Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp
THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP ĐỀ BÀI 1. Kích thước nhà - Nhịp nhà dài L=27m - Bước cột 6m - Cao trình đỉnh ray H 1 =11 m - Chiều cao dầm cầu trục 700mm - Chiều sâu chọn cột dưới cốt: 800mm 2. Có 2 cầu trục có sức nâng Q(T) =30T. chế độ làm việc trung bình 3. Vật liệu: Kết cấu khung: thép BCT3 Các lớp bên trên bao gồm - Mái panen sườn BTCT 1.5x6m gc=150 daN/m 2 - BT chống thấm dày 4cm 3 0 /2500 mkG = γ - BT xỉ dày 12cm 3 0 /500 mkG = γ - 2 lớp vữa lát: dày 1.5cm/lớp 3 0 /1800 mkG = γ - 2 lớp gạch lá nem 1.5cm/lớp 3 0 /2000 mkG = γ Hoạt tải mái: ptc=75 daN/m 2 BT Mác 200. tường gạch tự mang. 4. Địa điểm xây dựng: Tam Điệp - Ninh Bình 1 I. Chọn sơ đồ kết cấu 1. Kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản: a. Kích thước cầu trục Sức trục Q=30T < 75T nên chọn mm750 = λ ( là khoảng cách từ trục ray đến trục định vị) Suy ra nhịp cầu trục 2 27 2.0,75 25,5( ) k L L m λ = − = − = Bảng số liệu cầu trục Nhịp k L (m) Loai ray c H Đáy K Bề rộng B F Bánh xe xe con 1 L 1 B Trọng lượng Áp lực bánh xe lên ray Xe con Toàn cầu trục 25.5 KP-70 2750 5100 6300 500 2500 300 12 56.6 33 b. Đường ray: Theo bảng IV.7 với loại ray KP-70 ta có: Loại ray Khối lượng 1m dài Kích thước (mm) H B b 1 b a d KP-70 52.83 120 120 70 76.5 32.5 28 2 c. Kích thước theo phương thẳng đứng: * chiều cao H 2 từ mặt ray đến cao trình cánh dưới dàn: 2 100 c H H f = + + ( ) 2750 c H mm = tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con Khe hở giữa xe con và kết cấu ( ) 350f mm= là khe hở khi xét tới độ võng của kết cấu 2 2750 100 350 3200( )H mm ⇒ = + + = • Chiều cao từ mặt nền đến cao trình mặt dưới dàn: 1 2 11000 3200 14200( )H H H mm = + = + = • Chiều dài phần cột trên: 2 3200 700 200 4100( ) t dct r H H H h mm = + + = + + = • Chiều dài phần cột dưới: 3 14200 4100 800 10900( ) d t H H H H mm = − + = − + = d. kích thước theo phương ngang: * Chiều rộng tiết diện cột trên ( ) ( ) 1/10 1/12 341,67 410 t t h H mm= − = − mặt khác 1 750 75 300 0 375( ) t h D B a mm λ < − − + = − − + = do đó chọn ( ) 350 t h mm= • Chiều rộng tiết diện cột dưới: 0 750 750 d h a mm λ = + ==+ chọn cột trên có tiết diện đặc. còn cột dưới có tiết diện cột rỗng 3 4 Mặt bằng lưới cột 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 5500 27000 2. Kích thước dàn: * Chọn dạng vì kèo hình thang. liên kết cứng với cột * Chiều cao đầu dàn lấy bằng 2200(mm) * Độ dốc cánh trên là 1/12 nên ta có chiều cao giữa dàn là: ( ) 2200 1/12*27000 / 2 3325 mm+ = * Cấu tạo cửa mái: ( ) ( ) 1/ 3 1/ 2 1/ 3 1/ 2 *27 9 13,5 cm L L m m= − = − = − Chọn 9 cm L m = * Chiều cao ô cửa mái: cm k bd bt H H H H = + + chọn sơ bộ 1 , 1,5 ; 2,5 bd bt k cm H H m H m H m + = = = 5 3. Sơ đồ khung ngang +0,00 -0,80 +10,9 +15,0 +17,2 +20,8 A B 3000 4500 4500 3000 3000 3000 30003000 Q 800 10100 4100 700 2750 2200 2500 4. Hệ giằng: a. Hệ giằng mái: * Hệ giằng cánh trên Bố trí trong mặt phẳng cánh trên của dàn thành các thanh chéo chữ thập 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 5500 27000 4500 3000 6000 4500 3000 6000 6 * Hệ giằng cánh dưới: Bố trí nằm trong mặt phẳng các thanh cánh dưới