Đồ án kết cấu thép -Thiết kế khung thép 1 nhịp 1 tầng( khung zamil)

Mã đề : S1H1B3L4Q5 Mặt bằng công trình thể hiện trong Hình 1.1. Cho một nhà công nghiệp một tầng gồm 17 bước cột (n=17), có mặt bằng lưới cột như sau: Số liệu tính toán:  Nhịp khung ngang: L = 27 m  Sức nâng cầu trục: Q =12,5 T  Cao trình đỉnh ray : H1 = 8 m  Bước khung: B = 5 m 1.2. Nhiệm vụ thiết kế và tiến độ thực hiện 1.2.1. Nhiệm vụ thiết kế Nhận các thông số kỹ thuật của khung ngang theo mã đề. Chọn cầu trục và chế độ làm việc của cầu trục? Chọn các thông số kỹ thuật của khung ngang, chọn sơ bộ tiết diện, vẽ lại sơ đồ khung trong đó có ghi cụ thể các kích thước và thông số đã chọn? Thiết kế hệ xà gồ và sườn tường, thiết kế tấm lợp tole? Bố trí hệ giằng? Tính tải trọng tác dụng lên khung và tổ hợp tải trọng? Chọn tiết diện và kiểm tra tiết diện của thanh? Tính các liên kết? Kiểm tra chuyển vị ngang của khung Thuyết minh trình bày thành cuốn A4, bản vẽ thể hiện đúng tỉ lệ trên giấy A1 gồm 2 khung, hệ giằng, và chi tiết. 1.2.2. Tiến độ thực hiện Nộp tiến độ lần 1: Sau khi tính tải trọng và tổ hợp tải trọng Nộp tiến độ lần 2: Sau khi tính nội lực và kiểm tra tiết diện thanh Nội tiến độ lần 3 : Sau khi hoàn thành bản vẽ

Trang 1

_ _ __ _ _MSSV: B2110720

CBHD:PGS TS NGUYỄN HOÀNG ANHĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀCÔNG NGHIỆP

ĐẠI HỌC CẦN THƠTRƯỜNG BÁCH KHOAKHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Trang 2

2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 3

2.2 Tiêu chuẩn tải trọng 3

2.2.1 Tải trọng thường xuyên G( tĩnh tải) 3

2.2.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn Q (hoạt tải sửa chữa) 3

2.2.3 Tải trọng gió 4

2.2.4 Tải trọng do cầu trục: 9

2.3 Thông số vật liệu 11

2.3.1 Vật liệu dùng cho móng 11

2.3.2 Vật liệu dùng trong kết cấu 11

2.3.3 Vật liệu dùng trong liên kết 11

CHƯƠNG 3: CHỌN CẦU TRỤC VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦAKHUNG NGANG 13

3.2.8 Chiều cao cột cửa trời : 14

3.2.9 Chiều cao đỉnh mái 14

3.3 Theo phương ngang 15

Trang 3

3.3.1 Khoảng cách L1 15

3.3.2 Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng 15

3.3.3 Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung: 15

3.3.4 Chiều rộng cửa mái 15

3.4 Xác định sơ bộ tiết diện khung 15

3.4.1 Tiết diện cột 15

3.4.2 Tiết diện xà ngang 16

CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ HỆ GIẰNG, THIẾT KẾ TẤM TOLE, XÀ GỒ, SƯỜN TƯỜNG 18

4.1 Bố trí hệ giằng 18

4.1.1 Hệ giằng mái 18

4.1.2 Hệ giằng cột 19

4.2 Thiết kế tấm tole 19

4.2.1 Thông số kỹ thuật và vật liệu 19

4.2.2 Tải trọng tác dụng lên tấm tole 20

4.2.3 Các trường hợp tải trọng tác động lên tấm tole 22

4.2.4 Kiểm tra lại tấm tôn từ các điều kiện 23

4.4 Thiết kế sườn tường 27

4.4.1 Thông số kỹ thuật và vật liệu 27

4.4.2 Tải trọng tác dụng lên sườn tường 27

4.4.3 Sơ đồ tình sường tường 28

4.4.4 Kiểm tra lại sường tường từ các điều kiện 30

4.4.5 Bố trí sườn tường 30

CHƯƠNG 5: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG VÀ TỔ HỢP TẢITRỌNG 31

5.1 Sơ đồ tính khung ngang 31

5.2 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 31

5.2.1 Tải trọng thường xuyên G (tĩnh tải) 31

Trang 4

5.2.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn Qt (hoạt tải sửa chữa) 34

