LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Chương 2
TÍNH TOÁN KẾT CẤU SẢN PHẨM
2.1. NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN [1]
Tính toán khung ngang nhà công nghiệp một tầng ba nhòp đều nhau L=24 mét,
bước cột a=6m, cao trình ray R=8 mét, ở mỗi nhòp có 2 cầu trục chạy điện, chế độ
làm việc trung bình, cầu trục có sức trục Q=20 T.

2.2. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỘT MỘT VAI VÀ CỘT HAI VAI
2.2.1. Lựa chọn kích thước các cấu kiện [1]
2.2.1.1. Chọn kết cấu mái
Với nhòp L=24 m, chọn kết cấu mang lực mái là dàn mái, chiều cao giữa dàn là
3.2 m.
Chọn cửa mái chỉ đặt ở nhòp giữa, rộng 12 m, cao 4 m.

2.2.1.2. Chọn dầm cầu trục
Với bước cột a=6m, sức trục 20T, chọn dầm cầu trục theo thiết kế đònh hình có

h  1000 ; b  200 ; b'f  570 ; h'f  120 , trọng lượng tiêu chuẩn 42KN.

2.2.1.3. Xác đònh các kích thước chiều cao nhà
Cao trình vai cột

V  R   H r  H dcc   8   0.15  1  6.85m
Trong đó:

R-cao trình ray, R=8 m

Hr-chiều cao ray và các lớp đệm, Hr=0.15 m
Hdcc- chiều cao dầm cầu trục, Hdcc=1 m

Cao trình đỉnh cột

D  R  H cc  a1  8  2.4  0.15  10.55 m
Trong đó: Hcc-khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt trên xe con, Hcc=2.4 m
a1- khoảng cách từ mặt xe con đến mép dưới kết cấu mái
chòu lực, a1=0.15 m, đảm bảo a1>0.1 m
Cao trình đỉnh mái nhòp không có cửa mái
SVTH: VÕ XUÂN VINH

6

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

M  D  h  t  10.55  3.2  0.51  14.26 m
Cao trình đỉnh mái nhòp có cửa mái
M  D  h  hcm  t  10.55  3.2  4.0  0.51  18.26m

Trong đó:

h-chiều cao kết câùu mang lực mái, h=3.2m
hcm-chiều cao cửa mái, hcm=4.0 m


2.2.1.4. Kích thước cột
-

Chiều dài phần cột trên H t  D  V  10.55  6.85  3.7m

-

Chiều dài phần cột dưới H d  V  a2  6.85  0.5  7.35m

-

Chiều dài toàn cột

H  Ht  H d  3.7  7.35  11.05m

-

Tổng chiều dài cột

H c  H  a3  11.05  0.8  11.85m

Trong đó:

a2 là khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn a2=0.5 m
a3 là chiều cao đoạn cột chôn vào móng,chọn a3=0.8 m

-

Bề rộng cột b=40 cm


-

Cột biên chọn ht  40cm , hd  60cm

-

Cột giữa chọn ht  60cm , hd  80cm

-

Kích thước vai cột chọn hv  60cm , khoảng cách từ trục đònh vò đến mép
vai là 100 cm, góc nghiêng 450.

2.2.2. Xác đònh tải trọng
2.2.2.1. Tónh tải mái

Hình2.1:Cấu tạo mái nhà

SVTH: VÕ XUÂN VINH

7

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU


Bảng 2.1: Cấu tạo và tải trọng của các lớp mái. [1]
Các lớp mái
1

Lớp gạch lá nem kể cả vữa dày 5cm

  18KN / m3 ; 0.05 18 
2
3
4

Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm

  12KN / m3 ; 0.12 12 
Lớp bêtông chống thấm dày 4 cm

  25KN / m3 ; 0.04  25 
Lớp panel 6x15m, trọng lượng một tấm
cả bêtông chèn khe 17KN, 17 9 
Tổng cộng

TT tiêu

Hệ số

TT tính toán

chuẩn KN / m2


vượt tải

KN / m2

0.90

1.3

1.17

1.44

1.3

1.872

1.00

1.1

1.10

1.89

1.1

2.08

5.23


6.222

Tónh tải do trọng lượng bản thân dàn mái nhòp 24m là 96 KN, n=1.1.

G1  96 1.1  105.6 KN
Trọng lượng khung cửa mái rộng 12m lấy 28 KN, n=1.1

G2  28 1.1  31 KN
Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy 5KN/m, n=1.2

gk  5 1.2  6 KN / m
Tónh tải mái quy về lực tập trung tác dụng ở nhòp biên không có cửa mái

Gm1  0.5  G1  gaL   0.5 105.6  6.222  6  24   500.8 KN
Tónh tải mái quy về lực tập trung tác dụng ở nhòp giữa có cửa mái
Gm1  0.5  G1  gaL  G2  2 g k a 
 0.5 105.6  6.222  6  24  3.1  2  6  6   552.3 KN

Các lực Gm1 ; Gm 2 đặt cách trục đònh vò 0.15m.

2.2.2.2. Tónh tải do dầm cầu trục
Gd  n  Gc  ag r   1.1 42  6 1.5  56.1 KN
Gc :trọng lïng tiêu chuẩn dầm cầu trục là 42 KN
gr :trọng lượng ray và các lớp đệm, lấy 1.5 KN / m
SVTH: VÕ XUÂN VINH

8

MSSV: 80403175



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

2.2.2.3. Tónh tải do trọng lượng bản thân cột

Cột trên : G  b * h * H *  * n  0.4  0.4  3.7  25 1.1  16.3 KN
t
t
t


h  hv 

lv     n
Cột biên: Cột dưới : Gd   b  hd  H d  b
2



 
0.6  1 
0.4   25 1.1  52 KN
  0.4  0.6  7.35  0.4
2

 


Cột trên : G  b * h * H *  * n  0.4  0.6  3.7  25 1.1  24.4 KN
t
t
t


h  hv 

lv     n
Cột giữa: Cột dưới : Gd   b  hd  H d  2* b
2



 
0.6  1.2

0.6   25 1.1  77 KN
  0.4  0.8  7.35  2  0.4
2

 

2.2.2.4. Hoạt tải mái [1]
Trò số hoạt tải mái tiêu chuẩn lấy 0.75 KN / m2 , n=1.3

Pm  0.5  n  pm  a  L  0.5 1.3  0.75  6  24  70.2 KN

2.2.2.5. Hoạt tải cầu trục
2.2.2.5.1. Hoạt tải đứng do cầu trục

c
p lực tiêu chuẩn lớn nhất lên mỗi bánh xe cầu trục Pmax
 220KN [1]

Pmax

y1

Pmax

Pmax

y2

Pmax

y3

Hình 2.2: Sơ đồ xác đònh Dmax. [1]
p lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột:
c
Dmax  nPmax
 yi  1.1 220  1  0.267  0.683  471.9 KN

SVTH: VÕ XUÂN VINH

9

MSSV: 80403175



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Trong đó:
c
y i là tung độ của đường ảnh hưởng tại vò trí các áp lực tập trung Pmax

y1 

1.6
4.1
 0.267 ; y2  1 ; y3 
 0.683
6
6

2.2.2.5.2. Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con
T1c 

 Q  G   200  85  7.1KN
40

40

Tmax  nT1c  yi  1.1 7.1 1  0.267  0.683  15.23KN
Xem lực Tmax đặt lên cột ở mặt trên dầm cầu trục, cách mặt vai cột 1.0m và
cách đỉnh cột một đoạn y  3.7  1  2.7 m .


2.2.2.6. Hoạt tải gió
Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mỗi mét vuông bề mặt thẳng đứng của
công trình là W  nW0 kC
Trong đó :
 W0: áp lực gió ở cao độ 10m, theo TCVN 2737-1995 thì Long An thuộc
khu vực IIA nên W0  95 kg/m2  0.95KN / m2 .
 k: hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng
đòa hình. Hệ số k xác đònh ở hai mức cho dạng đòa hình A như sau:


Mức ở đỉnh cột, cao trình +10.55m có k=1.1866.



Mức ở đỉnh mái, cao trình +18.26m có k=1.2726.

