Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án kết cấu thép 2, thép 2, hướng dẫn đồ án kết cấu thép 2, bài mẫu kết cấu thép 2.
1 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 NỘI DUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP 1. Số liệu: a) Số liệu chung: _ Địa điểm xây dựng: ngoại ô TPHCM. _ Quy mô: nhà xưởng một tầng một nhịp ,chế độ làm việc trung bình. _ Vật liệu: thép CT38 _ Que hàn E42. Dùng phương pháp hàn tay. Bung lông độ bền 5.6. b) Số liệu riêng: _ Nhịp nhà L = 27m. _ Bước cột:7m _ Cao trình đỉnh ray H r = 10m. _ Sức cẩu cầu trục Q = 150KN(15T). 2. Nội dung thiết kế: a)Thiết kế xà gồ mái. b) Thiết kế dầm mái. c) Tính toán thiết kế cột trên, cột dưới. d) Thiết kế các chi tiết liên kết dầm, cột. CHƯƠNG 1 NỘI DUNG TÍNH TOÁN 2 A-XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.Các số liệu tra bảng: Cầu trục hai móc cẩu, chạy điện có sức nâng của móc chính là 15T, chế độ làm việc trung bình, với trường hợp nhà xưởng nhịp 27m, ta tra bảng ra các số liệu như sau: _ Loại ray thích hợp KP 70. _ Chiều cao 2300( ) K H mm _ Bề rộng của cầu tục )(6300 mmB K _ Nhịp cầu trục 25.5( ) K L m _ Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 4400(mm) _ Kích thước 1 B kể từ tim ray cho đến mép ngoài của cầu trục 1 260( ) B mm 2. Xác định kích thước theo phương đứng: _ Cao trình đỉnh ray 10( ) r H m _ Chiều cao ray và đệm, giả định lấy 120( ) r h mm loại ray KP70 _ Chiều cao dầm cầu chạy 1 1 7000 700( ) 10 10 dcc h B mm chọn sơ bộ dầm cầu chạy 600( ) dcc h mm _ Đoạn cột chôn dưới đất 0 m h _ Chiều cao hoạt động của cầu trục của cầu trục 2300( ) K H mm (tra cataloge cần trục –kết cấu thép Nguyễn Tiến Thu) _ Khe hở an toàn giữa cầu trục và mép dưới kết cấu mái, lấy bằng 100(mm) _ Độ võng của dàn mái lấy bằng 1 1 27000 67.5( ) 400 400 f L mm Từ các số liệu này ta tính được chiều cao thực của cột dưới: mdccrrd hhhHH 10 0.6 0.12 0 9.28( ) mm Chiều cao phần cột trên: 100 0.6 0.12 2.3 0.1 0.0675 3.2( ) t dcc r k H h h H f m như vậy : 3.2( ) 9.3( ) t d H m H m 3 3 .Xác định kích thước theo phương ngang nhà: _ Nhịp nhà : L=27(m) _ Nhịp cầu trục: 25,5( ) k L m (tra cataloge cần trục –kết cấu thép Nguyễn Tiến Thu) _ Kích thước phần đầu cầu trục: 1 260( ) B mm _ Khe hở an toàn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên , chọn : D=60(mm) Chúng ta xác định kích thước theo phương ngang nhà như sau: _ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : 27000 25500 750( ) 2 2 k L L mm _ Bề rộng cột trên có thể chọn sơ bộ: 1 1 ( ) 300 330( ) 10 11 t t h H mm Chọn t h là bội số của 250, do vậy chọn 500( ) t h mm _ Khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài cột: 1 500 260 60 750 70( ) t a h B D mm Chọn : a=250(mm),tức trục định vị trùng với tim cột trên. _ Bề rộng cột dưới xác định theo công thức: )(1000250750 mmah d Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang , ta có 1 1 ( ) 845.45 930( ) 10 11 1 ( ) 630( ) 20 d d d d t h H mm h H H mm Vậy chọn h t = 500(mm); h d = 1000(mm). -Chọn góc nghiêng mái: 0 10 B-THIẾT KẾ XÀ GỒ -Chọn khoảng cách bố trí các cây xà gồ là b=1m -Sơ bộ chọn xà gồ thép chữ 16 (TCVN 1654-75) có các đặc trưng như sau: 4 Trọng lượng trên 1m dài 14.2 daN/m - I x = 747 cm 4 - I y = 63.3cm 4 - W x = 93.4cm 3 - W y = 13.8cm 3 1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ -Trọng lượng tấm tole: 1 * * * tole tole q n b +Với tole =0.5(mm) (chọn sơ bộ): bề dày tole n : hệ số vượt tải n=1.1; 2 7850( / ) tole daN m b : diện tích truyền tải b=1m 3 1 * * * 1.1 0.5 10 7850 1 4.32( / ) tole tole q n b x x x x daN m -Trọng lượng bản thân xà gồ: 2 *14.2 1.1 14.2 15.62 / ) q n x daN m -Hoạt tải sửa chữa mái: 3 * * 1.3 30 1 39( / ) c q n p b x x daN m Với n : hệ số vượt tải n=1.3 c p :hoạt tải tiêu chuẩn c p =30(daN/ 2 m )(tra TCVN 2737-1995) -Tải trọng gió (Tra TCVN 2737-1995) Tại Tp HCM: địa hình thuộc khu vực IIA có áp lực gió tiêu chuẩn 2 83 / o q daN m ; bề rộng đón gió :b=1m Với 0 10 và H= 12.5(m); 12.5 0.46 27 H L Nội suy ta có: 1e c -0.452 ; 2 0.4 e c Để an toàn ta lấy 1 2e e c c -0.452(khi đó lực bốc mái sẽ lớn) -k:hệ số phụ thuộc chiều cao: với dinh mái máict cd H H H h 3.2+9.3+ 0 27 . (10 ) 2 tg =14.88(m) tra bảng 5 TCVN 2737-1995:k=1.24;n=1.2:hệ số vượt tải của gió 4 * * * * 1.2 83 ( 0.452) 1.24 1 56( / ) o q n q c k b x x x x daN m 2.Sơ đồ tính: Xà gồ mái làm việc như dầm đơn giản có 2 gối tựa lên khung nhà. 5 -Xét hai trường hợp tải trọng gây nguy hiểm cho xà gồ +TH1: Tĩnh tải+Hoạt tải mái 1 2 3a q q q q 4.32+15.62+39=58.94 ( / ) daN m +TH1: Tĩnh tải+Hoạt tải mái 1 2 4b q q q q 4.32+15.62-56=-36.06 ( / ) daN m max q 58.94 để tính toán xà gồ -Tải trọng tác dụng theo phương trục x .sin x q q 58.94. sin 5.71 =5.864 ( / ) daN m -Tải trọng tác dụng theo phương trục y .cos y q q 58.94. cos5.71 =58.65 ( / ) daN m -Mômen uốn dọc trục x: 2 2 . 58.65 7 359.23 8 8 y x q B x M ( ) daNm -Mômen uốn dọc trục y: 2 2 . 5.864 7 35.92 8 8 x y q B x M ( ) daNm 3.Kiểm tra tiết diện xà gồ theo điều kiện bền: 6 . y x c x y M M f W W với f =230(N/ 2 mm ) tra theo TCVN 338-2005 = 2 2 359.23 10 35.92 10 645 93.4 13.8 x x 2300x0.9=2070 4.Kiểm tra tiết diện xà gồ theo điều kiện biến dạng: 1 200 f f L L (đối với xà gồ mái) -Độ võng 2 2 x y f f f -Độ võng theo phương trục x: 4 4 2 5 5. . 5 58.65 700 10 1.17 384. . 384 21 10 747 y x x q B x x x f E I x x x (cm) -Độ võng theo phương trục y: 4 4 2 5 5. . 5 5.864 700 10 1.38 384. . 384 21 10 63.3 x y y q B x x x f E I x x x (cm) 2 2 1.17 1.38 1.81 f (cm) 1.81 1 0.0026 0.005 700 200 f f L L thỏa điều kiện biến dạng Vậy ta chọn xà gồ chữ 16có các đặc trưng hình học như trên. C-XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 1.Tĩnh tải *Tải trọng mái và xà gồ: -Tải trọng của tôn: 3 1.1 0.5 10 7850 4.32( / ) tole q x x x daN m -Chọn khoảng cách giữa các cây xà gồ b=1m Tải trọng của tôn truyền lên xà gồ là: 4.32 1 4.32 xg tole tole q q xb x m ( / ) daN m - Chọn xà gồ chữ thép chữ 16 có trọng lượng bản thân: . 14.2 1.1 15.62 xg xg q G n x ( ) daNm Tải trọng tác dụng lên xà gồ là: 4.32 15.62 19.94 xg xgo tole xg q q q ( / ) daN m Tải trọng tác dụng xuống dầm khung là: . 19.94 7 139.58 xgo q q B x ( / ) daN m =1.3958(kN/m) 7 *Tải trọng của ray và dầm cầu chạy: . . ray dcc P n q n q Với ray chọn sơ bộ :ray KP70 có ray q =52.83daN/m( tra sách kết cấu thép Nguyễn Tiến Thu) n=1.1:hệ số vượt tải Dầm cầu chạy: chọn dầm định hình I60 có dcc q =108daN/m P=1.1x52.83+1.1x108=176.91(daN/m) Tải P tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về trục định vị(trùng với tim cột trên) và kể đến độ lệch tâm: cot P =PxB=176.91x7=1238.37(daN/m)=12.3837(kN/m) M= cot P *e= cot P x 2 k L L =1238.37x 27 25.5 2 =929(daNm)=9.29(kNm) 2.Hoạt tải mái -Theo TCVN 2737-1995. Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái sửa chữa 2 30 / c p daN m , hệ số vượt tải n=1.3. Suy ra p=1.3x30x1m=39(daN/m) hoạt tải tác dụng lên khung ngang là: 39 39 7 273( / ) tt p xB x daN m =2.73(kN/m) 3.Hoạt tải cầu trục a)Áp lực cầu trục -Tra bảng thông số cầu trục ta có với Q=15T; 25.5( ) K L m k=4400mm, k B =6300mm, max 20 P (tấn), min 5.8 P (tấn) 1 2 ( ) 7000 4400 .1 0.37 7000 B K y y B với 2 y =1 8 3 2 ( 1900) 7000 1900 .1 0.73 7000 B y y B 4 2 ( 1900 ) 7000 1900 4400 .1 0.1 7000 B K y y B max max 1 . . . n c i D n n P y +Theo TCVN 2737-1995:n=1.1:hệ số vượt tải của cầu trục c n =0.85:hệ số tổ hợp với 2 cầu trục chế độ làm việc trung bình. max 1.1 0.85 20 (0.37 1 0.73 0.1) 41.14 D x x x (tấn)=41140(daN) min min 1 . . . 1.1 0.85 5.8 (0.37 1 0.73 0.1) 11.93 n c i D n n P y x x x (tấn)=11930(daN) max min , D D có tác dụng lên vai cột nên khi tính toán ta xét đến độ lệch tâm: max max max 41.14( ) . 41.14 0.75 30.855( ) D T M D e x T min max max 11.93( ) . 11.93 0.75 8.95( ) D T M D e x T b)Lực xô ngang cần trục Trọng lượng xe con và vật nặng trên mỗi bánh xe con: 15 7 5.5( ) 4 4 xecon Q G P T Với Q=15(T) , xecon G =7(T) (Tra thông số cần trục) -Lực hãm sinh ra do ma sát bánh xe . ms ms F P f =5.5x0.2=1.1(T) Với ms f =0.2: hệ số ma sát Lực xô ngang an toàn cần trục: 0 ms T F .số bánh xe con được hãm phanh Giả định 2 bánh xe con được hãm phanh 0 ms T F x2=1.1x2=2.2(T) -Lực xô ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe cần trục: 0 1 0 T T n với 0 2 n :số bánh xe một bên ray cần trục 1 2.2 1.1( ) 2 T T Lực xô ngang tính toán: 1 1 . . . n c i T n n T y 9 Với c n :hệ số tổ hợp đối với 2 cần trục có chế độ làm việc trung bình c n =0.85 n=1.1:hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục 1.1 0.85 1.1 T x x x (0.37 1 0.73 0.1) =2.263(T)=22.63(kN) 4)Tải trọng gió 0 . . . . W W nc k B +Với TPHCM thuộc phân vùng gió IIA theo TCVN 2737-1995 2 0 83( / ) W daN m n=1.2: hệ số vượt tải của gió B=7m;bề rộng đón gió K:hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình Mức cao trình đỉnh mái : dinh mai H =14.88(m)tra bảng nội suy ta có k=1.24 Hệ số khí động c (tra bảng nội suy với nhà mái dốc 2 phía theo TCVN) 0.8 e c 2 0.4 e c 0 12.5 0.46 27 10 H L 1 0.452 e c 12.5 0.46 27 77 2.85 2 27 H L B L 3 0.5 e c Vì chiều cao nhà >10m do đó tải trọng phân bố theo quy luật hình thang để thuận lợi và đơn giản tính toán ta coi như tải phân bố đều đề tính. ây 0 . . . . đ e W W n c k B =83x1.2x0.8x1.24x7=692(daN/m) út 0 3 . . . . 83 1.2 ( 0.5) 1.24 7 432.3( / ) h e W W n c k B x x x x daN m ái ái 0 1 . . . . 83 1.2 ( 0.452) 1.24 7 391( / ) tr m e W W n c k B x x x x daN m ái 0 2 . . . . 83 1.2 ( 0.4) 1.24 7 346( / ) phai m e W W n c k B x x x x daN m TỔ HỢP TẢI TRỌNG 10 Tĩnh tải(KN/m) Hoạt tải mái(KN/m) [...]... x2 2( c c bc c c ) b b 2( 20 x1.5 x ) 12 12 12 12 2 2 4 69864.3(cm ) b3 h 3 1.5 x 20 3 57 x1 .23 2 4 J y 2J 1 J y 2 c c b b 2x y 20 08 .21 (cm ) 12 12 12 12 2. J x 2 x 69864.3 Wx 23 28.81(cm3 ) hd 60 21 9.15 x106 94.1( N / mm 2 ) 0.95 x 23 0 21 8.5( N / mm 2 ) 3 23 28.81x10 thỏa +Chịu cắt: Qmax... trên 2 2 3 l d b3 1000 x15 28 5 x 12 8 o c * 1 8 * 1 0 .22 7 3 3 585 x 20 0 20 0 x15 hc bc bc c Tra bảng E.1 (TCXDVN 338 -20 05) ta có 2. 25 0.07 2. 25 0.07 *0 .22 7 2. 27 2 2 J h E 20 08 .21 600 2. 1x105 1 y 2. 27 x x x 21 >0.85 J x lo f 69864.3 1000 23 0 d 0.68 0 .21 1 0.68 0 .21 x21 ... ) b b 12 12 2 1 x 2 x 2 3 20 x1 .23 48.8 0.8 x 47.6 = 2x 20 x1 .2 35774(cm 4 ) 12 2 12 b3 h 3 1 .2 x 20 3 47.6 x0.83 2 4 J y 2J 1 J y 2 c c b b 2x y 1601.6(cm ) 12 12 12 12 -Bán kính quán tính: rX JX 35774 x10 4 20 3.86( mm) F 8608 ry JY 1601.6 x10 4 43.135(mm) F 8608 34 Momen kháng uốn của... c E với E 2. 1x105 ( N / mm 2 ) (bảng A.5f TCVN 338 -20 05) b 20 0 2. 1x105 c c 6. 62 chọn c =15mm c c 23 0 2. Kiểm tra tiết diện dầm -Theo điều kiện bền: -Chịu uốn : 30 M max c * f W 0.95 Với c dầm đặc có b 1 Tra bảng 3,6 TCVN 338 -20 05 2 f 23 0 N / mm W: momen kháng uốn tiết diện dầm 2 2 b 3 h3 20 x1.53 1 .2 x573 h 58.5 1 J x 2 J x J x2 2( c c bc c... diện tra bảng D.9-phụ lục D TCVN338 -20 05 với loại tiết diện số 5 Ta có 0 X 5 ; m =20 20 Af Aw c bc 1 .2 x 20 0.63 hb c 47.6 x0.8 1 .22 m1 1 .21 x 20 24 .2 *Kiểm tra điều kiện bền: N M c f F Wx f 23 0 N / mm 2 Với c 0.95 Tra bảng 3,6 TCVN338 -20 05 65.77 x103 21 9.15 x106 160.68 0.95 x 23 0 21 8.5 N / mm2 3 8608 14 32 x10 *Kiểm tra ổn định tổng thể trong... d 1 M max 21 9.15 x106 94.1 c f 0.95 x 23 0 21 8.5 N / mm 2 3 d W 1x 23 28.81x10 Thỏa điều kiện ổn định 4.Kiểm tra ổn định cục bộ +Đối với cánh dầm: Với bo bo E 0.5 x c f bc b 20 0 12 94(mm) độ vươn của cánh 2 2 94 2. 1x105 0.5 x 6 .2 15.11 thỏa 15 23 0 +Đối với bụng dầm: -Độ mảnh quy ước bản bụng dầm: b b hb b 570 23 0 1.57 12 2.1x105 -Tiết diện... Với f 23 0( N / mm 2 ) : cường độ tính toán thép cột:TCVN338 -20 05 Fsobô 65.77 x103 23 0 3330 1 .25 2. 2 2. 8 500 (4547 .28 5690) 1 1 1 1 -Bề dày bản bụng: b ht x500 chọn b =8(mm) 30 50 30 50 1 1 1 1 -Chiều rộng bản cánh: c ht x 20 0 (6.67 10) chọn c = 12( mm) 20 30 20 30 2. Chiều dài tính toán cột *Trong mặt... t 3 .2: chiều cao cột trên H d 9.3:chiều cao cột dưới 3 .2 1 1 0.046 9.3 8 6.89 Chiều dài tính toán cột trên: lt M 1.H t Chiều dài tính toán cột dưới: ld M 2 H d Theo 5.5 .2. 4 TCVN338 -20 05:Đối với cột 1 bậc khi có l2 3 .2 0.344 0.6 l1 9.3 và N1 N d =6.89>3 N 2 Nt Thì tra bảng 20 ta tìm được: 1 =2( với liên kết ở đầu trên cột là ngàm) 2 =1 .2( với 0.1 J 2 Jt 1 0. 125 0.3... b Với Qmax 54.84(kN) f v 0.58 f 0.58x230=133.4 (daN / mm 2 ) theo TCVN338 -20 05 c 0.95 S x :momen quán tính tiết diện ½ dầm đối với trục trung hòa h 1 h 1 58.5 1 57 1 S x S x S x2 c bc c b hb b 1.5 x 20 x x1 .2 x57 x 1364.85(cm3 ) 2 2 2 4 2 2 4 54.84 x103 x1364.85 x103 8.93 0.95 x133.4 126 .73( N / mm 2 ) 4 69864.3x 12 x10 thỏa điều kiện bền chịu cắt 3.Kiểm tra... Chiều dài tính toán cột trên trong mặt phẳng uốn là lt 1 H t =2x3 .2= 6.4(m) Chiều dài tính toán cột trên ngoài mặt phẳng uốn là lt H t hdcc 3 .2- 0.6 =2. 6(m) 3.Kiểm tra tiết diện cột trên +Các đặc trưng hình học của tiết diện cột -Diện tích tiết diện cột: F 2* bc * c hb * b 2 x 20 0 x 12 476 x8 8608mm 2 2 b 3 h3 h - Mômen quán tính của tiết diện là: J x 2 J J 2( c c bc . cot P =PxB=176.91x7= 123 8.37(daN/m)= 12. 3837(kN/m) M= cot P *e= cot P x 2 k L L = 123 8.37x 27 25 .5 2 = 929 (daNm)=9 .29 (kNm) 2. Hoạt tải mái -Theo TCVN 27 37-1995. Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái sửa chữa 2 30. =5.5x0 .2= 1.1(T) Với ms f =0 .2: hệ số ma sát Lực xô ngang an toàn cần trục: 0 ms T F .số bánh xe con được hãm phanh Giả định 2 bánh xe con được hãm phanh 0 ms T F x2=1.1x2 =2. 2(T). e W W n c k B =83x1.2x0.8x1 .24 x7=6 92( daN/m) út 0 3 . . . . 83 1 .2 ( 0.5) 1 .24 7 4 32. 3( / ) h e W W n c k B x x x x daN m ái ái 0 1 . . . . 83 1 .2 ( 0.4 52) 1 .24 7 391( / ) tr m e W