Đồ Án Thép Học Kì Ii Năm 2020 Ctu.pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.51 MB, 74 trang )
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Mục lục
I. SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.......................................................4
1. Số liệu thiết kế............................................................................................4
2. Nhiệm vụ thiết kế:.....................................................................................4
a. Thuyết minh tính tốn:..........................................................................4
b. Bản vẽ thể hiện.......................................................................................4
II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG.....4
1. Lựa chọn dầm cầu trục, cầu trục, ray, lớp lót ray.................................4
a. Cầu trục:.................................................................................................4
b. Dầm cầu trục:.........................................................................................5
c. Ray và lớp lót ray:..................................................................................5
2. Xác định kích thước chính khung ngang................................................5
3. Hệ giằng......................................................................................................6
a. Hệ giằng mái:..........................................................................................6
b. Hệ giằng cột:...........................................................................................7
c. Lựa chọn tiết diện thanh giằng:............................................................8
4. Lựa chọn tiết diện sơ bộ cột......................................................................8
5. Vai cột.........................................................................................................8
6. Cột cửa trời................................................................................................9
7. Giàn vì kèo.................................................................................................9
a. Lựa chọn sơ đồ giàn vì kèo:...................................................................9
b. Lựa chọn tiết diện thanh giàn:..............................................................9
8. Sơ đồ kết cấu:...........................................................................................12
III. THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI..........................................................................12
1. Tải trọng...................................................................................................12
a. Tĩnh tải:.................................................................................................12
b. Hoạt tải:.................................................................................................13
c. Tải trọng tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải và hoạt tải:.........................13
2. Tính toán xà gồ........................................................................................13
IV. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG........14
1. Tải trọng thường xuyên phân bố trên mái............................................14
1
SVTH: TQT
MSSV:
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
........................................................................................................................15
2. Tải trọng bản thân dầm cầu trục:..........................................................15
3. Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục......................................................17
V. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG, TỔ HỢP NỘI
LỰC....................................................................................................................20
1. Sơ đồ tính kết cấu....................................................................................20
a. Tải trọng thường xuyên:......................................................................20
b. Hoạt tải sửa chữa cả mái:....................................................................21
c. Hoạt tải sửa chữa mái trái:.................................................................22
d. Hoạt tải sửa chữa mái phải:................................................................23
e. Dmax_ trái:...........................................................................................24
f. Dmax_ phải:..........................................................................................25
h. T_ phải:.................................................................................................27
i. Gió_trái:................................................................................................28
j. Gió_phải:...............................................................................................29
2. Chuyển vị khung......................................................................................30
a. Kiểm tra chuyển vị đứng:....................................................................30
b. Kiểm tra chuyển vị ngang:..................................................................31
3. Tổ hợp nội lực..........................................................................................32
4. Thiết kế cột...............................................................................................36
a. Nội lực tính tốn:..................................................................................36
b. Vật liệu, kích thước và đặc trưng hình học của tiết diện cột:..........36
c. Kiểm tra cột theo điều kiện khống chế độ mãnh:.............................36
d. Kiểm tra khả năng chịu lực của cột:..................................................37
e. Thiết kế đường hàn liên kết bản cánh và bảng bụng:.......................42
5. Thiết kế chân cột.....................................................................................43
a. Thiết kế bản đế:....................................................................................43
SVTH: TQT
MSSV:
2
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
b. Thiết kế đường hàn liên kết cột vào bản đế:......................................46
c. Thiết kế dầm đế:...................................................................................47
d. Thiết kế sườn ngăn:.............................................................................48
e. Thiết kế bulong neo:.............................................................................49
f. Thiết kế sườn đỡ:.................................................................................51
6. Thiết kế vai cột.........................................................................................53
a. Kiểm tra tiết diện vai cột tại vị trí ngàm với cánh trong cột:...........53
b. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh:.............................................54
c. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng:.............................................54
d. Kiểm tra tiết diện vai cột tại vị trí dặt lực Dmax:................................55
e. Thiết kế đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng vai cột:............55
f. Thiết kế đường hàn liên kết vai cột vào cánh cột:.............................55
g. Kiểm tra bụng cột tại cao độ vai cột và gia cường:...........................56
7. Thiết kế giàn mái.....................................................................................58
a. Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh giàn:.....................................58
b. Thiết kế nút giàn:.................................................................................60
SVTH: TQT
MSSV:
3
CBHD: DNHT
I.
