Đồ án thiết kế khung nhà công nghiệp 1 tầng BKĐN

Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG Số liệu cho trước: Nhà công nghiệp có cầu trục chạy điện với chế độ làm việc trung bình Chiều dài khối nhiệt độ: 60 mét, bước cột mét Loại công trình phổ thông, cao trình nền: 0,00m Số nhòp khung ngang SỐ LIỆU Nhòp I Nhòp II Nhòp III Kích thước 30 24 30 nhòp(m) Cao trình ray (m) 8,6 8,6 8,6 Sức trục Q (T) 30 20 30 I.Lựa chọn kích thước cấu kiện: 1.Chọn kết cấu mái: Với nhòp L=24m ta chọn kết cấu mái dàn , chiều cao dàn 3,2m L =30 ta chọn kết cấu mái dàn , chiều cao giàn 3,45m Chọn cửa mái đặt nhòp giữa, rộng 12m, cao 4m Các lợp mái cấu tạo từ xuống sau: - Hai lớp gạch nem kể vữa lót dày 5cm; - Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12cm; - Lớp bê tông chống thấm dày 4cm; - Panel mái kích thước 6x15m, cao 30cm Tổng chiều dày lớp mái :t=5+12+4+30 =51cm 2.Chọn dầm cầu trục Với nhòp dầm cầu trục m, sức trục 30T, chọn dầm cầu trục theo thiết kế đònh hình có Hdc=1000; b=200; bc=570; hc=120; trọng lượng 4,2T 3.Xác đònh kích thước chiều cao nhà Lấy cao trình nhà tương ứng với cốt 0,00 để xác đònh kích thước khác Cao trình vai cột V=R-(Hr+Hdc) R- cao trình ray cho R=8,6m; Hr-chiều cao ray lớp đệm, Hr=0,15m; Hdc-chiều cao dầm cầu trục, Hdc=1,0m V=8,6-(0,15+1,0)=7,45m Cao trình đỉnh cột D=R+Hc+a1 Hc-chiều cao cầu trục tra bảng phục lục1, ta lấy Hc=2,75m a1-khe hở an toàn từ đỉnh xe đến mặt kết cấu mang lực mái, chọn a1=0,15m, đảm bảo a1>=0,1m D=8,6+2,75+0,15=11,5m Cao trình đỉnh mái M=D+ h+ hm+ t h-chiều cao kết cấu mang lực mái hm-chiều cao cử a mái, hm=4m t –tổng chiều dày lớp maùi, t=0,51m Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Chiều cao đỉnh mái hai nhòp biên cửa mái, với h=3,45m M1=11,5+3,45+0,51=15,46 m Chiều cao đỉnh mái nhòp có cửa mái với h=3,2m M2=11,5+3,2+4,0+0,51=19,21 m 4.Kích thước cột Chiều dài phần cột Ht=D-V= 11,5-7,45=4,05m Chiều dài phần cột Hd=V+a2= 7,45+0,5=7,95m a2 khoảng cách từ mặt đến mặt móng, a2=0,5 Kích thước tiết diện sau: -Bề rộng cột b chọn theo thiết kế đònh hình thống cho toàn phần cột cột dưới, cho cột biên cột b=40 cm, thỏa mãn điều kiện Hd/b =7,95/ 0,4=19.875 < 25 -Chiều cao tiết diện phần cột biên ht=40 cm, thỏa mãn điều kieän a4= - ht –B1=75- 40 - 30=5 cm Trong đó:  -khoảng cách từ trục đònh vò đến tim dầm cầu trục, =75 cm; B1 –khoảng cách từ tim dầm cầu trục đến mép cầu trục, tra bảng B1=26cm -Chiều cao tiết diện phần cột cột biên hd=60 cm, thỏa mãn điều kiện hd> Hd/14=7,95/14=0,57 m -Cột chọn ht=60 cm, khoảng cách từ trục đònh vò đến mép vai cột 100 cm, góc nghiêng 45o II Xác đònh tải trọng 1.Tónh tải mái Phần tónh tải trọng lượng thân lớp mái tác dụng lên 1m2 mặt mái xác đònh theo bảng sau Các lớp mái Hai lớp gạch nem kể vữa, dày 5cm, =1800 kG/m2 0,05x 1800 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt, dày 12 cm,  =1200 kG/m2 0,12x 1200 Lớp bê tông chống thấm, dày cm, Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Tải trọng tiêu chuẩn KG/m2 Hệ số Vượt tải Tải trọng Tính toán KG/m2 90,0 1,3 117,0 144,0 1,3 187,2 100,0 1,1 110,0 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam  =2500 kG/m2 0,04 x 2500 Panel 6x15, trọng lượng kể bê tông chèn khe 1,7 T 189,0 1,1 208,0 1700 /9 Tổng cộng 523,0 622,2 Trọng lượng thân dầm mái nhòp L=30 m, tra bảng 12,6T, hệ số vượt tải n=1,1 G1 =17 x1,1 = 18,7 T G’1 =9,6 x1,1 = 10,56 T Trọng lượng khung cửa mái rộng 12 m, cao 4m lấy 2,8 T; n=1,1 G2=2,8 x 1,1=3,1 T Trọng lượng kính khung cửa kính, lấy 500kG/m, với n=1,2 gk=500 x 1,2=600 kG/m Tỉnh