 C: hệ số khí động, C=+0.8 đối với phía gió đẩy và C =-0.6 đối với phía
hút.
 n: hệ số vượt tải, n=1.2
Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân bố
đều:
p  W  a  n  W0  k  C  a

Phía đẩy: pd  1.2  0.95 1.1866  0.8  6  6.49 KN / m
Phía hút: ph  1.2  0.95 1.1866  0.6  6  4.87 KN / m
SVTH: VÕ XUÂN VINH

10


MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Với k lấy bằng trò trung bình k=0.5(1.1866+1.2726)=1.2296.

C1=-0.08

-0.5

C'e1=-0.246
0.7
-0.5

Ce2=-0.4
-0.6
-0.5

-0.5

-0.5

0.8

S1


-0.6

A

B

D
S2

C

pđ

ph

Hình 2.3: Sơ đồ xác đònh hệ số khí động trên mái. [1]
Trong đó:
Giá trò C1 tính với góc   10 0
Giá trò C e,1 , C e2 tính với góc   5 0
Trò số S tính theo công thức:

S  nkW0 a Ci hi  1.2 1.2296  .0.95  6 Ci hi  8.41 Ci hi
S1  8.41 0.8  2  0.08  2.2  0.5  2.2  0.5 1.4  0.7  4  0.246 1.2 
 36.41 KN

S2  8.41 0.4 1.2  0.6  4  0.5 1.4  0.5  2.2  0.5  2.2  0.6  2 
 40.2 KN

2.2.3. Xác đònh nội lực
Quy đònh chiều dương của nội lực theo hình 2.4.

N

M
Q

Hình 2.4: Quy đònh chiều dương của nội lực.

SVTH: VÕ XUÂN VINH

11

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

2.2.3.1. Các đặc trưng hình học
Cột trục A:

b  h3 40  403
I


 213333cm 4
 t
12
12

Mômen quán tính 
3
3
 I  b  h  40  60  720000cm 4
 d
12
12

3.7
 Ht
t  H  11.05  0.335

Các thông số 
k  t 3  I d  1  0.3353  720000  1  0.0893

 213333 
 It

Cột trục B:

b  h3 40  603
I


 720000cm 4
 t
12
12
Mômen quán tính 
3

3
 I  b  h  40  80  1706666cm 4
 d
12
12

3.7
 Ht
t  H  11.05  0.335

Các thông số 
k  t 3  I d  1  0.3353  1706666  1  0.052

 720000

 It


2.2.3.2. Nội lực do tónh tải mái
2.2.3.2.1. Cột trục A
Sơ đồ tác dụng của tónh tải Gm1 như trên hình 2.5, lực Gm1 gây ra mômen ở
đỉnh cột M  Gm1  et  500.8  0.05  25.04KNm

SVTH: VÕ XUÂN VINH

12

MSSV: 80403175



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

I

I

I

I

II II
III III

II
III

II
III

IV IV

IV

IV

A


B

Hình 2.5:Sơ đồ tính và biểu đồ mômen ở cột biên
và cột giữa do tónh tải mái.
Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới là a 

hd  ht 
2



0.6  0.4
 0.1m
2

Vì a ngược phía với et so với trục cột trên nên phản lực đầu cột R  R1  R2
 k
 0.0893 
3M 1   25.04  3 1 

0.335 
 t

R1 
 3.95KN
2 H 1  k 
2 11.05 1  0.0893

Tính R2 với M  Gm1  a  500.8  0.1  50.08KNm .
R2 


3M 1  t 2 
2 H 1  k 



50.08  3 1  0.3352 
2 11.05 1  0.0893

 5.54 KN

 R  3.95  5.54  9.49KN

SVTH: VÕ XUÂN VINH

13

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

2.2.3.2.2. Cột trục B
Sơ đồ tác dụng của tónh tải mái Gm1 và Gm 2 như trên hình 2.5. Khi
đưa Gm1 và Gm 2 về trục cột ta được các lực và mômen sau:

Gm  G m1  Gm2  500.8  552.3  1053.1 KN

M  500.8  0.15  552.3  0.15  7.725 KNm
 k
 0.0893 
3M 1   7.725  3 1 

t
0.335 



 1.15 KN
Phản lực đầu cột R1 
2 H 1  k 
2 11.05 1  0.0893

2.2.3.3. Nội lực do tónh tải dầm cầu trục
2.2.3.3.1. Cột trục A
Sơ đồ tính với tónh tải dầm cầu trục G d cho trên hình 2.6. Lực G d gây ra
mômen đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột M  Gd  ed  56.1 0.45  25.25KN
với ed    0.5hd  0.75  0.5  0.6  0.45m
Phản lực đầu cột R2 

I

3M 1  t 2 
2 H 1  k 



25.25  3 1  0.3352 


2 11.05 1  0.0893

I

II
III

I
II
III

I

II
III

IV IV
H

 2.79 KN

II
III

IV

IV
B


A
Hình 2.6: Nội lực do tónh tải dầm cầu trục.

