ĐỒ án bê TÔNG cốt THÉP số 2 THIẾT kế KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP một TẦNG

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: Lực hầm

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

BO AN BE TONG COT THEP SO II

THIẾT Kẫ KHUNG NGANG NHÀ CễNG NGHIỆP MỘT TẢNG

Ê6 LIEU CHO TRUGC:

Nhà cụng nghiệp 1 tầng lấp ghộp, ba nhịp đều nhau,cú cửa mỏi để thụng giú và

chiến sỏng đặt tại nhịp giữa L= 21m, cựng cao trỡnh ray R=6.5m, ở mỗi nhịp cú hai cầu

trục chạy điện, chế độ làm việc nặng sức trục Q=20/5 T, dõy múc cẩu cứng Bước cột

a= 12m Địa điểm xõy dựng tại Bắc Ninh

LAA CHON Ric THUGS CAC CAU ITN:

1 Chọn kết cấu mỏi ;

Với nhịp L=21 m chọn kết cõu dàn bờ tụng cốt thộp dạng hỡnh thang, độ đốc cỏc thanh

cỏnh trờn i=1/10 , chiều cao giữa dàn cú 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 đầu dàn: Hạa =H- iS =2,8- 102 =1,8 m

-Khoảng cỏch giữa cỏc mắt dàn ở thanh cỏnh thượng lấy bằng 3m

-Khoảng cỏch giữa cỏc mắt dàn ở thanh cỏnh hạ lầy bằng 6m

Cửa mỏi chỉ đặt ở nhịp giữa được bố trớ dọc nhà, chiều rộng của cửa mỏi lấy bằng 12m, cao 4 m

Cỏc lớp mỏi được cấu tạo từ trờn xuống dưới như sau:

- Hai lớp gạch lỏ nem kể cả vữa lút day 5 cm

- Lớp bờ tụng nhẹ cỏch nhiệt dày 12 cm

- Lớp bờ tụng chống thấm dày 4 cm

- Panen mỏi là dạng panen sườn, kớch thước 12 x 3 m cao 45 cm

Tổng chiều đày cỏc lớp mỏi: t= 5 + 12 + 4 + 45 = 66 cm

2 Chon dam chu trye

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

tiêu của câu trục chạy điện như sau:

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

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

~ Với bước cột a =12 m, nhịp nhà LẪ= 21 m, sức trục Q = 20T of

ta chọn dầm tiết diện chữ I bằng bê tông cốt thép với các kích

thước được chọn theo thiết kế định hình:

R- cao trình ray đã cho R = 6,5 m

H,- chiéu cao Tay và các lớp đệm H, = 0,15 m

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

Chiều cao cửa mái: h„ = 4m

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

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

M2 = 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 đưới, 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 :

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

+C6t biộn: chon dựa vào điều kiện aa = 4 - B — h, >6 ( em ) Với a¿ là khoảng cỏch từ

mộp bờn cầu trục đến mộp trong của cột

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

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

+€Cột giữa: chọn dựa theo điều kiện a¿= À - B,— 0,5 hy

Chon h, = 60 (cm) thoả món điều kiện a, =75 — 0,5 60 — 26 = 19 >6 (cm)

- Xỏc định chiều cao tiết diện phần cột dưới:

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

+€ột giữa chọn hạ = 80 (cm)

- Xỏc định kớch thước vai cột:

+ Cột biờn : h, = 60 cm ; l,= 40 cm ;gúc nghiờng cạnh đưới của vai bằng 45°

+ Cột giữa : hy =60 cm ; l=60 cm ;gúc nghiờng cạnh dưới của vai bằng 45°

- Kiểm tra độ mảnh của cột :

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

Stt Cỏc lớp mỏi Tải trọng tiờu | Hệ sụ Tai trọng tớnh

chuẩnkG/m” |vượttải | toỏnkG/m”

1 2 lớp gạch lỏ nem + vữa lút dày

- Tĩnh tải do toàn bộ mỏi: g„ =(117+187,2+110).a.L + 352.a.1+2.1,5)

