Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép có nhịp cầu trục 23m bước cột 12m Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép có nhịp cầu trục 23m bước cột 12m Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép có nhịp cầu trục 23m bước cột 12m
GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG LẮP GHÉP - SỐ LIỆU ĐỒ ÁN Nhịp cầu trục Lk (m) Bước cột a (m) Cao trình đỉnh ray R (m) Sức cầu trục Q ( kN ); chế độ làm việc Móc cẩu Địa điểm xây dựng (vùng gió) 23 12 7,25 100– Nặng Cứng IV-B - Khung có 3 nhịp đều nhau, có cùng cao trình đường ray, cửa mái đặt tại nhịp giữa Mỗi nhịp có 2 cầu trục chạy điện Mỗi khối nhiệt độ gồm 7 khung ngang I SƠ ĐỒ KHUNG VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ 1 Xác định khung ngang nhà công nghiệp 1.1 Xác định khung ngang nhịp nhà L L k 2 Trong đó: - L nhịp nhà ( nhịp khung ngang ) - Lk nhịp cầu trục khoảng cách từ trục định vị đến trục dầm cầu trục; 75 cm � L 23 2.0.75 24,5 m - 1.2 Trục định vị Do sức cầu trục Q = 100 kN < 300 kN , nên trục định vị của các cột biên và cột giữa xác định như sau: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 1 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG 750 truc dinh vi 750 truc dinh vi 750 A B Hình 1.1, trục định vị cột biên 750 Hình 1.2, trục định vị cột giữa 2300 cm 750 750 2450 cm A B 1.3 Hình 1.3, nhịp nhà Các số liệu của cầu trục Các thông số của cầu trục được tra theo cataloge với chế độ làm việc nặng như bảng sau: Bảng 1-1 Sức Nhịp Kích thước cầu trục (mm) áp lực bánh xe Trọng lượng trục cầu trục lên ray ( kN ) ( kN ) kN c c Q( ) Lk (m) B K Hct B1 Pmax Pmin G tcxe Gtc c.tr 100 23 6300 4400 2100 260 150 40 56 280 Với : SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 2 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Q : Sức nâng của cầu trục; Lk : Nhịp của cầu trục, là khoảng cách giữa 2 trục ray; B : Bề rộng của cầu trục; K: khoảng cách giữa 2 trục bánh xe của cầu trục; Hct : chiều cao cầu trục, tính từ đỉnh ray đến mặt trên của xe con; B1 : Khoảng cách từ trục ray đến mút của cầu trục; c Pmax : Áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con chạy sát về phía ray đó; c Pmin : Áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con đứng sát ray bên kia; G tcxe : Trọng lượng xe con; tc Gc.tr : Trọng lượng của toàn bộ cầu trục 1.4 Chọn kết cấu mái Với nhịp nhà L = 24,5 m, chọn kết cấu mang lực mái là dàn hình thang Chiều cao giữa dàn: Chiều cao đầu dàn: h g 1 / 7 �1 / 9 L 2,72 �3,5 m h � hg i ; chọn hg = 3 m L 1 24,5 3 1,98 m 2 12 2 ; chọn hđ = 2,0 m Hình 1.4, dàn mái Với nhịp L = 24,5 m > 18 m, chọn cửa mái có nhịp Lcm = 12 m; chiều cao cửa mái chọn hcm = 4 m 1.5 Các lớp cấu tạo mái Các lớp cấu tạo mái được lựa chọn với các thông số xác định theo bảng sau: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 3 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Bảng 1-2: Cấu tạo mái ST T Các lớp cấu tạo mái 1 2 lớp gạch lá nem 0,03 18 2 Lớp vữa lót 0,02 18 1,3 0,36 0,468 3 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt 0,12 12 1,3 1,44 1,87 4 Lớp bê tông chống thấm 0,04 25 1,1 1 1,1 5 Panel sườn loại 12x3 m 0,45 1,1 3,2 3,52 6,54 7,55 Tổng cộng 1.6 kN / m P Hệ số n 1,1 6 Chiều dày (m) 3 0,66 Ptc kN / m2 kN / m 