đồ án bê tông 2 (tiêu chuẩn mới )

Hoạt tải đứng do cầu trục + Tính toán cho hoạt tải cầu trục nhịp biên L=21m áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột Dmax xác định theo đờng ảnh hởng

+ Chiều cao đầu dầm :hdd = 2200 mm

-Chọn cửa mái chỉ đặt ở nhịp giữa rộng 12 m, cao 4 m

-Trọng lợng dàn mái Qdm = 9,6 (t)

Các lớp mái đợc cấu tao từ trên xuống nh sau:

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

+Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm;

+Lớp bêtông chống thấm dày 4 cm;

+Panen mái là dạng panen sờn, kích thứơc 6 x 1,5 m.cao 30 cm

Tổng chiều dày các lớp mái : t =5 + 12 + 4 + 30 =51 cm

B(mm)

K(mm)

Hct(mm)

B1(mm)

Pmax(T)

Pmin(T)

Gxc(T)

Gct(T)

HR - cao trình ray đã cho HR = 9m

Hr - chiều cao ray và các lớp điệm, Hr = 0,15m

Hc - chiều cao dầm cầu trục Hc=1,0m

V = 9 - (0,15 + 1) =7.85 (m)

* Cao trình đỉnh cột: D = Hr + Hct + a1

Hct - chiều cao cầu trục Hct = 2,3m

a1 - khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dới kết cấu mang lực mái, chọn a1 = 0,15m đảmbảo a1 0,1m

D = 9+ 2,3 + 0,15 = 11.45(m)

* Cao trình đỉnh mái: M = D + h + hcm + t

h : chiều cao kết cấu mang lực mái :h = 3.2 m

hcm : chiều cao cửa mái hcm = 4m

t :tổng chiều cao các lớp mái t = 0.51 m

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

M2 = 11.45+ 3.2+ 4 + 0,51=19.16(m)Cao trình đỉnh mái ở hai nhịp biên không có cửa mái :

Phần cột dới :hd = 800mm các điều kiện tơng tự nh cột biên đều thoả mãn

Kích thớc vai cột sơ bộ chọn hv = 60cm, khoảng cách trục định vị đến mép vai là 100cm,góc nghiêng 450

Hình dạng, kích thớc và chi tiết cho trên hình:

R V D

+0.00 11450

Hệ số độtin cậy

Tải trọngtính toánkG/m21

1,3

1,3

1,11,1

117

187,2

110208

giằng,cửa kính)cửa mai rộng 12m cao 4m lấy

1.5t ;n=1,1 :

2

G = 1,1 x 1.5 = 1.65( t )

Điểm đặt của Gm1 và Gm2 cách trục định vị 0,15 m

2.Tĩnh tải do dầm cầu trục

4 Hoạt tải mái

Hoạt tải sửa chữa mái là hoạt tải phân bố đều

5.Hoạt tải cầu trục

a Hoạt tải đứng do cầu trục

+) Tính toán cho hoạt tải cầu trục nhịp biên L=21m

áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột Dmax xác

định theo đờng ảnh hởng phản lực nh hình sau

Dmax = n Pcmax yi

Điểm đặt của Dmax trùng với điểm đặt của Gd.

+)Tính toán với hoạt tải cầu trục nhịp giữa Q=20t; L=24m

áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột Dmax xác

định theo đờng ảnh hởng phản lực nh hình sau

Dmax = n Pcmax yiCác tung độ yi của đờng ảnh hởng ứng với các vị trị lực tập trung Pcmax xác định theo tamgiác đồng dạng

1

y =1; y2= 1,6 /6 = 0,267 ;y3= 4,1/6=0,683

Từ đó ta tính đợc áp lực Dmax

Dmax = 1,1 Pmax (y1+y2+y3) = 1,1 22 (1 + 0,267 + 0,683) = 47,19 (t)

Điểm đặt của Dmax trùng với điểm đặt của Gd

c/ Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con

Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trờng hợp móc mềm xác địnhtheo công thức :

