ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THIẾT KẾ CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

Tải trọng tính toán : qtt = qc.nt với nt là hệ số vượt tải dùng để tính toán các nội dung của trạng thái giới hạn I : Tính toán cốt thép dọc chịu lực, kiểm tra và tính toán cốt thép... S

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THIẾT KẾ CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

A TÀI LIỆU THIẾT KẾ

Mác bê tông 

Tải trọng gió: q g = 1,2 kN/m 2 Gió đẩy: Hệ số k gió đẩy = 0,8      

Gió hút: Hệ số k gió hút = 0,6        Cầu máng thuộc công trình cấp III       

mb= 1; mb4=0,9; ma=1,1; Ra = R’a = 2700 daN/cm2 ; α0= 0,6 ; A0= 0,42 ;Ea= 2.100.000 

daN/cm2 ; Eb= 2.4.105 daN/cm2 ; n=Ea/Eb= 8,75 ; µmin= 0,1 %  ; 

cắt 1m chiều dài theo chiều dòng chảy và tính toán theo bài toán phẳng. Đối với dầm đỡ, 

sơ đồ tính toán là dầm liên tục nhiều nhịp. 

2 Xác định tải trọng các dụng: 

Tải trọng tiêu chuẩn qc dùng để tính toán các nội dung của trạng thái giới hạn II : Kiểm    tra nứt, tính bề rộng vết nứt  và tính độ võng. 

Tải trọng tính toán : qtt = qc.nt (với nt là hệ số vượt tải) dùng để tính toán các nội dung của trạng thái giới hạn I : Tính toán cốt thép dọc chịu lực, kiểm tra và tính toán cốt thép 

6 Tính đọ võng toàn phần f và so sánh đảm bảo f/l < [f/l]. Nếu f/l >[f/l] thì đưa ra giải pháp khắc phục. 

I LỀ NGƯỜI ĐI

1.1 Sơ dồ tính toán

Cắt 1m dài lề người đi theo chiều dọc máng ( chiều dòng chảy ), coi lề người đi như một dầm công xôn ngàm tại đầu vách máng. Chọn bề rộng lề là 1m. Chiều dày lề thay đổi dần 8÷12cm 

1.3 Xác định nội lực

q = 5,025 kN/m

M

Q-

a = 2cm, h0 = h – a = 8cm

0 n

b

c

n

h b R

.

m

M n

.

k

=   1,15.1.1608021.90.100.8  =  0,032 

A = 0,032 < A0= 0,42  Tính cốt đơn,  = 1 -  12A= 1 -  1 2.0, 032  = 0,033. 

Fa = 

a a

0 n b

R m

h b R

.

 = 1.90.100.8.0, 0331,1.2700   =  0.79 cm2 > µminbh0 = 0,001.100.8 = 0,8 cm2. Chọn và bố trí cốt thép chịu lực : 5 8/1m ( 2,51 cm2) theo phương vuông góc với 

8 a=200

Hình 2.1 – Sơ đồ tính toán vách máng

2.2 Tải trọng tác dụng

Do điều kiện làm việc cảu vách máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách bao gồm các tải trọng sau: 

- Áp lực gió ( gồm gió đẩy và gió hút ): q gđ  và  q gh

Các tải trọng này gây nên 2 trường hợp: Căng trong và căng ngoài vách máng. 

a Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : M bt , q gđ (gió đẩy, trong máng không có nước và không có người đi trên lê)

qcbt 2l

2

8 0 5 ,

b Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : M bt , M ng , q gh ,q n ( gió

L

l c

2 max c

max n c

a Trường hợp căng ngoài

kNm M

3,594

0,84

bt gd

2,995 kN Q

0 kN Q

b Trường hợp căng trong

kNm

0,84 M

1,248 kN Q

ng

0

23,465 -

Hình 2.4 – Nội lực vách máng trong trường hợp căng trong

2.4 Tính toán và bố trí cốt thép

a Tính toán và bố trí cốt thép dọc:

Tính toán và bố trí thép dọ chịu lực cho cấu kiện chịu uốn tại mặt cắt có mô men uốn lớn nhất ( mặt cắt ngàm ) cho hai trường hợp căng trong và căng ngoài.  

Tiết diện chữ nhật: b = 100 cm, h = 20 cm. Chọn a = 2 cm, h0 = h – a = 18cm.  

1 Trường hợp căng ngoài : M = 2,754 kNm. 

0 n b

c n h b R m

M n k

 =  1,15.1.2754021.90.100.18  = 0,011 

A = 0,011 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn,  = 1 -  12A= 1 -  1 2.0, 011  = 0,011 

Fa =

a a

0 n

b

R.m

.h.b.R

2 Trương hợp căng trong: M = 19,165 kNm. 

0 n b

c n h b R m

M n k

0 n b R m

h b R

= 1.90.100.18.0, 0791,15.2700 = 4,12 cm2. 

Fa > µminbh0 = 0,001.100.18 = 1,8 cm2. 

Chọn và bố trí thép chịu lực lớp trong  trong 512/1m (5,65 cm2) theo phương vuông với phương dòng chảy. 

b Tính toán và bố trí cốt thép ngang:

Kiểm tra điều kiện cường đọ theo lực cắt Q cho trường hợp căng trong. 

k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720 daN > kn.nc.Q2 = 1,15.1. 2571,1 = 2956,77daN. Không cần đặt cốt ngang. 

c Bố trí cốt thép

Lớp trong: 512/1m; Lớp ngoài:  58/1m. 

