Hướng dẫn thiết kế cầu máng

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BTCT

THIẾT KẾ CẦU MÁNG BTCT
GV hướng dẫn:
Bộ môn:

Nguyễn Anh Dũng
Kết cấu công trình


CẦU MÁNG BÊTÔNG CỐT
THÉP


Yêu cầu đồ án:
• Thiết kế kênh dẫn nước qua vùng trũng
gồm các hạng mục công trình chính:
1 - Lề đi
2 - Vách máng
3 - Đáy máng
4 - Dầm đỡ giữa

δ

2
3

4

1

Yêu cầu chung
• Thuyết minh: (35÷40) trang
– Nêu chi tiết các bước tính toán cho từng hạng
mục theo các bước tính toán
– Vẽ hình thể hiện cách bố trí

• Bản vẽ: (A1)
– Thể hiện chi tiết mặt cắt dọc, ngang, các lớp
thép cho các hạng mục theo đúng yêu cầu
của bản vẽ kỹ thuật


ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP - lỚP: 48C4
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
TT

Họ và tên

Chiều
dài
L (m)

Bề rộng
B
(m)

Hmax
(m)

Mác BT

Nhóm
thép

Số
nhịp

1

 

30

3.0

2.4

150

CI

5

2

 

30

3.1

2.3

150

CI

5

3

 

30

3.2

2.2

150

CI

5

4

 

30

3.3

2.1

150

CI

5

5

 

30

3.4

2.0

150

CI

5

6

 

30

3.5

1.9

150

CI

5

7

 

30

3.6

2.4

150

CI

5

8

 

30

3.7

2.3

150

CI

5

9

 

30

3.8

2.2

150

CI

5

10  

30

3.9

2.1

150

CI

5

11  

28

3.0

2.0

150

CI

4

A. SỐ LIỆU THIẾT KẾ (Số liệu riêng)
•
•
•
•

Chiều dài máng L
Mác bê tông
Bề rộng máng B
Loại cốt thép
• Cột nước lớn nhất trong máng Hmax
• Số nhịp n


A. SỐ LIỆU THIẾT KẾ (Số liệu chung)
• Độ vượt cao an toàn: δ = 0,5m
• Tải trọng gió: qg = 1,2 kN/m2
 Gió đẩy: Hệ số kgió đẩy = 0,8
 Gió hút: Hệ số kgió hút = 0,6

• Cầu máng thuộc công trình cấp III
• Dung trọng bê tông: γ b = 25 kN/m3
• Bề rộng vết nứt giới hạn: angh = 0,24 mm
• Độ võng cho phép: [f/l] = 1/500
• Tải trọng người đi: qng = 200 kG/m2 = 2 kN/m2


Các bước thiết kế
•

•
•
•
•
•

Bước 1: Chọn kích thước và sơ đồ tính
Bước 2: Tải trọng tác dụng
Bước 3: Xác định nội lực
Bước 4: Tính toán và bố trí cốt thép
Bước 5: Kiểm tra biến dạng, Kiểm tra nứt
Bước 6: Kiểm tra võng


B. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG
• Tổ hợp tải trọng: tổ hợp cơ bản
• Trình tự thiết kế các bộ phận:
 Bước 1: Chọn kích thước và Xác định sơ đồ tính toán
 Bước 2: Xác định tải trọng tác dụng
 Tải trọng tiêu chuẩn qc → Kiểm tra nứt, tính bề rộng vết nứt, độ võng (TTGH II)
 Tải trọng tính toán qtt = qc.nt → Xác định cốt thép dọc chịu lực, cốt đai và cốt
xiên (nếu cần) (TTGH I).

 Bước 3: Xác định nội lực (tính tay, tra bảng, hoặc dùng phần mềm)
 Bước 4: Tính toán và bố trí cốt thép:
• Cốt dọc chịu lực tại mặt cắt có Mmax (bố trí 4÷5 thanh/m với KC dạng bản)
• Cốt cấu tạo (4÷5 thanh/m vuông góc với cốt chịu lực với KC dạng bản)
• Tính toán cốt thép đai, xiên cho mặt cắt có Qmax (phương pháp TTGH)

 Bước 5: Kiểm tra nứt (mặt cắt có Mmax):

• Mặt cắt cho phép xuất hiện khe nứt: nếu bị nứt, tính an• Mặt cắt không cho phép xuất hiện khe nứt, nếu bị nứt → đề ra giải pháp khắc
phục (không cần tính lại từ đầu)

