THiết kế Kết cấu bê tông cốt thép L =12m theo 22TCN27205

N MễN HC KT CU Bấ TễNG CT THẫP Giỏo viờn hng dn : Sinh viờn : Lp : BI: Thit k mt dm cho cu dng ụ tụ nhp gin n,bng BTCT,thi cụng bng phng phỏp ỳc rieng tng dm ti cụng trng v ti trng cho trc I S LIU GI NH Chiu di nhp: Hot ti Khong cỏch tim hai dm B rng ch to cỏnh Tnh ti mt cu ri u(DW) H s phõn b ngang tớnh cho mụmen :l=12(m) :HL-93 :240 cm :bf=190cm KN/m mgM =0,7 H s phõn b ngang tớnh cho lc ct mgQ =0,9 H s phõn b ngang tớnh cho vừng mg =0,55 H s cp ng K=0,5 vừng cho phộp ca hot ti 1/800 Khối lợng riêng bê tông cốt thép Vt liu(ct thộp theo ASTM ): c=2500(kg/m3) Ct thộp chu lc: fy =420 Mpa Ct ai: fy =420 Mpa Bờ tụng fc =30MPa Quy trỡnh thit k cu 22TCN-272-2005 II YấU CU V NI DUNG A-TNH TON: Chn mt ct ngang dm Tớnh mụmen,lc ct ln nht ti gõy V biu bao moomen,lc ct ti gõy Tớnh,b trớ ct thộp dc ch ti mt ct gia nhp Tinh,b trớ ct thộp a Tớnh toỏn kim soỏt nt Tớnh vừng hot ti gõy Xỏc inh v trớ ct ct thộp,v biu bao vt liu 9.Thuyt minh ỏnh mỏy trờn bn A4 B-BN V: 10 Th hin trờn kh gip A1 11 V mt chớnh dm,v cỏc mt ct i din,chi tit neo,ni,un ct thộp 12 V biu bao vt liu 13 Búc tỏch ct thộp,thng kờ vt liu v ghi chỳ cn thit khỏc BI LM I-XC NH S B KCH THC MT CT DM 1.1 Chiu cao dm h: - Chiu cao dm h c chn theo iu kin cng v iu kin vừng, thụng thng vi dm BTCT chiu cao ó tha iu kin cng thỡ cng ó t yờu cu v vừng - Chiu cao dm c chn khụng thay i trờn sut chiu di nhp,chn theo cụng thc kinh nghim: 1 ữ ).l h= ( 20 10 h= (0,6 ữ 1,2) (m) -Chiu cao nh nht theo quy nh ca quy trỡnh: hmin=0,07 ì l= 0,07 ì 12= 0.84 (m) Trờn c s ú chn chiu cao dm h =100(cm) Mt ct ngang dm 180 1900 100 1000 100 200 65 200 65 330 1.2 B rng sn dm bw Ti mt ct trờn gi ca dm, chiu rng ca sn dm c nh theo tớnh toỏn v ng sut kộo ch, nhiờn õy ta chn chiu rng sn khụng i trờn sut chiu di dm Chiu rng bw ny c chn ch yu theo yờu cu thi cụng v cho d bờtụng vi cht lng tt Theo yờu cu ú ta chn chiu rng sn dm bw=20(cm) 1.3 Chiu dy bn cỏnh hf Chiu dy bn cỏnh chn ph thuc vo iu kin chu lc cc b ca v trớ xe v s tham gia chu lc tng th vi cỏc b phn khỏc Theo kinh nghim hf =18 (cm ) 1.4 Chiu rng bn cỏnh b Theo iu kin bi cho: b=190(cm) 1.5 Chn kớch thc bu dm:b1,h1 b1=20(cm) h1=33(cm) 1.6.Tớnh s b trng lng bn thõn ca dm trờn 1(m) di: Din tớch mt ct dm A=1.9x0,18+0,1x0,1+0,065x0,065+(1-0,18-0,2)x0,2+0,2x0,33 =0,5462 (m) Wdc =Ax.=0,5462 x24=13.12 (kN/m) Trong ú: =24 (kN/m): trng lng riờng ca bờ tụng *Xỏc nh b rng cỏnh tớnh toỏn: B rng cỏnh tớnh toỏn i vi dm bờn khụng ly quỏ tr s nh nht ba tr s sau: 12 L= = 3.0 (m) vi L l chiu di nhp 4 -Khong cỏch tim hai dm: 210 (cm) -12 ln b dy cỏnh v b rng sn dm:12hf + bw =12 ì 18+20=236(cm) -V b rng canh tớnh toỏn cng khụng c ln hn b rng cỏnh ch to: bf = 190 (cm) Vỡ th b rng cỏnh hu hiu l b = 190 (cm) *Quy i tit din tớnh toỏn: -Din tớch tam giỏc ti ch vỏt bn cỏnh : S1=10ì10/2=50 cm2 -Chiu dy cỏnh quy i: hfqd= hf + 2S1 ì 50 =18+ =18.59 (cm)= 185.9 (mm) b bw 190 20 -din tớch tam giỏc ti ch vỏt bu dm: S2= x6,5 x 6,5=21,13(cm2) -Chiu cao bu dm mi: Hfqd= h1+ 2S 2 ì 21,13 = 20+ =23,25(cm)=23.25(mm) b1 bw 33 20 Mt ct ngang tớnh toỏn f'c 1900 232.5 yt TTH 1000 185.9 fs 330 II-XC NH NI LC V ng nh hng mụmen,lc ct -Chiu di nhp:l=12 -Chia dm thn mt on tng ng vi cỏc mt ct t n 10, mi on di 1,2(m) ng nh hng mụmen ti cỏc tit din: Cỏc cụng thc tớnh toỏn giỏ tr mụmen,lc ct ti mt ct th i theo trng thỏi gii hn cng : Mi={(1,25xwdc+1,5xwdw)+mgM[1,75xLLl+1,75 ì k ì LLM ì (1+IM)]} ì wM Qi={(1,25xwdc+1,5xwdw)xwq+mgQ[1,75 ì LLl+1,75 ì k ì LLQ ì (1+IM)] ì w1Q} Cỏc cụng thc tớnh toỏn tr s mụmen lc ct th I theo trng thỏi gii hn s dng Mi=1,0 ì {(wdc+wdw)+mgM[LLl+k ì LLM ì (1+IM)]} ì wM Qi=1,0 ì {(wdc+wdw) ì wQ+mgQ[LLl+k ì LLQ ì (1+IM)] ì w1Q} Trong ú: wdw ,wdw:Tnh ti ri u v trng lng bn thõn ca dm(KN.m) wM :Din tớch ..h mụmen ti mt ct th i wQ :Tng i s din tớch ..h lc ct w1Q :Din tớch phn ln hn trờn ng nh lc ct LLM:Hot ti tng ng vi ng nh hng mụmen ti mt ct th i LLQ :Hot ti tng ng vi ..h lc ct ti mt ct th i MgM,mgQ :H s phõn b ngang tớnh cho mụmen, lc ct LLl=9,3(KN/m):ti trng di u (1+IM)=1,25:H s xung kớch :H s iu chnh ti trng xỏc nh bng cụng thc: =d x R x I 0,95 Vi ng quc l v trng thỏi gii hn cng : d =0,95; R =1,05; I =0,95; => =0,95 Vi trng thỏi gii hn s dng =1 Bng giỏ tr mụmen Mt ct xi (m) a Mi(m2) LLMitruck (KN/m) LLMitan (KN/m) Micd (KN.m) Misd (KN.m) 1,2 0,10 6.48 39.62 34.59 413.23 278.33 2,4 0,20 11.52 37.79 34.34 720.31 486.18 3,6 0,30 15.12 36.17 33.98 926.26 626.65 4.8 0,40 17.28 34.42 33.49 1036.59 702.93 6.0 0,50 18.00 32.67 33.00 1061.19 721.02 Ta v c biờu bao mụmen cho dm trng thỏi gii hn cng : 926.26 1036.59 1061 1036.59 926.26 720.31 413 19 23 (KN.m) 413.2 720.31 Biu bao M ng nh hng lc ct ti cỏc tit din: Q Bng giỏ tr lc ct Mt ct xi (m) 0,0 1,2 2,4 3,6 4.8 6.0 (m) Qi (m2) Q (m2) LLMitruck (KN/m) LLMitan (KN/m) Qicd (KN) Qisd (KN) 12.0 10.8 9.60 8.40 7.20 6.00 6.00 4.86 3.84 2.94 2.16 1.50 6.00 4.80 3.60 2.40 1.20 0.00 41.33 44.35 47.67 51.57 56.53 62.03 34.83 38.53 43.07 48.78 56.15 66.00 460.1 385.0 311.4 240.5 173.2 113.5 304.36 253.61 203.89 115.76 109.70 68.24 li Biu bao Q (kN) 460.10 385.00 331.40 240.60 173.20 113.50 113.50 173.20 240.60 331.40 385.00 460.10 Ta v c biờu bao mụmen cho dm trng thỏi gii hn cng : III-TNH TON DIN TCH B TR CT THẫP TI MT CT GIA DM *Tớnh mụmen tớnh toỏn ng vi trng thỏi gii hn cng , tớnh ti mt ct gia nhp: M= {(1,25xWdc+1,5xWdw)}+mgM[1,75xLL1+1,75x k xLLMx(1+IM)]}xWM Trong ú: LLL : Ti trng ln