CẦN BẢN CAD THI LIÊN HỆ : KHUEND03WRU.VN Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng lắp gép đối xứng bằng bê tông cốt thép (BTCT), ba nhịp đều nhau L, cùng cao trình đỉnh ray R, ở mỗi nhịp có hai cầu trục chạy điện, sức trục Q. Bước cột a, chiều dài khối nhiệt độ 60m. Mái cứng bằng panel sườn, tường bao che là tường tự mang bằng gạch xây dày 220mm. Bê tông cấp độ bền B20 (M250), cốt thép chịu lực nhóm CII, cốt đai CI (AI). Các số liệu tính toán trong bảng sau: L (m) R (m) Q (m) Chế độ làm việc CT a (m) Địa điểm XD 18 8,5 305 Trung bình 6 TP Hải Dương Bảng 1: Số liệu tính toán THUYẾT MINH TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ TÍNH VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ Trục định vị Với sức trục của cầu trục Q ≤ 300KN, các trục định vị được xác định như sau: Theo phương ngang nhà, các trục biên (trục A, D) được lấy trùng với mép ngoài cột biên, các trục giữa (trục B, C) được lấy trùng với trục hình học của cột. Theo phương dọc nhà, với các trục định vị giữa (trục 2, 3, 4, 5, ..10) vị trí các trục trùng với trục cột, với hai trục ở hai đầu mút của khối nhiệt độ (trục 1, 11) trục cột được lấy lùi vào 500mm so với trục định vị. Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị của cột chọn sơ bộ: λ= 750mm = 0,75m. Nhịp của khung ngang L= 18m. Nhịp của dầm cầu trục Lk= 18 – 2x0,75 = 16,5m. (Các cột biên biên được gọi chung la cột A, các cột giữa được gọi chung là cột B) Các số liệu của cầu trục Các số thông số của cầu trục được tra theo bảng Cataloge với chế độ làm việc trung bình như bảng dưới đây: Sức trục Q (KN) Nhịp CT Lk(m) Kích thước cầu trục (mm) Áp lực bánh xe (KN) Trọng lượng (KN) B K Hct B1 Pcmax Pcmin Xe con Tổng 30050 16,5 6300 5100 2750 300 280 82 120 425 Bảng 2: Thông số cầu trục Trong đó: Q : Sức nâng của cầu trục. Lk : Nhịp cầu trục. B : Bề rộng của cầu trục. K: Khoảng cách giữa hai bánh xe cầu trục. Hct : Khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt trên của xe con. B1: Khoảng cách từ trục ray đến mút của cầu trục. Pcmax: áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con chạy sát về phía ray đó. Pcmin: áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con đứng sát ở ray bên kia.
ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP “ THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP ” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN XUÂN HIỂN SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐOÀN KHUÊ NGÀY GIAO ĐỒ ÁN: 11/11/2013 NGÀY NỘP ĐỒ ÁN :06/01/2014 A ĐỀ BÀI I Nội dung yêu cầu Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng lắp gép đối xứng bê tông cốt thép (BTCT), ba nhịp L, cao trình đỉnh ray R, nhịp có hai cầu trục chạy điện, sức trục Q Bước cột a, chiều dài khối nhiệt độ 60m Mái cứng panel sườn, tường bao che tường tự mang gạch xây dày 220mm Bê tông cấp độ bền B20 (M250), cốt thép chịu lực nhóm CII, cốt đai CI (AI) Các số liệu tính tốn bảng sau: L (m) 18 R (m) 8,5 Q Chế độ làm (m) việc CT 30/5 Trung bình Bảng 1: Số liệu tính tốn a (m) Địa điểm XD TP Hải Dương B THUYẾT MINH TÍNH TỐN I SƠ ĐỒ TÍNH VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ Trục định vị Với sức trục cầu trục Q 300KN, trục định vị xác định sau: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 1 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP • Theo phương ngang nhà, trục biên (trục A, D) lấy trùng với mép