Thuyết minh đồ án KC Thép 1

Tên dự án: Nhà xưởng 4 • Chức năng: Nhà xưởng công nghiệp • Vị trí: Nha Trang • Quy mô: 1 tầng, 1 nhịp • Chiều cao: 15m • Chiều dài kiến trúc theo phương dọc nhà: 120m • Chiều dài kiến trúc theo phương ngang: 18m 1.1. Số liệu thiết kế: 1.1.1. Mặt bằng kết cấu nhà xưởng: Từ nhiệm vụ thiết kế được mặt cắt ngang nhà xưởng và lập được mặt bằng các kết cấu chính của nhà xưởng( Khung, Cột, Dầm, Cầu trục…). Hệ kết cấu chịu lực cơ bản : Chân cột : liên kết ngàm theo phương ngang nhà. Đầu cột : liên kết cứng. Hệ mái có cửa trời 1.1.2. Số liệu thiết kế Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục với các số liệu: a. Kích thước khung Nhịp khung: L = 18 m Bước khung: B = 6 m Bước cột: n = 20 GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 9 Hình 1. 1: Mặt bằng nhà xưởng Hình 3D tổng thể kết cấu công trình b. Vật liệu Thép CCT34, thép có modun đàn hồi E = 2x105Nmm2 ; f = 210 Nmm2 ; fu = 340 Nmm2 ; fv = 220 Nmm2 Que hàn số 42, hàn tay, fwf = 180 Nmm2 ; fws = 153 Nmm2 Bulông lớp 8.8 có fvb = 320Nmm2 ; ftb = 400Nmm2 (để tính kéo); fba = 320Nmm2 (để tính neo). Bê tông móng cấp độ bền B20. c. Cầu trục Sức trục: Q = 5 tấn Chế độ làm việc cầu trục: trung bình Cao trình ray: H1 = 6 m Ray có chiều cao: Hr = 0,2 m Chiều cao tiết diện dầm cầu trục: Hdc = 0,6 m d. Cấu tạo mái Mái lợp tôn dày 0,47 mm, 2 lớp, có lớp cách âm cách nhiệt; trọng lượng tiêu chuẩn 8,4 daNm2 Độ mái dốc: i = 10 % Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1m. Trọng lượng: 8,7daNm khi B=6m; 9,9daNm khi B=7m; 11,1daNm khi B=8m. Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daNm2mái Trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng mái và các hệ thống đường ống kỹ thuật 2 daNm2 mặt bằng nhà Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn mái: ptc = 30 daNm2mặt bằng nhà e. Cấu tạo cửa mái Cửa mái cao 1,35m; rộng 2m; khung thép cửa mái làm bằng thép I tổ hợp có (W:150x5 mm2 ; F :120x5 mm2 ) Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái f. Cấu tạo tường bao che Tường bằng tôn liên kết vào dầm sườn tường, dầm sườn tường tựa vào cột khung; loại tôn, sườn tường và khoảng cách sườn tường giống tôn mái và xà gồ mái Địa hình xây dựng 1.1.3. Nhiệm vụ: a. Nhiệm vụ thiết kế: Thể hiện mặt bằng kết cấu nhà. GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 10 Chọn kích thước khung ngang: cột tiết tổ hợp chữ H diện đặc không đổi; xà mái tổ hợp chữ I thay đổi tiết diện 1 lần; liên kết chân cột –móng : liên kết ngàm; liên kết xà mái và cột: cứng; liên kết đỉnh khung: cứng. Thể hiện mặt cắt ngang kiến trúc. Bố trí hệ giằng. Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang. Tính toán và tổ hợp nội lực (nội lực tính bằng phần mềm SAP2000). Tính toán thiết kế cột khung và chi tiết chân cột. Tính toán thiết kế xà mái và một trong các chi tiết liên kết sau (liên kết bulông): • Xà với cột • Nối xà tại tiết diện thay đổi • Nối xà tại đỉnh b. Hình thức thể hiện: Thuyết minh: đánh máy, hình vẽ minh họa trên khổ giấy A4, đóng tập bìa thường Bản vẽ: thể hiện bằng taymáy trên giấy A1 gồm mặt bằng kết cấu nhà, mặt cắt ngang kiến trúc, bố trí hệ giằng, khung ngang trong đó thể hiện rõ tiết diện cột và xà mái, các chi tiết khung ngang. 1.2. Tính toán thiết kế: 1.2.1. Bố trí kết cấu tổng thể: Phương ngang nhà: quan niệm phương ngang là hệ cứng nên không cần giằng Đối với hệ giằng cột: bố trí hệ giằng, sử dụng cho 1 miếng cứng ở giữa để để đảm bảo L 6mm) tw = ( 1 60 ÷ 1 120 )500 = ( 4÷ 8 ) mm  Chọn tw = 8 mm Chiều dày bản cánh tf nên chọn tf>bf30 =8 mm Và tf nên lớn hơn tw  chọn tf = 12 mm Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ trục ray tới mép trong của cột GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 13 Z = 1 ( 2. ) 2 L h S − − = 1 2 (18 – 20,5 – 16) = 0,5 m > Zmin = 0,16 m (thỏa) Hình 1.5 5: Tiết diện cột  Tiết diện xà mái: Dầm mái tiết diện đặc dạng chữ I. Dầm được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở 2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay đổi. Chiều cao tiết diện nách khung: hd1nên chọn bằng chiều cao của cột  Chọn hd1 = 500 mm Bề rộng tiết diện cột nên lấy bằng bề rộng của cột để dễ liên kết trong thi công  Chọn b = 250 mm Chiều cao tiết diện đoạn dầm không thay đổi: hd2 = 0,6hd1 = 300 mm  Chọn hd2 = 300 mm Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng ( 1 60 ÷ 1 120 )hd1. Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, Không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6mm tw= ( 1 60 ÷ 1 120 )500 = ( 4÷ 8.3 ) mm  Chọn tw = 8 mm Chiều dày bản cánh: tf≥ 30 b = 10 mm Đồng thời tf> tw  Chọn tf = 12 mm Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0,35÷0,4) chiều dài nửa xà Ltđ = (0,2÷ 0,25)18 = (3,6÷4,5) m Chọn Ltđ = 3,8 m GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 14 Hình 1. 6: Tiết diện xà mái  Tiết diện vai cột: Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I. Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng của bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray và hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột). Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai: Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: λ = 2 L S − = 18 16 2 − = 1 (m) Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột) Lv = λ – h + 0,15 = 1 – 0,6 + 0,15 = 0,55 (m) Trong đó: 0,15 là khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài của vai cột Chọn bề rộng vai cột bằng với bề rộng cột: bf = 250 mm Chọn chiều cao vai cột: hvc = 450 mm Chọn chiều dày bản bụng: tw = 10 mm Chọn chiều dày bản cánh: tf = 14 mm Hình 1. 7: Tiết diện vai cột GVHD:ThS Phan Cẩm Vân – TS Lê Khánh Toàn PBL5: Thiết kế và thi công nhà thép Nhóm 1 – Nh19.68B Trang 15  Kết cấu mái và cửa mái: • Kết cấu mái: Độ dốc thoát nước mái (i): i = 10% ⟹góc nghiêng của mái α ≈ 6 0 . Nhịp (L): L = 18000 (mm). Chiều cao mái Hm = L.tgα2 = L×

Project based learning 5

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG NHÀ THÉP

1.2.2 Sơ đồ kết cấu khung ngang: 11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 16

2.1 Tải trọng thường xuyên: 16

2.1.1 Tĩnh tải mái: 16

2.1.2 Trọng lượng của dầm cầu trục: 16

2.1.3 Tải trọng kết cấu bao che : 17

2.2 Hoạt tải sữa chữa mái: 18

2.3 Hoạt tải cầu trục: 19

2.3.1 Xác định áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột (Dmax , Dmin): 19

2.3.2 Xác định lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con: 20

3.1.2 Nội lực do hoạt tải mái trái, hoạt tải mái phải: 28

3.1.3 Nội lực do hoạt tải toàn mái: 30

3.1.5 Nội lực do gió dọc nhà: 34

3.1.6 Nội lực do Dmax trái, Dmax phải: 35

3.2 Tổ hợp nội lực: 39

CHƯƠNG 4: KIỂM TRA CHUYỂN VỊ 42

4.1 Kiểm tra chuyển vị các nút biên: 42

4.2 Kiểm tra độ võng 42

CHƯƠNG 5: KIỂM TRA TIẾT DIỆN 44

5.1 Kiểm tra tiết diện cột: 44

Hình 1 6: Tiết diện xà mái 14

Hình 1 7: Tiết diện vai cột 14

Hình 2 1: Sơ đồ truyền tải dầm cầu trục 17

Hình 2 2: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung ngang 18

Hình 2 3: Sơ đồ truyền hoạt tải mái trái 19

Hình 2 4: Sơ đồ truyền hoạt tải mái phải 19

Hình 2 5: Sơ đồ truyền áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột 20