T1 =(Q+Qxe)/40=(20+8,5)/40=0.713(t)

+ 0,8

C 1=-0,136

0, 7C e1= -0, 268 Ce2=-0, 4 -0, 6

- 0,6 -0, 5 -0,5

- 0,5 -0, 5

6 Tải trọng gió

Tải trọng gió tính toán tác dụng lên một mét vuông bề mặt thẳng đứng xác định theo công

thức:

W = n W0 k CCác hệ số lấy theo tài liệu " Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế " của TCVN 2737 -

1995

ta có W0 =90 kG/m2

 k là hệ số kể đến ảnh hởng sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng địahình ở đây vùng IV chỉ có dạng địa hình B, tra bảng có nội suy ta đợc hệ số k tơng ứng ở haimức :

+ Mức đỉnh cột, cao trình + 11.45 (m) có k = 0.987

+ Mức đỉnh mái cao trình +19,16(m) có k=1.072

 Hệ số khí động C = + 0,8 đối với phía gió đẩy và C = - 0,6 đối với phía gió hút

 Hệ số vợt tải n = 1,2 tơng ứng với công trình có thời gian sử dụng giả định là 50 năm

Từ đó ta tính đợc tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống theo quy luậtphân bố đều :

p = n W0 k C a

Đối với phía gió đẩy : pđ = 1,2 x 0,09 x 0,987 x 0,8 x 6 =0,512(T/m)

Đối với phía gió hút : ph = 1,2 x 0,09 x 0,987 x 0,6 x 6 = 0,384 (T/m)

Phần tải trọng gió tác dụng lên mái, từ đỉnh cột trở lên đa về lực tập trung đặt ở đầu cột S1,

S =0,67x[0.8x(0,8+0,51) - 0.136x2,4 + 0.5x2,4 - 0.5x1,075+ 0.7x4- 0.268 x 1,075] =2,61(T)

40 60

720000( 4)12

40 80

1706667( 4)12

Quy định chiều dơng của nội lực :

2 Nội lực do tĩnh tải mái

)1(2

1(3)

1

(

2

)/1

(

2 1

k xHx

x xM k

Hx

k x

) 304 , 0 1 ( ) 364 , 4 ( 3 )

062 , 0 1 ( 13 , 12 2

) 304 , 0 / 062 , 0 1 ( ) 182 , 2 (

x x

x x

x x

x x

-0,782(T)Xác định nội lực tại các tiết diện cột

) 304 , 0 / 036 , 0 1 ( 627 1 3 ) 1

(

2

) / 1

x x

k xHx

0.511

2,047

II

IV

Sơ đồ tính toán trên hình Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột nên mômen và

lực cắt trong cột tại các tiết diện đều bằng 0

IV

1.542 0,983

0,71

II III

IV

I

II III

IV

II III

47,61

5 Nội lực do hoạt tải mái

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

phía bên trái của cột

-Lực Pm1 dặt ở bên trái gây ra mômen đặt ở đỉnh cột Khi đó

-Lực Pm2 đặt ở bên phảI gây ra mômen đặt ở đỉnh cột

Khi đó mômen gây ra ở đỉnh cột là

120,262

0,308

0.336 0,09

0,574

Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên vai cột phía bên

trái và phía bên phải của cột trục Lực Dmaxgây ra mômen

đối với phần cột dới đặt ở vai cột

Trờng hợp Dmaxđặt ở bên trái

IV

0,921

0,201

II III

IV

I

II III

IV

Pm2=7,02 1,053

0,331

1,324

II III

IV

0,807

R I

II III

IV 12,381

5,071 Dmax=45,045

7,893

II III

11,164

R=0.652 2,673

II III

IV

2,02

Tmax=1,53 Tmax=1,53

I II III

IV

II III

IV

Tmax=1,53 R=0.42 2,673

-Lực hãm từ trái sang Tmax = 1,53 t

Tmax nay có cùng độ lớn ,cung cao độ điểm đặt nhng ngợc chiều với Tmax tác dụng ở cộtbiên nên có cùng độ lớn nhng ngợc dấu

