ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP IITHIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNGTHIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

2.Các số liệu của cầu trục:- Các thông số của cầu trục được tra theo bảng Catalogue với chế độ làm việc trung bình theo bảng dưới đây: Q – sức nâng của cầu trục; L K – nhịp của cầu trục

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP IITHIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

-oOo -I CÁC SỐ LIỆU ĐỀ BÀI CHO TRƯỚC:

- Khung có 3 nhịp đều nhau, có cùng cao trình đỉnh ray, cửa mái đặt tại nhịp giữa.

- Mỗi nhịp có 2 cầu trục chạy điện

II SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ.

mÆt c¾t a-a tl :1/200

A A

1000 7000

_ +0,00

24500 24500

A

t r ôc dÇm cÇu tr ôc

B A

24500 24500

- Với sức trục Q = 300 kN, các trục định vị được xác định như sau:

+ Theo phương ngang nhà, các trục biên (trục A) được lấy trùng với mép ngoài của cột biên, các cột giữa (trục B, C,…) được lấy trùng với trục cột.

+ Theo phương dọc nhà, với các trục định vị giữa (trục 2, 3, 4, 5…) vị trí của các trục trùng với trục cột, với các trục ở hai đầu khối nhiệt (trục 1, 8, 8’…) trục cột được lấy lùi vào 500 mm so với trục định vị.

- Với kết cấu nhà CN một tầng lắp ghép, sử dụng các cấu kiện định hình thì:

2.Các số liệu của cầu trục:

- Các thông số của cầu trục được tra theo bảng Catalogue với chế độ làm việc trung bình

theo bảng dưới đây:

Q – sức nâng của cầu trục;

L K – nhịp của cầu trục được tính từ khoảng cách giữa hai trục ray;

B – bề rộng cầu trục;

K – khoảng cách giữa 2 trục bánh xe của cầu trục;

H ct – chiề cao cầu trục (khoảng cách từ đỉnh ray tới mặt trên của xe con);

B 1 – khoảng cách từ trục ray đến đầu mút của cầu trục;

 Chọn dầm cầu trục tiết diện chữ T thoả mãn:

- Chiều cao tiết diện:

- Kích thước tiết diện như hình vẽ:

Kích thước Dầm Cầu Trục

4 Đường ray:

- Chọn ray giống nhau cho cả 2 nhịp, chiều cao ray và lớp đệm lấy: h r =150 mm,

- Trọng lượng riêng tiêu chuẩn của ray và lớp đệm trên 1m dài: g c

- Chiều cao ở giữa nhịp dàn BTCT là:

Kích thước cửa mái: rộng 12 (m) (do nhịp L = 24,5 > 18(m) ).

Chiều cao: 4 (m) ( chọn theo yêu cầu về chiếu sáng).

6 Các lớp cấu tạo mái:

- Các lớp cấu tạo mái được chọn với các thông số xác định theo bảng sau:

TT Các lớp cấu tạo mái 

(m)

 (kN/m 3 )

Hệ số vượt tải P

tc (kN/m 2 ) P (kN/m 2 )

1 Hai lớp gạch lá nem + vữa 0,05 18 1,3 0,9 1,17

2 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt 0,12 12 1,3 1,44 1,87

3 Lớp bê tông chống thấm 0,04 25 1,1 1 1,10

4 Panen sườn loại 12x1,5x0,45m 0,45 1,1 2,45 2,70

7 Các cao trình khung ngang:

- Lấy cao trình nền nhà tương ứng cốt 0.000 để xác định xác kích thước khác.

- Cao trình vai cột: V = R – (Hc + H r )

R - Cao trình đỉnh ray: R = 7,0 (m).

H r - Chiều cao ray và các lớp đệm: Hr = 0,15 (m).

