CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1. Theo phương đứng − Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: 𝐻2 𝑦𝑐 = 𝐻𝐾 + b𝐾 = 1.7 (𝑚) – tra catalog cầu trục (bảng II.3 phụ lục / trang 87 – Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng một nhịp) • 𝑏𝑘 = 0.3 (𝑚) – khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang Chọn 𝐻2 > 𝐻2 𝑦𝑐 → 𝐻2 = 2.1 (m) Phần cột chôn dưới nền coi mặt móng ở cốt ±0.000 𝐻3 =0 (m) − Chiều cao cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: 𝐻 = 𝐻1 + 𝐻2 + 𝐻3 = 7.55 (𝑚) • Trong đó: 𝐻1 - Cao trình đỉnh ray: 𝐻1 = 7.45 (𝑚) − Chiều cao phần cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang: 𝐻𝑡 = 𝐻2 + 𝐻𝑑𝑐𝑡 + 𝐻𝑟 = 2.968 (𝑚) 8 10 8 10 Chọn chiều cao dầm cầu trục: 𝐻𝑑𝑐𝑡 = 0.8 (𝑚) ✓ Chiều cao của ray và đệm: 𝐻𝑟 = 0.2𝑚 ( chọn sơ bộ) − Chiều cao phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột: 𝐻𝑑 = 𝐻 – 𝐻𝑡 = 9. Theo phương ngang − Chiều cao tiết diện cột theo yêu cầu độ cứng: 1 1 1 1 ℎ=( ÷ )𝐻 = ( ÷ ) 𝑥 9.
Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: 𝐿−𝐿𝑘 23.35 ( m ) − Chọn khe hở giữa cầu trục và cột khung: MSSV: 2151250055 2 NGUYỄN VĂN HOÀNG 𝑧 = 1.4 Chiều cao mái: Hm = × 𝑖 = × 15% = 1.755 (𝑚) 2 2 Chọn chiều cao mái: Hm =1.2 Kích thước khung 1. Sơ đồ tính khung ngang: − Do sức nâng cầu truc không lớn nên chọn phương án côt tiết diện không thay đổi, với độ cứng là 𝐼1 − Vì nhịp khung là 23.4 (m) nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nên, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4. Với đoạn xà dài 4. Với đoạn xà dài 7 (m), độ cứng ở đầu xà và cuối xà giả thiết bằng 𝐼2 (tiết diện không đổi).
Do nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng nhà là ngàm tại mặt móng (cốt ±0. Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để đơn giản hóa tính toán và thiên về an toàn. Sơ đồ tính khung ngang: MSSV: 2151250055 3 NGUYỄN VĂN HOÀNG Hình 1.1 Sơ đồ tính khung ngang Sức Nhịp Chiều Khoản Bề Bề Trọng Trọng Áp Áp Trục Lk cao cách rộng rộng lượng lượng lực lực Q (T) (m) gabarit Zmin gabarit đáy cần xe con Pmax Pmin Hk (mm) Bk Kk trục G Gxe (kN) (kN) (mm) (mm) (mm) (T) (T) 32 19.8 Lk < L THỎA Hình 1.2 Thông số cầu trục chọn MSSV: 2151250055 4 NGUYỄN VĂN HOÀNG CHƯƠNG 2.
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG 2. Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải): − Độ dốc mái: i = 15% α = 8.989 − Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của các lớp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục. MSSV: 2151250055 5 NGUYỄN VĂN HOÀNG − Trọng lượng bản thân các tấm lớp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0.15 (𝑘𝑁/𝑚2 ) − Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ 1 (kN/m) − Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang: 1.989 − Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là 0. Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột: 1.
Quy thành tải tập trung và momen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột: ✓ Tải tập trung tại vai cột: 1.42688 (kNm) h: bề rộng cột chọn 0. Hoạt tải mái: − Theo TCVN 2737-2023, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lớp tôn) là 0.3 (kN/m2), hệ số vượt tải là 1. − Quy đổi thành lực phân bố đều trên xà ngang: 1.989 MSSV: 2151250055 6 NGUYỄN VĂN HOÀNG Hoạt tải Mái trái Hoạt tải Mái phải MSSV: 2151250055 7 NGUYỄN VĂN HOÀNG 2. Tải trọng gió: − Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là gió tác dụng vào cột và gió tác dụng lên trên mái.
