đồ án bê tông cốt thép

Phần I : Số liệu Phần II : Xác định kích thước khung ngang Phần III: Xác định tải trọng Phần IV: Xác định nội lực Phần V: Tổ hợp nội lực Phần VI: Tính toán cột Phần VII: Tính toán móng Phần VIII: Tài liệu tham khảo

Trang 1

-Nhịp cửa trời 6m, cao 2.5m trọng lượng tiêu chuẩn 20 KN

-Khung cửa kính +kính cửa mái trọng lượng tiêu chuẩn 5 KN/m2

-Mái lợp tôn , xà gồ , giằng thép trọng lượng tiêu chuẩn : 0,8 KN/m2

-Cường độ tiêu chuẩn của đất nền: Rc= 150 (kN/m2

Trang 2

Phần II :XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

-Chiều cao giữa dàn hg = 3,5 (m) với hg = (1/7 :1/9)L

-Chiều cao đầu giàn :(Độ dốc của mái i=1/12 )

h =hg – i x L/2 = 3,5- 27.1/24=2,35m=> chọn h= 2,3 (m)

1. Chọn kết cấu

mái:-Chiều cao đầu dàn : hđd = 2,3 m

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

Tra bảng 2.5

3. Xác định các kích thước chiều cao của nhà:

Các số liệu của cầu trục từ bảng tra: chế độ làm việc trung bình

K(mm)

Hct

(mm)

B1

(mm)

- Chiều cao ray và các lớp đệm :hr = 150 (mm)

- Trọng lượng ray và các lớp đệm :gr =150 (daN/m)

Trang 3

- Cao trình vai cột : V = R – hr – Hdcc = 7,2 – 0.15– 1 = 6,05 m

- Cao trình đỉnh cột : D = R + Hct + a1 =7,2+2.4+0.1 = 9,7 m

a1 : khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến đáy dàn, chọn a1 = 0.1m

- Cao trình đỉnh mái : M = D + h +hcửamái + AAQ

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

M1= D + hg = 9,7 + 3,5 = 13,2m

hg là chiều cao tính từ đỉnh mái xuống cao trình đỉnh cột

Cao trình đỉnh mái ở nhịp giữa có cửa mái:

M2 = D + hg+hcm= 9,7 + 3,5 +2,5= 15,7 m

4 Kích thước cột:

- Chiều dài cột trên : Ht = D – V = 9,7 – 6,05 = 3,65 m

- Chiều dài cột dưới : Hd = V + a2 = 6,05 + 0.5 = 6,55 m

- Toàn Cột : H = Ht + Hd = 3,65 + 6,55 = 10,2 m

a2 : khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn a2 = 0.5m

Kích thước tiết diện cột:

Trang 4

- Bề rộng cột b xét tỉ lệ b=( 1/20:1/25)Hd =(0,262 : 0,3275)m

chọn thống nhất cho cột trên, cột dưới của cả cột biên và cột giữa là

b = 40cm.( chọn theo cấu tạo )

- Cột biên xét tỉ lệ theo tiêu chuẩn hd =(1/10:1/14) Hd = (0,655: 0,468) m : ht1 = 40 cm, hd1 = 60 cm, thỏa điều kiện:

a4 = λ - ht1 – B1 = 75 – 40 – 26 =9 cm> 6 cm khoảng hở từ mép cầu trục trong cột

Trang 5

Kiểm tra các điều kiện:

Do cột A và cột B có tiết diện chữ nhật, có cùng bề rộng b, có cùng chiều dài tính

toán tương ứng với từng đoạn cột trên và cột dưới nên chỉ cần kiểm tra điều kiện λb ≤ 35, λh ≤ 35 cho các đoạn cột trên va dưới trục A do có ht và hd nhỏ hơn

so với trục B

Trang 7

m1 G

B

m2 G

Gm1

2. Tĩnh tải do dầm cầu trục tác

Gd = Gc + B×gr

Gc: trọng lượng bản thân dầm cầu trục, tra bảng 2.5, Gc = 42 kN

gr: trọng lượng ray và các lớp đệm, lấy 1.5 kN/m

=1.1×((0.4×0.6×6,55)+0,4(1+0,6)/2 x 0,4)×25 =42,5 kN

- Cột giữa:

Phần cột trên : Gt2 = 1.1×0.4×0.6×3,65×25 = 24,09 kN

Phần cột dưới :

Trang 8

5. Hoạt tải do cầu trục:

a. Hoạt tải đứng do cầu trục:(do cầu trục có sức nâng chênh nhau

không nhiều nên ta dùng Pc

maxcủa cầu trục giữa dể tính toán)

Áp lực thẳng đứng do 2 cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột Dmax

xác định theo đường ảnh hưởng (hình vẽ)

c. Điểm đặt Dmax trùng với điểm đặt của Gd

d. Hoạt tải do lực hãm của xe con:

Lực hãm ngang do 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp móc mềm

Nhịp biên :

6000

6300 4400

6000

Trang 9

Lực Tmax đặt ở cao trình mặt trên dầm cầu trục, cách mặt vai cột 1 m.

