ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM CHỮ I33 BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰCThiết kế câud bê tông cốt thép dự ứng lực 3 nhịp bắc qua sông. L=33m.Bê tông có cường độ chịu nén (Dầm)
ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH BỘ MƠN KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Mã sinh viên Lớp : T.S NKC : NTT : 20DN5802051008 : D20CD1-DN I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế câud bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp bắc qua sông (Địa chất giả định) II CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC Tải thiết kế: HL93 , sông cấp V Chiều dài nhịp dầm L = 33 (m) Bê tơng có cường độ chịu nén (Dầm) fc , = 40 (Mpa) Bê tơng có cường độ chịu nén (BMC) f ,c = 30 (Mpa) Cường độ chịu kéo quy định cáp dự ứng lực : f pu =1860 Tiết diện : I Phương pháp dự ứng lực căng sau Bề rộng mặt đường xe chạy B = 10m III LẤY SỐ LIỆU : Đặc điểm khu vực xây dựng cầu: 1.1 Địa chất: Địa chất lịng sơng tương đối tốt, số liệu khảo sát địa chất lịng sơng cho thấy có lớp đất + lớp 1: cát mịn trạng thái chặt vừa dày 4m + lớp 2: cát pha sét dày 4m + lớp 3: cát hạt trung 1.2 Thuỷ văn: SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:1 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy: + Mực nước cao nhất: + 2.5m + Mực nước thông thuyền: + 1.75 m + Mực nước thấp nhất: + 0.0 m 1.3 Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công: Nguồn nhân công lao động đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công tiến độ công việc Vật liệu địa phương( đá, cát ) tận dụng q trình thi cơng 1.4 Các tiêu kỹ thuật: - Cầu vượt sơng cấp V có u cầu độ thông thuyền >= 25m Khẩu độ cầu: L0 = 33 m 1.5 Xác định cao độ đáy dầm: - Theo điều kiện mực nước cao nhất: H ≥ MNCN + 0,5 m = 2.5+ 0,5 = 3( m) - Theo điều kiện mực nước thông thuyền: H ≥ MNTT+ HTT= 1.75+ 3.5 = 5.25 (m) Vậy chọn cao độ đáy dầm: H = 5.25 (m) 1.6 Khẩu độ tính tốn: L0 tt = 32,4 (m) IV: NỘI DUNG THIẾT KẾ -TÍNH TỐN Thiết kế mặt cắt ngang kết cấu nhịp Tính tốn bố trí cốt thép mặt cầu Thiết kế dầm ngang Tính hệ số phân bố ngang Tính tốn nội lực mặt cắt : 1/2Ltt, 3/8Ltt, 1/4Ltt , Gối Vẽ biểu đồ bao mômen, lực cắt Lựa chọn cốt thép DƯL, bố trícốt thép DƯL, cốt thép thường cho dầm chủ Tính đặc trưng hình học tiết diện dầm chủ Kiểm toán dầm chủ theo TTGHSD TTGHCĐ Vẽ biểu đồ bao vật liệu SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:2 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG Tính khối lượng thi cơng chủ yếu kết cấu nhịp 1:Thiết kế mặt cắt ngang kết cấu nhịp Cấu tạo mặt cắt ngang hình vẽ : - Chiều rộng phần xe chạy 10 (m) - Chiều rộng cột lan can : 500 mm - Chiều rộng mặt cầu xác định : Bmc = 10000 + x 500 = 11000 (mm) Chọn n = dầm ; S= 2100mm tc B =( n−1 ) S +2 S k Sk = 11000−4.2100 =1300mm Hình 1: Mặt cắt ngang kết cấu nhip SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:3 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG Hình 2: Mặt cắt ngang dầm chủ -Tỉnh tải: A=b1 h1+ bf h f +t v bv +t v b v2 +b w h w =651250 mm 2.Tính tốn bố trí cốt thép mặt cầu -Dầm “I” căng sau -Chiều dài nhịp dầm chủ: L = 33m -Chiều dài nhịp tính tốn dầm chủ: Ltt = 32,4m -Chiều dày mặt cầu bê tông: ts = 200mm -Chiều dày lớp phủ mặt cầu: + Lớp Bêtơng Asphalt: 50mm + Lớp phịng nước: 4mm + Lớp Bêtơng mui luyện tạo dốc dày trung bình: 120mm -Khoảng cách dầm chủ: S = 2100mm - Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép lan can: Sk = 1300mm SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:4 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG - Khối lượng riêng Bêtông: γc = 24,5 kN/m3 - Khối lượng riêng lớp phủ Asphalt: γw = 22,5 kN/m3 f ,c Bê tơng có cường độ chịu nén (Dầm) =30 (Mpa) Bê tơng có cường độ chịu nén (BMC) f ,c =45 (Mpa) - Cường độ chịu kéo cốt thép thường: fy = 420 MPa - Độ dốc ngang: in = 2% 2.1 Xác định nội lực mặt cầu: Xét đơn vị chiều rộng làm việc theo phương dọc cầu dải b = 1m 2.1.1 Bản hẫng( consol): 2.1.1.1 Sơ đồ tính: 2.1.1.2.Tải trọng tác dụng: -Tỉnh tải: + Tĩnh tải mặt cầu: DC 1=t s b γ c =0,2.1.24,5=4,9( kN ) m + Tĩnh tải Lớp phủ: DW =h w b γ w =0,054.1 22,5=1,215( kN ) m kN + Tĩnh tải lớp bê tông tạo dốc: DC 2=t b γ c =0,12.1.24,5=2,94( m ) + Tĩnh tải lan can: Pc = A c b γ c =0,24.1.24,5=5.88( kN ) m Ac =600.300+ 50.350+150.200+0,5.150 150=238750 mm =0,24 m 2.1.1.3.Xác định momen mặt cắt ngàm hẫng: -Bảng hệ số tương ứng với trạng thái giới hạn: TTGH h SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN g DC g Dw g LL (1+IM) TRANG:5 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG Cườn 0,95 1,25 g độ I Sử 1 dụng Momen tĩnh tải: DL M =n( γ ¿ ¿ DC Pc S k +γ DW 1,5 1,75 1,25 1,25 DW (S k −b v )2 DC 2(S k −b v )2 DC S k +γ DC + γ DC )¿ 2 -Bảng kết quả: TTGH SK (m) (SK-bv) Pc (m) (kN) Cường 1,3 0,8 độ Sử 1,3 0,8 dụng Momen hoạt tải: DC1 DC2 DW MDL (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN.m) 5,88 4,9 2,94 1,215 15,67 5,88 4,9 2,94 1,215 13,11 Khi chiều dài hẫng khơng q 1800mm tính từ tim dầm đến mặt lan can bê tơng liên tục, hàng bánh xe ngồi thay tải trọng phân bố có cường độ 14,6N/mm đặt cách lan can 300mm Khi momen hoạt tải xác định sau: SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:6 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG ¿ M =n[γ ¿ ( 1+ ℑ ) m q ¿ b S q ] Xếp xe nên hệ số m = 1,2 -Bảng kết quả: TTGH (N/mm) m (m) b (m) MLL(kN.m) Cường 1,2 14,6 0,5 18,20 độ I Sử 1,2 14,6 0,5 10,95 dụng Momen toàn tải trọng tác dụng lên hẫng: g DL ¿ M =−(M + M ) - TTGH cường độ I : g DL ¿ g DL ¿ M u =−(M u + M u) - TTGH sử dụng M s =−( M s + M s ) - Bảng kết : TTGH M DL M ¿ M g Cường độ I 15,67 18,20 -33,87 Sử dụng 13,11 10,95 -24,06 2.1.2.Bản dầm: -Khoảng cách dầm chủ: S = 2,1m -Khoảng cách dầm ngang: Sn=8m -Ta nhận thấy Sn/S > 1,5 nên mặt cầu làm việc theo phương ngang cầu 2.1.2.1.Sơ đồ tính: SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:7 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG 2.1.2.2 Tải trọng tác dụng: -Tỉnh tải: + Tĩnh tải mặt cầu: DC 1=t s b γ c =0,2.1.24,5=4,9( kN ) m + Tĩnh tải Lớp phủ: DW =h w b γ w =0,054.1 22,5=1,215( kN ) m + Tĩnh tải lớp bê tông tạo dốc: DC 2=t b γ c =0,12.1.24,5=2,94( -Hoạt tải: kN ) m Do khoảng