Thiết kế ống cống, cọc BTCT ứng suất trước (thuyết minh + bản vẽ)

Chương 1: Mục đích chọn đề tài và nhiệm vụ yêu cầu

GVHD: Cù Khắc Trúc

Chương 1:
MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI
VÀ NHIỆM VỤ YÊU CẦU

1

1.1 . MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI:
 Trong những năm gần đây, từ thực tế phát triển của nền kinh tế thò trường, nhu
cầu bức thiết về nhà ở, đường sá, cầu cống ngày một gia tăng. Ngành vật liệu và
cấu kiện xây dựng đã có những thay đổi đáng kể từ những cuộc tìm kiếm vật liệu
mới đem lại nhiều phương thức sản xuất hiện đại, nhằm tạo ra những sản phẩm
tốt về mặt chất lượng, rẻ về giá thành đáp ứng kòp thời mọi nhu cầu xã hội. Song
song với sự phát triển đó, công nghệ chế tạo các sản phẩm và cấu kiện bê tông
cốt thép đúc sẵn đã khẳng đònh được vò trí của nó trong ngành xây dựng.
 Cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn được sử dụng ngày càng rộng rãi vào các
ngành xây dựng cầu đường, thủy lợi, sân bay, các loại cột điện, các loại dầm cầu,
tấm lợp, cọc… với những nhà máy sản xuất đồng bộ các cấu kiện theo thiết kế
đònh hình.
 Sở dó cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn được sử dụng ngày càng rộng rãi trong
ngành xây dựng cơ bản, vì nó có những ưu điểm cơ bản như sau:
 Thứ nhất: tạo điều kiện công nghiệp hóa ngành xây dựng với phương
pháp thi công lắp ghép cơ giới hóa, đẩy nhanh tốc độ xây dựng.
 Thứ hai: đảm bảo kế hoạch sản xuất và chất lượng sản phẩm cũng như
công trình xây dựng.
 Thứ ba: tiết kiệm được nguyên vật liệu, giảm bớt tình trạng lãng phí trong
sản xuất và thi công ở các công trường xây dựng.
 Thứ tư: cải thiện điều kiện làm việc của công nhân xây dựng, hạn chế lao

động thi công nặng nhọc, giảm lao động ngoài trời.
 Thứ năm: do làm việc theo dây truyền sản xuất nên nâng cao năng suất
lao động đem lại hiệu quả kinh tế cao.
 Hiện nay kinh tế xã hội phát triển mạnh, kèm theo là sự phát triển của cơ sở
hạ tầng mạnh mẽ ở nước ta, đặc biệt là các công trình giao thông như: đường,
cầu, cống... Song việc xây dựng những công trình đó còn kém chất lượng. Và
thời gian gần đây xuất hiện những vấn đề nổi cộm như: cầu và hầm chui Văn
Thánh bò lún, nứt mà nguyên nhân do đòa chất yếu nhưng đã chọn giải pháp nền
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 1

MSSV: 80103324


Chương 1: Mục đích chọn đề tài và nhiệm vụ yêu cầu

GVHD: Cù Khắc Trúc

móng không hợp lý. Rồi hiện tượng mỗi khi mưa là ngập nước, thậm chí không
mưa cũng ngập mà bào chí đã nhiều lần đề cập. Một trong những nguyên nhân
gây ngập là hệ thống thoát nước bò hỏng do chất lượng quá kém.
 Qua những phân tích ở trên, em thấy cần xây dựng những nhà máy sản xuất
các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn có khả năng đáp ứng nhanh nhu cầu xây
dựng hiện nay. Vì vậy trong luận văn tốt nghiệp kỹ sư Xây Dựng, ngành Vật Liệu
& Cấu Kiện Xây Dựng. Tôi xin chọn đề tài : “Thiết kế công nghệ sản xuất ống
thoát nước bê tông cốt thép thường và cọc ống bê tông cốt thép ứng suất
trước đúc sẵn, bằng phương pháp quay ly tâm, phục vụ các công trình xây
dựng và đường giao thông trên đòa bàn tỉnh Tiền Giang cũng như các vùng
lân cận”

1.2 . NHIỆM VỤ YÊU CẦU:
 Đòa điểm đặt công nghệ sản xuất: khu công nghiệp Bình Đức, huyện Châu
Thành, tỉnh Tiền Giang.
 Quy cách sản phẩm: tự chọn
 Mac bê tông yêu cầu: M
 Đối với ống thoát nước: M300 daN/cm2.
 Đối với cọc ống: M500 daN/cm2.
 Thuyết minh khoảng 90 ÷ 100 trang, bao gồm các phần:
 Công nghệ sản xuất chiếm 70%.
 Kết cấu chiếm 10%.
 Kinh tế + kiến trúc chiếm 15%.
 Các phần còn lại chiếm 5%
 Bản vẽ: 12 ÷ 14 bản A1.

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 2

MSSV: 80103324


Chương 2: Những luận chứng về đề tài thiết kế
Trúc

Chương 2:
NHỮNG LUẬN CHỨNG
VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ

GVHD: Cù Khắc

2

2.1 . NHỮNG LUẬN CHỨNG VỀ VỊ TRÍ ĐẶT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT:
2.1.1 . Vò trí đòa lý:
Tỉnh Tiền Giang nằm về phía Đông Bắc của vùng Đồng bằng sông Cửu Long,
cách thành phố Hồ Chí Minh 70 km, có diện tích tự nhiên là 2481,8km 2. Có 32 km bờ
biển, là cửa ngõ ra vào biển Đông.
 Toạ độ đòa lý của tỉnh Tiền Giang giới hạn bởi:
 105o49’07” ÷ 106o448’06” kinh độ Đông.
 10o12’20” ÷ 10o35'26” vó độ Bắc.
 Ranh giới hành chính:
 Phía Đông giáp biển Đông.
 Phía Tây giáp tỉnh Đồng Tháp.
 Phía Nam giáp tỉnh Bến tre và Vónh Long.
 Phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Long An.
2.1.2 . Đòa chất, khí hậu và thủy văn:
 Đòa chất: Tiền Giang là vùng có đòa chất tương đối yếu, có đòa hình bằng

phẳng, đất phù sa trung tính, ít chua dọc sông Tiền, chiếm khoảng 53% diện tích
toàn tỉnh.
 Khí hậu:
 Tiền Giang có tính chất khí hậu nội chí tuyến – cận xích đạo và khí hậu
nhiệt đới gió mùa nên nhiệt độ trung bình cao và nóng quanh năm. Nhiệt độ
trung bình từ 27 ÷ 27,9oC.
 Có 2 mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau,
mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 (thường có hạn Bà chằng vào tháng 7,
tháng 8).
 Thủy văn:
 Gió: có 2 hướng chính là Đông Bắc (mùa khô) và Tây Nam (mùa mưa), tốc
độ trung bình từ 2,5 ÷ 6m/s.

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 3

MSSV: 80103324


Chương 2: Những luận chứng về đề tài thiết kế
Trúc

GVHD: Cù Khắc

 Mưa: Tiền Giang nằm trong dãy ít mưa, lượng mưa trung bình 1210 ÷ 1424

mm/năm. Lượng mưa phân bố ít dần từ bắc xuống nam, từ đông sang tây. Độ
ẩm trung bình 80 ÷ 85%.
 Sông ngòi:
• Sông ngòi là nguồn cung cấp nước ngọt chính, chảy qua 115 km của
tỉnh Tiền Giang, cao trình đáy sông từ –6 m đến –16m so với mặt đất, độ
dốc đáy sông đoạn Cái Bè – Mỹ Thuận khá lớn (10 ÷ 13%) và lài hơn về
đoạn hạ lưu (0,07%). Sông có chiều rộng 600 ÷ 1800m và chòu ảnh hưởng
của thủy triều quanh năm. Lượng mưa mùa khô (tháng 4) khoảng 130 ÷
190 m3/s.
• Hầu hết sông rạch trên đòa bàn tỉnh chòu ảnh hưởng của chế độ bán nhật
triều không đều. Đặc biệt vùng cửa sông có hoạt động thủy triều mạnh,
biên độ triều tại các cửa sông từ 3,5 ÷ 6 m.

Cầu Mỹ Thuận

Cổng chào của
khu công nghiêp

Quốc lộ 1A

l
Đường
m
ảng 1k
h (kho
ie â n tỉ n

Xã Bình Đức, huyện
Châu Thành

)

Đường liên tỉnh

Phà Rạch Miễu
Cảng Mỹ Tho

Nhà máy
BTCT
đúc sẵn

Khu công nghiêp
Bình Đức

Sông Tiền

Hình 2 .1: Sơ đồ vò trí đặt công nghệ sản xuất
2.1.3 . Nguồn cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm:
2.1.3.1 . Nguồn cung cấp nguyên liệu:
 Cát: các mỏ cát được xác đònh, phân lớp tập trung tại đòa bàn các huyện Cái

Bè, huyện Cai Lậy, huyện Châu Thành với 9 thân cát có trữ lượng lớn có chiều
dài 2 ÷ 17 km, rộng 300 ÷ 800 m, dày 2,5 ÷ 6,9 m; có chất lượng cao đáp ứng các
nhu cầu xây dựng và sản xuất. Hiện đang có 13 doanh nghiệp đầu tư khai thác.
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 4

MSSV: 80103324


Chương 2: Những luận chứng về đề tài thiết kế
Trúc

GVHD: Cù Khắc

 Đá: được cung cấp bởi các doanh nghiệp đầu tư khai thác, theo hợp đồng đã

ký.
 Xi măng: nguồn cung cấp xi măng cho nhà máy là xi măng Nghi Sơn,…được

vận chuyển bằng đường thủy hoặc đường bộ từ nhà máy xi măng đến tận xưởng,
với các hợp đồng cung cấp xi măng đã ký và được bơm trực tiếp vào silo chứa.
 Phụ gia: sử dụng phụ gia của công ty KAO Nhật Bản.
 Sắt, thép:

 Thép cường độ cao (cáp): thép dự ứng lực có giới hạn chảy trên 1350 MPa,
được nhập từ Malayxia, Trung Quốc. Được vận chuyển theo đường thủy.
 Cốt thép thường: có giới hạn chảy dưới 400MPa được sản xuất trong nước .
2.1.3.2 . Nguồn tiêu thụ sản phẩm:
 Cùng với sự phát triển kinh tế, đồng bằng sông Cửu Long có tốc độ đô thò hóa

rất nhanh, việc xây dựng cơ sở hạ tầng là rất cần thiết để phục vụ cho việc phát
triển kinh tế. Chính vì vậy các sản phẩm, cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn như:
cọc, cống….do nhà máy làm ra có khả năng tiêu thụ rất lớn.
 Ngoài ra do khu công nghiệp Bình Đức có vò trí gần sông Tiền nên sản phẩm
làm ra có thể bán cho các đòa phương khác cũng như các vùng lân cận thông qua
vận chuyển bằng đường sông giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển đem lại hiệu quả
kinh tế cao.
 Vì đặc đểm đòa chất của tỉnh Tiền Giang thích hợp dùng cọc để làm nền móng
cho các công trình giao thông như cầu, các công trình dân dụng và các nhà máy
công nghiệp.
 Tỉnh Tiền Giang có hệ thống sông ngòi dày đặc, đặc biệt là dọc 2 bờ sông
Tiền có đòa chất không tốt và có hiện tượng xâm thực. Ngoài ra phía Đông của
tỉnh Tiền Giang giáp biển, chòu tác động của thủy triều và gió lớn. Do đó dùng
cọc làm móng cho các công trình xây dựng ở những vùng gần sông và ven biển là
giải pháp tối ưu.
 Tiền Giang và các tỉnh lân cận đang đẩy mạnh việc xây dựng, sửa chữa và
nâng cấp hệ thống giao thông đường bộ cũng như cầu cống, do đó nhu cầu về ống
cống là rất lớn.
 Tỉnh Tiền Giang là điểm trung chuyển của các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long
đến thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh miền Đông. Vì vậy cần phát triển mạng
lưới giao thông hoàn chỉnh, đặc biệt là hệ thống đường trục chính.
2.1.4 . Nguồn nhân lực:
Có nguồn lao động dồi dào từ các tỉnh và vùng lân cận, có Đại học Cần Thơ
thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long, là nơi đào tạo nguồn nhân lực cho cả khu vực.

Ngoài ra Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Tiền Giang còn có chính sách đãi ngộ nhân tài bằng

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 5

MSSV: 80103324


Chương 2: Những luận chứng về đề tài thiết kế
Trúc

GVHD: Cù Khắc

cách trợ cấp cho các kỹ sư, tiến só về phục cho đòa phương. Theo số liệu thống kê năm
2005, dân số của Tỉnh tiền Giang là 1.698.851 người.
2.1.5 . Điều kiện giao thông:
Mạng lưới giao thông đường bộ dày đặc, tuy nhiên vẫn còn thô sơ. Giao thông
đường thủy thuận lợi. Trục chính là sông Tiền, chiều dài 120 km chảy ngang qua tỉnh
Tiền Giang về phía Nam và 30 km sông Soài Rạp ở phía Bắc, tạo điều kiện cho Tiền
Giang trở thành điểm trung chuyển về giao thông đường sông từ các tỉnh đồng bằng
sông Cửu Long đi TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh miền Đông Nam Bộ như: Bình Dương,
Đồng Nai…Về phía Đông, đường biển từ huyện Gò Công đến Bà Ròa – Vũng Tàu dài
khoảng 40 km.
2.1.6 . Điện, nước và thông tin liên lạc:
Do đặt nhà máy trong khu công nghiệp nên vấn đề điện, nước, thông tin liên lạc
được đảm bảo hoàn toàn. Mạng lưới viễn thông Tiền Giang được hiện đại hóa và
triển khai đồng loạt trong toàn tỉnh, đảm bảo liên lạc thông suốt trong nước và quốc
tế. Điện lưới quốc gia đến toàn bộ trung tâm các xã, phường, thò trấn. Lượng nước
sạch cung cấp cho sản xuất và sinh hoạt đạt 55.000 m 3/ngày đêm cho các khu đô thò

và vùng nông thôn.
2.2 . LUẬN CHỨNG CÔNG SUẤT THIẾT KẾ:
 Theo môn học “Công Nghệ chế tạo các sản phẩm bê tông đúc sẵn” em đã

được học, người ta dựa vào công suất để phân loại nhà máy, có 3 loại như sau:
 Nhà máy có công suất nhỏ: công suất < 30.000 m3 bêtông/năm.
 Nhà máy có công suất trung bình: công suất từ 30.000 ÷120.000 m 3
bêtông/năm.
 Nhà máy có công suất lớn: công suất > 120.000 m3 bêtông/năm.
 Để chọn công suất của nhà máy mới, trước tiên ta xét đến tình hình sản xuất
của nhà máy hiện đang có. Trong kỳ thực tập vừa qua, em đã đi nhà máy Bê tông
ly tâm Thủ Đức, công suất hiện tại là > 30.000 m 3 bêtông/năm. Vậy đây là nhà
máy có công suất trung bình.
 Để mở rộng thò trường, nhà máy bê tông ly tâm Thủ Đức hiện tại đang có dự
đònh xây dựng thêm 1 nhà máy mới. Nhà máy mới dự đònh chọn công suất 20.000
m3 bêtông/năm, nhà máy bê tông ly tâm mới đặt tại khu công nghiệp Bình Đức,
huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang. Với công suất này thì nhà máy mới là nhà
máy có công suất nhỏ.
 Lý do chọn nhà máy có công suất nhỏ (20.000 m 3 bêtông/năm) vì: tỉnh Tiền
Giang cũng như các tỉnh lân cận của vùng Đồng bằng sông Cửu Long đang trong
giai đoạn đầu phát triển, sản phẩm chủ yếu cung cấp cho các tỉnh Đồng bằng
sông Cửu Long, vì vậy khi xây dựng nhà máy sản xuất các sản phẩm, cấu kiện
đúc sẵn ta chọn công suất nhỏ là hợp lý.
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 6

MSSV: 80103324

Chương 2: Những luận chứng về đề tài thiết kế
Trúc

GVHD: Cù Khắc

⇒ Qua phân tích ở trên ta thấy nhu cầu về cống tròn bê tông cốt thép

thường và cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước là rất cấp thiết . Vì vậy công
suất của nhà máy được chọn: 20.000 m3bêtông/ năm .

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 7

MSSV: 80103324


Chương 3: Giới thiệu sản phẩm và phương pháp sản xuất
Trúc

GVHD: Cù Khắc

Chương 3:
GIỚI THIỆU SẢN PHẨM &
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

3

3.1 . GIỚI THIỆU SẢN PHẨM:
Các cấu kiện nhà máy sẽ sản xuất là : cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước,

cống tròn bê tông cốt thép thường. Cơ sở để lựa chọn 2 sản phẩm trên để sản xuất là:
3.1.1 . Cọc bê tông cốt thép ứng suất trước:
 Cọc ống bê tông cốt thép ứng suất trước là một loại cọc được sản xuất theo

dây chuyền công nghệ hiện đại và tiên tiến, được sản xuất bằng phương pháp
quay ly tâm với tốc độ cao trong nhiều giai đoạn khác nhau, làm cho cấu trúc của
bê tông đặc sít và đạt chất lượng cao. Bê tông dùng để sản suất cọc ống là loại
bê tông nặng, cường độ cao có sử dụng phụ gia làm tăng cường độ, giảm nước và
thúc đẩy nhanh quá trình đông kết. Ngoài ra, cốt thép sử dụng trong cọc ống là
loại thép cuộn có cường độ cao (cáp) và được căng trước làm tăng thêm khả năng
chòu tải cho cọc.
 Các loại cọc sẽ sản xuất: tất nhiên nhà máy sẽ sản xuất nhiều loại cọc có
đường kính khác nhau tuỳ theo yêu cầu của khách hàng. Tuy nhiên trong luận văn
này chỉ giới hạn 2 loại cọc: Φ300 và Φ400.
 Cọc Φ300:
• Đường kính ngoài: 300 (mm).
• Chiều dài cọc: 12 (m).
• Mac bê tông: 500 (daN/cm2).
• Thép (cáp) cường độ cao.
 Cọc Φ400:
• Đường kính ngoài: 400 (mm).
• Chiều dài cọc: 12 (m).
• Mac bê tông: 500 (daN/cm2).
• Thép (cáp) cường độ cao.
3.1.2 . Cống tròn bê tông cốt thép thường:
 Cống tròn đang được tiêu thụ mạnh trong thời gian gần đây. Cũng như cọc

cống tròn bê tông cốt thép thường là loại cống được sản xuất theo dây chuyền
công nghệ tiên tiến, được tạo hình bằng phương pháp quay ly tâm với tốc độ cao
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 8

MSSV: 80103324


Chương 3: Giới thiệu sản phẩm và phương pháp sản xuất
Trúc

GVHD: Cù Khắc

trong nhiều giai đoạn khác nhau, làm cho cấu trúc của bê tông đặc sít và đạt chất
lượng. Bê tông dùng để sản suất ống cống là loại bê tông nặng. Ngoài ra, cốt
thép sử dụng trong ống cống là loại thép thường, vì đa số hệ thống cống được đặt
trên vỉa hè nên không cần dùng thép có cường độ cao.
 Các loại cống tròn sẽ sản xuất: cũng như cọc nhà máy sẽ sản xuất nhiều loại
cống tròn có đường kính khác nhau tuỳ theo yêu cầu của khách hàng. Tuy nhiên
trong luận văn này chỉ giới hạn 2 loại cống tròn: Φ600 và Φ1000.
 Cống Φ600:
• Đường kính trong: 600 (mm).
• Chiều dài cống: 4 (m).
• Mác bê tông: 300 (daN/cm2).
• Thép thường.
 Cống Φ1000:
• Đường kính trong: 1000 (mm).
• Chiều dài cống: 4 (m).
• Mác bê tông: 300 (daN/cm2).
• Thép thường.



3.2 . GIỚI THIỆU BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC:
3.2.1 . Đònh nghóa bê tông cốt thép ứng suất trước:
Xét trường hợp dầm 1 nhòp. Theo sơ đồ ta đặt vào dầm lực nén trước N và tải
trọng sử dụng P. Dưới tác dụng của lực nén N, ở vùng dưới của dầm xuất hiện ứng
suất nén. ng suất nén trước này sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng suất kéo do tải
trọng sử dụng P gây ra. Để cho dầm không bò nứt, ứng suất tổng cộng trong vùng dưới
không được vượt quá cường độ chòu kéo R k của bê tông. Để tạo ra lực nén trước N
người ta căng cốt thép rồi gắn chặt nó vào bê tông thông qua lực dính hoặc neo. Nhờ
tính chất đàn hồi cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo nên lực nén trước N. Như vậy
trước khi chòu tải trọng sử dụng P cốt thép bò căng trước còn bê tông bò nén trước.

N

N
L

P

P

L

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

 Trang 9

MSSV: 80103324

Chương 3: Giới thiệu sản phẩm và phương pháp sản xuất
Trúc

GVHD: Cù Khắc

Hình 3.1: Dầm ứng suất trước
3.2.2 . Ưu và nhược điểm của bê tông cốt thép ứng suất trước:
 Ưu điểm:
 Trong bê tông cốt thép ứng suất trước, do có thể khống chế việc xuất hiện

khe nứt bằng lực căng trước của cốt thép nên có thể dùng được cốt thép có
cường độ cao. Kết quả là dùng ít thép hơn bê tông không sử dụng ứng suất
trước. Đối với các kết cấu có nhòp lớn, dùng nhiều cốt thép như: dầm, dàn, cột
điện, si lô…có thể tiết kiệm được 50 ÷ 80% thép. Trong các cấu kiện nhòp nhỏ,
do cốt cấu tạo chiếm tỉ lệ lớn nên tổng số thép tiết kiệm ít hơn (khoảng 15%).
 Bê tông cốt thép ứng suất trước có khả năng chống nứt cao hơn, có khả
năng chống thấm tốt hơn. Vì dùng bê tông cốt thép ứng suất trước, người ta có
thể tạo ra các cấu kiện không xuất hiện các khe nứt trong vùng bê tông chòu
kéo hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt khi chòu tải trọng sử dụng.
 Bê tông cốt thép ứng suất trước làm cho cấu kiện có độ cứng lớn hơn, do
đó độ võng và biến dạng bé hơn. Nhờ có độ cứng lớn nên kết cấu bê tông cốt
thép ứng suất trước có tiết diện ngang thanh mảnh hơn so với cấu kiện bê tông
cốt thép thường.
 Nhược điểm:
 ng lực trước không những gây ra ứng suất nén mà còn có thể gây ra ứng
suất kéo ở phía đối diện làm cho bê tông có thể bò nứt.
 Việc chế tạo các cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trước cần phải có
những thiết bò đặc biệt, có công nhân lành nghề và có sự kiểm soát chặt chẽ
về mặt kỹ thuật.
3.2.3 . Các yêu cầu kỹ thuật về bê tông và cốt thép trong cấu kiện bê tông cốt

thép ứng suất trước:
3.2.3.1 . Yêu cầu về bê tông và vữa:
 Bê tông dùng trong cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trước là bê tông nặng

có mác lớn hơn hoặc bằng 200. Việc lựa chọn mác bê tông phụ thuộc vào dạng,
loại và đường kính của cốt thép căng, cũng như phụ thuộc vào việc có dùng neo
hay không neo. Ví dụ nếu dùng cốt thép căng có đường kính không lớn hơn Φ5 thì
mác bê tông thiết kế không được nhỏ hơn 250, còn nếu dùng cốt thép căng có
đường kính không nhỏ hơn Φ6 thì mác bê tông thiết kế không được nhỏ hơn 400.
Ngoài ra việc lựa chọn mác bê tông còn phụ thuộc vào cường độ mà nó cần phải
có khi bắt đầu gây ứng lực trước, phụ thuộc vào loại tải trọng tác dụng lên cấu
kiện. Thông thường với kết cấu nhòp lớn như dầm, dàn... nên dùng bê tông mác
400 hoặc 500.
 Vữa dùng để lấp các khe thi công, các mối nối của cấu kiện lắp ghép, để làm
lớp bảo vệ cốt thép và bảo vệ các neo, phải có mác từ 150 trở lên. Vữa dùng để
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 10

MSSV:


Chương 3: Giới thiệu sản phẩm và phương pháp sản xuất
Trúc

GVHD: Cù Khắc

bơm vào các ống rãnh phải có mác không nhỏ hơn 300 và phải dễ chảy, ít co
ngót.

3.2.3.2 . Yêu cầu về cốt thép ứng lực trước:
 Trong cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trước cần dùng thép cường độ cao, vì

trong quá trính chế tạo và sử dụng một phần ứng suất căng ban đầu bò mất đi. Tốt
nhất là dùng sợi thép có cường độ cao. Ngoài ra có thể dùng cốt thép thanh có gờ
từ nhóm thép cán nóng loại A-IV và loại gia công nhiệt AT-IV trở lên.
 Trong phương pháp căng trước, không được dùng sợi thép tròn không có gờ
làm cốt thép ứng lực trước, vì thép không gờ sẽ làm giảm lực dính giữa bê tông
và cốt thép.



3.3 . GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP QUAY LY TÂM:
Để tạo hình có nhiều phương pháp như: đầm rung, quay ly tâm. Trong đó quay ly
tâm được xem là phương pháp thích hợp đối với các cấu kiện tròn.
 Trong phương pháp tạo hình bằng cách quay ly tâm, ta rải đều bê tông lên
khuôn đã đặt lồng thép, sau đó đậy nắp khuôn lại và đầm chặt bằng lực quay ly
tâm quán tính Q. Lực Q này xuất hiện khi tốc độ quay của khuôn đủ lớn. Trò số
lực Q tỉ lệ thuận với khối lượng m của phần tử quay quanh bán kính r.
Q= r ω 2 m
Trong đó :
r: là bá n kính củ a phầ n tử có khố i lượ n g m(m)
ω : là vậ n tố c gó c .
m: là khố i lượ n g củ a phầ n tử m (kG).
 Lực ly tâm khi quay phải lớn hơn hoặc bằng trọng lượng P của phần tử (m), để
khối bê tông không bò đổ nhào và để lèn chặt hỗn hợp bê tông trong khuôn. Lực P
là lực trọng trường của phần tử bê tông có khối lượng m trong khuôn, được tính
như sau:
P = mg
Trong đó :

m: là khố i lượ n g củ a phầ n tử m (kg).
g: là gia tốc trọng trường (m/s2)
 Do đó điều kiện để tạo hình bằng phương pháp quay ly tâm là:
Q≥P
2
⇒ r ω m ≥ mg
⇒

r ω2 ≥ g

⇒

ω2 ≥

g
r

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 11

MSSV:


Chương 3: Giới thiệu sản phẩm và phương pháp sản xuất
Trúc

GVHD: Cù Khắc

g
r
 Tuy nhiên, để đảm bảo bê tông được lèn chặt thì ta nhân với hệ số thực
nghiệm 1,2 ÷ 1,5
⇒

ω≥

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 12

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

Chương 4:
TÍNH TOÁN KẾT CẤU
CHO CỌC VÀ ỐNG
CỐNG

4

4.1 . TÍNH KẾT CẤU CHO ỐNG CỐNG:
 Kết cấu ống cống được tính toán theo tài liệu: “THIẾT KẾ CỐNG VÀ CẦU

NHỎ TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ” của hai tác giả – Nguyễn Quang Chiêu & Trần
Tuấn Hiệp. Các giả thiết và số liệu dưới đây dùng đế thiết kế cho cả hai loại ống
thoát nước: Φ600 và Φ1000.
 Các giả thiết để tính toán:
 Cống tròn bê tông cốt thép thuộc loại cống tròn cứng , khi tính toán không
tính đến biến dạng bản thân cống.
 Chiều sâu chôn cống có ảnh hưởng nhất đònh đến việc tính toán nội lực.
Do đó phải chôn cống ở độ sâu thấp nhất có thể.
 Trong các đốt cống cứng, ảnh hưởng của lực dọc trục đối với ứng suất tính
toán rất nhỏ (< 9,5%), nên khi tính toán có thể bỏ qua ứng suất dọc trục.
 Vật liệu:
 Bê tông mác: 300
 Cường độ chòu nén hay uốn của bê tông cốt thép: Ru = 130 (kG/cm2).
 Cốt thép loại: AI có cường độ chòu kéo R a = 2100 (kG/cm2). Được sử dụng
theo tiêu chuẩn Việt Nam 628–1997. Thép chủ được bố trí thành các vòng
tròn đồng tâm quấn liên tục. Thép dọc được bố trí theo cấu tạo.
 Tải trọng thiết kế:
 Thiết kế với tải trọng ô tô H30.
 Kiểm toán với xe có tải trọng đặc biệt XB80.
 Hệ số vượt tải:
 Hệ số vượt tải của áp lực đất: nđ = 1,2
 Hệ số vượt tải của trọng lượng bản thân cống: nc = 1,1
 Hệ số vượt tải của hoạt tải ô tô H30: nH30 = 1,4
 Hệ số vượt tải của hoạt tải xe đặc biệt XB80: nXB80 = 1,1 .

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 13


MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

4.1.1 . Tính toán kết cấu cho ống cống Ф600:
4.1.1.1 . Các số liệu để thiết kế:
 Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 372–2006. Chọn cống thiết kế là:

Loại
cống
Φ (mm)

Chiều
dài hiệu
dụng
Lo (mm)

Chiều
dài tổng
L (mm)

ĐK ngoài
Dng (mm)

ĐK trong
Dtr (mm)

Thể tích
V (m3)

Khối
lượng
(T)

Φ600

4000

4100

740

600

0,6041

1,69

 Các đặc trưng của cống Φ600, của đất và của bê tông:
 Đường kính trong của cống: 600 (mm).
 Chiều dày thành cống, theo TCXDVN 372–2006, chọn t = 70 (mm).
 Trọng lượng riêng của bê tông: γb = 2,5 (T/m3).
 Chọn độ sâu chôn cống hay chiều cao đất đắp: H = 0,75 (m).
 Dung trọng của đất đắùp: γo = 2,2 (T/m3).
 Góc nội ma sát của đất đắp, qua khảo sát ở vùng Đồng bằng sông Cửu

Long cũng như tỉnh Tiền Giang: ϕ = 30o
4.1.1.2 . Tính toán ngoại lực:
4.1.1.2.1. Áp lực thẳng đứng do đất đắp gây ra:
 Theo môn học “CôngTtrình Giao Thông”, độ sâu chôn cống phải lớn hơn hoặc

bằng 0,5m để cống không bò phá hoại dưới tác dụng của ngoại lực.
 Theo giáo trình “Tính Toán Thiết Kế Các Công Trình Trong Hệ Thống Cấp,
Thoát Nước“ của PTS. Trònh Xuân Lai thì độ sâu chôn cống phải thấp nhất có thể.

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 14

MSSV:


GVHD: Cù Khắc Trúc

750

Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

2

2

740

1490

1

3

Hình 4.1: Đặt ống thoát nước Φ 600 trong lòng đất
 Như vậy áp lực của đất tác dụng lên cống được tính như sau:
đ
 p lực tiêu chuẩn của đất: q tc
q đtc = γoH = 2,2×0,75 = 1,65 (T/m2)
Trong đó :
γo = 2,2 (T/m3): trọng lượng riêng của đất đắp.
H = 0,75 (m): độ sâu chôn cống hay chiều cao lớp đất đắp.
đ
 p lực tính toán của đất: q tt
q đtt = nđ× q đtc = 1,2×1,65 = 1,98 (T/m2)
Với nđ = 1,2: hệ số vượt tải của đất đắp trên cống.
4.1.1.2.2. Áp lực thẳng đứng do tải trọng xe chạy gây ra:
Theo qui đònh chiều cao đất đắp trên cống không nhỏ hơn 0,5m , vì vậy không
xét đến lực xung kích.
 p lực do ô tô H30 gây ra:
 Chiều rộng phân bố tải trọng của ô tô H30:
aH30 = 0,6 + 2×H×tg30o
= 0,6 + 2×0,75×tg30o = 1,466 (m)
 Chiều dài phân bố tải trọng của ô tô H30 :
bH30 = 0,2 + 2×H×tg30o
= 0,2 + 2×0,75×tg30o = 1,066 (m)
 Tải trọng phân bố (tiêu chuẩn) của ô tô H30:
p Htc30 =

∑G

aH 30 .bH 30

2×6
= 7,68 (T/m2)
1,466 × 1,066
Trong đó:
=

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 15

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

G = 6 (T): tải trọng của một bánh xe H30.
 Tải trọng phân bố (tính toán) của ô tô H30:
p Htt 30 = nH30 × p Htc 30
= 1,4×7,68 = 10,75 (T/m2).
Với nH30 = 1,4: hệ số vượt tải của ô tô H30.
 p lực do xe đặc biệt XB80 gây ra:
 Chiều rộng phân bố tải trọng của xe đặc biệt XB80:
aXB80 = 0,8 + 2×H×tg30o

= 0,8 + 2×0,75×tg30o = 1,666 (m)
 Chiều dài phân bố tải trọng của xe đặc biệt XB80 :
aXB80 = 0,2 + 2×H×tg30o
= 0,2 + 2×0,75×tg30o = 1,066 (m).
 Tải trọng phân bố (tiêu chuẩn) của xe đặc biệt XB80: chỉ đặt 1 bánh.
G
p tcXB80 =
a XB80 .b XB80
20
=
= 11,26 (T/m2)
1,666 × 1,066
Trong đó:
G = 20 (T): tải trọng của một bánh xe XB80.
 Tải trọng phân bố (tính toán) của xe đặc biệt XB80:
p ttXB80 = nXB80 × p tcXB80
= 1,1×11,26 = 12,388 (T/m2)
Với nXB80 = 1,1: hệ số vượt tải của xe đặc biệt XB80.
4.1.1.2.3. Áp lực do trọng lượng bản thân cống gây ra (Φ 600):
 p lực tiêu chuẩn bản thân cống (bt):

g tcbt = γb ×t = 2,5×0,07 = 0,175 (T/m2)
Trong đó :
γb = 2,5 (T/m3): trọng lượng riêng của bê tông cốt thép.
t = 0,07 (m): bề dày của thành cống Φ600.
 p lực tính toán của bản thân cống (bt):
g ttbt = nc× g tcbt = 1,1×0,175 = 0,1925 (T/m2)
Với nc = 1,1: hệ số vượt tải của trọng lượng bản thân cống.
4.1.1.3 . Tính toán nội lực trong cống Φ 600:
Việc tính toán nội lực phụ thuộc vào sự lớn hay nhỏ của ngoại lực và sơ đồ

phân bố ngoại lực. Do ảnh hưởng của ứng suất dọc trục nhỏ nên ta chỉ cần tính toán
với moment.

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 16

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

4.1.1.3.1. Moment trong cống tròn (Φ 600) do áp lực đất đắp + tải trọng xe gây ra
được tính theo công thức:
M1 = M2 = M3 = 0,137(q + p)(1 - µ)R2
Trong đó:
• M1 ; M2 ; M3 : moment do áp lực đất + do áp lực xe gây ra tại các vò trí
1; 2; 3 trên cống.
• q , p : các đại lượng đã tính ở trên.
• µ : hệ số sức kháng đàn hồi của đất, với cống cứng ta lấy bằng áp lực
hông của đất:
ϕ
µ = tg2(45o – )
2
30 ο
= tg2(45o –
) = 0,333

2
• R: Bán kính trung bình của đốt cống (Φ600) kể từ trục trung hòa.
0,6 + 0,07
R=
= 0,335 (m)
2
q'= p+q

1
r

2

ϕ 2

µ .q2

3
q ϕ =µ . q'+q'(1-µ ).2 ϕ /π
q'= p+q

Hình 4.2: Sự phân bố áp lực đất và áp lực do hoạt tải xe trên cống
 Moment do áp lực đất + hoạt tải ô tô H30 tác dụng lên cống (Φ600):
 Moment tiêu chuẩn do: áp lực đất ( q tc ) + áp lực xe H30 ( p tc ) gây ra tại
đ

H 30

các vò trí 1; 2; 3 trên cống đều bằng nhau:
M 1,đ +tcH30 = M đ2,+tcH30 = M 3,đ +tcH30 = 0,137( q đtc + p Htc 30 )(1– µ)R2

= 0,137(1,65+7,68)(1– 0,333).0,3352
= 0,0957 (Tm)
Vì moment do đất + xe gây ra tại các vò trí 1; 2; 3 đều bằng nhau
đ + H30
nên đặt: M tc
= 0,0957 (Tm)
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 17

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

 Moment tính toán do: áp lực đất ( q tt ) + áp lực xe H30 ( p tt
đ

H 30

) gây ra tại

các vò trí 1; 2; 3 trên cống:
M 1,đ +tt H30 = M đ2,+ttH30 = M 3,đ +ttH30 = 0,137( q đtt + p Htt 30 )(1– µ)R2
= 0,137(1,98+10,75)(1– 0,333).0,3352
= 0,1305 (Tm)
Vì moment do đất + xe H30 gây ra tại các vò trí 1; 2; 3 đều bằng

đ + H30
nhau nên ta đặt: M tt
= 0,1305 (Tm)
 Moment do áp lực đất + hoạt tải xe đặc biệt XB80 tác dụng lên cống:
 Moment tiêu chuẩn do: áp lực đất ( q tc ) + áp lực xe XB80 ( p tc
đ

XB 0

) gây ra

tại các vò trí 1; 2; 3 trên cống đều bằng nhau:
M 1,đ +tcXB80 = M đ2,+tcXB0 = M 3,đ +tcXB80 = 0,137( q đtc + p tcXB0 )(1– µ)R2
= 0,137(1,65+11,26)(1– 0,333).0,3352
= 0,1324 (Tm)
Vì moment do đất + xe đặc biệt XB30 gây ra tại các vò trí 1; 2; 3
đ + XB80
đều bằng nhau nên ta đặt: M tt
= 0,1324 (Tm)
 Moment tính toán do: áp lực đất ( q tt ) + áp lực xe XB80 ( p tt
đ

XB 0

) gây ra tại

các vò trí 1; 2; 3 trên cống:
M 1,đ +tt XB80 = M đ2,+ttXB0 = M 3,đ +ttXB80 = 0,137( q đtt + p ttXB0 )(1– µ)R2
= 0,137(1,98+12,388)(1– 0,333).0,3352
= 0,147 (Tm)

Vì moment do đất + xe đặc biệt XB30 gây ra tại các vò trí 1; 2; 3
đ + XB80
đều bằng nhau nên ta đặt: M tt
= 0,147 (Tm)
4.1.1.3.2. Moment trong cống tròn (Φ 600) do trọng lượng bản thân cống gây ra:

1

2

pδ

2

3
q ϕ =q'.2 ϕ /π
q'=π 2 pδ /2

Hình 4.3: Sự phân bố áp lực do trọng lượng bản thân cống gây ra
 Tại vò trí (1) trên cống:

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 18

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

 Moment tiêu chuẩn do bản thân (bt) cống gây ra tại vò trí 1:

M1,bttc = 0,304× g tcbt ×R2 = 0,304×0,175×0,3352 = 0,006 (Tm)
 Moment tính toán do bản thân cống gây ra tại vò trí 1:

M1,bttt = 0,304× g ttbt ×R2 = 0,304×0,1925×0,3352 = 0,0066 (Tm)
 Tại vò trí (2) trên cống:
 Moment tiêu chuẩn do bản thân (bt) cống gây ra tại vò trí 2:

M 2,bttc = 0,337× g tcbt ×R2 = 0,337×0,175×0,3352 = 0,0066 (Tm)
 Moment tính toán do bản thân (bt) cống gây ra tại vò trí 2:

M 2,bttt = 0,337× g ttbt ×R2 = 0,337×0,1925×0,3352 = 0,0073 (Tm)
 Tại vò trí (3) trên cống:
 Moment tiêu chuẩn do bản thân (bt) cống gây ra tại vò trí 3:

M3,bttc = 0,369× g tcbt ×R2 = 0,369×0,175×0,3352 = 0,0072 (Tm)
 Moment tính toán do bản thân (bt) cống gây ra tại vò trí 3:

M 3,bttt = 0,369× g ttbt ×R2 = 0,369×0,1925×0,3352 = 0,008 (Tm)
4.1.1.4 . Tổ hợp nội lực (moment):
Ta tổ hợp moment do áp lực đất + hoạt tải, và do trọng lượng bản thân cống gây
ra theo sơ đồ sau:
M1

Q1 = 0

N1

M2
M2

Q2 = 0
N2
N2
Q2 = 0

N3
M 3 Q3 = 0

Hình 4.4: Sơ đồ tổ hợp moment cho cống Φ600
 Tổ hợp moment khi hoạt tải tác dụng lên cống là ô tô H30:
 Tổ hợp moment tiêu chuẩn:

• Trường hợp 1:
M Σtc = M đtc+ H30 + M1,bttc = 0,0957 + 0,006 = 0,1017 (Tm)
Trong đóù:
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 19

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

Σ
+ M tc : moment tổng hợp tiêu chuẩn khi hoạt tải là xe H30.
đ + H30
+ M tc
: moment tiêu chuẩn do đất + hoạt tải xe H30 gây ra ở

các vò trí 1, 2, 3 và đều bằng nhau.
bt
bt
bt
+ M1,tc ; M 2,tc ; M3,tc : moment tiêu chuẩn do trọng lượng bản thân
cống gây ra tại các vò trí 1; 2; 3 trên cống.
• Trường hợp 2:
M Σtc = M đtc+ H30 + M 2,bttc = 0,0957 + 0,0066 = 0,1023 (Tm)
• Trường hợp 3:
M Σtc = M đtc+ H30 + M3,bttc = 0,0957 + 0,0072 = 0,1029 (Tm)

⇒ Từ 3 trường hợp trên ta thấy moment tiêu chuẩn max khi hoạt tải là ô tô
H30 được xác đònh như sau:
M Σtc = max (0,1017; 0,1023; 0,1029) = 0,1029 (Tm)
 Tổ hợp moment tính toán:

• Trường hợp 1:
M Σtt = M đtt+ H30 + M1,bttt = 0,1305 + 0,0066 = 0,1371 (Tm)
Trong đóù:
Σ
+ M tt : moment tổng hợp tính toán khi hoạt tải là xe H30.
đ + H30

+ M tt
: moment tính toán do đất + hoạt tải xe H30 gây ra ở các

vò trí 1, 2, 3 và đều bằng nhau.
bt
bt
bt
+ M1,tt ; M 2,tt ; M 3,tt : moment tính toán do trọng lượng bản thân
cống gây ra tại các vò trí 1; 2; 3 trên cống.
• Trường hợp 2:
M Σtt = M đtt+ H30 + M 2,bttt = 0,1305 + 0,0073 = 0,1378 (Tm)
• Trường hợp 3:
M Σtt = M đtt+ H30 + M 3,bttt = 0,1305 + 0,008 = 0,1385 (Tm)

⇒ Từ 3 trường hợp trên ta thấy moment tính toán max khi hoạt tải là ô tô
H30, được xác đònh như sau:
M Σtt = max (0,1371; 0,1378; 0,1385) = 0,1385 (Tm)
 Tổ hợp nội lực khi hoạt tải tác dụng lên cống là xe đặc biệt XB80:
 Tổ hợp moment tiêu chuẩn:

• Trường hợp 1:
M Σtc = M đtc+ XB30 + M1,bttc = 0,1324 + 0,006 = 0,1384 (Tm)
Trong đóù:
Σ
+ M tc : moment tổng hợp tiêu chuẩn khi hoạt tải là xe XB80.

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 20

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

đ + XB30
+ M tc
: moment tiêu chuẩn do đất + hoạt tải xe XB80 gây ra

tại các vò trí 1; 2; 3 đều bằng nhau.
bt
bt
bt
+ M1,tc ; M 2,tc ; M 3,tc : moment tiêu chuẩn do trọng lượng bản thân
cống gây ra tại các vò trí 1; 2; 3 trên cống.
• Trường hợp 2:
M Σtc = M đtc+ XB80 + M 2,bttc = 0,1324 + 0,0066 = 0,139 (Tm)
• Trường hợp 3:
M Σtc = M đtc+ XB80 + M 3,bttc = 0,1324 + 0,0072 = 0,1396 (Tm)

⇒ Từ 3 trường hợp trên ta thấy moment tiêu chuẩn max, khi hoạt tải là xe
đặc biệtXB80, được xác đònh như sau:
M Σtc = max (0,1384; 0,139; 0,1396) = 0,1396 (Tm)
 Tổ hợp moment tính toán:

• Trường hợp 1:
M Σtt = M đtt+ H30 + M1,bttt = 0,147 + 0,0066 = 0,1536 (Tm)

Trong đóù:
Σ
+ M tt : moment tổng hợp tính toán khi hoạt tải là xe XB80.
đ + XB30
+ M tt
: moment tính toán do đất + hoạt tải xe XB80 gây ra tại

các vò trí 1; 2; 3 và đều bằng nhau.
bt
bt
bt
+ M1,tt ; M 2,tt ; M 3,tt : moment tính toán do trọng lượng bản thân
cống gây ra tại các vò trí 1; 2; 3 trên cống.
• Trường hợp 2:
M Σtt = M đtt+ H30 + M 2,bttt = 0,147 + 0,0073 = 0,1543 (Tm)
• Trường hợp 3:
M Σtt = M đtt+ H30 + M 3,bttt = 0,147 + 0,008 = 0,155 (Tm)

⇒ Từ 3 trường hợp trên ta thấy moment tính toán max khi hoạt tải là xe có
tải trọng đặc biệtXB80, được xác đònh như sau:
M Σtt = max (0,1536; 0,1543; 0,155) = 0,155 (Tm)
4.1.1.5 . Tính diện tích cốt thép và chọn thép:
 Hiện nay loại xe lưu thông trên đường chủ yếu ở nước ta có tải trọng tối đa là

H30, vì vậy chọn tải trọng thiết kế là ô tô H30, kiểm toán với xe có tải trọng đặc
biệt là XB80.
 Từ giá trò moment tổ hợp được ở trên ta có nội lực thiết kế với xe H30 như
sau:
M Σtt = max (0,1371; 0,1378; 0,1385) = 0,1385 (Tm)
max

Đặt M tt = 0,1385 (Tm)

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 21

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

a=30

t=70

ho =40

x

4.1.1.5.1. Tính thép chủ (cốt vòng) cho 1 m cống:

1000

Hình 4.5: Sơ đồ tính toán cốt thép cho cống Φ600
 Ta sử dụng cốt thép A-I có đường kính Φ8, bố trí 1 lớp.
 Cường độ chòu kéo của cốt thép : Ra = 2100 (KG/cm2).
 Cường độ chòu nén của bê tông : Rn = 130 (KG/cm2).

 Bề dày thành cống Φ600: t =7 (cm)
 Chọn bề dày lớp bê tông bảo vệ: a = 3 (cm)
 Chiều cao có ích của tiết diện :ai(

ho = t – a = 7 – 3 = 4 (cm)
 Tính thép cho 1m chiều dài cống nên b = 100 cm.
 Xác đònh giá trò của hệ số ro theo công thức :
ho
4
ro =

M max
=
tt
bR n

13850 = 3,875
100 × 130

max
Với: M tt = 0,1385 (Tm) = 13850 (KG.cm)

 Từ giá trò ro , tra bảng 5.5 sách “Thiết kế cống và cầu nhỏ trên đường ô tô”

của hai tác giả – Nguyễn Quang Chiêu & Trần Tuấn Hiệp. Ta nội suy tìm
được α = 0,0692 ; γo = 0,9654.
 Diện tích thép chủ (thép vòng) cần thiết :
M max
13850
tt

Fa =
=
=1,708 (cm2)
0
,
9654
×
4
×
2100
γohoRa
• Với diện tích thép chủ cần thiết (1,708 cm2) ta chỉ cần bố trí 4Φ8
(Fa=2,01cm2 ) là đủ. Nhưng theo sách “Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép - phần
cấu kiện cơ bản” của tác giả Ngô Thế Phong thì, khoảng cách giữa các cốt
chòu lực phải nằm trong khoảng 70 – 200mm.
• Vậy nếu bố trí 4Φ8 thì khoảng cách giữa các cốt chủ là 250mm
(1000:4) không thỏa yêu cầu. Do đó theo điều kiện cấu tạo, điều kiện đảm
bảo cường độ và kiểm toán nứt, ta bố trí 8Φ8 (Fa=4,02cm2) trên 1m dài
cống.
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 22

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

4.1.1.5.2. Tính thép dọc cho cống:
Theo TCVN, đối với tiết diện hình vành khuyên thì cốt dọc không cần tính chỉ
bố trí theo cấu tạo. Có từ 6 thanh trở lên và đặt đều theo chu vi. Vì vậy ta chọn lượng
cốt dọc bố trí cho ống thoát nước là 9Φ6 (Fa = 2,54cm2).
4.1.1.6 . Kiểm tra điều kiện bảo đảm cường độ và kiểm toán nứt:
4.1.1.6.1. Kiểm tra điều kiện đảm bảo cường độ:
Thành cống bê tông cốt thép tiết diện hình chữ nhật bố trí một hàng cốt thép
8Φ8 (Fa = 4,02 cm2 ) trên 1m dài, vì vậy ta kiểm tra cường độ theo công thức sau:
x
M ≤ [M]=Ru.b.x.(ho – )
2
 Trong đó:
R a Fa
 x=
≤ 0,55ho
bR u
2100 × 4,02
=
=0,65 (cm) < 0,55×4 = 2,2(cm) : thỏa
100 × 130
• ho = t – a = 7 – 3 = 4 (cm)
• Ra = 2100 (KG/cm2)
• Fa = 4,02 (cm2)
• b = 100 (cm)
• Ru = 130 (KG/cm2)
x
 [M] = Rub(ho – )
2
0,65

=130×100×0,65×(4 –
) = 31053 (KG.cm) = 0,31053 (Tm)
2
 Theo quy đònh, khi kiểm toán với xe có tải trọng đặc biệt XB80, cho phép tăng
ứng suất của bê tông cốt thép thêm 25%:
M max
0,155
max
tt,XB80
=
= 0,124(Tm) < M tt,H30 = 0,1385(Tm)
1,25
1,25
 Với :
max
• M tt, XB80 : là moment tính toán lớn nhất sau khi tổ hợp nội lực, do hoạt tải
XB80 chạy trên đường.
max
• M tt,H30 : là moment tính toán lớn nhất sau khi tổ hợp nội lực, do hoạt tải
là xe H30 chạy trên đường.
 Vậy moment uốn lớn nhất để kiểm tra cường độ là:
M max
= max(0,124 ; 0,1385) = 0,1385 (Tm)
tt
max
 So sánh M tt với [M]:

SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 23

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

M max
= 0,1385(Tm) < [M]= 0,31053 (Tm) : vậy điều kiện cường độ thỏa
tt
4.1.1.6.2. Kiểm toán nứt:
 Độ mở rộng lớn nhất của đường nứt a T (cm), với cốt thép trơn tính theo công

thức:
aT = 0,5

σa

Ea

ψ1 Rr ≤ ∆

Trong đó:
 σa : ứng suất trong cốt thép dọc chòu kéo, đối với cấu kiện chòu uốn:
M tc
σa =
Fa z
max

với : M tc = 0,1396 (Tm) = 13960 (KG.cm)

Fa = 2,51 (cm2 )
x
0,65
z = ho – = 4 –
= 3,675 (cm)
2
2
13960
⇒ σa =
= 945 (KG/cm2)
4,02 × 3,675
 Ea = 2.100.000 (kG/cm2): module đàn hồi của bê tông.
 ψ1 = 0,7: hệ số xét đến ảnh hưởng của bê tông vùng chòu kéo, ứng với bê
tông mác 300 tra bảng 5.21 sách “Tiêu chuẩn kỹ thuật giao thông đường bộ”tập II.
Fr
 Rr =
β(n 1 d 1 + n 2 d 2 + ... + n n d n )
Với :
• Fr : Diện tích vùng ảnh hưởng, giới hạn bởi đường viền của mặt cắt và
trò số bán kính ảnh hưởng r = 3d với d là đường kính của cốt thép (trò số r
được tính từ cốt thép gần trục trung hòa nhất).
Fr = b(3d + a)
Fr = 100(3×0,8 + 3) = 540 (cm2)
• β : Hệ số xét đến sự bố trí cốt thép thành các bó thanh. Ở đây do sử
dụng cốt thép rời nên lấy β = 1.
• di = 0,8 (cm) : đường kính cốt thép.
• ni = 5: số lượng thanh ứng với đường kính di.
Fr

⇒ Rr =
β(n 1 d 1 + n 2 d 2 + ... + n n d n )
540
=
= 84,375 (cm)
1 × 8 × 0,8
 ∆ = 0,02 (cm): trò số giới hạn của bề rộng vết nứt.
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

 Trang 24

MSSV:


Chương 4: Tính toán kết cấu cho cọc và cống

GVHD: Cù Khắc Trúc

Như vậy aT được tính như sau:
σa
aT = 0,5 ψ1 Rr
Ea
945
= 0,5×
×0,7×84,375 = 0,013 (cm)
2,1 × 106
Vậy aT = 0,013 (cm) ≤ ∆= 0,02 (cm): thỏa mãn điều kiện về nứt.



4.1.2 . Tính toán kết cấu cho ống cống Ф1000:
Tính toán kết cấu cho cống Φ1000, hoàn toàn giống như tính cống Φ600. Vì vậy,
ở đây em sẽ tính toán, lấy kết quả rồiø lập bảng.
4.1.2.1 . Các số liệu để thiết kế:
Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 372 – 2006. Chọn cống thiết kế có các đặc
trưng như sau:
 Đường kính trong của cống: 600 (mm).
 Chiều dày thành cống, theo TCXDVN 372 – 2006, chọn t = 90 (mm).
 Trọng lượng riêng của bê tông: γb = 2,5 (T/m3).
 Chọn độ sâu chôn cống hay chiều cao đất đắp: H = 0,75 (m).
 Dung trọng của đất đắùp: γo = 2,2 (T/m3).
 Góc nội ma sát của đất đắp, qua khảo sát ở vùng Đồng bằng sông Cửu
Long cũng như tỉnh Tiền Giang: ϕ = 30o
4.1.2.2 . Bảng kết quả tính toán:
TÍNH CÁC NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN CỐNG Ф1000
Loại tải trọng

TC

TT

1,65 T/m2

1,98 T/m2

Áp lực thẳng đứng do đất tác dụng lên cống
Ф1000:
Áp lực thẳng đứng do tải H30
trọng xe chạy gây ra:

XB80

7,68 T/m2

10,75 T/m2

11,26 T/m2

12,388 T/m2

Áp lực do trọng lượng bản thân cống gây ra:

0,225 T/m2

0,2475 T/m2

0,253 Tm

0,3455 Tm

Moment
trong
cống tròn
do áp lực
SVTH : LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ
80103324

Moment do áp lực
đất + hoạt tải ô tô
H30 tác dụng lên

cống Φ1000

 Trang 25

MSSV: