ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP " Thiết kế một dầm cho cầu đường ôtô nhịp giản đơn, bằng BTCT, thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước " docx

PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
-TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG-
-PHÂN HIỆU CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI THÁI NGUYÊN-
…………….000……………
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GIẢNG VIÊN:LÊ XUÂN QUANG
BỘ MÔN: CẦU
SINH VIÊN: LÊ VĂN TRUNG
Lớp: 59CĐB2
THÁI NGUYÊN NGÀY THÁNG NĂM 2010
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 1
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Giáo viên hướng dẫn :LÊ XUÂN QUANG
Sinh viên thực hiện : LÊ VĂN TRUNG
Lớp: 59CĐB2
ĐỀ BÀI: Thiết kế một dầm cho cầu đường ôtô nhịp giản đơn, bằng BTCT, thi công
bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước.
I-SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH
Chiều dài nhịp
Hoạt tải
Khoảng cách tim hai dầm
Bề rộng chế tạo cánh
: l= 17 (m)
: HL – 93
: 210(m)

: b
f
= 170(cm)
Tĩnh tải mặt cầu dải đều(DW) : 6 (kN/m)
Hệ số phân bố ngang tính cho mômen : mg
M
=0,8
Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt : mg
Q
= 0.7
Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng : mg= 0.7
Hệ số cấp đường : k=0.5
Độ võng cho phép của hoạt tải : 1/800
Khối lượng riêng của bê tông γ
c
=24(kN/m
3)
Vật liệu(cốt thép theo ASTM) :Cốt thép chịu lực ƒ
y
=420 MPa
: Cốt đai ƒ
y
=280MPa
: Bêtông ƒ
c
’
=30MPa
Quy trình thiết kế cầu 22TCN-272-2005.
II-YÊU CẦU VỀ NỘI DUNG:
A-TÍNH TOÁN:

1. Chọn mặt cắt ngang dầm.
2. Tính mômen, lực cắt lớn nhất do tải trọng gây ra.
3.Vẽ biểu đồ bao mômen, lực cắt do tải trọng gây ra.
4. Tính và bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp.
5. Tính và bố trí cốt thép đai.
6. Tính toán kiểm toán nứt.
7. Tính độ võng do hoạt tải gây ra.
8. Xác định vị trí cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu.
9. Thuyết minh đánh máy trên giấy A4
B-BẢN VẼ:
1. Thể hiện trên khổ giấy A1
2. Vẽ mặt cắt chính dầm, vẽ các mặt cắt đại diện, chi tiết neo, nối, uốn cốt
thép.
3. Vẽ biểu đố bao vật liệu
4. Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu và ghi chúa ần thiết khác
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 2
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
BÀI LÀM
I-XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM:
1.1. Chiều cao dầm h:
-Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng,
thông thường với dầm BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng
đạt yêu cầu về độ võng.
- Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp,chọn theo
công thức kinh nghiệm:
h=
h=0,(m)
÷

1,7(m)
-Chiều cao nhỏ nhất theo quy định của quy trình:
h
min
=0,07
×
l= 0,07
×
17= 1.19 (m)
-Trên cơ sở đó ta chọn chiều cao dầm h =120 (cm).

Mặt cắt ngang dầm
1.2. Bề rộng sườn dầm:b
w
Tại mặt cắt trên gối của dầm, chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính
toán và ứng suất kéo chủ, tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi trên
suốt chiều dài dầm. Chiều rộng b
w
này được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao
cho dễ đổ bêtông với chất lượng tốt.
Theo yêu cầu đó ta chọn chiều rộng sườn dầm b
w
= 20(cm).
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 3
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
1.3. Chiều dày bản cánh: h
f
-Chiều dày bản cánh phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục bộ của vị trí xe và sự

tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác. Theo kinh nghiệm h
f
= 16(cm).
1.4.Chiều rộng bản cánh b:
-Theo điều kiện đề bài cho: b=170(cm).
1.5.Chọn kích thước bầu dầm:b
1
,h
1
b
1
=33 (cm).
h
1
=19 (cm).
1.6.Tính sơ bộ trọng lượng bản thân của dầm trên 1(m) dài:
- Diện tích mặt cắt dầm:
A=1,7x0,17+0,1x0,1+0,065x0,065+(1,2-0,175-0,19)x0,2+0,19x0,33
=>A = 0,5499(cm
2
)
- Trọng lượng bản thân của dầm trên 1 mét dài là:
W
dc
=A x γ=0,5499 x 24=12,72 (kN/m)
-Trong đó:
γ=24(kN/m
3
): trọng lượng riêng của bê tông.
*Xác định bề rộng cánh dầm tính toán:

Bề rộng cánh dầm tính toán đối với dầm bên trong không lấy quá trị số nhỏ
nhất trong ba trị số sau:
- L =
4
17
=4,25(m), với L là chiều dài nhịp.
-Khoảng cách tim 2 dầm: 210(cm).
-12 lần bề dày cánh cộng bề rộng sườn dầm:
12h
f
+ b
w
=12x17+20=224(cm)
-Và bề rộng canh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chế tạo:
b
f
= 170(cm).
Vì thế bề rộng cánh hữu hiệu là b=170(cm).
*Quy đổi tiết diện tính toán:
-diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh :
S
1
= =50cm
2
-Chiều dày cánh quy đổi:
h
f
qd
=h
f

+

=18.667cm=186.67(mm)
-diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm:
S
2
= .6,5.6,5=21,125(cm
2
)
-Chiều cao bầu dầm mới:
H
f
qd
=h
1
+

=
)2033(
125,212
19
−
×
+
=22.25 (cm)=195.8 (mm)
Mặt cắt ngang tính toán
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 4
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

yt
II-XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:
1.vẽ đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện.
-Chiều dài nhịp:l=17m
-Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với các mặt cắt từ 0 đến 10, mỗi đoạn dài
1,7 m
-Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 5
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Ðah M1
Ðah M2
Ðah M3
Ðah M4
Ðah M5
-Các công thức tinh giá trị mômen,lực cắt thứ i theo trang thái giới hạn cường
độ.
M
i
=η{(1,25W
dc
+1,5W
dw
)+mg
M
[1,75.LL
l
+1,75.k.LL
M

.(1+IM)]}W
M
Q
i
=η{(1,25.w
dc
+1,5.w
dw
)W
Q
+mg
Q
[1,75.LL
l
+1,75.k.LL
Q
.(1+IM)]w
lQ
}
-Các công thức tính toán trị số mômen lực cắt thứ i theo trạng thái giới hạn sử
dụng
M
i
=1,0{(w
dc
+w
dw
)+mg
M
[LL

l
+k.LL
M
(1+IM)]}w
M
Q
i
=1,0{(w
dc
+w
dw
)w
Q
+mg
Q
[LL
l
+k.LL
M
(1+IM)]w
1Q
}
Trong đó:
K: là hệ số hoạt tai HL-93, lấy k=0,5
w
dw
,w
dc
:Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm(KNm)
w

M
:Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại măt cắt thứ i.
w
Q
:Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng lực cắt.
w
lQ
:Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh huởng lực cắt.
LL
M
:Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i.
LL
Q
:Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt thứ i.
mg
M
,mg
Q
:Hệ số phân bố ngang tính cho mômen, lực cắt.
LL
L
=9.3(KN/m):tải trọng dải đều.
(1+IM):Hệ số xung kích, lấy bằng 1,25
η :Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức:
η =η
d
.η
R
.η
I

>0,95
Với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường độ I: η
d
=0,95; η
R
=1,05; η
I
=0,95
Với trạng thái giới hạn sử dụng η=1.
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 6
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT


Bảng giá trị mômen
Mặt
cắt
x
i
(m)
α ω
Mi
(m
2
) LL
Mi
truck
(KN/m)
LL

Mi
tan
(KN/m)
M
i
cd
(KN/m)
M
i
sd
(KN/m)
1 1.7 0.10 13.01 30.768 24.93
783.5 316.15
2 3.4 0.20 23.12 29.905 24.81
1375.85 536.97
3 5.1 0.30 30.35 29.305 24.62
1790.97 689.78
4 6.8 0.40 34.68 28.425 24.37
2021.11 769.85
5 8.5 0.50 36.13 27.545 24.125
2079.19 785.70
-Ta vẽ được biêu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:
Biểu đồ bao mômem M (KNm)
2. Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tại các tiết diện
Bảng giá trị lực cắt
Mặt
cắt
x
i
(m)

l
i
(m)
ω
Q1
(m
2
) ω
Q
(m
2
) LL
Mi
truck
(KN/m)
LL
Mi
tan
(KN/m)
Q
cd
i
(KN)
Q
i
sd
(KN)
0 0.00 17.0
0
8.5 8.5 31.9 25.05

510.35 362.02
1 1.7 15.3 6.89 6.81
34.6
27.17
422.97 302.21
2 3.4 13.6 5.44 5.1 37.82 30.96
329.32 241.27
3 5.1 11.9 4.17 3.4 41.58 35.13
288.37 182.99
4 6.8 10.2 3.06 1.7 45.97 40.65
204.11 125.74
5 8.5 8.5 2.13 0.00 51.21 48.26
123.18 70.39
-Ta vẽ được biêu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 7
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Biểu đồ lực cắt Q (KN)
III.TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA
DẦM
-Tính mômen tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ, tính tại
mặt cắt giữa nhịp:
M= η {(1,25w
dc
+1,5w
dc
)+mg
M
[1,75.LL

1
+1,75.k.LL
M
(1+IM)]}w
M
Trong đó:
LL
L
:Tải trọng làn rải đều(9.3KN/m)
LL
M
tan dem
=24,125: Hoạt tải tương đương của xe hai trục thiết kế ứng
với đ.ả.h M tại mặt cắt t giữa nhịp (KN/m).
LL
M
truck
=27,545:Hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế ứng với đ.ả.h M tại
mặt cắtt giữa nhịp (KN/m).
mg
M
=0.8 :Hệ số phân bố ngang tính cho mômen(đã tính cho cả hệ số làn xe ).

W
dc
=13,2 :Trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài (KN/m).
W
dw
=6 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một
đơn vị chiều dài(tính cho một dầm)(KN/m).

(1+IM) :Hệ số xung kích.
ω
M
=36,13 : Diện tích đường ảnh hưởng mômem tại mặt cắt giữa dầm (m
2
).
K=0.5 :Hệ số của HL-93
- Thay số vào ta có:
M=0.95{(1,25x13,2+1,5x6)+0,8[1,75x9,3+1,75x0,5x27,55(1+0.25)]}x36,13
=> M = 2079,19(KN/m).
-Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm:
d=(0,8
÷
0,9)h chọn d=0,9h=0,9x120=108(cm).
-Giả sử trục trung hoà đi qua sườn dầm ta có:
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 8
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
M
n
=0,85.a.b
w
. f
c
’
(d- )+0.85.β
1
(b-b
W

)h
f
.f
c
’(d-

)
M
u
= φM
n
Trong đó:
M
n
:là Mômen kháng danh định.
M
u
=2079,19(KN.m)
φ: hệ số kháng( với dầm chịu kéo khi uốn lấy: φ =0,9)
A
s
:diện tích cốt thép chịu kéo.
ƒ
y
=420MPa:Giới hạn chảy của cốt thép dọc chủ.
ƒ
c
’
=28MPa:Cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi 28 ngày.
β

1
: Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén,được xác định:
=0.85 khi 28 MPa ≥ƒ
c
’
=0.85-0.05x(ƒ
’
c
-28)/7khi 56MPa ≥ƒ≥28MPa
=0.65khi ƒ
’
c
≥56MPa
Vì ƒ
’
c
=30MPa nên ta có β
1
=0,836
h
f
=0,18667m: Chiều dày bản cánh sau khi quy đổi.
a=β
1
.c :Chiều cao khối ứng suất tương đương.
-Ta có :a=d
×

Với M
f

=0.85
×
β
1
(b-b
w
)
×
h
f
×
ƒ
c
’
(d-

)
Thay các số liệu vào ta có
M
f
=0,85
×
0,836
×
(1,7-0,20)
×
0,18667
×
30
×

10
3
×
(1,08 –
2
18667,0
)
=>M
f
=5889,55(KN/m)
Ta có:

=
9,0
19,2079
=2310,2(KNm)<M
f
=5889.55 (KNm)
→
a<0
=>Vậy trục trung hoà đi qua bản canh ta chuyển sang tính toán như mặt cắt chữ
nhật.
-Xác định a từ điều kiện:
M
u
=M
r
=Φ.M
n
=Φ

×
0.85
×
ƒ
c
’
×
b
×
a(d- )
-Đặt A=a(d- )
⇒
A=a(d- )=


⇒
a=d- =d
Thay số vào ta được:
a=0,0514m=5,14cm<β
1
h
f
=0.85x0,18667=0,1561(m)=15,61(cm)
Diện tích cốt thép cần thiết A
S
là:
A
S
=

=
22
05,5321,5305
420
3017004,5185,0
cmmm ≈=
×××
*Sơ đồ chọn và bố trí cốt thép:
Phương án Φ F
t
(cm
2
) Số thanh F
t
(cm
2
)
1 19 2,84 18 48,28
2 22 3,87 14 54,18
3 25 5,10 10 56,1
-Từ bảng trên chọn phương án 2:
+Số thanh bố trí:14
+Số hiệu thanh: Φ 22
+Tổng diện tích cốt thép thực tế: 54,18cm
2

SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 9
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT

+Bố trí thành 4 hàng, 4 cột
Sơ đồ bố trí cốt thép
*Kiểm tra lại tiết diện:
-Ta cóA
s
=54,18 cm
2
-Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép.
d
1
=

=
14
23521704404 ×+×+×
=123,6 mm = 12,36cm
- d: Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm
cốt thép chịu kéo: d
e
=h-d
1
=120-12,36=107,64cm
-Giả sử trục trung hoà qua cánh.
-Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi:
a=

=
1703085,0
42018,54
××

×
=5,249<β
1
h
f
=15,61(cm)
=>Vậy điều giả sử là đúng.
-Mômen kháng tính toán:
M
r
=φ.M
n
=0.9
×
0.85.a.b.f
c
’
(d
e
- )
=>M
r
=0,9
×
0,85
×
42,49
×
1700
×

30
×
(1076,40-
2
49,52
) =>M
r
=
166688604,8(Nmm)=1667 (KNm)
=>Như vậy M
r
= 1667 (KNm) > M
u
=1664,707 (KN.m)
→
Dầm đủ khả năng chịu
mômen.
*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:
= =
64,107836,0
249,5
×
= 0,058<0,42
=>VẬy cốt thép tối đa thoả mãn.
*Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
ρ=

=
3,4810
18,54

=1,13%
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 10
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Tỷ lệ hàm lượng cốt thép ρ=1,13%>0.03

=0.03
×
420
30
=0,214%
→
Thoả mãn.
IV-VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU
*Tính toán mômen kháng tính toán của dầm khi bị cắt cốt thép.
Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có mômen lớn nhất sẽ
lần lượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen.
Tại mỗi mặt cắt phải xá định lại diện tích cốt thép, vị trí trục trung hoà, chiều cao
khối ứng suất tương đương và mômen kháng tính toán.
Do đó ta có bảng sau:
Số lần
cắt
ST còn
lại
As(mm
2
)
Còn lại
ds(cm) a(cm) Vị trí TTH Mr(kNm)

0 14 5418 12,36 5.25 Qua cánh 1667
1 12 4644 10.5 4.5 Qua cánh 1527.44
2 10 3870 9.2 3.75 Qua cánh 1346.74
3 8 30.96 8.875 3.0 Qua cánh 1125.09
4 6 2322 8.33 2.25 Qua cánh 881.5
-Trong đó do TTH đi qua cách nên:
M
r
=φM
u
=φ


a=
*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:
-Do điều kiện về lượng cốt thép tối thiểu: M
r
≥
min{1,2m
cr
;1,33M
u
}. Nên khi
M
u

≤
0.9M
cr
thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ là M

r
≥
1.33M
u
. Điều nàycó
nghĩa là khả năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường M
u
khi M
u

≤
0.9M
cr
-Xác định mômen nứt: M
cr
=f
r
.

+ Diện tích của mặt cắt ngang: Ag
A
g
=18,667x170+(120-18,667-22,25)20+22,25x33=4810.3(cm
2
)
-Vị trí trục trung hoà:y
t
=

3,4810

125.113325.22665.5020)25.22667.18120(6665,110170667.18
yt
××+××−−+××
=
=>y
t
=91.37(cm)
-Mômen quán tính của tiết diện nguyên: I
g
I
g
=

+170x18,67
×
(110,6665-91.37)
2
+20x79,083x(22,25+
2
083.79
-91.37)
2
+
12
083.7920
3
×

+
12

25.2233
3
×
+33x22,25x(91.37-11.125)
2
=>I
g
=8240194,023(cm
4
)
-Cường độ chịu kéo khi uốn của bêtông: f
r
f
r
=0.63 =0.63
×

30
=3,451(MPA)
=>Vậy momen nứt là:
M
cr
=ƒ
r


=311,14

(kNm)
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN

QUANG
Trang 11
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
-Tìm vị trí mà M
u
=1.2M
cr
và M
u
=0.9M
cr
. Để tìm được các vị trí này ta xác định
khoảng cách x
1
,x
2
nội suy tung độ của biểu đồ momen ban đầu.
M
u
=1.2M
cr
= 1.2x311,14=379,824(kNm)
⇒
x
2
=977.33 (mm)
M
u
=0.9M
cr

=0.9×311.14=280.026(kNm)
⇒
x
1
=720.54 (mm)
-Tại đoạn M
r
≥1,2M
cr
ta giữ nguyên biểu đồ M
u
.
-Trên đoạn 0,9M
cr
≤M
r
≤1,2M
cr
vẽ đườn nằm ngang với giá trị 1.2M
cr
.
-Tại đoạn M
u
≤0.9 M
cr
vẽ đ ường M
u
’
= M
u

BIỂU ĐỒ BAO MÔMEN SAU KHI ĐÃ HIỆU CHỈNH
*Xác định điẻm cắt lý thuyết:
Điểm cắt lý thuyết là điểm mà tại đó theo yêu cầu về uốn không cần cốt thép dài hơn.
Để xác định điểm cắt lý thuyết ta chỉ cần vẽ biểu đồ mômen tính toán M
u
và xác đinh
điểm giao biểu đồ ΦM
u
.
*Xác định điẻm cắt thực tế:
-Từ điểm cắt lý thuyết kéo dài về phía momen nhỏ hơn một đoạn l
1
. Chiều dài
này lấy giá trị lớn nhất trong giá trị sau:
+Chiều cao hữu hiệu của tiết diện:d=h-d
s
=1200-123,6=1076,4(mm).
+15 lần đừơng kính danh định=15x22=330(mm)
+1/20lần chiều dài nhịp= x17000=850(mm).

⇒
Chọn l
1
=1100mm.
-Chiều dài phát triển lực l
d
:Chiều dài này không được nhỏ hơn tích số chiều dài
triển khai cốt thép cơ bản l
db
với các hệ số điều chỉnh, đồng thời không nhỏ hơn

300(mm).Trong đó, l
db
lấy giá trị lon nhat trong hai giá trị sau:
l
db
=

=
30
42038702,0 ××
=593.51(mm)
l
db
=0.06xd
b
xf
y
=0.06x22x420=559.44(mm).
Trong đó:A
b
là diện tích thanh 22
d
b
là đường kính thanh 22
=>Chọn l
db
=560(mm).
-Hệ số điều chỉnh làm tăng l
d
: 1,4

-Hệ số điều chỉnh làm giảm l
d
=

=


18.54
88.46
=0,865
Với A
ct
=46.88(cm
2
) là diện tích cần thiết khi tính toán.
A
tt
=54.18(cm
2
) là thực tế bố trí.
=>Vậy l
d
=559.44x1,4x0,865= 718.74(mm).
⇒
Chọn l
d
=720(mm).
Trên cơ sớ đó ta vẽ biểu đồ bao vật liệu như sau:
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG

Trang 12
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU
Mu(kNm)
Mu'=4/3Mu
Mu
1,2Mcr
0,9Mcr
V. T ÍNH TOÁN CHỐNG CẮT :
Biểu thức kiểm toán:
ϕ
.V
n
>V
u
V
n
:Sức kháng cắt danh định, được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của:V
n
=V
c
+V
s
Hoặc V
n
=0.25x
'
c
f
xb

v
xd
v
(N)
V
c
=0.083xβx
'
( )
c v v
f b d N× ×
V
s
=
(cot cot )sin
v v v
A f d g g
S
θ α α
+
Trong đó:
Chiều cao hữu hiệu d
v
, xác định bằng khoảng cách cánh tay đòn của nội ngẫu
lực. Trường hợp tính theo tiết diện hình chữ nhật cốt thép đơn thì
2
a
dd
v
−=

. Đồng
thời d
v
=max{0.9d
e
;0.72h}.
Vậy: d
v
=max{0.9d
e
;0.72h;
2
a
d −
}
0,9d
e
=0,9x1076,4=968,76 mm
0,72h=0,72x1200=864 mm
mm
a
d 155,1050
2
49,52
4,1076
2
=−=−
+b
v
: Bề rộng bản bụng hữu hiệu, lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong

chiều cao d
v
,vậy b
v
=b
w
=20cm
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 13
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
+d
v
: Chiều cao hữu hiệu. Từ trên ta thấy : d
v
=1050,155 mm
+s(mm): Cự ly cốt thép đai
+β: Hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo.
+θ: Góc nghiêng của ứng suất nán chéo
+ β, θ:đựoc xác định bằng cách tra đồ thị và tra bảng.
+α: Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc , α =90
0
+φ: Hệ số sức kháng cắt, với bêtông thường, φ=0.9.
+A
v
: Diện tích cốt thép bị cắt trong cự ly s (mm)
+V
s
: Khả năng chịu lực cắt của cốt thép(N)
+V

c
: Khả năng chịu lực cắt của bêtông(N).
+V
u
: Lực cắt tính toán.
Bước 1:Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu d
v
.
d
v
=max{0.9d
e
;0.72h;d-
2
a
}
Ta có bảng sau:
Vị trí
tính
d
e
(mm) a(mm) 0.9 d
e
d
e
-a/2 0.72h d
v
(mm)
12 thanh 885.00 39.53 796.50 865.24 720 865.24
10 thanh 900.00 32.94 810 883.53 720 883.53

8 thanh 903.75 26.35 813.37 890.58 720 890.58
6 thanh 910.00 19.76 819 900.12 720 900.12
Bước 2:Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực
của bêtông vùng nén .
Xét mặt cắt cánh gối một đoạn dv, x ác định nội lực trên đường bao bằng phương
pháp nội suy.
Điều kiện kiểm tra là lực cắt Vu tại mỗi mặt cắt<sức kháng tính toán Vr tương ứng
mặt cắt đó.Trong đó V
r
= φxV
n
=φx(0.25f
’
c
b
v
d
v
)
Từ đó ta có bảng sau:
d
v
(mm) Vu(KN) Mu(KNm) Vr(KNm) Kiểm tra
865.24 456.2 355.96 1168.07 đạt
883.53 455.1 363.49 1192.77 đạt
890.58 454.62 366.39 1202.28 đạt
900.12 454.02 370.31 1215.16 đạt
Bước 3: Tính góc θ và hệ số β
Ta có bảng tính ửng suất cắt v=
u

v v
V
d b
ϕ
× ×
(N/mm
2
),tỉ số ứng suất
'
c
v
f
(phải<0.25).
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 14
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
dv(mm) V(N/mm
2
) v/f’
c
865.24 2.929 0.0976
883.63 2.861 0.0953
890.58 2.835 0.0945
900.12 2.802 0.0934
Tại mỗi mặt cắt cách gối một đoạn dv tương ứng,giả sử góc nghiêng của ứng suât nén
chính θ và tính biến dạng dọc trong cốt thép chịu uốn:
0.5 cot
0,002
.

u
u
v
x
M
V g
d
Es As
θ
ε
+
= ≤
E
S
=2
×
5
10
N/mm
2
.
Dùng các giá trị
'
c
v
f
và
x
ε
xác định θ bằng cách tra bảng rồi so sánh với giá trị θ giả

định. Nếu sai số lớn tính lại
x
ε
và lại xác định θ đến khi θ hội tụ thì dừng lại.Sau đó
xác định hệ số biểu thị khả năng truyền lực kéo bêtông β .
*Trường hợp 1: d
v
=865.24 (mm); A
s
= 4561(mm
2
).
Kết quả nội suy:
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Θ 45 33.2674 34.6246 34.4697
1000*
x
ε
0.7011 0.8321 0.8132 0.8153
Β 2.2382
*Trường hợp 2: dv=883.53(mm); A
s
=3081 (mm
2
).
Kết quả nội suy:
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Θ 45 34.6440 35.7822 35.6356
1000*
x

ε
0.8405 0.9740 0.9565 0.9587
Β 2.1359
*Trường hợp 3: dv=890.58(mm); A
s
=3041(mm
2
).
Kết quả nội suy:
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Θ 45 36.6315 36.9812 36.5829
1000*
x
ε
1.0502 1.1294 1.1235 1.1246
Β 2.013
*Trường hợp 4: dv=900.12(mm); A
s
=2280 (mm
2
).
Kết quả nội suy:
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
Θ 45 38.0224 38.6263 38.5918
1000*
x
ε
1.4 1.5389 1.5252 1.5256
Β 1.6741
Bước 4:Tính toán sức kháng cắt cần thiết của cố đai Vs

SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 15
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Ta có: V
s
=
u
V
ϕ
-V
c
=
u
V
ϕ
-0.083
β
'
c v v
f b d
Với V
c
là sức kháng danh định của bêtông.
Ta có bảng sau:
d
v
(mm) b
i
V

u
(kN) V
c
(N) V
s
(N)
865.24 2.2382 456.2 176077.63 330811.26
883.53 2.1359 455.1 171581.69 334084.98
890.58 2.013 454.62 162999.18 342134.15
900.12 1.6741 454.02 137009.45 367457.21
Bứơc 5: Tính bước cốt đai s(mm)
Ta có :s
. .
v y v
s
A f d
V
≤
.cotg
θ
Trong đó:A
v
:diện tích cốt đai trong cự li s(mm
2
)
f
y
:là giới hạn chảy quy định của cốt thép đai(MPA)
Chọn cốt thép đai số 10,d=9,5mm
Diện tích mặt cắt ngang một thanh là: A

v
=2x71=142(mm
2
)
Vậy ta có bảng sau:
d
v
(mm) A
v
(mm
2
) Cotg(q) V
s
(N) S
max
(mm) Chẵn
S(cm)
865.24 142 1.4566587 330811.26 227.223 20
883.53 142 1.3949532 334084.98 220.019 20
890.58 142 1.3473411 342134.15 209.166 20
900.12 142 1.25346 367457.21 183.062 15
-Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
Điều kiện kiểm tra : A
v
>A
v
min
Trong đó : A
v
=142(mm

2
)
A
v
min=0.083
'
. .
y
c v
f b s
f
Do đó ta có bảng sau:
S(mm) A
v
min(mm
2
) Kết luận
20 43.29 Thỏa mãn
20 43.29 Thỏa mãn
20 43.29 Thỏa mãn
15 32.47 Thỏa mãn
-Kiểm tra khoảng cách tối đa của cốt thép đai: Điều kiện kiểm tra:
+Nếu V
u
<0.1
'
c v v
f b d
thì s
≤

0.8d
v
+Nếu V
u
≥
0.1
'
c v v
f b d
thì s
≤
0.4d
v
Vậy ta có bảng sau:
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 16
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
V
u
(kN) d
v
(mm) 0.8d
v
0.4d
v
0.1*
'
c
f

*b
v
*d
v
(N)
S(mm) Kết luận
456.2 865.24 692.19 346.09 519144 200 Đạt
455.1 883.53 706.82 353.41 530118 200 Đạt
454.62 890.58 712.46 356.23 534348 200 Đạt
454.02 900.12 720.09 360.05 540072 150 Đạt
Bước 6:Kiểm tra điều kiện cốt thép dọc không bị chảy dẻo dưới tác dụng của tổ
hợp mômen, lực dọc và lực cắt.
Điều kiện kiểm tra:A
s
f
y
0.5 cot
u u
s
v
M V
V g
d
θ
ϕ ϕ
 
≥ + −
 ÷
 
Trong đó : V

s
=
. . .cot
v y v
A f d g
s
θ
:là khả năng chịu cắt của cốt thép đai.
F=
0.5 cot ( )
u u
s
v
M V
V g N
d
θ
ϕ ϕ
 
+ −
 ÷
 
Vậy ta có bảng sau:
M
u
(kN.m)
V
u
(kN) d
v

(mm) A
s
*f
y
(N)
Cotg(
θ
)
V
s
(N)
F
(N)
Kết
luận
355.96 456.2 865.24 1915620 1.456658
7
375839.17 921740.8
6
Đạt
363.49 455.1 883.53 1596420 1.3949532 367526.43 906158.6
0
Đạt
366.39 454.62 890.58 127722
0
1.3473411 357814.6
6
896655.53 Đạt
370.31 454.02 900.12 957600 1.253046
1

336337.35 878508.7
7
Đạt
Tóm lại: Cốt thép đai được bố trí như sau:
*Từ gối đến vị trí gần nhất (vị trí 1) ta bố trí với bước cốt đai s=150(mm)
*Từ vị trí cắt 1 đến vị trí cắt tiếp theo (vị trí 2) ta bố trí bước cốt đai s=200(mm)
*Từ vị trí cắt 2 đến vị trí cắt tiếp theo (vị trí 3) ta bố trí bước cốt đai s=200(mm)
*Từ vị trí cắt 3 đến giữa nhịp ta bố trí bước cốt đai s= 200(mm).
VI:TÍNH TOÁN KIỂM TOÁN NỨT:
-Tại một mặt cắt bất kì thì tuỳ vào giá trị nội lực bêtông có thể bị nứt hay
không.Vì thế để tính toán kiểm toán nứt ta kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay không.
-Để tính toán xem mặt cắt có bị nưt hay không người ta coi phân bố ứng suất
trên mặt cắt ngang là tuyến tính và ứng suất kéo f
c
của bêtông.
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 17
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Mặt cắt ngang tính toán
yt
Bước 1: Kiểm tra tiết diện ở giữa dầm có bị nứt hay không.
-Diện tích của mặt cắt ngang:Ag
A
g
=18,667x170+(120-18,667-22,25)20+22,25x33=4810,3 (cm
2
)
-Vị trí trục trung hoà:y
t

=


3,4810
125,113325,22665,5020)25,22667,18120(6665,110170667,18 ××+××−−+××
=
t
y
=>y
t
=91,37(cm)
-Mômen quán tính của tiết diện nguyên: I
g
I
g
=

+170x18,67.(110,6665-91.37)
2
+20x79,083x(22,25+
2
083.79
-91.37)
2
+
12
083.7920
3
×

+
12
25.2233
3
×
+33x22,25x(91.37-11.125)
2
=>I
g
=8240194,023(cm
4
)
- Tính ứng suất kéo của bê tông
f
c
=

y
t
=

2
8
3
1037,91
10023,8240194
1070,785
−
−
−

××
×
×
=8.71MPa
+M
a
:Mômen lớn nhất trong cấu kiện ở giai đoạn đang tính biến dạng(lấy theo
trạng thái giới hạn sử dụng).M
a
=785.70 (kN.m)
-Cường độ chịu kéo khi uốn của bêtông: f
r
f
r
=0.63 =0.63
×

30
=3,45(MPA)
=>f
c
=8,71MPa ≥ 0,8f
r
=2,76 MPa
=>Vậy mặt cắt bị nứt
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 18
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Bứoc 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.

-Điều kiện kiểm tra: f
s
<f
sa
Trong đó f
sa
là khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử
dụng:
f
sa
=min

+d
c
: Chiều cao phần bêtông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng cho đên tâm thanh
gần nhất,theo bố trí cốt thép dọc ta có d
c
=40(mm)
+A:Diện tích phần bêtông có trọng tâm với cốt thép chịu kéo và đượcbao bởi
Các mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà chia số lượng
thanh.Bằng cách tìm ngược và giải phương trình:
y
a
=
=12,359(cm)
=>y
a
=0,505(cm)
-Khi đó diện tích phần bêtông có cùng trọng tâm với trọng tâm cốt thép chịu
kéo là:dt

A
=330x190+6,5
2
+(330-2x6,5)x6,5x0,505= 809,35 (cm
2
)
A=
=
5780,36 Z:Thông số bề rộng vết nứt,xét trong điều kiện bình thường
ya
dtA =809,35cm2
Z:Thông số bề rộng vết nứt,xét trong điều kiện bình thường Z=30000N/mm

⇒
= = 488,78(N/mm
2
)=488,78Mpa
⇒
0,6.f
y
=0.6x520=312Mpa

⇒
f
sa
=312Mpa
*Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép
-Tính diện tích tương đương của tiết diện khi bị nứt
E
s

=2x10
5
Mpa
E
c
=0,043.γ
c
1,5
x =0,043x2400
1,5
x =26752,5(Mpa)
-Tỷ lệ môđun đàn hồi giữa cốt thép và bêtông:
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 19
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
n=

=

=
-Xác định vị trí trục trung hoà dựa vào phương trình mômen tĩnh với trục trung hoà
bằng không:
S=
( ) ( ) ( )
w w 1
2 2
f
f s
h

h y
h b b h y b h y n A y d
 
 − 
 
× − × − − + × − × − × × −
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
 
S=
( ) ( ) ( )
18.64 170
18.64 180 24 170 24 170 7 79.2 13.5
2 2
y
y y y
−
   
× − × − − + × − × − × × −
 ÷  ÷
   
=0
Giải ra được y=76.96(cm)
-Tính ứng suất trong cốt thép :f
s
=n
( )

1
a
cr
M
y d
I
−
.
M
a
:Mômen tính toán ở trạng thái giới hạn sử dụng (M
a
=2823.14kN.m)
-Tính mômen quán tính của tiết diện khi đã bị nứt:
I
cr
=
( )
( )
( )
( )
2
3
3
2
w
1
12 2 3
f f
w

f w s
b b h h
b h y
h b b h y nA d d
−
−
 
+ − − − + + −
 ÷
 
I
cr
=
( )
( )
( )
2
3
3
2
180 24 18.64
18.64 24 (170.79.96)
18.64 180 24 170 76.96
12 2 3
7 79.2 76.96 13.5
−
×
 
+ × − × − − +
 ÷

 
+ × × −
=29141182.75(cm
4
)
⇒
f
s
=7
( )
6
2823.14 10
76.96 13.5
29141182.75
×
× −
=43035.15(N/mm
2
)= 43.035Mpa
f
s
=43.035MPa< f
sa
=252MPa
⇒
thoả mãn
VII.TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG DO HOẠT TẢI GÂY RA:
Xác định vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế:
Để tìm vị trí bất lợi ta chỉ cần xét trong nử nhịp 0<x<L/2
Xét trường hợp cả ba trục đều ở trong nhịp.Vị trí bất lợi của xe được xc định theo

công thức:
x=
36 184.9 1056.25 10724.2 26810.5
7 7
L L L− − +
−
L=17m:Chiều dài nhịp.
Thay số vào ta có:
x=
2
36 13 184.9 1056.25 13 10724.2 13 26810.5
7 7
× − × − × +
−
=3.769m
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 20
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
Kiểm tra điều kiện các trục xe đều trong nhịp:
x= 3.285 m<L/2=6.0m.
L-x-8.6=12-3.285-8.6=0.115>0
⇒
Cả ba trục ở trong nhịp.
Độ võng do xe tải thiết kế gây ra xác định theo công thức :
( )
( ) ( )
( )
( ) ( )
( )

3
3
2
2
2 3
2
3 8.6 4 8.6
3 4.3 4 4.3
3 4
48 48 48
l
l
P L L x L x
P L L x L x
P L x x
y
EI EI EI
− − − − −
− − − − −
−
= + +
Trong đó: P
1
=0.145MN
P
2
=0.35MN
L-x-4.3=4.931m
L-x-8.6=0.631m
E=E

c
=28605.04(MPa).Môđun đàn hồi của bêtông.
Xác định mômen quán tính hữư hiệu I.
I=min{I
g
;I
e
}.
I
g
=5128745.09 (cm
4
):Mômen quán tính tiết diện nguyên
M
cr
:Mômen nứt(N.mm)
M
cr
=f
r
g
t
I
I
=224.83(kNm)
⇒
3
3
224.83
924.74

cr
a
 
Μ
 
=
 ÷
 ÷
Μ
 
 
=0.01437
I
e
là mômen quán tính hữư hiệu đối với các cấu kiện đã nứt.
I
e
=
3 3
cr cr
g cr
a a
M M
I + 1- I
M M
 
   
 
 ÷  ÷
 

   
 
I
e
=0.01437
[ ]
5128745.09 1 0.01437 1938468.986 1984313.25× + − × =
(cm
4
)
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 21
PHÂN HIỆU CĐGTVT MIỀN NÚI  ĐỒ ÁN MÔN HỌC:KCBTCT
⇒
I=I
e
=19884313.25 (cm
4
)=0.01984(m
4
)
Vậy thay số độ võng y=20.195mm
Tính toán độ võng tại giữ nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra:
Độ võng ta vừa tính ở trên chưa tính đến hệ số phân bố ngang và hệ số xung kích.Bây
giờ ta phải xét đến các hệ số này.
Kết quả tính toán độ võng chỉ do một mình xe tải thiết kế:
f
1
=k.mg.(1+IM).y=0.65x0.75x1.25x20.195=12.30(mm).

Độ võng do tải trọng làn:
y
L
=
( )
3 4
4
5 0.75 9.3 10 13
5
384. 384 28605.04 0.01984
c
qL
E I
−
× × ×
=
× ×
=
3
4.57 10
−
×
(m)
Độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế:
f
2
=0.25.mg.(1+IM).y+y
L
=0.25f
1

+y
L
=0.25x12.30+4.57=7.645(mm).
⇒
f
max
=max{f
1
;f
2
}=12.30(mm).
⇒
f
max
<L
f
l
 
×
 
 
=13000
1
800
 
×
 
 
=16.25(mm)
⇒

Đạt
SV: LÊ VĂN TRUNG GVHD:LÊ XUÂN
QUANG
Trang 22