Đồ án kết cấu bê tông cốt thép B = 4.2m L = 28m

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

A TÀI LIỆU THIẾT KẾ
Kênh dẫn nước đi qua một vùng trũng, với những ưu điểm như tổn thất nước qua cầu
máng không đáng kể, dễ quản lý vận hành do lưu lượng bùn cát qua cầu máng là không
nhiều nên dễ nạo vét hơn nước cầu máng là cơng trình dẫn nước kiểu hở nên dễ dàng
kiểm tra sửa chữa, mặt khác cịn có thể tận dụng làm cầu giao thơng cho người qua lại đặc
biệt cần thiết cho các vùng hẻo lánh xa xôi. Sau khi so sánh đánh giá chọn ra phương án
xây dựng một cầu máng bằng bê tông cốt thép.
-

Chiều dài máng:

L = 28 (m)

-

Bề rộng máng:

B = 4,2 (m)

-

Cột nước lớn nhất trong máng:

= 2,1 (m)

-

Mác bê tơng:

M200

-

Nhóm thép:

CII

-

Số nhịp:

5

-

Độ cao an tồn:

δ = 0,5 (m)

3

1

2

Sơ đồ cầu máng
1.Thân máng 2.Trụ đỡ 3.Nối tiếp (liên hệ nếu cần bản cad)

B

δ

1

Mặt cắt ngang máng
1. Lề người đi
2. Vách máng
3. Đáy máng
4. Dầm đỡ dọc máng
5. Khung đỡ

H

2

3
5

4

qgio = 1, 2 kN m 2

Vùng xây dựng cơng trình có cường độ gió
k gioday = 0,8
Hệ số
k giohut = 0,6
Hệ số

.
Cầu máng thuộc cơng trình cấp III.
Dùng bê tơng mác M200, cốt thép nhóm CII.
γ b = 25 kN m3
Dung trọng bê tông

Bề rộng vết nứt giới hạn
Tải trọng người đi

agh = 0, 24mm

, độ võng cho phép

qng = 200 daN m 2 = 2 kN m 2

f  1
 l  = 500

.

Theo tiêu chuẩn TCVN 4116- 85 tiêu chuẩn thiết kế cơng trính thủy lợi ta có được các số
liệu sau:

kn = 1,15

ma = 1,1

mb 4 = 0,9

Rn = 90 daN cm2

Rk = 7,5 daN cm 2

Rkc = 11,5 daN cm2

Rnc = 115 daN cm 2

Ra = Ra' = 2500 daN cm 2

mb = 1


Ea = 2,1.10 daN cm
6

Eb = 0, 24.10 daN cm

2

6

α o = 0,6 ⇒ Ao = 0, 42

2

n=

Eb
= 8,75
Eb

µmin = 0,1%

B TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG
Trong phạm vi đồ án, tính tốn cho trường hợp tổ hợp tải trọng cơ bản:

nc = 1

1 Lề người đi
1
Sơ đồ tính tốn
Cắt 1 m dài theo chiều dọc máng (chiều dịng chảy) xem như một dầm công xôn ngàm tại
đầu vách máng. Chọn bề rộng lề l = 0,8 m, chiều dày lề thay đổi dần = 8÷12 cm. Trong
phần tính tốn lấy chiều dày trung bình h = 10cm.

80 cm
1

Sơ đồ tính tốn lề người đi

2

Tải trọng tác dụng
Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên lề người đi gồm:
- Trọng lượng bản thân (
- Tải trọng người (

qng

):

qbt

):

qbtc = γ b .h.1(m) = 25.0,1.1 = 2,5kN / m

qngc = 2.1m = 2kN / m

Tải trọng tính tốn tổng cộng tác dụng lên lề người đi:
qtc = nbt .qbtc + nng .qngc = 1, 05.2,5 + 1, 2.2 = 5, 025kN / m

Trong đó:

3

nbt = 1,05; nng = 1, 2

- Hệ số vượt tải theo (TCVN 4116-85)

Xác định nội lực
Momen lớn nhất tại mặt cắt ngàm:


M max = q.l.

l
0,8
= 5, 025.0,8.
= 1, 608kNm

2
2

Q = q.l = 5, 025.0,8 = 4, 02kN

Lực cắt lớn nhất tại mặt cắt ngàm:

-

4,02

1,608

q =5,025 kN/m

M kNm

Q kN

Hình 1-2. Biểu đồ nội lực lề người đi

4
1

Tính tốn và bốt trí cốt thép
Tính tốn và bố trí cốt thép dọc chịu lực

Tính tốn thép cho mặt có momen lớn nhất (mặt cắt ngàm): M = 1,608 kNm. Tính như
tiết diện chịu uốn tiết diện chữ nhật với b = 100 cm, h = 10 cm, chọn a = 2 cm => h 0 = 8
cm.

A=

kn .nc .M
1,15.1.16080
=
= 0, 032
2
mb .Rn .b.h0 1.90.100.82

Trong đó:

kn = 1,15 nc = 1 mb = 1 Rn = 90 daN cm 2

,

A = 0, 032 < A0 = 0, 42

,

,

=> Tính cốt đơn

α = 1 − 1 − 2 A = 1 − 1 − 2.0, 032 = 0, 0325
Fa =

m b .R n .b.h 0 .α 1.90.100.8.0, 0325
=
= 0,78cm2
ma .R a

1,1.2700


µmin bh0 = 0,1%.100.8 = 0,8cm 2 => Fa < µ minbh0

 Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo:

4φ 8 / 1m(2,01cm 2 )

theo phương vng

góc với phương dịng chảy.
 Chọn và bố trí cốt thép cấu tạo vng góc với cốt thép chịu lực:.

2

Tính tốn và bốt trí cốt thép ngang

Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính

Qmax

với = 4,02 kN)

k1mb 4 Rk bh0 = 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320daN

kn nc Q = 1,15.1.4, 02.10 2 = 462,3daN
k n nc Q < k1mb 4 Rk bh0

3

=> Khơng cần đặt cốt ngang.

Bố trí thép lề người đi

φ8
a=250

φ6
a=250

Hình 1-3. Bố trí thép lề người đi

2 Vách máng
2.1. Sơ đồ tính tốn

4φ 6 /1m(1,13cm 2 )


Cắt 1m dài vách máng dọc theo chiều dài máng. Vách máng được tính tốn như một dầm
cơng xơn ngàm tại đáy máng và dầm dọc. Sơ bộ chọn các kích thước vách máng:
- Chiều cao vách: Hv = Hmax + δ = 2,1 + 0,5 = 2,6 m.
- Bề dày thay đổi dần : hv = 12 ÷ 20 cm.

2,6 m

12 cm

20

Hình 2-1. Sơ đồ tính tốn vách máng

2

Tải trọng tác dụng
Do điều kiện làm việc của vách máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách bao gồm
các tải trọng sau:
-

Mômen tập trung do người đi trên lề truyền xuống:
Mô men do trọng lượng bản thân lề đi:
Áp lực nước tương ứng vơi Hmax:

M ng

M bt

qn

Áp lực gió ( gồm gió đẩy và gió hút ):

qgd ; qgh

Các tải trọng này gây nên 2 trường hợp: Căng trong và căng ngoài vách máng.

1

Trường hợp căng ngoài

Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất:

M bt , qgd


(gió đẩy, máng khơng có nước và khơng có người đi trên lề)

qbtc .l 2 2,5.0,82
M =
=
= 0,8kNm
2
2
c
bt

M bt = nbt .M btc = 1,05.0,8 = 0,84kNm
c
qgioday
= k gioday .qgio .1m = 0,8.1, 2.1 = 0,96 kN / m
c
qgioday = ngio .qgioday
= 1,3.0,96 = 1, 248kN / m ng = 1,3
(
hệ số lệch tải của gió)

2

Trường hợp căng trong.

Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất :

M bt ; M ng ; qnmax ; qgh

(gió hút, trong máng có nước với mực nước

H max

M cbt = 0,8kNm
(đã tính ở trường hợp căng ngồi)
M bt = 0,84kNm

M

c
ng

=

qng .l 2
2

=

(đã tính ở trường hợp căng ngoài)
2.0,82
= 0,64kNm
2

M ng = nng .M ngc = 1, 2.0, 64 = 0, 768kNm

Biểu đồ áp lực nước có dạng hình tam giác:

qnc max = kd .γ n .H max .1m = 1,3.10.2,1.1m = 27,3kN / m
( kđ - là hệ số động, lấy kđ = 1,3 )
qn max = nn .qnc max = 1.27,3 = 27,3kN / m
c
qgh
= qgio .k giohut .1m = 1, 2.0, 6.1 = 0, 72kN / m

c
qgh = ngio .qgiohut
= 1,3.0,72 = 0,936kN / m

và trên lề có người đi)