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

3 Tinh tai do trong lượng bản thõn cột :

Tải trong này tớnh theo kớch thước cầu tạo cho từng phõn cột

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

+ Phần cột trộn: G, = 0,5 x 0,6 x 4,1 x 2,5 x 1,1 = 3,38 (T)

+ Phancột đưới: Gạ =(0,5 x 0,8 x 5,45 +2x0,5 Sorte, 0,6 )x 2,5x 1,1= 6,74

(T)

Tường xõy gạch là tường tự chịu lực nờn trọng lượng bản thõn nú khụng gõy ra

nội lực cho khung

4 Hoạt tải sửa chữa mỏi :

Mỏi nhà cụng nghiệp ở đõy là mỏi nặng cho nờn ta lõy :

Trị số hoạt tải mỏi tiờu chuẩn phõn bố đều trờn 1m? mat bang mỏi lấy bằng

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

P„= 0,5xnxp°xaxL

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

Điểm đặt của P„ đặt trựng với vị trớ cha Gu

5 Hoạt tải cầu trục :

a Hoạt tải đứng do cầu trục:

Với số liệu cầu trục đó cho: Q = 20/5 T, L„=19,5 m chế độ làm việc nặng tra bảng ta cú

- Bề rộng của cầu trục : B = 6,3 (m)

- Khoảng cỏch giữa hai trục bỏnh xe cầu trục : K = 4,4 (m)

ơ Ap lực lớn nhất tiờu chuẨn của một bỏnh xe cầu trục lờn Tay: Pum„= 22 (T)

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

_ 7Trong lượng xe con G = 6,0 T

Áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lờn vai cột D„„

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

yi=1l; y2=7,6/ 12 =0,634

ya = 10,1/ 12 = 0,842 ; y, =5,7/12 = 0,475

by = 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 trùng với điểm dat cua Ga

b Hoạt tải ngang của xe con:

Lực hầm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp đây móc cầu

cứng được xác định theo công thức :

1 xe _1 Q+Gx_1 20+6

mo 2 10 2° 19 ch Ế) 2046),

Luc ham ngang lớn nhất Tay do hai cần trục làm việc gần nhau được xác định theo

đường ảnh hưởng như đôi với Dạax :

'Tmax= n x Tịx< > y

=11x1, 3x 2,951= 4,22 (T)

Xem lực Tay truyền lên cột ở mặt và trên đầm cầu trục, cách mặt vai cột 1,4m và cách

đỉnh cột l đoạn: y =4,1— 1,4 = 3,7 (m)

6 Hoạt tải đo gió :

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

k-hé số kế đến sự thay đổi áp 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 tái trọng gió tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành lực tập trung

đặt ở đầu cột Sị, 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 được tra theo TCVN 2737 — 1995, lấy theo

sơ đồ như trong hình vẽ sau:

Trong đó : Cại tính với góc œ = 5,71 ( độ dốc ì =tgo =1/10 ), tỉ số T 9.05 0,43 a

Nội suy > C,; =-0,46

SVTH :NGUYON DUY CH -Li P:2004X1

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

4,0m

04 2, 1.8m 8m

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

- Chiều cao phẩn cột trờn : H,= 4,1 (m)

- Kớch thước tiết diện phần cột trờn : (50 x 40) cm

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

- Kớch thước tiết điện phần cột đưới : (50 x 60) em

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

Mụmen quỏn tớnh của tiết diện: re

Trong đú :

J : Mụmen quấn tớnh

b,h: kớch thước tiết điện ngang của cột

- Mụmen quỏn tớnh tiết diện phần trờn vai cột :

- Chiều cao phan cột trờn : H,= 4,1 (m)

- Kớch thước tiết diện phần cột trờn : (50 x 60) cm

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

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

- Chiều đài cột đẻ tớnh toỏn : H = 4,1 + 5,45 = 9,55 (m)

- Momen quỏn tớnh tiết diện phần trờn vai cột :

Xác định nội lực trong các tiết điện cột :

Sơ đồ tác dụng của tĩnh tái mái G„¡và G„¿ như hình vẽ:

