ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG

ĐỒ ÁN THÉP II
THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT
TẦNG
CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
1.1: Các số liệu thiết kế :
- Nhòp nhà : L = 24 m
- Cao trình đỉnh ray : Hr = 9 m
- Sức trục : Q = 300 KN
- Gió vùng II : wtc = 0.55 KN / m
2
.
Các số liệu tra bảng :
Từ số liệu thiết kế , chọn loại ray KP70, có các đặc trưng :
-H
k
= 2750 mm
-Bề rộng cầu trục :B
k
= 6300 mm
-Nhòp cầu trục : L
k
= 22.5m .
- Khoảng cách 2 trục bánh xe : K = 5100 mm .
-Khoảng cách tim ray đến mút ngoài cùng của cầu trục : B
1
= 300 mm
-F=500mm ,

1.2: Kích thước theo phương đứng :

= 8200mm.
1.2.2:Cột trên
Chiều cao gabarit cầu trục : H
k
= 2750 mm
Độ võng dàn mái : 1/100 nhòp nhà : f = 240 mm

fHhhH
kdccrt
++++= 200
= 200 + 600 + 2750 + 200 + 240 = 3990 mm
Chọn H
t
= 4000 mm
H
d
= 8200 mm
1.3 Xác đònh kích thước theo phương ngang :
Nhòp nhà xưởng : L = 24000mm
Nhòp cầu trục: L
k
= 22500mm
Kích thước phần đầu B
1
= 300mm
Khe hở an toàn giữa mép cột trên và cần trục D= 70mm
- Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò :
mm
LL
K

−++≥ DBha
t 1
= 500 + 300 + 70 -750 = 120mm, chọn a = 250 mm , trục đònh vò
trùng tim cột trên
- Bề rộng cột dưới xác đònh theo công thức :
h
d
=
λ
+ a = 750 + 250 = 1000 mm .
Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang

dd
Hh )
11
1
10
1
( −≥
=750-820mm

)(
20
1
trdd
HHh +≥
=610mm
MẶT CẮT KHUNG NGANG

Q=30T

1)Tónh tải mái :
Trọng lượng các lớp mái :
Panen cỡ lớn : 1.5KN / m
2
. hệ số vượt tải n = 1.1
Bêtông cách nhiệt 0.4KN/ m
2
. hệ số vượt tải n = 1.2
Lớp chống thấm 0.1KN / m
2
n = 1.2
Vữa tô trát 0.8 KN /m
2
n = 1.2
Gạch lá nem 1.2 KN / m
2
n = 1.1
Tổng tải trọng tính toán : g
tt
= 1.5x1.1 + 0.4x1.2 + 0.1x1.2 + 0.8x1.2 + 1.2x1.1
= 4.53KN / m
2
.
Tải tính toán tính trên mặt bằng g
tt
o
=
α
cos
tt

4
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Tải trọng các lớp lợp + hệ kết cấu mái + hệ giằng coi như phân bố đều trên suốt
nhòp nhà xưởng .
mKNLlBgBgBgg
tttttt
tt
/892.2924/126144.0636.0655.4/
210
=××+×+×=++=
∑
2) Tải trọng sửa chửa mái : Hoạt tải .
Theo TCVN 2737 -1995 :
Mái lợp panen btct : 0.75KN/ m
2
mặt bằng nhà xưởng . n = 1.3
Độ dốc mái i = 10%
α
cos⇒
=0.995
Giá trò tính toán :
./980.0.3.1
cos
75.0
2
mKN
a
p
tt
ht

Tổng trọng lượng cầu trục : G = 385 T .
Số bánh xe một bên ray : n
0
= 2 .
P
min
= 95 KN
Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản , xắp tải và khảo sát hàm
tuyến tính để tìm ra vò trí các bánh xe dầm cầu chạy cho giá trò max của
∑
i
y
.
SVTH : nguyen van a
5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
P
1
P
2
P
4
P
3
Y
3
Y
1
Y
2

95.1
321
=++=
∑
yyyy
i

D
max
=
∑
icQ
yPnn
max
= 1.2x0.85x315x1.95 = 626.535 KN.
D
min
=
∑
icQ
yPnn
min
= 1.2*0.85*95*1.95 = 188.955 KN.
4) Lực xô ngang của cầu trục :
Các số liệu :
G
xc
= 120 KN.
Móc mềm có : f
ms

11
===
∑
Lực xô ngang ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy . .
5) Tải trọng gió :
Cao trình thanh cánh dưới : H = 12.2 m → k = 1.21 .
Cao trình đỉnh mái : H = 9.2 +2.2x2+ 12x0.10 = 14.8 m → k = 1.25 .
.23.1
2
21.125.1
=
+
=
tb
k
Tải trọng gió gồm :
Tải phân bố tác dụng lên cột
Tải tập trung đặt tại đáy vì kèo .
∑
=
ii
hckBqnW
0

'
0
'
∑
=
ii

α
i

64.0
24
4.15
==
L
H
Từ α và H / L , nội suy có được c
1
= -0.561 .
Tính c
3
: H / L = 0.64 .

∑
== .524/120/ LB
→ c
3
= -0.528 .
Tính tải tập trung :
∑
=
ii
hckBqnW
0
= 1.3x83x1.23x6x(0.8x2.2-0.561x0.6+0.7x2.2-0.8x0.6) =
= 1977.536 daN = 19.775 KN .


Các số liệu tính toán :
tónh tải coi như phân bố đều , có giá trò tính toán : N = 29.892 KN/m .
H
t
= 4 m , H
cd
= 8.2 m , độ lệch tâm e = 250mm.
Nhòp L = 24 m .
Bỏ qua trọng lượng cột .
SVTH : nguyen van a
8
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
BT2BT1
M
29.892KN/m29.892KN/m
Giải bài toán 1 :
Lực dọc trong cột trên khung :
N
2
= Ql / 2 = 29.892x24 / 2 = 358.704 KN .
→ Moment lệch tâm ở vai cột : M = N
2
x e = 358.704 x 0.25 = 89.676 KNm .
Hệ cơ bản :
ptct : r
11
ϕ
1
+ R
1P

=0.328
A=1+
αµ
=1+0.328x6=3.295 B=1+
µα
2
=1+0.328
2
x6=1.752
C=1+
µα
3
=1+0.328
3
x6=1.247 F=1+
µα
3
=1+0.328
3
x6=1.081
K=4AC-3B
2
=4x2.967x1.211-3x1.069
2
=7.219
=−=
h
EJ
K
C

B
MM +
=-0.313EJ-0.057EJ=-0.369EJ
r
1p
=
B
p
M
=
12
2
ql
=29.892x24
2
/12=1434.816(KNm)
Góc xoay ϕ =
11
1
r
r
p
−
=-
EJ369.0
816.1434
−
=
EJ
057.3887

×
EJ
057.3887
=-220.111(KNm)
R
B
=
B
R
.ϕ =0.01EJ
1
EJ
057.3887
=38.042KN
Mômen ở vai cột
M
c
= M
cot
B
+ R
B
×
h
ctr
=-220.111+38.042x4=-67.944(KNm)
Mômen ở chân cột
M
A
= M

219.7
247.14)328.01(752.13)328.01( ×−+×−
x-89.676
=16.653(KNm)
R
B
=
[ ]
=
+−−−
h
M
K
AB
e
)1()1(6
αα
[ ]
2.12
676.89
219.7
)238.01(295.3752.1)328.01(6 −+−−−
=-10.771KN
Momen tại các tiết diện khác
M
tr
C
= M
B
+R

D
16.653
26.432
64.244
25.080
Tổng tính toán cho cột đối với tỉnh tải
Lưc dọc N=358.704 KN .
Momen
M
B
=M
B1
+M
B2
=-220.111+16.653=-203.458(KNm)
M
tr
C
= M
C
+ M
tr
C 2
=-67.977-26.432=-94.376(KNm)
M
d
C
= M
C
+ M

= -18.678(KNm) M
d
C
= - 0.930 (KNm)
MA = 43.326 (KNm)
-40.267
43.326
-0.93
-18.678
III.3 ) ÁP LỰC CỦA CẦU TRỤC D
max ,
D
min
LÊN VAI CỘT :
D
max
=626.535KN
D
min
=188.955KN
M
max
D
min
D
max
D
min
D
max

M
min
A
B
C
D
B'
C'
ptct :
0
111
=+∆
P
Rr
.
B
M
=
2
6
h
EJ
K
B
=
2
219.7
752.16
h
EJ×

R
×
h
2
=1.457
2
h
EJ
-5.478
2
h
EJ
x
h
h
2
=-0.339
2
h
EJ
A
M
=
B
M
+
B
R
×
h=1.457

r
11
=-2
B
R
=10.995
3
h
EJ
Momen do M
max
,M
min
trong hệ cơ bản
e
M
M
max
=
512.91
268.313
−
=-3.423
e
M
M
min
=
512.91
478.94

-66.630
26.423

Phản lực trong liên kêt thêm
r
1p
=-R
B
-R
C
=-37.627+11.348=-26.279KN
Chuyển vò ẩn số
11
1
r
r
p
−=∆
=-
3
955.10
279.26
h
EJ
−
=29.266
EJ
h
2
0

EJ
-58.170=-15.544(KNm) M
C
=-60.173(KNm)
M
tr
B'
=-0.339
2
h
EJ
x29.266
EJ
h
2
+92.336=82.406(KNm) M
tr
C '
=37.777(KNm)
M
d
B'
=-0.339
2
h
EJ
x29.266
EJ
h
2

.∆ + R
1P
= 0.
Vẽ các biểu đồ
P
MM
01
;
Biểu đồ
1
M
đã được vẽ ở III.3
Vẽ
P
M
0
, , λ =
h
hh
p
−
=
2.12
92.12 −
=0.262
M
B
= -
[ ] [ ]


+−−
+
+−−
K
AB
K
AB )2(23)()2(23)1(
22
λαλα
µ
λλ
×
P
=20.990KN
SVTH : nguyen van a
15
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
0
M
P
-37.567
29.602
-6.355
23.421
R
1P
=-Q
B
=20.990KN
11

M
B
=-3.518(KNm) M
C
=-34.049(KNm)
M
B’
=15.489 (KNm) M
C’
=7.931(KNm)
M
A
=-100.346(KNm) M
D
=93.991(KNm)
SVTH : nguyen van a
16
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
30.085
-3.518
-100.346
0
M
P
15.489
-34.089
7.931
93.911
III.5 NỘI LỰC DO TẢI TRỌNG GIÓ GÂY RA :
Hệ cơ bản :

=-49.675KNm
M
B’
=33.954KNm
M
A
=-108.032KNm
SVTH : nguyen van a
17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Q
B
M
B
32.789
-22.412
71.308
33.954
-49.675
A
B
-108.032
Q
B
=-
qh
K
AFBC
2
32 −

h
2
0
M
P
M
1
32.789
-22.412
71.308
-108.032
33.954
-49.675
A
B
-37.936 KNm
162.857
-449.561
Ta có kết qủa
M
B
=113.182 (KNm) M
C
=-130.068(KNm)
M
B’
=-3.982 (KNm) M
C’
=15.524(KNm)
M

34.049
34.049113.805
-
130.691
0.9
-
203.458
358.704
-
36.240
63.893 -13.990 0.000 -54.156 0.000 -3.166 3.166
-
30.644
30.644102.424
-
117.622
Trên
1.0 -94.376 358.704
-
18.678
70.992 82.406 0.000 37.777 0.000 38.463 -38.463 7.931 -7.931 -4.127 15.669
0.9 -94.376 358.704
-
16.810
63.893 74.166 0.000 34.000 0.000 34.617 -34.617 7.138 -7.138 -3.714 14.102
Dướ
i
1.0 -4.700 358.704 -0.930 70.992 -230.861 626.535 -56.700 188.955 38.463 -38.463 7.931 -7.931 -4.127 15.669
0.9 -4.700 358.704 -0.837 63.893 -207.775 563.882 -51.030 170.060 34.617 -34.617 7.138 -7.138 -3.714 14.102
SVTH : nguyen van a

t
= 0.5m , H
d
= 8.2m , h
d
= 1m . J
t
/ J
d
= 1/8 .
Nội lực tính toán được xác đònh tư bảng tổ hợp nợi lực ,
Phần cột trên :
Chọn cặp nội lực nguy hiểm : M = 442.120 KNm , N
tu
= 422.597KN .
SVTH : nguyen van a
21
TỔ HP NỘI LỰC
Tiết
diện
TỔ HP CƠ BẢN 1 TỔ HP CƠ BẢN 2
Mmax-Ntu Mmin-Ntu Nmax-Mtu Mmax-Ntu Mmin-Ntu
M N M N Nmax M+ M- M N M N
Đỉnh
cột
B
-
-
1+8
-

422.597
Dưới
1+8
10.969 358.704
1+3
-
235.562
985.239
1+3
985.239 -235.562
1+8
9.402

358.704
1+2+3+5+7
-251.643

986.479
Châ
n cột
A
1+8
741.507 358.704
1+7
-
340.395
358.704
1+3
985.239 188.854


Các thông số :
908.0
31.2
8
*
2.8
4
.
31.2
696.429
568.992
256.0
4
2.8
8
1
1
1
===
===
=×=÷==
t
d
d
t
t
d
d
d
t

= µ
1
. H
d
= 2 x 8.2 = 16.4 m .
l
2x
= µ
2
. H
t
= 3 x 4 = 12 m .
b) Ngoài mặt phẳng khung :
l
1y
= H
d
= 8.2 m .
l
2y
= H
t
- h
dcc
= 4 – 0.6 = 3.40 m .
IV.4 Chọn tiết diện cột :
A ) Cột trên :

cmm
N




÷+×
=122cm
2
SVTH : nguyen van a
22
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
=
b
δ
(1/20-1/30)h
t
=10-16.7mm chọn
=
b
δ
12mm
b
c
=1/12-1/15H
t
=266.6-333.3mm chọn b
c
=280mm
=
c
δ
(1/20-1/36)b

12
4.128
3.244.128(2
12
2.472.1
3
22
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
33
2
4
3
2
3
2
===
===
===

F
J
r
cmF
cmJ
cmJ
xx
y
y
y
x
x
x
x
x
y
y
x
x
y
x
λλ
λ
λ
1) Kiểm tra tiết diện đã chọn :
1.1) Kiểm tra ổn đònh trong mặt phẳng uốn :
Độ lệch tâm tương đối m :
SVTH : nguyen van a
23
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG

x2
λ
, có được ϕ
lt
= 0.157
Kiểm tra :
22
2
/21/93.19
04.135*157.0
597.422
.
cmKNcmKN
F
N
lt
x
〈===
ϕ
σ
1.2) Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng uốn :
76.52
2
=
y
λ
, tra phụ lục 3 có được hệ số uốn dọc ϕ
2y
= 0.852
Với cặp nợi lực đang xét là tổ hợp của 1+2+4+6+8 , xác đònh được moment

=〉=
y
RE
λ
→ β = 1
Hệ số ảnh hưởng của moment trong mặt phẳng uốn C :
.261.0
671.0*218.41
1
.1
=
+
=
+
=
α
β
x
m
C
Kiểm tra ổn đònh tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :
SVTH : nguyen van a
24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
.2151.13
64.140*852.0*261.0
597.422

2
KNmKNm

.
Bản bụng :
Có
1218.4;8.085.1 >=>=
x
x
m
λ
→
71.5710)85.15.09.0()5.09.0(33.39
2.1
2.47
3
=××+=+=






<==
R
E
hh
b
b
b
b
λ
δδ

100
832.401
100
45
856.922
12
11
=+=+×=
KN
C
M
C
y
NN
nh
46.1268
100
502.942
100
55
656.592
21
22
=+=+×=
Giả thiết
8.0=
ϕ
64.48
218.0
172.817