ri u(9,3KN/m) LLMtan dem=33.00 : Hot ti tng ng ca xe hai trc thit k ng vi ..h M ti mt ct t gia nhp (KN/m) truck LLM =32.67 : Hot ti tng ng c xe ti thit k ng vi ..h M ti mt ct t gia nhp (KN/m) mgM =0,7 : H s phõn b ngang tớnh cho mụmen(ó tớnh cho c h s ln xem) wdc =13.12 : Trng lng dm trờn mt n v chiu di (KN/m) wdw= : Trng lng cỏc lp mt cu v cỏc tin ớch cụng cng trờn mt n v chiu di (tớnh cho mt dm)(KN/m) 1+IM =1.25 :H s xung kớch wM=18.00 : Din tớch ng nh hng M (m2) K=0,5 :H s ca HL-93 Thay s: M=0,95x{(1,25x13.12+1,5x6)+0,7x[1,75x9,3+1,75x0,5x33x(1+0,25)]}x18 =1061.194(KN/m) Gi s chiu cao hu hiu ca dm: d=(0,8 ữ 0,9)h chn d=0,9h=0,9x100=90 (cm) Gi s trc trung ho i qua sn dm ta cú: hf a Mn=0,85 x a x bw x fc (d- ) + 0.85 x (b-bw)x hf x fc(d- ) 2 Mu= Mn Trong ú: Mn:l Mụmen khỏng danh nh Mu=1061.195 (KN.m) : H s khỏng(vi dm chu kộo un ly =0.9 ) As :din tớch ct thộp chu kộo fy =420MPa:Gii hn chy ca ct thộp dc ch fc=30MPa:Cng chu kộo ca bờ tụng tui 28 ngy 1: H s quy i chiu cao vựng nộn,c xỏc nh: Vỡ fc=30MPa nờn ta cú=>> 1=0,836 hf=0,1859 m: Chiu dy bn cỏnh sau quy i a= 1x c :Chiu cao ng sut tng ng Mu Mf ì Ta cú :a=d (1) ' 0,85xf c xb w xd Vi Mf=0,85 ì (b-b w ) ì hf ì fc(d- hf ) Thay cỏc s liu vo ta cú Mf=0,85 ì 0,836 ì (1.9-0,2) ì 0,1859 ì 30 ì 103 ì (0.9- 0.1859 ) =5437.20(KN/m) M u = 1061.194 =1179.10 Vu Vn:Sc khỏng ct danh nh, c ly bng giỏ tr nh hn ca: Vn=Vc+Vs Hoc Vn=0,25 ì fc ì bv ì dv(N) f ' ì bv ì d v ( N ) Vc=0,083 ì ì c A f d (cot g + cot g ) sin Vs = v v v S *Chiu cao chu ct hu hiu dv c xỏc nh bng khong cỏch cỏnh tay ũn ca ngu lc trng hp tớnh theo tit din ch nht ct thộp n thỡ dv: Chiu cao hu hiu a a dv=d- ng thi dv=max{0,9d;0,72h;d- } 2 0,9.d= 0,9 ì 885=797 (mm) 0,72h= 0,72 ì 1000= 720 (mm) d-a\2=885-29.54\2=870.23(mm) Trong ú: +bv: B rng bn bng hu hiu, ly bng b rng bn bng nh nht chiu cao dv,vy bv=bw=20(cm) +dv: Chiu cao hu hiu +s(mm): C ly ct thộp +: H s ch kh nng ca bờtụng b nt chộo truyn lc kộo +: Gúc nghiờng ca ng sut nộn chộo + , :oc xỏc nh bng cỏch tra th v tra bng +: Gúc nghiờng ca ct thộp ngang vi trc dc , =900 +: H sú sc khỏng ct, vi bờtụng thng =0.9 +Av: Din tớch ct thộp b ct c ly s (mm) +Vs: Kh nng chu lc ct ca ct thộp(N) +Vc: Kh nng chu lc ct ca bờtụng(N) +Vu: Lc ct tớnh toỏn.(N) Kim tra iu kin chu ct theo kh nng chu lc ca bờ tụng vựng nộn +Xột mt ct cỏnh gi mt on dv =870.23 xỏc nh ni lc trờn ng bao bng phng phỏp ni suy: Vu=405.64(kN) Mu=299.67(kNm) ìVn= ì (0,25ìfcìbvìdv)=0,9ì0,25ì30ì200ì870.23= 1174.8(kN) Vu=405.64 (kN) < ì Vn=1174.8(kN) => t Tớnh gúc v h s +tớnh toỏn ng xut ct: Vu 405.64 ì 10 = v= =2.896(N/mm2) ì d v ì bv 0,9 ì 870.23 ì 200 v 2.896 +tớnh t s ng sut ' = =0.097< 0.25 30 fc +gi s tr s gúc =45 tớnh bin dng dc ct thộp chu kộo theo cụng thc: Mu + 0.5Vu cot g dv x = 0, 002 Es As ES=2 ì 10 N/mm2 dv=870.23 (mm) As=1704(mm2) (khi kộo v gi ct cũn li thanh) x = 1.606 ì 10 3 Tra bng c = 38,22 tớnh li x = 1.617 ì 10 Tra bng c = 38,654 tớnh li x = 1, 61ì10 Tra bng c = 38,637 tớnh li x = 1, 61ì10 Giỏ tr ca v x hi t Vy ta ly = 38,212 tra bng c: = 1.663 Kh nng chu ct ca bờ tụng Vc=0,083 ì ì f 'c ì dv ì bv= 0.083 ì 1.663 ì 30 ì 200 ì 870.23 = 131.581 ì 10 (N) Yờu cu v kh nng chu lc ct cn thit ca ct thộp 405.64 ì 10 Vs=Vn-Vc= 134.618 ì 10 =319.130 ì 10 (N) 0.9 Khong cỏch b trớ ct thộp l ln nht Av ì f y ì d v ì cot g smax= Vs f y = 420Mpa :cng chy c quy nh ca cỏc ct thộp dv=870.23 (mm) Vs=319.130 ì 10 (N) Av :l din tớch ct thộp ai(mm2) Chn ct thộp l s 10 ng kớnh danh nh d=9,5mm din tớch mt ct ngang ca ct thộp l: Av = ì 71 = 142mm smax= 142 ì 420 ì 870.23 ì cot g 38.212 ì = 206.578( mm) => 319.130 ì 10 Ta chn khong cỏch b trớ ct thộp s=20(cm) Kim tra lng ct thộp ti thiu: by s 200 ì 200 ' = 0.083 30 = 43.296 (mm2) Av 0.083 f c fy 420 tha M Av=142(mm ) > Av =43.296(mm2) kim tra khong cỏch ti a ca ct thộp Tacú: 0,1 ì fc ì dv ì bv=0,1 ì 30 ì 870.23 ì 200=522.138 ì 10 (N) Nờn ta kim tra theo cỏc iu kin sau: S 0,8 ì dv S = 200(mm) < 0,8 ì dv=0,8 ì 870.23= 696.184(mm) => tha S < 600(mm) => tha Kim tra iu kin m bo cho ct thộp dc khụng b chy di t hp ca mụ men,lc dc trc v lc ct Kh nng chu ct ca ct thộp ai: Av ì f y ì d v ì cot g 142 ì 420 ì 870.23 ì cot g 38.212 Vs= = = 329.627 ì 10 (N) s 200 As ì fy=1704 ì 420=715.680 ì 103(N) ( ) M u Vu 299.67 ì 10 405.64 ì 10 + 0.5V s ì cot g = + 0.5 ì 319.130 ì 10 cot g ( 38.212 ) d v 870.23 ì 0.9 0.9 =408.083 ì 10 (N) Mu Vu + 0.5Vs cot g = 408.083 ì 10 (N) As ì fy =715.680 ì 103(N)> dv => t VI-TNH TO N KIM TON NT Ti mt mt ct bt kỡ thỡ tu vo giỏ tr ni lc bờtụng cú th b nt hay khụng.Vỡ th tớnh toỏn kim toỏn nt ta kim tra xem mt ct cú b nt hay khụng tớnh toỏn xem mt ct cú b nt hay khụng ngi ta coi phõn b ng sut trờn mt ct ngang l tuyn tớnh v ng sut kộo fc ca bờtụng Mt ct ngang tớnh toỏn f'c 1900 232.5 yt TTH 1000 185.9 fs 330 Din tớch ca mt ct ngang: Ag=18.59x190+(100-18.59-23.25)x20+23.25x33=5462.55 (mm2) V trớ trc trung ho:yt 18.59 ì 190 ì 90.705 + (100 18.59 23.25) ì 20 ì 52.33 + 23.25 ì 33 ì 11 625 5462.55 =71.43 (cm) yt= Mụmen quỏn tớnh ca tit din nguyờn: Ig = 190 ì 18.59 58.16 + 190 ì 18.59 ì (90.705 71.43) + 20 ì 58.16 ì 23.25 + 71.43 12 + 20 ì 58.16 33 ì 23.25 + + 33 ì 23.25 ì (71.43 11.625) = 4945125.81cm 12 12 ng sut kộo ca bờ tụng: Ma 721.02 ì 10 fc = yt = ì 71.43 ì 10 = 10.42MPa Ig 4945125.81 ì 10 Cng chu kộo un ca bờtụng: fr fr=0.63 f c ' =0.63 ì 30 =3,451(MPa) = > f c = 10.42 Mpa 0.8 f r = 3.451ì 0.8 = 2.7608Mpa Vy mt ct b nt Kim tra b rng vt nt iu kin kim tra: fs