đồ án thiết kế công trình thép thiết kế khung ngang

1.2.4 Tiết diện dầm mái 4

1.2.5 Tiết diện vai cột 5

1.2.6 Tiết diện các cấu kiện cửa trời 6

2.1.1 Xà gồ chịu tác dụng tĩnh tải, hoạt tải và trọng lượng bản thân xà gồ 9

2.1.2 Xà gồ chịu tải trọng gió 11

2.2 Thiết kế sườn tường 11

2.2.1 Cấu tạo sườn tường 11

2.2.2 Thiết kế sườn tường 12

2.3 Thiết kế dầm cầu trục 14

2.3.1 Sơ đồ tính 14

2.3.2 Tải trọng tác động lên dầm cầu trục 14

2.3.3 Chọn dạng tiết diện dầm 16

2.3.4 Kiểm tra tiết diện dầm cầu trục 17

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NỘI LỰC KHUNG NGANG 19

3.1 Sơ đồ tính khung 19

3.2 Tải trọng tác dụng lên khung 19

3.2.1 Tải trọng thường xuyên 19

3.2.2 Hoạt tải sửa chữa mái 20

3.2.3 Tải trọng gió 20

3.2.4 Hoạt tải cầu trục 22

3.2.5 Tính toán nội lực khung 23

3.2.6 Nội lực và tổ hợp nội lực 29

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CỘT KHUNG 39

4.1 Tiết diện sơ bộ cột 39

4.1.1 Kích thước tiết diện cột 39

4.1.2 Chiều cao tính toán của cột 39

4.1.3 Kiểm tra điều kiện khống chế độ mảnh 40

4.2 Kiểm tra tiết diện cột 40

4.2.1 Chọn cặp nội lực tính toán tiết diện cột 41

4.2.2 Kiểm tra điều kiện bền 41

4.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể cột 41

4.2.4 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh 44

4.2.5 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng 44

4.2.6 Thiết kế liên kết bản cánh với bản bụng 45

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ XÀ NGANG 46

5.1 Thiết kế xà ngang tại nách khung 46

5.1.1 Kích thước tiết diện sơ bộ 46

5.1.2 Kiểm tra điều kiện bền 47

5.1.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể 47

5.1.4 Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ 48

5.2 Kiểm tra tiết diện tại đỉnh khung 49

5.2.1 Thông số chung 49

5.2.2 Kiểm tra điều kiện cường độ 50

5.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của dầm mái 50

5.2.4 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng tiết diện dầm mái 51

6.1.2 Kiểm tra điều kiện bền tại tiết diện ngàm 54

6.1.3 Kiểm tra điều kiện ép mặt bảng bụng dầm vai 54

6.1.4 Kiểm tra ổn định cục bộ dầm vai 55

6.1.5 Kiểm tra chuyển vị dầm vai 56

6.1.6 Thiết kế sườn gia cố cho dầm vai và bụng cột 56

6.1.7 Thiết kế liên kết dầm vai vào cột 57

6.2.5 Thiết kế bu lông neo 63

6.3 Thiết kế mối nối đỉnh cột 64

6.3.1 Thiết kế bu lông liên kết 64

6.3.2 Tính toán mặt bích 66

6.3.3 Thiết kế liên kết mặt bích với cột và xà ngang 67

6.4 Thiết kế mối nối đỉnh dầm mái 68

6.4.1 Thiết kế bu lông liên kết 68

6.4.2 Thiết kế mặt bích 69

6.4.3 Thiết kế liên kết mặt bích với xà ngang 69

6.5 Thiết kế liên kết của trời vào khung 70

6.5.1 Thiết kế bu lông liên kết 70

6.5.2 Thiết kế mặt bích 72

6.5.3 Thiết kế mặt bích với dầm mái 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ KHUNG NGANG

Tôn mái và tôn tường Tôn ASEM, dày 0.47 0.01mm Que hàn N42 hoặc tương đương (MPa)

Phương pháp hàn bán tự động, phương pháp kiểm tra thông thường.

