Hướng dẫn DA KCBTCT 11823 có excel

THIẾT KÊ MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TCVN 11823-2017 Kỹ sư: Nguyễn Văn Khánh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn A I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế dầm chủ mặt cắt chữ T, cầu nhịp giản đơn đường ô tô, BTCT thường, cơng phương pháp đúc riêng dầm cơng trường lao kéo dọc vào vị trí II CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC Chiều dài nhịp dầm: Hoạt tải thiết kế Hệ số cấp đường Bề rộng chế tạo cánh Khoảng cách dầm chủ Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích L= HL-93 k bc= S= WDW= Hệ số phân bố ngang tính cho mơ men mgM= 0,62 Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt mgV= 0,65 Hệ số phân bố ngang tĩnh cho độ võng 10 Độ võng cho phép hoạt tải mgD= Δcp= 11 Bê tơng có f'c= gc= 12 Cốt thép (chịu lực cấu tạo) theo ASTM A615M có 13 Tiêu chuẩn thiết kế fy= 420 Mpa 22TCN 272-05 III NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ A Phần thuyết minh: Sơ tính tốn chọn mặt cắt ngang dầm Tính vẽ biểu đồ nội lực phương pháp đường ảnh hưởng Tính tốn bố trí cốt thép dọc chịu lực mặt cắt dầm Xác định vị trí cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu Tính tốn bố trí cốt đai Tính tốn kiểm sốt nứt Tính tốn kiểm sốt độ võng dầm hoạt tải B Phần vẽ: Mặt dầm, mặt cắt ngang đặc trưng Biểu đồ bao vật liêu Tách chi tiết cốt thép, bảng thông kê khối lượng vật liệu dầm, ghi có Bản vẽ khổ A3 A1 SƠ BỘ TÍNH TỐN, XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM 15 m 1,8 m 2,2 m kN/m 0,5 L/800 28 Mpa 24 kN/m3 Mặt cắt ngang dầm chữ T BTCT thường, cầu nhịp giản đơn đường tơ thường có kích thước tổng quát sau: hv2 hf bf bv2 h bw h1 hv1 bv1 b1 1.1 Chiều cao dầm h: Chiều cao dầm chủ có ảnh hưởng lớn đến giá thành cơng trình, phải cân nhắc kỹ chọn giá trị Ở đây, chiều cao dầm chọn không thay đổi suốt chiều dai nhịp Đối với cầu đường nhịp giản đơn, ta chọn sơ theo kinh nghiệm sau:  1 h   L  20 10  h= 0,75 đến 1,5 hmin=0.07*L = 1,05 m Ta chọn h= 1200 mm 1.2 Bề rộng sườn dầm bw: Tại mặt cắt gối dầm, chiều rộng sườn định theo tính tốn ứng suất kéo chủ, nhiên ta chọn chiều rộng sừn dầm không đổi suốt chiều dài dầm Chiều rộng bw chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công cho dễ đổ bê tông chất lượng tốt Theo yêu cầu đó, ta chọn chiều rộng sườn dầm bw= 1.3 Chiều dày cánh hf: Chiều dày cánh chọn phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục vị trí xe tham gia chịu lực tổng thể với phận khác Tiêu chuẩn quy định hf>=175mm Theo kinh nghiệm, ta chọn hf= 1.4 Chiều rơnhj cánh chế