Xây dựng một máng bê tông cốt thép

Kênh dẫn nước N đi qua vùng trũng. Sau khi so sánh phương án thiết kế đã đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính toán thuỷ lực và thuỷ nông người ta đã xác định được kích thước và mực nước yêu cầu trong cầu máng như sau: Chiều dài máng: L = 30 (m) Bề rộng máng: B = 2,9 (m) Cột nước lớn nhất trong máng: Hmax = 2,3ko co (m)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ♣ SỐ ĐỀ : 14 A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ: Số liệu Chiều dài L (m) Bề rộng B (m) H max (m) Mác bê tông Nhóm thép Số nhịp 14 30 2,9 2,3 200 CII 4 Kênh dẫn nước N đi qua vùng trũng. Sau khi so sánh phương án thiết kế đã đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính toán thuỷ lực và thuỷ nông người ta đã xác định được kích thước và mực nước yêu cầu trong cầu máng như sau: - Chiều dài máng: L = 30 (m) - Bề rộng máng: B = 2,9 (m) - Cột nước lớn nhất trong máng: H max = 2,3ko co (m) 1 Sơ đồ cầu máng 1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp B δ 3 4 H 2 4 5 3. §¸y m¸ng 5. Khung ®ì 4. dÇm ®ì däc m¸ng 2. V¸ch ng¨n 1. lÒ ®i Vùng xây dựng công trình có: Cường độ gió q q = 1,2 (KN/m 2 ), Hệ số gió đẩy k gd = 0,8 Hệ số gió hút k gh = 0,6. Cầu máng thuộc công trình cấp III 2 Dùng bê tông mác M200, cốt thép nhóm CII, dung trọng bê tông γ b = 25 KN/m 3 Các chỉ tiêu tính toán tra trong quy phạm như sau: - Hệ số tin cậy: k n = 1,15 Cường độ tính toán đối với trạng thái giới hạn thứ nhất: - Nén dọc trục: R n = 90 (daN/cm 2 ) - Kéo dọc trục: R k = 7,5 (daN/cm 2 ) Cướng độ tính toán đối với trngj thái giới hạn thứ hai: - Kéo dọc truc: R c k = 11,5 (daN/cm 2 ) - Nén dọc trục: R c n = 11,5 (daN/cm 2 ) Cường độ tính toán của thép ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất: - R a = R' a = 2700 (daN/cm 2 ) - Hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông: m b4 = 0,9 - Hệ số điều kiện làm việc của thép: m a = 1,1 - Hệ số giới hạn: α 0 = 0,6 → A 0 = 0,42 - Mô dun dàn hồi của thép: E a = 2,1.10 6 (daN/cm 2 ) - Mô dun đàn hồi ban đầu của bê tông: E b = 2,1.10 5 (daN/cm 2 ) - n = b a E E = 10 - Hệ số hàm lượng thép tối thiểu: µ min = 0,1% 3 - a n.gh = 0,24 (mm) - Độ võng cho phép:       l f = 500 1 . 4 B. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU MÁNG: Tính nội lực trong các bộ phận cầu máng với các tổ hợp tải trọng: cơ bản, đặc biệt, trong thời gian thi công. Trong phạm vi đồ án này chỉ tính với tải trọng tổ hợp tải trọng cơ bản. 1. Thiết kế lề người đi: 1.1. Sơ đồ tính toán: Cắt 1m dài theo chiều dọc máng xem lề người đi như một dầm công xôn ngàm tại đầu vách máng. Chọn bề rộng lề L 1 = 0,8 m = 80 cm. Chiều dày lề người đi thay đổi dần: h 1 = 8 ÷ 12 cm. khi tính toán thì lấy chiều dày trung bình: h = 10 cm. 8 cm 0,8m 12cm 80cm Hình1-1 : Sơ đồ tính toán lề người đi 5 1.2. Tải trọng tác dụng: a- Trọng lượng bản thân (q bt ): q c bt = γ b . h . b = 25 . 0,1 . 1 = 2,5 (kN/m) b- Tải trọng người đI (q ng ):Tải trọng do người có thể lấy sơ bộ bằng 2kN/m 2 q c ng = 2 . 1 = 2 (kN/m) → Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi q tc = n bt . q bt + n ng . q ng = 1,05 . 2,5 + 1,2 . 2 = 5,025 (kN/m) Trong đó: n bt = 1,05 – hệ số vượt tải của tải trọng bản thân lề người đi n ng = 1,2 – hệ số vượt tải của tải trọng người đi 1.3. Xác định nội lực: Hình 1-2: Biểu đồ nội lực lề người đi 1.4. Tính toán, bố trí cốt thép: 6 • Tính toán thép cho mặt cắt có mô men lớn nhất ( mặt cắt ngàm): M = 1,608 kNm. Chọn tiết diện chữ nhật có các thông số như sau: b = 100 cm, h = 10 cm, a = 2 cm → h 0 = 8 cm. A = 2 0 hbRm Mnk nb cn = 2 8.100.90.1 16080.1.15,1 = 0,032 → α = A.211 −− = 0,033 F a = aa nb Rm hbRm . 0 α = 2700.1,1 033,0.8.100.90.1 = 0,79 (cm 2 ) Bố trí 5φ8/1m ( có F a = 2,51 cm 2 ). Bố trí thép cấu tạo vuông góc 5φ6/1m. • Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính Q max = 402 daN) k 1 .m b4 .R k .b.h 0 = 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN k n .n c .Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN k n .n c .Q < k 1 .m b4 .R k .b.h 0 → Không cần đặt cốt ngang. • Bố trí thép lề người đi: 7 a = 25 φ8 a = 20 φ6 ình 1-3: Bố trí thép lề người đi 2. Vách máng: 2.1. Sơ đồ tính toán: Cắt 1m dài dọc theo chiều dài máng. Vách máng được tính như một dầm công xôn ngàm tại đáy máng và dầm dọc. Sơ bộ chọn kích thước vách máng như sau: - Chiều cao vách máng: H v = H max + δ = 2,3 + 0,5 = 2,8 m. Trong đó: δ = 0,5 m - độ vượt cao an toàn. - Bề dày vách thay đổi dần từ: h V = 12 ÷ 20 cm. 8 Hình 2-1: Sơ đồ tính vách máng 2.2. Tải trọng tác dụng: Do điều kiện làm việc của vách máng nên tải trọng tác dụng gồm: - Mô men tập trung do người đi trên lề truyền xuống: M ng . - Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: M l . - Áp lực nước tương ứng với H max : q n . - Áp lực gió ( gồm gió hút và gió đẩy): q g . Các tải trong này gây căng trong và căng ngoài vách máng: - Các tải trọng gây căng ngoài: M l , q gd . M c l = 2 . 2 11 Lq = 2 8,0.5,2 2 = 0,8 (kNm) M l = n l . M c l = 1,05 . 0,8 = 0,84 (kNm) 9 q c gd = k gd .q g .1 = 0,8.1,2.1 = 0,96 (kN/m) q gd = n g .q c gd = 1,3.0,96 = 1,248 (kN/m) Trong đó: n g =1,3 – hệ số vượt tải của gió - Các tải trọng gây căng trong: M l , M ng , q n , q gh . M c l = 0,8 kNm; M l = 0,84 (kNm) M c ng = 2 . 2 1 Lq ng = 2 8,0.2 2 = 0,64 (kNm) M ng = n ng . M c ng = 1,2 . 0,64 = 0,768 (kNm) Biẻu đồ áp lực nước có dạng hình tam giác: q c n max = k d .γ n .H max .1 = 1,3.10.2,3.1 = 29,9 (kN/m) q maxn = n n .q c n max = 1.29,9 = 29,9 (kN/m) Trong đó: k d = 1,3 là hệ số động n n = 1 là hệ số vượt tải của dòng nước q c gh = k gh .q g .1 = 0,6.1,2.1 = 0,72 (kN/m) q gh = n g .q c gh = 1,3.0,72 = 0,936 (kN/m) 10 [...]... các phụ lục 18,21 ( Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép) , vẽ biểu đồ nội lực cho từng thành phần tải trọng tác dụng ( hình 3-2), sau đó lựa chọn giá trị tính toán cần thiết Xác định M, Q tại ba mặt cắt: - Đầu dầm - Giữa nhịp - Gối giữa 20 Kết quả tính toán nội lực được thể hiện ở bảng sau: 21 ® ® ® ® ® 1 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.4 Tính toán bố trí cốt thép đáy máng: Chọn tiết diện tính toán hình chữ... 352,27 119,98 237,04 119,98 255,22 352,27 Biểu đồ Mômen M (kNm) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Hình 14: Biểu đồ nội lực của dầm → Fa = Nguyễn Thị Mai mb Rn b.h0 α 1.90.30.76.0,307 = = 21,21 (cm2) ma Ra 1,1.2700 15 173,10 267,04 235,43 204,70 204,70 267,04 173,10 235,43 Biểu đồ Lực cắt Q (kN) ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Hình 15: Sơ đồ tính toán cốt thép Bố trí 3φ30 (có Fa = 21,21 cm2) 4.4.2 Trường hợp căng dưới: Mmax... Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP - Bề rộng cánh dầm: B 3,1, = = 1,45 m = 145 cm 2 2 - Chiều cao cánh dầm: hc = 20 cm 20 80 145 30 Hình 13: Dầm đỡ giữa 4.2 Tải trọng tác dụng: - Tải trọng tác dụng: q c = γb.Fd.1 = 25.(0,8.0,3 + 1,15.0,2).1 = 11,75 (kN/m) d qd = q c nd = 11,75.1,05 = 12,34 (kN/m) d - Tải trọng nước (tương ứng với cột nước Hmax): Nguyễn Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP c B 2 q n = kđ.γn... cường độ trên mặt cắt nghiêng: Kiểm tra tại mặt cắt sát vách máng: Q = QI + QII + QIV + QV + QVII = 5,03 + 40,19+ 0,55+ 0,11+ 2.24= 48,12 kN Nguyễn Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.6,3.100.17 = 7711,2 daN kn.nc.Q = 1,15.1.4812 = 5533,8 daN → kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 → Không cần đặt cốt ngang 3.4.5Bố trí thép toàn đáy máng: - Lớp trên: 5φ12/1m dài - Lớp dưới: 5φ10/1m dài Dọc theo... mb.Rn.b'c.h'c.(h0 - h 'c 20 ) = 1.90.145.20.(76 ) = 17226000daNcm 2 2 kn.nc.M = 1,15.1 2552200 = 2935030 (daNcm) Nguyễn Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP → kn.nc.M < Mc → Trục trung hoà đi qua cánh (x ≤ hc) 4 80 x 20 145 Hình 16: Sơ đồ tính toán cốt thép Tính toán cốt thép tương tự như đối với tiết diện chữ nhật có kích thước bc' × h = 145x80 cm k n nc M A = m R b.h 2 = b n 0 1,15.1.2552200 = 0,039 1.90.145.76... (1,15.1.26704) = 11,8 cm Chọn u = 10cm - Tính toán cốt xiên, cốt đai: qd = Nguyễn Thị Mai ma Ra n f d 1,1.2150.2.0,503 = = 237,92 daN/cm 10 u 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Qdb = 2,8h0 mb 4 K k bq d = 2,8.76 0,9.7,5.30.237,92 = 46708,90daN knncQ = 1,15.1 26704 = 30709,6 daN < Qdb= 46708,90daN ⇒ Không cần đặt côt xiên φ φ 3 φ 30 20 3 φ 30 2φ 2φ 80 2φ 2φ φ 30 30 Hình 17: Bố trí cốt thép 4.6 Kiểm tra nứt và tính bề rộng... dài φ8 φ12 a = 200 a = 200 φ10 a = 200 Hình 12: Bố trí cột thép đáy máng 3.5 Kiểm tra nứt: Kiểm tra cho hai mặt cắt: mặt cắt sát vách và mặt cắt giữa nhịp Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc.Mc ≤ Mn = γ1.Rkc.Wqđ Nguyễn Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP trong đó: γ1 = mh.γ = 1.1,75 = 1,75 Wqđ = J qd h − xn 3.5.1 Đối với mặt cắt sát vách máng; • Kiểm tra có nứt hay không: c c c M c = M Ic + M II... k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720 daN kn.nc.Q = 1,15.1 2837 = 3262,53 daN kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 Không cần đặt cốt ngang 2.4.4 Bố trí cốt thép: Lớp trong: 6φ12/1m Lớp ngoài: 5φ8/1m Dọc theo phương dòng chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 5φ8/1m Hình 2-5: Bố trí cốt thép vách máng 2.5 Kiểm tra nứt: Kiểm tra cho trường hợp căng trong: 15 c c Mc = M lc + M ng + M c + M gh = 0,8 + 0,64 + 25,2157 +... trên mặt cắt nghiêng và tính cốt thép ngang: ( tính theo phương pháp đàn hồi ) Nguyễn Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP - Kiểm tra cho mặt cắt có lực cắt lớn nhất Qmax =26704 daN Điều kiện kiểm tra: k1.mb4.Rk bh0< knncQ< 0,25mb3.Rn bh0 * k1.mb4.Rk bh0= 0,6.0,9.7,5 30.76 = 9234 daN * knncQ = 1,15.1 26704 = 30709,6 daN * 0,25mb3.Rn bh0 = 0,25.1.90.30.76= 51300 daN ⇒ Bố trí cốt ngang Tính toán côt ngang:... cộng: qtc = qd + qn = 12,34 + 46,345 = 58,685 kN/m 4.3 Xác định nội lực: 58,685kn/m 7,5m 7,5m 7,5m 7,5m 4.4 Tính toán cốt thép: Tính thép cho hai mặt cắt có mômen căng trên và căng dưới lớn nhất 4.4.1 Trường hợp căng trên: Mmax = 3522700 (daNcm) Nguyễn Thị Mai 15 ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP Tiết diện chữ T cánh kéo tính tương tự như đối với tiết diện chữ nhật có kích thước bxh = 30x80 cm2 Chọn a = a' = . cần xây dựng một máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính toán thuỷ lực và thuỷ nông người ta đã xác định được kích thước và mực nước yêu cầu trong cầu máng như sau: - Chiều dài máng: . ĐỒ ÁN MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ♣ SỐ ĐỀ : 14 A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ: Số liệu Chiều dài L (m) Bề rộng B (m) H max (m) Mác bê tông Nhóm thép Số nhịp 14 30 2,9 2,3 200 CII. ®i Vùng xây dựng công trình có: Cường độ gió q q = 1,2 (KN/m 2 ), Hệ số gió đẩy k gd = 0,8 Hệ số gió hút k gh = 0,6. Cầu máng thuộc công trình cấp III 2 Dùng bê tông mác M200, cốt thép nhóm