Thiết kế khung nhà công nghiệp 1 tầng 3 nhịp

Thiết kế khung nhà công nghiệp 1 tầng 3 nhịp

Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam Đồ án bê tơng THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP TẦNG NHỊP Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam Phần 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG VÀ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC : 1/Số liệu đề Kích thước L1(m) L2(m) Đề A B Số liệu 21 24 Bê tơng Cốt thép Địa điểm B15 AI TP.HCM Q1(T) I 15/3 Đất Rtc=1.5daN/cm2 Q2(T) III 30/5 Hr(m) c 8.5 Số bước cột 10 Bước cột • Cấu tạo khung gồm: + Cột bê tơng cốt thép + Kết cấu mái + Cửa trời nhịp giữa,chiều rộng 6m,chiều cao 2.5m + Mái lợp panen bê tơng cốt thép 1.5m x 6m + Cầu trục chạy điện có một/hai móc cẩu,chế độ làm việc nặng Tra bảng chọn cầu trục ta có thơng số sau c Q Lk B K Hct B1 Pmc ax Pmin (T) (m) (mm) (mm) (mm) (mm) (T) (T) 15/ 19.5 6300 4400 2300 260 18.5 Gxc (T) 6m Gct (T) 30.5 30/ 22.5 6300 5100 2750 300 31.5 12 52.0 2/Trục định vị : - Cột biên : Vì nhà cơng nghiệp có sức trục cầu trục Q < 30T nên trục định vị trùng với mép ngồi cột - Cột : Trục định vị trùng với trục hình học cột Tuong 21000 A B Cột biên Cột 3/Chọn dầm cầu trục Với nhịp dầm cầu trục 6m, sức trục lớn Q = 30(T), chọn dầm cầu trục theo kết cấu định hình bảng tra(chọn chung cho nhịp nhằm thiết kế cầu trục cao trình) Chiều cao : Hc =1000 (mm) Bề rộng sườn : b = 200 (mm) Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam Bề rộng cánh : bc = 570 (mm) Chiều cao cánh : hc = 120 (mm) Trọng lượng : t = 4,2 (T) 4/Chọn ray Chọn loại ray KP-100,chiều cao ray hr = 150mm Trọng lượng tiêu chuẩn 1m dài : grc = 70 kg/m 5/Chọn kết cấu mái • Với nhịp 21m 24m chọn kết cấu dàn bê tơng cốt thép dạng hình thang, chiều cao đầu dàn hđd =1.2m, độ dốc mái i = 1/12 • Cửa trời đặt nhịp giữa, lcm = 6m, = 2.5m • Các lớp mái cấu tạo từ xuống sau:  Hai lớp gạch nem kể vữa lót dày 5cm  Lớp bê tơng nhẹ cách nhiệt dày 12cm  Lớp bê tơng chống thấm dày 4cm  Panel mái dạng sườn, kích thước 6×1,5m, cao 30cm Tổng chiều dày lớp mái: t=5+12+4+30=51cm 6/Chiều cao khung ngang • Cao trình đỉnh ray: Hr =V+ hr + Hdcc =V+0.12+1=8.5m • Cao trình vai cột : V = 8.5-1-0.15=7.35m • Cao trình đỉnh cột: D = Hr + Hct + a1 Hct : chiều cao cầu trục a1 : khe hở an tồn từ đỉnh xe đến đáy dàn, chọn a1 = 0.1m Cột giữa: D = 8.5+2.75+0.1 = 11.35m Cột biên: D = 8.5+2.3+0.1 = 10.9m Chọn chung cao trình đỉnh cột D=11.35m • Cao trình đỉnh mái: M = D + h +hcm + t h: chiều cao kết cấu mang lực mái, h = hđd + i×L/2 Nhịp : h = 1.2 + (1/12)×(24/ 2) = 2.2 m Nhịp biên : h = 1.2 + (1/12)×(21/ 2) = 2.075≈2.1 m Cao trình đỉnh mái nhịp có cửa mái: M2 = 11.35 + 2.2 + 2.5 + 0.51 = 16.56 m Cao trình đỉnh mái hai nhịp biên khơng có cửa mái: M1 = 11.35 + 2.1 + 0.51 = 13.96 m 7/Chọn tiết diện cột vai cột : Chiều dài cột trên: Ht = D – V = 11.35 – 7.35 = m Chiều dài cột dưới: Hd = V + a2 = 7.35 + 0.5 = 7.85 m a2 : khoảng cách từ mặt đến mặt móng, chọn a2 = 0.5m Căn vào sức trục chiều dài cột Tiết diện cột chọn sau : - Cột biên : + Cột : 350x350 (mm) + Cột : h = Hd/13 ≈ 600 (mm) b = H d/22 ≈ 350 (mm) - Cột : + Cột : 600x400 (mm) + Cột : h = Hd/10 ≈ 800 (mm) B = H d/20 ≈ 400 (mm) Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam II XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG : Tĩnh tải mái : - Trọng lượng lớp mái : Stt Các lớp mái Dày (cm) γ (kN/m3) 18 gtc (kN/m2) 0.9 1,2 gtt (kN/m2) 1.08 12 12 1.44 1,2 1.73 25 1.0 1,1 1.1 1,1 1.98 Hai lớp gạch nem kể vữa Lớp bê tơng nhẹ cách nhiệt Lớp bê tơng chống thấm Panel 6×1,5 m 1.8 Tổng cộng 5.14 n 5.89 - Trọng lượng thân dàn mái : Nhịp biên : L = 21m, Gtc = 81 kN ; n = 1.1 => Gdb = 89.1 kN Nhịp : L = 24m, Gtc = 96 kN ; n = 1.1 => Gdg = 105.6 kN - Trọng lượng khung cửa mái : Bố trí nhịp Gtc = 14 kN ; n = 1.1 => Gcm = 15.4 kN  Tĩnh tải mái quy lực tập trung : Nhịp biên : Gm1 = 0,5( Gdb + gtt×L1 ) = 0,5( 89.1 + 5.89×6×21 ) = 415.6 kN Nhịp : Gm2 = 0,5( Gdg + gtt×L2 + Gcm ) = 0,5( 105.6 + 5.89×6×24 + 15.4 ) = 484.6 kN  Vị trí đặt lực hình vẽ 150 150 150 Gm1 A Gm1 Gm2 B Tĩnh tải dầm cầu trục : GCT = Gc + gr + Gc : Trọng lượng thân dầm cầu trục Gc = 42 kN + gr : Trọng lượng ray lớp đệm grtc = 0.7 kN  GCT = 1.1 ( 42 + 6×0.7) = 50.8 kN  GCT đặt cách trục định vị 0,75m hình vẽ : Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp 750 750 GCT A GVHD:TS Hồng Nam 750 GCT GCT B Tĩnh tải trọng lượng thân cột : + Cột biên : Phần cột trên: Gtb = n×bt×ht×Ht×γ = 1.1×0.35×0.35×4×25 = 13.5 kN Phần cột dưới: Gdb = n×bd×hd×Hd×γ = 1.1×0.35×0.6×7.85×25 = 45.3 kN + Cột giữa: Phần cột trên: Gtg = n×bt×ht×Ht×γ = 1.1×0.4×0.6×4×25 = 26.4 kN Phần cột dưới: Gdg = n×bd×hd×Hd×γ = 1.1×0.4×0.8×7.85×25 = 69.1 kN Hoạt tải mái : Hoạt tải tiêu chuẩn : ptc = 0.75 kN/m2 ; n=1.3  Hoạt tải mái đưa lực tập trung Pm đặt đầu cột Pm = 0.5×n×ptc×L + Nhịp biên Pm1 = 0.5×1.3×0.75×6×21 = 61.4 kN + Nhịp Pm2 = 0.5×1.3×0.75×6×24 = 70.2 kN  Vị trí đặt lực tương tự vị trí đặt lực tĩnh tải mái Hoạt tải cầu trục : a/ Hoạt tải đứng cầu trục : - Áp lực thẳng đứng cầu trục đứng cạnh truyền lên vai cột D max xác định theo đường ảnh hưởng hình vẽ Dmax = n×P cmax × ∑yi + Nhịp biên : Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp P2 GVHD:TS Hồng Nam P3 P1 y2 y1 P4 y3 Từ y1=1 tính : y2 = 0.267, y3 = 0.683  Dmax = 1.1×185×(1 + 0.267 + 0.683) = 396.8 kN + Nhịp : Vị trí kích thước cầu trục tương tự nhịp biên  Dmax = 1.1×315×(1 + 0.267 + 0.683) = 675.7 kN  Điểm đặt Dmax trùng với điểm đặt GCT b / Hoạt tải lực hãm ngang xe : - Trọng lượng xe : + Nhịp biên : Gxc = 70 kN + Nhịp : Gxc = 120 kN - Tổng hợp lực ngang tác dụng lên tồn cầu trục : + Nhịp biên : To = (Q + Gxc).fms nxc’/nxc = (150 + 70) ×0.1×2/4 = 11 kN + Nhịp : To = (Q + Gxc).fms nxc’/nxc = (300 + 120) ×0.1×2/4 = 21 kN - Lực hãm ngang tiêu chuẩn lên bánh xe cầu trục + Nhịp biên : T1 = To / = 5.5 kN + Nhịp : T1 = To / = 10.5 kN - Lực xơ ngang cầu trục : + Nhịp biên: Tmax = n×T1c×∑yI = 1.1×5.5×(1+0.267 + 0.683) = 11.8 kN + Nhịp giữa: Tmax = 1.1×10.5× (1 + 0.267 + 0.683) = 22.5 kN - Lực Tmax đặt cao trình mặt dầm cầu trục, cách mặt vai cột m Tmax Tmax 1000 Tmax A B Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam Hoạt tải gió : - Khu vực TP HCM, địa hình B, hoạt tải gió tiêu chuẩn Wotc = 0.83 kN/m2 - Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy phân bố ứng với giá trị lớn tính đỉnh cột W = n×Wk×c×a + k : hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao Cao trình đỉnh cột +11.35 m, nội suy từ bảng tra k = 1.02 Cao trình đỉnh mái +16.56 m, nội suy từ bảng tra k = 1.10 + c : hệ số khí động (xác định theo sơ đồ 16 TCVN 2737-1995) Phía gió đẩy c = +0,8 Phía gió hút c = -0,4  Phía gió đẩy : qđ = 1.2×0.83×1.02×0.8×6 = 4.88 kN/m  Phía gió hút : qh = 1.2×0.83×1.10×0.4×6 = 2.63 kN/m - Phần tải trọng tác dụng mái, từ đỉnh cột trở lên đưa thành lực tập trung đặt đầu cột W với ktb = 0.5(1.02 + 1.10) = 1.06 + Xác định hệ số khí động ce1 : α =arctg(1/12) = 4.763o, H1/L = 11.35/21 = 0.54, nội suy có ce1 = - 0.6 ce1 = -0.6 ce1 = -0.6 -0.3 -0.6 -0.6 -0.6 +0.3 -0.5 -0.6 -0.4 +0.8 -0.4 21000 A 24000 B 21000 C D + Tải trọng tác dụng : W = n×k×W∑ci.hi W = 1.2×1.06×0.83× 6× (0.8×1.2 – 0.6×0.875– 0.6×0.875 – 0.3×0.75 + 0.3×2.5 – 0.6×0.25 + 0.6×0.25+ 0.6×2.5 + 0.6×0.75 + 0.5×0.875 + 0.4×0.875 + 0.4×1.2 ) = 23.14 kN Biểu đồ áp lực gió : Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam W= 23.14kN qd= 4.88 qh= 2.63 210 00 A 240 00 B 21000 C D Đồ án bê tơng 2:Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam Phần II : XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG I/ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẰNG BẢNG TRA : Các đặc trưng hình học : a/ Cột trục biên A, D : + Cột : Chiều cao Ht = m Tiết diện 35×35 cm + Cột : Chiều cao Hd = 7.85 m Tiết diện 60×35 cm + Chiều cao tồn cột : H = Ht + Hd = + 7.85 = 11.85 m + Moment qn tính tiết diện : Jt = b×ht3/12 = 35×353/12 = 125052 cm4 Jd = b×hd3/12 = 35×603/12 = 630000 cm4 + Các thơng số: t = Ht /H = / 11.85 = 0.3375  Jd   630000  − 1÷ = 0,33753  − 1÷ = 0.155  125052   Jt  k = t3  b/ Cột trục B, C : + Cột : Chiều cao Ht = m Tiết diện 60×40 cm + Cột : Chiều cao Hd = 7.85 m Tiết diện 80×40 cm + Chiều cao tồn cột : H = Ht + Hd = + 7.85 = 11.85 m + Moment qn tính tiết diện : Jt = b×ht3/12 = 40×603/12 = 364583 cm4 Jd = b×hd3/12 = 40×803/12 = 1000417 cm4 + Các thơng số: t = Ht /H = / 11.85 = 0.3375  Jd   1000417  − 1÷ = 0,33753  − 1÷ = 0.067  364583   Jt  k = t3  Quy ước chiều nội lực : Chiều dương nội lực hình vẽ sau: 10 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp ( d = 6mm > dmax/4= 22/4 = 5.5mm, s =250mm < 15dmin =15 × 18 = 270mm + Kiểm tra nén cục : - Đỉnh cột chịu lực nén mái truyền vào: N = Gm + Pm = 415.6 + 61.4 = 477 kN - Bề rộng dầm mái kê lên cột 24cm bề dài 26cm Aloc1 = 24 × 26 = 624cm ; Aloc = 37 × 40 = 1480cm - Hệ số : ϕb = Aloc 1480 = = 1.33 < Aloc1 624 - Hệ số kể đến truyền khơng tải trọng lên đầu cột ξ = 0.75 - Khả chịu ép cục tiết diện: [ N cb ] = ξϕb Rb Aloc1 = 0.75 ×1.33 × 8.5 ×103 × 624 ×10−4 = 530.5kN [ N cb ] > N = 477kN => thỏa điều kiện chịu nén cục Theo cấu tạo ta gia cố đầu cột luới vng d6, kích thước lưới 6x6cm + Tính vai cột : - Kích thước vai cột hv = 50 cm, lv = 40 cm - Chiều cao làm việc h0 = 900 – 30 = 870mm = 87cm - Khoảng cách từ lực P đến mép cột : av = 15cm -Sơ đồ tính coi console ngắn - Lực tác dụng lên vai cột : P = Dmax + GCT = 396.8 + 50.8 = 447.6kN - Kiểm tra kích thước vai cột : - Kiểm tra kích thước vai cột : P = 447.6kN < 2.5 Rbt bh0 = 2.5 × 0.75 × 103 × 0.4 × 0.87 = 625.5kN P≤ 1.2kv Rbt bh02 1.2 ×1× 0.75 ×103 × 0.4 × 0.87 = = 11816.6kN av 0.15 => Thỏa điều kiện chịu lực vai cột • Tính cốt dọc : - Vai cột làm việc console ngắn, ngàm mép cột M = P.av = 447.6 × 0.15 = 67.14kNm - Tính cốt thép với moment tăng 25% M = 1.25M = 1.25 × 67.14 = 83.9kNm M 83.9 αm = = = 0.0326 < α R = 0.446 Rbbh0 8.5 × 10 × 0.4 × 0.87 ξ = − (1 − 2α m ) = − − × 0.0326 = 0.033 ξ Rbbh0 0.033 × 8.5 ×103 × 0.4 × 0.87 = = 4.36 ×10−4 m2 = 436mm2 RS 225 × 10 Chọn 2d18(509mm ) o Tính cốt thép chịu lực cắt : P = 447.6 kN Qv = 447.6 > Rbt bh0 = 0.75 × 103 × 0.4 × 0.87 = 261kN - Và h = 90cm > 2.5av = 2.5 × 15 = 37.5cm nên vai cột dùng cốt xiên cốt ngang h 90 = 22.5cm - Chọn cốt đai ngang d 8a150 , thỏa mãn điều kiện a < = 4 AS = - 32 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp 10002 + 2502 = 515.4mm ) −4 2 khơng bé hơn: 0.002bh0 = 0.002 × 0.4 × 0.87 = 6.96 ×10 m = 696mm khơng bé - Diện tích cốt xiên cắt qua phân nửa vai cột ( l2 = 0.15Rb bh02 0.15 × 8.5 ×103 × 0.4 × 0.87 P− 447.6 − cv 0.411 Ax = = MB = 30.47kNm • Khi cẩu lắp : - Cột nằm nghiêng - 33 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp -Điểm cẩu đặt vai cột(C) cách đầu cột 4.1m, chân cột tì lên mặt đất - Nội lực cột: M C = −50.4kNm M max = 48.2kNm - Kiểm tra cột trên: AS = 3d 22 + 2d18(1649mm ) M td = RS AS (h0 − a ' ) = 225 × 103 ×16.49 × 10−4 (0.365 − 0.035) = 122.4kNm > MC = 50.4kNm - Kiểm tra cột dưới: AS = 3d 22(1140.3mm ) M td = RS AS (h0 − a ' ) = 225 × 103 ×11.4 × 10−4 (0.565 − 0.035) = 135.98kNm > Mmax = 48.2 kNm 9.75 50.4 48.2 4.1 7.75 2/ Cột trục B : a/ Cột : - Chiều dài tính tốn l0 = 2.5H t = 2.5 × = 10m - Kích thước tiết diện chọn : b = 40cm; h = 60cm - Giả thiết chọn a = a’= 40mm, suy ra: h0 = 60 − = 56cm l 1000 = 16.7 > 8, cần xét đến uốn dọc tải dài hạn - Độ mảnh λ = = h 60 H h h 600 - Độ lệch tâm ngẫu nhiên : ea = max( , )= = = 20 mm 30 30 600 30 - Độ lệch tâm tính tóan : eo =max(eo1 ,ea ) - Nội lực tiết diện : Cặp nội lực M kNm N kN 219.60 996.60 -289.50 981.90 -285.50 1045.00 eo1= M N mm 0.220 0.295 0.273 e0=max(e01,ea) (m) Mdh kNm Ndh kN 0.220 0.295 0.273 4.4 4.4 4.4 926.6 926.6 926.6 + Tính với cặp 2: - Giả thiết µ = 1.4% - Tính cốt thép đối xứng momen dương âm có độ lớn tương đối gần : - 34 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp AS = AS' = N (e − h0 + x / 2) RS' (h0 − a ' ) -Ta có bảng kết quả: Is(m4) Ncr(kN) 7.2x10-3 5880 Từ kết ta chọn : η 1.200 e(m) 0.614 AS' (mm2) AS (mm2) 1660 1660 µ(%) 1.49 AS' : 3d 22 + 2d18(1649.3mm ) AS : 3d 22 + 2d18(1649.3mm ) + Kiểm tra nội lực: Cặp M(kNm) 234.30 -180.60 222.00 N(kN) 930.40 914.60 977.80 N 0.485 0.477 0.510 M -0.272 0.194 0.259 Biểu đồ tương tác hình : -Giảm bớt 1d18 thay 1d22 1d18 bên,biểu đồ tương tác hình dưới: - 35 - ∆µ(%) 0.09 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp -Vậy chọn AS' : 2d 22 + 2d18(1269.2mm ), AS : 2d 22 + 2d18(1269.2mm ) µ=1.13% b/ Cột : - Chiều dài tính tốn l0 = 1.5H d = 1.5 × 7.85 = 11.78m - Kích thước tiết diện chọn : b = 40cm; h = 80cm - Giả thiết chọn a = a’= 40mm, suy ra: h0 = 80 − = 76cm l 1178 = 14.73 > 8, cần xét đến uốn dọc tải dài hạn - Độ mảnh λ = = h 80 H h h 800 - Độ lệch tâm ngẫu nhiên : ea = max( , )= = = 26.7 mm 600 30 30 30 - Độ lệch tâm tính tóan : eo =max(eo1 ,ea ) - Nội lực tiết diện : Cặp nội lực M kNm N kN 370.70 -360.40 -286.00 1698 1767 1952 eo1= M N mm 0.218 0.204 0.147 e0=max(e01,ea) (m) Mdh kNm Ndh kN 0.218 0.204 0.147 -7.4 -7.4 -7.4 1097 1097 1097 + Tính với cặp : - Giả thiết µ = 0.8% - Tính cốt thép đối xứng momen dương âm có độ lớn tương đối gần : - 36 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp AS = AS' = N (e − h0 + x / 2) RS' (h0 − a ' ) -Ta có bảng kết quả: Is(m4) Ncr(kN) 7.2x10-3 8285 Từ kết ta chọn : η 1.271 e(m) 0.619 AS' (mm2) AS (mm2) 1300 1300 µ(%) 0.85 AS' : 2d 22 + 2d18(1269.2mm2 ), AS : 2d 22 + 2d18(1269.2mm ) µ=0.85% + Kiểm tra nội lực : Cặp M(kNm) 0.654 0.680 0.751 N(kN) 0.224 -0.231 -0.182 N 0.654 0.680 0.751 M 0.224 -0.231 -0.182 Biểu đồ tương tác hình : c/ Tính tốn theo điều kiện khác : + Kiểm tra khả chịu lực theo phương ngồi mặt phẳng uốn : - Cột : l0 = 1.2 H t = 1.2 × = 4.8m 480 λ= = 12 ⇒ φ = 0.955 40 - 37 - ∆µ(%) 0.05 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp µ= AS + AS' (12.69 + 12.69) ×10−4 = = 1.13% < µ max = 3% bh0 0.4 × 0.56 [ N td ] = φ ( Rb Ab + RSC A ) = 0.955(8.5 × 103 × 0.4 × 0.6 + 225 × 103 × 12.69 × ×10 −4 ) = 2493.5kN > Nmax = 977.8kN - Cột : l0 = 1.2 H d = 1.2 × 7.85 = 9.42m 942 λ= = 23.6 ⇒ φ = 0.75 40 A + AS' (12.69 + 12.69) ×10−4 µ= S = = 0.83% < µ max = 3% bh0 0.4 × 0.76 [ N td ] = φ ( Rb Ab + RSC AS ) = 0.75 × (8.5 ×103 × 0.4 × 0.76 + 225 ×103 ×12.69 × ×10 −4 ) = 2366kN > Nmax = 1952kN + Kiểm tra theo khả chịu cắt : Qmax = 63.3kN < 0.6 Rbt bh0 = 0.6 × 0.75 × 103 × 0.4 × 0.76 = 136.8kN => bê tơng đủ khả chịu lực cắt - Chọn cốt đai theo cấu tạo d 6a 250 ( d = 6mm > dmax/4= 22/4 = 5.5mm, s =250mm < 15dmin =15 × 18 = 270mm) + Kiểm tra nén cục : - Đỉnh cột chịu lực nén mái truyền vào : N trai = Gm + Pm = 415.6 + 61.4 = 477 kN N phai = Gm + Pm = 484.6 + 70.2 = 554.8kN - Bề rộng dầm mái kê lên cột 24cm bề dài 26cm Aloc1 = 24 × 26 = 624cm ; Aloc = 35 × 35 = 1225cm - Hệ số: ϕb = Aloc 1225 = = 1.25 < Aloc1 624 - Hệ số kể đến truyền khơng tải trọng lên đầu cột ξ = 0.75 - Khả chịu ép cục tiết diện: [ N cb ] = ξϕb Rb Aloc1 = 0.75 ×1.25 × 8.5 ×103 × 624 ×10−4 = 497.25kN [ N cb ] < N = 554.8kN => khơng thỏa điều kiện chịu nén cục Bên phải gia cố đầu cột luới vng d6, kích thước lưới 6x6cm Bên trái đủ khả chịu lực,ta đặt lưới vng d6,kích thước lưới 6x6cm + Tính vai cột : - Kích thước vai cột hv = 60 cm, lv = 60 cm - Chiều cao làm việc h0 = 1200 – 40 = 1160mm = 116cm - Khoảng cách từ lực P đến mép cột : av = 35cm - Lực tác dụng lên vai cột : P = Dmax + Gd = 675.7 + 50.8 = 726.5kN - Kiểm tra kích thước vai cột : P = 726.5kN < 2.5 Rbt bh0 = 2.5 × 0.75 × 103 × 0.4 × 1.16 = 870kN -Cầu trục làm việc chế độ nặng KV=0.75 1.2kv Rbt bh02 1.2 × 0.75 × 0.75 ×103 × 0.4 ×1.16 P≤ = = 1038kN av 0.35 - 38 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp => Thỏa điều kiện chịu lực vai cột • Tính cốt dọc : - Vai cột làm việc console ngắn, ngàm mép cột M = P.av = 726.5 × 0.35 = 254.3kNm - Tính cốt thép với moment tăng 25% M = 1.25M = 1.25 × 254.3 = 317.8kNm M 317.8 αm = = = 0.07 < α R = 0.446 Rbbh0 8.5 × 10 × 0.4 × 1.162 ξ = − (1 − 2α m ) = − − × 0.07 = 0.072 ξ Rbbh0 0.072 × 8.5 ×103 × 0.4 ×1.16 = = 12.64 ×10−4 m = 1264mm2 RS 225 ×103 Chọn 2d 22 + 2d18(1269.2mm ) o Tính cốt thép chịu lực cắt : P = 726.5 kN Qv = 726.5kN > Rbt bh0 = 0.75 ×103 × 0.4 ×1.16 = 348kN - Và h = 120cm > 2.5av = 2.5 × 35 = 87.5cm nên vai cột dùng cốt xiên cốt ngang h 120 = 30cm - Chọn cốt đai d 8a150 , thỏa mãn điều kiện a < = 4 - Diện tích tiết diện cốt xiên cắt qua phân nửa vai cột( l = 1200 + 350 = 1250mm ) khơng bé : 0.002bh0 = 0.002 × 0.4 × 1.16 = 9.24 × 10 −4 m = 924mm khơng bé AS = 0.15Rb bh02 0.15 × 8.5 ×103 × 0.4 ×1.162 726.5 − cv 0.698 = MB = 37.5kNm • Khi cẩu lắp : - Điểm cẩu đặt vai cột(C) cách đầu cột 4.1m, chân cột tì lên mặt đất - Nội lực cột: M C = −66.4kNm M max = 61.6kNm - Kiểm tra cột trên: AS = 2d 22 + 2d18(1269.2mm ) M td = RS AS (h0 − a ' ) = 225 × 103 ×12.69 × 10−4 (0.56 − 0.04) = 148.5kNm > MC = 66.4kNm - Kiểm tra cột dưới: AS = 2d 22 + 2d18(1269.2mm2 ) M td = RS AS (h0 − a ' ) = 225 × 103 ×12.69 × 10−4 (0.56 − 0.04) = 148.5kNm > Mmax = 61.6 kNm 12 66.4 4100 3800 61.6 3950 11850 - 40 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp Phần : TÍNH MĨNG - 41 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp Dữ liệu tốn : tc 2 Cường độ tiêu chuẩn đất : Rd = 1.5daN / cm = 150kN / m Trọng lượng trung bình đất đắp móng : γ tb = 22kN / m I/ TÍNH TỐN MĨNG CỘT BIÊN : -Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực sau để tính tốn : Mtc(kNm) Ntc(kN) Qtc(kN) Cặp M(kNm) N(kN) Q(kN) 238.3 525 52.40 207.2 456.5 45.6 -189.5 882.5 -43.00 -164.8 767.4 -37.4 -187.2 937.6 -42.10 -162.8 815.3 -36.6 1/ Xác định kích thước đáy móng : - Chọn chiều sâu chơn móng H = 1.6m - Xác định sơ diện tích đáy móng: Fm = N tc 1.2 × 815.3 = = 8.36m tc R − γ tb H 150 − 22 ×1.5 - Chọn Fm = b = 3.2×2.6 = 8.32m2 - Chọn sơ chiều cao móng: h = m - Moment trọng tâm đáy móng : M mtc = M tc + Qtc h N mtc = N tc + γ tb h.Fm - Độ lệch tâm: etc = M mtc N mtc Ap lực có dạng hình thang tính tốn theo cơng thức : tc p max, = ptbtc = N tc Fm  6e tc 1 ±  a      c c pmax + pmin Kết tính tốn trình bày bảng : M mtc Cặp N mtc e tc 252.8 752.2 0.336 -202.2 1063.1 0.190 -199.4 1111.0 0.179 tc tc Ta thấy pmax = 179.7 kN / m < 1.2 Rd = 180kN / m tc p max 149.7 174.7 179.7 tc pmin >0 ptbtc = 132.3kN / m < Rdtc = 150kN / m Vậy móng chọn thỏa điều kiện chịu lực 2/ Kiểm tra điều kiện chọc thủng móng : - 42 - tc p 29.4 78.4 84.8 ptbtc 89.5 126.6 132.3 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp - Điều kiện chống xun thủng : pxt = ptt A1≤ pcx = 0.75RbtBho - Chọn chiều dày lớp bê tơng cốt thép móng a = 5cm + Tính pcx : h0 = h − a = − 0.05 = 0.95m, Rbt = 750kN / m B = bc + h0 = 0.35 + 0.95 = 1.3m => p cx = 0.75 Rbt Bh0 = 0.75 × 750 × 1.3 × 0.95 = 694.7 kN + Tính p xt : A1 = (b + bc + 2h0 )(a − a c − 2h ) = (2.6 + 0.35 + × 0.95)(3.2 − 0.6 − × 0.95) = 0.631 m2 a + a c + 2h0   tt tt tt tt p tt = 0.5 p max + ( p + ( p max − p )× ) 2a   Với : p tt max,min N tt 6e tt = (1 ± ) ab a Trong : N tt : khơng tính trọng lượng đất móng M tt e = tt N tt M = 1.15M mtc tt - Ta có kết tính sau : Cặp M mtc M tt N tt e tt tt p max 252.8 -202.2 290.7 -232.5 525.00 882.50 -199.4 -229.3 937.60 0.554 0.263 0.245 131.71 160.42 166.21 tt p p tt 0.00 126.23 49.70 155.80 57.02 161.66 -Ta thấy pxt < pcx Vậy thỏa điều kiện xun thủng 3/ Tính cốt thép cho móng : Chọn cặp cặp nguy hiểm để tính tt pmax = 166.21kN / m pmin = 57.02kN / m a/ Theo phương cạnh dài a : (a + ac ) (3.2 + 0.6) = 57.02 + (166.21 − 57.02) × = 122.53 kN 2a × 3.2 tt tt pTB = ( pmax + p1tt ) / = (166.21 + 122.53) / = 144.37 kN / m tt M = pTB b(a − ac ) = ×144.37 × 2.6 × (3.2 − 0.6) = 291kNm 8 M 291 = = 15.13 ×10−4 m = 1513mm Fa = 0.9 Rs h o 0.9 × 225 × 103 × 0.95 tt tt tt p1tt = pmin + ( pmax − pmin ) Chọn d12a 200(1696mm ) - 43 - p tt A1 79.7 98.4 102.1 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp b/ Theo phương cạnh ngắn b : N tt 937.6 (b − bc ) = (2.6 − 0.35) = 251.25kNm 8b × 2.6 M 251.25 = = 13.06 ×10−4 m = 1306mm Fa = 0.9 Rs h o 0.9 × 225 × 10 × 0.95 M= Chọn d12a 200(1809mm ) II/ TÍNH TỐN MĨNG CỘT GIỮA : -Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực sau để tính tốn : Cặp M(kNm) N(kN) Q(kN) 298.6 1510.0 -360.4 1767.0 -286.0 1952.0 52.8 -75.7 -44.0 Mtc(kNm) Ntc(kN) Qtc(kN) 259.7 1313.0 45.9 -313.4 1536.5 -65.8 -248.7 1697.4 -38.3 1/ Xác định kích thước đáy móng : - Chọn chiều sâu chơn móng H = 1.6m - Xác định sơ diện tích đáy móng : kN tc 1.2 × 1697.4 = = 17.74m Fm = tc R − γ tb H 150 − 22 ×1.6 - Chọn Fm = b = 4.4×3.4 = 14.96m2 - Chọn sơ chiều cao móng: h = 1.2 m - Moment trọng tâm đáy móng : M mtc = M tc + Qtc h N mtc = N tc + γ tb h.Fm M mtc - Độ lệch tâm: e = tc Nm tc Ap lực có dạng hình thang tính tốn theo cơng thức : p N tc = Fm tc max,min ptbtc =  6e tc 1 ±  a      c c pmax + pmin Kết tính tốn trình bày bảng : M mtc Cặp 314.7 -392.4 -294.6 tc max Ta thấy p N mtc e tc 1839.6 2063.1 0.171 0.190 2224.0 0.132 tc p max 151.7 173.7 175.5 = 175.5kN / m < 1.2 R = 180kN / m 2 tc d tc pmin >0 ptbtc = 148.7kN / m < Rdtc = 150kN / m Vậy móng chọn thỏa điều kiện chịu lực - 44 - tc p 94.3 102.1 121.8 ptbtc 123.0 137.9 148.7 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp 2/ Kiểm tra điều kiện chọc thủng móng : a/ Tính với cặp : - Điều kiện chống xun thủng : pxt = ptt A1≤ pcx = 0.75RbtBho - Chọn chiều dày lớp bê tơng cốt thép móng a = 5cm + Tính pcx : h0 = h − a = 1.2 − 0.05 = 1.15m, Rbt = 750kN / m B = bc + h0 = 0.4 + 1.15 = 1.55m => p cx = 0.75 Rbt Bh0 = 0.75 × 750 × 1.55 × 1.155 = 1002.6 kN + Tính p xt : A1 = (b + bc + 2h0 )(a − a c − 2h ) = (3.4 + 0.4 + × 1.15)(4.4 − 0.8 − × 1.15) = 1.983 m2 a + a c + 2h0   tt tt tt tt p tt = 0.5 p max + ( p + ( p max − p )× ) 2a   Với : tt p max, = N tt 6e tt (1 ± ) ab a Trong : N tt : khơng tính trọng lượng đất móng M tt N tt M tt = 1.15M mtc e tt = - Kết tính tóan trình bày bảng : Cặp M mtc M tt N tt e tt tt p max 314.7 -392.4 -294.6 362.0 -451.2 -338.8 1510.0 1767.0 1952.0 0.240 0.255 0.174 133.93 159.25 67.94 129.06 76.98 153.17 255.9 303.7 161.36 99.60 156.80 310.9 tt p -Ta thấy pxt < pcx Vậy thỏa điều kiện xun thủng 3/ Tính cốt thép cho móng : Chọn cặp cặp nguy hiểm để tính tt pmax = 161.36kN / m pmin = 99.6kN / m a/ Theo phương cạnh dài a : (a + ac ) (4.4 + 0.8) = 99.6 + (161.36 − 99.6) × = 136.1 kN 2a × 4.4 tt tt pTB = ( pmax + p1tt ) / = (161.36 + 136.1) / = 148.7 kN / m tt M = pTB b(a − ac ) = ×148.7 × 3.4 × (4.4 − 0.8) = 819kNm 8 tt tt tt p1tt = pmin + ( pmax − pmin ) - 45 - p tt p tt A1 GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp Fa = M 819 = = 35.17 ×10−4 m = 3517 mm 0.9 Rs h o 0.9 × 225 × 10 ×1.15 Chọn d12a120(3392.9mm ) b/ Theo phương cạnh ngắn b : N tt 1952 (b − bc ) = (3.4 − 0.4) = 645.88kNm 8b × 3.4 M 645.88 = = 27.74 ×10−4 m = 2774mm Fa = 0.9 Rs h o 0.9 × 225 × 10 ×1.15 M= Chọn d12a 200( 2601mm ) - 46 - [...]... -927 -927 -10 58 -996.6 -9 81. 9 -10 45 4,7,9 4,8,9 4,7,9 4,6,7,9 ,11 4,5,8,9 ,12 4,5,6,7,8,9 ,10 ,11 33 0.5 -2 01 33 0.5 37 0.7 -252.6 19 7 .1 -17 03 -14 25 -17 03 -16 98 -14 40.6 -19 18 4 ,11 4 ,12 4,7,9 4,5,8,9 ,11 4,6,7,9 ,12 4,5,6,7,8,9 ,10 ,12 218 .6 - 233 -16 6.4 298.6 -36 0.4 -286 -10 97 -10 97 -17 72 -15 10 -17 67 -19 52 17 .6 -20.6 - 63. 3 52.8 -75.7 -44 - 25 - GVHD :TS Hoàng Nam Đồ án bê tơng 2: Thiết kế khung nhà cơng nghiệp Phần... + 10 .67 = 53. 6 kN - Phản lực liên kết do các đỉnh cột chuyển vị ∆ = 1 được tính bằng : r 11 = r1A + r1B + r1C + r1D 3EJ d 3 × E × 630 000 × 10 −8 = = 0.98 10 −5 EkN / m r1A = r1D = 3 H ( 1+ k ) 11 .8 53 ( 1 + 0 .15 5 ) 3 × E × 10 00 417 10 −8 = 1. 69 10 −5 E r1B = r1C = 3 11 .85 ( 1 + 0.067 ) r 11 = 2(r1A + r1B) = 2×(0.98 × 10 -5+ 1. 69 × 10 -5)E = 5 .34 × 10 -5E 21 Đồ án bê tơng 2 :Thiết kế khung nhà cơng nghiệp ∆=−... N Q 13 .65 -525.2 4.48 2. 53 - 61. 5 0.99 - -26.9 -39 6.7 -17 .3 - ± 23. 85 0 -5 - IIIIII Cột Tĩnh tải 4 Hoạt tải mái Phía Phía nhịp nhịp AB BC 5 6 Tổ hợp cơ bản 1 Max Mmin Mtư Ntư Ntư Nmax 13 14 15 4,5 4,5 0 0 -11 .9 -11 .9 0 0 -477 -477 4,5 4,7,9 4,5 -0.8 -17 .8 10 . 43 -76.7 10 . 43 0 0 -4 91 -429 -4 91 4,7,9 4 ,12 4,7,9 -0.8 -17 .8 10 3 .1 -39 .3 10 3 .1 0 0 -877 -480 -877 4 ,11 4 ,12 4,7,9 224.6 -17 5 238 .3 -16 1 -37 .1 0...  = 10 13 kN 1 1 = = 1. 735 N 429 .1 1− 1 N cr 10 13 η e0 = 1. 735 × 0 .19 6 = 0 .34 ≥ 0.3h0 = 0 .3 × 0. 31 5 = 0.095m η= - Ta tính cho trường hợp nén lệch tâm lớn h 0 .35 − a = 1. 735 × 0 .19 6 + − 0. 035 = 0.48 m 2 2 Ne − α R Rbbh02 429 .1 0.48 − 0.446 × 8.5 10 3 × 0 .35 x0. 31 5 2 AS' = = × 10 6 = 11 79.5 mm2 ' 3 Rsc (h0 − a ) 225 10 (0. 31 5 − 0. 035 ) e = η e0 + AS' 6 13 = = 1. 06% > µmin = 0.2% Kiểm tra: bh0 35 0 × 31 5 ... 0 0 0 0 12 5.2 33 .1 17 .5 0 0 0 76.4 0 -76.4 0 2 93 -674.5 -17 2 -39 7 33 .1 17 .5 0 0 76.4 0 -76.4 0 -12 4.6 -674.5 - 53. 2 73. 3 -39 7 31 . 3 34 .4 17 .6 0 0 ±8.6 ±4.47 226 0 19 .1 -226 0 -19 .1 Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Max Mmin Mtư Max Mmin Mtư Ntư Ntư Nmax Ntư Ntư Nmax 13 14 15 16 17 18 4,6 4,5,6 4,5,6 20.9 11 .6 -970 -10 32 4,8,9 4,7,9 4,5,6 4,6,8,9 ,11 4,5,7,9 ,12 4,5,6,7,9 ,12 16 2.7 -242 4.9 219 .6 -289.5... 0.446 αm = ξ = 1 − 1 − 2α m = 1 − 1 − 2 × 0 .19 05 = 0. 2 13 ξ h0 = 0. 2 13 × 0. 615 = 0 . 13 1 > 2a ' = 2 × 0. 035 = 0.07m => tính được : R bx + RS' AS' − N 8.5 × 10 3 × 0.4 × 0 . 13 1 + 14 .9 10 −4 × 225 10 3 − 525 AS = b = = 11 .38 10 −4 m2 3 RS 225 × 10 2 Vậy As = 11 38 mm Từ kết quả trên ta chọn : Thép bên trái : 3d 22 (11 40.3mm 2 ) Thép bên phái : 3d 22 + 2d18 (16 49.3mm 2 ) Hàm lượng µ =1. 13% - 30 - GVHD :TS Hoàng... 0 .15 m - Moment do Pm1 gây ra tại đỉnh cột : M1 = Pm1×et = − 61. 4×0 .15 = −9. 21 kNm - Phản lực đầu cột : R1 = 3M 1 ( 1 + k / t ) 3 × ( −9. 21) ( 1 + 0.067 / 0 .33 75 ) = = 1. 31 kN 2H ( 1 + k ) 2 11 .85 ( 1 + 0.067 )  Nội lực trong các tiết diện cột : MI = -9. 21 kNm MII = MIII = -9. 21 + 1. 31 4 = -3. 97 kNm 16 Đồ án bê tơng 2 :Thiết kế khung nhà cơng nghiệp GVHD:TS Hồng Nam MIV = -9. 21 + 1. 31 11 .85= 6. 31 kNm... Dmax×e = 39 6.8×0.75 = −297.6 kNm - Phản lực đầu cột : R1 = 3M ( 1 − t 2 ) 2H ( 1 + k ) = 3 × ( −297.6 ) ( 1 − 0 .33 752 ) 2 11 .85 ( 1 + 0.067 ) = − 31 . 3kN  Nội lực trong các tiết diện cột : MI = 0 kNm MII = 31 . 3x4 = 12 5.2 kNm MIII = 12 5.2 – 297.6 = - 17 2.4 kNm MIV = 31 . 3 11 .85 – 297.6 = 73. 3 kNm N1 = NII =0 ; NIII = NIV = -39 6.8 kN Q = 31 . 3 kN R D max e =0.75 + 17 2.4 12 5.2 - 39 6.8 31 . 3 - + 73. 3 M N Q... kNm Ndh kN 0.0 21 0 .19 6 0 .16 9 8.0 8.0 8.0 429 .1 429 .1 429 .1 + Tính với cặp 2 : - Giả thiết µ = 1. 8% bh 3 0 .35 x 0 .35 3 = = 1. 25 x10 3 (m 4 ) 12 12 e0 0 .19 6 δe = = = 0.56 h 0 .35 l 10 δ e ≥ δ e,min = 0.5 − 0. 01 0 − 0.01Rb = 0.5 − 0. 01 − 0.01x8.5 = 0 .12 9 h 0 .35 I= E s 21 × 10 4 = = 9 . 13 E b 23 × 10 3 h 0 .35 I s = µbh0 ( − a ) 2 = 1. 8 × 10 −2 × 0 .35 × 0. 31 5 × ( − 0. 035 ) 2 = 3. 89 × 10 −5 (m 4 ) 2 2 α= Moment... R 1 e = 0 .15 e = 0 .15 - Lực tác dụng tại đầu cột : Gm = Gm1 + Gm2 = 415 .6 + 484.6 = 900.2 kN M1 = 415 .6(−0 .15 ) + 484.6(0 .15 ) = 10 .35 kNm - Phản lực đầu cột: R1 = 3M 1 ( 1 + k / t ) 3 10 .35 ( 1 + 0.067 / 0 .33 75 ) = = 1. 5kN 2H ( 1 + k ) 2 11 .85 ( 1 + 0.067 )  Nội lực trong các tiết diện cột : MI = 10 .35 kNm MII = 10 .35 – 1. 5×4 = 4 .35 kNm MIII = MII = 4 .35 kNm MIV = 10 .35 - 1. 5 11 .85= -7.425 kNm N1