Dọc theo phương dòng chảy bố trí lớp thép cấu tạo 48/1m

12 a=200

Hình 2.5 – Bố trí thép vách máng

xn = 

) ' F F ( n h b

' a ' F n h F n 2

h

.

b

a a

a 0 a 2

10.5, 65.18 10.2,51.2 2

3 n 3

n n F ( h x ) n F ' ( x a ' )

3

) x h (

b 3







.7.(4 - 100. ) d 

c – hệ số xét đến tính chất tác dụng của tải trọng, lấy bằng 1 với tải trọng ngắn hạn, bằng 1,3 với tải trọng dài hạn. 

 

Hình 3.1 – Sơ đồ tính toán đáy máng.

Mcnmax = 14,861 kNm; Mnmax = 14,861 kNm đã tính ở phần thiết kế vách máng. 

a Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân lề người

đi truyền xuống (q đ , M bt ):

kNm M

( M g tra bảng 18 trang 167 giáo trình KCBTCT,  tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)

0,746

28,86

+

13,28 13,29

M = 2,696 kNm

Q kN

2,696 kNmM

2 0 2

+ +

1 TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :

Dẫn nước trong máng với chiều cao Hmax có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên và có 

2 0

2 Trường hợp gây căng dưới lớn nhất M 2 tại mặt cắt giữa nhịp:

b Tính toán cốt ngang

Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng tại mặt cắt sát vách trong trường hợp máng dẫn nước với mực nước Hmax , người đi trên cả hai bên lề và gió từ phải sang trái. 

Q = Qa + Qb + Qd + Qe + Qg = 4,925 + 28,86 + 0,565 + 0,113 + 1,454 = 35,917 kN. 

 k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.22 = 11880 daN. 

kn.nc.Q = 1,15.1.3591,7 = 4130,5 daN. 

kn.nc.Q <  k1.mb4.Rk.b.h0. Không cần tính cốt ngang. 

75 , 8 25 100

3 93 , 3 75 , 8 22 65 , 5 75 , 8 2

25 100 )

' F F ( n h

.

b

' a ' F n h F n 2

h

.

a a

a 0 a 2

3 n 3

n n.F (h x ) n.F' (x a')

3

)xh.(

b3

)36,12.(

93,3.75,8)6,1222(65,5.75,83

)6,1225.(

1003

6,

78,137770

  = 11110,55cm3. 

Mn = 1.Rkc.Wqđ = 1,75 . 11,5 .11110,55 = 223599,76 daNcm. 

nc.Mc = 1. 183750  =183750 daNcm > Mn.  

75 , 8 25 100

3 65 , 5 75 , 8 22 39 , 3 75 , 8 2

25 100 )

' F F ( n h

.

b

' a ' F n h F n

a 0 a 2

3 n 3

n n.F(h x ) n.F' (x a')

3

)xh.(

b3

)34,12.(

65,5.75,8)4,1222(93,3.75,83

)4,1225.(

1003

4,

78,137770

Sơ đồ tính toán dầm đỡ giữa 

Chiều dài nhịp  lnhịp = L/n = 26/6 = 4,33 m. 

Chọn kích thước dầm: 

-  Chiều cao dầm:  hd = 80 cm. 

-  Bề rộng sườn : b = 30 cm. 

-  Bề rộng cánh: B/2 = 3,3/2 = 1,65 m = 165 cm 

B B/2

 

4,3 m 4,3 m

4.3 Xác định nội lực

Tra phụ lục 18 trang giáo trình Kết Cấu BTCT – ĐH Thuỷ Lợi, ta vẽ được biểu đồ nội lực M, Q của dầm đỡ giữa như sau: 

kN Q

110,82

34,63 84,1

48,52 81,99

96,85

148,15

128,815

115,94 122.38

b n a

0, 0091,15.90.160.76

n c

b n c

k n M

0 1,15.90.160.76.0, 009

3.81

b n a

b Tính toán cốt thép ngang

kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghienecho mặt cắt có lức cắt lớn nhất( măt cắt bên trái gối thứ hai ): 

h

  = 26,7 cm. 

utt = ma.Rađ.nd.fđ 2

c n

2 0 k 4 ) Q n k (

h b R m

2

8.0, 9.7, 5.30.76 1,1.2150.2.0,503.

 = 95,17 daN/cm. 

Qdb = 2 , 8 76 0 , 9 7 , 5 30 95 , 17  29541 , 61daN. 

' a '.

Fa n h Fa n 2

h b b 2

h

.

b

' c '

c

0

2 ' c '

c 2

3 n 3

n c c 3 n

c n F ( h x ) n F ' ( x a ' )

3

) x h ( b 3

) x ' h )(

b ' b ( 3

x '

Wqđ  2630418.9

80 24, 3

qd n

' a '.

Fa n h Fa n 2

h h h b b 2

h

.

b

c c

0 c

c c 2

3 n c 3 n c c 3

n n.F(h x ) n.F' (x a')

3

)xh(b3

)hxh)(

bb(3

a F Z h x E



. 

7,0

) T L ( 5 1 8 , 1

n

c h b

0 = 0,04; T = '(1 - '/2)  

' = 

0

h b

' Fa n h b

c '

0,15 30.76

= 1,631. 

Trong đó v lấy bằng 0,15 với tải trọng tác dụng dài hạn và độ ẩm môi trường lớn hơn 40%. 

2

 = 1,362; 

0

4, 62 30.76

a F

'a

25 ).

30 160 ( h

b

h ).

b b

(

0

' c '

425,1)2

'1('

' ' 1

2.h0 = 

2 0,33.1, 425 0, 023 1

0, 6

 = 74072.106  daNcm2. 

6 74072.10 1,5

P = 1k

p

k 0

129,9

 

Hình 4.7 – Biểu đồ mômen cuối cùng và biểu đồ mômen trên hệ cơ bản. 

Dùng phương pháp nhân biểu đồ Vêrêshagin, ta tính được độ võng tại mặt cắt giữa nhịp biên: