Đang tải... (xem toàn văn)
Thuyết minh tính toán đồ án thép 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp - Khung zamil giới thiệu đến các bạn những nội dung về thiết kế xà gồ mái, các kích thước chính của khung ngang, tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột,... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ THUYẾT MINH TÍNH TỐN ĐỒ ÁN THÉP 2 THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CƠNG NGHIỆP 1 TẦNG ,1 NHỊP ( KHUNG ZAMIL) A. THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI: Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái, lớp cách nhiệt và trọng lượng bản thân của xà gồ. Lớp mái và xà gồ được chọn trước theo tài liệu “ Pre – Engineered Buildings Design Manual “. Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của xà gồ Tấm lợp mái : (single skin panels) hình dạng tấm lợp mái chọn như sau: Có các thơng số kỹ thuật : Chiều dày Trọng lượng 1 tấm D.tích 1tấm Tải trọng cho phép 2 (mm) (kG/m ) (m ) (kN/m2) 0,7 6,59 8,39 1,96 SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ 10 31 31 36 10 213 213 213 213 213 1065 Type " F " steel panel Lớp cách nhiệt: Xà gồ : Ta chọn xà gồ hình chữ “ Z “ ở bên trong và 2 xà gồ hình chữ “ C ” ở ngồi biên nhằm làm tăng ổn định cho mái • Hình dạng và các thơng số của xà gồ chữ “ Z “ Chọn tiết diện xà gồ là tiết diện chữ Z (là loại xà gồ được chế tạo từ thép cán nguội) Tiết diện 200Z17 Ix (cm4) Wx Iy (cm ) (cm4) 358,8 35,88 49,86 Wy (cm3) Trọng lượng (kg/m) Chiều dày (mm) Diện tích (cm2) Tải trọng cho phép (KN) 7,01 4,74 1,75 6,04 16,44 20 85 180 200 20 1.75 1.75 60 Xà g ồ chữ Z(200Z17) C(180ES20) Tiết diện Jx (cm4) Wx (cm3) Jy (cm4) Wy (cm3) Trọng lượng (kg/m) Chiều dày (mm) Xà gồ chữ Diện tích (cm2) L (mm) SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ 180ES20 491,7 49,17 73,73 12,12 6,11 2,0 7,8 20 1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ : Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt, tải trọng bản thân xà gồ và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là : 1,5 m 1,5 cos 8,530 Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là : (Độ dốc i = 15 = 8,53o) a.Tĩnh tải : Vật liệu mái Hệ số vượt tải 1 lớp tơn lợp mái 1,05 1,52 m Tải trọng tiêu chuẩn (kG/m2) 6,59 Tải trọng tính toán (kG/m2) 6,92 Xà gồ mái 200Z17 1,05 4,74 4,98 Xà gồ mái 180ES20 1,05 6,11 6,416 Bọt thuỷ tinh cách 1,2 10 nhiệt b . Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 30 kG/m2 với hệ số vượt tải n = 1,3 ptt = 30.1,3 = 39 kG/m2 Tải trọng tác dụng lên xà gồ 200Z17: 12 1,5 + 4,74 = 75,56 (kG/m) cos 8,53 1,5 qtt = (6,92 + 12 + 39). + 4,74.1,05 = 93,01(kG/m) cos 8,53 qtc = (6,59 + 10 + 30). 2 . Kiểm tra lại xà gồ đã chọn : Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa được tính tốn như cấu kiện chịu uốn xiên Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ tác dụng theo 2 phương với trục xx tạo với phương ngang một góc = 8,53o (Độ dốc i = 15) y y x x x q.sina x q.sina y y a a q q.cos a q q.cos SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ a. Kiểm tra với xà gồ chữ “Z” Tải trọng tác dụng theo các phương xx và yy là tc q x q tc sin 75,56 sin 8,53 11,2 kG / m q y tc q tc cos 75,56 cos 8,53 q x tt q tt sin q tt cos 93,01sin 8,53 13,79 kG / m 93,01 cos 8,53 91,98 kG / m tt q y *Theo điều kiện bền: td x Mx Wx y 74,72 kG / m My Wy c f = 1 hệ số điều kiện làm việc f =2150 kG/cm2 : cường độ của thép xà gồ Xà gồ tính tốn theo 2 phương đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa lên xà ngang mơ men đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp c tt Ta có : M x q y B 91,98.600 2.10 41391,98 kG.cm 13,79.600 10 1551,8 kG.cm 32 q x B 32 tt M y qy qx 3000 6000 3000 My Mx Sơ đồ tính xà gồ theo phương xx và yy: td x y 41391,98 35,88 1551,8 1153,6 7,01 