Đang tải... (xem toàn văn)
- Nhịp khung: L = 24(m) - Bước khung: B =5,5 (m) - Chiều dài nhà: 132 (m)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 Số liệu: L (m) H 1 (m) Q (T) B (m) i (%) Phân vùng gió- Dạng địa hình 24 5,5 6,3 6 10 I-A/ B - Sức nâng của cầu trục: Q (T) - Nhịp khung: L (m) - Bước khung: B (m) - Chiều dài nhà: 132 (m) - Cao trình đỉnh ray: H 1 =5,5 (m) - Độ dốc mái (lợp tôn): i =10(%) - Vật liệu thép CCT34 có: f = 21 kN/cm 2 ; f v = 12 kN/cm 2 ; f c = 32 kN/cm 2 - Hàn tay, dùng que hàn N42 - Móng BTCT cấp độ bền B15 - Vật liệu bulông cường độ cao 40Cr THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.1 Theo phương đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang : ( ) 2 K K H H b 0,81 0,3 1,11 m = + = + = Với : H K = 0,81 (m) – tra catalo cầu trục b K = 0,3 khe hở an toàn giữa dầm cầu trục và xà ngang . Chọn H 2 =1,1 (m) . Chiều cao của cột khung,tính từ mặt móng đến đáy xà ngang : 1 2 3 H H H H 5,5 1,1 0 6,6 = + + = + + = Trong đó : H 1 : cao trình đỉnh ray , H 1 = 5,5 (m). H 3 : phần cột chôn dưới cốt mặt nền,coi mặt móng ở cốt ± 0.000 Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang : t 2 dct H H H H = + + Với ( ) dct 1 1 H . 0,75 0,6 8 10 = ÷ = ÷ ÷ Chọn dct H 0,7 m = h r lấy theo cấu tạo: h r = 0,2 m => t H 1,1 0,7 0,2 2m = + + = Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên cuả vai cột : d t H H – H 6,6 2 4,6 m = = − = 1.2 Theo phương ngang Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột ( a=0 ) → Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục là : − − = = = K 1 L L 24 22,5 L 0,75 2 2 . Chiều cao tiết diện chọn theo yêu cầu độ cứng: ( ) = ÷ = ÷ = ÷ ÷ ÷ 1 1 1 1 h H .6,6 0,44 0,33 m 15 20 15 20 → Chọn sơ bộ h = 40 cm Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung : 1 min z L – h 0,75 0,4 0,35 m z 0,18 m= = − = > = + 6.60 ± 0.00 24000 a b 4600 2000 6600 + 460 1.3 Sơ đồ tính khung ngang Do sức nâng của cầu trục khá lớn nên chọn phương án tiết diện cột thay đổi, .Vì nhịp của khung L = 24 (m) nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm ,dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4 (m) .Với đoạn xà có độ dài 4 (m) , độ cứng ở đầu và cuối xà là I 2 và I 3 tương ứng (giả thiết độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà- cột là như nhau ).Với đoạn xà dài 8 m,độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng I 3 (tiết diện không đổi). Giả thiết sơ bộ tỷ số độ cứng I 2 /I 3 ≈ (tức là tiết diện của các cấu kiện xà và cột được khai báo trong phần mềm SAP2000 chính là các tiết diện được chọn ). Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột và móng là ngàm tại mặt móng (cốt ± 0.000).Liên kết giữa cột và xà ngang và liên kết đỉnh xà ngang là ngàm.Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn.Sơ bộ tính khung ngang như hình vẽ: i = 10% a b ± 0.00 + 4.60 + 6.60 + 7.80 I1 I 2 I 2 I 3 I 3 I 3 ®o¹n xµ 1 ®o¹n xa 2 vÞ trÝ thay ®æi tiÕt diÖn xµ 4000 40008000 8000 24000 2. THIẾT KẾ XÀ GỒ 2.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ - Chọn sơ bộ trước xà gồ 7CS2,5x105, khoảng cách giữa các xà gồ theo mặt phẳng nhà là 1,5 m. Có các số liệu như sau: Số hiệu Các số liệu chính Trọn g lượn g 1m dài kG D (mm ) B (mm ) t (mm ) d (mm ) R (mm ) As (cm 2 ) Ix (cm 4 ) Iy (cm 4 ) x 0 (cm ) 7CS2,5x10 5 180 64 2,7 22,5 4,8 8,77 413,7 3 47,8 7 1,94 6,82 x x y 180 64 - Chọn khoảng cách bố trí giữa các xà gồ là a xg =1,5 (m) - Hoạt tải tác dụng được xác định theo TCVN 2737-2005 : tc m p 0,3= (kN/m 2 ), n = 1,3 => p tt = 0,3.1,3 = 0,39 kN/m2 Tên vật liệu mái Đơn vị Tải trong tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán Tôn lợp mái kN/m 2 0,0547 1,1 0,06 Xà gồ mái kN/m 0,0682 1,05 0,0716 Với độ dốc i = 10% vậy α =5,71 0 Như vậy tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ ; ( ) = + + = + + = α xg tc tc tc tc m m xg O a 1,5 q (g p ). g 0,0547 0,3 . 0,0682 0,603 kN / m cos cos 5,71 = + + = + + = α xg tt tt tt tt m m xg 0 a 1,5 q (g p ). g (0,06 0,39). 0,0716 0,75kN / m cos cos5,71 • Sơ đồ tính xà gồ Có mặt bằng bố trí xà gồ : xà gồ xà ngang 24000 Tớnh toỏn x g Xà gồ tính toán theo 2 phơng đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp. Xà gồ dới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa đợc tính toán nh cấu kiện chịu uốn xiên. Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo 2 phơng với trục x-x tạo với phơng ngang một góc = 5,71 o y q x y q x x y - Tải trọng tác dụng theo các phơng x-x và y-y là: tc tc x q q .cos 0,603.cos5,71 0,6 kN / m = = = tc tc y q q .sin 0,603.sin 5,71 0,06 kN / m = = = tt tt x q q .cos 0,75.cos5,71 0,746 kN / m = α = = tt tt y q q .sin 0,75.sin5,71 0,075 kN / m = α = = M = q tt 6000 m y tt q b y 2 32 y M = q tt 6000 m x tt q b x 2 8 x • Kiểm tra điều kiện về cường độ γσσσ ≤+=+= Víi: γ c = 1 hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc. 2 21 kN/cm = - cêng ®é cña thÐp xµ gå.Ta có : = = = tt 2 2 x x q .B 0,746.6 M 3,357 kN.m 8 8 = = = × = = = = = = − − tt 2 2 y y 3 x x y 3 y 0 q .B 0,075.6 M 0,084kN.m 32 32 2.I 2 413,73 W 45,97cm D 18 I 47,87 W 10,733cm B x 6,4 1,94 × × σ = σ + σ = + = + = < γ = y 2 2 x x y c x y M M 3,357 100 0.084 100. 8,08 kN / cm f 21 kN / cm W W 45,97 10,733 Vậy điều kiện độ bền thỏa mãn. • Kiểm tra độ võng Do có giằng xà gồ nên ta chỉ xét độ võng theo phương y(tức là do q x gây ra) C«ng thøc kiÓm tra : 3 10.5 200 1 − == ∆ < ∆ Trong ®ã: ∆ = ∆ - §é vâng cña xµ gå ( khi cã hÖ gi»ng xµ gå ) ∆ = = = tc 4 4 x y 6 x q .B 5 5 0,6.600 . . 1,16 cm 384 EJ 384 2,1.10 .413,73 → − − ∆ ∆ = = < = = y 3 3 1,16 1 1,93.10 5.10 B 600 B 200 Vậy độ võng của xà gồ trong giới hạn cho phép. ⇒ Thỏa mãn 3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 3.1.Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải Độ dốc mái i = 10% →α = 5,71 0 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm:trọng lượng của các lớp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang dầm và dầm cầu trục. -Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0,15 kN/m 2 . -Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ 1 kN/m . Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang : 1,1.0,15.6 1,05.1 2,04kN / m + = Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là 0,15 kN/m2. Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột: =1,1.0,15.6.6,6 6,534 kN Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1 kN/m. Quy thành tải tập trung và mô men lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: = = P 1,05.1.6 6,3kN M 6,3.(L1 0,5.h) 6,3.(0,75 0,5.0,4) 3,46kN.m= − = − = 2.04 2.04 6.3 6,534 6.3 6,534 3,46 3,46 4600 2000 Sơ đồ tính khung với tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 3.2.Hoạt tải mái Theo TCVN 2737-2005 ,trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp tôn) là 0,3 (kN/m 2 ),hệ số vượt tải là 1,3.Quy đổi về tải trọng phân bố lên xà ngang : q 1,3.0,3.6 2,34 kN / m= = 2.34 2.34 3.3. Tải trọng gió Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc tiêu chuẩn tác dụng lên 1m 2 bề mặt thẳng đứng xác định theo công thức: q = n.W o .k.C Trong đó: 0 W : Công trình thuộc vùng IA nên áp lực gió: 0 W 0,65 0,1 0,55= − = kN/m 2 k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc theo dạng địa hình. áp dụng dạng địa hình B, hệ số k được xác định: + Mức đỉnh cột, cao trình 6,6 m 1 0,918→ = + Mức đỉnh mái, cao trình 7,8 m 2 0,947→ = Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy theoα: Hệ số quy đổi xét đến sự phân bố áp lực gió, hệ số α được xác định: 1α = khi ( ) ≤H 10 m Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy: 1 2 0,918 0,947 0,933 2 2 + + = = = Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang được tính như sau: [...]... ữ = 17 957 ( cm ) 12 12 12 12 Iy = t ì b3 0,63.38 h w t w 3 1. 203 + 2. f f ữ = + 2 = 13 34 ( cm 4 ) 12 12 12 12 Wx = I x 2 / h = ix = iy = 17 957 ì 2 = 898 ( cm 3 ) 40 Ix 17 957 = = 16 , 91( cm ) A 62,8 Iy A = 13 34 = 4, 61( cm ) 62,8 l x 9,36 .10 2 x = = = 55,35 < [ ] = 12 0 ix 16 , 91 y = ly iy x = x y = y = 3,5 .10 2 = 76 < [ ] = 12 0 4, 61 f 21 = 55,35 = 1, 75 E 2 ,1. 104 f 21 = 76 = 2, 4 E 2 ,1. 104 A-Din... 2 = 20 .1. 43 = 430 cm3 2 td = 19 ,12 + 3 .1, 682 = 19 ,33 Vy (kN/cm2) < 1, 15fc = 1, 15. 21. 1 = 24 ,15 (kN/cm2) Kim tra n nh cc b ca bn cỏnh v bn bng : b0 0,5. (18 0,6) 1 E 1 2 ,1. 10 4 = = 8,7 < = = 15 , 81 tf 1 2 f 2 21 ; hw 44 E 2 ,1. 10 4 = = 73,33 < 5,5 = 5,5 = 17 4 t w 0,6 f 21 Bn bng khụng b mt n nh cc b di tỏc dng ca ng sut nộn (nờn khụng phi t sn dc ) hw E 2 ,1. 10 4 = 73,33 < 3,2 = 3,2 = 10 1 tw f 21 Bn bng... 60 ,1+ 0,9.(67, 81- 2,37 +11 ,24) = 13 9, 01( kNm) Vy tr s ca mụmen ti 1/ 3 chiu cao ct di, k t tớờt din vai ct: M -12 4, 61 + = [ 13 9, 01 + 12 4, 61] = 36,74 kNm 3 M M -12 4, 61 139, 01 M ' = max M , , 1 ữ = max -36,74; ; ữ = 69,5 2 2 2 2 Do ú: Tớnh lch tõm tng i theo M : M ' A 69,5 .10 2.62,8 = = 2,8 N Wx 17 3,36.898 x m = c= Do mx< 5 nờn ta cú trờn: =1 1 = = 0, 311 1 + mx 1 + 0, 79.2,8 c = 3 ,14 E / f = 3 ,14 2 ,1. 10 4 / 21 = 99,... (0, 36 + 0 ,1. 1, 75) = 16 ,9 tf 1 21 tf Vỡ 0,8 < x = 1, 65 < 4 nờn [b0/tf] xỏc nh theo (2.49) Vi bn bng ct: do mx = 5,03> 1; x = 1, 75 < 2 v kh nng chu lc ca ct x > y c quyt nh bi iu kin n nh tng th trong mt phng un (do ) nờn hw 2 E 2 ,1. 10 4 2 = (1, 3 + 0 ,15 .1, 75 ) = 55,64 = (1, 3 + 0 ,15 x ) f 21 tw Ta cú: h w 42 2 ,1. 10 4 = = 63,3 < 3 ,1 = 98 t w 0,6 21 hw 2 ,1. 104 = 63,3 < 2,3 = 73 tw 21 Tuy nhiờn... 74,97 ì 10 0 50,4 = = 16 ,59 N Wx 51, 64 4 41 mx = Do mx = 16 ,59< 20 N M 51, 64 74,97 .10 2 x = + = + = 18 ,02 A Wx 50,4 4 41 (kN/cm2) < fc= 21( kN/cm2) Tng t trờn cn kim tra ng sut tng ng gia bn cỏnh v bn bng x ngang, Ta cú : (24 1) Sf = (18 .1) = 207 2 (cm3); M hw 74,97 .10 2 24 1 = = = 17 Wx h 408 26 1 = V.S f 4,77 .17 5 = = 0,2 Ix t w 5299.0,8 (kN/cm2); (kN/cm2); td = 17 2 + 3.0,22 = 17 Vy : (kN/cm2) < 1, 15f =... Wxyc w w f 2 12 = 2 ữ 2 hf 44 0,6.423 8 81, 23 2 12 2 ữ 2 = 17 43 Theo cỏc yờu cu v cu to v n nh cc b,kớch thc tit din ca bn cỏnh c chn l :tf =1 (cm);bf =18 (cm) t =6 18 0 10 420 10 440 Cỏc c trng hỡnh hc : A = 2b f t f + t w ( h 2t f ) = 2 .18 .1 + 0, 6.(44-2 1) = 61, 2 Ix= 18 .443 0,5. (18 0,6).423 2 = 20348 12 12 Wx= mx = Ix 2 20348.2 = = 925 h 44 cm3; M A 18 5,06 .10 2 61, 2 = = 23 ,12 N Wx 52,95... me=mx > 20 (vỡ 1) nờn tit din x ngang c tớnh toỏn v kim tra theo iu kin bn : N M 52,95 18 5,06 .10 2 x = + = + = 20,87 A n Wxn 61, 2 925 (kN/cm2) < fc = 21 (kN/cm2) Ti tit din u x cú mụmen v lc ct cựng tỏc dng nờn cn kim tra ng sut tng ng gia bn cỏnh v bn bng theo cụng thc : 2 2 td = 1 + 31 1, 15.f. c 1 = Trong ú : 1 = M hw 18 5,06 .10 2 42 = = 19 ,1 Wx h 925 44 (kN/cm2) V.Sf 47,79.430 = = 1, 68 Ix t w 20348.0,6... mx = M A 12 4, 61. 102 62,8 = = 5,03 N Wx 17 3,36 898 Tra bng IV.5 ph lc vi loi tit din s 5 vi Vi Af / Aw = 0,5: Vi Af / Aw 1 : 5 m 20 ta cú : = 1, 25 = 1, 4 0, 2 x = 1, 4 0, 2 .1, 75 = 1, 05 Vi Af / Aw = (1. 20)/(0,6.38) = 0,877Tra bng IV.5 ph lc v ni suy ta cú T ú: Vi x m e = m x = 1, 75 v me =1, 22 =1, 22.5,03 = 6 ,14 Vậy bản bụng thoả mãn điều kiện chịu cắt Theo cỏc iu kin cu to v n nh cc b,kớch thc tit din ca bn cỏnh c chn l tf = 1cm; bf = 18 m t =6 18 0 10 220 10 240 Cỏc c trng hỡnh hc ca tit din : A = 0, 6.24 + 2 .1. 18 = 50, 4 cm 2 18 .243 0,5. (18 0,6).223 2 = 5296 12 12 Ix= (cm4) Wx = 5296.2/24 = 4 41( cm3) M... theo cụng thc: A yc = N M 1, 25 + (2, 2 ữ 2,8) ữ f. c N.h A yc = B dy bn bng: 17 3,36 12 4, 61. 102 2 1, 25 + ( 2,2 ữ 2,8 ) = ( 42,95 ữ 51, 86 ) cm 21. 1 40 .17 3,36 1 1 tw = ữ ữh 6cm 70 10 0 Chn tw = 0,6 cm Tit din ct chn nh sau: Bn cỏnh: (1x20) cm Bn bng: (0,6x42) cm Tớnh cỏc c trng hỡnh hc ca tit din ó chn: 240 t =6 10 420 10 440 A =tw hw + 2.tw bf = 0,6.42+2 .1. 20 = 62,8 (cm2); Ix = 0,5.(bf