? Tài liệu: Đồ án môn học Thiết kế Cầu Máng Bê Tông Cốt Thép ? Sinh viên: Ngành Kỹ thuật Xây dựng – Lớp 63KTXD2 ? File Word hoàn chỉnh, dễ chỉnh sửa – có thể nộp trực tiếp hoặc làm mẫu tham khảo Tài liệu trình bày chi tiết các bước thiết kế đầy đủ, từ số liệu đầu vào cho đến tính toán, tra bảng, kiểm tra nứt, võng,... Bao gồm: ✅ Các nội dung nổi bật: Thiết kế vách máng: sơ đồ tính, tải trọng, bố trí thép, kiểm tra nứt Thiết kế đáy máng: nội lực, tính thép, kiểm tra cắt, nứt, võng Thiết kế dầm đỡ giữa: sơ đồ, tải trọng tổ hợp, cốt thép chữ T, kiểm tra cường độ Sử dụng phụ lục từ giáo trình Bê tông cốt thép (tra bảng nội lực chi tiết) Phù hợp làm mẫu đồ án môn học, tài liệu tham khảo cho đồ án tốt nghiệp ? Ưu điểm: Có đầy đủ sơ đồ tính tay + công thức giải thích Trình bày sạch đẹp, rõ ràng, dễ hiểu File Word dễ chỉnh sửa theo yêu cầu giảng viên
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
- Độ vượt cao an toàn: δ=0,5 (m)
Gió đẩy: Hệ số K gió đẩy =0 , 8
Gió hút: Hệ số K gió hút = 0 ,6
- Cầu máng thuộc công trình cấp III
- Dung trọng bê tông: ƴ b = 25 KN m 3
- Bề rộng vết nứt giới hạn: a ngh =0 , 24 mm
Bước 1: Chọn kích thước và sơ đồ tính
Bước 2: Tải trọng tác dụng
Bước 3: Xác định nội lực
Bước 4: Tính toán và bố trí cốt thép
Bước 5: Kiểm tra biến dạng, kiểm tra nứt
THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG
Thiết kế vách máng
Cắt 1m theo chiều dài máng, coi vách máng như một dầm công xôn ngàm tại đáy máng và dầm dọc.
H v = 2 , 0 + 0 , 5 = 2 ,5 ( m ) δ (Độ vượt cao an toàn: δ = 0,5m)
- Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách gồm:
Áp lực nước tương ứng với H max : q n
Áp lực gió (gồm gió đẩy và gió hút): q g
- Các tải trọng này gây ra 2 trường hợp: căng trong và căng ngoài vách máng.
Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất: q gđ (gió đẩy, máng không có nước và không có người đi trên lề)
Trong trường hợp căng trong nguy hiểm nhất, ta có các giá trị như sau: \$q_n max\$ và \$q_{gh}\$ (gió hút, trong máng có nước và trên lề có người đi) Tính toán cho \$q_{c \, gđ}\$ được thực hiện bằng công thức \$q_{c \, gđ} = k_{gđ} \times q_{gió \, c} = 0,8 \times 1,2 = 0,96 \, (KN \, m^2)\$ Tiếp theo, \$q_{gđ}\$ được tính là \$q_{gđ \, c} \times n_g = 0,96 \times 1,3 = 1,248 \, (KN \, m^2)\$ Đối với \$q_{c \, gh}\$, ta có \$q_{c \, gh} = K_{gh} \times q_{gió \, c} = 0,6 \times 1,2 = 0,72 \, (KN \, m^2)\$ Cuối cùng, giá trị của \$q_{gh}\$ được tính là \$q_{gh \, c} \times n_g = 0,72 \times 1,3 = 0,936 \, (KN \, m^2)\$.
Tính toán và bố trí cốt thép:
M căng ngoài max → thép lớp ngoài b = 100 (cm), h = 30 (cm), M = M cn , max = 3 , 9 ( KN m ) , M 200 , thép CII, a = 3 (cm), công trình cấp III, tổ hợp cơ bản.
M căng trong max → thép lớp trong b = 100 (cm), h = 30 (cm), M = M CT , max = 20,258 ( KN m ) , M 200 , thép CII, a = 3 (cm), công trình cấp III, tổ hợp cơ bản.
Tính toán kiểm tra nứt
M căng trong c = M n , max c + M c gh = 17.333 + 2.25 = 19.583 ( KN m )
M n = 31.117 ( KN m ) n c × M ct c =1.0 ×19.583.583 ( KN m )< M n →Vách máng không bị nứt
Thiết kế đáy máng
Cắt 1m dài vuông góc với chiều dòng chảy, đáy máng được tính như một dầm liên tục 2 nhịp có gối đỡ là các dầm dọc.
- Chiều dày bản đáy: h đ = 30 ( cm )
- Chọn sơ bộ bề rộng dầm đỡ: b đ = 40 ( cm )
Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy máng gồm:
- Tải trọn bản thân đáy máng: q đ
- Áp lực nước ứng với cột nước H max : M n , max
- Áp lực nước ứng với cột nước nguy hiểm ( H ngh ) : M n , ngh
H ngh là cột nước gây ra mô men uốn căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối giữa, H ngh = l
- Tải trọng gió: M gh , M gđ (2 TH: gió trái và gió phải)
2.2.1 Tải trọng bản thân q đ c =δ b × h đ % × 0 , 3=7 , 5(KN/m) q đ = n b × δ b × h đ = 1 , 05 × 25 × 0 ,3 = 7,875 (KN/m) Trong đó: q đ : tải trọng bản thân đáy móng δ b : dung trọng bê tông n b : hệ số vận tải của bê tông h đ : độ dày bê tông
2.2.2 Áp lực nước ứng với H max q n , max =n n × k đ × δ n × H max =1 × 1 , 3 × 10 × 2& (KN/m)
2.2.3 Áp lực nước ứng với cột nước nguy hiểm:
- Tra các phụ lục 18, 20 (giáo trình kết cấu bê tông cốt thép)
- Vẽ biểu đồ nội lực cho các tải trọng độc lập tác dụng lên đáy máng
- Tổ hợp lại thành các trường hợp tải trọng gây bất lợi nhất cho các mặt cần tính toán.
Cách 2: (tham khảo) Dùng phần mềm Sap2000 vẽ biểu đồ bao nội lực.
2.3.1 Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền xuống ( q đ ):
Tra phụ lục 18: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 0.4 và 1 ta được Mg tương ứng với 3 điểm là 0 và 0.0700 và -0.1250.
M g : g = q đ : tĩnh tải l: chiều dài nhịp
Tra phụ lục 18: tại 2 điểm (x/l) băng 0 và 1 được Qg tương ứng lần lượt là 0.375 và -0.625
2.3.2 Nội lực do áp lực nước ứng với H max ( q max , M max ): a Tính nội lực do trọng lượng nước:
Tra phụ lục 18: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 0.4 và 1 ta được Mg tương ứng với 3 điểm là 0 và 0.0700 và -0.1250.
Tra phụ lục 18: tại 2 điểm (x/l) băng 0 và 1 được Qg tương ứng lần lượt là 0.375 và -0.625
Q 1 =Q g × g ×l=−0.625× 26 × 1.7=−27.625(KN) b Tính nội lực do áp lực nước căng trên bên trái:
Tra phụ lục 21: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 1 và 2 ta được α tương ứng với 3 điểm là 1 và -0.25 và 0.
Tra phụ lục 21: tại điểm (x/l) từ 0 đến 1 và từ 1 đến 2 ta được β tương ứng lần lượt là -1.25 và 0.25.
1.7 =2.549 (KN) c Tính nội lực do áp lực nước căng trên bên phải (M và Q tính tương tự ý b)
2.3.3 Nội lực do áp lực nước ứng với H ngh ( q ngh , M ngh ): a Tính nội lực do trọng lượng nước:
Tra phụ lục 18: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 0.4 và 1 ta được Mg tương ứng với 3 điểm là 0 và 0.0700 và -0.1250.
Tra phụ lục 18: tại 2 điểm (x/l) băng 0 và 1 được Qg tương ứng lần lượt là 0.375 và -0.625
Q 1 =Q g × g ×l=−0.625 × 15.6 × 1.7 =−16.575(KN) b Tính nội lực do áp lực nước căng trên bên trái
Tra phụ lục 21: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 1 và 2 ta được α tương ứng với 3 điểm là 1 và -0.25 và 0.
Tra phụ lục 21: tại điểm (x/l) từ 0 đến 1 và từ 1 đến 2 ta được β tương ứng lần lượt là -1.25 và 0.25.
1.7 =2.294 (KN) c Tính nội lực do áp lực nước căng trên bên phải (M và Q tính tương tự ý b)
2.3.4 Nội lực do áp lực gió thổi từ trái sang phải ( M gđ , M gh ):
Tra phụ lục 21: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 1 và 2 ta được α tương ứng với 3 điểm là 1 và - 0.25 và 0.
Tra phụ lục 21: tại điểm (x/l) từ 0 đến 1 và từ 1 đến 2 ta được β tương ứng lần lượt là -1.25 và 0.25.
2.4 Các trường hợp tải trọng gây bất lợi nhất cho các mặt cắt cần tính toán: a TH tải trọng gây mô men căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách:
(Dẫn nước trong máng với chiều cao H max , và có gió thổi từ phải sang trái)
→ M 1 = M a + M b + M e = 0 + 17.33 + 2.925 = 20.255 (KN.m) b TH tải trọng gây mô men căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:
(Dẫn nước trong máng với chiều cao H ngh và có gió thổi từ trái sang phải)
→ M 2 = M a + M d =1.593+ 2.242=3.835 (KN.m) c TH tải trọng gây mô men căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối giữa:
(Dẫn nước trong máng với chiều cao H ngh và có gió thổi từ phải sang trái hoặc ngược lại)
2.5 Tính toán và bố trí cốt thép:
2.5.1 Mặt cắt sát vách máng chịu mô men căng trên lớn nhất M 1 b = 100 (cm), h = 30 (cm), M 255 ( KN m ) , M 200 , thép CII, a = 3 (cm), công trình cấp III, tổ hợp cơ bản.
2.5.2 Mặt cắt sát vách máng chịu mô men căng dưới lớn nhất M 2 b = 100 (cm), h = 30 (cm), M =3.835 ( KN m ) , M 200 , thép CII, a = 3 (cm), công trình cấp III, tổ hợp cơ bản.
2.6 Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng tại mặt cắt sát vách: Điều kiện bảo đảm cho bản đáy không bị phá hoại bởi ứng suất tiếp do lực cắt lớn nhất dây ra theo điều kiện cường độ:
→ kích thước đã chọn cho bản đáy là hợp lý, không cần bố trí cốt xiên cho bản đáy. 2.7 Tính toán kiểm tra nứt
M ct c = M a c + M d c + M e c = 0 + 3 + 2.25 = 5.25 ( KN m ) q đ c = δ b × h đ = 25 × 0.3 = 7.5 ( KN m ) → M đ c = M g × q đ c ×l 2 = 0 × 7.5 ×1.7 2 = 0 ( KN m ) q c gđ = K gđ × q gió c =0.8× 1.2=0.96 ( KN m )
2 =3 ( KN m ) q c gh = K gh × q gió c =0.6 × 1.2=0.72 ( KN m )
M n = γ 1 R k c W qđ =1.75 × 11.5 × 15506.01912058.632 ( daN cm )1.206 ( KN m ) n c M c =1× 5.25=5.25 ( KN m )< M n 1.206 ( KN m ) → tại bản đáy máng không bị nứt.
Thiết kế dầm đỡ giữa
Tách dầm giữa bằng 2 mặt cắt dọc máng Sơ đồ tính là dầm liên tục 2 nhịp tiết diện chữ T có các gối tựa là các trụ đỡ
- Bề rộng cánh dầm: min (B/2; 0.3 L đ )
Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên dầm đỡ giữa gồm:
- Áp lực nước tương ứng với cột nước H max
2 × 0.3+ 0.4 × 0.7=0.76 ( m 2 ) q đ c =δ b × F đ % × 0 , 76 (KN/m) q đ =n đ × δ b × F đ =1 ,05 × 25 × 0.76.95(KN/m) Trong đó: q đ : tải trọng bản thân đáy móng δ b : dung trọng bê tông n đ : hệ số vận tải của bê tông
3.2.2 Áp lực nước ứng với H max : q n , max c = K đ × δ n × H max × B
Tổng tải trọng tính toán:
Tổng tải trọng tiêu chuẩn: q c = q đ c + q n ,max c = 19 + 41.6 =¿60.6 (KN/m)
Tra phụ lục 18: tại 3 điểm (x/l) bằng 0 và 0.4 và 1 ta được Mg lần lượt là 0 và 0.0700 và -0.1250
Tra phụ lục 18: tại 2 điểm (x/l) bằng 0 và 1 được Qg lần lượt là 0.375 và -0.625
3.4 Tính toán và bố trí cốt thép
3.4.1 Mô men căng dưới lớn nhất b = 40 ( cm ) ; b c ' = 160 ( cm ) ; h = 100 ( cm ) ; h ' c = 30 ( cm ) ; M = 242.353 ( KN m )
M 200 ; thép CII; a = 5 (cm) ; CT cấp III; cơ bản.
→ Trục trung hòa qua cánh, tiết diện chữ nhật b c
→ Bài tập chữ T cốt đơn.
3.4.2 Mô men căng trên lớn nhất b= 40 ( cm) ; h0 ( cm ) ; M C2.773 ( KN m )
M 200 ; thép CII; a = 5 (cm) ; CT cấp III; cơ bản.
3.4.3 Tính toán cốt xiên b= 40 ( cm) ; b c ' 0 ( cm) ; h0 ( cm ) ; h ' c 0 (cm ) ; M = 432.773 ( KN m )
M 200 ; thép CII; a = 3 (cm) ; CT cấp III; cơ bản.
Để đảm bảo dầm đỡ giữa không bị phá hoại bởi ứng suất tiếp do lực cắt lớn nhất, cần thỏa mãn điều kiện cường độ với các thông số: R ađ = 2150 (daN/cm²), h₀ = 95 (cm) và Q = 288.516 (kN).
3 3.33 ( cm) u min = min ( u tt ,u max ,u ct ) = min ( 43.92; 114.85 ; 33.33)3.33( cm ) u min > 10 ( cm )
→ Dầm đã đủ chịu cắt, không cần cốt xiên dầm đủ khả năng chịu cắt.
3.4.4 Tính toán kiểm tra nứt:
Trường hợp căng trên: M c B6.094 (KN.m) b= 40 ( cm ) ; h0 ( cm ) ; b c 0 ( cm ) ; h c 0 ( cm ) ; a=a ' =5 ( cm )
F a 96( c m 2 ) ; F a ' =9.67( c m 2 ) ; M 200 ; thép CII. n c =1.0 ; R k c 5 ( daN c m 2 ) ; E a =2.1× 10 6 ( daN c m 2 ) ; E b $0 × 10 3 ( daN c m 2 ) δ =1.75 ; m h =1 ; h 0 =h−a0−5 ( cm) n= E a
M n =δ 1 × R k c ×W qđ =1.75 × 11.5 × 192432.334872700.716 ( daN cm)87.27 ( KN m ) n c × M c = 1× 426.094 = 426.094 ( KN m ) n c × M c > M n → bị nứt
Trường hợp căng dưới: M c = 238.613 (KN.m) b = 40 ( cm ) ; h = 100 ( cm ) ; b ' c = 160 ( cm ) ; h ' c = 30 ( cm ) ; a = a ' = 5 ( cm )
' 4( c m 2 ) ; M 200 ; thép CII. n c =1.0 ; R k c 5 ( daN c m 2 ) ; E a =2.1× 10 6 ( daN c m 2 ) ; E b $0 × 10 3 ( daN c m 2 ) δ = 1.75 ; m h = 1 ; h 0 = h − a = 100 − 5 = 95 ( cm ) n= E a
M n = δ 1 × R k c ×W qđ = 1.75 × 11.5 × 77191.893 = 1553486.841 ( daN cm )= 155.349 ( KN m ) n c × M c =1× 238.613#8.613 ( KN m ) n c × M c > M n → bị nứt
3.4.5 Tính toán bề rộng khe nứt
Tại mặt cắt căng trên lớn nhất: M c = 426.094 (KN.m)
Kết luận: Bề rộng khe nứt mặt cắt căng trên của dầm đảm bảo yêu cầu thiết kế.
Tại mặt cắt căng dưới lớn nhất: M c #8.613(KN.m)
Kết luận: Bề rộng khe nứt mặt cắt căng dưới của dầm đảm bảo yêu cầu thiết kế.
3.4.6 Tính toán kiểm tra độ võng
Tính toán kiểm tra độ võng cho mặt cắt căng dưới M c #8.613 ( KN m ) Độ cứng dài hạn B dh : B dh = B ngh δ ; với độ cứng ngắn hạn: B ngh = E a × F a × Z 1 × ( h 0 − X ) ψ a
Trong đó: chiều cao vùng nén trung bình X được tính theo quan hệ:
40 × 95 =1.273 Trong đó: v lấy bằng 0.15 với tải trọng tác dụng dài hạn và độ ẩm môi trường lớn hơn 40% δ ' = 2 × a ' h o = 10
(Tra phụ lục 16, biểu đồ 3 trang 164)
Với n × μ=8.75× 0.006=0.053 và σ a 245.395 ( daN c m 2 ) →lấy ψ a =0.4 ψ adh = 2 ×ψ a + 1
1.5 7.718 × 10 10 ( daN c m 2 ) ( δ là hệ số giảm độ cứng, lấy δ =1.5với tiết diện chữ T cánh nén)
Tiến hành nhân biểu đồ tính toán được độ võng tại mặt cắt giữa nhịp biên dầm đỡ giữa: f = M p × M k = 1
B dh × Ω p × y k 0 Ω p : diện tích của biểu đồ mô men uốn M p y k 0 : tung độ biểu đồ M k trên hệ cơ bản ứng với vị trí trọng tâm của biểu đồ M p
TT Diễn giả diện tích Ω i (KN.m) f i ( m )
Kết luận: vậy dầm đã cho thỏa mãn yêu cầu về độ võng.