SVTH: VÕ XUÂN VINH

14

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

2.2.3.3.2. Cột trục B
Tải trọng đối xứng qua trục cột (hình 2.6)

2.2.3.4. Tổng nội lực do tónh tải

M

N

M

N

Cột B


Cột A

Hình 2.7: Tổng nội lực do tónh tải.

2.2.3.5. Nội lực do hoạt tải mái
2.2.3.5.1. Cột trục A
Sơ đồ tính như khi tính giống như khi tính với Gm1 , nội lực xác đònh bằng cách
nhân nội lực do Gm1 gây ra với tỷ số:

Pm

Gm1

 7.02

50.08

 0.14

Biểu đồ mômen cho trên hình 2.8 a.

2.2.3.5.2. Cột trục B
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên nhòp phía bên trái và phía bên phải
của cột. Lực Pm2 đặt ở bên phải gây ra mômen đặt ở đỉnh cột.

M  Pm2  et  70.2  0.15  10.53KN
Mômen và lực cắt trong cột do mômen này gây ra được xác đònh bằng cách
nhân mômen do tónh tải Gm gây ra với tỷ số MP/MG=1.053/0.773=1.362.

SVTH: VÕ XUÂN VINH


15

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Do Pm1= Pm2 nên nội lực do Pm1 gây ra được suy ra từ nội lực do Pm2 gây ra
bằng cách đổi dấu mômen và lực cắt, còn lực dọc giữ nguyên. Biểu đồ mômen cho
trên hình 2.8 b,c.
a)

c)

b)
I

I

II
III

II
III

IV


IV

A

B

Hình 2.8: Nội lực do hoạt tải mái. a) ở cột biên; b) ở bên phải cột giữa;
c) ở bên trái cột giữa.

2.2.3.6. Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục
2.2.3.6.1. Cột trục A
Sơ đồ tính giống như tính với tónh tải dầm cầu trục Gd, nội lực được xác đònh
bằng cách nhân nội lực do Gd gây ra với tỷ số:
Dmax

Gd

 47.19

5.61

 8.412

2.2.3.6.2. Cột trục B
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên vai cột phía trái và phía phải của cột.
Lực Dmax gây ra mômen đối với phần cột dưới đặt ở vai cột:
Trường hợp đặt lực bên phía phải:

M  Dmax  ed  471.9  0.75  353.93KNm

Phản lực đầu cột: R2 

SVTH: VÕ XUÂN VINH

3M 1  t 2 
2 H 1  k 

16



353.93  3 1  0.3352 
2 11.05 1  0.052 

 40.545KN

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Trường hợp Dmax đặt ở bên trái thì các giá trò của mômen và lực cắt ở trên sẽ
có dấu ngược lại.

a)
I


b)

I

II
III

I
II
III

IV IV

c)

I

II
III

II
III

IV

IV
B

A


Hình 2.9: Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục. a) ở cột biên;
b) ở bên phải cột giữa; c) ở bên trái cột giữa.

2.2.3.7. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục
I

I

II
III

IV

I
II
III

II
III

IV

I
II
III

IV

IV
B


A

Hình 2.10: Sơ đồ tính và nội lực do lực hãm ngang của cầu trục
SVTH: VÕ XUÂN VINH

17

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Lực Tmax đặt cách đỉnh cột một đoạn y=2.7m, có y/Ht=2.7/3.7=0.73.

R

Tmax 1  t 
1 k

2.2.3.7.1. Cột trục A
R

15.23 1  0.335
 9.3KN
1  0.0893


2.2.3.7.2. Cột trục B
R

15.23 1  0.335
 9.63KN
1  0.052

2.2.3.8. Nội lực do tải trọng gió

S1

Rg

S2

pđ

ph
A

B

D

C

Hình 2.11: Hệ cơ bản khi tính khung với tải trọng gió.
Phương trình chính tắc: r    Rg  0 trong đó Rg phản lực liên kết trong hệ
cơ bản.


Rg  R1  R4  S1  S2
Khi gió thổi từ trái sang phải thì R1 và R4 được xác đònh theo sơ đồ hình 2.12.

R4

R1

pđ

ri

ph

A

D

Hình 2.12: Sơ đồ xác đònh phản lực trong hệ cơ bản.

SVTH: VÕ XUÂN VINH

18

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU


R1 

3 pd H 1  kt  3  6.49 11.05 1  0.0893  0.335

 23.95KN
8 1  k 
8 1  0.0893

R4 

R1 ph
0.487
 23.95
 17.97 KN
ph
0.649

Rg  23.95  17.97  36.41  40.2  118.53KN

r1  r4 

3EI d
3E  720000

 1470 E
H 1  k  11.053 1  0.0893

r2  r3 


3EI d
3E 1706666

 3610 E
H 1  k  11.053 1  0.052 

3

3

r  r1  r2  r3  r4  2 1470  3610  E  10160E



Rg
r



118.53
0.01166633

10160 E
E

Phản lực tại các đỉnh cột trong hệ:

RA  R1  r1  23.95  1470  0.01166633  6.8KN
RD  R4  r4   17.98  1470  0.01166633  0.82KN
RB  RC  r2   3610  0.01166633  42.12KN

Nội lực ở các tiết diện của cột:

A

B, C

D

Hình 2.13: Biểu đồ nội lực do gió thổi từ trái sang phải.

SVTH: VÕ XUÂN VINH

19

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

2.2.4. Tổng hợp nội lực
Nội lực trong các tiết diện cột được sắp xếp và tổ hợp lại trong phụ lục 1.
Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đưa vào một loại hoạt tải ngắn hạn, trong tổ hợp cơ
bản 2 đưa vào ít nhất hai loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp 0.9. Ngoài ra, theo
điều 5.16 của TCVN 2737-1995 khi xét tác dụng của hai cầu trục thì nội lực của nó
phải nhân với 0.85.

2.2.5. Chọn vật liệu [2]

Mac bêtông 400 ( Rb  17MPa; Rbt  1.2MPa; Eb  32.5 103 MPa )
Cốt dọc dùng thép nhóm C-II ( Rs  Rsc  280MPa; Es  210.103 MPa ).
Cốt đai dùng thép nhóm C-I ( Rs  Rsc  225MPa; Rsw  175MPa ).
Từ đó ta có  R  0.409;  R  0.573 .

2.2.6. Tính thép cho cột một vai và cột hai vai
2.2.6.1. Tính thép cho cột một vai
2.2.6.1.1. Phần cột trên
 Chiều

dài

tính

toán

l0  2.5 H  2.5  370  925cm ,

giả

thiết

a  a ,  4cm ; h0  40  4  36 cm .
 Nội lực chọn từ phụ lục 1 và được ghi chi tiết trong bảng 2.2.
Bảng 2.2: Nội lực nguy hiểm ở phần trên cột một vai.
Kí hiệu cặp

Kí hiệu ở

M


N

e01

e0

Ml

Nl

nội lực

phụ luc 1

(KNm)

(KN)

(m)

(m)

(KNm)

(KN)

1

II-13


19.01

517.1

0.038

0.053

-0.25

517.1

2

II-17

-108.63

517.1

0.210

0.225

-0.25

517.1

3


II-18

-107.36

580.28

0.185

0.2

-0.25

517.1

 Tính với cặp 2: [2]
Giả thiết t  1.02% , tính mômen quán tính của tiết diện cốt thép.
I s  t bh0  0.5h  a   0.0102  40  36  20  4   3760.13cm4
2

SVTH: VÕ XUÂN VINH

2

20

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Ib 
Cặp 2 có

bh3 40  403

 213333cm4
12
12

e0 22.5

 0.5625 , hệ số xét đến độ lệch tâm
h
40
0.11
S
 0.1  0.266
e0
0.1 
h

Hệ số xét đến tác dụng của tải trọng dài hạn:

1  1 

M l  Nl  0.5h  a 

0.25  517.1*0.16
 1
 1.434
M  N  0.5h  a 
108.63  517.1*0.16

Lực dọc tới hạn:


6.4  S
Eb I b  Es I s 
2 
l0  1


N cr 


1 

6.4  0.266

32.5 103  213333  210 103  3760.13   1553KN
2 
925  1.434


1
 1.499 ; e  e0  0.5h  a  1.499  22.5  20  4  49.73cm
N

1
N cr

Tính cốt théùp không đối xứng

As' 

Ne   R Rbbh02 517.1 49.73  0.409 17  40  362

0
280  32
Rsc  h0  a ' 

Chọn As'  0.002bh0  2.88cm2
Tính As khi đã biết As' .

m 

Ne  Rsc As'  h0  a ' 
2
0

Rbbh



517.1 49.73  280  2.88  32
 0.263 <αR
17  40  362


  1  1  2 m  1  1  2*0.263  0.312
 As 



 Rbbh0  Rsc As'  N
Rs



0.312 17*40  36  280*2.88  517.1
 11.69cm2
280

As  As' 14.57

 1.01%  min  2%
bh0
40*36

SVTH: VÕ XUÂN VINH

21

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY

GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

  

1.02  1.01
 0.1% (sai số nhỏ) , không cần tính lại.
1.02

2

 As : 2d18  2d 22  As  12.69cm
Chọn cốt thép  '
'
2

 As : 3d12  As  3.39cm

 Kiểm tra với cặp 1,3 thỏa mãn

2.2.6.1.2. Phần cột dưới


l0  1.5 H  1.5  735  1102.5cm .

Giả thiết a  a ,  4cm ; h0  60  4  56 cm .
 Nội lực chọn từ phụ lục 1 và được ghi chi tiết trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: Nội lực nguy hiểm ở phần dưới cột một vai.
Kí hiệu cặp

Kí hiệu ở


M

N

e01

e0

Ml

Nl

nội lực

phụ lục 1

(KNm)

(KN)

(m)

(m)

(KNm)

(KN)

1


IV-13

345.34

625.2

0.552

0.572

24.16

625.2

2

IV-17

-290.08

986.20

0.294

0.314

24.16

625.2


3

IV-18

299.74

1049.38

0.286

0.306

24.16

625.2

 Tính với cặp 1: [2]
Tính tương tự như tính phần cột trên,chọn t  1.574% ta có kết quả như sau:

e  e0  0.5h  a  1.162  57.2  30  4  92.47cm
Tính cốt thép đối xứng As  As'

x

N
625.2

 9.19cm
Rbb 17*40


2a'  8cm  x  9.19cm   R h0  0.573  56  32.1cm

As  As' 

N  e  h0  0.5 x 
Rsc  h0  a 
'



625.2  92.47  56  4.595
 17.63cm2
280*52

As  As' 2*17.63


 1.574%  min  0.2%
bh0
40*56
  

1.575  1.574
 0.06% (sai số nhỏ),không cần tính lại.
1.575

SVTH: VÕ XUÂN VINH

22


MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Chọn cốt thép : 2d 25  2d 22  As  As'  17.42cm2
 Kiểm tra với cặp 2,3 thỏa mãn

2.2.6.1.3. Kiểm tra khả năng chòu cắt [2]
Phần cột dưới lực cắt lớn nhất được xác đònh từ bảng tổ hợp nội lực 2.3

Qmax  71.61KN . Ta có b3 Rbt bh0  0.6*1.2*40*56  161.28KN . Vậy Q< b3 Rbt bh0 .
Bêtông đủ khả năng chòu cắt. Cốt đai đặt theo cấu tạo(d8 , s=30cm).

2.2.6.1.4. Tính vai cột.

Hình 2.14: Sơ đồ tính vai cột biên.
Chiều cao làm việc h0=96cm, bề dài vai Lv=40cm, có Lv<0.9h0=86.4cm .Tính
vai cột kiểu dầm côngxon ngắn.
Lực tác dụng lên vai: P  Dmax  Gd  471.9  56.1  528KN
 Tính cốt dọc:
Momen uốn tại tiết diện mép cột : M  Pav  528*0.15  79.2KNm
Tính cốt thép với momen tăng 25%: M=1.25*79.2=99KNm

