Thiết kế nhà máy cơ khí Hòa Bình

PhÇn III ThiÕt kÕ NÒN Vµ MãNG 15% Gi¸o viªn h­íng dÉn : NG¦T.KS. NguyÔn H÷u Kh¸ng Sinh viªn thùc hiÖn : TrÇn V¨n TuyÓn Líp : 04X3 NhiÖm vô: ThiÕt kÕ mãng M1 d­íi cét trôc A M2 d­íi cét trôc D i. ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh Theo “B¸o c¸o kÕt qu¶ kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh: Nhµ x­ëng s¶n xuÊt chÝnh giai ®o¹n phôc vô thiÕt kÕ kü thuËt “: khu ®Êt x©y dùng t­¬ng ®èi b»ng ph¼ng, cao ®é trung b×nh cu¶ mÆt ®Êt +4.25m ®­îc kh¶o s¸t b»ng ph­¬ng ph¸p khoan th¨m dß.Tõ trªn xuèng d­íi c¸c líp ®Êt cã chiÒu dµy Ýt thay ®æi trong mÆt b»ng : Líp 1: §Êt ®¾p dµy trung b×nh 0,43 m, Líp 2: SÐt pha dµy trung b×nh 3,9 m, Líp 3: C¸t pha chiÒu dµy ch­a kÕt thóc ë ®é s©u 12 m, Mùc n­íc ngÇm ë ®é s©u 2,4 m kÓ tõ mÆt ®Êt. B¶ng chØ tiªu c¬ häc, vËt lý c¸c líp ®Êt TT Tªn líp ®Êt KN/m KN/m W (%) W (%) W (%) C (kPa) E (kPa) 1 §Êt ®¾p 18,2 - - - - - - - 2 SÐt pha 18,6 27,2 34 40,9 24,1 16 14 6700 3 C¸t pha 18,8 26,5 29 31,6 24,8 19 7 7200 ii. ®¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh Líp 1: §Êt ®¾p dµy trung b×nh 0,43 (m), ®Êt t­¬ng ®èi tèt. Líp 2: SÐt pha dµy trung b×nh 3,9 m §é sÖt: 0,5 ®Êt ë tr¹ng th¸i dÎo mÒm, cã m«®un biÕn d¹ng E = 6700 (Kpa), ®Êt trung b×nh. HÖ sè rçng: ; Dung träng ®Èy næi: (KN/m3); Líp 3: C¸t pha cã chiÒu dµy ch­a kÕt thóc ë ®é s©u 12m. 0,5 §Êt ë tr¹ng th¸i dÎo, cã m«®un biÕn d¹ng E = 7200 Kpa, ®Êt trung b×nh. ; (KN/m); iii. nhiÖm vô ®­îc giao ThiÕt kÕ mãng d­íi ch©n cét khung trôc K5: Mãng M1 d­íi cét trôc A; Mãng M2 d­íi cét trôc D; iv. chän lo¹i nÒn vµ mãng C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Æc ®iÓm c«ng tr×nh, t¶i träng, ®Þa ®iÓm x©y dùng ta chän ph­¬ng ¸n mãng n«ng trªn nÒn thiªn nhiªn. V. thiÕt kÕ mãng m1 d­íi cét trôc A Tra b¶ng TCXD 45-78 ®èi víi nhµ khung thÐp cã t­êng chÌn: §é lón tuyÖt ®èi giíi h¹n: cm; §é lón lÖch t­¬ng ®èi giíi h¹n: ; Chän cao tr×nh cèt ®Ønh mãng . MÆt trªn mãng c¸ch mÆt ®Êt tù nhiªn +0,2m (t«n nÒn 0,2m) Néi lùc tÝnh to¸n t¹i ch©n cét biªn ë khung K5 trôc 5 - A tõ b¶ng tæ hîp néi lùc . M = - 83,43 KN.m N = - 50,13 KN Q = - 2,14 KN Gi»ng mãng tiÕt diÖn 2550 cm. Träng l­îng gi»ng mãng vµ mét phÇn ®Ønh mãng truyÒn vµo ®µi mãng. T­êng chÌn cao 3m Träng l­îng t­êng chÌn vµ c¸c líp tr¸t t­êng truyÒn vµo ®µi mãng . ; T¶i träng tÝnh to¸n cã kÓ ®Õn träng l­îng gi»ng mãng, t­êng chÌn . ; T¶i träng cã kÓ ®Õn träng l­îng gi»ng mãng, t­êng chÌn g©y ra m« men lÖch t©m víi ®é lÖch t©m e = 0,375 m. ; T¶i träng tiªu chuÈn ; ; ; §é s©u ch«n mãng Bul«ng liªn kÕt ch©n cét víi mãng lµ bul«ng nhãm 1, víi bªt«ng mãng #200 th× bul«ng ch«n vµo mãng lµ 810mm vµ thªm 100mm tõ ch©n bul«ng ®Õn ®¸y mãng. Chän ®é s©u ch«n mãng h = 1,0m kÓ tõ cèt tù nhiªn, chiÒu cao mãng h = 1,2m, ®¸y mãng ®Æt vµo líp ®Êt thø 2 lµ: 1,0 - 0,43 = 0,57m. ThiÕt kÕ mét líp bª t«ng g¹ch vì #75, dµy 100mm lãt ®¸y mãng. X¸c ®Þnh kÝch th­íc s¬ bé ®Õ mãng DiÖn tÝch s¬ bé ®¸y mãng : Líp ®Êt t«n nÒn dµy: cã ; Trong ®ã : ; C¸c th«ng sè ®Êt: ; ; Tra b¶ng 3.1 vµ 3.2 s¸ch h­íng dÉn ®å ¸n ta cã c¸c hÖ sè ®Ó tÝnh ¸p lùc tiªu chuÈn cña nÒn ®Êt lµ: A = 0,36 ; B = 2,43 ; D = 5,0 vµ ®Êt sÐt pha cã IL > 0,5 v× lµ nhµ khung, v× chØ tiªu c¬ lÝ cña ®Êt nÒn lÊy theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trùc tiÕp ®èi víi ®Êt. C­êng ®é tÝnh to¸n cña nÒn: ; ; Gi¶ thiÕt bÒ réng mãng b = 1,2 m ; DiÖn tÝch s¬ bé cña ®Õ mãng : ; V× mãng chÞu t¶i lÖch t©m lín nªn ta t¨ng diÖn tÝch ®Õ mãng: F’ = 1,4.F = 1,41,110 = 1,554 (m2) Chän ®Õ mãng h×nh ch÷ nhËt: lÊy b = 1,2 (m); l = 1,7 (m) ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®Õ mãng: §é lÖch t©m cña mãng: ; ; ; ; ; ; KÝch th­íc ®¸y mãng: b l = 1,2 1,7 (m). KiÓm tra kÝch th­íc s¬ bé ®Õ mãng theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. Mãng cã b < 10 m, nÒn ®Êt cã chiÒu dµy Lín, ta tÝnh lón theo ph­¬ng ph¸p céng lón c¸c líp. Chia ®Êt d­íi ®Õ mãng thµnh c¸c líp ®ång nhÊt cã chiÒu dµy (m), øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm trªn trôc th¼ng ®øng qua O do mãng A – 5 g©y ra ; øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y mãng: ; K ®­îc tra b¶ng theo vµ tØ sè øng suÊt b¶n th©n t¹i träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng : ; ¶nh h­ëng cu¶ c¸c mãng l©n cËn ®Õn mãng ®ang tÝnh rÊt nhá so víi gi¸ trÞ do b¶n th©n nã g©y ra do ®ã ta kh«ng tÝnh ¶nh h­ëng cña c¸c mãng l©n cËn. LËp b¶ng: Líp ®Êt §iÓm §é s©u z (m) K ( KPa) ( KPa ) SÐt Pha 0 0 0 1,417 1,00 72,87 10,60 1 0,3 0,5 0,941 68,571 16,182 2 0,6 1,0 0,766 55,818 21,762 3 0,9 1,5 0,572 41,682 27,342 4 1,2 2,0 0,416 30,314 32,922 5 1,5 2,5 0,311 22,663 38,502 6 1,8 3,0 0,237 17,270 44,082 7 2,1 3,5 0,184 13,408 49,662 8 2,4 4,0 0,146 10,639 55,242 9 2,7 4,5 0,119 8,672 60,822 10 3,0 5,0 0,099 7,214 66,402 11 3,3 5,5 0,083 6,048 71,982 12 3,6 6,0 0,071 5,174 77,562 T¹i ®é s©u 2,4 kÓ tõ ®¸y mãng ~=; Do vËy ta lÊy giíi h¹n nÒn ®Õn ®é s©u z = 2,4 m kÓ tõ ®¸y mãng. TÝnh ®é lón S cña nÒn: TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o mãng Dïng bªt«ng # M200, Rn= 9000 KPa, Rk= 750 KPa, thÐp AII cã Ra=280000 KPa. Khi tÝnh to¸n ®é bÒn cña mãng ta dïng t¶i träng tÝnh to¸n cña tæ hîp bÊt lîi nhÊt. ¸p lùc tÝnh to¸n ë ®¸y mãng: ; ; ; C¨n cø h×nh vÏ bªn ta cã: XÐt hai tam gi¸c ®ång d¹ng ~ cã TÝnh ®­îc: ; XÐt hai tam gi¸c ®ång d¹ng ~ cã ; §Õ mãng cã líp bª t«ng lãt dµy 0,1m nªn chän §Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn thi c«ng l¾p ghÐp chän mãng cã chiÒu cao 1,2m, bËc trªn cïng cao 0,5m. KiÓm tra chäc thñng cña bËc mãng d­íi cïng theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng. Do diÖn tÝch ®¸y th¸p chäc thñng n»m ngoµi ph¹m vi ®Õ mãng (diÖn tÝch ®¸y th¸p chäc thñng kh«ng c¾t qua diÖn tÝch ®Õ mãng) do vËy kh«ng cÇn kiÓn tra ®iÒu kiÖn ®©m thñng. TÝnh to¸n cèt thÐp mãng. M«men t­¬ng øng t¹i c¸c mÆt ngµm I-I: M«men t­¬ng øng t¹i c¸c mÆt ngµm II-II: DiÖn tÝch cèt thÐp dïng ®Ó chÞu m«men MI: ChiÒu dµi thanh thÐp: l1 = l – 2.a’ = 1700 – 2x25 = 1650 mm Kho¶ng c¸ch bè trÝ cèt thÐp: b’ = b – 2x25 –2x15 = 1200 – 80 = 1120 mm. Chän a = 1120/7 = 160 mm cã Fa = 6,28 cm2. DiÖn tÝch cèt thÐp dïng ®Ó chÞu m«men MII: ChiÒu dµi thanh thÐp: b1 = b – 2.a’ = 1200 – 2x25 = 1150 mm Kho¶ng c¸ch bè trÝ cèt thÐp: l’ =l – 2x25 –2x25 = 1700 – 100 = 1600 mm. Chän 9f10 a = 1600/ 8 = 200 mm, cã Fa = 7,065 cm2. TÝnh cèt thÐp däc cho bËc trªn cïng n©ng cao: BËc trªn cïng cña cét ®­îc xem nh­ cét chÞu nÐn ®óng t©m, c«ng thøc tÝnh cèt thÐp däc cho bËc trªn cïng: Trong ®ã: N = 15060 kG – lùc däc tÝnh to¸n t¹i mÆt mãng. Rn = 90 kG/cm2 – c­êng ®é chÞu nÐn cña bªt«ng. F = 20400 cm2. Rac = 2800 Kg/cm2 §Æt cèt thÐp däc theo cÊu t¹o: Chän thÐp däc 10f14. ThÐp ®ai f10 a200. vi. thiÕt kÕ mãng m2 d­íi cét trôc d Chän cèt ®Ønh mãng . MÆt trªn mãng c¸ch mÆt ®Êt tù nhiªn + 0,2m (t«n nÒn 0,2m). Néi lùc tÝnh to¸n t¹i ch©n cét gi÷a ë khung K5 trôc 5 - D tõ b¶ng tæ hîp néi lùc . M = 148,03 KN.m N = -109,95 KN Q = 28,40 KN Gi»ng mãng tiÕt diÖn 2550 cm. Träng l­îng gi»ng mãng vµ mét phÇn ®Ønh mãng truyÒn vµo ®µi mãng. ; T¶i träng tÝnh to¸n cã kÓ ®Õn träng l­îng gi»ng mãng ; Víi cét gi÷a chØ cã gi»ng mãng kh«ng cã t­êng chÌn, tim gi»ng mãng ®­îc thiÕt kÕ lÖch so víi tim mãng nªn t¶i träng cã kÓ ®Õn träng l­îng gi»ng mãng, g©y ra m« men lÖch t©m víi ®é ®é lÖch t©m e = 0,325 m. ; T¶i träng tiªu chuÈn ; ; ; §é s©u ch«n mãng Bul«ng liªn kÕt ch©n cét víi mãng lµ bul«ng nhãm 1, víi bªt«ng mãng #200 th× bul«ng ch«n vµo mãng lµ 810mm vµ thªm 100mm tõ ch©n bul«ng ®Õn ®¸y mãng. Chän ®é s©u ch«n mãng h = 1,0m kÓ tõ cèt tù nhiªn, chiÒu cao mãng , ®¸y mãng ®Æt vµo líp ®Êt thø 2 lµ: 1,0 - 0,43 = 0,57m. ThiÕt kÕ mét líp bª t«ng g¹ch vì #75, dµy 100mm lãt ®¸y mãng. DiÖn tÝch s¬ bé ®¸y mãng : Líp ®Êt t«n nÒn dµy: cã ; Trong ®ã: ; C¸c th«ng sè ®Êt: ; ; Tra b¶ng 3.1 vµ 3.2 s¸ch h­íng dÉn ®å ¸n ta cã c¸c hÖ sè ®Ó tÝnh ¸p lùc tiªu chuÈn cña nÒn ®Êt lµ: A = 0,36 ; B = 2,43 ; D = 5,0 vµ ®Êt sÐt pha cã IL > 0,5 v× lµ nhµ khung, v× chØ tiªu c¬ lÝ cña ®Êt nÒn lÊy theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trùc tiÕp ®èi víi ®Êt. C­êng ®é tÝnh to¸n cña nÒn: ; ; Gi¶ thiÕt bÒ réng mãng b = 1,6 m ; DiÖn tÝch s¬ bé cña ®Õ mãng : ; V× mãng chÞu t¶i lÖch t©m lín nªn ta t¨ng diÖn tÝch ®Õ mãng: F’ = 1,4.F = 1,40,937 = 1,312 (m2) Chän ®Õ mãng h×nh ch÷ nhËt: lÊy b = 1,2 (m); l = 2,5 (m) ¸p lùc tiªu chuÈn ë ®Õ mãng: §é lÖch t©m cña mãng: ; ; ; ; ; KÝch th­íc ®¸y mãng: b l = 1,2 2,5 (m). KiÓm tra kÝch th­íc s¬ bé ®Õ mãng theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. Mãng cã b < 10 m, nÒn ®Êt cã chiÒu dµy lín, ta tÝnh lón theo ph­¬ng ph¸p céng lón c¸c líp. Chia ®Êt d­íi ®Õ mãng thµnh c¸c líp ®ång nhÊt cã chiÒu dµy (m). øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm trªn trôc th¼ng ®øng qua O do mãng D – 5 g©y ra ; øng suÊt g©y lón t¹i ®¸y mãng ; K ®­îc tra b¶ng theo vµ tØ sè øng suÊt b¶n th©n t¹i träng t©m diÖn tÝch ®¸y mãng : ; ¶nh h­ëng cu¶ c¸c mãng l©n cËn ®Õn mãng ®ang tÝnh rÊt nhá so víi gi¸ trÞ do b¶n th©n nã g©y ra do ®ã ta kh«ng tÝnh ¶nh h­ëng cña c¸c mãng l©n cËn. LËp b¶ng : Líp ®Êt §iÓm §é s©u Zi (m) K ( KPa) ( KPa ) SÐt Pha 0 0 0 2,083 1,00 75,100 10,60 1 0,3 0,5 - 0,950 71,345 16,182 2 0,6 1,0 - 0,800 60,080 21,762 3 0,9 1,5 - 0,630 47,313 27,342 4 1,2 2,0 - 0,486 36,499 32,922 5 1,5 2,5 - 0,380 28,538 38,502 6 1,8 3,0 - 0,300 22,530 44,082 7 2,1 3,5 - 0,240 18,024 49,662 8 2,4 4,0 - 0,195 14,645 55,242 9 2,7 4,5 - 0,162 12,166 60,822 10 3,0 5,0 - 0,136 10,214 66,402 11 3,3 5,5 - 0,115 8,637 71,982 12 3,6 6,0 - 0,098 7,360 77,562 T¹i ®é s©u 2,7 kÓ tõ ®¸y mãng Do vËy ta lÊy giíi h¹n nÒn ®Õn ®é s©u z = 2,7 m kÓ tõ ®¸y mãng. TÝnh ®é lón S cña nÒn: TÝnh to¸n ®é bÒn vµ cÊu t¹o mãng Dïng bªt«ng # M200, Rn= 9000 KPa, Rk= 750 KPa, thÐp AII cã Ra=280000 KPa. Khi tÝnh to¸n ®é bÒn cña mãng ta dïng t¶i träng tÝnh to¸n cña tæ hîp bÊt lîi nhÊt. ¸p lùc tÝnh to¸n ë ®¸y mãng: ; ; ; C¨n cø h×nh vÏ bªn ta cã: XÐt hai tam gi¸c ®ång d¹ng ~ cã TÝnh ®­îc: ; XÐt hai tam gi¸c ®ång d¹ng ~ cã ; XÐt hai tam gi¸c ®ång d¹ng ~ cã ; §Õ mãng cã líp bª t«ng lãt dµy 0,1m nªn chän §Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn thi c«ng l¾p ghÐp chän mãng cã chiÒu cao 1,2m, bËc trªn cïng cao 0,5(m). KiÓm tra chäc thñng cña bËc mãng d­íi cïng theo ®iÒu kiÖn ®©m thñng Trong ®ã: ChiÒu cao tÝnh to¸n cña bËc d­íi cïng: h0 = 0,7 – 0,035 = 0,665 m VËy lùc chèng ®©m thñng: DiÖn tÝch ®©m thñng: ¸p lùc tÝnh to¸n trung b×nh trong ph¹m vi ®¸y th¸p ®©m thñng (phÝa cã ¸p lùc max) Lùc g©y ®©m thñng Ta cã: , mãng kh«ng bÞ ph¸ ho¹i theo ®©m thñng. TÝnh to¸n cèt thÐp mãng. M«men t­¬ng øng t¹i c¸c mÆt ngµm I-I: ; M«men t­¬ng øng t¹i c¸c mÆt ngµm II-II: DiÖn tÝch cèt thÐp dïng ®Ó chÞu m«men MI: ChiÒu dµi thanh thÐp: l1 = l – 2.a’ = 2500 – 2x25 = 2450 mm Kho¶ng c¸ch bè trÝ cèt thÐp: b’ = b – 2x25 –2x15 = 1200 – 80 = 1120 mm. Chän a = 1120/7 = 160 mm cã Fa = 6,28 cm2. DiÖn tÝch cèt thÐp dïng ®Ó chÞu m«men MII: ChiÒu dµi thanh thÐp: b1 = b – 2.a’ = 1200 – 2x25 = 1150 mm Kho¶ng c¸ch bè trÝ cèt thÐp: l’ =l – 2x25 –2x25 = 2500 – 100 = 2400 mm. Chän 13f10 a = 2400/ 12 = 200 mm, cã Fa = 10,205 cm2. TÝnh cèt thÐp däc cho bËc trªn cïng n©ng cao: BËc trªn cïng cña mãng ®­îc xem nh­ cét chÞu nÐn ®óng t©m, c«ng thøc tÝnh cèt thÐp däc cho bËc trªn cïng: Trong ®ã: N = 13050 kG - lùc däc tÝnh to¸n t¹i mÆt mãng. Rn = 90 kG/cm2 - c­êng ®é chÞu nÐn cña bªt«ng. F = 30000 cm2. Rac = 2800 Kg/cm2 ; §Æt cèt thÐp däc theo cÊu t¹o: Chän thÐp däc 10f14. ThÐp ®ai f10 a200.