cột biên, trục (trục B, C) lấy trùng với trục hình học cột • Theo phương dọc nhà, với trục định vị (trục 2, 3, 4, 5, 10) vị trí trục trùng với trục cột, với hai trục hai đầu mút khối nhiệt độ (trục 1, 11) trục cột lấy lùi vào 500mm so với trục định vị • Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị cột chọn sơ bộ: = 750mm = 0,75m • Nhịp khung ngang L= 18m • Nhịp dầm cầu trục Lk= 18 – 2x0,75 = 16,5m (Các cột biên biên gọi chung la cột A, cột gọi chung cột B) Các số liệu cầu trục Các số thông số cầu trục tra theo bảng Cataloge với chế độ làm việc trung bình bảng đây: Sức trục Q (KN) 300/5 Nhịp CT Lk(m) 16,5 Kích thước cầu trục (mm) B K Hct B1 6300 5100 2750 300 Áp lực bánh xe (KN) c P max Pcmin 280 82 Trọng lượng (KN) Xe Tổng 120 425 Bảng 2: Thông số cầu trục Trong đó: Q : Sức nâng cầu trục Lk : Nhịp cầu trục B : Bề rộng cầu trục K: Khoảng cách hai bánh xe cầu trục Hct : Khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt xe B1: Khoảng cách từ trục ray đến mút cầu trục GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 2 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Pcmax: áp lực tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray xe chạy sát phía ray Pcmin: áp lực tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray xe đứng sát ray bên SL + 17,41 SL + 14,41 SL + 11,4 SL + 8,5 SL + 7,35 SL ± 0,00 SL - 0,5 A B C D A B C D 11 10 Hình 1: Trục định vị khung ngang Dầm cầu trục Với bước cột a = 6m, sức trục hai nhịp Q = 300/50KN, chọn dầm cầu trục chữ T có kích thước tiết diện cho nhịp có số liệu sau: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 3 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP Chiều cao Hc (mm) 1000 Kích thước dầm cầu trục Trọng lượng tiêu chuẩn dầm Bề rộng sườn Bề rộng cánh Chiều cao Gcc(KN) b (mm) b’f (mm) cánh h’f(mm) 200 570 120 42 Bảng 3: Kích thước dầm cầu trục Hình 2: Tiết diện ngang dầm cầu trục ray Đường ray Chọn ray giống cho hai nhịp có: Chiều cao ray lớp đệm: hr = 150mm = 0,15m Trọng lượng tiêu chuẩn 1m dài: gcr = 1,5KN/m Kết cấu mang lực mái Với nhịp nhà L = 18m, chọn kết cấu mang lực mái dàn mái hình thang: • Chiều cao dàn: hg = (1/7 1/9)L = (2 2,57)m, chọn hg = 2,5m GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 4 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP • Chiều cao đầu dàn: hđ = hg – i x (1/2)L = 1,75m, chọn hđ = 1,7m • Trọng lượng tiêu chuẩn dàn Gcdàn = 66KN • Cửa mái có nhịp Lcm = 6m, chiều cao = 3m Hình 3: Dàn mái hình thang Các lớp cấu tạo mái Các lớp cấu tạo mái lựa chọn với thông số xác định bảng sau: H.số STT Các lớp cấu tạo mái (m) (KN/m ) n Hai lớp gạch nem + vữa 0,05 1800 1,3 Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt 0,12 1200 1,3 Lớp bêtông chống thấm 0,04 2500 1,1 Panen sườn loại 6x3x0,3m 0,3 1,1 Tổng 0,51 Bảng 4: Các lớp cấu tạo mái Ptc (KN/m2) 0,9 1,44 1,7 5,04 P (KN/m2) 1,17 1,87 1,1 1,87 6,02 Các cao trình khung ngang • Lấy cao trình hồn thiện nhà (sau lát) cao trình 0,00 • Cao trình vai cột: V = R – ( Hc + Hr) = 8,5 – (1 + 0,15) = 7,35 m • Cao trình đỉnh cột: Đ = R + Hct + a1 = 8,5 + 2,75 +0,15 = 11,4 m ( Cao trình đỉnh cột Đ cao trình vai cột V lấy cho cột A cột B, vai phía nhịp biên nhịp giữa) • Cao trình đỉnh mái nhịp biên (khơng có cửa trời): M1 = Đ + hg + t = 11,4 + 2,5 + 0,51 = 14,41 m • Cao trình đỉnh mái nhịp (có trời): M2 = Đ + hg + + t = 11,4 + 2,5 + + 0,51 = 17,41 m