Hình 3 2: Biểu đồ momen tĩnh tải 27

Hình 3 3: Biểu đồ lựu cắt tĩnh tải 27

Hình 3 4: Biểu đồ lực dọc tĩnh tải 28

Hình 3 5: Biểu đồ momen hoạt tải mái trái 28

Hình 3 6: Biểu đồ lựu cắt hoạt tải mái trái 29

Hình 3 7: Biểu đồ lực dọc hoạt tải mái trái 29

Hình 3 8: Biểu đồ momen hoạt tải mái phải 29

Hình 3 9: Biểu đồ lựu cắt hoạt tải mái phải 30

Hình 3 10: Biểu đồ lực dọc hoạt tải mái phải 30

Hình 3 11: Biểu đồ momen hoạt tải toàn mái 31

Hình 3 12: Biểu đồ lựu cắt tĩnh tải 31

Hình 3 13: Biểu đồ momen tĩnh tải 31

Hình 3 20: Biểu đồ momen gió dọc nhà 34

Hình 3 21: Biểu đồ lựu cắt gió dọc nhà 34

Hình 3 22: Biểu đồ momen gió dọc nhà 34

Hình 3 23: Biểu đồ momen Dmax trái 35

Hình 3 24: Biểu đồ lựu cắt Dmax trái 35

Hình 3 25: Biểu đồ lực dọc Dmax trái 35

Hình 3 26: Biểu đồ momen Dmax phải 36

Hình 3 27: Biểu đồ lựu cắt Dmax phải 36

Hình 3 28: Biểu đồ lực dọc Dmax phải 36

Hình 3 29: Biểu đồ momen Tmax trái 37

Hình 3 30: Biểu đồ lựu cắt Tmax trái 37

Hình 3 31: Biểu đồ lực dọc Tmax trái 37

Hình 3 32: Biểu đồ momen Tmax phải 38

Hình 3 33: Biểu đồ lựu cắt Tmax phải 38

Hình 3 34: Biểu đồ lực dọc Tmax phải 38

Hình 3 35: Vị trí các tiết diện cần tổ hợp nội lực 39

Hình 6 1: Sơ đồ phân bố ứng suất bulong chân cột 62

Hình 6 2: Bố trí bulong, dầm đế, sường gia cường chân cột 68

Hình 6 3: Tiết diện xà liên kết với cột 69

Hình 6 4: Đường hàn xà vào bản bích (Lk cột -xà) 69

Hình 6 5: Sơ đồ phân bố ứng suất của bulong lớp ngoài cùng (Lk cột – xà) 71

Hình 6 6: Tiết diện xà tại vị trí nối 72

Hình 6 7: Đường hàn xà vào mặt bích (Lk xà – xà) 72

Hình 6 8: Sơ đồ phân bố ứng suất của bulong lớp ngoài cùng (Lk cột – xà) 74

Hình 6 9: Bố trí bulong liên kết xà - xà 75

Hình 6 10: Tiết diện đỉnh xà 76

Hình 6 11: Đường hàn liên kết đỉnh xà với bản bích 76

Hình 6 12: Sơ đồ phân bố ứng suất của bulong lớp ngoài cùng (Lk đỉnh xà) 77

Hình 6 13: Bố trí bulong liên kết đỉnh xà 78

BẢNG:

Bảng 2 1: Tải trọng phân bố đều tác dụng lên mái 16

Bảng 2 2: Hoạt tải sửa chữa mái 18

Bảng 2 3: Áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột 20

Bảng 2 4: Lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con 21

Bảng 2 5: Tải trọng gió ngang nhà vào khung 23

Bảng 2 6: Tải trọng gió dọc nhà vào khung 25

Bảng 3 1: Bảng tổng hợp nội lực khung 40

Bảng 3 2: Bảng tổ hợp nội lực khung 41

Bảng 5 1: Các cặp nội lực nguy hiểm kiểm tra cột 44

Bảng 5 2: Bảng đặc trưng hình học của tiết diện cột 45

Bảng 5 3: Đặc trưng hình học tiết diện dầm 1-1 54

Bảng 5 4: Các cặp nội lực nguy hiểm kiểm tra dầm 1-1 54

Bảng 5 5: Đặc trưng hình học tiết diện dầm 2-2 55

Bảng 5 6: Các cặp nội lực nguy hiểm kiểm tra dầm 1-1 55

Ghi chú: đánh giá theo mức từ 1 đến 5 Mức 1 là thấp nhất, mức 5 là cao nhất Các nhóm họp và thống nhất cho đánh giá theo bảng bên dưới.Mức 1: Dường như không tham gia, ít đóng góp.

Mức 2: Có tham gia nhưng rời rạc, ít phối hợp, ít tương tác nhóm.

Mức 3: Tham gia thường xuyên, chủ yếu hoạt động cá nhân, tương tác nhóm ít.

Mức 4: Tham gia thường xuyên, đóng vai trò quan trọng, phối hợp được các thành viên.

Mức 5: Tham gia thường xuyên, chủ động, điều hành phân phối được công việc, tổng hợp được các vấn đề, giúp đỡ các thành viên khác hoàn thành công việc.

• Chiều dài kiến trúc theo phương dọc nhà: 120m • Chiều dài kiến trúc theo phương ngang: 18m

1.1 Số liệu thiết kế:

1.1.1 Mặt bằng kết cấu nhà xưởng:

Từ nhiệm vụ thiết kế được mặt cắt ngang nhà xưởng và lập được mặt bằng các kết cấu chính của nhà xưởng( Khung, Cột, Dầm, Cầu trục…)

Hệ kết cấu chịu lực cơ bản :

- Chân cột : liên kết ngàm theo phương ngang nhà

- Ray có chiều cao: Hr = 0,2 m

- Chiều cao tiết diện dầm cầu trục: Hdc = 0,6 m d Cấu tạo mái

- Mái lợp tôn dày 0,47 mm, 2 lớp, có lớp cách âm cách nhiệt; trọng lượng tiêu chuẩn 8,4 daN/m2 - Độ mái dốc: i = 10 %

- Xà gồ thép Z dập nguội, khoảng cách 1m Trọng lượng: 8,7daN/m khi B=6m; 9,9daN/m khi B=7m; 11,1daN/m khi B=8m

- Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, trọng lượng tiêu chuẩn 1,2 daN/m2mái

- Trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng mái và các hệ thống đường ống kỹ thuật 2 daN/m2 mặt bằng nhà - Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn mái: ptc = 30 daN/m2mặt bằng nhà

e Cấu tạo cửa mái

- Cửa mái cao 1,35m; rộng 2m; khung thép cửa mái làm bằng thép I tổ hợp có (W:150x5 mm2; F :120x5 mm2)

- Chân cửa mái liên kết khớp với xà mái f Cấu tạo tường bao che

- Tường bằng tôn liên kết vào dầm sườn tường, dầm sườn tường tựa vào cột khung; loại tôn, sườn

tường và khoảng cách sườn tường giống tôn mái và xà gồ mái Địa hình xây dựng

1.1.3 Nhiệm vụ: a Nhiệm vụ thiết kế:

- Thể hiện mặt bằng kết cấu nhà

- Chọn kích thước khung ngang: cột tiết tổ hợp chữ H diện đặc không đổi; xà mái tổ hợp chữ I thay đổi tiết diện 1 lần; liên kết chân cột –móng : liên kết ngàm; liên kết xà mái và cột: cứng; liên kết đỉnh khung: cứng

- Thể hiện mặt cắt ngang kiến trúc - Bố trí hệ giằng

- Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang

- Tính toán và tổ hợp nội lực (nội lực tính bằng phần mềm SAP2000) - Tính toán thiết kế cột khung và chi tiết chân cột

- Tính toán thiết kế xà mái và một trong các chi tiết liên kết sau (liên kết bulông): • Xà với cột

• Nối xà tại tiết diện thay đổi • Nối xà tại đỉnh

b Hình thức thể hiện:

