Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép " Thiết kế một dầm cho cầu dường ô tô nhịp giản đơn,bằng BTCT,thi công bằng phương pháp đúc rieng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước " doc

Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thépBỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI -TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI- CƠ SỞ III ……….000……… ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Giáo viên hướng dẫn

Trang 1

Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI -TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI-

CƠ SỞ III

……….000………

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Tuấn

Sinh viên :Nông Văn Huân

Lớp :60CĐB3

ĐỀ BÀI: Thiết kế một dầm cho cầu dường ô tô nhịp giản đơn,bằng BTCT,thi công bằng phương pháp

đúc rieng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước

Hệ số phân bố ngang tính cho mômen :mgM =0,5

Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt :mgQ =0,9

Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng :mg =0,75

Độ võng cho phép của hoạt tải :1/800

Vật liệu(cốt thép theo ASTM 615M): :Cốt thép chịu lực: fy =280 Mpa

:Cốt đai: fy =520 Mpa :Bê tông fc’ =28 MpaQuy trình thiết kế cầu 22TCN-272-2005

II YÊU CẦU VỀ NỘI DUNG

A-TÍNH TOÁN:

1 Chọn mặt cắt ngang dầm

2 Tính mômen,lực cắt lớn nhất do tải trong gây ra

3 Vẽ biểu đồ bao moomen,lực cắt do tải trong gây ra

4 Tính,bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp

5 Tinh,bố trí cốt thép đa

6 Tính toán kiểm soát nứt

7 Tính độ võng do hoạt tải gây ra

8 Xác đinh vị trí cốt thép,vẽ biểu đồ bao vật liệu

Trang 2

12 Bóc tách cốt thép,thống kê vật liệu

1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM:

1.1

Chiều cao dầm h.

Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng,thông thường đối với dầm

BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng đã đạt yêu cầu về độ võng

Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài của nhịp,chọn theo công thức kinh nghiệm:

Trang 3

 =4.75m với L là chiều dài nhịp hữu hiệu

- Khoảng cách tim giữa 2 dầm:210cm

- 12 lần bề dày cánh và bể rộng sườn dầm: 12hf+bw=12x18+20=236cm

- Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chê tạo:bf=180cm

Vậy bề rộng cánh hữu hiệu là b=180cm

Quy đổi tiết diện tính toán:

- Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh:

S1=10x10/2=50 2

cm

- Chiều dày cánh quy đổi:

qd f

w b b

50 2





= 18,625cm =186,25mm

- Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm:S2 =8,5x8,5/2=36,125

- Chiều cao bầu dầm mới:

hqd

1 =h1+

w b b

S



1 2

2

=23 +

20 37

125 , 21 2

Trang 4

2.

TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM.

Tính moomen tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ,tính tại mặt cắt giữa nhịp;

M=η{(1,25×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)wdc+1,5×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)wdw)+mgM[1,75×LL 1 +1,75×k×LL M ×(1+IM)]}×w}×w M

Trong đó:

LLL_: :Tải trọng làn rải đều (9,3kn/m)

LL Mtan dem =21.745 : Hoạt tải tương đương của xe 2 trục thiết kế ứng

với đ.a.h M tại mặt cắt giữa nhịp(KN/m)

LLtruck

M =25.66 :Hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế ứng với đ.a.h M tại mặt cắt

giữa nhịp(KN/m)

mg =0.5 :Hệ số phân bố ngang tính cho moomen(đã tính cả hệ số làn xe m) m

Wdc =15.9438 :Trọng lượng dầm trên 1 đơn vị chiều dài(KN/m)

Wdw = 6,0 :Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên 1 đơn vị

chiều dài(tính cho 1 dầm(KN/m))

Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm:

ΦM:Hệ số kháng(với dầm chịu kéo khi uốn lấy:ΦM=0,9

As:Diện tích cốt thép chịu kéo

Fy=280Mpa:Giới hạn chảy của cốt thép dọc chủ

f'

c=28 Mpa:Cường độ chịu nén của BT ở tuổi 28 ngày

Βl:Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén được xác định

c≥56MPaVậy theo điều kiện đầu bài f'

c=28MPa nên ta có βl=0,85

hf=0,18625m:chiều dày bản cánh sau khi quy đổi

a=βlc:Chiều cao khối ứng suất chữ nhật tương đương

d b f

M M

w c

f u



Trang 5

Mf =0,850,85(1,8 0,2)x0,1862528000(1,44

2

18625 ,

21

1

d b f

, 0 9 , 0

2190.39 2

f b

Trang 6

Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép

dl= i

i i

50       

=159,3mm=15,93cmd:Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu

kéo:d=h-dl=160-15,93=144,07cm

Giả sử trục trung hòa đí qua bản cánh

Tính toán chiều cao vùng nén quy đổi:



=4.666 cm < βlhf =15,83vậy điều giả sử là đúng

Mô men kháng tính toán:Mr=ΦMMn=0,9x0,85abf'

1800 66

46 85

Như vậy Mr=2549.88 >Mu=2190.39=> Dầm đủ khả năng chịu mômen

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

Vậy cốt thép tối đa thỏa mãn

Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

40 71

o o

1.71/Tính toán mômen và lực cắt tại vị trí bất kì

Vẽ đ.a.h của mômen và lực cắt

+chiều dại nhịp:l=19 m

+chia dầm thành 10 đoạn ứng với các mặt cắt từ 0 đến 10,mỗi đoạn dài 1.9m

Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

Trang 7

DAH M4

wdw;wdc :tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm(KNm)

wM :diện tích đ.a.h moomen tại mặt cắt thứ i

wQ:tổng đại số diện tích đ.a.h lực cắt

wlQ:diện tích phần lớn hơn trên đ.a.h lực cắt

LL:hoạt tải tương ứng với đ.a.h moomen lực cắt tại mặt cắt thứ i

LLQ:hoạt tải tương ứng với đ.a.h lực cắt tại mặt cắt thứ i

mgM;mgQ:hệ số phân bố ngang tinh cho mômen lực cắt

LLL=9,3KN/m:tải trọng làn rải đều

(l+IM):hệ số xung kích,lấy=1,25

η:hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức

η=ηd×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)ηR×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)ηl≥0,95

với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường độ I:ηd=0,95;ηR=1,05; ηl=0,95

với trạng thái giới hạn sử dụng η=1

Bảng giá trị mômen

i

x (m)  w mi(m )2 LL mi truck (KN/m) LL Mitandem M i cd(kNm M i sd(kNm)

Trang 8

Trang 9

0.6

0.4

Đah Q2

0.8 0.2

Đah Q1 Đah Q0

0

1

0.90.1

Trang 10

( / )

truck Qi LL

kN m

tan

( / )

dem Qi LL

Trang 11

Tính toán moomen kháng tính toán của dầm khi bị cắt hoặc uốn côt thép:

Kết quả tính toán được thể hiệ trong bảng sau:

Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen

Do điều kiện về lượng cốt thép tối thiểu:Mr ≥ min{1,2Mcr;1,33Mu} nên khi

Mu≤0,9Mcr thì điều kiện lượng côt thép tối thiểu là Mr≥ 1,33Mu.Điều này có nghĩa là khả năng chịu lựccủa dầm phải bao ngoài đường

Trang 12

f =0,63 r ,

c f

Điểm cắt lý thuyết 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 moomen tính toán Mu và xác định điểm giao biểu

Trang 13

Chiều dài khai triển ld của thanh kéo được lấy như sau:

Chiều dài triển khai cốt thép kéo ld,phải không được nhỏ hơn tích số chiều dài triển khai cốt thép kéo

cơ bản ldb được quy định ở đây,nhân với các hệ số điều chỉnh hoặc hệ số như được quy định của quy trình.Chiều dài triển khai cốt thép kéo không được nhỏ hơn 300mm

Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb(mm) được sử dụng với cốt thép dọc sử dụng trong bài là thép

sô 32

ldb=0,02 '

c

y b

=866,74(mm)Đồng thời ldb≥0,06×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)db×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)fy=0,06x32,3x280=542,64(mm)

Trang 14

Trang 15

d f

d a/2=114,07 70,99/2= 1105,2(mm)+bv:bề rộng bản bụng hữu hiệu,lấy băng bản bụng nhỏ nhất trong chiều cao dv,vậy bv=bw=20cm

Từ trên ta thấy dv=1105,2 (mm)

+s(mm):bước cốt thép đai

+β:Hệ số chỉ khả năng của BT bị nứt chéo truyền lực kéo

+:góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ β, được xác định băng cách tra đồ thị và tra bảng

+α:góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc,bố trí cốt thép đai vuông với trục dầm nên α=90.+Hệ số sức kháng cắt,với BT thường ΦM=0,9

Av:diện tích cốt thép bị cắt trong cự ly s(mm)

Vs:Khả năng chịu lực cắt của BT (N)

Vu:Lực cắt tính toán(N)

Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của BT vùng nén:

+Xét mặt cắt cách gối một khoảng dv=1105,2 (mm).Xác định nội lực trên đường bao băng phương pháp nội suy

u b d

v

=

28

127 , 3

=0,112<0,25+Giả sử trị số góc =45 tính biến dạng cốt thép chịu kéo theo công thức

u

u v

Tra bảng ta được =35,864 Tính lại εx=1,104.10-3

Tiếp tục tra bảng ta được =36,316 Tính lại εx=1,097.10-3

Tiếp tục tra bảng ta được =36,294 Tính lại εx=1,097.10-3

Trang 16

Giá trị của, εx hội tụ

Vs=Vn-Vc=

9 , 0

10 22 ,

622 x 3

-191,73.103 =499,625.103(N)Khoảng cách bố trí cốt thép đai lớn nhất

Smax=

s

v y v

V

g d

f

A    cot 

fy=420MPa:giới hạn chảy quy định với côt thép đai

=36,294 :góc nghiêng ứng với ứng suất nén chéo

Ta chọn khoảng cách bố trí côt đai s=170cm

Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu

s b

A v y cot 

=

170

294 , 36 cot 420

10 22 , 622

Trang 17

4:TÍNH TOÁN KIỂM TOÁN NỨT:

Tại một mặt cắt bất kì thì tuỳ vào giá trị nội lực bêtông có thể bị nứt hay không.Vì thế để tính toánkiểm toán nứt ta kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay không

Để tính toán xem mặt cắt có bị nưt hay không người ta coi phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang làtuyến tính và ứng suất kéo fc của bêtông

625 , 13 98 , 112 ( 25 , 27 37 12

25 , 27 37 12

10 68 ,

Trang 18

fsa=min{( )1 / 3;0,6 y}

c

f A

+để tìm A giả sử đường giới hạn trên của miền A tại sườn dầm

Trọng tâm miền A tính như sau:

) 2 / 23 ( 20 )) 3 / 5 , 8 23 ( 5 , 8 5 , 0 ( 2 ) 2 / 5 , 8 23 ( 5 , 8 ) 5 , 8 2 37 ( 2 / 23

giải phương trình bậc hai ta tìm được:  3 , 26 (cm)

khi đó diện tích phần bê tông bọc cốt thép cần tìm:

Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:

+tính diện tích tương đương của tiết diện khi bị nứt

S=18 , 588 ( 190 20 ) ( 160 18,588) 20 (160 ) 7 114 , 66 ( 15 , 93 ) 0

2



y y

Trang 19

Giải gia ta được:y=126,277(cm)

Tính ứng suất trong cốt thép fs= (y d1)

I

M n cr

588 , 18 277 , 126 160 ( 588 , 18 190 12

) ( 10 047 , 1199 )

93 , 15 277 , 126 ( 66 , 114 7 2

) 588 , 18 277 , 126

,

1199

10 68

fs=170,95 Mpa > fsA=168 Mpa  không đạt

5:TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG DO HOẠT TẢI GÂY RA:

Xác định vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế:

36  

-

7

5 , 26810 22

2 , 10724 22

25 ,

L L P EI

x L x

L L P EI

x x

L

P

48

6,84

6,83

48

3,44

3,43

48

4

2 3 2

1 3 2

Trang 20

Xác định mômen quán tính hữư hiệu I

I=min{Ig;Ie}.Ig=1734,201×γ=0,664325x24=15,9438 (KN/m)104 (cm4):Mômen quán tính tiết diện nguyên

Vậy thay số độ võng y=0.01972(m)

Tính toán độ võng tại giữ nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra:

Độ võng ta vừa tính ở trên 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 võng chỉ do một mình xe tải thiết kế:

22 ) 10 3 , 9 6 , 0 (

Trang 21

L3 /48EJ

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	834 KB