Biểu đồ nội lực nh hình bên

8 Nội lực do tải trọng gió

Với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn khung có chuyển vị ngang ở đỉnh cột.Giả thiết xàngang cứng vô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên chúng có chuyển vị ngang nhnhau ở đây dùng phơng pháp chuyển vị để tính,hệ chỉ có một ẩn số  là chuyển vị ngang ở

đỉnh cột.Hệ cơ bản nh hình vẽ sau :

Hệ cơ bản khi tính khung với tải trọng gió

Phơng trình chính tắc : r +Rg=0

Trong đó Rg phản lực liên kết trong hệ cơ bản

2 1 4

(

8

).1(3

k

k xHx

 Cột số 1 : Ghi tên cột ( Cột biên và cột giữa )

 Cột số 2 : Ghi tên tiết diện cần tính toán của từng cột

 Cột số 3 : Ghi tên nội lực M, N, Q với đơn vị tính toán lần lợt là Tm, T, và T

 Cột số 4 : Ghi nội lực do tĩnh tải

 Cột số 5, 6 : Ghi nội lực do hoạt tải trên mái (đặt ở bên trái và bên phải trục cột)

 Cột 7, 8, 9, 10 : Ghi nội lực do hoạt tải cầu trục, trong đó cột 7, 8 là nội lực do Dmaxvà

max

T tác dụng bên trái cột; cột 9, 10 là nội lực do Dmaxvà Tmaxtác dụng bên phải cột

 Cột 11, 12 : Ghi nội lực do tải trọng gió tác dụng từ trái qua phải và ngợc lại

 Cột 13, 14, 15 : Ghi nội lực của tổ hợp cơ bản I

 Cột 16, 17, 18 : Ghi nội lực do tổ hợp cơ bản II

A B,C D

Để xác định cặp nội lực thứ 3, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực gây ra có lựcdọc Ngoài ra còn lấy thêm nội lực của những hoạt tải dù không gây ra lực dọc nhng gây ramômen, sao cho khi cộng với tổng cộng của những nội lực của hoạt tải có gây ra lực dọc đợcmômen có giá trị tuyệt đối lớn nhất.

Để lập bảng tổ hợp ta cần chú ý những điểm sau

 Dù tính với hoạt tải ở một bên (đối với cột biên) hoặc cả 2 bên cột thì vẫn xem là mộthoạt tải

Nội lực trong các tiết diện cột đợc sắp xếp và tổ hợp lại trong bảng 4

Trong bảng có ghi rõ số thứ tự của cột mà nội lực đợc chọn để đa vào tổ hợp Tại các tiếtdiện I, I, II chỉ đa và tổ hợp các giá trị M và N Riêng ở tiết diện IV còn đa thêm lực cắt Q đểkhi tính toán cho móng Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đa vào một loại hoạt tải ngắn hạn, trong

tổ hợp cơ bản 2 đa vào ít nhất hai loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp bằng 0,9 Ngoài ratheo TCVN 2737 - 1995, khi xét của hai cầu trục thì nội lực của nó phải nhân với hệ số0,85 , còn khi xét tác dụng của bốn cầu trục thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,7

có nghi ngờ giữa các cặp nội lực, không biết rõ cặp nào nguy hiểm hơn thì phải tính toán vớitất cả các cặp đó

A- Tính toán cốt thép cho cột biên (cột truc A & D)

e0   0 Với e '0 là độ lệch tâm ngẫu nhiên, lấy bằng 1,5cm

30

4030

h

; 0,6600

360 600

N(T)

a/ Tính với cặp 3

Để tính toan ảnh hởng của uốn dọc tạm giả thiết t = 1,5%

Mômen quán tính của tiết diện cốt thép Ja

5529,6cm )

4 - 40 0,5 ( 36

x 40 0,016.

a) - (0,5h h

12

40 40

9 01 0 5

e0,633

Hệ số xét đến độ lệch tâm

0.25 0,1

633 , 0 1 , 0

0,11

0,1 1

y N

e

.

