Kiến trúc xây dựng - Đề tài Thiết kế viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp miền nam

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DẦM DỌC TRỤC 3 SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI SÀN LÊN DẦM DỌC TRỤC 3: SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN DẦM DỌC TRỤC Sơ đồ tính Xác định sơ bộ kích thước tiết diện dầm dọc trục 3 Chiều cao tiết diện dầm hd được chọn theo nhịp: với: ld: Nhịp dầm đang xét. md: hệ số phụ thuộc vào tính chất của khung và tải trọng. md=812 đối với dầm chính, khung một nhịp. md=1220 đối với dầm liên tục hoặc khung nhiều nhịp. Bề rộng tiết diện dầm bd chọn trong khoảng: Như đã chọn ở chương 2, ta có kích thước tiết diện dầm như sau: Dầm chính trục 3: hd= 60 cm, bd=30 cm. Dầm phụ DP1, DP2, DP3: hd= 45 cm, bd=20 cm. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRUYỀN LÊN DẦM: Tải do sàn truyền lên dầm theo phương ngang vuông góc với dầm; Tải do trọng lượng tường truyền trực tiếp lên dầm; Tải do trọng lượng bản thân dầm; Tải tập trung do dầm phụ truyền vào. Số liệu tính toán: Dựa vào tài liệu [2], ta có bảng tĩnh tải và hoạt tải của sàn truyền lên dầm và đã tính ở chương 2 như sau: BẢNG TỔNG HỢP TẢI CỦA SÀN TRUYỀN LÊN DẦM Loại sàn Tĩnh tải: (daN/m2) Hoạt tải ps (daN/m2) S1 465.1 + 0 =465.1 240 S2 465.1 + 0 =465.1 240 S6 465.1 + 0 =465.1 240 S7 465.1 + 0 =465.1 240 S8 465.1 + 63.18=528.3 240 S9 465.1 + 63.18=528.3 240 S10 465.1 + 0 =465.1 240 S11 465.1 + 0 =465.1 240 Xác định tải trọng: Sàn làm việc 2 phương: Tải phân bố dạng tam giác: Ta qui về tải phân bố đều theo công thức: , trong đó: q= gs+gt: Tải trọng phân bố hình tam giác . ln: Chiều dài cạnh ngắn của ô sàn. Tải phân bố dạng hình thang: Ta qui về tải phân bố đều theo công thức: , trong đó: q= gs+gt: Tải trọng phân bố hình thang . ln, ld: Chiều dài cạnh ngắn và cạnh dài của ô sàn. Sàn làm việc 1 phương: Tải phân bố đều hình chữ nhật:: , trong đó: q= gs+gt: Tải trọng phân bố hình chữ nhật. ln: Chiều dài cạnh ngắn của ô sàn. Tính tải truyền lên dầm: Trọng lượng bản thân dầm: Ta tính theo công thức: , với: n=1.1 g: trọng lượng riêng của bê tông, g=2500 daN/m3. hd, bd: chiều cao và bề rộng của dầm. Vậy: Trọng lượng riêng của dầm chính trục 3 là: 300 x 600 gbt = 1.1 x 2500 x 0.3 x 0.6= 495 daN/m. Trọng lượng riêng của dầm phụ DP1, DP2, DP3, DP4 (console) là: 200 x 450 gbt = 1.1 x 2500 x 0.2 x 0.45= 247.5 daN/m. Trọng lượng tường tác dụng trực tiếp lên dầm chính: Ta tính theo công thức: , với: n=1.1 g: trọng lượng riêng của tường dày 10 cm, g=180 daN/m3. ht, bt: chiều cao và bề rộng của tường (ht = htầng - hdc =3.2-0.6=2.6 m). gt=1.1 x 180 x 2.6= 514.8 daN/m. Tải trọng do sàn truyền vào dầm chính: BẢNG TÍNH TOÁN TĨNH TẢI DO SÀN TRUYỀN LÊN DẦM CHÍNH Nhịp Ký hiệu ô sàn Kích thước Tĩnh tải (daN/m) Tổng tĩnh tải gtt (daN/m) ld (m) ln (m) b gs (sàn+tường) (daN/m2) gtđ (tam giác) gtđ (hình thang) gtđ (sàn 1 phương) Nhịp AB S1 7 7 0.50 465.1 1017.41 1552.27 S2 7 2.3 0.16 465.1 534.87 Nhịp BC S2 7 2.3 0.16 465.1 534.87 1981.09 S8 7 4 0.29 525.9 657.38 S9 7 3 0.21 525.9 788.85 Nhịp CD S8 7 4 0.29 525.9 657.38 2388.89 S9 7 3 0.21 525.9 788.85 S10 4 2.3 0.29 465.1 534.87 S11 3 2.3 0.38 465.1 407.80 Nhịp DE S1 7 7 0.50 465.1 1017.41 1552.27 S2 7 2.3 0.16 465.1 534.87 Nhịp EF S1 7 7 0.50 465.1 1017.41 1552.27 S2 7 2.3 0.16 465.1 534.87 Nhịp FF'' S7 7.6 3 0.20 465.1 648.66 648.66 Console S6 7 1.2 0.09 525.9 315.54 315.54 BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI DO SÀN TRUYỀN LÊN DẦM CHÍNH Nhịp Ký hiệu ô sàn Kích thước Hoạt tải Tổng hoạt tải ptt (daN/m) ld (m) ln (m) b ps*n (daN/m2) ptd (tam giác) (daN/m) ptđ (hình thang) (daN/m) ptđ (sàn 1 phương) (daN/m) Nhịp AB S1 7 7 0.50 240 525.00 801.00 S2 7 2.3 0.16 240 276.00 Nhịp BC S2 7 2.3 0.16 240 276.00 936.00 S8 7 4 0.29 240 300.00 S9 7 3 0.21 240 360.00 Nhịp CD S8 7 4 0.29 240 300.00 1146.43 S9 7 3 0.21 240 360.00 S10 4 2.3 0.29 240 276.00 S11 3 2.3 0.38 240 210.43 Nhịp DE S1 7 7 0.50 240 525.00 801.00 S2 7 2.3 0.16 240 276.00 Nhịp EF S1 7 7 0.50 240 525.00 801.00 S2 7 2.3 0.16 240 276.00 Nhịp FF'' S7 7.6 3 0.20 240 334.72 334.72 Console S6 7 1.2 0.09 480 288.00 288.00  BẢNG TỔNG TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI TRUYỀN LÊN DẦM CHÍNH Nhịp Tĩnh tải (daN/m) Tổng hoạt tải truyền lên dầm chính (daN/m) Tổng tĩnh tải do sàn truyền lên dầm chính (daN/m) Tải do tường tác dụng lên dầm chính (daN/m) Trọng lương bản thân của dầm chính (daN/m) Tổng tĩnh tải truyền lên dầm chính (daN/m) 1552.27 0 412.5 1964.77 801.00 1552.27 1981.09 534.6 412.5 2928.19 936.00 1981.09 2388.89 0 412.5 2801.39 1146.43 2388.89 1552.27 0 412.5 1964.77 801.00 1552.27 1552.27 0 412.5 1964.77 801.00 1552.27 648.66 0 412.5 1061.16 334.72 648.66 315.54 534.6 412.5 1262.64 288.00 315.54 Tải trọng do sàn truyền vào dầm phụ: Tải từ các ô sàn truyền lên dầm phụ theo dạng hình thang, tam giác, hoặc sàn một phương được tính theo công thức như dầm chính. Trọng lượng bản thân dầm phụ. Ta tính theo công thức: , với: n=1.1 g: trọng lượng riêng của bê tông, g=2500 daN/m3. hd, bd: chiều cao và bề rộng của dầm. Vậy: Trọng lượng riêng của dầm chính trục 3 là: 200 x 450 gbt = 1.1 x 2500 x 0.2 x 0.45= 247.5 daN/m. Trọng lượng tường tác dụng trực tiếp lên dầm phụ: Ta tính theo công thức: , với: n=1.1 g: trọng lượng riêng của tường dày 10 cm, g=180 daN/m3. ht, bt: chiều cao và bề rộng của tường (ht = htầng - hdc =3.2-0.45=2.75 m). gt=1.1 x 180 x 2.75= 544.5 daN/m. TĨNH TẢI BẢNG TÍNH TOÁN TĨNH TẢI DO SÀN TRUYỀN LÊN DẦM PHỤ Dầm phụ Ký hiệu ô sàn Kích thước Tĩnh tải Tổng tĩnh tải gtt (daN/m) ld (m) ln (m) b gs (sàn+tường) (daN/m2) gtđ (hình thang) (daN/m) gtđ (sàn 1 phương) (daN/m) DP1 S8 7 4 0.29 528.3 908.74 1701.19 S9 7 3 0.21 528.3 792.45 DP2 S8 7 4 0.29 528.3 908.74 1701.19 S9 7 3 0.21 528.3 792.45 DP3 S7 7.6 3 0.20 465.1 648.66 648.66 DP4 (Console) S6 7 1.2 0.09 465.1 279.06 279.06 HOẠT TẢI BẢNG TÍNH TOÁN HOẠT TẢI DO SÀN TRUYỀN LÊN DẦM PHỤ Dầm phụ Ký hiệu ô sàn Kích thước Hoạt tải Tổng tĩnh tải gtt (daN/m) ld (m) ln (m) b Ps (sàn+tường) (daN/m2) gtđ (hình thang) (daN/m) gtđ (sàn 1 phương) (daN/m) DP1 S8 7 4 0.29 240 412.83 772.83 S9 7 3 0.21 240 360.00 DP2 S8 7 4 0.29 240 412.83 772.83 S9 7 3 0.21 240 360.00 DP3 S7 7.6 3 0.20 240 334.72 334.72 DP4 (Console) S6 7 1.2 0.09 240 144.00 144.00 Tải trọng trên dầm phụ qui về lực tập trung truyền vào dầm trục 3: BẢNG QUI VỀ TẢI TẬP TRUNG CỦA DẦM PHỤ Dầm phụ Nhịp dầm Chiều dài nhịp ldp (m) Tĩnh tải Hoạt tải Tải bản thân dầm phụ gbt (daN/m) Tải tường trên dầm phụ gt (daN/m) Tĩnh tải sàn gtt (daN/m) Tổng tải (daN/m) Tải tập trung P (daN) Hoạt tải sàn (daN/m) Tải tập trung P (daN) DP1 Nhịp 3-4 7 247.5 544.5 1701.19 2493.19 8726.16 772.83 2704.90 DP2 Nhịp 3-4 7 247.5 544.5 1701.19 2493.19 8726.16 772.83 2704.90 DP3 Nhịp 2-3 7.6 247.5 544.5 648.66 1440.66 5474.51 334.72 1271.94 DP4 Nhịp 2-3 7 247.5 544.5 279.06 1071.06 3748.71 144.00 504.00 BẢNG THỐNG KÊ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM TRỤC 3 Nhịp Tĩnh tải g Hoạt tải p Tập trung Phân bố Tập trung Phân bố (daN) (daN/m) (daN) (daN/m) DP4 (console) 3748.71 1262.64 504.00 288.00 Nhịp A-B 1964.77 801.00 Nhịp B-C 8699.56 2928.19 2704.90 936.00 Nhịp C-D 8699.56 2801.39 2704.90 1146.43 Nhịp D-E 1964.77 801.00 Nhịp E-F 1964.77 801.00 Nhịp F-F'' 5474.51 1061.16 1271.94 334.72 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC THEO SƠ ĐỒ ĐÀN HỒI: Các trường hợp chất tải: Xác định nội lực: Dùng phần mềm Sap 2000 V.10 để giải nội lực cho từng trường hợp tải. Sau đó tổ hợp tải trọng để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất tại các tiết diện theo nguyên tắc sau: TH1 = TT + HT1 TH2 = TT + HT2 TH3 = TT + HT3 TH4 = TT + HT4 TH5 = TT + HT5 TH6 = TT + HT6 BAO = (TH1 + TH2 + TH3 + TH4 + TH5 + TH6 ) Sau khi chạy phần mềm cho ra kết quả như sau: Đường đàn hồi (kết cấu biến dạng) do Tĩnh tải Nhịp dầm Tiết diện Mmax (T) Qmax (Tm) Console Mg A 0 5.77 Mn -6.01 5.77 A-B Mg A -6.01 -8.35 Mn AB 6.6 0 Mg B -20.45 11.83 B–C Mg B -20.45 -19.47 Mn BC 21.82 -7.85; 4.99 Mg C -30.66 20.5 C-D Mg C -30.66 -22.55 Mn CD 21.25 -10.69; 2.03 Mg D -19.23 17.86 D-E Mg D -19.23 -11.29 Mn DE 5.35 0 Mg E -11.27 9.38 E-F Mg E -11.27 -9.96 Mn EF 7.78 0 Mg F -10.67 10.10 F-F’’ Mg F -10.67 -10.07 Mn FF’’ -2.08 -2.58 Mg F’’ 0 1.56 Tính toán cốt thép: Moment âm: Vì cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua. Tính theo tiết diện hình chữ nhật. Chọn nhịp C-D có nội lực lớn nhất, ta tính theo công thức sau: Tại gối: M = 30.66 Tm; Q= 22.55 T. Tại nhịp: M = 21.25 Tm; Q= 10.69 T. Với: Tiết diện dầm bxh=30x50 cm h0 = hb – a = 50 – 2.5 = 47.5 cm: Chiều cao có ích của tiết diện. Với giả thiết a=2.5 cm: Khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trong tâm cốt thép chịu kéo. Hàm lượng cốt thép tính toán m trong dầm cần đảm bảo điều kiện: Với: Theo TCVN lấy mmin = 0.05% Moment dương: Vì cánh nằm trong vùng chịu nén nên tính theo tiết diện hình chữ T. Chiều rộng bc: bc = b + 2C1 = 30 + 2x85 = 200 cm với C1=90 cm (thỏa và C1£ 6.hc = 6 x 0.1.4 = 0.84 m) hc = hs = 14 cm. Xác định vị trí trục trung hòa: Mc = Rn.bc.hc(ho - 0.5hc) = 90 x 200 x14(57.5 – 0.5 x 14) = 127260 daN.m Ta có: Mmax = 21250 daN.m < Mc = 127260 daN.m à Vì vậy trục trung hòa đi qua cánh, nên ta tính tiết diện như hình chữ nhật (bc x h). Với: Tiết diện dầm bxh=30 x 60 cm h0 = hb – a = 60 – 2.5 = 57.5 cm: Chiều cao có ích của tiết diện. Với giả thiết a=2.5 cm: Khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trong tâm cốt thép chịu kéo. Hàm lượng cốt thép tính toán m trong dầm cần đảm bảo điều kiện: Với: Theo TCVN lấy mmin = 0.05% BẢNG CHỌN CỐT THÉP CHO CÁC NHỊP VÀ GỐI CHÍNH CỦA DẦM Tiết diện M (daN.m) ho (cm) b (cm) Rn (daN/ m2) A g Fa tính (cm2) Chọn thép m% f Fa chọn (cm2) Gối console 0 37.5 20 90 0.000 1.000 0.00 2f22 7.602 0.44 Nhịp Console 6010 37.5 20 90 0.067 0.965 5.16 2f22 7.602 0.44 Gối A 6010 57.5 30 90 0.067 0.965 5.16 2f22 7.602 0.44 Nhịp AB 6600 57.5 30 90 0.074 0.962 5.68 2f22 7.602 0.44 Gối B 20450 57.5 30 90 0.229 0.868 19.51 6f22 22.806 1.32 Gối B 20450 57.5 30 90 0.229 0.868 19.51 6f22 22.806 1.32 Nhịp BC 21820 57.5 30 90 0.244 0.857 21.07 6f22 22.806 1.32 Gối C 30660 57.5 30 90 0.343 0.780 32.56 9f22 34.209 1.98 Gối C 30660 57.5 30 90 0.343 0.780 32.56 9f22 34.209 1.98 Nhịp CD 21250 57.5 30 90 0.238 0.862 20.42 6f22 22.806 1.32 Gối D 19230 57.5 30 90 0.215 0.877 18.15 5f22 19.005 1.10 Gối D 19230 47.5 25 90 0.215 0.877 18.15 5f22 19.005 1.10 Nhịp DE 5350 47.5 25 90 0.060 0.969 4.57 2f22 7.602 0.44 Gối E 11270 47.5 25 90 0.126 0.932 10.01 3f22 11.403 0.66 Gối E 11270 47.5 25 90 0.126 0.932 10.01 3f22 11.403 0.66 Nhịp EF 7780 47.5 25 90 0.087 0.954 6.75 2f22 7.602 0.44 Gối F 10670 47.5 25 90 0.120 0.936 9.44 3f22 11.403 0.66 Gối F 10670 47.5 25 90 0.120 0.936 9.44 3f22 11.403 0.66 Nhịp FF’’ 2080 47.5 25 90 0.023 0.988 1.74 2f22 7.6 0.44 Gối F’’ 0 47.5 25 90 0.000 1.000 0.00 2f22 7.6 0.44 Tính cốt thép đai và cốt xiên: Kiểm tra điều kiện: Q ³ k1.Rk.b.ho ; với k1 = 0.6 Q £ ko.Rn.b.ho ; với ko = 0.35 Ta có: k1.Rk.b.ho = 0.6*7.5*30*57.5=7.763 (T) ³ Q = 22.55 T ko.Rn.b.ho = 0.35*90*30*57.5=54.338 (T) >Q (Không thỏa) à Do đó, ta cần phải tính cốt xiên Chọn: - cốt đai 8 có Fa=0.503 cm2 Đai 2 nhánh: n=2 Khoảng cách u=20 cm 25.405 (T) > Q 49.5 cm Do không cần tính cốt xiên (Bố trí thép xem bản vẽ chi tiết)