Chương 1: Kích thước khung ngang 1.1 Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I. Cột có tiết diện không đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà. Theo yêu cầu cấu tạo thoát nước, chọn xà ngang có độ dốc với góc dốc = 60 (tương đương với i=10%). Do tính chất làm việc của khung ngang chịu tải trọng bản thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực trong xà ngang ở vị trí nách khung thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp.
Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn (0.4) chiều dài nửa xà. Tiết diện còn lại lấy không đổi. Cửa mái chạy dọc suốt chiều dài nhà, mang tính chất thông gió, sơ bộ chọn chiều cao cửa mái là 2m và chiều rộng cửa mái là 4m Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG.2 Số liệu thiết kế Thiết kế khung chịu lực nhà công nghiệp bằng kết cấu thép một tầng, một nhịp với các số liệu thiết kế như sau: Nhịp khung: L = 24 (m); Chiều dài nhà: B = 60 (m); bước cột B = 6 (m); Sức trục: Q = 10 (T); Cao trình đỉnh ray cầu trục: Hr = 8 (m); Vùng gió (G): IIB; Độ dốc của mái: i = 10%. Vât liệu: Thép CCT34; Hàn tự động, dùng que hàn N42 (d = 3÷ 5 mm) hoặc tương đương.
Bê tông móng cấp độ bền B20, Rb= 11.5 (MPa) Giả sử cột được liên kết với móng ở cao trình ±0. Mái và vách lợp bằng tôn. Thông số trọng lượng sơ bộ: Trọng lượng tấm lợp và xà gồ: 10-15 (daN/m2) Trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng: 15-20 (daN/m2) Tra bảng: Khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung) xác định theo công thức: Trong đó: : nhịp của cầu trục, phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và công nghệ, lấy theo catalo cầu trục; : khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục, với sức trục dưới 30 tấn, tùy thuộc bề rộng nhịp nhà.5 ) mm 5 Vậy chọn Lk = 22 mm Tra bảng Dữ liệu cầu trục ta được thông số: Bảng CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG. Thông số dầm cầu trục 20T THÔNG SỐ CỦA CẦU TRỤC 20T Trọng Trọng lượng Áp Áp Sức Nhịp Cầu K.cách Bề rộng K.cách lượng xe lực lực trục Lk trục Hk Zmin cầu trục bánh xe cầu trục con Pmax Pmin Q (T) (m) (mm) (mm) B (mm) K (mm) G (T) Gxc (T) (T) (T) 10 22 960 180 3900 3200 8.11 Sơ dồ mặt bằng cột Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG.
Hệ lưới cột trên mặt phẳng 1.3 Kích thước của khung ngang Chiều cao của cột, tính từ mặt móng đến đỉnh cột (đáy xà ngang): 6 Trong đó: - : cao trình đỉnh ray, là khoảng cách nhỏ nhất từ mặt nền đến mặt ray cầu trục, xác định theo yêu cầu sử dụng và công nghệ (Hr = 8m); - : chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang; - : phần cột chôn dưới nền, cột được liên kết với móng ở ±0.000 (H3 = 0); Trong đó: : chiều cao gabarit của cầu trục, là khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao nhất của cầu trục, lấy theo catalogue cầu trục (Hk= 960 mm); bk: khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang (bk = 300mm); H 2 = H k + bk = 960+300 =1260 (mm) Chọn: H2 = 1300 (mm) Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3 = 8000 + 1300 + 0 = 9300 mm Chiều cao của phần cột trên, từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Trong đó: - hdc: Chiều cao dầm cầu trục: hr : là chiều cao ray, lấy sơ bộ hr = 200 (m); Ht = H2 +hdct +hr= 1300 + 700 + 200 = 2200 (m) Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đên mặt trên của vai cột Hd = H – Ht = 9300 – 2200 = 7100 mm 7 Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG. Chiều cao cột 1.4 Kích thước sơ bộ tiết diện 1.1 Tiết diện cột Chiều cao tiết diện cột: h= ( 151 ÷ 101 ) × H = ( 151 ÷ 101 ) × 9300 = ( 620 ÷ 930 ) ( mm ) Chọn h = 850 mm Bề rộng tiết diện cột: b =( 0.5 )× 800 =( 240 ÷ 400 ) Chọn b = 300 mm Chiều dày bản bụng: 8 Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6 (mm) Chọn: = 10 (mm) Chiều dày bản cánh: Chọn: = 14 (mm) Vậy tiết diện cột là : I-850x300x10x14 Kiểm tra lại khoảng cách an toàn từ ray cầu trục đến mép trong cột : L - Lk - 2 × h 24000 - 22000 - 2 × 800 z= = = 200 ( mm ) > z ( mm )min= 180 (mm) 2 2 Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG. Tiết diện cột 9 1.2 Tiết diện dầm mái Chiều cao tiết diện nách khung: 1 1 h1 ≥ × L = × 24 = 600( mm ) 40 40 Chọn: h1 = 800 (mm) Bề rộng tiết diện nách khung: b= ( 51 ÷ 12 ) × h = ( 51 ÷ 12 ) × 800 =(140 ÷ 350 ) ( mm ) 1 Và b ≥ 180mm, thường lấy bề rộng cánh dầm bằng bề rộng cột. Chọn: b = 250 (mm) Chiều cao tiết diện đỉnh khung: Chọn: =450 (mm) (1 1 ) (1 1 ) Chiều dày bản bụng: t w = 100 ÷ 70 × h1 = 100 ÷ 70 × 700 = ( 7 ÷ 10 ) ( mm ) Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn quá mỏng: > 6 (mm) Chọn: = 10 (mm) Chiều dày bản cánh: Chọn: = 12 (mm) Vây: Tiết diện dầm mái tại nút khung là I-800x250x10x12 Tiết diện dầm mái tại đỉnh khung là I-450x250x10x12 10 Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG.
