ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: LỜI CẢM ƠN SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Giáo viên hướng dẫn SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ĐỒ ÁN THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG ĐỀ BÀI: Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng, 1 nhòp. 1.Kích thùc nhà:  Nhòp nhà dài L=30m,  Dài 96m  Bước cột 6m  Cao trình đỉnh ray Hr=8 m 2.Có hai cầu trục có sức nâng Q(T) =50/10T,chế độ làm việc trung bình 3.Vật liệu: Kết cấu khung : Thép CT3 Kết cấu bao che: Mái : Tấm BTCT (chon loại 1,5 x 6 = 9m 2 ) Tường:Tấm BTCT ; Xây gạch Móng : Bê tông :B12.5 ; B15 4.Liên kết hàn và bu lông 5.Đòa điểm xây dựng : Thành phố Buôn Ma Thuột I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC NHÀ 1 Theo ph¬ng ®øng: Chän cèt nỊn nhµ trïng víi cèt +0.00 ®Ĩ tÝnh c¸c th«ng sè chiỊu cao.Ta cã cao tr×nh ®Ønh ray H r = 8 m, nhÞp nhµ L=30 m (theo ®Ị bµi). MỈt kh¸c do t¶i träng cÇu trơc Q=50t ≤ 75t Tra phơ lơc VI.1 ta cã th«ng sè vỊ cÇu trơc: Lk= 28,5 m B=6650 mm. K=5250 mm. H C =3150 mm. B1=300 mm. F=650 mm p lực của bánh xe lên ray: 49T Trọng lượng xe con: 18T Trọng lượng toàn cẩu: 77T ChiỊu cao dÇm c©u ch¹y: hdcc=(1/5÷1/8)Ldcc⇒hdcc=(1/5÷1/8)*6000= (750÷ 1200 mm) VËy ta lÊy hdcc=0,8 m KÝch thíc cét trªn: Htr= hdcc+ Hr + HC + F + 0.1m +H líp ®Ưm ray. Htr=0,8 + 0,13 + 3,15 + 0,65 + 0,1 +0,08=4,91 m. SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: LÊy H tr = 4.95m. KÝch thíc cét díi: Hd=8 - Hr – hdcc - H líp ®Ưm ray + H3 Víi H3 lµ líp ch©n cét lÊy H3=0,80m Hd=8 – 0,13 – 0,8 – 0,08 + 0,80=7,79 m LÊy kÝch thíc cét díi H d =7.8m ChiỊu cao toµn cét: H= Hd + Htr – H3=7,8 +4,95 – 0,80=11.95 m (TÝnh tõ mỈt mãng) 2 Theo ph¬ng ngang: • Chän bỊ réng cét trªn (tøc chiỊu cao tiÕt diƯn cét trªn) : h t =(1/10÷1/12)*Htr=(1/10÷1/12)*4,95 m vËy ta chän htr=0,50 m ∈(1/10÷1/12)Htr. • Chän a: lµ kho¶ng c¸ch tõ mÐp ngoµi cét ®Õn trơc ®Þnh vÞ do søc trơc Q=50t<75t nªn ta chän a= 250mm=0,25m. • Chän λ lµ kho¶ng c¸ch tõ trơc ®Þnh vÞ ®Õn tim ray. Ta chän kho¶ng hë an toµn d=0.075m λ ≥ B 1 + d + (h tr – a ) B 1 = 0.3m tra theo cataloge cÇu trơc λ ≥ 0.3 + 0.075 + ( 500 – 250) = 525 m • TÝnh chiỊu cao tiÕt diƯn cét díi (hd): Theo ®é cøng ta cã: hd=(1/15÷1/20)Hd =(1/15 ÷1/20)*7,8 m Theo ®/k cÊu t¹o ta chän: hd = a + λ=0,25+0,75=1m §¶m b¶o ®iỊu kiƯn hd = 1m >1/25*11.95 m = 0,478 m II. CHỌN TÍNH TOÁN HỆ MÁI 1. Dµn m¸i ( xµ ngang): Ta chän theo mÉu chn trong gi¸o tr×nh kÕt cÊu thÐp nhµ c«ng nghiƯp. V× tÊm l¬p m¸i lµ panel bª t«ng cèt thÐp do vËy ta chän ®é dèc i=(1/10÷1/12) H®d=2,2m;L=30 m⇒H®Ønh dµi=3700m. S¬ ®å khung (trang bªn). 