N KT CU THẫP 2

GVHD: TS . TRN TIN C

Thuyết minh
tính toán đồ án thép 2
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng ,1 nhịp
( khung zamil)
A. Thiết kế xà gồ mái:
Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái, lớp cách nhiệt và trọng l-ợng bản thân
của xà gồ. Lớp mái và xà gồ đ-ợc chọn tr-ớc theo tài liệu Pre Engineered Buildings
Design Manual . Sau đó đ-ợc kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của
xà gồ.
- Tấm lợp mái : (single skin panels)
hình dạng tấm lợp mái chọn nh- sau:
Có các thông số kỹ thuật :
Chiều dày
(mm)

Trọng l-ợng 1 tấm
(kG/m2)

D.tích 1tấm
(m2)

Tải trọng cho phép
(kN/m2)

0,7

6,59


1065
Type " F " steel panel

- Lớp cách nhiệt:

- Xà gồ : Ta chọn xà gồ hình chữ Z ở bên trong và 2 xà gồ hình chữ C ở
ngoài biên nhằm làm tăng ổn định cho mái.
Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ Z
Chọn tiết diện xà gồ là tiết diện chữ Z (là loại xà gồ đ-ợc chế tạo từ thép cán nguội).
Tiết
diện

Ix
Wx
4
(cm ) (cm3)

Iy
Wy
4
(cm ) (cm3)

200Z17 358,8 35,88 49,86

Trọng
l-ợng
(kg/m)

Chiều

1.75

60

Tiết diện

1.75

Xà gồ chữ Z(200Z17).

Jx
(cm4)

Wx
(cm3)

Jy
Wy
4
(cm ) (cm3)

Xà gồ chữ C(180ES20).

Trọng
l-ợng
(kg/m)

Chiều
dày
(mm)


20

1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ :
Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt, tải trọng
bản thân xà gồ và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái.
Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là : 1,5 m
1,5
1,52 m .
Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là :
cos 8,530
(Độ dốc i = 15 = 8,53o).
a.Tĩnh tải :
Vật liệu mái
Hệ số
Tải trọng tiêu
Tải trọng tính
2
v-ợt tải chuẩn (kG/m )
toán (kG/m2)
1 lớp tôn lợp mái
1,05
6,59
6,92
Xà gồ mái 200Z17

1,05

4,74


Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ tác dụng theo 2 ph-ơng với trục x-x tạo với ph-ơng
ngang một góc = 8,53o (Độ dốc i = 15).
y
y
x
x
xq.sin


x

q.sin
y

y

q q.cos



q q.cos

a. Kiểm tra với xà gồ chữ Z
-Trang: 3 -


N KT CU THẫP 2

GVHD: TS . TRN TIN C


My

1551 ,8 kG.cm.
32
32
qx

qy

3000

6000

3000
My

Mx

Sơ đồ tính xà gồ theo ph-ơng x-x và y-y:

td x y

41391,98 1551,8

1153,6 221,38 1375kG / cm 2 c f 2150kG / cm 2
35,88
7,01

*Kiểm tra theo điều kiện biến dạng:
Xà gồ có độ võng theo cả 2 ph-ơng tuy nhiên độ võng theo ph-ơng mặt phẳng mái rất nhỏ

GVHD: TS . TRN TIN C

Tải trọng tác dụng lên xà gồ 180ES20:
1,5
qtc = (6,59+ 10 + 30).
+ 6,11 = 41,52 (kG/m).
2 cos 8,53 0
1,5
qtt = (6,92 + 12 + 39).
+ 6,11.1,05 = 50,44(kG/m).
2 cos 8,53 0
Tải trọng tác dụng theo các ph-ơng x-x và y-y là :
tc
q x q tc . sin 41,52 . sin 8,53 0 6,16 kG / m .
tc
q y q tc . cos 41,52 . cos 8,53 0 41,1 kG / m .
q x q tt . sin 50,44 . sin 8,53 0 7,48 kG / m .
tt

q y q tt . cos 50,44 . cos 8,53 0 49,88 kG / m .
tt

*Theo điều kiện bền : td x y

Mx My

cf
Wx Wy

c = 1 hệ số điều kiện làm việc.


Sơ đồ tính xà gồ theo ph-ơng x-x và y-y:
22446 841,5

456,5 69,43 525,93kG / cm 2 c f 2150kG / cm 2
49,17 12,12
*Kiểm tra theo điều kiện biến dạng:
Xà gồ có độ võng theo cả 2 ph-ơng tuy nhiên độ võng theo ph-ơng mặt phẳng mái rất nhỏ
nên có thể bỏ qua , ta chỉ xét đến độ võng theo ph-ơng vuông góc với mặt phẳng mái y .

td x y



1 5.10 3
B B 200

Công thức kiểm tra :
tc

Ta có :

4
5 q y .B
5 41,1.10 2.600 4
y
.

xe lên ray
(T)
Q(T) trục
(T)
(m)
B
K
Hct
B1
Pmaxc
Xe con
Toàn cầu
trục

KP-70

52,83

120

120

4

24

120

10
19,5 6300 4400 1900

500

16

6500

8700

2200

200

21000
A

B

-Trang: 6 -


N KT CU THẫP 2

GVHD: TS . TRN TIN C

Ta có :
H1 = 6,5 m.
H2 = Hk + 100+f = 1900 + 100 +200 = 2200 mm = 2,2 m.
Ht = H2 + HDCT + Hr = 2,2+0,5+0,14 = 2,84 m.
Hd = H1 + H2 - Hk = 6,5 +2,2- 2,84 = 5,86 m.
Hc = Ht + Hd = 2,84+5,86 = 8,7 m.

cos 8,53
(6,92 12 ) 16 .5,42 .1,05
.
).6 140 ,8(kG / m)
grtt
o
21
cos 8,53

-Tải trọng bản thân khung ngang : Ch-ơng trình Sap 2000 sẽ tự tính khi ta giả thiết tiết
diện cột và r-ờng ngang .
- Tải trọng do xà gồ t-ờng tôn đặt tại các cao trình của xà gồ t-ờng:
Với cột cao 8,7 m, nh-ng do có 1m t-ờng gạch tự mang ở d-ới cùng không kể
đến, chỉ tính đến trọng l-ợng xà gồ t-ờng và tôn t-ờng từ cốt +1m trở lên trên, t-ơng ứng
với chiều dài cột là 7,7m , giả thiết dùng 5 xà gồ 200Z17 dặt cách nhau 2 m , trọng l-ợng
quy thành lực phân tập trung đặt tại đỉnh cột, còn gây ra mômen ng-ợc chiều với mômen
do tải trọng trong nhà gây ra nên không xét đến .
G tuong 6,92 .8.6 + 4,98.5.6 = 481,6 kG
Vậy tĩnh tải tác dụng lên r-ờng ngang là : gr = 140,8 kG/m
Tĩnh tải tác dụng lên đỉnh cột : Gc = 481,6 kG
-Trang: 7 -


N KT CU THẫP 2

GVHD: TS . TRN TIN C

-Tĩnh tải cầu trục:
Tải trọng bản thân dầm cầu trục, ray và các lớp đệm :Tải này tác dụng lên vai cột khi tính
toán ta đ-a về tim cột d-ới dạng 1 lực tập trung và 1 mô men.

pmax

tc

tc

pmax

1900

pmax
4400

4400

4100

1600
6000

6000

y1=1

y2=0,267

y3=0,683

Trong đó : n = 1,1
nc = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ trung bình hoặc

tc
D min
min
5,8T
n
1,1
tc
tc
M max
D max
.e 22,37 . 0,55 = 12,3 Tm
tc
tc
M min
D min
.e 5,8 .0,55 = 3,19 Tm
b.Lực hãm ngang T :
Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong tr-ờng hợp móc mềm xác
định theo công thức :
T n c .n.T1 . y i
Với T1 : lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục lên ray.
T
T1 = o
no
To : lực hãm tác dụng lên toàn bộ cầu trục
T
f
0,1
0,7
To .(Q G xecon ) .(10 4) 0,7T T1 o

0,9866 .
2
2
Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang đ-ợc tính nh- sau:
q=( n.W o.k.C.B)
(Với B là b-ớc cột).
Trong đó :
+ n = 1,2 : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió

-Trang: 9 -


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

10275
8700

+ c : HÖ sè khÝ ®éng , ®-îc tra b¶ng víi s¬ ®å sau ®©y:
q3 Ce2=-0,4
q2 Ce1=-0,4115

+0,8

Ce3=-0,5

q1

q4


N
M

Q

M

N

Q

Qui -íc chiÒu d-¬ng cña néi lùc
-Trang: 10 -


N KT CU THẫP 2

GVHD: TS . TRN TIN C

Giả thiết cột có kích th-ớc nh- sau:
H = 8700mm , b = 220 mm , h = 400 mm , t w 8mm , t f 12mm
R-ờng ngang có kích th-ớc :
- Đầu r-ờng : h = 350mm , b = 220 mm , t w 8mm , t f 10 mm
- Đỉnh r-ờng : h = 250mm , b = 220 mm , t w 8mm , t f 10 mm
2.Xác định nội lực khung :
Sử dụng phần mềm SAP2000 Version 9.03 xác định nội lực.
*Các ph-ơng án chất tải và biểu đồ nội lực :
- Ph-ơng án 1 : Tĩnh tải
140,8kG/m


GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

- Ph-¬ng ¸n 3 : Ho¹t t¶i nöa ph¶i

8700
5860

234 kG/m

21000

- Ph-¬ng ¸n 4 : Ho¹t t¶i c¶ m¸i

8700
5860

234 kG/m

21000
2840 1575

- Ph-¬ng ¸n 5 : Dmax tr¸i

13,536Tm

3,509Tm
6,38T

5860

- Ph-¬ng ¸n 7 : T tr¸i +

6500

0,638T

21000

0,638T

6500

22001575

- Ph-¬ng ¸n 8 : T tr¸i -

21000

6500

0,638T

22001575

- Ph-¬ng ¸n 9 : T ph¶i +

21000

-Trang: 13 -



21000

- Ph-¬ng ¸n 12 : Giã ph¶i

277,69 kG/m

Giã ph¶i

331,13kG/m

530,13 kG/m

8500

1575

269,93kG/m

21000

-Trang: 14 -


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

* BiÓu ®å néi lùc cña c¸c ph-¬ng ¸n chÊt t¶i:
- Ph-¬ng ¸n 1 : TÜnh t¶i


M

Q

N

-Trang: 17 -


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

- Ph-¬ng ¸n 4 : Ho¹t t¶i c¶ m¸i

M

Q

N

-Trang: 18 -


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

- Ph-¬ng ¸n 5 : Dmax tr¸i


M

Q

N

-Trang: 21 -


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

- Ph-¬ng ¸n 8 : T tr¸i -

M

Q

N

-Trang: 22 -


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS . TRẦN TIẾN ĐẮC

- Ph-¬ng ¸n 9 : T ph¶i +


M

Q

N

-Trang: 25 -