Đồ Án Môn Học Kết Cấu Thép Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng

Đồ án nghiên cứu môn học kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Kết Cấu Thép
• Đề tài: Đồ Án Môn Học Kết Cấu Thép Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng
• Loại tài liệu: Đồ Án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
• 1.1. I/- XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG
• 1.2. II/- XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG
• 1.3. III/- KÍCH THƯỚC DÀN MÁI VÀ CỬA MÁI
• 1.4. IV/- HỆ GIẰNG
• 2. PHẦN 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC
• 2.1. I/- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN
• 2.2. II/- CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI
• 2.3. III/- TỔNG HỢP NỘI LỰC TRÊN CỘT
• 2.4. IV/- TỔ HỢP NỘI LỰC
• 2.5. V/- KIỂM TRA CHUYỂN VỊ
• 3. PHẦN 3: THIẾT KẾ CỘT
• 3.1. I/- VẬT LIỆU
• 3.2. II/- NỘI LỰC TÍNH TOÁN
• 3.3. III/- CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN
• 3.4. IV/- THIẾT KẾ CỘT TRÊN
• 3.5. V/- THIẾT KẾ CỘT DƯỚI
• 3.6. VI/- THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT
• 4. PHẦN 4: THIẾT KẾ DÀN
• 4.1. I/- NỘI LỰC TÍNH TOÁN
• 4.2. II/- XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN THANH DÀN
• 4.3. III/- CHI TIẾT DÀN

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án môn học kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng

Đồ án môn học kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng là một trong những chủ đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng. Đồ án này không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn áp dụng vào thực tiễn. Việc thiết kế khung nhà công nghiệp một tầng đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên lý kết cấu, vật liệu xây dựng và tiêu chuẩn thiết kế. Đồ án này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về quy trình thiết kế và các yếu tố cần xem xét.

1.1. Khái niệm về kết cấu thép và ứng dụng trong xây dựng

Kết cấu thép là một trong những loại kết cấu phổ biến trong xây dựng hiện đại. Nó được sử dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp, nhà xưởng và các công trình lớn khác. Kết cấu thép có ưu điểm về độ bền, khả năng chịu lực tốt và thời gian thi công nhanh chóng.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng khung nhà công nghiệp một tầng

Khung nhà công nghiệp một tầng mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm chi phí xây dựng, dễ dàng trong việc lắp đặt và bảo trì. Ngoài ra, thiết kế này còn giúp tối ưu hóa không gian sử dụng, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động sản xuất.

II. Các thách thức trong thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp

Thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng không chỉ đơn thuần là việc lựa chọn vật liệu và kích thước. Nó còn bao gồm việc tính toán tải trọng, nội lực và các yếu tố ảnh hưởng khác. Các thách thức này đòi hỏi kỹ sư phải có kiến thức vững vàng và kinh nghiệm thực tiễn.

2.1. Tính toán tải trọng và nội lực trong khung nhà

Tính toán tải trọng là một trong những bước quan trọng trong thiết kế kết cấu thép. Các loại tải trọng như tĩnh tải, động tải và tải trọng gió cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn cho công trình.

2.2. Vấn đề về vật liệu và tiêu chuẩn thiết kế

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp và tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế là rất quan trọng. Vật liệu phải đảm bảo chất lượng và đáp ứng các yêu cầu về độ bền, khả năng chịu lực và độ ổn định.

III. Phương pháp thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng

Phương pháp thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng bao gồm nhiều bước từ việc xác định kích thước, tính toán nội lực đến việc lựa chọn vật liệu. Mỗi bước đều cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và an toàn cho công trình.

3.1. Xác định kích thước và hình dạng khung

Xác định kích thước và hình dạng khung là bước đầu tiên trong thiết kế. Các yếu tố như chiều cao cột, khoảng cách giữa các cột và kích thước dầm cần được tính toán kỹ lưỡng.

3.2. Tính toán nội lực và kiểm tra độ bền

Sau khi xác định kích thước, việc tính toán nội lực và kiểm tra độ bền của các thành phần kết cấu là rất quan trọng. Điều này giúp đảm bảo rằng khung nhà có thể chịu được các tải trọng tác dụng mà không bị hư hỏng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của đồ án kết cấu thép khung nhà công nghiệp

Đồ án kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các công trình được thiết kế và xây dựng từ đồ án này đã chứng minh được tính hiệu quả và độ bền trong thực tế.

4.1. Các công trình tiêu biểu sử dụng kết cấu thép

Nhiều công trình lớn như nhà máy, kho bãi và trung tâm thương mại đã áp dụng kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng. Những công trình này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ.

4.2. Kết quả nghiên cứu và đánh giá hiệu quả

Các nghiên cứu cho thấy rằng kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng có khả năng chịu lực tốt và tuổi thọ cao. Điều này đã được chứng minh qua nhiều công trình thực tế.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của kết cấu thép khung nhà công nghiệp

Kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng đang ngày càng trở nên phổ biến và được ưa chuộng trong ngành xây dựng. Với những ưu điểm vượt trội, nó hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.1. Xu hướng phát triển của kết cấu thép trong tương lai

Trong tương lai, kết cấu thép sẽ tiếp tục được cải tiến về chất lượng và công nghệ sản xuất. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí xây dựng.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực kết cấu thép

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực kết cấu thép là rất cần thiết để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của các công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỤC LỤC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN.2 PHẦN 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG.3 I/- XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG. Chiều cao cột dưới. Chiều cao cột trên. 4 II/- XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG.

Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị. Chiều cao tiết diện cột trên. Chiều cao tiết diện cột dưới.5 III/- KÍCH THƯỚC DÀN MÁI VÀ CỬA MÁI.5 IV/- HỆ GIẰNG.6 PHẦN 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC .8 I/- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN. Tĩnh tải tác dụng lên mái.

Hoạt tải sửa chữa mái. Quy về tải tập trung trên nút dàn. Tải trọng tác dụng lên cột. Tải trọng gió.

12 II/- CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI. Lực xô trái. Lực xô phải. Tải gió từ trái sang phải.

Tải gió từ phải sang trái. 29 III/- TỔNG HỢP NỘI LỰC TRÊN CỘT.31 IV/- TỔ HỢP NỘI LỰC.32 V/- KIỂM TRA CHUYỂN VỊ. Chuyển vị ngang. Chuyển vị đứng.

34 PHẦN 3: THIẾT KẾ CỘT .36 II/- NỘI LỰC TÍNH TOÁN. 36 III/- CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN. Trong mặt phẳng khung. Ngoài mặt phẳng khung.37 IV/- THIẾT KẾ CỘT TRÊN.

Chọn sơ bộ tiết diện. Kiểm tra tiết diện đã chọn.38 V/- THIẾT KẾ CỘT DƯỚI. Chọn sơ bộ tiết diện. Kiểm tra giả thuyết độ cứng cột.

Xác định hệ thanh bụng. Kiểm tra tiết diện đã chọn. Liên kết thanh giằng vào nhánh cột.47 VI/- THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT. Chi tiết vai cột.

Chi tiết chân cột – Liên kết cột với móng.52 PHẦN 4: THIẾT KẾ DÀN.63 I/- NỘI LỰC TÍNH TOÁN. Tổ hợp nội lực. 65 II/- XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN THANH DÀN. Thanh xiên đầu dàn (4-9).

Thanh cánh dưới (7-14, 23-31, 43-52). Thanh cánh trên (6-10-13-18, 22-26-23, 45). 76 III/- CHI TIẾT DÀN. Nút liên kết dàn với cột – Nút trên (CT-01).

Nút liên kết dàn với cột – Nút dưới (CT-02). Nút khuếch đại đỉnh dàn – Nút 26 (CT – 05).94 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 1 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY SỐ LIỆU TÍNH TOÁN  Số liệu chung:  Nhà xưởng có 2 cầu chạy cùng sức trục đang hoạt động, chế độ làm việc trung bình.  Mặt bằng xưởng có chiều dài ΣB = 90m, bước khung B=6m.  Xây dựng tại Hải Phòng, địa hình che chắn ít, tuổi thọ công trình 50 năm.

 Vật liệu lợp mái: tôn sắt tráng kẽm (g = 0.05 kN/m)  Vật liệu làm khung: Thép CT34 (f = 21kN/cm2, E = 2.1x104 kN/cm2)  Bê tông móng: Mác B15 (Rb = 0.85 kN/cm2)  Que hàn N42 hay 42, dùng phương pháp hàn tay.  Bu-lông liên kết và bu-lông neo tự chọn.  Số liệu riêng: Sức cẩu cầu trục Nhịp nhà Cao trình đỉnh ray Q L Hr (T) (m) (m) 30 30 9.2 Dựa vào các số liệu trên, tra catologue cần trục ta được các số liệu sau:  Loại ray: KP40  Chiều cao gabarit của cầu trục Hk = 2750 mm.  Bề rộng cầu trục Bk = 6300 mm.

 Nhịp cầu trục Lk = 28.  Khoảng cách giữa hai trục bánh xe cầu trục K = 5100 mm.  Khoảng cách kể từ tim ray cho đến mép ngoài cảu cầu trục B1 = 300 mm. SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 2 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY PHẦN 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 3 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY I/- XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG 1.

Chiều cao cột dưới Chiều cao thực của phần cột dưới: Trong đó:  Cao trình đỉnh ray Hr = 9.2 m = 9200 mm  Chiều cao ray và đệm hr, giả định lấy hr = 200 mm  Chiều cao dầm cầu chạy, lấy bằng 1/10 B => hdcc = 600 mm  Chiều cao đoạn cột chôn dưới đất, không bố trí nên Hm = 0 => Chọn Hd = 8. Chiều cao cột trên Chiều cao thực của phần cột trên: Trong đó:  Chiều cao ray và đệm hr, giả định lấy hr = 200 mm  Chiều cao dầm cầu chạy, lấy bằng 1/10 B => hdcc = 600 mm  Chiều cao gabarit của cầu trục Hk = 2750 mm.  Độ rỗng của dàn mái nhà lấy bằng 1/100 của nhịp nhà, f = 300 mm => Chọn Ht = 4 m II/- XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG 1. Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị  Khoảng cách từ tim ray cho tới trục định vị: 2.

Chiều cao tiết diện cột trên => Chọn ht = 500 mm 3. Chiều cao tiết diện cột dưới  Khoảng cách từ trục định vị tới mép ngoài cột : a ≥ ht + B1 + D – λ SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 4 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY Trong đó:  Khe hở an toàn giữa cầu trục và cột D = 60 mm  Kích thước phần đầu cầu trục B1 = 300 mm => a ≥ ht + B1 + D – λ = 500 + 300 + 60 – 750 = 110 mm => Chọn a = 250 mm.  Chiều cao tiết diện cột dưới:  Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang, ta có: Như vậy, trị số chiều cao tiết diện cột dưới đã chọn là đạt yêu cầu. => Chọn hd = 1000 mm 4.

Độ lệch tâm  Cột trên và cột dưới:  Ray với cột dưới: III/- KÍCH THƯỚC DÀN MÁI VÀ CỬA MÁI Với nhịp nhà L = 30m, ta chọn dạng dàn và kích thước dàn như sau:  Chiều cao đầu dàn: Vì kèo điển hình là hình thang cân nên H0 = 2200 mm  Chiều cao giữa dàn: Chọn độ dốc I = 10% => hgd = 3700 mm  Kích thước cửa mái: (Thường chọn Lcm là bội số của 3) => Chọn Lcm = 12 m = 12000 mm.1 Kích thước dàn và cửa mái. SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 5 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY  Bậu cửa dưới lấy chiều cao 600 mm.  Bậu cửa trên cao 400 mm.  Phần cánh cửa lật cao 1200 mm.