221,38 1375kG / cm c f 2150kG / cm *Kiểm tra theo điều kiện biến dạng: Xà gồ có độ võng theo cả 2 phương tuy nhiên độ võng theo phương mặt phẳng mái rất nhỏ nên có thể bỏ qua , ta chỉ xét đến độ võng theo phương vng góc với mặt phẳng mái y 200 Công thức kiểm tra : 5.10 B B q y B 74,72.10 2.600 Ta có : y 384 E.I x 384 2,1.10 6.409,1 1,7 0,00283 2,83.10 5.10 B 600 tc 1,7 cm Vậy xà gồ giữa 200Z17 đảm bảo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng. b. Kiểm tra với xà gồ chữ “C” SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ *Tải trọng tác dụng: Tải trọng tác dụng lên xà gồ 180ES20: 1,5 + 6,11 = 41,52 (kG/m) cos 8,53 1,5 qtt = (6,92 + 12 + 39). + 6,11.1,05 = 50,44(kG/m) cos 8,53 qtc = (6,59+ 10 + 30). Tải trọng tác dụng theo các phương xx và yy là : tc q x q tc sin 41,52 sin 8,53 6,16 kG / m q y tc q tc cos 41,52 cos 8,53 q x tt q y tt q tt sin q tt cos 50,44 sin 8,53 7,48 kG / m 50,44 cos 8,53 49,88 kG / m *Theo điều kiện bền : td x 41,1 kG / m Mx Wx y My c Wy f = 1 hệ số điều kiện làm việc f =2150 kG/cm2 : cường độ của thép xà gồ Xà gồ tính tốn theo 2 phương đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa lên xà ngang mơ men đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp c tt Ta có : M x q y B 49,88.600 2.10 22446 kG.cm 7,48.600 2.10 841,5 kG.cm 32 q x B 32 tt M y qy qx 3000 6000 3000 My Mx Sơ đồ tính xà gồ theo phương xx và yy: td x y 22446 49,17 841,5 12,12 456,5 69,43 525,93kG / cm c f 2150kG / cm *Kiểm tra theo điều kiện biến dạng: Xà gồ có độ võng theo cả 2 phương tuy nhiên độ võng theo phương mặt phẳng mái rất nhỏ nên có thể bỏ qua , ta chỉ xét đến độ võng theo phương vng góc với mặt phẳng mái y Cơng thức kiểm tra : tc Ta có : y q y B 384 E.I x B B 200 5.10 41,1.10 2.600 384 2,1.10 6.491,7 0,82cm SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ B 0,82 600 0,00137 1,37.10 5.10 Vậy xà gồ chữ “C” 180SE20 đảm bảo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng. B.CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.Các thơng số của cầu trục: Với sức trục Q = 10 tấn, chế độ làm việc trung bình ,chọn trục định vị trùng với mép ngồi của cột và = 750 mm Các thơng số kỹ thuật Sức Nhịp Kích thước gabarit chính áp lực bánh Trọng lượng trục cầu (mm) xe lên ray (T) (T) Q(T) trục B K Hct B1 Pmaxc Xe con Toàn cầu (m) trục 52,83 120 120 24 28 120 70 14 Lấy chiều cao ray và lớp đệm là: Hr = 120 + 20 = 140 (mm) 3.Dầm cầu trục: Từ bước cột và các thơng số của cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I định hình cao 50 cm có các thơng số như sau: 4.Kích thước của khung ngang: Xác định chiều cao cột và vai cột: Sơ đồ cấu tạo khung nhà 14 16 500 KP70 120 10 19,5 6300 4400 1900 260 13,5 2.Ray cầu trục: Loại ray sử dụng là KP70 có các thơng số kỹ thuật sau: Kích thước (mm) Loại ray Khối H B b lượng 1m dài, kg 200 SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 6 6500 8700 2200 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ 21000 A B Ta có : H1 = 6,5 m H2 = Hk + 100+f = 1900 + 100 +200 = 2200 mm = 2,2 m Ht = H2 + HDCT + Hr = 2,2+0,5+0,14 = 2,84 m Hd = H1 + H2 Hk = 6,5 +2,2 2,84 = 5,86 m Hc = Ht + Hd = 2,84+5,86 = 8,7 m C. TÁC DỤNG VÀ CÁCH BỐ TRÍ HỆ GIẰNG MÁI , GIẰNG CỘT * Tác dụng của hệ giằng : Bảo đảm tính bất biến hình và độ cứng khơng gian của hệ khung Bảo đảm ổn định tổng thể cho một số cấu kiện chịu nén Chịu các tải trọng dọc nhà Bảo đảm cho việc thi cơng dựng lắp được an tồn và thuận tiện a.Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái Tác dụng + Bảo đảm ổn định cho dàn theo phương ngồi mặt phẳng uốn + Dàn gió chịu tác dụng của tải trọng gió theo phương dọc nhà + Hệ giằng dọc theo đầu cột chịu lực hãm theo phương dọc nhà *Cách bố trí : xem trên bản vẽ A1 bTác dụng và cách bố trí hệ giằng cột Tác dụng : + Bảo đảm sự bất biến hình học + Bảo đảm độ cứng của tồn nhà theo phương dọc + Chịu tác dụng của các tải trọng dọc nhà và đảm bảo ổn định cho cột *Cách bố trí : xem trên bản vẽ A1 D. THIẾT KẾ KHUNG NGANG I. Xác định tải trọng : 1.Tĩnh tải: Tải trọng mái và xà gồ : trên thực tế tải này truyền lên khung dưới dạng lực tập trung tại điểm đặt các xà gồ, số lượng lực tập trung > 5 nên ta có thể quy về tải phân bố (trên mặt bằng) (6,59 + 10) 16.5, 42 � � g tcxm = � + ) = 125, 43(kG / m) o 21 � �cos8,53 � SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ grtt (6,92 12) 16.5,42.1,05 ) 140,8(kG / m) cos 8,53 o 21 Tải trọng bản thân khung ngang : Chương trình Sap 2000 sẽ tự tính khi ta giả thiết tiết diện cột và rường ngang . Tải trọng do xà gồ tường tơn đặt tại các cao trình của xà gồ tường: Với cột cao 8,7 m, nhưng do có 1m tường gạch tự mang ở dưới cùng khơng kể đến, chỉ tính đến trọng lượng xà gồ tường và tơn tường từ cốt +1m trở lên trên, tương ứng với chiều dài cột là 7,7m , giả thiết dùng 5 xà gồ 200Z17 dặt cách nhau 2 m , trọng lượng quy thành lực phân tập trung đặt tại đỉnh cột, còn gây ra mơmen ngược chiều với mơmen do tải trọng trong nhà gây ra nên khơng xét đến G tuong 6,92.8.6 + 4,98.5.6 = 481,6 kG Vậy tĩnh tải tác dụng lên rường ngang là : gr = 140,8 kG/m Tĩnh tải tác dụng lên đỉnh cột : Gc = 481,6 kG Tĩnh tải cầu trục: Tải trọng bản thân dầm cầu trục, ray và các lớp đệm :Tải này tác dụng lên vai cột khi tính tốn ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mơ men Gtc=(gct +g ).l = (76,1+ 71,23).6 = 883,98 kG Gtt = 1,05 .Gtc = 1,05 .883,98= 928,18 kG Mtc = Gtc .e = 883,98 . 0,55 = 486,2 kGm Mtt = Gtt .e = 928,18 . 0,55 = 510,5 kGm 2.Hoạt tải: Tải trọng tạm thời do sử dụng trên mái được lấy theo TCVN 27371995 đối với mái khơng người qua lại, chỉ có hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn: ptc=30kG/m2. ptt =1,3.30.6 = 234 (kG/m) 3.Hoạt tải do cầu trục: a. Hoạt tải đứng cầu trục: tc Pmax 13,5T tc Pmin Q G no tc Pmax 10 24 13,5 3,5T Áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột Dmax xác định theo đường ảnh hưởng phản lực Dmax = n.nc.( P tc max. yi ) Dmin = n.nc.( P tc min. yi ) tc p max tc 1900 4400 tc p max p max 4400 4100 1600 6000 6000 y1=1 y2=0,267 y3=0,683 Trong đó : n = 1,1 SVTH : NGUYỄN VĂN THÁI LỚP 2002X3 Trang: 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS . PHẠM MINH HÀ nc = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ trung bình hoặc nhẹ Từ đó ta tính được áp lực Dmax , Dmin : Dmax = n.nc.( P tc max. yi ) = 1,1.0,85.13,5.( y1 + y2 + y3) = 1,1.0,85.13,5.( 1 + 0,267 + 0,683) Dmax = 24,61 T Dmin = n.nc.( P tc min. yi ) =1,1.0,85. 3,5.( y1 + y2 + y3) = 1,1.0,85. 3,5.( 1 + 0,267 + 0,683) Dmax = 6,38 T Điểm đặt của Dmax , Dmin trùng với điểm đặt của dầm cầu trục Tải này tác dụng lên vai cột khi tính tốn ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mơ men Mmax= Dmax. e = 24,61,0,55 = 13,536 Tm Mmin= Dmin. e = 6,38. 0,55 = 3,509 Tm D max n D n tc D max tc D 24,61 22,37T 1,1 6,38 5,8T 1,1 tc M max tc D max e 22,37 . 0,55 = 12,3 Tm tc M tc D e 5,8 .0,55 = 3,19 Tm b.Lực hãm ngang T : Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp móc mềm xác định theo cơng thức : T n c n.T1 y i Với T1 : lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục lên ray T1 = To no To : lực hãm tác dụng lên toàn bộ cầu trục To f (Q G xecon ) 0,1 (10 4) 0,7T T1 To no 0,7 0,35T Đối với móc mềm f = 0,1 T n c n.T1 y i 0,85.1,1.0,35.(1 0,267 0,683) 0,638 T Lực hãm đặt trên cột ở mặt trên dầm cầu trục và cách mặt vai cột 0,64m ; cách đỉnh cột một đoạn y = 8,7 6,5 = 2,2 m . 4.Tải trọng gió: Tải trọng gió gồm hai thành phần : phần tĩnh và phần động.ở đây chiều cao nhà NK 18440 9220(kG ) Điều kiện bền: Nk= 9220 kG 9985,3 4992,65(kG ) Điều kiện bền : Nk= 4992,65 kG