II.
SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.
1. Số liệu thiết kế.
- Mã số sinh viên là B1705178
+ Số 8: kích thước khung B=78m, L=29m, độ dốc i =15%
+ Số 7: chiều cao cột H2 = 4 m, H1 = 7.2 m
+ Số 1: sức trục Q = 16 T
- Nhịp khung: L = 29 (m).
- Bước cột: b = 6 (m).
- Số kích thước khung: B =78 (m).
- Sức trục: Q = 16 T, sức nâng cầu trục, chế độ làm việc trung bình.
- Cao trình đỉnh ray: H1=7,2 (m).
- Vùng gió: IIA.
- Dạng địa hình xây dựng cơng trình: B
- Chiều cao dầm cầu trục:0,7(m); chiều cao ray: hr = 0,2m.
- Nhịp cửa trời: Lct = 3.0 (m).
- Chiều cao cửa trời: Hct= 1.5 (m).
- Mái lợp tôn:
- Vật liệu thép: CCT38, hàn tự động, que hàn N42 (d= 3,5 – 5 mm)
hoặc tương đương.
- Bê tơng móng cấp độ bền B20.
- Kết cấu bao che tường xây dọc cơng trình cao 3.0m dày 200mm.
2. Nhiệm vụ thiết kế:
a.
Thuyết minh tính tốn:
- Tường xây dọc cơng trình cao 3.0m dày 200mm. Lựa chọn hệ tole
vách, tole mái, hệ sườn tường và xà gồ mái.
- Bố trí hệ giằng cột và kèo mái
- Tính tải trọng tác dụng lên khung. Biết hệ có cấu tạo thơng thường
- Tính tốn chọn tiết diện cột, vai cột và hệ kèo mái
- Tính kiểm tra chuyển vị ngang và đứng của khung
- Tính tốn các vị trí liên kết khung kèo, đầu cột, vai cột và chân cột
b.
Bản vẽ thể hiện
- Bản vẽ kết cấu A1
- Vẽ cấu tạo sơ đồ khung trong đó có ghi cụ thể các kích thước và
thơng số đã chọn. Số liệu cần trục lấy theo số gần nhất.
XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
1. Lựa chọn dầm cầu trục, cầu trục, ray, lớp lót ray.
a. Cầu trục:
- Với nhịp nhà L= 29 m, sức trục Q = 16T < 30T thì khoảng cách từ mép ngoài
cột đến trục định vị a = 0mm, chọn L 1 = 750 mm. Ta chọn cần trục có các
thông số sau:
Sức
trục
SVTH: TQT
MSSV:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Nhịp
Lk
Chiều
cao
K.Cách
Bề
rộng
Bề
rộng
T.
lượng
Trọng Áp lực Áp lực
lượng Pmax Pmin
4
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Q
(T)
(m)
gabarit
Hk
(mm)
16T
25,5
1140
Zmin
(mm)
gabarit
Bk
(mm)
đáy
Kk
(mm)
cầu
trục G
(T)
180
4630
3800
14,1
xe con
Gxe
(T)
1,236
(kN)
(kN)
115
35,5
b. Dầm cầu trục:
Chiều cao dầm cầu trục chọn sơ bộ:
Chọn
c. Ray và lớp lót ray:
Lấy chiều cao ray và lớp đệm là H r 150 50 200 mm.
2. Xác định kích thước chính khung ngang.
Theo phương đứng:
-
Chiều cao cột dưới:
o Trong đó:
là cao trình đỉnh ray.
chiều cao dầm cầu trục.
chiều cao ray
chiều sâu chôn chân cột
-
Cao trình đỉnh ray:
Khoảng cách từ đỉnh xe con đến giàn vì kèo:
với
-
-
SVTH: TQT
MSSV:
nhỏ hơn khoảng cách an tồn theo phương
đứng của cầu trục. Vậy lấy khoảng cách từ con xe đến đáy giàn là
.