m 
As 


M
99

 0.016 tra bảng suy ra   0.991
2
Rbbh0 17*40*962
M
Ra h0



99
 3.72cm2
280*0.991*96

Chọn 2d18, As  5.09cm2

SVTH: VÕ XUÂN VINH

23

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU


 Tính cốt đai và cốt xiên:
Vì P=528KN > Rbtbh0=1.2*40*96=460.8KN và h=100cm > 2.5av =2.5*15=37.5
cm nên trong vai cột dùng cốt xiên và cốt đai ngang.
Cốt đai chọn d 8 , s=15cm.
Diện tích cốt xiên cắt qua nữa trên đoạn Lx=101cm không bé hơn
0.002bh0=7.68cm2. Chọn 4d18 đặt thành hai lớp, mỗi lớp hai thanh.

2.2.6.1.5. Kiểm tra chuyên chở cẩu lắp [1]

a)
L1

L2

g1  6KN / m

L3=2

g2  9KN / m

M=36.75
M=18
M=15.7
41.5

b)

M=45.7

x


M=41.07

M=50.2

Hình 2.15: Hai sơ đồ tính chuyên chở và cẩu lắp cột biên.
Qua tính toán kiểm tra các tiết diện đều đủ khả năng chòu lực đảm bảo cột
không bò phá hoại trong quá trình vận chuyển, cẩu lắp.

2.2.6.2. Tính thép cho cột hai vai
2.2.6.2.1. Phần cột trên
 Nội lực chọn từ phụ lục 2 và được ghi chi tiết trong bảng 2.4

SVTH: VÕ XUÂN VINH

24

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Bảng 2.4: Nội lực nguy hiểm ở phần trên cột hai vai.
Kí hiệu cặp

Kí hiệu ở


M

N

e01

e0

Ml

Nl

nội lực

phụ lục 2

(KNm)

(KN)

(m)

(m)

(KNm)

(KN)

1


II-16

278.37

1140.68

0.244

0.264

3.48

1077.5

2

II-18

274.11

1203.86

0.228

0.248

3.48

1077.5


l0  2.5 H t  2.5  370  925cm . Giả thiết a  a ,  4cm ; h0  60  4  56 cm
Sau khi tính toán và kiểm tra ta có được cốt thép phần cột trên như sau:
Chọn cốt thép mỗi bên gồm 2d18  2d 20 với As  As'  11.37cm2

2.2.6.2.2. Phần cột dưới


l0  1.5 H  1.5  735  1102.5cm .

Giả

a  a ,  4cm ;

thiết

h0  80  4  76 cm .
 Nội lực chọn từ phụ lục 2 và được ghi chi tiết trong bảng 2.5.
Bảng 2.5: Nội lực nguy hiểm ở phần dưới cột một vai.
Kí hiệu cặp

Kí hiệu ở

M

N

e01

e0


Ml

Nl

nội lực

phụ lục 2

(KNm)

(KN)

(m)

(m)

(KNm)

(KN)

1

IV-17

-517.83

1690.88

0.306


0.336

-1.98

1266.7

2

IV-18

-450.02

1987.65

0.226

0.256

-1.98

1266.7

3

IV-14

-470.41

1266.7


0.371

0.401

-1.98

1266.7

Sau khi tính toán và kiểm tra ta chọn cốt thép mỗi bên gồm 2d 20  2d 22 với

As  As'  13.88cm2

2.2.6.2.3. Tính toán cột hai vai theo các điều kiện khác
Chọn cốt đai d 8 , s= 30cm, thỏa mãn các điều kiện kiểm tra.

2.2.6.2.4. Tính vai cột
 Tính cốt dọc:tương tự như vai cột biên
Chọn 2d 22 , Aa  7.60cm2
 Tính cốt đai và cốt xiên:
SVTH: VÕ XUÂN VINH

25

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU


Vì P=528KN cốt đai ngang đặt theo cấu tạo
Cốt đai : Chọn d8, s=15cm
Cốt xiên: Chọn 4d18 đặt thành hai lớp.

Hình 2.16: Sơ đồ tính vai cột của cột hai vai.

2.2.6.2.5. Kiểm tra chuyên chở cẩu lắp
Tiến hành tính toán và kiểm tra tương tự như đối với cột biên.

2.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU DẦM CẦU CHẠY
2.3.1. Xác đònh tải trọng tác dụng lên dầm
Bảng 2.6: Các thông số cầu trục. [1]
Sức

p lực bánh xe

Trọng lượng

lên ray (KN)

(KN)

Nhòp

Kích thước cầu trục (mm)

Q (T)

Lk ( m )

B

K

Hct

B1

C
Pmax

C
Pmin

20

22.5

6300

4400

2400

260

220

60

trục

Xe

Cầu

con

trục

85

360

 Tải trọng tiêu chuẩn:


Trọng lượng bản thân dầm tính thành lực phân bố đều

SVTH: VÕ XUÂN VINH

26

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

Gd 


36.65
 6.11KN / m
6

Trọng lượng ray và các lớp đệm, liên kết tính thành lực phân bố đều

G1  1.5KN / m

 Gc  6.11  1.5  7.61KN / m
 Tải trọng tính toán:
Hệ số vượt tải theo TCVN 2737-1995, n=1.1


Tải trọng dài hạn: G  7.61*1.1  8.371 KN / m



Tải trọng cầu trục: Pmax  220*1.1  242 KN

2.3.2. Tính toán kết cấu dầm cầu chạy nhòp 6 mét

533.76 KNm

Hình 2.17: Biểu đồ mômen.

267.11 KN
249.95 KN
267.11 KN

249.95 KN

Hình 2.18: Biểu đồ lực cắt.

2.3.3. Xác đònh diện tích cốt thép cho dầm [2]
2.3.3.1. Tính toán theo tiết diện thẳng góc
Chọn a  7 cm , h0  100  7  93cm

h'
Ta có M f  Rbb'f h'f  h0  f

2



  17*57*12*87  1012 KNm


Vậy M max  533.76Km  M f  1012Km . Trục trung hoà qua cánh. Tính theo
tiết diện chữ nhật với tiết diện bxh  57 x100 .

SVTH: VÕ XUÂN VINH

27

MSSV: 80403175


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

M
533.76

 0.064
2
Rbbh0 17 *57 *932

m 

   1  1  2 m  0.066
Trường hợp đặt cốt đơn, diện tích cốt thép được xác đònh theo công thức:
As 

 Rbbh0
Rs



0.066*17*57*93
 21.24cm2
280

Chọn thép: 4d 22  2d 20 có diện tích cốt thép As  21.48cm2
Hàm lượng cốt thép  

As
21.48

 0.4%  min  0.05% .
bh0 57*93

2.3.3.2. Tính toán theo tiết diện nghiêng
Kiểm tra các điều kiện về lực cắt Qmax  267.11KN đối với tiết diện 20x100cm.

b3 Rbt bh0  0.6*1.2*20*93  133.92KN => Bêtông không đủ khả năng chòu cắt, cần phải tính toán cốt thép chòu cắt.
Chọn cốt đai d 8 , 2 nhánh, Asw  1.005cm2

smax 

1.5Rbt bh02 1.5*1.2*20*932

 116cm
Q
267.11

stt  Rsw Asw

4 Rbt bh02
4*1.2*20*932

175*1.005

 20cm
Q2
267.112

100 / 3  33.33cm
sct  
30cm
Vậy chọn s = min (sct ;smax;stt) =20 cm

qsw 

Rsw Asw 175*1.005

 87.99 KN / m
s
20

Khả năng chòu lực cắt của bêtông khi đã chọn cốt đai:

Q  2.8h0 Rbt bqsw  2.8*93 1.2*20*87.99  374.41KN  Q  267.11KN
=> Cốt đai và bêtông đủ khả năng chòu cắt, không cần tính cốt xiên .
 Kiểm tra cẩu lắp và vận chuyển.
Trọng lượng một mét dài dầm là : 6.11 KN/m
SVTH: VÕ XUÂN VINH

28

MSSV: 80403175

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD1: TS NGUYỄN NINH THỤY
GVHD2: Th.S LÊ VĂN HẢI CHÂU

4.40KNm

37.45 KNm

Hình 2.19 Sơ đồ tính kiểm tra cẩu lắp dầm 6mét.
Kiểm tra dầm đủ khả năng chòu lực khi cẩu lắp và vận chuyển.

SVTH: VÕ XUÂN VINH

29

MSSV: 80403175