Tài liệu Tính toán khung ngang nhà một tầng ba nhịp pptx

Đồ n Môn Học Bê Tông 2 PHẦN MỘT: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ MỘT TẦNG BA NHỊP I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN: 1. Chọn kết cấu mái: Với nhòp 24m và 21m chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, chiều cao đầu dàn là h đd =1,2m, độ dốc mái i = 1/12 Chọn cửa mái chỉ đặt ở nhòp giữa, l cm = 12m, h cm = 4m. Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống dưới như sau: + Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lót dày 5cm + Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 4cm + Lớp bê tông chống thấm dày 4cm + Panel mái dạng sườn, kích thước 6×1,5m, cao 30cm Tổng chiều dày các lớp mái: t = 5+12+4+30 = 51cm 2. Chọn dầm cầu trục: Với nhòp dầm cầu trục 6m, sức trục lớn nhất 30T, chọn dầm cầu trục theo thiết kế đònh hình ở bảng tra, có: Chiều cao : H c = 1000 mm Bề rộng sườn : b = 200 mm Bề rộng cánh : b c = 570 mm Chiều cao cánh : h c = 120 mm Trọng lượng : t = 4,2T 3. Xác đònh các kích thùc chiều cao của nhà: Các số liệu của cầu trục từ bảng tra: Q (T) L k (m) B (mm) Kế Toán (mm) H ct (mm) BB 1 (mm) P max (T) P min (T) G xc (T) G ct (T) 20 19,5 6300 4400 2400 260 22 4,8 6 33 5 22,5 6300 5100 2750 300 32,5 9,8 12,5 54,5 - Lấy cao trình nền nhà +0,00 - Cao trình vai cột : V = R – (H r + H c ) H r : chiều cao ray và các lớp đệm, lấy H r = 0,15 m Ư V = 9- (0,15 + 1) = 7,85 m - Cao trình đỉnh cột: D = R + H ct + a 1 H ct : chiều cao cầu trục, H ct = 2,75 m a 1 : khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến đáy dàn, chọn a 1 = 0,15m Ư D = 9+2,75+0,15 = 11,9 m - Cao trình đỉnh mái: M = D + h +h cm + t 1 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 h: chiều cao kết cấu mang lực mái, h = h đd + i×L/2 Nhòp giữa : h = 1,2 + (1/12)×(21/12) = 2,08 m Nhòp biên : h = 1,2 + (1/12)×(24/12) = 2,2 m - Cao trình đỉnh mái ở nhòp giữa có cửa mái: M 2 = 11,9 + 2,08 + 4 + 0,51 = 18,49 m - Cao trình đỉnh mái ở hai nhòp biên không có cửa mái: M 1 = 11,9 + 2,2 + 0,51 = 14,61 m 4. Kích thước cột: Chiều dài cột trên: H t = D – V = 11,9 – 7,85 = 4,05 m Chiều dài cột dưới: H d = V + a 2 = 7,85 + 0,5 = 8,35 m a 2 : khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn a 2 = 0,5m Kích thước tiết diện cột: bề rộng cột b chọn thống nhất cho cột trên, cột dưới của cả cột biên và cột giữa là b = 40cm. Thỏa mãn điều kiện: H d /b = 8,35/0,4 = 20,9 ∈ (20 ÷25) Chiều cao tiết diện cột trên của cột biên, h t = 40cm a 4 = λ - h t – B 1 λ : khoảng cách từ trục đònh vò (mép ngoài cột biên) đến tim dầm cầu trục, lấy λ = 75cm a 4 = 75 – 40 – 30 = 5 cm Chiều cao tiết diện cột dưới, cột biên h d = 60 cm thỏa mãn điều kiện: h d ≥ H d /14 = 8,35/14 = 0,596 m = 59,6 cm Cột giữa, h t = 60 cm, h d = 80 cm, thỏa điều kiện: a 4 = λ - B 1 – 0,5h t = 75 – 25 – 0,5×60 = 19 cm > 6 cm h d > H d /14 = 59,6 cm Kích thước vai cột sơ bộ chọn h v = 70 cm, l v = 40 cm. AB 2 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 ±0,00 R=9m V=7,85m D=11,9m H = 8 ,3 5 m H = 4 , 0 5 m h = 1 ,2 m a = 0 . 5 m H =2,75m A L =24m 2 d t đ d 2 a = 0 , 1 5 m Q =30T 1 1 ct II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG: 1. Tónh tải mái 3 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 Tónh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m 2 mặt bằng mái. Stt Các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn (kG/m 2 ) Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán (kG/m 2 ) 1 Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa, dày 5 cm, γ = 1800 kG/m 2 90 1,3 117 2 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm, γ =1200 kG/m 2 144 1,3 187,2 3 Lớp bê tông chống thấm dày 4 cm, γ = 2500 kG/m 3 100 1,1 110 4 Panel 6×1,5 m, trọng lượng 1 tấm kể cả bê tông chèn khe 1,7 T 189 1,1 208 5 Tổng cộng 523 622,2 Tónh tải do trọng lượng bản thân dàn mái, tra bảng: Nhòp biên L = 24 m, G = 9,6 T, n = 1,1 => G 1 = 10,56 Nhòp giữa L = 21 m, G = 8,1 T, n = 1,1 => G 1 / = 8,91 Trọng lượng khung cửa mái rộng 12 m, cao 4m lấy 2,8 T G 2 = 2,8×1,1 = 3,1 T Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy 500 kG/m, n = 1,2 g k = 0,5×1,2 = 0,6 T/m Tónh tải mái quy về lực tập trung tác dụng ở nhòp biên không có cửa mái: G m1 = 0,5(G 1 + g×L 1 ) = 0,5(10,56 + 0,622×6,24) = 50,06 T Ở nhòp giữa có cửa mái: G m2 = 0,5( G 1 / + g×L 2 + G 2 + 2g k ×a) = 0,5( 8,91 + 0,622×6×21 +3,1 + 2×0,6×6) = 48,79 T A m1 G B m2 G G m1 2. Tónh tải do dầm cầu trục: G d = G c + g r 4 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 G c : TLBT dầm cầu trục, tra bảng, G c = 4,2 T g r : TL ray và các lớp đệm, lấy 150 kG/m. Ư G d = 1,1 ( 4,2 + 6×0,45) = 5,61 T G d đặt cách trục đònh vò 0,75 m. 3. Tónh tải do trọng lượng bản thân cột: + Cột biên: Phần cột trên: G t = n×b t ×h t ×H t ×γ = 1,1×0,4×0,4×4,05×2,5 = 1,782 T Phần cột dưới: G d =1,1×[0,4×0,6×8,35 + 0,4×0,4×(0,6 + 1)/2]×2,5 = 5,863T + Cột giữa: Phần cột trên: G t = 1,1×0,4×0,6×4,05×2,5 = 2,673 T Phần cột dưới: G d = 1,1× [0,4×0,8×8,35 + 2×0,4×0,4×(0,6 + 1)/2]×2,5 = 8,02 T 4. Hoạt tải mái: p tc = 75 kG/m 2 Hoạt tải mái đưa về lực tập trung P m đặt tại đầu cột P m = 0,5×n×p tc ×L + Nhòp biên P m1 = 0,5×1,3×75×6×24 = 7020 kG = 7,02 T + Nhòp giữa P m2 = 0,5×1,3×75×6×21 = 6143 kG = 6,143 T 5. Hoạt tải do cầu trục: a) Hoạt tải đứng do cầu trục: Áp lực thẳng đứng do 2 cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột D max xác đònh theo đường ảnh hưởng (h.vẽ). D max = n×P c max × ∑y i + Với nhòp biên P max max P max P max P 1 2 3 y y y Tính được y 2 = 0,15, y 3 = 0,8. => D max = 1,1×3,25(1 + 0,15 + 0,8) = 69,713 T + Với nhòp giữa: 5 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 3 y=1 1 P max 2 P max max P max P y y Tính được y 2 = 0,267, y 3 = 0,683. => D max = 1,1×22×(1 + 0,267 + 0,683) = 47,19 T Điểm đặt D max trùng với điểm đặt của G d b) Hoạt tải do lực hãm của xe con: Lực hãm ngang do 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp móc mềm. + Nhòp biên: T 1 c = (Q + G)/40 = (30 + 12,5)/40 = 1,063 T + Nhòp giữa: T 1 c = (20 + 6)/40 = 0,65 T Lực hãm ngang T max truyền lên cột được xác đònh theo đường ảnh hưởng như đối với D max + Nhòp biên: T max = n×T 1 c ×∑y I = 1,1×1,063×(1×0,25 + 0,8) = 2,28 T + Nhòp giữa: T max = 1,1×0,65(1 + 0,267 + 0,683) = 1,194 T Lực T max đặt ở cao trình mặt trên dầm cầu trục, cách mặt vai cột 1 m. 6. Hoạt tải gió: Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân bố đều P = n×W o ×k×c×a k: hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao Mức đỉnh cột, cao trình +11,9 m, nội suy từ bảng tra, được k = 1,03 Mức đỉnh mái cao trình +18,49 m, có k = 1,11 c: hệ số khí động, c = +0,8 phía gió đẩy và c = -0,6 ở phía gió hút. +Phía gió đẩy: p đ = 1,2×83×1,03×0,8×6 = 492 kG/m =0,492 T/m + Phía gió hút: p h = 1,2×83×1,03×0,6×6 = 369 kG/m = 0,369 T/m Phần tải trọng tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành lực tập trung đặt ở đầu cột S 1 ,S 2 với k = 0,5(1,03 + 1,11) = 1,07 c e1 , với α =arctg(1/12) = 4,763 o , và H/L =11,9/24=0,496, nội suy có c 1e = - 0,556 c / e1 với α = 4,763 o và H/L = 17,99/21 = 0,857 nội suy có c / e1 = -0,658 6 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 c e2 = -0,4. Ta có: S = n×k×W o ×∑c i .h i = 1,2×1,07.0,083×6×∑c i h I = 0,639 ∑c i h i Ư S 1 = 0,639(0,8×1,2 - 0,556×1,51 + 0,5×1,51 - 0,5×0,375+0,7×4 – - 0,685×0,5) = 2,019 T S 2 = 0,639(0,4×0,5 + 0,6×4 + 0,5×0,375 – 0,5×1,51 + 0,5 – 1,51 + + 0,6×1,2) = 2,241 T p =0,492T/m S =2,019 T 1 đ A 2 S =2,241 T p =0,369T/m h D C B L =24m L =21m L =24m 132 e1 C =-0,556 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 0,8 -0,5 0,7 e1 C =-0,658 , C =-0,4 e2 -0,6 -0,6 B A C D III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC: 1. Các đặc trưng hình học: + Cột trục A: H t = 4,05 m; H d = 9,35m; H = 4,05 + 8,35 = 12,4 m Tiết diện phần cột trên: b = 40 cm; h t = 40 cm Tiết diện phần cột dưới: b = 40 cm; h d = 60 cm Moment quán tính: J t = b×h 3 /12 = 40×40 3 /12 = 213 333 cm 4 J d = 40×60 3 /12 = 720 000 cm 4 Các thông số: t = H t /H = 4,05 / 12,4 = 0,327 k = t 3 0832,01 213333 720000 327,01 J J 3 t d = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − 7 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 + Cột trục B: Tiết diện phần cột trên: b = 40 cm, h t = 60 cm Tiết diện phần cột dưới: b = 40 cm, h d = 80 cm Moment quán tính: J t = 40×60 3 /12 = 720 000 cm 4 Q M N J d = 40×80 3 /12 = 1 706 667 cm 4 Các thông số: t = 0,327 k = 0,327 3 0479,01 720000 1706667 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − Quy đònh chiều dương nội lực như hình bên 2. Nội lực do tónh tải mái: a) Cột trụcA: Sơ đồ tác dụng của tónh tải G m1 = 50,06T như hình vẽ: G m1 e =0.05m RR G m1 M t ⇔ Moment đỉnh cột: M = G m1 ×e t = −50,06×0,05 = −2,503Tm gây phản lực R 1 tính theo công thức: () T kH t k M R 351,0 0832,014,122 )327,0/0832,01)(503,2(3 )1(2 )/1(3 1 −= +× + − = + + = Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới: a = (h d − h d )/ 2 =0,1 m a=0,1m M G m1 m1 G ⇔ Moment do G m1 gây tại vai cột: M = G m1 ×a = −50×0,1 = −5,006 T gây phản lực R 2 tính theo công thức: 8 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 ( ) () () ( ) () T54,0 0832,014,122 327,01006,53 k1H2 t1M3 R 33 2 −= +× −− = + − = Phản lực tổng cộng: R = R 1 + R 2 = −0,351 − 0,540 = − 0,891 T Xác đònh nội lực trong các tiết diện cột: M I = −50,06 × 0,05 = − 2,503 Tm M II = −2,503 + 0,891×4,05 = 1,106 Tm M III = −50,06×(0,05 + 0,1) + 0,891×4,05 = −3,9 Tm M IV = −50,06×(0,05 + 0,1) + 0,891×12,4 = 3,539 Tm N 1 = N II = N III = N IV = 50,06 T Q IV = 0,891 T II IIII IIIIII IVIV R=0,891 +- MQN 2,503 2,503 2,503 3,9 3,539 1,106 b) Trục cột B: Sơ đồ tác dụng của tónh tải mái G m1 và G m2 như hình vẽ: Khi đưa G m1 và G m2 về đặt ở trục cột ta được lực: G m = G m1 + G m2 = 50,06 + 48,79 = 98,85 T và moment: M = 50,08(−0,15) + 4,879(0,15) = −0,191 Tm Phản lực đầu cột: () () ( ) () T kH t k M R 025,0 0479,014,122 327,0/0479,01)191,0(3 12 /13 −= +× + − × = + + = Nội lực trong các tiết diện cột: M I = −0,191 Tm M II = −0,191 + 0,025×4,05 = −0,09 Tm M III = M II = −0,09Tm M IV = −0,191 + 0,025×12,4 = 0,119 Tm G m1 G m2 R 150 N 1 = N II = N III = N IV = 98,85 T Q IV = 0,022 T 9 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 -+ MQN 0,191 0,119 0,09 0,025 98,85 3. Nội lực do tónh tả dầm cầu trục: a) Cột trục A: G d đặt cách trục cột dưới một đoạn: e d = λ − h d / 2 = 0,75 − 0,6/ 2 = 0,45 m gây môment đối với cột dưới tại vai cột: M = G d ×e d = 5,61×0,45 = 2,525 Tm Phản lực đầu cột: ( ) () ( ) () T252,0 0832,014,122 327,01525,23 k1H2 t1M3 R 22 = +× −× = + − = Nội lực trong các tiết diện cột: M I = 0 Tm M II = −0,252×4,05 = −1,02 Tm M III = −0,252×4,05 + 2,525 = 1,504 Tm M IV = −0,252×12,4 + 2,525 = -0,6 Tm N 1 = N II = 0 T N III = N IV = 5,61 T Q IV = -0,252 T MQ - N - 1,02 0,6 1,504 0,252 5,61 R=0,252 M=2,525 G d e d R b) Cột trục B: Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột nên M = 0, Q = 0, N I = N II = 0, N III = N IV = 2×5,61 = 11,22 T 10 GVHD: Lê Quang Thái R G d G d 0,75 B [...]... A: Sơ đồ tính giống như khi tính với tónh tải tại dầm cầu trục Gd, nội lực được xác đònh bằng cách nhân nội lực do Gd gây ra với tỷ số: Dm/Gd = 6,9713/5,61 = 12,427 MI = Tm MII = −1,02×12,427 = −12,675 Tm MIII = 1,504×12,427 = −18,69 Tm MIV = −0,6×12,426 = −7,456 Tm NI = NII = 0, NIII = NIV = 69,713 T QIV = −0,252×12,427 = −3,131 T 3,131 18,69 69,713 12,675 7,456 M - Q - N b) Cột trục B: Tính riêng... NIII = NIV = 69,713 T Q = −3,649×(−1,477) = 5,391 T R 5,391 69,713 69,713 30,454 21,831 B + 14,559 M - Q N 7 Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục: Lực Tmax đặt cách đỉnh cột một đoạn y = 3,05 m có: y/Ht = 3,05/4,05 = 0,75 Với y xấp xỉ 0,7×Ht có thể dùng công thức lập sẵn đểù tính phản lực: 14 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học R= Bê Tông 2 Tmax (1 − t ) 1+ k a) Cột trục A: Tmax = 2,28 T 2,28(1 − 0,327... Cột A: 2,503 0,639 50,06 51,842 0,086 2,396 57,452 + - 63,315 2,939 M Q N + Cột B: 0,191 0,09 0,025 98,85 101,523 112,743 + - 0,119 M Q 120,795 N 5 Nội lực do hoạt tải mái: a) Cột trục A: Sơ đồ tính giống như khi tính với Gm1, nội lực xác đònh bằng cách nhân nội lực do Gm1 với tỷ số: Pm1/Gm1 = 7,02/50,06 = 0,14 = −2,503×0,14 = −0,35 Tm MI MII = 1,106×0,14 = 0,155 Tm MIII = −3,9×0,14 = −0,546 Tm MIV =... 0,0832 × 0,327 ) = = 2,17 T 8(1 + k ) 8(1 + 0,0832 ) p 0,369 R 4 = R1 × h = 2,17 × = 1,628T pđ 0,492 R g = 2,17 + 1,628 + 2,019 + 2,241 = 8,058T R1 = Phản lực liên kết do các đỉnh cột chuyển vò Δ = 1 được tính bằng: r = r 1 + r2 + r 3 + r 4 3EJ 3 × E × 720000 = 0,00105E r 1 = r4 = 3 d = H (1 + k ) 12,4 3 (1 + 0,0832) 3 × E × 1706667 = 0,00256E r2 = r3 = 12,43 (1 + 0,0479) r = 2(r1 + r2) = 2×(0,00105 + 0,00256)... B B B R A=1,538 R B=2,875 R D=0,456 1,179 11,571 A 35,427 B C 22,714 D IV TỔ HP NỘI LỰC: Gồm tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 17 GVHD: Lê Quang Thái Đồ n Môn Học Bê Tông 2 + Tổ hợp cơ bản 1: gồm một tónh tải + 1 hoạt tải ngắn hạn nhân với hệ số tổ hợp 1 + Tổ hợp cơ bản 2: gồm 1 tónh tải + 1 hoạt tải ngắn hạn nhân với hệ số tổ hợp 0,9 Ngoài ra khi xét đến tác dụng của cầu trục thì nội lực của nó . Đồ n Môn Học Bê Tông 2 PHẦN MỘT: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ MỘT TẦNG BA NHỊP I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN: 1. Chọn. Xác đònh các kích thùc chiều cao của nhà: Các số liệu của cầu trục từ bảng tra: Q (T) L k (m) B (mm) Kế Toán (mm) H ct (mm) BB 1 (mm) P max (T)