4. Vẽ các sơ đồ cấu tạo; tính toán, thiết kế ván khuôn và hệ chống
4.2. Thiết kế ván khuôn dầm
4.2.1. Đối với dầm phụ
- Dầm phụ cao 450 mm - Chiều cao thông thuỷ tầng 1
h = 4500 – 450 = 4050 (mm).
+ Sử dụng loại cột chống thép K-104 chiều cao tối đa 4200mm làm kết cấu đỡ dầm.
- Chiều cao thông thuỷ tầng 2 và 3 h = 4000 – 450 = 3550 (mm).
+ Sử dụng 2 loại cột chống thép K-103B chiều cao tối đa 4000mm làm kết cấu đỡ dầm.
Thiết kế ván đáy dầm phụ:
- Với chiều rộng đáy dầm là 200mm ta sử dụng ván thép có bề rộng 200 mm.
- Lấy ván 200 x 1200 x 55 mm làm ván điển hình trong tính toán vậy nên đặc trưng tiết diện của ván là: I = 20,02 cm4 ; W = 4,42 cm3
- Xác định tải trọng tác dụng ván đáy dầm:
+ Tải trọng do bêtông cốt thép: qtc1 = 0,2 0,45 2500 = 225 (kg/m) . qtt1 = 1,2225 = 270 (kg/m)
+ Tải trọng do ván khuôn: qtc2 = 0,2 30 = 6 (kg/m) qtt2 = 1,1 6 = 6,6 (kg/m)
- Hoạt tải sinh ra do quá trình đầm bêtông và đổ bê tông, hoạt tải do người và dụng cụ thi công (nhân với hệ số 0.9 do xét đến sự xảy ra không đồng thời)
qtc3 = (150 + 200) 0,9 0,2 = 63 (kg/m) qtt3 = n2 .ptc3 = 1,3 63 = 81,9 (kg/m)
Trong đó hoạt tải tiêu chuẩn do đổ và đầm bê tông lấy là 200kg/m2 - Vậy : Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván đáy:
qtc= qtc1 + qtc2 + qtc3 =225 + 6 + 63 = 294 (kg/m).
- Tổng tải trọng tính toán là:
qtt = qtt1 + qtt2 + qtt3= 270 + 6,6 + 81,9 = 358,5 (kg/m) . - Tính toán ván đáy dầm:
Coi ván khuôn đáy của dầm như là dầm liên tục tựa trên các gối tựa là các xà gồ ngang, các xà ngang này được kê lên các xà gồ dọc.
Hình 12: Sơ đồ tính ván khuôn dầm phụ - Gọi khoảng cách giữa các xà gồ ngang là l (cm).
+ Tính theo điều kiện bền: MWmax
(*) Trong đó: Mmax =
2
qtt l 10
�
(kg.cm); W = 4,42 cm3 Ta có (*) l
tt
10 W 10 2100 4, 42
q 3,585
� � � �
=160,91 (cm) + Tính theo điều kiện biến dạng:
f = 128 EIqtc��l4 � f 400l
6 3 3
tc
128EI 128 2,1 10 20, 02
l 166, 02
400 q 400 2,94
� � �
ۣ � � (cm)
q
l l l
M
M=ql /102 M
- Các xà gồ lớp 1 đặt cách nhau chọn l = 60 cm, kết hợp với cấu tạo ta chọn xà gồ dọc cách nhau 120cm
Tính toán xà gồ ngang:
- Sơ đồ tính:
Xà gồ là dầm đơn giản mà gối tựa là các xà gồ dọc (lớp 2), đoạn giữa xà gồ chịu tải trọng phân bố đều từ dầm phụ như hình vẽ.
Hình 13: Sơ đồ tính xà gồ ngang - Tải trọng phân bố :
qtc = (294/0,2) x 0,6 = 882 (kg/m) qtt = (358,5/0,2)x 0,6 = 1075,5 (kg/m) + Trong đó
Bề rộng dầm : 0,2 m
Khoảng cách giữa hai xà gồ ngang: 0,6m Khoảng cách giữa hai xà gồ dọc là: 1,2m
+ Trong đó để đơn giản ta coi như tải trọng tập trung tại giữa nhịp:
Ptt = qtt x 0,2 = 1075,5 x 0,2 = 215,1 kg Mô men lớn nhất tại giữa nhịp là : Mmax =
Ptt l 215,1 1, 2
4 4
� �
= 64,53 (kg.m)
P
Mmax
200 1200
1200
1200
- Sử dụng xà gồ tiết diện tích 510 cm có W = 83,33 cm3 ; I = 416,67 cm4.