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN 52

6.1 Kiểm tra tiết diện cột 52

6.1.1 Xác định chiều dài tính toán 52

6.1.2 Vật liệu 52

6.1.3 Nội lực 52

6.1.4 Đặc trưng tiết diện 53

6.1.5 Kiểm tra điều kiện bền 54

6.1.6 Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng 55

6.1.7 Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng 56

6.1.8 Kiểm tra ổn đinh cục bộ bản cánh và bản bụng 59

6.1.9 Tính toán chiều cao đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng cột 61

6.2 Kiểm tra tiết diện xà ngang đoạn xà 5m (tiết diện thay đổi) 61

6.2.1 Nội lực 61

6.2.4 Kiểm tra theo điều kiện bền 63

6.2.5 Kiểm tra ổn định tổng thể 64

6.2.6 Kiểm tra ổn định cục bộ của cánh và bụng xà 66

6.2.7 Tính toán chiều cao đường hàn liên kết bản cánh và bụng dầm 66

6.3 Kiểm tra tiết diện xà ngang đoạn xà 9,5m (tiết diện không đổi) 66

6.3.1 Nội lực 66

6.3.3 Đặt trưng tiết diện 67

6.3.7 Tính toán chiều cao đường hàn liên kết bản cánh và bụng dầm 71

6.4 Kiểm tra tiết diện xà ngang tại vị trí chân cửa trời 71

6.4.1 Nội lực 71

Trang 5

6.5 Kiểm tra tiết diện cột cửa trời 75

6.5.1 Xác định chiều dài tính toán 75

6.5.3 Nội lực 75

6.5.5 Kiểm tra điều kiện bền 77

6.5.6 Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng 77

6.5.7 Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng 78

6.5.8 Kiểm tra ổn đinh cục bộ bản cánh và bản bụng 79

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 80

7.1 Chi tiết vai cột 80

7.1.1 Sơ đồ tính 80

7.1.2 Nội lực 80

7.1.6 Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng 82

7.1.7 Tính toán đường hàn liên kết 83

7.1.8 Kiểm tra chiều dài đường hàn theo yêu cầu kỹ thuật và cấu tạo 84

7.1.9 Kiểm tra điều kiện độ võng 84

7.2 Chi tiết chân cột 85

7.2.7 Tính toán bu lông neo 91

7.2.8 Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế 92

7.3 Chi tiết liên kết cột với xà ngang 92

Trang 6

7.3.1 Nội lực 92

7.3.3 Tính toán bu lông liên kết 93

7.3.4 Tính toán mặt bích. 94

7.3.5 Tính toán đường hàn liên kết tiết diện cột(xà ngang) với mặt bích 94

7.4 Chi tiết liên kết xà ngang ( ở nhịp) 95

7.4.1 Nội lực 95

7.4.4 Tính toán mặt bích 97

7.4.5 Tính toán đường hàn liên kết xà ngang với mặt bích 97

7.5 Chi tiết liên kết đỉnh xà 98

7.5.1 Nội lực 98

7.6 Chi tiết liên kết chân cột cửa trời với xà ngang 100

7.6.1 Nội lực 100

7.6.2 Vật liệu 100

7.7 Chi tiết liên kết đỉnh của trời 103

7.8 Chi tiết liên kết cột và xà cửa trời 103

CHƯƠNG 8: KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG CỦA KHUNG 104

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang 7

Hình 2.4: Sơ đồ chất tải để xác định Dmax 10

Hình 3.1: Các kích thước của cầu trục 13

Hình 3.2: Mặt cắt cầu trục 13

Hình 3.3: Mặt cắt ngang ngang tiết diện cột và xà 16

Hình 3.4: Các kích thước chính của khung ngang 17

Hình 4.1: Sơ đồ bố trí hệ giằng mái 19

Hình 4.9: Sơ đồ tính sườn tường 29

Hình 5.1: Sơ đồ tính khung ngang 31

Hình 5.2: Sơ đồ tải trọng thường xuyên 33

Hình 5.3: Hoạt tải chất đầy 34

Hình 5.4: Hoạt tải mái trái 34

Hình 5.5: Hoạt tải mái phải 35

Hình 5.6: Hệ số khí động ce của mái và sườn tường 36

Hình 5.7: Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang 37

Hình 5.8: Đường ảnh hưởng để xác định Dmax, Dmin 38

Hình 5.9: Sơ đồ tính áp lực đứng Dmax của cầu trục lên cột trái 39

Hình 5.10: Sơ đồ tính áp lực đứng Dmax của cầu trục lên cột phải 39

Hình 5.11: Lực hãm ngang của cầu trục lên cột trái 40

Hình 5.12: Lực hãm ngang của cầu trục lên cột phải 41

Hình 5.13: Biểu đồ Bao (max, min) của các trường hợp tải trọng 51

Hình 6.1: Giá trị momen tại cao trình +4,000m 56

Hình 6.2: Nmax và Mtu tại cao trình +4,000m 58

Trang 8

Hình 7.1: Cấu tạo vai cột và sơ đồ tính 80

Hình 7.2: Mặt căt tiết diện vai cột 82

Hình 7.3: Đăc trưng tiết diện đường hàn vai cột 83

Hình 7.10: Cấu tạo chân cột 91

Hình 7.11: Bố trí bu lông trong liên kết cột với xà 94

Hình 7.12: Cấu tạo chi tiết liên kết cột với xà ngang 95

Hình 7.13: Bố trí bu lông trong liên kết xà ngang ở nhịp 96

Hình 7.14: Cấu tạo mỗi nối xà 97

Hình 7.15: Bố trí bu lông trong liên kết xà ngang ở đỉnh 98

Hình 7.16: Cấu tạo mỗi nối xà 99

Hình 7.17: Bố trí bu long trong liên kết chân cột cửa trời với xà ngang 101

Hình 7.18: Cấu tạo liên kết chân cột cửa trời với xà ngang 102

Hình 7.19: Chi tiết liên kết đỉnh cửa trời 103

Hình 7.20: Chi tiết liên kết cột với xà cửa trời 103

Hình 8.1: Chuyển vị tải đỉnh cột trái và cột phải của khung minh hoạ trong phần mềmETABS 104

CHƯƠNG 1:

DANH MỤC BẢN

Trang 9

Bảng 2.1 Hệ số độ tin cậy về tải trọng γf của trọng lượng kết cấu và đất( trích Bảng 3

