TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI Khoa: Xây Dựng Môn học: Thi công công trình ngầm phương pháp đào hở BÀI TẬP SỐ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ VÁN KHUÔN VÀ CHỐNG ĐỠ CHO CÁC KẾT CẤU CỘT – DẦM - SÀN Họ tên Lớp : Trần Văn Toàn : 11XN ****    **** I Số liệu tính toán Kích thước cấu kiện - Chiều cao tầng : 3300 (mm) - Tiết diện Cột : (300×400) (mm) - Dầm D1 : (b1×h1) = (300×700) (mm) - Dầm phụ D2 : (b2×h2) = (200×400) (mm) - Chiều dày sàn : hs = 100 (mm) Lựa chọn loại ván khuôn - Chọn VK định hình thép, gông thép, xà gồ gỗ, dàn giáo PAL, cột chống đơn Tập đoàn Hòa Phát chế tạo - Các thông số kĩ thuật cấu tạo VK hệ chống đỡ tính toán, thiết kế lấy catalog Công ty thiết bị phụ tùng Hòa Phát - Chọn nhóm gỗ có thông số: [σ]gỗ = 110 (kG/cm2) ; γgỗ = 700 (kG/m3) ; E = 105 (kG/cm2) Sơ đồ mặt phần điển hình kết cấu dầm sàn 4200 3900 300 400 300 2900 3000 d2 d1 d1 2900 200 3000 6400 d2 400 d2 Trần Văn Toàn_ 11XN Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI Khoa: Xây Dựng II Xác định tải trọng tác dụng vào ván khuôn Tải trọng thẳng đứng * Trọng lượng thân ván khuôn (lấy gần đúng): q1 = [Trọng lượng VK] / [Diện tích bề mặt VK] (kG/m2) * Trọng lượng thân kết cấu: q2 = γ BTCT.hKC = 2600.hKC (kG/m2) * Hoạt tải người thiết bị thi công (Lấy theo TCVN 4453-1995): q3 = 250 (kG/m2) * Hoạt tải đầm rung BT (Lấy theo TCVN 4453-1995): q4 = 200 (kG/m2) Tải trọng nằm ngang * Áp lực vữa BT đổ: q5 = γ BT.HKC = 2500.HKC (kG/m2) * Hoạt tải chấn động phát sinh đổ BT vào khuôn: (Sử dụng cần trục tháp kết hợp thùng đổ dung tích 0,6 m3 có ống vòi voi) q6 = 400 (kG/m2) * Hoạt tải đầm rung BT: q7 = 200 (kG/m2) * Tải trọng gió (Lấy 50% theo TCVN 2737-1995): q8 = 40 (kG/m2) III Thiết kế ván khuôn cột Tổ hợp ván khuôn cột - Chiều cao tính toán là: 3300 – 700 = 2600 (mm) Vì cột thi công trước, sau tháo VK cột tiến hành ghép VK dầm, sàn nên tổ hợp chiều cao VK dư ra, phải xác định cao trình đổ bê tông cột - Tổ hợp lớp VK theo phương đứng 1200 + 1500 (mm) - Để thiết kế VK cột tiết diện 300×400 (mm) ta dùng tổ hợp VK thép rộng 300 cho bề mặt cột 300 mm VK thép rộng 200 cho bề mặt cột 400 mm - Ta chọn VK có kích thước bề rộng lớn để đưa tính toán: Thông số đặc trưng hình học loại VK 1500×300×55 (mm) là: F = 6,96 (cm2) ; Khối lượng = 9,58 (kG) ; J = 20,74 (cm4) ; W = 4,99 (cm3) Xác định tải trọng tác dụng lên VK cột - Áp lực ngang vữa BT đổ: q 5tc = 2500.0,7 = 1750 (kG/m2) (Do H = 2,6 m > 0,7 m) tt tc ⇒ q = n5 q = 1,3.1750 = 2275 (kG/m2) - Hoạt tải phát sinh trình đổ BT đầm BT (xảy không đồng thời): q 6tc = 400 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n6 q = 1,3.400 = 520 (kG/m2) - Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên VK là: tc ptc = q bVK = 1750 0,3 = 525 (kG/m) = 5,25 (kG/cm) Trần Văn Toàn_ 11XN Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI Khoa: Xây Dựng l (cm) l (cm) ptt (kG/cm) - Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên VK là: tt tt ptt = ( q + q ).bVK = (2275 + 520).0,3 = 838,5 (kG/m) = 8,385 (kG/cm) Tính toán VK cột - VK cột thuộc loại VK đứng - Coi VK cột dầm liên tục tựa gối tựa gông, khoảng gối tựa khoảng cách gông * Theo điều kiện bền: M σ = max ≤ [σ] = 2100 (kG/cm2) W p tt l 8,385.l = Trong đó: Mmax = 10 10 W.[σ] 4,99.2100.10 = = 111,8 (cm) ⇒ l≤ M max 8,385 * Theo điều kiện biến dạng: l p tc l fmax = ≤ [f]= 400 128.EJ 128.EJ 128.2,1.106.20,74 3 = ⇒l≤ = 138,4 (cm) 400.p tc 400.5,25 Như vậy, cột đổ BT cao khoảng 2,6 m ta bố trí gông với khoảng cách nhỏ khoảng cách tính toán thỏa mãn điều kiện độ bền, độ võng cho VK tính toán Chọn tính toán gông Chọn gông thép Hòa Phát thép hình L70×70×7 có : J = 48,2(cm4) ; W = 12,99 (cm3) ptt (kG/cm) Áp lực phân bố lên gông là: tc ptc = q l = 1750 0,51 = 892,5 (kG/m) tt tt ptt = ( q + q ).l = (2275 + 520).0,51 = 1425,5 (kG/m) 510 mm Mô men lớn nhất: p tt l 1425,5.0,512 = Mmax = = 46,35 (kG.m) = 4635 (kG.cm) 8 * Theo điều kiện bền: M 4635 σ = max = = 356,81 ≤ [σ] = 2100 (kG/cm2) W 12,99 * Theo điều kiện biến dạng: 5.p tc l 5.8,925.514 l 51 = = 0,0078 ≤ [f]= = = 0,1275 (cm) fmax = 384.EJ 384.2,1.10 48,2 400 400 ⇒ Chọn gông thỏa mãn Trần Văn Toàn_ 11XN Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI Khoa: Xây Dựng Cấu tạo chi tiết VK cột A A 500 600 1200 300 100 Cao tr×nh ®æ BT 400 1800 400 1500 800 1800 300 410 400 510 MÆT C¾T A-A Trần Văn Toàn_ 11XN Trang TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI Khoa: Xây Dựng 1) Ván khuôn thép định hình 2) Gông cột thép 3) Thanh chống xiên 4) Dây cáp+Tăng 5) Cọc thép chôn sẵn BT 6) Nẹp chân cột + cọc thép 7) Hệ giáo Hòa Phát 8) Ván sàn công tác 9) Thép góc IV Thiết kế ván khuôn sàn Tổ hợp giàn giáo PAL - Chiều cao tầng 3,3 m ; chiều dày sàn 0,1 m ⇒ Chiều cao thông thủy bằng: 3300 – 100 = 3200 (mm) - Sử dụng hệ giáo PAL kết hợp từ tổ hợp cao 1,5 m 1m kết cấu đỡ sàn, , mặt hạn chế - Chọn xà gồ gỗ lớp : 10×12(cm) ; lớp : 8×10 (cm) Tổ hợp ván khuôn sàn - Xét ô sàn điển hình có kích thước : 3000×3900 (mm); VK sàn tổ hợp hình sau: 1 1 1 600 600 600 1 300 1200 300 600 900 1200 1) VK thép 1500×600×55 (mm) 2) VK thép 900×600×55 (mm) 3) Xà gồ gỗ lớp 8×10 (cm) Xà gồ gỗ lớp 10×12 (cm) 1500 600 1500 150 600 600 300 600 600 300 600 150 Trần Văn Toàn_ 11XN Trang - Ta chọn VK có kích thước bề rộng lớn để đưa tính toán: Thông số đặc trưng hình học loại VK 1500×600×55 (mm) là: F = 13,01 (cm2) ; Khối lượng = 18,68 (kG) ; J = 30,58 (cm4) ; W = 6,68 (cm3) Xác định tải trọng tác dụng lên VK sàn - Trọng lượng thân ván khuôn sàn (lấy gần đúng): l8,68 = 20,8 (kG/m2) q1tc = 1,5.0,6 tt tc ⇒ q1 = n1 q1 = 1,1.20,8 = 22,88 (kG/m2) - Trọng lượng thân kết cấu sàn (sàn dày 100 mm): q 2tc = γBTCT.hKC = 2600.0,1 = 260 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n2 q = 1,2.260 = 312 (kG/m2) - Hoạt tải người thiết bị thi công (Lấy theo TCVN 4453-1995): q 3tc = 250 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n3 q = 1,3.250 = 325 (kG/m2) - Hoạt tải phát sinh trình đổ BT đầm BT (xảy không đồng thời): q 6tc = 400 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n6 q = 1,3.400 = 520 (kG/m2) - Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên VK là: tc tc ptc = ( q1 + q ) bVK = (20,8+260).0,6 = 168,48 (kG/m) = 1,69 (kG/cm) - Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên VK là: tt tt tt tt ptt = ( q1 + q + q + q ) bVK = (22,88+312+325+520).0,6 = 707,88 (kG/m) = 7,08 (kG/cm) Tính toán VK sàn - VK sàn thuộc loại VK nằm - Coi VK sàn dầm liên tục chịu tải trọng phân bố, tựa gối tựa xà gồ ngang lớp trên, khoảng gối tựa khoảng cách xà gồ - Chọn khoảng cách xà gồ lớp đỡ ván khuôn sàn L=60 cm * Theo điều kiện bền: M max p tt L2 7,08.60 σ= = = = 381,6 ≤ [σ] = 2100 (kG/cm2) W 10.W 10.6,68 ⇒ Thỏa mãn ĐK bền * Theo điều kiện biến dạng: p tc L4 1,69.60 l 60 = = 0,0027 ≤ [f]= = = 0,15 (cm) fmax = 128.EJ 128.2,1.10 30,58 400 400 ⇒ Thỏa mãn ĐK biến dạng Như chọn khoảng cách xà gồ lớp L=60cm ; thực tế cần điểu chỉnh số vị trí xà gồ để đảm bảo linh hoạt thiên an toàn Tính toán xà gồ ngang lớp - Xà gồ ngang lớp dầm liên tục chịu tải trọng phân bố mà gối tựa xà gồ dọc lớp (khoảng cách L=120cm) - Chọn dùng xà gồ gỗ tiết diện 8×10 (cm), có đặc trưng hình học sau: b.h 8.103 J= = = 666,67 (cm ) 12 12 b.h 8.10 W= = = 133,33 (cm ) 6 tc Trọng lượng thân xà gồ: q xg = 700.0,08.0,1 = 5,6 (kG/m) tt tc ⇒ q xg = n q xg =1,2.5,6 = 6,72 (kG/m) - Do khoảng cách xà gồ lớp 60cm ⇒ Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên xà gồ là: tc tc tc ptc = ( q1 + q ) 0,6 + q xg = (20,8+260).0,6 +5,6 = 174,08 (kG/m) = 1,75 (kG/cm) ⇒ Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ là: tt tt tt tt tt ptt = ( q1 + q + q + q ).0,6 + q xg = (22,88+312+325+520).0,6 +6,72 = 714,6 (kG/m) = 7,15 (kG/cm) * Theo điều kiện bền: M max p tt L2 7,15.1202 σ= = = = 77,3 ≤ [σ]gỗ = 110 (kG/cm2) W 10.W 10.133,33 ⇒ Thỏa mãn ĐK bền * Theo điều kiện biến dạng: p tc L4 1,75.120 l 120 = = 0,043 ≤ [f]= = = 0,3 (cm) fmax = 128.EJ 128.10 666,67 400 400 ⇒ Thỏa mãn ĐK biến dạng Như vậy, tiết diện xà gồ ngang chọn khoảng cách xà gồ dọc lớp bố trí thỏa mãn Tính toán xà gồ dọc lớp - Xà gồ dọc lớp dầm liên tục chịu tải trọng tập trung vị trí mà xà gồ ngang truyền xuống, gối tựa đầu giáo PAL (khoảng cách L=120cm) - Chọn dùng xà gồ gỗ tiết diện 10×12 (cm), có đặc trưng hình học sau: b.h 10.123 J= = = 1440 (cm ) 12 12 b.h 10.122 W= = = 240 (cm ) 6 tc - Trọng lượng thân xà gồ: q xg = 700.0,1.0,12 = 8,4 (kG/m) = 0,084 (kG/cm) tt tc ⇒ q xg = n q xg =1,2.8,4 = 10,1 (kG/m) = 0,1 (kG/cm) ⇒ Tải trọng tập trung đặt xà gồ dọc là: Ptc = (1,75 + 0,084).120 = 220,1 (kG) Ptt = (7,15 + 0,1).120 = 870 (kG) * Theo điều kiện bền: M max P tt L 870.120 σ= = = = 108,7 ≤ [σ]gỗ = 110 (kG/cm2) W 4.W 4.240 ⇒ Thỏa mãn ĐK bền * Theo điều kiện biến dạng: l 120 P tc L3 220,1.1203 [f]= = = 0,3 (cm) = = 0,15 fmax = ≤ 400 400 48.EJ 48.105.1440 ⇒ Thỏa mãn ĐK biến dạng Như vậy, tiết diện xà gồ dọc chọn khoảng cách gối tựa đầu giáo PAL bố trí thỏa mãn V Thiết kế ván khuôn dầm * Đối với dầm D1: - Dầm cao 700 mm ⇒ Chiều cao thông thủy 3300 - 700 = 2600 (mm) - Sử dụng hệ giáo PAL gồm tổ hợp giáo cao 1m kết cấu đỡ dầm - Chọn xà gồ gỗ lớp : 10×12(cm) ; lớp : 8×10 (cm) * Đối với dầm D2: - Dầm cao 400 mm ⇒ Chiều cao thông thủy 3300 - 400 = 2900 (mm) - Sử dụng hệ giáo PAL kết hợp từ tổ hợp cao 1,5 m 1m kết cấu đỡ dầm - Chọn xà gồ gỗ lớp : 10×12(cm) ; lớp : 8×10 (cm) Thiết kế VK đáy dầm D1 - Với chiều rộng đáy dầm 300 mm ta sử dụng VK thép có kích thước bề rộng 0,3m, ghép chạy dọc chiều dài dầm Thông số đặc trưng hình học loại VK 1500×300×55 (mm) là: F = 7,71 (cm2) ; Khối lượng = 10,75 (kG) ; J = 21,83 (cm4) ; W = 5,1 (cm3) a) Xác định tải trọng tác dụng lên VK đáy dầm - Trọng lượng thân ván khuôn dầm (lấy gần đúng): 10,75 = 23,9 (kG/m2) q1tc = 1,5.0,3 tt tc ⇒ q1 = n1 q1 = 1,1.23,9 = 26,29 (kG/m2) - Trọng lượng thân kết cấu dầm: q 2tc = γBTCT.hKC = 2600.0,7 = 1820 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n2 q = 1,2.1820 = 2184 (kG/m2) - Hoạt tải người thiết bị thi công (Lấy theo TCVN 4453-1995): q 3tc = 250 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n3 q = 1,3.250 = 325 (kG/m2) - Hoạt tải phát sinh trình đổ BT đầm BT (xảy không đồng thời): q 6tc = 400 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n6 q = 1,3.400 = 520 (kG/m2) - Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên VK là: tc tc ptc = ( q1 + q ) bVK = (23,9+1820).0,3 = 553,2 (kG/m) = 5,54 (kG/cm) - Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên VK là: tt tt tt tt ptt = ( q1 + q + q + q ) bVK = (26,29+2184+325+520).0,3 = 916,6 (kG/m) = 9,17 (kG/cm) b) Tính toán VK đáy dầm - VK đáy dầm thuộc loại VK nằm - Coi VK đáy dầm dầm liên tục chịu tải trọng phân bố, tựa gối tựa xà gồ ngang lớp trên, khoảng gối tựa khoảng cách xà gồ - Chọn khoảng cách xà gồ lớp đỡ ván khuôn đáy dầm L=60 cm * Theo điều kiện bền: M max p tt L2 9,17.602 σ= = = = 647,3 ≤ [σ] = 2100 (kG/cm2) W 10.W 10.5,1 ⇒ Thỏa mãn ĐK bền * Theo điều kiện biến dạng: p tc L4 5,54.60 l 60 = = 0,012 ≤ [f]= = = 0,15 (cm) fmax = 128.EJ 128.2,1.10 21,83 400 400 ⇒ Thỏa mãn ĐK biến dạng Như chọn khoảng cách xà gồ lớp L=60cm ; thực tế cần điểu chỉnh số vị trí xà gồ để đảm bảo linh hoạt thiên an toàn c) Tính toán xà gồ ngang lớp - Xà gồ ngang lớp dầm đơn giản mà gối tựa xà gồ dọc lớp dưới, khoảng cách gối tựa L = 120 cm Chịu tác dụng tải trọng hình vẽ ptt 300 L = 1200 mm - Chọn dùng xà gồ gỗ tiết diện 8×10 (cm), có đặc trưng hình học sau: tc tt J = 666,67 (cm ) ; W = 133,33 (cm ) ; q xg = 5,6 (kG/m) ; q xg = 6,72 (kG/m) - Với bề rộng dầm: 0,3 m ; khoảng cách xà gồ ngang: 0,6 m 554 ⇒ Tải trọng phân bố: ptc = 0,6 =1108 (kG/m) 0,3 917 ptt = 0,6 =1834 (kG/m) 0,3 - Bằng phương pháp cộng tác dụng ta tính mô men lớn nhịp trọng lượng thân xà gồ tải trọng phân bố tác dụng là: Mmax = 144,4 (kG.m) * Theo điều kiện bền: M 144,4.100 σ = max = 108,3 ≤ [σ]gỗ = 110 (kG/cm2) W 133,33 ⇒ Thỏa mãn ĐK bền * Theo điều kiện biến dạng: - Để đơn giản tính toán độ võng, ta quy trọng lượng thân xà gồ tải phân bố thành tải trọng tập trung nhịp: Ptc = 5,6.1,2+1108.0,3 = 339,1 (kG) P tc L3 339,1.1203 l 120 = = 0,18 ≤ [f]= = = 0,3 (cm) fmax = 48.EJ 48.10 666,67 400 400 ⇒ Thỏa mãn ĐK biến dạng Như vậy, tiết diện xà gồ ngang chọn khoảng cách xà gồ dọc lớp bố trí thỏa mãn d) Tính toán VK thành dầm * Với dầm biên: - Chiều cao tính toán VK thành dầm phía 700 mm ⇒ Sử dụng hệ VK tổ hợp lớp từ ván rộng 300 mm ván rộng 200 mm, ghép chạy dọc chiều dài dầm - Chiều cao tính toán VK thành dầm phía 600 mm ⇒ Sử dụng hệ VK tổ hợp lớp từ ván rộng 300 mm, ghép chạy dọc chiều dài dầm * Với dầm : Chiều cao tính toán VK thành dầm 600, nên sử dụng tổ hợp lớp gồm ván rộng 200 mm * Về lý thuyết, tải trọng tác dụng lên thành dầm nhỏ tải trọng tác dụng lên đáy dầm trình thi công không kể đến tải trọng người phương tiện thi công Mặt khác, cấu tạo VK, VK thành giữ hệ nẹp đứng chống xiên nằm vị trí cột chống VK đáy; VK thành chống theo cấu tạo, với khoảng cách nẹp đứng chống xiên khoảng cách xà gồ đỡ ván đáy 60cm Các điều kiện cường độ biến dạng chắn đc đảm bảo Thiết kế VK dầm D2 * Dầm D2 có kích thước đáy dầm 200mm,chọn VK đáy dầm có bề rộng 200mm * Với dầm biên: - Chiều cao tính toán VK thành dầm phía 400 mm ⇒ Sử dụng hệ VK tổ hợp lớp từ ván rộng 200 mm, ghép chạy dọc chiều dài dầm - Chiều cao tính toán VK thành dầm phía 300 mm ⇒ Sử dụng VK có bề rộng 300 mm, ghép chạy dọc chiều dài dầm * Với dầm : Chiều cao tính toán VK thành dầm 300, nên sử dụng tổ hợp gồm ván rộng 300 mm * Chiều cao dầm D2 nhỏ D1, nên tải trọng tác dụng lên đáy dầm thành dầm dầm D2 nhỏ D1; ta chọn hệ VK, chống đỡ cho dầm D2 theo cấu tạo mà chắn thỏa mãn diều kiện cường độ biến dạng: - Chọn xà gồ ngang lớp đỡ VK dầm kích thước 8×10 cm, khoảng cách = 60cm - Chọn xà gồ dọc lớp kích thước 10×12 cm, đặt giáo PAL, khoảng cách chân giáo 120 cm - khoảng cách nẹp = 60cm Cấu tạo Hệ ván khuôn, (mặt cắt qua dầm chính) 8 1000 1000 295 215 1000 1500 150 210 1200 400 Cấu tạo Hệ ván khuôn, (mặt cắt qua dầm phụ) 1200 1000 1500 1500 1500 1000 1000 215 210 120 100 1200 350 1200 1) Giáo PAL định hình 2) Kích chân giáo 3) Kích đầu giáo đỡ xà gồ 4) Xà gồ gỗ lớp 10×12 (cm) 5) Xà gồ gỗ lớp 8×10 (cm) 6) Ván khuôn thép định hình 7) Nẹp ván khuôn thành 8) Thanh chống xiên 9) Con bọ cố định chống 350 1200 [...]... 1000 29 5 5 21 5 7 1000 1500 1 150 21 0 2 120 0 400 3 Cấu tạo Hệ ván khuôn, (mặt cắt qua dầm phụ) 120 0 1000 1500 1500 1500 1000 1000 21 5 5 2 210 120 100 6 120 0 350 120 0 1) Giáo PAL định hình 2) Kích chân giáo 3) Kích đầu giáo đỡ xà gồ 4) Xà gồ gỗ lớp dưới 10× 12 (cm) 5) Xà gồ gỗ lớp trên 8×10 (cm) 6) Ván khuôn thép định hình 7) Nẹp ván khuôn thành 8) Thanh chống xiên 9) Con bọ cố định thanh chống 350 120 0 ... 1,1 .20 ,8 = 22 ,88 (kG/m2) - Trọng lượng thân kết cấu sàn (sàn dày 100 mm): q 2tc = γBTCT.hKC = 26 00.0,1 = 26 0 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n2 q = 1 ,2. 260 = 3 12 (kG/m2) - Hoạt tải người thi t bị thi công. .. n1 q1 = 1,1 .23 ,9 = 26 ,29 (kG/m2) - Trọng lượng thân kết cấu dầm: q 2tc = γBTCT.hKC = 26 00.0,7 = 1 820 (kG/m2) tt tc ⇒ q = n2 q = 1 ,2. 1 820 = 21 84 (kG/m2) - Hoạt tải người thi t bị thi công (Lấy theo... [Diện tích bề mặt VK] (kG/m2) * Trọng lượng thân kết cấu: q2 = γ BTCT.hKC = 26 00.hKC (kG/m2) * Hoạt tải người thi t bị thi công (Lấy theo TCVN 4453-1995): q3 = 25 0 (kG/m2) * Hoạt tải đầm rung BT