thiết kế kỹ thuật phương án chọn

Trang 1

Chương 8

Thiết kế kĩ thuật phương án chọn

1 Số liệu xuất phát.

1.1 Đặc trưng vật liệu.

1.1.1 Bê tông.

a Bản sàn.

Bê tông sử dụng là bê tông M300 đá 1× 2 với các đặc trưng cơ học:

Modul đàn hồi Eb =290000 KG/cm2

Cường độ chịu nén tính toán Rn = 130 KG/cm2

Cường độ chịu kéo tính toán Rk = 10KG/cm2

b Dầm khung.

Bê tông sử dụng là bê tông M300 đá 1×2 với các đặc trưng cơ học:

Modul đàn hồi Eb =290000 KG/cm2

Cường độ chịu nén tính toán Rn =130 KG/cm2

Cường độ chịu kéo tính toán Rk = 10KG/cm2

1.1.2 Cốt thép.

Cốt thép sử dụng là cốt thép gờ AIIl có các đặc trưng cơ học như sau:

Modul đàn hồi Ea = 2100000 KG/cm2

Cường độ chịu kéo tính toán Ra = 3400 KG/cm2

Cường độ chịu nén tính toán Ra' = 3400 KG/cm2

1.2 Tính cốt thép theo trạng thái giới hạn I (độ bền).

1.2.1 Tính cốt dọc theo tiết diện chữ nhật.

Đối với phần tử dầm chịu uốn mà cánh của dầm nằm trong vùng chịu kéo thì nó sẽ làm việc như tiết diện chữ nhật nhỏ (b×h) Ta áp dụmg các công thức tính toán cốt thép:

2A-1-1 =

0

h b R

M A

bh R

a n att =α µ=

Trang 2

♦ Nếu µ≥µmin = 0.05% lấy Fa = Fatt.

♦ Nếu µ < µmin = 0.05% lấy Fa =µmin.b.h0

1.2.2 Tính cốt dọc theo tiết diện chữ T.

Đối với phần tử dầm chịu uốn mà cánh nằm trong vùng nén nó sẽ làm việc theo tiết diện chữ T Xét moment Mc là moment khi trục trung hòa qua mép dưới của cánh Nếu moment tính toán M > Mc thì tiết diện làm việc của dầm là tiết diện chữ

T ngược lại dầm làm việc theo tiết diện chữ nhật lớn (b'c×h) Các công thức tính cốt thép:

Mc = Rn.b'c.h'c(h0 - h'c/2)

♦ Nếu M  Mc: Trục trung hòa qua cánh, tiết diện hình chữ nhật lớn b'c×h

♦ Nếu M > Mc: Trục trung hòa qua sườn, tiết diện là chữ T

♦ Ứng với trường hợp tiết diện chữ T ta có các công thức tính toán cốt thép:

A h

b R

h h h b b R M A

n

c c

c n

211

)2

'.(

')

'.(

h b

F R

b b h R bh R

a

c c n n

♦ Nếu µ≥µmin = 0.05% lấy Fa = Fatt

♦ Nếu µ < µmin = 0.05% lấy Fa =µmin.b.h0

1.2.3 Tính cốt ngang.

♦ Chọn đai 4 nhánh (n = 4)

Q

.b.h1.5.Ru

Q

.n.f.R.b.h8.Ru

2 0 k max

2 ad đ

2 0 k tt

1.3 Tính cốt thép theo trạng thái giới hạn II (biến dạng).

Bề rộng khe nứt an(mm) tính toán theo công thức sau:

Trang 3

d E

c k a

%100

F F

F

b a

Đường kính cốt thép trung bình d(mm):

∑

=

n d

n d d

a a a

(cm)

1.4 Kết quả tính toán.

Diện tích cốt thép Fa được chọn phải bảo đảm:

♦ Fa > Fatt : Để đảm bảo điều kiện bền của cấu kiện

♦ Fa đảm bảo cho bề rộng khe nứt an  [an]

[an]=k.a (mm)k=1.6: hệ số phụ thuộc cấp công trình (cấp 3)

a =0.05mm,tra bảng 20 (Bê tông thủy công)

[an]= 1.6x0.05 =0.08 mm

Trang 4

2 Tính cốt thép bản sàn.

2.1 Số liệu tính toán.

Từ kết quả giải bằng phần mềm Sap 2000 cho nội lực bản sàn như sau:

M11max = 4.56Tm

M11min = -5.44Tm

M22max = 3.57Tm

M22min =- 6.62Tm

2.2 Kết quả tính BTCT bản.

2.2.1 Theo phương cạnh ngắn L a

M

n

30.100.130

R n 0

3400

30100130047

Fa

x100=

30100

39.5

M

n

30.100.130

R n 0

Fa

x100=

30100

47.4

x x100 = 0.149%

Chọn thép:4φ12,Fa=4.52cm2,theo cấu tạo chọn φ12a200 thép AIIl,Fa=5.655 cm2

2.2.2 Theo phương cạnh dài L b

M

n

30.100.130662000

= 0.06

Trang 5

α = 1- 1−2A = 1- 1 − 2x0 06 = 0.061

Fa =

Ra

h b

R n 0

3400

30100130061

Fa

x100=

30100

99.6

M

n

30.100.130

R n 0

3400

30100130031

Fa

x100 =

30100

55.3

x x100 = 0.12%

Chọn thép:4φ12,Fa=4.52cm2,theo cấu tạo chọn φ12a200 thép AIIl,Fa=5.655 cm2

2.2.3 Tính toán bản BTCT theo trạng thái giới hạn II (theo điều kiện sự hình thành

và mở rộng vết nứt).

Tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt cần đảm bảo bề rộng vết nứt:

at < [at] = 0.08mmTính toán bề rộng vết nứt theo công thức sau:

d E

c k a

a

n = η.σ 7(4−100µ)

Trong đó :

k = 1: cấu kiện chịu uốn nén lệch tâm

Cd : Hệ số phụ thuộc tải trọng tác động, với tải tác động dài hạn

Cd = 1.3

η = 1: Thép có gờ

d : Đường kính cốt thép

p = 100µ = 100Fa/b.h0

σa : Ưùng suất trong kết cấu chịu kéo:

1

.Z F

M

a

a =

σ

Trang 6

z1 = ho – 0.5x , x = m m R R F b

n b

a a a

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

M

M11+ 4.56 5 12 5.65 5 30 1.47 29.26 2758 0.157M

M11- 5.44 5 12 5.65 5 30 1.47 29.26 3290 0.188M

M22+ 3.57 5 12 5.65 5 30 1.47 29.26 2159 0.123M

M22- 6.62 7 12 7.91 5 30 2.06 28.96 2889 0.162

M11 : momen theo phương cạnh ngắn

M22 : momen theo phương cạnh dài

Tiết diện không đảm bảo an toàn vết nứt, ta chọn lại

M

(Tm)

Số lượng

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

M

M11+ 4.56 10 12 11.3 5 30 2.95 28.5 1414 0.077M

M11- 5.44 10 16 20.09 5 30 5.25 27.37 989.2 0.057M

M22+ 3.57 10 12 11.3 5 30 2.95 28.52 1107 0.06M

M22- 6.62 10 16 20.09 5 30 5.25 27.37 1203.8 0.069

 Vậy tiết diện đảm bảo an toàn vết nứt

3 Tính toán cốt thép cho dầm ngang.

Từ kết quả giải khung ngang cầu chính bằng phần mềm Sap 2000 cho nội lực như sau:

Trang 7

Mmax = 51.32Tm

Mmin = -98.41Tm

Qmin = -43.38T

3.1 Tính toán cốt thép

3.1.1 Cốt thép chịu moment âm (ở gối),tính theo tiết diện chữ nhật nhỏ: (b×h)

M

10090130

9841000

x

x = 0.084

2xA-1-1

cm R

bh R F

Fa

= 0.34% > µmin = 0.05%

Chọn 8φ25, Fa = 39.25 cm2 , bố trí 2 lớp

3.1.2 Cốt thép chịu moment dương (ở nhịp).

M = 51.32m = 5132000 kgcm

abv = 5cm => ho = 110 – 10 = 100cm

♦ Tính theo tiết diện chữ T:

Chiều rộng cánh tính toán được lấy như sau :

bc = b + 2.C1

Trong đó:

C1 là độ vươn sãi của cánh được lấy trị số bé nhất trong ba trị số sau:

 Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm:0.5×430 = 215cm

 Một phần sáu nhịp tính toán của dầm : 1/6x(450) = 75 cm

 Chín lần chiều cao bản cánh: 9×35 = 315cm

M

c

10090130

5132000

x

x = 0.043

Trang 8

cm R

h b R F

a

c n

Fa

= 0.176% > µmin = 0.05%

Chọn 6φ20 , Fa = 18.84cm2, bố trí 2 lớp

3.1.3 Kiểm tra điều kiện mở rộng vết nứt.

♦ Tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt cần đảm bảo bề rộng vết nứt:

an < [an] = 0.08mm

♦ Tính toán bề rộng vết nứt theo công thức sau:

d E

c k a

a

n = η.σ 7(4−100µ)

Trong đó :

Cd =1.3

p = 100µ = 100Fa/bho

1

.Z F

a a a

(cm)

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

Trang 9

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

M

Mmin 98.41 16 28 98.47 10 100 28.61 85.69 1166.2 0.077

M

Mmax 51.32 10 28 61.58 10 100 17.89 91.05 915.2 0.069

Vậy dầm ngang bảo đảm điều kiện mở rộng khe nứt

3.2 Kiểm tra kích thước tiết diện.

Tiết diện đủ kích thước khi:

Kn.nc.n.Qtc

max < 0.25.mb.Rn.b.ho

Trong đó:

Qtc max = 43.38T

Kn : hệ số tin cậy của công trình

nc : Hệ số tổ hợp tải trọng với tổ hợp cơ bản nc = 1

mb: Hệ số điều kiện làm việc của bêtông mb = 1.15

n : Hệ số vượt tải: n = 1.2

0.25.mb.Rn.b.ho = 0.25×1.15×130×90×100 = 336.3 T

Kn.nc.n.Qtc

max = 1.15×1×1.2×43.38 = 59.86 TVậy kích thước dầm đã chọn là hợp lý, đủ khả năng chịu lực cắt

3.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện nghiêng.

♦ Kiểm tra các điều kiện hạn chế:

Ta có :

Qmax = 43.38T

Trang 10

Qmax < K1.Rk.b.ho = 0.6×10×90×100 = 54T

Qmax < K0.Rn.b.ho = 0.35×130×90×100 = 409.5TVậy bêtông không bị phá hoại theo tiết diện nghiêng, nhưng phải đặt cốt đai cho dầm theo cấu tạo để giữa ổn định khung thép chịu lực

♦ Tính toán cốt đai không đặt cốt xiên :

Cốt đai đặt trong dầm xác địmh bởi ba đại lượng, đường kính, số nhánh n, khoảng cách U Chọn đai 4 nhánh φ12, fa = 1.13cm2, loại thép AIll

=> Rađ = 0.8×3400 = 2720KG/cm2

♦ Khoảng cách U được lấy giá trị bé hơn 3 giá trị sau:

2 0 8

Q

h b R f n

a

ad = 2720×4×1.13× 2

243380

1009010

8x x x

= 468cm

U < umax = 1.5. . . 1.5 104338090 100

2 2

Q

h b

R k

= 311cm

Uct < [1/3h và 300mm] = 300mmChọn U = 200mm ( theo cấu tạo)

♦ Tính toán cốt xiên :

Qđb = 2.8×ho× R k.q d.b = 2.8×100× 10x613x90= 208055KGVới qd =

20

13.142720

U

f n

= 613KG/cm2

Qmax = 43.38T < Qdb = 208.05TVậy dầm đảm bảo khả năng chịu lực cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối Dầm có chiều cao110 cm nên cần bố trí cốt giá gồm 2φ20 bố trí một lớp

4 Tính toán cốt thép cho dầm cần trục.

Ta sử dụng chương trình Sap 2000 để giải ra nội lực

Dựa vào kết quả tổ hợp nội lực ta được :

Môment dương lớn nhất :

Mmax = 68.96TmMôment âm lớn nhất :

Mmin = -94.74 TmLực cắt lớn nhất :

Qmin = -88.33T

4.1 Tính toán cốt thép dầm cần trục

Các thông số tính toán :

Trang 11

Tiết diện dầm: b = 90cm, h = 110cm

Bêtông Mac 300 có : Rn = 130KG/cm2

M

10090130

9474000

x

x = 0.08

2A-1-1

α= = 0.084

29.13400

100901300.084

=

a

n att

R

bh R

Fa

= 0.32% > µmin = 0.05%

Chọn 8φ25 Fa = 39.25 cm2 , bố trí 2 lớp

M = 68.96 Tm = 6896000 kgcm

a = 5cm => ho = 110 – 10 = 100 cmTính theo tiết diện chữ T:

bc = b + 2.C1

Trong đó: C1 là độ vươn sãi của cánh được lấy trị số bé hơn trong ba trị số sau:

 Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0.5×360 = 225cm

 Một phần sáu nhịp tính toán của dầm : 1/6(430) = 71.6 cm

M

10090130

6896000

x

x = 0.059

Trang 12

α= = 0.06

20.943400

100901300.06

=

a

n att

R

bh R

Fa

= 0.23% > µmin = 0.05%

an < [an] = 0.08mm

d E

c k a

a

n = η.σ 7(4−100µ)

Trong đó :

Cd : Hệ số phụ thuộc tải trọng tác động, với tải tác động dài hạn Cd

= 1.3

p = 100µ = 100Fa/bho

1

.Z F

a a a

(cm)

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN II

Trang 13

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

M

Mmin 94.79 16 28 98.47 10 100 28.61 85.69 1123 0.074

M

Mmax 68.96 12 28 73.85 10 100 21.46 89.26 1046 0.076

Kn.nc.n.Qtc

Trong đó:

Qtc max = 88.33T

0.25.mb.Rn.b.ho = 0.25×1.15×130×90×100 = 336.3T

Kn.nc.n.Qtc

Kiểm tra các điều kiện hạn chế:

Ta có :

Qmax = 88.33T

Trang 14

Qmax > K1.Rk.b.ho = 0.6×10×90×100 = 54T

Qmax < K0.Rn.b.ho = 0.35×130×90×100 = 409.4TVậy bêtông không bị phá hoại theo tiết diện nghiêng, nhưng phải tính và đặt cốt đai cho dầm

=> Rađ = 0.8×3400 = 2720KG/cm2

 Khoảng cách U được lấy giá trị bé hơn 3 giá trị sau:

2 0 8

Q

h b R f n

a

ad = 2720×4×1.13× 2

288330

1009010

8x x x

= 113.3cm

U < umax = 1.5. . . 1.5 108833090 100

2 2

Q

h b

R k

= 152cm

Uct < [1/3h và 300mm] = 300mmChọn U = 200mm

Qđb = 2.8×ho× R k.q d.b =2.8×100× 10x613x90= 208055KGVới qd =

20

13.142720

U

f n

= 613KG/cm2

Qmax = 88.33T < Qdb =208.05TVậy dầm đảm bảo khả năng chịu lực cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối Dầm có chiều cao110 cm nên cần bố trí cốt giá gồm 2φ20 bố trí một lớp

5 Tính toán cốt thép cho dầm dọc

Ta sử dụng chương trình Sap 2000 để giải ra nội lực

Dựa vào kết quả tổ hợp nội lực ta được :

Môment dương lớn nhất :

Mmax = 33.87TmMôment âm lớn nhất :

Mmin = -29.86TmLực cắt lớn nhất :

Qmin = -25.05T

5.1 Tính toán cốt thép dầm dọc

Các thông số tính toán :

Trang 15

Tiết diện dầm: b = 70cm, h = 90cmBêtông Mac 300 có : Rn = 130KG/cm2

M

5.8270130

2986000

x

x = 0.047

2A-1-1

α= = 0.049

10.623400

82.5701300.049

=

a

n att

R

bh R

Fa

= 0.18% > µmin = 0.05%

Chọn 4φ20 Fa = 12.56 cm2 , bố trí 1 lớp

M = 33.87 Tm = 3387000 kgcm

a = 5cm => ho = 90 – 7.5 = 82.5 cmTính theo tiết diện chữ T:

bc = b + 2.C1

Trong đó: C1 là độ vươn sãi của cánh được lấy trị số bé hơn trong ba trị số sau:

 Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0.5×380 = 190cm

 Một phần sáu nhịp tính toán của dầm : 1/6(450) = 75 cm

M

5.8270130

3387000

x

x = 0.053

Trang 16

α= = 0.056

12.493400

82.5701300.056

=

a

n att

R

bh R

Fa

= 0.21% > µmin = 0.05%

an < [an] = 0.08mm

d E

c k a

a

n = η.σ 7(4−100µ)

Trong đó :

Cd = 1.3

p = 100µ = 100Fa/bho

1

.Z F

a a a

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

M

Mmin 29.87 4 20 12.56 7.5 82.5 4.69 80.15 2967 0.21

M

Mmax 33.87 4 20 12.65 7.5 82.5 4.69 80.15 3364 0.246Dầm cần trục chưa bảo đảm điều kiện mở rộng khe nứt,ta tính lại

Trang 17

h 0 cm

x cm

z 1 cm

σ

kg/cm 2

a n mm

M

Mmin 29.87 8 28 49.23 7.5 82.5 18.39 73.3 827 0.059

M

Mmax 33.87 8 28 49.23 7.5 82.5 18.39 73.3 938.5 0.067

Kn.nc.n.Qtc

Trong đó:

Qtc max = 25.05T

0.25.mb.Rn.b.ho = 0.25×1.15×130×70×82.5 = 215.8T

Kn.nc.n.Qtc

♦ Kiểm tra các điều kiện hạn chế:

Ta có :

Qmax = 25.05T

Qmax < K1.Rk.b.ho = 0.6×10×70×82.5 = 34.65T

Qmax < K0.Rn.b.ho = 0.35×130×70×82.5 = 262TVậy bêtông không bị phá hoại theo tiết diện nghiêng, nhưng phải tính và đặt cốt đai cho dầm

=> Rađ = 0.8×3400 = 2720KG/cm2

♦ Khoảng cách U được lấy giá trị bé hơn 3 giá trị sau:

Trang 18

h b R f n

a

ad = 2720×4×1.13× 2

225050

5.827010

5

Q

h b

R k

= 285.2cm

Uct < [1/3h và 300mm] = 300mmChọn U = 200mm

Qđb = 2.8×ho× R k.q d.b = 2.8×82.5× 10x613x70= 155903KGVới qd =

20

13.142720

U

f n

= 613KG/cm2

Qmax = 25.05T < Qdb = 155.9TVậy dầm đảm bảo khả năng chịu lực cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối Dầm có chiều cao 90 cm nên cần bố trí cốt giá gồm 2φ20 bố trí một lớp

6 Tính toán cốt thép cho cầu dẫn.

6.1 Tính cốt thép cho bản cầu dẫn.

Ta tính cốt thép cho ô bản lớn nhất (Lb/La = 5.4/3.95=1.37) từ đó sử dụng để bố trí thép cho cả bản sàn cầu dẫn

Các cạnh của ô bản sàn cầu dẫn kê trên hệ dầm dọc dầm ngang, hơn nữa bệ dày bản sàn BTCT (hb = 35cm) nhỏ hơn gần 3 lần chiều cao dầm dọc (hdd = 100 cm) và dầm ngang (hdn = 80 cm), sử dụng bê tông mac 300 đổ toàn khối nên ta

xem ô bản ngàm 4 cạnh để lập sơ đồ tính nội lực cho ô bản Dựa vào (‘Giáo Trình Bêtông 2 Gạch Đá’Võ Bá Tầm)thì ô bản nói trên thuộc sơ đồ tính bản ngàm

4 cạnh, Lb/La = 1.37 bản làm việc hai phương nên sơ đồ là ô bản số 9 phụ lục 10 trang 147-148 ‘Giáo Trình Bêtông 2’

Kích thước tính toán ô bản:

6.1.1 Tính toán nội lực bản.

a.Tải trọng bản thân.

Trọng lượng bản thân : qbt = 1.114 T/m2

P = q x La x Lb = 1.114 x 3.95 x 5.4 = 23.4 T

Tiêu đề	Thiết kế kỹ thuật phương án chọn
Thể loại	Khác

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	669 KB