2. Cưa m¸i: lcm=(1/3÷1/2)L⇒lcm=12m Chiªu cao « cưa a=1/15L=1/15*30m=2m ; Chiªu cao bËu cưa hbc =400÷450 mm VËy ta chän hbc= 400mm Víi L cm = 12m, ta lÊy H cm =2.5m S¬ ®å dµn m¸I ,cưa m¸i xem trang sau. III. HỆ GIẰNG 1. HƯ gi»ng m¸i: Bè trÝ tõ mÐp c¸nh díi cđa dµn lªn c¸nh trªn Gi»ng trong mp c¸nh trªn: §ỵc bè trÝ theo mỈt ph¼ng c¸nh trªn cđa dµn kÌo , bè trÝ hƯ thanh chÐo ch÷ thËp. Nhµ cã chiỊu dµi lµ 96 m do vËy ngoµi gi»ng ë 2 ®Çu ta cßn bè trÝ ë gi÷a nhµ (trong gian gi÷a). SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: 2. HƯ gi»ng c¸nh díi :§ỵc bè trÝ cïng gian víi hƯ gi»ng c¸nh trªn vµ bè trÝ thªm hƯ gi¨ng doc nhµ ë 2 bªn ( xem s¬ ®å) 3. HƯ gi»ng ®øng: §ỵc bè trÝ ë nh÷ng « cã mỈt ph¼ng gi»ng c¸nh trªn vµ gi»ng c¸nh díi ®ỵc bè trÝ doc nhµ 4. HƯ gi»ng cét: Bao gåm cã hƯ gi»ng cét trªn vµ hƯ gi»ng cét díi - ë cét trªn ta bè trÝ gi»ng ë nh÷ng « cã gi»ng c¸nh trªn vµ gi»ng c¸nh díi - ë cét díi ta bè trÝ gi»ng ë gian gi÷a nhµ ®Ĩ tr¸nh g©y hiƯu øng nhiƯt nªn ta kh«ng bè trÝ gi»ng cét díi ë hai ®Çu nhµ (xem h×nh bªn). IV. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 1 T¶i träng t¸c dơng lªn khung ngang nhµ: • T¶i träng t¸c dơng lªn dµn: T¶i träng t¸c dơng lªn dµn bao gåm träng lỵng b¶n th©n cđa m¸i, cđa cưa trêi, cđa b¶n th©n kÕt cÊu vµ ho¹t t¶i. a. T¶i träng m¸i: Theo cÊu t¹o cđa c¸c líp m¸i ta cã b¶ng thèng kª c¸c t¶i träng m¸i nh sau: STT Vật liệu , quy cách δ (m) γ(t/m 3 ) Gtc(t/m 3 ) n Gtt(t/m 3 ) 1 Gạch lá men 0,04 2 0,08 1,1 0,088 2 Vữa lót 0,015 1,8 0,027 1,3 0,035 3 BT chống thấm 0,04 2,5 0,1 1,1 0,11 4 BT xỉ cách nhiệt 0,15 0,75 0,1125 1,3 0,146 5 Panel BTCT 0,06 2,5 0,15 1,1 0,165 6 Trát trần 0,015 1,8 0,027 1,3 0,035 Cộng 0,32 0,4965 0,579 Quy đổi về mặt bằng Gi/Cosα 0,499 0,582 7 G dàn , giằng = 3.10 -5 .L 2 0,033 1,05 0,035 A. Tải trọng phạm vi mái 0,532 0,617 8 G dàn cm = 5.10 -5 L cm 0,006 1,05 0,0063 B B. Tải trọng phạm vi cửa mái 0,538 0,623 9 Trọng lượng bậu cửa mái 0,04Lcm (t/m) 0,1 1,1 0,11 10 Trọng lượng bậu cửa mái 0,045 (t/m) 0,045 1,05 0,047 C. Tải trọng phạm vi chân cửa mái G x B'(t) 0,87 0,942 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: - Tải trọng tính toán quy đổi về thành lực tập trung tại nút thứ k được xác đònh theo công thức : P k = )( 4 )).(( 1 11 ∑ ∑ + ++ = −− ckck m i mm jkk Gn Cos Gn BBdd α Tấn Trong đó : B j-1 , B j bước khung hai bên lân cận của dàn vì kèo , m – số lớp mái ; G m – Tải trọng tính toán của lớp mái thứ i , G ck – tải trọng tính toán của các cấu kiện , n m - hệ số độ tin cậy tải trọng các lớp mái , n ck – hệ số độ tin cậy tải trọng các cấu kiện, d k-1 , d k – panel bên trái , bên phải nút k , m . α - góc nghiêng của thanh cánh trên so với mặt bằng Như vậy : P 1 = (0 3).(6 6) 0,617 4 + + = 5.55(t) P 2 = 617,0 4 )66).(33( ++ = 11.1 (t) P 4 = 623,0 4 )66).