Tính toán độ võng của dầm mái bê tông cốt thép có chiều cao thay đổi trong nhà công nghiệp một tầng (tt)

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 NGHIỆP MỘT TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD & CN

Hà Nội – 2015


BỘ 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


LỜI 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


LỜI 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


MỤC 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


1.2.4 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


2.4.2 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:..........................................................................................................


DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hiệu
hình
Hình 1

Tên hình

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 x1
…………………………………..……….………………….……………..28

Hình 2.6

Biểu đồ mô men tại tiết diện x2 dưới tác dụng của lực đơn vị
x2……………………………………..……………………….……………39

Hình 2.7

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
x3……………………………..………...…………………….……………35

Hình 2.8

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện

x4……………………………………..……………………….……………45

Hình 2.9

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
x5………………………………………………..…………………………50


Hình 2.10

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
x6…………………………………………..…………………….………..56

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 x1
……………………………..……….…………………….………………66

Hình 3.3

Biểu đồ mô men tại tiết diện x2 dưới tác dụng của lực đơn vị
x2……………………………..……………………………….…………..69

Hình 3.4

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện

x3…………………………..………...…………………….……………..76

Hình 3.5

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
x4……………………………………..…………………….……………..83

Hình 3.6

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
x5………………………………………..…………………….…………..90

Hình 3.7

Biểu đồ mô men của dầm dưới tác dụng của lực đơn vị tại tiết diện
x6……………………………………..…………………….……………..97

Hình 3.8

Biểu đồ độ cong của dầm mái…..…………………….……………...98

Hình 3.9

Biểu đồ độ võng của dầm mái…..…………………….……………...98


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu
bảng, biểu
Bảng 1.1

Tên bảng, biểu

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


1

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.


2

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


THÔNG 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:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


101

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.


Tài 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.


Phụ lục 1

(Tính toán dầm mái tiết diện chữ I; lo = 9m)
Số liệu tính toán
h0
(m)
0.9

i
0.08

lo

b

bf

b'f

hf

h'f

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

9

0.08

0.15

0.3

0.2

0.18

1.25

Đặc trưng hình học tại các tiết diện dầm
x

hx

x0

y0

Ired

Wred

Ared

Sred

(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

0.62857

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

STT

0.52143

Vật liệu sử dụng: Bê tông B30; Thép CIII
α

6.154

Eb

Es

As

A's

Rb,ser

Rbt,ser

(kN/m2)

(kN/m2)

(m2)

(m2)

(kNm)

(kNm)

32,500,000

200,000,000

0.00152

0.00023

22,000

1,800

Tải trọng tác dụng lên dầm mái
qngh

75*9/100

6.75

P tôn

20*9/100

1.8

Ppanel

190*9/100

17.1

Pg

0,14*25

3.5

kN/m

qdh

22.4

kN/m

Tổng

29.15

kN/m


x0

y0

(m)

(m)

0.403486 -0.067764
0.431704 -0.070796

0.460137 -0.073613
0.488764 -0.076236
0.517565 -0.078685
0.546523 -0.080977
Ib

Ib'

Is

Is'

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


Mô men do tải trọng tác dụng lên dầm mái và mô men chống nứt
tại các tiết diện
x

0

_0/12

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

59.17

65.90

72.91

80.17

87.70

95.49

Mcrc

_0/6

3

_0/3

5

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
x

0

_0/12

_0/6

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

1/

Ghi chú: nếu c s >1, lấy c s = 1

3

_0/3

5

0.001009 0.001059 0.001033

0.000953


+) Độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn
x

0

_0/12

_0/6

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

3

_0/3

5

1/
0.000752 0.000787 0.000765

0.00070

+) Độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn
x

0

Mdh

0

_0/6

3

_0/3

5

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

1/

0.001026 0.001084 0.001053

0.000957


Từ các số liệu tính toán ở trên, ta có bảng kết quả như sau:
x
Mx
Mcrc

_0/6

0
0

3

_0/3

5

_0/2

0.75

1.5

2.25

3

3.75

4.5

90

164

221

262

287

295

59.17

65.90

72.91

80.17

87.70

95.49

Nứt
1/
M
1/

Fm

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

0.000065

0.000416

0.001243

0.00246

0.003863

0.00526