Bảng 2.7 Hệ số ce khi góc hướng gió θ = 0° (trích Bảng F.5a TCVN 2737-2023) 8

Bảng 2.8 Cường độ tiêu chuẩn của thép (trích TCVN 5575- 2012) đơn vị: Mpa 11

Bảng 2.9 Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun và cường độ tính toán fwf của kim loại hàntrong mối hàn góc (trích bảng 8 TCVN 5575-2012) Đơn vị: MPA 11

Bảng 2.10 Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulong (trích Bảng 10 TCVN 2012) 12

Bảng 2.11 Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulong ( trích bảng 11 TCVN 2012) 12

5575-Bảng 2.12 Cường độ tính toán chịu kéo của bulong neo (Mpa) (lấy theo bảng 12TCVN 5575-2012) 12

Bảng 3.1 Số liệu cầu trục, chế độ làm việc trung bình 13

Bảng 4.1 Đặc trưng tiết diện thép hình C200x90 theo nhà sản xuất 18

Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật tole 7 sóng vuông của nhà sản xuất 20

Bảng 4.3 Đặc trưng hình học xà gồ C250 23

Bảng 5.1 Bảng thống kê hệ số khí động và giá trị tính toán của tải trọng gió 37

Bảng 5.2 Bảng tổng hợp các trường hợp tổ hợp tải trọng 43

Bảng 5.3 Bảng tổ hợp nội lực 49

Bảng 6.1 Bảng kiểm tra mặt cắt tiết diện cột theo các điều kiện 60

Bảng 7.1 Hệ số αbb với bản kê ba cạnh hoặc hai cạnh liền kề 88

Bảng 8.1 Chuyển vị tại đỉnh cột trái và cột phải do phần mềm ETABS tính toán từ tổhợp tải trọng gây chuyển vị lớn nhất 104

Trang 10

CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU TÍNH TOÁN VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ1.1 Số liệu tính toán

Mã đề : S1H1B3L4Q5

Mặt bằng công trình thể hiện trong Hình 1.1.

Cho một nhà công nghiệp một tầng gồm 17 bước cột (n=17), có mặt bằng lướicột như sau:

Hình 1.1.1.a.1.1.1.1: Mặt bằng công trình

Sơ đồ kết cấu khung ngang thể hiện trong Hình 1.2.

Hình 1.1.1.a.1.1.1.2: Sơ đồ kết cấu khung ngang( khung zamil)

Số liệu tính toán:

 Nhịp khung ngang: L = 27 m Sức nâng cầu trục: Q =12,5 T Cao trình đỉnh ray : H1 = 8 m Bước khung: B = 5 m

Trang 11

1.2 Nhiệm vụ thiết kế và tiến độ thực hiện

Kiểm tra chuyển vị ngang của khung

Thuyết minh trình bày thành cuốn A4, bản vẽ thể hiện đúng tỉ lệ trên giấy A1 gồm 2khung, hệ giằng, và chi tiết.

1.2.2 Tiến độ thực hiện

Nộp tiến độ lần 1: Sau khi tính tải trọng và tổ hợp tải trọngNộp tiến độ lần 2: Sau khi tính nội lực và kiểm tra tiết diện thanhNội tiến độ lần 3 : Sau khi hoàn thành bản vẽ

Trang 12

CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ, TIÊU CHUẨN TẢI TRỌNG VÀTHÔNG SỐ VẬT LIỆU

2.1 Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 5575 - 2012: Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế.

2.2 Tiêu chuẩn tải trọng

TCVN 2737- 2023: Tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế.

2.2.1 Tải trọng thường xuyên G( tĩnh tải)

Tải trọng tồn tại trong suốt thời hạn sử dụng theo thiết kế của công trình xây dựngvà sự thay đổi giá trị tính toán của tải trọng là rất nhỏ so với giá trị trung bình của tảitrọng; hoặc là tải trọng mà sự thay đổi giá trị tính toán của tải trọng luôn đơn điệu theomột chiều đến khi đạt tới giá trị giới hạn.

Công thức xác định:

Trong đó :

Gtt:là giá trị tính toán tải của trọng thường xuyên;

Gk:là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng thường xuyên ( lấy theo nhà sản xuất );

 là hệ số độ tin cậy của tải trọng lấy n=1.05 ( theo Bảng 2.1).

Bảng 2.2.1.a.1.1.1.1.1 Hệ số độ tin cậy về tải trọng γf của trọng lượng kết cấu và đất( tríchBảng 3 TCVN 2737-2023)

1 Kết cấu

b) Bê tông (có khối lượng thể tích trung bình lớn hơn 1 600 kg/m3), bê tông

c) Bê tông (có khối lượng thể tích nhỏ hơn hoặc bằng 1 600 kg/m3), các lớpngăn cách, lớp căn phẳng, lớp hoàn thiện (bản, vật liệu cuộn, độn, lớp láng phẳngvà tương tự), được sản xuất, chế tạo:

2.2.2 Tải trọng tạm thời ngắn hạn Q (hoạt tải sửa chữa)

Tải trọng mà sự thay đổi độ lớn hoặc hướng của tải trọng phải được kể đến.Công thức tính giá trị tính toán của tải trọng tạm thời:

tk tfQ q 

Trong đó:

Trang 13

Q là giá trị tính toán của tải trọng tạm thời ngắn hạn;

qk ,tlà giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời ngắn hạn phân bố điều ( lấy theoBảng 2.2 );

Khu vực D: Khu vực thương mại

D2: Khu vực bán hàng ở trung tâm thương mại, siêu thị và tương tự 5,0Khu vực H: Mái không sử dụng, chỉ có người đi lại sửa chữa 0,3Khu vực I: Mái có sử dụng

I1: Những chỗ tập trung đông người (đi từ các phòng xưởng, phòng

W = f Wk = 2,1 Wk

Hệ số độ tin cậy về tải trọng f đối với tải trọng gió chính được lấy bằng 2,1; khitính toán kích động xoáy cộng hưởng thì hệ số độ tin cậy về tải trọng f lấy bằng 1,0.

Trong đó:

W3s,10 là áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm, W3s,10 = T W0 với T là hệ số

chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm xuống 10 năm, lấy bằng 0,852; W0là áp lực gió cơ sở theo Bảng 2.3.

k(ze) là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ theo và dạng địa hình tại độ

cao tương đương ze, được nêu trọng Bảng 2.5 và được tính theo công thức:

 

2 2,01 ee

gZk z

 

  

Trong đó:

Trang 14

Ze là độ cao tương đương; Ze lấy không nhỏ hơn Zmin theo Bảng 2.4;

Zg là độ cao của gradient, được xác định phụ thuộc vào dạng địa hình theo Bảng2.4;

α là hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s (lấy trung bình trongkhoảng thời gian 3s) theo Bảng 2.4.

Bảng 2.2.3.a.1.1.1.1.1 Giá trị của áp lực gió cơ sở W0(trích bảng 7 TCVN 2737-2023)

Mô tả dạng địa hình Giá trị

zg, m

Giá trị

zmin, m

A Trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản caokhông quá 1,5 m (bờ biển thoáng, mặt sông, hồlớn, đồng muối, cánh đồng không có cây cao ),

Trang 15

CHÚ THÍCH 1: Đối với các độ cao tương đương ze trung gian cho phép xác định giá

trị k(ze) bằng cách nội suy tuyến tính.

CHÚ THÍCH 2: Khi xác định tải trọng gió cho một công trình, các dạng địa hình có thể khác nhau theo hướng gió khác nhau.

Xác định chiều cao tương đương ze của công trình nhà:

 Khi b < h≤ 2b:

z > b ze = h0 < z ≤b ze = b Khi h > 2b:

z≥h – b ze = h b < z < h – b ze = z0 < z ≤b ze = bTrong đó:

z là độ cao so với mặt đất (khi đất xung quanh nhà và công trình không bằngphẳng thì mốc chuẩn để tính độ cao z được xác định theo Phụ lục C TCVN 2737-2023);

 Đối với kết cấu “cứng” (có chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất T1 1s) thì Gf

 Công thức đơn giản tính hệ số hiệu ứng giật Gf

 Đối với nhà cao tầng có hình dạng đều đặn theo chiều cao và có chu kỳ daođộng riêng cơ bản thứ nhất T1 > 1s và chiều cao không quá 150m, có thể xácđịnh hệ số hiệu ứng giật Gf theo công thức sau để tính toán sơ bộ:

 Đối với nhà bê tông cốt thép:

Trang 16

Gf=0.85+h/2840 Đối với nhà thép:

Gf=0.85+h/1010Trong đó:

h là chiều cao công trình, tính bằng mét (m).

Bảng 2.2.3.a.1.1.1.1.4 Hệ số ce cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật (tríchbảng F.4 TCVN 2737-2023)

Hình 2.2.3.a.1.1.1.2: Sơ đồ chung

Hình 2.2.3.a.1.1.1.3: Góc hướng gió θ = 0°

αb <0

αbαb >0

αb

Trang 17

Hệ số khí động ce cho các vùng trên các tường của nhà có mặt bằng chữ nhật (Hình2.3) lấy theo TCVN 2737-2023 phụ lục bảng F.4 (Bảng 2.6).

Hệ số khí động áp lực ce cho các vùng của mái (thể hiện trên Hình 2.1 và Hình 2.2)lấy theo TCVN 2737-2023 phụ lục bảng F.5a (thể hiện trên Bảng 2.7)

Bảng 2.2.3.a.1.1.1.3.1 Hệ số ce khi góc hướng gió θ = 0° (trích Bảng F.5a TCVN 2737-2023)

Gốc dốc α, °

FGHIJ- 45-0,6-0,6-0,8-0,7-1,0- 30-1,1-2,0-0,8-0,6-0,8- 15-2,5-1,3-0,9-0,5-0,7

- 5- 2,3- 1,2- 0,8

+ 0,2+ 0,2- 0,6- 0,65

- 1.7- 1,2- 0,6

- 0,6

+ 0,2+ 0,0+ 0,0+ 0,0- 0,615

- 0,9- 0,8- 0,3

- 0,4- 1,0+ 0,2+ 0,2+ 0,2

- 0,5- 0,5- 0,2

- 0,4- 0,5+ 0,7+ 0,7+ 0,4

- 0,0- 0,0- 0,0- 0,2- 0,3+ 0,7+ 0,7+ 0,6+ 0,0+ 0,060+ 0,7+ 0,7+ 0,7- 0,2- 0,3

Trang 18

Hình 2.2.3.a.1.1.1.4: Tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật

2.2.4 Tải trọng do cầu trục:

Áp lực đứng:Dmax, Dmin của cầu trục truyền qua dầm cầu trục thành tải trọng tậptrung tại vai cột Trị số Dmax, Dmin có thể xác định bằng đường ảnh hưởng của phản lựcgối tựa dầm cầu trục khi bảnh xe cầu trục duy chuyển tới vị trí bất lợi nhất Với khung1 nhịp, cần phải xét tải trọng của 2 cầu trục đặt sát nhau (Hình 2.4).

Trị số áp lực đứng xác định theo công thức:

Dmax=nc γp.∑Pmax yiDmin=nc γp.∑Pmin yi

Pmax: Áp lực lớn nhất của 1 bánh xe cầu trục lên rây ( tra catalo cầu trục );

Pmin: Áp lực nhỏ nhất của 1 bánh xe cầu trục lên rây (tra catalo cầu trục );

Trang 19

yi:Tung độ đường ảnh hưởng.

Nếu áp lực thẳng đứng của cầu trục đặc lệt tâm so với trục cột thì cần tính momenlệch tâm tương ứng:

Mmax=Dmax eMmin=Dmin e

Với: e là khoản cách từ trục cột đến trục rây.

Hình 2.2.4.a.1.1.1.1: Sơ đồ chất tải để xác định Dmax

Lực hãm ngang của cầu trục:

Lực hãm ngang của cầu trục tác dụng vào cột thông qua dầm hảm xác định theocông thức:

1 .

T0 là lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục:

Gxc trọng lượng xe con ( tra catalo cầu trục );

yi tung độ đường ảnh hưởng.

Trang 20

2.3 Thông số vật liệu

2.3.1 Vật liệu dùng cho móng

Vật liệu chế tạo móng sử dụng bê tông B20 (TCVN 5574:2018) có: Rb=1,15 kN /c m2

2.3.2 Vật liệu dùng trong kết cấu

Vật liệu thép dùng trong kết cấu phải được lựa chọn thích hợp tuỳ theo tính chấtquan trọng của công trình, điều kiện làm việc của kết cấu, đặc trưng của tải trọng vàphương pháp liên kết…

Cường độ tiêu chuẩn fy và cường độ tính

toán f với độ dày thép t (mm) tiêu chuẩn fCường độ kéo đứt

u khôngphụ thuộc vào chiều

dày t (mm)t≤20

Modun đàn hồi: Es=2,1 104kN /cm2

2.3.3 Vật liệu dùng trong liên kết

Dùng que hàng N42 hàng tay:với cường độ kéo đứt tiêu chuẩn và cường độ tính

toán thể hiện qua Bảng 2.9.

Bảng 2.3.3.a.1.1.1.1.1 Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun và cường độ tính toán fwf

của kim loại hàn trong mối hàn góc (trích bảng 8 TCVN 5575-2012) Đơn vị: MPA

Loại que hàntheo TCVN 3223:1994

Cường độ kéo đứt tiêu

chuẩn fwun Cường độ tính toán

Với đường hàng tay ta có :

Chọn bu long :

Bu long phổ thông dùng trong kết cấu thép phải phù hợp với các yêu cầu của TCVN

1916 -1995 bu long tính toán phải có cấp độ bền từ 4.6 trở lên.

Cường độ tính toán chịu cắt và chịu kéo của bu long cho trong Bảng 2.10.Cường độtính toán chịu ép mặt của bu long cho trong Bảng 2.11

Trang 21

Cường độ tính toán chịu kéo của bu long neo cho trong Bảng 2.12

Bảng 2.3.3.a.1.1.1.1.2 Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulong (trích Bảng 10 TCVN

Trạng thái làmviệc

Bảng 2.3.3.a.1.1.1.1.4 Cường độ tính toán chịu kéo của bulong neo (Mpa) (lấy theo bảng 12

TCVN 5575-2012)

Đường kínhbulong (mm)

Làm từ thép mác

Từ 12 đến 32Từ 33 đến 60Từ 61 đến 80Từ 81 đến 140

190185180165

Trang 22

CHƯƠNG 3: CHỌN CẦU TRỤC VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNHCỦA KHUNG NGANG

3.1 Chọn cầu trục

Chọn cầu trục: Với cầu trục có sức trục Q=12,5 T, theo bảng II.3 Phục lục trang 87( Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng ,một nhịp_TS.Phạm Minh Hà),Ta cóthông số cầu trục được thể hiện trong Bảng 3.1 và hình minh hoạ ở Hình 3.1 và Hình3.2

Bảng 3.1.1.a.1.1.1.1.1 Số liệu cầu trục, chế độ làm việc trung bình

Kh.cách Zmin

t Bk

T.lượng cầutrục G

T.Lượng xe con

ÁplựcPmin(T) (m) (mm) (mm) (mm) (mm) (T) (T) (kN) (kN)12,

Hk: Tra catalo cầu trục lấy từ Bảng 3.1( bằng 1,14m);

bk: Khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang lấy ≥ 0,2m(chọn bằng 0,3m).

Trang 23

3.2.2 Chiều cao H

H = H1+H2+H3= 8+1,5+0 = 9,5 m Trong đó:

H là chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang ;H1 là cao trình đỉnh ray H1= 8m;

H3- Phần cột chôn dưới nền , coi mặt móng ở cốt 0.000 (H3=0).

3.2.3 Chiều cao dầm cầu trụcHdct=(18÷

10).5=(0,625 ÷ 0,5)

Ht = H2 + Hdct + Hray&đệm = 1,5 + 0,6 + 0,2 = 2,3 mTrong đó :

Ht là chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang;Hr là chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ khoảng 200 mm,

3.2.8 Chiều cao cột cửa trời :

Chọn độ dốc i= 10% ,cửa trời chủ yếu để thông thoáng,thông gió và lấy sáng bằngtole sáng và hệ cửa sổ dọc nhà Thường được lấy (1250mm, 1500mm, 1750mm)

Do đó Hcm từ 1  3m  Chọn Hcm= 1,5m

3.2.9 Chiều cao đỉnh mái

Chiều cao tính từ mặt móng đến đỉnh mái cửa trời :

Trang 24

L1 là khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:

Giả sử xem trục định vị trùng với tim cột Ta có khoảng cách từ trục định vị đếntrục ray cầu trục:

 Thỏa điều kiện.

