đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG đồ án bê tông cốt thép số II Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng Số liệu cho tr ớc: Nhà công nghiệp tầng lắp ghép, ba nhịp nhau,có cửa mái để thông gió chiếu sáng đặt nhịp L = 21m, cao trình ray R=6.5m, nhịp có hai cầu trục chạy điện, chế độ làm việc nặng søc trơc Q=20/5 T, d©y mãc cÈu cøng Bíc cét a = 12 m Địa điểm xây dựng Bắc Ninh I - lùa chän kÝch th íc c¸c cÊu kiện: Chọn kết cấu mái : Với nhịp L=21 m chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, độ dốc cánh i=1/10 , chiều cao dàn chọn nh sau: H = (1/7  1/9)L = (21/7 )L = (21/7  21/9)L = (21/7 ) = (3,  2,33) m.Chän H = 2,8 m Chiều cao đầu dàn: Hđd =H- i L 21 = 2,8 =1,8 m 10 2 -Khoảng cách mắt dàn cánh thợng lấy 3m -Khoảng cách mắt dàn cánh hạ lấy 6m Cửa mái đặt nhịp đợc bố trí dọc nhà, chiều réng cđa cưa m¸i lÊy b»ng 12m, cao m Các lớp mái đợc cấu tạo từ xuống dới nh sau: - Hai lớp gạch nem kể vữa lót dày cm - Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm - Lớp bê tông chống thấm dày cm - Panen mái dạng panen sên, kÝch thíc 12  m cao 45 cm Tổng chiều dày lớp mái: t = + 12 + + 45 = 66 cm Chän dầm cầu trục : - Trục định vị nhà : CÇu trơc cã søc trơc Q = 20T thc trờng hợp Q < 30T trục định vị nhà đợc xác định nh hình sau: Cột biên: trục định vị trùng mép cột Cột giữa: trục định vị trùng với trục hình học cột SVTH : NGUYễN DUY CHữ - LớP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG - Nhịp cầu trục đợc xác định : LK = L- 2 =21 – 2.0,75 =19)L = (21/7 ,5 m - Cầu trục làm việc chế độ nỈng, søc trơc Q=20/5 T , LK =19)L = (21/7 ,5 m tra bảng ta có tiêu cầu trục chạy điện nh sau: B = 6300 (mm); K = 4400 (mm) ; Hct = 2400(mm); B1 = 260(mm) - áp lực bánh xe lên ray:Pmaxtc =22 T Ptcmin = 4,8 T -Träng lỵng xe con: G = 6,0 T -Toàn cầu trục: G = 33,5 T -Từ Ptcmax = 22 T Ta chän ®êng ray cã chiỊu cao : Hr = 150 (mm) Trọng lợng tiêu chuẩn cđa ®êng ray: grc = 150 kG/m - Víi bíc cột a =12 m, nhịp nhà L= 21 m, sức trơc Q = 20 T ta chän dÇm tiÕt diƯn chữ I bê tông cốt thép với kích thớc đợc chọn theo thiết kế định hình: Hc = 1400 ;b =140 ; bf’= 650; hf’= 180 ; bf = 340 ; hf =300 trọng lợng dầm cầu trục : 11,3 T Xác định chiều cao nhà : Lấy cao trình nhà tơng ứng với cốt 0.00 để xác định kích thớc khác - Cao trình vai cét: V = R- ( Hr + Hc) R- cao trình ray đà cho R = 6,5 m Hr- chiều cao ray lớp đệm Hr = 0,15 m Hc- chiỊu cao dÇm cÇu trơc Hc = 1,4 m V = 6,5- ( 0,15 + 1,4) = 4,9)L = (21/7 - Cao trình đỉnh cột: D = R + Hct + a1 Hct - chiỊu cao cÇu trục tính từ cao trình ray đến đỉnh xe con, H ct = 2,4 m a1- khe hë an toµn từ đỉnh xe đến mặt dới kết cấu mang lực mái, chọn: a1= 0,15m đảm bảo a1 0,1 m D = 6,5 + 2,4 + 0,15 = 9)L = (21/7 ,05 m SVTH : NGUN DUY CH÷ - LớP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép sè ii GVHD : NGUN V¡N PHONG - Cao tr×nh ®Ønh m¸i: M = D + h + + t ChiỊu cao kÕt cÊu mang lùc m¸i: h = 2,8m ChiỊu cao cưa m¸i: = 4m Tỉng chiỊu dày lớp mái: t = 0,66 m Cao trình đỉnh mái nhịp thứ hai có cửa mái: M2 = 9)L = (21/7 ,05 + 2,8 + + 0,66 = 16,51 m Cao trình mái nhịp biên cửa mái: M1 = 9)L = (21/7 ,05 + 2,8+ 0,66= 12,51 m Chän kÝch thíc cột : Trong trờng hợp số liệu đồ án: sức nâng trục nhỏ 30T, nhịp nhà nhỏ 30 m ta chọn loại cột đặc có tiết diện chữ nhật - Chọn chiều dài phần cột: + Chiều dài phần cột trên: Ht = D V = 9)L = (21/7 ,05 – 4,9)L = (21/7 = 4,1( m ) + Chiều dài phần cột dới: Hd = V + a2 a2 khoảng cách từ mép móng đến mặt Ta chọn a = 0,5 m đảm bảo a2 0,4m Hd = 4,9)L = (21/7 + 0,5 = 5,45 (m) * Chän tiÕt diƯn cét: - BỊ réng cét b đợc chọn theo thiết kế định hình, thống cho toàn phần cột cột dới, cho cột biên lẫn cột giữa, với a =12 cm ta chọn b = 50 cm thoả mÃn độ mảnh cột theo phơng mặt phẳng : l0/b = 1,2 Hd/ b =1,2.5,45/ 0,5 = 13,08 < 30 - Xác định chiều cao tiết diện phần cột trên: +Cột biên: chọn dựa vào điều kiện a =  - B1 – ht >6 ( cm ) Víi a khoảng cách từ mép bên cầu trục đến mép cột Tra bảng ta đợc B1 = 26 (cm);  = 75 ( cm ) Chän ht = 40 ( cm ) thoả mÃn điều kiện a4 =75 - 40 – 26 = 9)L = (21/7 > (cm) +Cột giữa: chọn dựa theo điều kiện a4 =  - B1 – 0,5 ht Chän ht = 60 (cm) thoả mÃn điều kiện a4 =75 0,5 60 – 26 = 19)L = (21/7 >6 (cm) - Xác định chiều cao tiết diện phần cột dới: +Cột biên chọn hd = 60 (cm) thoả mà điều kiÖn : hd >Hd / 14 = 5,45/14 = 0,39)L = (21/7 m +Cét gi÷a chän hd = 80 (cm) - Xác định kích thớc vai cột: + Cột biên : hv = 60 cm ; lv= 40 cm ;gãc nghiêng cạnh dới vai 45o + Cột : hv =60 cm ; lv=60 cm ;góc nghiêng cạnh dới vai 45o - Kiểm tra độ mảnh cđa cét : SVTH : NGUN DUY CH÷ - LíP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG * Cột biên: +độ mảnh cột theo phơng mặt phẳng khung lµ: l0 2,5 H t 2,5.4,1   25, 625 30 ht ht 0, +độ mảnh cột theo phơng mặt phẳng khung là: l0 2.H t 2.4,1   16,  30 b b 0,5 +độ mảnh cột dới theo phơng mặt phẳng khung là: l0 1,5 H d 1,5.5, 45 13,625 30 h h 0, +độ mảnh cột dới theo phơng mặt phẳng khung là: l0 1, H d 1, 2.5, 45   13, 08  30 b b 0,5 * Cét gi÷a: +độ mảnh cột theo phơng mặt phẳng khung lµ : l0 2,5 H t 2,5.4,1   17, 083 30 ht ht 0, +độ mảnh cột theo phơng mặt phẳng khung là: l0 H t 2.4,1   16,  30 b b 0,5 +độ mảnh cột dới theo phơng mặt phẳng khung là: l0 1,5 H d 1,5.5, 45   10, 22  30 h h 0,8 +độ mảnh cột dới theo phơng mặt phẳng khung là: l0 1, H d 1, 2.5, 45   13, 08  30 b b 0,5 SVTH : NGUN DUY CH÷ - LíP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG II - Xác định tải trọng tính toán : Tĩnh tải mái: Tĩnh tải trọng lợng thân lớp mái tác dụng 1m2 mặt mái đợc xác định theo công thức: Ptt = Ptc n =     n Stt Các lớp mái Tải trọng tiêu Hệ số Tải trọng tính chuẩn kG/m vợt tải toán kG/m2 lớp gạch nem + vữa lót dày SVTH : NGUYễN DUY CHữ - LớP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG 9)L = (21/7 1,3 117 cm,=1800kG/m3 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 144 1,3 187,2 12 cm, =1200 kG/m3 Lớp bê tông chống thấm dµy 4cm, =2500 kG/m3 Panen 123 m dµy 45 cm 100 1,1 110 320 1,1 352 - Phần mái hở đầu hồi panen không đủ để đặt panen dự kiến đổ bù bê tông rộng 1,5 m, chiÒu cao b»ng chiÒu cao panen (45 cm), =2500 kG/m3 có tải trọng tính toán : Ptt = 2500  0,45  1,1 = 1237,5 kG/m2 - TÜnh t¶i toàn mái: gm =(117+187,2+110).a.L + 352.a.(L-2.1,5) +1237,5.a.2.1.5 =(117+187,2+110).12.21 + 352.12.18 + 1237,5.12.3  gm =224,9)L = (21/7 (T) - Tĩnh tải trọng lợng thân dàn mái nhịp 21 m lấy G1c= 8,1 T, n = 1.1 Gtt1 = 8,11,1 = 8,9)L = (21/7 (T) - Trọng lợng khung cửa mái rộng 12m, cao 4m, lÊy G2c =2,8 T, n=1,1 Gtt2 = 2,8 1,1 = 3,08 (T) - Trọng lợng kính khung cửa kÝnh lÊy G2c =500 (kG/m), n = 1,2 gttk = 500 1,2 = 600 (kG/m) Tĩnh tải mái quy lực tập trung G m1 tác dụng nhịp biên (không có cửa mái) đợc tính theo công thức: Gm1 = 0.5  (G1 +  gm) Gm1 = 0,5  (8,9)L = (21/7 + 224,9)L = (21/7 6) = 116,9)L = (21/7 (T) -Với nhịp cã cưa m¸i: Gm2 = 0,5  (G1 +  gm + G2 + 2gka) = 0,5  (8,9)L = (21/7 + 224,9)L = (21/7 + 3,08 + 0,612) = 125,68 (T) Điểm đặt Gm1, Gm2 cách trục định vị 0,15m đợc thể nh hình vẽ: SVTH : NGUYễN DUY CHữ - LớP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG Tĩnh tải dầm cầu trục ray cầu chạy : Trọng lợng tiêu chuẩn thân dầm cầu trục, ray cầu chạy : Gd= G1 + agr G1 : trọng lợng thân dÇm cÇu trơc, G1c =11,3 T, n =1,1 gr- träng lợng ray lớp đệm, grc = 150 (kG/m2), n =1,1 Gd = 1,1.(11,3 + 12 0,15) = 14,41 (T) Tải trọng Gd đặt cách trục định vị 0,75 m Tĩnh tải trọng lợng thân cột : Tải trọng tính theo kích thớc cấu tạo cho phần cột * Cột biên: + Phần cột trªn: Gt = 0,5  0,4  4,1  2,5  1,1 = 2,255 (T) 0,  + PhÇncét díi: G d =( 0,5 0,6 5,45 + 0,5 0,4 ) 2,5  1,1 = 4,9)L = (21/7 (T) * Cột giữa: + Phần cột trên: G t = 0,5  0,6  4,1  2,5  1,1 = 3,38 (T) 0,  1, + PhÇncét díi: G d =(0,5  0,8  5,45 +20,5   0,6 ) 2,5 1,1= 6,74 (T) Têng xây gạch tờng tự chịu lực nên trọng lợng thân không gây nội lực cho khung Hoạt tải sửa chữa mái : Mái nhà công nghiệp mái nặng ta lấy : Trị số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố 1m2 mặt mái lấy ptc = 75 kG/m2, n = 1,3 Hoạt tải đa thành lực tập trung Pm đặt đầu cột Pm= 0,5nptcaL Pm= 0,5  1,3  75  12  21 = 12285 (kG) = 12,285(T) Điểm đặt Pm đặt trùng với vị trí Gm Hoạt tải cầu trục : a Hoạt tải đứng cầu trục: Với số liệu cầu trục đà cho: Q = 20/ T, LK=19)L = (21/7 ,5 m chế độ làm việc nặng tra bảng ta có : - Bề rộng cđa cÇu trơc : B = 6,3 (m) SVTH : NGUYễN DUY CHữ - LớP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG - Khoảng cách hai trục bánh xe cầu trơc : K = 4,4 (m) - ¸p lùc lín tiêu chuẩn bánh xe cầu trục lên ray: Pmax= 22 (T) - Hệ số vợt tải theo TCVN 2737 - 19)L = (21/7 9)L = (21/7 5, n=1.1 -trọng lợng xe G = 6,0 T áp lực thẳng đứng lớn hai cầu trục đứng cạnh truyền lên vai cột Dmax xác định theo đờng ảnh hởng phản lực Dmax= n Pmaxtc y i i Các tung độ đờng ảnh hởng xác định theo tam giác đồng dạng : y1 = ; y2 = 7,6/ 12 = 0,634 y3 = 10,1/ 12 = 0,842 ; y4 =5,7/12 = 0,475 y = + 0,634 + 0,842 + 0,475 = 2,9)L = (21/7 51 i 1 Dmax = 1,1  22  2,9)L = (21/7 51 = 71,42 (T) Điểm đặt D max trùng với điểm đặt Gd b Hoạt tải ngang xe con: Lực hÃm ngang bánh xe truyền lên dầm cầu trục trờng hợp dây móc cẩu cứng đợc xác định theo công thức : Q  Gx 20  = =1,3 (T) 10 10 T1 = Ttcn = Lùc h·m ngang lín nhÊt Tmax hai cÇu trơc làm việc gần đợc xác định theo đờng ảnh hëng nh ®èi víi Dmax : Tmax= n  T1  yi i 1 = 1.1  1,  2,9)L = (21/7 51= 4,22 (T) Xem lùc Tmax truyền lên cột mặt dầm cầu trục, cách mặt vai cột 1,4m cách đỉnh cột ®o¹n: y = 4,1 – 1,4 = 3,7 (m) Hoạt tải gió : Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mét vuông bề mặt thẳng đứng công trình là: SVTH : NGUYễN DUY CHữ - LớP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép sè ii GVHD : NGUYÔN V¡N PHONG W = n  W0  k  C Trong ®ã W0 - ¸p lùc giã ë ®é cao 10 m ,theo TCVN-2737-19)L = (21/7 9)L = (21/7 Bắc Ninh thuộc vùng II-B nên áp lực W0 tra bảng W0 = 9)L = (21/7 (kG/m2) k - hÖ sè kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng địa hình, áp dụng dạng địa hình B Hệ số k xác định tơng ứng hai mức : + Mức đỉnh cột cao tr×nh +9)L = (21/7 ,05 m cã k = 0,9)L = (21/7 76 + Mức đỉnh mái cao trình +16,51 m cã k = 1,09)L = (21/7 C - hệ số khí động, phụ thuộc vào dạng công trình, đợc phân thành phần gió đẩy giã hót C = + 0.8 víi phÝa giã ®Èy C = - 0.4 phía gió hút n - hệ số vợt tải, n = 1.2 Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy phân bố đều: P = W  a = n  W0  k  C  a PhÝa giã ®Èy: P® = 1,2  0.09)L = (21/7  0,9)L = (21/7 76 0,8  12 = 1,07 (T/m) PhÝa giã hót: Ph = 1,2  0,09)L = (21/7  0,9)L = (21/7 76 0,4 12 = 0,535(T/m) Phần tải trọng gió tác dụng mái, từ đỉnh cột trở lên đa thành lực tập trung đặt đầu cột S1, S2 với k lấy trị số trung bình: K = 0.5  (0,9)L = (21/7 76 + 1,09)L = (21/7 4) = 1,035 Các giá trị hệ số khí động phần mái đợc tra theo TCVN 2737 19)L = (21/7 9)L = (21/7 5, lÊy theo s¬ ®å nh h×nh vÏ sau: Trong ®ã : Ce1 tÝnh víi gãc  = 5,710 ( ®é dèc i =tg =1/10 ), tØ sè H 9, 05  0, 43 l 21 Néi suy  Ce1 =-0,46 SVTH : NGUN DUY CH÷ - LíP : 2004X1 9)L = (21/7 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG Trị số S tính theo công thức: n S = n  k  W0  a  C k i i i 1 n = 1,2  1,035  0,09)L = (21/7  12   C i h i =1,416  i 1 n C h i i i Thay giá trị vào ta đợc: S1 = 1,416 ( 0,82,86 0,461 + 0,6 – 0,30,45 + 0,34 – 0,6  0,55) = 4,03 (T) S2 = 1,416 ( 0,60,55 + 0,6  +0,60,45 – 0,51 + 0,41 +0,42,86 ) = 5,5 (T) III - Xác định nội lực : Nhà nhịp có cửa mái cứng, cao trình tính với tải trọng đứng lực hÃm cầu trục đợc đợc phép bỏ qua chuyển vị ngang đỉnh cột, tính với cột độc lập Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang đỉnh cột Các đặc trng hình học : * Cột biên : - Chiều cao phần cét trªn : H t = 4,1 (m) - KÝch thớc tiết diện phần cột : (50 40) cm - ChiỊu cao phÇn cét díi : H d = 5,45 (m) - KÝch thíc tiÕt diƯn phÇn cét díi : (50  60) cm - ChiỊu dµi cét ®Ĩ tÝnh to¸n : H= 4,1 + 5,45 = 9)L = (21/7 ,55 (m) SVTH : NGUN DUY CH÷ - LíP : 2004X1 10 ... - LíP : 2004X1 15 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYÔN V¡N PHONG Pm 12, 285  0,105 Gm1 116,94 - M«men: M I = - 5,85  0,105 = - 0,615 (T.m) M II = 3,88  0,105 = 0,408 (T.m) M III = -. .. 8,1835 (T.m) - Lùc däc: N I = N II = N II I = N IV = (T) - Lùc c¾t: Q = 2,17– 4,22 = - 2,05 (T) b Cét gi÷a : R= SVTH : NGUN DUY CH÷ - LíP : 2004X1 19)L = (21/7 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD :... mặt phẳng khung là: l0 1, H d 1, 2.5, 45   13, 08  30 b b 0,5 SVTH : NGUN DUY CH÷ - LíP : 2004X1 đồ án bê tông cốt thép số ii GVHD : NGUYễN VĂN PHONG II - Xác định tải trọng tính toán : Tĩnh