I. Tổng quan về Đồ án thép 2 CTU 2020
Đồ án thép 2 CTU 2020 là một công trình thiết kế kết cấu thép quy mô lớn với nhịp nhà L=29m, chiều rộng B=78m và sức trục Q=16T. Dự án này được thực hiện tại Trường Đại học Cần Thơ nhằm đào tạo kỹ năng thiết kế kết cấu thép cho sinh viên ngành Xây dựng. Thuyết minh đồ án cung cấp các tính toán chi tiết về tải trọng, kiểm tra chuyển vị, thiết kế cột, vai cột và hệ kèo mái. Công trình sử dụng vật liệu thép CCT38 với hàn tự động, độ dốc mái i=15%, cao trình đỉnh ray H1=7,2m. Bản vẽ đầy đủ bao gồm sơ đồ khung ngang, chi tiết liên kết, và các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc thi công. Đây là một dự án thiết kế hoàn chỉnh với đòi hỏi cao về độ chính xác và tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng.
1.1. Số liệu thiết kế chính
Đồ án thép 2 CTU 2020 có các thông số cơ bản bao gồm: nhịp khung L=29m, kích thước khung B=78m, sức trục cầu trục Q=16T với chế độ làm việc trung bình. Chiều cao cột H1=7,2m (cao trình đỉnh ray), H2=4m. Vùng gió IIA, dạng địa hình B. Mái lợp tôn với độ dốc 15%, nhịp cửa trời Lct=3m, chiều cao cửa trời Hct=1m. Vật liệu thép CCT38, hàn tự động que N42 (d=3,5-5mm). Bê tông móng cấp B20. Tường xây dọc cao 3m bao che công trình.
1.2. Nhiệm vụ thiết kế và yêu cầu
Thuyết minh tính toán bao gồm lựa chọn hệ tole vách, tole mái, hệ sườn tường và xà gồ mái. Bố trí hệ giằng cột và kèo mái, tính tải trọng tác dụng lên khung. Tính toán và chọn tiết diện cột, vai cột, hệ kèo mái. Kiểm tra chuyển vị ngang, đứng của khung. Tính toán các liên kết khung kèo, đầu cột, vai cột, chân cột. Bản vẽ kết cấu A1 thể hiện sơ đồ khung với các kích thước, thông số đã chọn.
II. Xác định các kích thước chính của khung ngang
Việc xác định kích thước chính khung ngang là bước quan trọng trong thiết kế đồ án thép 2 CTU 2020. Theo phương đứng, chiều cao cột dưới được tính từ nền nhà đến đáy giàn vì kèo, bao gồm cao trình đỉnh ray H1=7,2m, chiều cao dầm cầu trục, ray, và lớp lót ray. Chiều cao ray và lớp đệm Hr=200mm. Khoảng cách an toàn từ đỉnh xe con cầu trục đến giàn vì kèo phải đạt yêu cầu kỹ thuật. Theo phương ngang, chọn trục định vị trùng mép ngoài cột (a=0mm). Cầu trục có nhịp Lk=25,5m, chiều cao Hk=1140mm, chiều rộng Bk=180mm, áp lực bánh xe Pmax=115kN. Dầm cầu trục có chiều cao chọn sơ bộ phù hợp với tải trọng cầu trục.
2.1. Lựa chọn dầm cầu trục và cầu trục
Với nhịp nhà L=29m, sức trục Q=16T (< 30T), khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị a=0mm, chọn L1=750mm. Cầu trục được lựa chọn với sức nâng 16T, chiều cao 1140mm. Chiều cao dầm cầu trục được tính toán dựa trên tải trọng và yêu cầu độ cứng. Ray cầu trục và lớp lót ray có tổng chiều cao 200mm (ray 150mm + lớp đệm 50mm).
2.2. Tính toán chiều cao theo phương đứng
Chiều cao cột dưới H = H1 + chiều cao dầm cầu trục + Hr. Cao trình đỉnh ray được xác định từ các thông số thiết kế. Khoảng cách từ đỉnh xe con cầu trục đến giàn vì kèo được chọn sao cho đạt yêu cầu an toàn. Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy giàn là H2. Chiều cao đầu giàn và giữa giàn phụ thuộc vào độ dốc mái i=15%.