dàn mái 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 5500 27000 7500 600075006000 b. hệ giằng đứng: Nằm trong mặt phẳng các thanh đứng. được bố trí ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dưới C C 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 5500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Mặt cắt C-C c. hệ giằng cột: 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 5500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 7 8 II. Tính tải trọng tác dụng lên khung: 1. Tải trọng tác dụng lên dàn Tải trọng tác dụng thường xuyên a. Tải trọng do mái: Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m 2 ) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán daN/m 2 Tấm mái panen 1.5x6m 150 1.1 165 BT chống thấm dày 4cm. = 0 γ 2500kg/m 3 100 1.1 110 BT xỉ dày 12cm. = 0 γ 500kg/m 3 60 1.2 72 2 lớp vữa lát dày 1.5cm/lớp. = 0 γ 1800kg/m 3 54 1.3 70.2 2 lớp gạch lá nem. 1.5cm/lớp. 2000kg/m 3 60 1.1 66 Tổng cộng 424 483.2 Đổi ra phân bố đều trên mặt bằng: 2 424 / cos 424 / 0.997 425.28( / ) c m g daN m α = = = mặt bằng 2 483,2 / cos 483,2 / 0,997 484,65( / ) tt m g daN m α = = = mặt bằng b. Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: 2 1,2 1,2.0,7.27 22,68( / ) tc d d g L m daN m α = = = 2 1,2 1,1.1,2.0,7.27 24,95( / ) tt d d g n L m daN m α = = = Trong đó: n-hệ số vượt tải lấy bằng 1.1 1.2-hệ số kể đến trọng lượng các thanh dàn 9 d α là hệ số trọng lượng dàn:lấy bằng 0.6 ± 0.9 đối với nhịp 24 ± 36m. chọn 0,7 d α = c. Trọng lượng kết cấu cửa trời: 2 1,1.0,5.9 4,95( / ) ct ct ct g n L m daN m α = = = mặt bằng nhà 2 0,5.9 4,5( / ) c ct ct ct g L m daN m α = = = mặt bằng nhà Trong đó n-hệ số vượt tải lấy bằng 1.1 9 ct L m = 0,5 ct α = d. Trọng lượng bậu cửa trời và cửa kính: * Trọng lượng cửa kính: 2 40( / ) tc k g daN m = * Trọng lượng bậu cửa: 150( / ) tc b g daN m = * Lực tập trung ở chân cửa trời do cửa kính và bậu cửa: ( ) 1,1.(40.1,5.6 150.6) 1386( ) tc tc cb k k b G n g H B g B daN = + = + = * Quy trọng lượng kết cấu cửa trời về lực tập trung theo phương thẳng đứng: 4,95.9.6 267,3( ) ttr ct ct ct G g L B daN= = = Từ đây ta quy tải trọng tập trung do trọng lượng kết cấu cửa trời. trọng lượng kết cấu cánh cửa và bậu cửa vê tải phân bố trên mặt bằng nhà: 2 (G 2 ) / ( ) (267,3 2.1386) / (27.6) 18,76( / ) tt ttr cm ct cb g G LB daN m = + = + = Vậy tải trọng tác dụng thường xuyên là: 10 [...]... 9.49 2.29 19.2 ±6.30 28.13 N(T) 54.3 7.90 65.6 4 0 Q(T) -1.34 0.31 -2.81 ±0.24 A 3,9 107.0 9 3,5,6 34 III Thiết kế dàn mái: III.1 sơ đồ và các kích thước chính của dàn Nhịp tính thực tế của dàn Lo = L − 2(h t − a ) = 27 − 0, 7 = 26, 3( m) Khoảng cách mắt chính của dàn là 3m cấu tạo thanh dàn bằng thép CT3 có: R=2250 daN/cm2 D1 X1 T3 T2 T1 D2 X2 d1 2650 3000 X3 d2 3000 T4 X4 D3 4500 4500 3000 26300 III.2... ngang: a giả thiết: Thay dàn vì kèo bằng xà ngang đặc có độ cứng tương ứng đặt tại thanh cánh dưới dàn Chiều cao tính toán tính từ chân cột dưới đến thanh cánh dưới dàn Nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục trọng tâm của cột trên Khi tính toán khung đối xứng với tải trọng thẳng đứng đối xứng tác dụng trực tiếp lên xà ngang thì chuyển