Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

Tải trọng tác dụng trên dầm chính là tải trọng tập trung (gồm có tĩnh tải G và hoạt tải P) do dầm phụ truyền xuống.

Hình 3.2: Phần diện tích tính trọng lượng bản thân cho dầm chính

3.3 Tính toán và vẽ biểu đồ bao nội lực

Để tìm nội lực lớn nhất trong dầm chính, cần xét nhiều trường hợp đặt hoạt tải khác nhau Vì P3G nên trường hợp hoạt tải gây mô men dương tại gối được loại trừ, do đó chỉ cần xét các trường hợp đặt tải trọng như Hình 3.3

Tổ hợp (a) + (b): cho giá trị mô men dương lớn nhất tại nhịp 1, nhịp 3 Tổ hợp (a) + (c): cho giá trị mô men dương lớn nhất tại nhịp 2, nhịp 4 Tổ hợp (a) + (d): cho giá trị mô men âm nhỏ nhất tại gối B

Tổ hợp (a) + (e): cho giá trị mô men âm nhỏ nhất tại gối D Tổ hợp (a) + (f): cho giá trị mô men âm nhỏ nhất tại gối C

Hình 3.3: các trường hợp đặt tải cho dầm chính

Tung độ của biểu đồ mô men tại bất kỳ tiết diện nào của từng trường hợp tải trọng được xác định theo công thức:

Kết quả tính toán được thể hiện trong Bảng 3.1

Biểu đồ mô men cho các trường hợp tải trọng như Hình 3.4

Bảng 3.2 thể hiện kết quả tính toán biểu đồ bao mô men cho các trường hợp tổ hợp tải trọng và biểu đồ bao mô men trong dầm chính.

Bảng 3.2: bảng giá trị mô men tại từng trường hợp tải

Trong đó các sơ đồ (b), (d), (e) không có các hệ số α tại một số tiết diện, phải nội suy theo phương pháp hình học của cơ học kết cấu:

Hình 3.4: biểu đồ mô men tại từng trường hợp tải

Bảng 3.2: Bảng tính tung độ biểu đồ thành phần và biểu đồ bao mô

Hình 3.5: biểu đồ mô men cho các trường hợp tải trọng Tung độ biểu đồ bao mô men được lấy giá trị lớn nhất tại từng tiết diện trong các trường hợp tổ hợp tải trọng, cần lưu ý tính chất đối xứng của dầm chính tại gối C Biểu đồ bao lực cắt cũng được tính toán trực tiếp từ biểu đồ bao mô men theo đúng mối quan hệ thành phần mô men và lực cắt Tung độ của biểu đồ bao lực cắt trong dầm chính được xác định theo công thức:

Hình 3.6: biểu đồ bao mô men

Bảng 3.3: bảng giá trị tung độ biểu đồ lực cắt tại các tiết diện

Hình 3.7: biểu đồ bao lực cắt tính toán

3.4 Tính toán cốt thép chịu uốn

Bê tông cấp độ bền B25 có: R b 14.5 MPa; R bt 1.05 MPa; Eb 30 3E

Cốt thép dọc của dầm chính sử dụng loại CB300-V có R s 260 MPa Cốt thép đai của dầm chính sử dụng loại CB240-T có R s 170MPa Với mô men dương, cốt thép tính toán theo tiết diện chữ T, có:

Ở nhịp, mô men tính toán là mô men căng thớ dưới (mô men dương), cốt thép tính toán với tiết diện T (Hình 2.4) sẽ có cánh nằm trong

Trục trung hòa đi qua cánh tính với hình chữ nhật lớn 1500 800 mm

Tại gối tương ứng với mô men âm, bản cánh chịu kéo, cốt thép cốt thép tính toán với tiết diện chữ nhật nhỏ 300 x 800 mm

Bước cốt đai theo yêu cầu cấu tạo:

- Đoạn đầu gối:

Chọn cốt đai d8 (a sw 50.3mm2

), số nhánh n = 2, bước cốt đai thỏa mãn yêu cầu cấu tạo để bố trí s w 100;150;200;250;300 mm trong đoạn 1/3 nhịp (l 1 2.3m) gần gối tựa.

Các bước tính toán khả năng chịu cắt Q của dầm chính (giả sử BD

chọn trường hợp bước cốt đai s w 100mm)

Trong đó: -  2= 1.5: Hệ số kể đến ảnh hưởng của cốt thép dọc, lực bám dính và trạng thái bám dính của bê tông

- sw= 0.75: Hệ số kể đến sự suy giảm nội lực theo chiều dài hình chiều của tiết diện nghiêng.

Bảng dưới đây thể hiện kết quả tính toán khả năng chịu cắt Q của U

tiết diện ứng với các bước cốt đai khác nhau và so sánh lực cắt có trong dầm chính Trong bảng cho thấy từ bước cốt đai sw ch, 200 mm cần phải tính thêm cốt xiên để chịu thêm lực cắt từ các gối dầm kết hợp với việc khả thi của việc uốn cốt thép từ bụng dâm lên gối dầm để đảm bảo các yêu cầu kinh tế và cấu tạo bước cốt đai nên chọn để thiết kế trong trường hợp này là sw ch, 100 mm

Bảng 3.6: bảng tính toán khả năng chịu cắt Q và lực cắt QU trong

Smax là khoảng hở cốt đai mà tại đó nếu có tiết diện nghiêng thì bê tông dầm đủ khả năng chống cắt.

Hình 3.8: Bố trí cốt xiên cho dầm chính bên trái gối B.

Hình 3.9: Bố trí cốt xiên cho dầm chính bên phải gối B.

Hình 3.9: Bố trí cốt xiên cho dầm chính bên trái gối C.

