Đồ án KCBTCT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (352.21 KB, 24 trang )
TRNG HCN GTVT THI NGUYấN
N: KT CU Bấ TễNG CT THẫP
đồ án môn học
kết cấu bê tông cốt thép
Giáo viên hớng
dẫn
:Ths. TRịNH MINH
HOàNG
Sinh viên
:ng S Quyt
Lớp
: 66 DLCD 34
đề bài : Thiết kết một dầm cho cầu đờng ôtô nhịp giản đơn, bằng
BTCT, thi công bằng phơng pháp đúc riêng từng dầm tại công trờng và
tải trọng cho trớc.
i .số liệu giả định
Chiều dài nhịp:
Hoạt tải
Bề rộng chế tạo cánh
Tĩnh tải mặt cầu rải đều
(DW)
Hệ số phân bố ngang tính
cho mômen
Hệ số phân bố ngang tính
cho lực cắt
Hệ số phân bố ngang tính
cho độ võng
Hệ số cấp đờng
Độ võng cho phép của hoạt
tải
Vật liệu (cốt thép theo
ASTM ):
:
:
:
:
:
:
:
l=
20,2
HL-93
bf =
185
5,3
mg M =
mg Q =
mg =
(m)
(cm)
0,529
0,629
0,729
: k= 0,5
: 1/800
: Cốt thép chịu lực: fy= 500
MPa
: Cốt đai : fy=
280
MPa
: Bêtông
30
Mpa
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 mô men, lực cắt lớn nhất do tải trọng gây ra.
3. Vẽ biểu đồ bao mômen, lực cắt do tải trọng gây ra.
4. Tính, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp.
5. Tính, bố trí cốt thép đai, Cốt thép xiên.
6. Tính toán kiểm soát nứt.
SV: NG S QUYT
GVHD: TRNH MINH HONG
TRNG HCN GTVT THI NGUYấN
N: KT CU Bấ TễNG CT THẫP
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 bản A4
b-Bản vẽ :
10. Thể hiện trên khổ giấy A1.
11. Vẽ mặt chính dầm, vẽ các mặt cắt đại diện, chi tiết neo, nối,
uốn cốt thépVẽ biểu đồ bao vật liệu.
12. Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu và các ghi chú cần thiết khác
C- Ghi chú: Khung tên
Trờng ĐH Công nghệ Gtvt - cs ĐT thái
đồ án thiết kế
nguyên
kết cấu BTCT
Bộ môn: Công trình
( 3 cm x 9 cm)
Lớp:
(3cmx11cm)
SV thực hiện
(1cm x 5,5
Chữ ký (Tên bản vẽ)
(1x3,5cm)
cm)
GV hớng dẫn
(1cm x 5,5
Chữ ký Bản vẽ số:
Tỷ lệ:
cm)
BI LM
I-XC NH S B KCH THC MT CT DM:
1.1. Chiu cao dm h:
-Chiu cao dm h c chn theo iu kin cng v iu kin vừng, thụng
thng vi dm BTCT khi chiu cao ú tha món iu kin cng thỡ cng t yờu
cu v vừng.
- Chiu cao dm c chn khụng thay i trờn sut chiu di nhp,chn theo cụng
thc kinh nghim:
h=
ữ
ữ
h=0,(m) 1,7(m)
-Chiu cao nh nht theo quy nh ca quy trỡnh:
ì
ì
hmin =0,07 l= 0,07 20,2= 1.414(m)
-Trờn c s ú ta chn chiu cao dm h =150 (cm).
SV: NG S QUYT
GVHD: TRNH MINH HONG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Mặ
t cắt ngang dầm
1.2. Bề rộng sườn dầm:bw
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 bw 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 bw= 20(cm).
1.3. Chiều dày bản cánh: hf
-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 22TCN-272-05 thì:
h f min =
b f + 3000
30
≥ 165mm b
f
(
: Khoảng cách trung bình hai tim dầm), chọn hf= 18(cm).
1.4.Chiều rộng bản cánh b:
-Theo điều kiện đề bài cho: b=185(cm).
1.5.Chọn kích thước bầu dầm:b1,h1
b1=33 (cm).
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
h1=19 (cm).
1.6.Tính sơ bộ trọng lượng bản thân của dầm trên 1(m) dài:
- Diện tích mặt cắt dầm:
A=1,85x0,18+0,1x0,1+0,065x0,065+(1,5-0,18-0,19)x0,2+0,19x0,33
=>A = 0,6359 (m2)
- Trọng lượng bản thân của dầm trên 1 một dài là:
Wdc=A x γ = 0,6359 x 24=15,262 (kN/m)
-Trong đó:
γ =24(kN/m3): 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=
20,5
4
=5,125(m),
với L là chiều dài nhịp.
-Khoảng cách tim 2 dầm: 210(cm).
-12 lần bề dày cánh cộng bề rộng sườn dầm:
12hf + bw=12x17+20=224(cm)
-Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chế tạo:
170(cm).
Và thế bề rộng cánh hữu hiệu là b=170(cm).
*Quy đổi tiết diện tính toán:
-diện tích tam giác tại chỗ vuốt bản cánh :
S1= =50cm2
-Chiều dày cánh quy đổi:
hfqd=hf+ =18.667cm=186.67(mm)
-diện tích tam giác tại chỗ vuốt bầu dầm:
S2= .6,5.6,5=21,125(cm2)
-Chiều cao bầu dầm mới:
19 +
Hfqd=h1+ =
2 × 21,125
(33 − 20)
=22.25 (cm)=195.8 (mm)
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
b f=
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
yt
Mặt cắt ngang tính toán
II-XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:
1.vẽ đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện.
-Chiều dài nhịp:l=20,2m
-Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với các mặt cắt từ 0 đến 10, mỗi đoạn dài
2,02 m
-Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Ðah M1
Ðah M2
Ðah M3
Ðah M4
Ðah M5
-Các công thức tính giá trị mômen,lực cắt thứ i theo trang thái giới hạn cường độ.
Mi=η{(1,25Wdc+1,5Wdw)+mgM[1,75.LLl+1,75.k.LLM.(1+IM)]}WM
Qi=η{(1,25.wdc+1,5.wdw)WQ+mgQ[1,75.LLl+1,75.k.LLQ.(1+IM)]wlQ}
-Các công thức tính toán trị số mômen lực cắt thứ i theo trạng thái giới hạn sử
dụng
Mi=1,0{(wdc+wdw)+mgM[LLl+k.LLM(1+IM)]}wM
Qi=1,0{(wdc+wdw)wQ+mgQ[LLl+k.LLM(1+IM)]w1Q}
Trong đó:
K: là hệ số hoạt tai HL-93, lấy k=0,5
wdw ,wdc:Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm(KNm)
wM :Diện tớch đường ảnh hưởng mụmen tại măt cắt thứ i.
wQ :Tổng đại số diện tớch đường ảnh hưởng lực cắt.
wlQ :Diện tớch phần lớn hơn trờn đường ảnh huởng lực cắt.
LLM:Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng mụmen tại mặt cắt thứ i.
LLQ :Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt thứ i.
mgM,mgQ :Hệ số phân bố ngang tính cho mômen, lực cắt.
LLL=9.3(KN/m):tải trọng dải đều.
(1+IM):Hệ số xung kớch, lấy bằng 1,25
ỗ :Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức:
η =ηd.ηR.ηI>0,95
Với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường độ I: ηd=0,95; ηR=1,05; ηI=0,95
Với trạng thỏi giới hạn sử dụng η=1.
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Bảng giá trị mômen
ω Mi(m2) LLMitruck
(KN/m)
Mặt
cắt
xi
(m)
α
1
2
3
4
5
1.7
3.4
5.1
6.8
8.5
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
13.01
23.12
30.35
34.68
36.13
30.768
29.905
29.305
28.425
27.545
LLMitan
(KN/m
)
24.93
24.81
24.62
24.37
24.125
Micd
(KN/m
)
783.5
1375.85
1790.97
2021.11
2079.19
Misd
(KN/m)
316.15
536.97
689.78
769.85
785.70
-Ta vẽ được biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:
Biểu đồ bao mụmem M (KNm)
2. Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tại các tiết diện
Mặ xi
t
(m)
cắt
0 0.00
1
2
3
1.7
3.4
5.1
li
(m)
17.0
0
15.3
13.6
11.9
Bảng giỏ trị lực cắt
ω Q1(m ) ω Q(m2) LLMitruck
(KN/m)
2
8.5
6.89
5.44
8.5
6.81
5.1
4.17
3.4
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
31.9
34.6
37.82
41.58
LLMitan
(KN/m
)
25.05
27.17
30.96
35.13
Qcdi
(KN)
510.3
5
422.9
7
329.3
2
288.3
Qisd
(KN)
362.02
302.21
241.27
182.99
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
4
5
6.8
8.5
10.2
8.5
3.06
2.13
1.7
0.00
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
45.97
51.21
40.65
48.26
7
204.11 125.74
123.1
8
70.39
-Ta vẽ được biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:
Biểu đồ lực cắt Q (KN)
III.TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THẫP TẠI MẶT CẮT GIỮA
DẦM
-Tớnh mụmen tớnh toỏn ứng với trạng thỏi giới hạn cường độ, tớnh tại
mặt cắt giữa nhịp:
M= ỗ {(1,25wdc+1,5wdc)+mgM[1,75.LL1+1,75.k.LLM(1+IM)]}wM
Trong đó:
LLL
:Tải trọng làn rải đều(9.3KN/m)
tan dem
LLM
=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).