Tiết diện dầm mái 1.3 Tiết diện dầm vai Khoảng cách từ trục định vị tới trục ray cầu trục: L - Lk 24 - 22 λ= = =1 (m) 2 2 Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột): Chọn hvai = 500 (mm) Bề rộng dầm vai: bvai = (0.5)×500 = (150÷250)(mm) Chọn bvai= 200 (mm) Chọn bề dày bản cánh vai cột: 11 chọn tf =10 (mm) Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng, tw> 6(mm) chọn tw = 8 (mm) Tiết diện dầm vai: I – 500x200x8x10 Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG. Tiết diệm dầm vai 1.4 Tiết diện cửa trời Cửa trời có tác dụng thông gió cho nhà xưởng. Kích thước cửa trời phụ thuộc vào yêu cầu thông thoáng của nhà. Chiều rộng cửa trời theo phương ngang của công trình: Lct = ( 81 ÷ 41 ) × L = ( 81 ÷ 41 ) × 24 = ( 3 ÷ 6 ) ( m ) Chọn: Lct = 4 (m) Chiều cao cửa mái: 12 Chọn chiều cao tiết diện cột cửa trời: hc_ct = 200 (mm); Chọn bề rộng tiết diện cột: bc_ct = 100 (mm); Chọn chiều dày bản bụng: tw = 8 (mm); Chọn chiều dày bản cánh: tf = 10 (mm).
Tiết diện cột cửa trời: I – 200x100x8x10 Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG. Tiết diện cột cửa trời 1.5 Hệ kết cấu giằng Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian, có các tác dụng: Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà; 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…xuống móng; Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,… Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công. Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột.1 Hệ giằng mái Hệ giằng mái được bố trí theo phương ngang tại hai gian đầu hồi (hoặc gần đầu hồi), sao cho: Khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá năm bước cột; Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập. Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG.2 Hệ giằng cột Hệ giằng cột có tác dụng đảm bảo độ cứng dọc không gian và giữ ổn định cho cột, tiếp nhận và truyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc không gian như: tải trọng gió lên tường hồi, lực hãm dọc của cầu trục,…Do khung được tính theo phương ngang nhà nên độ cứng dọc nhà rất bé, có thể xem cột liên kết khớp với móng.
Vì vậy, muốn cả khối nhà đứng vững cần phải cấu tạo một miếng cứng bất biến hình để các cột khác tựa vào. Thường các thanh (cáp) giằng chéo nối hai cột giữa nhà hoặc những khe nhiệt độ để tạo thành miếng cứng. Ngoài ra ở đầu hồi, đầu khối nhiệt độ cũng bố trí hệ giằng để truyền tải trọng gió theo phương dọc nhà hoặc lực hãm dọc nhà của cầu trục nhanh chóng xuống móng. Góc nghiêng giữa các thanh giằng với phương ngang hợp lý từ 350 đến 550, vì vậy khi cột cao phải 14 chia ra nhiều khoảng và dùng thanh chống phụ.
Các thanh chống phụ này phải có độ mảnh λ ≤ 200. Ngoài hệ thanh (cáp) giằng dạng chữ X còn có hệ giằng dạng cổng. Kiểu giằng dạng cổng thường được sử dụng khi cần làm lối đi thông qua. Khi bố trí giằng cột không được vượt quá các kích thước giới hạn sau: khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng gần nhất không lớn hơn 75 m, khoảng cách hệ giằng trong một khối nhiệt độ không lớn hơn 50m (Mục 11.
Chọn thanh giằng xiên tiết diện Ø20. Bố trí hệ giằng cột tại vị trí có giằng mái theo phương ngang, chọn các thanh chống dọc 2Z200. 15 Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG. Hệ giằng cột Hình CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG.
Kích thước khung ngang 16 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG 2.1 Thiết kế xà gồ mái: - Chọn vách làm bằng tôn Hoa Sen dày 0.07 (m) có trọng lượng bằng 4.4 (kg/m), trọng lượng tôn trên m2 g - Dùng xà gồ có thông số kỹ thuật như sau: Diện Trọng Bán kính Moment quán tính tích lượng quán tính S P Jx Jy Wx Wy rx ry mm2 Kg/m cm4 cm4 cm3 cm3 cm cm 194.