Đang tải... (xem toàn văn)
ĐA thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 1 Thuyết minh Đồ án môn học : Kết cấu thép Yêu cầu Thiết kế: Khung ngang nhà Công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp. Các số liệu của nhà : - Nhịp khung : L = 24(m) - Sức trục : Q = 75(Tấn) - Cao trình đỉnh ray: H 1 = 8,5(m) - áp lực gió tiêu chuẩn: W o = 95(daN/m 2 ) - B-ớc khung : B = 6(m) - Chiều dài nhà : 17B = 17x6 = 102(m) - Chiều cao dầm cầu trục : H dct = 700(mm) - Chiều sâu chôn cột : H 3 = 800(mm) - Có 2 cần trục làm việc trong x-ởng ở chế độ trung bình. + L k =22,5m + H= 3,7m + B = 8,3m + L1=4,4m + B1=0,4m. + Loại ray KP100 tra bảng ta có Hr=150mm (theo bảng VI.7). Vật liệu lớp mái: - Mái s-ờn BTCT 1,5mx6m(g TC = 150(daN/m 2 ). - Bê tông chống thấm dày 4 cm( o = 2500Kg/m 3 ) - Bê tông xỉ dày 12cm( o = 500Kg/m 3 ) - 2 lớp lát dày 1,5cm/lớp( o = 500Kg/m 3 ) - 2 lớp gạch lá nem, dày 1,5cm/lớp9 o = 500Kg/m 3 ) - Hoạt tải mái p c = 75daN/m 2 Que hàn N46 có Rgh=1800daN/cm 2 . Rgt=1650daN/cm 2 . Ph-ơng pháp hàn tay có h =0,7; t =1; Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 2 Phần I : Tính toán chung A-các kích th-ớc chung I/Thành lập sơ đồ kết cấu: Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại nhà x-ởng 1 nhịp, chịu tải trọng cầu trục lớn do đó chọn sơ đồ khung có liên kết Dàn, Cột là liên kết cứng và dàn khung hình thang có mái dốc. Sơ đồ khung ngang có dạng nh- hình vẽ d-ới: sơ đồ khung 1 nhịp II/ Xác định các kích th-ớc khung ngang: II.1/ Các kích th-ớc theo ph-ơng thẳng đứng: a- Chiều cao dầm cầu chạy: h dcc = 0.7m b - Chiều cao từ mặt ray đến đáy cầu trục. H 2 = (H c +f)+100 H c : Kích th-ớc gabarit của cầu trục tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con tra phụ lục VI.2<138> ta có H c =3,7m. 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. f: khe hở xét đến độ võng của kết cấu lấy 0,4m(theo sách thiết kế KC thép nhà CN ). H 2 =(3,7+0,4)+0,1= 4,2m c - Chiều cao của cột trên: H tr = h dcc +H 2 +h r Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 3 h r : Chiều cao của ray và đệm. Chiều cao của ray tra bảng IV-7 sách thiết kế KC thép nhà CN ứng với lọai ray KP100 ta có chiều cao là 0,15m; chiều cao của đệm là 0,05 h r =0,2m h dcc =0,7m đã tính ở trên. H tr =h dcc +H 2 +h r =0,7+4,2+0,2=5,1m d - Chiều cao thông thuỷ của nhà tính từ cốt 0,00 đến trục của thanh cánh d-ới dàn vì kèo. H=H 1 +H 2 =8,5 + 4,2 =12,7m. e- Chiều cao của cột d-ới: H d = H-H tr +H 3 H 3 :Chiều sâu của phần cột chôn d-ới cốt mặt nền :H 3 = 0,8m H d = H-H tr +h ch = 12,7 - 5,1 + 0,8 = 8,4m g - Chiều cao đầu dàn: Với kích th-ớc là dàn hình thang lấy h đd =2200 (theo sách thiết kế KC thép nhà CN). h- Chiều cao giữa dàn: Chọn h gd =3,2m Độ dốc mái là i = (3,2 - 2,2)/12 = 1/12 II .2/ Các kích th-ớc theo ph-ơng ngang: a-Tính chiều cao tiết diện cột trên: Chiều cao h tr =(1/10 1/12) H tr với H tr : khoảng cách từ vai cột đến trục thanh cánh d-ới của dàn vì kèo. Ta chọn h tr = 0,5m b- Chọn a: a: khoảng cách giữa trục định vị và mép ngoài cột trên, a phụ thuộc vào chế độ làm việc của cầu trục. Do sức trục Q=75T nên ta chọn a=250mm. c- Chọn : : Khoảng cách từ trục định vị của cột đến mép ngoài của cột d-ới. B 1 +(h tr - a) + D=0,4+(0,5-0,25)+ 0,075=0,725m; B 1 : Khoảng cách từ trục ray đến mép ngòai của cầu chạy lấy theo catalô cầu chạy, ta có B 1 =0,4m. D: Khe hở an toàn giữa cầu trục và mép trong của cột trên lấy là 0,075m =750mm khi Q 75T Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 4 d - Tính chiều cao tiết diện cột d-ới h d : h d : Theo độ cứng ta có h d =(1/15 1/20) Hd= (1/15 1/20)8,4m<=560mm Theo điều kiện cấu tạo ta chọn h d = +a=750+250 = 1000mm; l = 24m h2 = 4.2m kích th-ớc chính khung 1 nhịp ho = 2.2m h = 13.7m h d = 8.4M h3 = 0.8m H t = 5.1m 3m 0,6m 0.75m h1 = 8.5m III/lập mặt bằng l-ới cột, bố trí hệ giằng mái, cột : III.1/Lập mặt bằng l-ới Cột : Nhà x-ởng đ-ợc thiết kế có chiều dài nhà là : 102m do đó khi bố trí mặt bằng l-ới Cột ta không phải để khe lún nhiệt độ . Mặt bằng l-ới Cột đ-ợc bố trí nh- hình vẽ d-ới. a- Bố trí giằng trong mặt phẳng cánh trên : Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn, tạo nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập đ-ợc nên bố trí ở đầu khối nhiệt độ và bố trí thêm ở giữa khối. Mặt bằng bố trí giằng cánh trên đ-ợc thể hiện nh- hình vẽ d-ới. b- Bố trí gằng trong mặt phẳng cánh d-ới : Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 5 Giằng trong mặt phẳng cánh d-ới đ-ợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên . nó cùng với giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình. Hệ giằng cánh d-ới tại đầu hồi nhà làm gối tựa cho cột hồi chịu tỉ trọng gió thổi lên t-ờng Hồi nên còn gọi là dàn gió. Do X-ởng có Cỗu trục Q = 75 tấn để tăng độ cứng cho nhà ta bố trí thêm hệ giằng cánh d-ời theo ph-ơng dọc nhà. Hệ giằng nhà đảm bảo cho sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải trọng cục bộ tác dụng lên một khung sang các khung lân cận. Mặt bằng bố trí nh- hình vẽ d-ới. 6000 24000 60006000 500 b 60006000600060006000 a 6000600060006000600060006000 60006000 500 Sơ đồ mặt bằng l-ới cột, giằng mái trong mặt phẳng cánh trên và d-ới 321 87654 131211109 17161514 18 6000 6000 6000 6000 c- Bố trí hệ giằng đứng : Hệ giằng đứng đặt trong các mặt phẳng thanh đứng , cótác dụng cùng với các giằng nằm tạo nên các khối cứng bất biến hình, giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi lắp dựng. Hệ giằng đứng đ-ợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn và cách nhau 12 - 15m theo ph-ơng ngang nhà, theo ph-ơng dọc nhà chúng đ-ợc đặt tại những gian có giắng cánh trên và cánh d-ới. Hệ giắng dứng đ-ợc bố trí nh- sau : Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 6 d- Bố trí hệ giằng Cột : Trong mỗi trục dọc một khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng các cột khác dựa vào tấm cứng bằng các thanh chống dọc . Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu trục các thanh giằng và các thanh chéo chữ thập. Các thanh giằng bó trí suốt chiều cao của 2 cột đĩa cứng trong phạm vi đầu dàn chính là hệ giằng đứng của mái : Lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến nút gối tựa d-ới của dàn kèo. Lớp d-ới bên d-ới dầm cầu trục cho đến chân cột. Các thanh giằng lớp trên đặt trong mặt phẳng trục Cột. Các thanh giằng lớp d-ới đặt trong mặt phẳng hai nhánh. Tấm cứng đ-ợc đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở khối nhiệt độ. Trong các gian đầu và cuối nhà bố trí giằng lớp trên giằng này làm tăng độ cứng dọc nhà, truyền tải trọng gió từ đầu hồi đến đĩa cứng. Việc bố trí giằng cột đ-ợc thể hiện nh- sau : 1 bố trí hệ giằng cột và giằng đứng 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 7 b- Tính toán khung ngang: I-Tải trọng tác động lên khung ngang: I.1-Tải trọng tác động lên dàn: đ-ợc tính ra đơn vị daN/m 2 . a- Tải trọng mái: Dựa vào cấu tạo của mái để tính trọng l-ợng từng lớp(đơn vị N/m 2 mặt dốc mái) Đổi ra N/m 2 mặt bằng bằng cách chia cho cos , là góc dốc của mái Các lớp máI Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m 2 ) Hệ số v-ợt tải Tải trọng tính toán (daN/m 2 ) - Hai lớp gạch lá nem = 2000daN/m 3 . Dày 3cm 60 1,1 66 - 2 Lớp vữa lát dày 1,5cm/lớp = 1800 daN/m 3 . Dày 3 cm 54 1.2 64,8 - Bê tông xỉ cách nhiệt = 500daN/m 3 . Dày 12 cm. 60 1,2 72 - Lớp bê tông chống thấm = 2500daN/m 3 . Dày 4 cm. 100 1,2 120 - Panen mái 1,5x6m; = 150daN/m 2 . Dày 10 cm=0,1m 150 1,1 165 Cộng 424 487,8 Vậy ta lấy g om = 488daN/m 2 . i=1/12 tg =1/12cos= 0.9965 Tính trên mặt bằng g m = g om /cos=488/0.9965 = 489,7daN/m 2 . b- Trọng l-ợng của dàn và hệ giằng : (Tính theo công thức kinh nghiệm) g d = 1,1.1,2. d .L(daN/m 2 ) d =0,6 0,9 :Là hệ số kể đến trọng l-ợng bản thân dàn ứng với nhịp từ 24 36m. L=24m ta chọn d =0,65 1,2: hệ số kể đến trọng l-ợng các thanh giằng. L: nhịp dàn 24m theo đầu bài 1,1 Hệ số v-ợt tải. g d = 1,1.1,2.0,65.24= 20,59daN/m 2 mặt bằng. c-Trọng l-ợng cửa mái: (lấy theo kinh nghiệm) g cm =1,1.(12 18) daN/m 2 cửa trời. Ta lấy g cm =14 daN/m 2 cửa trời. d- Trọng l-ợng của cửa kính và bậu cửa: - Trọng l-ợng cửa kính: Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 8 g k =1,1.(35 40) daN/m 2 cửa. Ta lấy g k = 40 daN/m 2 . - Trọng l-ợng của bậu cửa: g b =1,1.(100 150) daN/md của bậu cửa (trên + d-ới). Ta lấy g b =140 daN/md . Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của tĩnh tải G1=B (g m +g d ).d/2= 6.(489,7 + 20,59).2,75/2 = 3.827,2 daN G2 = B (g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN G3 = B (g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN G4 = B (g m +g d ).d + (a.g k + g b + a.g cm ).B = 6.(489,7 + 20,59).3 + 6.(3.40 + 140 + 3.14) = 9185+ 1594 = 10779daN G5=B.(g m +g d +g cm ).d/2=6.(489,7 + 20,59+14).3/2 = 4.593 daN G2 G3 G4 G5 G4 G3 G2 G1 G1 Qui đổi về lực phân bố tác dụng lên dàn của tĩnh tải: g=G i /L g = (2G 1 +2G 2 +2G 3 +2G 4 +2.G 5 )/24 = (2.3.827,2 + 2.9185 + 2.9185 + 2.10779 + 9185)/24 = 3130,7daN/m g- Tải trọng tạm thời : Theo TCVN 2737-95 khi không có ng-ời trên mái thì P o = 75 daN/m 2 với n p =1,1. p =1,3.p o .B =1,3.75.6=585 daN/m. h- Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của hoạt tải P 1 = P.d/2=585.1,25 = 731,3daN. P 2 = d.P= 3.585 =1755daN Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 9 P 3 = d.P= 3.585 =1755daN P 4 = d.P= 3.585 =1755daN P 5 = d.P= 3.585 =1755daN d:Khoảng cách giữa các mắt dàn theo ph-ơng ngang d = 3m P1 P2 P3 P4 P5 P4 P3 P2 P1 II.2/Tải trọng tác động lên cột: a- Do phản lực đầu dàn (lực đ-ợc đặt vào trục cột biên): b- Do trọng l-ợng của dầm cầu chạy: Theo công thức kinh nghiệm: G dcc = dcc .L 2 dcc .1,1 Với Q=75T ta chọn dcc =37, L dcc =6m. G dcc = 37.6 2 .1,1= 1465,2daN. c- Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục: áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột. Xác định do 2 cầu trục hoạt đông tại 2 nhịp liên tiếp. Đ-ờng ảnh h-ởng của phản lực tại vai cột. Tra bảng VI-1,2 sách thiết kế KC thép nhà CN phụ lục cầu trục ta có : P c 1max = 35tấn = 350KN P c 2max = 36tấn = 360KN Q: trọng l-ợng vật cẩu=75T theo đầu bài Q =75T=750KN. G: trọng l-ợng của toàn bộ cần trục G = G XC + G CT = 38 +115 = 153tấn = 1530KN n o : số bánh xe 1 bên ray n o = 4 bánh. Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 10 8400 1280 840 4560 840 1280 6000 6000 1 0,86 0,573 0,433 0,1 p 1 p 1 p 2 p 2 p 2 p 2 p 1 p 1 mô men đ-ờng ảnh h-ởng 1280 840 4560 840 1280 8400 P c 1min =(Q+G)/n o - P c 1max = (750+1530)/4 - 350 = 220KN P c 2min =(Q+G)/n o - P c 2max = (750+1530)/4 - 360 = 210KN áp lực lớn nhất lên vai cột D max : D max = n.n c .( P c 1max .y i + P c 2max .y i ) = 1,2.0,85.[350.0,1 + 360.(1 + 0,86 + 0,5733 + 0,4333)] = 1088,32KN n c :hệ số tổ hợp xét đến ảnh h-ởng của nhiều cầu trục 1 lúc n c =0,85. n:hệ số v-ợt tải n=1,2 y i :Tung độ của đ-ờng ảnh h-ởng. áp lực nhỏ nhất phía bên kia là D min : D min =n.n c .( P c 1min .y i + P c 2min .y i ) = 1,2.0,85.[220.0,1 + 210.( 1 + 0,86 + 0,5733 + 0,4333)] = 637KN d-áp lực ngang của cầu chạy: Khi cầu trục hoạt động nếu xe con đang chạy, má hãm lại tạo ra lực hãm ngang. áp lực ngang trên 1 bánh xe: T c 1 = (Q+G XC ).0,05/n o . Tra bảng cầu trục ta có G XC =38T=380KN T c 1 = (750 + 380).0,05/4 = 14,125KN [...]... tiết diện y2= 0,4856m Diện tích cần thiết của bu lông neo nhánh cần trục là: A thycneo = Nbl/Rneo = 46.670/1.400 = 33,34 cm2 31 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Ta chọn 8 bu lông 25 có tiết diện thực là : A th = 8x3,14x1,252 = 39,25 cm2 > 33,34cm2 32 B2 k7 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Phần 3 :Thiết kế dàn mái I-Sơ đồ và các kích th-ớc chính của dàn kèo: Ta đã chọn dàn ở... Nmax; M+t-(M+t-) 13 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Phần 2 :Thiết kế cột Nội lực tính toán đ-ợc xác định bởi 3 cặp từ bảng tổ hợp Với cột trên : N = 46.162daN; M = -40.718daNm Với cột d-ới : N = 142.405daN; M = 92.321daNm N = 146.781 daN; M = -50.322daNm I- Xác định chiều dài tính toán: Với cột của nhà công nghiệp 1 tầng có liên kết ngàm với móng ta có chiều dài tính toán trong mặt phẳng... nhất các đ-ờng hàn ngang nhánh mái là 10mm - Tính dầm đế ở Nhánh cầu trục: Lực N1dđ do 2 đ-ờng hàn liên kết dầm đế với cánh của nhánh cầu trục Giả thiết chiều cao đ-ờng hàn : hh = 0,8mm lh = N1dđ/2hh(Rg)min = 31.896/ 2x0,8x1260 = 15,82 cm 29 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Chọn dầm đế nhánh cầu trục tiết diện(400x12)mm, vì dầm đế có tiết diện lớn mà nhịp công xôn lại bé nên không cần... 0,55cm Chọn dầm đế của nhánh mái có tiết diện (500x14)mm, vì dầm đế có tiết diện lớn mà nhịp công xôn lại bé nên không cần kiểm tra các điều kiện về uốn và cắt + Tính s-ờn côngxôn nhánh mái: S-ờn A dựa vào cấu tạo ở đế cột nhánh mái Tải trọng tác dụng lên s-ờn công xôn A: qA = 91,2x20 = 1.824 daN/cm 28 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Mô men và lực cắt tại tiết diện công xôn có 2 đ-ờng... trọng phân bố đều bụng nhánh cầu trục qb = 88,57.[(20 - 0,8)/2 + 0,8] = 921 daN/cm Chọn thống nhất các đ-ờng hàn ngang nhánh cầu trục là 10mm - Tính bu lông neo: 30 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 - Liên kết giữa cột và móng là liên kết ngàm nên ta phải tính toán cấu tạo sao cho biến dạng xoay của chân cột với móng coi nh- bằng không Bu lông neo tính với tổ hợp tải trọng gây kéo lớn... cột khi tính toán cột Ta coi tải trọng bản thân nh- lực tập trung đặt tại tâm tiết diện cột ở trên đỉnh cột Ta tính toán theo công thức: Gc=gc.hc a - Cột trên: gc=[N/KR]. daN/m 14 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 K : Hệ số kể đến ảnh h-ởng của mô men làm tăng tiết diện cột Cột trên chọn k = 0,3; Cột d-ới chọn k = 0,45 R: C-ờng độ tính toán của thép làm cột.Vật liệu thép BCT3K2 có R... chịu lực cắt Qq- rất bé do đó ta lấy đ-ờng hàn theo cấu tạo hhs = 6mm; hhm = 5mm; lh > 4cm; 24 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 II.4 -Thiết kế các chi tiết cột: II.4.1 - Nối phần cột trên và cột d-ới: - Ta dùng liên kết hàn đối đầu để nối 2 phần cột trên và d-ới Mối nối sẽ ở vị trí cao hơn vai cột 1 khoảng là 500mm Nội lực dùng để tính toán là nội lực tại tiết diện Ct (tiết diện ngay sát... đế: +Tính chiều dày bản đế nhánh mái: Ta có : b/a = 230/170 = 1,35 tra bảng 3.6 ứng với bản kê 3 cạnh ta đ-ợc = 0,125 27 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Mô2 = .nh2.a2 = 0,125.91,2.172 = 3.295 daNcm Ta chọn Mô2 để tính toán Chiều dày bản đế của nhánh mái là: bđm = bđ2 = (6M/R.)1/2 = (6x3.295/2150x1)1/2= 3,03 cm; Lấy bđ2 = 3,2cm +Tính chiều dày bản đế nhánh cầu trục : Kiểm tra : ta... = 118cm2 b-Hình dạng và cấu tạo tiết diện cột: - Chiều cao tiết diện cột trên bt=0,5m (theo phần I) 15 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 - Chiều dày bản bụng : đ-ợc chọn sơ bộ b= 0,01m = 10mm - Chiều rộng bản cánh:đ-ợc chọn sơ bộ bc = 0,25m =250mm - Chiều dày bản cánh:đ-ợc chọn sơ bộ c = 0,016m =16mm Ta có diện tích tiết diện: = 46,8cm2 Bản bụng: 46,8 1 Bản cánh: 2.(25.1,6) = 80,00... (Jx2/Anh2)0,5 = (17.899/96)0,5 = 13,65 cm Tính khoảng cách giữa 2 trục nhánh: C = h - zo = 100 1,55 = 98,45 cm Khoảng cách từ trục trọng tâm tiết diện tới trục nhánh cầu chạy và nhánh mái: y1=Anh2.c/A = 96.98,45/(93,44+96) = 49,89 cm y2= c- y1= 98,45 - 49,89 = 48,56 cm 22 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Mô men quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x: Jx = Jx +yi2.Anhi = Jx1+Jx2+ . Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 1 Thuyết minh Đồ án môn học : Kết cấu thép Yêu cầu Thiết kế: Khung ngang nhà Công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp. Các số liệu của nhà : -. t =1; Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 2 Phần I : Tính toán chung A-các kích th-ớc chung I/Thành lập sơ đồ kết cấu: Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại nhà x-ởng 1 nhịp,. h dcc +H 2 +h r Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 3 h r : Chiều cao của ray và đệm. Chiều cao của ray tra bảng IV-7 sách thiết kế KC thép nhà CN ứng với lọai ray KP100