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

G = Gmi+G„¿ = 116,94+125,68 = 242,62 T và mô men

(sơ đồ tính và biểu đồ mô men cột giữa do tĩnh tải mái G„ị G„ gây ra)

Xác định nội lực trong các tiết điện cột:

3 Nội lực do tĩnh tải đầm cầu trục :

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

——————ễễ——ễ`©

SVTH :NGUYON DUY CH+ -Li P:2004X1

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

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

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

M = Pye x = 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

mô men do tĩnh tải G„ gây ra với tỷ số Mp/Ms = 1,843/1,311 =1,406

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

- Lae doe :Nr= Nu = Nin = Nyy =12,285 (T)

- Lực cắt: Qu= - 0,233 1,406 =- 0,328 (T)

Do P„Ă=P„; nờn nội lực do P„Ă gõy ra được suy ra từ nội lực do P„; bằng cỏch đổi

dõu mụ men và lực cắt cũn lực dọc thỡ giữ nguyờn Biờu đỗ mụ men như hỡnh về :

( Nội lực do hoạt tải mỏi }

6 Nội lực do hoạt tai thắng đứng của cầu trục :

a Cột biờn :

Sơ đỗ tớnh giống như khi tớnh với tĩnh tai đầm cầu trục Ga, nội lực được xỏc định bằng

cỏch nhõn nội lực do Ga gõy ra với tỷ số :

Daas _ 71,42

G, 14,41 = 4,96 Nội lực trong cỏc tiết điện cột :

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

Trong trường hợp D„a; đặt ở phớa bờn trỏi thỡ cỏc giỏ trị mụmen và lực cắt ở trờn sẽ

cú dấu ngược lại

( Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục )

7 Nội lực do lực hóm ngang cầu trục :

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG Tại vị trớ tac dung cha Tmax thi My = 2,17 x 2,7 = 5,859 (T.m)

{So đồ tớnh và nội lực do lực hóm ngang của cầu trục)

$8 Nội lực đo hoạt tải giú :

Với tỏi trọng giú phải tớnh với so đồ toàn bộ khung cú chuyển vị ngang ở đỉnh cột Giả thiết cỏc xà ngang cú độ cửng vụ cựng và vỡ cỏc đỉnh cột ở cựng mức nờn

chỳng cú chuyển vị ngang là như nhau Dựng phương phỏp chuyển vị để tớnh, hệ chỉ cú một ẩn số Alà chuyển vi ngang ở đỉnh cột Hệ cơ bản được lập nờn bằng

cỏch thờm một gối tựa cố định ở đầu cột để ngăn cỏn chuyển vị ngang đầu cột Hệ

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

r : Phõn lực trong liờn kết ở tại đầu cột khi nú chuyển vị một đoạn bằng 1 don

vi

A : ấn số (chuyển vị ngang của đầu cột)

R,: phan lực ở liờn kết trong hệ cơ bản

Ra= Ri +1, x A = 3,485 +0,00261E x (Be) =14(1

Ra= Re=m x A = 0,0066E x c5) =- 5,29 (T)

Biều đồ nội lực trường hợp gió thôi từ trái sang phải ở hình vẽ đưới

Trường hợp gió thôi từ phải sang trái lẫy biêu đô nội lực đôi ngược lại

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

Nội lực trong cỏc tiết điện cột được sắp xếp và tổ hợp lại ở bảng đưới

Trong bản ngoài giỏ trị nội lực cũn ghi rừ số thứ tự của cột mà nội lực được chọn

để đưa vào tổ hợp Tại cỏc tiết điện I, II, HI chỉ đưa vào tổ hợp cỏc giỏ trị M và N,

ở tiết điện IV cũn đưa thờm lực cắt Q, cần ding khi tớnh múng Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đựa vào 1 loại hoạt tải ngắn hạn Trong tổ hợp cơ bản 2 đưa vào ớt nhất

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

2737-1995 khi xột tỏc dụng của 2 cầu trục(trong tổ hợp cú cộng cả cột 7:8 hoặc cột

9:10 ) thỡ nội lực của nú phải nhõn với hệ số 0,95 với cầu trục làm việc ở chế độ

nặng cũn khi xột tỏc dụng của 4 cầu trục ( trong tổ hợp của nú cú cộng cả cột 7:8

và 9:10 ) thỡ nội lực của nú phải nhõn với hệ số 0,8(chế độ làm việc nặng)

IV- CHON VAT LIEU:

- Bờ tụng cấp 46 bộn B25 cộ Rp = 14,5 MPa ; Re=1,05 Mpa ; E= 30.10” MPa

- Cot thộp dọc dựng thộp nhúm C-IIH cú Rs=Rsc = 365 MPa ; Es= 20.10! MPa

- Cột thộp đai nhúm C-I cú Rs=Rsc = 225 MPa

Tra bảng với bề tụng B25, thộp nhúm C-III cú cỏc trị số :

& =0,563 ; Πg= 0,405 ; IMPa = 10 kG/em?

í- TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CỘT TRỤC A :

1, Phần cột trờn :

Chiều dài tớnh toỏn lạ = 2,5H, = 2,5 x 410= 1025 cm,

Kớch thước tiết diện : b = 50cm, h = 40cm

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

họ - a` = 36- 4 = 32 cm D6 manh Ay = Io/h = 1025/40 = 25,625 > 8 cần xột đến uỗn đọc

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

Độ lệch tõm tớnh toỏn: eạ= M/N + e;

với ea là độ lệch tõm ngẫu nhiờn, lấy bằng 1,5 cm thoả món điều kiện:

ca > ( h/30 = 40/30 = 1,333cm; H600 = 410/600 = 0,683 cm; 1cm)

Vỡ 2 cặp nội lực trỏi dấu nhau cú trị số mụmen chờnh lệch nhau quỏ lớn và trị số

mụmen dương lại rất bộ nờn ta khụng cẩn tớnh vũng, ở đõy dựng cặp 2 để tớnh thộp

cả As và As” sau đú kiểm tra với cặp 1 và 3

a Tớnh với cặp 3 :

Để tớnh toỏn ảnh hưởng của nốn đọc, tạm giả thiết 1, = 2,5%,

Tớnh mụ men quỏn tớnh của tiết điện :

014%

6 , 6,= max (eg/h, Onin )

S nin = 0,5 - 0,01.1)/h -0,01R, =0,5 — 0,01.1025/40 -0,01.14,5 =0,099

6, =max ( 0,387 ; 0,099 ) =0,387

6, : hệ số xột đến ảnh hưởng của cốt thộp ứng lực trước

Bờ tụng cốt thộp thường Ốp =1

26

SVTH :NGUYON DUY CH+ -Li P:2004X1

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

Kiểm tra l, =( As + As )/bxhu=(2L,82 + 25,86 )/(50 x 36) = 0,0265— = 2,65%

so với trị số giả thiết là 2,5% là xấp xi nhau, cú thể khụng cần tớnh lại

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

b Kiểm tra với cặp 2 :

Vỡ cặp 2 cú mụ men cựng chiều với cặp 3 đó tớnh thộp nờn đối với cặp 2 cú :

đó ,n b tông cốt thép số ii GVHD : NGUYON Vj N PHONG

5 O14 *3

?

6, = max (eo/h, Onin )

Sin = 0,5 - 0,01.1)/h -0,01R, =0,5 — 0,01.1025/40 -0,01.14,5 =0,099

6, =max ( 0,427 ; 0,099 ) =0,427

6, : hệ số xột đến ảnh hưởng của cốt thộp ứng lực trước

Bờ tụng cốt thộp thường 6, =1

Gia thiết là nộn lệch tõm lớn :2a =7,38 < x < ễ nx họ = 0,563x36,19 =20,38 cm Xỏc định sơ bộ x theo cụng thức :

Ne <M, — tiột diện đủ khả năng chịu cặp nội lực 2

c Kiểm tra với cặp 1 :

Vi cặp 1 cú mụ men ngược dấu với cặp 3 là cặp tớnh thộp nờn với cặp 1 cú:

29

SVTH :NGUYON DUY CH+ -Li P:2004X1