phần mở đầu và kết luận chung, nội dung trình bầy luận văn bao gồm 4 chƣơng Chƣơng I: Sơ bộ tính toán tải trọng. Chƣơng II: Sơ bộ thiết kế tiết diện cột, dầm, xà gồ và giằng mái. Chƣơng III: Tính toán nội lực bằng phần mềm. Chƣơng IV: So sánh nội lực, chuyển vị ở 2 dạng khung.
Chƣơng V: Kết luận và kiến nghị. Trang 11 CHƢƠNG I: SƠ BỘ TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG. - Tải trọng thƣờng xuyên phân bố trên xà mái đƣợc tính theo công thức. qtt = ng x gtc x B Trong đó: ng : hệ số độ tin cậy của tải trọng thƣờng xuyên, ng=1,1 gtc : tải trọng do mái tôn, hệ giằng, xà gồ tác dụng lên xà mái B : bƣớc nhà, B= 6m - Tải trọng bản thân dầm cầu trục đƣợc tính theo công thức: Gdct = αdct x Trong đó: αdct : hệ số trọng lƣợng bản thân dầm cầu trục : nhịp của dầm cầu trục Ldct= 6m - Tải trọng bản thân của dàn, dầm hãm: Gdh = 500 (kgf) II.
Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động, TCVN – 1995, với mái tôn không có yêu cầu đặc biệt, ta có giá trị hoạt tải sửa chữa mái tiêu chuẩn là 30 kgf/m2 mặt bằng nhà, do đó hoạt tải sửa chữa mái phân bố trên xà mái đƣợc xác định nhƣ sau: ptt = np x 30 x B x cosα Trong đó: np : hệ số độ tin cậy của hoạt tải sửa chữa mái, np = 1,3 α : độ dốc của mái III. HOẠT TẢI GIÓ. Với khung có cột và xà nghiêng cần xét 2 trƣờng hợp gió tác dụng là: gió thổi theo phƣơng ngang nhà và gió thổi dọc nhà: Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang đƣợc tính theo công thức: - Phía đón gió: q = n x Wo x k x Ce x B kgf/m Trang 12 - Phía hút gió: q` = n x Wo x k x Ce3 x B kgf/m Trong đó: n : hệ số độ tin cậy của tải trọng gió, n = 1,2 Wo áp lực gió tĩnh tiêu chuẩn (ở độ cao 10m). Wo = 150 kgf/m2 Ce, Ce3: hệ số khí động phía đón gió và phía hút gió.
k: hệ số kể đến chiều cao cột khi cột lớn hơn 10m. Nhƣ vậy tải trọng q, q` là phân bố đều trong phạm vi độ cao dƣới 10m, phân bố tuyến tính trong mỗi khoảng độ cao lớn hơn 10m. Để tiện tính toán, có thể đổi tải trọng này thành phân bố đều suốt chiều cao cột bằng cách nhân trị số q với hệ số α nhƣ sau: α = 1,04 khi H < 15m, α = 1,1 khi H ≤ 20m. Khi tính tải trọng gió tác dụng lên mái thi hệ số k có thể lấy không đổi, là trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đáy dầm và điểm cao nhất của mái.
TÍNH ÁP LỰC ĐỨNG CỦA CẦU TRỤC: DMAX, DMIN Áp lực đứng của bánh xe DMAX, DMIN của cầu trục truyền qua dầm cầu trục thành tải trọng tập trung đặt tại vai cột. Trị số của DMAX, DMIN có thể xác định bằng đƣờng ảnh hƣởng của phản lực gối tựa dầm cầu trục khi các bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất. Trị số áp lực đứng tính toán của cần trục truyền lên vai cột đƣợc xác định theo công thức. Dmax = n x nc x Pmax x ∑yi Dmin = n x nc x Pmin x ∑yi Trong đó: n: hệ số độ tin cậy, n = 1,1 nc: hệ số tổ hợp, nc lấy bằng 0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình, nc lấy bằng 0,9 với hai cầu trục chế độ làm việc nặng.
Trang 13 Pmax: áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tra catalo cầu trục. Pmin: áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía cột bên kia. Pmin Q: sức nâng thiết kế của cầu trục G: trọng lƣợng toàn bộ cầu trục, tra catalo cầu trục No: số bánh xe cầu trục ở một bên ray, No = 2. yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng.
TÍNH LỰC HÃM NGANG CỦA CẨU TRỤC: T Lực hãm ngang T của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dẫm hãm xác định theo công thức. T = n x nc x T1 x ∑yi Trong đó: n: hệ số độ tin cậy, n = 1,1 nc: hệ số tổ hợp, nc lấy bằng 0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình, nc lấy bằng 0,9 với hai cầu trục chế độ làm việc nặng. T1: Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục. T1 = To/no To: lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục.
To = 0,5 x kf x (Q + Gxe) Gxe: Trọng lƣợng xe con, tra catalo. Kf: Hệ số ma sát. Lực hãm ngang T tác dụng lên cột khung đặt tại cao trình dầm hãm và có thể hƣớng vào hoặc ra khỏi cột. Trang 14 Từ các công thức nêu trên, áp dụng vào 4 trƣờng hợp công trình cụ thể đã đƣợc đƣa ra trong Chƣơng 1, số liệu tải trọng tác dụng vào kết cấu công trình đƣợc thống kê theo Bảng 2.1: Tải trọng tác dụng lên công trình W_tải trọng gió tác dụng lên dầm phía đón gió W`_tải trọng gió tác dụng lên dầm phía hút gió.
Trang 15 CHƢƠNG II: SƠ BỘ THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT, DẦM. SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN CỘT.1: Tiết diện cột Chiều cao tiết diện h = (1/10 ÷ 1/15)H, bề rộng b = (0,3 ÷ 0,5)h và b = (1/20 ÷ 1/30)H Trong đó H là chiều cao tổng thể của cột. Chiều dày bản bụng tw nên chọn vào khoảng (1/70 ÷ 1/100)h, đồng thời để đảm bảo điều kiện chống gỉ không nên chọn tw quá mòng: tw > 6mm. Chiều dày bản cánh tf chọn trong khoảng (1/28 ÷ 1/35)b, theo điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh sao cho tỉ số giữa chiều dài tự do của bản cánh bo = (b – tw)/2 và chiều dày tw không vƣợt quá giới hạn b0/tf.
Trang 16 Ta sơ bộ chọn tiết diện cột cho tất cả các trƣờng hợp tính toán nhƣ sau: Chiều cao tiết diện h = 500mm Bề rộng tiết diện b = 250mm Chiều dày bản bụng cột tw = 8mm Chiều dày bản cánh cột tf = 10mm II. SƠ BỘ CHỌN TIẾT DIỆN DẦM. Xà có tiết diện chữ I đối xứng, đoạn nách khung gần cột chịu mômen lớn nên thƣờng cấu tạo tiết diện cao hơn, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn (0,35 ÷ 0,4) chiều dài nửa xà. Tƣơng tự với cột ta sơ bộ chọn tiết diện dầm cho tất cả các trƣờng hợp tính toán nhƣ sau: Tiết diện nách dầm ta chọn: Chiều cao tiết diện h = 500mm Bề rộng tiết diện b = 250mm Chiều dày bản bụng cột tw = 8mm Chiều dày bản cánh cột tf = 10mm Tiết diện xà thay đổi ta chọn: Chiều cao tiết diện h = 350mm Bề rộng tiết diện b = 250mm Chiều dày bản bụng cột tw = 8mm Chiều dày bản cánh cột tf = 10mm Trang 17 III.
CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN XÀ GỒ, GIẰNG MÁI, GIẰNG CỘT 1. Chọn tiết diện xà gồ: Xà gồ: Ta chọn xà gồ hình chữ C Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ C 85 20 2 180 Xà gồ chữ C (180ES20) Ix Wx Iy Trọng Wy Chiều Diện L Tiết diện lƣợng dày tích 4 3 4 3 (cm ) (cm ) (cm ) (cm ) (kg/m) (mm) (cm2) (mm) 180ES20 491,7 49,17 73,73 12,12 6,11 2,0 7,8 20 2. Chọn tiết diện giằng mái, giằng cột Hệ giằng mái, hệ giằng cột khi bố trí cho hệ thống kết cấu chịu lực của nhà khung thép nhẹ có tác dụng chịu tải trọng gió, phân phối tải trọng, tăng cƣờng ổn định cho toàn bộ hệ sƣờn của nhà. Tuỳ từng điều kiện, hoàn cảnh, quy phạm mà có các áp dụng khác nhau.
Để nghiên cứu ảnh hƣởng của vị trí bố trí, ảnh hƣởng của các loại giằng thép tròn, thép góc đến nội lực, chuyển vị trong kết cấu cũng nhƣ tính kinh tế khi bố trí giằng, trong nội dung luận văn này này tính toán cho khung nhà công nghiệp một tầng, một nhịp có chiều dài nhà Lnhà = B*11 = 6*11 = 66m. + Nhịp nhà L= 24m, sức trục Q = 10T. Trang 18 + Nhịp nhà L= 21m, sức trục Q = 10T. + Nhịp nhà L= 27m, sức trục Q = 20T.
+ Nhịp nhà L= 21m, sức trục Q = 6. Hệ giằng của nhà xét hai trƣờng hợp: Hệ giằng xà gồ dùng thép tròn có đƣờng kính và hệ giằng cột dùng thép góc đều cạnh L50*50*5 Trang 19 CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẰNG PHẦN MỀM SAP I. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM SAP - SAP là phần mềm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng. Đây là hệ chƣơng trình phân tích và thiết kế kết cấu chuyên dụng trên máy tính cho các công trình dân dụng và công nghiệp.
- Những điểm nổi trội của SAP so với các chƣơng trình khác trong phân tích kết cấu cho hệ thống công trình là với việc sử dụng SAP có thể đƣa đến việc giảm rõ rệt thời gian yêu cầu trong việc xây dựng mô hình tính, giảm thời gian xử lý và tăng độ chính xác. - Vào số liệu, chỉnh sửa và sao chép dễ dàng bởi hệ thống thực đơn, thanh công cụ. - Tăng tốc nhập liệu nhà cao tầng bằng khái niệm tầng tƣơng tự. - Có thể mô hình các dạng kết cấu nhà cao tầng: Hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; Hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi toàn khối.
- Các thƣ viện kết cấu sẵn có hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu: Dầm, sàn, cột, vách trên mặt bằng hoặc mặt đứng công trình bằng các công cụ mô hình đặc biệt. - Sử dụng hệ lƣới và các lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD. - Đánh hệ trục định vị mặt bằng kết cấu tự động. NHẬP DỮ LIỆU VÀ CHẠY PHẦN MỀM.
Ta mô hình hoá nhà công nghiệp theo 2 sơ đồ tính toán (khung phẳng và khung không gian) bằng phần mềm tính toán kết cấu SAP, sau đó từ những tải trọng đã đuợc sơ bộ tính toán ở trên ta gán vào các cấu kiện tƣơng ứng nhƣ sau theo các bƣớc sau: Trang 20 - Bƣớc 1: Chọn đơn vị tính toán. - Bƣớc 2: Tạo mô hình kết cấu. - Bƣớc 3: Định nghĩa vật liệu. - Bƣớc 4: Định nghĩa mặt cắt (khai báo các loại tiết diện).
- Bƣớc 5: Thực hiện vẽ phần tử. - Bƣớc 6: Gán tiết diện cho phần tử. - Bƣớc 7: Khai báo liên kết. - Bƣớc 8: Khai báo các trƣờng hợp tải trọng.
- Bƣớc 9: Gán tải trọng tƣơng ứng lên từng phần tử. - Bƣớc 10: Chọn bậc tự do cho kết cấu.