0,54 0,594 2 Đường ray Chọn ray giống nhau cho cả ba nhịp, chiều cao ray và lớp đệm: Hr = 15 cm, trọng c lượng tiêu chuẩn của ray và lớp đệm trên 1 m dài: g r 1,5 kN/m 1.7 Dầm cầu trục Trong trường hợp này, nhà công nghiệp có bước cột a = 12 m; sức cầu trục Q 100 kN < 300 kN; nên ta sử dụng dầm cầu trục bằng dầm bê tông cốt thép lắp ghép Dầm có tiết diện chữ T, được chế tạo định hình với các kích thước như sau: 1200 150 600 200 HÌNH 1.5: DẦM CẦU TRỤC Bảng 1-3: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 4 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Kích thước dầm cầu trục Chiều cao dầm Hc (cm) Bề rộng sườn b (cm) Bề rộng cánh 120 20 60 b'c (cm) Trọng lượng tiêu chuẩn dầm G cdct kN Chiều cao ' cánh h c (cm) 15 42 1.8 Xác định các cao trình khung ngang Lấy cao trình lúc hoàn thiện của nền nhà là cao trình �0,00 để xác định các kích thước khác: Cao trình vai cột: V R Hc Hr Với: - R cao trình ray của cầu trục; R = 7,25 m - Hc chiều cao dầm cầu trục; Hc= 1,2 m - Hr chiều cao ray và lớp đệm; Hr = 0,15 m � V 7,25 1,2 0,15 5,9 m Cao trình đỉnh cột: D = R +Hct + a1 Với: - Hct chiều cao cầu trục; theo bảng 1-1: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 5 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Hct= 2,1 m; - a1 khoảng cách an toàn từ đỉnh của xe con đến mặt dưới của kết cấu mang lực mái; chọn a1= 0,1 m � D 7, 25 2,1 0,1 9,45 m Cao trình đỉnh mái: M = D + h + hcm + t Với: - h: chiều cao kết cấu mang lực mái; h = hcm: chiều cao cửa mái; hcm = 4 m t : tổng chiều dày các lớp mái; t = 0,66 m 3m Cao trình đỉnh mái nhịp biên không có cửa mái: hình 1.6, kích thước khung ngang M1 = D + h + t = 9,45 + 3 + 0,66 = Cao trình đỉnh mái nhịp giữa có cửa mái: 13,11 m M2 = M1 + hcm = 13,11 + 4 = 17,11 m Chiều cao tính toán của khung ngang: H = H t + Hd ; Với: - a2 Ht chiều dài đoạn cột trên: Ht = D – V = 9,45 – 5,9 = 3,55 m Hd chiều dài đoạn cột dưới: Hd = V + a2 = 5,9 + 0,6 = 6,5 m; là khoảng cách từ mặt nền cốt �0,00 tới mặt trên của móng, chọn a2 = 0,6 m � H 3,55 6,5 10,05 m 1.9 Xác định kích thước tiết diện cột Với bước cột a = 12 m, ta chọn kích thước tiết diện cột theo thiết kế định hình như sau: - bề rộng cột: b = 50 cm; - cột biên: ht = 40 cm, hd = 60 cm; SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 6 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG - cột giữa: ht = 50 cm, hd = 80 cm *) Kiểm tra lại điều kiện khoảng hở giữa cột trên và cầu trục: - cột biên: a 4 B1 h t 75 26 40 9 cm > 6 cm - cột giữa: a 4 B1 0,5h t 75 26 0,5.50 25 cm > 6 cm *)Kiểm tra độ mảnh của cột: Trong mọi trường hợp tiết diện cột phải đảm bảo độ mảnh theo cả 2 phương không = l0 �35 b vượt quá trị số sau: Với: - l0chiều dài tính toán của cột; - b kích thước bé nhất của tiết diện cột a, Kiểm tra với cột biên: - phần cột trên: 30cm < ht = 40 cm < b=50 cm, kiểm tra độ mảnh theo ht: l0= 2.Ht = 2.3,55 = 7,1 m = 710 cm � 710 17,75 35 40 - phần cột dưới: hd = 60 cm > b = 50 cm, kiểm tra độ mảnh theo b ( theo phương dọc nhà); l0= 1,2.Hd = 1,2.6,5 = 7,8 m = 780 cm � 780 15,6 35 50 b, Kiểm tra với cột giữa: - phần cột trên: ht = 50 cm =b = 50 cm, kiểm tra độ mảnh theo b: l0= 2,0.Ht = 2.3,55 = 7,1 m = 710 cm � 710 14,2 35 50 SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 