III. Thiết kế cấu kiến trúc khung và mái
Thiết kế khung ngang của đồ án thép 2 CTU 2020 bao gồm lựa chọn và tính toán các hệ giằng cột, hệ kèo mái, và sườn tường. Hệ giằng cột được bố trí để đảm bảo độ cứng và ổn định của khung chịu tải trọng gió và tải trọng ngang. Giàn vì kèo được thiết kế với tiết diện thích hợp chịu tải trọng từ mái và tải trọng tự trọng. Tiết diện thanh giàn được lựa chọn dựa trên phân tích lực và điều kiện ổn định. Sơ đồ giàn vì kèo được chọn phù hợp với nhịp nhà L=29m và độ dốc mái 15%. Tường xây dọc cao 3m, cửa trời nhịp 3m. Xà gồ mái chịu tải trọng tĩnh từ mái lợp tôn và tải trọng hoạt động.
3.1. Hệ giằng cột và kèo mái
Hệ giằng cột được bố trí cân xứng, đảm bảo độ cứng và ổn định theo phương ngang. Lựa chọn tiết diện thanh giằng dựa trên tính toán lực nén/kéo và kiểm tra ổn định. Giàn vì kèo có sơ đồ kết cấu phù hợp với nhịp 29m. Tiết diện thanh giàn được chọn từ các tiết diện chuẩn, kiểm tra khả năng chịu lực theo SNiP/TCVN.
3.2. Thiết kế xà gồ mái
Xà gồ mái chịu tải trọng tính từ mái lợp tôn với độ dốc 15%. Tính toán tải trọng tĩnh từ trọng lượng vật liệu mái, tải trọng hoạt động sửa chữa mái. Phân tích nội lực uốn và cắt từ tải trọng phân bố. Kiểm tra tiết diện xà gồ theo điều kiện bền và độ cứng.
IV. Bản vẽ kỹ thuật và chi tiết liên kết
Bản vẽ đầy đủ của đồ án thép 2 CTU 2020 bao gồm bản vẽ kết cấu A1 thể hiện sơ đồ khung ngang với các kích thước chi tiết và thông số kỹ thuật. Bản vẽ ghi rõ vị trí cột, chiều cao, kích thước mái, vị trí cửa trời, hệ giằng. Chi tiết liên kết bao gồm: thiết kế chân cột, bản đế, đường hàn liên kết cột-bản đế, vai cột, liên kết giàn-cột. Thuyết minh tính toán chi tiết mô tả quy trình thiết kế, công thức tính toán, kết quả kiểm tra. Các bản vẽ chi tiết thể hiện kích thước bulong, đường hàn (kích thước, loại hàn), sườn ngăn, sườn đỡ. Hệ số an toàn, điều kiện kiểm tra ổn định cục bộ bảng cánh và bảng bụng. Bản vẽ được vẽ theo tiêu chuẩn kỹ thuật, sử dụng ký hiệu chuẩn, ghi chú đầy đủ.
4.1. Bản vẽ kết cấu chính và sơ đồ khung
Bản vẽ kết cấu A1 thể hiện sơ đồ khung ngang đầy đủ với kích thước chính: nhịp L=29m, chiều rộng B=78m, chiều cao H. Ghi rõ vị trí cột, cao trình đỉnh ray H1=7,2m, vị trí và kích thước cửa trời, đường kèo mái với độ dốc 15%. Hiển thị hệ giằng cột, tiết diện cột, vai cột, chi tiết liên kết chân cột.
4.2. Chi tiết thiết kế liên kết và thuyết minh
Thuyết minh tính toán mô tả chi tiết: lựa chọn hệ kết cấu, tính tải trọng, phân tích nội lực, kiểm tra chuyển vị, thiết kế tiết diện cột/vai cột/giàn. Chi tiết liên kết bao gồm: chân cột (bản đế, bulong neo, sườn ngăn), vai cột (hàn, gia cường), liên kết giàn-cột. Mỗi chi tiết ghi rõ kích thước, số lượng, loại vật liệu, điều kiện kiểm tra bền.
