Thuyết minh đồ án bê tông 2: Nhà công nghiệp một tầng 3 nhịp

Thuyết minh đồ án bê tông 2: Nhà công nghiệp một tầng 3 nhịp

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG 2NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BA NHỊP

I/ SỐ LIỆU CHO TRƯỚC

Đặc điểm công trình :

- Công trình xây dựng là nhà công nghiệp 1 tầng,3 nhịp lắp nghép

- Kết cấu chịu lực là khung ngang nhà, dầm dọc, sàn chạy dọc nhà

- Nhịp nhà :

Nhịp biên: L1 = L3 = 21 mNhịp giữa: L2 = 18 m Bước cột: 6 m  Chiều dài nhà: 6 x 10 = 60 m

- Cấu tạo khung:

Cột BTCTCửa trời - giữa nhịp L2, L = 6 m, chiều cao 2,5 m

- Sức trục :

Ở nhịp 1 và 3 có sức trục Q1 = Q3 = 100 KN

Ở nhịp 2 có sức trục Q2 = 100 KN

- Cao trình đỉnh ray : Hr = 7.5 m

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

+ Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lĩt dày 5cm

+ Lớp bê tơng nhẹ cách nhiệt dày 4 cm

+ Lớp bê tơng chống thấm dày 4 cm

+ Mái lợp panen BTCT 1.5m x 6m, cao 30 cm

Tổng chiều dày các lớp mái:

t = 5+12+4+30 = 51cm

- Tường bao che tự chịu lực bằng gạch xây dày 200

- Vật liệu sử dụng :

Bê tông B20

Cốt thép : AI có Rs = Rsc = 225 Mpa, Rsw = 175 MPa

Nền đất tại công trình có RTC = 120 kN/m2; (1daN/cm2= 100 kN/m2)

Cường độ gió tiêu chuẩn : qc = 800 N/m2; (1N/m2 = 10-4 daN/cm2)

II/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

1/Kích thước cầu chạy

-Căn cứ vào sức trục của cầu chạy tra bảng :

Nhịp

Nhịp

Q(kN)

Lk

(m)

B(mm)

K(mm)

(T)

Ptc min

(T)

Xe con(T)

Cầu trục(T)

3/Đường ray

Căn cứ vào áp lực Pmax (13.5; 12.5) chọn ray có

- Chiều cao Hray = 0.15 m

- Trọng lượng tiêu chuẩn trên một mét dài g c

ray = 70 daN/m

4/Dầm cầu chạy

Vì dầm cầu chạy làm bằng BTCT, nhịp dầm 6 m sức trục Q<300 KN Tiết diện ngang chọncho tất cả các nhịp như sau :

- Các kích thước cụ thể như sau:

Chiều cao: Hdcc = 0.8 m;

Bề rộng cánh: bc = 0.57 m;

Chiều cao cánh: hc = 0.12 m;

Bề rộng sườn: bs = 0.2 m;

Chiều cao sườn: hs = 0.68 m

5/ Chiều cao khung ngang

Tính từ mặt móng đến đỉnh cột

- Cao trình đỉnh cột : D = Hr + Hct + a1 = 7.5 + 1.9 + 0.15 = 9.55 m

- Cao độ vai cột : V = Hr - hr - Hdcc = 7.5 – 0.15 -0.8 = 6.55 m

- Chiều cao cột dưới : Hd = V + a2 = 6.55 +0.5 = 7.05 m

- Chiều cao cột trên : Ht = D - V = 9.55 – 6.55 = 3 m

- Chiều cao cột khung : H = Hd + Ht = 7.05 + 3 = 10.05 m

- Cao trình đỉnh mái: M = D+h+hcm+t = D+(hđd+i×L/2)+hcm+t

+ Cao trình đỉnh mái ở nhịp giữa cĩ cửa mái:

- Dùng panel sườn kích thước 61.5 m

- Trọng lượng Panel mái : g = 1.4 T/panel

- Chọn cửa mái có lm = 6 m, trọng lượng toàn bộ kể cả khung cửa kính và kính gm =1,5 T

7/ Dàn mái:

- Dùng dàn thép hình thang , độ dốc cánh trên i= 1/10 Nhịp dàn 21 m

-Chiều cao giữa dàn ( lấy thống nhất cho cả hai loại nhịp H = 10

L

= 21

10= 2.1 m )

