Đồ án bê TÔNG cốt THÉP

Xác định vị trí cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu.. IV-PHẦN TÍNH TOÁN : 1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM: 1.1 Chiều cao dầm h : Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cườn

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP



I-NHIỆM VỤ THIẾT KẾ :

Thiết kế một dầm chữ T cho cầu đường ôtô nhịp giản đơn, bằng BTCT, thi công bằng

phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trườngvà tải trọng cho trước.theo quy trình thiết kế

6.Hệ số phân bố ngang tính cho mô men : mgM = 0,51

7.Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt : mgV = 0,51

8.Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng : mgD = 0,62

2 Tính mô men, lực cắt lớn nhất do tải trọng gây ra

3 Vẽ biểu đồ bao mô men, bao lực cắt do tải trọng gây ra

4.Tính, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp

5 Tính, bố trí cốt thép đai

6 Xác định vị trí cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu

7 Tính toán kiểm soát nứt

8 Tính độ võng do hoạt tải gây ra

IV-PHẦN TÍNH TOÁN :

1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM:

1.1 Chiều cao dầm h :

Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng, thông thường

với dầm bê tông cốt thép khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng đạt yêu cầu về

1

10

120

MẶT CẮT NGANG DẦM:

1.6 Tính sơ bộ trọng lƣợng bản thân của dầm trên 1(m) dài :

+Diện tích mặt cắt dầm :

= =1.2*0.18+0.2*0.4+(1.5-0.18-0.2)*0.2+0.1*0.1+0.1*0.1=0.54 (m2)

 với L là chiều dài nhịp hữu hiệu

- Khoảng cách tim giữa hai dầm : 1.4(m)

- 12 lần bề dày cánh và bề rộng sườn dầm : 12h f b w 120,180,202,36(m)

- Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chế tạo :

bf =1,2 (m)

Vậy bề rộng cánh hữu hiệu là : b = 1,2 (m)

Qui đổi tiết diện tính toán :

- Diện tích tam giác tại chỗvát bản cánh:

S1=10×10/2=50(cm2)

- Chiều dày cánh quy đổi :

hfqd=hf +

b b

S

w



12

502

S

w

250)(252040

502202

2.TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM:

Tính mô men tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ, tính tại mặt cắt giữa nhịp :

LL : Tải trọng rải đều (9.3 KN/m)

LLmtan dem = 22.81 : Hoạt tải tương đương của xe hai trục thiết kế ứng với

wdc =13.23 : Trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài (KN/m)

wdw= 6.6 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng

trên một đơn vị chiều dài (tính cho một dầm, (KN/m ))

 : Hệ số kháng (với dầm chịu kéo khi uốn lấy :0.9)

As : Diện tích cốt thép chịu kéo

Vậy theo điều kiện đầu bài f c' 30MPa nên ta có β1 = 0,836

85,0211

d b f

M M d

a

w c

Giả sử khai thác hết khả năng chiu lực của tiết diện : u

Từ phương trình cân bằng mômen xác định chiều cao vùng bê tông chịu nén, khi đó

phương trình xác định chiều cao vùng nén :

f

f b a A

Kiểm tra lại tiết diện : As = 46.428(cm2) Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép :

d : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu

kéo

ds= h – di= 1.5 – 0.115 = 1.385 (m) Giả sử TTH đi qua cánh Tính toán chiều cao nén quy đổi :

( )

Vậy điều giả sử là đúng

Mô men kháng tính toán :

Vậy cốt thép tối đa thỏa mãn

Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu :

3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC :

3.1 Tính toán mô men và lực cắt tại vị trí bất kỳ

Vẽ đường ảnh hưởng mô men lực cắt

+ Chiều dài nhịp : L =18(m)

+ Chia dầm thành 10 đoạn ứng với các mặt cắt từ 0 dến 10, mỗi đoạn dài 1.8(m)

Đường ảnh hưởng mô men tại các tiết diện :

w dw , w dc : Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm (KNm)

w M : Diện tích đường ảnh hưởng mô men tại mặt cắt thứ i

w Q : Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng lực cắt

w1Q : Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh hưởng lực cắt

LL M : Hoạt tải tương ứng với đ.ả.h mô men tại mặt cắt thứ i

LL Q : Hoạt tải tương ứng với đ.ả.h lực cắt tại mặt cắt thứ i

mg , M mg Q : Hệ số phân bố ngang tính cho mô men, lực cắt

LL  KN m

L 9.3 : Tải trọng làn rải đều

1 0

1IM : Hệ số xung kích, lấy bằng 1.25

 : Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức

d Rl 0.95

Với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường độ I: d 0.95, R 1.05,l 0.95

Với trạng thái giới hạn sử dụng : 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

Biểu đồ bao lực cắt ở trạng thái giới hạn cường độ:

Biểu đồ bao Q: (KN)

4.VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU :

+ Tính toán mô men kháng tính toán của dầm khi bị cắt hoặc uốn cốt thép :

+ Hiệu chỉnh biểu đồ bao mô men :

Do điều kiện về lượng cốt thép tối thiểu : M r min1.2M cr;1.33M u nên khi

cr

M 0.9 thì điều kiện lượng cốt tối thiểu sẽ là M r 1.33M u Điều này có nghĩa là khả

năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường M u

Trong đó : M cr = Mômen nứt của thiết diện

Trong đó các đại lượng f r , y t , I được tính ở phần kiểm soát nứt g

Nội suy tung độ biểu đồ bao mô men, xác định vị trí M u 0.9M cr và M u 1.2M crthông qua: x1= 1100 mm x2 = 1466mm

BIỂU ĐỒ BAO MÔ MEN SAU KHI ĐÃ HIỆU CHỈNH:

+ Xác định điểm cắt lý thuyết:

Điểm cắt lý thuyết là điểm mà tại đó theo yêu cầu về uốn không cần cốt thép dài hơn

Để xác định điểm cắt lý thuyết ta chỉ cần vẽ biểu đồ bao mô men tính toán M uvà xác định điểm giao biểu đồ M n

+ Xác định điểm cắt thực tế:

Từ điểm cắt lý thuyết này cần kéo dài về phía mô men nhỏ hơn một đoạn là l Chiều dài 1

1

l lấy bằng trị số lớn nhất trong các trị số sau:

- Chiều cao hữu hiệu của tiết diện: d 1385(mm)

Đồng thời chiều dài này cũng không nhỏ hơn chiều dài phát triển lực l d Chiều dài l gọi d

là chiều dài khai triển hay chiều dài phát triển lực, đó là đoạn mà cốt thép dính bám với bê tông

để nó đạt được cường độ như tính toán

Chiều dài khai triển l của thanh kéo được lấy như sau: d

Chiều dài triển khai cốt thép kéo l d, phải không được nhỏ hơn tích số chiều dài triển khai cốt thép kéo cơ bản l dbđược quy định ở đây, nhân với các hệ số điều chỉnh hoặc hệ số như được quy định của quy trình Chiều dài triển khai cốt thép kéo không được nhỏ hơn 300 mm( )

Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản l db(mm) được sử dụng với cốt thép dọc sử dụng trong bài là cốt thép số 22

A b 387(mm2):diện tích của thanh số 22

diện tích của thanh số 22

f y 420 MPa( ): cường độ chảy được quy định củ các thanh cốt thép

f c' 28MPA: cường độ chịu nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày

 Chọn.l d =750 mm

Với:

A CT: Diện tích cần thiết theo tính toán

A tt : Diện tích thực tế bố trí

Cốt thép chịu kéo có thể kéo dài bằng cách uốn cong qua thân dầm và kết thúc trong vùng

bê tông chịu nén với chiều dài triển khai l d tới mặt cắt thiết kế hoặc có thể kéo dài liên tục lên mặt đối diện cốt thép

5 TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT :

Biểu thức kiểm toán : V n V u

V n: Sức kháng danh định, được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của:

d f A

V v v v s





 cot )sin(cot 

d v   Đồng thời d v max0.9d;0.72h Vậy d v max0.9d;0.72h;d a/2

0.9d=0.9×1385=1246.5(mm)

0.72h=0.72×1500=1080(mm)

Mr(KN.m)

1220.3551614.592005.7182374.727

+  : Hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo

+  : Góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ , : Được xác định bằng cách tra đồ thị va tra bảng

