Đang tải... (xem toàn văn)
thuyết minh đồ án bê tông cốt thép
L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T Ố Ố T T N N G G H H I I Ệ Ệ P P Đ Đ ề ề t t à à i i : : B B ê ê t t ô ô n n g g c c ố ố t t t t h h é é p p s s ố ố I I I I MỤC LỤC I - LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN: 2 1. Chọn kết cấu mái : 2 2. Chọn dầm cầu trục : . 3 3. Xác định chiều cao nhà : . 4 4. Chọn kích thước cột : 5 II - XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN : . 8 1. Tĩnh tải mái: 8 2. Tĩnh tải do dầm cầu trục và ray cầu chạy : . 9 3. Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột : . 9 4. Hoạt tải sửa chữa mái : . 10 5. Hoạt tải cầu trục : . 10 6. Hoạt tải do gió : . 11 III - XÁC ĐỊNH NỘI LỰC : 13 1. Các đặc trưng hình học : 13 2. Nội lực do tĩnh tải mái : 15 3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục : 17 4. Tổng nội lực do tĩnh tải : 18 5. Nội lực do hoạt tải mái : . 20 6. Nội lực do hoạt tải thẳng đứng của cầu trục : 21 7. Nội lực do lực hãm ngang cầu trục : 23 8. Nội lực do hoạt tải gió : . 24 III - TỔ HỢP NỘI LỰC : . 27 IV- CHỌN VẬT LIÊU : . 27 V- TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CỘT TRỤC A : 27 1. Phần cột trên : . 27 2. Phần cột dưới: . 33 VI . TÍNH TOÁN CỘT TRỤC A THEO CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC : . 38 VII. TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CỘT TRỤC B : . 46 Nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép, ba nhịp đều nhau,có cửa mái để thông gió và chiếu sáng đặt tại nhịp giữa. L = 21m, cùng cao trình ray R=6.5m, ở mỗi nhịp có hai cầu trục chạy điện, chế độ làm việc nặng sức trục Q=20/5 T, dây móc cẩu cứng. Bước cột a = 12 m. Địa điểm xây dựng tại Bắc Ninh. I - LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN: 1. Chọn kết cấu mái : Với nhịp L=21 m chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, độ dốc các thanh cánh trên i=1/10 , chiều cao giữa dàn có thể chọn như sau: H = (1/7 ÷ 1/9)L = (21/7 ÷ 21/9) = (3, ÷ 2,33) m.Chọn H = 2,8 m. Chiều cao đầu dàn: H đd =H- . 2 L i = 2,8 - 1 21 . 10 2 =1,8 m. -Khoảng cách giữa các mắt dàn ở thanh cánh thượng lấy bằng 3m -Khoảng cách giữa các mắt dàn ở thanh cánh hạ lấy bằng 6m. Cửa mái chỉ đặt ở nhịp giữa được bố trí dọc nhà, chiều rộng của cửa mái lấy bằng 12m, cao 4 m. Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống dưới như sau: - Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lót dày 5 cm. - Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm. - Lớp bê tông chống thấm dày 4 cm. - Panen mái là dạng panen sườn, kích thước 12 × 3 m cao 45 cm. Tổng chiều dày các lớp mái: t = 5 + 12 + 4 + 45 = 66 cm. 2. Chọn dầm cầu trục : - Trục định vị của nhà : Cầu trục có sức trục Q = 20T thuộc trường hợp Q < 30T do đó trục định vị của nhà được xác định như hình sau: Cột biên: trục định vị trùng mép ngoài cột. Cột giữa: trục định vị trùng với trục hình học của cột. A B - Nhịp cầu trục được xác định : L K = L- 2 λ =21 – 2.0,75 =19,5 m. - Cầu trục làm việc ở chế độ nặng, sức trục Q=20/5 T , L K =19,5 m tra bảng ta có các chỉ tiêu của cầu trục chạy điện như sau: B = 6300 (mm); K = 4400 (mm) ; H ct = 2400(mm); B 1 = 260(mm). - áp lực bánh xe lên ray:P max tc =22 T. P tc min = 4,8 T. -Trọng lượng xe con: G = 6,0 T -Toàn cầu trục: G = 33,5 T. -Từ P tc max = 22 T Ta chọn đường ray có chiều cao : H r = 150 (mm). Trọng lượng tiêu chuẩn của đường ray: g r c = 150 kG/m. - Với bước cột a =12 m, nhịp nhà L= 21 m, sức trục Q = 20 T ta chọn dầm tiết diện chữ I bằng bê tông cốt thép với các kích thước được chọn theo thiết kế định hình: H c = 1400 ;b =140 ; b f ’= 650; h f ’= 180 ; b f = 340 ; h f =300 trọng lượng dầm cầu trục : 11,3 T. 3. Xác định chiều cao nhà : Lấy cao trình nền nhà tương ứng với cốt ± 0.00 để xác định các kích thước khác. - Cao trình vai cột: V = R- ( H r + H c ). R- cao trình ray đã cho R = 6,5 m. H r - chiều cao ray và các lớp đệm H r = 0,15 m. H c - chiều cao dầm cầu trục H c = 1,4 m. V = 6,5- ( 0,15 + 1,4) = 4,95. - Cao trình đỉnh cột: D = R + H ct + a 1 H ct - chiều cao cầu trục tính từ cao trình ray đến đỉnh xe con, H ct = 2,4 m a 1 - khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái, chọn: a 1 = 0,15m đảm bảo a 1 ≥ 0,1 m D = 6,5 + 2,4 + 0,15 = 9,05 m. - Cao trình đỉnh mái: M = D + h + h cm + t. Chiều cao kết cấu mang lực mái: h = 2,8m. Chiều cao cửa mái: h cm = 4m Tổng chiều dày các lớp mái: t = 0,66 m Cao trình đỉnh mái ở nhịp thứ hai có cửa mái: M 2 = 9,05 + 2,8 + 4 + 0,66 = 16,51 m Cao trình mái ở 2 nhịp biên không có cửa mái: M 1 = 9,05 + 2,8+ 0,66= 12,51 m 4. Chọn kích thước cột : Trong trường hợp số liệu của đồ án: sức nâng trục nhỏ hơn 30T, nhịp nhà nhỏ hơn 30 m ta chọn loại cột đặc có tiết diện chữ nhật. - Chọn chiều dài các phần cột: + Chiều dài phần cột trên: H t = D – V = 9,05 – 4,95 = 4,1( m ). + Chiều dài phần cột dưới: H d = V + a 2 a 2 là khoảng cách từ mép trên của móng đến mặt nền. Ta chọn a 2 = 0,5 m đảm bảo a 2 ≥ 0,4m ⇒ H d = 4,95 + 0,5 = 5,45 (m) * Chọn tiết diện cột: - Bề rộng cột b được chọn theo thiết kế định hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột trên và cột dưới, cho cả cột biên lẫn cột giữa, với a =12 cm ta chọn b = 50 cm thoả mãn độ mảnh của cột theo phương ngoài mặt phẳng là : l 0 /b = 1,2 H d / 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 4 = λ - B 1 – h t >6 ( cm ). Với a 4 là khoảng cách từ mép bên cầu trục đến mép trong của cột. Tra bảng ta được B 1 = 26 (cm); λ = 75 ( cm ). Chọn h t = 40 ( cm ) thoả mãn điều kiện a 4 =75 - 40 – 26 = 9 > 6 (cm). +Cột giữa: chọn dựa theo điều kiện a 4 = λ - B 1 – 0,5 .h t Chọn h t = 60 (cm) thoả mãn điều kiện. a 4 =75 – 0,5 .60 – 26 = 19 >6 (cm). - Xác định chiều cao tiết diện phần cột dưới: +Cột biên chọn h d = 60 (cm) thoả mã điều kiện : h d >H d / 14 = 5,45/14 = 0,39 m. +Cột giữa chọn h d = 80 (cm). - Xác định kích thước vai cột: + Cột biên : h v = 60 cm ; l v = 40 cm ;góc nghiêng cạnh dưới của vai bằng 45 o . + Cột giữa : h v =60 cm ; l v =60 cm ;góc nghiêng cạnh dưới của vai bằng 45 o . - Kiểm tra độ mảnh của cột : * Cột biên: +độ mảnh của cột trên theo phương trong mặt phẳng khung là: 0 2,5 2,5.4,1 25,625 30 0,4 t t t l H h h = = = < +độ mảnh của cột trên theo phương ngoài mặt phẳng khung là: 0 2. 2.4,1 16,4 30 0,5 t l H b b = = = < +độ mảnh của cột dưới theo phương trong mặt phẳng khung là: 0 1,5 1,5.5, 45 13,625 30 0,6 d l H h h = = = < +độ mảnh của cột dưới theo phương ngoài mặt phẳng khung là: 0 1,2 1, 2.5, 45 13,08 30 0,5 d l H b b = = = < * Cột giữa: +độ mảnh của cột trên theo phương trong mặt phẳng khung là : 0 2,5 2,5.4,1 17,083 30 0,6 t t t l H h h = = = < +độ mảnh của cột trên theo phương ngoài mặt phẳng khung là: 0 2 2.4,1 16,4 30 0,5 t l H b b × = = = < +độ mảnh của cột dưới theo phương trong mặt phẳng khung là: 0 1,5 1,5.5,45 10,22 30 0,8 d l H h h = = = < +độ mảnh của cột dưới theo phương ngoài mặt phẳng khung là: 0 1,2 1, 2.5,45 13,08 30 0,5 d l H b b = = = < A B II - XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN : 1. Tĩnh tải mái: Tĩnh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng trên 1m 2 mặt bằng mái được xác định theo công thức: P tt = P tc × n = γ × δ × n. - Phần mái hở ở đầu hồi do panen không đủ để đặt panen dự kiến đổ bù bằng bê tông rộng 1,5 m, chiều cao bằng chiều cao panen (45 cm), γ=2500 kG/m 3 có tải trọng tính toán : P tt = 2500 × 0,45 × 1,1 = 1237,5 kG/m 2 - Tĩnh tải do toàn bộ mái: ∑ g m =(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 ∑ g m =224,96 (T) - Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dàn mái nhịp 21 m lấy G 1 c = 8,1 T, n = 1.1 G tt 1 = 8,1×1,1 = 8,91 (T) - Trọng lượng khung cửa mái rộng 12m, cao 4m, lấy G 2 c =2,8 T, n=1,1 G tt 2 = 2,8× 1,1 = 3,08 (T). - Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy G 2 c =500 (kG/m), n = 1,2. g tt k = 500 × 1,2 = 600 (kG/m). Tĩnh tải mái quy về lực tập trung G m1 tác dụng ở nhịp biên (không có cửa mái) được tính theo công thức: Stt Các lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn kG/m 2 Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán kG/m 2 1 2 lớp gạch lá nem + vữa lót dày 5 cm,γ=1800kG/m 3 90 1,3 117 2 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm, γ=1200 kG/m 3 144 1,3 187,2 3 Lớp bê tông chống thấm dày 4cm, γ=2500 kG/m 3 100 1,1 110 4 Panen 12×3 m dày 45 cm 320 1,1 352 G m1 = 0.5 × (G 1 + ∑ g m ) G m1 = 0,5 × (8,91 + 224,96) = 116,94 (T). -Với nhịp giữa có cửa mái: G m2 = 0,5 × (G 1 + ∑ g m + G 2 + 2×g k ×a) = 0,5 × (8,91 + 224,96 + 3,08 + 2× 0,6×12) = 125,68 (T). Điểm đặt của G m1 , G m2 cách trục định vị 0,15m và được thể hiện như hình vẽ: A B 2. Tĩnh tải do dầm cầu trục và ray cầu chạy : Trọng lượng tiêu chuẩn bản thân dầm cầu trục, ray cầu chạy : G d = G 1 + a×g r G 1 : trọng lượng bản thân dầm cầu trục, G 1 c =11,3 T, n =1,1 g r - trọng lượng ray và các lớp đệm, g r c = 150 (kG/m 2 ), n =1,1 G d = 1,1.(11,3 + 12× 0,15) = 14,41 (T) Tải trọng G d đặt cách trục định vị 0,75 m. 3. Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột : Tải trọng này tính theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột. * Cột biên: + Phần cột trên: G t = 0,5 × 0,4 × 4,1 × 2,5 × 1,1 = 2,255 (T). + Phầncột dưới: G d =( 0,5× 0,6× 5,45 + 0,5× 0,6 1 2 + ×0,4 )× 2,5 × 1,1 = 4,94 (T) * Cột giữa: + Phần cột trên: G t = 0,5 × 0,6 × 4,1 × 2,5 × 1,1 = 3,38 (T) + Phầncột dưới: G d =(0,5 × 0,8 × 5,45 +2×0,5 × 0,6 1, 2 2 + × 0,6 )× 2,5× 1,1= 6,74 (T) Tường xây gạch là tường tự chịu lực nên trọng lượng bản thân nó không gây ra nội lực cho khung. 4. Hoạt tải sửa chữa mái : Mái nhà công nghiệp ở đây là mái nặng cho nên ta lấy : Trị số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố đều trên 1m 2 mặt bằng mái lấy bằng p tc = 75 kG/m 2 , n = 1,3. Hoạt tải này đưa về thành lực tập trung P m đặt ở đầu cột. P m = 0,5×n×p tc ×a×L P m = 0,5 × 1,3 × 75 × 12 × 21 = 12285 (kG) = 12,285(T). Điểm đặt của P m đặt trùng với vị trí của 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, L K =19,5 m chế độ làm việc nặng tra bảng ta có : - Bề rộng của cầu trục : B = 6,3 (m). - Khoảng cách giữa hai trục bánh xe cầu trục : K = 4,4 (m). - Áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: P max = 22 (T) - Hệ số vượt tải theo TCVN 2737 - 1995, n=1.1. -Trọng lượng xe con G = 6,0 T Áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột D max xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực. D max = n × P max tc × ∑ = 4 1i i y . = 25 00 × 0,45 × 1,1 = 123 7,5 kG/m 2 - Tĩnh tải do toàn bộ mái: ∑ g m =(117+187 ,2+ 110).a.L + 3 52. a.(L -2. 1,5) + 123 7,5.a .2. 1.5 =(117+187 ,2+ 110). 12. 21 + 3 52. 12. 18. 24 2, 62 + 3,38 = 24 6 (T) N III = 24 6 + 28 , 82 = 27 4, 82 (T) N IV = 27 4, 82 + 6,74 = 28 1,56 - Lực cắt : Q I = Q II = Q III = Q IV = - 0 ,23 3 (T) 5. Nội lực do