7 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG - phần cột dưới: hd = 80 cm > b = 50 cm, kiểm tra độ mảnh theo b: l0= 1,2.Hd = 1,2.6,5 = 7,8 m = 780 cm 780 15,6 35 50 � Ta có chiều dài toàn cột: Hc = H + a3 = 10,05 + 0,8 = 10,85 m Với: a3 chiều dài đoạn cột chôn vào móng, a 3 �h d , chọn a3 = 0,8 m 1.10 Vai cột Vai cột để đỡ dầm cầu chạy, thuộc loại công xôn ngắn, các kích thước chọn sơ bộ như sau: - cột biên: hv = 600 mm, h = 1000 mm, lv = 400 mm, góc nghiêng mép dưới vai cột = 450 - Cột giữa: hv = 600 mm, h = 1200 mm, lv = 600 mm, góc nghiêng mép dưới vai cột = 450 500 1 500 400 1 2 500 500 400 2 500 300 1000 800 500 2-2 500 1-1 300 500 600 A 800 B (a) SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 (b) 8 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Hình: 1.7- a: kích thước vai cột biên Hình:1.7- b: kích thước vai cột giữa II Xác định tải trọng 1 Tĩnh tải mái - Trọng lượng tính toán trên 1 m2 các lớp mái được xác định theo bảng 1-2: g 7,55 kN/m 2 - Trọng lượng bản thân dàn mái nhịp L = 24,5 m tra theo bảng 2-4 sách Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng bằng bê tông cốt thép lắp ghép: G1c 100,42 kN ; ta có: G1 n.G1c 1,1.100,42 110,5 kN Với: - G1 trọng lượng tính toán của dàn mái; n = 1,1 là hệ số vượt tải Trọng lượng bản thân khung cửa mái có Lcm = 12 m và hcm = 4 m: G c2 28 kN ; ta có: G 2 n.G c2 1,1.28 30,8 kN - Trọng lượng kính và khung cửa kính: g ck 5,0 kN/m ; ta có: g k n.g ck 1,2.5,0 6,0 kN/m Tĩnh tải mái quy về thành lực tập trung ở nhịp biên (không có cửa mái): G m1 0,5 G1 g.a.L 0,5 110,5 7,55.12.24,5 1165 kN Tĩnh tải mái quy về thành lực tập trung ở nhịp giữa (có cửa mái): G m2 0,5 G1 g.a.L G 2 2.g k a 0,5 1165.2 30,8 2.6,0.12 1252,5 kN Vị trí điểm đặt của Gm1 và Gm2 trên đỉnh cột và cách trục định vị 0,15 m: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 9 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Gm1 Gm2 Gm2 150 150 150 400 600 A B (a) (b) Hình 2.1, điểm đặt của Gm1 và Gm2 2 Tĩnh tải dầm cầu trục tác dụng lên vai cột Trọng lượng bản thân dầm cầu trục theo bảng 1-3: G dct 42 kN; Trọng lượng dầm cầu trục, trọng lượng ray và các lớp đệm tác dụng lên vai cột: c c G dct n G dct a.g rc 1,1 42 12.1,5 66 kN Điểm đặt của Gdct trên vai cột và cách trục định vị 1 khoảng 0,75 m 3 Tải trọng bản thân cột - Cột trục A (cột biên): Phần cột trên: G t n.b.h t H t 1,1.0,5.0, 4.3,55.25 19,5 kN Phần cột dưới: � h h v l �. 1,1�0,5.0,6.6,5 0,5 1 0,6 0, 4 �.25 Gd n � b.h d H d b � � v� 2 2 � � � � 58 kN - Cột trục B (cột giữa): Phần cột trên: G t n.b.h t H t 1,1.0,5.0,5.3,55.25 24, 4 kN SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 10 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG a1 2Ne 2ξ R h 02 1 ξ R h 0 h 0 a ' R bb 2.2570,9.103.447,8 2.0,593.450 2 1 0,593 450 450 50 14,5.500 631.103 N � 2eξ R 1 ξ R h 0 a ' � h0 � � a0 R bb 2570,9.103 � 2.447,8.0,593 1 0,593 450 50 � 450 � � 110,7.106 14,5.500 Giải phương trình ta được: x 297 mm So sánh thấy: ξ R h 0 x h 0 , đảm bảo điều kiện hạn chế, khi đó diện tích cốt thép: As As' Ne R b b x h 0 0,5 x R sc h 0 a ' 2570,9.103.447,8 14,5.500.297 450 0,5.297 3438,6 mm 2 365 450 50 3438,6 μ μ' 100% 1,5% 500.450 Hàm lượng cốt thép: Hàm lượng cốt thép tổng: μ t 2μ 2.1,5 3% 3,5% � kích thước tiết diện cột đã chọn là hợp lý Hàm lượng cốt thép μ t chênh lệch so với giả thiết là không đáng kể, do đó ta không giả thiết lại Nhận xét: do tính toán cốt thép đối xứng nên khi chọn các cặp nội lực để tính toán, không cần quan tâm nhiều đến dấu của mô men mà chỉ cần quan tâm đến giá trị tuyệt đối của mô men trong cặp nội lực Do cặp nội lực II – 17 có giá trị xấp xỉ cặp II – 16 nên ta không cần tính toán cho các cặp nội lực còn lại c Chọn và bố trí thép As As' 3528m 2 �35,28 cm 2 SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 68 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Chọn cốt thép một phía: 530 có As 35,34 cm , lớn hơn so với diện tích yêu cầu 0,17%; có thể chấp nhận được Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc: 30 mm 2 Khoảng cách: a = a’ = 45mm � h 0 500 45 455 mm < 460 mm ( thiên về an toàn ) Khoảng cách thông thủy và khoảng cách giữa trục cốt thép trên cạnh b đều thỏa mãn yêu cầu cấu tạo Do h = 500 mm; nên tại vị trí chính giữa cạnh h ta bố trí thép dọc cấu tạo: 214 2 Tính toán cốt thép cột dưới Kích thước tiết diện: bxh = 500 x 800 mm Các cặp nội lực nguy hiểm: Ký hiệu cặp nội lực IV-16 M N e1 ea e0 Ml Nl kNm kN mm mm Mm kNm kNm 910,5 3206,2 284 26,67 310,67 -11 2660,3 IV-17 -932,5 3206,2 290,8 26,67 317,47 -11 2660,3 IV-18 -887,5 362,04 245,2 26,67 271,87 -11 2660,3 Trong đó: e1 M / N ; ea max l / 600; h/30 ; e 0 e1 e a a Tính toán với cặp nội lực IV-17 Chiều dài tính toán: l0 1,5.H d 1,5.6500 9750 mm ; (do cặp IV-18 có kể đến nội lực do cầu trục gây ra) Giả thiết khoảng cách: a = a’ = 50 � h 0 800 50 750 mm Giả thiết hàm lượng cốt thép tổng: μ t 1,5% 3 3 9 4 Mô men quán tính của tiết diện: I bh / 12 500.800 / 12 21,3.10 mm Mô men quán tính của tiết diện cốt thép: Iμ a s bht 0,5h 0 0.015.500.750 2 0,5.800 50 69.10 2 7 mm 4 Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm S: l 9750 δ min 0,5 0,01 0 0,01R b 0,5 0,01 0,01.14,5 0,23 h 800 SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 69 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG eo / h 317,47 / 800 0,39 ; δe max eo / h;δ min max 0,39; 0,23 0,39 0,11 0,11 S 0,1 0,1 0,32 δe 0,39 0,1 0,1 φp 1 Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn: Do M và Ml cùng dấu nên φl được xác định: φl 1 M l Nl 0,5h a 11 2660,3.0,35 1 1,46 M N 0,5h a 932,5 3206,2.0,35 Lực dọc tới hạn: 6,4E b �SI NαI � cr lo2 �φl � 6,4.30000 �0,32.21,3.109 s� �6,67.69.10 2 � 9750 � 1,46 18724, 4.103 N = 18724,4 kN 1 1 η 1,2 N 3206,2 1 1 N 18724,4 cr Hệ số xét tới ảnh hưởng của uốn dọc: 7 � � � Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng của uốn dọc: ηeo 1, 2.317, 47 380,9 mm Độ lệch: eηe o 0,5h a 380,9 0,5.800 50 730,9 mm x1 Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1: N 3206, 2.103 442,3 mm R bb 14,5.500 ' Sosánh thấy: 2a = 100 < x1 ξ R h 0 444,75 mm , thỏa mãn giả thiết, tính toán cốt thép theo lệch tâm lớn,khi đó : Diện tích cốt thép: N e 0,5 x h 0 3206, 2.103 730,9 0,5.442,3 750 As A 2535,8 mm 2 R sc h 0 a ' 365. 