1



2

4.0647,44633,10

2

4.0215,4035.01

647 , 44 1

1

1

x 0,4 ) h - (1,25h

'

2 0 '

a h

R

h b R e

N

A

o sc

b m s

36 0 4 0 850 44 0 502 , 0 647 , 44

2

2

x x x x

4,528.10 4 m2

thép chọn: 218 As =508,9mm2

Tính A s theo công thức

.m ,687.10

1

28000

44,647-

x280004,528.10

0,36 x850x0,4x65

,0 N -.RA h b R

2 3 -

-4 sc

' 0 b

,04,0

10.42,1710.089,5100

4 4

0

'

x h

b/ Kiểm tra với cặp 2

Vì cặp 3 có mômen cùng dấu với cặp 2 có As: 220+225 (17,42 cm2) As’:218 ( 5,089cm2)

Để tính toán uốn dọc ta tính lại I s với tổng

As +As’ =22,509cm2

Is= (As+As’)(0,5h - a)2 = 22,509 x (20 - 4)2 = 5762,304cm4.

Víi cÆp 2 cã 0 , 595

40

23,81

h e

0,11

0,1 1

y N

e

.

1

2

4.0215,4035,01

215 , 40 1

1

1

x 850

) 5,089.10 -

42.10 28000.(17,

40,215

b

' A ' R - A R

4 - 4

-s sc s s

0

0

10.63,19280002

36,0)65,01(8504,0

36,0)65,01(10.42,172800036

,0)65.01)(

10.089,528000215

,

40

(

2)1(

)1(.)

1)(

'.(

x

x x

RsAs h

R b

h As

Rs h s

A Rsc

N

x

R b

R o

c/ KiÓm tra víi cÆp 1

V× cÆp 1 cã m«men tr¸i dÊu víi cÆp 3 cã A’s: 220+225 (17,42 cm2); As:218 ( 5,089cm2)

§Ó tÝnh to¸n uèn däc ta tÝnh l¹i I s víi tæng

h e

0,11

0,1 1

y N

e

.

1

2

4.0215,4035.01

133 , 2 10 23 04 , 1

48 , 0 9

6,4 E I E

S

l

6,4

x x

x I



= 283,65(t)

165 , 1 65 , 283

215 , 40 1

1 1

) 17,42.10 -

9.10 28000(5,08

40,215

b

' A ' R - A R

-sc a s a

d)kiểm tra theo phơng ngoài mặt phẳng uốn

Vì tiết diện phần cột trên cột Alà tiết diệnvuông ,độ mảnh theo phơng ngoài mặt phẳng uốn khônglớn hơn theo phơng trong mặt phẳng uốn và khi kiểm tra ta dã dùng với cặp nội lực có Nmax nên kocần kt cột theo phơng ngoài mặt phăng uốn

h ;1,392600

835600

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nội lực ở mặt cắt II - II để tính toán

Bảng 6 : Cặp nội lực dùng để tímh toán cốt thép phần cột dới

M(Tm)

N(T) e01 MN

(m)

0 01

Tham khảo cách tính vòng : ta dùng cặp 1 & cặp2để tính vòng sau đó kiểm tra với cặp còn lại :

Vòng 1

_ giả thiết t  1 , 2 %

cm 16500 )

5 - 30 ( 55

x 40

x 0,012 a)

(0,5h

x h

12

60 40

0,305

h e

206 , 0 5 , 8 01 0 6 0 / 525 , 12 01 0 5 0 01 0 / 01 , 0

0,11

0,1 1

, 0

0,11

y N

e

.