3.3.4 Chiều rộng cửa mái

Chọn Lcm = 4m ,mỗi bên mái là 2m.

Hình vẽ các kích thước chính của khung ngang được thể hiện qua Hình 3.4.

3.4 Xác định sơ bộ tiết diện khung

Trang 25

Bề dày bản cánh :

Tiết diện cột thể hiện ở hình 3.3.

3.4.2 Tiết diện xà ngang

Hình 3.4.2.a.1.1.1.1: Mặt cắt ngang ngang tiết diện cột và xà

Đoạn xà 1: Đoạn tiết diện thay đổi

Tức là đoạn đầu nối giữa cột và xà ngang ,có tiết diện thay đổi.Chiều dài đoạn xàtheo phương ngang được xác định như sau :

Đoạn xà 2: Đoạn tiết diện không đổi

Tức là đoạn xà còn lại của nhịp nhà Chiều dài đoạn xà theo phương ngang đượcxác định như sau :

2 0,5 1 0,5.27 5 8,5

Lấy sơ bộ với các thông số I-B.H.tf.tw như sau: I-250×300×10×8 mm

Đoạn xà có tiết diện không đổi có chiều dài 8,5m thể hiện qua Hình 3.3.

Trang 26

Tiết diện cột và xà cửa trời :Chọn sơ bộ tiết diện cửa mái cho cả cột và xà cửa trời

với các thông số là:

I-B.H.tf.tw : I_100×200×8×6 mm thể hiện trên Hình 3.3.

Hình 3.4.2.a.1.1.1.2: Các kích thước chính của khung ngang

Trang 27

CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ HỆ GIẰNG, THIẾT KẾ TẤM TOLE, XÀ GỒ,SƯỜN TƯỜNG

4.1 Bố trí hệ giằng

Hệ giằng nhà công nghiệp là bộ phận kết cấu có vai trò quan trọng trong việc đảmbảo độ cứng không gian nhà Đối với công trình thép do vật liệu có tính dẻo, cường độcao nên tiết diện thường nhỏ, độ mảnh lớn nên việc tăng độ cứng của nhà là yêu cầuthiết yếu Ngoài ra hệ giằng còn chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà,vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục,động đất Hệ giằng còn có tác dụng tạo thành hệ bất biến hình giúp thuận lợi, an toàncho việc dựng lắp dựng và thi công.

Hệ giằng trong nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ gồm hai bộ phận là hệgiằng mái và hệ giằng cột thể hiện qua Hình 4.1 và Hình 4.2.

4.1.1 Hệ giằng mái

Hệ giằng mái sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo phương ngang nhà tại haiđầu gối hồi (hay gần đầu gối hồi), đầu các khối nhiệt độ và một số gian giữa nhà tùythuộc chiều dài nhà, sau cho khoảng cách giữa các bố trí không quá 5 bước cột Bảnbụng của hai thanh xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập.Các thanh giằng chéo này có thề sử dụng thép tròn hay cáp thép mạ kẽm đường kínhkhông nhỏ hơn 12mm (sức trục nhỏ hơn 5T) Ngoài ra, cần bố trí các thanh chống dọcbằng thép hình (thường là thép goc) tại những vị trí quan trọng như đỉnh mái, đầu xà(cột), chân cửa mái Chọn bố trí trên đỉnh cột thanh chống dọc nhà tiết diện C200x90(Bảng 4.1) theo độ mảnh giới hạn thanh chịu nén như sau

Bảng 4.1.1.a.1.1.1.1.1 Đặc trưng tiết diện thép hình C200x90 theo nhà sản xuất

Kích thước Bán kínhquán tính

Moment Moment chống cắt chống uốnC200x9

ylili

Trang 28

Trường hợp nhà có cần trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập dọc theođầu cột để tăng độ cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền các tải trọngngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.

Ta chọn thanh giằng mái bằng thép tròn φ20 để bố trí.

Hình 4.1.1.a.1.1.1.2: Sơ đồ bố trí hệ giằng mái

4.1.2 Hệ giằng cột

Hệ giằng cột có tác dụng đảm độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột tiếp nhận vàtruyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như tải trọng gió lêntường hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục Hệ giằng gồm các thanh giằng chéo được bốtrí trong phạm vi cột trên và cột dưới tại những gian có hệ giằng mái.

Trường hợp nhà không có cầu trục hoặc nhà có cầu trục với sức nâng dưới 15 tấn cóthể dùng thanh giằng chéo chữ thập bằng thép tròn đường kính không nhỏ hơn200mm.Nếu sức trục trên 15 tấn cần dùng thép hình, thường là thép góc Độ mảnh củathanh giằng không vượt quá 200.

