Bài viết với quy trình thiết kế khung ngang cho nhà công nghiệp: chọn sơ đồ kết cấu; tải trọng gió tác dụng lên khung; tính nội lực khung; thiết kế cột; thiết kế cột dưới rỗng; thiết kế cột trên đặc; tính sườn đỡ bu lông neo; tính dàn; tài trọng thường xuyên; momen đầu dàn; bảng thống kê thép cho dàn; đường hàn liên kết bản mã sườn, bản mối, bản ghép, nút liên kết dàn với cột; chọn sườn gối đầu dàn… Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết các nội dung.
Đang xem: đồ án kết cấu thép 2 nhịp 27m
Thuyết minh Bộ môn Công trình thép gỗThiết kế khung nhàngang công nghiệpTrường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ Thuyết minh Đồ án Thép Số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp Đề bài Các số liệu riêng: Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép một tầng, một nhịp có 2 cầu trụchoạt động,chế độ làm việc trung bình. Sức nâng : Q = 100 (T)Nhịp nhà : L=27m Cao trình đỉnh ray : H1=12m áp lực gió tiêu chuẩn : q0=155(daNcm2).Các số liệu chung: Bước cột B=6m ; Chiều dài nhà : 17B Chiều cao dầm cầu trục Hdct = 700 mm Chiều sâu chôn dưới cốt 0.00 : H3 = 800 mm Mái lợp Panen bê tông cốt thép.Nhà Vật liệu thép BCTKΠ2;móng BTCT mác200,nhà xưởng dài ∑B=102(m). I. Chọn sơ đồ kết cấu I.1. Sơ đồ khung ngang Khung ngang là bộ phận chịu lực chính trong nhà CN. Khung nganggồm cột và rường ngang, cột dạng bậc thang, rường ngang thường là dàn. Liên kếtcột với gường ngang là liên kết cứng nhằm tạo độ cứng lớn cho khung (vì nhàcông nghiệp 1 nhịp, có cầu trục hoạt động sức nâng Q=100(t)). +18. 65 +16. 40 H d=11900 H t=5300 +12. 00 Q =100T r H 3=8000 + 0, 00 0, 80 L=27000NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 1Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ I.2. Kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản a. Kích thước cầu trục. * Nhịp cầu trục: LK =L-2λ Trong đó: L=27m; nhịp nhà λ: Khoảng cách từ nhánh đỡ dầm cầu trục tới trục định vị. Với sức trụcQ=100 (t) thuộc trường hợp Q>75 (t) →λ=1000 (mm) →LK=27-2.1=25 (m).Từ đó xác định các thông số của cầu trục theo Bảng IV.1phụ lục IV sách “ThiếtKế Kết Cấu Thép NCN” Bảng các số liệu về cầu trục (Lk=25m;Q=100/20(t)). Sức trục LK Kích thước chính Loại áp lực bánh Trọng (t) m (mm) ray xe lên ray (t) lượng (t) m.c m.p H B1 LT T B P1 P2 Gxe GCT 100 20 25 4000 400 4400 4560 8800 KP-120 44 45 43 135 b. Đường ray. Theo bảng IV.7 với ray loại KP-120 ta có: Loại ray K.lượng K.thước 1m dài(kg) (mm) H B b b1 a d KP-120 118 170 170 120 129 45 44 c. Kích thước theo phương thẳng đúng * Chiều cao H2 từ mặt ray đến cao trình cánh dưới dàn: H2=HCT+100+f Trong đó: HCT=4000 (mm); Chiều cao Gabarrit của cầu trục. 