Kích thước cột GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 5 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP Các kích thước chiều cao cột: Cột trên: Ht = Đ – V = 11,4 – 7,35 = 4,05 m Cột dưới: Hd = V + a2 = 7,35 + 0,5 = 7,85 m Toàn cột: H = Ht + Hd = 4,05 +7,85 = 11,9 m ( a2 :là chiều sâu chon móng, khoảng cách từ cốt +0,00 đến cốt mặt móng, chọn a2 = 500mm = 0,5 m) • Chiều dài tính tốn đoạn cột (giống cho cột trục A cột trục B): lấy theo bảng 31 TCVN 356 – 2005 Phần cột theo phương ngang, kể đến tải trọng cầu trục: l0ht = 2xHt = x 4,05 = 8,1 m Phần cột theo phương ngang, kể đến tải trọng cầu trục: l0ht = 2,5xHt = 2,5 x 4,05 = 10,125 m Phần cột trên, theo phương dọc nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến tải trọng cầu trục: l0bt = 1,5xHt = 1,5 x 4,05 = 6,075 m Phần cột dưới, theo phương ngang nhà, kể đến tải trọng cầu trục: l0hd = 1,5xHd = 1,5 x 7,85 = 11,775 m Phần cột dưới, theo phương ngang nhà, không kể đến tải trọng cầu trục: l0hd = 1,2 x H = 1,2 x 11,9 = 14,28 m Phần cột dưới, theo phương dọc nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến tải trọng cầu trục: l0bd = 0,8xHd = 0,8 x 7,85 = 6,28m • Kích thước cột chọn theo thiết kế định sau: Cột trục A: b = 400mm, htA = 350mm, hdA = 600mm Cột trục B: b = 600mm, htB = 600mm, hdB = 800mm • Kích thước vai cột: Cột trục A: hv = 600mm, lv = 400mm, h = 1000mm, = 45 Cột trục B: hv = 600mm, lv = 600mm, h = 1200mm, = 45 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP • Tổng chiều dài cột: Đoạn ngàm với mặt móng: a3 hd chọn a3 = 800mm cho toàn cột Tổng chiều dài cột là: Hc = H + a3 = 11,9 + 0,8 = 12,7m • Kiểm tra điều kiện: + Độ mảng: bmax = max(l0bt / b ; l0bd / b) = max(15,19 ; 15,7) = 15,7 < 35 hmax = max(l0ht / ht ; l0hd / hd) = max(28,93 ; 23,8) = 25,31 < 35 Thảo mãn + Kinh nghiệm: hd = 1 10 ÷ 14 ÷ Hd = (0,56 0,78) hd = 0,6 thảo mãn + Khoảng hở a4: Cột A: a4 = – B1 – ht = 750 – 300 – 350 = 100 mm Cột B: a4 = – B1 – ht/2 = 750 – 300 – 300 = 150 mm GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 7 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP A D B C Hình 4: Các khích thước cột A cột B II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG Tĩnh tải mái Tĩnh tải mái trọng lượng thân lớp cấu tạo mái (bảng 4): gc = 5,04 KN/m2 ; g = 6,02 KN/m2 Tải trọng thân dàn mái nhịp 18m (bảng 2.4 - tr.21/Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng bêtông cốt thép lắp ghép) Gcdan = 66 KN; Gdan = n Gcdan = 1,1 x 66 = 72,6 KN Tải trọng thân khung cửa mái rộng 6m kể kính khung kính: Gccm = 30KN; Gcm = n Gccm = 1,1 x 30 = 33 KN Tĩnh tải quy thành lực tập trung nhịp biên (không mái): GmA = 0,5(gaL + Gdan) = 0,5(6,02x6x18 + 72,6) = 361,38KN GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP • Tĩnh tải quy thành lực tập trung nhịp (có cửa mái): GmB = 0,5(gaL + Gdan + Gcm) = 377,88 KN • Vị trí đặt GmA, GmB đỉnh cột cách trục định vị 0,15m Tĩnh tải dầm cầu trục tác dụng lên vai cột Theo bảng trọng lượng thân dầm cầu trục : Gcc = 42 KN ; Gc = nGcc = 1,1 x 42 = 46,2 KN Trọng lượng dầm cầu trục, trọng lượng ray lớp đệm lên vai cột: Gd = Gc + agr = 42,6 + 6x1,5 = 55,2 KN Vị trí điểm đặt Gd cách trục định vị đoạn = 0,75m Tải trọng thân cột • Cột trục A: Phần cột trên: Phần cột dưới: G t = n× b× h t × H t × γ = 1,1×0,4×0,35×4,05 = 15,59 h + hv G d = n× b× h d ×H d + b× ×l v × γ = 55,33 KN KN 1+ 0,6 G d = 