tính toán biển quảng cáo tấm lớn

I.

Xác định tải trọng gió:
I.1 tải trọng gió tĩnh:

Theo tiêu chuẩn TCVN 2737-2006
Tải trọng gió tĩnh W=W0*k* c * 
Trong đó: - W0: Giá trị của áp lực gió, tra theo bảng 4.

Điện biên đông thuộc vùng I.A nên W0= 55 kg/m2.
- k: Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, tra theo bảng 5.

1


2


Biển được đặt ở vùng B
Biển có độ cao 15 m nên: k= = 1,08 .
3


- c: Hệ số khí động lấy theo bảng 6 ( theo sơ đồ 1).

Đón gió c=0,8
Hút gió c=0,6
4


-: Hệ số tin cậy của tải trọng gió.

=1,2
- Tải trọng gió tĩnh tính toán:
+ Tải trọng gió tĩnh đẩy: Wd= 55 x 1.08 x 0,8 x 1,2= 57.024 kg/m2.
+ Tải trọng gió tĩnh hút: Wh= 55 x 1.08 x 0,6 x 1,2= 42.768 kg/m2.
=> Tổng tải trọng gió tĩnh tính toán tác động lên biển quảng cáo là:
Wt= 57.024 + 42.768 = 99.792 kg/m2.
I.2 tải trọng gió động:
Theo TCVN 2737-2006:

5


ở đây ta xét với trường hợp biển có cột thép,bệ móng bằng bê tông cốt thép, vùng gió I nên:
FL=3.4 Hz
- Xét với trường hợp nguy hiểm hơn là F1>FL
6


Ta có phương pháp tính toán tải trọng động của gió như sau:

7


Z=15m, vùng B:
Tra bảng ta được :

=(0.457+0.486)/2=0.4715

8

9


Mặt biển có kích thước: rộng b=12m, cao h=10m
Hướng gió nguy hiểm nhất là khi ta dụng vào mặt có diện tích lớn nhất của biển nên:
Các tham số p,X được xác định như sau:
10


P=b=12 m
X=h=10 m
 Từ đó tra bảng số 10 ta tìm được hệ số v: v=0.84
Vậy tải trọng gió động:
Wp=(Wt/1.2) x 0.4715 x 0.84 = 99.792/1.2 x 0.4715 x 0.84 = 32.936 kg/m2

Tổng tải trọng gió tính toán tác dụng lên công trình là:
Wgio= 99.792+32.936=132.728 kg/m2

II.

Tính toán kết cấu biển:

II.1 Tải trọng gió tác động lên biển quảng cáo.

11


12

- Tải trọng gió truyền lên lên mặt biển -> truyền tới các xà gồ -> truyền tới các thanh đứng -> thông qua các dầm
đỡ truyền vào dầm ngang chính -> rồi trền lên trụ cột và truyền xuống móng.
1. Kiểm tra khả năng chịu lực của các thanh xà gồ:
Wgio=132.728 kg/m2
13


a. Tải trọng gió:
Wgio=132.728 kg/m2

Lực gió tác dụng lên xà gồ trên cùng (1) và (11) là: 132.728x1/2=66.364 kg/m;
Xà gồ (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) là: 132.728 x 1=132.728 kg/m
Mặt cắt xà gồ:
Lựa chọn Xà gồ là thép c100:
Theo TCVN 7571-11:2006 thì ta có kích thước hình học như sau:

14


Các đặc trưng của mc như sau:
+ Trọng lượng đơn vị là gxg= 10.3 kg/m.
+ Mô mem quán tính Ix= 200 cm4 ; Iy=27.2 cm4
+ Mô men kháng uốn Wx= 40 cm3 ; Wy=7.77 cm3
- Sơ đồ tải trọng tác dụng:

15


2

2

2

2

2

2

+ Với tải trọng q1=132.728 kg/m
Ta sẽ có mô mem lớn nhất
Mmax=q1xl1^2/11=132.728x2^2/11=48.265 Kg.m
Ta có ứng suất do tt gió gây ra:
x = Mmax/Wx= 48.265x102/40= 120.663 kg/cm2
Độ võng
fx= 5x132.728x10-2x16x108/(384x2.1x106x200)=0.066cm.
E : mô đun đài hồi của thép 2.1x106 Kg/cm2.
b. Do tải trọng bản thân xà gồ và tôn pano gây ra.
Tôn làm pano có độ dầy là 1.2 mm.
 Tổng trọng lương tôn một mặt:
P tôn= AxBxtx=10x12x0.0012x7850 =1130.4 Kg.
16


 Mỗi xà gồ chịu tải trọng thẳng đứng truyền từ tôn là
gton= Pton/( nxgxLxg)= 1130.4/(11*12)= 8.564 Kg/m.
nxg: Số lượng xà gồ.
Lxg: Chiều dài xà gồ

gxg=10.3 kg/m
 Tổng tải trọng thẳng đứng truyền lên xà gồ.
g= (gxg+gton)x1.05= (10.3+8.564)x1.05 = 19.81 Kg/m.
(1.05 Hệ số vượt tải của thép.)
Nên sẽ kiểm toán là xà gồ là dầm liên tục chịu lực tác dụng là 19.81 kg/m.
Ta sẽ có mô mem lớn nhất:.
Mymax=ql^2/11=19.81x2^2/11=7.204 Kg.m
Ta có ứng suất kép theo phương ngang của xà gồ là
 y= Mymax/Wy= 7.204x102/7.77= 92.72kg/cm2.
Độ võng

17


fy= 5x19.81x10-2x2^4x108/(384x2.1x106x7.77)= 0.253 cm.
Kiểm tra:
Ứng suất kéo lớn nhất  =  x+ y=> =120.663+92.72 = 213.383Kg/cm2 < []=2100 Kg/cm2.
=> Đảm bảo chịu lực
(0.0662+0.2532)1/2/2x102= 1.31x10-3 < 1/200=5x10-3 => thõa mãn điều kiện về độ võng

2. kiểm tra khả năng chịu lực của thanh đứng
Thanh đứng dùng thép I250 (TCVN 7571-15:2006):

-Với các thông số hình học như sau:
+ Trọng lượng bản thân: 38.4 Kg/m.
18


 gtt= 38.4x1.05= 40.32 Kg/m. ( hệ số vượt tải 1.05)
+ Ix= 5130 cm4; Iy= 328 cm4.

+ Wx= 410 cm3; Wy= 52.4 cm3.
- Tải trọng gió truyền từ thanh xà gồ vào thanh đứng là các lực tập trung tại nút liên kết thanh đứng và xà gồ
- Tải trọng bản thân,tôn,xà gồ chỉ gây trượt cho các thanh đứng
Sơ đồ tính thanh đứng như sau:
Q

Q

Q

Q

5

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

5

Giá trị tải trọng tại các nút bằng:
Q=q1xl2=132.728x2= 265.456 kg
(q1=132.728 kg/m- tải trọng gió phân bố tác dụng lên xà gồ)
( l2=2m- khoảng cách giữa các thanh đứng)
 Giá trị mô men lớn nhất tại liên kết ngàm là:
Mmax=5xQ+4xQ+3xQ+2xQ+Q=15xQ=15x265.456=3981.84 kg.m
Wx= 410cm3, Wy= 52.4 cm3.
= x + y= Mxmax /Wx = 3981.84x102/410
= 971.18 kg/cm2 < 2100 Kg/cm2
=> Đảm bảo chịu lực
19


3. kiểm tra khả năng chịu lực của các thanh chống c100

-Với các thông số hình học như sau:
+ Trọng lượng bản thân: 10.3 Kg/m.
 gtt= 10.3*1.05= 10.815 Kg/m.
+ A=13.1 cm2
+ Ix= 200 cm4.
+ Iy= 27.2cm3.
+ Wx= 40 cm3.
+ Wy= 7.77cm3.
Các thanh chống chỉ chịu lực nén do tải trọng gió truyền từ thanh đứng vào từ các nút liên kết:
20


Fn= Q= 265.456 kg
 ứng suất do lực nén gây ra:
= Fn/A=265.456/13.1=20.264 kg/cm2 < []=2100 kg/cm2

 đảm bảo điều kiện chịu lực
4. kiểm tra khả năng chịu lực của các dầm đỡ I250
- Dầm đỡ dùng thép I250 (TCVN 7571-15:2006):

+ Trọng lượng bản thân: 38.4 Kg/m.
+ gtt= 38.4*1.05= 40.32 Kg/m.
+ Ix= 5130 cm4, Iy= 328 cm4.
+ Wx= 410 cm3, Wy= 52.4 cm3.
- Sơ đồ tính dầm đỡ:
21


Q1

Q1
qdd

4

8

4

+ Lực tập trung Q1 tác dụng chính là trọng lượng phần: mặt biển+ xà gồ + thanh đứng + thanh chống:
 Trọng lượng 1 thanh đứng dài 10m: m1=10x38.4=384 kg
 Trọng lượng 11 đoạn xà gồ, mỗi đoạn dài 2m: m2=11x2x10.3=226.6 kg
 ½ Trọng lượng 10 thanh chống,mỗi thanh dài 8m: m3=(10x8x10.3)/2=412 kg
 Trọng lượng phần mặt biển tác dụng ( rộng 2m,dài 10m,dày 1.2mm): m4=2x10x1.2/1000x7850=188.4 kg
 Q1=m1+m2+m3+m4=384+226.6+412+188.4=1211 kg
+ Trọng lượng bản thân dầm đỡ: qdd= 40.32 kg/m

 Vậy momen lớn nhất gây ra cho dầm đỡ:
Mmax=Q1x4+qddx4^2/2=1211x4+40.32x16/2=5166.56 kg.m
- Kiểm tra:
Wx= 410cm3, Wy= 52.4 cm3.
= Mxmax /Wx = 5166.56x102/410=1260.14 kg/cm2
= 1662.088 kg/cm2 < []thep= 2100 Kg/cm2
=> Đảm bảo chịu lực.

5. kiểm tra khả năng chịu lực của dầm chính thép ống D800 dày 10mm
22


- Các thông số hình học như sau:
+ Trọng lượng bản thân: 194.826 Kg/m.
 gtt= 194.826*1.05= 204.567 Kg/m.

+ Ix= Iy=3.14/64*(80^4-78^4)=193647 cm4
+ Wx=Wy=98611.65/(D/2)=193647/40=4841.175 cm3
- Sơ đồ tính: do tải trọng trọng trường ( tải trọng thẳng đứng)
Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

qdc

1.9

1.9

1.9

1.9

1.9

1.9

Q2 là tải trọng của tôn mặt biển, xà gồ,thanh đứng,thanh chống,và thanh đỡ truyền lên dầm chính
+ Q2=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x8=2744.56 kg
+ Q3=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x7=2704.24 kg
+ Q4=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x6=2663.92 kg
+ Q5=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x5=2623.6 kg
+ Q6=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x4=2583.28 kg
+ Q7=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x3=2542.96 kg
+ Q8=Q1x2+qddxldd=1211x2+40.32x2=2502.64 kg
23


+qdc=204.567 Kg/m
Momen lớn nhất gây ra:

Mmax=Q2x5.7+Q3x3.8+Q4x1.9+qdcx6^2/2=2744.56x5.7+2704.24x3.8+2663.92x1.9+204.567x36/2=34663.76kgm
1=34663.76x100/4841.175= 716.02 kg/cm2
- Sơ đồ tính: do tải trọng gió (phương ngang )
Qgio

Qgio

1.9

Qgio

1.9

Qgio

1.9

Qgio

1.9

Qgio

1.9

Qgio

1.9

Theo như phần 2 ( tính toán thanh đứng) tải trọng gió truyền vào mỗi nút liên kết xà gồ và thanh đứng là

Q=265.456 kg
=> Tổng tải trọng gió truyền vào mỗi dầm đỡ là: Qgio=11xQ=11x265.456=2920.016 kg
+ Momen lớn nhất do tải trọng gió gây ra:
Mmax= 5.7xQgio+3.8xQgio+1.9xQgio=11.4xQgio=11.4x2920.016=33288.18 Kgm
2=33288.18x100/4841.175=687.606 kg/cm2
ứng suất lớn nhất gây ra :
= 1+ 2 = =1403.625 kg/cm2 < []thep= 2100 Kg/cm2
=> đảm bảo chịu lực
6. kiểm tra khả năng chịu lực của Cột dùng ống thép D1200 dầy 16mm:
- Các thông số hình học:
+ tiết diện: A=595.143 cm2
+ Trọng lượng bản thân:=595.143/10^4x7850=467.188 Kg/m.
24


 gtt= 467.188*1.05= 490.547 Kg/m.
+ Ix= Iy= 3.14/64*[120^4-(120-1.6x2)^4]=1043072 cm4.
+ Wx= Wy=1043072/60=17384.53 cm3
- lực thẳng đứng tác dụng lên đỉnh cột: (gồm tổng trọng lượng toàn bộ phần cấu tạo nên biển)
+ khối lượng 2 lớp tôn mặt biển: 2x(12x10x1.2/1000x7850)=2260.8 kg
+ khối lượng thanh xà gồ gồm 22 thanh tất cả,mỗi thanh dài 12m: 22x12x(10.3x1.05)=2855.16 kg
+ khối lượng thanh đứng gồm 14 thanh tất cả, mỗi thanh dài 10m: 14x10x40.32=5644.8 kg
+ khối lượng thanh chống gồm:10 thanh (dài 8m mỗi thanh)+ 10 thanh (dài 7m mỗi thanh)+ 10 thanh (dài 6m
mỗi thanh)+ 10 thanh (dài 5m mỗi thanh)+ 10 thanh (dài 4m mỗi thanh)+ 10 thanh (dài 3m mỗi thanh)+ 10
thanh (dài 2m mỗi thanh): (10x8+10x7+10x6+10x5+10x4+10x3+10x2)x10.815=3785.25 kg
+ khối lượng thanh đỡ gồm: 1 thanh 8m+1 thanh 7m+1 thanh 6m+1 thanh 5m+1 thanh 4m+1 thanh 3m+1
thanh 2m: (8+7+6+5+4+3+2)x40.32=1411.2 kg
+ khối lượng dầm chính dài 11.6m: 11.6x204.567=2372.979 kg
 Tổng khối lượng truyền lên đỉnh cột:
Pdinh=2260.8+2855.16+5644.8+3785.25+1411.2+2372.979=18330.19 kg

25