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. f=300(mm)Kích thước dự trữ lấy trong khoảng: 200—400 H2=4000+100+300=4400(mm). * Chiều cao từ mặt nền đến cao trình mặt dưới dàn: H=H1+H2=12000+4400=16400 (mm) Trong đó: H1=12000 mm;khoảng cách từ mặt nền đếnđỉnh ray.NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 2Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ * Chiều dài phần cột trên: HT=H2+HDCT+hr. Trong đó: HDCT= 700 (mm) hr: Chiều cao ray và đệm sơ bộ chọn bằng 200 mm HT=4400+700+200=5300 (mm). * Chiều dài phần cột dưới: Hd=H-HT+H3 Trong đó: H3=800 (mm): Phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền Hd=16400-5300+800=11900 (mm). *Chiều cao đầu dàn: Sơ bộ lấy chiều cao đầu dàn h’g=2250 (mm) d.Kích thước cửa mái: Độ dốc mái là i=1/10 l cm =(1/ 3-1/ 5)L chọn lcm =12m Quy phạm mới(1/2-1/5) Chiều cao ô cửa a=(1/ 15).L =(1/ 15).27 =1.8m Chiều cao bậu cửa hbc =400-450 mm, ta chọn hbc =400mm hcm, =a+2hbc +hpanen =1800+2*400+400=3000mm Chiều dày lớp mái hm= 300+40+120+15*2+15*2 = 520 mm d. Kích thước theo phương ngang * Chiều rộng tiết diện phần cột trên: hT =(1/10—1/12) HT =(1/10—1/12)5300=442—530( mm) và chẵn 250 Sơ bộ lấy hT=500 mm;Thoả mãn: D=λ-
Xem thêm: Giáo Án Tình Cảm Xã Hội Đồ Dùng Bé Yêu Nghề Xây Dựng, Giáo Án Phát Triển Tình Cảm Kỹ Năng Xã Hội
Xem thêm: đồ án thép 1 đại học xây dựng
Dmax=1,2.0,85.<44*0,1+45(0,86+1+0,573+0,433)> =135,58 t. * Tính Dmin theo công thức: Dmin=1,2.0,85.(14,75.0,1+13,75.2,866)=41.7 t. 2.4. Do lực hãm xe con Khi xe con hãm sinh ra lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phươngchuyển động. Lực hãm xe con thông qua bánh xe truyền lên dầm hãm tới cột. * Lực hãm tiêu chuẩn của một bánh xe: Tc1=0,05(Q+Gxe)/n0=0,05(100+43)/4 =1,7875 t, Trong đó: Gxe=43 t, * Lực hãm T do xe con hãm Giá trị T cũng xác định bằng đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax.NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 9Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ T=n. nc.∑ T1c.y =1,2.0,85.1,7875.(0,1+2,866)=5,408 t. 3. Tải trọng gió tác dụng lên khung Theo TCVN 2737—95 khi nhà công nghiệp có chiều cao Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ Các hệ số khí động: H/L = 18,65/27 = 0,69 α = 5,7o ta có: C1 = -0,6 C2 = -0,438 C3 = -0,438 * Lực tập trung tính theo công thức: W= n.q0.k.B.∑C i.hi =1,2.155.1,128.6<2,25.0,8- 0,75.0,6 + 3,0.0,7 - 0,6.0,8 +0,438(0,6+2,25) + 0,6.3,0 + 0,5.0,75> =8048.19 kg.III. Tính nội lực khung1. Sơ đồ tính khung Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá phức tạp,nên trong thực tế, đã thay sơ đồ tính thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hoá, vớicác giả thiết. + Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương tại cao trìnhcánh dưới dàn.Chiều cao khung tính từ mặt trên móng (đắy cột)đến mép cánh dướidàn. + Đối với cột bậc,trục cột dưới làm trùng với trục cột trên;nhịp tính toán làkhoảng cách giữa hai trục cột trên.Khi đó cần kể thêm momen lệch tâm ở chỗ đổitiết diện cột:M=V.e0. với e0=(hd-hT)/2.NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 11Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ v v jd j2 r ht me h hd j1 l Để tính khung trước hết giả thiểt trước độ cứng các phần cột. Gọi: Jd, J1, J2, là momen quán tính của dàn, phần cột dưới và cột trên củakhung. * Giả thiết : Jd = 3,5. J1 J1 1 1 = 2 = 2 = 14.4 J2 1 ht 1 500 k2 hd 1,6 1500 Trong đó: k2; Hệ số lấy trong khoảng 1,2—1,8,chọn k2=1,6. Jd Jd J 1 = ⋅ = 3,5 ⋅ 14,4 = 50,4. J 2 J1 J 2 * Các tỷ số này thoả mãn điều kiện: 6 ν≥ . 