bê TÔNG cốt THÉP dầm chữ t BTCT thường l bằng 15m Thiết kế dầm chủ mặt cắt T nhịp giản đơn thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm
Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Dầm chữ T BTCT thường L=15 M Sv Nguyễn Tuấn Anh Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 1 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế một dầm chủ mặt cắt chữ T, cầu nhịp giản đơn trên đường bộ, bằng BTCT thường, thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường. II. CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC 1. Chiều dài nhịp dầm L =15 (m) 2. Hoạt tải xe ô tô thiết kế HL-93 3. Hệ số triết giảm của HL-93 (hệ số cấp đường) k = 1 4. Bề rộng chế tạo cánh b f = 200 (cm) 5. Khoảng cách giữa các dầm chủ S = 240 (cm) 6. Lớp tĩnh tải phủ mặt cầu và các tiện ích w DW = 7 (kN/m) 7. Hệ số phân bố ngang tính cho mô men mg M = 0,55 8. Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt mg Q = 0,5 9. Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng mg D = 0,5 10. Độ võng cho phép của hoạt tải cp = L/800 11. Bê tông có f’ c = 34 (MPa) 12. Cốt thép (chịu lực và cấu tạo) theo ASTM A615M f y = 420 (MPa) 13. Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272 – 05 III. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ A. Phần thuyết minh: 1. Chọn mặt cắt ngang dầm. 2. Tính mô men, lực cắt do tải trọng gây ra. 3. Vẽ biểu đồ bao mô men, lực cắt do tải trọng gây ra. 4. Tính và bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp. 5. Xác định vị trí cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu. 6. Tính và bố trí cốt thép đai. 7. Tính kiểm soát nứt. 8. Tính độ võng do hoạt tải gây ra. 9. Tính toán bản mặt cầu làm việc cục bộ B. Phần bản vẽ: 1) Mặt chính dầm, các mặt cắt ngang đặc trưng; 2) Biểu đồ bao vật liệu; 3) Tách chi tiết các thanh cốt thép, bảng thống kê vật liệu dầm, các ghi chú nếu có; 4) Bản vẽ A1. Bài Làm I-XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM: Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 2 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Mặt cắt ngang dầm chữ T bằng BTCT thường, cầu nhịp giản đơn trên đường ôtô thường có các kích thước tổng quát như sau: h f b W b 1 h b f b V2 h V2 b V1 h V1 I.1.Chiều cao dầm h: - Chiều cao của dầm chủ có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ khi chọn giá trị này. Ở đây chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp. Đối với cầu đường ô tô, nhịp giản đơn ta có thể chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm như sau: Lh ÷= 8 1 20 1 ( ) mh 875.175.0 ÷= - Chiều cao nhỏ nhất theo quy định của quy trình: ( ) mlh 05.11507.007.0 min =×=×= Trên cơ sở đó sơ bộ chọn chiều cao dầm : h =1.2 m I.2.Bề rộng sườn dầm:b w 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 w này được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ bê tông với chất lượng tốt. Theo yêu cầu đó ta chọn chiều rộng sườn dầm bw = 180 (mm). I.3.Chiều dày bản cánh: h f Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 3 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Chiều dày bản cánh chọn 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. Tiêu chuẩn quy định: h f ≥ 175 mm Theo kinh nghiệm h f = 180(mm). I.4.Bề rộng bản cánh: f b Chiều rộng bản cánh được giả thiết chia đều cho các dầm chủ. Do đó theo điều kiện đề bài cho, ta chọn : ( ) cmb f 200= I.5.Chọn kích thước bầu dầm: b l , h l Kích thước bầu dầm phải căn cứ vào ciệc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm quyết định ( số lượng thanh, khoảng cách giữa các thanh, bề dày lớp bê tông bảo vệ). Tuy nhiên ở đây ta chưa biết số lượng thanh cốt thép dọc chủ là bao nhiêu, nên ta phải chọn theo kinh nghiệm. Theo kinh nghiệm ta chọn: b 1 = 340 (mm). h 1 = 220 (mm). I.6.Kích thước các vát : 2121 ,,, vvvv bbhh Theo kinh nghiệm ta chọn: ( ) mmhb vv 100 22 == ( ) mmhb vv 80 11 == Mặt cắt ngang dầm đã chọn I.7. Tính sơ bộ trọng lượng bản thân của dầm trên 1(m) dài: Diện tích mặt cắt dầm: Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 4 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép ( ) 2 6832.034,022,018.022,018,02,108,008,01,01,018,04,2 mA =×+×−−+×+×+×= Trọng lượng bản thân 1m dài dầm: ( ) mkNAw btdc /34,165,246672,0 =×=×= γ Trong đó: γ = 24,5kN/m 3 : Tỷ trọng của bê tông. * Xác định bề rộng cánh tính toán: Bề rộng cánh tính toán đối với dầm bên trong không lấy quá trị số nhỏ nhất trong ba trị số sau: - ml 75,3 4 15 4 1 == với L là chiều dài nhịp. - Khoảng cách tim giữa 2 dầm: S = 240cm. - 12 lần bề dày cánh và bề rộng sườn dầm:. cmbh wf 4562181212 =+×=+ - Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chế tạo: b f = 240 cm Vì thế bề rộng cánh hữu hiệu là b e = 240 cm. * Quy đổi tiết diện tính toán: Để đơn giản cho tính toán thiết kế, ta quy đổi tiết diện dầm có kích thước đơn giản theo nguyên tắc: giữ nguyên chiều cao dầm h, chiều rộng b e , b 1 , và chiều dày b w . Ta có: - Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh: 2 2 50 2 1 1010 cmS =××= - Chiều dày cánh quy đổi: mm bb hb h bb S hh we vv f we ff 55.184 2002400 100100 180 2 222 ' = − × += − × += − += - Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm: 2 1 32 2 1 88 cmS =××= - Chiều cao bầu dầm mới: mm bb hb h bb S hh w vv w 7,265 200340 8080 220 2 1 11 1 1 1 1 ' 1 = − × += − × += − += Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 5 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Mặt cắt ngang quy đổi. II- XÁC ĐỊNH VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC: II.1. Công thức tổng quát: Mômen và lực cắt tại tiết diện bất kỳ được tính theo công sau: • Đối với Trạng thái giới hạn cường độ: M i = η {1.25w DC +1.50w DW + mg M [1.75LL L +1.75mLL Mi (1 + IM)]}A Mi Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 6 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép V i = η {(1.25w DC +1.50w DW )A Vi + mg V [1.75LL L +1.75mLL Vi (1+IM)]A 1,Vi } • Đối với Trạng thái giới hạn sử dụng: -M i = 1.0{1.0w DC + 1.0w DW + mg M [1.0LL L + 1.0mLL Mi (1 + IM)]}A Mi -V i = 1.0{(1.0w DC + 1.0w DW )A Vi + mg V [1.0LL L + 1.0mLL Vi (1 + IM)]A 1,Vi } Trong đó: w dw , w dc : Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm (kN.m) A Mi : Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i. A Vi : Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng lực cắt. A 1,Vi : Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh hưởng lực cắt. LL M : Hoạt tải tương ứng với đ.ả.h mômen tại mặt cắt thứ i. LL Q : Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt thứ i. mg M , mg Q : Hệ số phân bố ngang tính cho mụmen, lực cắt. LL M =9,3 KN/m : Tải trọng làn rải đều (1+IM)=(1+0,75) : Hệ số xung kích. η: Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức: 95,0≥××= lRd ηηηη Với đường quốc lộ và trạng thỏi giới hạn cường độ: η d =0,95; η R =1,05; η l =0,95 Với trạnh thỏi giới hạn sử dụng η = 1. II.2. Tính mômen M: Chia dầm thành 10 đoạn bằng nhau trên mỗi đoạn sẽ có chiều dài bằng 0.9 m Đánh số thứ tự các mặt cắt và vẽ Đường ảnh hưởng Mi tại các mặt cắt điểm chia như sau: Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 7 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Bảng tung độ đường ảnh hưởng: y 1 y 2 y 3 y 4 y 5 1.35 2.4 3.15 3.6 3.75 Bảng giá trị mômen Mặt cắt x i (m) α i A Mi (m 2 ) LL truck Mi (kN/m) LL den Mi tan (kN/m) M CĐ i (kN/m) M SD i (KNm) Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 8 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 1.5 0.1 10.125 34.024 0 28.004 0 639.57071 442.117 2 3 0.2 18 32.928 0 27.848 0 1122.3581 777.1698 3 4.5 0.3 23.625 31.818 0 27.614 0 1453.6126 1008.317 4 6 0.4 27 30.694 0 27.302 0 1638.7251 1138.8 5 7.5 0.5 28.125 29.570 0 26.9900 1683.5194 1172.123 Ta vẽ biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ BiÓu ®å bao m«men ë TTGHC§ : 1683,52 1638,72 1453,61 1122.34 639,57 1638,72 1453,61 1122.34 639,57 Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 9 Bộ Môn Kết Cấu Đồ án môn học Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép II.3 Tính lực cắt V: Đường ảnh hưởng V tại các mặt cắt điểm chia như sau: 0,2 0,8 §ah Q4 §ah Q5 §ah Q3 §ah Q2 §ah Q1 0 9874 531 2 10 §ah Q0 0,9 1 0,1 0,3 0,7 0,4 0,6 0,5 0,5 + + + + + + - - - - - Bảng giá trị lực cắt Mặt cắt Xi (m) Li (m) A Vi,1 (m2) A Vi (m2) LL truck Vi (kN/m) LL den Vi tan (kN/m) V CĐ i (KN) V SD i (KN) 0 0 15 7.5 7.5 35.12 28.16 456.2752 316.9793 1 1.5 13.5 6 6.075 38.025 31.18 379.2981 262.1717 2 3 12 4.5 4.8 41.33 34.83 303.332 3 207.9723 3 4.5 10.5 3 3.675 45.16 39.59 228.659 154.5504 4 6 9 1.5 2.7 49.4 45.63 155.035 101.7602 Nguyễn Tuấn Anh Lớp CTGT THỦY_K49 10 [...]... thẳng đứng đi qua trọng t m của dầm) - Đối với dầm giản đơn t nh t phải có m t phần ba số thanh c t thép cần thi t ở m t c t giữa nhịp được kéo về neo ở gần gối dầm - Số l ợng thanh c t thép c t đi cho mỗi l n nên chọn l t nh t (thường l 1 đến 2 thanh) - Không được c t, uốn các thanh c t thép t i góc của c t đai - T i m t m t c t không được c t 2 thanh cạnh nhau - Chiều dài c t thép c t đi không nên... kiệm thép, số l ợng c t thép chọn khi t nh với m t c t có momen l n nh t (m t c t giữa dầm) sẽ được l n l t b t đi cho phù hợp với hình bao mômen Công việc này được tiến hành trên cơ sở các nguyên t c sau: - Khi c t ta nên c t l n l t từ trên xuống, t trong ra ngoài - Các c t thép được c t bỏ cũng như các c t thép còn l i trên m t c t phải đối xứng qua m t phẳng uốn của dầm (t c l m t phẳng thẳng... không cần t ng cường t i độ chảy dẻo hoàn toàn của c t thép, hoặc ở nơi c t thép trong các cấu kiện chịu uốn vư t quá yêu cầu của t nh toán (As cần thi t/ As bố trí) Act 4527 = = 0,892 Att 5070 Với : Nguyễn Tuấn Anh 19 L p CTGT THỦY_K49 Bộ Môn K t Cấu Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép Act = 4527 (mm2) : Diện t ch cần thi t theo t nh toán Att = 5070 (mm2) : Diện t ch thực t bố trí thực t ⇒ ld = 559,44... ti t diện giữa dầm: M = φ.M n = 0,9 × 2279,34 = 2051,4( KNm) r Như vậy Mr > Mu = 1683,52 (KNm) nên dầm đủ khả năng chịu momen K t luận: Chọn As và bố trí c t thép như hình vẽ trên l đ t yêu cầu Nguyễn Tuấn Anh 15 L p CTGT THỦY_K49 Bộ Môn K t Cấu Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép IV-XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ C T C T THÉP DỌC CHỦ,VẼ BIỂU ĐỒ BAO V T LIỆU : IV.1 L do c t và nguyên t c c t c t thép Để ti t. .. điểm c t l thuy t chính l giao điểm giữa biểu đồ bao mômen M u đã hiệu chỉnh và biểu đồ Mr = φMn *Xác định điểm c t thực t : - T nh chiều dài ph t triển l c của c t thép chịu kéo l d: Trị số này thay đổi với t ng thanh c t thép chịu kéo, nhưng ở đây để đơn giản ta chỉ t nh với hai thanh c t thép phía trong và ở hàng trên và sử dụng cho t t cả các thanh c t thép khác l db l y giá trị l n nh t trong... ⇒ Thoả mãn + u − 0,5Vs cot gθ ϕ d vϕ f v ⇒ Vậy ta chọn c t thép đai có số hiệu #10, bố trí với bước đều S = 200 (mm) ⇒ As f y ≥ Nguyễn Tuấn Anh 24 L p CTGT THỦY_K49 Bộ Môn K t Cấu Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép VI.KIỂM SO T N T: T i m t m t c t b t kỡ thỡ tuỳ vào giỏ trị nội l c b t ng cú thể bị n t hay khụng.Vỡ thế để t nh toán kiểm so t n t ta phải kiểm tra xem m t c t có bị n t. .. định với c t thép đai dv = 1071,6 (mm) Vs = 333913,874 (N) Av :Diện t ch c t thép đai (mm2) Chọn c t thép đai l thanh số 10 ⇒ d = 9,5 (mm) Diện t ch m t c t ngang c t đai l : Av = 2 × 71 = 142 (mm2) Vậy ta t nh được: S≤ 142 × 420 ×1071,6 × cot g 38,230 = 242,75(mm) 333913,874 Ta chọn khoảng chọn bố trí c t đai l : S = 200 (mm) -Kiểm tra l ợng c t thép đai t i thi u: L ợng c t thép đai t i thi u: bS...Bộ Môn K t Cấu 5 7.5 Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép 7.5 0 1.875 55.215 54.175 8 84.4168 5 50.77705 Nguyễn Tuấn Anh 11 L p CTGT THỦY_K49 456,27 379,29 303,33 228,65 155,038 84,41 84,41 155,038 228,65 303,33 379,29 456,27 Ta vẽ biểu đồ bao l c c t ở trạng thái giới hạn cường độ: Bộ Môn K t Cấu Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép III -T NH TOÁN DIỆN T CH BỐ TRÍ C T THÉP T I M T C T GIỮA DẦM: Đây... c t hữu hiệu, xác định bằng khoảng cách t cánh tay đòn của ngẩu l c + s(mm):Cự ly c t thép đai + θ:Hệ số chỉ khả năng của b t ng bị n t chộo truyền kực kộo + β:Góc nghiêng của ứng su t nén chéo + θ,β được xác định bằng cách tra đồ thị và tra bảng Nguyễn Tuấn Anh 21 L p CTGT THỦY_K49 Bộ Môn K t Cấu Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép + α :Góc nghiêng của c t thép ngang với trục dọc, bố trí c t thép. .. L p CTGT THỦY_K49 Bộ Môn K t Cấu Đồ án môn học K t Cấu Bê T ng C t Thép f s = 231,498 (MPa) < f sa = 252 (MPa) ⇒ Dầm đảm bảo điều kiện n t VII .T NH ĐỘ VÕNG: Xác định vị trí b t l i nh t của xe t i thi t kế: Trường hợp 1: Có ba trục trong nhịp 145KN 145KN 4,3m x 35KN 4,3m L/ 2 L/ 2 L Đah y1/2 Độ võng t i giữa nhịp do xe t i thi t kế khi trục đầu cách gối m t đọan x: P1 ( 3L2 x − 4 x 3 ) P1 ( 3L2 ( L − x . M n K t Cấu Đồ án m n học K t Cấu Bê T ng C t Thép ĐỒ ÁN THI T KẾ M N HỌC K T CẤU BÊ T NG C T THÉP D m chữ T BTCT thường L= 15 M Sv Nguyễn Tuấn Anh Nguyễn Tuấn Anh L p CTGT THỦY_K49 1 Bộ M n K t. biểu đồ m men đã hiệu chỉnh: x1=709 mm x2=945 mm Nguyễn Tuấn Anh L p CTGT THỦY_K49 18 Bộ M n K t Cấu Đồ án m n học K t Cấu Bê T ng C t Thép *Xác định đi m c t l thuy t: Đi m c t l thuy t l . : Nguyễn Tuấn Anh L p CTGT THỦY_K49 19 Bộ M n K t Cấu Đồ án m n học K t Cấu Bê T ng C t Thép A ct = 4527 (mm 2 ) : Diện t ch cần thi t theo t nh toán. A tt = 5070 (mm 2 ) : Diện t ch thực t