Kênh dẫn nước đi qua vùng trũng có chiều dài l=24m

NÔI DUNG
ĐÔ IÁN MÔN HỌC
PHẦN
TÀI LIỆU THIẾT KÊ

Kênh dẫn nước đi qua vùng trũng có chiều dài L=24m.Saư khi so sánh phương
Phầnl-Các tài liệu thiết kế.
án thiết
kế đã đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông có cốt thép qua vùng.
Phần ĨI-Thiết kế các bộ phận cầu máng.

Vùng xây dựng công trình có cường độ gió q,=l ,2(KN/m2)

kgđ=0,8=> qgđ=0,96
*Các chỉ tiêu thiết kê

A0=a0( 1 -0.5a0)=0.455

Trang 1
Trang 2


nne 11

PHẢN.II
THIET KE CÃU MANG
Thiết kê lề
người đi
l.Sơ đồ tính toán
I.

Cắt một mét dài theo chiều dọc máng.Xem kết cấu làm việc như một dầm côn
son
ngàm tại vách máng.(Sơ dồ xem hìnhl-I)

H1.1: Sơ đồ tính lề người đi

q,é=l,05.250
+1,1.200=482,5(kg/m)
2.
Tải trọng
tác dụng

Tải trọng tác dụng lên lề gồm tĩnh tải và hoạt tải (coi giókhông ảnh hưởng
đến phần
lề ngường đi)

*Tĩnh tải. Tải do trọng lượng bản thân gây ra(qbt)
qbl=yb.h.b=2500.0,l.l=250(kg/m)
Trang 3


M=qVx2/2
Q= qtl.ẻx
Xét mặt cắt đầu ngàm

M= qt(lẻl2 = 482,5 * 0,82/ 2 = 154,4 (kg.m)

Q = qu,ề * X =482,5 * 0,8 =386 (kg)

4. Tính toán cốt thép

Cốt thép được tính từ giá trị Mmax với trường hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép
đơn. Chọn
lớp bảo vệ a = 2cm ta có h0 = h - a = 8cm. Bè rộng b = lOOcm.

Chọn a = 2 => h0 = h-a = 10-2 = 8 (cm)
Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,0396 => a = 0,0407

*Kiểm tra điều kiện Famin < =Fa0,99
(cm2)

Famin = pmin. b . h0 = 0,001.100.8 = 0,8(cm2)
p = mb.Rn.b.h0,q = 1.70.100.8.0,7 = 16 (
= 16,97 (cm2)
Trang 4


Famin= 0,8 cm2 < Fa" = 0,99 cm2 < Famax =
16,97 cm2
Vậy kích thước tiết diện FaH = 0,99 (cm2)

5. Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên

k.n.Q
ơ, = c < ơ2 = kị.niM.Rk
b.h0

ơ2 = kị. mb4. Rk. = 0,6.0,9.6,3 = 3,402
(kg/cm2)

ơ, = 0,555 < ơ2 = 3,402
Vậy bê tông đảm bảo được lực cắt.
5(ị)6

HÌNH 4-1: Sơ Đổ Bố TRÍ THÉP LỀ NGƯỜI ĐI

II.THIÊT KẾ VÁCH MÁNG
Trang 5


- Độ cao của máng Hv;ích = Hmax + 5

Trong đó ô là độ vượt cao an toàn. Lờy ô =
0,5m
Hvách = 2,3 + 0,5 = 2,8m

2. Tải trọng tác dụng

Tính vách máng như một dầm conson dọc ngàm tại dáy, tải trọng tác dụng lên
gồm hai

- Các tải gây căng ngoài: Mlề, Mgiódẩy

Trang 6


M,ề = 8400 (kg.cm)

= 451,584 (kg.m)

Mgióđẩy • mô men do gió gây nên.

HÌNH 2-11: BIỂU Đổ NỘI Lực (TH.CĂNG NGOÀI)
b) Tính thép

Mặt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm X lOOcm). Tính thép trong
trường
hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đon.

Chọn a = 2cm tính được h0 = h-a = 30-2 = 28cm
. ’ k n .M" _ 1,15.1,3.36758,4 AA1
mh .Rn h.hiị 1.70.100.282

A = 0,01 < 0,455
Trang 7


Famin = Ịumin. b . h0 = 0,001 . 100.28 = 2,8 (cm2)

Fa„, = m-R

= 1-701Ọ°^-0’455 = 38,6(crrr)

ma.Ra

1,1.2100

Fa“ = 0,85 cm2 < Famin = 2,8 cm2

Vậy lấy Fa" = Famin = 2,8 cm2

Với Fa định như trên ta bố trí 5(ị)9/lm (Fa = 3,18 cm2)

4. Trường hợp căng trong

gió hút •
Mnc = 202783 (kg.cm)
mô men do gió gây nên.
= 338,69(kg.m)
Mgióhú, = 33869 (kg.cm)

Trang 8


15440

33869
15440

HÌNH 4-11: BIỂU Đổ NỘI Lực (TH. CĂNG TRONG)
b) Tính thép

Mắt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm X lOOcm). Tính thép trong

A = 0,053 < 0,455

Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,053 => a = 0,05

Kiểm tra điều kiện Famjn < Fa“ < FaI1iax
Famin = 2,8 (em2)

Trang 9


Với Fa định như trên ta bố trí 5(Ị)12 (Fa = 5,65 cm2)

ơ, =

ơ, =
= l,185(kg/cm )

ơ, = 1,185 <ơ2 = 3,402

7. Kiểm tra nứt

Vì trị só mômen căng trong lớn hơn trị số mômen căng ngoài nên nếu xảy ra
nứt thì
kết cấu sẽ nứt do mômen căng trong. Vậy trong tính toán kiểm tra ta tính với trường
hợp
mô men căng trong max.
Trang 10


Tra phụ lục 13: mh =
1
Tra phụ lục 14: Y=
1,75
+ nFa.h0 +n.F'1.a'

b.h + n(Fa+F',)

Ta coi thép căng ngoài như F’a và có hê số quy đổi n = —- = 10

+ 10.5,65.28 + 10.2,51.2
100.30 + 10(5,65 +
3,18)
100.15,33 100 (30-15 1)3
,
,
Jqđ“
*
+
^ J + 10.5,65(28 -15,13)2 +10.3,18.(15,1 - 2)2
wqđ =
= 239889,36 = 16099,95 (cm3)
1
h
—
X
n
30-15,1
Jqd = 239889,36 cm4
Mn = Y, . Rkc. wqd = 1,75.9,5 . 16099,95 = 267661,8
(kg.cm)
III. THIẾT KÊ ĐÁY
MÁNG
1. Sơ đồ cấu tạo

Cắt lm dài đề tính dáy máng. Đáy máng được tính như một dầm liên tục 2
nhịp có
gối đỡ là các dầm dọc. Kích thước đáy máng định như sau:

Trang 11


HÌNH 1- III: Sơ ĐỒ CẤU TẠO ĐÁY MÁNG

1
2. Tải trọng tác dụng

Tải trọng tác dụng lên dầm gồm hai loai sau:
a) Tải trọng thường xuyên

- Tải do bản thân lề: M|ềbl = 0,84 (KN.m)

qHmax = Yn. Hmax = 10.2,3 = 23(KN) =
2300(kg/m)

M„.ngh =

= lM^2,9(KN/m) = 290(kg/m)

qH.„gh = Yn • Hngh = 10 .1,21 = 121(KN) = 1210
(kg/m)
q H.ngh = qH.ngh. nnc = 12,1 . 1 = 121 (KN) =
1210 (kg/m)

Trang 12


3. Nội lực đáy máng

Từ tải trọng và sơ đồ tính như trên ta xác định nội lực cho từng thành phần
riêng rẽ.
Trên cơ sở đó tổ hợp xác định đường bao nội lực.

Trang 13


ha = ------f~n------

a“
Kiểm tra điều kiện
< Famax

4. Tính toán cốt thép đáy

máng
a) Tính thép trên mặt cắt A-A
rn .R„
* Trường hợp căng
a atrên
;= k„.n>
1,15 1 25250

m R .b.hỉ 1.70.100.281

Trong đó a tra phụ lục 10.
A = 0,06 => a = 0,062
„
= 4,82 (cm2)
Famin = 2,8 (cm2)

k,n,M"

1,15.11.33600 =

mb.R11.b.hJ 1.70.100.282

Trong đó a tra phụ lục 10.

A = 0,07 -> a = 0,01

^tt 1.70.100.28.0,01
n * _-----•
c * _ 9— - — = 0,85 (cm2)

Trang 14
A = 0,0106 < Ao = 0,455

1,1.2100
Famin< Fau


Ơ1 = -----’ ‘ — = 1,334 (kg/cin2)

Vậy Fa“ được tính theo công thức cốt đơn:

„ m,.R.b.hn.a

- -----——z----

m .R„
aa

Trong đó a tra phụ lục 10.

A = 0,0106 => a = 0,01

1.70.100.28.0,01 --_ ,
,,
_-----.—-—1_>— _ 0 35 (cm2)
„ 1.70.100.28.0,012 1
1,1.2100

Kiểm tra điều kiện Famin < Fan <
Famax
Famin =2,8 (cm )

Famax = 28,6 (cm2)

Fau = 1 cm2 < Famin = 2,8 cm2 < Famax =
b.h,
< ƠJ = kl.mb4.Rk
100.28

Trang 15


x,,= b.h + n(F„+F,')

X,

ơ2 = kj. mM . Rk = 0,6.0,9.6,3 = 3,402
+ 10.5,65.28 + 10.3,18.2
(kg/cm2)
ơị 100.30
= 1,334+<10(5,65
ơ2 = 3,402
+

3,18)

Jqđ

+
Vậy bê tông đảm bảo được lực cắt hay nói cách khác là theo tính toán không cần đặt cốt
Jqd
+ n.Fa\(xn-a')2+n.Fa.(h0-xn)2
+
3

Mn = Yi. Rkc .wqd = 1,75.9,5 . 16099,96 = 267661,79 (kg.cm)
IV. THIẾT KÊ DÂM ĐỠ GIỮA
HÌNH 6 - III: Sơ Đổ Bố TRÍ THÉP ĐÁY MÁNG
Ta coi thép căng dưới như F.’ = 3,18 cm2
7. Sơ
Kiểm
tra nứt
1.
đồ tính
toán và tải trọng tác dụng lên dầm

Fa=5,65cm2
Đáy máng gối lên ba dầm dọc (hai dầm bên và một dầm giữa). Hai dầm bên

chịu tải
trọng từ Nứt
váchđược
máng,
phần
người
truyền
xuốngcăng
nhưng
chịu
trọng
nước
tải
kiểm
tralềtrên
mặtđicắt
có mômen
trên
lớntải
nhất.
Mặt
cắt và
(A-A)
trọng
a = a’ = 2cm => h0 = 28 cm
bản thân ít hơn dầm giữa. EDần giữa chịu tải bản thân và nước là chính.

Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
nc. M
< khối
Mn với bản đáy nên có sơ đồ tính
Hệ sốcấu
quytạo
đốidầm
n =—= 10 tạo thành
Theo
đỡ giữa
một
B/2 = 155
(Tra phụ lục 9 được Ea = 2,1 . 106 kg/cm2)
nc: là(Tra
hệ số
tổ lục
hợp6tải
trọng.
phụ
dược
Eb nt
= 2,1 . 105 kg/cm2)
=1
M = 25250 (kg.cm)
HÌNH 1 -CẮT NGANG DẦM
b) Tải trọng tác dụng lên dầm
Mn: Mômen uốn mà tiết diện có thể chịu được ngay trước khi khe nứt xuất
hiện. Mn
Trang 17
16

Trang


1 T—I T—I 1-H 1-H co T

<) 4nước y • . • Tlmax -lm
- Tải trọng nước (Hr
qnuớc = 10.1,55.2,3 = 35,65
(KN/m)
q nc = Mnước • n = 35,65 (KN/m)

s:

-a-

£■
6m

6m

6m

mvoincnr~0'>criiO'-‘r«">

cpựiNkOHiọoọrMOũ
ưic
rocn 1 ^ vò" CỌ VỌ"
HÌNH 3- IV: NỘI Lực TRONG DẲM

3. Tính thép cho dầm

Trang 18

6m


F- m . R 0

a~
Kiểm tra điều kiện
< Famax
Famin = pmjn. b .
„ m,.Rn.b.hn.an

Giả thiết trục trung hoà đi qua mép dưới cánh bản X = h’c.

1,1.2100
Famin < Fa“
h0 =0,001

Mc = 1.70 .155 .30 . (76 - —) = 19’855’500 kg/cm
2

^^ = ụyu437600 =
A = 0,0264 < A0 = 0,455
Vậy Fa" được tính theo công thức cốt
dơn: p
_bn
0 0
Trong đó a tra phụ lục 10.

A = 0,0264 => a =
0,026
. 155.76= 11,78 (cm2)
tt _ 1.70.155.76.0,026

1.70.155.76.0,7

-

=------ _
= 249,87 (cm2)
1,1.2100
a a
Fa“ = 9,28 cm2 < Famin = 11,78 cm2 < Famax =
Chọn a = 4cm => h0 = 76 cm
M = 1997000 kg/cm
A_ k„.n,.M" _ 1,15.1.1997000
m„.R .b.h?
1.70.30.762
bn
0
ma-Ra
F* m R

Trang 19


Ơ1 -To-

Trong đó a tra phụ lục 10.

A = 0,189 =>a = 0,215
b•n 0
,v^0

1,1.2100

= 48,36 (cm2)

Famin = 2,28 cm2 < Fa“ = 8,98 cm2 < Famax =
48,36 cm2
Vậy cần tăng Fa lên.

• Tính toán cốt xiên
- Xét mặt cắt B-B
Kiểm tra điều
kiện ơị < ơ2
Trong đó:
Q= 18809 (kg)
Chọn bề dày lớp báokvệ a = 4cm => h0
n
ơ2 = kj.
= 10,54. (kg/cm2)
mb4 . Rk =
0,6.0,9.6,3 =
3,402
ơ,a =0,225ơ,=0,225.10,54=2,37
Theo điều kiện cấu tạo chọn đường kính cốt đai d=8mm nên
fd=0,503 cm2

nd=2,ad=20 cm
Trang 20


ơix=ơr(ơia+ơid)=10,54-(2,37+3,14)=5,03

= 3,14

b.a
_ l^F2^0^5^)3jJ/700

X 5,03

^_

———— = =>x=201,35 cm
m .R Aĩ' 1,1.2150.72
= 4,549(cm2)

5. Bô trí thép

- Thép căng trên (cánh kéo) bố trí (5Ộ20 _ Fa = 15,71 cm2)

s

- Thép căng dưới (cánh nén) bố trí (5Ộ18 _ Fa = 12,72 cm2)

-Thép xiên bố trí (2<ị)18 -F=5.09cm2)
A

A

6. Kiếm tra nứt

Ta kiểm tra nứt cho hai mặt cắt có trị số mômen (dương và âm)
lớn nhất.
a- Kiểm tra nứt cho mặt cắt qua gối 1.

Cánh nằm về phía chịu kéo.

Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
nc. M < M„

Trang 21


Eb
30,80 + ( 155- 30) 30.(80 - — ) + 10. 15,71 + 10. 12, 72.4

X,
30.80 + (155 - 30)30 + 10( 15,71 +
12, 72)
+ (bc-b).hc + n(F,+F;)
(Tra phụ lục 9 được Ea = 2,1 . 106b.h
kg/cm2)
xn = 54,74 cm
Cốt thép
chịu6 kéo
(Tra
phụ lục

đượcFaEa= =15,71
2,1 . cm2
105 kg/cm2)
Cốt :thép
chịu quán
nén F’a
12,72trung
cm2 tâm của tiết diện quy đổi.
Jqđ
mômen
tính=chính
Chiều dày lớp bảo vệ a = a’ = 4cm => h0 = 76cm
E.
b .X3 b .(h-x )'

(b

— b)(h —X -h )3

,

,

Hê sô quy đối n = —- = 10
Jqđ= ^
^ ^--------------------— + n.F (xn - a’)2 + n.F .(h0 - xn
)2
Juđ= 9616055,712
cm4
qd

h - X.
= 380683,12 cm3
Mn = Ỵ| . Rkc. wqd = 1,75.9,5 . 380683,12=4197031,44 (kg.cm)
-.7.(4-100ịi).Vd
r\ .

k = 1 (kết cấu chịu uốn)
F

.z,

= 16,52 kg/cm2
16,52
1272.0,9.76
2,1.1 o6
7.(4 -100.0,0056).A/Ĩ6
an = 0,0128mm
Trang 22


7. Tính biến dạng dầm

Ta tính độ võng cho mặt cắt giữa nhịp dầm đầu tiên. Lúc này bài toán được
đưa về
tính độ võng cho dầm dài 5m, bề rộng dầm b=30cm, chiều cao dầm h=8cm.

Bê tông M#150

Cốt thép chịu kéo Fa = 12,72 cm2

Cốt thép chịu nén Fa = 15,71 cm2
1616875,= — , =0,11
Rc.b.h 85.30.76n u
= 12,72 = 0,0056
b.hA 30.76

L

(bj -b).hc
4 =+ — ,Fa (155-30)30 +4L.10,05
y> __________ V
_ _____________MẼ
b.h0
30.76
8’ = — = — =
0,395
h0 70
T = y\ (1-572) = 2,00. (1-0,1975)=
1,605
Thay số liệu vào công thức ta có:
^ỉ=-^Ểĩ±ĨM=0’1564
’
10.0,0056.10
z,=
z,=

\ 5’.y’+ạ2

0,395.2,0 + 0,1564.76
2.(2,00 + 0,1564) )

Trang 23


Mc
Fz

1616875
= 2061,85 (kg/cm2)
12,72.61,65

ơ„ =
Tra phụ lục 16 (với n.ỊLi = 10.0,0056 = 0,056 ; ơa = 2061,85 kg/crrr)

Tính theo công thức x= Ẹ,. h0 = 0,1561 . 76 = 11,86 cm
_X_1

°’7

(p = — = 1----—---= 0,551
X

100ịl + l

=> X = x/(ọ = 21,53 cm

Thay các giá trị vào công thức tính độ cứng Bngh cả dầm ta có.
D _ 2,1.106.12,72.61,65.(76-21,53) _ 1 , n c m c o i n 6 u
M(KN.m)
199,7

Trang 24


233,05 (KN.m)

HÌNH 13 - IV: sơ Đổ NHÂN BIỂU Đổ M. M

EJ = Btlh = 99667,68.106 kg.cm2

500

f = 0,00952 mm

Kết luận: độ võng của dầm thoả mãn yêu cầu thiết kế.

Trang 25


VẼ HÌNH BAO VẬT LIỆU
3782615.76

áp dụng công thức : M=ma.Ra.Fa.Za
Với Za=68,4 ứng với căng thớ trên
=61 Với trường hợp căng dưới

Trang 26


TÀI LIỆU THAM KHẢO
VÀ CÁC BẢN VẼ KÈM THEO

I. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Kết cấu bê tông cốt thép _ NXB Nông nghiệp _ Năm 1995.

2. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thuỷ công.

Trường ĐHTL _ Bộ môn Kết Cấu Công Trình _ Năm 1994
II. CÁC BẢN VẼ KÈM THEO

1. BẢN VẼ CẦU MÁNG.
Phần IV
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Trang 27