TíNH TOáN Và THIếT Kế KếT CấU KHUNG zamil
A. Thiết kế xà gồ mái.
-Hệ thống mái thiết kế là mái nhẹ. Tải trọng tác dụng lên xà gồ mái gồm
tải trọng do các lớp mái truyền xuống, và chịu các hoạt tải sửa chữa mái khi
mái h hỏng hoặc khi mái đợc bảo dỡng
+ Cấu tạo mái bao gồm các lớp:
Lớp bao che bằng lớp tôn sóng dày 0,7mm.
I. các loại tải tác dụng lên xà gồ.
1. Tĩnh tải.
- Tĩnh tải do các lớp mái truyền xuống:
+ Lớp bao che:
1
+ Tĩnh tải mái do trọng lợng kết cấu mái truyền xuống đợc tính toán và
thành lập bảng dới đây:
Các lớp vật
liệu
Hệ số tin cậy
Giá trị
t/chuẩn
Kg/m
2
Giá trị tính
toán
Kg/m
2
Lớp tôn múi 1,05 15 15,75
2. Hoạt tải.
Hoạt tải sửa chữa khi mái bị h hỏng đợc lấy theo TCVN 2737-1995 có trị
số tiêu chuẩn: P
tc
=30kg/cm

Để tính toán nội lực lên xà gồ ta coi xà gồ làm việc nh dầm đơn giản mà
gối tựa là xà ngang.
Tải trọng phân bố đều lên xà gồ:
2
Q
tt
=q
tt
xà
.a
xà
(với a
xà
là bớc xà gồ hay là khoảng cách giữa các xà gồ).
Q
tt
=54,75.1,5=82,125 kg/m
Q
tc
=45.1,5=67,5 kg/m.
Xà gồ chịu uốn xiên theo hai phơng x-x; y-y. với góc nghiêng =8,53
o
.
Ta tính toán các tải trọng tác dụng theo hai phơng x và y nh sau:
Q
tt
x
=Q
tt
.sin=82,125.sin8,53

do Q
x
và Q
y
gây ra theo hai phơng thoả mãn điều kiện:

R
W
M
W
M
y
x
x
x
yx
.+=+=
.
+Điều kiện biến dạng: Độ võng của xà gồ phải đảm bảo khong vợt quá độ
võng cho phép trong quy định thiết kế kết cấu thép.
Chọn tiết diện xà gồ là tiết diện chữ Z (là loại xà gồ đợc chế tạo từ thép
cán nguội).
3
Section Properties:
Số hiệu
Section
Chiều
dày
Thick
mm

Cm
3
r
y
cm
200Z15
200Z17
200Z20
200Z22
200Z25
200Z30
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
3,00
5,18
6,04
6,90
7,76
8,62
10,35
4,06
4,74
5,42
6,09
6,77
8,12
308,3

2,87
2,88
2,89
2,90
2,91
Số hiệu
Section
Theo phơng khác
J
xy
(cm
4
) r
min
(cm)
200Z15
200Z17
200Z20
200Z22
200Z25
200Z30
83,08
97,11
111,20
125,34
139,52
168,03
1,91
1,92
1,92

4
. W
x
=35,88cm
3
;
4
S
x
=30,83cm
3
; r
x
=7,72cm;
J
y
=42,49cm
4
; W
y
=6,13cm
3
;
S
y
=5,98cm
3
; r
y
=2,87cm;

2
y
/9,2101
13,6
7884
88,35
5481
cmkg
W
M
W
M
y
y
x
x
x
=+=+=+=

Ta thấy với =2101,9kg/cm
2

.R=2750kg/cm
2
:
Cấu kiện thoả mãn về ứng suất.
- Theo độ võng:
Độ võng theo phơng x-x:
cm
EJ

49,42.10.1,2
600.099,0
.
384
5
.
.
384
5
6
4
4
===
.
Ta kiểm tra đợc tỷ số độ võng:
3
22
22
10.2,4
600
87,173,1
600

=
+
=
+
=
yx
ff

y
=74,10 cm
4
;
S
x
=43,4 cm
3
; S
y
=27,9 cm
3
;
r
x
=7,21cm; r
y
=3,14cm;
Trọng lợng 5,88 kg/m; chiều dày t=2 mm.
Mô men uốn cho phép M=12,87 KN.m.
5
Chiều dài tính toán của xà gồ trong và ngoài mặt phẳng:
l
x
=l
y
=600cm.
Độ mảnh theo hai phơng:
21,83
21,7

