đồ án thiết kế dầm cầu chữ t 11m

có file cad đính kèm .thiết kế dầm cầu bê tông cốt thép thường tiết diện chữ T chiều dài dầm 11m , đồ án bê tông cốt thép cầu đường, đồ án môn học bê tông cốt thép. tính toán tiết diện chữ T trục trung hòa đi qua sườn, trục trung hòa đi qua cánh , đầy đủ full tính toán excel và thuyết min

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNGTVT

KHOA CÔNG TRÌNH

-CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Sinh viên: Trương Ngọc Hải Sơn Lớp :

Thiết kế một dầm chính của một cầu ô tô có nhịp kiểu giản đơn bằng bê tông cốt thép thường có tiết diện dạng chữ T, thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại xưởng với số liệu giả định. A SỐ LIỆU CHO TRƯỚC - Bề rộng chế tạo của cánh dầm: chọn trong phạm vi

- Chiều dài nhịp tính toán

- Tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn tác dụng lên dầm

- Trọng lượng bản thân dầm trên một mét dài phụ thuộc vào kích thước mặt cắt dầm

- Hoạt tải thiết kế

- Hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân dầm

- Hệ số tải trọng của tải trọng phần trên

- Hệ số tải trọng của hoạt tải

- Hệ số xung kích (lấy theo qui định) ………

- Hệ số phân bố ngang tính mômen

- 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 của hoạt tải

- Vật liệu: + Cốt thép dọc chịu lực: ………

+ Cốt thép đai: ………

+ Bê tông: ………

bf = ……… (m) l = …… (m) W D = 4,5 (kN/m) C D = c A (kN/m) HL93 pd = 1,25 pw = 1,5 L = 1,75 (1+IM) =……1,25……

mgM = ……0,6……

mgV = ……0,7……

mg = ………0,7……

= 0,95 [ /l ] =…l/400……

fy = 420 (MPa) fy = 350 (MPa) f’c =…35… (MPa)

B NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thuyết minh tính toán

1 Xác định nội lực

2 Chọn mặt cắt và xác định kích thước dầm

3 Tính tiết diện cốt thép dọc chủ cần thiết ứng với mặt cắt giữa nhịp

4 Bố trí cốt thép đai theo yêu cầu cấu tạo và xác định diện tích cần thiết của các lớp cốt xiên

5 Bố trí cốt thép cho toàn dầm

- Bố trí cốt thép dọc chủ

- Bố trí cốt thép xiên

- Tính và bố trí cốt thép bản cánh dầm

- Bố trí cốt thép trên toàn dầm (Tính toán cắt cốt thép dọc chủ,uốn cốt thép dọc chủ lên

làm cốt xiên, bố trí cốt thép dọc thi công )

- Vẽ hình bao vật liệu

6 Tính toán dầm theo trạng thái giới hạn II

7 Tính toán dầm theo trạng thái giới hạn III về vết nứt

8 Thống kê vật liệu cốt thép và bê tông cần thiết cho một dầm

Bản vẽ ( trên khổ giấy A1 )

- Mặt chính dầm (có thể vẽ 1/2 dầm) có thể hiện đầy đủ cốt thép dọc chủ,cốt thép xiên,cốtthép đai và cốt thép cấu tạo

- Các mặt cắt dầm có thể hiện thứ tự cho cốt thép dọc chủ và đầy đủ cốt thép cần thiết

- Khai triển đầy đủ các loại cốt thép có trong dầm

- Các chi tiết neo uốn nối cốt thép

- Bảng thông kê vật liệu thép, bê tông và các ghi chú cần thiết khác

Lưu ý:

- Hạn nộp bài ngày … tháng …… năm 201…

- Nếu hoàn thành không đúng thời hạn sẽ không được bảo vệ đồ án

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

- Tại mặt cắt trên gối của dầm, chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán

và ứng suất kéo chủ, tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi trên suốt chiều dàidầm

Đối với dầm giản đơn nhịp nhỏ l�20m, có thể chọn bề rộng sườn dầm:

30

f f

b

Khoảng cách trung bình hai tim dầm)

- Giả sử chọn chiều dày bản cánh: h f 20cm

1.5.Chiều rộng bản cánh (b):

Bề rộng cánh hữu hiệu đối với dầm bên trong không lấy lớn hơn trị số nhỏ nhất trong

- 1.

8 l

- 6h f 0,5b w

- Chiều dài của phần cánh hẫng

Khi tính bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hiệu có thể lấy bằng khẩu

độ tính toán đối với các nhịp giản đơn và bằng khoảng cách giữa các điểm thay đổi mômenuốn (điểm uốn của biểu đồ mômen) của tải trọng thường xuyên đối với các nhịp liên tục, thíchhợp cả mômen âm và dương

Ở đây, giả sử lấy: b140cm

1.6.Chọn kích thước bầu dầm (b 1 ,h 1 ):

Kích thước phần bầu dầm phải căn cứ vào việc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm đểquyết định ( số lượng thanh, khoảng cách các thanh) Tuy nhiên khi chọn sơ bộ ban đầu tachưa biết cốt thép chủ là bao nhiêu nên phải tham khảo các đồ án điển hình và nên đảm bảokích thước sao cho bề rộng bầu phải bố trí được tối thiểu 4 cột cốt thép và chiều cao bầu phải

bố trí được tối thiểu 2 hàng cốt thép

Có thể chọn:

- Bề rộng bầu dầm: b1 30 45� cm

- Chiều cao bầu dẩm (h1): Đối với dầm đúc tại chỗ thì chiều cao phần bầu dầm khôngđược nhỏ hơn 140cm và 1/16 khoảng cách trống giữa các đường gờ hoặc khoảng cách giữacác dầm ngang Đối với dầm đúc sẵn thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn 125

Ở đây lấy trọng lượng thể tích của bê tông :  c 25kN m/ 3

1.8 Quy đổi tiết diện tính toán:

Hình 1 Quy đổi tiết diện

Chiều dày cánh mới:

w f

f

b b

S h

1, S

S là diện tích của một tam giác tại chỗ vát (như hình 1) Thay số, ta có:

- Chiều dày cánh quy đổi: 20 2 100 21,6 

200 1400

2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

2.1 Xác định mô men.

2.1.1.Vẽ đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

- Giả sử chiều dài nhịp tính toán : l11m

- Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với các mặt cắt đánh số từ 0 đến 10, mỗi đoạndầm dài 1,8m

- Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

ÐAH M2

ÐAH M3

ÐAH M4

ÐAH M5

y : Tung độ ĐAH mô men tương ứng dưới tải trọng bánh xe đang xét (tim bánh xe)

Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 1:

Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 2:

Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 3:

Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 4

Xếp tải lên ĐAH mô men tại mặt cắt 5:

110KN 110KN120

35KN 145KN

145KN

430430

Tandemload

Truckload

Laneload DW DC

Hình 5 Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men

Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

Để tiện tính toán ta có thể lập bảng theo mẫu sau:

Bảng 1-Giá trị mômen MMặ

2( )

M m



 ,

truck

i cd M

tan , dem

i cd M

,

truck

i sd M

tan , dem

i sd M kNm

0.1 3

0.9 9

0.8

7 5.45 5.445

364.585 5

336.005 1

0.0 4

1.7 6

1.5

624.380 1

593.948 3

0.0 0

2.3 1

1.9 5

12.7

1 12.705

790.318 2

773.829 5

0.0 6

2.6 4

1.9 2

14.5

2 14.52

864.424 9

845.101 3

0.6 0

2.7 5

2.1 5

15.1

3 15.125

862.089

So sánh các giá trị ghi ở cột (9) với cột (10), thấy hoạt tải TandemLoad gây ra hiệu ứng mô

men lớn hơn so với hoạt tải TandemLoad TruckLoad Ta lấy giá trị này để thiết kế dầm

Vẽ được biểu đồ bao mômen cho dầm ở TTGH cường độ:

0.4 0.3 0.2 0.1

và tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng tập trung

a- Đối với TTGH cường độ, lực cắt V tại mặt cắt thứ (i) nào đó của dầm được xác định theocông thức sau:

Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 0:

Y3Y2

Y5Y1,Y4

Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 1:

Y3 Y2

Y5 Y1,Y4

+ _

V1 0.9

Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 2:

V1 Y3

Y2 Y5

Y1,Y4

+ _

0.2 0.8

Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 3:

Y5Y1,Y4

+_

0.70.3

Y3

Tandemload

Truckload

LaneloadDWDC

Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 4:

35KN 145KN

145KN 110KN 110KN

Truckload

LaneloadDWDC

V4Y2

Y5Y1,Y4

+_ 0.6

Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 5:

/110KN 110KN

Truckload

LaneloadDWDC

V5

Y1Y5

145KN

430430

Để tiện tính toán ta có thể lập bảng theo mẫu sau:

( )

V m

( )

V m



 ,

truck

i cd V

tan ,

dem

i cd V

,

truck

i sd V

tan ,

dem

i sd V kN

Vẽ được biểu đồ bao lực cắt cho dầm ở TTGH cường độ:

cường độ: cường độ: cường độ:

1,11.1

3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THẫP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM

Chiều cao cú hiệu (chiều cao làm việc) của dầm cú thể lấy:

Thấy: M r M u 899, 406kNm ( M - Mụ men uốn do ngoại lực tỏc động tại tiết diện u

giữa dầm) thỡ chiều cao của khối ứng suất chữ nhật tương đương nhỏ hơn chiều cao bản cỏnh,tức là trục trung hũa đi qua bản cỏnh, tớnh như tiết diện chữ nhật

Biểu đồ

T= A fs y

Biểu đồ Mặt cắt

* Trỡnh tự tớnh toỏn tiết diện chữ nhật như sau:

Giả sử khai thỏc hết khả năng chịu lực của tiết diện:

Giả sử cốt thộp chịu kộo đó bị chảy dẻo: f s  f y

Từ phương trỡnh cõn bằng mụmen xỏc đỡnh chiều cao vựng bờ tụng chịu nộn

Khi đú phương trỡnh xỏc định chiều cao vựng nộn :

Từ phương trình cân bằng hình chiếu tính diện tích cốt thép chịu kéo cấn thiết:

0,85 ' 0,85 2,7 140 3,5  2

26,7742

- Lúc này, chiều cao vùng nén :

'

30,54 420

3,3 0,8.20,37 16, 2960,85 0,85 35 140

s y

f c

7

c f

� Trục trung hoà qua cánh

- Mômen kháng tính toán:

'0,9.0,85 1034

Như vậy: M r 1034kNm M u 899, 406kNm �Dầm đủ khả năng chịu mômen.

*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

1

3,3

0,041 0, 420,8.90

30,54

0,003 0,03 0,002510080

4 VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU

Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có mômen lớn nhất sẽlần lượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen Tại mỗi vị trí tiết diện có số thanhthép cắt bớt đi, phải luôn đảm bảo điều kiện: M r �M u

Số thanh thép cắt bớt đi luôn đảm bảo tính đối xứng và phù hợp với yêu cầu cấu tạo

Có ít nhất 1/3 số thanh cốt thép chủ được kéo về neo ở gối Không được cắt hoặc uốn cốt thép

ở góc cốt thép đai Không được cắt 2 thanh cạnh nhau trên cùng mặt cắt

Tại mỗi mặt cắt phải xác định lại diện tích cốt thép, vị trí trục trung hoà, chiều caokhối ứng suất tương đương và mômen kháng tính toán tại tiết diện có cắt thép

Vị trí mặt cắt

Số thanh thép còn lại  

,

truck

i cd M

M kNm

0 Giữa dầm,cách gối 5,5m 12 889,406 1034

1 Cách gối 3,283 10 2501,049 779,17

2 Cách gối 2.2m 8 2241,905 521,72

*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:

- Lượng cốt thép tối thiểu phải thỏa mãn:

1, 2 ;1,3 

Khi M u �0,9M cr thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ là M r �1,3M u Điều nàycó

nghĩa là khả năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường 4

Ag=21,6x140+(100-21,6-30)20+30x40=5192(cm2)

-Vị trí trục trung hoà:

i i t

i

F yy

-Mômen quán tính của tiết diện nguyên: Ig

-Mômen quán tính của tiết diện nguyên: Ig

3

2 g

8

cr r

g t

b y db

Biểu Đồ bao vật liệu

V.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT : ( làm lại theo mẫu mới)

- Biểu thức kiểm toán:φ.Vn>Vu

Vn:Sức kháng cắt danh định, được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của:Vn=Vc+Vs

Hoặc Vn=0.25xƒc’.bv.dv(N)

Vc=0.083.β .bv.dv Vs= A f d v v v(cotg cotg )sin

+β: Hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo

+θ: Góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ β, θ:đựoc xác định bằng cách tra đồ thị và tra bảng

+α: Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc , α =900

+φ: Hệ só sức kháng cắt, với bêtông thường, φ=0.9

+Av: Di ện t ích c ốt th ép b ị c ắt trong cự ly s (mm)

+Vs: Khả năng chịu lực cắt của cốt thép(N)

+Vc: Khả năng chịu lực cắt của bêtông(N)

Bước 2:Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của bêtông vùng nén

Xét mặt cắt cánh gối một đoạn dv, xác định nội lực trên đường bao bằng phương pháp nội suy.Điều kiện kiểm tra là lực cắt Vu tại mỗi mặt cắt<sức kháng tính toán Vr tương ứng mặt cắtđó.Trong đó Vr= φxVn=φx(0.25f’ cbvdv)

Từ đó ta có bảng sau:

785 2,48 0,071

Tại mỗi mặt cắt cách gối một đoạn dv tương ứng,giả sử góc nghiêng của ứng suât nén chính θ

và tính biến dạng dọc trong cốt thép chịu uốn:

Giả sử trị số góc θ =45o tính biến dạng cốt thép chịu kéo

0.5 cot

0,002

u

u v

f và  xác định θ bằng cách tra bảng rồi so sánh với giá trị θ giả định.x

Nếu sai số lớn tính lại  và lại xác định θ đến khi θ hội tụ thì dừng lại.Sau đó xác định hệ sốx

biểu thị khả năng truyền lực kéo bêtông β

Trong đó:Av:diện tích cốt đai trong cự li s(mm2)

fy:là giới hạn chảy quy định của cốt thép đai(MPA)

-Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

Điều kiện kiểm tra : Av>Avmin

169400 349820 813.83 1072680 1,4387043 372231 291665,9328 Đạt

171100 349050 833.22 855120 1,3603395 372950 274127,7017 Đạt

Tóm lại: Cốt thép đai được bố trí như sau:

- Từ gối đến vị trí gần nhất (vị trí 1) ta bố trí với bước cốt đai s=180(mm)

- Từ vị trí cắt 1 đến vị trí cắt tiếp theo (vị trí 2) ta bố trí bước cốt đai s=150(mm)

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

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

Bước 1: Kiểm tra tiết diện ở giữa dầm có bị nứt hay không.

+ Diện tích của mặt cắt ngang:Ag

Ag=21,6x140+(100-21,6-30)20+30x40=5192(cm2)

-Vị trí trục trung hoà:

i i t

i

F yy

 

3

2 g

Bước 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.

- Điều kiện kiểm tra: fs fsa

- Trong đó:

+ fsa là khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng:

3 c

�0,6.fy 0,6.520 312MPa

�fsa 312MPa

* Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép

-Tính diện tích tương đương của tiết diện khi bị nứt

.1

100

s

f =226,57 MPa < fsa = 312 MPa

=> Vậy điều kiện hạn chế bề rộng vết nứt là thỏa mãn

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

Công thức kiểm tra: Δ ≤ Δcp=

800

L

- Xác định mô men quán tính tính toán:Ta có:

+ Momen quán tính của tiết diện nguyên: Ig= 0,0462 (m4)

+ Momen quán tính của mặt cắt đã nứt tính đổi:

sd max sd

max sd