đồ án bêtông cốt thép

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNGTVT KHOA CÔNG TRÌNH CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên: NGUYỄN XUÂN THANH Lớp: 62DCCD03 Thiết kế một dầm chính của một cầu ô tô có nhịp kiểu giản đơn bằng bê tông cốt thép thường có tiết diện dạng chữ T, thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại xưởng với số liệu giả định. A. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC - Bề rộng chế tạo của cánh dầm (1.0÷1.8) m:…………… - Chiều dài nhịp tính toán:………………………………. - Tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn tác dụng lên dầm:………… - Trọng lượng bản thân dầm trên một mét dài (phụ thuộc vào kích thước mặt cắt dầm):……………………………. - Hoạt tải thiết kế: ……………………………………… - Hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân dầm . . . . . . . . . . - Hệ số tải trọng của tải trọng phần trên . . . . . . . . . . . . . - Hệ số tải trọng của hoạt tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Hệ số xung kích. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Hệ số phân bố ngang tính mômen . . . . . . . . . . . - Hệ số phân bố ngang tính lực cắt . . . . . . . . . . . - Hệ số phân bố ngang tính độ võng………………………. - Các hệ số điều chỉnh tải trọng. . . . . . . . . . . - Độ võng tương đối cho phép của hoạt tải . . . . . . . . . - Vật liệu: + Cốt thép dọc chịu lực: . . . . . . . + Cốt thép đai: . . . . . . + Bê tông: . . . . . . . . . . . b f = 1800mm = 1.8m l = 16 (m) DW = 4 (kN/m) DC = γ c .A = 15.2 (kN/m) HL93 γ pd = 1,25 γ pw = 1,5 γ L = 1,75 (1+IM) = 1.2 mg M = 0.58 mg V = 0.62 mg = 0,5 η = 0,95 [ ∆/l ] = 1/800 f y = 420 (MPa) f y = 380 (MPa) f’ c = 35 (MPa) Xác nhận của GVHD Trần Thị Lý - 1 -  Hà Nội, 6-2012 THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM. 1.1. Chiều dài dầm (L) và chiều dài nhịp tính toán (l): ( ) 0,5 0,6 ,L l m= + ÷ = 16,6m 1.2. Chiều cao dầm h: - Chọn chiều cao dầm: h=120cm. 1.3. Bề rộng sườn dầm (b w ): - Chọn bề rộng sườn dầm: b w =24cm. 1.4. Chiều dày bản cánh (h f ): - Chọn chiều dày bản cánh: 18 f h cm= . 1.5.Chiều rộng bản cánh (b): -Chọn : b=180cm. 1.6.Chọn kích thước bầu dầm (b 1 ,h 1 ): - Bề rộng bầu dầm: 1 30 45b cm= ÷ - Chiều cao bầu dầm (h 1 ): 1 20 30h cm= ÷ . Tiếp giáp giữa sườn dầm và bầu dầm, thường cấu tạo vát 1:1. - Giả sử chọn: b 1 =35cm; h 1 =20cm. 1.7. Tính sơ bộ trọng lượng bản thân của dầm trên 1(m) dài: - Diện tích mặt cắt ngang dầm, (hình 2): )(608225,02,035,0 2 35,024,0 055,0 24,0)2,0055,012,018,02,1( 2 48,024,0 12,018,08,1 2 m A c =×+ + ×+ ×−−−−+ + ×+×= - Trọng lượng bản thân của dầm trên 1 mét dài là: )/(2,15608225,025. mkNADC cc ≈×== γ Ở đây lấy trọng lượng thể tích của bê tông : 3 25 / c kN m γ = 1.8. Quy đổi tiết diện tính toán: h b h f b w TiÕt diÖn ban ®Çu TiÕt diÖn quy ®æi S S míi b 1 b 1 h 1 1 h míi 1 2 b h b w h f - 2 -  Hình 1. Quy đổi tiết diện Chiều dày cánh mới: w ff bb S hh − += 1 2 míi Chiều dày bầu dầm mới: w bb S hh − += 2 11 2 míi 21 ,SS là diện tích của một tam giác tại chỗ vát (như hình 1). Thay số, ta có: - Chiều dày cánh quy đổi: )(92,18 24180 722 18 cmh moi f ≈ − × += -Chiều cao bầu dầm mới: )(19,20 24180 125,152 20 1 cmh moi ≈ − × += Hình 2.Tiết diện sơ bộ Hình 3.Tiết diện tính toán 2. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 2.1. Xác định mô men. - 3 -  2.1.1.Vẽ đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện: - Giả sử chiều dài nhịp tính toán : l=16m. - Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với các mặt cắt đánh số từ 0 đến 10, mỗi đoạn dầm dài 1,6m - Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện: Hình 4. Đường ảnh hưởng mô men 2.1.2. Tính toán: Để tính mô men tại mặt cắt nào đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng mô men tại mặt cắt ấy. Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng rải đều và tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng tập trung. a- Đối với TTGH cường độ, mô men M tại mặt cắt thứ (i) nào đó của dầm được xác định theo công thức sau: ( ) ( ) , , , 1,25. 1,5. 1,75. . 1,75. . . 1 i cd M LL M M i M i M M DC DW mg P k mg IM LL y η ω   = + + + +   ∑ b- Đối với TTGH sử dụng, mô men M tại mặt cắt thứ (i): [ ] Mi MiMMLLMsdi yLLIMmgkpmgDWDCM , ,, ).1.( 0,1) 0.0,1.0,1( ∑ ++++= ωη Trong các công thức trên: LL P : Tải trọng làn rải đều (9,3kN/m). ,i M LL : Tải trọng tập trung của bánh xe hoạt tải thiết kế ứng với ĐAH mô men tại mặt cắt i. M mg : Hệ số phân bố ngang tính cho mômen (đã tính cả hệ số làn xe m). (1+IM) : Hệ số xung kích ω M : Diện tích ĐAH mô men tại mặt cắt thứ i, tương ứng dưới tải trọng rải đều. k : Hệ số cấp đường. Ở đây, k = 1. ,i M y : Tung độ ĐAH mô men tương ứng dưới tải trọng bánh xe đang xét (tim bánh xe) - 4 - 921 3 54 7 7 80 §ah M1 §ah M2 §ah M3 §ah M5 §ah M4 1.44 2.56 3.36 3.84 4 16m 1.6m 10  Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 1: y 1 ,y 4 y 5 y 2 y 3 1,44 4,3m 1,2m 145kN 35kN145kN 110kN 110kN TandemLoad TruckLoad LaneLoad DW DC §ah M1 4,3m Hình 5. Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt 1: kNmM truck cd 455,811 )58,03501,114544,1145(2,158,0175,1 52,11)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 ,1 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem cd 201,728 )32,111044,1110(2,158,0175,1 52,11)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 tan ,1 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM truck sd 438,458 )58,03501,114544,1145(2,158,010,1 52,11)3,958,0040,12,150,1( 95,0 ,1 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem sd 865,410 )32,111044,1110(2,158,010,1 52,11)3,958,0040,12,150,1( 95,0 tan ,1 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 2: y 1 ,y 4 y 5 y 2 y 3 2,56 4,3m 4,3m 1,2m 145kN 35kN145kN 110kN 110kN TandemLoad TruckLoad LaneLoad DW DC §ah M2 Hình 6. Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt 2: kNmM truck cd 814,1418 )84,03570,114556,2145(2,158,0175,1 48,20)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 ,2 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= - 5 -  kNmM dem cd 186,1291 )32,211056,2110(2,158,0175,1 48,20)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 tan ,2 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM truck sd 418,801 )84,03570,114556,2145(2,158,010,1 48,20)3,958,0040,12,150,1( 95,0 ,2 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem sd 487,728 )32,211056,2110(2,158,010,1 48,20)3,958,0040,12,150,1( 95,0 tan ,2 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 3: §ah M3 y 1 ,y 4 y 5 y 2 y 3 3,36 4,3m 4,3m 1,2m 145kN 35kN145kN 110kN 110kN TandemLoad TruckLoad LaneLoad DW DC Hình 7. Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt 3: kNmM truck cd 079,1822 )78,03507,214536,3145(2,158,0175,1 88,26)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 ,3 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem cd 954,1688 )00,311036,3110(2,158,0175,1 88,26)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 tan ,3 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM truck sd 938,1028 )78,03507,214536,3145(2,158,010,1 88,26)3,958,0040,12,150,1( 95,0 ,3 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem sd 867,952 )00,311036,3110(2,158,010,1 88,26)3,958,0040,12,150,1( 95,0 tan ,3 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 4: §ah M4 y 1 ,y 4 y 5 y 2 y 3 3,84 4,3m 4,3m 1,2m 145kN 35kN145kN 110kN 110kN TandemLoad TruckLoad LaneLoad DW DC - 6 -  Hình 8. Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt 4: kNmM truck cd 248,2021 )40,03512,214584,3145(2,158,0175,1 72,30)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 ,4 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem cd 506,1921 )36,311084,3110(2,158,0175,1 72,30)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 tan ,4 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM truck sd 999,1140 )40,03512,214584,3145(2,158,010,1 72,30)3,958,0040,12,150,1( 95,0 ,4 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem sd 003,1084 )36,311084,3110(2,158,010,1 72,30)3,958,0040,12,150,1( 95,0 tan ,4 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 5: Hình 9. Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp: kNmM truck cd 393,2103 )85,13585,11454145(2,158,0175,1 32)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 ,5 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem cd 84,1988 )4.31104110(2,158,0175,1 32)3,958,075,145,12,1525,1( 95,0 tan ,5 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM truck sd 356,1187 )85,13585,11454145(2,158,010,1 32)3,958,0040,12,150,1( 95,0 ,5 =       ×+×+×××××+ ×××+×+× ×= kNmM dem sd 897,1121 )4.31104110(2,158,010,1 32)3,958,0040,12,150,1( 95,0 tan ,5 =       ×+×××××+ ×××+×+× ×= Để tiện tính toán ta có thể lập bảng theo mẫu sau: Bảng 1-Giá trị mômen M Mặ t ( ) i x m ,i M y 2 ( ) M m ω ( ) , truck i cd M kNm ( ) tan , dem i cd M kNm ( ) , truck i sd M kNm ( ) tan , dem i sd M kNm 1 y 2 y 3 y 4 y 5 y (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 7 - §ah M5 4 145kN 145kN 35kN 4,3m DC DW LaneLoad y2, y4 y1 y3 TruckLoad 4,3m 1,2m 110kN 110kN TandemLoad y5  1 1,6 1,4 4 1,0 1 0,58 1,4 4 1,3 2 11,52 811,455 728,201 458,438 410,865 2 3,2 2,56 1,7 0 0,84 2,56 2,32 20,48 1418,81 4 1291,18 6 801,418 728,487 3 4,8 3,3 6 2,07 0,78 3,3 6 3,0 0 26,88 1822,079 1688,95 4 1028,93 8 952,867 4 6,4 3,8 4 2,12 0,40 3,8 4 3,3 6 30,72 2021,248 1921,50 6 1140,99 9 1084,003 5 8,0 1,85 4,0 1,85 4,0 3,4 32,0 2103,39 3 1988,84 1187,35 6 1121,897 So sánh các giá trị ghi ở cột (9) với cột (10), thấy hoạt tải TruckLoad gây ra hiệu ứng mô men lớn hơn so với hoạt tải TandemLoad. Ta lấy giá trị này để thiết kế dầm. Vẽ được biểu đồ bao mômen cho dầm ở TTGH cường độ: 811,455 1418,814 1822,079 2021,248 2103,393 2021,248 1822,079 1418,814 811,455 0 9874 531 2 10 1,6m 16m M Hình 10. Biểu đồ bao mômem M (KNm) 2.2. Xác định lực cắt 2.2.1. Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tại các tiết diện: - 8 -  Hình 7. Đường ảnh hưởng lực cắt 2.2.2. Tính toán: Để tính lực cắt tại mặt cắt nào đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt ấy. Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng rải đều và tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng tập trung. a- Đối với TTGH cường độ, lực cắt V tại mặt cắt thứ (i) nào đó của dầm được xác định theo công thức sau: ( ) ( ) , 1 , , 1,25. 1,5. 1,75. . . 1,75. . . 1 i cd V V LL V V i V i V V DC DW mg P k mg IM LL y η ω ω   = + + + +   ∑ b- Đối với TTGH sử dụng, lực cắt V tại mặt cắt thứ (i): ∑ ++++= ])1.( 0,1 0).0,1.0,1[( ,,1, ViViVVLLVVsdi yLLIMmgkPmgDWDCV ωωη Xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 0: - 9 - 0,2 0,8 §ah V4 §ah V5 §ah V3 §ah V2 §ah V1 0 8764 531 2 9 §ah V0 0,9 1 0,1 0,3 0,7 0,4 0,6 0,5 0,5 + + + + + + - - - - - 10 16m 1.6m  LaneLoad TruckLoad 1,2m 110kN 110kN TandemLoad y5 y2 y2 y1 y4 §ah V0 1 + 4,3m 4,3m 145kN 145kN 35kN DC DW Xếp tải lên đường ảnh hưởng lực cắt Lực cắt lớn nhất tại mặt cắt 0:       ×+×+××××+ ×××+××+× ×= )463,035731,01451145(2,162,075,1 83,962,075,18)45,12,1525,1( 95,0 ,0 truck cd V =597,187kNm       ×+××××+ ×××+××+× ×= )925,01101110(2,162,075,1 83,962,075,18)45,12,1525,1( 95,0 tan ,0 dem cd V =528,601 kNm       ×+×+××××+ ×××+××+× ×= )463,035731,01451145(2,162,00,1 83,962,008)40,12,150,1( 95,0 ,0 truck sd V =334,777 kNm       ×+××××+ ×××+××+× ×= )925,01101110(2,162,00,1 83,962,008)40,12,150,1( 95,0 tan ,0 dem sd V =295,585 kNm Xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 1: §ah V1 0,9 0,1 + - 4,3m 4,3m 145kN 145kN 35kN DC DW LaneLoad TruckLoad 1,2m 110kN 110kN TandemLoad y1 y5 y2 y3 y4 Xếp tải lên đường ảnh hưởng lực cắt Lực cắt lớn nhất tại mặt cắt 1:       ×+×+××××+ ×××+××+× ×= )363,035631,01459,0145(2,162,075,1 48,63,962,075,14,6)45,12,1525,1( 95,0 ,1 truck cd V =504,418kNm       ×+××××+ ×××+××+× ×= )825,01109,0110(2,162,075,1 48,63,962,075,14,6)45,12,1525,1( 95,0 tan ,1 dem cd V =448,819kNm       ×+×+××××+ ×××+××+× ×= )363,035631,01459,0145(2,162,00,1 48,63,962,004,6)40,12,150,1( 95,0 ,1 truck sd V =282,622kNm - 10 - [...]... hn chiu cao bn cỏnh, tc l trc trung hũa i qua bn cỏnh, tớnh nh tit din ch nht =0.003 b 0.85f'c Cf Cw de h c 1 a= c hf cu As d1 T= A s f y s bw Mặt cắt ngang dầm Biểu đồ biến dạng * Trỡnh t tớnh toỏn tit din ch nht nh sau: - 14 - Biểu đồ ứng suất Gi s khai thỏc ht kh nng chu lc ca tit din: M M r = M n = M u M n = u = 2337.1kNm Gi s ct thộp chu kộo ó b chy do: f s = f y T phng trỡnh cõn bng mụmen