Thiết Kế Môn Học bê TÔNG cốt THÉP bộ môn kết cấu dầm chữ t l bằng 14m SV chu đức tuấn

TKMH BÊ TÔNG CỐT THÉP BỘ MÔN KẾT CẤU Dầm chữ T L= 14m SV chu ĐỨC Tuấn Chu Đức Tuấn Trang 1 PHần i Nhiệm vụ thiết kế môn học I. Đề bài: Thiết kế một dầm tiết diện chữ T (dầm giữa) cho cầu trên đờng ô tô nhịp giản đơn, bằng BTCT, thi công bằng phơng pháp đúc riêng từng dầm tại công trờng, sau đó lao và nối các cánh dầm lại bằng đổ bê tông mối nối ớt. II. Các số liệu giả định Chiều dài nhịp tính toán : L = 14 (m) Hoạt tải : HL- 93 Hệ số cấp đờng : k = 1,0 Khoảng cách tim hai dầm liền kề : S = 2,4 (m) Bề rộng chế tạo cánh : b f = 2 (m) Tĩnh tải rải đều của các lớp trên mặt cầu : w DW = 7 kN/m Trng lng riờng ca bờ tụng : 3 /5,24 mKN n = Hệ số phân bố ngang tính cho mô men : mg M = 0,55 Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng : mg V = 0,5 : mg = 0,5 Độ võng cho phép của hoạt tải :1/800 = mm5,17 Vật liệu: Cốt thép dọc, cốt thép đai ASTM 615M Bê tông Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272 - 05 : f y = 420 MPa : f c = 34 MPa III. Yêu cầu nội dung A - Thuyết minh tính toán 1- Chọn mặt cắt ngang. 2- Tính và vẽ biểu đồ bao mômen, lực cắt do tải trong gây ra. 3- Tính và bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt ngang. 4- Xác định vị trí cốt thép chủ và vẽ biểu đồ bao vật liệu. Chu c Tun Trang 2 5- Tính toán và bố trí cốt thép đai. 6- Tính toán và kiểm soát nứt. 7- Tính toán độ võng do hoạt tải gây ra. 8- Tính toán bản mặt cầu làm việc cục bộ. B - Bản vẽ Thể hiện bản vẽ trên khổ giấy A1. Vẽ mặt cắt chính dầm, các mặt cắt ngang (Tỷ lệ :1/10; 1/20; 1/25). PHần ii thuyết minh tính toán 1. Sơ bộ tính toán, chọn kích thớc mặt cắt ngang dầm Mt ct ngang dm ch T bng BTCT thng, cu nhp gin n trờn ng ụtụ thng cú cỏc kớch thc tng quỏt nh sau: h f b W b 1 h b f b V2 h V2 b V1 h V1 1.1. Chiều cao dầm h - Chiều cao của dầm chủ có ảnh hởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ khi lựa chọn giá trị này. đây, chiều cao dầm đợc chọn không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp. Đối với cầu đờng ô tô, nhịp giản đơn, ta có thể chọn sơ bộ theo kinh nghiệm sau: h= . 8 1 20 1 ữ L = m75,17,014. 8 1 20 1 ữ= ữ h min = 0,07 . 14 = 0,98m Vậy ta chọn h = 1000 mm. Chu c Tun Trang 3 1.2. Bề rộng của sờn dầm b w - Tại mặt cắt gối trên của dầm, chiều rộng của sờn dầm đợc dịnh ra theo tính toán và ứng suốt kéo chủ, tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sờn không đổi trên sốt chiều dài dầm. Chiều rộng b w đợc chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ bê tông với chất lợng tốt. - Theo yêu cầu đó, ta chọn chiều rộng sờn b w = 200 mm. 1.3. Chiều dày bản cánh h f - Chiều dày bản cánh chọn phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục bộ của vị trí xe và tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác. - Tiêu chuẩn quy định h f 175mm, ta chọn h f = 180 mm. 1.4. Chiều rộng bản cánh b f - Chiều rộng bản cánh là phần bản cánh đợc chia đều cho các dầm chủ. Theo đề bài cho, ta có: b f = 2 m = 2000 mm. 1.5. Kích thớc bầu dầm b 1 , h 1 - Kích thớc bầu dầm phải căn cứ vào việc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm (quyết định số lợng thanh, khoảng cách giữa các thanh, bề dày lớp bê tông bảo vệ). Tuy vậy ở đây ta cha biết số lợng cốt thép dọc chủ là bao nhiêu, nên ta chọn theo kinh nghiệm: b 1 = 330mm, h 1 = 190mm 1.6. Kích thớc các vút b v1 , h v1 , b v2 , h v2 - Theo kinh ngiệm ta chọn: b v1 = h v1 = 65 mm b v2 = h v2 = 100 mm Vậy mặt cắt ngang của dầm đã chọn nh sau: Chu c Tun Trang 4 2000 180 330 200 65 190 65 100 100 Hình 1: Mặt cắt ngang dầm 1.7. Tính trọng lợng bản thân của dầm - Diện tích mặt cắt ngang dầm: A = 2000.180+330.190+100.100+65.65+(1000-190-180).200 = 490925mm 2 = 0,562925 m 2 . - Trọng lợng bản thân 1m chiều dài dầm: w DC = A. c = 0,562925.24,5 = 13,79 kN/ m. Trong đó: c = 24,5 kN/m 3 : Trọng lợng riêng của bê tông. 1.8. Xác định mặt cắt ngang tính toán 1.8.1. Xác định bề rộng cánh hữu hiệu b e - Bề rộng cánh tính toán đối với dầm trong không lấy quá trị số nhỏ nhất trong ba giá trị sau: + 4 L = 4 14 = 3,5 m. + Khoảng cách giữa hai tim dầm S = 2,4 m. + 12 lần bề dầy cánh và bề rộng sờn = 12.0,18 + 0,2 = 2,36m. Vậy bề rộng cánh hữu hiệu b e = 2 m. 1.8.2. Quy đổi mặt cắt tính toán Chu c Tun Trang 5 - Để đơn giản cho tính toán thiết kế ta quy đổi tiết diện dầm về tiết diện có kích thớc đơn giản theo nguyên tắc sau: Giữ nguyên chiều cao h, chiều rộng b e , b 1 , chiều dày b w . Do đó ta có chiều dày bầu dầm và chiều dày bản cánh quy đổi nh sau: w1 v1v1 1 ' 1 bb .hb hh += = mm223 200330 65.65 190 = + we v2v2 f ' f bb .hb hh += = mm56,185 2002000 100.100 180 = + Vậy mặt cắt dầm sau khi quy đổi là: 2000 185,5 330 223 200 Hình 2: Mặt cắt Quy đổi Chu c Tun Trang 6 2. Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực 2.1. Công thức tổng quát Mômen và lực cắt tại tiết diện i bất kì đợc tính theo công thức sau: + Đối với TTGHCĐI: M i ={1,25.w DC + 1,5.w DW + mg M [1,75.LL L + 1,75.k.LL Mi (1+IM)]} Mi V i ={(1,25.w DC + 1,5.w DW ). Vi + mg V [1,75.LL L + 1,75.k.LL Vi (1+IM)] 1Vi } + Đối với TTGHSD: M i =1,0{1,0.w DC + 1,0.w DW + mg M [1,0.LL L + 1,0.k.LL Mi (1+IM)]} Mi V i =1,0{(1,0.w DC +1,0.w DW ). Vi + mg V [1,0.LL L + 1,0.k.LL Vi (1+IM)] 1Vi } Trong đó: LL L : Tải trọng làn rải đều (9,3 kN/m). LL Mi : Hoạt tải tơng đơng ứng với đ.ả.h M tại mặt cắt i. LL Vi : Hoạt tải tơng đơng ứng với đ.ả.h V tại mặt cắt i. mg M : Hệ số phân bố ngang tính cho mômen (đã tính cả hệ số làn xe m). mg V : Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt (đã tính cả hệ số làn xe m). w DW : Trọng lợng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một đơn vị chiều dài (tính cho một dầm). kN/m w DC : Trọng lợng dầm trên một đơn vị chiều dài. kN/m (1+IM) : Hệ số xung kích (IM = 25%) Mi : Diện tích đờng ảnh hởng M i m 2 Vi : Tổng đại số diện tích đ.a.h V i m 2 1Vi : Diện tích đ.a.h V i (phần diện tích lớn) m 2 k : Hệ số cấp đờng : Hệ số điều chỉnh tải trọng = d . R . l 0,95 Với đờng quốc lộ và trạng thái giới hạn cờng độ I: d = 0.95; R =1,05; d = 0,95 Với trạng thái giới hạn sử dụng: = 1 2.2. Tính mô men M Chia dầm thành 10 đoạn bằng nhau, nên mỗi đoạn có chiều dài = 1,4 m Đánh số thứ tự các mặt cắt và vẽ đờng ảnh hởng M i tại các mặt cắt nh sau: Chu c Tun Trang 7 y1 y2 y3 y4 y5 1.26 2.24 2.94 3.36 3.5 1.26 2.24 2.94 3.36 3.5 é.a.h M1 DAH M2 DAH M3 DAH M4 DAH M5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hình 3: Đah mômen tại các mặt cắt Bảng giá trị M i : Mặt cắt x i (m) Mi (m 2 ) LL Mi truck (kN/m) LL Mi tandem (kN/m) M i CĐ (kN.m) M i SD (kN.m) 1 1.4 0.1 8.82 35.7340 29.9000 541.5844 8 369.3401 2 2.8 0.2 15.68 34.4780 29.7200 948.1855 4 647.8038 3 4.2 0.3 20.58 33.2060 29.4500 1225.0453 838.5443 4 5.6 0.4 23.52 31.9180 29.0900 1377.545 6 944.7988 5 7 0.5 24.5 30.6300 28.7300 1411.499 5 970.0639 Biểu đồ bao mô men ở TTGHCĐ: Chu c Tun Trang 8 541.58 948.18 1225.04 1377.55 1411.5 541.58 948.18 1225.04 1377.55 h×nh 4: BiÓu ®å bao m (kN.m) Chu Đức Tuấn Trang 9 2.3. Tính lực cắt V Chia dầm thành 10 đoạn bằng nhau, nên mỗi đoạn có chiều dài = 1,4 m. Đánh số thứ tự các mặt cắt và vẽ đờng ảnh hởng V i tại các mặt cắt nh sau: Đ.a.h V 5 0,5 0,5 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Đ.a.h V 4 Đ.a.h V 3 Đ.a.h V 2 Đ.a.h V 1 Đ.a.h V 0 Sơ đồ 109 8 765 4 320 1 Hình 5: Đah lực cắt tại các mặt cắt Bảng giá trị V i : Mặt cắt x i (m) l i (m) Vi (m 2 ) 1Vi (m 2 ) LL Vi truck (kN/m) LL Vi tandem (kN/m) V i CĐ (kN) V i SD (kN) 0 0 14 7 7 36.99 30.08 413.461 5 283.282 1 1.4 12.6 5.6 5.67 39.968 33.3 344.463 3 234.8626 2 2.8 11.2 4.2 4.48 43.314 37.222 276.3715 186.9885 3 4.2 9.8 2.8 3.43 47.088 42.214 209.3869 139.7803 4 5.6 8.4 1.4 2.52 51.572 48.78 144.149 6 93.62316 5 7 7 0 1.75 57.41 57.47 81.4543 48.99508 Chu c Tun Trang 10 [...]... m t c t của dầm) - Đối với dầm đơn giản t nh t phải có m t phần ba số thanh trong số thanh c t thép cần thi t ở m t c t giữa nhịp đợc kéo về neo ở giữa dầm - Số l ng thanh c t thép c t đi cho mỗi l n nên chọn l t nh t (thờng l 1 đến 2 thanh) - Không đợc c t, uốn các c t thép t i góc của c t đai - T i m t m t c t không đợc c t 2 thanh cạnh nhau 4.2 L p các phơng án c t c t thép T sơ đồ bố trí c t. .. do c t và nguyên t c c t c t thép Để ti t kiệm thép, số l ng c t thép chọn khi t nh với m t c t có mô men l n nh t (m t c t giữa dầm) sẽ l n l t đợ b t đi cho phù hợp hình bao mô men Công việc này đợc tiến hành trên cơ sở các nguyên t c sau đây: - Các c t thép đợc c t b t cũng nh 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 đi qua trục đối xứng của t t cả... 600mm 300mm Chu c Tun Trang 17 Với : + Act = 4220,77 mm 2 :Diện t ch cần thi t theo t nh toán + A tt = 4644mm 2 :Diện t ch thực t bố trí - C t thép chịu kéo có thể kéo dài bằng cách uốn cong qua thân dầm và k t thúc trong vùng bê t ng chịu nén với chiều dài triển khai ld t i m t c t thi t kế hoặc có thể kéo dài liên t c l n m t đối diện c t thép 6050/2=3025 9000/2=4500 11060/2=5530 L/ 2=7000 1225,04... 1532,47 Mr Hình 9: vị trí c t c t thép và biểu đồ bao v t liệu Chu c Tun Trang 18 5 T nh toán và bố trí c t thép đai 5.1 Xác định m t c t tính toán - Ta chỉ cầan t nh toán c t thép đai ở m t c t đợc coi l b t l i nh t l m t c t cách gối m t đoạn bằng chiều cao hữu hiệu chịu c t dv : - Chiều cao chịu c t hữu hiệu d v l trị số l n nh t trong các trị số sau : + Cánh tay đòn của đôi ngẫu l c: d s a 33,74... kN.m => Dầm đủ khả năng chịu mômen c a 33,74 = = = 0,047 < 0,42 d s 1 ds 0,807.890 => L ng c t thép t i đa thoả mãn + Kiểm tra l ng c t thép t i thiểu : = As 4644 f; 34 = = 0,026 > min = 0,03 c = 0,03 = 0,0024 fy 420 b w d s 200.890 => L ng c t thép t i thiểu thoả mãn K t luận: As chọn và bố trí nh hình vẽ l thoả mãn Chu c Tun Trang 14 4 Xác định vị trí c t c t thép, vẽ biểu đồ bao v t liệu 4.1 L do... c t l thuy t: Điểm c t l thuy t l điểm mà t i đó theo yêu cầu về uốn không cần c t thép dài hơn Để xác định điểm c t l thuy t ta chỉ cần vẽ biểu đồ mômen t nh toán M u và xác định điểm giao biểu đồ M n - Xác định điểm c t thực t : T điểm c t l thuy t này cần kéo dài về phía mômen nhỏ hơn m t đoạn l l1 Chiều dài l1 l y bằng trị số l n nh t trong các trị số sau: + Chiều cao hữu hiệu của ti t. .. với c t thép đai + = 38,39o : Góc nghiêng với ứng su t nén chéo + dv = 874 mm Chu c Tun Trang 20 + Av: Diện t ch c t thép đai (mm2) + Chọn c t thép đai l thanh số 10, đờng kính danh định d = 9,5mm, diện t ch m t c t ngang c t thép đai l : A v = 2 ì 71 = 142mm 2 S max = 142.420.874 cot g (38,39 o ) = 245mm 266,03 => Ta chọn khoảng cách bố trí c t đai: S =200mm Kiểm tra l ng c t thép đai t i thiểu: L ng... Biểu đồ bao l c c t ở TTGHCĐ: hình 6: Biểu đồ bao V (kN) Chu c Tun Trang 11 3 T nh và bố trí c t thép dọc chủ t i m t c t giữa dầm - Đây l bài toán t nh As và bố trí của dầm ti t diện chữ T đ t c t thép đơn Bi t: h = 1000 mm, b = 2000 mm, bw = 200 mm, hf = 185,5 mm, fy = 420 MPa fc = 34 MPa Mu = Mumax = 1411,5 kN.m - Giả sử chiều cao có hiệu của ds: Chiều cao có hiệu phụ thuộc vào l ng c t thép dọc chủ... ct = M sd 16,83.10 6 ì yt = ì 92,27 = 2,81MPa Ig 531,925.10 6 Cng chu kộo khi un ca bờ t ng : f r = 0,63 f c' = 0,63 34 = 3,67 MPa 0,8.fr=0,8.3,45=2,94 >fct=2,81 Mpa Mt ct khụng b nt Kt Lun: Vy mt ct khụng b nt Chu c Tun Trang 34 Chu c Tun Trang 35 PHần iii Bản vẽ - Bản vẽ thể hiện trên khổ giấy A1, gồm có: + M t c t chính dầm: T l 1/20 + M t c t ngang dầm: T l 1/15 + Triển khai c t thép: T l ... Diện t ch c t thép bị c t trong cự ly S (mm) + Vs : Khả năng chịu l c c t của c t thép (N) + Vc : Khả năng chịu l c c t của b t ng (N) + Vu : L c c t tính toán (N) Chu c Tun Trang 19 Kiểm tra điều kiện chịu l c c t theo khả năng chịu l c của bê t ng vùng nén: v Vn = (0,25 f c' bv d v ) = 0,9.0,25.34.200.874 = 1137,22.10 3 N = 1137,22kN Vu = 370,38kN < Vn = 1137,22kN = >t - T nh góc và hệ số : + T nh . TKMH BÊ T NG C T THÉP BỘ MÔN K T CẤU Dầm chữ T L= 14m SV chu ĐỨC Tuấn Chu Đức Tuấn Trang 1 PHần i Nhiệm vụ thi t kế môn học I. Đề bài: Thi t kế m t dầm ti t diện chữ T (dầm giữa) cho cầu trên. trí c t c t thép và biểu đồ bao v t liệu Chu c Tun Trang 18 5. T nh toán và bố trí c t thép đai 5.1. Xác định m t c t tính toán - Ta chỉ cầan t nh toán c t thép đai ở m t c t đợc coi l b t l i. biểu đồ bao v t liệu 4.1. L do c t và nguyên t c c t c t thép Để ti t kiệm thép, số l ng c t thép chọn khi t nh với m t c t có mô men l n nh t (m t c t giữa dầm) sẽ l n l t đợ b t đi cho phù