THiết kế kết cấu bê tông cốt thép l =15m theo 22TCN272 05

ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp N MễN HC KT CU Bấ TễNG CT THẫP * -* -* Giỏo viờn hng dn : Sinh viờn : Lp : BI: Thit k mt dm cho cu dng ụtụ nhp gin n, bng BTCT, thi cụng bng phng phỏp ỳc riờng 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 di u H s phõn b ngang tớnh cho mụmen H s phõn b ngang tớnh cho lc ct H s phõn b ngang tớnh cho vừng H s cp ng vừng cho phộp ca hot ti Khi lng riờng ca bờ tụng Vt liu(ct thộp theo ASTM 615M) : l = 15(m) : HL 93 : 200(cm) : bf = 160(cm) : DW = 4(kN/m) : mgM = 0.82 : mgQ = 0.72 : mg = 0.5 :k=1 : 1/800 c = 24(kg/m3) : Ct thộp chu lc fy = 250 MPa : Ct fy = 250MPa : Bờtụng fc = 28 MPa 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 trng gõy 3.V biu bao mụmen, lc ct ti trng gõy Tớnh v b trớ ct thộp dc ch ti mt ct gia nhp Tớnh v b trớ ct thộp Tớnh toỏn kim toỏn nt Tớnh vừng hot ti gõy Xỏc nh v trớ ct thộp, v biu bao vt liu Thuyt minh ỏnh mỏy trờn bn A4 B-BN V : 10 Th hin trờn kh giy 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 cỏc ghi chỳ cn thit khỏc BI LM I-XC NH S B KCH THC MT CT DM: ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp 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 tai yờu cu v vừng - Chiu cao dm c chn khụng thay i trờn sut chiu di nhp,chn theo cụng thc kinh nghim: 1 h = ữ ữl 20 10 h = 0.6(m) ữ 1.2(m) - Chiu cao nh nht theo quy n 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 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 b rng sn dm khụng i trờn sut chiu di dm Chiu rng bw ny c chn ch yu theo yờu cu thi cụng 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: hr Chiu dy bn cỏnh 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: Theo iu kin bi cho: bf =160(cm) 1.5 Chn kớch thc bu dm:b1,h1 h1 = 20(cm) b1 = 33(cm) 1.6.Tớnh s b trng lng bn thõn ca dm trờn 1(m) di: ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp Din tớch mt ct dm: A = 1.6 ì 0.18 + (0.4 + 0.2) x0.1 (0.33 + 0.2) ì 0, 65 + 0.455 ì + + 0.2 ì 0.33 = 0,492225m2 2 Wdc= Ax = 0,474225x24= 11,813 (KN/m) Trong ú: = 24(kN/m3): 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: 15 L = = 3,75 (m), vi L l chiu di nhp 4 - - Khong cỏch tim dm: 200(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 l 160(cm) Vỡ th b rng cỏnh hu hiu l bf = 160(cm) *Quy i tit din tớnh toỏn: - Din tớch tam giỏc ti ch vỏt bn cỏnh : S1 = ì10ì10= 50cm2 - Chiu dy cỏnh quy i: 2S1 ì 50 hfqd = hf+ = 18+ = 18.714cm 160 20 b bw - Din tớch tam giỏc ti ch vỏt bu dm: S2 = x6.5x6.5 = 21.125(cm2) - Chiu cao bu dm mi: 2S2 ì 21.125 h1qd =h1+ b b = 20+ = 23.25(cm) 33 20 w ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp Mt ct ngang tớnh toỏn 187.14 1600 200 232.50 yt 1200 THH 330 II-TNH TON DIN TC 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 u = n{(1.25xwdc+1.5xwdw)}+mgM[1.75xLLL+1.75x k x LLMx(1+IM)]}xwM Trong ú: LLL: Ti trng ln ri u(9.3KN/m) LLMtan dem = 26.99: Hot ti tng ng c xe hai trc thit k ng vi ..h M ti mt ct t gia nhp LLMtruck = 29.57: Hot ti tng ng c xe ti thit k ng vi ..h M ti mt ct t gia nhp (KN/m) mgM = 0,82: H s phõn b ngang tớnh cho mụmen(ó tớnh cho c h s ln xem) wdc = 11,813: 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 : + 0.25 H s xung kớch wM = 28,13: Din tớch ng nh hng(m2) k = : H s ca HL-93 Thay s: ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp Mu=0.95x{(1.25x11.813+1.5x4.0)+0.82[1.75x9.3+1.75x1x29.57x(1+0.25]}x28.13 Mu = 2587.353 (KNm) Gi s chiu cao hu hiu ca dm: d = (0.8 ữ 0.9)h chn d=0.9h=0.9x100=90cm) - H s quy i chiu cao vựng nộn,c xỏc nh: ò1 = 0.85 28 MPafc (f = 0.85 0.05 ì c 28 ) 56MPa fc 28MPa ò1= 0.65khi f c 56MPa Vỡ fc = 28MPa nờn ta cú: ò1=0.85 hf = 0,18714m : chiu dy bn cỏnh sau quy i a= ò1 c : Chiu cao ng sut ch nht tng ng Mu Mf Ta cú a = d (1 ) 0.85 ì f c' ì bw ì d vi M f = 0.85 ì (b bw ) ì h f ì f c' (d hf ) Thay cỏc s liu vo ta cú : M f = 0.85 ì 0.85 ì (1.6 0.2) ì 0.18714 ì 28 ì (0.9 Mn = 0.18714 ) = 4274.22 KNm M u 2587.353 = = 2874.83KNm < M f a < 0.9 Vy trc trung hũa i qua bn cỏnh ta chuyn sang tớnh toỏn nh mt ct ch nht Xỏc nh a t iu kin: a M u = M r = M n = ì 0.85 ì f c' ì b ì a(d ) 2M u a = d (1 ) ì 0.85 ì f c' ì bw ì d Thay s vo ta c : a = 0.079m = 7.9 cm < ò1 hf = 15.91 cm Din tớch ct thộp cn thit As l: 0.85 ì a ì b ì f c' 0.85 ì 79 ì1600 ì 28 As = = = 12033.28mm 120.33cm Vỡ TTH i qua fy 250 bn cỏnh nờn ta tớnh toỏn nh hỡnh ch nht: Vy ta chn v b trớ ct : *S chn v b trớ ct thộp: Phng ỏn 36 32 25 Ft(cm2) 10.18 8.04 4.91 S 14 16 25 Ft(cm2) 142.52 128.64 122.75 T bng trờn ta chn phng ỏn:1 +S b trớ:14 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp 40 65 200 65 65 65 +S hiu thanh: 36 +Tng din tớch CT thc t:142.52 cm2 B trớ thnh hng ct: 45 65 110 65 45 *Kim tra li tit din: -Kim tra li tit din: As=142.52 cm2 -Khong cỏch t th chu kộo ngoi cựng n trng tõm ct thộp Fi y i ì1018 ì (40 + 105 + 170) + ì 1018 ì 235 = 123.57(mm) = 12.35(cm) 14252 dl= Fi = de : Khong cỏch hu hiu tng ng t th chu nộn ngoi cựng n trng tõm ct thộp chu kộo: de =h-dl=100-12.35=87.65(cm) Gi s trc trung hũa qua bn cỏnh -Tớnh toỏn chiu cao vựng nộn quy i: a= As ì f y 142.52 ì 250 qd 0.85 ì f ì b f = 0.85 ì 28 ì160 =9.36(cm) < 1hf = 0.85x18.714=15.64(cm) Vy iu gi s l ỳng - Mụmen khỏng tớnh toỏn: ' c ' Mr = Mn = 0.9 ì 0.85 ì a ì b f ì f c ì d e ữ a 0.079 Mr = = 0.9 ì 0.85 ì 0.079 ì1.6 ì 28 ì10 ì (0.8764 ) = 2265.9(kN m) => Nh vy Mr = 2265.9 (kN.m) < Mu = 2587.353 (kN.m) Dm khụng kh nng chu mụmen *Kim tra lng ct thộp ti a: 7.9 = = 0.85 ì 87.64 = 0.106< 0.42 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp Vy ct thộp ti a tho -Din tớch ca mt ct ngang:Ag Ag =0.18714 ì 1.8+(1.8 0.18714-0.2325) ì 0.2+0.2325 ì 0.33 =0.532225(m2) =5322.25(cm2) *Kim tra lng ct thộp ti thiu: 142.52 Pmin = = 5322.25 =0.0267= 2.67(%) 28 fc' - T l hm lng ct thộp = 2.67 (%) > 0.03 ì f = 0.03x 250 = 0.336% y Tho III-XC NH NI LC: v ng nh hng mụmen,lc ct - Chiu di nhp: l = 15m - Chia dm thnh mt on tng ng vi cỏc mt ct t n 10, mi on di 1.5 m ng nh hng mụmen ti cỏc tit din: éah M1 éah M2 éah M3 éah M4 éah M5 Cỏc cụng thc tinh giỏ tr mụmen,lc ct th i theo trang thỏi gii hn cng Mi = {(1.25 x wdc+1.5 x wdw)+mgM[1.75 x LLl+1.75 x k x LLw x (1+IM)]}x wM Qi = {(1.25 x wdc+1.5 x wdw)x wq+mgQ[1.75 x LLl+1.75 x k x LLw x (1+IM)]x w1Q} Cỏc cụng thc tớnh toỏn tr s mụmen lc ct th I theo trng thỏi gii hn s dng : Mi = 1.0{(wdc+wdw)+mgM[LLl+k x LLM x (1+IM)]}x wM Qi = 1.0{(wdc+wdw)x wQ+mgQ[LLl+k x LLM x (1+IM)]x w1Q} Trong ú: ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp ` Wdw,wdc:Tnh ti ri u v trng lng bn thõn ca dm(KN.m) wM :Din wd 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 LLM=9.3(KN/m):ti trng di u (1+IM):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 Vi trng thỏi gii hn s dng = 0.95 Bng giỏ tr mụmen Mt xi ct (m) Mi(m2) LLMitruck LLMitan Micd Misd (kN/m) (kN/m) (kNm) (kNm) 1.08 0.100 25.920 39.618 34.586 360.01 340.63 1.92 0.200 46.080 37.906 34.342 563.7 590.78 2.52 0.300 60.480 36.174 33.976 807.56 755.76 2.88 0.400 69.120 34.422 33.488 904.05 841.02 0.500 72.000 32.67 33 925.76 856.86 -Ta v c biờu bao mụmen cho dm trng thỏi gii hn cng : Biu bao M(kNm) - ng nh hng lc ct tai cỏc tit din: ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp ah Q0 ah Q1 ah Q2 ah Q3 ah Q4 ah Q5 Bng giỏ tr lc ct LLMitruck LLMitan (KN/m) (KN/m) Qcdi (KN) Qisd (KN) 34,83 339,75 323,11 45,97 38,528 287,96 277,59 4.08 47,666 43,068 227,43 220,89 2.94 3.48 51,572 48,78 173,59 171,58 7.2 2.16 3.12 56,532 56,152 122,06 124,36 1.5 62,03 66 75,64 82,62 Mt ct xi li (m) (m) 0 12 6 41,33 1.2 10.8 4.86 4.92 2.4 9.6 3.84 3.6 8.4 4.8 Qi(m2) Q(m2) Ta v c biờu bao mụmen cho dm trng thỏi gii hn cng : 339.75 287.96 227.43 173.59 122.06 75.64 122.06 173.59 227.43 287.96 339.75 75.64 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp Biu bao Q IV.V BIU BAO VT LIU : *Tớnh toỏn mụmen khỏng tớnh toỏn ca dm b ct ct thộp tit kim thộp, s lng ct thộp chn tớnh vi mt ct cú mụmen ln nht s ln lt c ct bt i cho phự hp vi hỡnh bao mụmen Ti mi mt ct phi xỏc nh li din tớch ct thộp, v trớ trc trung ho, chiu cao ng sut tng ng v mụmen khỏng tớnh toỏn Do ú ta cú bng sau: S ln ct S cũn li Din tớch As cũn li(mm2) de(cm) a(cm) V trớ trc trung hũa Mr(KNm) 16 12 40,72 30,54 20,36 15,27 109,19 109,50 108,50 108,17 4,19 3,14 2,10 1,57 Qua cánh Qua cánh Qua cánh Qua cánh 1589,00 1245,93 826,96 619,81 10 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp a Trong ú: TTH i qua cỏch nờn Mr = Mu = 0.85abf c d e ữ a= ' As f y 0.85bf c ' *Hiu chnh biu bao mụmen: Do iu kin v lng ct thộp ti thiu: Mr min{1.52mcr;1.33Mu } Nờn Mu 0.9Mcr thỡ iu kin lng ct thộp ti thiu s l Mr 1.33Mu iu nycú ngha l kh nng chu lc ca dm phi bao ngoi ng 4/3Mu Mu 0.9Mcr +Xỏc nh mụmen nt: Mcr = fr Ig yt Din tớch ca mt ct ngang:Ag Ag = 18.714 ì 160+(120-18.714-23.25) ì 20+23.25 ì 33 =5322.21(cm2) V trớ trc trung ho:yt = yt = yt ì Ft Ft 18.714 23.25 ) + 53.2221ì108.125 ì 20 + 33 ì 23.25 ì ( ) 2 = 76.86(cm) 160 ì18.714 + 108.125 ì 20 + 23.25 ì 33 18.714 ì160 ì (120 -Mụmen quỏn tớnh ca tit din nguyờn : 160 ì18.7143 18.714 20 ì108.1253 + 160 ì18.714 ì (120 76.86) + 12 12 33 ì 23.25 +20 ì108.125 ì (32.2975) + + 33 ì 23.25 ì (97.985) = 13147835.2(cm ) 12 Ig = -Cng chu kộo un ca bờtụng: fr fr = 0.63 f c ' =0.63 ì 30 =3.45 (MPa) -Vy momen nt l: Mcr = fr Ig yt =3.45ì103ì 13147835.2 ì108 =590.16 (kN.m) 76.86 ì102 - Tỡm v trớ m Mu = 1.2Mcr v Mu = 0.9Mcr tỡm c cỏc v trớ ny ta xỏc nh khong cỏch x1, x2 ni suy tung ca biu momen ban u Mu = 1.2Mcr= 1.2x590.16=708.129(kNm) x2=756 (mm) Mu = 0.9Mcr=0.9ì590.16=531.144(kNm) x1=567 (mm) - Ti on Mr1.2Mcr ta gi nguyờn biu Mu - Tron on 0.9McrMr1.2Mcr v n nm ngang vi giỏ tr 1.2Mcr - Ti on Mu0.9 Mcr v ng M u ' = M u 11 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp 680.08 1190.38 1537.58 1728.54 1770.67 0.9 Mcr=256.95 1.2Mcr=342.59 567 756 Mu=4/3 Mr BIU BAO MễMEN SAU KHI HIU CHNH Xỏc nh im ct lý thuyt: im ct lý thuyt l im m ti ú theo yờu cu v un khụng cn ct thộp di hn xỏc nh im ct lý thuyt ta ch cn v biu mụmen tớnh toỏn Mu v xỏc inh im giao biu ũ Mu Xỏc nh im ct thc t: + T im ct lý thuyt kộo di v phớa momen nh hn mt on l1 Chiu di ny ly giỏ tr ln nht giỏ tr sau: - Chiu cao hu hiu ca tit din:d=h-ds=1200-130=1070(mm) - 15 ln ng kớnh danh nh=15x20=300(mm) - 1/20ln chiu di nhp=1/20x12000=600(mm) Chn l1 =600 mm + Chiu di phỏt trin lc ld:Chiu di ny khụng c nh hn tớch s chiu di trin khai ct thộp c bn ldb vi cỏc h s iu chnh, ng thi khụng nh hn 300(mm).Trong ú, ldb ly giỏ tr mó hai giỏ tr sau: ldb = 0.02 Ab f y f ' c = 0.02x387x420 = 614.34 30 ldb0.06 x db x fy=0.06x22,2x420=559,44(mm) Chn ldb=614.34mm) Trong ú : Ab l din tớch 18 db l ng kớnh 18 + H s iu chnh lm tng ld:1.4 Act 48.552 + H s iu chnh lm gim ld = A = 54.18 = 0.8961 tt Vi Act =48.552(mm ) l din tớch cn thit tớnh toỏn 12 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp 1100 Att =54.18(mm2) l thc t b trớ Vy ld =614.34x1.4x0.8961 = 770.71(mm) Chn ld =800(mm) Trờn c s ú ta v biu bao vt liu nh sau: 50 250 1638 1415 357 2519 1571 L=15600/2 680.08 1190.38 1537.58 1728.54 1770.67 0.9Mcr = 256.95 1.2Mcr = 342.59 éI?M C?T Lí THUY?T M'u=43Mu éI?M C?T TH? C T? 902.75 1186.52 1445.27 1705.62 567 756 800 1770.67 800 1944.65 1000 800 1000 1000 V.TNH TON CHNG CT : Biu thc kim toỏn: Vn>Vu Vn:Sc khỏng ct danh nh, c ly bng giỏ tr nh hn ca:Vn=Vc+Vs ' Hoc Vn =0.25x f c xbvxdv(N) ' Vc = 0.083xx f c ì bv ì d v ( N ) Av f v d v (cot g + cot g ) sin Vs = S Trong ú:+bv: B rng bn bng hu hiu, ly bng b rng bn bng nh nht chiu cao dv,vy bv = bw = 20cm +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 nỏn 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 : Di n t ớch c t th ộp b c t c ly s (mm) 13 ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp + Vs : Kh nng chu lc ct ca ct thộp(N) +Vc : Kh nng chu lc ct ca bờtụng(N) +Vu: Lc ct tớnh toỏn Bc :Xỏc nh chiu cao chu ct hu hiu dv a dv=max{0.9de;0.72h;d- } Ta cú bng sau: V trớ de(mm) a(mm) 0.9 de tớnh 1130 37.3 18 886.5 1123.3 24.8 12 889.2 1116.7 12.4 906.03 de-a/2 0.72h dv(mm) 963.75 970.3 986.1 792 792 792 963.75 970.3 996.1 Bc 2:Kim tra iu kin chu lc ct theo kh nng chu lc ca bờtụng vựng nộn Xột mt ct cỏnh gi mt on dv, x ỏc nh ni lc trờn ng bao bng phng phỏp ni suy iu kin kim tra l lc ct Vu ti mi mt ct0.8fr=2.664Mpa Vy mt ct b nt Boc 2: Kim tra b rng vt nt iu kin kim tra: fs