Tính toán khung ngang nhà công nhiệp một tầng ba nhịp

Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện MỤC LỤC I.SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: II.LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA CÁC CẤU KIỆN: .3 1.CHON KẾT CẤU MÁI: 2.CHỌN DẦM CẦU TRỤC : 3.XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHIỀU CAO CỦA NHÀ : 4 KÍCH THƯỚC CỘT : III.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG : .5 1.TĨNH TẢI MÁI : 2.TĨNH TẢI DO DẦM CẦU TRỤC : 3.TĨNH TẢI DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CỘT : 4.HOẠT TẢI MÁI : 5.HOẠT TẢI CẦU TRỤC : .7 a Hoạt tải đứng cầu trục : b Hoạt tải lực hãm ngang xe 6.HOẠT TẢI DO GIÓ : III.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC : 10 1.CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC : 10 2.NỘI LỰC DO TĨNH TẢI MÁI : 11 a Cột trục A : .11 b.Cột trục B: .12 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI DẦM CẦU TRỤC : 12 a Cột trục A : .12 b Cột trục B : .13 TỔNG NỘI LỰC DO TĨNH TẢI : .13 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI MÁI: 13 a Cột trục A : .13 b Cột trục B: 13 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI ĐỨNG CỦA CẦU TRỤC : .14 a Cột trục A: 14 b Cột trục B: 15 NỘI LỰC DO LỰC HÃM NGANG CỦA CẦU TRỤC: 15 a Cột trục A: 15 b Cột trục B : .16 NỘI LỰC DO TẢI TRỌNG GIÓ : .16 III TỔ HỢP NỘI LỰC : .17 IV.CHỌN VẬT LIỆU: .20 V TÍNH TIẾT DIỆN CỘT A : 20 1.TÍNH PHẦN CỘT TRÊN: 20 2.TÍNH PHẦN CỘT DƯỚI CỦA CỘT A: .25 * Kiểm tra khả chịu lực theo phương mặt phẳng uốn .33 VI TÍNH TỐN CỘT TRỤC A THEO CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC : 33 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT: .33 KIỂM TRA VỀ NÉN CỤC BỘ : 34 TÍNH TOÁN VAI CỘT : 35 * Kiểm tra kích thước vai cột 35 SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện * Tính cốt dọc để chịu momen : 35 * Tính cốt đai cốt xiên để chịu lực cắt : 36 * Tính tốn kiểm tra ép mặt lên vai cột : .36 KIỂM TRA CỘT KHI VẬN CHUYỂN CẨU LẮP: 37 - Khi chuyên chở bốc xếp : 37 - Khi cẩu lắp: 38 VI TÍNH TỐN TIẾT DIỆN CỘT TRỤC B: 39 1.PHẦN CỘT TRÊN: .39 2.PHẦN CỘT DƯỚI: .42 VIII TÍNH TỐN CỘT B THEO CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC : 48 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT: .48 KIỂM TRA VỀ NÉN CỤC BỘ : 48 3.TÍNH TỐN VAI CỘT : .50 * Kiểm tra kích thước vai cột 50 * Tính cốt dọc để chịu momen : 51 * Tính cốt đai cốt xiên để chịu lực cắt : 51 * Tính tốn kiểm tra ép mặt lên vai cột : .52 KIỂM TRA CỘT B KHI CHUYÊN CHỞ ,CẨU LẮP : .53 - Khi chuyên chở bốc xếp : 53 - Khi cẩu lắp : .53 SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện TÍNH TỐN KHUNG NGANG NHÀ CƠNG NHIỆP MỘT TẦNG BA NHỊP I.SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: Nhà công nghiệp tầng lắp ghép ba nhịp L1=L3= 15 m L2= 18 m Cùng cao trình ray HR =8,5 m Ở nhịp có cầu trục chạy điện với chế độ làm việc trung bình Sức trục Q = 20 Bước cột a = m Loại công trình phổ thơng, cao trình 0,00 Chiều dài khối nhiệt độ 60 m Địa điểm xây dựng : Thành phố Đà Nẵng II.LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA CÁC CẤU KIỆN: 1.CHON KẾT CẤU MÁI: - Với nhịp L1= L3= 15m L2=18 m , tức nhịp từ 18 m trở xuống , ta chọn kết cấu đỡ mái dầm mái thích dụng so với dàn mái vòm mái - Ta chọn kết cấu dầm bêtông cốt thép tiết diện chữ I, lấy chiều cao đầu dầm 800 mm , lấy độ dốc cho mái 1/10 1 - Chiều cao dầm thường lấy( 10  15 ).l 1 - Chiều cao đầu dầm lấy ( 20  35 ).l - Chọn kết cấu mái đặt nhịp rộng :6 m cao :3 m - Các lớp mái cấu tạo từ xuống sau : Hai lớp gạch nem kể vữa lót dày cm Lớp bêtơng nhẹ cách nhiệt 12 cm Lớp bêtông chống thấm dày cm Pannen mái dạng panen sườn, kích thước x 1,5 m, cao 30 cm Tổng chiều dày lớp mái : t =5+12+4+30 = 51 cm 2.CHỌN DẦM CẦU TRỤC : Với nhịp dầm cầu trục m, sức trục 20 tấn, chọn dầm cầu trục theo thiết kế định hình có: H c = 1000mm, b = 200mm; bc=570mm; hc = 120mm ;trọng lượng 4,2 SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện 3.XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHIỀU CAO CỦA NHÀ : Lấy cao trình nhà tương ứng với cốt 0,00 để xác định kích thước khác - Cao trình vai cột : V = R-(Hr+Hc) R : cao trình ray cho R= 8,5 m Hr : Chiều cao ray lớp đệm , Hr = 0,15 m Hc : chiều cao dầm cầu trục ,Hc = 1,0 m V = 8,5 - ( 0,15 + ) = 7,35 m - Cao trình đỉnh cột : D = R + Hct + a1 Hct : chiều cao cầu trục , Tra bảng với sức trục 20 T có Hct = 2,4 m a1 : khe hở an toàn từ đỉnh xe đến mặt kết cấu mang lực mái, chọn a = 0,15 m, đảm bảo a1 0,1 m D = 8,5 + 2,4 + 0,15 =11,05 m - Cao trình đỉnh mái : M = D + h + + t h : chiều cao kết cấu mang lực mái nhịp biên h =h1=0,8+0,75.0.1= 1,55 m nhịp h =h2=0,8+ 0,9.0,1 = 1,7 m hcm: chiều cao cửa mái , = 3,0 m t : tổng chiều dày lớp mái , t = 0,51 m + Cao trình đỉnh mái nhịp thứ hai có cửa mái : M2 = 11,05 + 1,7 + + 0,51 = 16,26 m + Cao trình mái hai nhịp biên khơng có cửa mái : M1 = 11,05 + 1,55 + 0,51 = 13,11 m KÍCH THƯỚC CỘT : + Chiều dài phần cột : Ht= D – V = 11,05 -7,35 = 3,7 m + Chiều dài phần cột dưới: Hd= V+ a2 a2 khoảng cách từ mặt đến mặt móng , chọn a2 = 0,5 m Hd = V+a2= 7,35+ 0,5 = 7,85 m * Kích thước tiết diện cột chọn sau : - Bề rộng cột b chọn theo thiết kế định hình , thống cho toàn phần cột cột , cho cột biên lẫn cột b = 40 cm , thoả mãn điều kiện Hd /b =7,35 / 0,4 = 18,4  25 *Cột biên : - Chiều cao tiết diện phần cột cột biên ht = 40 cm ,thoả mãn điều kiện a4 =  - ht –B1= 75- 40- 26 =9 cm > cm  khoảng cách từ trục định vị ( mép cột biên ) đến tim cầu trục ,  =75 cm ; B1 khoảng cách từ tim dầm cầu trục đến mép cầu trục , tra bảng ta có B1=26 cm ; - Chiều cao tiết diện phần cột cột biên hd = 60 cm , thoả mãn điều kiện hd >Hd/14 =7,35/14 =0,525 m SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện *Cột : - chọn ht = 60 cm , hd = 80 cm , điều kiện tương tự cột biên thoả mãn - Kích thước vai cột sơ chọn hv =60 cm , khoảng cách từ trục định vị đến mép vai 100 cm , góc nghiêng 45 Hình dáng ,kích thước mặt cắt ngang số chi tiết chi hình Hình : Mặt cắt ngang chi tiết III.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG : 1.TĨNH TẢI MÁI : Phần tĩnh tải trọng lượng thân lớp mái tác dụng 1m2 mặt mái xác định theo bảng Bảng : Cấu tạo tải trọng lớp mái Tải trọng Tải trọng Hệ số TT Các lớp mái tiêu chuẩn tính toán vượt tải kG/m2 kG/m2 Hai lớp gạch nem, dày 5cm,  90 1,3 117 =1800 kG/m3 0,05 x 1800 Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt, dày 12 cm, =1200 kG/m3 144 1,3 187,2 0,12 x 1200 Lớp bêtông chống thấm, dày cm, =2500 kG/m3 100 1,1 110 0,04 x 2500 Panen x 1,5 m,trọng lượng kể bêtông chèn khe 1,7 t 189 1,1 207,9 1700/9 Tổng cộng 523 622,1 Vậy g = 6,221 kG/m2 - Tĩnh tải trọng lượng thân dầm mái với hệ số vượt tải n =1,1 + nhịp biên L1 = L3 =15 m có trọng lượng G1b =5,9 1,1 = 6,49 + nhịp L2 =18 m có trọng lượng G1g =7,7 1,1 = 8,47 - Trọng lượng khung cửa mái rộng m , cao m lấy trọng lượng 1,5 ; với hệ số vượt tải n = 1,1 G2= 1,5 x 1,1 = 1,65 - Trọng lượng kính khung cửa kính lấy 500 kG /m , với n =1,2 gk= 500 x 1,2 =600 kG/m =0,6 /m * Tĩnh tải mái quy lực tập trung +Ở hịp biên cửa mái : Gm1=0,5.(G1b+ g.a.L) = 0,5.(6,49 + 6,221.6 15) = 31,235 + Ở nhịp có cửa mái : SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện Gm2= 0,5( G1g + g.a.L +G2 +2.gk.a) = 0,5( 8,47 + 0,6221.6.18 + 1,65 + 2.0,6.6) = 41,423 Các lực Gm1 , Gm2 đặt cách trục định vị 0,15 m 2.TĨNH TẢI DO DẦM CẦU TRỤC : Gd = Gc + a.gr Gr :trọng lượng thân dầm cầu trục 4,2 gr :trọng lượng ray lớp đệm ,lấy 150 kG/m hệ số vượt tải n = 1,1 Gr =1,1.( 4,2 + x 0,15) = 5,61 Tải trọng Gd đặt cách trục định vị 0,75 m 3.TĨNH TẢI DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CỘT : Tải trọng tính theo kích thước cấu tạo cho cột , với n =1,1 Trọng lượng riêng bê tông cốt thép lấy  = 2500 kG/m3=2,5 /m3 * Cột biên: - phần cột : Gct =0,4 0,4 3,7 2,5 1,1 =1,628 0.6+1 - phần cột : Gcd = (0,4 0,6 7,85 + 0,4 0,4) 2,5.1,1 = 5,533 * Cột : - phần cột : Gct= 0,4 0,6 3,7 2,5 1,1 = 2,442 0,6+1,2 - phần cột dưới:Gcd = (0,4 0,8 7,85 + 0,4 .0,6 ).5.1,1= 8,096 4.HOẠT TẢI MÁI : Trị số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố 1m2 mặt mái lấy pm= 75 kG/m2 ,với n=1,3 Hoạt tải mái đưa thành lực tập trung Pm đặt đầu cột * Nhịp biên : Pm1=0,5.n pm.a.L = 0,5 1,3 75 15 = 4388 kG = 4,388 * Nhịp : Pm2=0,5.n pm.a.L = 0,5 1,3 75 18 = 5265 kG = 5,265 Vị trí Pm1,Pm2 đặt trùng với vị trí Gm1, Gm2 5.HOẠT TẢI CẦU TRỤC : a Hoạt tải đứng cầu trục : - Với số liệu cầu trục cho Q = 20/5 t Chế độ làm việc trung bình Nhịp cầu trục Lk = L - 2 * Nhịp biên : Lk = L1 -2. = 15- 0,75 = 13,5 m - Tra bảng có số liệu cầu trục sau : Bề rộng cầu trục B = 6,3 m Khoảng cách bánh xe K = 4,4 m Chiều cao cầu trục Hct =2,4 m Áp lực tiêu chuẩn lớn lên bánh xe cầu trục Pcmax =18,5 SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện Áp lực tiêu chuẩn nhỏ lên bánh xe cầu trục Pcmin =4,2 Trọng lượng xe G = 8,5 Trọng lượng toàn trụ cầu 22,5 * Nhịp : Lk =L2 -2. =18- 2.0,75 = 16,5 - Tra bảng có số liệu cầu trục sau : Bề rộng cầu trục B = 6,3 m Khoảng cách bánh xe K = 4,4 m Chiều cao cầu trục Hct =2,4 m Áp lực tiêu chuẩn lớn lên bánh xe cầu trục Pcmax =19,5 Áp lực tiêu chuẩn nhỏ lên bánh xe cầu trục Pcmin =4,8 Trọng lượng xe G = 8,5 Trọng lượng toàn trụ cầu 28,5 Hoạt tải cầu trục tính với n = 1,1 - Áp lực thẳng đứng lớn cầu trục đứng cạnh truyền lên vai cột Dmax xác định theo đường phản lực hình Dmax=n.Pcmax yi Các tung độ yi đường ảnh hưởng ứng với vị trí lực tập trung Pcmax xác định theo tam giác đồng dạng Hình : B=6,3 B=6,3 K=4,4 Pmax K=4,4 Pmax 1,6 4,4 Pmax 1,9 4,1 y2 Pmax y3 y1=1 y1 =1 y2 = 1,6/6 =0,267 y3 = 4,1/6 = 0,683 + Nhịp biên : Dmax = n Pcmax. yi = 1,1.18,5.(1+0,267+0,683) = 39,683 + Nhịp : Dmax = n Pcmax. yi = 1,1.19,5.(1+0,267+0,683) = 41,828 - Điểm đặt Dmax trùng với điểm đặt Gd SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện b Hoạt tải lực hãm ngang xe - Lực hãm ngang bánh xe truyền lên dầm cầu trục trường hợp móc mềm xác định theo công thức Q+P T = 20 Do sức trục trọng lượng xe nên 20+8,5 T1 = T2 = 20 = 1,425 - Lực hãm ngang Tmax truyền lên cột xác định theo đường ảnh hưởng Dmax Tmax = n T yi = 1,1 1,425.(1+ 0,267 + 0,683 ) = 3,057 - Xem lực Tmax đặt lên cột mức mặ dầm cầu trục, cách mặt vai cột 1,0 m cách đỉnh cột đoạn y = 3,7 -1 =2,7 m 6.HOẠT TẢI DO GIÓ : - Tải trọng gió tính tốn tác dụng lên mét vng bề mặt thẳng đứng cơng trình W = n.Wo.k.C Trong : Wo : áp lực gió độ cao 10 m, theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 thành phố Đà Nẵng thuộc vùng II-B nên áp lực Wo tra bảng Wo=95 kG/m2 k : hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng địa hình, tra bảng với dạng địa hình B Hệ số k xác định tương ứng mức : đỉnh cột đỉnh mái Tra bảng nội suy ta có: Mức đỉnh cột, cao trình +11,05 m có k =1,02 Mức đỉnh mái, cao trình +16,26 m có k = 1,10 C :hệ số khí động, C =+0,8 phía gió đẩy C = -0,6 phía gió hút n : hệ số vượt tải , n = 1,2 - Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang nhà từ đỉnh cột trở xuống lấy phân bố P = W.a = n Wo.k.C.a Phía gió đẩy pđ = 1,2 0,095 1,02 0,8 = 0,558 tấn/m Phía gió hút ph = 1,2 0,095 1,10 0,6 = 0,419 tấn/m - Phần tải trọng gió tác động lên mái, từ đỉnh cột trở lên trở lên đua thành lực tập trung đặt đầu cột S1, S2 với k lấy trị số trung bình k =0,5.(1,02+1,10)=1,06 - Hình dáng mái hệ số khí động giai đoạn mái tham khảo phần phụ lục tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 ,lấy theo sơ đồ hình Trong * giá trị Ce1 tính với góc =5  Tính tỷ số H/L với H= D= 11,05 m L = L1 + L2 + L3 = 15+18+15 = 48 m H/L=11,05/48 = 0,23 Ta có bảng nội suy sau : SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 10 - 2007 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện  20 0 0.2 0.05 H/L 0.5 -0.6 -0.4 -0.55 0.23 -0.276 -0.076 -0.226 0.5 -0.6 -0.4 -0.55 0.328 -0.394 -0.194 -0.344 Vậy ta có Ce1= -0,226 * giá trị Ce1tính với góc =5 Tính tỷ số H/L H = M2 – 0,5 =16,26 – 0,5 = 15,76 m L=48 m H/L=15,76/48=0,328 , Ta có bảng nội suy :  20 tỉ số h/l 0 0.2 0.05 Vậy ta có Ce1=-0,344 ; Tra bảng ta có Ce2 =-0,4 * Tính S : S = n.k.Wo.Ci.hi =1,2 1,06 0,095 6.Ci.hi= 0,725 Ci.hi Thứ tự 10 11 12 hệ số C 0.8 -0.226 -0.5 -0.5 0.7 -0.344 -0.4 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.6 hệ số 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D h 1.31 0.75 0.75 0.6 0.30 0.30 0.6 0.75 0.75 1.31 10 - 2007 C.h 1.048 -0.1695 0.375 -0.3 2.1 -0.1032 0.12 1.8 0.3 -0.375 0.375 0.786 Trang Đồ án môn học :BTCT-2 GVHD :Thạc sĩ Trần Anh Thiện S1 = 0,725 S2 = 0,725 Hình vẽ ∑ C i h i i=1 12 ∑ C i h i i=7 = 0,725 2,950 = 2,139 = 0,725 3,006 = 2,179 III.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC : Nhà nhịp có mái cứng cao trình tính với tải trọng đứng lực hãm cầu trục phép bỏ qua chuyển vị ngang đỉnh cột ,tính với cột độc lập Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang đỉnh cột 1.CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC : Ht = 3,7 m Hd = 7,85 m H = 11,55 m Cột trục A : Tiết diện phần cột : b = 40 cm , ht = 40 cm phần cột : b = 40 cm , hd = 60 cm 40 403 Momen quán tính Jt = 12 = 213300 cm4 40 603 Jd = 12 =720000 cm4 Ht Các thông số t= H = 3,7/11,55 = 0,32 Jd k = t3 ( J t 720000 - 1) = 0,323 ( 213300 -1) = 0,0778 Cột trục B : Tiết diện phần cột : phần cột : b = 40 cm , ht = 60 cm b = 40 cm , hd = 80 cm 40 60 Jt = 12 = 720000 cm4 40 803 Jd = 12 =1706700 cm4 Momen quán tính Các thông số t= Ht H 3,7 = 11,55 = 0,32 Jd k = t3 ( J t SVTH :Lê Thị Thuỳ Nhi – 04X1D 17606700 - 1) = 0,32 ( 720000 10 - 2007 -1) = 0.0499 Trang 10