cách hai dầm chủ S = 2,1m < 4,6m hoạt tải tính tốn theo bánh xe xe tải thiết kế Ptr = 145 kN -Bề rộng diện truyền tải (ngang cầu): b1 = b2 + ts = 510 + 200 = 710 (mm) -Áp lực lên mặt cầu: p= Ptr b b1 SW Trong đó: SW +¿=660+0,55 S=660+0,55.2100=1815 (mm )=1,815(m)¿ SW −¿=1220+0,25 S=1220+0,25.2100=1745 ( mm ) =1,745 (m )¿ -Trường hợp 1: Xếp trục M max ( m=1,2 ) p= ( ) P 145 KN b= 1=102,11 b1 2.0,71 m -Trường hợp 2: Xếp xe cách 1,2m (m=1) p= P b }} = {145} over {1,91} =75,92 left ({KN} over {m} right ¿ ¿ 2.1.2.3 xác định momen dầm: Momen tĩnh tải: M DL =n ¿] -Bảng kết quả: TTGH S(m) DC1(kN/m) DC2(kN/m) DW(kN/m) MDL(kN.m) Cường độ I 2,1 4,9 2,94 1,215 6,09 Sử dụng 2,1 4,9 2,94 1,215 4,99 Momen hoạt tải : SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:8 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG -Trường hợp 1: M ¿ =n[γ ¿ ( 1+ ℑ ) M ( ) P b1 b1 S− ] Bảng kết quả: TTGH Cường độ I Sử dụng m P(kN/m) b1(m) S(m) MLL(kn/m) 1,2 1,2 102,11 102,11 0,71 0,71 2,1 2,1 78,87 47,44 -Trường hợp 2: ¿ Bảng kết quả: TTGH m P(kN/m) b"1(m) S(m) MLL(kn/m) Cường độ I 75,92 1,91 2,1 86,26 Sử dụng 75,92 1,91 2,1 51,89 Nhận xét: Ta chọn trường hợp 2, hoạt tải gây nội lực lớn 2.1.2.4 Tổng hợp Mômen dầm: -Momen toàn tải trọng gây mặt cắt nhịp: 1/ M =0,5 ¿ -Momen toàn tải trọng gây mặt cắt gối: g M =−0,7 ¿ -Bảng tổng hợp kết quả: TTGH Cường Độ I Sử dụng M g SW (m) SW (m) M kN/m) M (kN/m) M (kN/m) (kN.m) 1,815 1,745 6,09 86,26 26,81 -38,86 1,815 1,745 4,99 51,89 16,79 -24,31 + - DL( LL 1/2 2.1.3 Thiết kế cốt thép mặt cầu: Ta lấy momen lớn TTGHCDI dầm hẫng để tính tốn bố trí cốt thép cho toàn mặt cầu.=> Mu=38,86(kN.m) SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:9 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG -Ta thiết kế 1m chiều dài nhịp cầu xem mặt cắt b × h=1000 ×200 mm -Giả định chiều cao có hiệu: d s =h−50=200−50=150( mm) -Với f 'c =30 MPa ta có: β 1=0,85−0,05 f 'c −28 30−28 =0,85−0,05 =0,836 7 -Tính M n M n= M u 38,86 = =43,18(kN m) ∅ 0,9 -Chiều cao ứng suất quy đổi: [ √ a=d s 1− 1−2 c= Mn , 0,85 f c b d s ] [ √ =150 1− 1−2 ] 43,18 10 =11,75 mm 0,85.30 1000 150 a 11,75 = =14,06 mm β 0,836 -Kiểm tra điều kiện hàm lượng thép tối đa: c 14,06 = =0,09370,03 bw d s fy bw d s fy 30 ¿ 0,03 .1000 150=321,429 mm 420 Chọn thép Ф 16 ( A = 199 mm2 ) =>Số cần thiết n =713,39/199 =3,585 Để đảm bảo mặt cầu không bị xuyên thủng đảm bảo yêu cầu cấu tạo ta bố trí thép 5Ф16@200 suốt chiều dài cầu -Bố trí cốt thép sau: SVTH: NGUYỄN THÀNH TUẤN TRANG:10 ... Khẩu độ tính toán: L0 tt = 32,4 (m) IV: NỘI DUNG THIẾT KẾ -TÍNH TỐN Thiết kế mặt cắt ngang kết cấu nhịp Tính tốn bố trí cốt thép mặt cầu Thiết kế dầm ngang Tính hệ số phân bố ngang Tính tốn nội... MCN nhịp: Vậy trọng lượng thân dầm chủ : *Tải trọng tác dụng giai đoạn khác: -Tĩnh tải dầm ngang: Diện tích dầm ngang gối: Diện tích dầm ngang nhịp: Vậy trọng lượng dầm ngang: -Tĩnh tải trọng lượng... TRANG:2 ĐỒ ÁN BTCT DUL GVHD: NGUYỄN KIM CƯỜNG Tính khối lượng thi cơng chủ yếu kết cấu nhịp 1 :Thiết kế mặt cắt ngang kết cấu nhịp Cấu tạo mặt cắt ngang hình vẽ : - Chiều rộng phần xe chạy 10 (m)