Đồ Án Bê Tông Cốt Thép Ii Thiết Kế Khung Ngang Nhà Công Nghiệp Một Tầng.pdf

®å ¸n bª t«ng cèt thÐp II GVHD TS VŨ TÂN VĂN SVTH 1 VÕ VĂN GIÀU – MSSV 12720800093 LỚP XDLTTD12 2 ĐOÀN MINH TRÍ – MSSV 12720800480 3 DƯƠNG XUÂN THÀNH – MSSV 12720800387 4 NGUYỄN HỮU TÌNH – MSSV 127208[.]

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP I I THIẾT KẾ K HUNG N GANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦN G

I/ Số liệu cho trước:

- Nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép 3 nhịp đều nhau

- Đất nền có cường độ tiêu chuẩn : Rc = 2 daN/cm2

II/ Lựa chọn kích thước cấu kiện

1/.Chọn kêt cấu mái:

- Với nhịp L = 21 (m)  18 < L < 30 (m) Chọn kết cấu mái là dàn BTCT Chọn kết cấu dàn dạng hình thang

- Chiều cao ở giữa nhịp dàn BTCT:

).

)(

33 , 2 3 ( 21 ) 9

1 7

1

- Chọn của mái đặt ở giữa nhịp bố trí chạy dọc theo nhà

Kích thước cửa mái rộng 12 (m) (do nhịp L = 21 > 18(m) )

Chiều cao : 4 (m)

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

Hai lớp gạch là nem kể cả vữa dày 5 (cm)

Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 (cm)

Lớp bê tông chống thấm dày 4 (cm)

Panen mái là dạng panen sườn, kích thước 63 (m), cao 30 (cm)

Tổng chiều cao lớp mái: t = 5 + 12 + 4 + 30 = 51(cm) = 0,51 (m)

2/.Chọn dầm cầu trục:

- Nhịp dầm cầu trục a = 6 (m), sức trục Q = 20 < 30 (t)

Chọn dầm cầu trục tiết diện chữ T thỏa diều kiện:

- Chiều cao tiết diện: 1 1 a 1 1 6 0,6 1)(m)

6 10 6

- Bề rộng cánh: .6 0,3 0,6)(m)

10

1 20

1 a 20

1 10

1

8

1 7

1

m H

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

- Cao trình vai cột: V = R - Hr - Hc

R - Cao trình ray: R = 7,5 (m)

Hr – Chiều cao ray và các lớp đệm: Hr = 0,15 (m)

Hc – Chiều cao dầm cầu trục: Hc=1 (m)

10 19,5 6300 4400 1900 260 13,3 3,4 4 23,5 20/5 19,5 6300 4400 2400 260 21 5,2 8,5 32,5

a1 : Khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái

)

m(15,

h- Chiều cao kết cấu mang lực mái h = 3 (m)

hcm- Chiều cao cửa mái: hcm= 4 (m)

t- Tổng chiều dày các lớp mái: t = 0,51 (m)

 Cao trình đỉnh mái ở nhịp không có của mái:

M1 = 10 + 3 + 0,51 = 13,51 (m)

 Cao trình đỉnh mái ở nhịp có của mái:

M2 = 10 + 3 + 0,51 + 4 = 17,51 (m)

4/ Kích thước cột:

- Chiều cao phần trên cột: Ht = D - V = 10 - 6,35 = 3,65 (m)

- Chiều cao phần dưới cột: Hd = V + a2

l0: Chiều dài tính toán của đoạn cột Chọn b = 40 (cm)

- Kiểm tra diều kiện: Dầm cầu trục không là liên tục

Cột trên: l0 = 2,5.Ht = 2,5.3,65 = 9,125 (m)  22 , 81 30

4 , 0

125 , 9

2 ,

=

b



- Chiều cao tiết diện phần cột trên: ht

Cột biên: a4 =  - B1 - ht (B1: Khoảng cách từ trục dầm cầu trục đến mép ngoài cầu trục)

2

t

h  0,06

Chọn ht = 0,6 (m)  a4 = 0,19 (m)

- Chọn chiều cao tiết diện phần cột dưới: hd

Cột biên : hd = 600(mm)

Cột giữa : hd = 800 (mm)

KL riêng



(daN/m3)

Tải trọng tiêu chuẩn

gc (daN/m2)

Hệ số vượt tải

n

Tải trọng tính toán

2 , 601

=

- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái nhịp L = 21 (m)

Tra phụ lục: 8100 daN , hệ số vượt tải n= 1,1

 Trọng lượng tính toán 1 kết cấu mái: Gm1 = 8100 1,1 = 8910 (daN)

