DO AN BE TONG COT THEP SO II THIET KE KHUNG NGANG NHA CONG NGHIEP MOT TANG

Chọn kích thước cột : Trong trường hợp số liệu của đồ án: sức nâng trục nhỏ hơn 30T, nhịp nhà nhỏ hơn 30 m ta chọn loại cột đặc có tiết diện chữ nhật... Hoạt tải ngang của xe con: Luc h

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

BE TONG COT THÉP SỐ I NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TANG

Nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép, ba nhịp đều nhau,có cửa mái để thông gió và chiếu sáng đặt tại nhịp giữa L= 21m, cùng cao trình ray R=6.5m, ở mỗi nhịp có hai cầu trục chạy điện, chế độ làm việc nặng sức trục Q=20/5 T, dây móc cầu cứng Bước cột

a= 12m Địa điểm xây dựng tại Bắc Ninh

ƯA CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIÊN:

1 Chọn kết cấu mái :

Với nhịp L=21 m chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, độ dốc các thanh

cánh trên i=1/10, chiều cao giữa dàn có thể chọn như sau:

H= (1/7 + 1/9)L = (21/7 + 21/9) = (3, + 2,33) m.Chọn H = 2,8 m

Chiều cao dau dan: Hga =H- 2 =2,8- 10” 2

-Khoảng cách giữa các mắt dàn ở thanh cánh thượng lấy bằng 3m

=1,8 m

-Khoảng cách giữa các mắt dàn ở thanh cánh hạ lấy bằng 6m

Cửa mái chỉ đặt ở nhịp giữa được bố trí dọc nhà, chiều Tộng của cửa mái lấy bằng 12m, cao 4m

Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống dưới như sau:

- Hai lớp gạch lá nem kế cả vữa lót đày 5 cm

- Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm

- Lớp bê tông chống thắm dày 4 cm

- Panen mái là dạng panen sườn, kích thước 12 x 3 m cao 45 cm

Tổng chiều dày các lớp mái: t= 5 + 12 +4+ 45 = 66 cm

- Nhịp cầu trục được xác định : Lx = L- 2À =21 — 2.0,75 =19,5 m

- Cầu trục làm việc ở chế độ nặng, sức truc Q=20/5 T , Lx =19,5 m tra bang ta có các chỉ

tiêu của cầu trục chạy điện như sau:

x 1400

Ta chọn đường ray có chiêu cao: H, = 150 (mm)

Trọng lượng tiêu chuẩn của đường ray: g; = 150 kG/m

- Với bước cột a =12 m, nhịp nhà L= 21 m, sức trục Q = 20 T [| of

ta chọn dâm tiêt diện chữ I băng bê tông côt thép với các kích

thước được chọn theo thiết kế định hình:

R- cao trình ray đã cho R = 6,5 m

H„ chiều cao ray và các lớp đệm H, = 0,15 m

H,- chiều cao dầm cầu trục H, = 1,4m

V =6,5- (0,15 + 1,4) = 4,95

SVTH : NGUYON DUY CH= -Lí P:2004X1

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

- Cao trình đỉnh cột: D =R + H‹ + ai

Hạ- chiều cao cầu trục tính từ cao trình ray đến đỉnh xe con, Hạ = 2,4m

ai- khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái,

chọn: a¡= 0,15m đảm bảo ai > 0,1 m D=6,5+2,4+0,15 =9,05 m

- Cao trình đỉnh mái: M = D +h + h„„ + t

Chiều cao kết cấu mang lực mái: h = 2,8m

Chiều cao cửa mái: Don = 4m

Tổng chiều dày các lớp mái: t = 0,66 m

Cao trình đỉnh mái ở nhịp thứ hai có cửa mái:

Mp = 9,05 + 2,8 + 4 + 0,66 = 16,51 m

Cao trình mái ở 2 nhịp biên không có cửa mái:

M, = 9,05 + 2,8+ 0,66= 12,51 m

4 Chọn kích thước cột :

Trong trường hợp số liệu của đồ án: sức nâng trục nhỏ hơn 30T, nhịp nhà nhỏ hơn 30 m

ta chọn loại cột đặc có tiết diện chữ nhật

-Bề rộng cột b được chọn theo thiết kế định hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột trên

và cột dưới, cho cả cột biên lẫn cột giữa, với a =12 cm ta chon b = 50 cm thoả mãn độ

mảnh của cột theo phương ngoài mặt phẳng là:

lựb = 1,2 Hự/ b =1,2.5,45/ 0,5 = 13,08 < 30

- Xác định chiều cao tiết diện phần cột trên:

SVTH :NGUYÔN DUY CH+ -Lí P:2004X1

+Cột biên: chọn dựa vào điều kiện a¿ = 2 - B¡ — h, >6 ( em ) Với a¿ là khoảng cách từ mép bên cầu trục đến mép trong của cột

Tra bảng ta được Bị = 26 (cm); À = 75 (cm)

Chọn h; = 40 ( cm ) thoả mãn điều kiện a¿ =75 - 40 — 26 = 9 > 6 (cm)

+Cột giữa: chọn dựa theo điều kiện a¿ =^.- B,— 0,5 hị

Chọn h, = 60 (cm) thoả mãn điều kign ay =75 — 0,5 60 — 26 = 19 >6 (cm)

- Xác định chiều cao tiết diện phần cột dưới:

+Cột biên chọn hạ = 60 (cm) thoả mã điều kiện : hạ >Hạ / 14 = 5,45/14 = 0,39 m

+Cột giữa chọn hạ = 80 (cm)

- Xác định kích thước vai cột:

+ Cột biên : h„ = 60 cm ; l,= 40 cm ;góc nghiêng cạnh dưới của vai bằng 45°

+ Cột giữa : hy =60 cm ; l,=60 cm ;góc nghiêng cạnh dưới của vai bằng 45°

- Kiểm tra độ mảnh của cột :

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

SVTH :NGUYÔN DUY CH+ -Lí P:2004X1

IL- XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN :

Stt Các lớp mái Tải trọng tiêu | Hệ số Tải trọng tính

chuẩn kG/m” |vượttải | toánkG/m”

1 2 lớp gạch lá nem + vữa lót dày

- Phần mái hở ở đầu hồi do panen không đủ dé đặt panen dự kiến đổ bù bằng bê tông

rộng 1,5 m, chiều cao bằng chiều cao panen (45 cm), y=2500 kG/mÌ có tải trọng tính toán : P“ = 2500 x 0,45 x 1,1 = 1237,5 kG/m?

- Tĩnh tải do toàn bộ mái: 3 gm =(117+187,2+110).a.L + 352.a.(L~2.1,5)

2 Tĩnh tải do dầm cầu trục và ray cầu chạy :

Trọng lượng tiêu chuẩn bản thân dầm cầu trục, ray cầu chạy :

Ga= G; + axg,

G¡ : trọng lượng bản thân dầm cầu trục, GŸ =11,3 T,n=1,1

gr- trọng lượng ray va cdc lép dém, g,° = 150 (kG/m’), n =1,1

Ga= 1,1.(11,3 + 12x 0,15) = 14,41 (T) Tải trọng Ga đặt cách trục dinh vi 0,75 m

3 Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột :

Tải trọng này tính theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột

nội lực cho khung

4 Hoạt tải sửa chữa mái :

Mái nhà công nghiệp ở đây là mái nặng cho nên ta lây :

Trị số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố đều trên 1m” mặt bằng mái lấy bằng

p° = 75 kG/mỶ, n = 1,3 Hoạt tải này đưa về thành lực tập trung P„ đặt ở đầu cột

P„= 0,5xnxp°xaxU

P„= 0,5 x 1,3 x 75 x 12 x 21 = 12285 (kG) = 12,285(T)

Điểm đặt của P„ đặt trùng với vị trí của Gạ

5 Hoạt tải cầu trục :

a Hoạt tải đứng do cầu trục:

Với số liệu cầu trục đã cho: Q = 20/5 T, Lx=19,5 m chế độ làm việc nặng tra bảng ta có

-Bề Tộng của cầu trục : B = 6,3 (m)

- Khoảng cách giữa hai trục bánh xe cầu trục : K = 4,4 (m)

- Áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: P„„¿= 22 (T)

- Hệ số vượt tải theo TCVN 2737 - 1995, n=1.1

| -Trong lugng xe con G = 6,0 T `

Áp lực thăng đứng lớn nhât do hai câu trục đứng cạnh nhau truyện lên vai cột D„„

4 xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực D„„„= 2 X Prax X dy,

ist

SVTH : NGUYON DUY CH= -Lí P:2004X1

Các tung độ của đường ảnh hưởng xác định theo tam giác đồng dạng :

yi=l; yy=7,6/ 12=0,634

y3 = 10,1/ 12 = 0,842 ; yạ =5,7/12 = 0,475

ye = 1+ 0,634 + 0,842 + 0,475 = 2,951

Dyax = 1,1 x 22 x 2,951 = 71,42 (T)

Điểm đặt của D max tring với điểm đặt của Gụ

b Hoạt tải ngang của xe con:

Luc ham ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp dây móc cầu cứng được xác định theo công thức :

6 Hoạt tải do gió :

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

We=nx WoxkxC

SVTH : NGUYON DUY CH= -Lí P:2004X1

Trong đó Wo - áp lực gió ở độ cao 10 m ,theo TCVN-2737-1995 thì Bắc Ninh thuộc vùng II-B nên áp lực Wọ tra bang 14 Wo = 95 (G/m?)

k - hệ số kế đến sự thay đổi ấp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng địa hình, ở đây áp dụng dạng địa hình B Hệ số k xác định tương ứng ở hai mức :

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

đặt ở đầu cột S¡, S; với k lấy trị số trung bình:

K =0.5 x (0,976 + 1,094) = 1,035

Các giá trị hệ số khí động trên các phần mái duge tra theo TCVN 2737 — 1995, lay theo

sơ đồ như trong hình vẽ sau:

Trong đó : Cạ¡ tính với góc œ = 5,71 ( độ dốc ¡ =tgœ =1/10 ), tỉ số a = 9:05 _ 9,43

21

Nội suy —> Cại =-0,46

10 SVTH : NGUYON DUY CH= -Li P:2004X1

- Chiều cao phần cột trên : H,= 4,1 (m)

- Kích thước tiết diện phần cột trên : (50 x 40) cm

- Chiều cao phần cột dưới : Hạ = 5,45 (m)

- Kích thước tiết diện phần cột dưới : (50 x 60) cm

- Chiều dài cột để tính toán : H= 4,1 + 5,45 = 9,55 (m)

Mômen quán tính của tiết diện: ot

Trong đó :

J : Mômen quán tính

b,h: kích thước tiết diện ngang của cột

- Mômen quán tính tiết diện phần trên vai cột :

- Kích thước tiết diện phần cột trên : (50 x 60) cm

- Chiều cao phần cột dưới : Hạ = 5,45 (m)

- Kích thước tiết diện phần cột dưới : (50 x 80)cm

- Chiều đài cột để tính toán : H = 4,1 + 5,45 = 9,55 (m)

- Momen quán tính tiết diện phần trên vai cột :

- Momen quán tính tiết diện phần dưới vai cột :

(sơ đồ tính và biểu đồ mô men cột biên do tĩnh tải mái Gạ¡ gây ra)

Xác định nội lực trong các tiết diện cột :

- Mômen: M¡= - 116,94.0,05 = - 5,85 (T.m)

Mn= - 5,85 + 2,373 x 4,1 = 3,88 (T.m) Mir = - 116,94 (0,05 + 0,1) + 2,373x 4,1 =- 7,81 (T.m)

My = - 116,94 (0,05 + 0,1) + 2,373x 9,55 = 5,12(T.m)

- Luc doc: Nr= Nu = Nur= Nw = 116,94 (T)

- Lực cắt: Qiy = 2,373 (T)

b Cột giữa :

Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải mái Gm¡và Gm› như hình vẽ:

Khi đưa Gại ,G„¿ về đặt ở trục cột ta được lực:

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

(so dé tính và biểu đồ mô men cột giữa do tĩnh tải mái Gạ¡ Ga gây ra)

Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

3 Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục :

a Cột biên : Sơ đồ tính với tĩnh tải dầm cầu trục cho trên hình vẽ :

Ga= 14,41 T; ea=A - 0,5ha = 0,75 — 0,5 x 0,6= 0,45 (m)

Luc Gy gay ra momen dat tai vai cột:

16 SVTH : NGUYON DUY CH= -Li P:2004X1

5 Nội lực do hoạt tải mái :

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

Lực Pạ¿ đặt ở bên phải gây ra mô men ở đỉnh cột

M= Pwo x e, = 12,285 x 0.15 = 1,843 (T.m)

Mô men và lực cắt trong cột do mô men này gây ra được xác định bằng cách nhân

m6 men do tinh tai Gm gay ra voi ty số Mp/MG = 1,843/1,311 =1,406

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

- Lực doc :Nr= Nu = Nin = Nyy =12,285 (T)

- Lye cat: Qiy= - 0,233 1,406 =- 0,328 (T)

Do Pmi=Pm2 nén ndi luc do Py gay ra duge suy ra tir ndi luc do Pao bằng cách đổi

dấu mô men và lực cắt còn lực dọc thì giữ nguyên Biểu đồ mô men như hình vẽ :

( Nội lực do hoạt tải mái )

6 Nội lực do hoạt tải thẳng đứng của cầu trục :

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

Trong trường hợp Dạa; đặt ở phía bên trái thì các giá trị mômen và lực cắt ở trên sẽ

có dấu ngược lại

( Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục )

7 Nội lực do lực hãm ngang cầu trục :

Luc Trax đặt cách đỉnh cột một đoạn là :

y=4,1-H,=4,1-1,4=2,7 (m)

Ta có -Ö— = 2'” = 0,66 H 41

Có thể dùng công thức lập sẵn để tính phản lực :

Thx (1-4) 1+k

Tại vị trí tác dụng của T„ax thì My = 2,17 x 2,7 = 5,859 (T.m)

(So đồ tính và nội lực do lực hãm ngang của cầu trục)

8 Nội lực do hoạt tải gió :

Với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn bộ khung có chuyền vị ngang ở đỉnh cột Giả thiết các xà ngang có độ cứng vô cùng và vì các đỉnh cột ở cùng mức nên chúng có chuyên vị ngang là như nhau Dùng phương pháp chuyên vị đê tính, hệ chỉ có một ẩn số A là chuyển Vị ngang ở đỉnh cột Hệ cơ bản được lập nên bằng cách thêm một gôi tựa cô định ở đâu cột đê ngăn cản chuyên vị ngang đâu cột Hệ

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

r : Phản lực trong liên kết ở tại đầu cột khi nó chuyên vị một đoạn bang 1 don

vị

A: an sé (chuyén vi ngang cua đầu cột)

R¿: phản lực ở liên kết trong hệ cơ bản

Khi gió thôi từ trái sang phải thì R¡ và Rạ xác định theo sơ đô như hình vẽ :

Nội lực ở các tiết diện cột:

Biều đồ nội lực trường hợp gió thổi từ trái sang phải ở hình vẽ dưới

Trường hợp gió thổi từ phải sang trái lấy biểu đỗ nội lực đổi ngược lại

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

IH : TÔ HỢP NÓI ï

Nội lực trong các tiết điện cột được sắp xếp và tổ hợp lại ở bảng dưới

Trong bản ngoài giá trị nội lực còn ghi rõ số thứ tự của cột mà nội lực được chọn

để đưa vào tổ hợp Tại các tiết diện I, II, II chỉ đưa vào tổ hợp các giá trị M và N,

ở tiết diện IV còn đưa thêm lực cắt Q, cần dùng khi tính móng Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đưa vào 1 loại hoạt tải ngắn hạn Trong tổ hợp cơ bản 2 đưa vào ít nhất

2 loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp 0,9 Ngoài ra theo điều 5.16 của TCVN

2737-1995 khi xét tác dụng của 2 cầu truc(trong tổ hợp có cộng cả cột 7:8 hoặc cột

9:10 ) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,95 với cầu trục làm việc ở chế độ

nặng còn khi xét tác dụng của 4 cầu trục (trong tổ hợp của nó có cộng cả cột 7:8

và 9:10 ) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,8(chế độ làm việc nặng)

IV- CHỌN VẬT LIÊU :

- Bê tông cấp độ bền B25 có Rụ = 14,5 MPa ; Ry=1,05 Mpa ; E¿= 30.10 MPa

- Cot thép dọc dùng thép nhóm C-III có Rs=Rsc = 365 MPa ; Es= 20.10 MPa

- Cốt thép đai nhóm C-I có Rs=Rsc = 225 MPa

Tra bảng với bê tông B25, thép nhóm C-III có các trị số :

Ến=0,563 ; @ p= 0,405 ; IMPa = 10 kG/em?

V- TINH TOAN TIET DIEN COT TRUC A :

1 Phần cột trên :

Chiều dài tính toán lạ = 2,5H, = 2,5 x 410= 1025 cm

Kích thước tiết điện : b= 50cm, h = 40cm

Giả thiết chọn a = a” = 4 em, họ = 40 — 4 = 36cm

họ - a` =36- 4= 32 cm

D6 manh Ay = lo/h = 1025/40 = 25,625 > 8 cần xét đến uốn dọc

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nghi ngờ là nguy hiểm ghi ở bảng sau

Độ lệch tâm tinh todn: eg = M/N + e,

vi e,14 d6 Iéch tâm ngẫu nhiên, lấy bằng 1,5 cm thoả mãn điều kiện:

ea > ( h/30 = 40/30 = 1,333cm; H,/600 = 410/600 = 0,683 cm; Icm)

Vi 2 cap ndi luc trai dấu nhau có trị số mômen chênh lệch nhau quá lớn và trị số

mômen dương lại rất bé nên ta không cần tính vòng, ở đây dùng cặp 2 để tính thép

ca Ag va Ag’ sau dé kiểm tra với cặp 1 va 3

a Tính với cặp 3 :

Để tính toán ảnh hưởng của uốn doc, tam gia thiét pr = 2,5%,

Tính mô men quán tính của tiết diện :

I, = b x hỶ/12 = 50 x 40” /12 = 266667 cm”

Mô men quán tính của diện tích tiết diện cốt thép :

Is = bk x b xho x (0,5 h— a)” = 0,025x50 x36 x (20— 4)*= 11520 cm*

Với cặp 3 có eo/h = 15,48/40 = 0,387

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn : vì Man ngược chiều với M

nên mang dấu âm

ổ P

0,= max (ep /h, Onin )

Onin = 0,5 — 0,01.1p/h -0,01R, =0,5 — 0,01.1025/40 -0,01.14,5 =0,099

Ổ, =max ( 0,387 ; 0,099 ) =0,387

6, : hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép ứng lực trước

Bê tông cốt thép thường O, =1

26 SVTH : NGUYON DUY CH= -Li P:2004X1

với độ mảnh Ay, = 25,625 có H„in = 0,1%, =ự > Umin > thoa man

Ding As = 21,82 để tính As theo công thức :

Ry.bx+ Rẹ A$ —NÑ - 145x50x20+3650.21,82—130251,5 2

Kiém tra He =( As + As )/bxhu=(21,82 +25,86 (50 x 36) = 0,0265>p = 2,65%

so với trị sô giả thiệt là 2,5% là xâp xỉ nhau, có thê không cân tính lại

Chon thép As : 328 + 222 (26,07 cm’)

As : 128 + 422 (21,36 cm’)

27

SVTH : NGUYON DUY CH= -Lí P:2004X1

Hé số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn : vì Mạ; ngược chiều với M

nên mang dấu âm

®ả ,n b t«ng cèt thÐp sè ii GVHD :NGUYÔN Vị N PHONG

0,11 S= +0,1

6, : hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép ứng lực trước

Bê tông cốt thép thường Ởp =1

Xác định sơ bộ x theo công thức :

— N+R¿.Ac—R„.A, _ 119195+3650x(26,07-21,36) thối Enš HH

N.e <M, > tiét dién da kha năng chịu cặp nội lực 2

c Kiểm tra với cặp 1 :

Vì cặp l có mô men ngược dấu với cặp 3 là cặp tính thép nên với cặp l có:

29 SVTH : NGUYON DUY CH= -Li P:2004X1