Đồ án bê tông cốt thép 2

GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNGNGHIỆP
MỘT TẦNG LẮP GHÉP
I.-Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế khung ngang nhà công nhiệp 1 tầng lắp ghép.
II.-Số liệu cho trước:
Nhà công nghiệp có cầu trục chạy điện với chế độ làm việc trung bình. Chiều dài
của một khối nhịp độ: 60m, Bước cột 6m. Loại công trình phôt thông, cao trình nền:
0.00m.
Số liệu cho trước
Số liệu
NhịpI
NhịpII
NhịpIII
30
24
30
Kích thướcnhịp
7.0
7.0
7.0
Cao trình ray(m)
20
30
20
Sức trục Q(T)
Khu vực xây dựng: HÚE

NỘI DUNG THIẾT KẾ
A. Lựa chọn kích thước của các cấu kiện:
1. Chọn kết cấu mái:
Với nhịp L=30m.Chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, dàn gãy
khúc. Chiều cao giữa dàn 3.45m.
Với nhịp L=24m.Chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, dàn gãy
khúc. Chiều cao giữa dàn 3.2m.
Chọn cửa mái chỉ đặt ở nhịp giữa, rộng 12m, cao 4m.
Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống như sau:
- Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lót dày 5cm.
- Lớp bê tông cách nhiệt dày 12cm.
- Lớp bê tông chống thấm dày 4cm.
- Panen mái là dạng panen sườn, kích thước 6x1.5m, cao 30cm.
Tổng chiều dày các lớp mái: t=5+12+4+30=51cm.
2. Chọn dầm cầu trục:
Với nhịp dầm cầu trục 6m, sức trục 20tvà 30t, chọn dầm cầu trục theothiết kế định
hình như sau :
Hc=1000; b=200; bc=570;hc=120, trọng lượng 4.2t.
3. Xác định các kích thước chiều cao của nhà:
a. Chỉ tiêu cầu trục chạy điện chế độ làm việc trung bình:
Sức trục
Q(t)
20
30

Nhịp cầu trục
Lk(m)
22.5
28.5

Kích thước cầu
trục (mm)
B
K
Hct
6300 4400 2400
6300 5100 2750

B1
260
300

Áp lực bánh xe
lên ray (t)
Pc max Pc min
22
6
34.5
11.5

Trọng lượng
(t)
Xe c tcau
8.5
36
12
62

b. Chiều cao nhà và cao độ mặt trên vai cột:
SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

1


GVHD: B THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MƠN HỌC:KCBTCT

Lấy cao trình nền nhà tương ứng với cốt ±0.00 để xác định các kích thước khác.
Cao trình vai cột : V  R  ( H R  H C )
R- Cao trình ray R=7m.
Hr- Chiều cao ray và lớp đệm Hr=0.15m.
Hc- Chiều cao dầm cầu trục Hc=1m.
V 7  (0.15  1) 5.85m.
Cao trình đỉnh cột: D  R  H ct  a1

Hct- Chiều ao cầu trục Hct=2.75m.
a1- Khe hở an tồn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái.
a1=0.15m
D 7  2.75  0.15 9.9m
Cao trình đỉnh mái: M  D  h  hcm  t
t –tổng chiều dày các lớp mái, t=0,51m

h- Chiều cao kết cấu mang lực mái h=3.2m.
hcm-Chiều cao cửa mái hcm=4m.
Cao trình đỉnh mái ở nhịp thứ hai có cửa mái:
M 9.9  3.2  4  0.51 17.61m

Cao trình đỉnh mái ở hai nhịp biên khơng có cửa mái:
M 9.6  3.45  0.51 13.86m

4. Kích thước cột:
Chiều dài phần cột trên :
H t D  V 9.9  5.85 4.05m.

Chiều dài phần cột dưới:
H d V  a 2 5.85  0.5 6.35m.

a2 là khoảng cáchtừ mặt nền đến mặt móng, chọn a2=0.5m.
Kích thước tiết diện cột chọn như sau:
Bề rộng cột b chọn theo thiết kế định hình, thống nhất tồn bộ phần cột trên và cột
dưới, cho cả cột biên lẫn cột giữa b=40cm, thỗ mãn điều kiện:
l0
30 .
b

Chiều cao tiết diện phần cột trên cột biên ht=40cm, thoả mãn điều kiện:
a 4   ht  B1 75  40  26 9cm.
 - Khoảng cách từ trục định vị (mép ngồi cột biên ) đến tim dầm cầu
trục  75cm .
Chiều cao tiết diện phần cột dưới cột biên hd=60cm, thoả mãn điều kiện sau:
hd 

H d 6.15

0.44m
14
14

Cột giữa chọn ht=60cm, hd=80cm, khoảng cách từ trục định vị đến mép vai cột là
100cm, góc nghiêng 450.

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

2


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

650

400

600

1-1

3-3

6600

600

125

3

650

3

6600

750

750

2

2

600

2-2
600

400

400

600

400

600

750

125

1200

400

1

1200

1

650

600

400 25

400

220

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

800

4

4

4-4

400

600

A

A

800

B

600

C

mÆt c¾t ngang vµ chi t iÕt
B. Xác định tải trọng:
1. Tĩnh tải mái:
Là tải trọng do trọng lượng bản thân của kết cấu, các lớp mái, cữa mái nếu có
truyền lên đầu dầm mái truyền lên cột.
Phần tĩnh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m2 mặt bằng mái
xác định theo bảng sau :
Các lớp mái
Tải trọng tiêu Hệ số vượt tải Tải trọng tính
chuẩn kG/m2

toán kG/m2
1 Hai lớp gạch lá nem kể cả
90
1.3
117
3
vữa, dày 5cm,  1800kG / m
.
2 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt,
144
1.3
187.2
3


1200
kG
/
m
dày 12cm,
.
3 Lớp bê tông chống thấm, dày
100
1.1
110
3
4cm,  2500kG / m
4 Panen 6x1.5m,trọng lượng
189
1.1

208
một tấm kể cả bê tông chèn
khe 1.7t
5 Tổng cộng
523
622.2
Nhịp30m:
Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái nhịp 30m, là 17t hệ số vượt tải n=1.1.
G1 17 x1.1 18.7t

Tinh tải mái quy về lực tập trung Gm1:
SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

3


GVHD: B THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MƠN HỌC:KCBTCT

Gm1 0.5 x(G1  gal ) 0.5 x(18.7 x0.6222 x6 x30) 65.35T

Nhịp 24m:
Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái nhịp 24m, là 9.6t hệ số vượt tải n=1.1.
G1 9.6 x1.1 10.56t

Trọng lượng khung cửa mái rộng 12m, cao 4m lấy 2.8t, n=1.1:
G2 2.8 x1.1 3.1t

.

Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy 500kG/m, với n=1.2:
g k 500 *1.2 600kG / m

Tỉnh tải mái quy về lực tập trung Gm2:
Gm 2 0.5 x(G1  gaL  G2  2 g k a )
Gm 2 0.5 x(10.56  0.6222 x6 x 24  3.1  2 x0.6 x6) 53.23t

Các lực Gm1,Gm2 đặt cách trục định vị 0.15m.
2. Tĩnh tải do dầm cầu trục:
Là trọng lượng bản thân của dầm cầu trục và các lớp đệm.
Gm G1  ag r

G1: Trọng lượng bản thân dầm cầu trục là 4.2T.
gr:Trọng lượng của các lớp đệm.
Gd 1.1x(4.2  6 x0.15) 5.61t

Đặt cách trục địng vị 0.75m.
3. Trọng lượng cột:
Tải trọng này tính theo kích thước cột cho từng phần cột.
Cột biên:
Phần cột trên: Gt 0.4 x0.4 x 4.05 x 2.5 x1.1 1.78t
Phần cột dưới: Gd (0.4 x0.6 x6.35  0.4 x

0.6  1
x0.4) x 2.5 x1.1 4.543t
2

Cột giữa:
Phần cột trên: Gt 0.4 x0.6 x 4.05 x 2.5 x1.1 2.67t
Phần cột dưới: Gd (0.4 x0.8 x6.35  0.4 x

0.6  1.2
x0.6) x 2.5 x1.1 6.182t
2

4 Hoạt tải mái:
Trò số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố đều trên 1m2 mặt
bằng mái , lấy 75kG/m2, n=1,3. Hoạt tải này đưa về thành lực
tập trung Pm đặt trùng với vò trí của từng Gm
+Với nhòp biên 30m Pm1=0,5 n pm a L=0.5x 1,3 x 0,075 x 6
30=8,775 T
+Với nhòp giữa 24m Pm2=0,5 n pm a L=0.5x 1,3 x 0,075 x 6
24=7,02 T

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

4


GVHD: BUè THIấN LAM

N MễN HC:KCBTCT

25

25

Gm1

150

25

Gm1

Gm2

150

150

B

A

sơđồ xác định điểmđặt t ải t r ọng mái

Dmax

Dmax

Dmax

Gd

Gd

Gd

150

A

150

150

B
điểmđặt của t ải t r ọng cầu t r ục

5.Hoat tai cau truc
5. 1Ti trng hot ti thng ng do cu trc gõy ra:
p lc ln nht do cu trc gõy ra trờn vai ct: Dmax.
p lc ln nht do cu trc gõy ra ti mt bỏnh xe: Pmax.
i vi nhp 30m, Q=20t:

SVTH:NGUYN QUC HUY LP 06X1A

Trang

5


GVHD: BUè THIấN LAM

N MễN HC:KCBTCT

6300
K=4400
1600

6300
K=4400
1900

6000

6000

y 2 =0.267

4100

y 3 =0..683
y 1 =1

S xỏc nhDmax
Dmax nxPmax x yi 1.1x 22.0 x(1 0.267 0.683) 47.19t
y1 1; y 2 0.267; y 3 0.683

i vi nhp 24m, Q=30t:
6300
K=5100

1250

6300
K=5100

1550

6000

y2=0.208

4450
6000

y3=0.742
y1=1

S xỏc nh Dmax
Dmax nxPmax x yi 1.1x34.5 x(1 0.15 0.8) 74.00t
y1 1; y 2 0.9 / 6 0.15; y3 4.8 /6=0.80

im t ca Dmax trựng vi im t ca Gd
5.2. Lc hóm ngang ca cu trc :

Lực hãm ngang do 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trơng hợp
móc mềm đợc xác định nhu sau:
i vi nhp 30m, Q=20t:
T c 1 Q G 1 20 8.5
T1c .
.
0.713(t ).

