ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP IITHIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNGTHIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

đồ án bê tông cốt thép II N BÊ TÔNG CỐT THÉP II THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG -oOo I CÁC SỐ LIỆU ĐỀ BÀI CHO TRƯỚC: - Khung có nhịp nhau, có cao trình đỉnh ray, cửa mái đặt nhịp - Mỗi nhịp có cầu trục chạy điện Nhịp cầu trục: LK = 22,5 (m) - Bước cột : a = 12 (m) - Cao trình đỉnh ray: R = 7,0 (m) - Chế độ làm việc: Trung bình - Sức trục: Q = 300/50 (kN) - Móc cẩu: Móc cứng - Địa điểm xây dựng: Tỉnh Vĩnh Phúc – phân vùng gió II-B Gvhd: TS Nguyễn ngọc phơng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thép II II S TÍNH TỐN VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ 7000 1000 _ 0,00 + 22500 1000 24500 A 24500 B mỈt c¾t a-a t l :1/200 12000 A t r ôc dÇmcÇu tr ôc A 12000 500 12000 220 24500 24500 A B 1.Trục định vị: - Với sức trục Q = 300 kN, trục định vị xác định sau: + Theo phương ngang nhà, trục biên (trục A) lấy trùng với mép cột biên, cột (trục B, C,…) lấy trùng với trục cột + Theo phương dọc nhà, với trục định vị (trục 2, 3, 4, 5…) vị trí trục trùng với trục cột, với trục hai đầu khối nhiệt (trục 1, 8, 8’…) trục cột lấy lùi vào 500 mm so với trục định vị - Với kết cấu nhà CN tầng lắp ghép, sử dụng cấu kiện định hình thì: L = L K+2 L – nhịp nhà (nhịp khung ngang) LK – nhịp cầu trục Với  : Khoảng cách từ dầm cầu trục đến trục định vị Chọn  = 1,0 (m)  L= 22,5 + 0,1 = 24,5 (m) Gvhd: TS Nguyễn ngọc phơng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thép II 2.Cỏc số liệu cầu trục: - Các thông số cầu trục tra theo bảng Catalogue với chế độ làm việc trung bình theo bảng đây: Sức trục Q (kN) 300/50 Nhịp Áp lực bánh xe Kích thước cầu trục (mm) lên ray (kN) cầu trục Trọng lượng (kN) LK(m) B K Hct B1 Pcmax Pcmin Xe Toàn c.tr 22,5 6300 5100 2750 300 310 92 112 505 - Trong đó: Q – sức nâng cầu trục; LK – nhịp cầu trục tính từ khoảng cách hai trục ray; B – bề rộng cầu trục; K – khoảng cách trục bánh xe cầu trục; Hct – chiề cao cầu trục (khoảng cách từ đỉnh ray tới mặt xe con); B1 – khoảng cách từ trục ray đến đầu mút cầu trục; Pcmax - áp lực tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray xe chạy sát phía ray Pcmin - áp lực tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray xe đứng sát ray bên G – trọng lượng xe Chọn dầm cầu trục: - Nhịp dầm cầu trục L = bước cột a = 12 (m), sức trục Q = 300 kN  Chọn dầm cầu trục tiết diện chữ T thoả mãn: 1 � �1 � � a  � � � 12  1,2 �2,0( m)  H C  1,2( m) - Chiều cao tiết diện: H C  � � � �6 10 � �6 10 � - Chiều rộng sườn: Chọn b  200( mm ) 1 1 � � � � ' a  � � � 12  0,6 �1, 2(m)  bc'  0,8( m) - Bề rộng cánh trên: bc  � � � 10 20 10 20 � � � � �1 � �1 � ' H c  � � � 1,  0,15 �0,17( m)  hc  0,15(m ) - Chiều cao cánh trên: hc  � � � �8 � �8 � - Chiều rộng cánh dưới: bc  0,3(m ) - Chiều cao cánh dưới: hc  0, 2( m ) - Trọng lượng cho dầm:  1, 2.0,  2.0, 3.0,15  0,1.0,  25.12  105(kN) Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thÐp II - Kích thước tiết diện hình vẽ: Kích thước Dầm Cầu Trục Đường ray: - Chọn ray giống cho nhịp, chiều cao ray lớp đệm lấy: hr=150 mm, - Trọng lượng riêng tiêu chuẩn ray lớp đệm 1m dài: gcr= 1,5 kN/m Kết cấu mang lực mái: - Với nhịp L = 24,5 (m)  18 < L < 30 (m)  Chọn kết cấu mái dàn BTCT Có thể chọn dạng hình thang, dàn gãy khúc dạng dàn vòm Trong trường hợp chọn dàn gãy khúc có hình dáng hợp lí mặt chiụ tải trọng phân bố Nội lực tải trọng phân bố gây cánh thượng & cánh hạ tương đối từ gối tựa vào nhịp Nội lực xiên bé, chiều cao đầu dàn nhỏ giảm vật liệu bao che quanh nhà - Chiều cao nhịp dàn BTCT là: �1 � �1 � hg  � � � L  � � � 24,5  2, �3,5( m )  Chọn hg = 3,2 (m) �7 � �7 � - Chiều cao đầu dàn: hd  hg  i L 3,2  3,2  10%  1,85( m)  Chọn hd = 2,0 (m) 2 - Chọn cửa mái đặt nhịp giữa, bố trí chạy dọc theo nhà Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thÐp II Kích thước cửa mái: rộng 12 (m) (do nhịp L = 24,5 > 18(m) ) Chiều cao: (m) ( chọn theo yêu cầu chiếu sáng) Các lớp cấu tạo mái: - Các lớp cấu tạo mái chọn với thông số xác định theo bảng sau:   Hệ số TT Các lớp cấu tạo mái Hai lớp gạch nem + vữa Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt Lớp bê tông chống thấm Panen sườn loại 12x1,5x0,45m Tổng cộng (m) 0,05 0,12 0,04 0,45 0,66 (kN/m ) 18 12 25 vượt tải 1,3 1,3 1,1 1,1 Ptc (kN/m2) P (kN/m2) 0,9 1,44 2,45 5,79 1,17 1,87 1,10 2,70 6,84 Các cao trình khung ngang: - Lấy cao trình nhà tương ứng cốt 0.000 để xác định xác kích thước khác - Cao trình vai cột: V = R – (Hc + Hr) R - Cao trình đỉnh ray: R = 7,0 (m) Hr - Chiều cao ray lớp đệm: Hr = 0,15 (m) Hc - Chiều cao dầm cầu trục: Hc=1,5 (m)  V = 7,0 – (1,2 + 0,15) = 5,65 (m) - Cao trình đỉnh cột: D = R + Hct + a1 Hct :Chiều cao cầu trục, tra bảng với Q= 30/5(t); LK = 22,5 (m)  Hct =2,75 (m) a1 : Khe hở an toàn từ đỉnh xe đến mặt kết cấu mang lực mái., a1  0,1 �0,15( m )  Chọn a1 = 0,15 (m)  D = 7,0 + 2,75 + 0,15 = 9,9 (m) - Cao trình đỉnh cột Đ cao trình vai V lấy cho cột A cột B, vai phía nhịp biên vai phía nhịp - Cao trình đỉnh mái nhịp biên (khơng có cửa mái): M1 = Đ + hg + t = 9,9 + 3,2 + 0,66 = 13,76 (m) hg- Chiều cao kết cấu mang lực mái: h = 3,2 (m) t- tổng chiều dày lớp mái: t = 0,66 (m)  Cao trình đỉnh mái nhịp biên khơng có cửa mái: M2 = Đ + hg + + t = 9,9 + 3,2 + + 0,66 = 17,76 (m) hcm- chiều cao cửa mái: hcm= (m) Kích thước cột: Các kích thước chiều cao cột: - Chiều dài phần cột trên: Ht = Đ - V = 9,9 – 5,65 = 4,25 (m) Gvhd: TS Nguyễn ngọc phơng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thép II - Chiều dài phần cột dưới: Hd = V + a2 a2 = 0,6 (m) - khoảng cách từ mặt đến mặt móng  Hd = 5,65 + 0,6 = 6, 25 (m) - Chiều dài toàn cột: H = Ht + Hd = 4,25 + 6,25 = 10,5 (m) - Chiều dài tính tốn đoạn cột (giống cho cột trục A trục B) – theo bảng 31 TCXDVN 356-2005: + Phần cột trên, theo phương ngang, kể đến tải trọng cầu trục: L0ht= 2,0.Ht = 2,0.4,25 = 8,50 (m) + Phần cột trên, theo phương ngang, không kể đến tải trọng cầu trục: L0ht= 2,5.Ht = 2,5.4,25 = 10,63 (m) + Phần cột trên, theo phương dọc, với nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến tải trọng cầu trục: L0bt= 1,5.Ht = 1,5.4,25 = 6,38 (m) + Phần cột dưới, theo phương ngang, kể đến tải trọng cầu trục: L0hd= 1,5.Hd = 1,5.6,25 = 9,38 (m) + Phần cột dưới, theo phương ngang, không kể đến tải trọng cầu trục: L0hd= 1,2.H = 1,2.10,5 = 12,6 (m) + Phần cột dưới, theo phương dọc, với nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến tải trọng cầu trục: L0bd= 0,8 Hd = 0,8.6,25 = 5,0 (m) Chọn kích thước cột: * Chiều rộng cột biên cột giữa: - Chọn theo kích thước định hình: b = 400 mm - Kiểm tra điều kiện độ mảnh: bmax  max(l 0bt ;l0bd ) / b  max(6,38;5,0) / 0,5  12,76  35 � Thỏa mãn * Chiều cao cột biên – cột trục A: - Chiều cao tiết diện cột ht phải thỏa mãn điều kiện: Điều kiện độ mảnh  6cm  a4 =  - B1 - ht = 1000 - 300 - ht  60  ht < 640  Chọn ht= 500 (mm) - Kiểm tra điều kiện độ mảnh: hmax  max(l0 ht ) / ht  max(8,5;10,63) / 0,5  21,26  35 � Thỏa mãn Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cèt thÐp II - Chiều cao tiết diện cột hd phải thỏa mãn điều kiện: Điều kiện độ mảnh  0,0005 40 35,5 = 0,71 - Bố trí cốt dọc hình vẽ: 2Ø25 5-5 2Ø30 1000 2Ø12 2Ø30 2Ø25 2Ø30 3900 2Ø30 2Ø12 Sd  7-7 2Ø28 2Ø12 8 2ỉ30 6000 2ỉ12 2ỉ28 11900 8-8 sơđồ bố t r Ýcèt t hÐp däc t r ong cét gi÷a Gvhd: TS Nguyễn ngọc phơng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thép II 55 - Kiểm tra theo phương mặt phẳng uốn: *Phần cột trờn: Nmax = 163,095 (t) - Chiều dàitínhtoán: l 2.H t 2.390780(cm) 780 19,5 40 - HÖsèuèndäc:  0,7575 - Tính tốn kiểm tra theo điều kiện chịu nén tâm: Fb = 40.60 = 2400 (cm ) Tổng diện tích cốt thép: Fat 2.(230 2 28) 2.(9,82 14,14) 47,92(cm )  Kiểm tra theo điều kiện: N .(R n.Fb  R ,a.Fat) Nmax = 163,095 (t) .(130.2400 3400 47,92) 359758 (kg) 359,758(t) - Vế phải: 0,7575  Cột đủ khả chịu lực theo phương mặt phẳng uốn *Phần cột dưới: Nmax = 292,895 (t) (ở tiết diện III-III cắt 2 28 30) - Chiềudàitínhtoán: l 1,2.H t 1,2.720864(cm) - § é m¶nh: λ b  864 21,6 40 - HƯsèndäc:  0,71 - Tính tốn kiểm tra theo điều kiện chịu nén tâm: Fb = 40.80 = 3200 (cm ) Tổng diện tích cốt thép: Fat 2.14,1428,28(cm )  Kiểm tra theo điều kiện: N .(R n.Fb  R ,a.Fat) Nmax = 292,895 (t) .28,28) 363628 (kg) 363,628(t) - Vế phải: 0,71.(130.3200 3400  Cột đủ khả chịu lực theo phương mặt phẳng uốn - Đ ộ mảnh: b IX/ TNH TON CỘT TRỤC B THEO CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC: 1/ Kiểm tra khả chịu lực cắt: - Ở phần cột dưới, lực cắt lớn nhất: Qmax = 9,793 (t) k1 R k b.ho 0,6.10.40.75,5 18120 (kg) 18,12(t)  Q max  bê tông đủ khả chịu lực cắt Đặt cốt đai theo cấu tạo - Đường kính cốt đai:  0,25. 300,25.307,5(mm)  Chọn đai  - Khoảng cách cốt đai: 15.dmin 15.25375 a 350 2/ Kiểm tra nén cục bộ: - Đỉnh cột chịu lực nén mái truyền xuống : N G m  Pm 79,152 10,5389,7(t) Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x svth: ngun đức hùng đồ án bê tông cốt thép II 56 - Bề rộng dàn mái kê lên cột: 24 (cm); bề dài tính tốn đoạn kê: 26 (cm) Diện tích trực tiếp chịu nén cục bộ: Fcb = 24 26 = 624 (cm2) Diện tích tính tốn tiết diện lấy đối xứng qua Fcb: Ft = 40 30 = 1200 (cm2) F 1200 1,24 - Hệ số tăng cường độ xác định: mcb 3 t 3 Fcb 624  cb 0,75  cb.mcb.R n Fcb 0,75.1,24.130.62475442 (kg) 75,5(t) < N  Không thỏa mãn điều kiện khả chịu nén cục nên gia cố đầu cột lưới thép ngang Dùng lưới ô vuông, kích thước ô lưới (cm), dùng thép CI  Fa = 0,283 (cm2) - Chiều dài lưới l = 38 (cm) ; số theo phương n1 = n2 = 38/6 = - Khoảng cách lưới: 15 (cm) - Các lưới đặt đoạn cột dài : < 20.dmax = 20.3 = 60 (cm)  Đặt lưới, khoảng đặt lưới: 15 +3 = 48 (cm) > 15 d max = 15 = 45 (cm) - Diện tích bê tơng bao bên lưới: Fl 36.361296 Ft = 1200 (cm2) - Tỉ số cốt thép lưới: (n f l  n2.f2.l ) 2.7.0,283.48 l  1 100%  100% 0,98%   Fl Sl 1296 15  R 5  c 0.0098 2000  0,151   c  l al  0,151 k1   3,067 Rn 130 1 4,5. c 1 4,5.0,151 Fcb 624 2,815 tính l với Fl khơng q Ft : l 4,5  3,5 4,5  3,5 Fl 1296 Kiểm tra khả chịu lực theo công thức: N (mcb.Rn  k1  l R al 1 ).Fcb (1,24.130 3,067.0,0098 2000 2,815).624206.103 (kg) 206(t) Vì N = 89,7 < 206 (t)  đảm bảo khả chịu lực cục Ta có sơ đồ kiểm tra nén cục cách gia cố lưới thép đầu cột: N 150x3 480 30 150 Fcb 20 60x6 400 20 Ft 20 260 20 30 Gvhd: TS Ngun600ngäc ph¬ng Ctu13x 60x9 600 30 svth: ngun ®øc hïng – s¬ ®å kiĨmt r a nÐn cơc gia cố l Ư i t hép đầu cột B đồ án bê tông cốt thép II 57 c/.Tính tốn vai cột - ChiỊucaolµmviƯc : h0 120- 4,5115,5(cm)    L v  0,9.h0 104(cm) - BỊdµivai: L v 60(cm)   Vai thuộc loại congxon ngắn - Lực tác dụng lên vai: P Dmax  Gd 65,78 11,8 77,2(t) - Kiểm tra kích thước vai cột theo điều kiện:  P 77,2  2,5.R k b.h0 2,5.10.40.115,5.10 115,5(t)  P  2,5.R k b.h0   1,2.K v R k b.h20   1,2.K v R k b.h20 1,2.0,75.10.40.115,52   137,2(t) P P av a 35 10   v Chế độ làm việc nặng: Kv = 0,75 av- khoảng cách từ lực P đến mép cột dưới: av = 75 - 40 = 35 (cm) - Tính tốn cốt dọc: - Momen uốn tiết diện mép cột 1-1: M P.av 77,2.0,03527,02(tm) - Tính cốt thép với momen tăng 25%  M 1,25.M 1,25.27,0233,775(tm) M 33,775.105 A  0,0487  0,97 R n b.h20 130.40.115,52 M 33,775.105  Fa   8,87(cm2 ) R a .h0 3400 0,97.115,5 - Chọn  25; Fa = 9,82 (cm2) - Tính cốt đai & cốt xiên: 10.40.115,5  P 77,2  R b.h  37,2(t) k 103   Dùng cốt xiên & cốt đai ngang  h 120 2,5.a 2,5.3587,5(cm)  v h 120 30(cm) & 15(cm)  Chọn a = 15 (cm) - Khoảng cách cốt đai: a   4 - Đường kính cốt đai  0,25 30 = 7,5 (mm)  Chọn đai  a150 l 125 - Đường kính cốt xiên: d  x  8,3(cm) &  25 15 15 - Diện tích cốt xiên cắt qua nửa đoạn l x: Fax 0,002.b.h0 = 0,002.40.115,5 = 9,24 (cm2)  Chọn 3 20; Fa 9,42(cm ) đặt thành lớp Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thép II 58 750 750 77,2 t 77,2 t 2Ø25 2Ø20 4Ø8 a150 1Ø20 1Ø8 1Ø8 1Ø8 1Ø8 350 600 350 400 400 600 sơ đồ t ính vai cột - Kiểm tra cột chuyên chở, cẩu lắp: - Lúc cột bị uốn, tải trọng lấy trọng lượng thân nhân với hệ số động lực : 1,5 Đoạn dưới: g1 1,5.0,4.0,8.2,5 1,2(t / m) Đoạn : g2 1,5.0,4.0,6.2,5 0,9(t / m) - Xét trường hợp bốc xếp, treo buộc chọn sơ đồ - Khi chuyên chở bốc xếp : cột đặt nằm theo phương ngang, điểm kê treo buộc cách mút đoạn a1 = 2m, cách mút đoạn a2 = 3,5 m  M 0,5.1,2.22 2,4(tm) Monen âm gối:   M 0,5.0,9.3,5 5,5(tm) - Momen dương lớn đoạn phần cột tìm tiết diện cách gối tựa B : 2,84 (m) có M3 = 2,27 (tm) - So sánh momen tiết diện, cần kiểm tra với M2 cho phần cột đủ - Kiểm tra khả chịu lực với tiết diện nằm ngang: h = 60 (cm); h = 55,5 (m), cốt thép đưa vào tính tốn lấy hai cốt : Fa =130 + 130 = 14,14 (cm2) Gvhd: TS Nguyễn ngọc phơng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thép II 59 M td R a Fa (h0  a, ) 3400 14,14.(55,5  4,5) 24,5.105 (kgcm ) 24,5(tm) M td  M  cột đủ khả chịu lực - Khi cẩu lắp: lật cột nằm theo phương nghiêng cẩu Điểm cẩu đặt vai cột, cách mút 4,1 (m), chân cột tì lên đất - Momen lớn phần cột trên, chỗ tiếp giáp với vai cột 0,5.0cột ,9.3với ,92  (tm).+ 230 = 23,96 (cm) -MTiết Fa6=,85 225 diện M 3400 23,96.(55,5  4,5) 41,55.105 (kgcm ) 41,55(tm)  M 6,85(tm)  cột đủ khả chịu lực Ở phần cột dưới, momen lớn tìm cách chân cột đoạn 3,14 (m) ; M6 = 5,73 (tm) tiết diện có h = 80 (cm); h0 = 75,5 (cm) Thép lấy an toàn Fa = 230 = 14,14 (cm) bỏ qua 225 bị cắt M 3400 14,14.(75,5  4,5) 34,1.105 (kgcm ) 34,1(tm)  M 6,85(tm)  Cột đủ khả chịu lực Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng 60 400 đồ án bê t«ng cèt thÐp II 1Ø30 400 1Ø30 600 g = 1,2 t/m g2= 0,9 t/m 1Ø12 1Ø30 3500 V=7,36 t A 3900 V=5,75 t B 6000 4,21 400 1Ø30 800 2000 2,4 3560 Q t 2840 3,15 3,35 M=5,5 M=2,4 M tm M=2,27 1Ø30 1Ø30 400 2Ø25 600 3900 7800 2Ø30 g1= 1,2 t/m g2= 0,9 t/m 400 4100 800 V=9,4 t A V=3,71 t B 5,65 4660 Q t 3140 3,8 3,75 7,6 M tm 5,73 sơđồ tính toán cột B vận chuyển cẩu l ắp Gvhd: TS Nguyễn ngọc phơng Ctu13x svth: nguyễn đức hùng đồ án bê tông cốt thÐp II Gvhd: TS Ngun ngäc ph¬ng Ctu13x 61 svth: ngun ®øc hïng – ... án bê tông cốt thép II - Trọng lượng khung cửa mái (12 4 m): Gc2 = 2,2 2,8 (t)  Lấy Gc2 = 28 (kN), n = 1,1  G2 = 28 1,1 = 30,8 (kN) - Trọng lượng kính khung cửa kính: gck = 0,4 0,5 (kN/m)... cột tĩnh tải mái Nội lực tĩnh tải dầm cầu trục: a) Cột trục A: - Tĩnh tải Gdct gây vai cột mômen M trục cột dưới: M Gdct ed ed    0,5hd  1000  0,5.700  650(mm)  0,65(m) M  135, 30 �0,... �(95,97)(kN m) M II  M III  �( R �H t  Tmax �H dct )  �(31, 46 �4, 25  56, 08 �1, 2)  �(66, 42)(kN m) M IV  �( R �H  Tmax �(H dct  H d )  �(31,46.10,50  56,08 �(6, 25  1, 2))