mômen MT ở tiết diện D(khổ đạt T) SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng  Lớp 98X1A Trang 20 21  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2. .. =-11,3 32 H Bây giờ chỉ tính momen và phản lực do q và q' gây ra trong hệ cơ bản : Ở cột trái : 9 BF − 8C 2 9.1 ,27 .1,01 − 8.1,06 2 2 − q.h = − 0, 626 .19,07 = 12 K 12. 4, 829 MBp = -10,04T 2 BC − 3 AF 2. 1 ,27 .1,06 − 3 .2, 28.1,01 q.h = 2K 2. 4, 829 RB = 0, 626 .19,07=5 ,21 T 2 q.H t 4,07 2 − 2 =-10,04 +5 ,21 .4,07 - 2 0, 626 =5,98T MCP= MB +RB.Ht − qH 2 MAP=MB +RB H - 2 19,07 2 = -10,04 +5 ,21 .19,07- 2 0, 626 = -24 ,51... 98X1A Trang 24 25  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 Tính các hệ số : i2 J 2 H d 1 7, 28 = = = i1 J1 Ht 8 4, 12 0 ,22 1 K= C= Ht J1 4, 12 8 = = 0,946 H d J 2 m 7, 28 1 .2, 865 1066,5 = 2, 865 3 72, 3 m = N1/N2 = Từ K,C ⇒ µ1 = 1,983 ; µ 2 =2, 096 Vậy chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là : lX2 = 2 Ht = 2, 096 4, 12 = 9,636 (m) lX1 =1 Hd =1,983 7 ,28 = 14,436(m) Chiều dài tính toán ngoài... 2 thép góc đều cạnh L100.10 diện tích 19 ,2 cm2; và bản 35 1,6 ; Z10 = 2, 83 cm Diện tích tiết diện nhánh 2 : SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng  Lớp 98X1A Trang 30 31  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 38 ,2 140 x2 y y 500 460 12 L140X10 x2 Tiết diện nhánh mái Fnh2 = 35.1,6 + 2. 19 ,2 = 94,4 cm2 Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là : (35.1, 6.0,8 + 2. 19, 2. 4,... Lớp 98X1A Trang 28 29  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 N (nhánh phải)= M1/ho + N1 /2 335,1/0,75 + 991,3 /2 = 9 42, 45 KN 29 4 ,2/ 0,75 + 1059,4 /2 = 921 ,97 KN 9 42, 45 > 921 ,97 => chọn cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục là M1 =Mtư = - 335,1 KNm ; N1 =Nmax = 991,3 KN Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái Ta nghi ngờ 2 cặp N2 = Nmax =796,6 KNm ; M2 =Mtư =586,8 KN N2 = Nmax = 651,4 KNm ; M2 =Mtư =1059,4 KN... ϕ lt F 0,317 .22 7 = 1476 < R = 21 00 KG /cm2 Với cặp 2 : 123 ,24 e1 = Mnh2/ Nnh2 = 105,85 = 1,164 m = 116,4 cm 22 7 )50,5 = 547483,6 m = e2 (F/ Jx ) Z2 = 116,4( 2, 44 cm Với m = 2, 24 và λtd 1,75 tra bảng được ϕ = 0 ,26 8 lt σ= 3 N nh 2 105,85 10 = ϕ lt F 0 ,26 8 .22 7 = 1740 0,8; m ≥ 1 [ ho/ tra bảng ta được : δ b] = (0,9 + 0,5λ ) E / R = (0,9 + 0,5 .2, 44) 2, 1.106 2, 1.103 Điều kiện : hb/ δ b = 33,8 ≤ [ho / δ... mômen ở nút B do tải trọng ngoài gây ra : q.L2 2, 54 .24 2 =− = − 122 12 MpP = 12 Tm − ⇒ R1P = MBP =- 122 Tm SVTH :Ngô Bùi Vỹ Hùng  Lớp 98X1A Trang 14 15  Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 Giải phương trình chính tắc : ϕ = − R1 p r11 = 122 324 ,47 = 0,376 EJ 1 EJ 1 324 ,47 = −14,93Tm cột M Bcột ϕ =-0,046 EJ1 EJ 1 Mômen cuối cùng ở đỉnh cột MB = 324 ,47 − 122 = −14, 92 xa M B xà ϕ + M P =0,33 EJ EJ 1 M ø= Tm . = 829 ,4 06,1 .27 2,1).174, 021 3,0 .2[ ()174, 021 3,0(6]06,1 .22 7,1).174, 02[ ()174,01( 22 −+−+−+− .2, 09.19,07 = 3,507 Tm R B = K ABAB ) ]2( 23[)() ]2( 23[)1( 22 λαλαµλλ +−−++−− − .T = 09 ,2. 829 ,4 174, 021 3,0 .2( 28 ,2. 227 ,1.3[)174, 021 3,0(6)]174, 02( 28 ,2. 227 ,1.3[)174,01( 22 +−−++−− − =1,798. 4  b/Hệ giằng cánh dưới 4 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 A 57506000 420 00 3 1 2 5750 25 0 6000 8 9 6000 6000 10 15 14 6000 420 00 1 320 00 16 21 22 420 00 6000 23 25 0 B 120 00 24 000 6000 6000 SVTH. 6,056 4,095 8,148 1 ,22 5 7 ,24 4 1,578EJ1/H2 -0,371EJ1/H2 -4,088EJ1/H2 4,088EJ1/H2 0,371EJ1/H2 -1,578EJ1/H2 a b c 8,5 02 -2, 337 0,705 28 ,188 9,406 2, 837 4,555 15,087 Thuyết minh đồ án Kết Cấu Thép 2 Ở tiết