1.1.3 Tiêu chuẩn áp dụng

TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác dụng – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575 – 2012: Thiết kế kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế.

1.2 Kích thước khung ngang1.2.1 Bố trí lưới cột

Theo phương dọc nhà bố trí với bước 6.0m, công trình có 4 bước gian Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp L = 24m.

Công trình có chiều dài 60m nên không bố trí khe nhiệt, cột theo phương dọc nhà có khoảng cách giữa các cột là 6m.

Hình 1.1 - Bố trí lưới cột trên mặt bằng1.2.2 Kích thước khung ngang theo phương đứng

Hình 1.2 - Mặt cắt khung điển hình nhà công nghiệp

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: (m) Trong đó

Hk = 1.14m : Chiều cao grabit của cầu trục, là khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao nhất của cầu trục lấy theo catalo cầu trục.

bk = 0.3m : Khen ở an toàn giữa cầu trục và xà ngang.

H3 = 0m : Phần cột chôn dưới 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 (chiều cao cột trên):

1.5 + 0.7 + 0.2 = 2.4 (m) Trong đó

Hdct = 0.7m : Chiều cao dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặc chọn sơ bộ khoảng 1/8÷1/10 nhịp dầm.

hr = 0.2m : Chiều cao ray và đệm, lấy theo quy cách ray hoặc chọn sơ bộ

→ Chọn h = 750 mm  Bề rộng tiết diện cột

và

→ Chọn b = 350 mm

 Bề dày bản bụng nên chọn vào khoảng và để đảm bảo điều kiện chống gỉ không nên chọn bé hơn 6mm.

→ Chọn tw = 8 mm  Bề dày bản cánh

→ Chọn tf = 12 mm.

Vậy tiết diện cột là: I-750x350x8x12

 Kiểm tra khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong của cột:

Trong đó

Lk = 22.5m : Nhịp cầu trục (khoảng cách giữa 2 tim ray) lấy trong catalo cầu trục.

Ta được , khoảng cách từ trục ray đến mép cầu trục Thỏa điều kiện vận hành cầu trục.

1.2.4 Tiết diện dầm mái

 Chiều cao tiết diện tại nút dầm mái

Tiết diện này liên kết với cột:

→ Chọn h1 = 750mm, thông thường nên chọn bằng với chiều cao cột  Chiều cao tiết diện tại đỉnh khung: chọn h2 = 400mm Vậy chiều cao của dầm mái

giảm dần từ 750mm (tại nút khung) xuống 400mm (tại đỉnh khung)  Bề rộng tiết diện

→ Chọn b = 300 mm.

 Bề dày bản bụng nên chọn vào (1/100÷1/70)h và để đảm bảo điều kiện chống gỉ không nên chọn bé hơn 6mm.

→ Chọn  Bề dày bản cánh

→ Chọn tf = 12 mm.

Tiết diện dầm mái tại nút khung là I-750x300x8x12Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung là I-400x300x8x12Tiết diện dầm mái có thể ghi là I-(750 400)x3⁓00x8x121.2.5 Tiết diện vai cột

Vai cột có nhiệm vụ chịu tải trọng từ cầu trục và truyền tải trọng này vào cột Đối với cột giật bậc thì vai cột thường nằm trong chiều cao cột dưới và có thêm chịu phản lực của cánh trong cột biên Với cột có tiết diện không đổi (đồ án này) vai cột như một dầm công xôn tiết diện chữ I liên kết vào cánh trong của cột Tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục, bước khung và nhịp của dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung, Dmax/Dmin, đến mép trong của vai cột).

 Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục  Chiều dài vai cột:

Trong công thức trên: h là chiều cao tiết diện cột, 0.15 m là khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài cùng của vai cột.

 Chọn chiều cao của dầm vai tại điểm đặt lực Dmax là 300 mm

 Chọn chiều cao của dầm vai tại vị trí ngàm với cánh trong của cột là 450 mm  Chọn bề rộng tiết diện vai cột là 200 mm

 Chọn bề dày bản bụng vai cột là 8 mm  Chọn bề dày bản cánh vai cột là 12 mm

Vậy tiết diện dầm vai là I-(450 300)x200x8x10⁓

Hình 1.4 - Các thông số cơ bản tại vai cột

1.2.6 Tiết diện các cấu kiện cửa trời

Cửa trời có tác dụng thông thoáng cho nhà xưởng Kích thước của cửa trời phụ thuộc vào yêu cầu thông thoáng của nhà xưởng Thông thường, bề rộng cửa trời trong khoảng (1/8÷1/4) nhịp nhà và chiều cao cửa trời bằng 1/2 bề rộng Do đó  Bề rộng cửa trời

→ Chọn Lctr = 4(m)  Chiều cao cửa trời

 Cột và dầm mái cửa trời tiết diện chữ I với các thông số sau: Chiều cao cột và dầm mái cửa trời là 200 mm

Bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là 100 mm Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là 6 mm Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời là 8 mm

Vậy tiết diện dầm, cột cửa trời là I-200x100x6x81.3 Hệ giằng

Đối với các công trình bằng thép, do vật liệu có cường độ cao nên tiết diện thường nhỏ, độ mảnh lớn Vì vậy, hệ giằng là một bộ phận rất quan trọng trong nhà thép tiền chế Các tác dụng của hệ giằng như sau:

 Đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng không gian cho kết cấu chịu lực.

 Chịu các tải trọng tác dụng lên phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất, và truyền tải trọng này xuống móng.

 Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho cột, dầm mái.

 Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc thi công lấp dựng.

Hệ giằng của nhà có thể được chia thành hai nhóm: hệ giằng cột và hệ giằng mái.

1.3.1 Hệ giằng cột

Hệ giằng cột đảm bảo độ cứng dọc nhà và ổn định cho cột Do khung được tính theo phương ngang nhà nên độ cứng dọc nhà rất bé, có thể xem cột liên kết khớp với móng Vì vậy muốn cả khối nhà đứng vững cần phải cấu tạo cho một miếng cứng bất biến hình để các cột khác tựa vào Thường các thanh (cáp) giằng chéo nối 2 cột giữa nhà hoặc giữa 2 khe nhiệt độ để tạo thành miếng cứng Ngoài ra ở đầu hồi, đầu khối nhiệt độ cũng bố trí hệ giằng để truyền tải trọng gió theo phương dọc nhà hoặc lực hãm dọc nhà của cầu trục nhanh chống xuống móng Góc nghiêng giữa các thanh giằng với phương ngang hợp lý từ 350 đến 550, vì vậy khi cột cao phải chia ra nhiều khoảng và dùng thanh chống phụ Các thanh chống phụ này phải có độ mảnh

Ngoài hệ thanh (cáp) giằng dạng chữ X còn có hệ giằng dạng cổng Kiểu giằng dạng cổng thường được sử dụng khi cần làm lối đi thông qua.

Khi bố trí hệ giằng cột, không được vượt quá các kích thước giới hạn sau: Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng gần nhất không lớn hơn 75m, khoảng cách hệ giằng trong một khối nhiệt độ không lớn hơn 50m (Mục 11.1.2, TCVN 5575:2012).

Với các số liệu của đồ án, bố trí hệ giằng cột với các thanh chéo Ø25 và thanh chống 2C20.

Hình 1.5 - Hệ giằng cột1.3.2 Hệ giằng mái

Hệ giằng mái được bố trí ở hai đầu hồi và ở chỗ có hệ giằng cột Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng chéo và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo thanh chống có độ mảnh Thanh giằng chéo làm từ thép tròn tiết diện Ø16.