H c - Chiều cao dầm cầu trục: H c =1,5 (m)

 V = 7,0 – (1,2 + 0,15) = 5,65 (m)

- Cao trình đỉnh cột: D = R + Hct + a 1

H ct :Chiều cao cầu trục, tra bảng với Q= 30/5(t); L K = 22,5 (m)  H ct =2,75 (m).

a 1 : Khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái.,

h g - Chiều cao kết cấu mang lực mái: h = 3,2 (m).

t- tổng chiều dày các lớp mái: t = 0,66 (m).

 Cao trình đỉnh mái ở nhịp biên không có cửa mái:

M 2 = Đ + h g + h cm + t = 9,9 + 3,2 + 4 + 0,66 = 17,76 (m).

h cm - chiều cao cửa mái: h cm = 4 (m)

8 Kích thước cột:

Các kích thước chiều cao cột:

- Chiều dài phần cột trên: H t = Đ - V = 9,9 – 5,65 = 4,25 (m).

- Chiều dài phần cột dưới: H d = V + a 2

a 2 = 0,6 (m) - khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng

 H d = 5,65 + 0,6 = 6, 25 (m).

- Chiều dài toàn cột: H = H t + H d = 4,25 + 6,25 = 10,5 (m)

- Chiều dài tính toán của các đoạn cột (giống nhau cho cả cột trục A và trục B) – theo

* Chiều cao cột biên – cột trục A:

- Chiều cao tiết diện cột trên h t phải thỏa mãn các điều kiện:

- Chiều cao tiết diện cột dưới h d phải thỏa mãn các điều kiện:

l v bội của 5 cm khi l v < 40 cm 

bội của 10 cm khi lv > 40 cm Cột giữa: l vg = 800 (mm)

Chiều cao mép ngoài vai cột biên và cột giữa: h v = 800 (mm)

B A

KÍCH THƯỚC CỘT BIÊN VÀ CỘT GIỮA

Hệ số vượt tải

Gtc (kN/m 2 )

Gtt (kN/m 2 )

Hai lớp gạch lá nem + vữa 0,05 18 1,3 0,90 1,17 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt 0,12 12 1,3 1,44 1,87 Lớp bê tông chống thấm 0,04 25 1,1 1,00 1,10 Panen sườn loại 12x1,5x0,4 m 0,45 1,1 2,45 2,70

- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái nhịp L = 24,5 (m):

 Tra phụ lục L = 24,5m thì G m = 96 kN, hệ số vượt tải n= 1,1.

 Trọng lượng tính toán 1 kết cấu mái: G 1 = 96 1,1 = 105,6 (kN).

- Trọng lượng khung cửa mái (12 4 m):

- Tĩnh tải qui về lực tập trung G m

Nhịp biên không có cửa mái:

Sơ đồ đặt tĩnh tải dầm cầu trục

3/.Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột:

- Tải trọng này tính theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột

4/.Hoạt tải mái:

- Hoạt tải mái truyền qua kết cấu mái vào đỉnh cột thành lực tập trung P m

Điểm đặt của P m trùng với điểm đặt của G m

- Khi trên mái không có người đi lại mà chỉ có người sửa chữa, hoạt tải tiêu chuẩn (theo TCVN 2737 – 2012):

Pc 75(kg/m2)

m ; hệ số vượt tải khi hoạt tải tiêu chuẩn nhỏ hơn 200daN/m 2 bằng 1,3

- Hoạt tải mái được quy về thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột:

P m = Pmc n a 0,5.L= 1,3 75 12 0,5 24,5 = 143,33 (kN).

5/ Hoạt tải cầu trục:

a/ Hoạt tải đứng do cầu trục:

- Sức trục Q = 150kN, nhịp = 11,0m, chế độ làm việc: Nặng.

B A

 Áp lực thẳng đứng lớn nhất do 2 cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột D max

được xác định theo đường ảnh hưởng phản lực:

D max D max D max

B A

Sơ đồ đặt hoạt đứng của cầu trục b/ Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con:

- Lực hãm ngang do 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trương hợp móc cứng được xác định theo công thức:

n  1,1.20,6.(1 0,58 0,90) 56,08(    kN)

- Xem T max đặt lên cột ở mức mặt trên dầm cầu trục cách mặt vai cột H c =1,2 (m), cách đỉnh cột 1 đoạn y = H t - H c = 4,25 - 1,2 = 3,05 (m).

6/.Hoạt tải do gió:

- Tải trọng gió gồm 2 thành phần: tĩnh & động.

*W 0 - Giá trị của áp lực gió ở độ cao 10 (m) so với cột chuẩn của mặt đất, lấy theo bản

đồ phân vùng gió của TCVN 2737-1995.

- Do địa bàn xây dựng ở tỉnh Đà Nẵng, thuộc phân vùng II  W0= 95 (kg/m2 ).

*k - Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc dạng địa hình

- Với địa hình B, hệ số k xác định tương ứng ở 2 mức:

Mức đỉnh cột, cao trình: D = 9,90 (m)  k = 0,998

Mức đỉnh mái, cao trình: M 2 = 17,76 (m)  k = 1,108

*C - Hệ số khí động, phụ thuộc vào hình dáng công trình.

Phía gió đẩy C = 0,8.

- Phần tải trọng gió tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành lực tập trung đặt

ở đầu cột S, với k lấy trị số trung bình: 0,998 1,108 1,053

0,5.24,5 10,5 2,0

0,51 24,5

H L

- Độ lệch của G m1 so với cột trục dưới: �e d  0 15 , h d / 2 0 15 0 7 2  ,  , /   0 2 , ( )m

*Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

NQM

1058,3 -28,75

N I  N II N III N IV G m1 G m2  2204 (kN)

Q IV     , ( )R 2 06kN

Biểu đồ nội lực cột do tĩnh tải mái

3 Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục:

R I

I V

13,11

4, 34

8, 56 M(kN.

2204

-0,3 8

G m2

6 5

Biểu đồ nội lực cột do tĩnh tải mái b) Cột trục B:

- Trong trường hợp của công trình này, do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột nên moomen và lực cắt trên toàn tiết diện cột: M = 0 (kN.m); Q = 0 (kN)

- Thành phần lực dọc: N I N II  0 ; N III N IV  2 �G d  2 135,30 270,60( �  kN)

4 Nội lực do trọng lượng bản thân cột:

a) Cột trục A:

- Do phần cột trên và cột dưới lệch nhau một đoạn a nên trọng lượng bản thân cột trên

sẽ gây ra cho cột dưới một thành phần mô men M, thành phần này sẽ làm phát sinh phản lực R ở đỉnh cột và do đó gây ra mô men và lực cắt trên các tiết diện cột:

- Xác định nội lực tại các tiết diện cột

N IV G t G d  40 91 103 74 144 65 ,  ,  , (kN)

5 Tổng nội lực do tĩnh tải:

- Cộng đại số các nội lực do các trường hợp tải trọng đã tính ở trên cho từng tiết diện cột được thành phần nội lực tổng cộng do tĩnh tải gây ra:

0

1058,3 0

1058,3 0

1058,3 0 28,75

Biểu đồ Mômen, lực dọc do các trường hợp tĩnh tải gây ra

6 Nội lực do hoạt tải mái:

a) Cột trục A:

- Sơ đồ tính giống như trong trường hợp tĩnh tải mái, do đó để xác định các thành phần nội lực do P m1 gây ra, chỉ cần nhân nội lực do G m1 gây ra với tỷ số:

1 1

143 33

0 14

1058 30

m m

756,38

1058,30

2515,51 2244,91

2619,25 2204

- Trường hợp hoạt tải nhịp giữa tác dụng lên cột trục B (Pm2):

- P m2 gây ra tại đỉnh cột một thành phần mômen:

N I  N II  N III N IV P m2  143 33 , (kN)

Q IV  1 64 , � ( , )  2 06   3 38 , (kN)

Biểu đồ nội lực do hoạt tải P m2 cột trục giữa gây ra

- Trường hợp hoạt tải nhịp biên tác dụng lên cột trục B (Pm1):

Do P m1 và P m2 có giá trị như nhau nhưng ngược dấu nên ta chỉ việc lấy biểu đồ mômen

và lực cắt của P m2 đổi dấu, thành phần lực dọc thì giữ nguyên.

Biểu đồ nội lực do hoạt tải P m1 cột trục giữa gây ra

7 Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục:

a) Cột trục A:

và phương chiều giống nhu tĩnh tải dầm cầu trục G d nên nội lực trong trường hợp này được xác định bằng cách nhân các thành phần nội lực do G d gây ra với tỷ số:

- Các thành phần nội lực do Dmax gây ra:

- Hoạt tải D max gây ra mômen ở cột dưới ở tiết diện sát vai cột:

Biểu đồ nội lực cột trục B do hoạt tải đứng của cầu trục nhịp giữa

Biểu đồ nội lực cột trục B do hoạt tải đứng của cầu trục nhịp biên

8 Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục:

112, 20

-168, 72

II I

I

Dmax

532, 53

476, 84

- Xét tỷ lệ:

t

y H

- Lực xô ngang tác dụng lên cột trục A chỉ do cầu trục ở nhịp biên tác dụng lên, lực

này có thể hướng từ phải sang trái hoặc ngược lại nên phản lực:

- Thành phần lực xô ngang của cầu trục ở nhịp biên tác dụng lên cột trục B cũng có thể

có hướng từ trái sang phải hoặc từ phải sang trái, nên các thành phần nội lực tại các tiết diện cột có thể mang dấu âm hoặc dương:

9 Nội lực do tải trọng gió:

*Trường hợp 1: trường hợp gió thổi từ trái sang phải:

- Phương trình chính tắc:

r R g 0

- Trong đó:

R g – phản lực liên kết trong hệ cơ bản;

r – phản lực liên kết do đỉnh cột chuyển dịch một đoạn  1(đơn vị);

- Các thành phần phản lực được xác định như sau:

163 26 0 77 10 21,3×10 E

*Trường hợp 1: trường hợp gió thổi từ phải sang trái:

- Trong trường hợp gió thổi từ phải sang trái, biểu đồ nội lực của các cột trục B, C được đổi dấu so với trường hợp gió thổi từ trái sang phải, biểu đồ nội lực của cột trục A và trục D được lấy đổi dấu tương ứng với biểu đồ nội lực của cột trục D và trục A trong trường hợp gió thổi từ trái sang phải.

IV TỔ HỢP NỘI LỰC:

Tên

cột diện Tiết Nội lực Tĩnh tải

Hoạt tải mái Hoạt tải cầu trục Hoạt tải gió Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2

V/ CHỌN VẬT LIỆU:

- Mác bê tông: M300

- Cốt thép dùng:

V/ CHỌN VẬT LIỆU:

- Bê tông: Bê tông cấp bền B20

- Cốt thép dùng: thép nhóm C-II:

)cm/kg(10.2E);

cm/kg(3400

R

a 2 ,

a

565,0

;406

- Chiều dài tính toán: l0 = 2,5 Ht = 2,5 4,250 = 10,625(m)

- Kích thước tiết diện: bh = 500500 (mm)

   ,  ,  �

, cần xét đến ảnh hưởng của uốn dọc

- Từ bảng tổ hợp chọn ra 3 cặp nghi ngờ là nguy hiểm ghi trong bảng:

N

M

e01(m)

, 0 01

)

cm(3,130

40h301

)cm(65,0600

390H

6001e

40.4012

5,42

40.(

5,35.40.025,0)a2

h.(

h.b

J

4 3

3

b

4 2

2 0

- Cặp 3 có: 1,44.

)045,02

4.0.(

349,90263,15

)045,02.(

872,80343,

01)a2

h.(

NM

)a2.(

N

M1

11,01

,0h

e1,0

11,0S

EJ

E.K

S.(

8529

10.2213330

10.29.44

903491

1N

4,0)h.h.25,

4034,35a2

5,45,35.(

3400

5,35.40.130.406,049.90349)

ah.(

R

h.b.R.A

,

a

2 0 n 0 ,

76,16

%100.h.b

F

o

, a ,

903495

,35.40.130.565,0F.R

RR

Nh.b

R

a a

, a

a

0 n

0

- Kiểm tra: gt

o

a a

5,35.40

62,37

%100.h

b/.Kiểm tra với cặp 1:

- Vì cặp 1 có momen trái dấu với cặp 2 là cặp tính thép nên với cặp 1 ta có:

48,38)

a2

h).(

FF

(

a a

- Tính Kdh (Mdh ngược chiều với M nên lấy dấu âm)

)045,02

4.0.(

872,80063,2

)045,02

4.0.(

872,80343,

01)a2

h.(

NM

)a2

h.(

N

M1

05,41,0

11,01

,0h

9245

10.2213330

10.29.8352,

1

647,0.(

808721

1N

4005,4.425,1a2

.130

)27,1721,21.(

340080872

b.R

F.RF.RN

x

n

, a

, a a

) R F.(h a)

2h.(

x.b.Re

0

, a

, a 0

13,18.40

- So sánh vế trái và vế phải thấy rằng bố trí cốt thép như trên là đảm bảo chịu được lực của cặp 1

c/.Kiểm tra với cặp 2:

- Vì cặp 2 có momen cùng chiều với cặp 3 đã tính thép nên đối với cặp 2 ta có: Fa = 330 = 21,21 (cm2); ,

48,38)

a2

h).(

FF

(

a a

.46,

1)045,02

4.0.(

872,80479,15

)045,02

4.0.(

872,80343,

01)a2

h.(

NM

)a2

h.(

11,01

,0h

9245 10 2 213330

10 29 46 , 1

279 ,

808721

1N

4064,20.66,1a2

.130

)27,1721,21.(

340080872

b.R

F.RF.RN

x

n

, a

, a a

) R F.(h a)

2h.(

x.b.Re

0

, a

, a 0

13,18.40

- So sánh vế trái và vế phải thấy rằng bố trí cốt thép như trênlà đảm bảo chịuđược lực của cặp 2

d/ Kiểm tra cột theo phương ngoài mặt phẳng uốn:

- Vì tiết diện cột vuông, độ mảnh theo phương ngoài mặt phẳng uốn không lớn hơn độ mảnh theo phương trong mặt phẳng uốn và kiểm tra đã dùng cặp nội lực 3 là cặp có Nmax nên không cần kiểm tra theo phương ngoài mặt phẳng uốn

e/.Kiểm tra về bố trí cốt thép:

-Chọn lớp bêtông bảo vệ dày 3 (cm), có thể tính gần đúng

)cm(4,42

- Trị số h0 theo cấu tạo: h0 = 40 - 4,5 = 35,5 = h0gt

- Khoảng cách giữa các cốt thép ( ở phía đặt 330): 8,39cm)

3

3.33.240

- Chiều dài tính toán: l0 = 1,5 Hd = 1,5 720 = 1080 (cm)

- Kích thước tiết diện: bh = 4060 (cm)

- Giả thiết chọn: a = a, = 4,5 (cm)  h0 = 60 - 4,5 = 55,5 (cm)

- Độ mảnh:    184

60

1080h

N

M

e01(m)

, 0 01

cm(230

60h301

)cm(2,1600

720H

6001e

60.4012

5,42

60.(

5,55.40.016,0)a2

h.(

3

b

4 2

2 0

1)045,02

6.0.(

095,163556,33

)045,02

6.0.(

376,97547,

31)a2

h.(

NM

)a2

h.(

6,221,0

11,01

,0h

23097

10.2720000

10.29.378,1

331,0.(

975

4,

1630951

1N

he

)

cm(46,17)5,35.565,060.25,1.(

4,0)h.h.25,1

0

0

36,315,55.565

cm(27,17)

5,45,55.(

3400

)25

,5518,58.(

163095)

ah.(

F

)2he.(

NF

, 0

, a

0 ,

27,17

5,42

60.(

5,55.40.0156,

0)a2

h.(

h.b

0 t

.287,

1)045,02

6.0.(

578,156191,34

)045,02

6.0.(

376,97547,

31)a2

h.(

NM

)a2

h.(

N

M1

84,231,0

11,01

,0h

e1

23097

10.2720000

10.29.278,1

321,0.(

975

4,6

1565781

1N

he

a 

0 2

2 0 n

, 0

, a

,

5,55.40.130

)5,45,55.(

27,17.34001

,59.156578h

.b.R

)ah.(

F.Re.N



612,05,55

9h

a.2534,

1565785

,55.40.130.534,0FR

Nh.b.R

a a

0 n

A

413,05

,55.40.130

)5,45,55.(

55,16.340018

,58.163095h

.b.R

)ah.(

F.Re

0 n

, 0

, a

, a

.48,32h

cm(21,1722,173400

1630955

,55.40.130.565,0FR

Nh.b.R

F

)

cm(22,17)

5,45,55.(

3400

5,55.40.130.406,018,58.163095)

ah.(

R

h.b.R.A

a a

0 n 0

a

2 ,

0

,

a

0 n 0 ,

,05

,55.40.130

)5,45,55.(

22,17.34001

,59.156578h

.b.R

)ah.(

F.Re

N

0 n

, 0

, a

1565785

,55.40.130.534,0FR

Nh.b.R

a a

0 n

42,1727

5,42

60).(

27,1742,17()a2

h).(

1)045,02

6.0.(

376,97252,38

)045,02

6.0.(

376,97547,

31)a2

h.(

NM

)a2

h.(

3,411,0

11,01

,0h

22557

10.2720000

10.29.45,1

239,0.(

1080

4,6

973761

1N

603,41.287,1a2

.130

)27,1742,17.(

340097376

b.R

F.RF.R

N

x

n

, a

, a a

0

, a

, a 0

83,18.40

- So sánh vế trái và vế phải thấy rằng bố trí cốt thép như trên không đảm

bảo chịu lực cho cặp1  Tính lại thép cho cặp 1 theo trường hợp không đối

N239

973765

,55.40.130.565,0FR

Nh.b.R

F

)

cm(58,6)

5,45,55.(

3400

5,55.40.130.406,05,78.97376)

ah.(

R

h.b.R.Ae

a a

0 n 0

a

2 2

, 0

, a

0 n 0 ,

a

gh 0

.46,1518532

N331

0 0,4.(1,25.60 0,565.55,5) 17,5(cm) e e

)

cm(7,4340

.130

)6,745,26.(

3400163095

b.R

F.RF.RN

x

n

, a

, a a

Có 0 Kiểm tra theo điều kiện

) R F.(h a)

2

xh.(

x.b.Re

0

, a

, a 0

36,31.40

2,3cÆp

&

1cÆp(Fmax

F

30228226,45)

2,3cÆp

&

1cÆp(Fmax

F

, a

,

a

a a

- Với cốt thép còn lại ở phần trên tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực ở tiết diện III-III

- Chọn cặp nội lực III-18 để kiểm tra:

(t)

92,272Ndh

(t)

2 F

)14,13(cm30

2 F

2 ,

a

2 a

5,42

60).(

32,1213,14()a2

h).(

6.0.(

991,157767,14

)045,02

6.0.(

272,92128,

31)a2

h.(

NM

)a2

h.(

11,01

,0h

17199

10.2720000

10.29.371,1

481,0.(

1080

4,6