 Chiều cao cửa mái: Hcm = 2×1250 = 2500 mm. Kích thước khung nhà. IV/- HỆ GIẰNG SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 6 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 7 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY PHẦN 2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 8 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY I/- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN 1. Tĩnh tải tác dụng lên mái Tải trọng thường xuyên gồm có trọng lượng bản thân của kết cấu, trọng lượng mái, trọng lượng hệ giằng….các tải này khi tính khung được đưa về thành tải trọng phân bố đều trên xà ngang 1.

Tải trọng của mái:  Theo cấu tạo của mái ta có bảng tính sau: Trọng lượng Hệ số vượt Tải trọng Lớp mái (daN/m2) tải tính toán Tôn sắt tráng kẽm 6 1.5  Độ dốc mái i = 10% => góc dốc α=5043’ => cosα = 0.995 => Trọng lượng mái trên 1 m2 mặt bằng: 1. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng  Theo công thức kinh nghiệm: => 1. Trọng lượng kết cấu cửa trời:  Trọng lượng kết cấu cửa trời: => 1. Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa trời  Trọng lượng bậu cửa trời: =>  Trọng lượng kính và khung cánh cửa: => SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 9 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY 2.

Hoạt tải sửa chữa mái Tải trọng sửa chữa mái lợp tôn được lấy bằng: c 2 c 2 p m = 30 daN / m => p m = γ Q × p m = 1.3 × 30 = 39 daN / m Tải sửa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều 2 p m × B = 39 × 6 = 234 daN / m = 2. Quy về tải tập trung trên nút dàn 3. Tĩnh tải  Nút biên dàn (Nút 1 và 23):  Nút giữa dàn (Nút 2 – 6, 18 – 22):  Nút chân cửa trời (7 và 17):  Nút biên cửa trời (8 và 16):  Nút giữa cửa trời (9 và 15): 3. Hoạt tải  Nút biên dàn và chân cửa trời:  Nút giữa dàn: 4.

Tải trọng tác dụng lên cột 4. Do trọng lượng dầm cầu trục Q = 30 T < 75 T ⇒ α dct = 24 ÷ 37 ⇒ chọn α dct = 30 Ldct = B = 6 m ⇒ G dct = α dct L2dct = 30 62 = 1080 daN = 10. Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục Các tải trọng này được xác định theo công thức: c D max = γ Q nth P max ∑ y i ; D min = γ Q nth Pmin c ∑ yi Các số liệu tính toán: - Sức cẩu của cầu trục 30T = 300 kN SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 10 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY - Hệ số vượt tải γQ = 1.1 - Hệ số tổ hợp nth = 0.9 (2 cầu trục, chế độ làm việc nhẹ và trung bình) - Từ bảng catalogue của cần trục, ta tra ra giá trị của Pmax = 345 kN, tổng trọng lượng cầu trục G = 620 kN, số lượng bánh xe một bên ray n0 = 2. - Giá trị Pmin: - Từ các kích thước của cầu trục Bk = 6300, K = 5100, ta có thể sắp xếp các bánh xe theo sơ dồ dưới đây: Hình 2.

Sơ đồ tính Dmax , Dmin Từ hình vẽ ta có: => Áp lực đứng của bánh xe cầu trục: 4. Do lực xô ngang của cầu trục  Từ bảng catoluge của cầu trục, ta tra ra giá trị G xc = 120 kN. Giả định rằng cầu trục sử dụng móc mềm, f ms = 0. Tổng lực hãm tác dụng lên toàn cầu trục là: Q + G xc 300 + 120 To= f ms n'xc = × 0.1× 2 = 21 kN n xc 4  Lực hãm ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe cầu của trục: T o 21 T 1c = = = 10.5 kN no 2 SVTH: Trần Nhật Linh – MSSV: 81302103 Trang 11 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY => Lực xô ngang tính toán của cầu trục là: T = γ Q × nth × T 1 × ∑ y i = 1.27 kN  Lực xô ngang đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, cách vai cột 0.6 m, tức là ở cao trình 9 m.