* Điều kiện bền:
M 64,53 100
77, 44
W 83,33
�
(kg/cm2) < 120 (kg/cm2)
* Kiểm tra độ võng:
+ Trong đó để đơn giản ta coi như tải trọng tập trung tại giữa nhịp:
Ptc = 882 x 0.2 = 176,4 kg Độ võng: f = P l48EI�3 � f
3
5
176, 4 l20 120
f 0,15 (cm) f 0,3 (cm)
48 10 416, 67 400
�
� � �
Như vậy chọn xà gồ như trên là hợp lí.
Kiểm tra sự làm việc của xà gồ dọc (xà gồ lớp 2):
Hình 14: Sơ đồ tính xà gồ dọc
- Tiết diện xà gồ dọc 15 x 15 cm có: I = 4218,75 cm4, W = 562,5 cm3 - Tải trọng tập trung đặt giữa thanh đà là:
Ptt = 1,2 x qtt + qtts x 1,2 = 1,2 x 1075,5 + 708,3 x 1,2 = 2140,56 (kg) Ptc = 1,2 x qtc + qtcs x 1,2 = 882 1,2 + 685 x 1,2 = 1880,4 (kg) Ta có M tập trung giữa đà: Mmax =
Ptt l 2140,56 1, 2
4 4
� �
= 642,168 (kg.m) Theo điều kiện bền:
M 642,168 100
114,16
W 562,5
�
(kg/cm2) < 120 (kg/cm2) (thõa mãn) - Theo điều kiện biến dạng:
P
1200 Mmax 1200
Độ võng được tính theo công thức: f = P l48EI�3 � f
3
5
1880, 4 l20 120
f 0,16 (cm) f 0,3 (cm)
48 10 4218, 75 400
�
� � � (Thoả mãn)
- Như vậy, tiết diện xà gồ dọc đã chọn và khoảng cách giữa các xà gồ dọc đã bố trí đảm bảo điều kiện sử dụng.
Tính toán ván khuôn thành dầm.
Hình 15: Sơ đồ tính ván khuôn thành dầm - Chiều cao tính toán của ván khuôn thành dầm là: h = 450 mm
- Sử dụng 2 loại ván ván 200 x 1200 x 55 mm và ván 250 x 1200 x 55 mm
- Ván khuôn thành dầm dùng ván 200 x 1200 x 55 mm làm ván điển hình trong tính toán vậy nên đặc trưng tiết diện của ván là: I = 20,02 cm4 ; W = 4,42 cm3
- Tải trọng do vữa bêtông: qtc = .h = 0,25 x 2500 = 625 (kg/m2) - qtt1 = 1,2 625 = 750 (kg/m2) .
- Hoạt tải sinh ra do quá trình đầm bêtông và đổ bê tông (không đồng thời) qtc2 = (150+400) 0,9 = 495 (kg/m2)
qtt2 = 1,3 495 = 643,5 (kg/m2)
l l l
M = ql2/10 q
- Trong đó hoạt tải tiêu chuẩn do quá trình đổ, đầm bêtông lấy là 400 kg/m2
+ Vậy tổng tải trọng tính toán là: qtt = qtt1 + qtt2 = 750 + 643,5 = 1393,5 ( kg/m2).
+ Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng: qtc = 625 + 495 = 1120 (kg/m2).
- Tải trọng tính toán tác dụng lên 1 ván khuôn là:
qtt = 1393,5 0,2 = 278,7 (kg/m) - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên 1 ván khuôn:
qtc = 1120 0,2 = 224 (kg/m)
- Coi ván khuôn thành dầm như là dầm liên tục tựa trên các gối tựa là thanh nẹp đứng (và thanh chống đứng). Khoảng cách giữa các gối tựa là khoảng cách giữa các thanh nẹp.
- Tính khoảng cách giữa các thanh nẹp:
- Theo điều kiện bền: MWmax �
= 200 kg/cm2
Trong đó : Mmax = q l10�2 �q l10�2 W
- Ván khuôn rộng 200 mm có I = 20,02 cm4 ; W = 4,42 cm3
tt
10 W 10 2100 4, 42
l 182,5 (cm)
q 2, 787
� � � �
- Tính toán khoảng cách giữa các thanh nẹp theo điều kiện biến dạng:
4
qtc l l
f f
128EI 400
� �
6 3 3
tc
128EI 128 2,1 10 20, 02
l 181, 77
400 q 400 2, 24
� � �
� � (cm)
- Từ những kết quả trên ta chọn l = 60 cm, vị trí của thanh nẹp trùng với vị trí đặt xà gồ ngang lớp 1
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột chống thép:
Tải trọng tác dụng lên 1 cột chống của cột chống thép (giả sử lực tác dụng lớn nhất lên cột chống thép khi ta đặt cột chống ngay dưới dầm, khoảng cách các cột là
1,2 m) là:
P = lc b qtt = 1,2 0,2 1393,5 = 334,44 (kg)
P << [P] nên tuy ta chưa kể đến khối lượng của xà gồ cũng có thể đảm bảo được cường độ và sự ổn định của hệ.
4.2.2. Đối với dầm chính:
- Dầm chính cao 1000 mm - Chiều cao thông thuỷ tầng 1
h = 4500 – 1000 = 3500 (mm).
+ Sử dụng cột chống thép K-102 có chiều cao tối đa 3500mm để chống đỡ cốp pha dầm chính
- Chiều cao thông thuỷ tầng 2 và 3 h = 4000 – 1000 = 3000 (mm).
+ Sử dụng cột chống thép K-102 có chiều cao tối đa 3500mm để chống đỡ cốp pha dầm chính
Thiết kế ván đáy dầm chính:
- Với chiều rộng đáy dầm là 400mm ta sử dụng 2 ván thép có bề rộng 200 mm.
- Lấy ván 200 x 1200 x 55 mm làm ván điển hình trong tính toán vậy nên đặc trưng tiết diện của ván là: I = 20,02 cm4 ; W = 4,42 cm3
- Xác định tải trọng tác dụng ván đáy dầm:
+ Tải trọng do bêtông cốt thép: qtc1 = 0,4 1 2500 = 1000 (kg/m) . qtt1 = 1,2 1000 = 1200 (kg/m) + Tải trọng do ván khuôn: qtc2 = 0,2 30 = 6 (kg/m)
qtt2 = 1,1 6 = 6,6 (kg/m)
- Hoạt tải sinh ra do quá trình đầm bêtông và đổ bê tông, hoạt tải do người và dụng cụ thi công (nhân với hệ số 0.9 do xét đến sự xảy ra không đồng thời)
qtc3 = (150 + 200) 0,9 0,2 = 63 (kg/m) qtt3 = n2 .ptc3 = 1,3 63 = 81,9 (kg/m)
Trong đó hoạt tải tiêu chuẩn do đổ và đầm bê tông lấy là 200kg/m2 - Vậy : Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván đáy:
qtc= qtc1 + qtc2 + qtc3 = 1000 + 6 + 63 = 1069 (kg/m).
- Tổng tải trọng tính toán là:
qtt = qtt1 + qtt2 + qtt3= 1200 + 6,6 + 81,9 = 1288,5 (kg/m) . - Tính toán ván đáy dầm:
Coi ván khuôn đáy của dầm như là dầm liên tục tựa trên các gối tựa là các xà gồ ngang, các xà ngang này được kê lên các xà gồ dọc.
SV: – LỚP: – MSSV: 28
q
l l l
M
Hình 16: Sơ đồ tính ván khuôn đay dầm chính - Gọi khoảng cách giữa các xà gồ ngang là l (cm).
+ Tính theo điều kiện bền: MWmax
(*) Trong đó: Mmax =
2
qtt l 10
�
(kG.cm); W = 4,42 cm3 Ta có (*) l
tt
10 W 10 2100 4, 42
q 12,885
� � � �
= 84,875 (cm) + Tính theo điều kiện biến dạng:
f = 128 EIqtc��l4 � f 400l
6 3 3
tc
128EI 128 2,1 10 20, 02
l 108
400 q 400 10, 69
� � �
ۣ � � (cm)
- Các xà gồ lớp 1 đặt cách nhau chọn l = 60 cm, kết hợp với cấu tạo ta chọn xà gồ dọc cách nhau 120cm
Tính toán xà gồ ngang:
- Sơ đồ tính:
Xà gồ là dầm đơn giản mà gối tựa là các xà gồ dọc (lớp 2), đoạn giữa xà gồ chịu tải trọng phân bố đều từ dầm phụ như hình vẽ.
SV: – LỚP: – MSSV: 29
P
M 400 1200
1200
Hình 17: Sơ đồ tính xà gồ ngang - Tải trọng phân bố :
qtc =
1069 0, 6 0, 4 �
= 1603,5 (kg/m) qtt =
1288,5 0, 4 �0,6
= 1932,75 (kg/m) + Trong đó
Bề rộng dầm : 0,4 m
Khoảng cách giữa hai xà gồ ngang: 0,6m Khoảng cách giữa hai xà gồ dọc là: 1,2m
+ Trong đó để đơn giản ta coi như tải trọng tập trung tại giữa nhịp:
Ptt = qtt x 0,4 = 1932,75 x 0,4 = 773,1 kg Mô men lớn nhất tại giữa nhịp là : Mmax =
Ptt l 773,1 1, 2
4 4
� �
= 231,93 (kg.m) - Sử dụng xà gồ tiết diện tích 1015 cm có W = 375 cm3 ; I = 2812,5 cm4.
* Điều kiện bền:
M 231,93 100
61,848
W 375
�
(kG/cm2) < 120 (kG/cm2)
* Kiểm tra độ võng:
+ Trong đó để đơn giản ta coi như tải trọng tập trung tại giữa nhịp:
Ptc = 1603,5 x 0,4 = 641,4 kg Độ võng: f = P l48EI�3 � f
3
5
641, 4 l20 120
f 0, 08 (cm) f 0,3 (cm)
48 10 2812,5 400
�
� � �
Như vậy chọn xà gồ như trên là hợp lí.
Kiểm tra sự làm việc của xà gồ dọc (xà gồ lớp 2):
Hình 18: Sơ đồ tính xà gồ dọc - Tiết diện xà gồ dọc 15 x 16 cm có: I = 5120 cm4, W = 640 cm3 - Tải trọng tập trung đặt giữa thanh đà là:
Ptt = 1,2 x qtt = 1,2 x 1932,75 = 2319,3 (kg) Ptc = 1,2 x qtc = 1,2 x 1603,5 = 1924,2 (kg) Ta có M tập trung giữa đà: Mmax =
Ptt l 2319,3 1, 2
4 4
� �
= 695,79 (kg.m) Theo điều kiện bền:
M 695,79 100
108, 72
W 640
�
(kg/cm2) < 120 (kg/cm2) (thõa mãn) - Theo điều kiện biến dạng:
Độ võng được tính theo công thức: f = P l48EI�3 � f
3
5
1880, 4 l20 120
f 0,13 (cm) f 0,3 (cm)
48 10 5120 400
�
� � � (Thoả mãn)
- Như vậy, tiết diện xà gồ dọc đã chọn và khoảng cách giữa các xà gồ dọc đã bố trí đảm bảo điều kiện sử dụng
P
1200 Mmax 1200
Tính toán ván khuôn thành dầm.
Hình 18: Sơ đồ tính ván khuôn thành dầm - Chiều cao tính toán của ván khuôn thành dầm là: h = 1000 mm - Đối với phần dầm giao với sàn chiều cáo tính toán là: h = 880mm
- Ván khuôn thành dầm dùng ván 250 x 1200 x 55 mm làm ván điển hình trong tính toán vậy nên đặc trưng tiết diện của ván là: I = 27,.33 cm4 ; W = 6,34 cm3
- Tải trọng do vữa bêtông: qtc = .h = 2500 x 1 = 2500 (kg/m2) - qtt1 = 1,2 2500 = 3000 (kg/m2) .
- Hoạt tải sinh ra do quá trình đầm bêtông và đổ bê tông (không đồng thời) qtc2 = (150+400) 0,9 = 495 (kg/m2)
qtt2 = 1,3 495 = 643,5 (kg/m2)
- Trong đó hoạt tải tiêu chuẩn do quá trình đổ, đầm bêtông lấy là 400 kg/m2 + Vậy tổng tải trọng tính toán là:
qtt = qtt1 + qtt2 = 3000 + 643,5 = 3643,5 ( kg/m2).
+ Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng: qtc = 2500 + 495 = 2995 (kg/m2).
- Tải trọng tính toán tác dụng lên 1 ván khuôn là:
qtt = 3643,5 0,2 = 728,7 (kg/m) - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên 1 ván khuôn:
l l l
M = ql2/10 q
qtc = 2995 0,2 = 599 (kg/m)
- Coi ván khuôn thành dầm như là dầm liên tục tựa trên các gối tựa là thanh nẹp đứng (và thanh chống đứng). Khoảng cách giữa các gối tựa là khoảng cách giữa các thanh nẹp.
- Tính khoảng cách giữa các thanh nẹp:
- Theo điều kiện bền: MWmax �
= 200 kg/cm2
Trong đó : Mmax = q l10�2 �q l10�2 W
- Ván khuôn rộng 200 mm có I = 27,.33 cm4 ; W = 6,34 cm3
tt
10 W 10 2100 6,34
l 135, 2 (cm)
q 7, 287
� � � �
- Tính toán khoảng cách giữa các thanh nẹp theo điều kiện biến dạng:
4
qtc l l
f f
128EI 400
� �
6 3 3
tc
128EI 128 2,1 10 20, 02
l 128,5
400 q 400 6,34
� � �
� � (cm)
- Từ những kết quả trên ta chọn l = 60 cm, vị trí của thanh nẹp trùng với vị trí đặt xà gồ ngang lớp 1
Kiểm tra khả năng chịu lực của cốt chống thép .
Tải trọng tác dụng lên 1 cột chống thép (giả sử lực tác dụng lớn nhất lên cột chống khi ta đặt cột chống ngay dưới dầm, khoảng cách các cột là
1,2 m) là:
P = lc b qtt = 1,2 0,2 3643,5 = 874,44 (kg)
P < [P] = 2T nên tuy ta chưa kể đến khối lượng của xà gồ cũng có thể đảm bảo được cường độ và sự ổn định của hệ.