1,1× 0, 4×0,6×7,85 + 0, ×0,4 ×25 = 55,33 • Cột trục B: Phần cột trên: Phần cột dưới: G t = n× b× h t × H t × γ = 1,1 × 0, × 0,6 × 4,05 = 26,73 KN KN h + hv G d = n× b× h d ×H d + × b× ×l v × γ 1, + 0,6 G d = 1,1× 0,4 ×0,8×7,85 + 2×0, ×0,6 × 25 = 80,96 KN Hoạt tải mái Trị số tiêu chuẩn hoạt tải mái theo TCVN 2737-95: pcm =0,75KN/m2; pm = n pcm = 1,3 x 0,75 = 0,975KN/m2 (Pc < 200 lấy n=1,3) GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 9 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Hoạt tải mái quy thành lực tập trung đặt đỉnh cột (trùng với điểm đặt tĩnh tãi mái): Pm = 0,5× p m ×a× L = 0,5×0,975×6×18 = 56,65 KN Hoạt tải cầu trục Các thông số cầu trục xác định bảng 2: • Xác định Dmax ( điểm đặt Dmax trùng với điểm đặt Gd): Áp lực thẳng dứng lớn hai cầu trục cạnh truyền lên bên vai cột xác định theo đường ảnh hưởng phản lực: D max = n× Pmax × ∑ yi Bằng phương pháp hình học (tam giác đồng dạng) ta tính kết sau: D max = n× Pmax ×(y1 + y × y ) = 1,1×280×(1+ 0,15 + 0,8) = 600,6 KN Hình 5: Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa để xác định Dmax • Xác định Tmax: Lục hãm ngang Tc bánh xe cầu trục truyền lên dầm cầu trục trường hợp móc cẩu mền là: Tc = Q+ G xc 300 +120 = = 10,5KN 40 40 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 10 10 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP ' M td = R b bx ( h - 0,5 x ) + R sc A s ( h - a ' ) M td = 11,5×400×110,17 × ( 555 - 0,5×110,17 ) + 280×1018× ( 555 - 39 ) M td = 400, 43×106 Nmm = 400, 43KNm > M = 60, 21KNm Tiết diện đảm bảo khả chịu lực • Kết luận: Cột đảm bảo điều kiện chịu lực cẩu lắp Tính tốn ép cục chi tiết liên kết a) Tại đỉnh cột: Tải trọng đứng lớn mái truyền lên đỉnh cột: N = Gm1 + Pm1 = 361,38+ 56,65 = 418,45(kN) Kích thước chi tiết mã dàn mái kê lên đỉnh cột: l× b = 240×260 mm Sơ đồ tính tốn nén cục vị trí đỉnh cột lấy theo sơ đồ hình 16f tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 • Xác định khả chịu nén cục đỉnh cột không kể đến ảnh hưởng cốt thép ngang: - Diện tích chịu nén cục : A loc1 = 240× 260 = 62400 mm - Diện tích tính tốn chịu nén cục : A loc2 = 400×300 = 120000 ψ = 0,75 − - Hệ số : mm2 với bê tông nặng tải trọng cục đỉnh cột phân bố không - Hệ số : α = 1− với bê tông cấp độ bền thấp B25 - Hệ số tăng cường độ xác định : GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 67 67 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP φb = A loc2 120000 = = 1,24 < 2,5 A loc1 62400 - Cường độ chịu nén cục tính tốn bê tơng đỉnh cột: R b,loc = αφb R b = 1×1, 24 ×11,5 = 14,30 MPa [ N ] loc = ψ R b,loc × Aloc1 = 0,75×14,3×62400 = 669, 28 N = 669, 28 KN Vậy [N]loc = 669,28 > N = 418,45(KNm) không cần gia cố lưới thép đầu cột theo cấu tạo • Thiên an tồn ta bố trí theo cấu tạo lưới 6a60x60(mm), thép nhóm AI tồn diện tích mặt cắt ngang cột với khoảng cách lưới 100mm b) Tại vai cột: Lực nén lớn từ đầu dầm cầu trục truyền vào vai cột: N = 0,5G d + D maxv Trong :Dmaxv Pmax gây tính cho đầu dầm cầu trục,Dmaxv xác định theo đường ảnh hưởng: Dmaxv = 1,1280( + 0,8 ) = 554,4 KN N = 0,555,2 + 554,4 = 582 KN Sơ đồ tính tốn nén cục vai cột lấy theo sơ đồ hình 16h tiêu chuẩn TCXDVN356-2005 Aloc1 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 68 Aloc2 68 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP Hình 25: Sơ đồ tính tốn nén cục vai cột • Xác định khả chịu nén cục vai cột không kể đến ảnh hưởng