LLMtruck=27,545:Hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế ứng với đ.ả.h M tại mặt
cắtt giữa nhịp (KN/m).
mgM=0.8 :Hệ số phõn bố ngang tớnh cho mụmen(đó tớnh cho cả hệ số làn xe ).
Wdc=13,2 :Trọng lượng dầm trờn một đơn vị chiều dài (KN/m).
Wdw=6
: Trọng lượng cỏc lớp mặt cầu và cỏc tiện ớch cụng cộng trờn một đơn
vị chiều dài(tớnh cho một dầm)(KN/m).
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
(1+IM)
:Hệ số xung kớch.
ựM=36,13 : Diện tớch đường ảnh hưởng mụmem tại mặt cắt giữa dầm (m2).
K=0.5
:Hệ số của HL-93
- Thay số vào ta cú:
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:
Mn=0,85.a.bw . fc’(d- )+0.85.õ1(b-bW)hf .fc’(d- )
Mu= ửMn
Trong đó:
Mn:là Mômen kháng danh định.
Mu=2079,19(KN.m)
ử: hệ số khỏng( với dầm chịu kộo khi uốn lấy: ử =0,9)
As :diện tớch cốt thộp chịu kộo.
ƒy=420MPa:Giới hạn chảy của cốt thộp dọc chủ.
ƒc’=28MPa:Cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi 28 ngày.
õ1: Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén,được xác định:
=0.85 khi 28 MPa ≥ƒc’
=0.85-0.05x(ƒ’c-28)/7khi 56MPa ≥ƒ≥28MPa
=0.65khi ƒ’c≥56MPa
Vỡ ƒ’c=30MPa nờn ta cú õ1=0,836
hf=0,18667m: Chiều dày bản cánh sau khi quy đổi.
a=õ1.c :Chiều cao khối ứng suất tương đương.
-Ta cú :a=d
×
×
× ×
Với Mf=0.85 õ1(b-bw) hf ƒc’ (d- )
Thay cỏc số liệu vào ta cú
×
×
×
×
×
×
Mf=0,85 0,836 (1,7-0,20) 0,18667 30 103 (1,08 –
=>Mf =5889,55(KN/m)
2079,19
0,9
0,18667
2
)
→
Ta cú: =
=2310,2(KNm)
-Xác định a từ điều kiện:
×
×
× ×
Mu=Mr=ệ.Mn=ệ 0.85 ƒc’ b a(d- )
-Đặt A=a(d- )
⇒
⇒
A=a(d- )=
a=d- =d
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Thay số vào ta được:
a=0,0514m=5,14cm<õ1hf=0.85x0,18667=0,1561(m)=15,61(cm)
Diện tớch cốt thộp cần thiết AS là:
0,85 × 51,4 × 1700 × 30
= 5305,21mm 2 ≈ 53,05cm 2
420
AS = =
*Sơ đồ chọn và bố trí cốt thép:
Phương án
ệ
Ft(cm2)
1
19
2,84
2
22
3,87
3
25
5,10
-Từ bảng trên chọn phương án 2:
+Số thanh bố trớ:14
+Số hiệu thanh: ệ 22
+Tổng diện tớch cốt thộp thực tế: 54,18cm2
+Bố trớ thành 4 hàng, 4 cột
Số thanh Ft(cm2)
18
48,28
14
54,18
10
56,1
Sơ đồ bố trí cốt thép
*Kiểm tra lại tiết diện:
-Ta cúAs=54,18 cm2
-Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép.
4 × 40 + 4 × 170 + 2 × 235
14
d1= =
=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: de=h-d1=120-12,36=107,64cm
-Giả sử trục trung hoà qua cỏnh.
-Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi:
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
54,18 × 420
0,85 × 30 × 170
a= =
=5,249<õ1hf=15,61(cm)
=>Vậy điều giả sử là đúng.
-Mụmen khỏng tớnh toỏn:
×
Mr=ử.Mn=0.9 0.85.a.b.fc’ (de- )
×
×
×
×
×
=>Mr=0,9 0,85 42,49 1700 30 (1076,40166688604,8(Nmm)=1667 (KNm)
52,49
2
=>Như vậy Mr= 1667 (KNm) > Mu=1664,707 (KN.m)
*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:
→
) =>Mr=
Dầm đủ khả năng chịu mômen.
5,249
0,836 × 107,64
= =
= 0,058<0,42
=>VẬy cốt thép tối đa thoả món.
*Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
ủ= =
54,18
4810,3
=1,13%
Tỷ lệ hàm lượng cốt thép ủ=1,13%>0.03 =0.03
→
30
× 420
=0,214%
Thoả món.
IV-VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU
*Tớnh toỏn mụmen khỏng tớnh toỏn của dầm khi bị cắt cốt thộp.
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 hỡnh bao mụmen.
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 ST cũn As(mm2) ds(cm)
a(cm)
Vị trớ TTH
Mr(kNm)
cắt
lại
Cũn lại
0
14
5418
12,36
5.25
Qua cỏnh
1667
1
12
4644
10.5
4.5
Qua cỏnh
1527.44
2
10
3870
9.2
3.75
Qua cỏnh
1346.74
3
8
30.96
8.875
3.0
Qua cỏnh
1125.09
4
6
2322
8.33
2.25
Qua cỏnh
881.5
-Trong đó do TTH đi qua cỏch nờn:
Mr=ửMu=ử
a=
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:
≤
≥
-Do điều kiện về lượng cốt thộp tối thiểu: Mr min{1,2mcr;1,33Mu}. Nờn khi
≥
Mu 0.9Mcr thỡ điều kiện lượng cốt thộp tối thiểu sẽ là Mr 1.33Mu. Điều nàycú nghĩa
≤
là khả năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường Mu khi Mu 0.9Mcr
-Xỏc định mụmen nứt: Mcr=fr.
+ Diện tớch của mặt cắt ngang: Ag
Ag=18,667x170+(120-18,667-22,25)20+22,25x33=4810.3(cm2)
-Vị trớ trục trung hoà:yt=
yt =
18.667 × 170 × 110 ,6665 + (120 − 18.667 − 22.25) × 20 × 50.665 + 22.25 × 33× 11 .125
4810,3
=>yt=91.37(cm)
-Mụmen quỏn tớnh của tiết diện nguyờn: Ig
×
Ig= +170x18,67 (110,6665-91.37)2 +20x79,083x(22,25+
20 × 79.0833
12
79.083
2
-91.37)2 +
33 × 22.253
12
+
+33x22,25x(91.37-11.125)2
=>Ig=8240194,023(cm4)
-Cường độ chịu kộo khi uốn của bờtụng: fr
×
30
fr=0.63 =0.63
=3,451(MPA)
=>Vậy momen nứt là:
Mcr=ƒr =311,14 (kNm)
-Tỡm vị trớ mà Mu=1.2Mcr và Mu=0.9Mcr. Để tỡm được các vị trí này ta xác định
khoảng cỏch x1,x2 nội suy tung độ của biểu đồ momen ban đầu.
Mu=1.2Mcr= 1.2x311,14=379,824(kNm)
⇒
⇒
x2=977.33 (mm)
Mu=0.9Mcr=0.9ì311.14=280.026(kNm) x1=720.54 (mm)
-Tại đoạn Mr≥1,2Mcr ta giữ nguyên biểu đồ Mu.
-Trờn đoạn 0,9Mcr≤Mr≤1,2Mcr vẽ đườn nằm ngang với giá trị 1.2Mcr.
-Tại đoạn Mu≤0.9 Mcr vẽ đ ường Mu’= Mu
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 Mu và xác đinh điểm
giao biểu đồ ệMu.
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
*Xác định điẻm cắt thực tế:
-Từ điểm cắt lý thuyết kộo dài về phớa momen nhỏ hơn một đoạn l1. Chiều dài
này lấy giỏ trị lớn nhất trong giỏ trị sau:
+Chiều cao hữu hiệu của tiết diện:d=h-ds=1200-123,6=1076,4(mm).
+15 lần đừơng kính danh định=15x22=330(mm)
+1/20lần chiều dài nhịp= x17000=850(mm).
⇒
Chọn l1=1100mm.
-Chiều dài phỏt triển lực ld:Chiều dài này không được nhỏ hơn tích số chiều dài
triển khai cốt thép cơ bản ldb với các hệ số điều chỉnh, đồng thời không nhỏ hơn
300(mm).Trong đó, ldb lấy giỏ trị lon nhat trong hai giỏ trị sau:
0,02 × 387 × 420
30
ldb = =
=593.51(mm)
ldb=0.06xdbxfy=0.06x22x420=559.44(mm).
Trong đó:Ab là diện tớch thanh 22
db là đường kính thanh 22
=>Chọn ldb=560(mm).
-Hệ số điều chỉnh làm tăng ld: 1,4
-Hệ số điều chỉnh làm giảm ld=
46.88
54.18
=
=0,865
Với Act =46.88(cm2) là diện tớch cần thiết khi tớnh toỏn.
Att =54.18(cm2) là thực tế bố trớ.
=>Vậy ld=559.44x1,4x0,865= 718.74(mm).
⇒
Chọn ld=720(mm).
Trờn cơ sớ đó ta vẽ biểu đồ bao vật liệu như sau:
BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Mu(kNm)
0,9Mcr
1,2Mcr
Mu'=4/3Mu
Mu
V.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT :
ϕ
Biểu thức kiểm toỏn: .Vn>Vu
Vn:Sức khỏng cắt danh định, được lấy bằng giỏ trị nhỏ hơn của:Vn=Vc+Vs
Hoặc Vn=0.25x
Vc=0.083xõx
fc '
xbvxdv(N)
f c ' × bv × d v ( N )
Av f v d v (cot gθ + cot gα ) sin α
S
Vs=
Trong đó:
v
Chiều cao hữu hiệu d , xác định bằng khoảng cách cánh tay đũn của nội ngẫu lực.
dv = d −
Trường hợp tớnh theo tiết diện hỡnh chữ nhật cốt thộp đơn thỡ
dv=max{0.9de;0.72h}.
d−
Vậy: dv=max{0.9de;0.72h;
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
a
2
a
2
. Đồng thời
}
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
e
0,9d =0,9x1076,4=968,76 mm
0,72h=0,72x1200=864 mm
d−
a
52,49
= 1076,4 −
= 1050,155mm
2
2
+bv: Bề rộng bản bụng hữu hiệu, lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong
chiều cao dv,vậy bv=bw=20cm
v
+dv: Chiều cao hữu hiệu. Từ trờn ta thấy : d =1050,155 mm
+s(mm): Cự ly cốt thộp đai
+õ: Hệ số chỉ khả năng của bờtụng bị nứt chộo truyền lực kộo.
+ố: Gúc nghiờng của ứng suất nỏn chộo
+ õ, ố:đựoc xỏc định bằng cỏch tra đồ thị và tra bảng.
+ỏ: Gúc nghiờng của cốt thộp ngang với trục dọc , ỏ =900
+ử: Hệ số sức kháng cắt, với bêtông thường, ử=0.9.
+Av: Diện tớch cốt thộp bị cắt trong cự ly s (mm)
+Vs: Khả năng chịu lực cắt của cốt thép(N)
+Vc: Khả năng chịu lực cắt của bờtụng(N).
+Vu: Lực cắt tớnh toỏn.
Bước 1:Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv.
a
2
dv=max{0.9de;0.72h;d- }
Ta cú bảng sau:
Vị trớ
de(mm)
a(mm)
tớnh
12 thanh 885.00
39.53
10 thanh 900.00
32.94
8 thanh
903.75
26.35
6 thanh
910.00
19.76
0.9 de
de-a/2
0.72h
dv(mm)
796.50
810
813.37
819
865.24
883.53
890.58
900.12
720
720
720
720
865.24
883.53
890.58
900.12
Bước 2:Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực
của bờtụng vựng nộn .
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
Từ đó ta có bảng sau:
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
dv (mm)
Vu(KN)
865.24
883.53
890.58
900.12
456.2
455.1
454.62
454.02
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Mu(KNm)
355.96
363.49
366.39
370.31
Vr(KNm)
1168.07
1192.77
1202.28
1215.16
Kiểm tra
đạt
đạt
đạt
đạt
Bước 3: Tính góc ố và hệ số õ
Vu
ϕ × d v × bv
v
fc '
Ta cú bảng tớnh ửng suất cắt v=
(N/mm2),tỉ số ứng suất
(phải<0.25).
2
dv(mm)
V(N/mm )
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
chớnh ố và tớnh biến dạng dọc trong cốt thộp chịu uốn:
Mu
+ 0.5Vu cot gθ
dv
εx =
≤ 0, 002
Es.As
Dựng cỏc giỏ trị
v
fc '
và
εx
ES=2
× 10
5
N/mm2.
xác định ố bằng cỏch tra bảng rồi so sỏnh với giỏ trị ố giả
εx
định. Nếu sai số lớn tính lại và lại xác định ố đến khi ố hội tụ thỡ dừng lại.Sau đó xác
định hệ số biểu thị khả năng truyền lực kéo bêtông õ .
*Trường hợp 1: dv=865.24 (mm); As= 4561(mm2).
Kết quả nội suy:
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
ẩ
45
33.2674
34.6246
34.4697
εx
0.7011
0.8321
0.8132
0.8153
1000*
Â
2.2382
*Trường hợp 2: dv=883.53(mm); As=3081 (mm2).
Kết quả nội suy:
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
ẩ
45
34.6440
35.7822
35.6356
εx
0.8405
0.9740
0.9565
0.9587
1000*
Â
2.1359
2
*Trường hợp 3: dv=890.58(mm); As=3041(mm ).
Kết quả nội suy:
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ẩ
1000*
Â
Lần 1
45
1.0502
εx
Lần 2
36.6315
1.1294
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Lần 3
36.9812
1.1235
Lần 4
36.5829
1.1246
2.013
*Trường hợp 4: dv=900.12(mm); As=2280 (mm2).
Kết quả nội suy:
Lần 1
Lần 2
Lần 3
ẩ
45
38.0224
38.6263
εx
1.4
1.5389
1.5252
1000*
Â
Lần 4
38.5918
1.5256
1.6741
Bước 4:Tính toán sức kháng cắt cần thiết của cố đai Vs
Vu
ϕ
Vu
ϕ
β
f c ' bv d v
Ta cú: Vs= -Vc= -0.083
Với Vc là sức kháng danh định của bêtông.
Ta cú bảng sau:
dv(mm)
bi
Vu(kN)
865.24
2.2382
456.2
883.53
2.1359
455.1
890.58
2.013
454.62
900.12
1.6741
454.02
Vc(N)
176077.63
171581.69
162999.18
137009.45
Vs(N)
330811.26
334084.98
342134.15
367457.21
Bứơc 5: Tính bước cốt đai s(mm)
≤
Av . f y .dv
Vs
θ
Ta cú :s
.cotg
Trong đó:Av:diện tích cốt đai trong cự li s(mm2)
fy:là giới hạn chảy quy định của cốt thép đai(MPA)
Chọn cốt thép đai số 10,d=9,5mm
Diện tớch mặt cắt ngang một thanh là: Av=2x71=142(mm2)
Vậy ta cú bảng sau:
dv(mm)
Av(mm2)
Cotg(q)
Vs(N)
Smax(mm)
865.24
883.53
890.58
900.12
142
142
142
142
1.4566587
1.3949532
1.3473411
1.25346
330811.26
334084.98
342134.15
367457.21
227.223
220.019
209.166
183.062
Chẵn
S(cm)
20
20
20
15
-Kiểm tra lượng cốt thộp tối thiểu:
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Điều kiện kiểm tra : Av>Avmin
Trong đó :
Av=142(mm2)
f c ' .bv .s
fy
Avmin=0.083
Do đó ta có bảng sau:
S(mm)
20
20
20
15
Avmin(mm2)
43.29
43.29
43.29
32.47
Kết luận
Thỏa món
Thỏa món
Thỏa món
Thỏa món
-Kiểm tra khoảng cách tối đa của cốt thép đai: Điều kiện kiểm tra:
+Nếu Vu<0.1
≥
f c 'b v d v
≤
thỡ s 0.8dv
f c 'b v d v
≤
+Nếu Vu 0.1
thỡ s 0.4dv
Vậy ta cú bảng sau:
Vu(kN) dv(mm)
0.8dv
0.4dv
0.1*
456.2
455.1
454.62
454.02
865.24
883.53
890.58
900.12
692.19
706.82
712.46
720.09
fc '
*bv*dv
(N)
519144
530118
534348
540072
346.09
353.41
356.23
360.05
S(mm)
Kết luận
200
200
200
150
Đạt
Đạt
Đạt
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:Asfy
Mu V u
+
− 0.5Vs ÷cot gθ
d vϕ ϕ
Av . f y .d v .cot gθ
Trong đó : Vs=
s
:là khả năng chịu cắt của cốt thép đai.