 Bước 6: Tính và kiểm tra độ võng


I - THIẾT KẾ LỀ ĐI


I. LỀ NGƯỜI ĐI
1.1. Sơ đồ tính toán
• Cắt 1m theo chiều dài máng, coi lề như một dầm công xôn
ngàm tại đầu vách máng.
(Chọn bề rộng lề l = 0,8m, chiều dày lề h1= 8 ÷ 12cm)


I. LỀ NGƯỜI ĐI
1.2. Tải trọng tác dụng
• Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên lề người đi gồm:
– Trọng lượng bản thân (qbt): qcbt = γ b . h . 1m
– Tải trọng người (qng): qcng = 2.1m = 2 kN/m
• Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi:
q = nbt . qcbt + nng . qcng
nbt = 1,05; nng = 1,2 - Hệ số vượt tải (TCVN 4116-85)


I. LỀ NGƯỜI ĐI
Lập bảng thống kê tải trọng
STT

Loại tải trọng

Giá trị
tiêu
chuẩn

Hệ số
vượt
tải

Giá trị
tính toán

1

Tải trọng bản thân

…

1.05

…

2

Tải trọng người

2

1.2

5.025


I. LỀ NGƯỜI ĐI
1.3. Xác định nội lực


I. LỀ NGƯỜI ĐI
1.4. Tính toán và bố trí cốt thép
– Tính toán và bố trí cốt thép dọc: (mặt cắt ngàm)
Tính như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật:
b = 100cm, h = 10cm, chọn a = 2cm
Bố trí cốt thép chịu lực: 4÷5 thanh/1m
Bố trí cốt thép cấu tạo : 4÷5 thanh/1m
– Tính toán và bố trí cốt thép ngang:
Kiểm tra điều kiện tính toán cốt ngang tại mặt cắt có Qmax
knncQ < k1mb4Rkbh0 → Không cần đặt cốt ngang.



II - THIẾT KẾ VÁCH MÁNG


II. VÁCH MÁNG
2.1. Sơ đồ tính toán
• Cắt 1m theo chiều dài
máng, coi vách máng
như một dầm công

xôn ngàm tại đáy
máng và dầm dọc.
Hv = Hmax + δ
(Độ vượt cao an toàn:
δ = 0,5m)


II. VÁCH MÁNG
2.2. Tải trọng tác dụng
• Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách gồm:
– Mô men tập trung do người đi trên lề truyền xuống: Mng
– Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: Mbt
– Áp lực nước tương ứng với Hmax: qn
– Áp lực gió (gồm gió đẩy và gió hút): qg
• Các tải trọng này gây ra 2 trường hợp: căng trong và căng ngoài
vách máng.
– Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất: Mbt , qgđ
(gió đẩy, máng không có nước và không có người đi trên lề)
– Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất: Mbt , Mng , qn , qgh (gió
hút, trong máng có nước và trên lề có người đi)


II. VÁCH MÁNG
2.3. Xác định nội lực


II. VÁCH MÁNG
2.4. Tính toán và bố trí cốt thép
• Tính toán và bố trí cốt thép dọc:(mặt cắt ngàm)
CK chịu uốn, tiết diện chữ nhật b = 100cm, h = 20cm, a = 2cm

Tính toán cốt thép cho 2 trường hợp căng trong và căng ngoài
• Tính toán và bố trí cốt thép ngang:
Kiểm tra điều kiện tính toán cốt thép ngang:
knncQ < k1mb4Rkbh0 → Không cần đặt cốt ngang
• Bố trí cốt thép
– Lớp trong: 4÷5 thanh/1m
– Lớp ngoài: 4÷5 thanh/1m
– Dọc theo phương dòng chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 4÷5
thanh/1m




II. VÁCH MÁNG
2.5. Kiểm tra nứt
• Kiểm tra cho trường hợp căng trong
• Điều kiện để tiết diện đáy máng không bị nứt:
nc . Mc ≤ Mn = γ1 . Rkc . Wqđ
• Nếu mặt cắt sát đáy máng bị nứt, tính toán an = an1 + an2
an1, an2 - Bề rộng khe nứt do tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài
hạn và ngắn hạn gây ra:
σ ai − σ 0
Ea .7.(4 - 100. µ)
ani = k.ci.η.
• Nếu an < angh → Bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế


III - THIẾT KẾ ĐÁY MÁNG