750 50 A 2535,8 μ μ' s 100% 100% 0,67% b.h 500.750 0 Hàm lượng cốt thép: ' s Hàm lượng cốt thép tổng: μ t 2μ 2.0,67 1,35% 3,5% � kích thước tiết diện cột đã chọn là hợp lý SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 70 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Hàm lượng cốt thép μ t chênh lệch không đáng kể so với giả thiết, do đó ta không giả thiết lại b Tính toán với cặp IV-18 Giả thiết hàm lượng cốt thép tổng: μ t 1,5% Mô men quán tính của tiết diện cốt thép: Iμ a s bht 0,5h 0 0.015.500.750 2 0,5.800 50 69.10 2 7 mm 4 Xác định hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm S: l 9750 δ min 0,5 0,01 0 0,01R b 0,5 0,01 0,01.14,5 0,233 h 800 eo / h 271,87 / 800 0,34 ; δe max eo / h;δ min max 0,34; 0,233 0,34 0,11 0,11 S 0,1 0,1 0,35 δe 0,34 0,1 0,1 φp 1 Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn: Do M và Ml cùng dấu nên φl được xác định: φl 1 M l Nl 0,5h a 11 2660,3.0,35 1 1,44 M N 0,5h a 887,5 3620,4.0,35 Lực dọc tới hạn: 6,4E b �SI NαI � cr lo2 �φl � 6,4.30000 �0,35.21,3.109 s� �6,67.69.10 2 � 9750 � 1,44 19751,6.103 N = 19751,6 kN 1 1 η 1, 2 N 3260, 4 1 1 N 19751,6 cr Hệ số xét tới ảnh hưởng của uốn dọc: 7 � � � Độ lệch tâm có kể đến ảnh hưởng của uốn dọc: ηe o 1, 2.271,87 326,3 mm Độ lệch: eηe o 0,5h a 326,3 0,5.800 50 676,3 mm N 3620, 4.103 x1 499,4 mm R b 14,5.500 b Xác định sơ bộ chiều cao vùng nén x1: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 71 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG So sánh thấy: x1 ξ R h 0 444,75 mm , thỏa mãn giả thiết, tính toán cốt thép theo lệch tâm bé, khi đó x là nghiệm của phương trình sau: x 3 + a2 x 2 + a1 x + ao = 0 Trong đó: a1 a 2 - 2 R h 0 - 2 0,593 750 -1944,75 2Ne 2ξ R h 02 1 ξ R h 0 h 0 a ' R bb 2.3620, 4.103.676,3 2.0,593.750 2 1 0,593 750 750 50 14,5.500 1556,3.103 N � 2eξ R 1 ξ R h 0 a ' � h0 � � a0 R bb 3620,4.103 � 2.676,3.0,593 1 0,593 750 50 � 750 � � 14,5.500 Giải phương trình ta được: x = 473 mm 407.106 Diện tích cốt thép: N e 0,5 x h 0 3620,4.103 676,3 0,5.473 750 As A 2306,8 mm 2 R sc h 0 a ' 365. 750 50 A 2306,8 μ μ' s 100% 100% 0,65% b.h 500.750 0 Hàm lượng cốt thép: ' s Hàm lượng cốt thép tổng: μ t 2μ 2.0,65 1,3% 3,5% � kích thước tiết diện cột đã chọn là hợp lý Hàm lượng cốt thép μ t chênh lệch không đáng kể so với giả thiết, do đó ta không giả thiết lại Nhận xét: do tính toán cốt thép đối xứng nên khi chọn các cặp nội lực để tính toán, không cần quan tâm nhiều đến dấu của mô men mà chỉ cần quan tâm đến giá trị tuyệt đối của mô men trong cặp nội lực Do cặp nội lực IV – 16 có giá trị xấp xỉ cặp IV – 17 nên ta không cần tính toán cho cặp nội lực này SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 72 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG c Chọn và bố trí thép Dùng cốt thép tính được từ cặp II-17 để bố trí, A s A 's 2535,8 mm 2 =25,35 cm 2 Chọn cốt thép một phía: 528 có A s 30,79 cm Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc: 30 mm 2 Khoảng cách: a = a’ = 44 750 mm; Thiên về an toàn Khoảng cách thông thủy và khoảng cách giữa trục cốt thép trên cạnh b đều thỏa mãn yêu cầu cấu tạo Do h = 800 mm; nên tại vị trí chính giữa cạnh h ta bố trí thép dọc cấu tạo: 214 SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 73 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Hình 5.7, Bố trí cốt thép dọc cột giữa 3 Tính toán kiểm tra khả năng chịu cắt Lực cắt lớn nhất tại tiết diện chân cột được xác từ bảng tổ hợp nội lực: Q max 131,9 kN ; ứng với giá trị lực dọc: N 3206,2 kN Khả năng chịu cắt nhỏ nhất của tiết diện cột khi chỉ kể đến tác dụng chịu cắt của bê tông: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 74 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Q b min 0,6 1φ nR bh bt 0 - với cột bằng vật liệu bê tông nặng, tiết diện chữ nhật φ n 0,1N / R bt bh 0 0,1.3206,2.103 / 1,05.500.764 0,8 0,5 � lấy φ n 0,5 Q b min 0,6. 