(33( ++ = 11,21 (t) P 3 = 0,5P 2 + 0,5P 4 + G bậu = 12,1 (t) Phản lực đầu dàn V = 1 2 3 4 2 4 2 3 113.33 2 2 2 i P P P P P+ + + = = ∑ = 56.66(t) g m = 113.33 30 = 3,78 (t/m) b. Tải trọng tạm thời do thi công và sữa chửa mái . Tải trọng tạm thời xác đònh theo TCVN 2737-95 P tc = 0,075 T/m 2 mặt mái , hệ số vượt tải n= 1,3 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Tải trọng tình toán : P tt = n.P tc . B Cos α = 1,3 . 0,75.6/Cos5,7 = 0,588 T/m P’ 1 = 1,5 .0.588 = 0,88T P’ 2 = 3.0,588 = 1,76 T Phản lực đầu dàn V = 1 2 9 17.6 8.8 2 2 2 i P P + = = = ∑ (t) p m tt = 113.33 30 = 0.59 (t/m) c.Hoạt tải gió. Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm : - Gió trong phạmvi mái ,Từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên,được chuyển về thành lực tập trung W nằm ngang đựat ở cánh dưới cao trình dàn vì kèo. SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: - Gió thổi lên bề mặt tường dọc , được chuyển về thành lực tập trung phân bố trên cột .Nếu trong trương hợp có bố trí hệ thống cột phụ thì tải một phần được truyền lên cột và một phần truyền lên cột phụ từ đó quy về lực tập trung truyền vào khung. Trong trường hợp này với bước nhà B=12 , thì bố trí ba cột phụ trong một bước cột ,và có sơ đồ truyền tải như sau: ∑∑ p lực gió tác dụng lên công trình được xác đònh theo công thức: q z = n.W.k (z) .C i .B 1 . W= n.W o .k (z) .B.∑C i .h 1 . S= n. W o .k (z) .C i .B 1 .H/2. Lực tập trung ở chổ cánh dưới dàn sẻ là W+∑S , Các công thức gió hút cũng lấy tương tự như trên. Trong đó : q z – p lực gió ở độ cao z n – hệ số tin cậy của tải trọng gió n= 1,2 W o – giá trò áp ực gió được xác đònh theo bản đồ phân vùng: Vùng gió IA II III IV V A B A B W o 0.055 0.083 0.095 0.11 0.12 5 0.155 0.185 C i – hệ số khí động xác đònh theo quy phạm TCVN 2737-95 K (z) – hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao : K (z) = 1,84451 m Zg Z 2         Z g – Độ cao grandient mà tại đó vận tốc gió không còn chòu ảnh hưởng sực cản mặt đệm . SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: m – hệ số ma sát các lớp biên , xác đònh từ xử lý thống kê theo số liệu đo đạt profil gió trong lớp biên. Z g và hệ số m phụ thuộc vào dạng đòa hình A,B, C như sau: Đòa hình A B C Z g 250 300 400 m 0.07 0.09 0.14 Bảng xác đònh tải trọng gió : Hi (m) Z (m) K(z) Ci (đẩy) Ci (hút) q(z) đẩy q(z) hút Wđ(t) Wh(t) 7.8 7.8 1.135 0.8 -0.6 0.18 0.135 4.85 12.6 5 1.215 0.8 -0.6 0.192 0.144 2.7 15.3 5 1.248 0.8 -0.6 0.198 0.148 1.15 1.128 0.9 16.2 5 1.258 -0.423 -0.5 -0.105 0.125 3.6 19.8 5 1.294 0.7 -0.6 0.179 0.154 0.6 20.4 5 1.299 -0.423 -0.4 0.109 0.103 Tải trọng gió trung bình : q đẩy = 18.0 85.48.7 85.419,08,718,0 = + + xx t/m q hút = 138.0 85.48.7 85.4144,08.7135,0 = + + xx t/m 2. Tải trọng do phản lực của dàn. a. Do tải thường xuyên P m =    + gian trung dàn có Khi - gian trung dàn có khôngKhi - ddtx tx GV V 2 Trong đó : V tx = 56.66 tấn – Phản lực tại gối tựa dàn do tải trọng thường xuyên G dđ – Trọng lượng bản thân của dàn đỡ trung gian, G dđ = 10 -4 . 2 dd L .V tx L dđ – Nhòp của dàn đở trung gian Vậy P m = 56.66 tấn b. Do tải tạm thời (Chính bằng tải trọng đầu cột do tải tạm thời gây ra ) SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 10 [...]... 52.98 52.98 1, 2,3,5,8 1, 2,3,5,8 - 21. 18 - 21. 18 99. 61 99. 61 1,2,4,5,8 1, 5,7 1, 2,3,5,8 1, 2,3,5,7 63.666 -15 .36 - 31. 43 71. 87 56. 415 95 .16 10 3.05 Qmax 1, 2,3,5,7 -10 .74 10 3.05 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: THIẾT KẾ CỘT  Chiều dài hình học các cột Ht = 4.95 m; Hd = 7.8 m  d 1 Tỷ số momen quán tính chọn là J = 8 và J = 36 2 2  J J Liên kết khung nhà, cột liên kết với móng ở đầu dưới và với tường ngang (dàn... 1. 0 0 .14 0 2.73 0 1. 94 0 -3.02 0 1. 21 0.9 0 .12 0 2.45 0 1. 74 0 -2. 71 0 1. 09 Lực hãm 1. 0 -0.90 0 0. 21 0 0. 21 0 -2.37 0 -0.80 0.9 -0. 81 0 0 .19 0 0 .19 0 -2 .14 0 -0.72 Gió trái 1. 0 10 .60 0 7. 61 0 7. 61 0 -56.20 0 6.95 0.9 1 N 9.54 0 6.85 0 6.85 0 -50.58 0 6.26 1. 0 -12 .64 0 -4. 71 0 -4. 71 0 34.70 0 -4.29 0.9 -11 .38 0 -4.24 0 -4.24 0 31. 23 0 -3.86 Tónh Tải Gió phải SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 22 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:...   = EJ1 14 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: * Xác đònh r1P r1P Suy ra = M B P ql 2 3.78*(30)2 =− = − 213 .9T.m = − 12 12 r r 11 ϕ =− 1P = Moment cuối cùng : - Ở đầu xà : Mxà= 2 .13 9 605 = 0, 354 EJ1 EJ1 605 MxàB ϕ + MBP = 0.3EJ1 * EJ + (− 213 .9)= - 32. 41 T.m 1 605 - Ở trên cột : McộtøB = McộtøB ϕ = - 0,05 EJ1 = -32. 41 T.m EJ1 → phản lực ở đầu cột do ϕ = 1 RB = 6 B EJ1 6 * 2, 03 2 = EJ1 = 0, 0092 EJ1 K H 8.2... ta có k = 29 .1 A 11 0 + 15 0.8 = 35.22 + 29 .1 = 50. 41 < [ λ ] = 12 0 AAtx 9.38 Từ λtd = 50. 41 tra bảng II .1 phụ lục 2 ta có ϕ = 0.8 21 λtd = λx2 + k Lực cắt qui ước: E N 2 .1 10 6 10 3.05 ) = 7 .15 10 −6 (2330 − ) = 1. 132(T ) R ϕ 2 .1 10 3 0.865 Vậy Qmax =13 .15 4 T > 1. 132 Tnên không cần tính lại thanh bụng xiên và λtd Qqu = 7 .15 10 −6 (2330 − Thanh bụng ngang tính theo lực cắt Qqư = 1. 132 T Vì Qqư rất nhỏ nên... 21. 18 1 Độ lệch tâm e1 = N = 99. 61 = 0. 212 2(m) = 21. 26(cm) 1 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP m = e1 GVHD: A y1 = 0. 51 Jx R 2 .1 10 3 = 50. 41 = 1. 59 E 2 .1 10 6 Theo m = 0. 51 và λtd = 1. 59 tra bảng II.3 Phụ lục 2 ta có ϕ lt = 0.5899 N1 99 610 = = 646 < 210 0( Kg / m 2 ) ϕlt A 0.589 × 2 61. 2 Cặp 2: nhánh mái (nhánh trái) M 2 = 71. 87Tm; N 2 = 10 3.05T M 2 71. 87 Độ lệch tâm e2 = N = 10 3.05 = 0.69(m) =... bản 1 − + M max , N M max , N B Tổ hợp cơ bản 2 N max , M M− M + M 1, 8 - 41. 623 1, 2 -34.922 N 42.783 51. 