Ta chọn thanh giằng cột tròn đường kính 20mm để bố trí Thanh chống dọc chọnC200x90 (theo điều kiện độ mãnh như trên) tại vị trí đỉnh mái

Hình 4.1.2.a.1.1.1.1: Sơ đồ bố trí hệ giằng cột

Trang 29

Tấm lớp sử dụng : Tôn kẽm 7 sóng có độ dày = 0,5mm ; khổ Bm=1 m.Hệ độ cao của áp lực gió tại đỉnh xà : Hđỉnh xà =10,85m

Hình 4.2.1.a.1.1.1.1: Cấu tạo của tấm tole

Bảng 4.2.1.a.1.1.1.1.1 Thông số kỹ thuật tole 7 sóng vuông của nhà sản xuất

Độdày tole

Khổhữu dụng

Trọnglượng tôn

Chiềucao sóng

Mô menquán tính

Mô men chốnguốn

Khoảngcách xà gồtối đa

Độ dốcL = 10 – 15%

Trang 30

W = f

.Wk = 2,1 WkTrong đó:

W3s,10 là áp lực gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm, W3s,10 = T W0 với T là hệ số

chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm xuống 10 năm, lấy bằng 0,852; W0là áp lực gió cơ sở.

k(ze) là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ theo và dạng địa hình tại độ

cao tương đương ze, được xác định theo công thức:

 

2,01 ee

Zk z

→ Nội suy từ Bảng 2 trích Bảng 9 TCVN 2737:2023 ta có k(Ze) = 1.015Xác định hệ số kí động c:

 Độ dốc mái i = 10%; góc  5 430 '( sin = 0,0,996 ; cos = 0,995 ) Hệ số khí động của mái dóc hai phía được thể hiện ở Hình 5.5.

→ Nội suy từ Bảng 2.7 trích bảng F.5a của TCVN 2737: 2023 ta có ce :

ceF=−1,64 ;ceG=−1,17 ; ceH=−0,58 ;ceI=−0,59; ceJ=−0,63

Từ đó ta tính được:Tải trọng gió tiêu chuẩn:

Wk tc= W3s,10·k(ze)·c·Gf = (T.W0) k(ze).c.Gf=(0,852.0,95) 1,015 (−1,64) 0,85=−1,145 kN / m2

Tải trọng gió tính toán:

2( 1,145).2,1 2, 40

Trang 31

q2Trong đó:

ceF là hệ số khí động c lấy trường hợp nguy hiểm nhất ceF = -1.64;

 là hệ số độ tin cậy lấy bằng 2.1 theo mục 2.2.3.

b Tải trọng bản thân mái tole:

Với số liệu của tole được sử dung ta xác đinh giá trị tính toán của tải trọng bản thânmái tole như sau:

 là hệ số độ tin cậy về tải trọng lấy bằng 1,05 theo Bảng 2.1.

c Tải trọng tạm thời ngắn hạn (hoạt tải sửa chữa):

Giá trị tiêu chuẩn:

,, 0,3.1,3 0,39 /

ttk t

: Giá trị tính toán của tải trọng tạm thời ngắn hạn mái tole;, ,

 : hệ số độ tin cậy về tải trọng, lấy bằng 1,3 theo mục 2.2.2;

4.2.3 Các trường hợp tải trọng tác động lên tấm tole.

TH1 :Tải trọng tạm thời ngắn hạn mái tole + Tải trọng bản thân mái toleGiá trị tính toán:

1tt ( tt ) (0,39 0, 0482).1 0, 438 ( / )

mtt

Trang 32

Hình 4.2.3.a.1.1.1.1: Sơ đồ tính tấm tole

Nội lực : chủ yếu tính |Mmax |của tấm tôn, dùng các phương pháp sức bền vật liệu taxác định được giải nội lực cấu kiện ứng với tổ hợp TH2.

Ta xem độ võng lớn nhất của tấm tôn ở khoảng giữa 2 xà gồ, vì vậy ta xem mộtkhoảng tấm tôn như dầm đơn gối 2 đầu như Hình 4.4.

2 2,357 1, 2

2 1, 099 1, 2

3.10100

Trang 33

4.3.1 Thông số kỹ thuật và vật liệu

a Thông số kỹ thuật

Bảng 4.3.1.a.1.1.1.1.1 Đặc trưng hình học xà gồ C250

Loạixà gồ

Kích thước xà gồ

Moment chống cắt

Moment chống uốn

 là hệ số độ tin cậy về tải trọng lấy bằng 1,05 theo Bảng 2.1.

b Tải trọng bản thân mái tole :

Giá trị tính toán:

,, 0,3.1,3 0,39 /

ttk t

Trang 34

4.3.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên xà gồ

Trường hợp 1: Tải trọng bản thân xà gồ + Tải trọng tạm thời ngắn hạn mái tole

Trang 35

Hình 4.3.4.a.1.1.1.3: Sơ đồ tính của xà gồ

Phân tải trọng thành hai phương x-x , y-y :

=qtt.cos αb=2,743.0,995=2,729 kN /mqxtc

=qtc cosαb=1,231 0,995=1,225 kN /mqtty=qtt.sin αb=2,743.0,0996=0,273 kN /mqtcy=qtc sin αb=1,231 0,0996=0,123 kN /m

Mặt cắt xà gồ phương x-x , y-y thể hiện ở Hình 4.5.Moment:

2,729 ×52

8 =8,528 kNm

Sơ đồ tính được thể hiện ở Hình 4.7:

4.3.5 Kiểm tra xà gồ từ các điều kiện

Kiểm tra điều kiện bền:

173784 / 17,3784 /84,976.10 10 11,617.10 10

qtcx lx4

E Ix =

0,123 54

2,1.108.57,38 1 04.1 0−12=8,3× 10−3

m=0,83 cmΔ=√Δx2+Δ2y=√(4,5 ×1 0−2)2+0,832=0,83 cm

500=1,7 × 10−3

≤[BΔ]= 1

200=5× 1 0−3

→Xà gồ thỏa điều kiện độ võng.