Sơ đồ tính khung nh hình vẽ:
I. Tải trọng tác dụng lên khung.
- Tải trọng tác dụng lên khung bao gồm tĩnh tải mái, xà gồ, trọng lợng
của khung, Hoạt tải sửa chữa mái, tải gió, tải cầu trục
1. Tĩnh tải.
Tĩnh tải mái do trọng lợng kết cấu mái truyền vào đợc tính ra kg trên m
2

mặt bằng nhà, sau đó quy về phân bố đều trên khung.
- Tĩnh tải đợc tính toán và lập thành bảng dới đây.
Các lớp vật
liệu
Hệ số tin cậy
Giá trị tiêu
chuẩn kg/m
2
Giá trị tính
toán kg/m
2
Lớp tôn sóng 1,05 15 15,75
7
Xà gồ thép 1,05 2,7 2,842
Trong đó xà gồ thép loại 200Z15 có trọng lợng G=4,06 kg/m quy về tải
trọng phân bố đều trên 1m
2
mặt bằng:
g=4,06/1,5=2,7 kg/m
2
. (1,5 là khoảng cách giữa các xà gồ).
Tĩnh tải do trọng lợng bản thân kết cấu cộng với hệ giằng lấy gần đúng

nghiệm:
G
dct
=
dct
.L
2
dct
(kg).
Trong đó:
dct
=24ữ37 đối với sức trục trung bình (Q<75tấn) là
hệ số nhân trong lơng bản thân dầm cầu trục.
L
dct
là nhịpdầm cầu trục.
G
dct
=24.6
2
=864kg.
Tải trọng này tác dụng cách trục cột trục một đoạn là 0,75 m.
2. Tải trọng tạm thời.
Tải trọng tạm thời do sử dung trên mái đợc lấy theo TCVN2737-1995 đối
với mái không ngời qua lại, chỉ có hoạt tải sửa chữa có giá trị tiêu chuẩn:
P
tc
=30kg/m
2
.

Ta có P
max
=8,9 tấn.
P
min
=
c
max
o
P
n
GQ

+

Trong đó: - Q là trọng lợng vật nặng (sức trục).
- G là toàn bộ cầu trục.
- n
o
là số lợng bánh xe lên ray.

tấnP
c
9,39,8
2
6,205
min
=
+
=

truyền vào khung tại vị trí liên kết dầm vào cột.
o
xe
c
n
)GQ.(1,0
T
+
=
.
Trong đó: - G
xe
là trọng lợng xe con.
- n
o
là số lợng bánh xe một bên dầm cầu trục.
(0,1 là hệ số ma sát).

tấn7,0
2
)410.(1,0
T
c
=
+
=
.
T=T
c
.n.y

- C là hệ số khí động. C=0,8 với phía gió đẩy
Phần tải trọng gió tác dụng lên mái từ đỉnh cột trở lên lấy K hệ số trung
bình K
1
=(0,92+1,08)/2=1,0.
Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang đợc tính nh sau:
q=W.a=n.W
o
.k.C.a (Với a là bớc cột).
Từ hình vẽ ta xác định đợc tải trọng gió tác dung lên từng thanh của
khung nh sau:
Các hình vẽ
q
1
=1,2.95.0,92.0,8.6=503,42 kg/m.
q
2
=1,2.95.1.(-0,268).6=-183,31 kg/m.
q
3
=1,2.95.(-0,4.6=-273,6 kg/m.
q
4
=1,2.95.(-0,5).0,92.6=-314,64kg/m
Sơđồ hệ số khí động
11



 

FRAME LOAD LOC P V2 V3 T M2 M3

1

HTGT 0 3723.208 4779.478 0 0 0 0
1 4.3 3723.208 2614.772 0 0 0 -15897.6





15
HTGT
1

HTGT 8.6 3723.208
450.065
9 0 0 0 -22487
2

HTGT 0 1074.347 2509.553 0 0 0 1.46E-11
2

HTGT 4.3 1074.347 1156.601 0 0 0 -7882.23
2

HTGT 8.6 1074.347 -196.351 0 0 0 -9946.77
3

HTGT 0 1397.295 3480.288 -1.09E-13 0


HTGPHAI 4.3 1074.347 -1156.6 0 0 0 7882.231
1

HTGPHAI 8.6 1074.347 196.351 0 0 0 9946.769
2

HTGPHAI 0 3723.208 -4779.48 0 0 0 0
2

HTGPHAI 4.3 3723.208 -2614.77 0 0 0 15897.64
2

HTGPHAI 8.6 3723.208 -450.066 0 0 0 22487.04
3

HTGPHAI 0 467.4179 987.0642 2.19E-14 0 5.52E-13 -9946.77
3

HTGPHAI 5.434752 467.4179 -499.884 2.19E-14 0 4.33E-13 -11270.6
3

HTGPHAI 10.8695 467.4179 -1986.83 2.19E-14 0 3.14E-13 -4513.28
4

HTGPHAI 0 1397.295 -1487.8 1.09E-13 0 2.78E-13 -4513.28
4

HTGPHAI 5.434752 1397.295 -2484.04 1.09E-13 0
-3.13E-


FRAME LOAD LOC P V2 V3 T M2 M3

1 HTCTTRAI 0 -22257.5 -987.243 0 0 0 3.02E-13
1 HTCTTRAI 4.3 -22257.5 -987.243 0 0 0 4245.145
1 HTCTTRAI 8.6 -22257.5 -987.243 0 0 0 8490.289
2 HTCTTRAI 0 -10408.1 987.2429 0 0 0 0
2 HTCTTRAI 4.3 -10408.1 987.2429 0 0 0 -4245.15
2 HTCTTRAI 8.6 -10408.1 987.2429 0 0 0 -8490.29
3 HTCTTRAI 0 -6707.73 -21245.7 2.60E-12 0 1.51E-12 -8490.29
3 HTCTTRAI 5.434752 -835.987
695.008
6 -5.52E-14 0 -2.55E-13 4765.067
3 HTCTTRAI 10.8695 -835.987
695.008
6 -5.52E-14 0 4.49E-14 987.8683
4 HTCTTRAI 0 -1071.38 184.5616 2.78E-15 0 -4.95E-15 987.8683
4 HTCTTRAI 5.434752 -1071.38 184.5616 2.78E-15 0 -2.00E-14 -15.1782
4 HTCTTRAI 10.8695 -3644.39 9799.021 -1.16E-12 0 8.70E-13 -8490.29
B¶ng néi lùc xe con h·m sang ph¶i
17
F R A M E E L E M E N T F O R C E SFRAME LOAD LOC P V2 V3 T M2 M3

1 HTXCPHAI 0 726.2965 954.5474 0 0 0 0
1 HTXCPHAI 4.3 726.2965 954.5474 0 0 0 -4104.55
1 HTXCPHAI 8.6 726.2965 954.5474 0 0 0 -8209.11
2 HTXCPHAI 0 -726.297 882.8926 0 0 0 3.64E-12

16 0 3.98E-13 -8209.11
3 HTXCTRAI 5.434752 -222.373 -692.344 2.80E-14 0 1.57E-13 -3712.05
3 HTXCTRAI 10.8695 -222.373 -692.344 2.80E-14 0 5.20E-15 50.6732
4 HTXCTRAI 0 153.1538 -710.869 -13.5425 0 -48.0745 50.6732
4 HTXCTRAI 5.434752 153.1538 -710.869 -13.5425 0 25.52554 3914.067
4 HTXCTRAI 10.8695 1040.642 -473.36 905.1775 0 -614.876 7592.877

B¶ng néi lùc tÜnh t¶i
F R A M E E L E M E N T F O R C E
S

18
FRAME LOAD LOC P V2 V3 T M2 M3

1

TT 0 -4715.52 -859.212 0 0 0 0
1

TT 4.3 -4715.52 -859.212 0 0 0 3694.611
1

TT 8.6 -4715.52 -859.212 0 0 0 7389.223
2

TT 0 -4715.43 859.2119 0 0 0 0
2

TT 4.3 -4715.43 859.2119 0 0 0 -3694.61
2

2 HT 8.6 -2543.46 766.2236 0 0 0 -6589.52
3 HT 0 -1397.72 -2258.92 1.94E-13 0 4.61E-13 -6589.52
3 HT 5.434752 -1068.95 -1030.42 4.51E-14 0 -1.89E-13 2348.821
3 HT 10.8695 -740.176 198.0853 -1.04E-13 0 -2.95E-14 4610.573
4 HT 0 -740.176 -198.085 1.04E-13 0 -2.95E-14 4610.573
4 HT 5.434752 -1068.95
1030.41
5 -4.51E-14 0 -1.89E-13 2348.821
4 HT 10.8695 -1397.72 2258.915 -1.94E-13 0 4.61E-13 -6589.52
19
20