cốt thép ngang: Diện tích chịu nén cục : A loc1 = 200×180 = 36000 mm Diện tích tính toán nén cục bộ: Hệ số : ψ = 0,75 − A loc = 500×180 = 90000 mm với bê tông nặng tải trọng cục đỉnh cột phân bố không Hệ số : α = 1− với bê tông cấp độ bền thấp B25 Hệ số tăng cường độ xác định : φb = A loc2 90000 = = 1,36 < 2,5 A loc1 36000 Cường độ chịu nén cục tính tốn bê tơng đỉnh cột: R b,loc = αφb R b = 1×1,36×11,5 = 15,61MPa [ N ] loc = ψ R b,loc Aloc1 = 0,75×15,61×36000 = 421,41×103 (N) = 421, 41kN Vậy :[N]loc = 421,41(KN) < 582 (KN) phải gia cố vai cột theo cấu tạo Sử dụng lưới thép 8a100×100 bố trí đoạn vai cột tính từ mép cột đến mút vai, khoảng cách lưới theo phương đứng chọn khoảng cách cốt đai vai cột: s = 150 • Tính toán kiểm tra cho nửa vai cột: Số thép lưới: nx = Chiều dài lưới: ny = (thanh); (thanh) l x = 600 -1×20 = 580 mm l y = 200 -1×20 = 180 mm Chiều dài lưới: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 69 69 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Asx = A sy = 50,27 mm Diện tích lưới thép: Diện tích bê tơng nằm phạm vi lưới thép lấy gần đúng: A ef = l x l y = 580×180 = 104400 mm Các hệ số: µ xy = 1,36 < 3,5; µ xy = n x A sx l x + n y Asy l y A ef s = ×580×50, 27 + 7×180×50, 27 = 0,008 104400ì150 xy Rs , xy 0,008ì225 1 = = 0,081; φ = = = 3, 21 Rb + 10 11,5 +10 0, 23 + ψ 0, 23 + 0,081 A 36000 φs = 4,5 − 3,5 × loc1 = 4,5 - 3,5× = 3,1 Aef 90000 ψ= (Do Aef =104400mm2 > Aloc2 ⇒ lấy Aef = Aloc2=90000mm2để tính) Cường độ trụ quy đổi bê tơng tính tốn chịu nén cục bộ: R b,red = Rbφb + φµ xy Rs , xyφs = 11,5×1,36 + 3, 21×0,008× 225×3,1 = 33,55MPa [ N ] loc = R b,red Aloc1 = 33,55×36000 = 1207,8×103 N = 1207,8 KN Vậy : [ N ] loc > N → vai cột với lưới thép gia cố đảm bảo khả chịu nén cục GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 70 70 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP VII TÍNH TỐN CỘT TRỤC B Do cột trục B có bề dạng ngồi đối xứng, để tránh nhầm lẫn q trình thi cơng lắp ghép, tính tốn cốt thép đối xứng cho cột Tính tốn tiết diện cột Kích thước tiết diện: bh = 400600mm Chiều dài tính tốn l giống cột trục A Ký hiệu cặp nội lực II-16 II-17 II-18 M (kNm) 310,300 -308,128 306,944 N (kN) e1 = ea e0 M/N (mm) (mm) (mm) 816,975 379,816 20 399,816 816,975 377,157 20 397,157 867,960 353,638 20 373,638 Bảng 14: Các cặp nội lực nguy hiểm M1 (kNm) N1 (kNm) 1,086 1,086 1,086 765,990 765,990 765,990 a) Tính tốn với cặp nội lực II-18 Chiều dài tính tốn: Kích thước tiết diện: Giả thiết chọn λb = Độ mảnh: l = 2,5H t = 2,5×4050 = 10125mm b = 40 a = a ′ = 40 cm; mm; h = 60 cm h o = 600 - 40 = 560 l 10125 = = 16,875 > h 600 mm cần xét đến uốn dọc Để tính lực tới hạn giả thiết tỉ số cốt thép tồn bộ: µt = 1,32% Tính mơmen qn tính tiết diện cốt thép J s bê tông J b : h 600 J s = àt ì bì h ×( - a) = 0,0126×400×560×( - 40) = 1,9 ×108 (mm ) 2 3 b× h 400 × 600 Jb = = = 7, ×109 (mm ) 12 12 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 71 71 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: = 0,5 – 0,01 x (l0/h) – 0,01 x Rb = 0,216 e0/h =373,696 / 600 = 0,623 e p S= = max(e0/h; min) = 0,623 =1 - với điều kiện bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0, 252 δe 0,623 0,1 + 0,1 + δp Hệ số xét đến ảnh hưởng trải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên hệ số xác định sau: ϕ1 = 1+ M1 + N1×(0,5× h- a) M+ N×(0,5× h- a) ϕ1 = 1+ 1,086 + 765,990×(0,5×0,6 - 0,04) = 