ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP SỐ (THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP TẦNG NHỊP) ****** THUYT MINH Phần I: Sơ kết cấu khung thép cần thiết Kế Nhà công nghiệp yêu cầu thiết kế nhà công nghiệp tầng nhịp Khung ngang đợc làm thép tiền chế tiết diện chữ I thay đổi phù hợp với nội lực khung theo chiều dài nhịp Khung gồm hai phận Cột khung liên kết ngàm với Dầm khung Khung ngang liên kết ngàm với móng Phần II: tính to¸n Sè liƯu cho tríc H1 L(nhịp) (m) 21 (Cao Q(sức B(bước trinh trục) cột) ray) (T) (m) (m) 5.2 I(độ dốc) Sè lỵng (%) khung 10 21 - Mái lợp chống nóng thuỷ tinh - VËt liÖu thÐp CT34s cã: f = 21 kN/cm2; fv = 12kN/cm2; fc = 32kN/cm2 - Mô đun đàn hồi E = 2,1ì105 kN / cm - Hàn tay, dùng que hàn N42 - Tải trọng, hệ số vợt tải lấy theo TCVN 2737:1995 - Bê tông móng cÊp ®é bỊn B20 cã Rb=1.15 kN/cm2 - VËt liƯu bulông liên kết bulông neo tự chọn [1] Vùng giódạng địa hình I-A A.Chọn sơ đồ kết cấu: Sơ đồ kết cấu khung ngang nhà công nghiệp 300 10% +5.200 q =5 t 21000 a b Sơđồ khung ngang nhà Các thông số cầu trục a Cầu trục - Do sức trục cần trục 5T zmin = 0.16( m) [4] +7.450 1050 10% +5.200 2100 300 +6.400 4300 6400 q =5 t ±0.000 19500 750 750 21000 a b C¸c kÝch t h í c chÝnh cđa khung ngang c Sơ đồ tính khung ngang +7.450 +4.300 I2 I3 đoạn xà đ oạn xà 1050 I2 I1 vịtríthay đổi tiết diện xà 2100 +6.400 I3 4300 I1 +0.000 I1 3500 7000 7000 21000 sơ đồ t ính khung ngang [5] 3500 đánh số phần t t hanh Tác dụng cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột a T¸c dơng cđa c¸c hƯ gi»ng - Gi»ng m¸i: + 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 tăng độ cứng theo phơng dọc nhà truyền tải trọng ngang nh tải trọng gió, lực hãm cầu trục khung lân cận - Giằng cột : + Bảo đảm bất biến hình học + Bảo đảm độ cứng dọc nhà giữ ổn định cho cột + Tiếp nhận truyền xuống móng tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà nh tải trọng gió lên tờng hồi, lực hãm dọc nhà cầu trục b Cách bố trÝ hÖ gi»ng [6] 21000 4200 4200 21000 [7] 4200 4200 a Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) Tải trọng tác dụng lên khung ngang 6000 6000 6000 dct c2 c1 dct c2 k1 c1 4200 ±0.00 4200 +5.2 4200 6000 2 dct 6000 6000 6000 dct cÇu tr ơc 5T k2 c1 c1 6000 3 c1 dct k2 6000 6000 6000 dct c1 6000 k2 4 c1 c1 6000 6000 6000 dct dct 6000 5 6000 6000 dct 6000 CHI TIÕT d c1 dct cÇu tr ơc 5T k2 c1 6000 6 c1 dct k2 dct c1 6000 6000 6000 6000 7 c1 k2 c1 6000 CHI TIÕT e 6000 6000 dct dct 6000 dct k2 dct 8 c1 c1 6000 6000 6000 6000 10 6000 11 120000 6000 12 6000 6000 dct c1 10 6000 11 120000 6000 12 6000 13 13 9 10 10 6000 6000 11 120000 11 120000 6000 6000 hÖgi»ng cét (t l :1/200) 6000 6000 12 12 6000 6000 13 13 mỈt b»ng bè t r Ýxµ gå vµ gi»ng xµ gå (tl :1/200) dct k2 c1 mặt kết cấu nhà xƯ ởng (t l :1/200) 6000 6000 6000 6000 6000 14 14 14 14 6000 6000 6000 6000 15 15 15 15 6000 6000 6000 6000 16 16 16 16 6000 6000 6000 6000 17 17 17 17 6000 