Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN THIÉT KẾ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP (THUYẾT MINH)
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 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 = 9,5(m) - áp lực gió tiêu chuẩn: W o = 65(daN/m 2 ) - Bớc khung : B = 6(m) - Chiều dài nhà : 17B = 17x6 = 102(m) - Chiều cao dầm cầu trục : H dct = 700(mm) - Có 2 cần trục làm việc trong xởng 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 sờn 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 . Phơng pháp hàn tay có h =0,7; t =1; 1 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 Phần I : Tính toán chung A-các kích thớc chung I/Thành lập sơ đồ kết cấu: Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại nhà xởng 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 dới: sơ đồ khung 1 nhịp II/ Xác định các kích thớc khung ngang: II.1/ Các kích thớc theo phơng 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 thớc 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 2 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 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 dới dàn vì kèo. H=H 1 +H 2 =9,5 + 4,2 =13,7m. e- Chiều cao của cột dới: H d = H-H tr +H 3 H 3 :Chiều sâu của phần cột chôn dới cốt mặt nền :H 3 = 0,8m H d = H-H tr +h ch = 13,7 - 5,1 + 0,8 = 9,4m g - Chiều cao đầu dàn: Với kích thớc 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 thớc theo phơng ngang: a-Tính chiều cao tiết diện cột trên: Chiều cao h tr =(1/10 ữ 1/12) H tr với H tr :khoảng cách từ vai cột đến trục thanh cánh dới 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 dới. 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 3 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 d - Tính chiều dài cột dới h d : h d :Theo độ cứng ta có h d =(1/15 ữ 1/20) H= (1/15 ữ 1/20)13,7m Theo điều kiện cấu tạo ta chọn h d = +a=750+250 = 1000mm; l = 24m h = 1 3 . 7 m h3 = 0.8m h d = 9 . 4 M H t = 5 . 1 m h o = 2.2m h 1 = 9 . 5 m h2 = 4.2m 0.75m kích thước chính khung 1 nhịp 3 m 0,6m III/lập mặt bằng lới cột, bố trí hệ giằng mái, cột : III.1/Lập mặt bằng lới Cột : Nhà xởng đợc thiết kế có chiều dài nhà là : 102m do đó khi bố trí mặt bằng lới Cột ta không phải để khe lún nhiệt độ . Mặt bằng lới Cột đợc bố trí nh hình vẽ dới. 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 đợc nên bố trí ở đầu khối nhiệt độ và bố trí thêm ở giữa khối. Mặt bằng bố trí giằng cánh trên đợc thể hiện nh hình vẽ dới. b- Bố trí gằng trong mặt phẳng cánh dới : Giằng trong mặt phẳng cánh dới đợc 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 dới tại đầu hồi nhà làm gối tựa cho cột hồi chịu tỉ trọng gió thổi lên tờng Hồi nên còn gọi là dàn gió. Do Xởng có Cỗu trục Q = 75tấn để tăng độ cứng cho nhà ta bố trí thêm Hệ giằng cánh dời theo phơng 4 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 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 dới. 6000 2 4 0 0 0 60006000 500 b 60006000600060006000 a 6000600060006000600060006000 60006000 500 Sơ đồ mặt bằng lưới cột, giằng mái trong mặt phẳng cánh trên và dưới 321 87654 131211109 17161514 18 6 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 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 đợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn và cách nhau 12 - 15m theo phơng ngang nhà, theo phơng dọc nhà chúng đợc đặt tại những gian có giắng cánh trên và cánh dới. Hệ giắng dứng đợc bố trí nh sau : 5 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 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 dới của dàn kèo. Lớp dới bên dới dầm cầu trục cho đến chân cột. Các thanh giằng lớp trên đặt trong mặt phẳng trục Cột. Các thanh giằng lớp dới đặt trong mặt phẳng hai nhánh. Tấm cứng đợc 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 đợc 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 6 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 b- Tính toán khung ngang: I-Tải trọng tác động lên khung ngang: I.1-Tải trọng tác động lên dàn: đợc tính ra đơn vị daN/m 2 . a- Tải trọng mái: Dựa vào cấu tạo của mái để tính trọng lợng 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 vợt 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 lợng 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 ữ 0,9 :Là hệ số kể đến trọng lợng bản thân dàn ứng với nhịp từ 24 ữ 36m. L=24m ta chọn d =0,65 7 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 1,2:hệ số kể đến trọng lợng các thanh giằng. L:nhịp dàn 24m theo đầu bài 1,1 Hệ số vợt tải. g d = 1,1.1,2.0,65.24= 20,59daN/m 2 mặt bằng. c-Trọng lợng cửa mái: (lấy theo kinh nghiệm) g cm =1,1.(12 ữ 18) daN/m 2 cửa trời. Ta lấy g cm =14 daN/m 2 cửa trời. d- Trọng lợng của cửa kính và bậu cửa: - Trọng lợng cửa kính: g k =1,1.(35 ữ 40) daN/m 2 cửa. Ta lấy g k = 40 daN/m 2 . - Trọng lợng của bậu cửa: g b =1,1.(100 ữ 150) daN/md của bậu cửa (trên + dới). 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 + 4.1,4) = 9185+ 1594 = 10779daN G5=B.(g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).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: 8 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 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 ngời 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 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 phơng 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 đợc đặt vào trục cột biên): b- Do trọng lợng 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: 9 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 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. Đờng ảnh hởng 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 lợng vật cẩu=75T theo đầu bài Q =75T=750KN. G:trọng lợng 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. 8400 1280 840 4560 840 1280 6000 6000 1 0 , 8 6 0 , 5 7 3 0 , 4 3 3 0,1 p 1 p 1 p 2 p 2 p 2 p 2 p 1 p 1 mô men đường ảnh hưởng 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 hởng của nhiều cầu trục 1 lúc n c =0,85. n:hệ số vợt tải n=1,2 y i :Tung độ của đờng ảnh hởng. 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 10 [...]... các đờng hàn liên kết dầm đế nhánh mái với sờn A, nhánh mái với bản đế: Liên kết dầm đế nhánh mái với bản đế: hh = q2đđ/2(Rg)min = 1.368/2x1260 = 0,543 cm Liên kết sờn A vào bản đế: hh =qA/2(Rg)min = 1.824/2x1260 = 0,724 cm Liên kết bụng nhánh vào bản đế: hh = qb/2(Rg)min = 1.626/2x1260= 0,65 cm 29 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 qb: tải trọng phân bố đều bụng nhánh mái qb = 91,2.[(15,45... = 2100kg/cm2 Vậy sờn công xôn B và đờng hàn đủ khả năng chịu lực + Tính các đờng hàn liên kết dầm đế nhánh cầu trục với sờn B, nhánh cầu trục với bản đế: Liên kết dầm đế nhánh cầu trục với bản đế: hh = q1đđ/2(Rg)min = 1.329/2x1260 = 0,527 cm Liên kết sờn B vào bản đế: 30 Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 hh = qB/2(Rg)min = 1.771 /2x1260 = 0,703 cm Liên kết bụng nhánh vào bản đế: hh=qb/2(Rg)min... 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 đợc xác định bởi 3 cặp từ bảng tổ hợp Với cột trên : N = 46.162daN; M = -37.480daNm Với cột dới : N = 146.781daN; M = -30.181daNm N = 142.405 daN; M = 84.772daNm 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... 28 = 43,6 cm Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7 bg:chiều rộng thép góc = 10cm ag:khoảng cách từ trọng tâm nhánh mái đến đờng hàn sống : (1,55 1) = 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 sờn côngxôn nhánh mái: Sờn A dựa vào cấu tạo ở đế cột nhánh mái Tải trọng... II.6b phụ lục II sách Thiết kế KC thép nhà CN ta nội suy có à1=1,98 à2=à1/c1 =1,98/0,805= 2,46