THUYẾT MINH TÍNH TOÁN KẾT CẤU GARA XE TẢI

NỘI DUNG
PHẦN 1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6

THÔNG TIN CHUNG
Kết cấu nhà
Tiêu chuẩn và tài liệu áp dụng
Cường độ vật liệu
Giới hạn biến dạng cho phép
Bê tông bảo vệ
Phần mềm tính toán

PHẦN 2.0

TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

2.1
2.2
2.3
2.4
PHẦN 3.0

Tĩnh tải
Hoạt tải
Tải trọng gió
Tải trọng động đất

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

PHẦN 4.0

MÔ HÌNH PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN

4.1
4.2
4.3
4.4
PHẦN 5.0
5.1
5.2
5.3

Các đặc trưng kết cấu
Mô hình tĩnh tải
Mô hình hoạt tải
Mô hình tải gió
THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA CÁC CẤU KIỆN
Thiết kế dầm cột
Thiết kế các tiết diện
Thiết kế Móng


1.0 Thông tin chung
1.1 Kết cấu nhà
A.
B.
C.

D.
E.
F.

Móng
Cột
Dầm
Sàn
Hạng mục
Dự án

:
:
:
:
:
:

Móng đơn
Kết cấu thép
Kết cấu thép
BTCT
Gara xe tải
Nhà Máy Nhiệt Điện Quảng Trạch 1

:
:
:
:
:

:

TCVN 2737-1995
TCVN 338-2005
TCVN 356-2005
TCVN 375-2006

1.2 Tiêu chuẩn và tài liệu áp dụng
A.
B.
C.
D.
E.
F.

Tải trọng
Kết cấu thép
Kết cấu Bê tông cốt thép
Tải trọng động đất
Tính toán cọc
Gia cố nền đất

1.3 Cường độ vật liệu
A. Bê tông ( Cường độ chịu nén nhỏ nhất sau 28 ngày)
Sử dụng cho các cấu kiện (B25)
:
Rb=
Bê tông lót (B7.5)
:
Rb=

B. Cường độ cốt thép
Rs =
Φ<10
:
Rs =
Φ>=10
:
C. Kết cấu Thép
A36
D. Bulong và đai ốc
Cấp 8.8
E. Bulong neo và đai ốc
Cấp 5.6

:

:

14500.0 kN/m2
4500.0 kN/m2

( fcu' =
( fcu' =

225000 kN/m2
280000 kN/m2

fy =

220000 N/mm2

Ft =
Fv =

400000 kN/m2
320000 kN/m2

Ft =
Fv =

210000 kN/m2
190000 kN/m2

1.4 Giới hạn biến dạng cho phép
A. Biến dạng đứng

Dầm sàn
Dầm đỡ thiết bị
Xà gồ

:
:
:

L / 400
L / 250
L / 150

B. Biến dạng ngang

Khung

:

H / 300

1.5 Bê tông bảo vệ
- Móng:
- Đài cọc:
- Đà kiềng:
- Dầm:
- Cột:
- Sàn:

6cm
6cm
6cm
4cm
4cm
4cm

1.6 Phần mềm tính toán
SAP 2000 v.14


2. Tải trọng tính toán
2.1 Tĩnh tải
a. Trọng lượng bản thân của các cấu kiện được phần mềm tính toán tự động
b. Tải phân bố đều

ư

Tầng

1

Roof Floor

Giá trị tiêu chuẩn
kN/m
0.15

n

2

1.3

Giá trị
tính toán
2
kN/m
0.20
kN/m²

2.2 Hoạt tải
Tải phân bố đều

Số hiệu

Tầng

1
2

Floor
Roof Floor

Giá trị tiêu chuẩn
kN/m
0.0
0.3

n

2

1.2
1.3

Giá trị
tính toán
2
kN/m
0.0
0.4

2.3 Tải gió
a. Tải gió tĩnh
- Ws =n x Wo x k x c

W:
n:
Wo :
k:
c:

2

Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió (kN/m )
Hệ số độ tin cậy
2
Giá trị của áp lực gió (kN/m )
Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao
Hệ số khí động
ce = +0.8 đối với hướng đón gió

ce3 = -0.6 đối với hướng khuất gió
B : Bước cột
W 0(kN/m2)
1.25

Terrant
B

n
1.20

ce
0.8

ce3
-0.6

ce1
-0.1

ce2
-0.4

Table: WIND LOAD EFFECT TO COLUMN
Khung
trục

Khoảng cách cột
B (m)

Chiều cao
Z(m)

K

1

5.5

9

1.00

2.5 Tải trọng động đất

Tính toán theo phương pháp phổ phản ứng

2
T  2,5
2 
0  T  T B : S d (T )  a g . S .  
 

3
3
T
q

B 


T B  T  T C : S d (T )  a g .S .

2, 5
q

2, 5 TC

  ag .S  q  T
TC  T  TD : S d  T  
   .a
g



TD  T :S

d

T 

 a g .S 

2 ,5 T C .T D

q
T 2

q0 (kN/m)
ce=0.8
5.50

ce3=-0.6
-4.13

ce1=-0.1
-0.69

ce2=-0.4
-2.75


TD  T :S

d

T 

q

T

   .a
g


Sd (T) Phổ thiết kế;
β: Hệ số ứng với cận dưới của phổ thiết kế theo phương nằm ngang. β =0.2
ag: Gia tốc nền thiết kế trên nền loại A (ag = γI.agR);
S: Hệ số nền;
T: Chu kỳ dao động của hệ tuyến tính một bậc tự do;
TB : Giới hạn dưới của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc;
TC : Giới hạn trên của chu kỳ, ứng với đoạn nằm ngang của phổ phản ứng gia tốc
TD : Giá trị xác định điểm bắt đầu của phần phản ứng dịch chuyển không đổi trong phổ phản ứng
Gia tốc nền thiết kế: ag
Hệ số ứng xử q
Hệ số tầm quan trọng( I )
:
Loại đất nền
TB =
0.15 s
TC =

0.5 s

TD =
S=

2s
1.2

0.430
3.3
1
B

:

m/s²

2.5.1 Định nghĩa hàm
Period(T) Acceleration(Sd(T)
0.2867
0.3127
0.3258
0.3909
0.3909
0.3909
0.3258
0.2443
0.1955
0.1629
0.1303
0.1150
0.0977

0.0860
0.0860
0.0860
0.0860
0.0860
0.0860
0.0860
0.0860

DISIGN SPECTRUM
0.4500
0.4000
0.3500
0.3000
S(t)

0
0.1
0.15
0.2
0.3
0.5
0.6
0.8
1
1.2
1.5
1.7
2
2.2

2.5
2.7
3
3.2
3.5
3.7
4

0.2500
Series1

0.2000
0.1500
0.1000
0.0500
0.0000
0

1

2

3
T(s)

4

5

3. Tổ hợp tải trọng
COMBO
1
2
3
4
5
6

DL
1
1
1
1
1
1

LL
1
0.9
0.9
0.3

WX+
1
0.9
-

WX1
0.9

-

EX
1
kN/m²


4.

Mô Hình Phân Tích Tính Toán

kN/m²


4.2 Tĩnh tải và hoạt tải

Dead load


4.4 Tải gió

Wind load


5 Thiết kế dầm
5.1. Biểu đồ nội lực của khung chính (Evelope)
5.1.1: M33(kN.m)

Q22(kN)

N(kN)


5.1.2. THIẾT KẾ DẦM
1. ĐẦU VÀO THIẾT KẾ
1.1. Vật liệu
Mác thép sử dụng
Modun đàn hồi, E
Cường độ thép tính toán, f
Cường độ thép tiêu chuẩn, fy
1.2. Kích thước hình học
Chiều dài nhịp, l
Chiều cao bản bụng, hw
Chiều dày bản bụng, tw
Chiều rộng bản cánh, bf
Chiều dày bản cánh, tf
Chiều cao dầm, h = hw + 2tf
Khoảng cách giữa các cánh dầm, hfk = hw + tf
Chiều rộng phần nhô ra của cánh, bo = (bf - tw)/2
2. TÍNH TOÁN
2.1. Đặc tính hình học tiết diện
Diện tích tiết diện bản cánh, Af = bf x tf
Diện tích tiết diện bản bụng, Aw = hw x tw
Moment quán tính của 1 bản cánh đối với trục trung hòa, If = bftf³/12 + bftfhfk²/4

0
2.10E+08 kN/m²
0 kN/m²
220000 kN/m²
30 m

534 mm
6
200
8
550
542
97

mm
mm
mm
mm
mm
mm

Moment quán tính của bản bụng đối với trục trung hòa, Iw = twhw³/12

1600 mm²
3204 mm²
4
117,514,133 mm
4
76,136,652 mm

Moment quán tính tiết diện đối với trục trung hòa, Ix = Iw + 2If
Moment kháng uốn tiết diện thực, Wnx = 2Ix/h

311,164,919 mm
1,131,509 mm³

Moment tĩnh của một nửa tiết diện, Sx = twhw²/8 + bftfhkf/2
2.2. Nội lực tính toán
Moment uốn lớn nhất, Mxmax
Vị trí moment uốn lớn nhất, xMmax
Giá trị lực cắt tại vị trí xuất hiện moment lớn nhất, VMmax
Lực cắt lớn nhất, Vmax
Vị trí lực cắt lớn nhất, xVmax

4

647,467 mm³
207
0
6
6
0

kNm
m
kN
kN
m


2.3. Kiểm tra điều kiện độ bền
2.3.a Kiểm tra điều kiện độ bền chịu uốn
Hệ số điều kiện làm việc, γc
Hệ số tin cậy về vật liệu, γM
Ứng suất pháp, σ = Mxmax/Wnx
Ứng suất pháp cho phép, σall = f x γc

Kiểm tra độ bền chịu uốn
2.3.b Kiểm tra điều kiện độ bền chịu cắt
Cường độ chịu cắt tính toán, fv = 0.58fy/γM

0.9
1.1
182942 kN/m²
0 kN/m²
Ktra lại
116000 kN/m²

Ứng suất tiếp, Γ = VmaxSx/Ixtw

2081 kN/m²

Ứng suất tiếp cho phép, Γall = fv x γc
Kiểm tra độ bền chịu cắt
2.3.c Kiểm tra điều kiện độ bền chịu tác dụng đồng thời uốn, cắt
Ứng suất pháp, σ1 = Mxmaxhw/W nxh
Ứng suất tiếp, Γ1 = VMmaxSx/Ixtw

177619.64 kN/m²
2080.78 kN/m²

Ứng suất tương đương, σtd = √(σ1² + 3Γ1²)
Ứng suất tương đương cho phép, σtdall = 1.15f x γc
Kiểm tra độ bền chịu tác dụng đồng thời uốn, cắt
2.4. Kiểm tra độ cứng dầm
Chuyển vị đứng dầm, Δmax
Độ võng cho phép của cấu kiện chịu uốn, [Δmax/L]

Chuyển vị đứng dầm cho phép, [Δmax]
Kiểm tra độ cứng dầm
2.5. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng
2.5.a Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh nén
Tỉ số phần cánh nhô ra và bề dày cánh, bo/tf
Tỉ số phần cánh nhô ra và bề dày cánh cho phép, [bo/tf] = 0.5√(E/f)
Kiểm tra ổn định bản cánh
2.5.b Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm
Độ mảnh qui ước của bản bụng dầm,
max   hw tw  f E
Kiểm tra sự cần thiết của sườn đứng
Khoảng cách yêu cầu giữa các sườn cứng, [a]


[a]  2hw , λ  3.2


[a]  2.5hw , λ  3.2

Khoảng cách yêu cầu giữa các sườn cứng, a
Bề rộng của sườn cứng, [bs] = hw/24 + 50mm
Bề rộng của sườn cứng, bs
Chiều dày của sườn cứng, [ts] = 2bs√(f/E)
Chiều dày của sườn cứng, ts

104400 kN/m²
Γ < Γall
► Ok

177656.20 kN/m²

0.00 kN/m²
Ktra lại
20 mm
400
75 mm
Δmax < [Δmax] ► OK

12.13
#DIV/0!
#DIV/0!
0.00
Không cần thiết
1335 mm

1500 Thỏa mãn
72.25
100 Thỏa mãn
0.00
8 Thỏa mãn

5.1.3. THIẾT KẾ CỘT
1. ĐẦU VÀO THIẾT KẾ
1.1. Vật liệu
Mác thép sử dụng
Modun đàn hồi, E
Cường độ thép tính toán, f
Cường độ thép tiêu chuẩn, fy
1.2. Kích thước hình học
Chiều cao cột, l
Chiều cao bản bụng, hw

Chiều dày bản bụng, tw
Chiều rộng bản cánh, bf

A36
2.10E+08 kN/m²
220000 kN/m²
220000 kN/m²
6
584
6
200

m
mm
mm
mm


Chiều dày bản cánh, tf
Chiều cao dầm, h = hw + 2tf
Khoảng cách giữa các cánh dầm, hfk = hw + tf
Chiều rộng phần nhô ra của cánh, bo = (bf - tw)/2
1.3. Tải trọng
Lực nén dọc trục, N
Moment uốn trong mặt phẳng, Mx
Lực cắt, V
2. TÍNH TOÁN
2.1. Đặc tính hình học tiết diện
Diện tích tiết diện bản cánh, Af = bf x tf
Diện tích tiết diện bản bụng, Aw = hw x tw

Diện tích tiết diện, As = Aw + 2Af
Moment quán tính của 1 bản cánh đối với trục trung hòa, If = bftf³/12 + Afhfk²/4
Moment quán tính của bản bụng đối với trục trung hòa, Iw = twhw³/12
Moment quán tính chính tiết diện đối với trục trung hòa, Ix = Iw + 2If
Moment quán tính tiết diện ngoài mặt phẳng, Iy = 2tfbf³/12
Moment kháng uốn tiết diện thực trong mặt phẳng, Wnx = 2Ix/h
Moment kháng uốn tiết diện thực ngoài mặt phẳng, Wny = 2Iy/bf
Moment tĩnh của một nửa tiết diện, Sx = twhw²/8 + bftfhfk/2
Bán kính quán tính phương chính, rx = √(Ix / As)
Bán kính quán tính phương ngoài mặt phẳng chính, ry = √(Iy / (2Af))
2.2. Kiểm tra điều kiện độ bền chịu nén uốn
Hệ số điều kiện làm việc, γc
Hệ số tin cậy về vật liệu, γM
Cường độ chịu cắt tính toán, fv = 0.58fy/γM
Ứng suất tiếp, τ = VSx/Ixtw
Tỉ số ứng suất cắt và ứng suất cắt cho phép, τ / fv
Hệ số cx
Hệ số nc
nc
Hệ số ứng suất (N /Asfγc) + (Mx /cxW nxfγc)
Hệ số ứng suất (N /Asfγc) + (Mx /W nxfγc)
Hệ số ứng suất tổng kết
2.3. Kiểm tra độ cứng cột
Chuyển vị ngang đầuu cột, Δmax
Chuyển vị ngang cho phép của cấu kiện, [Δmax/L]
Chuyển vị đứng dầm cho phép, [Δmax]
Kiểm tra độ cứng dầm
2.4. Kiểm tra ổn định tổng thể cột chịu nén
Sơ đồ liên kết của cột trong mặt phẳng
Hệ số chiều dài tính toán, μx

Chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng, lx
Độ mảnh cột trong mặt phẳng, λx = lx / rx
Độ mảnh qui ước trong mặt phẳng,
x   x f E
Giá trị của độ lệch tâm tương đối, mx = (Mx /N) x (As /W nx)
Hệ số uốn dọc ngoài mặt phẳng, φe
Ứng suất tính toán trong ổn định tổng thể trong mặt phẳng, σ1 = N /(φeAs)
Ứng suất pháp cho phép, σ1all = f x γc
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng
Sơ đồ liên kết của cột ngoài mặt phẳng
Hệ số chiều dài tính toán, μy

8
600
592
97

mm
mm
mm
mm

50 kN
245 kNm
50 kN

1,600.00
3,504.00
6,704.00
140,194,133.33

mm²
mm²
mm²
mm 4

4
99,588,352.00 mm

379,976,618.67
10,666,666.67
1,266,588.73
106,666.67
729,392.00
238.07
57.74

4

mm
mm 4
mm³
mm³
mm³
mm
mm

0.9
1.1
116,000.00 kN/m²

15,996.42 kN/m²
0.14
1.12
1.5
0.87
1.01
0.87 Thỏa mãn
20 mm
150
40 mm
Δmax ≤ [Δmax] ► OK
Fixed - pinned column
2
12 m
50.40
1.63
25.94
0.166
44929.12 kN/m²
198000 kN/m²
σ1 < σ1all ► OK
pinned - pinned column
1


Chiều dài tính toán của cánh chịu nén (kc lớn nhất giữa các điểm cố kết), lo
3m
Chiều dài tính toán của cột ngoài mặt phẳng, ly = Min(lo, μy x l)
3m
Độ mảnh cột trong mặt phẳng, λy = ly / ry

51.96
Hệ số uốn dọc, φy
0.931
Độ mảnh tính toán trung gian, λc = 3.14 √(E/f)
97.01
Hệ số uốn dọc, φc
0.612
Hệ số, α
0.92
Hệ số, β
0.81
Hệ số, c
0.14
Ứng suất pháp tính toán ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng, σ2 = N /(cφyAs)
56804.71 kN/m²
Ứng suất pháp cho phép, σ2all = f x γc
198000 kN/m²
Kiểm tra ổn định tổng thể cột chịu nén
σ2 < σ2all ► OK
2.5. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng
2.5.a Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh nén
Tỉ số phần cánh nhô ra và bề dày cánh, bo/tf
12.13
Tỉ số phần cánh nhô ra và bề dày cánh cho phép, [bo/tf] = (0.36+0.1λx)×√(E/f)
16.16
Kiểm tra ổn định bản cánh
bo/tf < [bo/tf] ► Ok
2.5.b Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng cột
Tỉ số chiều cao bản bụng cột và bề dày bản bụng, hw/tw
97.33

52.50
Tỉ số chiều cao bản bụng cột và bề dày bản bụng cho phép khi mx = 0, [hw/tw]
52.50
Tỉ số chiều cao bản bụng cột và bề dày bản bụng cho phép khi mx = 1, [hw/tw]
Tỉ số chiều cao bản bụng cột và bề dày bản bụng cho phép, [hw/tw]
52.50
Không cần thiết
Kiểm tra sự cần thiết của sườn cứng, hw/tw ≥ 2.3 √(E/f)


5.2. Thiết kế các tiết diện

kN/m²

Kích thước tiết diện.
SC1: I(300-550)x200x6x8
SC2: I300x200x6x8
R1: I(550-300)x200x6x8
R2: I200x100x6x8
R3: I300x200x6x8
BS1: I300x200x6x8
SS1: ROD Ø16


5.3 THIẾT KẾ MÓNG

5.31.Tiêu chuẩn thiết kế và vật liệu
Tiêu chuẩn thiết kế:
Bê tông ( Cường độ chịu nén nhỏ nhất sau 28 ngày)
Sử dụng cho các cấu kiện (B25)

:
Bê tông lót (B7.5)
:

Rb
Rb

=
=

14500
4500

kN/m
kN/m2

Cường độ cốt thép
Φ<10
Cốt thép uốn
Φ>=10
Cốt thép thẳng

Rs
Rs

=
=

225000
280000

kN/m
2
kN/m

:
:

2

2

5.3.2. Sức chịu tải của nền đất
R

=

100 kN/m²

=
=
=
=
=
=

2.5
1.4
0.3
1

3.5
1.46

5.3.3. Tính toán móng M1
5.5.3.1. Kích thước móng
X
Bề rộng móng
Y
Chiều dài móng
H
Chiều cao đài móng
Df
Chiều sâu chôn móng
A
Diện tích đài móng
W
5.3.3.2. Tải trọng
F1
F2
F3
Tải trọng tại đáy móng
N
M
5.3.3.3. Kiểm tra áp lực tại đáy móng
σmax
σmin
σ
R
Ratio

=
=
=

5.3.3.4. Tính toán cốt thép
Chiều dài từ mép cột tới mép móng
Chiều cao móng
Lớp Bt bảo vệ
M
=
As
=
Choose
Ø12a150
As

N/A+M/W
N/A-M/W
(σmax+σmin)/2
σ/R
σmax/1.2×R

L
H
a
σ×l²/2
M/(0.9×Rs×h0)

m
m

m
m
m²
m³

=
=
=

44 kN
0 kN
30 kN

=
=

108.4 kN
44 kNm

=
=
=
=
=
=

61.14
0.80
30.97
100.00

0.31
0.51

kN/m²
kN/m²
kN/m²
kN/m²
OK
OK

=
=
=
=
=

0.8
0.3
0.06
19.57
3.24

m
m
m
kNm
cm²

=

8.67 cm²