6000 6000 6000 CHI TIÕT a 18 18 18 18 6000 6000 6000 6000 CHI TIÕT c CHI TIÕT b 19 19 19 19 20 6000 21 6000 6000 6000 20 20 20 6000 6000 6000 21 21 21 16 xµ gå 8cs4x105 6000 300 +6.4 4200 a 4200 b 4200 a b 1500150015001500150015001350 13501500150015001500 1500 - Độ dốc mái i = 10% → α = 5.71° ( sinα = 0.099 ; cosα = 0.995) - Tải trọng thờng xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lợng lớp mái, trọng lợng thân xà gồ, trọng lợng thân khung ngang dầm cầu trục - Trọng lợng thân lợp, lớp cách nhiệt xà gồ mái lấy 0.15(kN/m2) tc - Trọng lợng thân xà ngang: s¬ bé chän gxn = 1( kN/m) Tỉng tÜnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang: g= 1.1ì 0.15× + 1.05× 1= 2.05( kN/m) 0.995 - Träng lợng thân tôn tờng xà gồ tờng lấy sơ g= 0.15( kN/m2 ) Quy thành tải tập trung đặt đỉnh cột (bỏ qua mô men lệch tâm): 1.1ì 0.15ì 6ì 6.4 = 6.336( kN) - Trọng lợng thân dầm cầu trục, ray lớp đệm: Tải tác dụng lên vai cột, tính toán ta đa tim cột dới dạng lực tập tc trung mômen Sơ chọn gdct = 1( kN/m) ⇒ Gtt = 1.05× 1× = 6.3( kN) ⇒ Mtt = Gtt(λ  +a– 0.5h) = 6.3( 0.75+ 0− 0.5× 0.4) = 3.465( kNm) [8] 2.05kN/m 6.34kN 6.34kN 6.3kN 6.3kN 3.47kNm 4300 6400 3.47kNm 21000 Sơđồ t Ýnh khung ví i t ¶i t r äng t h ờng xuyên (t ĩnh t ải) b Hoạt tải mái + Theo TCVN 2737-1995 , trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công sửa chữa mái( mái lợp tôn) ptc = 0.3kN/m2, hệ số vợt tải n = 1.3 + Quy đổi tải trọng phân bố xà ngang: 1.3ì 0.3ì = 2.351( kN/m) 0.995 6400 2.35kN/m 4300 ptt = 21000 Sơ đồ t ính khung vớ i hoạ t t ¶i m¸i nưa t r ¸i [9] 4300 6400 2.35kN/m 21000 Sơ đồ t ính khung vớ i hoạ t t ải mái nửa phải 4300 6400 2.35kN/m 21000 Sơđồ t ính khung vớ i hoạ t t ải mái c.Tải trọng gió tác dụng lên khung + Tải trọng gió gồm hai thành phần: phần tĩnh phần động Với nhà công nghiệp tầng, nhịp có chiều cao < 36 m vµ tØ sè chiỊu cao < 1.5 nên bỏ qua thành phần động tải trọng gió nhịp + Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm: gió tác dụng vào cột gió tác dụng mái Theo TCVN 2737- 1995 phân vùng gió IA có áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 0.65 (kN/m2), hệ số vợt tải 1.2 [10] Xác định nội lực Nội lực khung ngang đợc xác định với trờng hợp chất tải phần mềm SAP 2000 Kết tính toán đợc thể dới dạng biểu đồ bảng thống kê nội lực Gi¶ thiÕt tiÕt diƯn: - Cét: , H = 6400mm,h= 400mm,b = 180mm,tw = 7mm,tf = 10mm - Xµ ngang có kích thớc : Đầu xà: h = 400mm,b = 180mm,tw = 7mm,tf = 10mm Đỉnh xà: h = 180mm,b = 180mm,tw = 9mm,tf = 10mm Giữa xà: h = 180mm,b = 180mm,tw = 9mm,tf = 10mm b Các phơng án chất tải: - Phơng án 1: Tĩnh tải [16] 2.05kN/m 6.34kN 6.34kN 6.3kN 6.3kN 3.47kNm 4300 6400 3.47kNm 21000 Sơđồ t ính khung vớ i tải t r ọng t h ờng xuyên (t ĩnh t ải) - Phơng án 2: Hoạt tải nửa mái trái 4300 6400 2.35kN/m 21000 Sơ đồ t ính khung vớ i hoạ t t ải mái nửa tr - Phơng án 3: Hoạt tải nửa mái phải 4300 6400 2.35kN/m 21000 Sơđồ t ính khung vớ i hoạ t tải mái nửa phải - Phơng án 4: Hoạt tải mái [17] 4300 6400 2.35kN/m 21000 Sơ đồ t ính khung vớ i hoạ t t ải mái - Phơng án 5: Hoạt tải gió trái 4300 2.34kN/m 3.74kN/m 6400 2.08kN/m 1.60kN/m 21000 Sơđồ t ính khung vớ i t ải t r ọng gió t r sang - Phơng án 6: Hoạt tải gió phải Sơ đồ t Ýnh khung ví i t ¶i tr äng giã ph¶i sang - Phơng án 7: Hoạt tải Dmax trái [18] 4300 3.74kN/m 2.34kN/m 21000 6400 1.60kN/m 2.08kN/m 100.48kN 35.69kN 19.63kNm 4300 6400 55.26kNm 21000 Sơđồ t ính khung vớ i áp l ực đứng cầu tr ục Dmax l ên cột t r - Phơng án 8: Hoạt tải Dmax phải 100.48kN 35.69kN 19.63kNm 4300 6400 55.26kNm 21000 Sơ đồ t ính khung vớ i áp l ực đứng cầu t r ục Dmax l ên cột phải - Phơng án 9: Hoạt tải lực hãm ngang cầu trục lên cột trái 6400 5000 3.45kN 21000 Sơ đồ t ính khung vớ i l ực hã mngang cầu t r ục l ên cột t r - Phơng án 10: Hoạt tải lực hãm ngang cầu trục lên cột phải [19] 6400 5000 3.45kN 21000 Sơđồ t ính khung vớ i l ùc h· mngang cđa cÇu t r ơc l ên cột phải c Biểu đồ nội lực phơng án chất tải: -77.31 -32.96 -36.50 20.68 -77.31 15.74 TÜnh t¶i m 54.29 -21.01 -22.46 -23.19 -28.41 n -34.83 [20] 2.1 -12.45 -19.73 -21.11 v -21.11 Hoạt tải nửa m¸i tr¸i : -59.39 -59.39 9.16 7.18 -34.71 m 15.81 -9.16 -12.87 -13.71 -20.28 n -20.28 [21] 6.02 -10.66 -19.01 -11.75 v -11.75 Hoạt tải nửa mái phải : 9.16 -16.74 -29.70 -29.70 -5.02 m 45.51 -12.17 -12.17 -12.17 -4.87 n -4.87 [22] -3.68 -3.68 -3.68 -11.75 v -11.75 Ho¹t tải mái -23.93 -39.73 18.32 -89.09 -89.09 m 61.32 -23.38 -25.05 -25.89 -25.16 n -25.16 [23] -14.35 2.33 -22.69 -23.5 v -23.5 Giã tr¸i -14.49 26.08 76.68 76.68 32.33 m -110.94 18.92 18.92 18.92 19.05 n 19.05 [24] 11.51 17.11 0.02 -17.11 -25.12 v -41.52 Giã ph¶i -14.49 11.52 63.93 63.93 34.34 m 6.57 18.54 18.54 18.54 20.38 n 20.38 [25] 18.63 -11.58 -3.76 11.16 -16.59 v -1.32 Ho¹t tải Dmax trái -2.59 9.63 5.55 9.63 -32.79 23.55 m -4.27 -6.54 -6.54 -6.54 0.5 -101.95 n [26] 6.64 6.64 6.64 6.63 v 6.63 Hoạt tải Dmax phải -2.59 -1.46 -0.89 -0.89 -6.98 13.02 m 21.52 -6.64 -6.64 -6.64 -0.5 -36.89 n [27] 0.16 0.16 0.16 6.63 v 6.63 Lực hãm lên cột trái -1.23 -2.07 0.44 -2.07 -1.71 m 9.1 0.98 0.98 0.98 -0.14 -0.14 n [28] 0.23 0.23 0.23 2.51 2.51 v Lùc h·m lªn cét ph¶i -0.44 -0.72 -0.87 -0.87 1.23 m 5.53 -1 -1 -1 -0.14 -0.14 n [29] v 0.04 0.04 0.04 [30] ... -11 0.94 18 .92 18 .92 18 .92 19 .05 n 19 .05 [24] 11 . 51 17 .11 0.02 -17 .11 -25 .12 v - 41. 52 Giã ph¶i -14 .49 11 .52 63.93 63.93 34.34 m 6.57 18 .54 18 .54 18 .54 20.38 n 20.38 [25] 18 .63 -11 .58 -3.76 11 .16 -16 .59... TIÕT b 19 19 19 19 20 6000 21 6000 6000 6000 20 20 20 6000 6000 6000 21 21 21 16 xµ gå 8cs4x105 6000 300 +6.4 4200 a 4200 b 4200 a b 15 0 015 0 015 0 015 0 015 0 015 0 013 50 13 5 015 0 015 0 015 0 015 00 15 00 - §é... 7 c1 k2 c1 6000 CHI TIÕT e 6000 6000 dct dct 6000 dct k2 dct 8 c1 c1 6000 6000 6000 6000 10 6000 11 12 0000 6000 12 6000 6000 dct c1 10 6000 11 12 0000 6000 12 6000 13 13 9 10 10 6000 6000 11 12 0000