- Trọng lượng khung cửa mái (12 4 m): Gcm2 = 2200  2800 (daN)

- Tĩnh tải qui về lực tâp trung Gm

Nhịp biên không có cửa mái:

Gm1 = 0,5 ( Gm1 + g a L ) = 0,5.(8910 + 603,5 6 21 ) = 42 476 (daN) Nhịp giữa có cửa mái:

Gm2 = 0,5 ( Gm1 + g a L + Gcm

2 + 2.gk a ) = 0,5.(8910 + 603,5 6 21 + 3080 + 2 600 6) = 47 616 (daN)

Gc- Trọng lượng bản thân cầu trục: Gc = 4,224 (t) = 4224 (daN)

gr - Trọng lượng ray: gr = 150  200 (daN /m)

 Chọn gr = 200 (daN /m )  Gdct = 1,1 ( 4224 + 6 200) = 5966 (daN)

- Điểm đặt Gdct: trùng với tâm tiết diện dầm cầu trục, cách trục định vị

 = 750 (mm)

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

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

- Cột biên:

Cột trên: Gt = 0,4.0,4.3,65.2,5.1,1 = 1,606 (t)= 1606 (daN)

Cột dưới:Gd =[0,4.0,6.6,8+0,5.0,4.0,4.0,4+0,6.0,4.0,4 ].2,5.1,1

= 4,84 (t)= 4 840 daN

- Cột giữa:

Cột trên: Gt = 0,4.0,6.3,65.2,5.1,1= 2,409 (t) = 2 409 daN

Cột dưới: Gd =[0,4.0.8.6,8+2.(0,5.0,6.0,6.0,4+0,6.0,6.0,4)].2,5.1,1

= 7,172 (t) = 7 172 daN

4/.Hoạt tải mái:

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

Điểm đặt của Pm trùng với điểm đặt Gm

- Khi trên mái không có người đi lại mà chỉ có hoạt tải sữa chữa,

Hoạt tải tiêu chuẩn: P m c = 75 (daN/m2) , hệ số vượt tải n-1,3

- Hoạt tải tính toán : Pm = ( c

m

P n a

2

L)/cos 5 =(75 1,3.6

2

21) / cos 5

= 6 166 (daN)

5/ Hoạt tải cầu trục:

a/ Hoạt tải đứng cho cầu trục:

- Áp lực tiêu chuẩn max , min lên mỗi bánh xe cầu trục:

Q1 : Pmaxc = 13 , 3 (t) = 13300daN ;Pminc = 3 , 4 (t) = 3400daN.

Q2 : Pmaxc = 21 (t) = 21000daN; Pminc = 5 , 2 (t) = 5200daN.

=1,2 13300 ( 0,27 + 1 + 0,68 ) = 31 122 (daN)

Dmax2 = 1,2 21000 (0,27 + 1 + 0,68) = 49 140 (daN)

- Điểm đặt của Dmax1, Dmax2 trùng với điểm đạt của Gd

ĐIỂM ĐẶT Dmax1 , Dmax2 , Gdct

b/ Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con:

- Lực hãm ngang của 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp móc mềm được xác định theo công thức:

).

( 350 ) ( 35 , 0 20

4 10 2

1 20

2

1 2

1 1 1

5 , 8 20 2

1 20

2

1 2

2 2 2

n. max1. = 1,2 350 ( 0,27 + 1 + 0,68 ) = 819 (daN)

Tmax2 =  i

c y T

n. max2. = 1,2 712,5 ( 0,27+1+ 0,68 ) = 1 887 (daN)

-Tmax đặt nằm ngang cách vai cột 1m

6/.Hoạt Tải Gió :

Tải trọng gió tác dụng lên nhà công nghiệp gồm:

- Hình dạng mái và hệ số C ở từng đoạn mái:

k – hệ số thay đổi áp lực gió thay đổi theo độ cao

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

Đỉnh cột : D = 10 (m)  k = 1,18

Đỉnh mái: M2 = 17,51 (m)  k = 1,2651

- Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang q = n.W0.C.k.a

Gió đẩy: qđ = 1,2 55 0,8 1,18 6 = 373,8 (daN/m)

k – hệ số thay đổi áp lực gió thay đổi theo độ cao

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

Đỉnh cột : D = 10 (m)  k = 1,18

Đỉnh mái: M2 = 17,51 (m)  k = 1,2651

- Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang q = n.W0.C.k.a

Gió đẩy: qđ = 1,2 83 0,8 1,18 6 = 564 (daN/m)

k – hệ số thay đổi áp lực gió thay đổi theo độ cao

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

Đỉnh cột : D = 10 (m)  k = 1,18

Đỉnh mái: M2 = 17,51 (m)  k = 1,2651

- Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang q = n.W0.C.k.a

Gió đẩy: qđ = 1,2 110 0,8 1,18 6 = 747,6 (daN/m)

k – hệ số thay đổi áp lực gió thay đổi theo độ cao

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

Đỉnh cột : D = 10 (m)  k = 1

Đỉnh mái: M2 = 17,51 (m)  k = 1,117

- Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang q = n.W0.C.k.a

Gió đẩy: qđ = 1,2 155 0,8 1 6 = 892,8 (daN/m)

60 40 12

).

( 213333 12

40 40 12

4 3

3

4 3

3

cm h

b J

cm h

b J

d d

t t

720000 (

349 , 0 ) 1 (

349 , 0 45 , 10

65 , 3

J

J t k H

H t

80 40 12

).

( 720000 12

60 40 12

4 3

3

4 3

3

cm h

b J

cm h

b J

d d

t t

058 , 0 ) 1 720000

1706666 (

349 , 0 ) 1 (

349 , 0 45 , 10

65 , 3

J

J t k H H t

 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI:

1/ Nội lực do tĩnh tải mái:

a/ Cột trục A:

- Gm1 gâyra mô men ở đỉnh cột : M= Gm1.et

et – Độ lệch của Gm1 so với trục cột trên:

)

m(05,0)mm(501502

400150

Dấu – vì có chiều ngược với chiều quy ước

- Độ lệch trục giữa phần cột trên và phần cột dưới là:

)

m(1,0)mm(1002

400600

H

t

k M

) 101 , 0 1 (

45 , 10 2

) 349 , 0

101 , 0 1 (

2124 3 ) 1 (

2

) 1 (

- Chiều thực của R như hình vẽ

- Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

- Phản lực đầu cột:

daN k

H t

k M

) 058 , 0 1 (

45 , 10 2

) 349 , 0

058 , 0 1 (

771 3 ) 1 (

2

) 1 (

3

= +

+

= +

+

=

- Chiều thực của R như hình vẽ

- Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

2/ Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục :

a/ Cột trục A:

- Sơ đồ tính với tĩnh tải dầm cầu trục

- Gd gây ra moomen đối với trục cột dưới đặt ở vai cột: M = Gd ed

)

m(45,02

6,075,02

- Chiều thực của R như hình vẽ

- Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

- Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột  M = 0, Q = 0

- NI = NII = 0 (daN); NIII = NIV = 2 5966 = 11 932 (daN)

NỘI LỰC DO TĨNH TẢI DẦM CẦU TRỤC

3/ Nội lực do trọng lượng bản thân cột:

- Cộng đại số nội lực ở các trương hợp đã tính ở trên cho từng tiết diện của

từng cột.Lực dọc N còn được cộng thêm trọng lượng bản thân cột

 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI:

1/ Nội lực do hoạt tải mái:

a/ Cột trục A:

- Vì Pm có cùng điểm đặt & chiều như Gm => Nội lực do hoạt tải mái được tính bằng cách nhân giá trị nội lực do tĩnh tải Gm gây ra với :

145 , 0 42476

- Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên nhịp phải bên phải & trái của cột

-Lực Pm2 đặt bên phải gây ra momen ở đỉnh cột:

MPm2 = Pm2 et = 6166 0,15 = 924,9 (daN.m)

- Momen và lực cắt trong cột do momen này gây ra được xác định bằng cách nhân momen do tĩnh tải Gm gây ra với tỉ số:

2 , 1 771

9 , 924

MPm2

=

=

G M

- Xác định nội lực tại các tiết diện cột:

- Do Pm1=Pm2 =6166 daN nên nội lực do Pm1 gây ra được suy ra từ nội lực do Pm2

bằng cách đổi dấu momen & lực cắt còn lực dọc giữ nguyên

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI MÁI

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI MÁI

2/ Nội lực do hoạt tải của dầm cầu trục:

b/ Cột trục B:

- Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên nhịp phải bên phải & trái của cột

- Lực Dmax1 = 31 122 daN ,đặt bên trái cột trục B gây ra momen đối với phần cột dưới đặt ở vai cột :

- Chiều thực của R như hình vẽ

- Xác định nội lực tại các tiết diện cột:

NỘI LỰC HOẠT TẢI DẦM CẦU TRỤC

3/ Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục:

t1.T

- Xác định nội lực tại các tiết diện cột:

I-I : MI = 0 (daN.m) MT = 484,25 (3,65 – 1 ) = 1283,3 (daN.m)

- Xỏc định nội lực tại cỏc tiết diện cột:

I-I : MI = 0 (daN.m); MT = - 503,9 (3,65 – 1 ) = - 1335,4 (daN.m) II- II : MII = - 503,9 3,65 – 819 1 = 516,33 (daN.m)

III- III: MIII = MII = 516,33 (daN.m)

- Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

I-I : MI = 0 (daN.m); MP = 1161,1 (3,65 – 1 ) = 3076,9 (daN.m)

4/ Nội lực do tải trọng giú:

- Với tải trọng giú phải tớnh với sơ đồ toàn khung cú chuyển vị ngang ở đỉnh cột

- Giả thiết xà ngang cứng vụ cựng,vỡ cỏc đỉnh cột cú cựng mức nờn chỳng cú chuyển vị ngang như nhau

- Dựng phương phỏp chuyển vị để tớnh,hệ cú 1 ẩn số là chuyển vị ngang ở đỉnh cột.Hệ cơ bản như hỡnh vẽ:

sơ đồ xác định phản lực trong hệ cơ bản

R g

72000 24000

4 1

423 2078 1558,5(daN).

IV- IV : MIV = 3656 10,45 = 38205 (daNm)

NI = NII = NIII = NIV = 0 (t); QIV = 3656 (daN)

IV/ Bảng tổ hợp nội lực:

- Nội lực trong các tiết diện cột được sắp xếp và tổ hợp lại thành bảng

- Tại các tiết diện I,II,III chỉ đưa vào tổ hợp các giá trị M và N,còn ở tiết

D A

- Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đưa vào 1 loại hoạt tải ngắn hạn,trong tổ hợp cơ bản 2 đua ít nhất 2 loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp là 0.9

- Khi xét tác dụng của 4 cầu trục (trong tổ hợp có cộng cả cột 7;8 hoặc 9;10 thì nội lực của nó nhân với hệ số 0.7)

- ChiÒu dµi tÝnh to¸n: l0 = 2,5 Ht = 2,5 365 = 912,5 (cm)

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

-Giả thuyết chọn : a = a, = 4 (cm)  h0 = 40 - 4 = 36 (cm)

- Xét độ mảnh: 0 912,5

22,81 8 40

h

l b

N (kN)

e1

=M/N (cm)

- Dùng cặp 3 (II-17) để tính cả As & A’s sau đó kiểm tra lại với cặp 1 và 2

a/.Tính với cặp 3(II-17)

- Số liệu nội lực cặp II -17

- Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng của uốn dọc

η.e =1,45×20,6 29,87 e =11,02(cm) =  Tính theo trường hợp lệch tâm lớn

0 min

2 N.e 440,82 25, 57 11271, 7(kN cm)

13, 33

Ne 1,15 40 13, 33 36, 4 28 4, 02 36, 6 3, 4 22093(kN cm)

2 N.e 11271, 7(kN cm) Ne 22093(kN cm)

=> Vậy cột đảm bảo khả năng chịu lực

c Kiểm tra với cặp 2(II-15):

2 N.e 502, 48 18, 68 9386(kN cm)

14, 63

Ne 1,15 40 14, 63 36, 6 28 4, 02 36, 6 3, 4 23445(kN cm)

2 N.e 9386(kN cm) Ne 23445(kN cm)

thỏa

CỐT THÉP CỘT TRỤC A (PHẦN TRÊN)

2.Phần cột dưới (trục A):

- ChiÒu dµi tÝnh to¸n: l0 = 1,5 Hd = 1,5 680 = 1020 (cm)

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

-Giả thuyết chọn : a = a, = 4 (cm)  h0 = 60 - 4 = 56 (cm)

- Xét độ mảnh: 0 1020

25, 5 8 40

h

l b

N (kN)

e1 =M/N (cm)

0 max( ; ) 1 a

e = e e (cm)

Mdh (kN.cm)

M= 36640,6 (kN.cm); N=548,88 (kN)

Md h =-1928,3 (kN.cm); Nd h =548,88 (kN)

- Để tính toán ảnh hưởng uốn dọc giả thuyết t = 1,4%

- Tính momen quán tính của tiết diện cốt thép Is và bê tông Ib :

4 b

36640, 6 548,88 30 M+N.

2

β 1

h h

b Kiểm tra với cặp 3(IV-18):

- Số liệu nội lực cặp IV-13

- Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm S:

0 min

2 N.e 842, 46 71, 3 60067(kN cm)

21, 45

Ne 1,15 40 21, 45 (56, 25 ) 28 15, 73 56, 25 3, 75 68042(kN cm)

2 N.e 60067(kN cm) Ne 68042(kN cm)

=> Vậy cột đảm bảo khả năng chịu lực

c Kiểm tra với cặp 2(IV-17):

8736, 9 786, 96 30 M+N.

2

β 1

h h

=

-Lực dọc tới hạn :

2 N.e 786, 96 38,8 30526(kN cm)

20, 33

Ne 1,15 40 20, 33 (56, 25 ) 28 15, 73 56, 25 3, 75 66220(kN cm)

2 N.e 30526(kN cm) Ne 66220(kN cm)

thỏa

e/.Tính toán kiểm tra khả năng chịu cắt:

QIv max= 85,44 kN với giá trị lực dọc tương ứng N=548,88 kN

Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của cột khi chỉ kể đến tác dụng lực cắt của bê tông:

Vậy bê tông đủ khả năng chịu cắt, chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo

6a220 (đai ≥0,25max = 5,5cm) => CHỌN  6A200

Bố trí thép cho cả phần trên và phần dưới cột

BỐ TRÍ THÉP TRỤC A (PHẦN DƯỚI)

VII/ Tính toán tiết diện cột trục B (Bố trí thép đối xứng)

1/.Phần cột trên:

- ChiÒu dµi tÝnh to¸n: l0 = 2,5 Ht = 2,5 365 = 912,5 (cm)

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

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

- Xét độ mảnh: 0 912,5

22,81 8 40

h

l b

N (kN)

e1

=M/N (cm)

Md h =325,77 (kN.cm); Nd h =925,1 (kN)

- Để tính toán ảnh hưởng của uố n dọc,tạm giả thuyết t = 1,3%

- Tính momen quán tính của tiết diện cốt thép Is và bêtông Ib

h 32643 980, 5 30M+N.

0 min

27395, 4 980, 5 30 M+N.

2

β 1

h h

=> Chọn X=21,32(cm) để kiểm tra cho cặp II-17

2 N.e 980, 5 59, 45 58290(kN.cm)

21, 32

Ne 1,15 40 21, 32 56, 25 28 14, 73 56, 25 3, 75 66364(kN.cm)

2 N.e 58290(kN.cm) Ne 66364(kN.cm)

=> Vậy cột đảm bảo khả năng chịu lực

c Kiểm tra với cặp 3(II-18):

23814 1035, 9 30 M+N.

2

β 1

h h

=

-Lực dọc tới hạn :

=> Chọn X=22,51(cm) để kiểm tra cho cặp II -7

2 N.e 1035, 9 53, 5 55421(kN.cm)

22, 51

Ne 1,15 40 22, 51 56, 25 28 14, 73 56, 25 3, 75 68243(kN.cm)

2 N.e 55421(kN.cm) Ne 68243(kN.cm)

thỏa

BỐ TRÍ THÉP CỘT TRỤC B (PHẦN TRÊN)

2/.Phần cột dưới(trục B):

- ChiÒu dµi tÝnh to¸n: l0 = 1,5 Hd = 1,5 680 = 1020 (cm)

- Kích thước tiết diện: bh = 4080 (cm)

-Giả thuyết chọn : a = a, = 5 (cm)  h0 = 80 - 5 = 75 (cm)

- Xét độ mảnh: 0 1020

25, 5 8 40

h

l b

N (kN)

e1 =M/N (cm)

0 max( ; 1 a)

e = e e

(cm)

Mdh (kN.cm)

- Để tính toán ảnh hưởng của uốn dọc,tạm giả thuyết t = 1,2%

- Tính momen quán tính của tiết diện cốt thé p Is và bêtông Ib:

4 b

58764, 5 1110, 6 40 M+N.

2

β 1

h h

0 min

63275, 3 1542 40 M+N.

2

β 1

h h

=

2 N.e 1542 83, 58 128880(kN.cm)

33, 52

Ne 1,15 40 33, 52 76, 4 28 18, 34 76, 4 3, 6 129344(kN cm)

2 N.e 128880(kN.cm) Ne 129344(kN.cm)

=> Vậy cột đảm bảo khả năng chịu lực

c Kiểm tra với cặp 3(IV-18):

58266, 7 1727, 3 40 M+N.

2

β 1

h h

=

- Lực dọc tới hạn :