Bản vẽ autocad công nghệ sản xuất cống tròn cống hộp BTCT

Việc tính tốn nội lực phụ thuộc vào độ lớn và sự phân bố của ngoại lực.. Do ảnh hưởng của ứng suất dọc trục nhỏ nên chúng ta chỉ cần tính tốn với momen... Ta tiến hành tổ hợp momen do áp

21

Chương 2 KẾT CẤU SẢN PHẨM 2.1 CỐNG TRÒN D1000.

2.1.1 Thông số kỹ thuật sản phẩm.

Bảng 2.1 Chi tiết kỹ thuật cống tròn D1000

(mm)

Chiều dày (mm)

Chiều dài (mm)

Chiều dài tổng (mm)

2.1.2 Nguyên vật liệu chề tạo.

- Bê tông mác 300, cường độ chịu nén: 13 MPa

- Thép kéo nguội, cacbon thấp có cường độ: 450 MPa

2.1.3 Tải trọng tác động.

- Đoàn xe thiết kế: H30

- Xe bánh đặc biệt: X80

2.1.4 Hệ số vượt tải.

- Dùng cho hoạt tải ô tô H30: 1.4

- Dùng cho hoạt tải bánh xe đặc biệt X80: 1.1

- Dùng cho trọng lượng bản thân cống: 1.1

- Dùng cho áp lực đất: 1.2

2.1.5 Các đặc trưng tính toán

- Chiều cao đất đắp: H = 0.5 m

26

2.1.6 Ngoại lực tác dụng.

- Tĩnh tải:

+ Áp lực thẳng đứng do đất đắp gây ra:

qtc= H*d = 0.5*2.2 = 1.1 T/m2

+ Áp lực do trọng lượng bản thân cống:

Gtc= bt*t = 2.5*0.1 = 0.25 T/m2

- Hoạt tải

Do đất đắp có chiều cao 0.5 m nên không kể đến lực xung kích + Đoàn xe H30:

* Chiều rộng phân bố tải H30

* Chiều dài phân bố tải H30

* Tải trọng phân bố của đoàn xe H30

78 0

* 18 1

6

a

G







P1tt = P1tc*n = 6.52*1.4 = 9.13 T/m2

+ Xe đặc biệt X80:

* Chiều rộng phân bố tải H30

* Chiều dài phân bố tải H30

* Tải trọng phân bố của X80

78 0

* 38 1

10 '

a

G







P2tt = P2tc*n = 9.29*1.1 = 10.22 T/m2 Vậy:

- Áp lực thẳng đứng do đất đắp và xe H30:

qtc + P1tc = 1.1 + 6.52 = 7.62 T/m2

27

qtt + P1tt = 1.32 + 9.13 = 10.45 T/m2

- Áp lực thẳng đứng do đất đắp và xe X80:

qtc + P2tc = 1.1 + 9.29 = 7.62 T/m2

qtt + P1tt = 1.32 + 10.22= 11.54 T/m2

Sự phâ n bố á p lực đấ t và

á p lực do hoạt tả i trê n cố ng trò n

2

q

Sự phâ n bố á p lực đấ t do trọng lượng bả n thâ n gâ y ra



Hình 2.1 Sơ đồ phân bố lực lên cống trịn

2.1.7 Tính tốn nội lực.

Việc tính tốn nội lực phụ thuộc vào độ lớn và sự phân bố của ngoại lực

Do ảnh hưởng của ứng suất dọc trục nhỏ nên chúng ta chỉ cần tính tốn với momen

- Momen trong cống trịn do đất đắp và tải trọng xe gây ra được tính tốn như sau:

M1 = M2 = M3 = 0.137*(q + p)*R2*(1-)

Trong đĩ:

+ q,p: là các đại lượng đã được tính

bằng áp lực hơng của đất

333 0 2

30 45

0 0

2

















 tg



+ R: bán kính đốt cống lấy từ trục trung hịa (lấy bằng bán kính tính tốn bình quân)

28

R = 550mm

2

100 1000





+ Đối với ô tô H30:

+ Đối với ô tô X80

- Momen trong cống tròn do trọng lượng bản thân cống gây ra

+ M”1tc = 0.304gtcR2

+ M”1tt = 0.304gttR2

+ M”2tc = 0.337gtcR2

+ M”2tt = 0.337gttR2

+ M”3tc = 0.369gtcR2

+ M”3tt = 0.369gttR2

Vậy:

2.1.8 Tổ hợp momen.

Ta tiến hành tổ hợp momen do áp lực đất thẳng đứng, áp lực hoạt tải thẳng đứng và trọng lượng bản thân cống gây ra

- Đối với ô tô H30

- Đối với xe đặc biệt XB80:

29

Mtt = M’1tt + M3tt” = 0.319 + 0.0307 = 0.3497 Tm

Momen uốn lớn nhất:

2.1.9 Tính toán cốt thép.

- Tính toán cốt vòng

Hình 2.2: Sơ đồ tính

+ Sử dụng thép kéo nguội có đường kính 8mm, bê tông mác 300 Cường độ chịu kéo của thép Ra = 4500 daN/cm2

Cườngđộ chịu nén của bê tông Rn = 130 daN/cm2

+ Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (chọn giống nhau cả bên trong và ngoài):

a0 = a0’ = 4.6 cm

+ Khoảng cách từ mép bê tông đến tâm cốt thép:

a = a’ = 4.6 + 0.08/2 = 5 cm

+ Chiều cao có ích của tiết diện:

+ Tính cho 1 m dài của cống nên lái b = 100 cm

b R M

h r

n

tt

max

0

100

* 130 34970

5





Tra bảng 5.5, có  0.113,0 0.944

+ Tiết diện cốt thép cần thiết:

2 0

0

max 1 04

4500

* 5

* 944 0

21990

cm R

h

M F

a

tt



30

Để bảo đảm an toàn và thỏa việc kiểm tra cường độ và nứt nên bố trí

148,F a 7.042cm2

- Tính toán cốt dọc:

Theo TCVN, đối với tiết diện hình vành khuyên thì lượng cốt dọc cần 6

là Fa = 3.396 cm2

2.1.9 Kiểm tra điều kiện cường độ và nứt.

- Kiểm tra cường độ

Thành cống bê tông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật bố trí hai hàng

) ' ( )

2 (h0 x R F' h0 a bx

R

M  n   a a 

Trong đó:

bR

F R x

n

a



+ Fa = Fa’ = 7.042 cm2

+ b = 100 cm

+ a’ = 5 cm

130

* 100

042 7

* 4500





2

44 2 5

* 44 2

* 100

* 130















M = 34970 < 119901.6 daNcm Thỏa

Vậy điều kiện cường độ được bảo đảm

- Kiểm tra nứt:

Độ mở rộng của vết nứt được tính theo công thức:

a

a R

E 1



31

Trong đó:

z F

M

a

tc

a 

997 3

* 042 7

31510

daNcm



với mác bê tông tra bảng 5-21 Tiêu chuẩn kỹ thuật giao thong đường bộ- Tập 2

d n d

n d n

F R









2 2 1 1

cắt và trị số bán kính ảnh hưởng t = 6d với d là đườnh kính cốt thép (trị số r được tính từ cốt thép gần trục trung hòa nhất)

* ni = 14: số thanh cốt thép dọc

cm

R t 87 5

8 0

* 1 14

980





+   0 02: trị số giới hạn bề rộng vết nứt

2100000

48 1119

* 5

.

Vây thỏa mãn điều kiện vết nứt

32

2.2 Cống hộp.

2.2.1 Thông số kỹ thuật sản phẩm

Kích thước (m)

(chiều cao x

chiềurộng)

Chiều dày (mm)

Chiều dài hiệu dụng

(mm)

Chiều dài tổng (mm)

2.2.2 Nguyên vật liệu chế tạo.

- Bê tông mác 300, cường độ chịu nén: 13 MPa

- Thép kéo nguội, cacbon thấp có cường độ: 450 MPa

2.2.3 Tải trọng.

- Trọng lượng bản thân, có n = 1.1

- Cống chôn sâu 0.5 m, thử tải theo TCVN 372:2007 có lực tác dụng 7 T

2.2.4 Các đặc trưng tính toán

- Chiều cao đất đắp: H = 0.5 m

- Do ta thử tải và bố trí thép giống nhau ở cả 4 mặt nên chỉ cần tính toán cho 1 mặt

2.2.5 Ngoại lực.

- Lực thử tải:

2 1 2 1

7

m T



+ p1tt = p1tc*1.1 = 5.35 T/m2

- Tải trọng một mặt cống:

2 1 2 1

496 0

m T



+ p2tt = p1tc*1.1 = 0.37 T/m2

33

- Tổng tải trọng

+ ptc = (p1tc + p2tc)*L1*L2 = (4.86 + 0.34)*1.2*1.2 = 7.488 T = 7488 daN

2.2.6 Momen tác dụng lên ô bản (1.2m x 1.2m).

- Ta dùng mẫu ô bản số 4 với các hệ số

+ m42 = 0.018

+ k41 = 0.0694

- Momen dương giữa nhịp theo phương L1 trên ô bảng rộng 1.2m

- Momen âm ở gối theo phương L1 trên ô bảng rộng 1.2m

- Momen dương giữa nhịp theo phương L2 trên ô bảng rộng 1.2m (phương L2 không có momen âm)

Trong đó:

- Phương L1: phương theo chiều rộng cống

- Phương L2: phương theo chiều dài cống

2.2.7 Bố trí thép.

Theo bản vẽ kết cấu cống hộp của công ty Hùng Vương ta có sơ đồ bố trí thép theo tiết diện bản hình chữ nhật tại các vị trí ở giữa, gối theo 2 phương Cốt thép được bố trí thành lồng thép không gian Lồng thép được phân thành 2 lớp trong và ngoài theo chu vi của tiết diện ngang của cống

Thép trong và ngoài được bố trí theo 2 phương chiều dài và chiều rộng cống (Ở đây chỉ nêu cách bố trí cho 1 mặt cống, 3 mặt còn lại bố trí tương tự và được liên kết lại với nhau)

34

- Phương L1:

+ Bên trong:

+ Bên ngoài

Tại vị trí 2 gối do có momen âm cần bố trí các thanh thép được uốn

- Phương L2

a = 155 mm

- Tại 4 góc của cống chúng ta bố trí thêm các thanh thép xiêng chịu lực dọc

- Lồng thép trong và ngoài được liên kết lại với nhau bằng 24 thanh thép

8



2.2.8 Kiểm tra cường độ và nứt.

Các thông số cần biết:

Rn = 1300000 daN/m2

Ra = 38000000 daN/m2

Khoảng các từ mép bê tông đến tâm hàng cốt thép: a = a’= 20 + 8/2 = 24 mm

- Kiểm tra cường độ:

Ta kiểm tra cường độ theo công thức sau:

) ' (

) 2 (h0 x R F ' h0 a bx

R

M  n   a a 

35

Trong đó:

bR

F R x

n

a



+ Fa , Fa’ : diện tích cốt thép chịu kéo và chịu nén

Phương L1:

+ Ở giữa (Fa’ = 3.514x10-4 m2, Fa = 6.526x10-4 m2)

1

* 1300000

5 10 526 6

* 38000000









daNm x

M ) 38000000 * 3 514 10 * ( 0 096 0 024 ) 2136 6

2

019 0 096 0 (

* 019 0

* 1

*









+ Ở gối (Fa’ = 6.526x10-4 m2, Fa = 6.526x10-4 m2)

0528 0 96

* 55 0 019 0 1

* 1300000

5 10 526 6

* 38000000









daNm x

M ) 38000000 * 6 526 10 * ( 0 096 0 024 ) 3922 11

2

019 0 096 0 (

* 019 0

* 1

Phương L2:

+ Ở giữa (Fa’ = 4.016x10-4 m2, Fa = 4.016x10-4 m2)

1

* 1300000

4 10 016 4

* 38000000









x

daNm x

M ) 38000000*4.016 10 *(0.096 0.024) 2502.78

2

012 0 096 0 (

* 012 0

* 1

*

- Kiểm tra nứt

Ta kiểm tra nứt theo công thức:

Độ mở rộng của vết nứt được tính theo công thức:

a

a R

E 1



Trong đó:

36

+ a: ứng suất trong cốt thép dọc chịu kéo, đối với cấu kiện chịu uốn:

z F

M

a

tc

a 

ứng với mác bê tông tra bảng 5-21 (Tiêu chuẩn kỹ thuật giao thong đường bộ- Tập 2)

d n d

n d n

F R









2 2 1 1

cắt và trị số bán kính ảnh hưởng t = 6d với d là đườnh kính cốt thép (trị số r được tính từ cốt thép gần trục trung hòa nhất)

Ft = 100*(6*d+h0)

* ni: số thanh cốt thép di

Phương L1:

+ Ở giữa:(Fa = 6.524x10-4 m2, z = 0.077 m)

* 4 4775374 84 / 2 478 54 / 2

077 0

* 10 524 6

89 239

cm daN m

daN x

z F

M

a

tc



* di = 0.8

* ni = 13

8 0

* 1

* 13

1440





2100000

54 478









Vậy thỏa điều kiện nứt

+ Ở gối: (Fa = 6.524x10-4 m2, z = 0.077 m)

37

* 4 2 2

2 8242311 8 / 824 23 /

077 0

* 10 524 6

53 623

cm daN m

daN x

z F

M

a

tc



* di = 0.8

* ni = 13

8 0

* 1 13

1440





2100000

23 824









Vậy thỏa điều kiện nứt

Phương L2 ( diện tích thép ở gối và ở giữa giống nhau )

+ Ở giữa (Fa = 4.016x10-4 m2, z = 0.084 m)

* 4 4793919 56 / 2 479 39 / 2

084 0

* 10 016 4

72 161

cm daN m

daN x

z F

M

a

Itc



* di = 0.8

* ni = 8

8 0

*

* 8

1440





2100000

39 479









Vậy thỏa điều kiện nứt

38