Ebook Thiết kế khung thép, nhà công nghiệp một tầng, một nhịp: Phần 2

Chương 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 3.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp với các số liệu cho trước như sau: - Nhịp khung ngang: L = 24m - Bước khung: - Sức nâng cầu trục: B = 6m Q = 10 T (nhà có 2 cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình) - Cao trình đỉnh ray: +7.000 m - Độ dốc của mái: - Chiều dài nhà: - Phân vùng gió: i = 10% 90 m II-B (địa điểm xây dựng: thành phố Hà Nội) Vật liệu thép mác CCT34s có cường độ: f = 21kN/cm2 fv = 12 kN/cm2 fc =32kN /cm 2 Hàn tay, dùng que hàn N42. 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 3.2.1. Theo phương đứng Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = H k + b K =0,96+ 0,3 = 1,26 (m). Với: Hk = 0,96 m - tra catalo cầu trục (bảng II.3 phụ lục); bK = 0,3 m - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang. —» Chọn H2 = l,3m . Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: 44 H = Hị +H 2 + H 3 = 7 + 1,3 + 0 = 8,3 (m). trong đó: H, - cao trình đỉnh ray, Hị = 7 m; H3- phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt ±0.000 (H 3 = 0). Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht = H 2+ Hdct + H r =1,3 + 0,5 + 0,2 = 2(m). Chiểu cao của phần cột tính từ mật móng đến mặt trên của vai cột: Hd = H -H t = 8 ,3 -2 = 6,3(m). 3.2.2. Theo phương ngang Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a = 0). Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: L, = ------ iL = ------ — —= 0,75(m). Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: Í ± , _ 1 1 H = Í ± . - L ) 8,3 = (0,55-r0,415)m. 15 ` 2 0 J 115 ` 20 —» Chọn h = 40cm. Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung: Z= L, -h = 0 ,7 5 -0 ,4 0 -0 ,3 5 (m) > z min = 0,18m. Hình 3.1. Các kích thước chính của khung ngang 45 3.2.3. Sơ đồ tính khung ngang Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phương án cột tiết diện không đổi, với độ cứng là I ,. Vì nhịp khung là 24 m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đối hình nân, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4 m. Với đoạn xà dài 4 m, độ cứng ớ đầu và cuối xà là I, và I2 tương ứng (giả thiết độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà-cột nhu nhau). Với đoạn xà dài 8m, độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng I2 (tiết diện khônịỉ đổi). Giả thiết sơ bộ tỷ số độ cứng lị / 12 =2,818 (tức là tiết diện của các cấu kiện xà và CỘI được khai báo trong phần mềm SAP2000 chính là các tiết diện được chọn ở phần ví dụ tính toán). Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm lại mặt móng (cốt ±0.000). Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn. Sa đồ tính khung ngang như hình 3.2. 4000 8000 8000 4000 24C>00 Hình 3.2. Sơ đồ tính khung ngang 3.3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 3.3.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) Độ dốc mái i = 10% —» a = 5,71° (sin a =0,099; cosa = 0,995 ). Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao •` "`TI trọng lượng cúa các lớp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục. Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0.15 kN/m2. Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ lkN/m. Tổng tĩnh tải phân bố tác dung lên xà ngang: — °— `6 + 1,05.1 = 2,05 (kN/m). 0,995 46 2,05 kN/m I I I 1 m 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 i 1 `IT I`T I Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấytương tự như vớimái là 0,15 kN/rrr. Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột: 1.1.0.15.6.8.3 = 8,22 (kN). Trọng lượng bán thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành tải tập trung và mò men lệch tâm đặt tại cao irình vai cột: 1,05.1.6 = 6,3 (kN); 6,3.(L| 0,5h)« 6,3.0,5 = 3,15 (kNm). 3.3.2. Hoạt tải mái Theo TCVN 2737-1995 [2], trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữamái (mái lợp tôn) là 0,3 kN/rrr. hệ số vượt tải là 1,3- Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang (hình 3.4): 1.3.0.3_6 = 2,35 (kN/m). 0,995 11n 2,35 kN/m1nI u m 2,35 kN/m m tiình 3.4. Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái; a) Hoạt tải mái nửa trái; b) Hoạt tải mái nửa phải 47 3.3.3. Tải trọng gió Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng trên mái. Theo TCVN 2737-1995 [2], Hà Nội thuộc phân vùng gió II-B, có áp lực gió a) 1,______________ L - 24000___________J tiêu chuẩn w0 = 0,95 kN/m2, hệ số vượt tải là 1,2. Cần cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, các hệ số khí động có thể xác định theo sơ đồ trong bảng m.3 5=: r s phụ lục (xem hình 2.5). Nội suy ta có: b) 0 . . cel = -0,32 ;ce2 = -0 ,4 ; ce3 = -0,5 - Tải trọng gió tác dụng lên cột: + Phía đón gió: 1.2.0.95.1.0.8.6 = 5,47 (kN/m) + Phía khuất gió: 1.2.0.95.1.0.5.6 = 3,42 (kN/m) - Tải trọng gió tác dụng trên mái: + Phía đón gió: c) Hình 3.5. Sơ đồ tính khung với tải trọng gió a) Sơ đồ xác định hệ sô`khí động; b) Gió trái sang; c) Gió phải sang 1.2.0.95.1.0.32.6 = 2,19 (kN/m); + Phía khuất gió: 1.2.0.95.1.0.4.6 = 2,74 (kN/m). 3.3.4. Hoạt tải cầu trục Theo bảng II.3 phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 10 tấn như sau: Nhịp Lk(m) 22,5 Ch.cao gabarit Hk(mm) 960 Khoảng cách z min(mm) 180 Bể rộng Bề rộng gabarit đáy Bk (mm) Kk(mm) 3900 3200 T.lượng cầu trục G(T) 8,36 T.lượng xe con GXC(T) 0,803 Áp lực Áp lực A max * min (kN) (kN) 70,7 21,1 Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang, xác định như sau: a) Áp lực đứng của cẩu trục ... - tailieumienphi.vn