ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG 1:CƠ SỞ THIẾT KẾ SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 1.1 (m) (ft) 65 (T) 7.5 Loại cầu trục Số cầu trục TRSG Bước cột Số bước Vùng Loại B (m) cột địa hình địa hình 11 II-B B SỐ LIỆU VỀ VẬT LIỆU: 1.2.1 Thép: 1.2 Loại thép Số hiệu thép Thép Thép hình Thép tròn E (GPa) 200 200 200 fy (MPa) 245 275 245 fu (MPa) 400 410 400 SS 400 S 275 SS 400 o Các thông số thép Cường độ tính tốn chịu kéo,nén,uốn thép theo giới hạn chảy: Với hệ số tin cậy vật liệu lấy theo mục 4.1.4,TCVN 338:2005 Cường độ tính tốn chịu cắt thép Hệ số làm việc kết cấu: +Kết cấu dầm đặc : o +Kết cấu cột đặc : Que hàn Sử dụng que hàn N46 (bảng 8, TCXD VN 338: 2005), với thông số sau: ) - ( bảng 37, TCXD VN 338:2005) o Boulon Chọn boulon cấp 8.8 - : cường độ tính tốn làm việc chịu kéo boulon (bảng 10, TCXDVN 338:2005) - : hệ số điều kiện làm việc liên kết boulon( bảng 38, TCXD VN 338:2005) ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG - Boulon neo chế tạo từ thép JIS-G3101-SS400, có - Bê tơng móng/ cổ cột: B20 (theo TCXDVN 356:2005) có CHƯƠNG 2:KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG 2.1 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG: • Nhịp cầu trục: LCR = 65 ft = 19,81(m) • Cao trình đỉnh ray: HR = 7(m) • Sức nâng cầu trục: C = 7,5(tấn) • Loại cầu trục: TRSG • Bước cột: 7(m) • Độ dốc mái: i = 10% • Tra catalog cầu trục (mã hiệu cầu trục A0765300) ta số liệu sau: (mm) Bw (kg) Pmax (kg) W (mm) D (mm) H (mm) Tw (kg) 19810 5690 5260 2590 640 150 860 2.1.1Các kích thước sơ khung ngang: a/ Cột dưới: • Chiều cao phần cột dưới: • Phần cột chôn sâu xuống nền: ∆ = 0(m) • Chiều cao tiết diện dầm đỡ cầu trục: hr=70 h C.g =500 → Chọn • Chiều cao tiết diện ray (và miếng đệm): Ta có: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG → Chọn b/Cột trên: D: Khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao cầu trục F0: Khoảng cách từ nách khung đến điểm thấp thiết bị hay kết cấu treo ( ví dụ: thiết bị chiếu sáng ) F0 = 0mm 75mm: Là khe hở an toàn khe trục ( xe ) kết cấu bên F1: Khoảng hở dự phòng, lấy khơng nhỏ 100mm ( mà khơng có thiết bị treo tức F0 = lấy F1= 0) F1= 100mm → Chọn c/Chiều cao tiết diện ngang lớn bé dầm mái : → Chọn → Chọn Bề rộng cánh dầm mái: Chọn d/ Chiều cao tiết diện ngang cột:  Bề rộng cánh cột: Chọn e/Bề dày cánh, bụng dầm mái: Ta có: Thép SS400 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG ; Chọn , Ta có: Chọn f/Bề dày cánh, bụng cột: Ta có: Thép SS400 ; Chọn Ta có: Chọn , 200 GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 500 700 200 TIEÁ T DIỆ N NGANG SƠ BỘ CỦ A CỘ T TIẾ T DIỆ N NGANG LỚ N NHẤ T CỦ A DẦ M MÁ I TIẾ T DIỆ N NGANG NHỎNHẤ T CỦ A DẦ M MÁ I Hình 2.1:Kích thước sơ cột dầm mái Bề rộng nhà: Chọn Khoảng cách từ trục định vị đến tim ray: Kiểm tra khe hở ngang an toàn cột đầu cầu trục: (chọn trục định vị nằm mép xà gồ vách) Chiều cao tiết diện xà gồ vách: tương ứng với bước cột 7m Khoảng cách từ tim ray đến đầu mút cầu trục: (thõa) Với 75mm khoảng hở cầu trục cột Chiều cao từ mặt hoàn thiện đến nách khung: Khoảng cách tim cột: Chọn L=22m Chiều cao từ nách khung đến đỉnh mép: H=7.9+0.5+1.1=9.5m 8 10 10 200 200 GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG 6500 95000 1400 500 1100 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 19810 22000 23000 A SƠ ĐỒKHUNG NGANG B Hình 2.2:Kích thước khung ngang 2.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG: 2.2.1.Tĩnh tải: (Mái vách tole dày 0,5mm, xà gồ thép chữ Z với tổng trọng lượng thân là: ) o Tĩnh tải mái tác dụng lên dầm mái ( giá trị tính tốn ): o Tĩnh tải vách tác dụng lên cột ( giá trị tính tốn ): Hệ số vượt tải tĩnh tải(vật liệu thép): 2.2.2.Hoạt tải mái: -Đối với mái nhẹ,theo TCVN 2737:1995 quy định giá trị tiêu chuẩn hoạt tải mái là: -Hệ số vượt tải hoạt tải mái: ; ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG :với góc nghiêng mái so với phương nằm ngang 2.2.3.Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang:(trường hợp có 2cầu trục) P 7000-2590 P 2590 P 560 3150 7000 P 2590 3154 Y4 Y2 Y1 Y3 o Tải trọng thẳng đứng :lớn Dmax bé Dmin cầu trục truyền lên vai cột ( giá trị tính tốn tính sau : Trong đó: :là hệ số tổ hợp ,lấy theo điều 5.16 TCVN2737:1995; hệ số vượt tải cầu trục ( ) B nhịp đỡ dầm cầu trục (bước cột) Trọng lượng dầm đỡ cầu trục ray: Chọn wrw = (kN/m) o Giá trị moment lệch tâm ứng với giá trị tải trọng: -Khoảng cách từ tim ray đến tim cột: o Lực xô ngang: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG Trong : Vị trí đặt lực cao trình cánh dầm cầu trục : o Tải trọng gió: Áp lực gió tiêu chuẩn ( vùng II ), W0 = 95daN/m2 Dạng địa hình B Hệ số khí động lấy theo sơ đồ 2, bảng TCVN “ 2737-1995 ” Ce = 0,8 Ce1=- 0.372 Ce2= -0.4 Ce3 =- 0.5 Tải trọng phân đố cột Phía đón gió: Phía khuất gió: Tải trọng phân bố dầm: Phía đón gió: Phía khuất gió: Trong đó: : hệ số vượt tải gió :giá trị k độ sâu 10m Ce2=-0.4 C e=-0.5 C e=0.8 Ce1=-0.372 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG 2.3.NỘI LỰC KHUNG NGANG: 1.TT ( tĩnh tải) 2.HT (hoạt tải) 3.Dmax trái ( Dmax bên trái ) Dmax phải ( Dmax bên phải ) 5.T trái ( TLA từ trái sang phải ) 6.T phải ( TLA từ phải sang trái ) 7.Gió trái ( gió từ trái sang phải ) 8.Gió phải ( gió từ phải sang trái ) Bảng tổ hợp nội lực: Tổ Hợp ST T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 T T x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x H T x Dmax trái Dmax phải Hệ Số Tổ Hợp T trái T phải Gió trái Gió phả i x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x T T 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 HT Dmax trái Dmax phải T trái T phải Gió trái Gió phải 1 1 1 1 1 1 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 x x x x x x x x x x x x x x x x GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9  Mơ hình phần tử nút khung chưa chia đoạn: 0.9 0.9 0.9 0.9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG HỆ GIẰNG;KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC; CÁC KẾT CẤU THỨ YẾU 4.1.HỆ GIẰNG:  Giả thiết sơ tiết diện chống giằng: o Các chống dọc:  Làm thép S275,có  Tiết diện CHS 114x5 o Các giằng xiên:  Làm từ thép SS400,có  Tiết diện : +Đối với hệ giằng mái:đường kính + Đối với hệ giằng cột: đường kính ❖ Tải trọng gió - Áp lực gió tiêu chuẩn - Hệ số khí động mặt đón gió (TCVN 338-2005) - Hệ số vượt tải ❖ Tải trọng cầu trục - Áp lực tiêu chuẩn thẳng đứng bánh xe - Lực hãm dọc ❖ Tải trọng gió tác dụng vào nút: - Diện tích đón gió nút Nút 1: Nút 2: Nút 3: - Tải tập trung nút Nút 1: Nút 2: Nút 3: ( Trong lấy ứng với độ cao 10m – cơng trình xây địa hình B) GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG 6000 5500 P3 P2 X2 P1 X1 W3 5500 6000 P2 X1 W2 W1 P3 7000 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP X2 W2 W3 Hình 4.1:Sơ đồ tính hệ giằng mái.(giằng gió) Pb1 1400 P3 Xb1 TLO 6500 Pb2 Xb2 7000 Hình 4.2:Sơ đồ tính hệ giằng cột (giằng gió +giằng cầu trục)  Nội lực giằng mái: - Các chống dọc: (nén) (nén) (nén) - Các xiên: (kéo) (kéo)  Nội lực giằng cột:  Các chống dọc: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG -Thanh trên: (nén) -Thanh dưới:  Các xiên: (nén) -Thanh trên: (kéo) -Thanh dưới:  Kiểm tra khả chịu lực giằng mái: (kéo)  Các xiên hệ giằng mái: - Giả thiết tiết diện xiên , ta chọn có giá trị nội lực lớn để kiểm tra - Khả chịu lực: → Vậy chọn tiết diện xiên  Các chống dọc hệ giằng mái: - Các đặc trưng hình học : - Độ mảnh - Hệ số uốn dọc - Khả chịu lực: (Bảng D8 TCXDVN 338-2005) =>Thỏa điều kiện khả chịu lực chống dọc: o Kiểm tra khả chịu lực giằng cột:  Các xiên hệ giằng cột: - Giả thiết tiết diện xiên chọn có nội lực lớn để kiểm tra: - Khả chịu lực =>Thỏa điều kiện khả chịu lực xiên hệ giằng cột  Các chống hệ giằng cột: - Giả sử có tiết diện 114x5 - Các đặc trưng hình học ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG - Độ mảnh - Hệ số uốn dọc - Khả chịu lực → Các giằng cột đủ khả chịu lực 4.2 KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC: - Giả thiết tiết diện dầm đỡ trục dầm đơn giản, có tiết diện sau: Tiết diện chữ I200x12x500x10 thép tổ hợp làm từ thép tấm, kích thước hình vẽ Tiết diện chữ C27, thép định hình với kích thước hình vẽ: Xc y1 Y yc 97 12 24.7 270 10.5 500 Xc X x1 x1 Xc X 12 10 Y Tiết diện ngang giả thiết ❖ Xác định vị trí trục trung hòa Giả thiết lấy làm hệ trục sở, ta có , - Moment qn tính quanh trục X-X ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG - Moment quán tính quanh trục Y-Y chữ C phần chữ I Y Xc Xc yc 17.93cm y1 X 6.4cm 24.33cm yc x1 x1 y1 - Các kí hiệu dầm đỡ cầu trục: hệ số tổng hợp hai cầu trục hoạt động sóng đơi hệ số tin cậy tải trọng hệ số tải trọng trọng lượng thân dầm đỡ trục ray moment quán tính tiết diện quanh trục X-X momnet quán tính chữ C phần chữ I áp lực thẳng đứng lớn bánh xe cầu trục áp lực thẳng đứng nhỏ bánh xe cầu trục : áp lực hãm ngang áp lực hãm dọc ❖ Tải trọng, nội lực, chuyển vị - Moment uốn quanh trục X-X Y-Y Ta có: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG  Trường hợp tối đa bánh xe nhịp dầm phải so sánh giá trị moment bánh xe gây moment bánh xe gây lựa chọn giá trị nguy hiểm hơn: Gọi x=(3B+W-U)/6 =3.84m>W =2.59m bánh xe gây ra: Do bánh xe gây ra: Trong đó: x1=(B/2 – U/4)=3.36m Lực cắt, lực dọc: Ta có:N=2W+U=5.74m B Lực cắt: VX =max( Vx1; Vx2 )=188 kN; VY =max( Vy1; Vy2 ) =14.63 kN Lực dọc: - Chuyển vị Ta có:N=2W+U=5.74m B ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG ❖ Kiểm tra khả chịu lực, độ võng - Ứng suất pháp cánh dưới(kéo) Khi không cần kiểm tra mỏi (số chu kì tải trọng ) Y yc x x + Y - Ứng suất pháp cánh trên(nén) Điều kiện bền yt MX =13.21(kN/cm ) IX MX =8.32(kN/cm2) IX ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG Điều kiện ổn định Trong đó: khoảng cách từ trục trung hòa tiết diện đến thớ biên cánh nén(cánh trên) ½ bề rộng cánh diện tích chịu nén quy ước, lấy tiết diện hình chữ C Hệ số xác định theo TCXDVN 338-2005 - Ứng suất tiếp bụng (chữ I & chữ C) - Độ võng GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 695 10 700 10 Liên kết vai cột, dầm đỡ cầu trục với cột, chi tiết dầm đỡ cầu trục 4.3.VAI CỘT: Giả thiết tiết diện vai cột I150x10x500x8, tiết diện chữ I tổ hợp thép SS400 ❖ Tải trọng nội lực - Trường hợp nhà có cầu trục hoạt động: - Trường hợp nhà có từ cầu trục hoạt động trở lên: => Ta chọn - Nội lực : Lực cắt Moment Với ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG ❖ Kiểm tra tiết diện ngang cột: - Moment quán tính - Moment kháng uốn - Điều kiện ứng suất pháp lớn thớ tiết diện: - Điều kiện ứng suất tiếp lớn thớ bụng - Kiểm tra