Bố trí cốt xiên như Hình 3.8, tiến hành tính toán cường độ tiết diện ngang có hình chiếu c 1 1170 mm

Q Q Q Q 

Do diện tích cốt xiên yêu cầu có giá trị âm nên cốt thép dọc tại bụng uốn lên gối dầm làm cốt thép xiên là 2d25 có As = 982 mm2 ; 2d28 có

As = 1232 mm2chỉ có vai trò đảm bảo yêu cầu về kinh tế.

Bước cốt đai đoạn 1/3 giữa nhịp còn lại (l 1 2.3m) chọn s w 300mm Tại vị trí dầm phụ giao với dầm chính phải bố trí cốt thép gia cường Lực tập trung do dầm phụ truyền vào dầm chính:

10 179676 81480 12705

F G P P G G      248451

Chọn bước cốt đai thiết kế sw ch, 50mm và bố trí như Hình 3.9

Hình 3.9: Gia cường cốt đai tại vị trí dầm phụ giao dầm chính

3.6 Biểu đồ bao vật liệu

Đối với mép dưới dầm chính, chọn lớp bê tông bảo về của cốt thép dọc a0=25 mm, khoảng cách thông thủy giữa các lớp thép t1=25 mm Đối với mép trên, chọn lớp bê tông bảo vệ của cốt thép a0=40 mm khoảng cách thông thủy giữa các lớp thép mép trên a0=30 mm Các kết quả trong Bảng 3.7 được thực hiện theo từng bước:

Do tận dụng cốt thép từ bụng uốn lên gối dầm để chịu mô men nên không có trường hợp cắt cốt thép tại nhịp dầm

Bảng 3.7: Khả năng chịu mô men của dầm chính trên từng tiết diện

- Qi: lực cắt tại tiết diện cắt lý thuyết, lấy bằng độ dốc của biểu đồ bao mô men

- Qs , inci: khả năng chịu cắt của cốt xiên nằm trong vùng cắt bớt cốt dọc

Qs , inc 22=Rs , incAs ,incsinα=0.21 ×760 ×sin 45=112.8 kN

- qsw: khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết Trong đoạn dầm có cốt đai d8a100 thì

Hình 3.10: Biểu đồ bao vật liệu dầm chính

Chiều dài neo cơ sở cần để truyền lực cho thép

η1 là hệ số kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép, lấy bằng: 1,5 - đối với cốt thép thanh trơn theo TCVN 1651-1:2018

2,0 - đối với cốt thép kéo (cán) nguội có gân

2,5 - đối với cốt thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân

η2 là hệ số kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép, lấy bằng:

1,0 - khi đường kính cốt thép nhỏ hơn 32mm

0,9 - khi đường kính cốt thép bằng 36; 40 mm hoặc lớn hơn us: chu vi tiết diện cốt thép

Bê tông B25 có Rbt=1.05 (MPa)

As ,ef = 1 cho cả hai trường hợp cốt thép chịu kéo và nén Chiều dài đoạn neo cho cốt thép chịu kéo:

3.7 Tính toán dầm chính theo trạng thái giới hạn thứ hai

Do dầm chính là dầm liên tục nhiều nhịp, có xét đến tổ hợp tải trọng do hoạt tải, nên việc tính toán chuyển vị trong dầm chính tại tiết diện nguy hiểm được tiến hành như sau:

Chuyển vị do tĩnh tải tại tiết diện tính toán:

Hình 3.11: Biểu đồ trạng thái tính toán chuyển vị do tĩnh tải G a) Biểu đồ tĩnh tải chất đầy

b) Biểu đồ moment do tải đơn vị tại tiết diện 1 c) Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải chất đầy

d) Biểu đồ lực cắt do tải đơn vị tại tiết diện 1

Với Ds là độ cứng kháng cắt của tiết diện tính toán QX=0.714 G

Chuyển vị do hoạt tải tính toán:

Hình 3.1: Biểu đồ trạng thái tính toán chuyển vị do hoạt tải P a) Biểu đồ moment do hoạt tải cách nhịp

b) Biểu đồ moment do tải đơn vị tại tiết diện 1 c) Biểu đồ lực cắt do hoạt tải cách nhịp

d) Biểu đồ lực cắt do tải đơn vị tại tiết diện 1

Với Ds là độ cứng kháng cắt của tiết diện tính toán Qx 0.857P

Tính giá trị momen của toàn bộ tải trọng tiêu chuẩn ( toàn phần )

I  I I I (mô men quán tính quy đổi của tiết diện dối với trục trọng tâm tiết diện bê tông)

  độ cong do tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (Gc 0.35 )Pc

  độ cong do tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn (Gc 0.35 )Pc

(do tác dụng dài hạn của toàn bộ tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn)

MPa (do tác dụng dài hạn của toàn bộ tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn)

Momen quán tính quy đổi của tiết diện đối với trục trung hòa: Do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng:

Do tỉ số nhịp trên chiều cao dầm L/h = 6.9/0.8 = 8.625<10 nên xét độ võng do lực cắt Giá trị lực cắt Q tại tiết diện tính toán:

Trong đó: φ1= 1 (khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng) φ1= 1.4 (khi có tác dụng dài hạn của tải trọng) φ2= 0.5 (đối với thép có gân)

φ2= 1 (đối với cấu kiện chịu uốn)

Ứng suất σs trong cốt thép chịu kéo tại tiết diện tính toán:

,2 209.2

  MPa ≤ Rs ser, 300 MPa

Trường hợp tác dụng ngắn hạn của tải trọng thường xuyên và tải

  MPa ≤ Rs ser, 300 MPa

Trường hợp tác dụng dài hạn của tải trọng thường xuyên và tải trọng

  MPa ≤ Rs ser, 300 MPa

Khoảng cách cơ sở giữa các vách nứt thẳng góc L được tính theo s