Mng=0,768 kNm

Mbt=0,84 kNm

q =0,936kN/m
gh

Hmax

Mbt=0,84 kNm

q =1,248 kN/m
gd

q =27,3 kN/m
nmax

Hình 2-2. Tải trọng tác dụng lên vách máng
1

STT

Bảng thống kê tải trọng phần vách máng

Loại tải trọng

Giá trị tiêu
chuẩn

Hệ số vượt
tải

Giá trị
tính tốn

1

Tải trọng bản thân Mbt

0,8 kNm

1,05

0,84 kNm

2

Tải trọng người đi Mng

0,64 kNm

1,2

0,768 kNm

3

Tải trọng gió đẩy qgđ

0,96 kN/m

1,3

1,248 kN/m

4

Tải trọng gió hút qgh

0,72 kN/m

1,3

0,936 kN/m

5

Tải trọng nước qnmax

27,3kN/m

1

27,3 kN/m

2.3. Xác định nội lực
2.3.1. Trường hợp căng ngoài
Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm)
• Momen

M bt = 0,84kNm
M

c
gd

=

(căng thớ trong),

c
qgd
.H v2

2

=

M btc = 0,8kNm

0,96.2,62
= 3, 245kNm
2


c
M gd = ng .M gd
= 1,3.3, 245 = 4, 219kNm

(căng thớ ngoài)

M = M gd + M bt = 4, 219 + ( −0,84) = 3,379 kNm

• Lực cắt

Qbt = 0 Qgd = qgd .H v = 1, 248.2,6 = 3, 245kN
,

Q = Qbt + Qgd = 0 + 3, 245 = 3, 245kN

+

2

4,219

0,84

3,245

M gd kNm

M bt kNm

Q gd kN

0
Q bt kN

Hình 2-3: Biểu đồ nội lực vách máng trong trường hợp căng ngoài
Trường hợp căng trong
Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (tại ngàm).
• Momen :
M bt = 0,84kNm

(căng thớ trong)

M ng = 0, 768kNm
M n max

M gh =

(căng thớ trong)

2
qn max .H max
27,3.2,12
=
=
= 20,066kNm
6
6

qgh .H v2
2

=

0,936.2, 6 2
= 3,164kNm
2

(căng thớ trong)

(căng thớ trong)


M = M bt + M ng + M n max + M gh = 0,84 + 0,768 + 20,066 + 3,164 = 24,838kNm

• Lực cắt:
Qbt = 0
Qn max =

qn max .H max 27,3.2,1

=
= 28, 665kN
2
2

Qng = 0
Qgh = qgh .H v = 0,936.2, 6 = 2, 434kN
Q = Qbt + Qng + Qn max + Qgh = 0 + 28,665 + 0 + 2, 434 = 31,099kN

-

0,84
M bt kNm

0,768

3,164

M ng kNm

M gh kNm

20,066
M nmaxkNm

0
Q bt kN

0
Q ng kN

-

2,434

31,099

Q gd kN

Q nmaxkN

Hình 2-4: Biểu đồ nội lực vách máng trong trường hợp căng thớ trong
4
Tính tốn và bố trí cốt thép
Tính tốn và bố trí cốt thép dọc( mặt cắt ngàm)
Cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật: m b = 1; b = 100cm; h = 20cm; a = 2cm => h 0 =
18cm
Tính tốn và bố trí cốt thép cho 2 trường hợp căng trong và căng ngoài

1

Trường hợp căng ngoài. (M = 3,379 kNm).
A=

knncM

mbRnbh02

=

1,15.1.3,379.104
1.90.100.182

A = 0, 013 < A0 = 0, 42

= 0,013

=> Tính cốt đơn


α = 1 − 1 − 2 A = 1 − 1 − 2.0, 013 = 0, 013

Fa =

mbRnbh0α 1.90.100.18.0,013
=
= 0,71cm2
maRa
1,1.2700

Kiểm tra:

µminbh0 = 0,1%.100.18 = 1,8cm2 => Fa < µ min bh0

 Chọn thép và bố trí thép chịu lực lớp ngồi

4φ 8 /1m(2, 01cm 2 )

theo phương vng với

phương dòng chảy.

2

Trường hợp căng trong (M= 24,838 kNm)
A=

knncM

mbR nbh02

=

1,15.1.24,838.104
1.90.100.182

= 0,098
,

A = 0,094 < A0 = 0,42

=> Tính cốt đơn

α = 1 − 1 − 2 A = 1 − 1 − 2.0, 098 = 0,103
m R bh α 1.90.100.18.0,103
Fa = b n 0 =
= 5, 62cm 2
ma Ra
1,1.2700

Kiểm tra:

µmin bh0 = 0,1%.100.18 = 1,8cm 2 => Fa > µmin bh0

 Chọn và bố trí thép chịu lực lớp trong

5φ12 /1m(5, 65cm2 )

theo phương vng với

phương dịng chảy.

3

Kiểm tra điều kiện tính tốn và bố trí cốt thép ngang:
kn .nc .Q = 1,15.1.31, 099.10 2 = 3576,385daN , k1mb 4 Rk bh0 = 0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720daN
kn nc Q < k1mb 4 Rk bh0

4

=> Khơng cần đặt cốt ngang.

Bố trí thép vách máng.
• Thép chịu lực:
Cốt thép lớp ngồi
Cốt thép lớp trong :

• Thép cấu tạo: Dọc theo phương dịng
4φ 8 / 1m(2, 01cm 2 )

chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo
5φ12 /1m(5, 65cm 2 )

Hình 2-5. Bố trí thép vách máng

4φ 8 /1m


φ8
a=250

φ6

φ12
a=200
φ8
a=250

a=250

φ8
a=250
φ8
a=250

5
1

Kiểm tra nứt và tính tốn bề rộng khe nứt.
Kiểm tra nứt

Kiểm tra cho trường hợp căng trong.
M btc = 0,8kNm
M ngc = 0, 64kNm
c
M gh
=

M ncmax

c
qgh
H v2

0, 72.2, 6 2
= 2, 434kNm
2
2
2
qnc max H max
27,3.2,12
=
=
= 20, 066kNm
6
6
=

c
M c = M bct + M ncg + M gh

+ M ncmax = 0,8 + 0, 64 + 2, 434 + 20, 066 = 23,94kNm




nc .M c = 1.23,94 = 23, 94kNm = 239400daNcm

Điều kiện để cấu kiện không bị nứt :

nc .M c ≤ γ 1.Rkc .Wqd

γ 1 = mh .γ = 1.1, 75 = 1, 75
b = 100cm, a = 2cm, h = 20cm, ho = 18cm.
Fa = 5, 65(cm 2 ), Fa' = 2, 01cm 2

( ở đây

mh = 1; γ = 1, 75

)


h
20
bh( ) + nFa h0 + nFa' a ' 100.20.( ) + 8, 75.5, 65.18 + 8, 75.2, 01.2
2
2
xn =
=
=

= 10,123cm
'
Fqd
bh + nFa + nFa
100.20 + 8, 75.5, 65 + 8, 75.2, 01
Sqd

bxn3 b(h − xn )3
J qd =
+
+ nFa (h0 − xn ) 2 + nFa' ( xn − a ' ) 2
3
3
3
100.10,123 100(20 − 10,123) 3
=
+
+ 8,75.5, 65(18 − 10,123) 2 + 8, 75.2, 01(10,123 − 2) 2
3
3
= 70925cm4

Wqd =

J qd
h − xn

=

70925

= 7181cm3
20 − 10,123

M n = γ 1.Rkc .Wqd = 1, 75.11,5.7181 = 144518( daN .cm),
nc .M c > M n →

2

mặt cắt sát đáy máng bị nứt

Tính bề rộng khe nứt.
an = an1 + an 2

(

an1 ; an 2

– Bề rộng khe nứt do tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài hạn và

ngắn hạn gây ra.)
c
M dh
= M btc + M ncmax = 0,8 + 20, 066 = 20,866kNm = 208660 daNcm
c
c
c
M ngh
= M ng
+ M gh
= 0, 64 + 2, 434 = 3, 074kNm = 30740daNcm

Tính bề rộng khe nứt an theo cơng thức kinh nghiệm (TCVN: 4116-85).
an1 = kc1η

σ adh − σ 0
7(4 − 100 µ ) d
Ea

an 2 = kc2η

σ angh − σ 0
7(4 − 100µ ) d
Ea

( k- hệ số ; lấy k=1 với cấu kiện chịu uốn)
Trong đó:

c - hệ số xét đến tính chất tác dụng tải trọng:
C2 = 1 với tải trọng ngắn hạn.
C1 = 1,3 với tải trọng tác dụng dài hạn.
η- hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 với thép có gờ.


µ=

Fa
5, 65
=
= 0, 003
bh0 100.18

Z1 = η h 0 = 0,85.18 = 15,3cm

với

η = 0,85

σ adh =

σ angh =

- Tra bảng 5-1 trang 94 giáo trình Kết cấu BTCT- ĐH Thủy Lợi.

