THiết kế Kết cấu bê tông cốt thép L =18m theo 22TCN27205

4 Tính,bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp.. Giả sử trục trung hòa đi qua dầm:ΦM:Hệ số khángvới dầm chịu kéo khi uốn lấy:ΦM=0,9 As:Diện tích cốt thép chịu kéo.. wdw;wdc :tĩnh t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên : Lớp :

ĐỀ BÀI: Thiết kế một dầm cho cầu dường ô tô nhịp giản đơn,bằng BTCT,thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước

I.SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH

Hệ số phân bố ngang tính cho mômen mgM =0,5

Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt mgQ =0,6

Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng mg =0,65

Độ võng cho phép của hoạt tải 1/800

Vật liệu(cốt thép theo ASTM 615M): Cốt thép chịu lực: fy =420 MPa

2 Tính mômen,lực cắt lớn nhất do tải trong gây ra

3 Vẽ biểu đồ bao m«men,lực cắt do tải trong gây ra

4 Tính,bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp

5 Tinh,bố trí cốt thép đa

6 Tính toán kiểm soát nứt

7 Tính độ võng do hoạt tải gây ra

8 Xác đinh vị trí cốt thép,vẽ biểu đồ bao vật liệu

§å ¸n m«n häc KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp

BµI LµM

1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM

1.1 Chiều cao dầm h.

Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng,thông thường đối với dầm

BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng đã đạt yêu cầu về độ võng

Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài của nhịp,chọn theo công thức kinh nghiệm:

Theo yêu cầu đó,ta chon chiều rộng sườn bw=20 (cm)

4 =4(m) với L là chiều dài nhịp hữu hiệu.

- Khoảng cách tim giữa 2 dầm:240(cm)

- 12 lần bề dày cánh và bể rộng sườn dầm: 12hf+bw=12×18+20=236 (cm)

- Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chê tạo bf=190(cm).Vậy bề rộng cánh hữu hiệu là b=190(cm)

Quy đổi tiết diện tính toán:

- Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh:

S1=10×

2 10

12

1 22

= 20 +2 24,5

34 20



 = 23,5 (cm)= 235,0 (mm)

2.TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM

Tính m«men tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ,tính tại mặt cắt giữa nhịp:

M= {(1,25w dc +1,5w dw) + mg M[1,75LL L1,75 k LL M (1 IM)]} MTrong đó:

LL : Tải trọng làn rải đều (9,3KN/m) L

w = 14,134 : Trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài (KN/m) dc

w = 6 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên dw

một đơn vị chiều dài ( tính cho một dầm,(KN/m))

Giả sử trục trung hòa đi qua dầm:

ΦM:Hệ số kháng(với dầm chịu kéo khi uốn lấy:ΦM=0,9

As:Diện tích cốt thép chịu kéo

fy=420Mpa:Giới hạn chảy của cốt thép dọc chủ

f'

c=30 Mpa:Cường độ chịu nén của bª t«ng ở tuổi 28 ngày

1

 :Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén

Theo điều kiện đầu bài f'

c =30MPa nên ta có:

βl=0,85-0,05

7 28

30 

hf =0,18588 (m):chiều dày bản cánh sau khi quy đổi

a=βlc:Chiều cao khối ứng suất chữ nhật tương đương

d b f M M

w c f u



Với Mf=0,85×βl(b-bw)×hf×f'

c(d-hf/2)Thay các số liệu vào ta có:

1

d b f M

c u



Thay số vào ta được a=0,03617 (m)= 3.617 (cm)<βlhf= 15,540 (cm)

As=

y c f

f b

Giả sử trục trung hòa đi qua bản cánh.

Tính toán chiều cao vùng nén quy đổi:



  = 4.026 (cm)<βlhf= 15,54 (cm)Vậy điều giả sử là đúng

Mô men kháng tính toán:

a d

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

Vậy cốt thép tối đa thỏa mãn

KiÓm tra lượng cốt thép tối thiểu:

f'

×100%=0,03× 30

420100%=0,214 %(thỏa mãn).

3.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Tính toán m«men và lực cắt tại vị trí bất kì.

Vẽ đ.a.h của m«men và lực cắt

+chiều dài nhịp:l=16(m)

+chia dầm thành 10 đoạn ứng với các mặt cắt từ 0 đến 10,mỗi đoạn dài 1,6(m)

Đường ảnh hưởng m«men tại các tiết diện:

wdw;wdc :tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thõn của dầm(KNm)

wM :diện tớch đờng ảnh hởng mụmen tại mặt cắt thứ i

wQ :tổng đại số diện tớch đờng ảnh hởng lực cắt

wlQ:diện tớch phần lớn hơn trờn đờng ảnh hởng lực cắt

LLM:hoạt tải tương ứng với đờng ảnh hởng mụmen lực cắt tại mặt cắt thứ i

LLQ:hoạt tải tương ứng với đờng ảnh hởng lực cắt tại mặt cắt thứ i

mgM;mgQ:hệ số phõn bố ngang tinh cho mụmen lực cắt

LLL=9,3KN/m:tải trọng làn rải đều

(l+IM):hệ số xung kớch,lấy bằng 1,25

η:hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức:

η=ηd×ηR×ηl≥0,95 Với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường độ I:ηd=0,95;ηR=1,05; ηl=0,95.Với trạng thái giới hạn sử dụng η=1

4.Vẽ biểu đồ bao vật liệu:

Tớnh toỏn mụmen khỏng tớnh toỏn của dầm khi bị cắt hoặc uốn cốt thộp:

Kết quả tớnh toỏn được thể hiện trong bảng sau:

Vị trớ trụctrung hũa

Đồ án môn học Kết cấu bê tông cốt thép

Hiệu chỉnh biểu đồ bao mụmen

Do điều kiện về lượng cốt thộp tối thiểu:Mr ≥ min{1,2Mcr;1,33Mu} nờn khi

Mu≤0,9Mcr thỡ điều kiện lượng cụt thộp tối thiểu là Mr≥ 1,33Mu.Điều này cú nghĩa là khả năng

chịu lực của dầm phải bao ngoài đường

3 4

-Tại đoạn M u 1, 2M cr ta giữ nguyờn biểu đồ M u

-Trong đoạn 0,9M cr M u 1, 2M crvẽ đờng nằm ngang với giỏ trị 1,2M cr

-Tại đoạn M u 0,9M cr vẽ đường ' 4

Chiều dài khai triển ld của thanh kéo được lấy như sau:

Chiều dài triển khai cốt thép kéo ld,phải không được nhỏ hơn tích số chiều dài triển khai cốt thép kéo

cơ bản ldb được quy định ở đây,nhân với các hệ số điều chỉnh hoặc hệ số như được quy định của quy trình.Chiều dài triển khai cốt thép kéo không được nhỏ hơn 300mm

Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb(mm) được sử dụng với cốt thép dọc sử dụng trong bài là thép

sô 22

ldb=0,02 '

c

y b

5.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT

Biểu thức kiểm toán φVVn > Vu

Vn :sức kháng danh định,được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của

+β:Hệ số chỉ khả năng của BT bị nứt chéo truyền lực kéo

+ :góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ β,  được xác định băng cách tra đồ thị và tra bảng

+α:góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc,bố trí cốt thép đai vuông với trục dầm nên α=90

Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của bª t«ng vùng nén:

+Xét mặt cắt cách gối một khoảng dv= 1069.87 mm.Xác định nội lực trên đường bao băng phương pháp nội suy

§å ¸n m«n häc KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp

V=

v v

u

b d



  = 2.2816(N/mm2)

+Tính tỉ số ứng suất '

c f v

=2.2816

30 =0,076 < 0,25+Giả sử trị số góc  =45 tính biến dạng cốt thép chịu kéo theo công thức

u v

u

A E

g V

Tra bảng ta được  = 38.55 o Tính lại εx=1.45×10  3

Tiếp tục tra bảng ta được  = 39.52 o Tính lại εx=1.43×10  3

Tiếp tục tra bảng ta được  = 39.37o Tính lại εx= 1.429×10  3

Giá trị của  , εx hội tụ

v

V

g d

f

fy= 420 MPa:giới hạn chảy quy định với côt thép đai

= 39.37 o :góc nghiêng với ứng suất nén chéo

Ta chọn khoảng cách bố trí côt đai s=25 (cm)

Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu:

Av≥0,083 '

c

f

y v

f s b

=0,083 30 200 250

420



= 54.12 (mm2 )

423.45 101069.87 0,9

min 1/3

+Trong đó:

dc : chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùngcho đến tâm thanh gần nhất, theo bố trí cốt thép dọc ta có dc=40 mm

+A : Diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thep chủ chịu kéo và đợc bao bởi các mặt cắt ngang

và đờng thẳng song song với trục trung hoà chia số lựơng thanh

Để tìm A ta giả sử đờng giới hạn trên của miền A tại sờn dầm Trọng tâm của miền A tính nh sau:

2 2

    => f sa = 312(Mpa) Xem lại Fy= ?

Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:

-Tính diện tích tơng đơng của tiết diện khi bị nứt:

) (

y

  7 46, 44ì (y11)=0Giải ra ta đợc y= 102,304 (cm)

Tính ứng suất trong cốt thép f s=n

cr a I M

(y-d1)Tính mômen quán tính của tiết diện khi đã nứt:

§å ¸n m«n häc KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp

Icr =

2 3

35kN 145kN

145kN

-Xét trường hợp cả 3 trục ở trong nhịp.vị trí bất lợi của xe được tính theo công thức:

X =

7

5 , 26810 2

, 10724 25

, 1056 7

9 , 184

-Điều kiện này thỏa mãn

-Độ võng của xe tải thiết kế gây ra xác định theo công thức:

EI

X L X

L L P EI

X L

P

48

))3,4(

4)3,4(

3(48

)4

3

1 3 2

1

EI

X L X

4)6,8(

a

cr

M M I

-Thay vào tính được y = 34,22 x10  3m

-Tính toán độ võng do hoạt tải gây ra:

Độ võng ta vừa tính ở trên chưa tinh đến hệ số phân bố ngang, hệ số cấp đường và hệ số xung kíchkhi tính võng Bây giờ ta phải xét các hệ số này:

-Tính kết quả độ võng chỉ cho một mình xe tải thiết kế:

1

f = Kmg(1+IM).y = 0,65 0, 65 1,25 34,22 = 18.07 mm

-Độ võng do tải trọng làn:

§å ¸n m«n häc KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp

3 2

= 16000 

800 1

= 20 mm => Đạt.