Kỹ thuật thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép lắp ghép: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

269
lượt xem 73
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu có kết cấu gồm 4 chương: Chương 1 - Chỉ dẫn chung, chương 2 - Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng lắp ghép, chương 3 - Tính khung ngang nhà công nghiệp một tầng lắp ghép, chương 4 - Ví dụ tính toán. Phần 1 gồm nội dung 3 chương đầu. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép lắp ghép: Phần 1

TS. VƯƠNG NGỌC Lưu (Chủ biên) ThS. ĐỖ THỊ LẬP - ThS. ĐOẢN TRUNG KIÊN THIÉT KÉ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LAP g h é p (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ộ I-2010
LỜI NÓI ĐẨU Nêm 1991, bộ môn Kết cấu công trình Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã bên soạn tài liệu hướng dẫn đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép sô 2 "Thút k ế khang ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép lắp £h é p T à i liệu được biên soạn tuân theo TCVN 5574 - 1991 "Kết cấu bê tờĩg cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế' và đã đ ư ợ c N hà xuất bản Xây dựng ân hành năm 1991. Từ đó đến nay tài liệu đã đáp ứng tốt nhu cầu về giảiự dạy và học tập cho cán bộ giảng dạy và sinh viên ngành xây dựng dân ỉụng và công nghiệp. Dc nhu cầu phát triển của ngành xây dựng trong xu th ế hội nhập quốc tếy nâm 2005 Bộ Xây dựng đã ban hành TCXDVN 356 : 2005 "Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép -Tiêu chuân thiết kề'. Tiêu chuẩn này thay th ế cho T C V N 5574 : 1991. Nội dung TCXDVN 356 :2005 có nhiều điểm khác với TCVN 5574 : 1991, vì vậy đ ể đáp ứng nhu cầu về giảng dạy và học tập môn học Kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn mới, hàng loạt tài liệu và học tập về môn học này phải biên soạn lại trong đó có tài liệu hướng dẫn đồ áĩi BTCT sô'2. Hướng dẫn đồ án BTCT sô'2 biên soạn lần này tham khảo cuốn Hướng dẫn đồ án môn học bê tông cốt thép của Bộ môn Kết cấu c ô n g tr in h T rư ờ n g Đ ạ i h ọc K iế n tr ú c H ả N ộ i x u ấ t b ả n n ă m 1 9 9 1 (N X B Xây dựng) và các tài liệu liên quan khác. Cuốn sách phục uụ cho sinh viên ngành xây dựng dãn dụng và công nghiệp hệ chính quy và không chính quy, đóng thời là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư xây dựng và cho sinh viên các ngành kiến trúc, quy hoạch, đô thị... Do trình độ và thời gian có hạn chắc rang không tránh khỏi thiếu sót, nhóm biên soạn mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc đ ể có thế hoàn chỉrth tốt hơn. C ác tác giả 3
Chương 1 CHỈ DẪN CHUNG 1.1 . T H U Ậ T NGỮ , Đ Ơ N VỊ Đ O , KÝ H IỆ U Đ ê trá n h n h ầ m lẫ n và th u ậ n tiện c h o v iệ c th a m k h á o c á c tài liệu h iệ n h à n h về k ế t c ấ u bê tô n g cốt th ép , tr o n s c u ố n h ư ớ n g d ẫ n n à v sử d ụ n ạ c á c th u ậ t n g ữ , đ ơ n vị đ o , k ý h iệ u th e o q u y đ ịn h c ủ a T C X D V N 3 5 6 : 2 0 0 5 . 1.1.1. Thuật ngữ Cấp độ bển chịu nén của bê tông: ký hiệu bằng chữ B, là giá trị trung bình th ố n g kê c ủ a c ư ờ n g độ c h ịu n én tức thời, tính b ằ n g đ ơ n vị M P a với xác suất đ ả m b á o k h ô n g dưới 9 5 % xúc địn h irèn các m ẫ u lập p h ư ơ n g k ích thước tiêu chuẩn (I5 0 m m X 1 5 0m m X 1 5 0m m ) được c h ế tạo, d ư ỡ n g hộ tro ng đ iể u kiện liêu c h u ẩ n và th í n g h iệ m n én ở tuổi 28 ngày. C ấp độ bền chịu kéo của bê tónq: Ký hiệu bằmi chữ B, là giá trị trung hình ihống kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính hàng dơn vị M Pa, với xác suất đ ả m b ả o k h ô n g d ư ớ i 9 5 % , x á c đ ịn h trên c á c m ẩ u k é o tiêu c h u ấ n d ư ợ c c h ẽ tạo , d ư ỡ n g h ộ tr o n g đ iề u k iệ n tiêu c h u ẩ n v à th í nghiệm k é o ỏ' tu ổi 28 n q à y . K ế t c ấu bê tô n g c ố t thép: là kết c ấu là m từ bê tô n g c ó đ ặ t c ó t th c p c h ịu lực và c ố t th é p c ấ u tạo. C ác n ộ i lực tín h to á n d o c á c tá c đ ộ n g tro n g kết c ấu bê l ỏ n g c ố t th é p c h ịu bởi bê tô n g và cốt th é p c h ịu lực. C ố t th é p c h ịu lực: là c ố t th é p đ ặ t th e o tín h to á n . C ố t th é p c ấ u tạo: là c ố t th é p đ ặ t th e o y ê u c ầu c ấ u tạ o m à k h ô n g tính to án . C h iề u c a o là m việc c ủ a tiết d iệ n : là k h o á n g c á c h từ m é p c h ịu n cn c ủ a c ấ u k iệ n đ ế n trọ n g tâ m tiết d iệ n c ủ a c ố t th é p d ọ c c h ịu kéo (h ìn h 1 . 1 ). L ó p bê tô n g b á o vệ: là lớp bê tô n g có c h iể u d à y tríc h lừ m é p c ấ u k iệ n đ ế n bề m ặt gần nhất của thanh cốt thép (hình 1.1). 5
Trục trong tâm của cốt thép chiu kèo M iền chịu nén của tiết diện H ình 1.1: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép (ahr) chiều cao làm việc của tiết diện (Ì10) 1.1.2. Đơn vị đo: Sử dụng đơn vị do SI: Đ ơn vị chiều dài : m Đ ơn vị ứng s u ấ t : M Pa Đ ơn vị lực :N B á n g c h u y ế n đ ổ i đ ơ n vị x e m p h ụ lụ c 17. 1.1.3. Ký hiệu C á c ký h iệ u tro n g h ư ớ n g d ẫ n n à y p h ù h ợ p với T C X D V N 3 5 6 : 2 0 0 5 . b: chiều rộ n g tiết d iệ n c h ữ nhật, ch iều rộ n g sư ờ n tiết d iệ n c h ữ T, c h ữ I. b f, b' : chiều rộng cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo và v ù n g c h ịu nén. h: c h iề u c a o tiết d iệ n c h ữ n h ậ t, c h ữ T v à c h ữ I. hf, h'r : chiều cao phần cánh tiết diện chữ T và chữ I trong vùng chịu kéo và vùng chịu nén. a, a ’: k h o ả n g c á c h từ h ợ p lực tr o n g c ố t th é p c h ịu k é o ( A s); v à tro n g cố t th é p c h ịu n é n ( A ') đ ế n m é p n g o à i c ù n g g ầ n n h ấ t c ủ a tiế t diệ n . h0, hp: chiều cao làm việc của tiết diện: h0 = h - a; hỏ = h - a' x: c h iề u c a o v ù n g bê tô n g c h ịu n én . ẽ ,: chiều cao tương đối của vùng bê tông chiu nén, b ằn g — . h0 As : diện tích cốt thép chịu kéo; 6
A ': diện tích cốt thép chịu ncn. e, e 1: khoảng cách từ điếm đặt lực dọc N đến hợp lực cốt thép chịu kéo ( A s) và h ợ p lực trong c ố t thép chịu nén (A ' ). e0 : độ lệch tâm của lực dọc đối với trọng tâm tiết diện; /: nhịp cấu kiện; /0 : chiểu dài tính toán của cấu kiện chịu tác dụng của lực nén dọc; N, /
1.2.1. Cấp độ bền của bê tông Là khái niệm dùng đê biểu thị chất lượng của bê tông về một tính chất nào đó. T h e o T C X D V N 3 5 6 - 2 0 0 5 b ê tô n g c ó c á c c ấ p đ ộ b ề n c h ịu n é n : B 3,5; B5; B 7,5; B 1 0 ; B I 2,5; BI 5; B 20; B25; B 30; B 35; B40; B 45; B50; B 55; B 6 0 v à bê tô n g c ó c ấ p đ ộ b ề n c h ịu k é o : 3 ,0 ,5 ; B,0, 8 ; B ,l,2 ; B , l , 6 ; B,2,0; B.2,4; B, 2,8; B, 3,2 ; B, 3,6 ; B, 4,0. T h e o T C X D V N 3 5 6 - 2 0 0 5 : Đ ố i với c ấ u k iệ n b ê tô n g c ố t th é p c h ịu nén d ạ n g th a n h là m từ bê tỏ n g n ặ n g n ê n s ử d ụ n g b ê tô n g c ó c ấ p đ ộ b ề n n é n k h ô n g d ư ớ i B I 5; đối với c ấ u k iệ n b ê tô n g c ố t th é p c h ịu n é n d ạ n g th a n h c h ịu tải tr ọ n g lớ n (c ộ t c h ịu tải trọ n g c ẩu trụ c , c ộ t tầ n g dướ i c ủ a n h à n h iề u tầ n g ): n h ỏ h ơ n B 2 5. 1.2.2. Cường độ của bê tỏng C ư ờ n g đ ộ c ủ a b ê tô n g là c h ỉ tiê u q u a n trọ n g thê h iệ n k h ả n ă n g c h ịu lực c ủ a n ó , c ư ờ n g đ ộ c ủ a b ê tô n g p h ụ th u ộ c v à o th à n h p h ầ n và c ấ u trú c c ủ a bê tô n g , đ ư ợ c x á c đ ịn h b ằ n g c á c h th í n g h iệ m trê n c á c m ẫ u thử. C ư ờ n g đ ộ tiêu c h u ẩ n c ủ a b ê tô n g có: c ư ờ n g đ ộ c h ịu n é n d ọ c trụ c R bn và c ư ờ n g đ ộ c h ị u k é o d ọ c trụ c R btn. C ường độ tính toán của bê tông có: cường độ chịu nén dọc trục R b và cường độ chịu kéo dọc trục R bt, được sử dụng để tính cấu kiện theo trạng th á i g iớ i h ạ n th ứ n h ấ t. K h i tín h c ấ u k iệ n th e o trạ n g th á i giới h ạ n th ứ h a i (tính nứt; tính biến dạng) sử dụng cường độ chịu nén dọc trục R b scr và cường độ chịu kéo dọc trực R bt ser T rị s ố c ư ờ n g đ ộ tiê u c h u ẩ n và c ư ờ n g đ ộ tín h to á n c ủ a b ê tô n g p h ụ th u ộ c v à o c ấ p đ ộ b ề n , đ ư ợ c c h o tr o n g p h ụ lục 2 và 3. Lưu ỷ: trị số cường độ tính toán của bê tông chưa kể tới hệ số điều kiện là m v iệ c , k h i tín h to á n p h ả i lấy trị s ố c ư ờ n g đ ộ tín h to á n tro n g b ả n g n h â n với h ệ s ố đ i ề u k iệ n là m v iệ c c ủ a b ê tô n g . 1.2.3. C ốt thép C á c loại th é p là m c ố t c h o k ế t c ấ u b ê tô n g cốt th é p p h ả i đ ả m b ả o c á c y ê u c ầ u k ỹ t h u ậ t th e o tiê u c h u ẩ n h iệ n h à n h c ủ a n h à nướ c, g ồ m có c á c c h í tiê u k ỹ th u ậ t c h ín h : - T hành phần hóa học, phương pháp ch ế tạo. 8
- Các chí tiêu về cường độ, giới hạn bển và hệ sỏ hiến dộng của các giới hạn dó. - M ỏđun dàn hồi, độ giãn dài cực hạn, độ dẻo. - Khá năng hàn được. - Sự thay đối tính chất cơ học khi tăng, giảm nhiệt độ. - Giới hạn mói. Khi chọn cốt thép cần căn cứ vào: loại kết cấu, có hay không có ứng lực trước, điều kiện thi công và sử dụng nhà và công trình. 1.2.3.1. P h â n loại cốt th ép và p h ạ m vi sử d ụ n g T heo TCV N 1651 : 1985 có các loại cốt thép tròn trơn CI và cốt thép có gàn (cốt thép vằn) CII, CIII, CIV. T hép nhập khẩu từ Nga có các loại: - T hép, tròn trơn nhóm AI. - T hép vằn nhóm AII, AIII, AIV , A V , AVI. - T h é p g ia c ô n g n h iệ t: A T-1IIC, A T-IV , A T-V, A r V I, A r V II T hép tròn trơn nhóm Cl, AI thường sử dụng làm cốt đai. T hép CII, CIII, CIV , A1I, AIII, A IV , (AT - IIIC, A,.-IV) dùng làm cốt dọc. T hép cãng trong BTCT ứng lực trước, thường dùng các loại thép: A -V , A -V I (A T-V ~ A r-VI, A t-VII). 1.2.3.2. C ư ờ n g độ củ a cốt thép Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép (R sn) là giá trị nhỏ nhất được kiểm soát của giới hạn chảy thực tế hoặc quy ƯỚC (bằng ứng suất với biến dạng dư là 0,2% ) với xác suất không dưới 95% . Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép được xác định: R R = — *=-.7 ' Ys s' ys - hệ số độ tin cậy của cốt thép; ysi - hệ số điều kiện làm việc của cốt thép. Trị số cường độ tính toán và hệ số điều kiện làm việc của cốt thép cho trong phụ lục 6 và 7. 9