Theo TCVN 2737-2023, công trình thuộc vùng gió IIB, địa hình C, có áp lực gió tiêu chuẩn 𝑊0 = 0.95 (kN/m2 ), hệ số vượt tải n =1.2 ➢ Các thông số của công trình: − Nhịp khung ngang: S = 23.75 m − Sức nâng cần trục : Q = 32 T − Cao trình đỉnh ray: +7.45 m − Độ dốc của mái: i = 15% − Chiều cao đỉnh mái: h = 11.3 − Phân vùng gió: IIB − Dạng địa hình C ➢ Tính tải trọng gió: − Vùng gió ( Tra bảng 5.1 QC 02:2022/BXD): IIB − Áp lực vùng gió 3s ứng với chu kỳ lặp 20 năm: − 𝑊3𝑠,20 = 125 (daN/m2 ) − Áp lực vùng gió 3s ứng với chu kỳ lặp 10 năm: − 𝑊3𝑠,10 = 0.1 (daN/m2 ) − Hệ số độ tin cậy về tải trọng : 𝛾𝑓 = 2.1 − Hệ số hiệu ứng giật: 𝐺𝑓 = 0.86 − Độ hở công trình: 𝜇 ≤ 5% − Giá trị tải trọng gió 𝑊𝑘 tại độ cao tương đương 𝑍𝑒 : − 𝑊𝑘 = 𝛾𝑇 x 𝑊3𝑠,10 x k (𝑍𝑒 ) x c x 𝐺𝑓 ❖ Tải trọng gió tác dụng ngang nhà − Cạnh vuông góc với hướng gió: b = 77.5 m MSSV: 2151250055 8 NGUYỄN VĂN HOÀNG − Cạnh song song với hướng gió: d = 23.4 m − Khoảng cách e = min(b:2h) → e = 22.3 m − Độ cao tương đương k (𝑍𝑒 ) (Mục 10.4/ TCVN 2737:2023) − Dạng điạ hình C: 𝑍𝑔 = 365.748 𝑧𝑔 − Xác định hệ số 𝐶𝑒 (Bảng F.5350 Cho vách Cho mái TH1 𝐶𝑒1−𝐴 -1.5350 Cho vách Cho mái TH2 𝐶𝑒2−𝐴 -1.7414 - Hệ số áp lực trong 𝐶𝑖 𝐶𝑖1 = - 0.2 - Hệ số khí động tổng: Trường hợp 1: C = 𝐶𝑒1 + 𝐶𝑖1 Cho vách Cho mái 𝐶𝐴 -1.42 Trường hợp 2: C = 𝐶𝑒1 + 𝐶𝑖2 Cho vách Cho mái 𝐶𝐴 -1.22 MSSV: 2151250055 9 NGUYỄN VĂN HOÀNG 𝐶𝐵 -0.02 Trường hợp 3: C = 𝐶𝑒2 + 𝐶𝑖1 Cho vách Cho mái 𝐶𝐴 -1.94 Trường hợp 4: C = 𝐶𝑒2 + 𝐶𝑖2 Cho vách Cho mái 𝐶𝐴 -1.54 - Tải trọng gió: 𝑊𝑘 = 𝛾𝑇 x 𝑊3𝑠,10 x k (𝑍𝑒 ) x c x 𝐺𝑓 ( kN/ 𝑚2 ) Trường hợp 1: Cho vách Cho mái A -1.59 Trường hợp 2: Cho vách Cho mái A -1.03 MSSV: 2151250055 10 NGUYỄN VĂN HOÀNG Trường hợp 3: Cho vách Cho mái A -1.31 Trường hợp 4: Cho vách Cho mái A -1.75 ❖ Tải trọng gió tác dụng dọc nhà − Cạnh vuông góc với hướng gió: b = 23.4 m − Cạnh song song với hướng gió: d = 77.5 m − Khoảng cách e = min(b:2h) → e = 22.3 m − Độ cao tương đương k (𝑍𝑒 ) (Mục 10.4/ TCVN 2737:2023) − Dạng điạ hình C: 𝑍𝑔 = 365.748 𝑧𝑔 − Xác định hệ số 𝐶𝑒 (Bảng F.5350 Cho vách Cho mái TH1 𝐶𝑒1−𝐴 -1.5646 MSSV: 2151250055 11 NGUYỄN VĂN HOÀNG 𝐶𝑒1−𝐸 -0.3 𝐶𝑒1−𝐽 N/A - Hệ số áp lực trong 𝐶𝑖 𝐶𝑖1 = - 0.2 - Hệ số khí động tổng: Trường hợp 1: C = 𝐶𝑒1 + 𝐶𝑖1 Cho vách Cho mái 𝐶𝐴 -1.5 𝐶𝐽 N/A Trường hợp 2: C = 𝐶𝑒1 + 𝐶𝑖2 Cho vách Cho mái 𝐶𝐴 -1.10 𝐶𝐽 N/A - Tải trọng gió: 𝑊𝑘 = 𝛾𝑇 x 𝑊3𝑠,10 x k (𝑍𝑒 ) x c x 𝐺𝑓 ( kN/ 𝑚2 ) Trường hợp 1: Cho vách Cho mái A -1.70 J N/A Trường hợp 2: Cho vách Cho mái A -1.65 MSSV: 2151250055 12 NGUYỄN VĂN HOÀNG D 1.51 Quy áp lực gió thành lực phân bố đều đặt tại các cột, vùng mái: W = 𝑊𝑘 x B 2. Hoạt tải cầu trục: − Theo Bảng II.3 “Số liệu cầu trục/ Sức nâng 5-32 tấn, chế độ làm việc trung bình” ở phụ lục (Trang 87 – Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng một nhịp) ứng với giá trị của sức trục Q=32T ta có các thông số sau: − Sức Nhịp Chiều Khoản Bề Bề Trọng Trọng Áp Áp Trục Lk cao cách rộng rộng lượng lượng lực lực Q (T) (m) gabarit Zmin gabarit đáy cần xe con Pmax Pmin Hk (mm) Bk Kk trục G Gxe (kN) (kN) (mm) (mm) (mm) (T) (T) 32 19.8 Lk < L THỎA − Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang được xác định như sau: 2. Áp lực đứng của cầu trục * Chọn 2 cầu trục có sức nâng bằng nhau Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ 𝑦𝑖 của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột: − Hệ số tổ hợp khi xét đến tải trọng do 2 cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung binh − nc = 0.85 − 𝛾𝑃 :là hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục.1 − 𝑃𝑚𝑎𝑥 - áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray - tra catalog cầu trục (Trang 87 – Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng một nhịp) − 𝑃𝑚𝑖𝑛 - áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía cột bên kia - tra catalog cầu trục (Trang 87 – Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng một nhịp) 𝑡𝑡 𝐷max = 𝛾𝑝 𝑛𝑐 ∑ 𝑃max ∑ 𝑦𝑖 = 1.840 (𝑘𝑁) MSSV: 2151250055 13 NGUYỄN VĂN HOÀNG Trong đó : ∑ 𝑦𝑖 = y1+ y2+ y3+ y4= 1 + 0.463 − Các lực Dmax, Dmin thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ lệch tâm so với trục cột là 𝑒 = 𝐿1 − 0. Trị số của các moment lệch tâm tương ứng: 𝑡𝑡 𝑡𝑡 𝑀max = 𝐷max 𝑒 = 467.086 (𝑘𝑁𝑚) MSSV: 2151250055 14 NGUYỄN VĂN HOÀNG 98.086kN ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN CỘT TRÁI 467.463kN ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN CỘT PHẢI 2.
Lực hãm ngang của cầu trục: − Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: 0.63 (𝑘𝑁) 𝑛0 − Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả − thiết cách vai cột 0.91 (𝑘𝑁) MSSV: 2151250055 15 NGUYỄN VĂN HOÀNG • Hệ số vượt tải lực hãm cầu trục là 1.1 LỰC HÃM LÊN CỘT TRÁI LỰC HÃM LÊN CỘT PHẢI MSSV: 2151250055 16 NGUYỄN VĂN HOÀNG CHƯƠNG 3.