Kích thước từ mặt ray cầu trục đến đáy giàn vì kèo: H2
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy giàn vì kèo:
Chiều cao của cột khung, tính từ nền nhà đến đáy giàn vì kèo H:
5
CBHD: DNHT
-
Chiều cao đầu giàn:
-
Chọn
Chiều cao giữa giàn:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
và h phụ thuộc vào độ
dốc mái
nên:
Chọn
Theo phương ngang:
- Chọn trục định vị trùng mép ngoài cột (a=0). Do cơng trình sử dụng loại cầu
trục phi tiêu chuẩn ( hiện nay các nhà sản xuất cầu trục sản xuất loại cầu trục
phi tiêu chuẩn có nghĩa là nhịp cầu trục bất kì miễn sao khoảng cách an toàn
lớn hơn Zmin là được).
khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:
Chọn
-
SVTH: TQT
MSSV:
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z = -h =1,75-0,6 = 1,15 (m) > zmin=0,18 m.
6
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
3. Hệ giằng.
a. Hệ giằng mái:
- Chiều dài cơng trình 78m, cần bố trí 2 ơn giằng mái tại hai đầu hồi và giữa nhà
để đảm bảo các ô nhà không quá 60m.
- Sức trục
bố trí hệ giằng dọc
- Do tải trọng gió lớn nên các thanh cánh dưới của giàn chịu nén nên cần sử
dụng thanh chống dọc để giảm chiều dài tính tốn của thanh.
- Do nhịp nhà 29m nên hệ giằng đứng cần bố trí hai bên và nhịp giữa.
-
SVTH: TQT
MSSV:
b. Hệ giằng cột:
Sử dụng hệ giằng cứng nên khối cứng được bố trí tại khoang giữa chiều dài
khối nhiệt độ.
7
CBHD: DNHT
-
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Tổng chiều dài nhà
nên khơng có khe nhiệt độ cả nhà là một khối
nhiệt độ. Vậy lớp giằng cột phía dưới chỉ bố trí giữa nhà. Lớp giằng cột phía
trên bố trí giữa nhà và hai đầu hồi.
-
c. Lựa chọn tiết diện thanh giằng:
Sức trục
nên sử dụng thanh giằng góc.
-
Bán kính qn tính tối thiểu thanh giằng
-
Từ bảng tra thép góc chọn thanh giằng mái số hiệu L75x6 (
).
0
0
Sử dụng thanh giằng cứng nên góc bố trí từ 35 đến 55 . Đối với hệ giằng
đứng và hệ giằng cột trên nên chia làm 2 ô, tiết diện thanh giằng là L50x6.
-
Chiều dài tính tốn thanh chống dọc
bán kính qn tính tối thiểu
. Chọn tiết diện thanh chống dọc gồm
ghép lưng vào
nhau.
- Bán kính quán tính tiết diện
4. Lựa chọn tiết diện sơ bộ cột.
-
là
( thõa mãn)
Chiều cao bản bụng :
Chọn
-
Chiều cao bản bụng:
Chọn
-
Bề rộng bản cánh:
.
Chọn
-
Chiều dày bản cánh:
.
Chọn
SVTH: TQT
MSSV:
8
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Tổng chiều cao tiết diện cột:
Kiểm tra khoảng cách an toàn theo phương ngang của cầu trục:
( thõa mãn ).
5. Vai cột.
-
Chiều cao bản bụng:
-
Chiều cao bản bụng:
-
Bề rộng bản cánh:
- Chiều dày bản cánh:
6. Cột cửa trời.
-
Chiều cao bản bụng:
-
Chiều cao bản bụng:
-
Bề rộng bản cánh:
-
Chiều dày bản cánh:
7. Giàn vì kèo.
a. Lựa chọn sơ đồ giàn vì kèo:
-
SVTH: TQT
MSSV:
b. Lựa chọn tiết diện thanh giàn:
Chọn tiết diện thanh cánh trên
9
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Từ bảng thép hình ta chọn 2L125x90x10. Ghép cạnh bé như hình, ta có đặc
trưng hình học của tiết diện.
-
Chọn thanh cánh dưới :
Sử dụng dạng thép góc khơng điều cạnh ghép cạnh lớn với nhau.Tra bảng thép
hình ta chọn 2L200x150x12 có đặc trưng hình học của tiết diện :
-
Chọn thanh xun khi khơng có hệ phân nhỏ :
Sử dụng thép góc đều cạnh. Từ bảng thép hình ta chọn 2L70x70x6 có
đặc trưng hình học của tiết diện :
SVTH: TQT
MSSV:
10
CBHD: DNHT
-
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Chọn thanh xuyên khi có hệ phân nhỏ :
Sử dụng thép góc khơng đều cạnh, cạnh bé ghép với nhau. Từ bảng thép
hình ta chọn 2L60x50x6 có đặc trưng hình học của tiết diện :
-
Chọn tiết diện thanh đứng và hệ thanh phân nhỏ :
Sử dụng thép góc đều cạnh. Từ bảng thép hình ta chọn 2L50x50x5 có
đặc trưng hình học của tiết diện :
SVTH: TQT
MSSV:
11
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
8. Sơ đồ kết cấu:
- Chân cột liên kết cứng với móng.
- Liên kết giàn mái với cột: sử dụng hai thanh có độ cứng vô cùng lớn để liên kết
đầu giàn với cột. Hai thanh này có chiều dài bằng một nữa tiết diện cột.
III.
SVTH: TQT
MSSV:
THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI
1. Tải trọng.
a. Tĩnh tải:
Thiết kế xà gồ dùng thép cán nóng
- Dùng xà gồ thép hình dạng tiết diện U14. Sơ đồ xà gồ. Sử dụng thanh
giằng
giằng ở giữa nhịp xà gồ.
12
CBHD: DNHT
-
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Hình : xà gồ
Xà gồ loại U14 có đặc trưng hình học tiết diện:
Loại
tiết
mm
mm
cm4
cm4
cm3
cm3
kN/m
diện
U14a 140
60
545
57,5
77,8
13,3
0,133
2
tc
- Chọn tấm lợp mái là tơn có q = 0,15 kN / m
- Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là a = 1,5 m.
- Khoảng cách giữa các xà gồ:
Số xà gồ trên 1 bên mái là:
-
Tải trọng
Hệ số
Tải trọng
tiêu chuẩn
vượt tải
tính tốn
Vật liệu
Đơn vị
Tấm lợp
kN/m2
0,15
1,1
0,165
Xà gồ
kN/m
0,133
1,05
0,140
b. Hoạt tải:
Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995.
;
c. Tải trọng tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải và hoạt tải:
2. Tính tốn xà gồ
- Tải trọng tác dụng
SVTH: TQT
MSSV:
13
CBHD: DNHT
-
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Xét tải trọng tác dụng lên xà gồ theo hệ trục toạ độ Oxy có trục Ox tạo với
phương ngang 1 góc
Kiểm tra điều kiện bền xà gồ:
tt
tt
qx
qy
60
00
60
00
mx
my
y
M =q b
tt 32
2
x
M=qb
tt 8
2
SVTH: TQT
MSSV:
14
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Kiểm tra độ võng xà gồ:
Điều kiện kiểm tra:
=> Đảm bảo điều kiện chịu lực và độ võng
IV. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG
1. Tải trọng thường xuyên phân bố trên mái.
Độ dốc mái i=15% nên α = 8,530 (sinα= 0,148; cosα=0,989).
SVTH: TQT
MSSV:
-
Tải trọng thường xuyên quy về mặt bằng nhà
Tải trọng xà gồ, tấm lộp, giằng mái lấy 0,15kN/m
-
Tải trọng thường xuyên quy về các nút.
15
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
2. Tải trọng bản thân dầm cầu trục:
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục lấy theo kinh nghiệm:
Trọng lượng bản thân dầm hãm lấy theo kinh nghiệm
Tải trọng bản thân giàn mái:
Mái tôn không sử dụng lấy bằng 0,30kN/m
Tải trọng tác dụng lên nút giàn:
1. Hoạt tải trọng thẳng đứng cầu trục:
SVTH: TQT
MSSV:
16
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột D max xác định theo đường ảnh hưởng phản lực.
Bảng các số liệu cầu trục
Sức
trục
Q
(T)
16T
SVTH: TQT
MSSV:
Nhịp
Lk
(m)
25,5
Chiều
Bề
K.Cách
cao
rộng
gabarit
gabarit
Zmin
Hk
Bk
(mm)
(mm)
(mm)
1140
180
4630
Bề
rộng
đáy
Kk
(mm)
3800
Trọng
T.
lượng
lượng
Áp lực Áp lực
xe con
cầu
Pmax Pmin
trục G
(kN)
(kN)
Gxe
(T)
(T)
14,1
1,236
115
35,5
17
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Với nc = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ hoặc
trung bình.
3. Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục
Theo bảng thông số về cầu trục:
Lực hãm ngang Tmax1 truyền lên cột được xác định theo đường ảnh hưởng như Dmax
Lực hãm đặt trên cột ở mặt trên dầm cầu trục và cách mặt vai cột 0,7 m.
2. Hoạt tải gió
- Giá trị tính tốn của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z so với mốc
tiêu chuẩn tác dụng lên 1m 2 bề mặt thẳng đứng được xác định theo công thức:
q = n.Wo.k.C
W0 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn,
(Gió II-A)
k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc theo dạng địa
hình; áp dụng dạng địa hình B, hệ số k được xác định:
+ Mức đỉnh cột, cao trình 10,64 m
-
+ Mức đỉnh mái, cao trình 12,815 m
Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy:
-
Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy trung bình:
C: Hệ số khí động:
,
,
Hệ số vượt tải:
Tải trọng gió lên cột:
+ Phía gió đẩy:
SVTH: TQT
MSSV:
18
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
+ Phía gió hút:
Tải trọng gió lên mái:
+ Gió nửa trái:
+ Gió nửa phải:
Tải trọng gió lên cột cửa trời:
+ Phía gió đẩy:
+ Phía gió hút:
Tải trọng gió lên mái cửa trời:
+ Gió nửa trái:
+ Gió nửa phải:
Tải trọng gió quy về nút giàn:
SVTH: TQT
MSSV:
19
CBHD: DNHT
V.
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG, TỔ HỢP NỘI LỰC
1. Sơ đồ tính kết cấu.
- Sơ đồ tính khung ngang như hình vẽ:
SVTH: TQT
MSSV:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
20
CBHD: DNHT
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Sử dụng phần mềm Sap2000 ta xác định được nội lực các phần tử thanh ứng với các
trường hợp tải.
Biểu đồ nội lực tương ứng với các tổ hợp tải:
a.
Tải trọng thường xuyên:
-
SVTH: TQT
MSSV:
Moment: M
21
CBHD: DNHT
-
Lực dọc: P
Lực cắt: Q
b.
-
-
SVTH: TQT
MSSV:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Hoạt tải sửa chữa cả mái:
Moment: M
Lực dọc: P
22
CBHD: DNHT
-
Lực cắt: Q
c.
-
-
SVTH: TQT
MSSV:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Hoạt tải sửa chữa mái trái:
Moment: M
Lực dọc: P
23
CBHD: DNHT
-
Lực cắt: Q
d.
-
-
SVTH: TQT
MSSV:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Hoạt tải sửa chữa mái phải:
Moment: M
Lực dọc: P
24
CBHD: DNHT
-
Lực cắt: Q
e.
-
-
SVTH: TQT
MSSV:
Đồ án thép HKII năm 2020 CTU
Dmax_ trái:
Moment: M
Lực dọc: P
25