-Chiều cao đầu dàn H1 = H –

2

L

8/ Chọn tiết diện cột

Bề rộng cột b chọn thống nhất cho cột trên, cột dưới của cả cột biên và cột giữa là b = 35

cm Thỏa mãn điều kiện:

H

h    m cm

9/ Vai cột: Chọn : lv = 40 cm ; hv = 70 cm ; = 450

II.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG

1/ Tỉnh tải

a)Tỉnh tải mái :

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1 m2 m t b ng mái:ặt bằng mái: ằng mái:

Tải trọng tínhtốn (kG/m2)

1

Hai lớp gạch lá nem kể cả

vữa, dày 5 cm,  =1800

- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái:

c)Trọng lượng bản thân cột :

- Cột trục A(D) biên:

Cột trên : G t = n×bt×ht×Ht×γ =1,1× 0,35×0,4×3×2,5= 1,155 T = 11,55(kN) Cột dưới : G d = 1,1×[0,350,67,050 + 0,4×0.35×(1,1 + 0,7)/2 ]×2,5

a) Hoạt tải mái : tiêu chuẩn ptc = 200 kG/m2 , n= 1.3

Qui về lực tập trung đặt tải Gm ở đầu cột:

Pm = 0,5×n×ptc×a×L

- Ở cột trục A,D : Pm1 = 0.51,3200621 =16380 (kG) = 16,38 T

b)Tải trọng thẳng đứng do cầu trục :

Áp lực thẳng đứng do 2 cầu trục đứng cạnh nhau truyền ên vai cột Dmax xác định theo đường ảnh hưởng (h.vẽ):

c)Tải trọng do lực hãm của xe con :

Lực hãm ngang do 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp mĩc mềm:

Lực Tmax đặt ở cao trình mặt trên dầm cầu trục, cách mặt vai cột 1 m

d)Hoạt tải gió :

- Tải trọng giĩ tác dụng lên mỗi mét vuơng bề mặt thẳng đứng của cơng trình:

Trong đĩ: Wo = 83 (daN/m2) (áp lực giĩ ở độ cao 10 m so với cốt chuẩn trên mặt đất, phụ thuộc vào vùng phân bố áp lực giĩ tại Việt Nam, lấy theo tiêu chuẩn thiết kế 2737-1995 đối với khu vực TP.HCM cĩ địa hình xung quanh trống trải (dạng địa hình A)

-Hê số vượt tải: n = 1,2

Giĩ đẩy c = 0,8; Giĩ hút c = -0,6

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

y2

y1

y3

- Giá trị S tính theo công thức sau:

S n k W   O a c h i i 1, 2 1,03 0,083 6   c h i i 0,616c h i i

+ Dựa vào hình xác định hi:

= 1,07 (T)

IV.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG:

1/.Các đặc trưng hình học :

a / Cột biên :

- Chiều cao phần cột trên : Ht = 3 m

- Kích thước tiết diện : 3540 cm

- Chiều cao tính toán phần cột dưới : Hd = 7,05 m

- Chiều cao tính toán toàn cột : H = 10,05 m

- Phần cột chôn vào hốc móng lấy bằng 800 mm > 700 mm = hd

- Tiết diện cột dưới: 3560 cm

- Chiều dài thực tế của cột : Lc = 10,05 + 0.8 = 10,85 m

- Momen quán tính của tiết diện :

4 t

3

4 d

3

4 d

Với cột đặc K1 = 0  V = 1+ K1 +K = 1.037

- Quy ước chiều dương của nội lực như hình vẽ:

N

QM

2/.Quy ước chiều nội lực :

Lực cắt hướng từ trái sang phải dương, lực dọc gây nén dương

Momen quay cùng chiều kim đồng hồ là dương

Tương ứng phản lực hướng từ trái sang phải

 Phản lực đầu cột : R = R1 + R2 = -0,95 (T)

 Nội lực đầu trong các tiết diện cột :

3.2 Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục :

h

e      m

- Momen ở tiết diện tại vai cột : M = GCT  ed = 4,620.45 =2,079 (Tm)

- Phản lực R tại đỉnh cột :

Momen lệch trục giữa cột trên và cột dưới không đánh kể

Nội lực đầu trong các tiết diện cột :

- Khi Pm1 = 16,38 (T) đặt bên trái cột giữa nội lực gây ra trong cột bằng cách nhân nội lực do

Pm2 đặt bên phải gây ra với tỷ số:

1 2

16,38

1,1614,04

m m

P P

5/.Nội lực do hoạt tải thẳng đứng của cầu trục :

m d

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

+ Trường hợp Dmax = 27 T đặt ở bên phải:

Gây ra moment ở phần cột dưới đặt tại vai cột:

M = Dmax ×ed = 27×0,75 = 20,25 TmPhản lực đầu cột:

+ Trường hợp DMAX = 29 T đặt ở bên trái vai cột:

Nội lực trong trường hợp này bằng nội lực do Dmax đặt bên phải với tỷ số:

291,0727

6/.Nội lực do hãm ngang của cầu trục :

Lực Tmax đặt cách đỉnh cột một đoạn y = 2 m, cĩ : y/Ht = 2/3 = 0,7

Với y xấp xỉ 0,7×Ht cĩ thể dùng cơng thức lập sẳn để tính phản lực:

max(1 )1

T t R

k





a/ Cột biên:

V.TỔ HỢP NỘI LỰC :

Tổ hợp cơ bản1một gồm có

Tĩnh tải + hoạt tải dài hạn + 1hoạt tải ngắn hạn nguy hiểm nhất

Hệ số tổ hợp bằng 1

Tổ hợp cơ bản 2 gồm có

Tĩnh tải + hoạt tải dài hạn + nhiều hoạt tải ngắn ngây nguy hiểm nhất (cùng dấu momen ) Trong tổ hợp cơ bản 2 ,tĩnh tải + hoạt tải dài hạn lấy hệ số tổ hợp bằng 1 ,nhiều hoạt tải ngắn hạn lấy hệ số tổ hợp bằng 0.9 (nhằm sét xác suất sảy ra không đồnh thời của chúng ) Cụ thể chúng ta có bảng tổ hợp nội lực sau :

CỘT GIỮA

TD Nội lực

Biên Giữa P T P T T P Mmax - Ntu Mmin - Ntu Mtu - Nmax Mmax - Ntu Mmin - Ntu Mtu - Nmax

0.25

VI.TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO CỘT , VAI CỘT , MÓNG :

1 Chọn vật liệu : 1Mpa = 103 kN/m2 ; 1kN/m2 = 10-5 T/cm2

- Chiều dài tính toán: l0 =2,5Ht = 2,53 = 7,5 m

- Giả thiết a=a’= 3 cm ; h0 = h-a = 40-3=37 cm

 cần xét ảnh hưởng của uốn dọc và tải dài hạn

0.1

40

S

e h

265073

th

N N

' a

min o

1

a a 0

0.1

40

S

e h

391721,6467

th

N N

Ta thấy với cặp 2 lấy cốt thép ở bên phải làm cốt thép chịu nén, lúc này F’a =21,36 cm2 để tính

Fa ở phía trái

- Chiều dài tính toán: l0 =1.5Hd = 1.57,05 = 10,575 m

- Giả thiết a=a’= 3 cm ; h0 =h-a =60-3 = 57 cm

 cần xét ảnh hưởng của uốn dọc và tải dài hạn

0.1

60

S

e h

 Kđh = 1 vì cặp 2 này cĩ momen trái dấu nhau.

0

29,7620.1

Vậy chọn Fa = F’a : 3Þ20 + 3Þ18 (17,061 cm 2 )

c) Tính toán cột trục biên theo các điều kiện khác

1 Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương ngoài mặt phẳng uốn:

- Cột trên độ mãnh theo hai phương là như nhau Do đó không cần kiểm tra

35 60



 [Ntd] = (RnFb + RaFa’ ) = 0,73(11540×60+280029,454) = 261,7 T

[Ntd] > 78,794 T

2 Kiểm tra khả năng chịu cắt :

Qmax = 6,085 T < 0.6Rnbh0 =0.60,9×11,53557×10-3 = 12,39 T

Bê tông đủ khả năng chịu lực cắt

Chọn cốt đai theo cấu tạo 8a200

3 Kiểm tra về nén cục bộ :

Đỉnh cột chịu lực nén do mái truyền vào

N = Gm + Pm = 43,654 + 16,38 = 60,034 T

Bề rộng dàn mái ke lên cột là 24 cm và bề dài là 26 cm

 Thỏa mãn điều kiện về khả năng chịu nén cục bộ

Theo cấu tạo, gia cố đầu cột bằng các lưới vô vuông 6, kích thước ô lưới 66 cm

Vậy chọn 214(3,078 cm )

 Tính cốt thép chịu lực cắt Q = Qv = 33,62 T

Vì h = 110 cm > 3,5 av =3,515 = 52,5 cm

Qv = 33,62 T > Rkbh0 =0,75× 935107 = 25279 daN = 25,279 T

Do đó cần phải đặt cốt đai nằm ngang và cốt xiên

Chọn cốt đai 8a150( thoả điều kiện 110 27,5

h

a    ) Diện tích tiết diện cốt xiên cắt qua nửa phần trên vai cột không bé hơn

4.Kiểm tra khi vận chuyển và cẩu lắp :

Khi vận chuyển và cẩu lắp, cột bị uốn Tải trọng là trọng lượng bản thân cột với hệsố động là k =1.5

Đoạn cột trên : g1 = 1,50,350,42,5 = 0,525 T/m

Đoạn cột dưới : g2 = 1,50,350,62,5 = 0,788 T/m

 Khi vận chuyển

- Sơ đồ tính : cột nằm theo phương ngang , chịu lực như dầm đơn giản có đầu thừa , 2gối tựa là điểm kê hoặc treo buộc cách mút cột trên a1 = 3m , mút cột dưới là 2m

- Biểu đồ nội lực là :

Fa = 2Ø20 + 2Ø18 + 1Ø12 = 12,505 cm2

Mtd = Fa Ra (h0 –a’) = 12,505×10-4×28000×(57-3)×10-2 = 18,91 Tm > MB = 1,84 Tm

 Khi cẩu lắp :

móc cẩu đặt cách vai cột cách mút trên cột 3,2 m

- Nội lực trong cột :

- Kiểm tra tiết diện cột trên

a) Cột trên :

(Tm)

N(T)

e01=M/N(M)

- Chiều dài tính toán: l0 =2.5Ht = 2.53 = 7,5 m

- Giả thiết a=a’= 3 cm ; h0 = h-a = 60-3=57 mm

 cần xét ảnh hưởng của uốn dọc và tải dài hạn

0.1

60

S

e h

666763, 2

th

N N

60h

Vậy chọn Fa = F’a : 418 (10,18 cm )

- Chiều dài tính toán: l0 =1.5Hd = 1.57,05 = 10,575 m

- Giả thiết a=a’= 3 cm ; h0 = h-a = 80-3 = 77 cm

 cần xét ảnh hưởng của uốn dọc và tải dài hạn

0.1

80

S

e h

990133,3155

th

N N

a a

min 0

80h

Cột đủ khả năng chịu lực

Vậy chọn Fa = F’a : 520 (15,71 cm 2 )

c) Tính toán cột trục giữa theo các điều kiện khác

1 Kiểm tra khả năng chịu lực theo phương ngoài mặt phẳng uốn:

Chọn cốt đai theo cấu tạo 8a300

3 Kiểm tra về nén cục bộ :

Đỉnh cột chịu lực nén do mái truyền vào

F

F m

Khả năng chịu ép cục bộ của tiết diện Fcb

 Chọn theo cấu tạo chọn 218(5,09 cm2).

 Tính cốt thép chịu lực cắt Q = Qv = 31,62 T

Vì h = 110 cm > 2.5 av =2.535 = 87.5 cm

Qv = 31620 kg > Rkbh0 =0,75× 935107 = 25279 kg

Do đó cần phải đặt cốt đai nằm ngang và cốt xiên

4.Kiểm tra khi vận chuyển và cẩu lắp :

Khi vận chuyển và cẩu lắp , cột bi uốn Tải trọng là trọng lượng bản thân cột với hệ số động là k =1.5

Đoạn cột trên : g1 = 1.50,350.62.5 = 0,7875 T/m

Đoạn cột dưới : g2 = 1.50,350.82.5 = 1,05 T/m

 Khi vận chuyển

- Sơ đồ tính : cột nằm theo phương ngang , chịu lực như dầm đơn giản có đầu thừa , 2 gối tựa là điểm kê hoặc treo buộc cách mút cột trên a1 = 3m , mút cột dưới là 2m

- Biểu đồ nội lực :

Kiểm tra cột trên để an toàn thì chỉ lấy thép ngoài cùng làm thép chịu kéo

 Khi cẩu lắp : móc cẩu đặt cách vai cột cách mút tên cột 3,2 m

- Nội lực trong cột :

- Tương tự, kiểm tra tiết diện cột trên

3.1Móng cột biên.

* Ngoài móng cột biên còn chịu tải trọng của tường bao che chuyền xuống thông qua dầm móng chọn kích thước dầm móng bh = 2040 cm

a) Tính với tổ hợp 1

- Sơ bộ chọn hm = 1.5 m

TC

1.5215

81.27h

γR

h = hm + 0.5 =1+0.5 = 1.5 m

1.15

51.487 1.15

C

min

2 TC

C

max

2 m

c tb

C

min

max

T/m 10.5

1 5 0.7

0.7R 5.02

σ

T/m 18

15 1.2

1.2R 12.92

σ

3.95 8.97

3 2.5

6 14.81

6 44.77 1.5

2 W

M F

N h

γ σ

M

2 TC

C

min

2 TC

C

max

2 m

c tb C

min

max

T/m10.50.7R

14.6

σ

T/m181.2R

16.35

σ

0.8815.473

2.5

63.36

93.561.5

2W

MF

Nhγ

Không cần kiểm tra điều kiện xuyên thủng vì tháp chống xuyên bao trùm hết phương

0 a

0.9 5

1 0

1 3.4 7 h

γR

M F

13 47 Tm

1 2 6

18 15 2 19

* 2 M

1 8 15 2T P'

1 6.8 8T P

1 9T P

3 2

6

3 7 8 6

10 7.6 W

M F

N P

Chọn thép 12a200 (5.652 cm 2 ).

Theo phương ngắn móng :

2 5

0 a a

2 max

cm 9 3 95 800 2 0.95

10 89 9 h

γR

M F

Tm 89 9 1.05 2

16.88 19

* 5 0 M

* Ngoài móng trục C còn chịu tải trọng của tường bao che chuyền xuống thông qua dầm móng

chọn kích thước dầm móng bh = 2040 cm

a) Tính với tổ hợp 1

- Sơ bộ chọn hm = 1 m

TC

1.5215

5182.37/1.1h

γR

h = hm + 0.5 =1+0.5 = 1.5 m

1.15

182.37 1.15

M

Chọn kích thước móng

Fm = 3.83.5 = 13.3 m2

Vì độ lệch tâm không lớn nên

2 TC

C

min

2 TC

C

max

2 m

c tb

C

min

max

T/m 10.5

1 5 0.7

0 7R 12

σ

T/m 18

15 1.2

1.2R 14.33

σ

8 3 3.5

6

2 1.7 14

158 58 1.5

2 W

M F

N h

γ σ

C

min

2 TC

C

max

2 m

c tb

C

min

max

T/m 5

10 0.7R

21 15 σ

18T/m 1.2R

04

17 σ

8 3 5

3

6 9

4 1 13.3

193.3 1.5

2 W

M F

N h

γ σ

c) Kiểm tra điều kiên xuyên thủng

Kiểm tra với cặp 3 : M = 17.13 Tm

N = 222.3 T

Tính lại Pmax , Pmin theo giá trị tính toán

T 17.71 P

T 14.04 P

8 3 3.5

6 11.13

13.3 222.3 W

M F

N P

max

min

2 m

2

c c

2 0 c 2 1

m 2.4125 0.95)]

3.5 0.4 3.5(3.8 2

0.95) 2

(0.4 [3.5

4

1

)]

h b b 2b(a )

2h (b [b 4

1 F

- Theo cạnh phương cạnh dài (a)

Chọn cặp 3 là cặp nguy hiểm nhất để tính

2 0

a a

2 2

1 max

cm 10.37 95

2800 0.9

2482300 h

0.9R

M F

Tm 24.823 16.11)1.5

17.71 (2

6

1 P)l (2P

6

1 M

Chọn thép 16a 170.

L2 = 1/2(3.5-0.4) = 1.55

2 0

a a

2 2

1 min max

cm 7.9 95 800 2 0.9

1907000 h

0.9R

M F

Tm 19.1 0.9

14.04)/2 (17.71

)l P (P 2