Tính và bố trí cốt thép dọc chỉ tại mặt cắt giữa nhịp.. -Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng, thông thường với dầm BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều
Trang 1BO GIAO THONG VAN TAI -TRUONG CAO DANG GIAO THONG- -PHAN HIEU CAO DANG GIAO THONG VAN TAI THAI NGUYEN
, ĐỒ ÁN MÔN HỌC, KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GIẢNG vin:NGUYÊN VĂN TUẤN
BỘ MÔN: CẦU
sINH viéN:LANH XUAN THUONG
THAI NGUYEN 2010
Sv: lành xuân thuong
Trang 2ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Giáo viên hướng dẫn: NGUYÊN VĂN TUẤN Sinh viên: lành xuân thượng
Tinh tai mat cau dai déu :DW=4,5(kN/m)
Hệ số phân bố ngang tính cho mômen mgu=0.5
Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt :møq= 0.6
Hệ số phân bố ngang tính cho đỘ võng _ | : mg= 0.5
2 Tính mômen, lực cắt lớn nhất do tải trọng gây ra
3.Vẽ biểu đồ bao mômen, lực cắt do tải trọng gây ra
4 Tính và bố trí cốt thép dọc chỉ tại mặt cắt giữa nhịp
5 Tính và bố trí cốt thép đai
6 Tính toán kiểm toán nứt
7 Tính độ võng do hoạt tải gây ra
Sv: lành xuân thuong
Trang 38 Xác định vị trí cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu
-Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng,
thông thường với dầm BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng aatj yêu cầu về đỘ võng
- Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp,chọn theo công thức kinh nghiệm:
Trang 412 Bề rộng sườn dầm:b„
Tại mặt cắt trên gối của dầm, chiều rộng của sườn dầm được định ra theo
tính toán và Ứng suất kéo chủ, tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi trên suốt chiều dài dầm Chiều rộng b„ này được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ bêtông với chất lượng tốt
Theo yêu cầu đó ta chọn chiều rộng sườn dầm b„= 20(cm)
1.3 Chiều dày bản cánh: h
Chiều dày bản cánh phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục bộ cỦa vị trí xe và
sự tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác Theo kinh nghiệm h;= 18(cm) 1.4.Chiều rộng bản cánh:
Theo điều kiện đề bài cho: b=160(cm)
b= 160(cm)
Vì thế bề rộng cánh hữu hiệu là b=160(cm)
*Quy đổi tiết diện tính toán:
-diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh :
S=10x =50 cm”
-Chiều dày cánh quy đổi:
Be het 5 b„ —18? Tạ0~2g
-diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm:
S22 X7.5x7.5=28.125(cm°)-Chiều cao bầu dầm mới:
Trang 6Các công thức tinh giá trị mômen,lực cắt thứ ¡ theo trang
thái giới hạn cường độ.M:=n{(1.25xwa.+1.5XWuu)
+mgu[1.75xLLi+1.75xkxLLu„x(1+IM)]}xww Q=n{(1.25xwa+1 SxWaw)XWatmgal1 75xLLr1 75xkxLLx(1+IM)]xwiv} Các công thức tính toán trị số mômen lực cắt thứ I theo trạng thái giới hạn sử dụng
M;=1.0{(wøc+wa)+mgv[LLitkxLLwx(1+IM)]}xww
Q;=1.0{(wactwa,)xwa+mga[LLi+tkxLLux(1+IM)]xwia}
Trong đó:
Waw ;Waw:Tinh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm(KN.m)
ww :Dién tích đ Lả h mômen tại mắt cắt thứ i
wo:Tổng đại số diện tích đ.ả.h lực cắt
Wig :Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh huởng lực cắt
LLu:Hoạt tải tương ứng với đừng ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ ¡
LLa :Hoạt tải tương ứng với đ.ả.h lực cắt tại mặt cắt thứ ¡
Mgm,mgq :Hé s6 phan bố ngang tính cho mômen, lực cắt
LLy=9.3(KN/m):tai trọng dải đều
(1+IM):Hệ số xung kích
n:Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức:
. TỊ=Tiznxru>0.95 Với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường đỘ:nu=0.95;ne=1.05;nr=0.95
Trang 7Với trạng thái giới hạn sử dụng n=1
Bảng giá trị mômen
Trang 8
0123 456 78 9 10
Trang 9
II-TÍNH TOÁN DIỆN TÍC BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM:
Tính mômen tính toán Ứng với trạng thái giới hạn cường đỘ, tính tại mặt cắt giữa
nhịp:
ME n{(1.25xw-+1.5xwa)}+mgw[1.75XLLi+1.75x k x LUux(1+IM)]}xwu
Trong đó:
LL¿:Tải trọng làn rải đều(9.3KN/m)
LL""*"=20.68: Hoạt tải tương đương củ xe hai trục thiết kế Ứng với
'wa„=4,5 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một đơn
vị chiều dài(tính cho một dầm)(KN/m)
Trang 10A, :diện tích cốt thép chịu kéo
f;=420MPa:Giới hạn chảy của cốt thép doc chu
f¿=30MPa:Cường độ chịu kéo của bêtông ở tuổi 28 ngày
&,: Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén,được xác định:
=0.85 khi 28 MPa>f,
=0.85-0.05x(f.-28)/7khi 56MPa >f>28MPa
=0.65khi f.>56MPa
Vì f.=30MPa nên ta có §;=0.836
h;=0.18714m: Chiều dày bản cánh sau khi quy đổi
a=B;xc :Chiều cao khối Ứng suất tương đương
Đặt A=a(d2) Amado oO oes fd?
a | 9 085 f b aS 9 085 f b re
2x2441,51 0.9x0.85x30x10° x1.6x1.35"
Trang 12a= _ ———= 265 =136,42mm=13,64cm
d:Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: d=h-d;=150-13,64=136,36cm
Giả sử trục trung hoà qua cánh
Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi:
_—_ Añ —_ 5418 420 _ _
0.85 ƒ, b 0.85x30x160 fend) s5)577 Fal Leteatem)
Vậy điều giả sử là đúng
“0 836x136,36 =0.0489 0,42 vậy thép tối đa thoả mãn
*Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
Iv-VE BIEU BO BAO VAT LIEU
*Tính toán mômen kháng tính toán của dầm khi bị cắt cốt thép
Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có mômen lớn nhất
sẽ lần lượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen
Tại mỗi mặt cắt phải xá định lại diện tích cốt thép, vị trí trục trung hoà, chiều cao
khối Ứng suất tương đương và mômen kháng tính toán
Trang 13_ Af
0.85bf,
*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:
Do điều kiện về lượng cốt thép tối thiểu: M min{1.2m.;1.33M, }
Nên khi M, 0.9M thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ làM, 1.33M Điều
-Tìm vị tr í mà Mu=1.2M và M,=0.9M.„ Để tìm được các vi tri nay ta x ác đ inh
khoảng cách x¡,x; nội suy tung độ của biểu đồ momen ban đầu
M,=1.2M = 1.2x270,03=324,036(kNm) x.=712,647 (mm)
M,=0.9M.;=0.9%270,03=243,027(kNm) xi=5 34,486(mm)
-Tai doan M,>1.2M, ta git nguyén biéu d6 M,
-Tron đoạn 0.9M„<M,<1.2M.„ vẽ đườn nằm ngang với giá trị 1.2Mu
-Tại đoạn M.<0.9 M„vễ đ ường M, =M,
Trang 15L20.06xd,xf,=0.06x22,2x420=559,44 (mm)
Trong đó:A; là diện tích thanh 22
+Hệ số điều chỉnh làm tăng: lu=1.4
+H6 sO diéu chinh lam giam |= = 5418 =0.8997
Với A« =48,746(cm)) là diện tích cần thiết khi tính toán
A¿=54,18(cm)) là thực tế bố trí
Vay lu=593,51x1.4x0.8997= 747,57 (mm)
Chọn lu=750 (mm)
Trên cơ sớ đó ta vẽ biểu đồ bao vật liệu nhƯ sau: ˆ
BIEU BO BAO VAT LIEU
Trang 17
V.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT :
Biểu thức kiểm toán: ? Vạ> Vụ
V,:Sức kháng cắt danh định, được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của:V,=V,+V,
+ƒj: Hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo
+0: Góc nghiêng của Ứng suất nén chéo
+ 8, 0:đựoc xác định bằng cách tra đồ thị và tra bang
+œ: Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc, œ =90°
+ø: HỆ só sức kháng cắt, với bêtông thƯờng ọ=0.9
+A.: Diện tích cốt thép bị cắt trong cự ly s (mm)
+V,: Khả năng chịu lực cắt của cốt thép(N)
+V.: Khả năng chịu lực cắt của bêtông(N)
+V,: Lực cắt tính toán
Kiểm tra điều kiện chịu cắt theo khả năng chịu lực của bê tông vùng nén
+Xét mặt cắt cánh gối một đoạn dv =856,48 xác định nội lực trên đường bao
bằng phương pháp nỘi suy:
Trang 18Tra bang được 6 = 40,296" tinh lai ¢, =1,61 10°
Tra bảng được 6 =40,668°tính lại £,=1,61 10?
Giá trị của Ø và £, hội tụ
Vậy ta lấy Ø =40,668! tra bảng được: Ø =1,857
Khả năng chịu cắt của bê tông
V.=0,083 B jƒ d, bu=0,083 1857 V30 200 1335,71=225,524 10° N
Yêu cầu về khả năng chịu lực cắt cần thiết của cốt thép
3 V.v,v=s" ĐT” ~225,524 10°=330,620 10° (N)
Khoảng cách bố trí cốt thép đai là lớn nhất
d,=1335,71 (mm)
v,=330,62x10° (N)
Ay :là diện tích cốt thép đai(mm?)
Chọn cốt thép đai là thanh số 10 đường kính danh định d=9,5mm
Diện tích mặt cắt ngang của cốt thép đai là:
f> Mà A,=142(mm”) > A,""=59,44mm) = thda man
kiểm tra khoảng cách tối đa của cốt thép đai
Trang 19men,lực dọc trục và lực cắt
Khả năng chịu cắt của cốt thép đai:
Vv _A, f, d, Cotg@ _142 520 1335,71 Cotg40, 668°
VI: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 toán kiểm 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 là tuyến tính và ứng suất kéo f của bêtông
Trang 20Điều kiện kiểm tra: f 0.8f
Trong đó: f.:Ứng suất kéo của bêtông
f,=0.63.j ƒ ‹ :cường đỘ chịu kéo khi uốn của bêtông
Ta thay f.=21,93>0.8f,=2.76Mpa Vay mat cat bi nứt
Bứoc 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt
Điều kiện kiểm tra: f,<f„
Trong đó f„ là khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng:
Trang 21-Tính diện tích tương đương của tiết diện khi bị nứt
S=18.714x(160-20)x $50 -y- ey 20X(50— yx) x54,18x(y —13.64) =0
Giải ra được y=123.03(cm)
-Tính ứng suất trong cốt thép ‘fanz y-d),
M,:Mômen tính toán 6 trang thái giới hạn sử dụng (M;=1716,83kN.m)
-Tinh mômen quán tính của tiết diện khi đã bị nứt:
f=225.07(MPa)< f„=252(MPa) thoả mãn
VIIL.TÍNH TOÁN ĐỘ VONG DO HOAT TAI GAY RA:
Xác định vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế:
Để tìm vị trí bất lợi ta chỉ cần xét trong nử nhịp 0<x<L⁄2
Trang 22Xét trường hợp cả ba trục đều ở trong nhịp Vị trí bất lợi của xe được xc định theo
E=F,=30405.59(MPa).Môđun đàn hồi của bêtông
Xác định mômen quán tính hữƯ hiệu I
I=min{1„;I.}.I,=13691689.47(cm°):Mômen quán tính tiết diện nguyên
Trang 231.=0.0096x13691698.97+(1-0.0096)x7765159.835=7822054.606 (cm*)
I= 1 =7822054,606(cm*)=0.078(m')
Vậy thay số độ võng y=0.0268(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:
fazST $ §-20000 $oo 9-250 Dat
Trang 2413 /A8EJ
Sv: lành xuân thuong
§ ahyu:
24