ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP “ THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNGBẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP “ THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP ” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN NGỌC NAM SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN HOÀNG THOAN  ĐỀ BÀI  Nội dung yêu cầu Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng lắp gép đối xứng bê tông cốt thép (BTCT), ba nhịp L, cao trình đỉnh ray R, nhịp có hai cầu trục chạy điện, sức trục Q Bước cột a, chiều dài khối nhiệt độ 7a m Mái cứng panel sườn, tường bao che tường tự mang gạch xây dày 220mm Bê tông cấp độ bền B20 (M250), cốt thép chịu lực nhóm CII, cốt đai CI (AI) Các số liệu tính tốn bảng sau: Bảng 1: Số liệu tính toán Lk (m) 22.5 R Q Chế độ làm việc a Địa điểm (m) (m) 300/50 CT Nặng (m) XD TP HCM  THUYẾT MINH TÍNH TỐN I SƠ ĐỒ TÍNH VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ 1.Trục định vị Với sức trục cầu trục Q �300KN, trục định vị xác định sau: Theo phương ngang nhà, trục biên (trục A, D) lấy trùng với mép cột biên, trục (trục B, C) lấy trùng với trục hình học cột Theo phương dọc nhà, với trục định vị (trục 2, 3, 4, 5, 10) vị trí trục trùng với trục cột, với hai trục hai đầu mút khối nhiệt độ (trục 1, 11) trục cột lấy lùi vào 500mm so với trục định vị Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị cột chọn sơ bộ:  = 750mm = 0,75m Nhịp khung ngang L= Lk +2  = 22,5 + �0,75 =24m (Các cột biên biên gọi chung la cột A, cột gọi chung cột B) Các số liệu cầu trục Các số thông số cầu trục tra theo bảng Cataloge với chế độ làm việc nặng bảng đây: Bảng 2: Thông số cầu trục Sức Nhịp Kích thước cầu trục trục Q CT (mm) (KN) Lk(m) 300/50 22,5 Trong đó: Áp lực bánh xe Trọng lượng (KN) (KN) Xe Tổng c max B K Hct B1 P 6300 5100 2750 300 325 P c 98 125 545 Q : Sức nâng cầu trục Lk : Nhịp cầu trục B : Bề rộng cầu trục K: Khoảng cách hai bánh xe cầu trục Hct : Khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt xe B1: Khoảng cách từ trục ray đến 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 + 17,76 + 13,76 + 9,75 + 7,50 + 6,35 Q=10(T) Q=10(T) ± 0,00 - 0,50 30000 30000 A B Hình 1: Trục định vị khung ngang Dầm cầu trục Với bước cột a = 9m, sức trục hai nhịp Q = 300KN, chọn dầm cầu trục chữ T có kích thước tiết diện cho nhịp có số liệu sau: Bảng 3: Kích thước dầm cầu trục Chiều cao Kích thước dầm cầu trục Bề rộng sườn Bề rộng cánh Trọng lượng Chiều cao Hc (mm) b (mm) b’f (mm) cánh h’f(mm) 1200 200 600 150 tiêu chuẩn dầm Gcc(KN) 42 Hình 2: Tiết diện ngang dầm cầu trục ray Đường ray Chọn ray giống cho hai nhịp có: Chiều cao ray lớp đệm: hr = 150mm = 0,15m Trọng lượng tiêu chuẩn 1m dài: gcr = 1,5KN/m Kết cấu mang lực mái Với nhịp nhà L = 24m, chọn kết cấu mang lực mái dàn mái hình thang: Chiều cao dàn: hg = (1/7 �1/9)L = (2,67 �3,85)m, chọn hg = 3,2m Chiều cao đầu dàn: hđ = hg – i �(1/2)L = 2,2m Trọng lượng tiêu chuẩn dàn Gcdàn = 149KN Cửa mái có nhịp Lcm = 12m, chiều cao = 4m 2250 3500 30000 Hình 3: Dàn mái hình thang Các lớp cấu tạo mái Các lớp cấu tạo mái lựa chọn với thông số xác định bảng sau: Bảng 4: Các lớp cấu tạo mái STT Các lớp cấu tạo mái Hai lớp gạch nem + vữa Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt Lớp bêtông chống thấm Panen sườn loại 9x0,3x1,5m Tổng (m) 0,05 0,12 0,04 0,3 0,51 (KN/m3) 1800 1200 2500 - H.số Ptc P n 1,3 1,3 1,1 1,1 - (KN/m2) 0,9 1,44 1,7 5,04 (KN/m2) 1,17 1,87 1,1 1,87 6,01 Các cao trình khung ngang  Lấy cao trình hồn thiện nhà (sau lát) cao trình 0,00  Cao trình vai cột: V = R – ( Hc + Hr) = – (1,2 + 0,15) = 5,65 m  Cao trình đỉnh cột: Đ = R + Hct + a1 = + 2,75 + 0,15 = 9,9 m ( Cao trình đỉnh cột Đ cao trình vai cột V lấy cho cột A cột B, vai phía nhịp biên nhịp giữa)  Cao trình đỉnh mái nhịp biên (khơng có cửa trời): M1 = Đ + hg + t = 9,9 + 3,2 + 0,51 = 13,61 m  Cao trình đỉnh mái nhịp (có trời): M2 = Đ + hg + + t = 9,9 + 3,2 + + 0,51 = 17,61 m Kích thước cột Các kích thước chiều cao cột: Cột trên: Ht = Đ – V = 9,9 – 5,65 = 4,25 m Cột dưới: Hd = V + a2 = 5,65+ 0,5 = 6,15 m Toàn cột: H = Ht + Hd = 4,25 + 6,15 = 10,4 m ( a2 :là chiều sâu chơn móng, khoảng cách từ cốt +0,00 đến cốt mặt móng, chọn a2 = 500mm = 0,5 m) Chiều dài tính tốn đoạn cột (giống cho cột trục A cột trục B): lấy theo bảng 31 TCVN 356 – 2005 Phần cột theo phương ngang, kể đến tải trọng cầu trục: l0ht = 2Ht = �3,4 = 6,8 m Phần cột theo phương ngang, kể đến tải trọng cầu trục: l0ht = 2,5Ht = 2,5 �3,4 = 8,5 m Phần cột trên, theo phương dọc nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến tải trọng cầu trục: l0bt = 1,5Ht = 1,5 �3,4 = 5,1 m Phần cột dưới, theo phương ngang nhà, kể đến tải trọng cầu trục: l0hd = 1,5Hd = 1,5 �6,85 = 10,275 m Phần cột dưới, theo phương ngang nhà, không kể đến tải trọng cầu trục: l0hd = 1,2H = 1,2 �10,25 = 12,3 m Phần cột dưới, theo phương dọc nhà có hệ giằng dọc, kể hay khơng kể đến tải trọng cầu trục: l0bd = 0,8Hd = 0,8 �6,85 = 5,48 m  Kích thước cột chọn theo thiết kế định sau: Cột trục A: b = 400mm, htA = 400mm, hdA = 600mm Cột trục B: b = 400mm, htB = 600mm, hdB = 800mm  Kích thước vai cột: Cột trục A: hv = 400mm, lv = 600mm, h = 1000mm,  = 45 Cột trục B: hv = 400mm, lv = 800mm, h = 1200mm,  = 45  Tổng chiều dài cột: Đoạn ngàm với mặt móng: a3 �hd chọn a3 = 800mm cho toàn cột Tổng chiều dài cột là: Hc = H + a3 = 10,25 + 0,8 = 11,05 m  Kiểm tra điều kiện: + Độ mảnh:  bmax = max(l0bt / b ; l0bd / b) = max(12,75 ; 13,7) = 13,7 < 35  hmax = max(l0ht / ht ; l0hd / hd) = max(21,25 ; 20,5) = 21,25 < 35 Thảo mãn Hd  0, 489(m)  489(mm)  hd  600(mm) , thỏa mãn 14 + Khoảng hở a4: Cột A: a4 =  – B1 – ht = 750 – 260 – 400 = 90 mm > 60 mm (thỏa mãn) 400 400 Cột B: a4 =  – B1 – ht/2 = 750 – 260 – 300 = 190 mm > 60 mm (thỏa mãn) 6850 800 800 800 600 A D B C Hình 4: Các khích thước cột A cột B II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG Tĩnh tải mái Tĩnh tải mái trọng lượng thân lớp cấu tạo mái (bảng 4): gc = 5,04 KN/m2 ; g = 6,01 KN/m2 800 11050 800 400 1000 600 400 6850 11050 45° 45° 600 1200 400 3400 600 400 3400 400 Tải trọng thân dàn mái nhịp 30m (bảng 2.4 - tr.21/Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng bêtông cốt thép lắp ghép) G1c = 149 KN; G1 = n �G1c = 1,1 �149 = 163,9 KN Tải trọng thân khung cửa mái rộng 12m cao 4m: G2c = 28KN; G2 = n �G2c = 1,1 �28 = 30,8 KN Trọng lượng kính khung cửa kính: g kc  5, 0kN / m ; g k  n �g kc  1, �5,  6, 0kN / m Tĩnh tải quy thành lực tập trung nhịp biên (không mái): Gm1 = 0,5(gaL + G1) = 0,5(6,01 �6 �30 + 163,9) = 622,85 KN Tĩnh tải quy thành lực tập trung nhịp (có cửa mái): Gm2 = 0,5(gaL + G1 + G2 + g k a ) = 674,25 KN Vị trí đặt Gm1, Gm2 đỉnh cột cách trục định vị 0,15m Tĩnh tải dầm cầu trục tác dụng lên vai cột Theo bảng trọng lượng thân dầm cầu trục : Gcc = 42 KN ; Gc = n Gcc = 1,1 �42 = 46,2 KN Trọng lượng dầm cầu trục, trọng lượng ray lớp đệm lên vai cột: Gd = Gc + agr = 42,6 + �1,5 = 55,2 KN Vị trí điểm đặt Gd cách trục định vị đoạn  = 0,75m Tải trọng thân cột  Cột trục A: Phần cột trên: Gt  n �b �ht �H t �  1,1�0, �0, �3, �25  14,96( kN ) Phần cột dưới: Gd  n �[b �ht �H d  b �(h  hv ) / �lv ] � Gd  1,1�[0, �0, �6,85  0, �(1  0, 4) / �0, 4] �25  48, 29( kN )  Cột trục B: Phần cột trên: Gt  n �b �ht �H t �  1,1�0, �0, �3, �25  22, 44(kN ) Phần cột dưới: Gd  n �[b �ht �H d  �b �(h  hv ) / �lv ] � Gd  1,1�[0, �0,8 �6,85  �0, �(1,  0, 4) / �0, 6] �25  70,84( kN ) Tường bao che tường tự mang nên trọng lượng thân khơng gây nội lực cho khung Hoạt tải mái Trị số tiêu chuẩn hoạt tải mái theo TCVN 2737-95: pmc  0, 75kN / m , pm  n �pmc  1,3 �0, 75  0,975kN / m Hoạt tải mái quy thành lực tập trung đặt đỉnh cột (trùng với điểm đặt tĩnh tải mái): Pm = 0,5 pm a L1 = 0,5 0,975 30 = 87,75 kN Hoạt tải cầu trục Các thông số cầu trục xác định bảng 2:  Xác định Dmax ( điểm đặt Dmax trùng với điểm đặt Gd): Áp lực thẳng dứng lớn hai cầu trục cạnh truyền lên bên vai cột xác định theo đường ảnh hưởng phản lực: Dmax  nPmax ��yi Bằng phương pháp hình học (tam giác đồng dạng) ta tính kết sau: y1  1; y2  (a  K ) / a  (6  5) /  0,167; y3  � a  B K�   6,3   � � �/ a  � � �/  0, 783 Dmax = 1,1 179 (1 + 0,167 + 0,783) = 383,96(kN) Hình 5: Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa để xác định Dmax  Xác định Tmax: Lục hãm ngang Tc bánh xe cầu trục truyền lên dầm cầu trục trường hợp móc cẩu mền là: Tc = Q+ G xc 100 + 56 = = 3,9KN 40 40 Tương tự theo phương pháp đường ảnh hưởng ta có lực xơ ngang lớn xe tác dụng lên bên vai cột cao trình dầm cầu trục là: Tmax  n �T c �( y1  y2  y3 )  1,1�3,9 �(1  0,167  0,783)  8,37( kN ) Hoạt tải gió Giá trị tính tốn thành phần tĩnh tải trọng gió W độ cao Z so với mốc chuẩn xác định theo công thức: W = n �W0 �k �C Trong đó: n – Hệ số vượt tải n = 1,2 W0 – Giá trị gió theo đồ phân vùng áp lực Cơng trình xây dựng TP Hải Phịng nằm vùng gió IV-B, W0 = 155(daN/m2) k- Hệ số tính đến thay đổ áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa hình Để đơn giản tính tốn thiên an toàn, coi hệ số k khơng thay đổi phạm vi tính từ mặt móng đến đỉnh cột từ đỉnh cột đến đỉnh mái Trong phạm vi từ mặt móng đến đỉnh cột, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh cột D = 9,75 m: k = 0,99 Trong phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh mái nhịp (có cửa mái) M2 = 17,76 m: k = 1,11 C – Hệ số khí động xác định dựa vào hình dạng bề mặt đón gió, với nhà cơng nghiệp tầng, nhịp có cửa trời chạy suốt chiều cao nhà, nhà có tường xây kín xung quanh hệ số khí động C xác định theo sơ đồ 16, bảng Tiêu chuẩn TCVN 2737 – 95 Trong hệ số khí động tác dụng lên phần mái có hệ số C el chưa biết, hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng α mái tỷ lệ chiều cao đầu mái nghiêng với nhịp nhà Với α = arctan(1/12) = 4,760; H/3L = (9,75 + 2,25)/(3 30) = 0,133 => Cel = -0,112 N 1908 �103   415(mm) Xác định chiều cao vùng nén x1: x1  Rbb 11,5 �400 So sánh thấy: 2a '  80 �x1  415 � R h0  473(mm) � thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm lớn với: x = x1 = 415(mm) Diện tích cốt thép xác định: x 415 N (e   h0 ) 1908 �103 (709   760) 2 As  As '    1403( mm2 )  14,03(cm2 ) Rs ( h0  a ') 280(760  40) 1403 �100%  0, 46%    0, 2% 400 �760 t  �  0,92%  3,5%  ' Vậy kích thước tiết diện cột chọn hợp lý b Tính tốn cốt thép dọc với cặp IV-17 Các số liệu ban đầu: M= -557(kNm); N=1908(kNm); M1=-4,964(kNm); N1=1500,78(kN) Chiều dài tính tốn: l0=1,5Hd=1,5x6,85=10,275(m)=10275(mm) Giả thiết hàm lượng cốt thép tổng: μt=1,1% khoảng cách a=a’=40mm Chiều cao làm việc tiết diện: h0= h – a = 800 – 40 = 760(mm) Momen quán tính tiết diện: I = bh /12=17x10 (mm ) Momen quán tính tiết diện cốt thép: 2 Is= μtbh0(0,5h - a) = 0,011x400x760x(400 - 40) =43,3x10 (mm ) Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: l 10275   0,5  0, 01  0, 01RB  0,5  0, 01  0, 01�11,5  0, 257 h 800 e0/h = 319/800 = 0,399; δe = max(e0/h;δmin) = 0,399 φP =1 với điều kiên bê tông cốt thép thường S 0,11 0,11  0,1   0,1  0,32 e 0,399 0,1  0,1  1 Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên φ1 xác định: M  N1 (0,5h  a ) 4,964 �106  1500, 78 �103 �(400  40) 1   1  1, 438 M  N (0,5h  a ) 557 �106  1908 �103 �(400  40) Lực dọc tới hạn: 6, Eb SI 6, �27000 0,32 �17 �109 N cr  (   I s )  (  7, 78 �43,3 �10 )  11706( kN ) l0 1 10275 1, 438 Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc: 1    1,19 N 1908 1 1 N cr 11706 Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng uốn dọc: ηe0 = 1,19x319 = 380(mm) Độ lệch tâm: e = ηe0+0,5h – a = 380+0,5x800 – 40 = 740(mm) N 1908 �103 x    415(mm) Xác định chiều cao vùng nén x1: Rbb 11,5 �400 So sánh thấy: 2a '  80 �x1  415 � R h0  473(mm) � thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm lớn với: x = x1 = 415(mm) Diện tích cốt thép xác định: x 415  h0 ) 1908 �103 (740   760) 2 As  As '    1775(mm )  17, 75(cm ) Rs (h0  a ') 280(760  40) N (e  1775 �100%  0,58%    0, 2% 400 �760 t  �  1,16%  3,5%  ' Vậy kích thước tiết diện cột chọn hợp lý c Tính tốn cốt thép dọc với cặp IV-18 Các số liệu ban đầu: M= -472,5(kNm); N=2211,6(kNm); M1=-4,964(kNm); N1=1500,78(kN) Chiều dài tính tốn: l0=1,5Hd=1,5x6,85=10,275(m)=10275(mm) Giả thiết hàm lượng cốt thép tổng: μt=0,8% khoảng cách a=a’=40mm Chiều cao làm việc tiết diện: h0= h – a = 800 – 40 = 760(mm) Momen quán tính tiết diện: I = bh /12=17x10 (mm ) Momen quán tính tiết diện cốt thép: 2 Is= μtbh0(0,5h - a) = 0,008x400x760x(400 - 40) =31,5x10 (mm ) Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: l 10275   0,5  0, 01  0, 01RB  0,5  0, 01  0, 01�11,5  0, 257 h 800 e0/h = 241/800 = 0,301; δe = max(e0/h;δmin) = 0,301 φP =1 với điều kiên bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 S  0,1   0,1  0,374 e 0,301 0,1  0,1  1 Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên φ1 xác định: M  N1 (0,5h  a) 4,964 �106  1500, 78 �103 �(400  40) 1   1  1, 43 M  N (0,5h  a) 472,5 �106  2211, �103 �(400  40) Lực dọc tới hạn: 6, E SI 6, �27000 0,32 �17 �109 N cr  b (   I s )  (  7, 78 �31,5 �10 )  10238( kN ) l0 1 102752 1, 43 Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc: 1    1, 28 N 2211, 1 1 N cr 10238 Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng uốn dọc: ηe0 = 1,28x241 = 308(mm) Độ lệch tâm: e = ηe0+0,5h – a = 308+0,5x800 – 40 = 668(mm) N 2211, �103   481(mm) Xác định chiều cao vùng nén x1: x1  Rbb 11,5 �400 So sánh thấy: 2a '  80 �x1  481   R h0  473(mm) � khơng thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm bé Tính tốn lại chiều cao vùng nén x: Với e0  241  0, 2h0  152( mm) nên x xác định: x  1,8(e0  e p )   R h0  1,8 �(241  211)  473  527   R h0  473( mm) Diện tích cốt thép xác định: As  As '   ' Ne  Rbbx(h0  0,5 x) 2211, �103 �668  11,5 �400 �527 �(760  0,5 �527)   1358( mm ) Rsc (h0  a ') 280 �(760  40) 1358 �100%  0, 45%    0, 2% 400 �760 t  �  0,9%  3,5% Vậy kích thước tiết diện cột chọn hợp lý d Chọn bố trí cốt thép So sánh diện tích cốt thép tính từ cặp nội lực trên, cốt thép cột chọn theo tính tốn 2 từ cặp nội lực IV-17 có As  As '  17, 75(cm ) Chọn thép phía: 4 25 có As  As '  19, 63(cm ) Với cốt thép dọc trên, chọn chiều dày lớp bảo vệ cốt thép: c 1= 25(mm) Khoảng cách a = a’= 37,5 < 40mm; h0 = 762,5 > 760mm � thiên an tồn Khoảng cách thơng thủy khoảng cách trục cốt thép cạnh b thỏa mãn yêu cầu cấu tạo Do cạnh tiết diện h = 800(mm) > 500 nên vị trí cạnh h bố trí thép dọc cấu tạo 214 400 2Ø22 2Ø14 600 1Ø20 2Ø22 2Ø22 2Ø22 1Ø20 1-1 2Ø14 4Ø25 400 2Ø14 4Ø25 4Ø25 4Ø25 7650 11050 800 800 1200 400 3400 800 2-2 B C Hình 30: Bố trí thép dọc cột Tính tốn kiểm tra khả chịu cắt Lực cắt lớn chân cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực: QIV max  81,96(kN ) với giá trị lực dọc tương ứng N = 1908(kN) Khả chịu cắt nhỏ cột kể đến tác dụng chịu cắt bê tông: Qb  b (1  n ) Rbt bh0  0, 6(1  n ) Rbt bh0 - Với cột làm từ vật liệu bê tông nặng, tiết diện chữ nhật n  0,1N / ( Rbt bh0 )  0,1�1908 �103 / (0,9 �400 �760)  0, 697  0,5 � lấy  n  0,5 Qb  0, �(1  0,5) �0,9 �400 �760  246, 24( kN )  81,96( kN ) Vậy bê tông cột đủ khả chịu cắt, cần bố trí cốt đai theo cấu tạo Chọn cốt đai  8s 250 chung cho cột cột dưới, cốt đai chọn thỏa mãn điều kiện:  �0, 25max  0, 25 �25  6, 25(mm) s �15min  15 �20  300( mm) Tính tốn vai cột Kích thước vai cột chọn theo thiết kế định phần trước Giả thiết khoảng cách a = 40(mm) � h0  h  a  1200  40  1160( mm) Vậy: lv  800  0,9h0 � vai cột thuộc kiểu công xôn ngắn Lực tác dụng lên vai: Qv  Dmax1  Gd  383,96  55,  439,16(kN ) Qv  2,5 Rbt bh0  2,5 �0,9 �400 �1160  1044( kN ) Khoảng cách: av    0,5hd  750  0,5 �800  350(mm) 3,5av  1225  h  1200  2,5a  2,5 �350  875(mm) Nên cần bố trí cốt đai ngang vai, bố trí cốt xiên Chọn cốt đai vai cột có đường kính với cốt đai cột  , chọn bước đai vai cột s=150mm thỏa mãn: 150(mm) � s  150 �� h /  300(mm) � Chọn cốt xiên 318 , bố trí làm hai lớp nghiêng góc 450 , cách 100mm Cốt thép chọn thỏa mãn: As ,inc  10,18  0,002 �b �h0  0, 002 �40 �116  9, 28(cm2 ) 25mm � inc  18( mm) �� linc /15 � Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ bền dải nghiêng chịu nén vùng đặt tải trọng tác dụng gối Qv �0,8 w Rbblb sin  Tính tốn góc nghiêng  : Bề rộng vùng đặt tải trọng vai cột lấy bề rộng sườn dầm cầu trục: lsup  200(mm) tg  h / (  0,5hd  lsup / 2)  1200 / (750  600  100)  2, 67 �   actg 2,67  69,5o Chiều rộng dải nghiêng chịu nén lb: lb  lsup sin   200 �sin 69,5o  187(mm) Tính tốn hệ số  w : Cốt đai vai cột  8s150 , diện tích tiết diện nhánh cốt đai nằm mặt phẳng ngang cắt qua dải nghiêng chịu nén: Asw  �50, 265  100,53( mm )  w   5 w1   �7, 78 �100,53 / (400 �150)  1, 07 o Vậy: 0,8w Rbblb sin   0,8 �1, 07 �11,5 �400 �187 �sin 69,5  687,3 �10 ( N )  Qv  439,16(kN ) � Thỏa mãn điều kiện hạn chế Moment uốn tính tốn vai cột tiết diện tiếp giáp với mép cột dưới: M  1, 25Qv av  1, 25 �439,16 �0,35  192,13( kNm) Tính tốn cốt thép dọc:  m  M / ( Rbbh0 )  192,13 �106 / (11,5 �400 �1160 )  0, 031   R  0, 437 � thỏa mãn điều kiện hạn chế     2 m    �0, 031  0, 031 As  Rbb h0 / Rs  11,5 �400 �0, 031�1160 / 280  591(mm2 )  5,91(cm ) Hàm lượng thép:   As / (bh0 ) �100%  591 / (400 �1160) �100%  0,13%  min  0, 05% Chọn thép: 2 20 có As = 6,26(cm2) bố trí lớp, chiều dàu lớp bảo vệ c1 = 20(mm), a = 30 < 40 thiên an toàn Kiểm tra cột vận chuyển, cẩu lắp Khi vận chuyển cẩu lắp, cột bị uốn Tải trọng tính tốn lấy tải trọng thân với hệ số động lực: n = 1,5 Đoạn cột trên: g1  1,5 �0, �0, �25  9( kN / m) Đoạn cột dưới: g  1,5 �0, �0,8 �25  12( kN / m) Trong trường hợp cẩu lắp, vận chuyển, chọn trường hợp nguy hiểm để tính tốn kiểm tra a Khi vận chuyển Cột đặt nằm theo phương ngang kê tự lên hai gối tựa treo lên hai móc Vị trí đặt gối cột lựa chọn sở moment uốn cột hai gối nhịp xấp xỉ Gọi l1, l2, l3 khoảng cách từ đỉnh cột đến gối kê thứ nhất, khoảng cách khoảng cách hai gối kê khoảng cách từ gối kê thứ hai đến chân cột Để xác định đoạn l1, l2, l3 tính tốn gần cách cho moment âm hai gối (M1, M2) moment dương vị trí đoạn l2 (Mnh) nhau, coi g1 phân bố l1, g2 phân bố hết đoạn l2+l3 Khi đó: M  g1l12 /  M  g 2l3 /  M nh  0,5M  0,5[ g 2l2 / 8] Suy ra: l1  g2 l3 ; l2  2l3 g1 H c  l1  l2  l3  g2 g l3  2l3  l3  (  2  1)l3 g1 g1 Với số liệu tốn, tính được: l3  11, 05 / ( 12 /  2  1)  2, 22( m) l1  12 / �2, 22  2,56(m) l2  2 �2, 22  6, 27( m) Vậy chọn khoảng cách: l1 = 2,6(m); l2 = 6,3(m); l3 = 2,15(m) Tính tốn moment uốn với khoảng cách chọn sơ đồ tải trọng thực tế: M  0,5 �9 �2,  30, 42(kNm) ; M  0,5 �12 �2,152  27,74( kNm) Để tìm xác moment dương lớn nhất, xác định: RB  [  0,5 �9 �2,  0, �12 �(11, 05  2, 6)  0,5 �(12  9) �(3,3  2, 6) ] / 6,3  63, 06(kN ) Khoảng cách x từ gối thứ hai đến vị trí có moment dương lớn nhất: x = 63,06/12 – 2,15 = 3,11(m) M  63,06 �3,11  0,5 �12 �(3,11  2,15)  30,11( kNm) Hình 31: Sơ đồ tính moment cột vận chuyển Tại gối kê 1: Kích thước tiết diện: b = 400(mm), h = 600(mm) 2 Diện tích cốt thép vùng kéo 2 22 có As  As '  7, 6(cm )  760(mm ) Khoảng cách: a = a’= 35(mm); h0 = 365(mm) Khả chịu lực tiết diện: M td  Rs As (h0  a ')  280 �760 �(365  35)  70, 22(kNm) Tại gối kê 2: Kích thước tiết diện: b = 400(mm), h = 800(mm) 2 Diện tích cốt thép vùng kéo 2 25 có As  As '  9,82(cm )  982(mm ) Khoảng cách: a = a’= 43(mm); h0 = 357(mm) Khả chịu lực tiết diện: M td  Rs As (h0  a ')  280 �982 �(357  43)  86,33(kNm) Vậy: M td  M ; M td  M  M � Cột đảm bảo khả chịu lực vận chuyển b Khi cẩu lắp Khi cẩu lắp, cột lật theo phương nghiêng cẩu Điểm đặt móc cẩu nằm vai cột cách mặt vai cột 200mm, chân cột tì lên mặt đất Xác định moment uốn tiết diện cột: Moment âm phần cột vị trí tiếp giáp vai cột: M  0,5 �9 �3,  52, 02(kNm) Để xác định thành phần moment dương lớn nhất, tính toán: RB  [  0,5 �9 �3,  0,5 �(12  9) �0, 2  0,5 �12 �7,65 ] / 7,65  39,09( kN ) Khoảng cách từ gối B đến tiết diện có moment dương lớn nhất: x = RB/g2 = 39,09/12 = 3,26(m) M  39, 09 �3, 26  0,5 �12 �3, 26  63, 67( kNm) Hình 32: Sơ đồ tính moment cột cẩu lắp Tính toán khả chịu lực: Tiết diện cột nằm sát vai cột: Kích thước tiết diện: b = 400(mm), h = 800(mm) Cốt thép vùng nén: 2 22  1 20 có As '  10, 7(cm ) Cốt thép vùng kéo: 2 22  1 20 có As  10, 7(cm ) Khoảng cách: a = a’= 35,4(mm); h0 = 564,6(mm) Xác định chiều cao vùng nén: x  ( Rs As  Rsc As ') / ( Rbb)  Vậy : M td  Rs As (h0  a ')  280 �1070 �(564,  35, 4)  158,55(kNm)  M1  52, 02( kNm) � tiết diện đảm bảo khả chịu lực Tiết diện cột dưới: Kích thước tiết diện: b = 400(mm), h = 800(mm) Cốt thép vùng nén: 4 25 có As '  19, 63(cm ) Cốt thép vùng kéo: 4 25 có As  19, 63(cm ) Khoảng cách: a = a’= 37,5(mm); h0 = 762,5(mm) Xác định chiều cao vùng nén: x  ( Rs As  Rsc As ') / ( Rbb)  Vậy : M td  Rs As (h0  a ')  280 �1963 �(762,5  37,5)  389, 49( kNm)  M  63, 67( kNm) � tiết diện đảm bảo khả chịu lực Kết luận : Cột đảm bảo điều kiện chịu lực cẩu lắp Tính tốn ép cục chi tiết liên kết a Tại đỉnh cột Tải trọng đứng lớn mái truyền lên đỉnh cột: N = Gm2 + Pm1 = 674,25 + 87,75 = 762(kN) Kích thước chi tiết mã dàn mái kê lên đỉnh cột: l �b  240 �560(mm) Sơ đồ tính tốn nén cục vị trí đỉnh cột lấy theo sơ đồ hình 16f tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 Hình 33: Sơ đồ tính tốn nén cục đỉnh cột Xác định khả chịu nén cục đỉnh cột không kể đến ảnh hưởng cốt thép ngang: - Diện tích chịu nén cục : Aloc1  240 �280  67200(mm ) - Diện tích tính tốn chịu nén cục : Aloc  400 �320  128000 (mm2) Hệ số : 0,75  với bê tông nặng tảI trọng cục đỉnh cột phân bố không Hệ số :  1  với bê tông cấp độ bền thấp B25 - Hệ số tăng cường độ xác định : A 128000 b  loc   1, 24  2,5 Aloc1 67200 Cường độ chịu nén cục tính tốn bê tông đỉnh cột: Rb ,loc  b Rb 1 1,24 11,5 14,30( MPa)  N  loc   Rb,loc �Aloc1  0, 75 �14,3 �67200  720, 72 �103 ( N )  720, 72(kN ) Vậy [N]loc = 720,72 < N = 762(kNm) Phải gia cố lưới thép đầu cột Chọn lưới thép gia cố: Lưới ô vuông  6a50 �50(mm) , thép nhóm A-I Lưới thép bố trí tồn diện tích mặt cắt ngang cột, đoạn dài 15max  15 �22  330( mm) , chọn lưới với khoảng cách lưới theo phương trục cột s = 100(mm) Xác định khả chịu nén cục đỉnh cột sau gia cố lưới thép ngang: Số thép lưới: nx  n y  (thanh) Chiều dài thép lưới: lx  600  1�20  580(mm); l y  400  1�20  380(mm) Diện tích thép lưới thép: Asx  Asy  28, 27( mm ) Diện tích bê tơng nằm phạm vi lưới thép lấy gần đúng: Aef  lx l y  580 �380  220400(mm ) Các hệ số: b  1, 24  3,5;  xy   nx Asx lx  n y Asyl y Aef �s  �28, 27 �580  �28, 27 �380  0, 009 220400 �100  xy Rs , xy 0, 009 �225 1   3, 09   0, 094;   0, 23  0, 23  0, 094 Rb  10 11,5  10  s  4,5  3,5 Aloc1 67200  4,5  3,5 �  2, 66 Aef 128000 2 ( Aef  220400mm  Aloc � lấy Aef  Aloc  128000mm để tính ) Cường độ lăng trụ quy đổi bê tơng tính tốn chịu nén cục bộ: Rb ,red  Rbb   xy Rs , xys  11, �1, 24  3, 09 �0, 009 �225 �2, 66  30,9( MPa) [N ]loc  Rb ,red Aloc1  30,9 �67200  2076, 48 �103 ( N )  2076, 48( kN ) Vậy: [N ]loc  N � cột với lưới thép gia cố đảm bảo khả chịu lực nén cục b Tại vai cột Lực nén lớn từ đầu dầm cầu trục truyền vào vai cột: N 0,5Gd  Dmax v Trong :Dmaxv Pmax gây tính cho đầu dầm cầu trục, Dmaxv xác định theo đường ảnh hưởng: Dmax v  Pmax1 ( y1  y3 )  1,1�179 �(1  0, 783)  351,07(kN ) N  0,5 �55,  351, 07  379,3( kN ) Sơ đồ tính toán nén cục vai cột lấy theo sơ đồ hình 16h tiêu chuẩn TCXDVN356-2005 Aloc1 Aloc2 Hình 34: Sơ đồ tính tốn nén cục vai cột Xác định khả chịu nén cục vai cột không kể đến ảnh hưởng cốt thép ngang: Diện tích chịu nén cục : Aloc1 200 180 36000(mm ) Diện tích tính tốn nén cục bộ: Aloc 500 180 90000(mm ) Hệ số :  0,75  với bê tông nặng tảI trọng cục đỉnh cột phân bố không Hệ số :  1  với bê tông cấp độ bền thấp B25 Hệ số tăng cường độ xác định : A 90000  b 3 loc 3 1,36  2,5 Aloc1 36000 Cường độ chịu nén cục tính tốn bê tơng đỉnh cột: Rb ,loc  b Rb  1�1,36 �11,5  15, 61( MPa )  N  loc   Rb,loc Aloc1  0, 75 �15, 61�36000  421, 41�103 ( N )  421, 41( kN ) Vậy: [N]loc = 421,41(kN) > N= 379,3(kN) � Không cần gia cố vai cột ... (4;6;9; 10 ;12 ) 10 ;12 ) 15 . 014 -11 0.793 -10 9.245 716 .848 637. 81 716 .848 (4;9 ;10 ;11 ) (4;6 ;12 ) (4;6;9 10 ;11 ) 82.3073 -79.573 75.953 10 65. 218 2 769.048 11 44.256 ( 4;6 ;11 ) (4;9 (4;6;9 10 ;12 ) 10 ;11 ) 348.453... e0 M1 N1 cặp nội (kNm) (kN) (mm) (mm) (mm) (kNm) (kNm) II -16 15 , 014 716 ,848 21 13 34 2,702 637, 81 II -17 -11 0,793 637, 81 174 13 18 7 2,702 637, 81 II -18 -10 9,245 716 ,848 15 2 13 16 5 2,702 637, 81 lực... 303. 915 820.338 11 16.508 11 56.0 51 82.765 -52.388 67 .15 1 (4;6) (4;5) (4;5;6) 20.905 -5.475 7. 715 13 84.85 13 84.85 14 72.6 (4;6;7 (4;5;9 (4;5;6;7 8 ;11 ) 10 ;12 ) 8 ;11 ) 275.899 -268.8 81 270.499 13 98. 515 13 98. 515