BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ---*****--- NGUYỄN MẠNH CƯỜNG TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM MÁI BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ CHIỀU CAO THAY ĐỔI TRONG NHÀ CÔNG NGH
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-***** -
NGUYỄN MẠNH CƯỜNG
TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM MÁI BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ CHIỀU CAO THAY ĐỔI TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD & CN
Hà Nội – 2015
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN MẠNH CƯỜNG
KHÓA 2013-2015
TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM MÁI BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ CHIỀU CAO THAY ĐỔI TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
Chuyên ngành: xây dựng DD & CN
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD & CN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS TS NGUYỄN TIẾN CHƯƠNG
Hà Nội – 2015
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện Luận văn Thạc sỹ, tôi đã
nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện nhiệt tình và quý báu của nhiều cá nhân
và tập thể
Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS TS
Nguyễn Tiến Chương đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian nghiên cứu
hoàn thành luận văn này
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa đào tạo Sau đại
học đã tận tình giản dạy, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình
học tập và thực hiện luận văn
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp thuộc lớp CH.2013X
đã giúp tôi tìm kiếm tài liệu, tìm kiếm nguồn tham khảo để hoàn thành luận
văn này
Mặc dù tôi đã rất cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót hoặc có
những phần nghiên cứu chưa sâu Rất mong nhận được sự chỉ bảo và thông
cảm của các Thầy cô
Tôi xin trân trọng cảm ơn !
Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2015
Tác giả
Nguyễn Mạnh Cường
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc
lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung
thực và có nguồn gốc rõ ràng
Tác giả
Nguyễn Mạnh Cường
Trang 5MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các bảng biểu
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài: 1
Mục đích nghiên cứu 1
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
Phương pháp nghiên cứu 1
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2
Cấu trúc luận văn 2
NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU MÁI NHÀ CÔNG NGHIỆP 3
1.1 Giới thiệu về nhà công nghiệp một tầng 3
1.2 Các bộ phận của nhà công nghiệp một tầng 5
1.2.1 Kết cấu chịu lực 5
1.2.2 Kết cấu bao che 8
1.2.3 Nền, sàn nhà công nghiệp 9
Trang 61.2.4 Kết cấu phụ 9
1.3 Các loại kết cấu mái 9
1.3.1 Vai trò của kết cấu mái 9
1.3.2 Phân loại kết cấu mái 9
1.3.3 Đặc điểm cấu tạo và tính toán dầm mái 12
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM MÁI BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ CHIỀU CAO THAY ĐỔI TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG THEO TCVN 5574:2012 14
2.1 Khái niệm chung về độ võng, sự hình thành khe nứt 14
2.2 Phương pháp tính toán dầm bê tông cốt thép theo biến dạng theo TCVN 5574:2012 15
2.2.1 Xác định độ cong dầm bê tông cốt thép trên đoạn không có vết nứt trong vùng chịu kéo 15
2.2.2 Xác định độ cong của dầm bê tông cốt thép trên các đoạn có vết nứt trong vùng chịu kéo 18
2.2.3 Xác định độ võng của dầm 22
2.3 Tính toán dầm mái bê tông cốt thép có tiết diện thay đổi theo tiêu chuẩn Việt Nam 23
2.4 Xây dựng quy trình tính toán độ võng của dầm mái bê tông cốt thép có tiết diện thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng 24
2.4.1 Kiểm tra khả năng xảy ra khe nứt trên các tiết diện dầm 25
Trang 72.4.2 Khảo sát độ võng của dầm tại một số tiết diện 26
CHƯƠNG III: CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN 62
3.1 Ví dụ 1: 62
3.2 Ví dụ 2: 99
3.3 Ví dụ 3: 99
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Phụ lục 1:
Phụ lục 2:
Trang 8DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hiệu
Hình 1 Sơ đồ tính toán và biểu đồ nội lực của dầm mái chiều cao thay
đổi……….13 Hình 2.1 Trạng thái ứng suất biến dạng của dầm sau khi xuất hiện khe
nứt……….18 Hình 2.2 Sơ đồ xác định độ cong của trục dầm ……… ……….…… ………21 Hình 2.3 Biểu đồ độ cong của dầm có tiết diện thay đổi.……….………….….24 Hình 2.4 Hình dạng dầm mái có tiết diện thay đổi.………25 Hình 2.5 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện x 1
……… ……….……….……… 28 Hình 2.6 Biểu đồ mô men tại tiết diện x 2 dưới tác dụng của lực đơn vị
Hình 2.7 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 2.8 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 2.9 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Trang 9Hình 2.10 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 3.1 Tiết diện của dầm mái……… …… 62
Hình 3.2 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện x 1
……… ……….……….………66 Hình 3.3 Biểu đồ mô men tại tiết diện x 2 dưới tác dụng của lực đơn vị
Hình 3.4 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 3.5 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 3.6 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 3.7 Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
Hình 3.8 Biểu đồ độ cong của dầm mái… ……….……… 98
Hình 3.9 Biểu đồ độ võng của dầm mái… ……….……… 98
Trang 10DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu
bảng, biểu Tên bảng, biểu
Bảng 1.1 Bảng hệ số b2 xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bê tông
đến biến dạng cấu kiện không có vết nứt……….17 Bảng 3.1 Độ võng của dầm mái chiều dài thay đổi l= 9m ……….………….99 Bảng 3.2 Độ võng của dầm mái độ dốc thay đổi i=1/8………….………… 100
Trang 111
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Trong hệ thống cấu trúc nhà công nghiệp, dầm mái chiếm một vị trí quan trọng, chúng góp phần quyết định độ bền vững của tòa nhà, hình thành bộ mặt bên trong và bên ngoài của nhà
Hiện nay, dầm mái bê tông cốt thép trong nhà công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong thực tế, đối với dầm có tiết diện thay đổi chưa có chỉ dẫn cụ thể Nhằm phục vụ công tác thiết kế, đề tài chọn hướng nghiên cứu: Xây dựng quy trình tính toán độ võng dầm mái bê tông cốt thép có chiều cao thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu áp dụng TCVN 5574:2012 để tính toán dầm mái bê tông cốt thép
có chiều cao thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng theo biến dạng
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu tính toán dầm mái có chiều cao thay đổi
trong nhà công nghiệp
- Phạm vi nghiên cứu: Tính toán kiểm tra độ võng cho dầm mái nhà công
nghiệp một tầng theo tiêu chuẩn Việt Nam
Phương pháp nghiên cứu
- Tổng quan nghiên cứu kết cấu dầm mái bê tông cốt thép trong nhà công nghiệp một tầng
- Nắm vững phương pháp tính võng dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam
- Áp dụng tính toán dầm mái bê tông cốt thép có chiều cao thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng
Trang 122
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Xây dựng quy trình “tính toán dầm mái bê tông cốt thép có chiều cao thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng theo biến dạng” nhằm phục vụ cho công tác thiết kế
Cấu trúc luận văn
Mở đầu
Nội dung
Chương I: Tổng quan về kết cấu mái nhà công nghiệp
Chương II: Tính toán độ võng của dầm mái bê tông cốt thép có chiều cao thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng theo TCVN 5574:2012
Chương III: Các ví dụ tính toán
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
Trang 13THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội
Email: digilib.hau@gmail.com
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 14101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 KẾT LUẬN
Các dầm mái nhà công nghiệp thường là dầm nhịp lớn nên việc tính toán
độ võng là hết sức cần thiết Luận văn đã nghiên cứu áp dụng TCVN 5574:2012 để tính toán độ võng của dầm nhà công nghiệp có tiết diện thay đổi;
đã xây dựng được quy trình tính toán độ võng của loại dầm này và áp dụng để tính toán cho 1 ví dụ cụ thể
Do đặc điểm của dầm mái nhà công nghiệp có tiết diện thay đổi, độ võng tính toán được là một hàm rất phức tạp, luận văn đi theo hướng sử dụng tích phân xác định (công thức hình thang) để tính độ võng cho dầm này
2 KIẾN NGHỊ
Chia dầm làm 12 đoạn bằng nhau và sử dụng tích phân xác định (công thức hình thang) để tính độ võng cho loại dầm có tiết diện thay đổi
Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể áp dụng để thiết kế mái nhà công nghiệp có chiều cao thay đổi trong thực tế
Trang 15Tài liệu tham khảo
1 GS TS Nguyễn Đình Cống (2008), Tính toán thực hành cấu kiện bê
tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 (Tập II), NXB xây
dựng Hà Nội
2 PGS, TS Phan Quang Minh; GS TS Ngô Thế Phong; GS,TS Nguyễn
Đình Cống (2006), Kết cấu bê tông cốt thép phần cấu kiện cơ bản, NXB
khoa học kỹ thuật Hà Nội
3 GS TS Ngô Thế Phong; PGS,TS Lý Trần Cường; PGS TS Trịnh Kim
Đạm PGS TS Nguyễn Lê Ninh (2006),Kết cấu bê tông cốt thép phần
kết cấu nhà cửa, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội
4 GS TS Ngô Thế Phong; PGS TS Trịnh Kim Đạm (1993),Thiết kế nhà
công nghiệp một tầng, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội
5 TS KTS Nguyễn Minh Thái (2008), Thiết kế cấu tạo kiến trúc nhà công
nghiệp, NXB xây dựng Hà Nội
6 TS KTS Nguyễn Minh Thái (2008), Thiết kế kiến trúc công nghiệp,
NXB xây dựng Hà Nội
7 Vũ Đức Cơ (2002), Một số vấn đề về việc tính toán độ võng và nứt dầm
bê tông cốt thép, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc
Hà Nội
8 Trần Minh Đại (2012), Tính võng dầm bê tông cốt thép chịu uốn sau khi
nứt bằng phần tử lớn, so sánh với một số tiêu chuẩn, Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội
9 TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết
kế.NXB Xây dựng, Hà Nội
10 TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động Tiêu chuẩn thiết kế.NXB Xây
dựng, Hà Nội
Trang 16Số liệu tính toán
0.9 0.08 9 0.08 0.15 0.3 0.2 0.18 1.25
Đặc trưng hình học tại các tiết diện dầm
(m) (m) (m) (m) (m4) (m3) (m2) (m3) x1 0.75 0.963 0.433693 0.528807 0.0139 0.0263 0.141 0.061 x2 1.5 1.025 0.4628017 0.562198 0.0165 0.0293 0.146 0.068 x3 2.25 1.088 0.4920519 0.595448 0.0193 0.0324 0.151 0.074 x4 3 1.150 0.52143 0.62857 0.0224 0.0356 0.156 0.082 x5 3.75 1.213 0.5509241 0.661576 0.0258 0.0390 0.161 0.089 x6 4.5 1.275 0.5805238 0.694476 0.0295 0.0424 0.166 0.097
Vật liệu sử dụng: Bê tông B30; Thép CIII
(m2) (m2) (kNm) (kNm)
Tải trọng tác dụng lên dầm mái
0,14*25
(kN/m2) (kN/m2) 32,500,000 200,000,000
75*9/100
Phụ lục 1
i
STT
(Tính toán dầm mái tiết diện chữ I; lo = 9m)
20*9/100 190*9/100
Trang 17x0 y0
0.403486 -0.067764
0.431704 -0.070796
0.460137 -0.073613
0.488764 -0.076236
0.517565 -0.078685
0.546523 -0.080977
0.009113 0.009685 0.000452 0.000044 0.010581 0.011258 0.000509 0.000050 0.012183 0.012979 0.000569 0.000057 0.013926 0.014852 0.000631 0.000064
Trang 18Mô men do tải trọng tác dụng lên dầm mái và mô men chống nứt
tại các tiết diện
Mngh 0 20.883 37.969 51.258 60.750 66.445 68.344 Mdh 0 69.300 126.000 170.100 201.600 220.500 226.800
M 0 90.183 163.969 221.358 262.350 286.945 295.144 Mcrc 59.17 65.90 72.91 80.17 87.70 95.49
Mcrc < Mx: Độ cong toàn bộ dầm tính theo điều kiện có vết nứt trong vùng kéo
+) Độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
Mngh 0 20.883 37.969 51.258 60.750 66.445 68.344 Mdh 0 69.300 126.000 170.100 201.600 220.500 226.800
0.564 0.528 0.496 0.468 0.442 0.420 0.062 0.098 0.117 0.123 0.121 0.112 0.0208 0.0195 0.0183 0.0173 0.0163 0.0155 0.508 0.479 0.453 0.429 0.408 0.389
j 0.545 0.546 0.547 0.547 0.548 0.549
Z 0.744 0.795 0.846 0.896 0.946 0.995
cs 0.528 0.808 0.888 0.914 0.914 0.894 Abred 0.081 0.084 0.087 0.089 0.092 0.095
0.000332 0.000717 0.001009 0.001059 0.001033 0.000953
Ghi chú: nếu cs >1, lấy cs = 1
1/
Trang 19+) Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn
Mdh 0 69.300 126.000 170.100 201.600 220.500 226.800
0.564 0.528 0.496 0.468 0.442 0.420 0.047 0.075 0.090 0.095 0.093 0.086 0.0208 0.0195 0.0183 0.0173 0.0163 0.0155 0.508 0.479 0.453 0.429 0.408 0.389
j 0.264 0.255 0.250 0.248 0.247 0.248
Z 0.813 0.874 0.934 0.994 1.053 1.112
cs 0.311 0.675 0.779 0.813 0.812 0.787 Abred 0.060 0.061 0.062 0.063 0.064 0.065
0.000403 0.000636 0.000752 0.000787 0.000765 0.00070
+) Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn
Mdh 0 69.300 126.000 170.100 201.600 220.500 226.800
0.606 0.567 0.533 0.503 0.476 0.451 0.047 0.075 0.090 0.095 0.093 0.086 0.0208 0.0195 0.0183 0.0173 0.0163 0.0155 0.546 0.515 0.487 0.462 0.439 0.418
j 0.253 0.245 0.240 0.238 0.238 0.239
Z 0.815 0.876 0.937 0.997 1.053 1.109
cs 0.567 0.832 0.907 0.932 0.932 0.913 Abred 0.0627 0.0633 0.0642 0.0652 0.0664 0.0677
0.000448 0.000833 0.001026 0.001084 0.001053 0.000957
1/
1/
Trang 20Từ các số liệu tính toán ở trên, ta có bảng kết quả như sau:
Mcrc 59.17 65.90 72.91 80.17 87.70 95.49
0.00038 0.00092 0.00128 0.00136 0.00132 0.00121 0.69 1.25 1.69 2.00 2.19 2.25 0.0003 0.00114 0.00216 0.00271 0.00289 0.00271
Fm 0.000065 0.000416 0.001243 0.00246 0.003863 0.00526
Nứt
M
1/
1/
