Đề tài tiểu luận tính toán khung ngang nhà một tầng ba nhịp

Chọn dầm cầu trục: Với nhịp dầm cầu trục 6m, sức trục lớn nhất 30T, chọn dầm cầu trục theo thiết kế định hình ở bảng tra, có: 3... Kích thước cột: Chiều dài cột trên: Chiều dài cột dưới:

Tiểu luận

Đề tài: Tính toán khung ngang

nhà một tầng ba nhịp

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 nhịp 24m và 21m chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang,

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 nhịp dầm cầu trục 6m, sức trục lớn nhất 30T, chọn dầm cầu trục theo thiết kế định hình ở bảng tra, có:

3 Xác định các kích thuớc chiều cao của nhà:

Các số liệu của cầu trục từ bảng tra:

Q

(mm)

1

5 22,5 6300 5100 2750 300 32,5 9,8 12,5 54,5

h: chiều cao kết cấu mang lực mái, h = hđd + i×L/2

Nhịp giữa : h = 1,2 + (1/12)×(21/12) = 2,08 m

Nhịp biên : h = 1,2 + (1/12)×(24/12) = 2,2 m

- Cao trình đỉnh mái ở nhịp giữa có cửa mái:

- Cao trình đỉnh mái ở hai nhịp biên không có cửa mái:

4 Kích thước cột:

Chiều dài cột trên:

Chiều dài cột dưới:

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:

λ : khoảng cách từ trục định vị (mép ngoài cột biên) đến tim dầm cầu trục, lấy λ = 75cm

R=9m V=7,85m D=11,9m

H =2,75m

A

L =24m

a =0

Q =30T

1

1 ct

II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG:

1 Tĩnh tải mái

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m2 mặt bằng

mái

cả vữa, dày 5 cm,

90 1,3 117

nhiệt dày 12 cm,

144 1,3 187,2

lượng 1 tấm kể cả bê tông

chèn khe 1,7 T

189 1,1 208

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái, tra bảng:

Trọng lượng khung cửa mái rộng 12 m, cao 4m lấy 2,8 T

Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy 500 kG/m, n = 1,2

Tĩnh tải mái quy về lực tập trung tác dụng ở nhịp biên không có cửa mái:

Ở nhịp giữa có cửa mái:

= 0,5( 8,91 + 0,622×6×21 +3,1 + 2×0,6×6) = 48,79 T

A

m1

G

B

m2

G

Gm1

2 Tĩnh tải do dầm cầu trục:

Gc: TLBT dầm cầu trục, tra bảng, Gc = 4,2 T

3 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột:

+ Cột biên:

= 5,863T + Cột giữa:

= 8,02 T

5 Hoạt tải do cầu trục:

a) Hoạt tải đứng do cầu trục:

xác định theo đường ảnh hưởng (h.vẽ)

+ Với nhịp biên

1

2

3

y

+ Với nhịp giữa:

y=11

Pmax

2

y

y

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

6 Hoạt tải gió:

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

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

Phần tải trọng tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành lực tập

ce2 = -0,4

- 0,685×0,5) = 2,019 T

+ 0,6×1,2) = 2,241 T

p =0,492T/m

S =2,019 T1

đ

A

2

S =2,241 T

p =0,369T/mh

D C

B

L =24m1 L =21m2 L =24m3

e1

C =-0,556 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5

0,8

-0,50,7

e1

C =-0,658, C =-0,4e2

-0,6

-0,6

B

III XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

1 Các đặc trưng hình học:

+ Cột trục A:

Moment quán tính:

Các thông số:

0832 , 0 1 213333

720000 327

, 0 1 J

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

+ Cột trục B:

Moment quán tính:

Q M

N

Các thông số:

t = 0,327

0479 , 0 1 720000

⎠

⎞

⎜

⎝

Quy định chiều dương nội lực như hình bên

2 Nội lực do tĩnh tải mái:

a) Cột trụcA:

e =0.05m

M

t

⇔

k H

t k M

0832 , 0 1 4 , 12 2

) 327 , 0 / 0832 , 0 1 )(

503 , 2 ( 3 ) 1 ( 2

) / 1 ( 3

+

×

+

−

= +

+

= Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới:

a=0,1m

M

m1

G

⇔

( )

(1 0,0832) 0,54T

4 , 12 2

327 , 0 1 006 , 5 3 k 1 H 2

t 1 M 3 R

3 3

+

×

−

−

= +

−

=

Phản lực tổng cộng:

Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

I

I II

II III III IV IV

R=0,891

3,9

3,539 1,106

b) Trục cột B:

và moment:

M = 50,08(−0,15) + 4,879(0,15) = −0,191 Tm

Phản lực đầu cột:

( )

H

t k M

0479 , 0 1 4 , 12 2

327 , 0 / 0479 , 0 1 ) 191 , 0 ( 3 1

2

/ 1

+

×

+

−

×

= +

+

= Nội lực trong các tiết diện cột:

Gm1 Gm2

R 150

-+

0,191

0,119

0,09

3 Nội lực do tĩnh tả dầm cầu trục:

a) Cột trục A:

gây môment đối với cột dưới tại vai cột:

Phản lực đầu cột:

( )

(1 0,0832) 0,252T

4 , 12 2

327 , 0 1 525 , 2 3 k 1 H 2

t 1 M 3 R

2 2

= +

×

−

×

= +

−

=

Nội lực trong các tiết diện cột:

-N

-1,02

0,6

1,504

0,252

5,61

R=0,252 M=2,525

Gd

ed

R

b) Cột trục B:

Do tải trọng đặt đối xứng

R

0,75

4 Tổng nội lực do tĩnh tải:

Cộng 2 biểu đồ nội lực do tĩnh tải mái và dầm cầu trục, với lực dọc cộng thêm trọng lực bản thân cột, được kết quả như sau:

+ Cột A:

2,396 0,086

2,939

+

-63,315

57,452 51,842 50,06

+ Cột B:

+

-N

0,191

0,119

0,09

101,523 112,743

120,795

5 Nội lực do hoạt tải mái:

a) Cột trục A:

M Q N

+

0,495

-0,546 0,115

b) Cột trục B:

Moment và lực cắt trong cột do moment ngày gây ra xác định bằng cách

0,547

0,106 0,921

-6,143

-N

M Q

-7,02 0,121

+ 1,052

0,625

0,496

N

6 Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục:

a) Cột trục A:

7,456

18,69

12,675

3,131

-69,713

b) Cột trục B:

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

Gây ra moment đối với phần cột dưới đặt tại vai cột:

Phản lực đầu cột:

( )

(1 0,0479) 3,649T

4 , 12 2

327 , 0 1 393 , 35 3 k 1 H 2

t 1 M 3 R

2 2

= +

×

−

×

= +

−

=

Nội lực tại các tiết diện:

D = 47,191max

B

R=3,649

N

47,19

-Q

-3,649

M 9,855

14,778

20,615

λ =0,75

−69,713/47,19 = −1,477

N

-Q M

B

R 69,713

14,559

30,454 21,831

5,391

+

69,713

7 Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục:

( )

k 1

t 1 T

+

−

=

a) Cột trục A:

T 417 , 1 0832 , 0 1

327 , 0 1 28 , 2

+

−

= Nội lực tại các tiết diện:

b) Cột trục B:

T 767 , 0 0479

, 0 1

327 , 0 1 194 , 1

+

−

=

Nội lực tại các tiết diện:

Q

-M

max

0,767

1,912

1,653

0,767

0,427 B

8 Nội lực do tải trọng gió:

Hệ cơ bản:

S =2,241 T

p =0,369T/m

1

S =2,019 T

A

p =0,492T/mđ

B

h

g

R

A

R

Δ=1

1

D

4

R

t k H p

17 , 2 0832

, 0 1 8

327 , 0 0832 , 0 1 4 , 12 492 , 0 3 1

8

1 3

+

× +

×

×

= +

× +

×

×

=

T p

p R

R

đ

h

628 , 1 492 , 0

369 , 0 17 , 2

1

T

Phản lực liên kết do các đỉnh cột chuyển vị Δ = 1 được tính bằng:

H

EJd

00105 ,

0 0832 , 0 1 4 , 12

720000 3

1

3

3

+

×

×

= +

E

00256 ,

0 0479 , 0 1 4 , 12

1706667 3

+

×

×

E E

r

Rg 1116

00722 ,

0

058 ,

8 = −

−

=

−

=

Phản lực tại các đỉnh cột trong hệ thực:

RD = R4 + r1×Δ = 1,628 − 0,00105×1116 = 0,456 T

Nội lực ở các tiết diện của cột:

+ Cột A:

2

05 , 4 492 , 0

2

2 2

−

=

×

=

×

=

2

4 , 12 492 , 0 2

+ Cột D:

2

4 , 12 369 , 0 2

2 2

=

×

−

×

=

×

−

×

714 , 22 4 , 12 456 , 0 2

4 , 12 369 , 0 2

2 2

=

×

−

×

=

×

−

×

+ Cột B,C:

A

A

R =1,538 R =2,875B

35,427

11,571

C

R =0,456 1,179

D

IV TỔ HỢP NỘI LỰC:

Gồm tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2

+ Tổ hợp cơ bản 1: gồm một tĩnh tải + 1 hoạt tải ngắn hạn nhân với hệ số tổ hợp 1

+ Tổ hợp cơ bản 2: gồm 1 tĩnh 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 phải nhân với hệ số 0,85 (sự làm việc của 2 cầu trục)

Bảng tổ hợp nội lực được trình bày trong bảng sau: