Thuyết minh đồ án BTCT 1 - nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép

Thuyết minh đồ án BTCT 1 - nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép Thuyết minh đồ án BTCT 1 - nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép Thuyết minh đồ án BTCT 1 - nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép Thuyết minh đồ án BTCT 1 - nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép

+ Địa điểm xây dựng tại Hà Nội.

I.Thể hiện mặt bằng ,mặt cắt ngang nhà:

1 Chọn kết cấu mái:

định hình đầu dầm cao 800mm chọn độ dốc mái i =1/10 do đó chiều cao giữa dầm nhịp

- Các lớp mái đợc cấu tạo từ trên xuống nh sau:

+ Hai lớp gạch lát mem kể cả vữa lót dày 5 cm

3.Xác định các kích th ớc chiều cao của nhà:

Lấy cao trình nền nhà tơng ứng với cột 0.00 để xác định các kích thớc

*.Cao trình vai cột: V = R – ( Hr + Hc )

R : Cao trình ray đã cho : R = 7,5 m

Hr : Chiều cao ray các lớp đệm Hr = 15 cm = 0,15 m

Hc : Chiều cao dầm cầu trục Hc

=> V = 7,5 – ( 0,15 + 1) = 6,35 m

*.Cao trình đỉnh cột : D = R + Hct + a1

Hct : Chiều cao cầu trục, tra bảng 2 phụ lục I

Biên : Hct = 2,3 mGiữa : Hct = 2,4 m

hcm : Chiều cao cửa mái (nhịp giữa) hcm = 3 m

t : tổng chiều dày các lớp mái t = 0,51 m

- Chiều cao tiết diện phần cột trên cột biên ht =40 cm thoả mãn điều kiện :

- Độ vơn của vai ra ngoài mép cột dới là : lv = 60cm

- Góc nghiêng dới vai cột lấy là 45

Khoảng cách từ trục định vị đến mép vai là 1000 mm

600 400

400 400 600

II.Xác định tải trọng

1.Tĩnh tải mái

định theo bảng dới đây:

chuẩnkG/m2

Hệ sốvợt tải Tải trọngtính

toánkG/m2

4

5

0.04 x 1800Líp bªt«ng nhÑ c¸ch nhiÖt ,dµy 12

cm

 = 1200 kG/m3

0,12 x 1200Líp bªt«ng chèng thÊm ,dµy 4 cm,

 = 2500 kG/m3

0.04 x 2500Panen 6 x 1,5 m, träng lîng mét tÊm

G2 = 2 1,1 = 1,32 (tÊn) Träng lîng kÝnh vµ khung cöa kÝnh lÊy 500 kG/m víi n = 1,2

gk = 500 x 1,2 = 600 kG/m

Gm1 = 0,5 ( G1 + g.a.L ) = 0,5(6,49 + 0,648.6.15) = 32,4 (tÊn)

ë nhÞp gi÷a cã cöa m¸i :

Gm2 = 0,5 (G1’ + g.a.L + 2 gk.a+G2)

G1’:TÜnh t¶i do träng lîng b¶n th©n dµn m¸i nhÞp 18 m g©y ra:

G1’ = 6,6 x 1,1 = 7,26 (tÊn) VËy : Gm2 = 0,5.(7,26 + 0,648.6.18 + 1,32 + 2.0,6.6) = 42,88 (tÊn)

a.Tải trọng do trọng lợng bản thân của cột biên

khung

4.Hoạt tải mái

Pm trùng với điểm đặt của Gm Mái của ta chỉ co ngời sửa chữa ,hoạt tải lấy bằng 75 kG/m2 Hệ sốvợt tải n = 1,3

Pm = 1,3.75.a.L/2

Nhịp biên : Pm1 = 1,3.75.6.15/2 = 4390 = 4,39 (tấn)

Nhịp giữa : Pm2 = 1,3 75.6.18/2 = 5265 = 5,265 (tấn)

5.Hoạt tải cầu trục :

a.Hoạt tải đứng do cầu trục

* Với cầu trục Q = 15 (tấn)

Nhịp của cầu trục Lk = L – 2. = 15 – 2.0,75 = 13,5 m chế độ làm việc trung bình tra bảng 2 phụ lục I ta có bảng số liệu

+ Bề rộng cầu trục B = 6,3 m+ Khoảng cách khai thác bánh xe K = 4,4 m+ Trọng lợng xe con G = 5,3 (tấn)

+ áp lực tiêu chuẩn lớn nhất lên mỗi bánh xe cầu trục

Các tung độ của đờng ảnh hởng ứng với vị trí lực tập trung Pc

max1xác định theo tam giác

đồng dạng

Nh vậy : y1 = 1 , y2 =1.6/6 ,y3 = 4,1/6 = 0,683

Dmax1 = 1,1.15,5.(1 + 0,267 + 0,683 ) =33,25 (tấn)

*Với cầu trục Q = 20 (tấn)

Điểm đặt của Dmax2 trùng với điểm đặt của Gd(tĩnh tải do dầm cầu trục)

b.Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con

*Với cầu trục 15 (tấn)

Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trờng hợp móc mềm xác

đỉnh cột một đoạn y =3,7-1 =2,7m

*Với cầu trục 20t

T1c =(Q+G)/40 = ( 20 + 8,5)/40 = 0,71 (tấn)

Tmax2 =1,1.0,71 (1 + 0,267 + 0,683 ) =1,52 (tấn) Lực Tmax2 đặt truyền lên cột ở mức mặt trên dầm cầu trục cách vai cột 1m và cách

đỉnh cột một đoạn y=3,6-1=2,6

6 Hoạt tải do gió :

Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mỗi mét vuông bề mặt thẳng đứng của công trình là

W =n.W0.k.c-W0 :áp lực gió ở độ cao 10m , theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 thì Hà Nội thuộc vùng II - Btra bảng 1 phụ lục II

- n hệ số vợt tải n=1,2

Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân bố đều :

P = W.a = n.Wo.k.c.a ;Phía gió đẩy Pđ = 1,2.0,095 1.0,8.6 = 0,5472 t/m

Phía gió hút Ph = 1,2.0,095.1.0,6.6 = 0,4104 t/m

Phần tải trọng gió tác dụng trên mái , từ đỉnh cột trở lên đa về thành lực tập trung đặt ở

đầu cột S1,S2 với k lấy trị số trung bình k = 0,5 (1+1,11) =1,055

Hình dạng mái và hệ số khí động ở từng đoạn mái tham khảo trong phần phụ lục II và TCVN

2737 – 1995 , lấy theo sơ đồ nh hình vẽ sau

-0,6 0,8

Jt = 40 x 403 /12 = 213333 cm4

Jd = 40 x603 /12 = 720000 cm4

Các thông số : t = Ht /H = 3,6 /10,45 = 0,344

k = t3 ( Jd/Jt -1) = 0,3443 (720000/213333 – 1) = 0,0971

b.Cột trục B :

Tiết diện phần cột trên b = 40 cm ;ht = 60 cm

Phần cột dới b = 40 cm ; hd = 80 cm ;Mômen quán tính

Jt = 40 x 603/12 = 720000 cm4

Jd = 40 x 803 /12 = 1706666 cm4

Các thông số t = Ht/H = 0,344

k = 0,3443 (1706666/720000 -1) = 0,056

Quy định chiều dơng của nội lực nh hình vẽ sau:

2.Nội lực do tĩnh tải mái

a Cột trục A :

Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải Gm1 nh trên hình vẽ

I I

II III

IV

III II

Lực Gm1 cách trục định vị 0,15 m => cách trục của phần cột trên là

et = 0,2 -> 0,5 m Do đó lực Gm1 gây ra mômen ở đỉnh cột là:

M = Gm1 et = -32,4.0,05 = -1,62 tm

Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dới là:

a = (hd - ht )/2 = ( 0,6 - 0,4 )/2 = 0,1 mVì a nằm khác phía et so với trục cột trên nên phản lực đầu cột R=R1+R2

Ph¶n lùc ®Çu cét (¸p dông c«ng thøc 1.3.3)

R = = =0,291 (tÊn) Néi nlùc trong c¸c tiÕt diÖn cét

QIV = 0,644.0,14 = 0,09 (tấn)

b.Cột trục B :

Tính riêng tác dụng của hoạt tải dặt lên nhịp phía bên phải và phía bên trái của cột

Mp = -Pm1 et = -4,39.,015 = -0,658 tmMômen và lực cắt trong cột do mômen này gây ra đợc xác định bằng cách nhân mômen do tĩnh tải tại Gm = Gm1 + Gm2 Gây ra với tỉ số Mp/MG = 0,658/1,57 = 0,419

cách nhân mômen do Pm1 với tỉ số Pm2/Pm1 = 5,22/4,39 = 1,2 và lấy dấu ngợc

Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên vai cột phía bên trái và phía bên phải của cột

*.Trờng hợp Dmax2 đặt bên phải : Gây ra mômen đối với phần cột dới đặt ở vai cột : M

*.Trờng hợp Dmax đặt bên trái thì mômen và lực cắt ở trên sẽ có dấu ngợc lại:

7.Nội lực do lục hãm ngang của cầu trục

8.Nội lực do tải trọng gió

Với tải trọng gió ta phải tính với sơ đồ toàn khung có chuyển vị ngang ở đỉnh cột Giả thiết xàngang cứng vô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên chúng có chuyển vị ngang nh nhau ở

đây dùng phơng pháp chuyển vị để tính ,hệ chỉ có ẩn số  là chuyển vị ngang ở đỉnh cột Phơng trình chính tắc : r. + Ry= 0

Trong đó Ry– Phản lực liên kết trong hệ cơ bản

1,256 1,69

Nội lực trong các tiết diện cột đợc sắp xếp và tổ hợp trong bảng dới đây

Trong bảng ngoài giá trị nội lực còn ghi rõ số thứ tự của cột mà nội lực đợc chon để đa vào tổhợp Tại tiết diện I ,II,III chỉ đa vào tổ hợp các giá trị M và N ở tiết diện IV còn đa thêm vào lựccất Q,cần dùng khi tính móng.Trong tổ hợp có bản một chỉ đua vào một loại hoạt tải ngắn ,trong

tổ hợp cơ bản 2 đa vào ít nhất hai loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp 0,9 Ngoài ra ,theo diều5.16 của TCVN 2737 – 95 ,khi xét tác dụng của hai cầu trục (trong tổ hợp có cộng cột 7;8 hoạ 9;10 )thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,85 ,còn khi xét tác dụng của bốn cầu trục ( trong tổ hợp

có cộng cả cột 7;8 và 9;10 ) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,7

e01 = M/N(m)

e0 =

e01+eo’(m)

Mdh

(tm)

Ndh

( tm )1

2

3

II-16II-14II-18

0,431-6,687-5.965

37,97133,84037,971

0,01140,19760,1578

0,02640,21260,1728

-0,349-0,349-0,349

33,84033,84033,840

Độ lệch tâm tính toán

e0=M/N +e0’ với e0’ là độ lệch tâm ngẫu nhiên , lấy bằng 1,5 cm thoả mãn điều kiện

e0’>=(h/30,Ht/600 và 1cm )vì hai cặp nội lực trái dấu nhau có trị số mômen chênh lệch nhau quá lớn và trị số momen dơng

.e0 = 1,29.17,28 = 22,29 >eogh

Tính theo trờng hợp lệch tâm lớn

e = .eo+0,5.h – a = 22,29 + 20-4 = 38,29 cmTính Fa’ theo công thức 1.4.8 với A0 = 0,428

chọn Fa’= 7,63 cm2 (318)

Fa = = =9,77 cm2

Chọn : 322 (11,4 cm2)

Vì cặp 1 có mômen trái dấu với cặp 3 là cặp tính thép nên với cặp 1 có

Fa: 318 (7,63 cm2 );Fa’ : 322 (11,4 cm2 ) Để tính toán uốn dọc ta tính lại Ja với tổng : Fa +

ở đây : e’ = e – h0 + a’ = 19,13 –36 +4 = -12,87 cm

Vì e’ < 0 nên điều kiện trên đợc thoả mãn

c.Kiểm tra với cặp 2

Vì cặp 2 có mômen cùng chiều cặp 3 đã tính thép nên đối với cặp 2 có:

Vì tiết diện vuông ,độ mảnh theo phơng ngoài mặt phẳng uốn không lớn hơn độ mảnh theo phơng trong mặt phẳng uốn và mkhi tính kiểm tra dã dùng cặp nội lực 3 là cặp có

lớp bảo vệ dày 2,5 cm có thể tính gần đúng :

a = 2,5 + 0,5.2,5 = 3,75 cm Trị số h0 theo cấu tạo : 40 – 3,75 = 36,25 cm lớn hơn trị số đã dùng tính toán là 36 cm NH vậy ,thiên về an toàn

Khoảng cách giữa các cốt thép ở phía đặt 322:

(40 – 2,5.2 –2,2.3 )/3 = 9,5 cm

Thoả mãn các quy định về cấu tạo

2.Phần cột d ới :

Chiều dài tính toán lấy theo bảng có l0 = 1,5.Hd = 1,5.6,85 = 10,275 m

Kích thớc tiết diện b = 40 cm , h = 60 cm ,Giả thiết chọn :a = a’ = 4 cm,

bảng

tổ hợp

M( tm) ( t )N e01( m)= M/N e0=e0’01+e

72,94743,5672,947

0,33770,38440,3377

0,35750,40440,3577

1,3551,3551,355

43,5643,5643,56

1,153 và h/30 = 2 cm Dùng cặp 2 và 3 để tính vòng ,sau đó kiểm tra với các cặp còn lại

Vòng 1

tính của tiết diện cốt thép Ja

So sánh vòng cuối thấy rằng kết quả tính đã hội tụ có thể bố trí cốt thép nh sau

Fa = 17,16 cm2 ở phía trái ; Fa’ = 4,66 cm2 phiá phải

Chọn thép :

Phía phải : 328 ,Fa = 18,47 cm2 ;

Phía trái : 316 ,Fa = 6,03 cm2 ;

Kiểm tra

t = (18,47 +6,03 )/40.56 = 0,01 Xấp xỉ với giá trị t giả thiết

Kiểm tra với cặp 1:

Cặp 1 : M = 24,636 tm ;N = 72,947 (tấn) ,eo = 0,3575 cm cùng chiều với mômen với cặp 3 nên : Fa = 18,47cm2 ; Fa’ = 6,03 cm2

Ta có : x=29,24<0.h0 = 0,62.56 = 34,72 cm Nên tính theo trờng hợp lệch tâm lớn ,kiểm tra

điều kiện cờng độ cấu kiện theo công thức :

N.e Rn.b.x.(ho – 0,5x) + Rn’.Fa’(ho- a’)

Vế trái : Ne = 72947.68,9 = 5026048 KGcm ;

Vế phải :

Với cốt thép còn lại ở phần trên tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực ở tiết diện III – III Chọn cặp nội lực III – 15 để kiểm tra

Ta có : x=24,8 < 0.h0 = 0,62.56 = 34,72 cm Nên tính theo trờng hợp lệch tâm lớn ,kiểm tra

điều kiện cờng độ cấu kiện theo công thức :

Kiểm tra khả năng chịu lực theo phơng ngoài mặt phẳng uốn

Chiều dài tính toán : l0 = 1,2.Hd = 1,2.6,85 = 8,22 m ;

Độ mảnh b = 822/40 = 20,55

Hệ số uốn dọc  tra bảng phụ lục XI đợc  = 0,74

Tính toán kiểm tra theo điều kiện chịu nén đúng tâm :

Fb = 40.60 = 2400cm2 ;Fat = 18,47 + 6,03= 24,5 cm2 ;

ở phần đã cắt bớt cốt dọc và không kể đến cốt dọc cấu tạo vì khoảng cách cốt đai lớn hơn 15 lần đuờng kính của nó

t = 24,5/2400 = 0,01 < 0,03

Điều kiện kiểm tra : N < .(Rn.Fb + Ra’.Fat)

N: Chọn theo Nmax lấy ở cặp nội lực III – 15: N = 67,713 (tấn)

.(Rn.Fb + Ra’.Fat) = 0,74.(90.2400 + 2600.24,5 ) =206978kG ;

Vậy cột đủ khả năng chịu lực theo phơng ngoài của mặt phẳng uốn

VI.Tính toán cột trục A theo các điều kiện khác :

a.Kiểm tra theo khả năng chịu cắt

ở phần cột dới ,lực cắt lớn nhất xác định đợc từ bảng tổ hợp:

Qmax = 5,253 (tấn)

K1.Rk.b.h0 = 0,6.7,5.40.56 = 10080 kg = 10,08 (tấn)

Q < K1.Rk.b.h0 Bê tông đủ khả năng chịu cắt Cốt đai đặt theo cấu tạo

Đờng kính 8 đảm bảo lớn hơn 0,25 lần đơng kính cốt dọc lớn nhất :28

Khoảng cách các cốt đai chọn là 30 cm đảm bảo không lớn hơn 15 lần đờng kính cốt dọc chịu nén bé nhất

b.Kiểm tra về nén cục bộ :

Đỉnh mái chịu nén mái truyền xuống :

Thoả mãn điều kiện về khả năng chịu nén cục bộ

e.Tính toán vai cột :

Kích thớc vai cột và sơ đồ cốt thép trong vai thể hiện hình

Chiều cao làm việc h0 = 9,6 ,bề dài vai Lv = 40 cm ,có Lv = < 0,9 h0 = 86,4 cm nên vai cột thuộc kiểu côngxon ngắn.

Lực tác dụng lên vai : P = Dmax + Gd = 33,25 + 5,61 = 38,86 (tấn)

Kiểm tra kích thớc thuộc vai cột

*Tính kiểm tra ép mặt ,lên vai :

Dầm cầu trục lắp ghép ,lực nén lớn nhất từ một dầm truyền vào vai là :

N = 0,5.Gd + Dmax1

Giá trị Dmax1 do Pmax gây ra nhng chỉ tính cho một dầm truyền vào vai Dựa vào đờng

ảnh hởng ta tính ở trên ( Phần tính nội lực )

Dmax1 = Pmax ( y1 + y2 ) = 1,1.22.(1 + 0,683 ) = 40,73 (tấn)

Vì N < 45,42 (tấn) nên thoả mãn điều kiện về khả năng chịu nén cục bộ

d.Kiểm tra khi cột chuyên trở ,cẩu lắp

Lúc này cột bị uốn ,tải trọng lấy bằng trọng lợng bản thân nhân với hệ số động lựchọc là : 1,5

Đoạn dới : g1 = 1,5.0,4.0,6.2,5 = 0,9 t/m

Đoạn trên : g2 = 1,5.0,4.0,4.2,5 = 0,6 t/m ;

Xét các trờng hợp bốc ,xếp ,treo buộc chọn sơ đồ tính nh hình vẽ :

m.Các nút trên 1 đoạn a2 = 3,5 m

M1 = 0,5.0,9.22 = 1,8 tm ;

M2 = 0,5.0,6.3,52 = 3,675 tm ;Mômen dơng lớn nhất ở phần ở đoạn giữa phần cột dới tìm đợc tiết diện cách gối một

đoạn 2,74 m : M3 = 1,75 tm ;

Kiểm tra khả năng chịu lực với tiết diện nằm ngang ,h = 40 cm;h0 = 36 cm ,cốt thép đợc vào tính toán chỉ lấy 2 cốt ngoài 118 +122 => Fa = 6,3 cm2;

Kiểm tra công thức :

Mtd = Ra.Fa.(h0 – a’) = 2600.6,3.(36 – 4 ) = 524160 kGcm ;

Vì Mtd > M2 = 367500 KGcm nên cột đủ khả năng chịu lực

- Khi cÈu l¾p.LËt cét theo ph¬ng ghiªng råi míi cÈu Ta cã h×nh

VII.Tính toán tiết diện cột trục B.

Cột trục B có hình dáng bên ngoài đối xứng và nội luc theo hai chiều tuơng ứng xấp xỉ nhau nên đặt cốt thép đối xứng là thuận tiện và hợp lí nhất

§é lÖch t©m ngÉu nhiªn e0’ lÊy b»ng 3 cm ;kh«ng bÐ h¬n h/30 = 2,7 cm vµ Hd/600 = 1,16 cm ;

§Ó tÝnh lùc däc tíi h¹n ,gi¶ thiÕt tØ sè cèt thÐp toµn bé t = 1,0% ,tÝnh m«men qu¸n tÝnh cñatiÕt diÖn cèt thÐp Ja :

Lấy : t = 2. = 0,0046 xấp xỉ với giá trị t đã giả thiết.

Kiểm tra khả năng chịu lực theo phơng ngoài mặt phẳng uốn.

-Phần cột trên với Nmax = 85,342 (tấn)

Chiều dài tính toán : l0 = 2.Ht = 2.360 = 720 cm ;

Độ mảnh b = 720/40 = 18

Hệ số uốn dọc  tra bảng phụ lục XI đợc  = 0,81;

Diện tích tiết diện Fb = 40x60 = 2400 cm2 ;tổng diện tích cốt thép

Fat = 2x13,6 = 27,2 cm2 ;

Điều kiện kiểm tra : N < .(Rn.Fb + Ra’.Fat)

.(Rn.Fb + Ra’.Fat) = 0,81.(90.2400 + 2600.27,2 ) =232243,2 kG ;

Vì Nmax = 85,342 (tấn) < 232,4 (tấn)

-Phần cột duoi với Nmax = 152,702 (tấn)

Chiều dài tính toán : l0 = 1,2.Ht = 1,2.685 = 822cm ;

Độ mảnh b = 822/40 = 20,55;

Hệ số uốn dọc  tra bảng phụ lục XI đợc  = 0,75;

Diện tích tiết diện Fb = 40x80 = 3200 cm2 ;tổng diện tích cốt thép

Fat = 2x14,73 = 29,4 cm2 ;

Điều kiện kiểm tra : N < .(Rn.Fb + Ra’.Fat)

.(Rn.Fb + Ra’.Fat) = 0,75.(90.3200 + 2600.29,4 ) =273330 kG ;

Vì Nmax = 152,7 (tấn) < 273,33 (tấn)

Vậy cột đủ khả năng chịu lực theo phơng ngoài của mặt phẳng uốn

VIII.Tính toán cột trục B theo các điều kiện khác

a.Kiểm tra theo khả năng chịu cắt

ở phần cột dới lực cắt lớn nhất xác định đợc từ bảng tổ hợp

Qmax = 6,29 (tấn)

K1.Rk.b.h0 = 0,6.7,5.40.76 = 13680 kG = 13,68 (tấn) > Qmax = 6,29 (tấn)

Bêtông đủ khả năng chịu cắt, đặt cốt đai theo cấu tạo.Chọn cốt đai 8, khoảng cách 30

cm ,thoả mãn các yêu cầu cấu tạo cốt đai trong cột

b.Kiểm tra về nén cục bộ :

Tính toán về nén cục bộ ở đỉnh cột B hoàn toàn tơng tự nh ở cột trục A

Kết quả ,khả năng chịu lực cục bộ ở đầu cột đợc đảm bảo

c.Tính toán vai cột

Tính toán ép mặt lên vai cột hoàn toàn giống nh đối với vai cột trục A

Kích thớc vai cột và sơ đồ tính cốt thép trong vai thể hiện trên hình:

Chiều cao làm việc h0 = 116 cm ;

Lực tác dụng lên vai : P = Dmax + Gd = 41,83 + 5,61 = 47,44 (tấn)

Kiểm tra kích thớc thuộc vai cột

d.Kiểm tra khi chuyên chở ,cẩu lắp :

Tiến hành tính toán tơng tự nh đối cột trục A => cột đủ khả năng chịu lực