ĐỒ án bê TÔNG II THIẾT kế KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP một TẦNG

Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

đồ án bê tông II
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng
Số liệu cho tr ớc:
-Chiều dài nhịp :L=24 m
-Cao trình ray: R=10,3 m
-Mỗi nhịp có 2 cầu trục chạy điện
-Chế độ làm việc trung
-Sức trục Q=20/5t
_Chiều dài khối nhiệt độ : 48m
-Địa điểm xây dung: Hà Nội
I - Cấu tạo khung ngang nhà
1. Xác định kích th ớc khung ngang
a) Xác định khung ngang nhịp nhà :
L=24 (m)
b) Trục định vị :
Do sức trục của cầu trục Q<30 T nên trục định vị của cột trùng với mép ngoài của
cột.
c) Số liệu về cầu trục:
Với loại cầu trục làm việc nhẹ, có sức trục 5 T, nhịp cầu trục là 6m tra bảng
đợc các số liệu sau :
Q

LK

(T)

(m)

20/5

22,5

Kích thớc cầu trục
B(mm) K(mm)
6300

4400

Hct(mm
B1(mm)
)
2400

260

tc
(T)
Pmax

22

Q

: Sức nâng của cầu trục.

LK

: Nhịp cầu trục.

B

: Bề rộng của cầu trục.

K

: Khoảng cách giữa hai bánh xe cầu trục.

Sinh viên thực hiện

Trọng lợng
tc
(T)
G xe

G ctc. trục (T)

8,4

35,5

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-1-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

Hcc

: Khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt trên của xe con.

B1

: Khoảng cách từ trục ray đến mút của cầu trục.

tc
: áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray.
Pmax
tc
G xe

: Trọng lợng xe con.

G ctc. trục :Trọng lợng của toàn bộ cầu trục.
d) Đờng ray :
Dựa vào áp lực tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe cầu trục tác dụng lên ray
ta chọn chiều cao của ray hr=150 (mm) với trọng lợng tiêu chuẩn trên một mét dài
g cr =150 (kg/m).
e) Dầm cầu chạy :

Làm bằng bê tông cốt thép có tiết diện cho tất cả các nhịp nh sau :
h=1000 (mm); b=200 (mm); gtc=4,2 (T); bc = 570 (mm); hc = 120 (mm).

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-2-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

f) Xác định chiều cao của khung:
Lấy cao trình nền nhà tơng ứng cốt 0.000 để xác định xác kích thớc khác

* Cao trình vai cột
V= R-(Hr + Hc)
R - cao trình ray dã cho R = 10,3m
Hr - chiều cao ray và các lớp điệm , Hr = 0,15m
Hc - chiều cao dầm cầu trục Hc=1 m
V = 10,3 - (0,15 + 1) =9,15 (m)
* Cao trình đỉnh cột
D = R + Hct + a1
Hct - chiều cao cầu trục, tra bảng 2 phụ lục 1 với sức trục 5t có Hct = 2,4 m
a1 - khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dới kết cấu mang lực mái, chọn a 1
= 0,15m đảm bảo a1 0,1m
D = 10,3 + 2,4 + 0,15 = 12,85 (m)
Ht = D - V = 12,85-9,15=3,7 (m)

* Cao trình đỉnh mái
Cấu tạo mái :

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-3-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

Với nhịp L = 24 m có thể chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang , chiều
cao dàn là 3,2 m , cửa mái ở nhịp giữa rộng 12m , cao 4m Các lớp mái đợc cấu tạo
từ trên xuống nh sau:
- Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa dầy 5cm
- Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm
- Lớp bê tông chống thấm dày 4 cm
- Panen mái là dạng panen sờn, kích thớc 6ì1,5m, cao 30cm
Tổng chiều dày các lớp mái:
t = 5 + 12 + 4 + 30 = 51(cm)
Hd = V + a2 = 9,15 + 0,5 = 9,65 (m)
a2 là khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng ,chọn a2 :( 0,4-0,8 )
M = D + h + hcm + t
h - chiều cao kết cấu mang lực mái h = 3,2m
hcm - chiều cao cửa mái h = 4m
* Cao trình đỉnh mái ở nhịp thứ 2 có cửa mái.
M2 = 12,85+3,2+4+0,51=20,56 (m)
* Cao trình mái ở 2 nhịp biên không có cửa mái
M1 = 12,85+3,2+0.51=16,56 (m)

g) Kích thớc tiết diện cột :

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-4-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

Bề rộng b cột chọn thống nhất cho toàn bộ phần cột trên và cột dới, cho cả cột biên
lẫn cột giữa b = 50cm, thoả mãn điều kiện: b = (1/20 ữ 1/25 )Hd
lo đợc tính theo phơng ngoài mặt phẳng uốn
lo = 1,2 ì Hd = 1,2 ì 11,55 = 13,86 (m)
Chiều cao tiết diện phần cột trên cột biên ht = 50cm thoả mãn điều kiện
l 0 13,86
=
= 27,72 < 30
b
0,5

a4 = - ht - B1 = 100 - 50 -23 = 27 cm > 6cm
ở đây khoảng cách từ trục định vị (mép ngoài cột biên) đến tim dầm cầu
trục, chọn =1000 mm
B1 - khoảng cách từ tim dầm cầu trục mép cầu trục, tra bảng B1 =23 cm
Chiều cao tiết diện phần cột dới cột biên hd = 80cm thoả mãn điều kiện:

hd >

H d 11,55
=
= 0,72m
16
16

Cột giữa chọn ht = 80cm, hd = 100 cm các điều kiện tơng tự nh cột biên đều
thoả mãn.
h) Vai cột :
Kích thớc vai cột sơ bộ chọn hv = 70cm, khoảng cách trục định vị đến mép vai
là 130cm, góc nghiêng 450.
Hình dạng, kích thớc và chi tiết cho trên hình 1.1.
Chọn hv=70 (cm); Lv=50 (cm).

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-5-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

II. Xác định tải trọng
1. Tĩnh tải

a/. Do mái gây ra
Tĩnh tải do trọng lợng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m2 mặt bằng mái đợc
xác định theo bảng 3 dới đây :
Bảng : Cấu tạo và tải trọng của các lớp mái

STT

Các lớp mái

Tải trọng tiêu
chuẩn
kG/m2

1

2

3

4

Hệ số
độ tin
cậy

Tải trọng
tính toán
kG/m2

- Một lớp gạch lá nem, dày 5cm

= 1800 kG/cm3; 0,05 x 2200

90

1,3

117

Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt, dày
12cm
= 1200 kG/cm3 ; 0,12 x 1200

144

1,3

187,2

1,1

110

- Lớp bê tông chống thấm, dày 4cm
= 2500 kG/cm3 ; 0,04 x 2500

100

- Panen mái dạng panen sờn, kích thớc
6 x 1,5 m, cao 30cm

189

5

Sinh viên thực hiện

Tổng cộng

1,1

208

523

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

622

-6-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

Trọng lợng tính toán dàn mái :
G 1 = 1,1 x 9,6 = 10,56.
Trọng lợng tính toán cửa mái ( kể cả khung giằng, cửa kính ) :
G 2 = 1,1 x 2,8 = 3,1 T.

Trọng lợng kính và khung cửa kính lấy 500kg/m , n= 1,2
gk= 500.1,2 =600 kg/m
Tĩnh tải mái quy về lực tập trung truyền lên cột biên (A & D)
G m1 =

( g tt . a . L + G 1 ) 10,56 + 0,622.6.24,5
=
= 51T .
2
2

Tĩnh tải mái quy về lực tập trung truyền lên cột giữa (B & C)
Gm2 =

( g tt . a . L + 2g k a + G 1 + G 2 )
10,56 + 0,622.24,5.6 + 3,1 + 2.0,6.6
=
= 112,3 T .
2
2

Điểm đặt của G m1 và G m 2 nh hình sau:

G

G

G

G

1000

G

1000

Điểm đặt tĩnh tải dầm cầu trục

Điểm đặt tĩnh tải mái
b/. Do dầm cầu trục

G dct = 1,1 ( G c + a . g r ) = 1,1 ( 3,3 + 6.0,15 ) = 4,62 T .

c/. Do trọng lợng bản thân cột
Bao gồm phần cột trên và phần cột dới
BT = 2500kg / cm3

Cột biên có :
Phần cột trên : G1 = 0,5 . 0,5 . 2,75 . 2,5 .1,1 = 1,89 T
Phần cột dới : G2= (0,5 .0,8 .11,55 +0,5 .

0, 7 + 1, 2
.0,5 ).2,5 .1,1 = 13,36 T
2

Cột giữa có :
Phần cột trên G1=0,5 .0,8 .2,75 .2,5 .1,1 =3,03T
Phần cột dới : G2= (0,5 .1 .11,55 +0,5 .
Sinh viên thực hiện

0, 7 + 1, 4
.0,7 ).2,5 .1,1 =17,9 T
2

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-7-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

Tờng xây gạch là tờng chịu lực nên trọng lợng bản thân của nó không gây ra nội
lực cho khung.
2. Hoạt tải tính toán
a/. Hoạt tải mái
Hoạt tải sửa chữa mái là hoạt tải phân bố đều
có trị số 75kG/m2, có hệ số vợt tải n = 1,3
Điểm đặt trùng với điểm đặt của Gm
P

P

P

Pm = 0,5 x n x Pm x a x L=
= 0,5 . 1,3 . 0,075 . 6 .24,5 = 7,17 (T) .

b/. Tải trọng thẳng đứng của cầu trục :
với số liệu đã cho Q =5T
Nhịp cầu trục Lk=L-2=30-2.0,75=23 m
Do ba nhịp có các cầu trục cùng loại hoạt động, nên tải trong tác dụng thẳng đứng
của cầu trục ở các nhịp do các bánh truyền xuống ray là nh nhau và bằng Pmax .
Do hai phía của cột đều có cầu trục hoạt động nên để tìm áp lực lớn nhất tác dụng
lên vai cột do cầu trục ở cả hai phía tác dụng ta dùng đờng ảnh hởng.Từ bảng tra
kích thớc của cầu trục và Pmax , ta tính đợc các tung độ y1 , y 2 , y 3 tại các điểm áp
lực cầu trục truyền xuống ray ở vị trí nguy hiểm nhất :
y1 = 1; y 2 = 0,75 ; y 3 = 0,1667, y4 = 0,4167.
Từ đó ta tính đợc áp lực D max
D max = 1,1. Pmax .( y1 + y 2 + y 3 +y4)= 1,1 . 10( 1 +0,75 + 0,1667 +0,4167)=25,67
(T).
Dmin = 1,1. PmIN .( y1 + y 2 + y 3 +y4)= 1,1 . 4,9( 1 +0,75 + 0,1667 +0,4167)=12,58
(T).
Điểm đặt của D max trùng với điểm đặt của G d .

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-8-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng
B=5

B=5

K=3.5

Pmax

K=3.5

Pmax

2.5

Pmax

1.5

3.5
6,0

6,0

y2=0.4167

Pmax

y1 = 1

y4=0.1667
y3=0.75

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
định theo công thức :
T1c =

Q +G
40

=

T

5+ 2
= 0,175 T .
40

Q :sức trục , G : trọng lợng xe con
Lực hãm ngang Tmax truyền lên cột đợc xác định theo đờng ảnh hởng nh đối với
D max :
Tmax = 1,1. T1c .( y1 + y 2 + y 3 + y4) =1,1 . 0,175.( 1 +0,75 + 0,1667 +0,4167) =0,45
(T).
Lực hãm Tmax đặt trùng với đỉnh ray ,cách mặt vai cột 0,8 m và cách đỉnh cột
một đoạn y=2,75 -0,8 =1,95 m
d/. Tải trọng gió
Tải trọng gió gồm hai thành phần : phần tĩnh và phần động.
Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z so với mốc tiêu
chuẩn tác dụng lên một mét vuông bề mặt thẳng đứng xác định theo công thức :
q = n . W0 . k . C
Các hệ số lấy theo tài liệu " Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế " của

TCVN 2737 - 1995.
Tra bảng phân vùng áp lực gió ta có Hà Nội thuộc vùng II-B nên W0 = 95
kG/m2.
k là hệ số kể đến ảnh hởng sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào
dạng địa hình. Tra bảng 2 phụ lục II có nội suy ta đợc hệ số k tơng ứng ở hai
mức :
Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

-9-


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

+ Mức đỉnh cột, cao trình +13,8 m có k = 1.061
+ Mức đỉnh máI nhịp biên cao trình 17,51 (m) có k = 1,105
+ Mức đỉnh nhịp giữa cao trình 21,51 (m) có k=1,14 .
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 luật phân bố đều :
p = q . a = n . W0 . k . C . a
Đối với phía gió đẩy : pđ = 1,2 . 0,095 . 1,061. 0,8 . 6 = 0,58 (T/m) .
Đối với phía gió hút : ph = 1,2 . 0,095 . 1,061. 0,6 . 6 = 0,44 (T/m) .

0.5

-0.1256

-0.5

-0.243 -0.4
-0.6
0.7

-0.5

-0.5

-0.5
-0.6

0.8

Phần tải trọng gió tác dụng lên mái, từ đỉnh cột trở lên đa về lực tập trung đặt ở đầu
cột S 1 , S 2 với hệ số k lấy trị số trung bình :
k =

1,061 + 1,105 + 1,14
= 1,102 .
3

Hình dáng mái và hệ số khí động ở từng đoạn mái tra bảng ta đợc sơ đồ nh hình vẽ.
Trị số S đợc tính theo công thức :
S = n . k . W0 . a . C i . h i = 1,2 . 1,102 . 0,095 . 6 . C i . h i = 0,754.

Ci . hi .

13,8
= 0,188 ,lấy =100 tra bảng ta có ce1=-0,1256
73,5
13,8
= 0,188 ,lấy =100 )
Giá trị ce2=-0,4 , ce1= -0.243 (tính với tỉ số H/L=
73,5

Với nhịp biên lấy với tỉ số H/L=

Từ đó ta tính đợc các giá trị S 1 , S 2 :
S 1 = 0,754.[0,8.2 - 0,1256.1,2 +0,5.1,2 -0,5.0,6 +0,7.4 -0,243.0,6] =3,32 (T)
Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 10 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

S 2 = 0,754 [0,4.0,6 +0,6.4 +0,5.0,6 -0,5.1,2 +0,5.1,2 +0,6.2 ] = 3,12 ( T )

III. Xác định nội lực
Nhà ba nhịp có mái cứng, cao trình bằng nhau khi tính với tải trọng đứng và
lực hãm của cầu trục đợc phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tính với các cột
độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang đỉnh cột
1. Các đặc trng hình học
a/. Cột trục A
H t = 2,75 (m) ; H d = 11,55 (m)
Tiết diện phần cột trên b = 50 cm ; h t = 50 cm ;
Tiết diện phần cột dới b = 50 cm ; h d = 80 cm ;
b/. Cột trục B
Tiết diện phần cột trên b = 50 cm ; h t = 80 cm ;
Tiết diện phần cột dới b = 50 cm ; h d = 100 cm ;
2. Nội lực do tĩnh tải mái
Xác định nội lực tại các tiết diện cột
M I = -3,15(Tm) . M II = 0,89(Tm) . M III = -5.4Tm . M IV = 3.98Tm .
N I = N II = N III = N IV = 62,91T .
QIV = 0.7( T ).
Từ đó ta vẽ đợc biểu đồ nội lực do tĩnh tải mái của cột trục A , B nh hình

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 11 -


§å ¸n bª t«ng 2

ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp 1 tÇng

(M)

Sinh viªn thùc hiÖn

ph¹m hång trang_líp xdd45-®h2
- -

- 12 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(N)
3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục

(M)
Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 13 -


Đồ án bê tông 2

4. Tổng nội lực do tĩnh tải

Sinh viên thực hiện

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(N)

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 14 -


§å ¸n bª t«ng 2

ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp 1 tÇng

5. Néi lùc do ho¹t t¶i m¸i
a/. Ho¹t t¶I mÊi 1

(M)

Sinh viªn thùc hiÖn

ph¹m hång trang_líp xdd45-®h2
- -

- 15 -

§å ¸n bª t«ng 2

b/. ho¹t t¶I m¸I 2

ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp 1 tÇng

(N )

(M)
Sinh viªn thùc hiÖn

ph¹m hång trang_líp xdd45-®h2
- -

- 16 -


Đồ án bê tông 2

c) Hoạt tảI máI 3

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(N)

(M)
Không có lực dọc
6. Nội lực do hoạt tải thẳng đứng của cầu trục
Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 17 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

a/. Hoạt tảI đứng cầu trục trục 1

(M)

(N)
b/. Hoạt tảI đứng cầu trục trục 2
Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 18 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(M)

(N)
c/. Hoạt tảI đứng cầu trục trục 3

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 19 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(M)

(N)
d/. Hoạt tảI đứng cầu trục trục 4
Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 20 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(M)

(N)
e/. Hoạt tảI đứng cầu trục trục 5

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 21 -


Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(M)
Không có N
g/. Hoạt tảI đứng cầu trục trục 6

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 22 -

Đồ án bê tông 2

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng

(M)
Không có N
7. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục
Lực Tmax đặt cách vai cột một đoạn 0,8 m
a/. Lực hãm ngang cầu trục 1

Sinh viên thực hiện

phạm hồng trang_lớp xdd45-đh2
- -

- 23 -


§å ¸n bª t«ng 2

ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp 1 tÇng

(M)
Kh«ng cã N
b/. Lùc h·m ngang cÇu trôc 2

(M)
Kh«ng cã N
Sinh viªn thùc hiÖn

ph¹m hång trang_líp xdd45-®h2
- -

- 24 -


§å ¸n bª t«ng 2

ThiÕt kÕ khung ngang nhµ c«ng nghiÖp 1 tÇng

c/. Lùc h·m ngang cÇu trôc 3

(M)
d/. Lùc h·m ngang cÇu trôc 4

Sinh viªn thùc hiÖn

ph¹m hång trang_líp xdd45-®h2
- -

- 25 -