1,376 306,994 + 867,960×(0,5×0,6 - 0,04) Lực dọc tới hạn: N cr = 6,4 E b S×J b × + αs Js ÷ l0 ϕ1 6,4 × 27000 0,252 × 7, × 109 N cr = × + 7,78 × × 108 ữ = 4844,92 ì 103 10125 1,376 N Ncr = 4844,92 KN Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc: η= 1− N N cr = = 1,22 867,960 1− 4844,92 Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng uốn dọc: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 72 72 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP η e0 = 1,22 × 373,638 = 455,184 mm Độ lêch tâm: e = e0 + 0,5 x h - a =715,184mm Xác định chiều cao vùng nén X1: X1 = N 867,960 = = 188,687 R b × b 11,5×400 mm So sánh thấy: 2a' = 80 < X1 =188,687< ξR x ho =354 (mm) thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm lớn với: X= X1 = 188,687 Diện tích cốt thép xác địn X 188,68 - h ) 867,96×103 ×(715, + - 560) ' 2 As = As = = = 1487,5 R sc (h - a') 280×(560 - 40) N(e+ mm2 Hàm lượng cốt thộp: 1487,5 = à'= ì 100% = 0,66% 400 × 560 µt = × µ = 1,32% < 3% → kích thước tiết diện chọn hợp lý Hàm lượng cốt thép µt chênh lệch so với hàm lương cốt thép giả thiết không đáng kể nên khơng cần giả thiết lại b) Tính tốn cốt thép với cặp II-16 Để tính lực tới hạn giả thiết tỉ số cốt thép tồn bộ: µt = 1,35% Tính mơmen qn tính tiết diện cốt thép J s bê tông J b : h 600 J s = àt ì bì h ì( - a) = 0,0129 ×400×560×( - 40) = 2,0×10 (mm ) 2 3 b× h 400 × 600 Jb = = = 7,2 ×109 (mm ) 12 12 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 73 73 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: = 0,5 – 0,01 x (l0/h) – 0,01 x Rb = 0,216 e0/h =306,12 / 600 = 0,666 e p S= = max(e0/h; min) = 0,666 =1 - với điều kiện bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0, 2435 δe 0,666 0,1 + 0,1 + δp Hệ số xét đến ảnh hưởng trải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên hệ số xác định sau: ϕ1 = 1+ M1 + N1×(0,5× h- a) M+ N×(0,5× h- a) ϕ1 = 1+ 1,086 + 765,990×(0,5×0,6 - 0,04) = 1,383 310,300 + 816,975×(0,5×0,6 - 0,04) Lực dọc tới hạn: N cr = 6,4 E b SìJ b ì + s Js ữ l0 ϕ1 6,4 × 27000 0, 244 × 7, × 109 N cr = × + 7,78 ì ì 108 ữ = 4817 ì 103 10125 1,383 N Ncr = 4817 KN Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc: η= 1− N N cr = = 1,204 816,975 1− 4817 Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng uốn dọc: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 74 74 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP η e0 = 1, 204 × 399,816 = 481,475 mm Độ lêch tâm: e = e0 + 0,5 x h - a =741,475mm Xác định chiều cao vùng nén X1: X1 = N 816,975 = = 177,603 R b × b 11,5×400 mm So sánh thấy: 2a' = 80 < X1 =177,603< ξR x ho =354 (mm) thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm lớn với: X= X1 = 177,603 Diện tích cốt thép xác địn X 177,6 - h ) 816,75×103 ×(741,5 + - 560) ' 2 As = As = = = 1516,55 R sc (h - a') 280×(560 - 40) N(e+ mm2 Hàm lượng cốt thép: 1516,55 µ = µ' = ì 100% = 0,675% 400 ì 560 àt = ì = 1,35% < 3% kớch thc tiết diện chọn hợp lý Hàm lượng cốt thép µt chênh lệch so với hàm lương cốt thép giả thiết không đáng kể nên không cần giả thiết lại • Nhận xét: Do tính cốt thép đối xứng nên chọn cắp cặp nội lực nguy hiểm để tính tốn, khơng cần quan tâm nhiều đến dấu mômen cặp nội lực Do cặp nội lực II-18 có giá trị xấp xỉ cặp II-17 nên ta khơn cần tính tốn cho cặp nội lực c) Chọn bố trí cốt thép Dùng cốt thép tính từ cặp II-16 để bố trí, As = As’ = 15,17(cm2) • Chọn cốt thép phía: 422 có As = 15,2 (cm2) GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 75 75 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Với cốt thép dọc trên, chọn chiều dày lớp cốt thép bảo vệ: c1 = 25(mm) Khoảng cách a = a’ = 36 < 40mm; h0 = h – a = 564 > 560mm thiên an toàn Khoảng cách thông thủy khoảng cách trục cốt thép cạnh bên thỏa mãn yêu cầu cấu tạo Do h = 600(mm) > 500 nên vị trí cạnh h bố trí cốt thép dọc cấu tạo 214 Tính tốn cốt thép cột Kích thước tiết diện: bh = 400800mm Ký hiệu M cặp nội (kNm) lực IV-14 -438,798 IV-17 -502,038 IV-18 -416,479 N (kN) e1 = M/N (mm) 458,346 342,036 ea (mm) e0 (mm) 957,350 26,66 485,013 1467,79 26,66 368,702 1816,07 229,329 26,66 255,996 Bảng 15: Các cặp nội lực nguy hiểm M1 (kNm) N1 (kNm) -1,606 -1,606 957,350 957,350 -1,606 957,350 a) tính tốn cốt thép với cặp nội lực IV-14 Chiều dài tính tốn: l0 = 1,2 x H =1,2 x 11900 = 14280 mm (Do cặp tổ hợp nội lực IV-13 khơng có tải trọng cầu trục) Kích thước tiết diện: Giả thiết chọn λb = Độ mảnh: b = 40 a = a ′ = 40 cm; mm; h = 80 cm h o = 800 - 40 = 760 l 14280 = = 23,8 > h 800 mm cần xét đến uốn dọc Để tính lực tới hạn giả thiết tỉ số cốt thép toàn bộ: µt = 0,93% Tính mơmen qn tính tiết diện cốt thép J s bê tông J b : GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 76 76 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP h 800 J s = àt ì bì h ì( - a) = 0,0093× 400×760×( - 40) = 3,7 ×108 (mm ) 2 3 b× h 400 × 800 Jb = = = 1,7×1010 (mm4 ) 12 12 Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: = 0,5 – 0,01 x (l0/h) – 0,01 x Rb = 0,206 e0/h =373,696 / 600 = 0,606 e p S= = max(e0/h; min) = 0,606 =1 - với điều kiện bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0, 256 δe 0,606 0,1 + 0,1 + δp Hệ số xét đến ảnh hưởng trải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên hệ số xác định sau: ϕ1 = 1+ M1 + N1×(0,5× h- a) M+ N×(0,5× h- a) ϕ1 = 1+ 1,606 + 957,350×(0,5×0,8 - 0,04) = 1,364 438,798 + 957,350×(0,5×0,8 - 0,04) Lực dọc tới hạn: N cr = 6,4 E b S×J b × + αs Js ÷ l0 ϕ1 N cr = 6, × 27000 0, 252 × 1,7 × 1010 ì + 7,78 ì 3,7 ì 108 ữ = 5126,04 × 103 14280 1,364 N Ncr = 5126,04 KN Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 77 77 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP η= 1− N N cr = = 1,229 957,350 1− 5126,04 Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng uốn dọc: η e0 = 1, 229 × 485,013 = 596,398 mm Độ lêch tâm: e = e0 + 0,5 x h - a =956,398mm Xác định chiều cao vùng nén X1: X1 = N 957,350 = = 208,119 R b × b 11,5×400 mm So sánh thấy: 2a' = 80 < X1 =208,119< ξR x ho =473 (mm) thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm lớn với: X= X1 = 208,119 Diện tích cốt thép xác địn X 208,12 - h ) 957,35×103 ×(956,39 + - 760) ' 2 As = As = = = 1426,8 R sc (h - a') 280×(760 - 40) N(e+ mm2 Hàm lượng cốt thép: 1426,8 µ = µ'= × 100% = 0, 465% 400 × 760 àt = ì = 0,93% < 3% → kích thước tiết diện chọn hợp lý Hàm lượng cốt thép µt chênh lệch so với hàm lương cốt thép giả thiết không đáng kể nên không cần giả thiết lại b) Tính tốn với cặp nội lực IV-17 Chiều dài tính tốn: l0 = 1,5 x Hd =1,5 x 7850 = 11775 mm (Do cặp tổ hợp nội lực IV-17 có kể tới tải trọng cầu trục) GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 78 78 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP Để tính lực tới hạn giả thiết tỉ số cốt thép toàn bộ: µt = 0,97% Tính mơmen qn