ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP II - TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG LẮP GHÉP
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (607.52 KB, 49 trang )
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 1
422
0
.5898)4405,0.(3640016,0)5,0.( cmahhbJ
ta
=−×××=−=
µ
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP II
TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG LẮP
GHÉP
Số liệu cho trước (Số liệu 47 ):
Nhà công nghiệp một tầng ba nhòp lắp ghép, có
Nhòp 1 L
1
= 24 m
Nhòp 2 L
2
= 21 m
- Chế độ làm việc trung bình, Cả 2 nhòp có cùng cao trình ray R= 7,5 m, ở
mỗi nhòp có cầu trục chạy điện, sức trục Q
1
=20/5T , Q
2
=20/5T
- Bước cột a = 6m
- Chiều dài khối nhiệt độ là 60 m, Tường bao che tự chòu lực.
- Mái lợp bằng panel (bề rộng tấm mái 1.5m) lợp trên . độ dốc mái i=1/10
. Liên kết giữa kết cấu đở mái và đầu cột là liên kết khớp.
- Khu vực xây dựng công trình thuộc đòa hình B, gió vùng III.
- Vật liệu: Bê tông mác 250, thép nhóm CI ; CII.
I/ LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA CÁC CẤU KIỆN:
1. Chọn kết cấu mái:
Với nhòp L
1
= 24 m, có thể chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình
thang, độ dốc các thanh cánh thượng là 1/10
Chiều cao giữa dàn
)(7.24.324).
9
1
7
1
().
9
1
7
1
( mLH
÷=÷=÷=
=> Chọn H = 3m (lấy cho cả hai loại nhòp).
Chiều cao đầu dàn
)(8.1
2
24
.
10
1
3
2
. m
L
iHH
dd
=−=−=
.
- Khoảng cách giữa các mắt ở thanh cánh thượng là 3m
- Khoảng cách giữa các mắt ở thanh cánh hạ là 6m
- Chọn cửa mái đặt ở 3 nhòp: cao 2.1m rộng 12m.
Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống như sau:
- Hai lớp gạch đá nem kể cả vữa lót dày 5cm
- Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm
- Lớp bêtông chống thấm dày 4 cm
- Panel mái là dạng panel sườn, kích thước 6x1,5m, cao
30cm.
Tổng chiều dày các lớp mái:
422
0
.5898)4405,0.(3640016,0)5,0.( cmahhbJ
ta
=−×××=−=
µ
.
2. Chọn dầm cầu trục:
Với nhòp cầu trục 6m, sức trục 20/5T, chọn dầm cầu trục
theo thiết kế đònh hình có: - Chiều cao H
dct
=1000 mm
- Bề rộng sườn b = 200 mm
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 2
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Bề rộng cánh b
c
= 570 mm
- Chiều cao cánh h
c
=120 mm
- Trọng lượng 4,2T.
*. Kích thước cầu trục:
Chế độ làm việc của cầu trục Trung Bình.
- Đối với nhòp L
1
=> Nhòp cầu trục L
k
= L
1
- 2
λ
= 24 – 2x0,75 = 22,5 m
Tra bảng với nhòp cầu trục L
k
và sức trục Q = 20/5 T ta có
B = 6300 mm, K= 4400 mm, H
ct
= 2400 mm B
1
= 260 mm
Áp lực bánh xe lên ray:
P
max
= 22 T P
min
=6 T G
xe con
= 8.5 T G = 36 T
- Đối với nhòp L
2
=> Nhòp cầu trục L
k
= L
2
- 2
λ
= 21 – 2x0,75 = 19,5 m
Tra bảng với nhòp cầu trục L
k
và sức trục Q = 20/5 T ta có
B = 6300 mm, K= 4400 mm, H
ct
= 2400 mm B
1
=260
mm
Áp lực bánh xe lên ray:
P
max
= 21 T P
min
=5.2 T G
xe con
= 8.5 T G = 32.5T
3. Xác đònh các kích thước chiều cao của nhà:
Lấy cao trình nền nhà tương ứng với cốt
163:
'
Φ
a
F
để xác đònh các kích thước
khác.
- Cao trình vai cột:
)(
dctr
HHRV
−−=
R : cao trình ray đã cho: R=7.5m
H
r
: chiều cao ray và các lớp đệm lấy H
r
= 0.15m
H
dct
: chiều cao dầm cầu trục H
dct
= 1m
=>
mHHRV
dctr
35.6)115.0(5.7)(
=+−=+−=
- Cao trình đỉnh cột:
1ct
D R H a= + +
ct
H
- chiều cao cầu trục, với chế độ làm việc trung bình sức trục 20/5T
tra bảng ta có
mH
ct
4.2
=
1
a
- khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái
chọn
15,0
1
=
a
m, đảm bảo
1,0
1
≥
a
m.
=> D = 7.5+2.4+0.15=10.05m
- Cao trình đỉnh mái:
thhDM
cm
+++=
h: chiều cao kết cấu mang lực mái, h =3m
cm
h
: chiều cao cửa mái
mh
cm
1.2
=
t: tổng chiều dày các lớp mái
51,0
=
t
m
=> M =10.05+3+2.1+0.51=15.66m
4. Kích thước cột:
- Chiều cao phần cột trên:
mVDH
t
7.335.605.10
=−=−=
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 3
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Chiều cao phần cột dưới:
maVH
d
765.035.6
2
=+=+=
2
a
khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn
2
0,65a =
m
*. Kích thước tiết diện cột chọn như sau:
a) Cột biên:
- Bề rộng b chọn theo thiết kế đònh hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột
trên và cột dưới, chọn b = 40 cm. Thỏa mãn điều kiện:
255.17
4.0
7
<==
b
H
d
- Chiều cao tiết diện phần cột trên :
40
=
t
h
cm, thỏa mãn điều kiện :
cmcmBha
t
69264075
14
>=−−=−−=
λ
Với
λ
là khoảng cách trục đònh vò (mép ngoài cột biên) đến tim dầm cầu
trục. Chọn
75
=
λ
cm.
- Chiều cao tiết diện phần cột dưới :
60
=
d
h
cm, thỏa mãn điều kiện
m
H
h
d
d
5.0
14
7
14
==>
b) Cột giữa:
- Bề rộng b chọn theo thiết kế đònh hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột
trên và cột dưới, chọn b = 40 cm. Thỏa mãn điều kiện:
255.17
4.0
7
<==
b
H
d
- Chiều cao tiết diện phần cột trên cột giữa
60
=
t
h
cm, thỏa mãn điều kiện
cmcmBha
t
61926605.0755.0
14
>=−×−=−−=
λ
Với
λ
là khoảng cách trục đònh vò (mép ngoài cột biên ) đến tim dầm cầu
trục. Chọn
75
=
λ
cm.
- Chiều cao tiết diện phần cột dưới cột giữa
80
=
d
h
cm, thỏa mãn điều kiện:
m
H
h
d
d
5.0
14
7
14
==>
*. Kích thước vai cột chọn sơ bộ :
h
Vï
= 600 mm, khoảng cách từ trục đònh vò đến mép vai là 100cm, góc
nghiêng α = 45
0
Hình dáng, kích thước mặt cắt ngang và một số chi tiết như hình vẽ.
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 4
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
400
400
600
400
400600
570
120
880
1000600400
+ 6.350
CỘT BIÊN
750
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 5
570
120
880
1000600600
800
400
600
400
570
750 750
+ 6.350
CỘT GIỮA
2100
1200
180037007000
650
800
3700
7000
650
800
+ 7.500
+ 10.050
+ 15.660
± 0.000
+ 15.660
+ 7.500
+ 10.050
± 0.000
2400
21000
MẶT CẮT NGANG
12000
750
750 750
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
II/ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG:
1. Tónh tải mái:
Phần tónh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m
2
trên
mặt bằng mái xác đònh theo bảng sau:
STT Các lớp mái
Tải trọng tiêu
chuẩn (Kg/m
2
)
Hệ số
vượt tải
Tải trọng
tính toán
(Kg/m
2
)
1
2
3
4
Hai lớp gạch lá nem kể cả
vữa, dày 5cm.
1800
=
γ
Kg/m
3
180005,0
×
Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt,
dày 12cm.
3
/1200 mKG
=
γ
120012,0
×
Lớp bêtông chống thấm,
dày 4cm.
2500
=
γ
Kg/cm
3
250004,0
×
Panen
5,16
×
m, trọng lượng
một tấm kể cả bêtông chèn
khe 1,7 T
9/1700
90,0
144,0
100,0
189,0
1,3
1,3
1,1
1,1
117,0
187,2
110,0
208,0
5 Tổng cộng 523,0 622,2
- Tónh tải do trọng lượng bản thân dàn mái:
Tra bảng 1.2.1 sách “Khung bê tông cốt thép” của Trònh Kim Đạm
⇒
Với nhòp L
1
= 24m tải trọng bản thân là 9,6T, hệ số vượt tải n =1,1
TG 56,101,16,9
11
=×=
Với nhòp L
2
= 21m tải trọng bản thân là 8,4T, hệ số vượt tải n =1,1
TG 24,91,14,8
12
=×=
- Trọng lượng khung cửa mái:
Với chiều rộng 12m, cao 2,1m lấy 2,8 T; n =1,1
TG 1,31,18,2
2
=×=
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 6
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy 500 Kg/m, với n =1,2
0,55 1, 2 0,6
k
g = × =
T/m
- Tónh tải mái quy về lực tập trung:
) 2 (5,0
21111
agGLagGG
km
+++=
TG
m
21.55)66,021,3246622,056.10.(5,0
1
=××++××+=
) 2 (5,0
22122
agGLagGG
km
+++=
TG
m
96,48)66,021,3216622,024,9.(5,0
2
=××++××+=
- Các lực
1m
G
,
2m
G
đặt cách trục đònh vò 0,15m.
2. Tónh tải do dầm cầu trục:
( . ).
dct c r
G G a g n= +
c
G
- trọng lượng bản thân dầm cầu trục là 4,2 T
r
g
- trọng lượng ray và các lớp đệm, lấy 150 Kg/m.
1,1 (4,2 6 0,15) 5, 61
dct
G x= + × =
T
Tải trọng G
dct
đặt cách trục đònh vò 0,75m
3. Tónh tải do trọng lượng bản thân cột:
Tải trọng này theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột.
- Cột biên có:
Phần cột trên:
TG
t
63,11,15,27,34,04,0
=××××=
Phần cột dưới:
TG
d
97,41,15,2)4,0.
2
16,0
4,076,04,0(
=××
+
×+××=
- Cột giữa có:
Phần cột trên:
TG
t
44,21,15,27,36,04,0
=××××=
Phần cột dưới:
TG
d
35,71,15,2)6,0.
2
2,16,0
4,0278,04,0(
=××
+
××+××=
- Tường xây gạch là tường tự chòu lực nên trọng lượng bản thân của nó
không gây ra nội lực cho khung.
4. Hoạt tải mái:
Trò số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố đều trên 1m vuông mặt bằng mái
lấy P
m
=75Kg/m
2
, n =1,3. Hoạt tải này đưa về lực tập trung P
m
đặt ở đầu cột.
Nhòp biên:
TLapnP
mm
02,7246075,03,15,0.5,0
11
=××××=×××=
Nhòp giữa:
TLapnP
mm
14,6216075,03,15,0.5,0
22
=××××=×××=
Vò trí từng P
m
đặt trùng với vò trí từng G
m
.
5. Hoạt tải cầu trục:
a) Hoạt tải đứng do cầu trục:
- Với số liệu cầu trục đã cho Q = 20/5 T
+ Nhòp biên:
Nhòp cầu trục
mLL
k
5,2275,0224.2
1
=×−=−=
λ
. Chế độ làm việc trung bình
tra phụ lục ta có các số liệu về cầu trục như sau:
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 7
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
Bề rộng cầu trục B = 6,3m
Khoảng cách hai bánh xe K = 4,4m.
Trọng lượng xe con G = 8,5T.
p lực tiêu chuẩn lớn nhất lên mỗi bánh xe cầu trục P
max
= 22 T
+ Nhòp giữa:
Nhòp cầu trục
mLL
k
5,1975,0221.2
2
=×−=−=
λ
. Chế độ làm việc trung bình
tra phụ lục ta có các số liệu về cầu trục như sau:
Bề rộng cầu trục B = 6,3 m
Khoảng cách hai bánh xe K = 4,4 m.
Trọng lượng xe con G = 8,5 T.
p lực tiêu chuẩn lớn nhất lên mỗi bánh xe cầu trục P
max
= 21 T
- Hệ số vượt tải theo TCVN 2737 – 1995, n =1,1
- Áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau và có một
bánh xe đặt tại tâm vai cột và dầm chữ T truyền lên vai cột D
max
xác đònh theo
đường ảnh hưởng phản lực như hình sau:
1,9 4,1
6,0 6,0
K = 4,4 K = 4,4
MAX
P
MAX
P
MAX
P
MAX
y y = 1 y
2
1
3
P
B = 6,3 B = 6,3
1,6
- Các tung độ y
i
của đường ảnh hưởng ứng với vò trí các lực tập trung P
max
xác đònh theo tam giác đồng dạng:
1
1
=
y
;
267,0
2
=
y
;
683,0
3
=
y
- Công thức xác đònh D
max
:
∑
××=
i
c
yPnD
maxmax
+ Nhòp biên :
TD 19,47)683,0267,01(221,1
1max
=++××=
+ Nhòp giữa :
TD 05,45)683,0267,01(211,1
2max
=++××=
- Các điểm đặt của D
max
trùng với điểm đặt của G
dct
.
b) Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con:
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 8
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp
móc mềm được xác đònh theo công thức sau:
Với chế độ làm việc trung bình:
T
GQ
T 71,0
202
5,820
202
1
=
×
+
=
×
+
=
- Lực hãm ngang T
max
truyền lên cột được xác đònh theo đường ảnh hưởng
như đối với trường hợp của D
max
.
TyTnT
i
52,1)683,0267,01(71,01,1
1max
=++××=××=
∑
- Xem lực T
max
đặt lên cột ở mức mặt trên dầm cầu trục, cách vai cột 1,0m
và cách đỉnh cột một đoạn :
my 7,217,3
=−=
6. Hoạt tải gió:
*. Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mỗi mét vuông bề mặt thẳng đứng
của công trình là:
CkWnW
o
×××=
Trong đó:
o
W
: p lực gió ở độ cao 10 m, theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 thì
với số liệu đã cho vùng II-B tra bảng 1 phụ lục II có
2
/95 mKGW
o
=
k : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào
dạng đòa hình, tra bảng 2 phụ lục II, ở đâýap dụng dạng đòa hình B. Hệ số k
xác đònh tương ứng ở hai mức:
- Mức đỉnh cột, cao trình +10,05 m có k = 1
- Mức đỉnh mái, cao trình +15,66 m có k = 1,09
C : Hệ số khí động, C = +0,8 đối với phía đón gió và phía khuất gió có:
5,015,0
69
05,10
1
<==
l
h
109,0
69
6
<==
l
b
=> C = -0,4
n : Hệ số vượt tải, n = 1,2
*. Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân
bố đều.
aCkWnaWp
o
××××=×=
- Phía đón gió:
mTP
d
/547,068,01095,02,1
=××××=
- Phía khuất gió:
mTP
h
/27,064,01095,02,1
=××××=
*. Phần tải trọng tác dụng lên đỉnh mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về lực tập
trung đặt ở đầu cột S
1
, S
2
với k lấy trò số trung bình
045,1)09,11.(5,0
=+=
k
*. Hình dáng mái và hệ số khí động lấy theo hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 9
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
0,8
-0,8
0,7
-0,8
-0,6
-0,6
-0,5
-0,5
-0,5 -0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,55
-0,55
0,55
0,55
-0,4
24000 21000 24000
A B C D
- Trò số S tính theo công thức:
iiiii
hChChCaWknS .715,0.6095,0045,12,1
10
∑∑∑
×=××××==
6,05,01,26,06,06,06,08,01,27,06,08,08,18,0(715,0
1
×+×+×+×−×+×−××=
S
T167,3)68,05,01,255,051,05,0
=×−×+×−
6,05,01,255,06,05,051,05,01,255,068,05,0(715,0
2
×−×+×−×+×+××=
S
T203,3)8,14,06,05,01,255,0
=×+×+×+
S
1
P
đ
P
h
S
2
24000 21000 24000
A B C D
III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:
Nhà công nghiệp có mái cứng, cao trình đỉnh mái, đỉnh cột bằng nhau khi
tính với tải trọng đứng và lực hãm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vò
ngang ở đỉnh cột, và tính với các cột độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể
đến tải trọng ngang ở đỉnh cột.
1. Các đặc trưng hình học:
*. Cột trục A:
mH
t
7,3
=
;
mH
d
7
=
;
mH 7,1077,3
=+=
- Tiết diện phần cột trên
40
=
b
cm;
40
=
t
h
cm
phần cột dưới
40
=
b
cm;
60
=
d
h
cm
- Mômen quán tính:
3
40 40
213333
12
t
J
×
= =
cm
4
720000
12
6040
3
=
×
=
d
J
cm
4
- Các thông số:
346,0
7,10
7,3
===
H
H
t
t
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 10
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
0
1
=
k
do cột đặc
098,0)1
213333
720000
.(346,0)1.(
33
=−=−=
t
d
J
J
tk
*.Cột trục B:
mH
t
7,3
=
;
mH
d
7
=
;
mH 7,1077,3
=+=
- Tiết diện phần cột trên
40
=
b
cm;
60
=
t
h
cm
phần cột dưới
40
=
b
cm;
80
=
d
h
cm
- Mômen quán tính:
720000
12
6040
3
=
×
=
t
J
cm
4
1706667
12
8040
3
=
×
=
d
J
cm
4
- Các thông số:
346,0
7,10
7,3
===
H
H
t
t
0
1
=
k
do cột đặc
057,0)1
720000
1706667
.(346,0)1.(
33
=−=−=
t
d
J
J
tk
- Quy đònh chiều dương của nội lực như hình sau:
2. Nội lực do tónh tải mái:
a) Cột trục A:
*. Sơ đồ tác dụng của tónh tải
1m
G
như hình sau :
- Lực
1m
G
gây ra mômen ở đỉnh cột là:
TmeGM
tm
76,205,021,55
1
−=×−=×−=
- Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới là:
1,02/)4,06,0(2/)(
=−=−=
td
hha
m
Vì a nằm cùng phía với
t
e
so với cột trục dưới
nên phản lực đầu cột:
R = R
1
+R
2
- Tính R
1
với M = -2,76Tm:
T
kH
tkM
R 452,0
)098.01(7,102
)346,0/098,01.(376,2
)1(.2
)/1(3
1
−=
+×
+×−
=
+
+
=
- Tính R
2
với
TmaGM
m
521,51,021,55
1
−=×−=×−=
T
kH
tM
R 62,0
)098.01(7,102
)346,01.(3521,5
)1(.2
)1(3
22
2
−=
+×
−×−
=
+
−
=
TRRR 072,162,0452,0
21
−=−−=+=⇒
*. Xác đònh nội lực trong các tiết diện cột:
TmeGM
tmI
76,205,021,55
1
−=×−=×−=
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 11
N
M
Q
3,7
7
0,1
I
I
II
II
III III
IV
IV
A
G
m1
0,15 0,05
1,206
4,315
3,189
2,76
R
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
TmHRMM
tIII
206,17,3072,176,2.
=×+−=+=
TmHRaeGM
ttmIII
315,47,3072,1)1.005.0.(21,55.).(
1
−=×++−=++=
TmHRaeGM
tmIV
189,37,10072,1)1.005.0.(21,55.).(
1
=×++−=++=
TGNNNN
mIVIIIIII
21,55
1
=====
TQ
IV
072,1
=
Biểu đồ mômen đã vẽ ở trên
b) Cột trục B:
*. Sơ đồ tác dụng của tónh tải mái
1m
G
và
2m
G
như hình sau :
- Khi đưa
1m
G
và
2m
G
về đặt ở trục cột ta được lực:
17,10496,4821,55
21
=+=+=
mmm
GGG
T
Và có mômen:
TmM 938,015,096,4815,021,55
−=×+×−=
- Phản lực đầu cột:
T
kH
tkM
R 145,0
)057.01(7,102
)346,0/057,01.(3938,0
)1(.2
)/1(3
−=
+×
+×−
=
+
+
=
- Nội lực trong các tiết diện cột:
TmM
I
938,015,096,4815,021,55
−=×+×−=
TmM
II
402,07,3145,0938,0
−=×+−=
TmMM
IIIII
402,0
−==
TmM
IV
614,07,10145,0938,0
=×+−=
TGNNNN
mIVIIIIII
17,104
1
=====
TQ
IV
145,0
=
Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 12
3,7
7
0,15
0,15
0,983
0,402
0,614
G
m1
G
m2
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
R
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
3.Nội lực do tónh tải dầm cầu trục:
a) Cột trục A:
- Sơ đồ tính với tónh tải dầm cầu trục
dct
G
như hình sau :
3,7
7
0,45
G =5,61
dct
I
I
II
II
III III
IV
IV
A
1,051
1,474
0,514
- Lực
dct
G
gây ra mômen đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột:
ddct
eGM
×=
45,06,05,075,05,0
=×−=−=
dd
he
λ
m
525,245,061,5
=×=
M
Tm
- Phản lực đầu cột:
T
kH
tM
R 284,0
)098.01(7,102
)346,01.(525,23
)1(.2
)1(3
22
=
+×
−×
=
+
−
=
- Nội lực trong các tiết diện cột:
0
=
I
M
051,17,3284,0
−=×−=
II
M
Tm
474,17,3284,0525,2
=×−=
III
M
Tm
514,07,10284,0525,2
−=×−=
IV
M
Tm
0
==
III
NN
T
61,5
==
IVIII
NN
T
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 13
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
284,0
−=
IV
Q
T
b) Cột trục B:
Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột nên M = 0 ; Q = 0
0
==
III
NN
;
2 5,61 11, 22
III IV
N N x= = =
T
4. Tổng nội lực do tónh tải:
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 sau trong đó lực dọc N được cộng thêm trọng lượng bản
thân cột đã tính ở phần trên
0,155
2,841
2,675
2,67
62,45
58,84
64,42
55,21
117,83
106,61
125,18
104,17
M
T.m
N
T
N
T
0,983
0,402
0,614
M
T.m
CỘT A CỘT B
Q= 0,788 T Q= 0,145 T
5. Nội lực do hoạt tải mái:
a) Cột trục A:
- Sơ đồ tính giống như khi tính với
1m
G
, nội lực xác đònh bằng cách nhân giá trò
nội lực do
1m
G
gây ra với tỷ số:
127,0
21,55
02,7
1
1
==
m
m
G
P
TmM
I
35,0127,076,2
−=×−=
TmM
II
153,0127,0206,1
=×=
TmM
III
548,0127,0315,4
−=×−=
TmM
IV
405,0127,0189,3
=×=
TGNNNN
mIVIIIIII
02,7
1
=====
TQ
IV
136,0127,0072,1
=×=
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 14
III III
IV
IV
A
P
m1
0,15 0,05
0,153
0,548
0,405
0,35
R
3,7
7
0,1
I
I
II
II
T.m
M
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
b) Cột trục B:
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên nhòp phía bên phải và phía bên
trái của cột.
*. Xét lực
1m
P
đặt ở bên trái gây ra mômen đặt ở đỉnh cột.
TmePM
tm
053,115,002,7
1
−=×−=×=
- Mô men và lực cắt trong cột do mô men này gây ra được xác đònh bằng
cách nhân mô men do tónh tải G
m
gây ra với tỷ số:
123,1
938,0
053,1
=
−
−
=
G
P
M
M
- Nội lực trong các tiết diện cột:
TmM
I
053,1123.1938,0
−=×−=
TmM
II
451,0123,1402,0
−=×−=
TmMM
IIIII
451,0
−==
TmM
IV
69,0123,1614,0
=×=
TPNNNN
mIVIIIIII
02,7
1
=====
TQ
IV
163,0123,1145,0
=×=
*. Xét lực
2m
P
đặt ở bên phải gây ra mômen đặt ở đỉnh cột.
TmePM
tm
921,015,014,6
2
=×=×=
- Mô men và lực cắt trong cột do mô men này gây ra được xác đònh bằng
cách nhân mô men do tónh tải G
m
gây ra với tỷ số:
982,0
938,0
921,0
−=
−
=
G
P
M
M
- Nội lực trong các tiết diện cột:
TmM
I
921,0)982,0(938,0
=−×−=
TmM
II
395,0)982,0(402,0
=−×−=
TmMM
IIIII
395,0
==
TmM
IV
603,0)0982(614,0
−=−×=
TPNNNN
mIVIIIIII
14,6
1
=====
TQ
IV
142,0)982,0(145,0
−=−×=
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 15
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
6. Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục gây ra:
a) Cột trục A:
- Sơ đồ tính giống như khi tính với tónh tải dầm cầu trục
dct
G
, nội lực xác
đònh bằng cách nhân nội lực do
dct
G
gây ra với tỷ số:
41,8
61,5
19,47
max
max
==
G
D
- Nội lực trong các tiết diện cột:
0
=
I
M
839,841,8051,1
−=×−=
II
M
Tm
396,1241,8474,1
=×=
III
M
Tm
323,441,8514,0
−=×−=
IV
M
Tm
0
==
III
NN
19,47
==
IVIII
NN
T
388,241,8284,0
−=×−=
IV
Q
T
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 16
3,7
7
0,15
P
m2
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
R
3,7
7
0,15
1,053
0,451
0,69
P
m1
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
R
0,921
0,395
0,603
BÊN TRÁI
BÊN PHẢI
M
T.m T.m
M
1
T.m
M
3,7
7
0,45
D = 47,19
max
I
I
II
II
III III
IV
IV
A
8,839
12,396
4,323
R
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
b) Cột trục B:
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên vai cột phía bên phải và phía bên
trái của cột, ta xét trường hợp hoạt tải đặt bên phải cột
*. Lực
max 2
D
gây ra mômen đối với phần cột dưới đặt ở vai cột phía bên phải:
788,3375,005,45
2max
=×=×=
d
eDM
Tm
- Phản lực đầu cột:
T
kH
tM
R 95,3
)057.01(7,102
)346,01.(788,333
)1(.2
)1(3
22
=
+×
−×
=
+
−
=
- Nội lực trong các tiết diện cột:
0
=
I
M
615,147,395,3
−=×−=
II
M
Tm
173,19788,337,395,3
=+×−=
III
M
Tm
477,8788,337,1095,3
−=+×−=
IV
M
Tm
0
==
III
NN
05,45
==
IVIII
NN
T
95,3
−=
IV
Q
T
*. Lực
max1
D
gây ra mômen đối với phần cột dưới đặt ở vai cột phía bên trái:
- Sơ đồ tính giống như khi tính với hoạt tải đặt bên phải nội lực xác đònh
bằng cách nhân nội lực do
max 2
D
gây ra với tỷ số:
048,1
05,45
19,47
2max
1max
−=
−
=
D
D
- Phản lực đầu cột:
TR 14,4)048,1(95,3
=−×=
- Nội lực trong các tiết diện cột:
0
=
I
M
317,15)615,14(048,1
=−×−=
II
M
Tm
093,20173,19048,1
−=×−=
III
M
Tm
884,8)477,8(048,1
=−×−=
IV
M
Tm
0
==
III
NN
19,47
==
IVIII
NN
T
14,4
=
IV
Q
T
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 17
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
0,75
BÊN TRÁI
BÊN PHẢI
3,7
7
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
D = 45,05
max
2
0,75
3,7
7
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
R
D =47,19
max1
R
14,615
19,173
8,477
T.m
M
15,371
20,093
8,884
T.m
M
7. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục:
- Lực
max
T
đặt cách đỉnh cột một đoạn
my 7,2
=
, có
73,0
7,3
7,2
==
t
H
y
. Với y
xấp xỉ bằng
t
H7,0
có thể dùng công thức lập sẵn để tính phản lực:
k
tT
R
+
−
=
1
)1(
max
a) Cột trục A:
- Phản lực đầu cột:
TR 905,0
098.01
)346,01.(52,1
=
+
−
=
0
=
I
M
444,27,2905,0
=×=
y
M
Tm
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 18
163:
'
Φ
a
F
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
829,1152,17,3905,0
=×−×==
IIIII
MM
Tm
477,2852,17,10905,0
−=×−×=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
;
615,052,1905,0
−=−=
IV
Q
T
- Biểu đồ mômen như hình vẽ
b) Cột trục B:
- Phản lực đầu cột:
TR 94,0
057.01
)346,01.(52,1
=
+
−
=
0
=
I
M
538,27,294,0
=×=
y
M
Tm
958,1152,17,394,0
=×−×==
IIIII
MM
T
m
102,2852,17,1094,0
−=×−×=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
;
58,052,194,0
−=−=
IV
Q
T
- Biểu đồ mômen như hình vẽ
8. Nội lực tải trọng gió:
- Với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn khung có chuyển vò ngang ở
đỉnh cột. Giả thiết xà ngang cứng vô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 19
7
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
T.m
M
T =1,52
max
R = 0,94
2,7
1
1,958
2,538
2,102
P
đ
A
R
1
P
h
R
4
D
r
i
=1
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
chúng có chuyển vò ngang như nhau. Ở đây dùng phương pháp chuyển vò để
tính hệ chỉ cho một ẩn số ∆ là chuyển vò ngang ở đỉnh cột. Hệ cơ bản như hình
sau:
8
8
8
S
1
P
đ
P
h
S
2
24000
21000
24000
A B C D
R
g
EJ = EJ = EJ =
Phương trình chính tắc:
0
=+∆×
g
Rr
.
trong dó
g
R
- phản lực liên kết trong hệ cơ bản
2141
SSRRR
g
+++=
Khi gió thổi từ trái sang phải thì
1
R
và
4
R
xác đònh theo sơ sau :
T
k
tkP
R
d
.067,2
)098,01.(8
)346,0098,01.(7,10547,03
)1(8
).1.(.3
1
=
+
×+××
=
+
+
=
T
P
P
RR
d
h
.02,1
547,0
27,0
067,2.
14
=×==
TSSRRR
g
.457,9203,3167,302,1067,2
2121
=+++=+++=
- Phản lực liên kết do các đỉnh cột chuyển dòch một đoạn
1
=∆
được tính
như sau:
4321
rrrrr
+++=
E
E
kH
tkJE
rr
d
.00161.0
)098,01.(1070
720000.3
)1(
).1.( 3
33
41
=
+
×
=
+
+
==
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 20
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
E
E
kH
tkJE
rr
d
.00395.0
)057,01.(1070
1706600.3
)1(
).1.( 3
33
32
=
+
×
=
+
+
==
EEErrr .0112,0).00395.000161,0(2).(2
21
=+×=+=
EEr
R
g
375,844
.0112,0
457,9
−==−=∆
- Phản lực tại các đỉnh cột trong hệ thực:
T
E
ErRR
A
.708,0
375,844
.00161,0067,2.
11
=−=∆+=
T
E
ErRR
D
.339,0
375,844
.00161,002,1.
44
−=−=∆+=
T
E
ErRR
CB
.335,3
375,844
.00395,0.
2
−=−=∆−==
- Nội lực ở các tiết diện của cột:
Cột A:
0
=
I
M
125,17,3708,07,3547,05,0
2
=×−××==
IIIII
MM
Tm
737,237,10708,07,10547,05,0
2
=×−××=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
145,5708,07,10547,0
=−×=
IV
Q
T
Cột D:
0
=
I
M
102,37,3339,07,327,05,0
2
=×+××==
IIIII
MM
Tm
083,197,10339,07,1027,05,0
2
=×+××=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
228,3339,07,1027,0
=+×=
IV
Q
T
Cột B,C:
0
=
I
M
34,127,3335,3
=×==
IIIII
MM
Tm
685,357,10335,3
=×=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
335,3
=
IV
Q
T
Biểu đồ nội lực cho trường hợp gió thổi từ trái sang phải như sau:
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 21
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
A
1,125
23,737
0,708
D
3,102
19,083
0,339
B
12,34
35,685
3,335
C
Trường hợp gió thổi từ phải sang trái thì biểu đồ nội lực có chiều ngược
lại như sau:
D
1,125
23,737
0,708
A
3,102
19,083
0,339
12,34
35,685
3,335
B
C
IV/ TỔ HP NỘI LỰC:
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 22
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
V/ CHỌN VẬT LIỆU:
- Mác bêtông 250 có :
110
=
n
R
Kg/cm
2
;
8,8
=
k
R
Kg/cm
2
;
25
/.1065,2 cmKGE
b
×=
- Cốt thép dọc dùng thép nhóm CII có :
2600
=
′
=
aa
RR
Kg/cm
2
;
6
101,2
×=
a
E
Kg/cm
2
).
- Theo phụ lục VII với bêtông mác 250, thép nhóm C-II có các trò số
58,0
=
o
α
;
412,0
=
o
A
.
VI/ TÍNH TIẾT DIỆN CỘT TRỤC A:
1. Phần cột trên:
- Chiều dài tính toán:
cmHl
t
.9253705,2.5,2
0
=×==
- Kích thước tiết diện bxh = 40 x 40 cm
- Giả thiết chọn
4
=
′
=
aa
cm,
36440
=−=
o
h
cm
- Độ mảnh:
413,23
40
925
0
>===
h
l
b
λ
cần xét đến uốn dọc.
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nghi ngờ là nguy hiểm nhất ghi ở
bảng sau:
Kí hiệu
cặp nội
lực
Ký hiệu
ở bảng
tổ hợp
M
(Tm)
N
(T)
NMe
o
/
1
=
(m)
01
eee
oo
′
+=
(m)
dh
M
(Tm)
dh
N
(T)
1
2
3
II-13
II-17
II-18
1,28
-10,798
-10,66
58,84
58,84
65,158
0,0218
0,1882
0,1775
0,0368
0,2016
0,1786
0,155
0,155
0,155
58,84
58,84
58,84
- Độ lệch tâm tính toán :
oo
eNMe
′
+=
/
- Với
o
e
′
là độ lệch tâm ngẫu nhiên, lấy bằng 1,5 cm thỏa mãn điều kiện
≥
′
o
e
(
30/h
,
600/
t
H
và 1 cm ) = ( 1,333 cm; 0,617 cm; 1cm )
*. Vì hai cặp nội lực trái dấu nhau có trò số mô men chênh lệch nhau quá
lớn và trò số mô men dương lại rất bé nên ta không cần tính vòng, ở đây dùng
cặp 3 để tính thép cả F
a
và F
a
’ sau đó kiểm tra với cặp 1 và 2
a) Tính với cặp 3:
M=-10,66Tm ; N= 65,158T ; M
dh
=0,155 Tm ; N
dh
= 58,84 T
Để tính toán ảnh hưởng của uốn dọc, tạm giả thiết
%6,1
=
t
µ
- Tính mômen quán tính của tiết diện:
3 3
/12 40 40 /12 213333
b
J b h= × = × =
cm
4
- Tính mômen quán tính của tiết diện cốt thép:
422
0
.5898)4405,0.(3640016,0)5,0.( cmahhbJ
ta
=−×××=−=
µ
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 23
M
Q
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Với cặp 3 có
447,040/86,17/
0
==
he
- Tính K
dh
trong đó M
dh
ngược chiều với M nên lấy dấu âm
291,1
)04,04,05,0.(158,6566.10
)04,04,05,0.(84,58155,0
1
).5,0(
).5,0(
1
=
−×+
−×+−
+=
−+
−+
+=
ahNM
ahNM
K
dhdh
dh
- Hệ số xét đến độ lệch tâm:
301,01,0)477,01,0/(11,01,0)/1,0/(11,0
0
=++=++=
heS
- Lực dọc tới hạn:
××+×××=
+=
5889101,22133331065,2
291,1
301,0
.
925
4,6
4,6
65
2
0
aabb
th
th
JEJE
K
S
l
N
KG.191294
=
517,1
191294/651581
1
/1
1
=
−
=
−
=
dh
NN
η
- Trò số lệch tâm giới hạn:
65,11)3658,04025,1(4,0).25,1(4,0
=×−×=−=
ooogh
hhe
α
cm
- Tính cốt thép không đối xứng:
cmecme
ogh
.65,11.09,2786,17517,1.
0
=>=×=
η
=> Tính theo trường hợp lệch tâm lớn:
cmahee .09,434405,009,27.5,0.
0
=−×+=−+=
η
- Tính
a
F
′
với
412,0
=
o
A
2
2
'
0
'
2
00
'
.51,5
)436.(2600
3640110412,009,4365158
).(
cm
ahR
hbRAeN
F
a
n
a
=
−
×××−×
=
−
−
=
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
0038,0
3640
51,5
.
0
'
'
=
×
==
hb
F
a
µ
=> 0,38%
Với độ mãnh
13,23
=
b
λ
có
%2,0
min
=
µ
, đảm bảo
min
'
µµ
>
, đồng thời
22'
.06,4.51,5 cmcmF
a
>=
(diện tích của 2Þ16) Nên dùng
2'
.51,5 cmF
a
=
để tính
a
F
với
0
αα
=
.
2'
'
00
.78,1551,5
2600
65158364011058,0
.
cmF
R
R
R
NhbR
F
a
a
a
a
n
a
=+
−×××
=+
−
=
α
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
%2,0%2,1012,0
3640
78,15
.
min
0
=>⇒=
×
==
µµ
hb
F
a
=>Tổng hàm lượng cốt thép:
015,0
3640
78,1551,5
.
0
'
=
×
+
=
+
=
hb
FF
aa
t
µ
=> 1,5%
%2%1
<<
t
µ
=> Hợp lý, So với giá trò giả thiết
%6,1
=
µ
là xấp xỉ nhau, có thể không cần tính lại,
chọn cốt thép:
- Bên phải:
222252:
Φ+Φ
a
F
).42,17(
2
cm
- Bên trái:
163:
'
Φ
a
F
).03,6(
2
cm
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 24
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
b) Kiểm tra với cặp 1:
M=1,28Tm ; N= 58,84 ; M
dh
=0,155 Tm ; N
dh
= 58,84 T
- Vì cặp 1 có mô men trái dấu với cặp 3 là cặp tính
thép nên với cặp 1 có:
222252:
'
Φ+Φ
a
F
).42,17(
2
cm
;
163:
Φ
a
F
).03,6(
2
cm
- Để tính toán uốn dọc ta tính lại J
a
với tổng:
2'
.45,2342,1703,6 cmFFF
a
=+=+=
422'
.6003)4405,0.(45,23).5,0).(( cmahFFJ
aa
=−×=−+=
- Tính K
dh
:
895,1
)04,04,05,0.(84,5828,1
)04,04,05,0.(84,58155,0
1
).5,0(
).5,0(
1
=
−×+
−×+
+=
−+
−+
+=
ahNM
ahNM
K
dhdh
dh
- Tính hệ số xét đến độ lệch tâm S với
05,0092,040/68,3/
0
>==
he
673,01,0)092,01,0/(11,01,0)/1,0/(11,0
0
=++=++=
heS
- Lực dọc tới hạn:
××+×××=
+=
7086101,22133331065,2
895,1
673,0
.
925
4,6
4,6
65
2
0
aabb
th
th
JEJE
K
S
l
N
KG.261484
=
29,1
261484/588401
1
/1
1
=
−
=
−
=
dh
NN
η
cmahee .747,204405,068,329,1.5,0.
0
=−×+×=−+=
η
- Xác đònh x theo công thức:
cm
bR
FRFRN
x
n
aaaa
.56,6
40110
42,17260003,6260058480
.
''
=
×
×−×+
=
−+
=
cmax .8'.2
=<
nên kiểm tra khả năng chòu lực theo điều kiện :
)'('.
0
ahFReN
aa
−≤
cmahee .253,11436747,20''
0
−=+−=+−=
Vì
0'
<
e
nên điều kiện trên thỏa mãn
c) Kiểm tra với cặp 2:
M=-10,978 Tm ; N= 58,84T ; M
dh
=0,155 Tm ; N
dh
= 58,84 T
- Vì cặp 2 có mô men cùng dấu với cặp 3 là cặp tính thép nên với cặp 2 có:
222252:
Φ+Φ
a
F
).42,17(
2
cm
163:
'
Φ
a
F
).03,6(
2
cm
- Để tính toán uốn dọc ta tính lại J
a
với tổng:
2'
.45,2342,1703,6 cmFFF
a
=+=+=
422'
.5888)4405,0.(45,23).5,0).(( cmahFFJ
aa
=−×=−+=
- Tính K
dh
: trong đó M
dh
ngược chiều với M nên lấy dấu âm
307,1
)04,04,05,0.(84,58798,10
)04,04,05,0.(84,58155,0
1
).5,0(
).5,0(
1
=
−×+
−×+−
+=
−+
−+
+=
ahNM
ahNM
K
dhdh
dh
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 25
Trái Phải
2 22
400
400
2 25
3 16