M dhc
208660
=
= 2414daN / cm 2
Fa Z1 5, 65.15,3
c
M ngh

Fa Z1

an1 = kc1η

=

30740
= 356daN / cm 2
5, 65.15,3

σ adh − σ 0
2414 − 200
7(4 − 100µ ) d = 1.1,3.0,85.
.7(4 − 100.0, 003) 12 = 0,105m
Ea
2100000

an 2 = kc2η

σ angh − σ 0
356 − 200
7(4 − 100 µ ) d = 1.1.0,85.
.7(4 − 100.0, 003) 12 = 0, 006 m.
Ea
2100000

an = an1 + an 2 = 0,105 + 0, 006 = 0,111mm < angh = 0, 24mm


 Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế.

3 Đáy máng
1
Sơ đồ tính tốn.
Cắt 1 dải dài vng góc với chiều dài dịng chảy, đáy máng được tính như 1 dầm liên tục
2 nhịp có gối đỡ là các dầm dọc.
Sơ bộ chon kích thước đáy máng như sau:
Chiều dày bản đáy:
Bề rộng đáy máng:

hd = 25cm
B = 4, 2m

Chọn sơ bộ bề rộng dầm đỡ:
Chiều dài nhịp:

bd = 30cm

l = 0,5( B + 2h − bd ) = 0,5(4, 2 + 2.20.0, 01 − 30.0,01) = 2,15m


B =4,2 m

25 cm

20

2,15 m

30
2,15 m

Hình 3-1.Sơ đồ tính tốn đáy máng

2

Tải trọng tác dụng.
Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy máng gồm:

1

Tải trọng bản thân dáy máng: qđ
qdc = γ b .hd .1m = 25.25.0, 01.1 = 6, 25kN / m
qd = nbtc .qdc = 1, 05.6, 25 = 6,563kN / m

2

Tải trọng do trọng lượng bản thân trên lề truyền xuống: Mbt
c
M BT
= 0,8kNm, M BT = 0,84kNm

(đã được tính ở phần vách máng).

3

Áp lực nước tương ứng với cột nước Hmax : Mn max
c
qnm
ax = 27,3kN / m; qnmax = 27,3kN / m
c
M nm
ax = 20, 066 kN / m; M nmax = 20, 066kN / m

(đã được tính ở phần vách máng)

4

Áp lực nước ứng với cột nước ứng với cột nước nguy hiểm (Hngh): Mngh

Cột nước nguy hiểm Hngh là cột nước gây ra momen uốn căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên
gối giữa.
H ngh =

ld
2

=

2,15
= 1,52m
2

c
qngh
= k d .γ n .H ngh .1m = 1,3.10.1,379.1 = 19, 76 kN / m


c
qngh = nn .qngh
= 1.19, 76 = 19, 76kN / m

M

c
ngh

M ngh

5

=

( Với hệ số vượt tải của nước

nn = 1

)

c
2
qngh
.H ngh

6
c
= nn .M ngh

19, 76.1, 522
=
= 7, 61kNm
6
= 1.7, 61 = 7, 61kNm

Tải trọng gió
c
M gh
= 2, 434kNm

c
M gd
= 3, 245kNm

M gh = 3,164kNm

M gh = 4, 218kNm

(

c
c
M gh
; M gh ; M gd
; M gd

đã được tính ở phần vách máng.)

3.2.6. Tải trọng do người đi trên lề truyền xuống
M ngc = 0, 64kNm

M ng = 0, 768kNm

(

c
M ng
; M ng

đã được tính ở phần vách máng)

3

Xác định nội lực
Tra phụ lực 18, 21( giáo trình kết cấu bê tông cốt thép ĐH- Thủy Lợi ).
Vẽ biểu đồ nội lực cho các tải trọng độc lập tác dụng lên đáy máng.Tổ hợp lại thành các
trường hợp tải trọng gây bất lợi cho các mặt cắt cần tính tốn và bố trí cốt thép: mặt cắt
sát vách, mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt trên gối giữa.

1

Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân
lề truyền xuống ( qđ, Mbt).

M 0 = M 2 = M bt = −0,84kNm

M 1 = M g .gl 2 + 2α M bt = −0,125.6,563.2,152 + 2.0, 25.0,84 = −3,372kNm
M 0,5 = M g gl 2 + α 0,5 M bt + α1,5 M bt = 0, 0625.6,563.2,152 + ( −0,375).0,84 + 0,125.0,84 = 1, 686kNm


Q0 = Qg 0 gl + ( β 0 + β 2 ).

M bt
0,84
= 0,375.6,563.2,15 + (1, 25 + 0, 25).
= 5,877 kN
l
2,15

Q1 = Q01 gl + ( β1Tr + β1P ).

M bt
0,84
= −0, 625.6,563.2,15 + (1, 25 + 0, 25).
= −8, 233kN
l
2,15
q d=6,563 kN/m

Mbt

Mbt=0,84 kNm
3,372

0,84

0,84
M kNm

8,233
5,877

+

+

5,877

8,233

(

M g , Qg

- tra bảng 18 trang 167 SGK;

Q kN

-

-

α, β

tra bảng 21 trang 179 giáo trình Kết cầu

BTCT).
Hình 3-1: Biểu đồ nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trong do trong lượng bản
thân lề người đi truyền xuống.
2
Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước Hmax (qmax,Mnmax):
M 0 = M 2 = M n max = −20, 066kNm

M 1 = M g .gl 2 + 2α M n max = −0,125.27,3.2,152 + 2.0, 25.20, 066 = −5, 741kNm
M 0,5 = M g gl 2 + α 0,5 M n max + α1,5 M n max
= 0, 0625.27,3.2,152 + (−0,375).20, 066 + 0,125.20, 066 = 2,871
M n max
20, 066
= 0,375.27,3.2,15 + (1, 25 + 0, 25).
= 36, 01kN

l
2,15
M
20, 066
Q1 = Q01 gl + ( β1Tr + β1P ). n max = −0, 625.27,3.2,15 + (1, 25 + 0, 25).
= −22, 685kN
l
2,15
Q0 = Qg 0 gl + ( β 0 + β 2 ).


q nmax
=27,3 kN/m
Mnmax

Mnmax
=20,066 kNm

20,066

20,066
5,741
M kNm

36,01

22,685

+

+
-

22,685

Q kN
-

36,01

Hình 3-2: Biểu đồ áp lực tương ứng với cột nước Hmax


3

Nội lực áp lực nước tương ứng với cột nước nguy hiểm (Hngh).
M 0 = M 2 = M ngh = −7, 61kNm

M 1 = M g .gl 2 + 2α M ngh = −0,125.19, 76.2,152 + 2.0, 25.7, 61 = −7, 61kNm
M 0,5 = M g gl 2 + α 0,5 M ngh + α1,5 M ngh = 0, 0625.19, 76.2,152 + ( −0, 375).7, 61 + 0,125.7, 61 = 3,806kNm
Q0 = Qg 0 gl + ( β 0 + β 2 ).

M ngh
l

Q1 = Q01 gl + ( β1Tr + β1P ).

M ngh
l

= 0,375.19, 76.2,15 + (1, 25 + 0, 25).

7, 61
= 21, 24 kN
2,15

= −0, 625.19, 76.2,15 + (1, 25 + 0, 25).

7, 61
= −21, 24kN
2,15

q nngh
=19,76 kN/m
Mnngh

Mnngh
=7,61 kNm

7,61

7,61

7,61

M kNm
3,806

17,477

21,24

3,806

+

+

-

-

Q kN
21,24

17,477

4

Hình 3-3: Biểu đồ nội lực do áp lực nước tương ứng với cột nước nguy hiểm
Hngh(qngh,Mngh)
Nội lực do tải trọng người đi trên lề trái (Mng):
M 0 = M ng = −0, 768kNm
M 1 = α M ng = 0, 25.0, 768 = 0,192kNm
Q0 = β0 .

Q2 = β 2 .

M ng
l

M ng
l

= 1, 25.

0, 768
= 0, 492kN
2,15

= −0, 25.

0, 768
= −0, 098kN
2,15


M=
0,768 kNm
ng
0,768

0,192

0,492

M kNm

0,098

+

-

Q kN

Hình 3-4: Nội lực do tải trọng người đi trên lề trái tác dụng xuống (Mng).

5

Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải (Mng):
M 2 = M ng = −0, 768kNm
M 1 = α M ng = 0, 25.0, 768 = 0,192kNm
Q0 = β0 .

Q2 = β 2 .

M ng
l
M ng
l

= −1, 25.

= 0, 25.