- Thuyết minh: đánh máy, hình vẽ minh họa trên khổ giấy A4, đóng tập bìa thường

- Bản vẽ: thể hiện bằng tay/máy trên giấy A1 gồm mặt bằng kết cấu nhà, mặt cắt ngang kiến trúc, bố

trí hệ giằng, khung ngang trong đó thể hiện rõ tiết diện cột và xà mái, các chi tiết khung ngang

1.2 Tính toán thiết kế: 1.2.1 Bố trí kết cấu tổng thể:

- Phương ngang nhà: quan niệm phương ngang là hệ cứng nên không cần giằng

- Đối với hệ giằng cột: bố trí hệ giằng, sử dụng cho 1 miếng cứng ở giữa để để đảm bảo L<60m thì ta

Hình 1 2: Sơ đồ bố trí hệ giằng cột

- Đối với hệ giằng mái: ta bố trí hệ 2 hệ giằng ở 2 đầu hồi để truyền tài trọng gió xuống móng, để đảm bảo L<75m ta bố trí 1 hệ giằng ở giữa hệ kết cấu

Hình 1 3: Sơ đồ bố trí hệ giằng mái

- Sử dụng 3 miếng cứng thỏa mãn không đồng quy và không song song, các miếng cứng này được đặt ở biên nhà Dưới tác động cửa lực gió đẩy dọc nhà hay ngang nhà, hệ thống dễ dàng tiếp nhận

và hệ cân bằng

1.2.2 Sơ đồ kết cấu khung ngang:

Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện không đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà Do tính chất làm việc của khung ngang chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực trong xà ngang ở vị trí nách khung thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn ( 0,35 - 0,4 ) chiều dài nửa xà Tiết diện còn lại lấy không đổi

Cửa trời chạy dọc nhà mang tính chất thông gió

a Kích thước theo phương đứng:

- Chiều cao cột dưới: Hd = H1- ( Hdc + Hr )+ Hch

Trong đó:

+ H1 = 6 (m) là cao trình đỉnh ray

+ Hdc = 0,6 (m) là chiều cao tiết diện dầm cầu trục + Hr = 0,2 (m) là chiều cao ray

+ Hch = 1 (m) là chiều sâu chôn móng

Hình Mặt đứng khung đầu hồi

b Chọn sơ bộ kích thước theo phương ngang:

Nhịp nhà ( lấy theo trục định vị tại mép ngoài cột ) L = 18m, chọn nhịp cầu trục S = 16m theo bảng số liệu cầu trục, chọn khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong của cột Zmin = 160 mm

 Tiết diện cột:

Cột có tiết diện đặc dạng chữ H, đoạn cột trên và đoạn cột dưới có tiết diện như nhau Tiết diện cột được tính như sau:

Chiều cao tiết diện cột: h = ( 1

Z = 1( 2 ) 2 L− h−S = 1

2(18 – 2*0,5 – 16) = 0,5 m > Zmin = 0,16 m (thỏa)

Hình 1.5 5: Tiết diện cột

 Tiết diện xà mái:

Dầm mái tiết diện đặc dạng chữ I Dầm được chia thành 4 đoạn lắp ghép, 2 đoạn ở 2 đầu (liên kết với cột) có tiết diện thay đổi, 2 đoạn giữa có tiết diện không thay đổi

Chiều cao tiết diện nách khung: hd1nên chọn bằng chiều cao của cột

120)hd1 Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, Không nên chọn tw quá mỏng: tw> 6mm

Hình 1 6: Tiết diện xà mái

 Tiết diện vai cột:

Vai cột là một công xôn ngắn, tiết diện dạng chữ I Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng của bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray và hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột) Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai:

Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: λ =

 Kết cấu mái và cửa mái:

- Độ vươn công xôn của dầm cửa mái(La): La = 1000 (mm) - Tiết diện của kết cấu cửa mái (cột và dầm) Dùng thép hình chữ I

W = 150x5(mm2); F = 120x5(mm2)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG 2.1 Tải trọng thường xuyên:

2.1.1 Tĩnh tải mái:

• Trọng lượng mái là tải thường xuyên bao gồm trọng lượng các lớp mái, xà gồ, hệ giằng mái Tĩnh tải mái có thể coi là phân bố đều trên xà mái

Trong đó: gxg: trọng lượng tiêu chuẩn xà gồ/m dài: gxg = 8.7(daN/m) gcn : trọng lượng tiêu chuẩn lớp cách nhiệt gcn = 1.2

gg: trọng lượng tiêu chuẩn hệ giằng/m2 mặt bằng mái: gg = 2(daN/m2) gm: trọng lượng tiêu chuẩn mái tôn/m2 mái xiêng

Bảng 2 1: Tải trọng phân bố đều tác dụng lên mái

2.1.2 Trọng lượng của dầm cầu trục:

+ Trọng lượng bản thân dầm cầu trục:

Dầm cầu trục đặt trên vai cột, tạo ra lực tập trung thường xuyên, cách trục cột đoạn :

Hình 2 1: Sơ đồ truyền tải dầm cầu trục

2.1.3 Tải trọng kết cấu bao che :

Trọng lượng tường đưa về tải phân bố đều trên cột:

- g : trong lượng tiêu chuẩn tường bao che/m2 t

- gst=8,7daN m/ : Trọng lượng tiêu chuẩn sườn tường/m dài

Hình 2 2: Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung ngang

2.2 Hoạt tải sữa chữa mái:

Hoạt tải sửa chữa mái từ các xà gồ truyền xuống dầm mái gần đúng xem là tải phân bố đều trên dầm mái (p) Hoạt tải này được xét với các trường hợp tác dụng trên khung là: chất ở nửa nhịp trái, ở nửa nhịp phải và trên toàn nhịp khung ngang Giá trị của p được xác định ở bảng dưới đây:

• Hệ số tin cậy hoạt tải sửa chữa mái: np = 1,3

• Hoạt tải tính toán sửa chữa mái 30 daN/m2

Bảng 2 2: Hoạt tải sửa chữa mái

Hình 2 3: Sơ đồ truyền hoạt tải mái trái

Hình 2 4: Sơ đồ truyền hoạt tải mái phải

2.3 Hoạt tải cầu trục:

Từ sức trục Q=50kN, nhịp cầu trục Lct =16m Tra bảng số liệu về cầu trục, ta có : - Áp lực bánh xe lên ray : Pmax=Rmax=35,3kN

Pmin =Rmin=10,3kN- Bề rộng cầu trục : Bct =2LK= 32m

- Số lượng bánh xe một bên cầu trục: n = 0 2 - Khoảng cách hai bánh xe cầu trục: R=2700mm

- Trọng lượng xe con của cầu trục: Gxecon=5,1kN

2.3.1 Xác định áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột (Dmax , Dmin):

Áp lực đứng lên vai cột: Dmax =n n P c max.yi ; Dmin =n n P c min.yi

Trong đó: - n =1,1: Hệ số độ tin cậy;

- n =c 0,85: Hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình

- yi: Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với tung

độ ở gối bằng 1

Bảng 2 3: Áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột

Hình 2 5: Sơ đồ truyền áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột

2.3.2 Xác định lực xô ngang T vào cột do lực hãm của xe con:

Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động, tại các bánh xe của cầu trục xuất hiện lực ngang tiêu chuẩn 1c

T , các lực này cũng di

động như lực thẳng đứng P và do đó sẽ gây lực ngang tập trung T cho cột Cách tính giá

trị T cũng xếp bánh xe trên đ.a.h Lực T truyền lên cột qua dầm hãm hoặc các chi tiết liên kết dầm cầu trục với cột nên điểm đặt tại cao trình mặt dầm cầu trục (hoặc mặt dầm hãm), có thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột

q: là áp lực gió phân bố trên mét dài khung

W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IIA có W0 =95(daN m/ 2) n = 1.2: là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

k: là hệ số phụ thuộc vào độ cao

C: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu B: là bước khung

2.4.1 Tải trọng gió ngang nhà:

Công trình xây dựng tại địa điểm có dạng địa hình A , tra bảng 1.2 phụ lục 1 sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp” có được hệ số độ cao của tải trọng gió ở cột và mái là: kcot=1,136; kmai =1,186

*) Xác định tải trọng gió ngang nhà vào khung:

Bảng 2 5: Tải trọng gió ngang nhà vào khung

Hình 2 7: Sơ đồ truyền tải trọng gió ngang GXT

Hình 2.8: Sơ đồ truyền tải trọng gió ngang nhà GXP

2.4.2 Tải trọng gió dọc nhà:

*) Xác định hệ số khí động Ce:

Khi này, hệ số khí động trên hai mặt mái có giá trị bằng -0,7; hệ số khí động trên cột là giá trị Ce3, phụ thuộc vào tỉ lệ L/ΣB (ΣB- chiều dài toàn nhà) và H/ΣB

Bảng 2 6: Tải trọng gió dọc nhà vào khung

Hình 2 9: Sơ đồ truyền tải trọng gió ngang nhà

CHƯƠNG 3: NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 3.1 Xác định nội lực:

Nội lực khung sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán Nội lực xác định riêng rẽ cho từng trường hợp tải trọng, gồm các trường hợp:

- Tĩnh tải:

- Hoạt tải sửa chữa mái ở nửa trái dầm mái: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp hoạt tải sửa chữa mái ở nửa phải dầm mái bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

- Tải DMAX ở cột trái DMIN ở cột phải: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp DMIN ở cột trái DMAX ở cột phải bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

- Tải T ở cột trái: (Nội lực mang dấu ±, sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho - Gió ngang nhà từ trái qua phải: (sau đó suy ra kết quả nội lực khung cho trường hợp gió ngược lại bằng cách lấy đối xứng qua trục đối đối xứng của khung)

- Gió dọc nhà:

Thể hiện kết quả tại khung trục 2:

Hình 3 1: Tên phần tử khung trục 2 3.1.1 Nội lực do tĩnh tải :

Hình 3 2: Biểu đồ momen tĩnh tải

Hình 3 3: Biểu đồ lựu cắt tĩnh tải

Hình 3 4: Biểu đồ lực dọc tĩnh tải

3.1.2 Nội lực do hoạt tải mái trái, hoạt tải mái phải:

Hình 3 5: Biểu đồ momen hoạt tải mái trái

Hình 3 6: Biểu đồ lựu cắt hoạt tải mái trái

Hình 3 7: Biểu đồ lực dọc hoạt tải mái trái

Hình 3 8: Biểu đồ momen hoạt tải mái phải

Hình 3 9: Biểu đồ lựu cắt hoạt tải mái phải

Hình 3 10: Biểu đồ lực dọc hoạt tải mái phải 3.1.3 Nội lực do hoạt tải toàn mái:

Hình 3 11: Biểu đồ momen hoạt tải toàn mái

Hình 3 12: Biểu đồ lựu cắt tĩnh tải

Hình 3 13: Biểu đồ momen tĩnh tải 3.1.4 Nội lực do gió ngang nhà phương X, Y:

Hình 3 14: Biểu đồ momen GXT

Hình 3 15: Biểu đồ lực cắt GXT

Hình 3 16: Biểu đồ lực dọc GXT

Hình 3 17: Biểu đồ momen GXP

Hình 3 18: Biểu đồ lựu cắt GXP

Hình 3 19: Biểu đồ lực dọc GXP

3.1.5 Nội lực do gió dọc nhà:

Hình 3 20: Biểu đồ momen gió dọc nhà

Hình 3 21: Biểu đồ lựu cắt gió dọc nhà

Hình 3 22: Biểu đồ momen gió dọc nhà

3.1.6 Nội lực do Dmax trái, Dmax phải:

Hình 3 23: Biểu đồ momen Dmax trái

3.1.7 Nội lực do Tmax trái, Tmax phải:

Hình 3 29: Biểu đồ momen Tmax trái

3.2 Tổ hợp nội lực:

Có hai loại tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản 1 gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và một hoạt tải (hệ số tổ hợp nc =1) Tổ hợp cơ bản 2 gồm nội lực do tải trọng thường xuyên và nội lực các hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp nc= 0,9) Tại mỗi tiết diện tìm được 3 cặp nội lực:

- Tổ hợp gây mô men dương lớn nhất M+max và lực nén, lực cắt tương ứng Ntư, Vtư; - Tổ hợp gây mô men âm lớn nhất M-max và lực nén, lực cắt tương ứng Ntư, Vtư; - Tổ hợp gây lực dọc lớn nhất Nmax và mô men, lực cắt tương ứng Mtư, Vtư;

Hình 3 35: Vị trí các tiết diện cần tổ hợp nội lực