Xà được chọn đảm bảo được độ võng cho phép Vậy xà gồ có tiết diện chữ C số

hiệu C250 đạt yêu cầu.

4.3.6 Bố trí xà gồ

Ta có nhịp L = 27m chia làm 2 bên 13,5m.Số thanh xà gồ:

Trang 36

 Mái cửa trời : Bố trí 3 thanh xà gồ khoản cách 1,2m

 Mái chính : Bố trí 10 thanh xà gồ khoảng cách 1,2m và 1 thanh cuối khoảncách 0,8m

4.4 Thiết kế sườn tường

Hệ sườn gồm có 2 dạng chủ yếu Hệ sườn tường cho vách che bằng tole sử dụngcác thanh thép có tiết diện thông thường như : chữ C , chữ Z , chữ I , thép hộp

Hệ sườn tường đỡ tường bằng gạch xây thường dùng thép chữ I.

4.4.1 Thông số kỹ thuật và vật liệu

Chọn sườn tường có tiết diện chữ C số hiệu C250 với các đặc trưng tiết diện và vậtliệu như của xà gồ mái tính trước đó (Bảng 4.3).

4.4.2 Tải trọng tác dụng lên sườn tường

a Theo phương đứng (theo phương trục x-x):

Tải trọng tác dụng lên sườn tường gồm có: Tải trọng bản thân tấm vách, tải trọngbản thân dầm sườn tường

Tải trọng bản thân tấm vách (vật liệu cùng loại với mái tôn ): Giá trị tiêu chuẩn:

2,, 0,0459 /

 Giá trị tính toán:

2,

Trang 37

Xác định hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độcao tương đương Ze:

Công trình có dạng địa hình B và độ cao tương đương ze =h =9,5m (khi h≤b) traBảng 2.5 (trích bảng 9 TCVN 2737:2023) kết hợp nội suy ta có:

2737-Ta có tỉ số

0,3527

Với :

h là chiều cao cột biên bằng 9,5m;

d là chiều dài nhịp khung ngang bằng 27m.

Tra Bảng 2.6 nội suy ta được hệ số khí lưu động ce các vùng A,B,C,D,E như sau:

 Giá trị tính toán của tải trọng gió:

2 0, 484.2,1 1,016 /

4.4.3 Sơ đồ tình sường tường

Thanh dầm sườn tường được tính toán như 1 dầm đơn giản nhận cột làm gối đỡ.Nội lực dầm sườn tường tính toán theo 2 phương x-x và y-y.

Các giá trị momen uốn :lx = ly = B = 5 (m).

Mx=qxtt B2

8 =

8 =0,491kNm

Trang 38

My=qtty B28 =

Mtt=qtty B2

Mxtt=qxtt B28

Trang 39

Hình 4.4.3.a.1.1.1.2: Sơ đồ tính sườn tường

4.4.4 Kiểm tra lại sường tường từ các điều kiện

Kiểm tra điều kiện bền :

σ =σx+σy=Mx

0,58 54

2,1 108.1062,2 104 10−12=2,1.10−3m=0,21cmΔ=√Δx2+Δ2y=√(0,99)2+¿ ¿

500=2 ×1 0−3

≤[ΔB]= 1

200=5 ×1 0−3

Tiết diện sườn tường thỏa điều kiện về độ võng  Sườn tường có tiết diện chữ Csố hiệu C250 đạt yêu cầu.

4.4.5 Bố trí sườn tường

Số thanh sườn tường:

1 8,91, 2

vậy ta chọn bố trí 9 thanh xà gồ mỗi bên Cách bố trí mỗi bên tường: bố trí 8 thanh sườn tường khoảng cách a = 1,2m và 1cây trên cùng khoảng cách a=1,1m.

Trang 40

CHƯƠNG 5: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG VÀ TỔHỢP TẢI TRỌNG

5.1 Sơ đồ tính khung ngang

Do sức nâng cầu trục không quá lớn nên chọn phương án cột tiết diện không đổi,với độ cứng là I1 Vì nhịp khung 27m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thayđổi hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 5m Với đoạn xà 5m, độcứng ở đầu xà là I1 và cuối xà là I2 (giả thuyết độ cứng của xà và cột tại chổ liên kết xàcột là như nhau).Với đoạn xà 8,5m, độ cứng ở đầu và cuối xà bằng I2 (tiết diện khôngđổi) Tiết diện xà và cột được nhập vào phần mềm tính toán (Etabs) là tiết diện đãđược chọn sơ bộ ở mục 3.4 Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khungvới móng là ngàm tại mặt móng( ± 0.000) Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tạiđỉnh xà ngang là liên kết cứng Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giảnhoá tính toán và thiên về an toàn Sơ đồ tính khung ngang như Hình 5.1.

Hình 5.1.1.a.1.1.1.1: Sơ đồ tính khung ngang

5.2 Tải trọng tác dụng lên khung ngang

5.2.1 Tải trọng thường xuyên G (tĩnh tải)

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm tải trọng bản thân cáclớp mái, tải trọng bản thân xà gồ, tải trọng bản thân khung ngang và dầm cầu trục.

Trọng lương bản thân kết cấu do phần mềm Etabs tự tính với hệ số độ tin cậy tảitrọng là 1,05 và trọng lượng riêng của thép là 78,50 kN /m3

a Tải trọng bản thân của mái tole, xà gồ

Tải trọng bản thân tấm tole: Giá trị tiêu chuẩn:

2, 0,0459 /

k m

 Giá trị tính toán: