đồ án bê tông 2 (tiêu chuẩn mới )

Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng đ0000 ồ án bêtông II Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng Số liệu cho trớc: L1=L3 (m) L2 (m) Q1=Q3(t) Q2(t) Hr(m) Wo(KG/m2) B(m) 21 24 20 20 9 90 6 I - la chn kích thớc của các cấu kiện 1.Chọn kết cấu mái : - Với nhịp L1=L3=21 m, L2 =24m chọn kết cấu mái là dàn bê tông cốt thép gãy khúc có chiều cao giữa dàn là 3,2m : + Chiều cao đầu dầm :hdd = 2200 mm -Chọn cửa mái chỉ đặt ở nhịp giữa rộng 12 m, cao 4 m. -Trọng lợng dàn mái Qdm = 9,6 (t) Các lớp mái đợc cấu tao từ trên xuống nh sau: +Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lót dày 5 cm; +Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm; +Lớp bêtông chống thấm dày 4 cm; +Panen mái là dạng panen sờn, kích thứơc 6 x 1,5 m.cao 30 cm. Tổng chiều dày các lớp mái : t =5 + 12 + 4 + 30 =51 cm. 2. Chọn dầm cầu trục -Với loại dầm cầu trục làm việc trung bình,có sức trục lớn nhất là 20(t) , nhịp cầu trục là 6m tra bảng đợc các số liệu sau : Chiều cao : Hc = 1000 mm Bề rộng sờn : b = 200 mm Bề rộng cạnh : bc = 570 mm Chiều cao cánh: hc = 120 mm Trọng lợng : t = 4,2T Các số liệu của cầu trục theo bảng tra : Q (T) Lk (m) B (mm) K (mm) Hct (mm) B1 (mm) Pmax (T) Pmin (T) Gxc (T) Gct (T) 20 19,5 6300 4400 2300 260 21 5.2 8.5 32.5 20 22.5 6300 4400 2300 260 22 6 8.5 36 3.Xác định các kích thớc chiều cao của nhà Lấy cao trình nền nhà tơng ứng cốt 0.000 để xác định xác kích thớc khác * Cao trình vai cột: V= HR-(Hr + Hc) HR - cao trình ray đã cho HR = 9m Hr - chiều cao ray và các lớp điệm, Hr = 0,15m Hc - chiều cao dầm cầu trục Hc=1,0m V = 9 - (0,15 + 1) =7.85 (m) * Cao trình đỉnh cột: D = Hr + Hct + a1 Hct - chiều cao cầu trục Hct = 2,3m a1 - khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dới kết cấu mang lực mái, chọn a1 = 0,15m đảm bảo a1 0,1m D = 9+ 2,3 + 0,15 = 11.45(m) * Cao trình đỉnh mái: M = D + h + hcm + t h : chiều cao kết cấu mang lực mái :h = 3.2 m. hcm : chiều cao cửa mái hcm = 4m Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 1 - Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng t :tổng chiều cao các lớp mái t = 0.51 m. Cao trình đỉnh mái ở nhịp thứ hai có cửa mái: M2 = 11.45+ 3.2+ 4 + 0,51=19.16(m) Cao trình đỉnh mái ở hai nhịp biên không có cửa mái : M1 = 11.45 +3.2+ 0,51=15.16(m) 4. Kích thớc tiết diện cột : Chiều dài phần cột trên Ht = D - V = 11.45 -7.85 =3.6 (m) Chiều dài phần cột dới Hd = V + a2 = 7.85 + 0.5 = 8.35 (m) -a2 là khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn a2 = 0.5 (m) Chiều dai toàn bộ cột : H=Ht +Hd+a3 =3.6+8.35+0.6=12.73 (m) Kích thớc cột chọn nh sau : -Bề rộng b cột chọn thống nhất cho toàn bộ phần cột trên và cột dới, cho cả cột biên lẫn cột giữa b = 40cm -Chiều cao tiết diện phần cột trên cột biên thoả mãn điều kiện ht >300 - ht - B1 = 75 - 40 -26 = 9 cm > 6cm chọn ht =400mm ở đây khoảng cách từ trục định vị (mép ngoài cột biên) đến tim dầm cầu trục, = 750mm B1 - khoảng cách từ tim dầm cầu trục mép cầu trục, tra bảng B1 =26 cm Chiều cao tiết diện phần cột dới cột biên với :L=21 m; Q=20t chọn hd =600mm -Cột giữa chọn Phần cột trên : ht >600mm 1-ht/2-B1 >60 chọn ht =600mm Phần cột dới :hd = 800mm các điều kiện tơng tự nh cột biên đều thoả mãn. Kích thớc vai cột sơ bộ chọn hv = 60cm, khoảng cách trục định vị đến mép vai là 100cm, góc nghiêng 450. Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 2 - R V D a 2 a 3 Hd H Ht a 1 Hct 9000 7850 +0.00 11450 500 600 8350 12550 6350 1502300 +0.00 Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng Hình dạng, kích thớc và chi tiết cho trên hình: II. Xác định tải trọng 1. Tĩnh tải mái Tĩnh tải do trọng lợng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m2 mặt bằng mái đợc xác định theo bảng : Bảng : Cấu tạo và tải trọng của các lớp mái STT Các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn kG/m2 Hệ số độ tin cậy Tải trọng tính toán kG/m2 1 2 3 4 - Một lớp gạch lá nem, dày 5cm = 1800 kG/cm3; -Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt, dày 12cm = 1200 kG/cm3 ; 0,12 x 1200 - Lớp bê tông chống thấm, dày 4cm = 2500 kG/cm3 ; 0,04 x 2500 - Panen mái dạng panen sờn, kích thớc 6 x 3 m, cao 30cm, trọng lợng một tấm kể cả bê tông chèn khe 2,4T 90 144 100 189 1,3 1,3 1,1 1,1 117 187,2 110 208 5 Tổng cộng 523 622,2 Tải trọng do trọng lợng bản thân dàn mái nhịp 24 (m) lấy theo bảng là 9.6 (T), trọng lợng bản thân dàn mái nhịp 21(m) lấy theo bảng là 8,1(T) hệ số vợt tải n=1.1 Trọng lợng tính toán dàn mái : 1 G = 1,1 x 9.6 = 10.56 (T ) G 1 =1.1x8.1=8.91(T) Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 3 - A m1 G B m2 G G m1 Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng Trọng lợng tính toán cửa mái(kể cả khung giằng,cửa kính)cửa mai rộng 12m cao 4m lấy 1.5t ;n=1,1 : 2 G = 1,1 x 1.5 = 1.65( t ) Trọng lợng kính và khung cửa kính lấy 500 kG/m với n =1.2 g K =0.5 x 1.2 = 0.6 (t) Tĩnh tải mái quy về lực tập trung Gm1 tác dụng ở nhịp biên không có cửa mái Gm1 = 0,5 . (G 1 + g.a.L) = 0,5.(8,91 + 0,622x6x21) = 43,641(T) ở nhịp giữa có cửa mái Gm2 = 0,5 . (G 1 + g.a.L + G2 +2.g K .a) Gm2 =0,5.(10,56 + 0,622x6x24 +1,65+ 2x0,6x6) = 54,489 (T) Điểm đặt của 1m G và 2m G cách trục định vị 0,15 m 2.Tĩnh tải do dầm cầu trục Gdcc = Gc + a.gr Gc :trọng lợng bản thân dầm cầu trục 4,2(t) gr :trọng lợng ray và các lớp đệm , lấy 150 kG/m Gdcc = 1,1.(4,2 + 6.0,15) = 5,61 (t) Tải trọng Gdcc đặt cách cột =0,75m 3. Do trọng lợng bản thân cột Bao gồm phần cột trên và phần cột dới Đối với cột biên * Phần cột trên t G = nìbtìhtìHtì = 1,1 x 0,4 x 0,4 x 3,6x2,5=1,584 (T) * Phần cột dới d G = 1,1ì[0,4ì0,6ì8.35 + 0,4ì(0.4+0.8)x0,4/2]ì2,5 = 5,775(T) Đối với cột giữa * Phần cột trên t G = 1,1 x 0,4 x 0,6 x 3,6x 2,5 = 2.376 (T) * Phần cột dới d G = 1,1ì [0,4ì0,8ì8.35 + 2x0,4x 0,6 1,2 2 + x0,6)]ì2,5 =8,536(T) Tờng xây gạch là tờng chịu lực nên trọng lợng bản thân của nó không gây ra nội lực cho khung. 4. Hoạt tải mái Hoạt tải sửa chữa mái là hoạt tải phân bố đều có trị số 75kG/m2, có hệ số vợt tải n = 1,3 Điểm đặt trùng với điểm đặt của Gme Pm2 = 0,5 x n x m p x a x L= = 0,5 . 1,3 . 0,075 . 6 . 24 = 7,02 (t) Pm1 =0,5 . 1,3 . 0,075 . 6. 21 =6,143(t) Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 4 - 3 y=1 1 P max 2 P max max P max P y y Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng 5.Hoạt tải cầu trục a. Hoạt tải đứng do cầu trục +) Tính toán cho hoạt tải cầu trục nhịp biên L=21m áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột Dmax xác định theo đờng ảnh hởng phản lực nh hình sau Dmax = n . Pcmax .yi Các tung độ yi của đờng ảnh hởng ứng với các vị trị lực tập trung Pcmax xác định theo tam giác đồng dạng 1 y =1; 2 y = 0.267; 3 y =0,683 Từ đó ta tính đợc áp lực D max D max = 1,1. Pcmax.( 1 y + 2 y + 3 y ) = 1,1 . 21 . ( 1 + 0,267 + 0,683 ) = 45,045 (t) Điểm đặt của D max trùng với điểm đặt của d G . +)Tính toán với hoạt tải cầu trục nhịp giữa Q=20t; L=24m áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột Dmax xác định theo đờng ảnh hởng phản lực nh hình sau Dmax = n . Pcmax .yi Các tung độ yi của đờng ảnh hởng ứng với các vị trị lực tập trung Pcmax xác định theo tam giác đồng dạng 1 y =1; 2 y = 1,6 /6 = 0,267 ; 3 y = 4,1/6=0,683 Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 5 - 3 y=1 1 P max 2 P max max P max P y y +0,8 C 1= -0,136 0,7 C e1= -0,268 C e2= -0,4 -0,6 -0,5 -0,6 -0,5 -0,5 -0,5-0,5 Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng Từ đó ta tính đợc áp lực D max D max = 1,1. P max .( 1 y + 2 y + 3 y ) = 1,1 . 22 (1 + 0,267 + 0,683) = 47,19 (t) Điểm đặt của D max trùng với điểm đặt của d G . c/. Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trờng hợp móc mềm xác định theo công thức : T1 =(Q+Qxe)/40=(20+8,5)/40=0.713(t) T2 =(Q+Qxe)/40=(20+8,5)/40=0.713(t) Lực hãm ngang T max truyền lên cột đợc xác định theo đờng ảnh hởng nh đối với D max : Tmax1 = 1,1. c 1 T . ( 1 y + 2 y + 3 y ) =1,1x0,713x( 1 + 0,267 + 0,683 ) = 1,53(T). Tmax2 = 1,1. c T 2 . ( 1 y + 2 y + 3 y ) =1,1x0,713x( 1 + 0,267 + 0,683 ) = 1,53(t) Lực hãm T max đặt trùng với đỉnh ray ,cách mặt vai cột 1m và cách đỉnh cột một đoạn y=3,6-1=2,6m 6. Tải trọng gió Tải trọng gió tính toán tác dụng lên một mét vuông bề mặt thẳng đứng xác định theo công thức: W = n . 0 W . k . C Các hệ số lấy theo tài liệu " Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế " của TCVN 2737 - 1995. ta có 0 W =90 kG/m2. Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 6 - Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng k là hệ số kể đến ảnh hởng sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng địa hình. ở đây vùng IV chỉ có dạng địa hình B, tra bảng có nội suy ta đợc hệ số k tơng ứng ở hai mức : + Mức đỉnh cột, cao trình + 11.45 (m) có k = 0.987 + Mức đỉnh mái cao trình +19,16(m) có k=1.072. Hệ số khí động C = + 0,8 đối với phía gió đẩy và C = - 0,6 đối với phía gió hút. Hệ số vợt tải n = 1,2 tơng ứng với công trình có thời gian sử dụng giả định là 50 năm. Từ đó ta tính đợc tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống theo quy luật phân bố đều : p = n . 0 W . k . C . a Đối với phía gió đẩy : pđ = 1,2 x 0,09 x 0,987 x 0,8 x 6 =0,512(T/m) . Đối với phía gió hút : ph = 1,2 x 0,09 x 0,987 x 0,6 x 6 = 0,384 (T/m) . Phần tải trọng gió tác dụng lên mái, từ đỉnh cột trở lên đa về lực tập trung đặt ở đầu cột 1 S , 2 S với hệ số k lấy trị số trung bình : k =(0,987+1,072)/2 = 1.029 Hình dáng mái và hệ số khí động ở từng đoạn mái tra bảng ta đợc sơ đồ nh hình vẽ. Trị số S đợc tính theo công thức : S = n . k . 0 W . a . i C . i h = 1,2 x 1,029 x 0,09 x 6 x i C x i h = 0,67x i C x i h . Trong đó giá trị Ce1 tính với góc =100 tỷ số H/L= 11.45/24 = 0,477 nội suy có C1=-0.136; Ce1 tính với góc =50 tỷ số H/L= 4/12=0,333 nội suy ta có Ce1= - 0.268; Ce2 = -0.4 Từ đó ta tính đợc các giá trị 1 S , 2 S : 1 S =0,67x[0.8x(0,8+0,51) - 0.136x2,4 + 0.5x2,4 - 0.5x1,075+ 0.7x4- 0.268 x 1,075] =2,61 (T) 2 S = 0,67x [0.4x1,075+ 0.6x4+ 0.5x1,075 - 0.5x2,4+0.5x2,4+0.6x(0,8+0.51)) = 2,783(T) III. Xác định nội lực Nhà ba nhịp có mái cứng, cao trình bằng nhau khi tính với tải trọng đứng và lực hãm của cầu trục đợc phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tính với các cột độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang đỉnh cột. 1. Các đặc trng hình học a/. Cột trục A t H = 3,6(m) ; d H = 8,35(m); H = t H + d H = 3.6 +8,35=11,95(m) Tiết diện phần cột trên b = 40cm ; t h = 40cm ; Tiết diện phần cột dới b = 40cm ; d h = 60cm ; Mô men quán tính Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 7 - Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng 3 3 40 40 213333( 4) 12 40 60 720000( 4) 12 t d x J cm x J cm = = = = Các thông số: =Ht/H=3.6/11,95 = 0,304 K = 3 x( Jt Jd -1)=0,062 b/. Cột trục B Tiết diện phần cột trên b = 40cm ; t h = 60cm ; Tiết diện phần cột dới b = 40cm ; d h = 80cm ; Mô men quán tính cột B 2 3 40 60 720000( 4) 12 40 80 1706667( 4) 12 t d x J cm x J cm = = = = =0.362 k = 3 x( Jt Jd -1)=0.036 Quy định chiều dơng của nội lực : 2. Nội lực do tĩnh tải mái a/. Cột trục A Độ lêch trục giữa phần cột trên và phần cột dới là t h h 0,6 0,4 0,1 m . 2 2 d a = = = Vì a nằm cùng phía với et so với trục cột dới nên phản lực đầu cột : R=R1+R2 R= )1(2 1(3 )1(2 )/1(3 )2 21 kxHx xxM kHx kxxM + + + + Lực G 1m gây ra mômen ở đỉnh cột : 1 M = - G 1m . e t = -43,641x 0,05 = -2,182(T.m) . 2 M = - G 1m . a = - 43,641x 0,1 = - 4,364(T.m). R= = + + + + )062,01(13,122 )304,01()364,4(3 )062,01(13,122 )304,0/062,01()182,2(3 2 xx xx xx xx -0,782(T) Xác định nội lực tại các tiết diện cột I M = -43,641 x 0,05 = -2,182(t.m) . II M =-2,182 + 0,782 x 3,6=0,633(tm) . III M =-34,641x (0,05+0,1) + 0,782 x 3,6 = -2,38Tm . IV M =-34,641 x (0,05+0,1) + 0,782x 11,95 = 4,07 Tm I N = II N = III N = IV N = 34,641 T . Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 8 - Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng IV Q = 0,782( T ). Từ đó ta vẽ đợc biểu đồ nội lực do tĩnh tải mái của cột trục A . b/. Cột trục B Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải mái đối G 1m và G 2m nh trên hình dới Khi đa G 1m và G 2m về đặt ở trục của cột ta đợc lực : G m = G 1m + G 2m = 43,641 + 54,489=98,13 (t) Và mômen : M = 627,115,0489,5415,0641,4315,015,0 21 =+=+ xxxGxG mm (Tm) Phản lực đầu cột R= 31,0 )036,01(53,82 )304,0/036,01(627.13 )1(2 )/1(3 = + + = + + xx xx kxHx kxMx (T) I M = 1,627 (t.m) . II M =1,627 - 0,31 x 3,6= 0,511 (Tm) . III M = II M =0,511 (Tm) . IV M =1,627 - 0.31 x 11,95 = - 2,047Tm . I N = II N = III N = IV N = 98,13 T . IV Q = -0,31 ( T ). 3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục a. Cột trục A Lực Gdcc gây ra mômen đối với trục cột dới đặt tại vai cột M = Gdcc. d e d e = - 0,5 d h = 0,75 - 0,5 . 0,6 = 0,45 (m) . M = 5,61 x 0,45 = 2,525 tm Phản lực đầu cột R= 2) 2 3 (1 3 2,525 (1 0.304 ) 2 (1 ) 2 11,95 (1 0.062) xMx x x xHx k x x = = + + 0.273 (T) I M = 0. II M =- 0,273 x 3,6 =-0,983 (Tm) . III M = 2,525 - 0,273 x 3,6=1,542 (Tm) . IV M = 2,525 - 0,273 x 11,95 = - 0,71 (Tm). I N = II N = 0 . III N = IV N = 5.61 (T) . IV Q = -0.273 (T) . b/. Cột trục B Sơ đồ tính toán trên hình. Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột nên mômen và lực cắt trong cột tại các tiết diện đều bằng 0. M = 0; Q=0 Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 9 - Gm1=43,641 I II III IV Gm2=54,489 R=0,31 1.627 0.511 2,047 II III IV Đồ án bê tông số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng Lực dọc I N = II N = 0 . III N = IV N = 5,61.2=11,22(T) . 4. Tổng nội lực do tĩnh tải Cộng đại số nội lực ở các trờng hợp đã tính ở trên cho từng tiết diện của từng cột ta đợc kết quả dới hình sau : trong đó lực dọc N có kể đến trọng lợng bản thân cột đã tính ở phần trên. Tổng nội lực do tĩnh tải cột trục A Q= 0,782-0.273=0,509(t) Tổng nội lực tĩnh tải cột trục B Q = -0,31( t) Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Kiên - 10 - Gdcc=5.61 R=0.273 I II III IV 1.542 0,983 0,71 II III IV I II III IV II III IV Gdcc=5.61 2,182 0.35 0.839 3,36 34,641 40,251 41,835 47,61 M N [...]... =Rb.b.x.(ho-x / 2) +Rsc.As(ho-a) =850x0,4x0 ,23 5x(0,36-0 ,23 5 / 2) +28 000x5,089.10 4 (0,36-0,0 4) =22 ,98(t) N.e=40 ,21 5x0,471=18,941 (t) VT