6. Hoạt tải gió:

Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân

c: hệ số khí động, c = +0.8 phía gió đẩy và c = -0.6 ở phía gió hút

Phía gió đẩy: pđ = 1.2×1,17×1,10 ×0.8×6 =7,413 kN/m

chiều cao từ chân cửa mái đến đầu cửa mái : hm4 = hcm = 2,5 m

chiều cao từ đầu cửa mái dến đỉnh cửa mái M2 ( có độ dốc cửa mái lấy như độ dốc mái )

hm5 = hg- hd - hm3 = 3,5 – 2,3 – 0,887 = 0,413 m

tải gió tác dụng lên mái được tập trung tai 2 đầu đỉnh cột ký hiệu là

W1,W2

Trang 10

I. TÍNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI

Tĩnh tải bao gồm :

- Tĩnh tải mái

- Tĩnh tải dầm cầu trục

Trang 11

- Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột

-Quy ước chiều dương của nội lực như hình vẽ :

2 Nội lực do tĩnh tải mái gây ra

+ Cột trục A:

M

Trang 12

m2 G Gm1

Trang 13

m2 G Gm1

Trang 15

2. Tĩnh tải dầm cầu trục:

a. Cột trục A:

Gd = 55,2 kN đặt cách trục định vị 0.75 m

Gd đặt cách trục cột dưới một đoạn : ed =λ− hd/ 2= 0.75−0.60/ 2= 0.45 mQuy đổi về :

Trang 19

II. TÍNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI MÁI

1. Nội lực do hoạt tải mái:tính tương tự như khi tính tỉnh tải mái nhưng

nhân với hệ số Pm/Gm

a. Hoạt tải sửa chữa mái nhịp biên :

Cột trục A:VI Hoạt tải mái :

-Trục A : Sơ đồ tính như tính đối với Gm1 , nội lực xác định bằng cách nhân nội lực do Gm1 với tỉ số n=Pm1/Gm =74,59/121,15 =0,6157 (kN.m)

Mi= Mmái n

Trang 20

-Trục B : Tính riêng từng trường hợp đặt bên phải , bên trái

+ Trường hợp đặt bên phải :

Momen do Pm2 gây ra tại đỉnh cột

Trang 21

Q = 2,1633 (-0, 6157) = -1,3319 (kN)

+ Trường hợp đặt bên trái :

Momen do Pm1 gây ra tại đỉnh cột

Trang 22

VI.Nội lực do hoạt tải đứng dầm cầu trục :

Trang 23

Truc B :

Tính riêng cho từng trường hợp do cầu trục bên trái và bên phải

+Trường hợp nội lực do cầu trục phía bên phải :

Trang 24

+Trường hợp nội lực do cầu trục phía bên trái :

Trang 25

CỘT B BÊN PHẢI CỘT B BÊN TRÁI VII.Nội lực do lực hãm ngang :

Trang 28

VIII Nội lực do tải trọng gió gây ra :

Trang 29

Rg = R1+R4+S1+S2 = 24,6563 + 19,2813 + 21,59 + 36,56 = 102,0876 KN

Phản lực liên kết do đỉnh cột chuyển vị một đoạn ∆ =1 được tính bằng :

r = r1 + r2 + r3 + r4

r1 = r4 =3E.Jd bien/(H3(1+k)=(3.E.7,2.10-3)/(10,23.(1+0,15))= 1,7699.10-5 E

r2= r3 =3E.Jd giua/(H3(1+k)=3.E.17,07.10-3/(10,23.(1+0,037))= 4,6535.10-5 E

Trang 30

Biểu đồ mô men do gió trái gây ra

Biểu đồ nội lực cột trục do gió thối từ trái qua phải gây ra

Trang 32

Nhịp giữa

Dmax(T )

Mma x N

Mmin _ N

M Nmax

-10,71 94

30,338

5,4617 -111,85 -5,4617

30,338

5,4617 -111,85 -5,4617

-N 192,41 74,5921 0 0 0 0 211,80 137,21 211,8021

Trang 33

M 0,7697 4,9951 -71,7002 -28,3337 275,5

332,41 276,27

331,642 -84,259

136,4005 -17,2702

-134,9 72

134,97 2

-137,82 5

127,795 9,6

-N 291,49 67,28 74,5921 0 0 0 0 0 0

433,36 2

291,49 366,082

Trang 34

M 2,825 -6,1113 6,7755 -199,9846

19,2606 153,1745 17,2702 134,9

134,97 147,70

160,386 147,703

380,695 182,16

-N 477,41 67,28 74,5921 504,075 0 386,1 0 0 0 477,41 477,41 905,874

Q -0,759 1,3319 -1,8204 48,7903 5,8184 -37,37 3,8341 36,97

36,978 36,22 -37,74 45,658

Trang 35

Tỷ số mô đun dàn hồi : α = Es/Eb =200000/23000=8,695

Yb=1 , các thông số ,

I.TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CỘT TRỤC A :

1.Phần cột trên :

-Kích thước tiết diện cột chọn : b = 40 (cm) ;h =40 (cm)

-Gỉa thuyết chọn a=a’ = 4 (cm)

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra 3 cặp nội lực nguy hiểm nhất

chiều dài tính toán lo= 2,0.Ht =2,0.3.65= 7300mm

giả thiết hàm lượng cốt thép Chọn = 0.15% , giả thuyết chọn a=a’ = 4 (cm)chiều cao làm việc của tiết diện : ho = h – a = 400 – 40 = 360 (mm)

Moment quán tính tiết diện: I = b.h3/12= 400.4003/12= 2,1.109 mm4

Moment quán tính tiết diện cốt thép :

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

Trang 36

Do ’ quá nhỏ cho nên diện tích cốt thép vùng nén được chọn theo cấu tạo

Chọn cốt thép theo cấu tạo :

Trang 37

As=1,98465cm2

Kiểm tra <3,5%

Chọn thép cấu tạo2Ø16 (4,02 (cm2) )

(kích thước tiết diên cột đã chon là hợp lý )

-Hàm lượng cốt thép chênh lệch so với hàm lượng tính toán theo giã -thiết không đáng kể , do đó không cần phải giả thết lại

a) Tính với cặp II-17

số liệu ban đầu : M = -128,731KN.m , N= 137,21KN , = -7,55KN.m ,

= 137,21 KN

giả thiết hàm lượng cốt thép Chọn = 0.95 % , giả thuyết chọn a=a’ = 4 (cm)Moment quán tính tiết diện: I = b.h3/12= 400.4003/12= 2,1.109 mm4

Trang 38

Do ’ quá nhỏ cho nên diện tích cốt thép vùng nén đượcho ọn theo cấu tạo

c) Tính với cặp II-18

số liệu ban đầu : M = -119,3KN.m , N= 204,343 KN , = -7,55 KN.m ,

= 137,21 KN

giả thiết hàm lượng cốt thép Chọn = 0.85 % , giả thuyết chọn a=a’ = 4 (cm)Moment quán tính tiết diện: I = b.h3/12= 400.4003/12= 2,1.109 mm4

= 0,23

Trang 39

0,11

0,1 ; ax ; 0,1 e

Do ’ quá nhỏ cho nên diện tích cốt thép vùng nén đượcho ọn theo cấu tạo

Trang 40

=>Kết luận : ta thấy rằng hàm cặp II-17 là cặp nội lực nguy hiểm nhất , và khi

tính toán lượng thép ta cũng thấy rằng đây là tiết diện cần nhiều thép nhất As= 1016,83 cm2

vì thế ta chọn bố trí cốt thép cho cột trên như sau :

 Cốt thép vùng nén chọn :216 có Asch = 4,02 cm2

 Cốt thép vùng keo chọn : 2 Ø 22và 1Ø 20 (As = 10,742 (cm 2 ) )

2 tính toán tiết diện phần cột dưới

1.Phần cột trên :

-Kích thước tiết diện cột chọn : b = 40 (cm) ;h =60(cm)

= 0,18

Trang 41

0,11

0,1 ; ax ; 0,1 e

Trang 42

chiều dài tính toán lo= 1,5.Ht =1,5.6,55= 9825mm

giả thiết hàm lượng cốt thép Chọn = 1,5 % , giả thuyết chọn a=a’ = 4 (cm)

Trang 43

Độ lệch tâm có ảnh hưởng đến hệ số uốn dọc : = 711,59 mm

chiều dài tính toán lo= 1,5.Ht =1,5.6,55= 9825mm

giả thiết hàm lượng cốt thép Chọn = 0,9 % , giả thuyết chọn a=a’ = 4 (cm)Moment quán tính tiết diện: I = b.h3/12= 400.6003/12= 7,2.109 mm4

Is= b.ho.(0.5.h-a)2 = 22,7.107 mm4

Trang 44

min 0,5 0,01 o 0,01 ; R (MPa)b

b b

L

R h

Trang 45

Chọn cốt thép:

2Ø25 và 2Ø22 (As’ = As=17,42cm2

Kết luận : ta thấy rằng hàm cặp II-13 là cặp nội lực nguy hiểm nhất , và khi

tính toán lượng thép ta cũng thấy rằng đây là tiết diện cần nhiều thép nhất

vì thế ta chọn bố trí cốt thép cho cột trên như sau :

Cốt thép vùng nén chọn : 2Ø25 va 2Ø22 (As’ = As=17,42 cm2)

Cốt thép vùng kéo chọn : 2Ø25 va 2Ø22 (As’ = As=17,42 cm2)

3 tính toán kiểm tra khả năng chịu cắt

Lực cắt lớn nhất tại chân cột được xác định từ bảng tổ hợp nội lực

QIVmax= 64,599 KN với giá trị lực dọc tương ứng N = 234,91

Qmin=φb3(1+φn).Rbtb.ho) với

φn=0,1.N/( Rbtb.ho)= 0,1.234,91.103/(0,75.400.560)=0,14

Qmin=φb3(1+φn).Rbtb.ho)=0,6.(1+0,14).0,75.400.560=114912 N = 114,912 KN >

Qmax= 64,599 KN

-Vậy :Bê tông đủ khả năng chịu cắt và chỉ cần bố trí thép đai theo cấu tạo

Chọn cốt đai theo cấu tạo Ø8a200 chung cho cả cột trên và cột dưới , cốt đai chọn thỏa mản điều kiện

Trang 46

- Kích thước vai cột :hv = 600(mm) ; lv = 400(mm).<0,9h0 =0,9.960=864mmXem vai cột như là 1 dầm công xôn ngắn

-Kiểm tra các điều kiện đảm bảo độ bền trên dải nghiêng chịu nén giữa vùng đặt tải trọng tác dụng vào gối: Qv

>Qv= 560,11 KN =>thỏa mãn điều kiện hạn chế

Moment uốn tính toán của vai cột tại tiết diên tiếp giáp với mép cột dưới

Kích thước vai cột đạt yêu cầu

Trang 47

4 Kiểm tra cột khi vận chuyển, cẩu lắp

Khi vận chuyển, cẩu lắp, cột bị uốn.Tải trọng tính toán lất bằng tải trọng bản thânvới hệ số động lực: n=1,5

Đoạn côt trên: =1,5 x 0,4 x0,4x25= 6,0(kN/m)

Đoạn côt dưới = 1,5 x 0,4 x0,6x25= 9,0(kN/m)

Trong các trường hơp cẩu lắp, vận chuyển chọn ra 2 trường hợp nguy hiểm để tính toán kiểm tra

A, Khi vận chuyển.

Để xác định các đoạn l1, l2 và l3, có thể tính toán gần đúng bằng cách cho momen âm ở 2 gối(M1,M2) và momen dương tại vị trí chính giữa đoạn

l2(Mnb) bằng nhau, coi như g1 phân bố đều trên l1, g3 phân bố đều trên l1,g2

phân bố đều trên hết đoạn l2+l3 Khi đó:

Tại gối kê 1:

Kích thước tiết diện: b=400(mm), h=400(mm)

Diện tích côt thép vùng kéo :chọn 1Ø22 + 1Ø16 có As= As’ =5,81 cm2

Khoảng cách :a =a’ =35(mm), h0= 365 mm

Khả năng chịu lực của tiết diện:

Mtd1=RsAs(h0-a’)=365.581.(365-35)= 69,98.106 N,mm= 69,98 KNm

Tại gối kê 2:

Diện tích côt thép vùng kéo: 1Ø30 + 1Ø18 có As= As’ = 9,61 cm2

Trang 48

Xác định momen uốn của các tiêt diện cột:

Momen âm của phân cột trên tại ví trí tiếp giáp vai cột:

Tính toán khả năng chịu lực:

Tiết diện cột nằm sát vai cột:

Kích thước tiết diện; h=400mm, h=400mm

Mtd1=76 KNm > M=39,96  tiết diện đảm bảo đủ khả năng chịu lực

Tiết diện cột dưới:

Mtd2 > M2=68,6 kNm

 Tiêt diện đảm bảo khả năng chịu lực

 Kêt luân: côt đảm bảo điểu kiên khi cẩu lắp

5 Tính toán ép cục bộ và các chi tiết liên kết

Cột A:

a) Tại đỉnh cột:

Trang 49

-Tải trọng đứng lớn nhất do mái truyền lên đỉnh cột:

Diện tích chịu nén cục bộ: Aloc1=240×260=62400(mm2)

Diện tích tính toán chịu nén cục bộ: Aloc2=400×300=120000(mm2)

Hệ số: ψ=0,75 -với bê tông nặng và tải trọng cục bộ đỉnh cột phân bố không đều

Hệ số: α=1 –với bê tông cột có cấp bền thấp hơn B25

Số thanh thép trong 1 lưới: nx=ny=7(thanh)

Chiều dài 1 thanh trong lưới: lx=ly=400-2×20=360(mm)

Diện tích 1 thanh trong lưới thép: Asx=Asy=28,27(mm2)

Diện tích bê tông nằm trong phạm vi lưới thép lấy gần đúng:

Aef=lxly=360×360=129600(mm2)

Các hệ số:

µxy=

Trang 50

ψ=

(Do Aef>Aloc2 =>lấy Aef=Aloc2=120000(mm2) để tính)

Cường độ lăng trụ quy đổi của bê tông khi tính toán chịu nén cục bộ:

Rb,red=Rb

[N]loc=Rb,redAloc1=28,78×62400=1795,872.103(N)=1795,872(kN)>N

=> cột với lưới thép gia cố như vậy đảm bảo khả năng chịu lực nén cục bộ

b) Tại vai cột.

Lực nén lớn nhất từ một đầu dầm cầu trục truyền vào vai cột: N=0.5Gd+Dmaxv

Trong đó: Dmaxv do Pmax gây ra nhưng tính cho một dầu dầm cầu trục, Dmaxv được xác định theo đường ảnh hưởng:

kN N

kN y

y P

4,4538

,4252

.55

683.01.(

230.1,1)( 1 3

1 max

max

=+

=

=+

=

Diện tích chịu nén cục bộ: Alocl = 200 180 = 36000 (mm2)

Diện tích tính toán chịu nén cục bộ: Aloc2 = 500 180 = 90000 (mm2)

- Hệ số: ψ =0,75- với bê tông nặng và tải trọng cục bộ đỉnh cột phân bố không

đều

- Hệ số: α = 1- với bê tông có độ bền thấp hơn B25.

- Hệ số :

5 2 36 1 36000

90000

3 3

56.115.836.11

kN N

kN A

+ Số thanh thép trong một lưới: nx=2 thanh: ny=7 thanh

+ Chiều dài 1 thanh trong lưới: lx=650-1.20=630mm

+ Chiều dài 1 thanh trong lưới: ly=200-120=180mm

Trang 51

+ Diện tích một thanh trong lưới thép: Asx=Asy=50.27mm2

+ Diện tích bê tông nằm trong phạm vi lưới thép lấy gần đúng:

Aef=lxly=630180=113400 mm2

Các hệ số:

5 3 36 1 36000

90000

3 3

A

ϕ

0074 0 150

113400

27 50 180 7 27 50 630

×

× +

l A n l A

n

ef

y sy y x sx x

xy

µ

09 0 10

, = +

=

b

xy s

1 3 5

3 5

A

ϕ

Do Aef=113400mm2>Aloc2=>lấy Aef=Aloc2=90000mm2 để tính

Cường độ lăng trụ quy đổi của bê tong khi tính toán chịu nén cục bộ:

kN N

A R N

MPa R

R R

lcol red b loc

s xy s xy b

b red

b

1075 1000

3 , 1075 36000

87 , 29 ]

[

87 29 1 , 3 255 0074 , 0 13 , 3 36 , 1 5 , 8

,

, ,

= +

Vậy [ N]loc>N=453,4 KN

=>Vai cột lưới thép gia cố đảm bảo khả năng chịu lực nén cục bộ

II.TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CỘT TRỤC B :

1.Phần cột trên :

-Chiều dài tính toán Lo = 2,5.Ht= 2,5.3,65 = 9,125 (m)

-Kích thước tiết diện cột chọn : b = 40 (cm) ;h =60 (cm)

=>Cần xét đến uốn dọc và tải dài hạn

Cặp M(kNm) N(kN) e 01 =M/N

II-16 254,598 358,623 389.5 20.0 409.5 2,825 291,49

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	1,01 MB