1

2

4.0151,88139,25

2

4.061,4736,3

b b e

2

0

10 5 , 16 10 210 10

2 , 7 10 23 301 , 1

281 , 0 12,525

6,4 E I E

S

l

6,4

x x

x I



= 515,2(t)

21 , 1 2 , 515

151 , 88 1

1 1

(1,25.0.6

x 0,4 )

h - (1,25h

,

0

2a

173 , 0 850x0.4

88,151

x

m b

1888,151(0,6

a' - h

0,5x)h

.(

-A

0

0 s

R

e N

05 0 6 0 5 0 ( 55 0 4 0

% 884 , 0 a) - (0,5h

x h

0,11

0,1 1

y N

e

.

1

2

4.061,4719,30

2

4.061,4736,3

61 , 47 1

1 1

)'('

h b R

a h s A R

e

N

b

sc m

55.06.0850

)05.055.0(10.973,028000107

,1546,92

x x

=1- ( 1  2 m)=0,509

3 3

10.67,210.973,028000

61,4755.04.0850509,0'

N h

% 66 , 1 a) - (0,5h

x h

0,11

0,1 1

, 0

0,11

y N

e

.

1

2

4.0151,88139,25

2

4.061,4736,3

151 , 88 1

1 1

)'('

h b R

a h s A R

e

N

b

sc m

55.06.0850

)05.055.0(10.67,228000661

,0151,88

=1- ( 1  2 m)=0.229

3 3

10.05,110.67,228000

151,8855.04.0850216,0'

N h

s



1,69%

100

% 69 , 1 a) - (0,5h

x h

0,11

0,1 1

y N

e

.

1

2

4.061,4736,31

61 , 47 1

1 1

)'('

h b R

a h s A R

e

N

b

sc m

55.06.0850

)05.055.0(10.05,128000904

,061,47

x x

=1- ( 1  2 m)=0.329

3 3

10.55,110.04,128000

61,4755.04.0850329.0'

N h

s



% 18 , 1 55

, 0 4 , 0

10 05 , 1 10 55 , 1 100

b

s A

% 18 , 1 a) - (0,5h

x h

0,11

0,1 1

, 0

0,11

y N

e

.

1

2

4.061,4736,31

2 , 7 10 23 301 , 1

281 , 0 12,525

6,4 E I E

S

l

2 a

b b e 2

151 , 88 1

1 1

)'('

h b R

a h s A R

e

N

b

sc m

55.06.0850

)05.055.0(10.55,12800074

,0151,88

x x

=1- ( 1  2 m)=0,605

4

3 8,92.1010

.56,128000

151,8855.04.0850605,0'

N h

s



1,11%

55 , 0 4 , 0

10 55 , 1 10 92 , 8 100

b

s A

05 0 6 0 5 0 ( 55 0 4 0

% 11 , 1 a) - (0,5h

x h

0,11

0,1 1

y N

e

.

1

2

4.061,4736,31

2 , 7 10 23 324 , 1

192 , 0 12,525

6,4 E I E

S

l

2 a

b b e 2

61 , 47 1

1 1

'

h b R

a h s A R

e

N

b

sc m

55.06.0850

)05.055.0(10.92,82800091

,061,47

x x

=1- ( 1  2 m)=0,363

3

4 1,62.1010

.92,828000

61,4755.04.0850363,0'

N h

s



1,14%

55 , 0 4 , 0

10 92 , 8 1,62.10 100

t=(19,635+9,425)/40.55=1,32% xấp xỉ giá trị t giả thiết

b/ Kiểm tra với cặp 3

Vì cặp 2 có mômen cùng dấu với cặp 3 nên cặp cũng có :

As=1963,5 mm2A’s=942,5 mm2

Để tính toán uốn dọc ta tính lại I s với tổng

h e

Hệ số xét đến độ lệch tâm

291

,00,1 477,01,0

0,11

0,1 1

y N

e

.

1

2

4.061,4736,31

2 , 7 10 23 298 1

291 0 12.525

6,4 E I E

S

l

2 a

b b e 2

96 , 306

546 , 92 1

1 1

x 850

) 9,425.10 -

635.10 28000.(19,

92,546

b

' A ' R - A R

0 R

4 - 4

-s sc s s

4 4

0

0

10.635,19280002

55.0)65.01(8506.0

55.0)65,01(10.635,192800055

.0)65.01)(

10.425,928000546

,

92

(

2)1(

)1(.)