Bảng 2.1 - Đặc trưng tiết diện hình học xà gồ

Dựa vào mặt bằng bố trí xà gồ mái có sơ đồ tính như sau:

Hình 2.1 - Sơ đồ tính xà gồ trong và ngoài mặt phẳng2.1.1.2 Xác định các loại tải trọng tác dụng lên xà gồ

 Chọn tôn mái ASTM dày 0.47±0.01 (mm), chiều cao sóng 65 (mm), trọng lượng

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ:

 Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ:

= 0.59 (kN/m).

 Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng theo hai phương x,y:

 Tải trọng tính toán tác dụng theo hai phương x,y:

2.1.1.3 Xác định nội lực và kiểm tra bền

 Moment lớn nhất theo hai phương

 Kiểm tra điều kiện bền

Thoả điều kiện bền  Kiểm tra độ võng giữa nhịp

Nhận xét : Thoả điều kiện võng.

 Tải trọng gió tính toán tác dụng lên xà gồ

 Tĩnh tải theo phương x

2.1.2.2 Xác định nội lực và kiểm tra bền

 Moment uốn xà gồ do tải trọng gió

 Ứng suất trong xà gồ

(Thoả điều kiện bền)

Vậy chọn xà gồ là thép hình tiết diện C175×65×20×1.8 là hợp lý.2.2 Thiết kế sườn tường

2.2.1 Cấu tạo sườn tường

Tường nhà công nghiệp gồm lớp tôn tường và sườn tường Tôn tường được sử dụng là loại tôm ASTM dày 60mm

Khoảng cách bố trí giữa các sườn tường theo phương đứng là 4000 mm Sơ đồ bố trí sườn tường được thể hiện ở trong sơ đồ sau:

Hình 2.2 - Sơ đồ tính sườn tường2.2.2 Thiết kế sườn tường

2.2.2.1 Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên sườn tường

Chọn tôn mái ASTM dày dày 0.47 ± 0.01 (mm), chiều cao sóng 65 (mm), trọng

Dùng sườn tường C175 ×65×20×1.8 có các đặc trưng tiết diện sau:

KL thanh (Kg/1m) h (mm) b (mm) Jx (cm4) Wx (cm³) Jy (cm4) Wy (cm3) 4.84 175 65 273.044 31.205 29.284 6.154

Bảng 2.2 - Bảng đặc trưng tiết diện của sườn tường

Dựa vào sơ đồ bố trí sườn tường có được sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên sườn tường như sau:

Hình 2.3 - Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên sườn tường

 Tải trọng gió ngang tác dụng lên sườn tường:

Trong đó:

: Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ VN Vùng gió IIIA lấy bằng 1.10 kN/m2.

: Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió.

: Hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và hình dạng địa hình.

: Hệ số khí động

(số liệu và bảng tra lấy trong TCVN 2737 – 1995)  Trọng lượng bản thân của tấm tôn tác dụng lên sườn tường:

 Trọng lượng bản thân của sườn tường ,

2.2.2.2 Tính toán nội lực

 Moment uốn do gió gây ra:

Xét tỷ số , moment uốn do tải trọng gió tính toán như sau:

 Moment uốn do trọng lượng bản thân sườn tường:

 Moment uốn do trọng lượng bản thân của tấm tôn:

2.2.2.3 Kiểm tra bền

Một cách gần đúng, ta xem toàn bộ tiết diện chịu uốn do gió gây uốn quanh trục , chịu uốn quanh trục do trọng lượng bản thân của sườn tường gây ra và trọng lượng bản thân của tấm tôn bao che do một cánh tiết diện sườn chịu.

Kiểm tra tiết diện sườn theo công thức sau:

Thỏa mãn điều kiện

2.2.2.4 Kiểm tra độ võng

Độ võng thép theo phương y (do gió gây ra):

Thỏa mãn điều kiện độ võng Vậy sườn tường là thép C175×65×20×1.8 là hợp lý

2.3 Thiết kế dầm cầu trục2.3.1 Sơ đồ tính

Ta chọn sơ đồ tính là dầm đơn giản, nhịp L = B = 6m.

Ưu điểm: dễ lắp dựng, chịu lực chính xác, không bị ảnh hưởng bởi lún lệch hoặc nhiệt độ, được sử dụng phổ biến.

Hình 2.4 - Sơ đồ tính toán dầm cầu trục2.3.2 Tải trọng tác động lên dầm cầu trục

Tải trọng mà cầu trục tác dụng lên kết cấu đỡ cầu trục thông qua các bánh xe cầu trục.

Khi tính toán độ bền và độ ổn định cần xét tới tải trọng do 2 cầu trục mạng vật nặng ở vị trí sát nhau tác dụng bất lợi nhất, bao gồm áp lực thẳng đứng tính toán P và lực ngang tính toán T ở một bánh xe được xác định theo công thức:

Trong đó:

k1, k2: Hệ số động lực, lấy theo bảng 1.4/64 – giáo trình Kết Cấu Thép

n: Hệ số độ tin cậy tải trọng, lấy n=1.1

nc: Hệ số tổ hợp, lấy nc = 0.85, 2 cầu trục làm việc trung bình

T1: Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 2 bánh xe lên ray Được xác định như sau:

 Theo nguyên tắc Vinkle, moment Mmax xuất hiện khi hợp lực R của tất cả các lực trên dầm đối xứng với một lực P gần R nhất qua điểm giữa dầm, tại tiết diện đặt lực P đó sẽ có Mmax.

 Trường hợp nguy hiểm nhất: Có 2 bánh xe trên dầm cầu trục Dựa vào nguyên tắc Vinkle ta tìm được vị trí bất lợi nhất khi có 2 bánh xe của 2 xe con trên dầm cầu trục.

Hình 2.5 - Sơ đồ xác định moment lớn nhất  Xác định vị trí đặt hợp lực R (Cách P trái một đoạn là x)

 Khoảng cách từ gối trái đến điểm đặt lực P gần nhất

Xác định phản lực tại gối, vẽ biểu đồ moment từ đó ta suy ra  Xác định lực cắt lớn nhất:

Hình 2.6 - Sơ đồ xác định lực cắt lớn nhất

 Lực cắt lớn nhất ở gần gối tựa xác định theo đường ảnh hưởng với sơ đồ chất tải

như trên:

 Trọng lượng bản thân và hoạt tải sửa chữa dầm cầu trục được thiết kế bằng cách nhân Mmax và Qmax với hệ số an toàn , như vậy lực cắt và moment tính toán là:

2.3.3 Chọn dạng tiết diện dầm

Là cấu kiện chịu uốn lớn nhất ở giữa nhịp và chịu cắt lớn nhất ở đầu dâm, do đó ta chọn dầm là dầm tổ hợp hàn vì nó có khả năng chống uốn tương đối tốt.

Vậy tiết diện sơ bộ dầm cầu trục là: I500× 250 ×8×1 0

2.3.4 Kiểm tra tiết diện dầm cầu trục

Đặc trưng tiết diện hình học dầm cầu trục I500× 250 ×8×10

Bảng 2.3 - Bảng đặc trưng tiết diện dầm cầu trục

 Kiểm tra điều kiện cường độ

 Tại tiết diện giữa dầm Điều kiện bền chịu uốn

→ Thỏa điều kiện chịu uốn Điều kiện chịu cắt

→ Thỏa điều kiện chịu cắt

Điều kiện chịu đồng thời cả uốn và cắt

→ Thỏa mãn đồng thời cả điều kiện chịu cắt và điều kiện chịu uốn  Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng

 Độ võng tương đối cho phép: (Đối với chế độ làm việc nhẹ, lấy theo giáo trính Kết Cấu Thép trang 73)

 Đối với độ chính xác cho phép, độ võng được tính bằng công thức sau:

(Thỏa) Trong đó

Mtc: Moment uốn do tải trọng tiêu chuẩn của một cầu trục gây ra (không kể đến

hệ sộ vượt tải và hệ số động) -

E: Mô – đun đàn hồi của vật liệu có giá trị bằng

J: Moment quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hòa,

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NỘI LỰC KHUNG NGANG

1.2.3.

3.1 Sơ đồ tính khung

Cột và xà ngang được mô hình thành các thanh có các đặc trưng tiết diện và vật liệu Kích thước khung xác định theo kích thước khung ngang chương I.

Liên kết của khung được xác định như sau:

(1): Liên kết cột với xà ngang là liên kết nút cứng (2): Liên kết giữa xà với xà là liên kết nút cứng (3): Liên kết giữa chân cột với móng là liên kết ngàm (4): Liên kết cửa trời vào khung là liên kết nút cứng

Liên kết của khung ngang

3.2 Tải trọng tác dụng lên khung3.2.1 Tải trọng thường xuyên

3.2.1.1 Tải trọng mái tác dụng lên dầm mái, dầm mái cửa trời

Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn, hệ giằng mái, xà gồ mái, cửa trời: mặt bằng mái Trọng thực tế, dầm mái có thể chịu các tải trọng khác như: tải trọng hệ thống cơ, điện, lạnh, lớp cách nhiệt, Tuy nhiên, đồ án không xét đến các tải trọng này.

 Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

 Tải trọng tính toán phân bố lên dầm mái:

Trong công thức trên ng là hệ số độ tin cậy (hệ số vượt tải), khi tính toán cường độ và ổn định, đối với kết cấu thép: ng = 1.05 (Bảng 1, TCVN 2737:1995).

3.2.1.2 Tải trọng lên cột

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên cột bao gồm tải trọng kết cấu bao che, dầm cầu trục, dầm và dàn hãm.

 Tải trọng kết cấu bao che (xà gồ vách và tôn vách):

Tải trọng tiêu chuẩn phân bố lên cột:

Tải trọng tính toán phân bố lên cột:  Tải trọng dầm cầu trục:

Trong công thức trên: là hệ số trọng lượng bản thân của dầm cầu trục, là nhịp của dầm cầu trục.

 Tải trọng dầm và dàn hãm:

Ghi chú: Tải trọng thường xuyên còn có trọng lượng bản thân của cột và dầm mái Giá trị này sẽ được kể đến trong khi dùng phần mềm phân tích nội lực khung.

3.2.2 Hoạt tải sửa chữa mái

Theo TCVN 2737:1995, mái tôn có giá trị hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn mặt bằng nhà, do đó:

 Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:

 Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố lên dầm mái:

Trong công thức trên: tương ứng với độ mái dốc , là hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái (Bảng 3 và Mục 4.3.3, TCVN 2737:1995).

3.2.3 Tải trọng gió

Theo TCVN 2737:1995, áp lực gió tác dụng lên khung được tính theo công thức:

Trong đó:

n = 1.2 – Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

W0 = 1.25kN/m2 – Áp lực gió tiêu chuẩn vùng IIIB k – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao

c – Hệ số khí động, phụ thuộc vào hướng gió và hình dạng công trình B = 6m – Bước khung

 Xác định hệ số khí động Ce

Sơ đồ tra hệ số khí động

Các hệ số khí động được tra theo sơ đồ 2 và 8, TCVN 2737:1995:

 Xác định hệ số k

Hệ số k phụ thuộc vào dạng địa hình và chiều cao công trình Công trình nằm ở khu vực thuộc dạng địa hình B Tra bảng 5, TCVN 2737:1995, các trị k được xác 3 Cột cửa trời đón gió 13.5 1.25 1.056 +0.7 1.2 6 6.653 4 Mái cửa trời đón gió 13.7 1.25 1.0592 -0.563 1.2 6 -5.367 5 Cột hút gió 10.5 1.25 1.008 -0.5 1.2 6 -4.536 6 Mái hút gió 11.7 1.25 1.0272 -0.5 1.2 6 -4.6224 7 Cột cửa trời hút gió 13.5 1.25 1.056 -0.6 1.2 6 -5.7024 8 Mái cửa trời hút gió 13.7 1.25 1.0592 -0.4125 1.2 6 -3.932

3.2.4 Hoạt tải cầu trục3.2.4.1 Áp lực đứng

Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung vào vai cột Tải trọng đứng của cầu trục lên cột được xác định do tác dụng của chỉ hai cầu trục hoạt động trong một nhịp, bất kể số cầu trục thực tế trong nhịp đó Nhà nhiều nhịp thì cột giữa được tính với không quá 4 cầu trục (mỗi nhịp 2 cầu trục) Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục (Pmax) lên ray xảy ra khi xe con mang vật nặng ở vào vị trí sát nhất với cột phía đó, khi đó phía ray bên kia có áp lực nhỏ nhất (Pmin) Trị số Pmax, Pmin

được tra trong catalo cầu trục.

 Thông số cầu trục:

Sức trục Q = 15T, nhịp cầu trục LK = 22.5m, bề rộng cầu trục BK = 4230mm Khoảng cách hai bánh xe:

Trọng lượng toàn bộ cầu trục: Trọng lượng xe con:

Số bánh xe ở một bên ray:

Áp lực đứng tiêu chuẩn lớn nhất tại mỗi bánh xe: Áp lực đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất tại mỗi bánh xe:

 Áp lực đứng lớn nhất , nhỏ nhất của cầu trục lên vai cột, xác đinh theo công thức sau:

Dựa vào loại cầu trục đã chọn ta có , , từ đó ta cho các bánh xe chuyển động ở các vị trí khác nhau trên 2 nhịp nhà và vẽ đường ảnh hưởng của phản lực tại gối giữa, ta có sơ đồ như sau:

Vị trí khi hai xe ở vị trí nguy hiểm

Đường ảnh hưởng do hai xe di chuyển gây ra tại gối giữa

Giả sử giá trị tại y1 = 1, từ đó suy ra y2 = 0.295, y3 =0.914, y4 =0.381→

Khi đó áp lực lớn nhất và nhỏ nhất do bánh xe tác động lên cột sẽ được tính:

3.2.4.2 Áp lực ngang

, với T được tính ở mục 2.3.2

3.2.5 Tính toán nội lực khung

Dùng phần mềm SAP2000 để mô hình kết cấu và phân tích nội lực khung Cột và dầm được thay thế bằng các thanh tại trục phần tử.

Tính toán kết cấu khung theo sơ đồ khung phẳng Liên kết cột và móng là liên kết ngàm các liên kết giữa cột và dầm mái, đỉnh khung, cột cửa trời và dầm mái, cột cửa trời và dầm mái cửa trời, đỉnh khung là liên kết cứng (như đã liệt kê ở phần đầu chương 3).

Các tiết diện được khai báo theo tiết diện sơ bộ đã chọn.

Tải trọng được gán vào khung theo các giá trị được tính toán ở trên Trọng lượng bản thân cột và xà ngang được phần mềm Sap2000 tính tự động, hệ số selfwweight

.

Sơ đồ hình học khung

Hình dạng tiết diện khung ngang

Tải trọng thường xuyên (kN/m, kN)

Hoạt tải sửa chữa mái (kN/m)

Tải gió trái (kN/m)

Tải gió phải (kN/m)

Tải T trái dương (kN)

Tải T trái âm (kN)

Tải T phải dương (kN)

Tải T phải âm (kN)

3.2.6 Nội lực và tổ hợp nội lực3.2.6.1 Nội lực

Moment tải trọng thường xuyên (kNm)

Moment hoạt tải mái (kN.m)

Moment gió trái (kNm)

Moment gió phải (kNm)

Moment Dmax trái (kNm)

Moment Dmax phải (kNm)

Moment T trái dương (kNm)

Moment T trái âm (kNm)

Moment T phải dương (kNm)

Moment T phải âm (kNm)

Biểu đồ bao moment (kNm)

Biểu đồ bao lực dọc (kN)

Biểu đồ bao lực cắt (kN)