1.3. T Ả I T R Ọ N G VÀ T Á C Đ Ộ N G K hi thiết k ế nhà và công trình cần tính đến các tài trọng sinh ra trong quá trình sử dụng, thi công, c h ế tạo, vận chuyển các kết cấu. Các tải trọng này được xác định theo tiêu chuẩn th iết k ế TCVN 2737 - 1995 - tải trọng và tác động. 1.3.1. Tải trọng 1.3.1.1. Phàn loại tải trọng T h e o thời g ia n , tải tr ọ n g đ ư ợ c p h â n th à n h b a loại: - Tải trọng thường xuyên: là các tải trọng tác dụng không biến đổi (p h ư ơ n g c h iề u tá c d ụ n g , trị số, q u y lu ậ t p h â n b ố ) tro n g q u á trìn h x â y d ự n g và sử dụng công trình. V í dụ: trọng lượng bản thân kết cấu chịu lực và kết cấu bao che. - Tải trọng tạm thời (hoạt tải) là các tải trọng có thể không có trong m ột giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng công trình. Tải trọng tạm thời bao gồm : + T ả i tr ọ n g tạ m thời dài h ạ n , V í d ụ : tr ọ n g lư ợ n g v á c h n g ă n tạ m thời, tải tr ọ n g tá c d ụ n g lê n sàn d o v ậ t liệ u c h ứ a tr o n g c á c k h o c h ứ a , tải trọ n g th ẳ n g đ ứ n g d o c ầ u trụ c . + Tải trọng tạm thời ngắn hạn, ví dụ: tải trọng sử dụng trên sàn nhà ở, nhà c ô n g c ộ n g , n h à sả n x u ấ t v à n h à n ô n g n g h iệ p , tải tr ọ n g g ió . - Tải trọng đặc biệt: Tải trọng động đất, tải trọng do n ổ ... Đ ể x á c đ ịn h tải trọ n g th ư ờ n g x u y ê n (tĩn h tải) d ự a v à o c ấ u tạ o cụ th ể c ủ a c á c b ộ p h ậ n c ô n g trìn h ; tải tr ọ n g tạ m th ờ i lấ y th e o T C V N 2 7 3 7 - 1995. K h i tín h k ế t c ấ u th e o tr ạ n g th á i g iớ i h ạ n c ầ n x á c đ ịn h tải tr ọ n g tiê u c h u ẩ n và tải trọng tính toán: q = n X q lc q - tải trọng tính toán (tĩnh tải; hoạt tải); q ,c - tải trọng tiêu chuẩn (tĩnh tải; hoạt tải); n - hệ số độ tin cậy của tải trọng (hệ số vượt tải). 1.3.1.2. T ổ hợp tải trọng T ải tr ọ n g th ư ờ n g x u y ê n (tĩn h tải) tác d ụ n g vào k ế t c ấ u thì n ộ i lực k h ô n g th a y đ ổ i, n h u n g với c á c h o ạ t tả i, tù y th e o vị trí, p h ư ơ n g c h iề u tá c d ụ n g , n ộ i 10
lực trong kết cấu sẽ thay đổi theo vì thế khi tính kết cấu cần phải tổ hợp tải trọng, để từ đó tìm được nội lực bất lợi nhất. Có hai tổ hợp tải trọng: 1) Tố hợp tải trọng cơ bản. 2) Tố hợp tải trọng đặc biệt. Tổ họp tải trọng cơ bản gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải), tải trọng tạm thời dài hạn và tạm thời ngắn hạn. Tổ hợp tải trọng đặc b iệt gồm các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn. Tổ hợp tải trọng đặc biệt do tác động của động đất không tính đến tải trọng gió. 1. Hệ số tổ hợp tải trọng Tổ hợp cơ bản chỉ xét m ột tải trọng tạm thời L (1 hoạt tải) thì các giá trị nội lực d o tải trọng tạm thời đ ư ợ c nhân với hệ số tổ h ợ p bằng 1. Tổ hợp cơ bản xét đến hai hoạt tải trở lên thì các giá trị nội lực do hoạt tải đươc nhân với hệ số tổ hợp bằng 0,9.
Chưong 2 CÂU TẠO NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG LẮP GHÉP 2.1. XÁC ĐINH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG NHÀ Xuất phát từ yêu cầu dây chuyền công nghệ, việc lựa chọn kích thước khung ngang cần chú ý đảm bảo không gian cần thiết cho sản xuất, mặt khác cần đảm bảo các yêu cầu kinh tế kỹ thuật nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu xây dựng, giảm giá thành công trình. Khi xác định kích thước khung ngang nhà cũng cần lựa chọn bước cột (a) sao cho thích hợp. Bước cột nhà công nghiệp m ột tầng có thể chọn a = 6,00m; 9,00m; 12,00m. Bước cột 12,00m giảm số lượng cấu kiện lắp ghép, tăng diện tích sử dụng nhưng cũng làm tăng chi phí vật liệu. 2.1.1. Xác định nhịp khung ngang (nhịp nhà = L) Sau khi chọn m ặt bằng nhà và lưới cột, cần căn cứ vào trục định vị của cột để xác định nhịp khung ngang. Với nhà công nghiệp m ột tầng, trục định vị của cột lấy như sau. Trục dầm cầu chay Tưởng bao che / 7/ / / / / 1 / / / / iĩr ụ c định vị
- Cột biên: trục định vị củ a cột phụ thuộc vào sức trục c ủ a c ầ u trục. + Khi sức trực của cầu trục (Q) < 3Ơ0 kN (301), trục định vị trùng với m ép ngoài cột (hình 2.1). + Khi sức trục của cầu trục Q > 300 kN (30T); trục đ ịnh vị lấy cách m ép ngoài cột 25cm (hình 2.2). (2 > €> 1- cột biên 2- tường bao che 3- trục định vị 4- trục dầm cắu chạy Ỷ :250 1ì ^ 5- cột giữa 2-2 300kN - Cột giữa: trục định vị trùng với trục hình học của cột (hình 2.3) 0 - X \ / (D 3-3 Hnh 2.3: Trục đinh vị cột ỳữa 13
V ớ i k ế t c ấ u n h à c ô n g n g h i ệ p m ộ t tầ n g lắ p g h é p n ê n s ử d ụ n g c á c c ấ u k iệ n đ ịn h h ìn h , k h i đ ó , n h ịp n h à (n h ịp k h u n g n g a n g ) x á c đ ịn h n h ư sau: L — L k + 2À. L - n h ịp n h à (n h ịp k h u n g n g a n g ); L k - n h ịp c ủ a c ầ u tr ụ c (x á c đ ịn h th e o sức tr ụ c c ủ a c ầ u trụ c); Ằ - k h o ả n g c á c h từ trụ c đ ịn h vị đ ế n trụ c d ầ m c ầ u trục. X - 7 5 0 m m h o ặ c lOOOmm. 2.1.2. Xác định chiều cao khung C h iề u c a o n h à : tín h từ m ặ t s à n h o à n th iệ n (c ố t ± 0 ,0 0 ) đ ế n p h ầ n d ư ớ i c ủ a k ế t c ấ u đ ỡ m á i ( d ầ m m á i, d à n m á i) c h ín h là c h i ề u c a o c ủ a k h u n g n g a n g . T r o n g n h à c ô n g n g h i ệ p m ộ t tầ n g lắ p g h é p c ó c ầ u trụ c , c h iề u c a o n h à n ê n lấy ( k h ô n g p h ụ th u ộ c v à o tải tr ọ n g c ủ a c ầ u trụ c th e o b ả n g 2 . 1 ). Bảng 2.1 Nhịp nhà L (m) Chiểu cao nhà (m) 18 ; 24 8,4 18 ; 24 9,6 18; 24 10,8 18; 24; 30 12,6 18; 24; 30 14,4 24; 30 16,2 24; 30 18,0 N h à k h u n g b ê t ỏ n g c ố t th é p lắ p g h é p c ó c ầ u trụ c với sức trụ c Q < 50Ơ kN (5 0 T ), k h i c h iề u c a o n h à d ư ớ i 18m , c a o trìn h m ặ t trê n vai c ộ t n ê n lấ y th e o b ả n g 2 .2 . Bảng 2.2. Cao độ mặt trên vai cột Nhịp nhà Chiều cao nhà Sức trục của cầu (m) khi bước cột (a) (m) (m) trục (kN ) a = 6m a = I2m 18; 24 8,4 100 5,2 4,6 18,24 9,6 100; 200 5,8 5,4 18, 24 10,8 100;200 7,0 6,6 14
Bang 2.2 (tiếp theo) Cao độ mặt trên vai cột N hịp nhà Chiều cao nhà Sức trục của cầu (m) khi bước cột (a) (m) (m) trục ( kN) a = 6m a = 12 m 18; 24; 30 12,6 100; 200; 300 8,5 8,1 18; 24; 30 14,4 100; 200; 300 10,3 9,9 24; 30 16,2 300; 500 11,5 11, 1 24; 30 18,0 3 0 0 ;5 0 0 13,3 12,9 X ác định chiểu cao tính toán của khung ngang: Căn cứ theo yêu cầu công nghệ, khi đă chọn được chiều cao nhà và cao trình đến m ặt trên vai cột có thể xác định được chiều cao tính toán của k h u n g ngang (hình 2.4). ì ... Hc. chiéu dái ỉũàn còt H , : chiéu dãi phẩn trên vai cột Ha: chiéu dài phẩn dưới vai cột Đ : cao trinh ởỉnh cột R : cao trinh ray V : cao trinh vai cột M : cao trinh mát trén m óng Ha : khoảng cách lừ đỉnh ray đến m ật trên của xe con a. : khoảng cách từ m ật cùa xe con đến m ép dưới của két cấu mảy lực m ải a. > 100mm a2 : khoảng cách từ m ặt nén ( í 0,00) đến cao (rỉnh mặt trẽn m óng (* M) a 2 > 400mm a 3 : chiếu dải ổoạn CỘI chôn vào m óng a3> hd (chiéu cao tiết diện phẩn c ộ ỉ dưới vai) a 4 : khoảng hờ lừ m ép cầu trục đến m ép trong cột a4 > 60mm H ìn h 2.4: Xác định chiều cao tính toán khung tỉgatìg 15
Chiều cao tính toán của khung ngang: H = H, + Hd H, = Đ - V Đ = R + H cc + âị H d = V + a2 V = R - h, - hdcc h r - chiều cao ray; h dc. - chiều cao dầm cầu chạy. C hiều dài toàn cột H c : H c = H t + H d + a3 2.1.3. Xác định kích thước tiết diện cột K íc h th ư ớ c tiết d iệ n c ộ t tro n g m ọ i trư ờ n g h ợ p c ầ n đ ả m b ả o đ ộ m a n h th eo c ả hai p h ư ơ n g , với tiế t d iệ n c h ữ n h ậ t, đ ộ m ả n h : X = 7 -^— < 3 1 , b là bề rộ n g b(h) tiết diện, h là bề c a o tiết diện. ib = 0,288b; ih = 0,288h /0 - chiều dài tính toán phần cột trên vài và phần cột dưới vai (xác định /0 theo phụ lục 15). C h iề u c a o tiết d iệ n p h ầ n c ộ t trê n vai (h t) c ầ n đ ả m b ả o k h e h ở c ầ n th iết giữa m ép cột và cầu trục (> 60m m hình 2.4) đồng thời phải đủ diện tích tựa c h o k ế t c ấ u m a n g lực m á i ( d ầ m m á i, d à n m á i . . . ) m à k h ô n g c ầ n m ở rộ n g tiết d iệ n d ầ u cộ t. C ộ t b iê n c h ỉ c ó m ộ t c ấ u k iệ n m á i tự a lên n ê n h, lấy k h ô n g n h ỏ hơn 30cm (h, cột bién > 30cm ). Cột giữa có hai cấu kiện m ái tựa lên nên h, lây không nhỏ hơn 50cm (hlcộIgiữa > 50cin). C h iề u c a o tiết d iệ n p h ầ n c ộ t d ư ớ i vai (h d) p h ụ th u ộ c c h ủ y ế u v à o k h á n ă n g c h ịu lực c ủ a c ộ t, v ào đ ộ c ứ n g đ ể b iế n d ạ n g c ủ a k h u n g n g a n g k h ô n g ản h í ì 1 \ í l l h ư ở n g tới s ự là m việc c ủ a c ầ u trụ c : h,i = — -r — Hd . d ự o 14 r 1 1 \ ( 1 1 C h iề u rộ n g c ộ t p h ầ n trê n v à d ư ớ i vai b = —— I— —- H, V 2 0 25 J K íc h th ư ớ c tiết d iệ n c ộ t c ó th ể c h ọ n th e o th iế t k ế đ ịn h h ìn h n h ư sau: + K h i b ư ớ c c ộ t (a) = 6 m : c h iể u rộ n g c ộ t b = 4 0 c m + K h i b ư ớ c c ộ t (a) = 1 2m : c h iề u rộ n g c ộ t b = 5 0 c m C h iề u c a o tiết d iệ n cộ t: c ộ t b iê n : h, = 4 0 c m , h d = 6 0 c m c ộ t giữ a: h, = 5 0 m , h d = 8 0 c m 16
- C họn kích thước vai cột: Vai cột để đỡ dầm cầu chạy, thường được kiểm tra theo công xôn ngắn (với /v < 0 ,9 h 0; h0 là chiều cao làm việc của tiết diện công xôn tại chỗ tiếp giáp với m ép cột). Kích thước vai cột được xác định như sau (hình 2.5). /v (độ vươn ra phía ngoài m ép cột (phần dưới vai) > 20cm và lấy theo bội số củ a 5cm khi /v < 4 0 cm , bội số của lOcm khi /v > 40cm . + C hiều cao m ép ngoài c ủ a công xôn > 20cm và lấy theo bội sô' của lOcm; căn cứ theo sức trục của cầu trục, hv có thể lấy nhự sau: Khi Q = 50kN : hv > 30cm Q = lOOkN ; hv > 40cm Q = ( 1 5 0 - 2 0 0 ) kN ; hv > 50cm Trong mọi trường hợp hv > —h 1 + Chiều dài vai cột phía trên / > —h + Góc nghiêng mép dưới vai cột a = 45°. 2.2. LỰA CHỌN CÁC CẤU KIỆN KHÁC TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG LẮP GHÉP Trong nhà công nghiệp một tầng lắp ghép còn bao gồm một số kết cấu khác có liên quan tới khung ngang nhà: Kết cấu mái (cấu tạo của lớp mái, panen mái, dầm hoặc dàn mái); dẩm cầu chạy, khung cửa m ái... Tuy nhiên do nội dung đồ án số 2 chỉ tập trung vào việc thiết kế khung ngang nhà (thiết k ế cột khung), do đó đối với các kết cấu nêu trên, chỉ lựa chọn sơ bộ hình dạng kích thước để có thể xác định tải trọng tĩnh truyển vào khung và đồng thời vẽ được mặt cắt ngang nhà. 17
2.2.1. Cấu tạo mái - N ếu nhà cao từ 7m trở lên và có thông gió tốt thì trong các nhà xưởng thông thường, có thể không làm lớp cách nhiệt (hình 2.6). 1- 2 lớp gạch lá nem dày 3 cm Y = 1800 kG/m3,n = 1,1 2- 2 lớp vữa lót dày 3 cm Ỵ = 1800 kG/m3, n = 1,3 Ậ 3- đan bêtông chống thấm dày 4 cm 3 Y = 2500 kG/m3, n = 1,1 4 , ' .... , 4- panen có sườn H ình 2.6: Cấu tạo các lớp mái Nếu phân xưởng cần cách nhiệt, có thể cấu tạo các lớp mái như sau (hình 2.7) 1- 2 lớp gạch lá nem dày 3 cm Y =1800 kG/m3, n = 1,1 2- 2 lớp vữa lót dày 3 cm 7=1800 kG/m3, n = 1,3 3- lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm ì Y =1200 kG/m3,n = 1,2 2 4- bêtông chống thấm dày 4cm 3 Y =2500 kG/m3,n = 1,1 5 5- panen có sườn H ình 2.7: Cấu tạo mái có lớp cách nhiệt - Chọn panen mái: Nhà công nghiệp thường sử dụng panen có sườn đúc sẩn,chiều dàipanen bằngkhoảng cách giữa các khung ngang nhà(bằng bước cột a). Panen dài 6,00m sử dụng bê tông thông thường (không ứng lực trước); panen dài 9m, 12m sử dụng bê tông cốt thép ứng lực trước. Panen 6m có các kích thước: 6000 X 1500 X 300mm 6000 X 3000 X 300mm Panen 12m có các kích thước 12000 X 15000 X 450mm 1200 X 3000 X 450mm Nếu kết cấu mang lực mái là dàn, nên chọn bề rộng panen bằng khoảng cách giữa các mắt trên thanh cánh thượng của dàn (để lực tập trung từ sườn 18
dọc của panen truyền vào đúng mắt dàn, tránh được hiện tượng uốn cục bộ thanh cánh thượng). coị o>| VmZZẾỊZZZZttỊZZMZZL 50 1490 2-2 H ình 2.8: Cấu tạo panen mái dải ốm - Chọn khung cửa mái: trong nhà công nghiệp cửa mái để chiếu sáng và tihông gió, khung cửa mái có nhiều loại, kích thước, khung cửa mái cần chọn s;ao cho thích hợp với chức năng sử dụng (chiếu sáng, thông gió). Hình 2.9 thể hiiện một số loại khung cửa mái thông dụng: nhịp cửa mái ( / J tùy thuộc vào rnhịp nhà, khi nhịp nhà L < 18m; /cm = 6m; khi L > I8m —» /cm = 12m; thường \ *% /cm = i + Ì L . Chiều cao khung cửa mái lấy theo yêu cầu chiếu sáng. 3 2 Khung cửa mái có nhịp /cm = 6,00m, trọng lượng tiêu chuẩn kể cả khung c:ửa, kính v .v ... là 30kN. Nếu nhịp cửa mái /cm= 12m trọng lượng tiêu chuẩn k ể cả khung cửa, kính v .v ... là 4,5 kN. - Chọn kết cấu mang lực mái (dầm mái, dàn mái). Căn cứ vào nhịp nhà (L) vào điều kiện vận chuyển và thi công để chọn kết c:ấu mang lực mái. Khi nhịp nhà L < 18m chọn dầm; khi nhịp nhà L > 24m chọn dàn; có thể chọn dầm bê tông cốt thép ứng lực trước. 19
lm = 6000 - 12000 H ình 2.9: Khung của mái Vói mái nhà dốc 2 phía, hình dạng dầm, dàn và kích thưóe sơ bộ chọn như sau (hình 2.10). m m m rn / b / ^ / / tỂ / d jjh — H ìn h 2.10: a) Dấm mái; b) Dàn mái + Kích thước dầm mái: ' \ 1 ' b' (chiều rộng cánh thượng) = L , L nhịp dầm. 50 ■ 60 b' = ( 2 0 0 - 400)mm bc (chiều rộng cánh hạ) = (200 - 250)mm ( 1 p h (chiểu cao đầu dầm) = — -ỉ- — 120 35 20
* ( 1 1 h„ (chiều cao giữa dầm) = — -r — L 8 1 10 15 + Kích thước dàn mái: h (chiều cao giữa dàn) = L, L nhịp dàn 7 ;9 .L h (chiều cao đầu dàn) = hg - i — , i độ dốc thanh thượng của dàn Đ ể xác định trọng lượng dầm mái, dàn mái có thể lấy theo bảng sau (bảng 2.3, 2.4). Bảng 2.3 Trọng lượng tiêu Nhịp dầm L(m) b' (mm) bc (mm) chuẩn (kN) 12 280 170 41 15 320 240 59 18 400 280 77 Bảng 2.4 Nhịp dàn L(m) Trọng lượng tiêu chuẩn (kN) 18 66 24 96 30 149 2.2.2. Dầm cầu trục Trong nhà công nghiệp, dầm cầu b', trục là một loại kết cấu quan trọng, dầm cầu trục chịu tác dụng của tải trọng do cầu trục (áp lực thẳng đứng Pmax và lực xô ngang khi hãm xe con Tmax). Dầm cầu trục bằng bê tông cốt thép thường dùng khi nhịp dầm bằng 6m; sức trục Q < 300kN. Khi nhịp cầu trục lớn hơn, sức trục Q > 300 kN thì dùng dầm BTCT ứng lực trước hoặc dầm thép. Hình 2.11 21
Tiết diện dầm cầu trục thượng là chữ T, kích thưóe tiết diện dầm (hình 2.11) lấy như sau: :'ĩ + h (chiều cao dầm) = A V — L , L là nhịp dầm, L nhịp dầm = a (bước cột) V6 10 J I J *'« i, . , . V \ ' í 11 \ • 1 «. ■ + b' (chiều rộng cánh) = _ L ^ _ L ,10 : 20 , .V + b (chiều rộng sườn) = 20 + 30cm. V - Để liên kết đường ray với dầm cầu truc chiều rông tối thiểu của cánh (b ;min) = ( 5 0 - 5 5 ) c m . Có thể chọn dầm cầu trục định hình với các kích thước tiết diện như sau: h = (60 - 140)cm, mỗi lần chọn tăng lên 20cm b = (20 - 30)cm. b; = (57 - 70)cm Khi dầm cầu trục có nhịp L = 6,00m; h^. = 12cm, b'c = 57cm các kích thước khác của tiết diện và trọng lượng tiêu chuẩn của dầm (gtc) lấy theo bảng 2.5. Bảng 2.5 Sức trục Q Nhịp nhà L h b gK (kN) (m) (cm) (cm) (kN) 5 12 - 30 80 21 31 10 1 2 -2 4 80 21 31 15 1 2 -3 0 100 20 42 20 1 2 -3 0 100 20 42 30 1 2 -3 0 100 20 42 - Đ ường ray: Đ ể xác định cao trình đỉnh cột và xác định tĩnh tải do dầm cầu trục, có thể lấy chiều cao ray (hr) và trọng lượng tiêu chuẩn bản thân lm dài nay (gtc) kể cả các chi tiết liên kết ray với dầm và các lớp đệm theo bảng 2.6. 22