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)
Page 1 of 46 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) Sơ đồ cầu máng Page 2 of 46 1. Thõn mỏng; 2. Tr ; 3. Ni tip B 3 4 H 2 4 5 3. Đáy máng 5. Khung đỡ 4. dầm đỡ dọc máng 2. Vách ngăn 1. lề đi Vựng xõy dng cụng trỡnh cú: Cng giú q q = 1,2 (KN/m 2 ), H s giú y k gd = 0,8 H s giú hỳt k gh = 0,6. Cu mỏng thuc cụng trỡnh cp III Dựng bờ tụng mỏc M200, ct thộp nhúm CII, dung trng bờ tụng b = 25 KN/m 3 Cỏc ch tiờu tớnh toỏn tra trong quy phm nh sau: - H s tin cy: k n = 1,15 Page 3 of 46 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% - a n.gh = 0,24 (mm) - Độ võng cho phép: l f = 500 1 . Page 4 of 46 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 Page 5 of 46 Hình1-1 : Sơ đồ tính toán lề người đi 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: Page 6 of 46 Hình 1-2: Biểu đồ nội lực lề người đi 1.4. Tính toán, bố trí cốt thép: • 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 Page 7 of 46 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: Page 8 of 46 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. Page 9 of 46 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) Page 10 of 46 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) [...]... n ớc (tương ứng với cột n ớc Hmax): c B 2 q n = kđ. n .Hmax = 1,3.10.1,55.2,3 = 46,345 (kN/m) qn = q c nn = 1.46,345 = 46,345 (kN/m) n - Tải trọng tính to n tổng cộng: qtc = qd + qn = 12,34 + 46,345 = 58,685 kN/m 4.3 Xác định n i lực: Page 9 of 46 58,685kn/m 7,5m 7,5m 7,5m 7,5m 4.4 Tính to n cốt thép: Tính thép cho hai mặt cắt có mômen căng tr n và căng dưới l n nhất 4.4.1 Trường hợp căng tr n: Mmax... giữa nhịp không bị n t 4 Dầm đỡ giữa: 4.1 Sơ đồ tính to n: Đáy máng bố trí 3 dầm (2 dầm b n và 1 dầm giữa) Hai dầm b n chịu tải trọng từ vách máng và ph n lề người đi truy n xuống nhưng chịu tải trọng n ớc và tải b n th n ít h n dầm giữa Do đó ta sẽ tính to n dầm giữa, hai dầm b n bố trí tương tự Page 7 of 46 Tách dầm giữa bằng hai mặt cắt dọc máng Tiết di n chữ T Sơ đồ tính là dầm li n tục 4 nhịp,... kNm; Mgh = 3,6691 kNm - Tải trọng do người: c M ng = 0,64 kNm; Mng = 0,768 kNm Page 21 of 46 - Tải trọng do lề truy n xuống M lc = 0,8 kNm; Ml = 0,84 kNm 3.3 Xác định n i lực: Tra các phụ lục 18,21 ( Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép) , vẽ biểu đồ n i lực cho từng thành ph n tải trọng tác dụng ( hình 3-2), sau đó lựa ch n giá trị tính to n c n thiết Xác định M, Q tại ba mặt cắt: - Đầu dầm - Giữa nhịp... cường độ tr n mặt cắt nghiêng và tính cốt thép ngang: ( tính theo phương pháp đ n hồi ) - Kiểm tra cho mặt cắt có lực cắt l n nhất Qmax =26704 daN Đi u ki n 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 to n côt ngang: Theo đi u ki n cấu tạo ch n đường... 3 = 72339,36 cm4 Wqđ = J qd h − xn = 72339,36 = 6989,31 cm3 20 − 9,65 → Mn = γ1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5 6989,31= 140659,86 (daNcm) → nc.Mc = 294780 (daNcm) Vậy nc.Mc > Mn Kết lu n: Mặt cắt sát đáy máng bị n t Tính to n bề rộng khe n t: an = an1 + an2 Trong đó: + an1: bề rộng khe n t do tải trọng tác dụng dài h n gây ra + an2: bề rộng khe n t do tải trọng tác dụng ng n h n gây ra Page 18 of 46 M c = M lc... 29,9 (kN/m) max qmax = q c nn = 1 29,9 = 29,9 (kN/m) max M c = 25,2157 kNm; Mmax = 25,2157 kNm max - Tải trọng n ớc ứng với cột n ớc nguy hiểm (Hngh): Hngh = ld 2 = 1,7 2 = 1,2 m c q ngh = kd. n. Hngh.1 = 1,3.10.1,2.1 = 15,6 kN/m c qngh = nn q ngh = 1.15,6 = 15,6 kN/m M c ngh = 3 k d γ n H ngh 1 6 = 1,3.10.1,2 3.1 = 3,744 kNm 6 Mngh = 3,744 kNm - Tải trọng gió: c M gd = 3,7632kNm; Mgđ = 4,89 kNm c M... : Biểu đồ n i lực vách máng _ căng trong Q = Ql + Qng + Qn + Qgh Ql = 0; Qng = 0 Qn = q max H max 24,7.2,3 = = 28,4 kN 2 2 Qgh = qgh Hv = 0,936.2,8 = 2,6208 kN Q = 28,4 + 2,62 = 31,02 kN 2.4 Tính to n, bố trí cốt thép: Tiết di n tính to n ch n hình chữ nhật có các thông số cơ b n như sau: b = 100 cm, h = 20 cm, a = 2 cm → h0 = h - a = 18 cm 2.4.1 Trường hợp căng ngoài (M = 4.05 kNm): k n nc M 1,15.1.40500... trường hợp căng trong: 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 c n 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 Page 16 of 46 Hình 2-5: Bố trí cốt thép vách máng 2.5 Kiểm tra n t: Kiểm tra cho trường hợp căng trong: c c Mc = M lc + M ng +... ch n kích thước đáy máng như sau: - Chiều dày b n đáy: h d = 20 cm - Bề rộng đáy máng: B = 2,9 m - Ch n bề rộng dầm dọc: b = 30 cm 20cm - Chiều dài nhịp: l = 1,7 m 30cm 1,7m 1,7m Hình 3-1 : Sơ đồ tính to n đáy máng 3.2 Tải trọng tác dụng: - Tải trọng b n th n: q c = γb.hđ.1 = 25 0,2.1 = 5 (kN/m) d qđ = q c nd = 5.1,05 = 5,25 (kN/m) d Page 20 of 46 - Tải trọng n ớc ứng với cột n ớc Hmax: q c = kđ. n. Hmax.1... 46 Hình 2-2: Tải trọng tác dụng l n vách máng 2.3 Xác định n i lực: 2.3.1 Trường hợp căng ngoài: Xét mặt cắt nguy hiểm nhất (mắt cắt tại ch n ngàm) M = Ml + Mgd M lc = 0,8 kNm; Ml = 0,84 kNm M c gd = c q gd H v2 2 0,96.2,82 = = 3,7632kNm 2 c Mgd = ng.M gd = 1,3.3,7632 = 4,89 kNm M = 4,89 - 0,84 = 4,05 kNm Page 12 of 46 Hình 2-3: Biểu đồ n i lực vách máng _ căng ngoài 2.3.2 Trường hợp căng trong: Xét . 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 d n n ớc N đi qua vùng trũng. Sau khi so sánh phương n thiết kế. đã đi tới kết lu n c n xây dựng một máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính to n thuỷ lực và thuỷ n ng người ta đã xác định được kích thước và mực n ớc yêu cầu trong cầu máng như. vách máng n n tải trọng tác dụng gồm: - Mô men tập trung do người đi tr n lề truy n xuống: M ng . - Mô men do trọng lượng b n th n lề đi: M l . - Áp lực n ớc tương ứng với H max : q n . -