Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

4 Tính, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp.. γ=24 kN/m3: trọng lượng riêng của bê tông.*Quy đổi tiết diện tính toán: *Xác định bề rộng cánh tính toán: Bề rộng cánh tính toán đ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI -TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI-

CƠ SỞ THÁI NGUYÊN

……….000………

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN MINH ĐỨC

Sinh viên : CAO THỊNH TỌA

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 =0,7

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 moomen, 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 cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu

B-BẢN VẼ:

9 Thể hiện trên khổ giấp A1

10.Vẽ mặt chính dầm, vẽ các mặt cắt đại diện, chi tiết neo, nối, uốn cốt thép

11.Vẽ biểu đồ bao vật liệu

12.Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu và ghi chú cần thiết khác

I-XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM:

Theo yêu cầu đó ta chọn chiều rộng sườn dầm bw=20(cm)

1.3 Chiều dày bản cánh h f.

Chiều dày bản cánh chọn phụ thuộc vàođiềukiện chịu lực cục bộ của vị trí xe và sự tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác Theo kinh nghiệm hf =18

γ=24 (kN/m3): trọng lượng riêng của bê tông.

*Quy đổi tiết diện tính toán:

*Xác định bề rộng cánh tính toán:

Bề rộng cánh tính toán đối với dầm bên trong không lấy quá trị số nhỏ nhất trong ba trị

số sau:

L= = 4 (m) với L là chiều dài nhịp.

-Khoảng cách tim hai dầm: 240 (cm)

Mặt cắt ngang tính toán

II-XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

Vẽ đường ảnh hưởng mômen, lực cắt

-Chiều dài nhịp: l=16

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

Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

Các công thức tính toán giá trị mômen, lực cắt tại mặt cắt thứ i theo trạng thái giới hạncường độ:

wdw ,wdw: Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm(KN.m)

wM : Diện tích đ.ả.h mômen tại măt cắt thứ i

wQ : Tổng đại số diện tích đ.ả.h lực cắt

w1Q : Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh huởng lực cắt

LLM:Hoạt tải tương ứng với đừng ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i

LLQ :Hoạt tải tương ứng với đ.ả.h lực cắt tại mặt cắt thứ i

MgM,mgQ :Hệ số phân bố ngang tính cho mômen, lực cắt

LLM=9,3(KN/m):tải trọng dải đều

(1+IM)=1,25:Hệ số xung kích

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

1270,261436,02

1479,491436,02

1270,26978,18

556,00

Ta vẽ được biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:

Biểu đồ bao Q (kN)

III-TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM:

Tính mômen tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ, tính tại mặt cắt giữa nhịp:M= {(1,25×wdc+1,5×wdw)+ mgM.[1,75×LLL+1,75× k × LLM× (1+IM)]} × wM

Trong đó:

LLL : Tải trọng làn rải đều(9,3KN/m)

LLMtan dem=25,44 : Hoạt tải tương đương của xe hai trục thiết kế ứng với đương ảnh hưởng M tại mặt cắt t giữa nhịp (KN/m)

LLMtruck= 28,53 : Hoạt tải tương đương củ xe tải thiết kế ứng với đương ảnh hưởng

M tại mặt cắt t giữa nhịp (KN/m)

mgM=0,5 : Hệ số phân bố ngang tính cho mômen (đã tính cho cả hệ số làn xe)

wdc=12,7 : Trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài (KN/m)

wdw=6 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một đơn vị chiều dài (tính cho một dầm) (KN/m)

287,30218,00

150,1984,66

150,1984,66218,00

287,30430,25330,09

Mn:là Mômen kháng danh định.

Mu=1479,495 (KN.m)

Φ : Hệ số kháng(với dầm chịu kéo khi uốn lấy Φ =0.9 )

As :diện tích cốt thép chịu kéo

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

fc’=28MPa: Cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi 28 ngày

1: Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén, được xác định:

=0,85 khi 28 MPa ≥ fc’

Vì f’

c=28MPa nên ta có β1=0,85

hf=0,18714m: Chiều dày bản cánh sau khi quy đổi

a= β1× c :Chiều cao khối ứng suất tương đương

*Kiểm tra lại tiết diện:

Giả sử trục trung hoà qua cánh

Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi:

*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

===0,066 < 0,42

Vậy cốt thép tối đã thoả mãn

*Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

=18,014×160+(120-18,014 - 22,25) ×20+ 22,5×33 = 5307,25 (cm)

ρ== =1,03 %

→ Tỷ lệ hàm lượng cốt thép ρ = 1,03 % > 0.03� =0.03�=0,2%thỏa mãn

IV-VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU

*Tính toán mômen kháng tính toán của dầm khi bị cắt cốt thép

Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có mômen lớn nhất sẽ lần lượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen

Tại mỗi mặt cắt phải xác định lại diện tích cốt thép, vị trí trục trung hoà, chiều cao khốiứng suất tương đương và mômen kháng tính toán

Do đó ta có bảng sau:

Mặt cắt

Sốthanh

còn lại

As(mm2)

d(mm)

a(mm)

Vị tríTTH

Mr(kN.m)

*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:

Do điều kiện về lượng cốt thép tối thiểu: Mr �min{1,2mcr;1,33Mu }

Nên khi Mu �0,9Mcr thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ là Mr � 1,33Mu Điều này

có nghĩa là khả năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường 4/3Mu khi Mu �

I f

�

3,33 = 312740430 (N.mm) = 312,74 (kN.m) -Tìm vị trí mà Mu=1,2Mcr và Mu=0,9Mcr Để tìm được các vị trí này ta xác định khoảngcách x1,x2 nội suy tung độ của biểu đồ momen ban đầu

Mu=1,2Mcr= 375.289 (kN.m)�x2=1079,98 (mm)

Mu=0,9Mcr=281,467 (kNm)�x1=809,98 (mm)

Tại đoạn Mr≥1,2Mcr ta giữ nguyên biểu đồ Mu

-Tron đoạn 0,9Mcr≤Mr≤1,2Mcr vẽ đườn nằm ngang với giá trị 1,2Mcr

-Tại đoạn Mu≤0,9 Mcr vẽ đường

Điểm cắt lý thuyết l à điểm mà tại đó theo yêu cầu về uốn không cần cốt thép dài hơn

Để xác định điểm cắt lý thuyết ta chỉ cần vẽ biểu đồ mômen tính toán Mu và xác đinh điểm giao biểu đồ ΦMu.và kết thúc trong vùng bê tông chịu nén với chiều dài triển khai

ld tới mặt cắt thực tế hoặc có thể kéo dài liên tục lên mặt cắt đối diện cốt thép

+Đồng thời chiều dài này không được nhỏ hơn chiều dài phát triển lực ld chiều dài ld

gọi là chiều dài khai triển hay chiều dai phát triển lực là đoạn mà cốt thép dính với bê tông để nó đạt được cường độ như tính toán

+chiều dài khai triển triển cốt thép kéo ld, phải không được nhỏ hơn tích số chiều dài triểnkhai cốt thép cơ bản ldb được quy định ở đây ,nhân với các hệ số điều chỉnh, đồng bám thời không nhỏ hơn 300(mm).Trong đó, ldb lấy giá trị một trong hai giá trị sau:

Ldb==614(mm)

Ldb > 0,06�db �fy=0,06�22�420=554 (mm)

Trong đó:

Ab= 387: diện tích thanh số 22(mm2)

fy= 500MPa: cường độ chảy được quy định của các thanh cốt thép

f= 28MPa: cường độ chịu nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày

Mu(KN.m) 1233.576 2234.66 2912.097 3303.12 3415.02

1899.38 2464.13 3032.28 3397.85

ÐI? M C? T

LÝ THUY? T

0,9Mcr = 369,162 1,2Mcr = 492,206

Ld=940 1570

X1=1042.70

X2=1390.20

1924.24 3538.41

2227.95 1544.12

250

50 2265.29

V.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT :

Biểu thức kiểm toán φVn > Vu

Vn : sức kháng danh định, được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của Vn=Vc+Vs (N)

Từ trên ta thấy dv=1036,56 (mm).

+ s(mm): bước cốt thép đai

+ 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 bằng cách tra đồ thị và tra bảng

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

+ Hệ số sức kháng cắt, với bê tông thường Φ=0,9

Av: diện tích cốt thép bị cắt trong cự ly s (mm)

Vs: Khả năng chịu lực cắt của bê tông (N)

Vu: Lực cắt tính toán (N)

Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của bê tông vùng nén:

+ Xét mặt cắt cách gối một khoảng dv=1039,65mm Xác định nội lực trên đườngbao bằng phương pháp nội suy

Tra bảng ta được =38,22 Tính lại εx=1,076×

=38,22Tiếp tục tra bảng ta được

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

: góc nghiêng với ứng suất nén chéo

VI:TÍNH TOÁN KIỂM TOÁN NỨT:

Tại một mặt cắt bất kì thì tuỳ vào giá trị nội lực bêtông có thể bị nứt hay không Vì thế

để tính toán kiểm toán nứt ta kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay không

Để tính toán xem mặt cắt có bị nứt hay không người ta coi phân bố ứng suất trên mặtcắt ngang là tuyến tính và ứng suất kéo fc của bêtông

Mặt cắt ngang tính toán

Diện tích của mặt cắt ngang: := 5307,25 (cm)

Xác định vị trí trục trung hòa: y t= 82,32 (cm)

Mô men quán tính của tiết diện nguyên: Ig=7731168843(cm4)

Tinh ứng suất kéo của bê tông

3

2 8

Giải phương trình bậc 2 ta tìm được

Khi đó phần bê tông bọc cốt thép cần tìm là:

dtA=33×19+6.52+(33-2×6.5)×6.5+20×0,875 =816,75 (cm2)

=> Ta lấy giỏ trị sa = 252 (Mpa)

Tớnh toỏn ứng suất sử dụng trong cốt thộp:

+tớnh diện tớch tương đương của tiết diện khi bị nứt

Es=

Ec== 0,043ì24001,5ì =26752,50 (MPa)

n= chọn n=7

Xác định vị trí của trục trung hòa dựa vào phương trình mômen

tĩnh với trục trung hòa bằng không:

y



-7ì54,18 (y-13,357)=0Giải gia ta được: y=22,51(cm)

Tớnh ứng suất trong cốt thộp fs=

Tính ứng suất trong cốt thép =n(y-d)

Tính mômen quán tính của tiết diện khi đã nứt:

133,57

133,57 190

VII.TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG DO HOẠT TẢI GÂY RA:

Xác định vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế:

E=Ec=26752,50 (MPa) Môđun đàn hồi của bêtông

Xác định mômen quán tính hữư hiệu I

I=min{Ig;Ie}.Ig=7731,16 (cm4):Mômen quán tính tiết diện nguyên

Vậy thay số độ võng y=40,93(m).

Tính toán độ võng tại giữ nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra:

Độ võng ta vừa tính ở trên chưa tính đến hệ số phân bố ngang và hệ số xung kích.Bây giờ ta phải xét đến các hệ số này

Kết quả tính toán độ võng chỉ do một mình xe tải thiết kế:

� �

�� �� �

=16000

1 800

� �

�� �� �

=480(mm) Đạt

§ ahy1/2