1 0,5 1,05.500.764 361.103 N = 361 kN So sánh thấy: Q b min Q max ; vậy bê tông cột đủ khả chịu cắt, chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo Chọn cốt đai 8s200 chung cho cả cột trên và cột dưới, cốt đai được thỏa mãn điều kiện: �0,25max 0, 25.30 7,5 mm; s �15 min 15.28 420mm 4 Tính toán vai cột Kích thước vai cột được chọn theo thiết kế định hình: h = 1200 mm; o hv = 600 mm; lv = 600 mm, góc nghiêng vai cột: α 45 giả thiết khảng cách a = 40 mm � h 0 h a 1200 40 1160 mm Ta thấy: lv 600 0,9.h 0 0,9.1160 1044 mm � vai cột thuộc kiểu công xôn ngắn Lực tác dụng lên vai cột: Q v D max G dct 487,6 66 553,6 kN Q v 2,5R bt bh 0 2,5.1,05.500.1160 1522,5.103 N 1522,5 kN Khoảng cách: a v 0,5h d 750 0,5.800 350 mm Chiều cao cột thỏa mãn: 2,5a v 875 h 1200 3,5a v 3,5.350 1225 mm Vậy cần phải bố trí cốt đai ngang tại vai cột và bố trí cốt xiên Chọn cốt đai vai ngang vai cột có đường kính cùng với cốt đai trong cột 8 , chọn bước cốt đai tại vai cột a = 150 mm, thỏa mãn điều kiện: 150 mm � a 150 �� h / 4 300 mm � SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 75 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Chọn cốt xiên 420 bố trí làm 2 lớp nghiêng một góc 450, cách nhau 100 mm Cốt thép xiên được lựa chọn thỏa mãn: As,inc 12,56 0,002.b.h 0 0,002.50.116 11,6 cm 2 inc 25 mm � � 20 ��linc � �15 Kiểm tra các điều kiện đảm bảo độ bền trên dải nghiêng chịu nén giữa vùng đặt tải trọng tác dụng và gối: Q v �0,8φ w 2 R bb lb sin Tính toán góc nghiêng : Bề rộng vùng đặt tải trọng vai cột lấy bằng bề rộng sườn dầm cầu trục: lsup 200 mm tg h / 0,5h d lsup / 2 1200 / 750 0,5.800 0,5.200 2,67 � arctg2,67 69,44o Chiều rộng dải nghiêng chịu nén lb: lb lsup sin 200.sin 69,44o 187,3 mm Tính toán hệ số φ w 2 : Cốt đai trong vai cột 8s150 , diện tích tiết diện của các nhánh cốt đai nằm 2 trong mặt phẳng ngang cắt qua dải nghiêng chịu nén: Asw 2.50,265 100,53 mm φ w 2 1 5αμ w1 1 5.6,67.100,53 / 400.150 1,06 Vậy: A 0,8φ w 2 R bb lb sin 0,8.1,06.14,5.500.187,3.sin 69, 44o 1078,2 kN So sánh thấy: A Q v 553,6 kN ; thỏa mãn điều kiện hạn chế Mô men uốn tính toán của vai cột tại tiết diện tiếp giáp với mép cột dưới: M 1, 25Q va v 1, 25.553,6.0,35 242,2 kNm Tính toán cốt thép dọc: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 76 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG α m M / R b bh 02 242,2.106 / 14,5.500.1160 2 0,025 α R 0, 439 ; thỏa mãn điều kiện hạn chế � ξ 1 1 2α m 1 1 2.0,025 0,025 Diện tích cốt thép: A s R b bξ h 0 / R s 14,5.500.0,025.1160 / 365 576 mm 2 μ Hàm lượng cốt thép: As 576 100% 100% 0,1% μ min 0,05% bh 0 500.1160 2 Chọn thép: 218 có As 5,09 cm ; bố trí một lớp, chiều dày lớp bảo vệ là c1 20 mm � a 29 mm 40 mm ; thiên về an toàn 5 Kiểm tra cột khi vận chuyển, cẩu lắp Khi vận chuyển, cẩu lắp, cột bị uốn Tải trọng tính toán lấy bằng tải trọng bản thân với hệ số động lực: n = 1,5 Đoạn cột trên: g1 1,5.0,5.0,5.25 9,375 kN/m Đoạn cột dưới: g 2 1,5.0,5.0,8.25 15 kN/m Trong các trường hợp vận chuyển, cẩu lắp, chọn ra hai trường hợp nguy hiểm nhất để tính toán kiểm tra a Khi vận chuyển Do khi vận chuyển, cột trục A và cột trục B được xếp cùng một kiểu nên ta lấy: l1 = 2,6 m; l2 = 6 m; l3 = 2,25 m để kiểm tra cho cột trục B khi vận chuyển Tính toán mô men uốn với các khoảng cách đã chọn và sơ đồ tải trọng thực tế: M1 0,5.9,375.2,62 31,7 kNm; M 3 0,5.15.2,252 38 kNm Để tìm chính xác mô men dương lớn nhất ở nhịp, xác định phản lực tại gối B: RB � 9,375.2,6 2.0,5 0,5.(15 9,375).(3,55 2,6) 2 0,5.15.(10,85 2,6) 2 � � �/ 6 79,4 kN Khoảng cách x từ gối thứ 2 đến vị trí có mô men dương lớn nhất: x 79,4 / 15 2,25 3 m M 2 79,4.3 0,5.15. 3 2,25 31,48 kNm 2 SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 77 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Hình 5.8, Sơ đồ tính và mô men của cột khi vận chuyển Kiểm tra cho tiết diện 2-2, là tiết diện phải chịu mô men lớn nhất khi vận chuyển Kích thước tiết diện: b = 800 mm; h = 500 mm ' 2 2 Diện tích vùng kéo: 428 , có A s A s 24,63 cm 2463 mm Khoảng cách a = a’ = 44 mm, h0 = 500 – 44 = 456 mm; Khả năng chịu lực của tiết diện: M td 2 R s A s h 0 a ' 365.2463.456 409.10 6 Nmm 409 kNm Ta thấy: Mtd2> M2; vậy cột đảm bảo điều kiện chịu lực khi vận chuyển b Khi cẩu lắp Khi cẩu lắp, cột được lật theo phương nghiêng rồi mới cẩu Điểm đặt móc cẩu nằm tại vai cột cách mặt vai cột 200 mm, chân cột tỳ lên mặt đất Xác định mô men uốn của các tiết diện cột: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 78 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Mô men âm của phần cột trên tại vị trí tiếp giáp vai cột: M1 0,5.9,375.2,62 31,7 kNm Để xác định thành phần mô men dương lớn nhất, tính toán: RB � 0,5.9,375.3,552 0,5 15 9,375 0, 22 0,5.15.7,12 � � �/ 7,1 45 kN Khoảng cách từ gối B đến tiết diện có mô men dương lớn nhất: x R B / g 2 45 / 15 3 m M 2 45.3 0,5.15.32 67,5 kNm Hình 5.9, Sơ đồ tính và kiểm tra cột khi cẩu lắp Tính toán khả năng chịu lực của tiết diện: - tiết diện cột trên nằm sát vai cột: Kích thước tiết diện: b = 500 mm; h = 500 mm ' 2 Cốt thép vùng nén: 2 30 có As 14,14 cm 2 Cốt thép vùng kéo: 2 30 có As 14,14 cm SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 79 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Khoảng cách: a = a’ = 45 mm; h0 = 455 mm Khả năng chịu lực của tiết diện: M td1 R s A s h 0 a ' 365.1414. 455 45 211,6.106 Nmm = 211,6 kNm Ta thấy: Mtd1> M1 = 31,7 kNm , Vậy tiết đảm bảo khả năng chịu lực - tiết diện cột dưới: Kích thước tiết diện: b = 500 mm; h = 800 mm ' 2 Cốt thép vùng nén: 2 28 có A s 12,32 cm Cốt thép vùng kéo: 2 28 có A s 12,32 cm Khoảng cách a = a’ = 44 mm; h0 = 756 mm Khả năng chịu lực của tiết diện: 2 M td 2 R s A s h 0 a ' 365.1232. 756 44 320, 2.106 Nmm = 320,2 kNm Ta thấy: Mtd2> M2 = 67,5 kNm ; Vậy tiết diện đảm bảo khả năng chịu lực Kết luận: cột đảm bảo điều kiện chịu lực khi cẩu lắp 6 Tính toán ép cục bộ và các chi tiết liên kết a Tại đỉnh cột Tại đỉnh cột tải trọng mái truyền xuống gồm 2 thành phần: tĩnh tải mái là hai lực tập trung: Gm1 , Gm2 và hoạt tải mái là Pm1, Pm2 do nhịp biên và nhịp giữa truyền xuống, ta sẽ kiểm tra cho phần tải trọng do mái nhịp giữa truyền xuống, vì nó nguy hiểm hơn do có cửa trời Tải trọng đứng lớn nhất do mái truyền lên đỉnh cột: N G m2 Pm2 1252,5 143,3 1395,8 kN Chi tiết bản mã của dàn mái kê lên đỉnh cột cũng giống như cột trục A, cũng như cột trục A, ta có: N loc 889,2 kN N loc N , do vậy phải gia cố lưới thép đầu cột Nhận thấy: Chọn lưới thép gia cố: SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 80 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG Lưới ô vuông 8a50x50 mm , thép nhóm A-I Lưới thép được bố trí trên toàn diện tích mặt cắt ngang cột, trong một đoạn dài 15max 15.30 450 mm , vậy chọn 6 lưới với khoảng cách giữa các lưới theo phương dọc trục cột là 100 mm Xác định khả năng chịu nén cục bộ của đỉnh cột sau khi có lưới thép ngang gia cố: n 10; n y 10 Số thanh thép trong một lớp: x Chiều dài một thanh thép trong lưới: lx 500 2.20 460 mm ; l y 500 2.20 460 mm Asx Asy 50,3 mm 2 Diện tích một thanh trong lưới thép: Diện tích bê tông nằm trong phạm vi lưới thép lấy gần đúng: A ef lxl y 460.460 211600 mm 2 Các hệ số: φ b 1,34 3,5 ; lấy theo phần tính toán cột trục A μ xy A ef s μ xy R s,xy R b 10 10.50,3.460 10.50,3.460 0,02 211600.100 0,02.225 1 1 0,18 φ 2, 4 14,5 10 0,23 0,23 0,18 ; 2 Do A ef A loc2 150000 mm , nên ta lấy A ef A loc2 420 > 375 100 100 A loc1 62400 4,5 3,5 3 A ef 150000 100 φs 4,5 3,5 100 20 n x Asx lx n y Asyl y để tính (các số liệu A loc1 và A loc2 lấy ở phần tính toán 500 cột trục A) Cường độ lăng trụ quy đổi của bê tông khi tính toán chịu nén cục bộ: Hình 5.10, Lưới thép gia cường đầu cột trục B SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 81 GVHD:TS PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG R b,red Rφb b φμ xyR φ s,xy s 14,5.1,34 2,4.0,02.225.3 51,83 MPa N loc R b,red Aloc1 51,83.62400 3234,2.103 N = 3234,2 kN N loc N ; cột với lưới thép gia cố như vậy đảm bảo khả năng chịu lực So sánh thấy: nén cục bộ b Tại vai cột hình 5.11, sơ đồ tính toán nén cục bộ vai cột Cũng giống như cột trục A, lực nén lớn nhất từ một đầu dầm cầu trục truyền vào vai cột: N 303,6 kN Sơ đồ tính toán nén cục bộ của vai cột được lấy theo hình 16h của tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 Xác định khả năng chịu nén cục bộ của vai cột khi không kể đến ảnh hưởng của của cốt thép ngang: Diện tích chịu nén cục bộ: A loc1 200.180 36000 mm 2 Diện tích tính toán chịu nén cục bộ: A loc2 535.180 96300 mm 2 Hệ số: 0,75 - với bê tông nặng và tải trọng cục bộ vai cột phân bố không đều SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6 82 ... N e1 ea e0 (mm) kNm kN (mm) (mm) II -17 -15 9 ,1 118 4,5 13 4 ,29 13 ,33 II -18 -15 6 ,1 1 313 ,5 11 8,88 13 ,33 II -16 43,8 13 13,3 33,34 13 ,33 14 7,6 1 32, 2 46,67 M1 N1 kNm kN 14 ,8 11 84,5 14 ,8 11 84,5 14 ,8 11 84,5... NIV 20 ,53 QIV kNm kNm kNm kNm kN kN kN kN kN 24 17 , 24 17 , 24 17 , 1 32 2 417 , 1 32 2 417 , 24 ,4 24 41, 24 ,4 25 73, 11 0,8 26 60, 13 , 12 5 4,6 4,6 -11 0 0 Tổn g 0 0 13 , 12 5 ... 0,03 18 Lớp vữa lót 0, 02 18 1, 3 0,36 0,468 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt 0, 12 12 1, 3 1, 44 1, 87 Lớp bê tông chống thấm 0,04 25 1, 1 1, 1 Panel sườn loại 12 x3 m 0,45 1, 1 3 ,2 3, 52 6,54 7,55 Tổng cộng 1. 6