SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có cầu trục. Các số liệu thiết kế: • Nhịp khung: L = 26 m. • Bước khung: B = 7,2 m; toàn bộ nhà dài 15B = 108 m. • Sức trục: Q = 8 tấn; Số cầu trục làm việc trong xưởng là 2 chiếc, chế độ làm việc trung bình.
• Cao trình đỉnh ray: H1 = 9,0 m. • Vùng gió: IIB • Dạng địa hình xây dựng công trình: A • Độ dốc mái i = 10% → α = 5,71° • Mái lợp tôn múi dày 0,51mm • Vật liệu: Thép CCT38, hàn tay, que hàn N42 (d = 3÷5mm) • Bê tông móng cấp độ bền B20. • Kết cấu bao che: Tường xây gạch cao 1,5 m ở phía dưới, thưng tôn ở phía trên. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG 1.
Kích thước theo phương đứng 2020 2000 2000 11200 q = 8t 9180 1000 13000 13000 26000 A B Hình 1. Mặt cắt khung ngang Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H2 = K1 + 0,2 = 0,96 + 0,2 = 1,16 (m) Với : K1 = 0,96 m – là khoảng cách từ đỉnh ray đến điểm cao nhất của xe con. Giá trị này được tra trong catalo cầu trục (phụ thuộc vào sức trục Q = 8T và nhịp cầu trục S= 24m); 0,2 m – khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang. Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H= H1 + H2 + H3 = 9,0 + 1,2 + 1 = 11,2 (m) Trong đó: H1 – cao trình mặt đỉnh ray, H1 = 9,0 m; H3 – phần cột chôn dưới nền, coi mặt sàn ở cốt 0,000,( H3= 1m) Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: Ht = H2 + hdct + hr = 1,2 + 0,7 + 0,12 = 2,02 (m) Trong đó: Chọn hdct = B= 7,2 0,7 (m); hr = 0,12 (m).
2 Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột : Hd = H - Ht = 11,2 – 2,02 = 9,18 (m). Chọn kích thước sơ bộ theo phương ngang Coi trục định vị trùng với mép ngoài cột ( a = 0 do nhà có chiều cao thấp với sức trục dưới 30T). Nhịp nhà là L = 26 m. Lấy nhịp cầu trục là : S = 24 m ( tra theo catalog bảng 4.2 với cầu trục 2 dầm kiểu ZLK tương ứng với sức trục Q=8T), khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột zmin = 180 mm.
Tiết diện cột Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: = = 1 (m) Chiều cao tiết diện cột theo yêu cầu độ cứng : m Chọn h= 70 cm. Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung: z = – h = 1- 0,7= 0,3 (m) > zmin = 0,18 m. Bề rộng tiết diện cột: b = (0,3 0,5).70 = 21 35 cm Chọn b= 28 cm. Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng (1/70 ÷ 1/100)h.
Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm. tw = = = Chọn tw = 1 cm. Chiều dày bản cánh tf chọn trong khoảng (1/28÷1/35)b. tf = = = Chọn tf = 1,2 cm.
Tiết diện xà mái Chiều cao tiết diện nách khung: =0,65m Chọn h1 = 70 cm. 3 Bề rộng tiết diện nách khung b= và b 180 mm, thường lấy bề rộng cánh dầm bằng bề rộng cột. Chiều cao tiết diện đoạn dầm không đổi h2 = (1,5÷2)b h2 = (1,5÷2).28= (42÷56)cm Chọn h2 = 45 cm. Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng (1/70 ÷ 1/100)h.
Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm. tw = = = Chọn tw = 1 cm. Chiều dày bản cánh tf ≥ b → tf ≥. 28= 0,933 cm Chọn tf = 1,2 cm.
Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn bằng (0,35÷0,4) chiều dài nửa xà. Tiết diện vai cột Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung do áp lực đứng của cầu trục và trọng lượng bản thân dầm cầu trục, trọng lượng ray, dầm hãm và hoạt tải trên cầu trục) và nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột). Sơ bộ chọn tiết diện dầm vai như sau: Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột): Lv = λ – hc + 0,15= 1– 0,7 + 0,15 = 0,45 (m) Khoảng cách từ trục ray cầu trục đến cạnh ngoài cùng vai cột lấy bằng 150mm. Chọn chiều cao dầm tại điểm đặt Dmax: h = 30 cm Chiều góc nghiêng bản cánh dưới với phương ngang là 200 thì chiều cao tiết diện dầm vai tại ngàm: hdv= 30 + z x tg200 = 30 + 30 x tg200 = 40,92 (cm) Chọn hdv = 45 (cm) (≥ z = 30 cm).
4 Bề rộng tiết diện vai cột: bf = 30 cm Chiều dày bản bụng vai cột: tw = 0.8 cm Chiều dày bản cánh vai cột: tf = 1. Tiết diện cửa trời. Chiều cao tiết diện cột cửa trời: hc_ct = 20 cm Bề rộng tiết diện cột: bc_ct = 10 cm Chiều dày bản bụng: tw = 0.8 cm Chiều dày bản cánh: tf = 1 cm Tiết diện mái cửa trời chọn như tiết diện cột cửa trời. 5 CHƯƠNG 2: HỆ 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.
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. Hệ giằng cột Hệ giằng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc, chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột.
Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió một cách nhanh chóng. Hệ giằng cột được bố trí theo 2 lớp. Hệ giằng cột trên được bố trí từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm vai. Theo tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột.
Do sức trục Q =8T, chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn Φ25. Trên đỉnh cột bố trí thanh chống dọc nhà. Chiều cao cột H =9,18 m > 9m, do đó bố trí thêm thanh chống dọc nhà tại vị trí cao độ +4. Chọn tiết diện thanh chống dọc theo độ mảnh λmax ≤ 200, chọn 2C24 (hình 2.
Sơ đồ hệ giằng cột 2. Hệ giằng mái Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột. Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo thanh chống có độ mảnh λmax ≤ 200. Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện Φ25, thanh chống chọn 2C24.
Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía trên (để giữ ổn định cho xà khi chịu tải bình thường – cánh trên của xà chịu nén). Khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chống xiên (liên kết lên xà gồ), cách 3 bước xà gồ lại bố trí một thanh chống xiên. Tiết diện thanh chống chọn L50x5, điểm liên kết với xà gồ cách xà 700 mm. Ngoài ra 6 bố trí thanh chống dọc nóc tiết diện 2C24 tạo điều kiện thuận lợi khi thi công lắp ghép.
Sơ đồ hệ giằng mái 7 CHƯƠNG 3. Tải trọng thường xuyên ( Tĩnh tải) - Tải trọng thường xuyên phân bố trên xà mái: - Tải trọng do mái tôn, hệ giằng, xà gồ, cửa mái: gtc = 15 daN/m2 mặt bằng mái (phân bố theo độ dốc mái). - Hệ số độ tin cậy của tải trọng thường xuyên ng = 1,1 qtc = gtc x B = 15 x 7,2 = 108 daN/m qtt = ng x gtc x B = 1,1 x 15 x 7,2 = 118,8 daN/m - Tải trọng kết cấu bao che: gtc = 12 daN/m2 qtt = ng x gtc x B = 1,1 x 12 x 7,2 = 95,04 daN/m - Tải trọng bản thân của dầm cầu trục: Gdct = αdct .L2dct = 30 x 7,22 = 1555,2 daN Trong đó: αdct = 30 hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục với Q < 75T Tải trọng bản thân của dầm, dàn hãm: Gdh = 500 daN (lấy theo kinh nghiệm) Hình 3. Sơ đồ tĩnh tải tác dụng lên khung (ĐVT: kN; kN/m) 3.
Hoạt tải sửa chữa mái Hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái np = 1,3 8 - Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động, TCVN 2737-1995, với mái tôn không sử dụng ta có giá trị hoạt tải sửa chữa mái tiêu chuẩn là 30 daN/m2 mặt bằng nhà do đó hoạt tải sửa chữa mái phân bố trên xà mái được xác định như sau: ptc = 30 x B và ptt = np x 30 xB Khi qui về tải trọng phân bố theo xà thì giá trị tải trọng được nhân với cosα: p = 30 x B x cosα = 30 x 7,2 x cos(5,71°) = 214,9 daN/m tt p = np x 30 x B x cosα = 1,3 x 30 x 7,2 x cos(5,71)= 279,4 daN/m Bảng 3. Hoạt tải sửa chữa mái Tải trọng Hệ số Tải trọng Bước Tổng tải STT Loại tải tiêu chuẩn vượt tính toán khung trọng (daN/m2) tải (daN/m2) (m) (daN/m2) 1 Sửa chữa mái 30 1,3 39 7,2 280,8 2 Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung 279,4 Hình 3. Sơ đồ hoạt tải sửa chữa tác dụng lên toàn mái khung (ĐVT: kN/m) 9 Hình 3. Sơ đồ hoạt tải sửa chữa tác dụng lên mái trái khung (ĐVT: kN/m) Hình 3.
Sơ đồ hoạt tải sửa chữa tác dụng lên mái phải khung (ĐVT: kN/m) 10 3. Tải trọng gió Áp lực gió tác dụng lên khung được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995. B (daN/m) Trong đó: q là áp lực gió phân bố trên mét dài khung. W0: là áp lực gió tiêu chuẩn, gió ở vùng IIB có W0 = 95 daN/m2.
DDi n = 1,2: là hệ số độ tin cậy của tải trọng gió. k: là hệ số phụ thuộc vào độ cao C: là hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu. B: là bước khung. Trường hợp gió thổi ngang nhà Hình 3.