M u Vu
+ − 0.5Vs ÷cot gθ ( N )
d vϕ ϕ
F=
Vậy ta cú bảng sau:
Mu
Vu(kN) dv(mm)
(kN.m
)
355.96 456.2 865.24
θ
As*fy
(N)
Cotg( )
Vs
(N)
F
(N)
Kết
luận
191562
0
1.456658
7
375839.1
7
921740.8
6
Đạt
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
363.49
455.1
883.53
366.39 454.62
890.58
370.31 454.02
900.12
159642
0
127722
0
957600
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.394953
2
1.3473411
1.253046
1
367526.4
3
357814.6
6
336337.3
5
906158.6
0
896655.5
3
878508.7
7
Đạt
Đạt
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).
yt
VI:TÍNH TOÁN KIỂM TOÁN NỨT:
-Tại một mặt cắt bất kỡ thỡ tuỳ vào giỏ trị nội lực bờtụng cú thể bị nứt hay
khụng.Vỡ thế để tớnh toỏn kiểm toỏn nứt ta kiểm tra xem mặt cắt cú bị nứt hay khụng.
-Để tớnh toỏn xem mặt cắt cú bị nưt hay khụng người ta coi phõn bố ứng suất trờn
mặt cắt ngang là tuyến tớnh và ứng suất kộo fc của bờtụng.
Mặt cắt ngang tớnh toỏn
Bước 1: Kiểm tra tiết diện ở giữa dầm cú bị nứt hay khụng.
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
-Diện tớch của mặt cắt ngang:Ag
Ag=18,667x170+(120-18,667-22,25)20+22,25x33=4810,3 (cm2)
-Vị trớ trục trung hoà:yt=
yt =
18,667 × 170 × 110 ,6665 + (120 − 18,667 − 22,25) × 20 × 50,665 + 22,25 × 33× 11,125
4810,3
=>yt=91,37(cm)
-Mụmen quỏn tớnh của tiết diện nguyờn: Ig
Ig= +170x18,67.(110,6665-91.37)2 +20x79,083x(22,25+
20 × 79.0833
12
79.083
2
-91.37)2 +
33× 22.25 3
12
+
+33x22,25x(91.37-11.125)2
=>Ig=8240194,023(cm4)
- Tớnh ứng suất kộo của bờ tụng
fc= yt=
785,70 × 10 −3
× 91,37 × 10 − 2
8240194,023 × 10 −8
=8.71MPa
+Ma:Mụmen lớn nhất trong cấu kiện ở giai đoạn đang tớnh biến dạng(lấy theo
trạng thỏi giới hạn sử dụng).Ma=785.70 (kN.m)
-Cường độ chịu kộo khi uốn của bờtụng: fr
×
30
fr=0.63 =0.63
=3,45(MPA)
=>fc =8,71MPa ≥ 0,8fr =2,76 MPa
=>Vậy mặt cắt bị nứt
Bứoc 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.
-Điều kiện kiểm tra: fs
fsa=min
+dc: Chiều cao phần bờtụng tớnh từ thớ chịu kộo ngoài cựng cho đên tõm thanh
gần nhất,theo bố trớ cốt thộp dọc ta cú dc=40(mm)
+A:Diện tớch phần bờtụng cú trọng tõm với cốt thộp chịu kộo và đượcbao bởi
Cỏc mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà chia số lượng
thanh.Bằng cỏch tỡm ngược và giải phương trỡnh:
ya=
=12,359(cm)
=>ya=0,505(cm)
-Khi đó diện tớch phần bờtụng cú cựng trọng tõm với trọng tõm cốt thộp chịu kộo
là:dtA=330x190+6,52+(330-2x6,5)x6,5x0,505= 809,35 (cm2)
A= =5780,36 Z:Thụng số bề rộng vết nứt,xột trong điều kiện bỡnh thường
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
ya
dtA =809,35cm2
⇒
⇒
Z:Thụng số bề rộng vết nứt,xột trong điều kiện bỡnh thường Z=30000N/mm
= = 488,78(N/mm2)=488,78Mpa
0,6.fy=0.6x520=312Mpa
⇒
fsa=312Mpa
*Tớnh toỏn ứng suất sử dụng trong cốt thộp
-Tớnh diện tớch tương đương của tiết diện khi bị nứt
Es=2x105Mpa
Ec=0,043.óc1,5 x =0,043x24001,5 x =26752,5(Mpa)
-Tỷ lệ môđun đàn hồi giữa cốt thộp và bờtụng:
n= = =
-Xỏc định vị trớ trục trung hoà dựa vào phương trỡnh mụmen tĩnh với trục trung hoà
bằng khụng:
S=
h
h f × ( b − bw ) × h − y − f
2
h − y
÷+ bw × ( h − y ) ×
÷÷− n × As × ( y − d1 )
2
18.64
170 − y
18.64 × ( 180 − 24 ) × 170 − y −
÷+ 24 × ( 170 − y ) ×
÷− 7 × 79.2 × ( y − 13.5 )
2
2
S=
Giải ra được y=76.96(cm)
=0
Ma
( y − d1 )
I cr
-Tớnh ứng suất trong cốt thộp :fs=n
.
Ma:Mụmen tớnh toỏn ở trạng thỏi giới hạn sử dụng (Ma=2823.14kN.m)
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
-Tớnh mụmen quỏn tớnh của tiết diện khi đó bị nứt:
( b − bw ) h f 3
12
Icr=
h b ( h − y)
2
+ h f ( b − bw ) h − y − f ÷ + w
+ nAs ( d − d1 )
2
3
2
( 180 − 24 ) 18.643 + 18.64 ×
12
+7 × 79.2 × ( 76.96 − 13.5 )
3
2
18.64 24 × (170.79.96)3
180
−
24
×
170
−
76.96
−
(
)
÷ +
2
3
2
Icr=
=29141182.75(cm4)
⇒
×
fs=7
2823.14 × 106
( 76.96 − 13.5)
29141182.75
fs=43.035MPa< fsa=252MPa
⇒
=43035.15(N/mm2)= 43.035Mpa
thoả món
VII.TÍNH TOÁN ĐỘ VếNG DO HOẠT TẢI GÂY RA:
Xác định vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế:
Để tỡm vị trớ bất lợi ta chỉ cần xột trong nử nhịp 0
thức:
x=
36 L − 184.9
1056.25 L − 10724.2 L + 26810.5
−
7
7
L=17m:Chiều dài nhịp.
Thay số vào ta cú:
x=
36 × 13 − 184.9
1056.25 ×132 − 10724.2 ×13 + 26810.5
−
7
7
=3.769m
Kiểm tra điều kiện các trục xe đều trong nhịp:
x= 3.285 m
⇒
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
Cả ba trục ở trong nhịp.
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Độ vừng do xe tải thiết kế gõy ra xỏc định theo công thức :
y=
Pl ( 3L2 x − 4 x 3 )
48 EI
+
(
Pl 3L2 ( L − x − 4.3) − 4 ( L − x − 4.3)
48 EI
3
) + P ( 3L ( L − x − 8.6 ) − 4 ( L − x − 8.6) )
3
2
2
48 EI
ng đó: P1=0.145MN
P2=0.35MN
L-x-4.3=4.931m
L-x-8.6=0.631m
E=Ec=28605.04(MPa).Môđun đàn hồi của bêtông.
Xác định mômen quán tính hữư hiệu I.
I=min{Ig;Ie}.
Ig=5128745.09 (cm4):Mụmen quỏn tớnh tiết diện nguyờn
Mcr:Mụmen nứt(N.mm)
Ig
Mcr=fr
It
=224.83(kNm)
3
3
Μ cr 224.83
÷ =
÷
⇒ Μ a 924.74
=0.01437
Ie là mômen quán tính hữư hiệu đối với các cấu kiện đó nứt.
I e=
3
M 3
M cr
cr
÷ Ig + 1-
÷ I cr
M a
Ma
Ie=0.01437
⇒
×5128745.09 + [ 1 − 0.01437 ] ×1938468.986 = 1984313.25
(cm4)
I=Ie=19884313.25 (cm4)=0.01984(m4)
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
Tro
TRƯỜNG ĐHCN GTVT THÁI NGUYÊN
ĐỒ ÁN: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Vậy thay số độ vừng y=20.195mm
Tính toán độ vừng tại giữ nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra:
Độ vừng ta vừa tớnh ở trờn 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 vừng chỉ do một mỡnh xe tải thiết kế:
f1=k.mg.(1+IM).y=0.65x0.75x1.25x20.195=12.30(mm).
Độ vừng do tải trọng làn:
yL=
5 ( 0.75 × 9.3 × 10 −3 ) × 134
5qL4
=
384.Ec I 384 × 28605.04 × 0.01984
=
4.57 ×10−3
(m)
Độ vừng do 25% xe tải thiết kế cựng với tải trọng làn thiết kế:
f2=0.25.mg.(1+IM).y+yL=0.25f1+yL=0.25x12.30+4.57=7.645(mm).
⇒
⇒
fmax=max{f1;f2}=12.30(mm).
fmax
f
×
l
=13000
1
×
800
=16.25(mm)
SV: ĐẶNG SỸ QUYẾT
⇒
Đạt
GVHD: TRỊNH MINH HOÀNG
