ĐỒ ÁN KẾT CÂU BÊ TÔNG CỐT THÉP, ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: LÊ THỊ NHƯ TRANG 1 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNGTVT CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠNG TRÌNH Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên: ……………………… Lớp : ……………… Thiết kế dầm cầu tơ có nhịp kiểu giản đơn bê tơng cốt thép thường có tiết diện dạng chữ T, thi cơng phương pháp đúc riêng dầm xưởng với số liệu giả định A + + + SỐ LIỆU CHO TRƯỚC Bề rộng chế tạo cánh dầm : …………………………… Chiều dài nhịp tính tốn ……………………………………… Tĩnh tải rải tiêu chuẩn tác dụng lên dầm Trọng lượng thân dầm mét dài (phụ thuộc vào kích thước mặt cắt dầm): Hoạt tải thiết kế: Hệ số tải trọng trọng lượng thân dầm………………… Hệ số tải trọng tải trọng phần trên………………………… Hệ số tải trọng hoạt tải…………………………………… Hệ số xung kích……………………………………………… Hệ số phân bố ngang tính mơmen…………………………… Hệ số phân bố ngang tính lực cắt …………………………… Hệ số phân bố ngang tính độ võng…………………………… Các hệ số điều chỉnh tải trọng………………………………… Độ võng tương đối cho phép hoạt tải…………………… Vật liệu: Cốt thép dọc chịu lực:……………………………………… Cốt thép đai:………………………………………………… Bê tông:……………………………………………………… bf = 1.8 (m) l = 12 (m) DW = (kN/m) DC=γc.A=14.2(kN/m) HL-93 γpd = 1,25 γpw = 1,5 γL = 1,75 (1+IM) = 1.15 mgM = 0.6 mgV = 0.7 mg = 0,7 η = 0,95 [ ∆/l ] = 1/800 fy = 380 (MPa) fy = 380 (MPa) f’c = 40 (MPa) Xác nhận GVHD Lê Thị Như Trang 2 BÀI TẬP LỚN BÊ TƠNG CỐT THÉP PHẦN 1: THUYẾT MINH TÍNH TỐN I XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM 1.1 Chiều dài dầm (L) chiều dài nhịp tính tốn (l): L = l + ( 0,5 ÷ 0, ) , m 3 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP Chọn chiều dài nhịp: l = 12m => Chiều dài dầm L = 12 + 0.5 = 12.5m 1.2 Chiều cao dầm h: Chiều cao dầm chọn theo điều kiện cường độ điều kiện độ võng Chiều cao chọn sơ theo cơng thức sau: h = = (0.6 )m \ - Đối với cầu dầm giản đơn bêtơng cốt thép thường chiều cao dầm không nhỏ hơn: 0,07 x l1.0 m(chọn h chẵn đến 5cm) - Chiều cao dầm chọn không thay đổi suốt chiều dài nhịp => Chọn chiều cao dầm: h = 1200mm = 1.2m 1.3 Bề rộng sườn dầm (bw): - Tại mặt cắt gối dầm, chiều rộng sườn dầm định theo tính tốn ứng suất kéo chủ, nhiên ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi suốt chiều dài dầm Đối với dầm giản đơn nhịp nhỏ ( l ≤ 20m ) , chọn bề rộng sườn dầm: bw = 20 ÷ 30cm => Chọn bề rộng sườn dầm: = 200mm 1.4 Chiều dày cánh (hf): - Chiều dầy cánh chọn phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục vị trí xe tham gia chịu lực tổng thể với phận khác, cầu dầm ngang cánh nên chọn dầy Đối với dầm đúc chỗ chiều dầy cánh không nhỏ 1/20 lần khoảng cách trống đường gờ, nách dầm sườn dầm dầm đúc sẵn khơng nhỏ 50mm Theo 22TCN-272-05 h f = b f + 3000 ≥ 165mm b f ( : Khoảng cách trung bình hai tim dầm) =>Theo kinh nghiệm ta chọn chiều dày cánh: 30 1.5.Chiều rộng cánh (b): Bề rộng cánh hữu hiệu dầm bên không lấy lớn trị số nhỏ ba trị số sau: 4 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP - l l với chiều dài nhịp hữu hiệu ( 12h f + bw ) - Khoảng cách tim hai dầm Bề rộng cánh tính toán dầm biên lấy 1/2 bề rộng hữu hiệu dầm kề bên, cộng thêm trị số nhỏ của: - l ( 6h f + 0,5bw ) - Chiều dài phần cánh hẫng Khi tính bề rộng cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hiệu lấy độ tính tốn nhịp giản đơn khoảng cách điểm thay đổi mômen uốn (điểm uốn biểu đồ mômen) tải trọng thường xuyên nhịp liên tục, thích hợp mômen âm dương =>Theo điều kiện đề cho ta chọn chiều rộng cánh: b = 1800mm = 1.8m 1.6.Chọn kích thước bầu dầm (b1,h1) kích thước vút: * Kích thước phần bầu dầm phải vào việc bố trí cốt thép chủ mặt cắt dầm để định ( số lượng thanh, khoảng cách thanh, bề dày lớp bê tong bảo vệ) Tuy nhiên chọn sơ ban đầu ta chưa biết cốt thép chủ nên phải tham khảo đồ án điển hình nên đảm bảo kích thước cho bề rộng bầu phải bố trí tối thiểu cột cốt thép chiều cao bầu phải bố trí tối thiểu hàng cốt thép Có thể chọn: b1 = 30 ÷ 45cm - Bề rộng bầu dầm: - Chiều cao bầu dầm (h1): Đối với dầm đúc chỗ chiều cao phần bầu dầm không nhỏ 140mm 1/16 khoảng cách trống đường gờ khoảng cách dầm ngang Đối với dầm đúc sẵn chiều cao phần bầ=u dầm h1 = 20 ÷ 30cm khơng nhỏ 125 mm Có thể chọn: Tiếp giáp sườn dầm bầu dầm, thường cấu tạo vát 1:1 => Theo kinh nghiệm ta chọn * Kích thước vút: 5 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP  Mặt cắt ngang dầm chọn sau: 100 180 1800 1200 100 200 200 65 65 330 MẶT CẮT LỰA CHỌN 1.7 Tính sơ trọng lượng thân dầm 1(m) dài: - Diện tích mặt cắt ngang dầm: 1800 x 180 + 100 x + (1200 – 180 - 100 – 65 – 200) x 200 + 65 x + 330 x 200 = 568225 = 0.568 => Trọng lượng thân dầm mét dài là: DC= = 0.568 x 25 = 14.2 KN/m Ở lấy trọng lượng thể tích bê tơng : γ c = 25kN / m3 1.8 Quy đổi tiết diện tính tốn: 6 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP b hf mí i hf b bw h bw h S1 mí i h1 h1 S2 b1 b1 TiÕt diƯn ban ®Çu TiÕt diƯn q uy ®ỉi Hình Quy đổi tiết diện Chiều dày cánh mới: = 18 + = 18.625 cm Chiều dày bầu dầm mới: Trong đó: S1 , S diện tích tam giác chỗ vát (như hình 1) : chiều cao bầu dầm : chiều dày cánh b: chiều rộng cánh : bề rộng sườn dầm : bề rộng bầu dầm 7 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP 100 180 1800 1200 100 200 200 65 65 330 Hình Tiết diện sơ 1200 186.25 1800 232.5 200 330 Hình Tiết diện tính tốn II XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 2.1 Xác định mô men 2.1.1.Vẽ đường ảnh hưởng mômen tiết diện: - Giả sử chiều dài nhịp tính tốn :l = 12m 8 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP - Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với mặt cắt đánh số từ đến 10, đoạn dầm dài 1.2m - Đường ảnh hưởng mômen tiết diện: 10 1.2m 12m 1.08 Ðah M1 2.35 Ðah M2 2.52 Ðah M3 2.88 Ðah M4 Ðah M5 Hình Đường ảnh hưởng mơ men 2.1.2 Tính tốn: Để tính mơ men mặt cắt đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi lên đường ảnh hưởng mô men mặt cắt Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng rải tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng tập trung a- Đối với TTGH cường độ, mô men M mặt cắt thứ (i) dầm xác định theo công thức sau: M i ,cd = η ( 1, 25.DC + 1,5.DW + 1, 75.mg M PLL ) ωM + 1, 75.k mg M ( + IM ) ∑ LLi , M yi , M  b- Đối với TTGH sử dụng, mô men M mặt cắt thứ (i): 9 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP M i ,sd = η ( 1, 0.DC + 1, 0.DW + 0.mg M PLL ) ωM + 1, 0.k mg M ( + IM ) ∑ LLi ,M yi , M  Trong công thức trên: PLL : Tải trọng rải (9,3kN/m) LLi ,M : Tải trọng tập trung bánh xe hoạt tải thiết kế ứng với ĐAH mô men mặt cắt i mg M : Hệ số phân bố ngang tính cho mơmen (đã tính hệ số xe m) (1+IM) ωM k yi , M : Hệ số xung kích : Diện tích ĐAH mô men mặt cắt thứ i, tương ứng tải trọng rải : Hệ số cấp đường Ở đây, k = : Tung độ ĐAH mô men tương ứng tải trọng bánh xe xét (tim bánh xe) Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men: 110kN 110kN 1.2m 145kN 145kN 4.3m 35kN 4.3m 1.08 Xếp tải lên ĐAH mô men mặt cắt Mô men uốn lớn mặt cắt =0.95x = 477.799 KNm =0.95x =441.890 KNm =0.95x =270.473 KNm =0.95x = 249.954 KNm 10 10 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP 4.2Biểu đồ bao Momen sau đa hiệu chỉnh *Xác định điểm cắt lý thuyết: Điểm cắt lý thuyết điểm mà theo yêu cầu uốn không cần cốt thép dài Để xác định điểm cắt lý thuyết ta cần vẽ biểu đồ mơmen tính tốn M u xác đinh điểm giao biểu đồ ΦMu *Xác định điểm cắt thực tế: -Từ điểm cắt lý thuyết kéo dài phía momen nhỏ đoạn l Chiều dài lấy giá trị lớn giá trị sau: +Chiều cao hữu hiệu tiết diện:d=h-d1=1200 – 112 = 1088(mm) +15 lần đừơng kính danh định=15×22.2 = 333(mm) + lần chiều dài nhịp = ×12000= 600(mm) ⇒ Chọn l1= 1100 mm - Chiều dài phát triển lực l d:Chiều dài khơng nhỏ tích số chiều dài triển khai cốt thép ldb với hệ số điều chỉnh, đồng thời khơng nhỏ 300(mm).Trong đó, ldb lấy giá trị lớn hai giá trị sau: 0.02 × 387 × 420 40 ldb = = = 536.99(mm) ldb=0.06×db׃y= 0.06×22.2×420 = 506.16(mm) Trong đó:Ab diện tích 22 db đường kính 22 =>Chọn ldb= 536.99(mm) - Hệ số điều chỉnh làm tăng ld : chiều dài triển khai cốt thép phải nhân với hệ sau hệ số coi thích hợp: - Cốt thép nằm ngang đỉnh gần nằm ngang đặt cho có 300 mm bê tông tươi đổ bê tông cốt thép: 1.4 + Với có lớp bảo vệ db nhỏ với khoảng cách tịnh 2db nhỏ => Vậy hệ số điều chỉnh làm tăng = 1.2 - Hệ số điều chỉnh làm giảm ld: + Cốt thép phát triển chiều dài xem xét đặt ngang cách không nhỏ 150 mm từ tim tới tim với lớp bảo vệ không nhỏ 75 mm đo theo hướng đặt cốt thép: 0.8 + Không yêu cầu neo khơng cần tăng cường tới độ chảy dẻo hồn tồn cốt thép, nơi cốt thép cấu kiện chịu uốn vượt yêu cầu tính tốn (As cần thiết/ As bố trí) Act Att 37.08 38.7 ld= = = 0.958 Với Act: diện tích cần thiết tính tốn 30 30 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP Att : thực tế bố trí =>Vậy ld=1.2 x 0.958 x 536.99 = 617.32(mm) ⇒ Chọn ld= 620(mm) Trên sở ta vẽ biểu đồ bao vật liệu sau: 31 31 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP 50 200 Ðiểm cắt lý thuyết Ðiểm cắt thực tế 620 803.11 620 1100 620 1100 1070.82 862.24 1140.5 1200 1417.10 441.890 1077 0.9Mcr 958.177 1021.822 1159.865 1.2Mcr 2455 1196.626 2468 Mu Mu'= 3Mu 32 32 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP 4.3 BIỂU ĐỒ BAO VẬT LỆU V.TÍNH TỐN CHỐNG CẮT : - Biểu thức kiểm toán:φ.Vn>Vu Vn:Sức kháng cắt danh định Được lấy giá trị nhỏ của: Vn=Vc+Vshoặc Vn=0.25xƒc’xbvxdv(N) Trong đó: Vc=0.083xβx xbvxdv Av f v d v (cot gθ + cot gα ) sin α Vs= S Trong đó: +bv: Bề rộng bụng hữu hiệu, lấy bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv,vậy bv=bw=200mm +dv: Chiều cao hữu hiệu +S(mm): Cự ly cốt thép đai +β: Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo +θ: Góc nghiêng ứng suất nén chéo + β, θ:đựoc xác định cách tra đồ thị tra bảng +α: Góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc , α =900 +φ: Hệ só sức kháng cắt, với bêtơng thường, φ=0.9 +Av: Diện tích cốt thép bị cắt cự ly s (mm) +Vs: Khả chịu lực cắt cốt thép(N) +Vc: Khả chịu lực cắt bêtông(N) +Vu: Lực cắt tính tốn 33 33 BÀI TẬP LỚN BÊ TÔNG CỐT THÉP Bước 1:Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv a dv=max{0.9de;0.72h;d- } Ta có bảng sau: Vị trí tính a(mm) 10 thanh 1088 1091.25 1096.67 32 25.6 19.2 0.9 de de-a/2 0.72h dv(mm) 979.2 982.125 987.03 1072 1078.45 1087.1 864 864 864 1072 1078.45 1087.1 Bước 2:Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả chịu lực bêtông vùng nén Xét mặt cắt cánh gối đoạn dv, xác định nội lực đường bao phương pháp nội suy Điều kiện kiểm tra lực cắt V u mặt cắt