TÀI LIỆU THIẾT KẾ Kênh dẫn nước đi qua vùng trũng có chiều dài L=24m.Sau khi so sánh phương án thiết kế đã đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông có cốt thép qua vùng. Dựa vào địa hình, qua tính toán thủy lực và thủy nông đã xác định được mức nước yêu cầu trong cầu máng như sau:
®amh-ThiÕt kÕ cÇu m¸ng- sv: lª th¸i s¬n 38 c 2 NỘI DUNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC PhầnI-Các tài liệu thiết kế. Phần II-Thiết kế các bộ phận cầu máng. I.Thiết kế lề người đi. II.Thiết kế vách máng. III.Thiết kế đáy máng. IV.Thiết kế dầm đỡ giữa. PhầnIII-Các tài liệu tham khảo và bản vẽ kèm theo . Phần IV-Kết luận và đề nghị. Trang 1 ®amh-ThiÕt kÕ cÇu m¸ng- sv: lª th¸i s¬n 38 c 2 PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ Kênh dẫn nước đi qua vùng trũng có chiều dài L=24m.Sau khi so sánh phương án thiết kế đã đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông có cốt thép qua vùng. Dựa vào địa hình, qua tính toán thủy lực và thủy nông đã xác định được mức nước yêu cầu trong cầu máng như sau: Số đề bài: Số nhịp L(m) B(m) H max (m) M # Nhóm thép 4 24 3.1 2.3 150 C I Vùng xây dựng công trình có cường độ gió q 1 =1,2(KN/m 2 ) k gđ =0,8⇒ q gđ =0,96 (KN/m 2 ) k gh =0,6⇒ q gh =0,72 (KN/m 2 ) Tải trọng do người đi lại q 2 =2(KN/m) *Các chỉ tiêu thiết kế Bê tông M=150 công trình cấp III, Cốt thép nhóm C I ,Tổ hợp tải trọng cơ bản Theo phụ lục 2 R n =70(Kg/cm 2 ) Theo phụ lục 3 k n =1.15 Theo phụ lục 4 n c =1.0 Theo phụ lục 5 m b =1 Theo phụ lục 7 R a =2100(Kg/cm 2 ) Theo phụ lục 8 m a =1.1(giả thiết số thanh cốt thép <10) Theo phụ lục 11 α 0 =0.7 A 0 =α 0 (1-0.5α 0 )=0.455 Trang 2 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c 2 PHN.II THIT K CU MNG I.Thit k l ngi i 1.S tớnh toỏn Ct mt một di theo chiu dc mỏng.Xem kt cu lm vic nh mt dm cụn son ngm ti vỏch mỏng.(S xem hỡnh1-I) B rng l L=0,8m=80cm Chiu dy l thay i dn t mộp ngoi h 1 =8cm n mộp trong h 2 =12cm. tin li cho vic tớnh toỏn ta chn chiu dy trung bỡnh h=10cm 80cm 80cm 1 2 c m 8 c m 1 0 c m q q ng le H1.1: Sơ đồ tính lề người đi 2.Ti trng tỏc dng Ti trng tỏc dng lờn l gm tnh ti v hot ti (coi giúkhụng nh hng n phn l ngng i) *Tnh ti . Ti do trng lng bn thõn gõy ra(q bt ) q bt = b .h.b=2500.0,1.1=250(kg/m) *Hot ti .Ti do ngi i li gõy ra(q ng ) q ng =q 2 .b=200.1=200(kg/m) n gin coi nh ti trng tỏc dng ỳng tõm ca 1m di ct ra vi ti trng phõn b : q lờ =n bt .q bt +n ng .q ng Trong ú : n: l h s vt ti. tra bng 1-Tp bng tra KCBT v BTCTTC n bt =1,05 n ng =1,1 q l =1,05.250 +1,1.200=482,5(kg/m) Trang 3 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c 2 3. Xỏc nh ni lc Dm conson ti trng phõn b u vi q tt l = 482,5 (kg/ m) M=q tt lờ. x 2 /2 Q= q tt l x Xột mt ct u ngm M= q tt l. l 2 = 482,5* 0,8 2 / 2 = 154,4 (kg.m) Q = q tt l * x =482,5 * 0,8 =386 (kg) 4. Tớnh toỏn ct thộp Ct thộp c tớnh t giỏ tr M max vi trng hp mt ct ch nht ct thộp n. Chn lp bo v a = 2cm ta cú h 0 = h a = 8cm. Bố rng b = 100cm. Chn a = 2 => h 0 = h-a = 10-2 = 8 (cm) X = 0 m a . F a .R a = m b . R n .b . x M Fa = 0 k n . N c . M = m b . R n . b . x . (h 0 - 2 x ) t x = . h 0 ; A = . (1 - 2 x ) Thay giỏ tr x, A vo h 1.2 ta c h: m a . F a .R a = m b . R n . b . . h 0 k n . N c . M = m b . R n . b . h 0 2 . A T (2) ta cú: A = 0396,0 8.100.70.1 15440.1.15,1 h.b.R.m M.n.k 22 0nb tt cn == A = 0,0396 < A 0 = 0,455 Vy F a c tớnh theo cụng thc: F a tt = aa 0nb R.m .h.b.R.m Trong ú tra ph lc 10. A = 0,0396 => = 0,0407 F a tt = 99,0 2100.1,1 0407,0.8.100.70.1 = (cm 2 ) *Kim tra iu kin Fa min < Fa <Fa max Fa min = à min . b . h 0 = 0,001.100.8 = 0,8(cm 2 ) Fa min = aa 0nb R.m .h.b.R.m = 97,16 2100.1,1 7,0.8.100.70.1 = (cm 2 ) Fa min = 0,8 cm 2 < F a tt = 0,99 cm 2 < Fa max = 16,97 cm 2 Vy kớch thc tit din F a tt = 0,99 (cm 2 ) Trang 4 ®amh-ThiÕt kÕ cÇu m¸ng- sv: lª th¸i s¬n 38 c 2 5.Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên σ 1 = 0 cn h.b Q.n.k < σ 2 = k 1 .m b4 .R k Trong đó: Q = 386 (kg) Lề người đi được coi như một dầm conson. Vậy k 1 = 0,6 m b4 = 0,9 (hệ số làm việc của bê tông) σ 1 = 555,0 8.100 386.1.15,1 = (kg/cm 2 ) σ 2 = k 1 . m b4 . R k = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm 2 ) σ 1 = 0,555 < σ 2 = 3,402 Vậy bê tông đảm bảo được lực cắt. 6.Bố trí thép Vì F a = 0,99 (cm 2 ) quá nhỏ nên chỉ cần đặt lưới thé cấu tạo. Chọn 5φ8/1m dài và 3φ6 đặt vuông góc với 5 thanh. Bố trí thép xem cụ thể hình 4.1 5φ6 φ8 a=20 • • • • • • • • • • φ8 a=20 5φ6 HÌNH 4-1: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÉP LỀ NGƯỜI ĐI II.THIẾT KẾ VÁCH MÁNG 1. Sơ đồ cấu tạo *Sơ bộ chọn kích thước máng như sau: - Độ cao của máng H vách = H max + δ Trong đó δ là độ vượt cao an toàn. Lờy δ = 0,5m Trang 5 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c 2 H vỏch = 2,3 + 0,5 = 2,8m - B dy ca mỏng thay i dn t h v1 n h v2 . Chn: h v1 = 12cm h v2 = 30cm S tớnh toỏn (xem hỡnh 1) Dựng hai mt ct, ct xộn mt một di mỏng. Hv 1 Hvỏch Hv 2 HèNH 1-II: CU TO VCH MNG 2.Ti trng tỏc dng Tớnh vỏch mỏng nh mt dm conson dc ngm ti ỏy, ti trng tỏc dng lờn gm hai loi: - Cỏc ti gõy cng ngoi: M l , M giú y - Cỏc ti gõy cng trong: M ng , M l , M nc , M giú hỳt Chn mt ct ngm D lm mt ct tớnh toỏn. 3.Trng hp cng ngoi a) Xỏc nh ni lc Xột mụ men ti mt ct ngm: M cn tt = M l + M giú y Trong ú: M L : mụ men do trng lng bn thõn l gõy nờn ti mt ct ngm. M l = 8400 (kg.cm) M giú y : mụ men do giú gõy nờn. Trang 6 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c 2 M giú y = 584,451 2 72,2.96.2,1 2 H.q.n 2 vachghgd == (kg.m) M giú y = 45158,4 (kg.cm) Vy ỏp lc cng ngoi: M cn tt = 45158,4 8400 = 36758,4 (kg.cm) M l M g M l 8400 q g 45158,4 8400 36758,4 HèNH 2-II: BIU NI LC (TH.CNG NGOI) b) Tớnh thộp Mt ct tớnh toỏn dng ch nht cú tit din (30cm x 100cm). Tớnh thộp trong trng hp mt ct ch nht ct thộp n. Chn a = 2cm tớnh c h 0 = h-a = 30-2 = 28cm A = 2 0 . hbRm Mnk nb tt cn = 01,0 28.100.70.1 4,36758.3,1.15,1 2 = A = 0,01 < 0,455 Vy F a tt = aa 0nb R.m .h.b.R.m Trong ú tra ph lc 10. A = 0,01 => = 0,01 F a tt = 85,0 2100.1,1 01,0.28.100.70.1 = (cm 2 ) Kim tra iu kin Fa min < Fa < Fa max Fa min = à min . b . h 0 = 0,001 . 100 . 28 = 2,8 (cm 2 ) Fa max = )cm(6,38 2100.1,1 455,0.28.100.70.1 R.m .h.b.R.m 2 aa 0nb == Trang 7 ®amh-ThiÕt kÕ cÇu m¸ng- sv: lª th¸i s¬n 38 c 2 F a tt = 0,85 cm 2 < Fa min = 2,8 cm 2 Vậy lấy F a tt = Fa min = 2,8 cm 2 Với F a định như trên ta bố trí 5φ9/1m (F a = 3,18 cm 2 ) 4. Trường hợp căng trong a) Xác định nội lực Xét mô men tại mặt cắt ngàm: M CT = M ng + M lề + M ac + M gió hút Trong đó: M ng : mô men do người trên lề gây nên tại mặt cắt ngàm. M ng = 7040 (kg.cm) M lề : mô men do trọng lượng bản thân lề gây nên tại mặt cắt ngàm. M lề = 8400 (kg.cm) M nc : mô men do áp lực nước. (áp lực nước phân bố theo quy luật tam giác) M nc = )m.KN(2783,20 6 23.10 6 H 3 3 maxn == γ M nc = 202783 (kg.cm) M gió hút : mô men do gió gây nên. M gió hút = )m.kg(69,338 2 8,2.72.2,1 2 H.q.n 2 2 vachg gh == M gió hút = 33869 (kg.cm) Vậy áp lực căng trong: M CT tt = 7040 + 8400 + 202783 + 33869 = 252092 (kg.cm) M gh M lề + M ng M nc 15440 M(kg.cm) Trang 8 ®amh-ThiÕt kÕ cÇu m¸ng- sv: lª th¸i s¬n 38 c 2 33869 15440 202783 252092 Q gh Q lề + Q gh Q nc Q(kg) HÌNH 4-II : BIỂU ĐỒ NỘI LỰC (TH. CĂNG TRONG) b) Tính thép Mắt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm x 100cm). Tính thép trong trường hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đơn. Lớp bảo vệ a = 2cm tính được h 0 = h-a = 30-2 = 28 cm A = 2 0nb tt cn h.b.R.m M.n.k = 053,0 28.100.70.1 252092.1.15,1 2 = A = 0,053 < 0,455 Vậy F a tt được tính theo công thức cốt đơn: F a tt = 053,0 R.m .h.b.R.m aa 2 0nb = α Trong đó α tra phụ lục 10. A = 0,053 => α = 0,05 F a tt = )cm(24,4 2100.1.1,1 05,0.28.100.70.1 2 = Kiểm tra điều kiện Fa min < F a tt < Fa max Fa min = 2,8 (cm 2 ) Fa max = 38,6 (cm 2 ) Fa min = 2,8 cm 2 < F a tt = 4,24 cm 2 < Fa max = 40,3 cm 2 Vậy F a tt = 4,24 cm 2 Với F a định như trên ta bố trí 5φ12 (Fa = 5,65 cm 2 ) 5. Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên Trang 9 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c 2 1 = k4b1 0 cn R.m.k h.b Q.n.k =< Trong ú: Q = n g . q gh . H vỏch + n . 2 h 2 max = =1,2 . 0,72 . 2,8+(10 . 2,3 2 )/2 = 28,87 (KN) = 2887 (kg) 1 )cm/kg(185,1 28.100 2887.1.15,1 2 == 2 = k 1 . m b4 . R k = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm 2 ) 1 = 1,185 < 2 = 3,402 Vy bờ tụng m bo c lc ct. Theo cu to t 56. 6. B trớ thộp 6 a=20 12 a=20 6 6 a=20 12 a=20 9 a=20 6 8 a=20 HèNH 6-II: S B TR THẫP VCH 7. Kim tra nt Vỡ tr sú mụmen cng trong ln hn tr s mụmen cng ngoi nờn nu xy ra nt thỡ kt cu s nt do mụmen cng trong. Vy trong tớnh toỏn kim tra ta tớnh vi trng hp mụmen cng trong max. iu kin cu kin khụng b nt: n c . M tc M n Trong ú: n c : l h s tng hp ti trng n c = 1 M tc : mụmen un do tỏc dng ca ti trng tiờu chun. M tc = 252092 (kg.cm) M n : mụmen un m tit din cú th chu c ngay trc khi khe nt xut hin. M n = 1 . R k c . W q 1 : h s xột n bin dng do ca bờ tụng min kộo. 1 = m h . Tra ph lc 13: m h = 1 Tra ph lc 14: = 1,75 1 = m h . = 1 . 1,75 = 1,75 W q : mụmen chng un ca tit din quy i ly i vi mộp biờn chu kộo ca tit din. W q = J q / (h-x n ) Trang 10