vị ngang rất bé lúc đó chỉ còn ẩn só là góc xoay tại liên kết giữa... trị T cũng xác định theo đường ảnh hưởng: T = nncT1 ∑ yi = 1, 2.0,85.1, 05(0,15 + 1 + 0,8) = 2.088(T ) = 20.88(kN ) Tmax 13 3 Tải trọng gió tác dụng lên khung: Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-95 nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn 36m do đó không xét đến phần gió động mà chỉ xét gió tĩnh Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm: + Gió thổi lên tường dọc được chuyển về thành phân bố trên khung + Gió... P2 = (d1 + d 2 ) / 2 p = 2,825.585 = 1653(daN ) P3 = d p = 3.585 = 1755(daN ) P4 = d P = 3, 75.585 = 2194(daN ) P5 / 2 = d p / 2 = 4,5.585 = 1316(daN ) c momen đầu dàn: Do dàn liên kết cứng với cột nên có momen tại liên kết cứng đó momen này chính là momen tại tiết diện B của cột khung Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn được momen đầu dàn: tr M min = 42070(daNm) ph M tu = 15870(daNm) ứng với tổ hợp... chuyển vị ngang nút * r11∆ + R1 p = 0 Phương trình chính tắc: M ∆ =1 Biểu đồ do gây ra giống như trường hợp tải Dmax Dmin nên ta cũng xác định được: r11 = 2 RB = 2*(−5, 2 EJ1 EJ ) = −0, 69 21 3 H H T Dùng công thức trong phụ lục III.2 để tính momen và phản lực tại đầu cột B B’ Lực T đặt cách đỉnh cột là 4,1-0,7=3,4 m λ= J1 H 3, 4 4,1 −1 = 9 = 0, 227 < α = t = = 0, 273 µ = J2 15 H 15 MB = − → (1 − λ ) 2... 0,89 = 0, 37(T ) A H2 EJ1 15 0,89 2,69 0,11 1,49 MT (Tm) 6,3 4,65 6 Tính khung với tải trọng gió: * r11∆ + R1 p = 0 Phương trình chính tắc: r11 = 2 RB = 2*( −5, 2 EJ1 EJ ) = −0, 69 21 (Tm) 3 H H Dùng công thức trong bảng phụ lục III.2 để tìm momen và phản lực trong khung: - Đối với cột trái: q MB = − q RB = − 9 BF − 8C 2 9.1, 66.1, 05 − 8.1,182 qH 2 = − 1, 09.152 = −11, 74(Tm) 12(4 AC − 3B 2 ) 12.7,... tải trọng thường xuyên: * Do tải trọng tạm thời: Vg = Ag = g.L / 2 = 31, 7 ( 27 m / 2 ) = 427,95( kN ) V p = Ap = p ( L / 2 ) = 5,85 ( 27m / 2 ) = 78,98(kN ) V V b Do trọng lượng dầm cầu trục 11 Theo công thức kinh nghiệm Gdct = α dct L2 = 30.6 2 = 1080( daN ) = 10,8( kN ) dct α dct Trong đó: ≤ 75T chọn α dct là hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục = 30 Ldct = B = 6(m) ; α dct = 24 − 37 với Q c... và cột khi 2 nút 2 EJ d 2 E (4 J1 ) = = 0,3EJ1 L 27 16 Đối với cột bậc( thanh có tiết diện thay đổi) thì cho trong bảng III.1( phụ lục) cot MB = − α= 4C EJ 1 K H µ= trong đó: cot MB được tính dựa vào công thức J1 −1 = 9 J2 H t 4,1 = = 0, 27 H 15 A = 1 + αµ = 1 + 0, 27.9 = 3, 43 B = 1 + α 2 µ = 1 + 0, 272.9 = 1, 66 C = 1 + α 3 µ = 1 + 0, 273.9 = 1,18 F = 1 + α 4 µ = 1 + 0, 274.9 = 1, 05 k = 4 AC − 3B . THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP ĐỀ BÀI 1. Kích thước nhà - Nhịp nhà dài L=27m - Bước cột 6m - Cao trình đỉnh ray H 1 =11. lượng kết cấu cửa trời về lực tập trung theo phương thẳng đứng: 4,95.9.6 267,3( ) ttr ct ct ct G g L B daN= = = Từ đây ta quy tải trọng tập trung do trọng lượng kết cấu cửa trời. trọng lượng kết. mm = tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con Khe hở giữa xe con và kết cấu ( ) 350f mm= là khe hở khi xét tới độ võng của kết cấu 2 2750 100 350 3200( )H mm ⇒ = + + = • Chiều cao từ mặt nền đến