tạo Theo đề ta có 1800 1.5 Kích thước bầu dầm b1,h1: Kích thước bầu dầm phải vào việc bố trí cốt thép chủ mặt cắt dầm định( số lượng khoảng cách thanh, bề dày lớp bê tông bảo vệ) Tuy nhiên chưa biết lượng cốt thép dọc chủ bao nhiêu, nên ta phải chọn theo kinh nghiệm Theo kinh nghiệm ta chọn: b1= 400 mm m 200 mm 180 mm h1= 200 mm 1.6 Kích thước vút bv1, hv1, bv2, hv2: Theo kinh nghiệm ta chọn: bv1 = hv1 = Sẽ hiệu chỉnh lại sau tính cốt thép chủ 100 mm bv2 = hv2 = 150 mm Vậy ta có MCN dầm chủ chọn sau: Vát 150x150 Vát 100x100 1.7 Tính trọng lượng thân dầm: Diện tích mặt cắt ngang dầm: A  S * h f  b1 * h1   h  h f  h1  * bw  hv1 * bv1  hv * bv A= Trọng lượng thân 1m dài dầm: wDC=A.gc= 672500 mm2 = 0,6725 m2 16,14 kN/m đó: Trọng lượng riêng BTCT gc= 24 kN/m3 1.8 Xác định mặt cắt ngang tính tốn: a) Xác định bề rộng cánh hữu hiệu be: Bề rộng cánh tính tốn dầm khơng lấy q giá trị nhỏ ba giá trị sau: -L/4 = 3,75 m -Khoảng cách tim hai dầm S= - 12 lần bề dày cánh bề rộng sườn dầm 12.hf+bw = Vậy bề rộng cánh hữu hiệu be= 1,8 m = b)Quy đổi mặt cắt tính tốn: Để đơn giản cho tính tốn thiết kế, ta quy đổi tiết diện dầm có kích thước đơn giản theo nguyên tác sau: Giữ nguyên chiều cao dầm h, chiều rộng be, b1, chiều dày bw.Do ta có chiều cao bầu dầm chiều dày cánh quy đổi sau: - Diện tích tam giác vát cánh S1= 11250 mm2 S1 2,2 m 2,36 m 1800 mm h qd f  hf  - Chiều dày cánh quy đổi S1  b  bw - Diện tích tam giác vát bầu S2= 5000 mm2 qd h - Chiều dày bầu dầm 194,06 mm 2S  h1   b1  bw 250,00 mm Vậy ta có mặt cắt quy đổi là: h'f bf h'1 h bw b'1 TÍNH VÀ VẼ BIỂU ĐỊ BAO NỘI LỰC: 2.1 Cơng thức tổng quát: Mô men lực cắt tiết diện tính theo cơng sau: Đối với TTGHCĐ1: M i   1.25w DC  1.50w Dw  mg M 1.75LLL  1.75mLLMi 1  I M   AMi     Vi   (1.25w DC  1.50w Dw ) AVi  mgV 1.75LLL  1.75mLLVi 1  I M   A1,Vi Đối với TTGHSD:    M i  1.0 1.0w DC  1.0w Dw  mg M 1.0 LLL  1.0mLLMi 1  I M  AMi Vi  1.0 (1.0w DC  1.0w Dw ) AVi  mgV 1.0 LLL  1.0mLLVi 1  I M   A1,Vi  2.2 Tính mơmen M: Chia dầm thành 10 đoạn nhau, nên đoạn có cjiều dài = Đánh số thứ tự mặt cắt vẽ Đah Mi mặt cắt điểm chia sau: Bảng tung độ đườn ảnh hưởng y1 1,5 m y2 1,35 y3 2,4 y4 3,15 y5 3,6 3,75 Cơng thức tính tốn Mơ men, Lực cắt theo TTGH CƯỜNG ĐỘ I Công thức tính tốn Mơ men, Lực cắt theo TTGH SỬ DỤNG Ta lập bảng tính Mi sau: Mặt cắt xi(m) 1,5 4,5 7,5 Mặt cắt xi(m) 1,5 4,5 7,5 AMi m2 10,125 18 23,625 27 28,125 AMi m2 10,125 18 23,625 27 28,125 BẢNG GIÁ TRỊ MÔ MEN TTGH CĐ Xe tải y1 1,35 2,4 3,15 3,6 3,75 y2 0,92 1,54 1,86 1,88 1,6 y3 0,49 0,68 0,57 1,02 1,6 y2 1,23 2,16 2,79 3,12 3,15 MiDC MiDW kNm kNm 194,058 72,141 344,993 128,250 452,803 168,328 517,489 192,375 539,051 200,391 MiLane kNm 97,058 172,548 226,469 258,821 269,606 MiTandem kNm 389,061 687,642 895,744 1013,367 1040,511 MCĐI kNm 838,00 1461,61 1870,84 2106,94 2149,29 Xe trục y1 y2 1,35 1,23 2,4 2,16 3,15 2,79 3,6 3,12 3,75 3,15 MiDC MiDW kNm kNm 163,418 50,625 290,520 90,000 381,308 118,125 435,780 135,000 453,938 140,625 MiLane MiTruck MiTandem kNm kNm kNm 58,381 285,559 234,021 103,788 490,719 413,619 136,222 615,481 538,794 155,682 684,665 609,544 162,169 685,861 625,871 MSCI kNm 557,98 975,03 1251,14 1411,13 1442,59 Xe trục y1 1,35 2,4 3,15 3,6 3,75 BẢNG GIÁ TRỊ MÔ MEN TTGH SD1 Xe tải y1 y2 y3 1,35 0,92 0,49 2,4 1,54 0,68 3,15 1,86 0,57 3,6 1,88 1,02 3,75 1,6 1,6 MiTruck kNm 474,742 815,821 1023,238 1138,256 1140,244 Chart Title Biểu đồ Mô men THGH cường độ 500 xi(m) MCĐ 10 -838,00 -1461,61 -1870,84 -2106,94 -2149,29 -2106,94 -1870,84 -1461,61 -838,00 0,00 2.3 Tính lực cắt V: Đah V mựt cắt điểm chia sau: -500 -1000 -1500 -2000 -2500 1 2 3 4 5 7 8 9 10 10 0,00 11 -838,00 -838,00 -1461,61 -1461,61 -1870,84 -1870,84 -2106,94 -2106,94 -2149,29 Series2 Series1 Ta lập bảng tính Vi Mặt cắt xi(m) 1,5 4,5 7,5 Mặt cắt xi(m) 1,5 4,5 7,5 Biểu đồ Lực cắt THGH cường độ AVi m2 7,5 4,5 1,5 BẢNG GIÁ TRỊ LỰC CẮT THGH CĐ1 AV1i Xe tải m2 y1 y2 y3 7,5 0,713 0,427 6,075 0,9 0,613 0,327 4,8 0,8 0,513 0,227 3,675 0,7 0,413 0,127 2,7 0,6 0,313 0,027 1,875 0,5 0,213 0,000 Xe trục y1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 y2 0,920 0,820 0,720 0,620 0,520 0,420 AVi m2 7,5 4,5 1,5 BẢNG GIÁ TRỊ LỰC CẮT THGH SD1 AV1i Xe tải m2 y1 y2 y3 7,5 0,713 0,427 6,075 0,9 0,613 0,327 4,8 0,8 0,513 0,227 3,675 0,7 0,413 0,127 2,7 0,6 0,313 0,027 1,875 0,5 0,213 0,000 Xe trục y1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 y2 0,920 0,820 0,720 0,620 0,520 0,420 ViDC kNm 143,747 114,998 86,248 57,499 28,749 0,000 ViDC kNm 121,050 96,840 72,630 48,420 24,210 0,000 ViDW ViLane ViTruck ViTandem kNm kNm kNm kNm 53,438 75,374 378,519 303,543 42,750 61,053 331,809 271,924 32,063 48,239 285,099 240,305 21,375 36,933 238,389 208,686 10,688 27,134 191,679 177,067 0,000 18,843 148,658 145,448 VCĐI kNm 651,08 550,61 451,65 354,20 258,25 167,50 ViDW ViLane ViTruck ViTandem kNm kNm kNm kNm 37,500 45,338 227,680 182,582 30,000 36,723 199,584 163,563 22,500 29,016 171,488 144,544 15,000 22,215 143,392 125,525 7,500 16,322 115,295 106,506 0,000 11,334 89,418 87,487 VSDI kNm 431,57 363,15 295,63 229,03 163,33 100,75 xi(m) VCĐ 5 10 651,08 550,61 451,65 354,20 258,25 167,50 -167,50 -258,25 -354,20 -451,65 -550,61 -651,08 800,00 651,08 550,61 600,00 451,65 354,20 400,00 258,25 200,00 0,00 -200,00 -400,00 -600,00 167,50 -167,50 10 -258,25 -354,20 -451,65 -550,61 -651,08 -800,00 TÍNH VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DỌC CHỦ TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM: Đây tốn tính As bố trí diện tích chữ T đặt cốt thép đơn, biết: h= 1200 b= 1800 h1= 250 b1= 400 bw= 200 hf= 194 mm mm mm mm mm mm fy= 420 Mpa fc'= 28 Mpa Mu=Mumax= 2149,291 kN.m - Giả sử chiều cao có hiệu ds: Chiều cao hữu hiệu phụ thuộc vào lượng cốt thép dọc chủ cách bố trí chúng, ta sơ chọn sau: ds=(0.8-0.9)h = ta chọn ds= 1080 mm 960 đến 1080 (mm) Cách 1: TÍnh diện tich cốt thép cần thiết Xác định chiều cao khối ứng suất tương đương Tính Mf  hf  M f ( a hf )  0,85* fc' * b * h f *  d s    2  8172,045861 kN.m Nhận thấy Mu0.005 Do hệ số sức kháng = Do > Tiết diện mặt cắt khống chế kéo 0,9 Tính sức kháng danh định 2,712E+09 N.mm = Vậy Mr = 0.9Mn Kiểm tra: 2711,77 kN.m = 2441 kNm OK Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu 3,333646652 Mpa 379,4807712 ######### mm4 Mô men chống uốn tiết diện bê tông thớ chịu nén đáy dầm 100 110496017 mm3 Mơ men nứt 394,876214 kN.m Ta có 1,3Mu = Trang 90 = 2794 kNm Min (1,3Mu, Mcr) = 394,88 kNm Điều kiện kiểm tra cốt thép tối thiểu Mr>min(1,3Mu, Mcr) Ta có: Mr = 2441 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỐT THÉP DỌC CHỦ, VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU: Số lần Số As cọn lại ds cắt lai mm2 mm 12 6120 10 5100 4080 3060 > ######### ==> OK a mm 1085 1098 1101,25 1106,666667 2149,290949 Vị trí khối ứng es suất 60 50 40 30 Cánh nén Cánh nén Cánh nén Cánh nén 0,04311 0,053 0,0672 0,09107 et hệ số 0,04588 0,05565 0,07031 0,09475 0,900 0,900 0,900 0,900 Bảng phụ d1 c mm mm 115 70,588 102 58,824 98,75 47,059 93,33333 35,294 Mr kN.m 2440,5948 2068,5294 1667,547 1262,709 Hiệu chỉnh biểu đồ Bao mô men ds=h-d1 Mcr x (mm) 1500,00 x2=707 x1=530 Ta có Mu 838,00 Mu=Mcr 394,876 1.3Mu 1117,33 Mcr=1.3Mu Xác định điểm cắt lý thuyết Xác định điểm cắt thực tế Giá trị lớn thông số sau: - Chiều cao hữu hiệu tiết diện - 15 lần đường kính danh định - 1/20 lần chiều dài nhịp 1106,7 mm 375,0 mm 750,0 mm 1106,7 Ta có giá trị lớn Vậy chọn l1 = 1100 mm Chiều dài phát triển lực Ld ldb = rl  1835 cf  lf  rc  0,508 Lamda er 0,882 Ld = 822 TÍNH TỐN CỐT THÉP ĐAI ( TÍNH TỐN CHỐNG CẮT) + Cánh tay đòn ngẫu lực = ds-a/2= + 0.9ds= + 0.72h= Vậy dv= Bề rộng bụng bv=bw= 1092 mm 996 mm 864 mm 1092 mm 200 mm Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả chịu lực vùng chịu nén Xác