1)(

'.(

x

x x

RsAs h

R b

h As

Rs h s

A Rsc N

x

R b

R o

do lợng thep bố trí không nhiêu nên ta không phải căt thép cấu tạo kéo dài suốt đoạn cột

3 Tính toán cột biên theo điều kiện khác

a/ Kiểm tra khả năng chịu lực ngoài mặt phẳng uốn

Chiều dài tính toán : l0 = 1.2 x Hd = 1,2 x 835 = 1002 cm ;

60

1002h

Vậy cột đủ khả năng chịu lực theo phơng ngoài mặt phẳng uốn

b/ Kiểm tra theo điều kiện chịu cắt

ở phần cột dới, lực cắt lớn nhất đợc xác định từ bảng tổ hợp nội lực Qmax= 5,813t

c/ Kiểm tra về nén cục bộ

Đỉnh cột chịu lực nén do mái truyền xuống

Không thỏa mãn đk  cần gia cố đầu cột

d/ Tính toán lới thép đầu cột.

§Çu cét bè trÝ 6 líi thÐp 8, kho¶ng c¸ch c¸c líi thÐp c¸ch nhau 100mm, bè trÝ trong kho¶ng500mm ®Çu cét

TÝnh to¸n theo ®iÒu kiÖn: N<Rb,redAloc1

a

h b R K P

2 0

2,1



15 , 0

76 , 0 4 , 0 75 1 2 , 1

.

v

bt

Nh vËy ta cã :50,655<138,624t nªn tho¶ m·n ®iÒu kiÖn trªn

*.TÝnh to¸n cèt däc : M« men uèn t¹i tiÕt diªn mÐp cét 1-1:

) ( 6 , 7 15 , 0 655 , 50

,076,04,0850

5,9

.280

76,08504,0049,

x x x R

xh bxR

h =80cm > 2,5.a v =37,5 Nªn trong vai cét cã dïng cèt ®ai ngang vµ cèt xiªn :

chän cèt ®ai  8cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cèt ®ai :

a ≤ h/4 =200 mm;150 mmchän a = 150 mm

DiÖn tÝch cèt xiªn c¾t qua nöa trªn ®o¹n

Lx =101(cm) kh«ng bÐ h¬n 0,002.b.ho=6,08(cm2) Chän

) 634

5a=150 2

e/ Kiểm tra lực ép lên vai cột

Dầm cầu trục lắp ghép ,lực nén lớn nhất từ 1 dầm tuyền vào vai là :

N=0,5xGdcc+Dmax1

Dmax1 do Pmax gây ra nhng chỉ tính cho một bên dầm dựa vào đờng ảnh hởng ta có : Dmax1 =nxPmax(y1+y3) = 1,1 x21 x(1+0,683) =38,877(t)

N =0,5 x5,61 +38,877 =41,682 (t)

Bề rộng dầm cầu trục ở đoạm gối đợc mở rộng ra 30cm ;đoạn dầm gối lên vai cột là 18cm

Điều kiện ép mặt lên vai cột

N<.R bloc.A loc1 với : =0,75

N<Vphải thỏa mãn đk ép cục bộ

\ Do phần cột dới có h =600mm nên phải đặt thêm thép cấu tạo dùng 212(1,13cm2)

f/ Kiểm tra cột khi vận chuyển, cẩu lắp

* Xét trờng hợp bốc xếp & treo buộc chọn ra hai sơ đồ tính:

+>Khi chuyên chở bốc xếp: coi cột đợc đặt nằm theo phơng ngang gối kê 1 cách đỉnh cột 3.5 (m) ,gối kia đặt cách chân cột : 2 (m) Mô men âm tại các gối :

Tm 1,8 - 2

0,9.2 - 2

0,6.3,5 -

2

1

M B