tải mái quy lực tập trung đặt cách trục đònh vò 150 mm +Đối với nhòp biên Gm1=0,5(G1+g.a.L)=0.5(18,7+0,6222x6x30)= 65,33T +Đối với nhòp Gm2=0,5(G’1+g.a.L+G2+2gk.a) Gm2=0,5(10,56+0,6222x6x24+3,1 +2 x 0,6 x 6)=55,2T 2.Tónh tải dầm cầu trục Tónh tải dầm cầu trục đặt cách trục đònh vò 0,75 m Gd=G1 + a.gr G1 –trọng lượng thân dầm cầu trục 4,2 T; gr – trọng lượng ray lớp đệm, lấy 150 kG/m Gd=1,1(4,2+ x 0,15)=5,61 T 3.Tónh tải trọng lượng thân cột Tải trọng tính theo kích thước cấu tạo cho phần cột +Đối với cột biên: -Phần cột trên: Gct =0,4x 0,4 x 4,05 x 2,5 x1,1=1,78T -Phần cột Gcd =(0,40,67,95+0,4.0,4)2,51,1 =5,6T +Đốùi với cột giữa: Gct =0,4x 0,6 x 4,05 x 2,5 x 1,1 = 2,673 T 0.6  1,2 Gcd =(0.40.8 7.95+20.4 0.6)2.51.1=8,18 T 4.Hoạt tải mái Trò số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố 1m2 mặt mái , lấy 75kG/m2, n=1,3 Hoạt tải đưa thành lực tập trung Pm đặt trùng với vò trí Gm +Với nhòp biên Pm1=0,5 n pm a L=0.5x 1,3 x 0,075 x 6 30=8,775 T +Với nhòp Pm2=0,5 n pm a L=0.5x 1,3 x 0,075 x 6 24=7,02 T 5.Hoạt tải cầu trục ` a.Hoạt tải đứng cầu trục +Với nhòp giữa, với số liệu cho Q=20T -Nhòp cầu trục Lk=L-2 =24-2 0,75=22,5m Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam -Bề rộng cầu trục B=6,3 m -Khoảng cách hai bánh xe K=4,4m -Trọng lượng xe G=8,5 T -Áp lực tiêu chuẩn lớn lên bánh xe Pmax =22 T; Pmin=6 T -Hệ số vượt tải n=1,1 Áp lực thẳng đứng lớn hai cầu trục đứng cạnh truyền lên vai cột Dmax xác đònh theo đường ảnh hưởng hình Dmax=n Pmax  yI Các trung độ yI đường ảnh hưởng ứng với vò trí lực tập trung Pmax xác đònh theo tam giác đồng dạng Điểm đặt B=6,3 B=6,3 Dmax trùng với điểm đặt Gd K=4,4 Pmax 1,6 K=4,4 Pmax Pmax Pmax (H-1) -Sơ đồ xác đònh Dmax 1,9 4,1 6,0 6,0 y1=1; y2=1,6/6=0,267; y3=4,1/6=0,683 Dmax =1,122 (1+0,267+0,683) =47,2 T +Với nhòp biên, với số liệu cho Q=30T -Nhòp cầu trục Lk=L-2 =30-2 0,75=28,5m y2 y3 -Bề rộng cầu trục B=6,3 m y =1 -Khoảng cách hai bánh xe K=5,1m -Trọng lượng xe G=12 T -Áp lực tiêu chuẩn lớn lên bánh xe Pmax =34,5 T; Pmin=11,5 T -Hệ số vượt tải n=1,1 Áp lực thẳng đứng lớn hai cầu trục đứng cạnh truyền lên vai cột Dmax xác đònh theo đường ảnh hưởng hình Dmax=n Pmax  yI Các trung độ yI đường ảnh hưởng ứng với vò trí lực tập trung Pmax xác đònh theo tam giác đồng dạng Điểm đặt Dmax trùng với điểm đặt Gd y1=1; y2=0,9/6=0,15; y3=5,1/6=0,85 Dmax =1,134,5 (1+0,15+0,85) =75,9 T b.Hoạt tải lực hãm ngang xe Để an toàn xem lực hãm ngang truyền lên bánh xe phía, bánh truyền lực lên dầm cầu trục, trường hợp móc mềm, xác đònh theo công thức +Đối với nhòp biên T1=( Q+G )/20 =(30+12 )/20 =2,1 T Lực hãm ngang T1 truyền lên cột xác đònh theo đường ảnh hưởng Dmax Tmax=0,5xn T1  yI =0,5x1,1 2,1 (1+0,15+0,85) =2,31 T +Đối với nhòp T2=( Q+G )/40 =(20+8,5)/40 =0,71 T Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Tmax=n T2  yI =1,1 0,71 (1+0,267+0,683) =1,52 T Điểm đặt lực hãm Tmax mức mặt dần cầu trục, cách mặt vai cột 1m cách đỉnh cột đoạn y= 4,05-1=3,05 m 6.Hoạt tải gió -p lực gió tác dụng lên m2 tường nhà thẳng đứng q =n.W0.k.C Trong W0- áp lực gió tách dụng lên 1m2 tường chắn có độ cao 10m NGHỆ AN thuộc vùng III-B, tra bảng phụ lục II 125kG/m2 ; k- hệ số kể đến gió thay đổi theo chiều cao đòa hình +mức đỉnh cột, cao trình +11,5:k=1,02 +mức đỉnh mái, cao trình +19,21m : k=1,12 C -hệ số khí động phụ thuộc hình dạng công trình phía gió đẩy hút, C=+0,8 phía gió đẩy C=-0,6 phía gió hút; n- hệ số vượt tải, n=1,2 qd =1,2 0,125 1,02 0,8 = 0,122T/m qh = 1,2 0,125 1,02 0,6 = 0,092 T/m -p lực gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy phân bố p =q.a phía gió đẩy pd =0,122 =0,732 T/m phía gió hút ph =0,092 =0,552 T/m Phần tải trọng gió tác dụng mái, từ đỉnh cột trở lên dưa thành lực tập trung đặt đầu cột W1, W2 với k lấy trò số trung bình , k =(1,02+1.12)/2 =1,07 Hình dáng mái hệ số khí động đoạn mái tra phụ lục II, lấy theo hình Trong Ce1 tính với =5o, tỷ số H/ L =11,5/84=0,137, nội suy có Ce1=-0,06 ; Ce2=-0,5; giá trò C’e1 tính với  =5o, tỷ số H/ L =(19,21-6tg50)/84=0,22 , nội suy có C’e1=-0,214 ; C’e2 =-0,4 Trò số W tính theo công thức W=n.k.Wo.a. Ci.hI =1,2 1,07 0,125 6 Ci.hI =0,963  Ci.hI W1=0,963(0,82,2 - 0,061,25 + 0,51,25 – 0,50,5 + 0,74 – ’ Ce2=-0,4 C =-0,214 e1 0,50,214) 0,7 Ce1=-0,06 -0,6 -0,5 =4,58 T -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 W2=0,963(0,40,5 + 0,64 + 0,50,5 – 0,51,25 + 0,51,25+ 0,62,2) 0,8 0,6 =4,16 T W2 W1 pd Ph 3000 2400 3000 oijoi C joiop Nguyễn BáALong - Låïp 04X1A B 0000 Trang 40 (H-2) Sơ đồ xác 0000 đònh hệ số khí động 0000 D Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam III Xác đònh nội lực Nhà ba nhòp có mái cứng, cao trình cột tính tải trọng thẳng đứng lực hãûm cầu trục phép bỏ qua chuyển vò ngang đỉnh cột, tính với cột độc lập Khi tính đến tải trọng gió phải kể đến tải trọng gió 1.Các đặt trưng hình học a.Cột trục A Ht =4,05m ; Hd=7,95m; H=Ht+Hd =4,05+7,95=12m Tiết diện phần cột b=40 cm; ht=40 cm, Phần cột b=40 cm; hd=60 cm Mô men quán tính J=b.h3/12 Jt =40 403/12 = 213300 cm4 Jd =40 603/12 =720000 cm4 Caùc thông số α=Ht /H =4,05/12=0,3375 Jd  1) =0,33753( -1) = 0,09 k=α3 ( Jt b.Cột trục B Ht =4,05m ; Hd=7,95m Tiết diện phần cột b=40 cm; ht=60 cm, Phần cột b=40 cm; hd=80 cm N Mô men quán tính J=b.h3/12 M Q Jt =40 603/12 = 720000 cm4 Jd =40 803/12 =1706600 cm4 Các thông số α=Ht /H =0,3375 (H-3) Jd  1) =0,33753( -1) =0,014 k=α3 ( Jt Quy đònh chiều dương nội lực theo (H-3) 2.Nội lực tónh tải mái a.Cột trục A Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam 7,95 4,05 Sơ đồ tác dụng tónh tải hình dưới, lực G m1 gây mô men đỉnh cột M= Gm1 et = -65,33 0,05=-3,27 Tm Độ lệch trục phần cột phần cột a=(hd-hr)/2 =(0,6-0,4)/2 =0,1 m Vì a nằm phía với et so với trục cột nên phản lực đầu cột R=R1+R2  3,27.3(1  0,09 / 0,3375) 3M (1  k /  )  -0,475 T R1= = 2.12(1  0,09) H (1  k ) Tính R2 với 65,33 0.05 M=-Gm1  a =-65,33 0,1=-6,533 Tm 1,139 -3,27 mô men đặt ôû vai coät I I  3.6,533(1  0,3375 x0,3375) 3M (1    ) R2 = = x12 x(1  0,09) H (1  k ) 1,34 II II -5,187 =-0,664 T III III R = R1 +R2 =-0,457 –0,639 =-1,139 T Xác đònh nội lực tiết diện cột : MI =-3,27 Tm ; 3,87 IV IV MII = -3,27+1,139 4,05 =1,34 Tm ; MIII =-65,33 (0,05+0,1)+1,139 4,05 =-5,187 Tm A ; (H-4) MIV =-65,33 (0,05+0,1)+1,139(4,05+7,95)=3,87 Tm NI = NII =NIII =NIV =65,33 T QIV =1,139 T b.Cột trục B Sơ đồ tác dụng tỉnh tải mái Gm1 Gm2 Khi đưa Gm1 Gm2 đặt đặt cột ta lực Gm =Gm1+Gm2 =65,33 +55,2 =120,53 T mô men M =65,33 (-0.15) +55,2 0.15 = -1,52 Tm Phản lực đầu coät x( 1,52)(1  0,014 / 0,3375) 3M (1  k /  ) R= = =-0,195 T 2.x12(1  0,014) H (1  k ) Nội lực tiết diện cột MI = -1,52 Tm MII = -1,52 +0,195 4,05 = - 0,73 Tm MIII = MII =-0,73 Tm MIV =-1,52+0,195 12=0,82 Tm NI =NII =NIII = NIV =120,53T QIV =0,195T Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng -3,27 0,301 120,53 -1,52 65,33 -3,701 67,11 GVHD:Bùi Thiên lam 72,72 -0,73 134,42 123,2 3,316 A 78,32 0,82 142,7 B Biểu đồ mô men vẽ 3.Nội lực tónh tải dầm cầu trục a.Cột trục A Sơ đồ tính với tónh tải dầm cầu trục (H-6) Lực Gd gây mô men trục cột dưới, đặt vai cột M = Gd  ed ed = - 0,5hd =0,75-0,5 0,6=0,45 m M =5,61  0,45 =2,525 Tm Phản lực đầu cột 3M (1   2) x 2,525(1  0,3375 x0,3375) R = = = H (1  k ) x12(1  0,09) 0,2566T Nội lực tiết diện cột 0,2566 MI =0 ; MII =-0,2566 4,05= -1,039 Tm 5,61 5,61 5.61 MIII = -1,039 + 2,525= 1,486Tm 1,486 MIV = -0,2566  12 +2,525= - 0,554Tm -1,039 NI =NII=0 0.45 NIII =NIV =5,61 T QIV = -0,2566 T Biểu đồ mô men hình (H-6) -0,554 b.Cột trục B B A (H-6); Q=0 ; Do tải trọng đối xứng qua trục cột (H-6) nên M=0 NI=NII=0; NIII=NIV=2  5,61 =11,22 T 4.Tổng nội lực tónh tải Cộng đại số nội lực trường hợp tính cho tiết diện cột kết hình (H-7), lực dọc N cộng thêm trọng lượng thân coät Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng -3,27 0,301 GVHD:Bùi Thiên lam -3,701 67,11 120,53 -1,52 65,33 72,72 -0,73 134,42 123,2 3,316 A 78,32 0,82 142,7 B Nội lực hoạt tải mái a.Cột trục A Sơ đồ tính giống tính với Gm1 , nội lực xác đònh cách nhân nội lực Gm1 với tỷ số Pm / Gm1 =8,775 / 65,33 =0,13 Xác đònh nội lực tiết diện cột : -0,425 MI =-3,27 0,13 =- 0,425 Tm; MII = 1,34 0,13 = 0,174 Tm ; MIII =-5,187 0,13 = -0,674 Tm ; 0,174 -0,674 MIV =3,87 0,14 = 0,54 Tm NI = NII =NIII =NIV = 8,49T QIV =1,139 0,13 = 0,148 T Biểu đồ mô men hình (H-8) 0,54 b.Cột trục B A Tính riêng tác dụng hoạt tải đặt lên (H-8) nhòp phía bên phải phía bên trái cột Lực Pm2 đặt bên phải gây mô men đặt đỉnh cột M= Pm2  et = 7,02 0,15 =1,053 T Phản lực đầu cột 7,02 3M (1  k /  ) 0,135 -1,316 1,053 R= = 0,135 T 55 H (1  k ) Nội lực tiết diện cột MI = 1,053 T.m MII = 1,053 –0,135  4,05 =0,506Tm MIII = MII =0,506Tm MIV = 1,053 – 0,135 12 = -0,567 Tm Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 -0,633 0,709 B 0,506 6666 6666 a) b) -0,567 (H-9) Nội lực hoạt tải mái cột a) Ở bên trái cột ; b) Ở bên phải cột giữả Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam NI =NII=NIII =NIV = 7,02 T QIV = -0,135 T Trường hợp Pm1 đặt bên trái cột, ta tính nội lực phần bên trái cách nhân nội lực phần bên phải với tỷ số : (-Pm1 /Pm2 )= -8,775/ 7,02= -1,25 MI = 1,053  (-1,25) =-1,316 Tm MII = 0,506 (-1,25) =-0,633 Tm MIII = MII = -0,633 Tm MIV = - 0,567 (-1,25) =0,709 Tm NI =NII=NIII =NIV = 8,775 T QIV = -0,135  (-1,25) =0,169 T Biểu đồ mô men hình (H-9) 6.Nội lực hoạt tải đứng cầu trục a.Cột trục A Sơ đồ tính giống tính với tónh tải dầm cầu trục G d , nội lực xác đònh cách nhân nội lực G d gây với tỷ số Dmax /Gd =75,9 / 5,61 =13,53 3,867 Nội lực tiết diện cột MI =0 ; 47,2 MII =-1,039  13,53= - 14,06 Tm 19,74 20,11 -31,74 MIII = 1,486 13,53=20,11 Tm -14,06 -15,66 25,18 MIV =-0,554 13,53= -7,496 Tm NI =NII=0 NIII =NIV =75,9T -7,496 QIV = -0,2566 13,53 = -3,472T A -11,004 17,69 B Biểu đồ mô men hình (H-10) (H-10) b.Cột trục B Tính riêng tác dụng hoạt tải rác dụng lên vai cột phía bên phải phía bên trái cột +Lực Dmax gây mô men phần cột đặt bên phải vai cột M= Dmax  ed = 47,2  0,75 =35,4 Tm Phản lực đầu cột 3M (1   2) x35,4(1  0,3375 x0,3375) R= = =3,867 H (1  k ) x12(1  0,014) T Nội lực tiết diện cột MI =0 ; MII =-3,867  4,05=-15,66 Tm MIII = -15,66 + 35,4= 19,74 Tm MIV = -3,867 12 +35,4 = -11,004 Tm NI =NII=0 NIII =NIV =47,2 T QIV = -3,867 T Biểu đồ mô men hình (H-10) Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Tênh toạn kiãøm tra cáúu kiãûn chëu nẹn âụng tám A = 40  60 = 2400 cm2 Ab =A -Ast =2378,26 Ast = 14,14 + 7,6 = 21,74 cm2 µ =21,74/2378,26 =0,00914N nãn âm bo kh nàng chëu lỉûc củc bäü c.Tênh toạn vai cäüt : Kêch thỉåïc v så õọử tờnh theùp vai thóứ hióỷn ồớ hỗnh sau : Chiãưu cao lm viãûc ho = 96 cm ,bãư di vai Lv = 40 cm cọ Lv < 0,9ho = 86,4 cm nãn vai cäüt thuäüc kiãöu cängxän ngàõn Lỉûc tạc dủng lãn vai Q = Dmax + Gd = 75,9 + 5,61 = 81,51 (T) Kiãøm tra kêch thỉåïc vai theo cạc âiãưu kiãûn sau : Q = 81,51 T < Q1= 0,8.