1 + 11 η , Trong đó: Jd L Jd H 16,4ν= .: ( ) = .( ) = 3,5. = 2,126 J1 H J1 L 27NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 12Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ J1 η= − 1 = 14,4 − 1 = 13.4. J2 Vậy: 6 6 . = = 1,19 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ + Chọn cặp (M(+)max;NTƯ). Chọn cặp (M(+)max;NTƯ) =(2208,97 ;915,26). * Trọng lượng bản thân cột: Phần cột trên: G2=gC.HT. Trong đó: gC= ∑ N .ϕ.γ = 55,279 ⋅ 10 3 .1,4 ⋅ 7850 = 134,7 kg / m. k .R 0,25 ⋅ 2,1 ⋅ 10 7 ∑N=Ntư =55,279.103 kg. k=0,25;Hệ số kể đến ảnh hưởng của momen nhận giá trị trong khoảng(0,25-0,3). R=2100 kg/cm2.Cường độ tính toán của thép. ϕ =1,4;Hệ số cấu tạo cột lấy trong khoảng (1,4—1,8). γ=7850 kg/m3;Trọng lượng riêng của thép. G2 =134,7.5,3=714 kg =0,714 t. + Phần cột dưới: G1 =gC.Hd. Trong đó: 173,03.10 3gC = .1,4 ⋅ 7850 = 226,4kg. 0,4.2,1.10 7 G2 =226,4.11,9=2694,2 kg ≈2,7 t. 2. Xắc định chiều dài tính toán . a. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung xác định riêng cho từngphần cột theo công thức. *Phần cột trên: l2X =µ2.HT. *Phần cột dưới: l1X =µ1.Hd. Trong đó: µ1, µ2Các hệ số ∈ Sơ đồ liên kết Tải trọng tác dụng. Tính các thông số. + Tỉ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột: i 2 J 2 J 1 J 2 Hd 1 11,9 K1= = : = . = . = 0,156 i1 Ht Hd J 1 Ht 14,4 5,3 + Tỉ số lực nén tính toán lớn nhất của 2 phần cột: m=Nd/NT =173,03/55,279 =3,13. + Tính hệ số:NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 14Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ J1 14,4 C1 =(HT/Hd) = (5,3 / 11,9) = 1,026. J 2. m 3,13 Dựa vào bảng II.6b phụ lục II,tra được µ1=2,0. µ2=µ1/C1=2,0/1,026 =1,94. Tính được: l2X =1,94.5,3=10,3 m. l1X =2.11,9=23,8 m. b. Chiêu dài tính toàn ngoài mặt phẳng khung: Xác định bằng khoảng cáchcác đểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột Cvị theo phương dọc nhà. + Phần cột trên: l2Y = HT – hDCT =5,3 -0,7 =4,6 m. + Phần cột dưới: l1Y = Hd=11,9 m. 3. Thiết kế cột trên đặc a. Chọn tiết diện Cặp nội lực tính toán M=-643,55 KN.m; NTƯ =552,79 KNTrọng lượng bản thân cột: G2=0,714 t.Lực nén tổng cộng:N=Ntư +G2 =55,279+0,714=55,993 t.Chiều cao tiết diện cột đã chọn trước hT =500(mm)=50cm.Độ lệch tâm: e=M/N =64,355/55,993=1,15 m =115 cm.Diện tích cần thiết của tiết diện,sơ bộ tính theo: N e 55.993.10 3 115 1,25 + 2,4. = 1,25 + 2,4 = 180,5cm . 2ACT = Rγ ht 3 2,1.10 50 Chọn chiều dày bản bụng δb=12 (mm);thoả mãn {δb>8(mm). δb=(1/70—1/100)HT=(7,5—11) mm.Chiều rộng cánh bC =400(mm);chiêu dày δC=20(mm).Thoả mãn{ bC/HT =380/5300=0,0717 >1/30=0.0333)Diên tích tiết diện vừa chọn.Bản bụng : 4,6.1,2=55,2cm2.Bản cánh: 2(38.2,0)=152 cm2. A=207,2cm2.c.Kiểm tra tiết diện đã chọn*Tính các đặc trưng hình học của tiết diện. 1,2 ⋅ 46 3 38 ⋅ 2 3 2 Jx=J+2