CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU TÍNH TOÁN VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Số liệu tính toán Mã đề : S1H1B3L4Q5 Mặt bằng công trình thể hiện trong Hình 1. Cho một nhà công nghiệp một tầng gồm 17 bước cột (n=17), có mặt bằng lưới cột như sau: Hình 1.1: Mặt bằng công trình Sơ đồ kết cấu khung ngang thể hiện trong Hình 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 1. Nhiệm vụ thiết kế và tiến độ thực hiện 1.
Nhiệm vụ thiết kế Nhận các thông số kỹ thuật của khung ngang theo mã đề. LÝ TUẤN KIỆT B2110720 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS. TS NGUYỄN HOÀNG ANH 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. 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 LÝ TUẤN KIỆT B2110720 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS.
TS NGUYỄN HOÀNG ANH CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ, TIÊU CHUẨN TẢI TRỌNG VÀ THÔNG SỐ VẬT LIỆU 2. Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575 - 2012: Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế. Tiêu chuẩn tải trọng TCVN 2737- 2023: Tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế. Tải trọng thường xuyên G( tĩnh tải) Tải trọng tồn tại trong suốt thời hạn sử dụng theo thiết kế của công trình xây dựng và sự thay đổi giá trị tính toán của tải trọng là rất nhỏ so với giá trị trung bình của tải trọng; hoặc là tải trọng mà sự thay đổi giá trị tính toán của tải trọng luôn đơn điệu theo một chiều đến khi đạt tới giá trị giới hạn.
Công thức xác định: Trong đó : G tt :là giá trị tính toán tải của trọng thường xuyên; G k :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=1.1 Hệ số độ tin cậy về tải trọng γf của trọng lượng kết cấu và đất( trích Bảng 3 TCVN 2737-2023) Kết cấu công trình và loại đất Giá trị γf 1. Kết cấu a) Kim loại, trừ trường hợp nêu trong 7.3 1,05 b) Bê tông (có khối lượng thể tích trung bình lớn hơn 1 600 kg/m3), bê tông cốt 1,1 thép, khối xây, gỗ c) Bê tông (có khối lượng thể tích nhỏ hơn hoặc bằng 1 600 kg/m3), các lớp ngăn cách, lớp căn phẳng, lớp hoàn thiện (bản, vật liệu cuộn, độn, lớp láng phẳng và tương tự), được sản xuất, chế tạo: - Trong nhà máy 1,2 - Ngoài công trường 1,3 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: Trong đó: LÝ TUẤN KIỆT B2110720 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS.
TS NGUYỄN HOÀNG ANH là giá trị tính toán của tải trọng tạm thời ngắn hạn; q k , t là giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời ngắn hạn phân bố điều ( lấy theo Bảng 2.2 ); là hệ số độ tin cậy của tải trọng tạm thời lấy n=1,3 ( lấy theo TCVN 2737-2023 mục 8.1 Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng tạm thời ngắn hạn phân bố đều qk,t lên sàn, mái, cầu thang bộ( trích 1 phần bảng 4 TCVN 2737-2023) Khu vực D: Khu vực thương mại D1: Khu vực cửa hàng kinh doanh bán lẻ 4,0 D2: Khu vực bán hàng ở trung tâm thương mại, siêu thị và tương tự 5,0 Khu vực H: Mái không sử dụng, chỉ có người đi lại sửa chữa 0,3 Khu vực I: Mái có sử dụng I1: Những chỗ tập trung đông người (đi từ các phòng xưởng, phòng họp 4,0 lớn, phòng hội trường và tương tự) I2: Những chỗ nghỉ ngơi 1,5 I3: Những chỗ khác 0,7 2. Tải trọng gió Áp dụng cho công trình không cao quá 200m. Nhịp không lớn hơn 150m. Tải trọng gió tiêu chuẩn: Wk = W3s,10·k(ze)·c·Gf = (T W0).Gf Tải trọng gió tính toán: W=.
Wk Hệ số độ tin cậy về tải trọng đối với tải trọng gió chính được lấy bằng 2,1; khi tính toán kích động xoáy cộng hưởng thì hệ số độ tin cậy về tải trọng 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; W0 là áp lực gió cơ sở theo Bảng 2. 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: LÝ TUẤN KIỆT B2110720 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS. TS NGUYỄN HOÀNG ANH Trong đó: 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 Bảng 2.4; α là hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s (lấy trung bình trong khoảng thời gian 3s) theo Bảng 2.1 Giá trị của áp lực gió cơ sở W 0(trích bảng 7 TCVN 2737-2023) Vùng áp lực gió trên I II III IV V bản đồ 2 15 W 0 , daN / m 65 95 125 185 5 Bảng 2.2 Các hệ số zg, zmin và α( trích bảng 8 TCVN 2737-2023) Dạng Mô tả dạng địa hình Giá trị Giá trị Giá địa zg, m zmin, m trị hình α A Trống trải, không có hoặc có rất ít vật cản cao 213,36 2,13 11,5 không quá 1,5 m (bờ biển thoáng, mặt sông, hồ lớn, đồng muối, cánh đồng không có cây cao.
B Tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt 274,32 4,57 9,5 cao không quá 10 m (vùng ngoại ô ít nhà, thị trấn, làng mạc, rừng thưa hoặc rừng non, vùng trồng cây thưa. C Bị che chắn mạnh, có nhiều vật cản sát nhau cao 365,76 9,14 7,0 từ 10 m trở lên (trong thành phố, vùng rừng rậm.3 Hệ số k(ze) (trích bảng 9 TCVN 2737-2023) Độ cao tương đương ze, m Giá trị k(ze) đối với các dạng địa hình A B C 5 1,05 0,87 0,59 10 1,18 1,00 0,72 15 1,27 1,09 0,81 20 1,33 1,16 0,88 30 1,43 1,26 0,98 40 1,50 1,34 1,07 LÝ TUẤN KIỆT B2110720 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS. TS NGUYỄN HOÀNG ANH 50 1,56 1,40 1,14 60 1,61 1,46 1,20 80 1,69 1,55 1,30 100 1,76 1,63 1,39 150 1,89 1,77 1,56 200 1,99 1,88 1,69 250 1,99 1,97 1,80 300 1,99 1,97 1,90 350 1,99 1,97 1,98 400 1,99 1,97 1,98 CHÚ THÍCH 1: Đối với các độ cao tương đương z trung gian cho phép xác định giá e trị k(z ) bằng cách nội suy tuyến tính. e 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 h ≤ b: ze = h Khi b < h ≤ 2b: z>b ze = h 0 < z ≤b ze = b Khi h > 2b: z ≥ h–b ze = h b<z<h–b ze = z 0<z≤ b ze = b Trong đó: z là độ cao so với mặt đất (khi đất xung quanh nhà và công trình không bằng phẳng thì mốc chuẩn để tính độ cao z được xác định theo Phụ lục C TCVN 2737-2023); h là chiều cao nhà; b là bề rộng nhà mặt vuông góc hướng gió. Hệ số hiệu ứng giật Gf: Hệ số hiệu ứng giật Gf là hệ số phản ứng của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng gió (bao gồm cả thành phần phản ứng tĩnh và thành phần phản ứng động của kết cấu). LÝ TUẤN KIỆT B2110720 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS. TS NGUYỄN HOÀNG ANH Đối với kết cấu “cứng” (có chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất T 1s) thì G có 1 f thể lấy bằng 0,85.
Đối với kết cấu “mềm” (có chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất T > 1s) thì 1 Gf được tính theo công thức: Công thức đơn giản tính hệ số hiệu ứng giật G f Đối với nhà cao tầng có hình dạng đều đặn theo chiều cao và có chu kỳ dao động riêng cơ bản thứ nhất T1 > 1s và chiều cao không quá 150m, có thể xác định hệ số hiệu ứng giật G theo công thức sau để tính toán sơ bộ: f Đối với nhà bê tông cốt thép: Gf=0.85+h/2840 Đối với nhà thép: Gf=0.85+h/1010 Trong đó: h là chiều cao công trình, tính bằng mét (m).4 Hệ số ce cho tường thẳng đứng của nhà có mặt bằng chữ nhật (trích bảng F.2: Sơ đồ chung LÝ TUẤN KIỆT B2110720 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: PGS. TS NGUYỄN HOÀNG ANH Hình 2.3: Góc hướng gió θ = 0° Hệ số khí động c e cho các vùng trên các tường của nhà có mặt bằng chữ nhật (Hình 2.3) lấy theo TCVN 2737-2023 phụ lục bảng F. Hệ số khí động áp lực ce cho các vùng của mái (thể hiện trên Hình 2.2) lấy theo TCVN 2737-2023 phụ lục bảng F.5a (thể hiện trên Bảng 2.1 Hệ số ce khi góc hướng gió θ = 0° (trích Bảng F.5a TCVN 2737-2023) Vùng Gốc dốc α, ° F G H I J - 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 + 0,2 + 0,2 - 5 - 2,3 - 1,2 - 0,8 - 0,6 - 0,6 - 1.