φw2.Rb.b.lb.sinθ (*) Lb =lsup.sinθ Q1= 0,8.φw2.Rb.b.lsup.sin2θ lsup –chiều dài vùng truyền tải theo chiều dài vươn cơng xơn θ –góc nghiêng dải chịu nén tính tốn với phương ngang b – bề rộng dầm Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam φw2 – xét đến ảnh hưởng cốt thép đai dặt theo chiều cao công xôn , tính theo Es Asw 210.10 0,283.2 φw2 =1+5α.µw1 =1+5 =1+5 =1,015 Eb b.Sw 32,5.10 40.15 Q1 = 0,8.1,015.170.40.26.0,5 =71,78(T) N tho mn vãư âiãưu kiãûn nẹn củc bäü Aloc2 Aloc1 d.Kiãøm tra cäüt chun chåí cáøu làõp : Lục ny cäüt bë ún ti trng láúy bàòng trng lỉång bn thán nhán våïi hãû säú âäüng lỉûc 1,5 Âoản dỉåïi : g1 = 1,5 0,4 0,6 2,5 = 0,9 T/m; Âoaûn trãn : g2 = 1,5 0,4 0,4 2,5 = 0,6 T/m; Xẹt cạc trỉåìng håüp bäúc xãúp cäüt âỉåüc âàût nàòm theo phỉång ngang cạc âiãøm kã hồûc treo büc cạch nụt dỉåïi mäüt âoản a1 = m ; cạch nụt trãn mäüt âoản a2 = 3,8 m Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Mämen ám taûi gäúi : M1 = 0,5 0,9 22 = 1,8 (Tm) M2 = 0,5 0,6 3,82 = 4,33 (Tm) Mämen dỉång låïn nháút åí âoản giỉỵa pháưn cọỹt dổồùi tỗm õổồỹc taỷi tióỳt dióỷn caùch gọỳi Qua so sạnh mämen tiãút diãûn , chè cáưn kiãøm tra våïi M2 cho pháưn cäüt trãn l â Kiãøm tra kh nàng chëu våïi tiãút diãûn nàòm ngang h=40 cm, ho =36cm ; cäút thẹp vo toạn chè láúy 128 +116, F =8,169cm2 Kiãøm tra theo cäng thæïc Mtd =RsFa(ho - a) =2800 8,169 (36-4) =731942,4 kG.cm =7,32 T.m Vỗ Mtd=7,32Tm >M2 =4,33 Tm nón cọỹt õuớ khaớ nàng chëu lỉûc Khi cáøu làõp Láût cäüt nàòm theo phỉång nghiãng räưi måïi cáøu Âiãøm cáøu âàût tải vai cọỹt, caùch muùt trón 4,25m chỏn cọỹt tỗ lón õỏỳt Mä men låïn nháút åí pháưn cäüt trãn, chäù tiãúp giaïp våïi vai cäüt M4 =0,50,64,052 =4,92 Tm Tiãút diãûn cäüt våïi Fa =26,07 cm2 (328+2 22), âæåüc Mtd = 280026,0732 =23,36 Tm > M4= 4,92 Tm Váûy âuí kh nàng chëu lỉûc Åí pháưn dỉåïi cäüt mämen låïn nhỏỳt tỗm õổồỹc caùch chỏn cọỹt mọỹt õoaỷn Tióỳt dióỷn cọ h=60cm ; h0=56 cm, thẹp láúy an ton l 230 (Fa=14,14 cm2) (b qua sỉû chëu lỉûc ca 230 bë càõt ngàõn ), âæåüc Mtd =280014,1452 =849056 kGcm =20,6 Tm, váûy cäüt â kh nàng chëu lỉûc 3,8 5,95 g1 =0.9 T/m g2 =0.6 T/m 4,05 4,33 5,95 1,8 4,05 4,25 g2 =0.6 T/m 7,75 g1 =0.9 T/m VII.Tính toán tiết diện cột truïc B: M4=4,92 Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Cột trục B có hình dạng bên đối xứng nội lực theo hai chiều tương ứng xấp xỉ nên đặt cốt thép đối xứng thuận lợi hợp lý 1.Phần cột Chiều dài tính toán lo =2,5Ht =2,5 405 =1012,5 cm Kích thước tiết diện cột b=40cm;h=60 cm Giả thiết chọn a = a’= cm, ho =60 –4=56 cm; ho – a’=56-4=52cm Độ mảnh h = lo/h = 1012,5/60 =16,88 > , cần xét đến uốn dọc Từ bảng tổ hợp nội lực chọn hai cặp nghi ngờ nguy hiểm bảng Ký Ký hiệu eo1= eo=eo1 + hiệu M N Mdh Ndh bảng M/N e'o cặp (Tm) (T) (Tm) (T) tổ hợp (m) (m) nội lực II-16 39,47 129,52 0,305 0,325 -0,73 123,2 II-18 38,899 137,415 0,283 0,303 -0,73 123,2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên eo’lấy cm, không bé h / 30 =2 cm Ht / 600 =0,675 cm Độ lệch tâm tính toán eo = M /N +eo’ Để tính toán ảnh hưởng uốn dọc, giả thiết 1 =1,6%, tính mô men quán tính tiết diện cốt thép Is Is =1 b  ho  (0.5h- a)2 =0,016  40  60 (30-4)2 = 25958,4cm4 I = b  h3/12 = 40603/12 =720000 cm3 Với cặp có eo/h =32,5/60 = 0,54 Mdh  Ndh(0,5h)  0,73  123,2 x0,3  l =1+ = 1+ = 1,46 M  N (0,5h) 39,47  129,52 x 0,3 Hệ số xét đến độ lệch taâm S =0,11 / (0,1 + eo/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,54)+0,1 =0,27 Lực dọc tới hạn S Ncr =( Eb.I + Es.Is )= l 6,4 0,27 =  32,5.104720000 + ( 1,46 1012,5 210.10425958,4)=610477kG 1 = = = 1,27  N / Ncr  129520 / 610477 e = e0 +0,5h –a =1,27 32,5+ 0,5 60 –4 =67,275 cm Chiều cao vùng nén x N 129520 x= = =19,05 cm Rb.b 170.40 Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam 2a’=8 < x=19,05 < ξR.ho =0,57356 =32,088cm, nên tính As =As’ theo công thức N e  Rb b.x(ho  0,5 x) 129520 x67,275  170 x 40 x19,05(56  9,525) As =As’ = = 2800 x52 Rsc.Za =18,5 cm  =’ =18,5/(4056) =0,0082 >min =0,002 t = 2 =2 0,0082 =0,0165 xấp xỉ với giá trò t giả thiết Dự kiến chọn cốt thép bên 425, As=As’=19,63cm2 Tính cốt thép đối xứng với cặp Tương tự ta có: Với cặp có eo/h =33,03/60 = 0,55 Mdh  Ndh(0,5h)  0,73  123,2 x0,3  l =1+ = 1+ = 1,45 M  N (0,5h) 38,899  137,415 x0,3 Hệ số xét đến độ lệch tâm S =0,11 / (0,1 + eo/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,55)+0,1 =0,27 Lực dọc tới hạn S Ncr =( Eb.I + Es.Is )= l 6,4 0,27 =  32,5.104720000 + ( 1,45 1012,5 210.10425958,4)=612340kG 1 = = = 1,29  N / Ncr  137415 / 612340 e = e0 +0,5h –a =1,29 30,3+ 0,5 60 –4 =65,1 cm Chiều cao vùng nén x N 137415 x= = =20,21cm Rb.b 170.40 2a’ =8 < x=20,21 < ξR.ho =0,57356 =32,088cm, nên tính As =As’ theo công thức N e  Rb b.x(ho  0,5 x) 137415x65,1  170 x 40 x 20,21(56  10,105) As =As’ = = =18,12 2800 x52 Rsc.Za cm2 chọn cốt thép bên 425, As=As’=19,63cm2.là đủ 2.Phần cột dưới: Chiều dài tính toán lo =1,5Hd =1,5795 =1192,5 cm Kích thước tiết diện cột b=40cm;h=80 cm Giả thiết chọn a = a’= cm, ho =80 – 4=76 cm; ho – a’=76-4=72cm Độ mảnh h = lo/h = 1192,5/80 =14,9 > , cần xét đến uốn dọc Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ba cặp nghi ngờ nguy hiểm bảng Ký hiệu Ký hiệu M Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 N eo1= M/N eo=eo1 + Mdh Ndh Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam cặp nội bảng e'o (Tm) (T) (m) (Tm) (T) lực tổ hợp (m) 61,955 142,7 0,82 142,7 IV-13 0,434 0,464 -64,43 185,126 0,35 0,82 142,7 IV-17 0,38 62,31 234,47 0,266 0,82 142,7 IV-18 0,296 Trong độ lệch tâm ngẫu nhiên eo’ lấy cm , thỏa mãn điều kiện lớn Hd /600 =1,3 cm h/30 =2,67 cm Để tính toán ảnh hưởng uốn dọc, giả thiết 1 =1,3%, tính mô men quán tính tiết diện cốt thép Is Is =1 b  ho  (0,5h- a)2 =0,013 40  76 (40-4)2 =51218cm4 I = b  h3/12 = 40803/12 =1706667 cm4 Tính cốt thép đối xứng với cặp eo/h =38/80 = 0,475 Mdh  Ndh(0,5h)  0,82  142,7 x0,4  l =1+ = 1+ = 1,41 M  N (0,5h) 64,43  185,126 x0,4 Hệ số xét đến độ lệch taâm S =0,11 / (0,1 + eo/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,475)+0,1 =0,29 Lực dọc tới hạn S Ncr =( Eb.I + Es.Is )= l 6,4 0,29 =  32,5.1041706667 + ( 1,41 1192,5 210.10451218)=997487,6kG 1 = = = 1,23  185126 / 997487,6  N / Ncr e = e0 +0,5h –a =1,23 38+ 0,580 –4 =82,74cm Chiều cao vùng nén x N 185126 x= = =27,22 cm Rb.b 170.40 2a’ =8 < x=27,22 < ξR.ho =0,573576 =43,55cm, nên tính As =As’ theo N e  Rb b.x(ho  0,5 x) công thức As =As’ = = Rsc.Za 185126 x82,74  170 x 40 x 27,22(76  13,6) 2800 x72 =18,7 cm2  =’ =18,7/(4076) =0,0615 >min =0,002 Tính cốt thép đối xứng với cặp eo/h =29,6/80 = 0,37 Mdh  Ndh(0,5h) 0,82  142,7 x0,4  l =1+ = 1+ = 1,37 M  N (0,5h) 62,31  234,47 x 0,4 Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Hệ số xét đến độ lệch tâm S =0,11 / (0,1 + eo/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,37)+0,1 =0,334 Lực dọc tới hạn S Ncr =( Eb.I + Es.Is )= l 6,4 0,334 =  32,5.1041706667 + ( 1,37 1192,5 210.10451218)=1092651,6kG 1 = = = 1,27  234470 / 1092651,6  N / Ncr e = e0 +0,5h –a =1,27 38+ 0,580 –4 =72,45cm Chiều cao vùng neùn x N 234470 x= = =34,48 cm Rb.b 170.40 2a’ =8 < x=34,48 < ξR.ho =43,55cm, nên tính As =As’ theo công thức N e  Rb b.x(ho  0,5 x) 234470 x72,45  170 x 40 x34,48(76  17,24) = 2800 x72 Rsc.Za =20 cm2 *Tính cốt thép đối xứng với cặp eo/h =46,64/80 = 0,583 Mdh  Ndh(0,5h) 0,82  142,7 x0,4  l =1+ = 1+ = 1,486 M  N (0,5h) 61,955  142,7 x 0,4 Hệ số xét đến độ lệch tâm S =0,11 / (0,1 + eo/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,583)+0,1 =0,26 Lực dọc tới hạn S Ncr =( Eb.I + Es.Is )= l 6,4 0,26 =  32,5.1041706667 + ( 1,486 1192,5 210.10 51218)=920833,7kG 1 = = =1  142,7 / 920833,7  N / Ncr e = e0 +0,5h –a =1 46,4+ 0,580 –4 =82,4cm Chiều cao vùng nén x N 142700 x= = =20,99 cm Rb.b 170.40 2a’ =8 < x=20,99 < ξR.ho =43,55cm, nên tính As =As’ theo công thức As =As’ = As =As’ = N e  Rb b.x(ho  0,5 x) 142700 x82,4  170 x 40 x 20,99(76  10,495) = 2800 x72 Rsc.Za =12 cm2 Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam so sánh diện tích cốt thép yêu cầu ba cặp lấy trị số lớn cặp thứ As=A’s =20cm2 chọn 228 +225 (22,14cm2) Để bố trí thép tiết kiệm, cần tính thêm tiết diện thép yêu cầu tiết diện III-III Chọn cặp nội lực III-17 tổ hợp, có M=-46,062 Tm; N=200,381 T; Mdh =-0,73 T.m; Ndh =134,4 T eo = 46,062 / 200,381 +3 =26 ; eo /h =26 / 80 =0,325 Dùng As =As’ =9,82 cm2 (tương ứng 225) Is =29,82( 40-4)2 =25453,44 cm4 Mdh  Ndh(0,5h)  0,73  134,4 x0,4  l =1+ = 1+ = 1,42 M  N (0,5h) 46,062  200,381x0,4 Hệ số xét đến độ lệch tâm S =0,11 / (0,1 + eo/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,325)+0,1 =0,36 Lực dọc tới hạn S Ncr =( Eb.I + Es.Is )= l 6,4 0,36 =  32,5.1041706667+ ( 1,42 1192,5 210.10425453,44)=873425,8 kG = = = 1,3  200381 / 873425,8 e = e0 +0,5h –a =1,3 26+ 0,580 –4 =69,8 cm Chiều cao vùng neùn x N 200381 x= = =29,47 cm Rb.b 170.40 2a’ =8 < x=29,47 < ξR.ho =43,55cm, nên tính As =As’ theo công thức N e  Rb b.x(ho  0,5 x) 200381x 69,8  170 x 40 x 29,47(76  14,735) = =8,47cm2 2800 x 72 Rsc.Za Như ta cần kéo suốt 225 tiết diện IV-IV lên thỏa mãn , 228 cắt quãng cột giống phần cột biên Cốt dọc cấu tạo dùng 212 cho cột cột , thõa mãn Sd =36< 40 cm diện tích tiết diện thânh cấu tạo 212, Fa =1,13 > 0,00054036 =0,72 cm2 Bố trí cốt dọc hình Kiểm tra khả chòu lực theo phương mặt phẳng -Phần cột với Nmax =137,415 T; chiều dài tính toán lo =2Ht =2405=810 cm; độ mãnh b =810/40 =20,25 ; hệ số uốn dọc  tra bảng phụ lục XI  =0,735; diện tích tiết diện A =4060 =2400 cm2 , tổng diện tích cốt thép Fat =2 19,63 =39,26 cm2 Tính toán kiểm tra theo công thức As =As’ = Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam N  .(Rb.Ab + Rsc.Ast) = 0,735(170(2400-39,26) + 280039,26) =375771,5 kG =375,8 T Nmax =137,415 T < 375,8 T nên cột đủ khả chòu lực theo phương mặt phẳng uốn -Phần cột với Nmax =234,47 T(ở tiết diện III-III cắt 228 225); chiều dài tính toán lo =1,2Hd =1,2795=954 cm; độ mãnh b =954/40 =23,85 ; hệ số uốn dọc  tra bảng phụ lục IX  =0,654 ; diện tích tiết diện A =4080 =3200 cm2 , tổng diện tích cốt thép Ast =2 22,14 =44,28 cm2 Tính toán kiểm tra theo công thức N  .(Rb.Ab + Rsc.Ast)= 0,654[170(3200- 44,28)+ 280044,28] =431938,5 kG =432 T Nmax =234,47 T < 432 T nên cột đủ khả chòu lực theo phương mặt phẳng uốn VII.Tính toán cột trục B theo điều kiện khác: a.Kiãøm tra theo kh nàng chëu càõt : ÅÍ pháưn cäüt dỉåïi lỉûc càt låïn nháút xạc âënh tỉì bng täø håüp Qmax = 10,092 (T) 2,5Rbt.b.ho =2,5x12x40x76 =91,2 (T)  b (1   n ).Rbt b.ho2 1,5.(1  0,5).12.40.76 Q1= = =41,04(T)Aloc2 =1200 cm2 Tè säú cäút thẹp c lỉåïi theo cäng thæïc n x Asx l x  n y Asy l y x0,283 x38  10 x0,283 x58  xy  = =0,0099 Aef s 2016 x12  xy Rs , xy 0,00699.225   = =0,082 nên φ = =3,2 0,23  R b  10 17  10  s 4,5  3,5 Aloc1 =4,5-3,5.624.2/2016=2,33 Aef Rb ,red  Rb. b    xy Rs , xy  s =170.1,24 +3,2.0,0099.2250.2,33=376,88(Kg/cm2) Aloc1.Rb,red =624.376,88.2=470,35(T)>N =136,375(T) nãn âm bo kh nàng chëu lỉûc củc bäü c.Tênh toạn vai cäüt : Kêch thỉåïc v sồ õọử tờnh theùp vai thóứ hióỷn ồớ hỗnh sau : Chiãưu cao lm viãûc ho = 116 cm ,bãư di vai Lv = 40 cm cọ Lv < 0,9ho = 104,4 cm nãn vai cäüt thuäüc kiãöu cängxän ngàõn Lỉûc tạc dủng lãn vai Q = Dmax + Gd = 75,9 + 5,61 = 81,51 (T) Kiãøm tra kêch thỉåïc vai theo cạc âiãưu kiãûn sau : Q = 81,51 T < Q1= 0,8.φw2.Rb.b.lb.sinθ (*) =0,8.1,015.170.40.26.0,5=71,78(T).khäng thoaí mn Q N tho mn vãư âiãưu kiãûn nẹn củc bäü Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Aloc2 Aloc1 4Ø25 4Ø25 Ø8 a300 Ø a300 7' 2Ø25 2Ø20 10 1Ø20 l u ?i thép Ø a120 kho?ng cách 60x60 Ø 12 2Ø28 2Ø28 2Ø25 2Ø25 4 Ø a120 Ø a150 480 400 2Ø12 25 2Ø28 2Ø22 2Ø25 2Ø28 4Ø25 400 4Ø25 2Ø12 l u ?i thép Ø a120 kho?ng cách 60x60 5' 25 600 800 d.Kiãøm tra cäüt chuyãn chåí cáøu làõp : Lục ny cäüt bë ún ti trng láúy bàòng trng lỉång bn thán nhán våïi hãû säú âäüng lỉûc 1,5 Âoản dỉåïi : g1 = 1,5 0,4 0,8 2,5 = 1,2T/m; Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 Đồ Án Môn học Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam Âoaûn trãn : g2 = 1,5 0,4 0,6 2,5 = 0,9 T/m; Xẹt cạc trỉåìng håüp bäúc xãúp cäüt âỉåüc âàût nàòm theo phỉång ngang cạc âiãøm kã hồûc treo büc cạch nụt dỉåïi mäüt âoản a1 = m ; cạch nụt trãn mäüt âoaûn a2 = 3,8 m Mämen ám taûi gäúi : M1 = 0,5 1,2 22 = 2,4 (Tm) M2 = 0,5 0,9 3,82 = 6,5 (Tm) Mämen dæång låïn nhỏỳt ồớ õoaỷn giổợa phỏửn cọỹt dổồùi tỗm õổồỹc taỷi tiãút diãûn caïch gäúi Qua so saïnh mämen tiãút diãûn , chè cáön kiãøm tra våïi M2 cho pháön cäüt trãn l â Kiãøm tra kh nàng chëu våïi tiãút diãûn nàòm ngang h=60 cm, ho =56cm ; cäút thẹp vo toạn chè láúy 128 +125, F =11,06cm2 Kiãøm tra theo cäng thæïc Mtd =RsFa(ho - a) =2800 11,06 (56-4) =16,1 T.m Vỗ Mtd=16,1Tm >M2 =6,5 Tm nón cäüt â kh nàng chëu lỉûc Khi cáøu làõp Láût cäüt nàòm theo phỉång nghiãng räưi måïi cáøu Âiãøm cáøu âàût tải vai cäüt, cạch mụt trãn 4,25m chán cäüt tỗ lón õỏỳt Mọ men lồùn nhỏỳt ồớ phỏửn cọỹt trãn, chäù tiãúp giaïp våïi vai cäüt M4 =0,50,94,052 =7,38 Tm Tiãút diãûn cäüt våïi Fa =228 +225 (22,14cm2) , âæåüc Mtd = 280022,1752 =32,3Tm > M4= 7,38 Tm Váûy â kh nàng chëu lỉûc Åí pháưn dỉåïi cäüt mọmen lồùn nhỏỳt tỗm õổồỹc caùch chỏn cọỹt mọỹt õoaỷn Tiãút diãûn cọ h=80cm ; h0=76 cm, thẹp láúy an ton l 225 (Fa=9,82 cm2) (b qua sỉû chëu lỉûc ca 228 bë càõt ngàõn ), âỉåüc Mtd =28009,8272 =19,7 Tm, váûy cäüt â kh nàng chëu lỉûc Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 40 ... 67 ,1 67 ,11 73,82 74,75 67 ,11 74,75 4,9 4 ,12 4,9 4,9 ,10 , 4,5 ,12 4,5,9 ,10 ,11 11 20 ,11 +_2, 1, 51 16,4 -6,64 16 , 41 15 ,19 -6,953 14 ,585 8 2,939 75,9 0 14 8, 72,72 14 8,6 13 0,78 80,3 61 138,42 62 4 ,11 ... 200,38 226 ,18 8 42 2 4 ,11 4 ,12 4,7 4,5,7,8, 4,6,9 ,1 4,5,6,7,8,9, 11 0 ,12 10 ,11 +_ 61, 1 61, 9 18 , 51 71, 3 -64,43 62, 31 1,68 35 61, 13 55 60, 31 5 0 14 2, 14 2,7 218 ,6 208,66 18 5 ,12 234,47 Trang 40 Đồ Án Môn... 21, 36 33,7 61 0 12 3, 12 3,2 13 1,9 12 9,52 13 1 ,1 137, 415 4 ,11 4,7,8 4,7,8 4,6,9 ,1 4,5,7,8, 4,5,6,7,8,9, 0 ,11 12 10 ,12 +_ 20,6 19 ,9 -34,24 35, 31 -30 ,12 2,50 20,63 34,24 46,062 0 13 4, 210 ,3 210 ,3 17 6,85