0, 768
= −0, 492kN
2,15

0, 768
= 0, 098kN

2,15

M ng=0,768 kNm
0,768

0,192

0,098

+

0,492

6

M kNm

-

Q kN

Hình 3-5: Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải tác dụng xuống (Mng).
Nội lực do gió thổi từ trái sang phải (Mgđ; Mgh).
M 0 = M gd = 4, 219kNm M 2 = M gh = −3,164kNm

,

M 1 = α1M gd + α1M gh = −0, 25.4, 219 + 0, 25.3,164 = −0, 264kNm

Q0 = β 0 .

Q2 = β 2 .

M gd
l
M gd
l

M gh

+ β2 .

= (−1, 25).

l

+ β0 .

M gh

= 0, 25.

l

4, 219
3,164
+ 0, 25.
= −2, 085kN
2,15

2,15

4, 219
3,164
+ (−1, 25).
= −1,349kN
2,15
2,15

M gd=4,219 kNm

M gh=3,164 kNm

2,15

3,164

0,264

M kNm

4,219

7

Q kN

-

-

2,085

1,349

Hình 3-6: Biểu đồ nội lực do tải trọng gió thổi từ trái sang phải gây ra (Mgđ; Mgh)
Nội lực do gió thổi từ phải sang trái (Mgđ; Mgh).
M 0 = M gh = −3,164kNm M 2 = M gd = 4, 219kNm

,

M 1 = α1M gd + α1M gh = −0, 25.4, 219 + 0, 25.3,164 = −0, 264kNm
Q0 = β 0 .

Q2 = β 2 .

M gd
l
M gd
l

+ β2.

+ β0 .

M gh

= ( −0, 25).

l

M gh
l

= 1, 25.

3,164
4, 219
+ 1, 25.
= 2, 085kN
2,15
2,15

3,164
4, 219
+ (−0, 25).
= 1,349kN
2,15
2,15

M gh=3,164 kNm

M gd=4,219 kNm

3,164

0,264

M kNm
4,219

1,349

+

+

2,085
Q kN

Hình 3-7: Biểu đị nội lực do tải trọng gió thổi từ phải sang trái gây ra (M gđ,Mgh)


Các trường hợp tải trọng gây ra nội lực bất lợi nhất tại ba mặt cắt cần tính tốn bao gồm:
-

TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :

Dẫn nước trong máng với chiều cao

H max

có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên và có

gió thổi từ phải qua trái.
M I = M 1 + M 2 + M 4 + M 7 = 0,84 + 20, 066 + 0, 768 + 3,164 = 24,838 kNm.

-

TH tải trọng gây mômen căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh có người đi trên lề bên phải và có gió thổi từ trái
sang phải.
M II = M 1 + M 3 + M 5 + M 6 = 1, 686 + 3,806 + 0, 288 + 1,978 = 7,758 kNm.

-

TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối giữa:

Dẫn nước trong máng với chiều cao H ngh khơng có người đi trên lề và có gió thổi từ phải
qua trái và ngược lại.
M III = M 1 + M 3 + M 6 = 3,372 + 7, 61 + 0, 264 = 11, 246 kNm.

4
1

Tính tốn và bố trí cốt thép.
Trường hợp momen gây căng trên lớn nhất M1 tại mặt cắt sát vách.

Dẫn nước trong máng với chiều cao H max có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên và có
gió thổi từ phải qua trái.
M I = M 1 + M 2 + M 4 + M 7 = 0,84 + 20, 066 + 0, 768 + 3,164 = 24,838 kNm.

Tính tốn như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có: b=100 cm, h=25 cm
chọn a = 3 cm => h0 = 22 cm
k .n .M
1,15.1.248380
A =    n c I2 =
= 0, 066
mb .Rn .bh0 1.90.100.222
A < A0 = 0, 42

=> tính theo cốt đơn

  = 1 − 1 − 2 A  = 1 − 1 − 2.0, 066= 0, 068
α


Fa =

mb .Rn .bh0α 1.90.100.22.0, 068
=
= 4,53cm 2
ma .Ra
1,1.2700

Kiểm tra :

Fa > µ min bh0 = 0,1%.100.22 = 2, 2cm 2

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực

Fa = 5φ12 /1m(5, 65cm 2 )

vng góc với phương dịng

chảy.
Kiểm tra cường độ chịu lực.
Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng tại mặt cắt sát vách trong trường hợp máng dẫn
nước với mực nước Hmax, người đi trên cả 2 bên lề, gió thổi từ phải sang trái.
Q = Q1 + Q2 + Q4 + Q5 + Q7 = 5,877 + 36, 01 + 0, 492 + 0, 098 + 1,349 = 43,826 kN

kn .nc .Q = 1,15.1.43,826.10 2 = 5040 daN

k1mb 4 Rk bh0 = 0,8.0,9.7,5.100.22 = 11880daN
kn ncQ < k1mb 4 Rk bh0 →

2

Không cần đặt cốt ngang

Trường hợp tính tốn momen căng dưới lớn nhất M2 tại mặt cắt giữa nhịp.

M II = M 1 + M 3 + M 5 + M 6 = 1, 686 + 3,806 + 0, 288 + 1,978 = 7,758 kNm.

Tính tốn như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có: mb =1, b= 100 cm, h= 25cm,
chọn a = 3 cm => h0 = 22 cm
k .n .M
1,15.1.77580
A =    n c II2 =
= 0,02
mb .Rn .bh0 1.90.100.222
A < A0 = 0, 42

=> tính theo cốt đơn

  = 1 − 1 − 2 A  = 1 − 1 − 2.0, 02= 0, 02
α
Fa =

mb .Rn .bh0α 1.90.100.22.0, 02
=

= 1, 275cm 2
ma .Ra
1,15.2700


Kiểm tra :

Fa < µ min bh0 = 0,1%.100.22 = 2, 2cm 2

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo

4φ 8 /1m(2,01cm 2 )

theo phương vng góc

với phương dòng chảy.

3

Trường hợp gây momen căng trên lớn nhất M3 tại gối giữa.

M III = M 1 + M 3 + M 6 = 3,372 + 7, 61 + 0, 264 = 11, 246 kNm.

Tính tốn như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có: mb = 1, b= 100 cm, h= 25cm,
chọn a = 3 cm => h0 = 22 cm
k .n .M
1,15.1.112460
A =    n c III2 =
= 0, 03
mb .Rn .bh0 1.90.100.222

A < A0 = 0, 42

=> tính theo cốt đơn

  = 1 − 1 − 2 A  = 1 − 1 − 2.0, 03= 0, 03
α
Fa =

mb .Rn .bh0α 1.90.100.22.0, 03
=
= 1,913cm 2
ma .Ra
1,15.2700

Kiểm tra :

Fa < µ min bh0 = 0,1%.100.22 = 2, 2cm 2

 Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo

4φ 8 /1m(2,01cm 2 )

theo phương vng

góc với phương dịng chảy.

4
-

Bố trí thép đáy máng.

Lớp trên:
Lớp dưới:

5φ12 /1m(5, 65cm2 )
5φ 8 /1m(2,51cm 2 )

Dọc theo chiều dòng chảy bố trí cốt thép cấu tạo

4φ 8 /1m(2,01cm 2 )


φ8

φ12
a=200

a=250

φ8

φ8

a=200

a=250

Hình 3.4.4 - Bố trí cốt thép đáy máng.
5 Kiểm tra nứt và tính tốn bề rộng khe nứt
Kiểm tra nứt tại 2 mặt cắt: mặt cắt sát vách và giữa nhịp
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt : ncMc ≤ Mn = γ1.

1

R ck

. wqđ

Mặt cắt sát vách máng

M Ic = M 1c + M 2c + M 4c + M 7c =

M 1 M 2 M 4 M 7 0,84 20,066 0, 768 3,164
+
+
+
=
+
+
+
= 23,94kNm
nbt nn nng ng 1, 05
1
1, 2
1, 3

- Kiểm tra nứt cho cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật có : b= 100 cm , h = 25 cm , a =

a’= 3 cm , h0 = 22 cm, Fa = 5,65cm2 ,

Fa'

= 2,51 cm2

bh 2
100.252
' '
+ nFa h0 + nFa a
+ 8, 75.5, 65.22 + 8, 75.2,51.3
2
xn = 2
=
= 12, 602cm
bh + nFa + nFa'
100.25 + 8, 75(5, 65 + 2,51)
bxn3 b(h − xn )3
+
+ nFa (h0 − xn ) 2 + nFa' ( xn − a ' ) 2
3
3
3
100.12, 602 100(25 − 12, 602)3
=
+
+ 8, 75.5,65(22 − 12, 602) 2 + 8, 75.2, 51(12, 602 − 3) 2
3
3
4
= 136625, 690cm
J
136625, 690

Wqd = qd =
= 11019,978cm3
h − xn 25 − 12, 602
J qd =

M n = γ 1.Rkc .Wqd = 1, 75.11,5.11019,978 = 221777, 057 daNcm
nc .M c = 1.23,94 = 23,94kNm = 239400daNcm → nc .M c > M n

=> mặt cắt sát đáy máng bị nứt