điều kiện ứng suất tương đương : - Kiểm tra ổn định cục bộ: Bản cánh =>thỏa điều kiện Bản bụng → → Vậy ta không cần gia cường thêm sườn → Vậy tiết diện I150x10x500x8 chọn hợp lý ❖ Tính liên kết hàn:  Tính chiều cao đường hàn góc liên kết cánh bụng: - Chọn que hàn N46, phương phán hàn tay: 338:2005 - Chiều cao đường hàn thỏa mãn điều kiện sau - bảng 43 TCXDVN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG → chọn  Tính chiều cao đường hàn góc liên kết vai cột vào cột: chọn que hàn N46, phương pháp hàn tay - bảng 43 TCXD 338:2005 - Theo tiết diện kim loại đường hàn: 500 → Vậy ta chọn hf =6(mm) 10 - Theo tiết diện biên nóng chảy 10 150 Chi tiết ngang vai cột 4.4 KẾT CẤU BAO CHE:  Các thông số ban đầu: -TLBT mái (tấm lớp, xà gồ, giằng xà gồ)là: - Hoạt tải tiêu chuẩn mái - TCVN 2737-1995 -Áp lực gió tiêu chuẩn -Hệ số khí động , hệ số điều chỉnh cao độ - Khoảng cách xà gồ -Tấm lợp tole sóng vng cao 25mm, dày 0.35mm(độ dày thép 0.3mm) -Xà gồ Z250( - Cả tole xà gồ có giới hạn chảy ❖ Tải trọng phân bố mái Tĩnh tải Hoạt tải Gió hút , cường độ tính tốn ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG ❖ Thành phần tải trọng gây uốn lợp(tấm lợp rộng 1000mm) TT+HT: TT + GIÓ: ❖ Moment uốn khả chịu lực lợp( sơ đồ tính dầm liên tục > nhịp) Moment uốn: Khả chịu lực ❖ Thành phần tải trọng gây uốn xà gồ TT+HT: TT+ GIÓ: ❖ Moment uốn xà gồ - Do TT+HT Moment gối: Moment nhịp: - Do TT+GIÓ : Moment gối: Moment nhịp: ❖ Khả chịu lực xà gồ: - Do TT+HT: Khả chịu lực gối(cánh chịu nén) Khả chịu lực nhịp biên (cánh chịu nén) - Do TT+gió hút: Khả chịu lực gối (cánh chịu nén) Khả chịu lực nhịp biên ( cánh chịu nén) ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG 20 250 78 20 72 Tiết diện xà gồ Z250 PHẦN 5: THỐNG KÊ SỐ LƯỢNG VẬT LIỆU Chi tiết Cột Đoạn kèo Đoạn kèo Xà gồ Z Xà gồ C Dầm Mặt bích Bulong Tiết diện I200x10x700x8 I200x8x(500-200)x8 I200x8x200x8 Z250xZ2 C220xC2 I200x12x500x10 C27 900x300x40 900x300x20 d16 chiều dài (m) 7.9 5.055 7 7 - Số lượng 20 20 20 228 22 22 22 22 44 1920 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP d20 d36 d25 Thanh giằng d32 d114x5(mái) (CHỈ TÍNH CHO PHẦN KHUNG NGANG) GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG 8.6 9.6 200 160 56 12 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dẫn đồ án kết cấu thép ( nhà cơng nghiệp có cầu trục nhẹ) Trường đại học Tôn Đức Tháng Ths Lê Văn Tâm Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Trường đại học kiến trúc Hà Nội Ts Phạm Minh Hà, Ts Đoàn Tuyết Ngọc Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 338-2005 thay (TCXDVN 5575-2012) có nội dung tương tự Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 Tải trọng tác động-Tiêu chuẩn thiết kế ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG Sách giáo khoa kết cấu thép(cấu kiện bản),Pgs,Ts.Phạm Văn Hội ... cột: Chọn e/Bề dày cánh, bụng dầm mái: Ta có: Thép SS400 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG ; Chọn , Ta có: Chọn f/Bề dày cánh, bụng cột: Ta có: Thép SS400 ; Chọn Ta có: Chọn , 200 GVHD... Ta có: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG -Chuyển vị ngang vai cột(tĩnh tải+ T trái) : Chuyển vị ngang vai cột tĩnh tải gây Chuyển vị ngang vai cột T trái gây Ta có: ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP... đứng tĩnh tải gây -194.67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC HÙNG Chuyển vị đứng hoạt tải gây Ta có: -Chuyển vị ngang nách khung (tĩnh tải+ gió trái) : ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : ThS.TRẦN QUỐC