định nội lực cách gối đoạn dv = 1091,67 mm Mu= Vu= 609,88 kN.m 577,96 kN x (mm) 1500,00 Ta có: 1376 kN > 2,941 N/mm2 Tỷ số ứng suất v/f'c = 0,1050 Tính biên dạng cốt thép chịu lực theo công thức Mu  Vu d x  v  Es  As 0,001857229 2,005915842 35,50030232 192348,9685 N Yêu cầu khả chịu lực cốt thép đai 449827 N 577,96 kN.m ===> OK Vu 651,08 550,61 Mu 0,00 838,00 TÍNH TỐN KIỂM SỐT NỨT: 6.1 Kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay khơng: Ag= 600500 mm2 xnocrack Mơ men qn tính tiết diện chưa nứt Ig= Tinh ứng suất kéo Suy ra: 379,4807712 mm 9,05E+10 mm4 fct= 13,08 Mpa Cường độ chịu kéo uốn bê tông fr = 0.8fr= Ma = 3,333646652 Mpa 2,666917322 Mpa Kiểm tra điều kiện nứt fct 13,08 Kiểm tra: Tiết diện có bị nứt Kiểm tra điều kiện nứt theo 6.8 Ta cò fs = 252 Mpa 0.8fr > 2,666917322 1442,59 Ta có n = 6,801370612 Chọn n = 900 x^2 + 42840 x Thay số vào ta có x= -46481400 = 204,700 mm Kiểm tra điều kiện trục trung hịa: TTH qua sườn Tính lại chiều cao TTH tiết diện nứt 100 x^2 Thay số vào ta có x= Thay số vào ta có Icr + 42840 x -16353196,88 243,417 mm 38457274937 mm4 Nếu TTH qua cánh Icrr (chỉ việc thay bw=b)==> Ta có Icr= Túm lại, Icr = = (Khi qua sườn) 38344334069 mm4 38457274937 ứng suất cốt thép TTGHSD Kiểm tra điều kiện khống chế nứt: fs < 0.6fy = 220,98 Mpa OK Ta có: = 1,0621 = 424,05 Khoảng cách thép chịu kéo là: 100 < = 424,05 Kiểm soát nứt đảm bảo TÍNH TĨAN KIỂM SỐT ĐỘ VÕNG DO HOẠT TẢI: 367,79 kN.m 1/ Độ võng tĩnh tải nhịp Mô men uốn tĩnh tải nhịp\ = 594,563 50782230852 Độ võng tĩnh tải nhịp mm4 kNm 9,33 mm Trong đó, Ec = 29405,83765 2/Độ võng hoạt tải nhịp Khoảng cách từ trục đến vị trí hợp lực L2 = 1,46 m Ma (DC+DW+Truck) 1280,424 kNm Ie2 3,97E+10 Ta có: a1 a2 a3 3,93 6,77 2,47 Độ võng P1 4,148 mm Độ võng P2 5,729 mm Độ võng P3 2,766 mm Độ võng xe tải thiết kế là: 12,643 mm Độ võng tai trọng 2,626 mm 5,787 mm Độ võng xe tải khống chế: L/800 Kiểm tra: 18,75 mm OK Độ võng tăng từ biến: 27,995 mm Vậy tổng độ võng dầm 40,638 mm ... nén, ta tính tiết diện HCN có kích thước bxh = 1800*1200 12 Với fc'= Mpa Ta có: 28 b1= 0,850 =0,002100 Giả sử: dt/ds =1,10 Ta có: 0,0312 Hàm lượng cốt thép tối đa để có mặt cắt khống chế kéo =0,0199... Kiểm tra: Tiết diện có bị nứt Kiểm tra điều kiện nứt theo 6.8 Ta cò fs = 252 Mpa 0.8fr > 2,666917322 1442,59 Ta có n = 6,801370612 Chọn n = 900 x^2 + 42840 x Thay số vào ta có x= -46481400 = 204,700... diện nứt 100 x^2 Thay số vào ta có x= Thay số vào ta có Icr + 42840 x -16353196,88 243,417 mm 38457274937 mm4 Nếu TTH qua cánh Icrr (chỉ việc thay bw=b)==> Ta có Icr= Túm lại, Icr = = (Khi qua