2 2 20
2
20
- Lực hãm ngang do Tmax truyền lên cột đợc xác định theo đờng ảnh hởng nh đối với Dmax.
Tmax = n.T1c . yi = 1,1 .0,713. ( 1+ 0,267 + 0,683)= 1.53 (t).
- Xem Tmax đặt lên cột ở mức mặt trên dầm cầu trục cách mặt vai cột
Hc=1 (m), cách đỉnh cột 1 đoạn y = Ht - Hc = 4.05 - 1 = 3.05 (m).
i vi nhp 24m, Q=30t:

SVTH:NGUYN QUC HUY LP 06X1A

Trang

6


GVHD: B THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MƠN HỌC:KCBTCT

T c 1 Q  G 1 30  12
 .
 .
1.05(t ).
2 2 20
2 20
- Lùc h·m ngang do Tmax trun lªn cét ®ỵc x¸c ®Þnh theo ®êng ¶nh hëng nh ®èi víi Dmax.
 Tmax = n.T1c . yi = 1,1 .1,05. ( 1+ 0,15 + 0,8)= 2.25 (t).
- Xem Tmax ®Ỉt lªn cét ë møc mỈt trªn dÇm cÇu trơc c¸ch mỈt vai cét Hc=1
(m), c¸ch ®Ønh cét 1 ®o¹n y = Ht - Hc = 4.05- 1= 3.05 (m)

T1c 

6. Tải trọng gió:
Tải trọng gió tác dụng len 1m2 tường nhà thẳng đứng của cơng trình.
W = n  Wo  k  c
Wo: Áp lực gió tác dụng lên 1m2 của nhà thẳng đứng ở độ cao 10m so với mặt đứng cơng

trình, phụ thuộc vào việc phân vùng lảnh thổ Việt Nam do qui phạm qui định.
Thừa Thiên Huế thuộc vùng IIB: Wo 95kG / cm 2 .
K: Hệ số kế đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình(A,B,C).
Mức đỉnh cột, cao trình 9.9m có K=0.998
Mức đỉnh mái cao trình 17.61m có K=1.06.
C: Hệ số khí động:
C=+0.8 đối với phía gió đẩy.
C=-0.6 đối với phía gió hút.
N=1.2
Tải trọng tác dụng len khung ngang tu dinh cot tro xuong là tải trọng phân bố điều:
p Wxa nxW0 xKxCxa .
Phía gió đẩy:
p 1.2 x0.095 x0.998 x 0.8 x6 0.546t / m.

Phía gió hút:
p 1.2 x0.095 x0.998 x 0.6 x6 0.410t / m.

Phần tải trọng gió tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành lực tập trung đặt ở
đầu cột W1 W2 với k lấy trị số trung bình: k = (0,99 8+ 1,06)/2 = 1,029
Hình dáng mái và hệ số khí động ở từng đoạn mái tra trong
phụ lục II va TCVN 2737 - 1995 lấy theo hình dưới đây

Hình dạng mái:

Tính C e1 :
 10 0
H 9.9

0.118
L 84

 C e1  0.042

.

'
Tính C e1 :

 5 0
H 17.11

0.204
L
84

 C e1  0.145

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

. C e 2   0 .4
Trang

7

GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Trị số W tính theo công thức:
W mkW0 a Ci hi 1.2 x1.029 x0.095 x6 x Ci hi 0..704 x Ci hi .

Ta cã: h1 =0,8 + 0,51 = 1,31 (m); h2 =(3,2 + 0,51) – (0,8 + 0,51)
= 2,4 (m).
h3 = 4 (m); h4 =0,2 . 6 = 1,2 (m).
W1 0.704 x(0.8 x.1,31  0,042 x 2,4  0.5 x 2,4  0.5 x1.4  0.7 x 4  0.145x1.2) 2.868t
W2 0.704 x(0.4 x1.2  0.6 x 4  0.5 x1.4  0.5 x 2.4  0.5 x 2.4  0.6 x1.31) 3.074t

Sơ đồ xác định hệ số khí động trên mái

-0.5

C e1 =-0.11

C' e1 =-0.297
0.7
-0.5

C e2 =-0.4
-0.6
-0.5

.
-0.5

-0.5
-0.6

0.8
S1

S2

Pd

Ph

B. Xác định nội lực:
1. Các đặc trưng hình học:
a) Cột trục A
Ht = 4,05m; Hd = 6,35m; H = 4,05+6,35 = 10,04m .
Tiết diện phần cột trên b = 40cm ; ht = 40cm.
Phần cột dưới b = 40cm ; hd = 60cm.
Momen quán tính
It = 40 × 403/12 = 213333cm4
Id = 40 × 603/12 = 720000cm4
Các thông số

H t 4,05
=
= 0,389
H 12,4
 Id


 720000

k=
t3   1 = 0,3273 
I
213333

 t

t=


1 = 0,14


b) Cột trục B
Tiết diện phần cột trên b = 40cm ; ht = 40cm.
SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

8


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Phần cột dưới b = 40cm ; hd = 80cm.
Momen quán tính

It = 40 × 603/12 = 720000 cm4
Id = 40 × 803/12 = 1706667 cm4
Các thông số

t = 0,389
 Id

 1706667 
 1 = 0,081
k = t3   1 = 0,3273 
 720000

 It

Quy định chiều dương của nội lực theo hình 4.

NM
Q

Hình 4. Quy định chiều
của nội lực
2. Nội lực do tĩnh tải mái:
a, Cột trục A:
Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải Gm1 như trên hình 5, lực Gm1 gây ra momen ở đỉnh cột M =
-Gm1×et = - 65.35× 0,05 = -3.268 tm.
Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới là:
a=

h d  h t 0,6  0,4
=

= 0,1 m.
2
2

Vì a nằm cùng phía với et so với trục cột dưới nên phản lực đầu cột R = R1+R2
R1 =

3M (1  k / t )  3.268 3 (1  0,14 / 0,389)
=
= -0.562 t
2 10,4 (1  0,14)
2H(1  k )

Tính R2 với
M = -Gm1×a = - 65.35× 0,1= - 6,535tm, momen này đặt ở mức vai cột.
3M (1  t 2 )  3 3.268 (1  0,398 2 )
R2 =
=
= -0,702 t
2H(1  k )
2 10,4 (1  0,14)
R = -0,562 - 0,702 = -1.264t, chiều R ở trên hình 5 là chiều thực.

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

9

GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Xác định nội lực trong các tiết diện cột:

0,05

MI = -65.35× 0,05 = -3.268 tm

4,
0
5

I

6.
3
5 1
0.
0
4

II
III

MII = -3.268+ 1.264, × 4,05 = 1.851
tm
MIII = - 65.35 × (0,05 + 0,1) + 1.264
× 4,05 = -4.683 tm

MIV = - 43,641 × (0,05 + 0,1) +
1.264 × 10,4 = 3.343 tm

I

1.264

II
III

3,268

1,851 -4,683

0,1

NI = NII = NIII = NIV = 65.35 t;
QIV = 1.264 t

IV

IV

3.343

Hình 5. Sơ đồAtính và biểu đồ momen
ở cột biên do tĩnh tải mái

Biểu đồ momen cho trên hình 5.
b, Cột trục B:

Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải mái Gm1 và Gm2 như trên hình 6.
Khi đưa Gm1 và Gm2 về đặt ở trục cột ta được lực
Gm = Gm1 + Gm2 = 65.35 + 53.23 = 118.58 t
và momen M = 65.53× (-0,15) + 53.23 × 0,15 = -1.818 tm
Phản lực đầu cột

0.293
I

I

II

II

III

III

IV

IV

-1.818

-0.631

1.229

Hình 6. Sơ đồ tính và biểu đồ
momen ở cột giữa do tĩnh tải mái

3M (1  k / t )
3  1,818 (1  0,081 / 0,389)
R = 2H(1  k ) =
= -0.293 t
2 10,4 (1  0,081)
SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

10


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Nội lực trong các tiết diện cột
MI = -1,818tm
MII =- 1,818 + 0,293 × 4,05 = -0,631 tm
MIII = MII = -0,631 tm
MIV = -1,818 +0,293 × 10,4 = 1.229 tm
NI = NII = NIII = NIV = 118.58 t
QIV = 0.293 t
Biểu đồ momen cho trên hình 6.
3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục:
a, Cột trục A:
Sơ đồ tính với tĩnh tải dầm cầu trục Gd cho trên hình 7.

Lực Gd gây ra momen đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột
M = Gd × e d
ed = λ - 0,5hd = 0,75 - 0,5× 0,6 = 0,45 m
M = 5,61× 0,45 = 2,525 t
Phản lực đầu cột
3M (1  t 2 ) 3 2,525 (1  0,389 2 )
R=
=
= 0,271 t
2 10,4 (1  0,14)
2H(1  k )
Nội lực trong các tiết diện cột:

a)

b)

0,271

MI = 0

5,6
1

1,4
27 1,09
0,45
8

MII = -0,271 × 4,05 = -1,098 tm

MIII = 2,525 - 0,271 × 4,05 = 1,427 tm
MIV = 2,525 - 0,271 × 10,4 = -0,293 tm

5,61

5,6
1

0,75

0,75

NI = NII = 0
NIII = NIV = 5,61 t
QIV = -0,271 t
Biểu đồ momen cho trên hình 7a.

A

0,293

B

Hình 7. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục

b, Cột trục B:
Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột (h.7b) nên M = 0; Q = 0.
NI = NII = 0;
NIII = NIV = 11,22 t.
4. Tổng nội lực do tĩnh tải:

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

11


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Cộng đại số nội lực ở các trường hợp đã tính ở trên cho từng tiết diện của từng cột được
kết quả trên hình 8, trong đó lực dọc N còn được cộng thêm trọng lượng bản thân cột đã tính ở
phần II.3.

-3.268
0.753

65.35

-1.81

121.25

67.13
72.74

-3.256

3.05

77.283

Q=0.993T

118.58

-0.631

1.229
Q=0.293T

132.47

138.65

Hình 8. Tổng nội lực do tĩnh tải
5. Nội lực do hoạt tải mái:
a, Cột trục A:
Sơ đồ tính giống như khi tính với G m1, nội lực xác định bằng cách nhân nội lực do G m1
với tỷ số:
Pm1/Gm1 = 8.775/65.35 = 0,134
MI = -3.268 × 0,134 = -0,438 tm
MII = 1.851× 0,134 = 0,248 tm
MIII = -4.683× 0,134 = -0.628 tm
MIV = 3.343 × 0,134 = 0,448 tm
NI = NII = NIII = NIV = 8.775 t
QIV = 0,741× 0,14 = 0,169 t
Biểu đồ momen cho trên hình 9a.

b, Cột trục B:
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên nhịp phía bên phải và phía bên trái của cột.
* Lực Pm2 đặt ở bên phải gây ra momen đặt ở đỉnh cột:
M = Pm2  et = 7,02  0,15 = 1,053 t
Momen và lực cắt trong cột do momen này gây ra được xác định bằng cách nhân
momen do tĩnh tải Gm gây ra với tỷ số MP/MG = 1,053/-1,818 = -0.579

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

12


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

MI = 1,053 tm
MII = -0.631  -0.579 = 0,365 tm
MIII = MII = 0,365 tm
MIV = 1.229 - 0,579 = -0,712 tm
NI = NII = NIII = NIV = 7,02 t
QIV = 0,293 - 0,579 = -0,17 t
8.775

a)

-0,438

0,15

b) -1.316

c)

1,053

0.112

0,248

0.448

A

-0,628

-0,475

0,365

0,89
Q=0,169

B

-0,712
Q=0,112

Q=-0,17

Hình 9. Nội lực do hoạt tải mái
a) Ở cột biên; b) Ở bên trái cột giữa; c) Ở bên phải cột giữa
* Lực Pm1 đặt ở bên trái gây ra momen đặt ở đỉnh cột:
M = - Pm1  et = - 8.775  0,15 = -1.316 t
Momen và lực cắt trong cột do momen này gây ra được xác định bằng cách nhân
momen do tĩnh tải Gm gây ra với tỷ số MP/MG = -1.316/-1,818 = 0,724
MI = -1.316 tm
MII = 0,724  (-0,631) = -0,457 tm
MIII = MII = -0,457 tm
MIV = 0.724  (1.229) = 0,89tm
NI = NII = NIII = NIV = 6,14 t
QIV = 0.293  0.724 = 0,212 t
Biểu đồ momen cho trên hình 9b,c.
6. Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục:

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

13


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

a, Cột trục A:
Sơ đồ giống như khi tính với tĩnh tải dầm cầu trục G d, nội lực được xác định bằng

cách nhân nội lực do Gd gây ra với tỷ số: Dmax/Gd = 47.19/5,61 = 8.412;
MI = 0;
MII = -1,089× 8,412 = -9.236 tm
MIII = 1.427 × 8,412 = 12,004 tm
MIV = -0.293 × 8,412 = -2.465 tm
NI = NII = 0;
NIII = NIV = 47.19 t
QIV = -0,271 × 8,412 = -2,28 t
Biểu đồ momen cho trên hình 10a.
a)

6.446
75.9

12,004

b)

c)

30.819

-19,16

-26.106

-9.236

16.232

0,75

A -2.465

-10.113 6.291

B

Hình 10. Sơ đồ tính và nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục
a) Khi Dmax đặt ở cột trục A; b) Khi Dmax đặt ở bên phải cột trục B; c) Khi Dmax đặt ở bên trái cột
trục B.
b, Cột trục B:
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên vai cột phía bên trái và phía bên phải của cột
*Trường hợp Dmax2 đặt ở bên phải:
Lực Dmax2 gây ra momen đối với phần cột dưới đặt ở vai cột
M = Dmax2 × ed = 74× 0,75 = 55.5 tm
Phản lực đầu cột
R=

3M (1  t 2 )
3 55.5 (1  0,389 2 )
=
= 6.284 t
2 10,4 (1  0,081)
2H(1  k )

MI = 0
MII = -6.284 × 4,05 = -25.45 tm
SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

14


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

MIII = -6.284 × 4,05 + 56.925 = 30.05 tm
MIV = -6.284 × 10,4 + 56.925 = -9.854 tm
NI = NII = 0
NIII = NIV = 74 t
QIV = -6.284 t
*Trường hợp Dmax1 đặt ở bên trái:
Nội lực trong cột do Dmax1 đặt ở bên trái gây ra được xác định bằng cách nhân nội lực do
Dmax2 đặt ở bên phải gây ra với tỷ số -Dmax1/Dmax2= -47.19/75.9 = -0,62174
MI = 0
MII = -26.106 × (-0,62174) = 16.232 tm
MIII = 30.819 ×(-0,62174)

= -19,160 tm

MIV = -10.113 × (-0,62174) = 6.291 tm
NI = NII = 0
NIII = NIV = 47.19 t
QIV = -6.446 × (-0,62174) = 4.008 t
Biểu đồ momen của chúng cho trên hình 10b,c.
7. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục:
Lực Tmax đặt cách đỉnh cột một đoạn y = 3,05m, có y/Ht = 3,05/4,05 = 0,75

Với y xấp xỉ 0,7Ht có thể dùng công thức lập sẵn để tính phản lực:
R=

Tmax (1  t )
1 k

a, Cột trục A:
R

=

1,523 (1  0,389)
= 0,816 t
1  0,14

MI = 0
My = 0,816 × 3,05 =2.489 tm
MII = MIII = 0,816 × 4,05 - 1,52 3× 1,0 = 1.782 tm
MIV = 0,816 × 10.4 - 1,523× 7.35 = -2,708 tm
NI = NII = 0 ; NIII = NIV = 0
QIV = 0,816 - 1,52 = -0,707t
Biểu đồ momen cho trên hình 11a.
b, Cột trục B:
* Trường hợp Tmax2 đặt bên phải:

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

15

GVHD: BUÌ THIÊN LAM

R=

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

2.25 (1  0,389)
= 1,272 t
1  0,081

MI = 0;
My = 1,272 × 3,05 = 3.8796 tm
MII = MIII = 1,272 × 4,05 - 2,25 × 1,0 = 2.902 tm
MIV = 1,272 × 10,4 - 2,25 × 7.35 = -3,309 tm
NI = NII = NIII = NIV = 0
QIV = 1,272 – 2.25 = -0.978.
* Trường hợp Tmax1 đặt bên trái:
Nội lực trong cột do Tmax1 gây ra được xác định bằng cách nhân nội lực do T max2 đặt ở bên
phải gây ra với tỷ số -Tmax1/Tmax2= -1,523/2,25 = -0,6769.
MI = 0;
My = 3.983 × (-0,6769) = -2.626 tm
MII = MIII = 2.979× (-0,6769) = -1.964 tm
MIV = -3,396 × (-0,7669) = 2.24 tm
NI = NII = NIII = NIV = 0
QIV = -1.004× (-0,6769) = 0.662 t.
Biểu đồ momen cho trên hình 11b.

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

16


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

0.816

I

I

1.523
II

1.272
2.25
I

III

IV

IV

II

III

1.523

2.902

-2.708

-2.626

II

1.782
III

II
III

0.662

IV

3.879
II

I

I

2.489

II

I

III

III

IV

IV

Q=-0.707T

-3.309
Q=-1.004T

-1.964

2.239
Q=0.662T

Hình 11. Sơ đồ tính và nội lực do lực hãm ngang của cầu trục
a) Khi Tmax đặt ở cột trục A; b) Khi Tmax đặt ở bên phải cột trục B; c) Khi Tmax đặt ở bên trái cột
trục B
8. Nội lực do tải trọng gió:
Với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn khung có chuyển vị ngang ở đỉnh cột.
Giả thiết xà ngang cứng vô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên chúng có chuyển vị
ngang như nhau. Ở đây dùng phương pháp chuyển vị để tính, hệ chỉ có một ẩn số ∆ là chuyển

vị ngang ở đỉnh cột. Hệ cơ bản như trên hình 12.
Phương trình chính tắc r × ∆ + Rg = 0
Trong đó Rg - phản lực liên kết trong hệ cơ bản
Rg = R 1 + R 4 + S 1 + S 2

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

17


GVHD: BUÌ THIÊN LAM
S1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

EJ= ∞

S2

EJ= ∞

EJ= ∞

Rg

Ph

Pd

A

B

D

C

Hình 12. Hệ cơ bản khi tính khung với tải trọng gió
Khi gió thổi từ trái sang phải thì R1 và R4 xác định theo sơ đồ hình 13.
R1

R4

Pd

A

Hình 13. Sơ đồ

ri

Ph

D

xác định phản lực

trong hệ cơ bản

R1 =

3p d (1  kt )
3 0,546 10,4 (1  0,14 * 0,389)
=
= 1,97 t
8 (1  0,14)
8(1  k )

R4 = R1 × ph / pd = 1.97 × 0,41/0,546 = 1.479 t
Rg = 1.97 + 1.479 + 2.868 + 3.074 = 9.391 t
Phản lực liên kết do các đỉnh cột chuyển dịch một đoạn ∆=1 được tính bằng
r = r 1 + r 2 + r3 + r 4
r1 = r 4 =

3EI d
3E 720000
=
= 0,001684E
3
H (1  k ) 10,4 10 6 (1  0,14)

r2 = r 3 =

3E 1706667
=0,004210E
10,4 10 6 (1  0,081)

3

3

r = 2(r1 + r2) = 2(0,001684 + 0,004210)E = 0,011788E
∆=-

Rg
r

=-

9.391
796.6576
=0,011788 E
E

Phản lực tại các đỉnh cột trong hệ thực

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

18


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

RA = R1 + r1 × ∆ = 1.97 - 0,001684 × 796.6576= 0.628 t
RD = R4 + r1 × ∆ = 1.479 - 0,001684 × 796.6576= 0,137 t

RB = RC = r2 × ∆ = -0,004210 × 796.6576= -3,354 t
1,821
-2,75

20,78

A

0,96
8

3,884
15,7
3
48,16
2

B,C

-0,451
20,51
7

D

Hình 14. Biểu đồ nội lực do gió thổi từ trái sang phải
Nội lực ở các tiết diện của cột
Cột A:
MI = 0
MII = MIII = 0,5× 0,546 × 4,052 – 0.628 × 4,05 = 1.934 tm

MIV = 0,5× 0,546 × 10,42 – 0.628 ×10,4 = 22.996 tm
NI = NII = NIII = NIV = 0
QIV = 0,546×10,4 – 0.628 = 5,05 t
Cột D:
MI = 0
MII = MIII = 0,5× 0,41 × 4,052 - 0,137 × 4,05 = 2.808 tm
MIV = 0,5× 0,41 10,42 - 0,137 × 10,4 = 20,748tm
NI = NII = NIII = NIV = 0
QIV = 0,41 × 10,4 - 0,137 = 4,127 t
Cột B, C:
MI = 0
MII = MIII = 3,354 × 4,05 = 13.584
MIV = 3,354 × 10,4 = 34.882 tm
NI = NII = NIII = NIV = 0
QIV = 3,354 t
Biểu đồ nội lực trường hợp gió thổi từ trái sang phải cho trên hình 14, trường hợp gió thổi
từ phải sang trái thì biểu đồ nội lực được đổi ngược lại.

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

19


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

IV. Tổ hợp nội lực:

Nội lực trong các tiết diện cột được sắp xếp và tổ hợp lại trong bảng 3.

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

20


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Trong bảng ngoài giá trị nội lực còn ghi rõ số thứ tự của cột mà nội lực được chọn để đưa
vào tổ hợp. Tại các tiết diện I, II, III chỉ đưa vào tổ hợp các giá trị M và N. Ở tiết diện IV còn đưa
thêm lực cắt Q, cần dùng khi tính móng. Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đưa vào một loại hoạt tải
ngắn hạn. Trong tổ hợp cơ bản 2 đưa vào ít nhất hai loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp 0,9.
Ngoài ra, theo điều 5.16 của TCVN 2737-1995, khi xét tác dụng của hai cầu trục (trong tổ hợp có
cộng cột 7; 8 hoặc 9; 10) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,85. Còn khi xét tác dụng của
bốn cầu trục (trong tổ hợp có cộng cả cột 7; 8 và 9; 10) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,7.

V. Chọn vật liệu:
- Chọn bêtông có cấp độ bền B20:
+ Rb = 11,5 MPa;
+ Rbt = 0,9 MPa;
+ Eb = 27×103MPa
- Cốt thép dọc dùng thép nhóm C-II có:
+ Rs = Rsc = 280 MPa;
+ Ea = 21×104 MPa
Với bêtông có cấp độ bền B20, thép nhóm C-II, hệ số điều kiện làm việc b2 = 1 có:

+ R = 0,623;
+ R = 0,429.

VI. Tính tiết diện cột A:
1. Phần cột trên:
Theo bảng 31 TCVNXD 356:2005 chiều dài tính toán lo = 2Ht = 2 × 405 = 810cm
Kích thước tiết diện b = 40cm; h = 40cm.
Giả thiết chọn a = a’= 4cm; ho = 40 - 4 = 36cm; Za = ho - a’ = 36 - 4 = 32cm.
Độ mảnh λ = lo/b= lo/40 = 810/40 = 20.25> 4, cần xét đến uốn dọc.
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nghi ngờ là nguy hiểm ghi ở bảng 4.
Bảng 4. Các cặp nội lực dùng để tính cốt thép phần cột trên cột A:
Kí hiệu

M

N

e1= M/N

eo

Mdh

Ndh

cặp nội lực

Kí hiệu ở
bảng tổ
hợp

(tm)

(t)

(m)

(m)

(tm)

(t)

1

II-13

2.687

75.905

0,035

0,035

0,753

67.13

2

II-17

-10,203

67.13

0,152

0,152

0,753

67.13

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

21


GVHD: BUÌ THIÊN LAM
3

II-18

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
-9.98

75.028

0,133

0,133

0,753

67.13

Phần cột trên làm việc như kết cấu siêu tĩnh nên độ lệch tâm tính toán là:
eo = max(e1, ea)
Với ea là độ lệch tâm ngẫu nhiên, lấy không nhỏ hơn:
-

h
40
=
= 1,33 cm.
30 30

-

405
Ht
=
= 0,675 cm.
600 600

- 1cm.

Lấy ea = 1,5cm.
Vì hai cặp nội lực trái dấu nhau có trị số momen chênh lệch nhau quá lớn và trị số momen
dương lại quá bé nên ta không cần tính vòng. Ở đây dùng cặp 2 để tính thép cả A s và As’ sau đó
kiểm tra cặp 1 và 3.
a, Tính với cặp 2:
Để tính toán ảnh hưởng của uốn dọc, tạm giả thiết t = 1%.
Momen quán tính của tiết diện:
I=

bh 3
40 40 3
=
= 213333cm4
12
12

Momen quán tính của diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu lực:
Is = tbho(0,5h - a)2 = 0,01 × 40 × 36 (20 - 4)2 = 3686.4cm4
Với cặp 2 có:
+ eo / h = 15,2/40 = 0.38
+ δmin = 0,5 - 0,01
δe = max(
φl = 1 + β
φl = 1 +

810
lo
- 0,01Rb = 0,5 - 0,01×
- 0,01×11,5 = 0,183
40

h

eo
,δmin) = 0,38
h

M dh  N dh y
với β = 1; y = 0,5h = 0,2m.
M  Ny

 0,753  67.13 0,2
= 1,536
10,203  67.13 0,2

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

22


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Hệ số xét đến độ lệch tâm:
0,11
0,11

0,38 + 0,1 = 0,329

S = 0,1  e + 0,1 =
0,1 
p
1
(Trong đó φp là hệ số xét đến ảnh hưởng của cốt thép căng ứng lực trước, với kết cấu
bêtông cốt thép thường φp=1)
Lực dọc tới hạn:
Ncr =
=

6,4E b  SI
 6,4
  .I s  = 2
2
lo
 l
 lo

 S
 6,4

 E b I 
.I s  = 2
E b  lo
 l

 S

 E b I  E s .I s 
 l




6,4  0,329
27 10 4 213333  3686.4 21 105  = 195862 kG

2
810  1,536


η =

1
1
=
= 1,521
1  N / N cr 1  67130 / 195862

Trị số lệch tâm phân giới:
ep = 0,4(1,25h - ξRho) = 0,4(1,25×40 - 0,623×36) = 11,029cm
Tính cốt thép không đối xứng
ηeo = 1,521×15,2 = 23,12 > ep  tính theo trường hợp lệch tâm lớn
e = ηeo + 0,5h - a = 23,12 + 20 - 4 = 39.12 cm
Chọn x = 18cm < ξRho = 0,623×36 = 22,428 cm, tính As’ với x = 18cm:
x

Ne  R b bx  h o   67130 39.17  115 40 17(36  6)
2 =
As’ =
= 5.3cm2


2800 32
R sc .Z a
Kiểm tra với độ mảnh λh = 20.05 <24 thì min = 0,2%
A s'
5.3
’ =
=
= 0,0037 = 0,37 % > min.
bh o 40 36
Tính As:
R b bx  R sc A s'  N 115 40 17  2800 4.4  67130
As =
=
= 9.3 cm2
Rs
2800
Kiểm tra: ’ =

A 's
9.3
=
= 0,0065 = 0,65% > min.
bh o 40 36

t = 0,37 + 0,65 = 1,02% < max = 3% và xap xi bằng với trị số đã giả thiết là nên không
cần giả thiết lại để tính.

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

23


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

Chọn cốt thép: + As : 320 (9.42 cm2);
+ As’: 316 (6.03 cm2).
b, Kiểm tra với cặp 1:
Vì cặp 1 có momen trái dấu với cặp 2 là cặp tính thép nên với cặp 1 có:
+ As : 316 (6.03 cm2);
+ As’: 320 (9.42cm2).
Để tính toán uốn dọc ta tính lại Is với tổng
(As + As’) = (9.42+6.03) = 15.45
Is = (As + As’) × (0,5h - a)2 = 15.45 × (20 - 4)2 = 3955.2cm4
Tính φl trong đó Mdh cung chiều với M nên lấy dấu duong:
φl = 1 + β
φl = 1 +

M dh  N dh y
với β = 1; y = 0,5h = 0,2m.
M  Ny

0,753  67.13 0,2
= 1,79
2,687  75.91 0,2

Với cặp 1 có:
+ eo / h = 3,5/40 = 0,0875
+ δmin = 0,5 - 0,01
δe = max(

lo
- 0,01Rb = 0,183
h

eo
,δmin) = 0,183
h

Hệ số xét đến độ lệch tâm:
S=

0,11
0,11
+ 0,1 =
+ 0,1 = 0,489
0,1   e /  p
0,1  0,183

Ncr =

6,4E b  SI
 6,4
  .I s  = 2
2
lo

 l
 lo
=

η =

 S
 6,4

 E b I 
.I s  = 2
E b  lo
 l

 S

 E b I  E s .I s 
 l



6,4  0,489
27 10 4 213333  3955.2 2110 5  = 234513.7kG

2
810  1,79


1
1

=
= 1,401
1  N / N cr 1  67130 / 253294

e = ηeo + 0,5h - a = 1,401 × 3.5 + 20 - 4 = 20.9 cm
Xác định x2 theo công thức:

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

Trang

24


GVHD: BUÌ THIÊN LAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

N  R s A s  R sc A s'
67130  2800 6.03  2800 9.42
x2 =
=
= 12.53 cm
R bb
115 40
2a’ = 8cm < x2 < Rho = 0,623×36 = 22,43cm nên lấy x = x 2 và kiểm tra khả năng chịu lực
theo điều kiện: Ne  [Ne]gh = Rbbx(ho - 0,5x) + RscAs’Za
Vế trái:

Ne = 67130× 20.9 = 1403017 kG.cm

Vế phải: [Ne]gh = Rbbx(ho - 0,5x) + RscAs’Za
= 115×40×12.53x(36 - 0,5×12.53) + 2800×9.42×32
= 2557898 kG.cm
So sánh vế trái và vế phải thấy rằng điều kiện được thoả mãn nên bố trí cốt thép
như trên là đảm bảo chịu được lực của cặp 1.
c, Kiểm tra với cặp 3:
Vì cặp 3 có momen cùng chiều với cặp 2 đã tính thép nên đối với cặp 3 có:
+ As : 322 (9.42 cm2);
+ As’: 318 (6.03 cm2).
và Is = 3955.2 cm4 như đã tính cho cặp 1.
Tính φl trong đó Mdh ngược chiều với M nên lấy dấu âm:
φl = 1 + β
φl = 1 +

M dh  N dh y
với β = 1; y = 0,5h = 0,2m.
M  Ny

 0,753  67.13 0,2
= 1,507
9.98  75.028 0,2

Với cặp 3 có:
+ eo / h = 13.3/40 = 0,3325
+ δmin = 0,5 - 0,01
δe = max(

lo
- 0,01Rb = 0,183

h

eo
,δmin) = 0,333
h

Hệ số xét đến độ lệch tâm:
0,11
0,11
0,333 + 0,1 = 0,354
S = 0,1   e + 0,1 =
0,1 
p
1
Ncr =

6,4E b  SI
 6,4




.
I
2
s=
2

lo
 l

 lo

 S
 6,4

 E b I 
.I s  = 2
E b  lo
 l

SVTH:NGUYỄN QUỐC HUY LỚP 06X1A

 S

 E b I  E s .I s 
 l


Trang

25