558 Ct M 1, 2 1, 2 -26.008 -26.008 50.6 81 53.853 1, 3,5 1, 3,5 -17 .073 -17 .073 96.898 96.898 1, 8 1, 7 1, 3,5 56.557 -34.336 32. 213 N 48. 517 48. 517 10 0.337 M N Cd M N A + M max , N Qmax 1, 3,5 -4.280 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG − M max , N M + N max , M M− 1, 2,4,6,8 1, 2,4,6,8 -47.32 -47.32 50.68 50.68 1, 2,5,8 1, 2,5,8... ϕmin Anh1 0.854 11 0 Nội lực tính toán nhánh 2: Nnh1 = 12 8.54(T) l 425 l 76 y2 nh 2 Độ mảnh của nhánh λ y 2 = r = 14 .477 = 29 ; λ x 2 = r = 4.42 = 17 .2 x2 y2 Từ tra bảng II .1 Phụ lục 2 ta có: ϕ = 0. 81 Kiểm tra ứng suất: σ tx = N nh 2 12 8.54 × 10 3 = = 10 52 < 210 0( Kg / cm 2 ) ϕmin Anh 2 0. 81 15 0.8 7 Kiểm tra theo trục ảo Cặp 1: nhánh phải (nhánh cầu trục) M 1 = − 21. 18Tm; N1 = 99.61T M 21. 18 1 Độ lệch... N d 95 .16 = = 1. 877 N t 50.68 → c1 = Ht Hd J1 4.95 8 = = 1. 315 mJ 2 7.8 1. 877  k1 = 0.2 → Tra bảng II.6b hệ số qui đổi chiều dài tính toán 1 = 2 .14 c1 = 1. 315 Từ  1 2 .14 Giá trò µ2 = c = 1. 315 = 1. 626 1 Vậy chiều dài tính toán + Cột trên: L2 x = µ 2 H t = 1. 626 × 4.95 = 8.04(m) + Cột dưới: L1x = 1 H d = 2 .14 × 7.8 = 16 .7(m) 2 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn + Cột trên: l1 y = H d = 7.8(m)... ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: 2 × 20 3 38 × 0.8 3 J X1 = 2 + = 2668.3(cm 4 ) 12 12 J X1 2668.3 rX 1 = = = 4(cm) Anh1 11 0 J Y1 =  20 × 2 3  0.8 × 38 3 + 2 + 20 2 × 2 × 20 = 35684.8(cm 4 ) 12  12  J Y1 35684.8 = = 17 .97(cm) Anh1 11 0 rY 1 = 4 Chọn tiết diện nhánh 2 Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 380x20và hai thép góc đều cạnh L160x12có (A1g = 37.4cm2; z10 = 4.39(cm); Jx = Jy = 913 cm4... chọn J1 = 1 , J2 = 1 : 8 , Jd = 4,5 2 * 4.5EJ1 =0.3EJ1 30 = 4C EJ1 = 0, 05EJ1 K H J1 Với µ = = 8- 1 = 7 J2 McộtB = α = A B C F K = = = = = H tr 4.95 = =0.38 H tr +H d 4.95 +7.8 1 + α µ = 1 + 0,38 7 = 3,7 2 2 1 + α µ = 1 + (0,38) 7 = 2 ,1 3 1 + α µ = 1 + (0,38)3 7 = 1, 40 1. 159 4AC - 3B2 = 8.298 - Suy ra: Hệ só phương trình chính tắc : SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG r 11 4C 1   0.3 +  K H  = 0.354 EJ1   . Gtt(t/m 3 ) 1 Gạch lá men 0,04 2 0,08 1, 1 0,088 2 Vữa lót 0, 015 1, 8 0,027 1, 3 0,035 3 BT chống thấm 0,04 2,5 0 ,1 1 ,1 0 ,11 4 BT xỉ cách nhiệt 0 ,15 0,75 0 ,11 25 1, 3 0 ,14 6 5 Panel BTCT 0,06 2,5 0 ,15 1, 1 0 ,16 5 6. -0.6 0 .19 8 0 .14 8 1. 15 1. 128 0.9 16 .2 5 1. 258 -0.423 -0.5 -0 .10 5 0 .12 5 3.6 19 .8 5 1. 294 0.7 -0.6 0 .17 9 0 .15 4 0.6 20.4 5 1. 299 -0.423 -0.4 0 .10 9 0 .10 3 Tải trọng gió trung bình : q đẩy = 18 .0 85.48.7 85. 419 ,08, 718 ,0 = + +. 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ĐỒ ÁN THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG ĐỀ BÀI: Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng, 1 nhòp. 1. Kích thùc nhà:  Nhòp nhà