tính tiết diện cốt thép J s bê tông J b : h 800 J s = àt ì bì h ×( - a) = 0,0093× 400×760×( - 40) = 3,8×108 (mm ) 2 3 b× h 400 × 800 Jb = = = 1,7×1010 (mm4 ) 12 12 Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: = 0,5 – 0,01 x (l0/h) – 0,01 x Rb = 0,238 e0/h =373,696 / 600 = 0,461 e p S= = max(e0/h; min) = 0,461 =1 - với điều kiện bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0, 296 δe 0, 461 0,1 + 0,1 + δp Hệ số xét đến ảnh hưởng trải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên hệ số xác định sau: ϕ1 = 1+ M1 + N1×(0,5× h- a) M+ N×(0,5× h- a) ϕ1 = 1+ 1,606 + 957,350×(0,5×0,8 - 0,04) = 1,283 502,038 +1467,794×(0,5×0,8 - 0,04) Lực dọc tới hạn: N cr = 6,4 E b S×J b × + αs Js ÷ l0 ϕ1 N cr = 6,4 × 27000 0,296 × 1,7 × 1010 ì + 7,78 ì 3,8 ì 108 ữ = 8611,81 × 103 117752 1, 283 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 79 N 79 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP Ncr = 8611,81 KN Hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc: η= 1− N N cr = = 1, 205 1467,794 1− 8611,81 Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng uốn dọc: η e0 = 1, 205 × 368,702 = 444, 455 mm Độ lêch tâm: e = e0 + 0,5 x h - a =804,455mm Xác định chiều cao vùng nén X1: X1 = N 1467,794 = = 319,086 R b × b 11,5×400 mm So sánh thấy: 2a' = 80 < X1 =319,086 < ξR x ho =473 (mm) thỏa mãn giả thiết, tính tốn theo nén lệch tâm lớn với: X= X1 = 319,086 Diện tích cốt thép xác địn X 319,1 - h ) 1467,8×103 ×(804,5 + - 760) ' 2 As = As = = = 1485, 25 R sc (h - a') 280×(760 - 40) N(e+ mm2 Hàm lng ct thộp: 1485, 25 = à' = ì 100% = 0, 488% 400 ì 760 àt = × µ = 0,976% < 3% → kích thước tiết diện chọn hợp lý Hàm lượng cốt thép µt chênh lệch so với hàm lương cốt thép giả thiết không đáng kể nên không cần giả thiết lại c) Tính tốn cốt thép với cặp IV-18 GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 80 80 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP Chiều dài tính tốn: l0 = 1,5 x Hd =1,5 x 7850 = 11775 mm (Do cặp tổ hợp nội lực IV-17 có kể tới tải trọng cầu trục) Để tính lực tới hạn giả thiết tỉ số cốt thép tồn bộ: µt = 0,71% Tính mơmen qn tính tiết diện cốt thép J s bê tông J b : h 800 J s = àt ì bì h ì( - a) = 0,0093× 400×760×( - 40) = 2,8×108 (mm ) 2 3 b× h 400 × 800 Jb = = = 1,7×1010 (mm4 ) 12 12 Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng độ lệch tâm S: = 0,5 – 0,01 x (l0/h) – 0,01 x Rb = 0,238 e0/h =373,696 / 600 = 0,320 e p S= = max(e0/h; min) = 0,320 =1 - với điều kiện bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1 = 0,362 δe 0,320 0,1 + 0,1 + δp Hệ số xét đến ảnh hưởng trải trọng tác dụng dài hạn: Do M M1 dấu nên hệ số xác định sau: ϕ1 = 1+ M1 + N1×(0,5× h- a) M+ N×(0,5× h- a) ϕ1 = 1+ 1,606 + 957,350×(0,5×0,8 - 0,04) = 1, 282 416,479 +1816,076×(0,5×0,8 - 0,04) Lực dọc tới hạn: GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 81 81 ... Nguyễn Đoàn Khuê 38 38 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP p S= =1 - với điều kiện bê tông cốt thép thường 0,11 0,11 + 0,1 = + 0,1... LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD : Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 36 36 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ... Khuê 12 12 ĐẠI HỌC THỦY LỢI CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP B A C D Hình 7: Sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên khung ngang • Xác định giá trị W1,