+  : Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc, bố trí cốt thép đai vuông góc với trục dầm nên 0

90



 +  : Hệ số sức kháng cắt, với bê tông thường 0.9

+ A v: Diện tích cốt thép bị cắt trong cự ly s (mm)

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

+ V c : Khả năng chịu lực cắt của bê tông (N)

+ V u : Lực cắt tính toán (N)

+ Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của bê tông vùng nén:

- Xét mặt cắt cách gối một khoảng: dv = 1353 mm Xác định nội lực trên biểu đồ bao lực cắt và biểu đồ bao mômen bằng phương pháp nội suy ta được

- Tính tỷ số ứng suất:

- Giả sử trị số góc  450, tính biến dạng cốt thép chịu kéo theo công thức:

A 2321.4 mmmm 2 (Khi kéo về gối cắt 6 thanh còn lại 6 thanh)

Tra bảng ta được Ѳ = 39.64021 Tính lại εx= 0,002536.

Tra bảng ta được Ѳ = 40,52568 Tính lại εx= 0,001719

Tra bảng ta được Ѳ = 40,36626 Tính lại εx= 0,00147

.Giá trị của ,x hội tụ

Vậy ta lấy Ѳ = 40,36626

Từ Ѳ = 40,36626 và εx= 0,00147 ta có bảng sau :

Dùng phương pháp nôị suy ta tính được

+ Khả năng chịu lực cắt của bê tông

V

g d

f A

420 MPa

f y  : Giới hạn chảy quy định với cốt thép đai

Ѳ = 40,36626 : Góc nghiêng với ứng suất nén chéo

dv=1353mm

Vs= N

)(mm2

2 2

f A s

s

v y v

172.33110

*58.219

91492.40cot

*420

*764.141cot

3

Ta chọn khoảng cách bố trí cốt đai: S = 200 mm

+ Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu:

Lượng cốt thép đai tối thiểu :

20,73420

35020028083.0'

083

f

s b f

Mà Av=157mm2>Avmin=43.29616mm => Thoả mãn

+ Kiểm tra khoảng cách tối đa của cốt thép đai

+ kiểm tra điều kiện đảm bảo cho cốt thép dọc không bị chảy dưới tác dụng tổ hợp

của mô men, lực dọc trục và lực cắt:

Khả năngchịu cắt của cốt thép đai:

s

g d

f A

6 KIỂM SOÁT NỨT :

Tại một mặt cắt bất kì thì tùy vào giá trị nội lực bê tông có thể bị nứt hay không Vì thế để

tính toán kiểm soát nứt ta phải kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay không

Để tính toán xem mặt cắt có bị nứt hay không người ta coi phân bố ứng suất trên mặt cắt

Mô men quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hòa là :

3

2 8

M : là giá trị mômen lớn nhất ở trạng thái giá trị sử dụng

Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông :

MPa f

Z :Thông số bề rộng vết nứt, xét trong điều kiện bình thường Z 30000(N mm)

dta=92000



Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép :

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

)(20000010

- Xác định vị trí của trục trung hòa dựa vào phương trình mô men tĩnh với trục trung hòa bằng không :

B= 1112.555

C=630778.8

chọn x= 254.3968 mm => trục trung hòa đi qua sườn dầm

- Tính mô men quán tính của tiết diện khi đã nứt :

7 TÍNH ĐỘ VÕNG :

+ Xác định vị trí bất lợi của xe tải thiết kế:

-Xt trường hợp cả ba trục dều nằm trong nhịp

Kiểm tra điều kiện các trục xe dều ở trong nhịp:

L – X – 8.6 =3.175 > 0

Điều kiện này thỏa mản

Độ võng do xe tải thiết kế gây ra xác định theo công thức :

3 3

431,11

0, 01471759,8389

- xác định I e(mm4): Mô men hữu hiệu, tính theo công thức :

cr a

cr g

M

M I

1

= 52662987387 N.m

= 62562987387 N.m

- Thay vào ta tính được : y = 0.015 m

+ Tính toán độ võng tại giữa nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra :

Độ võng ta vừa tính ở trên chưa tính đến hệ số phân bố ngang, hệ số cấp đường và hệ số

xung kích khi tính võng Bây giờ ta phải xét các hệ số này

- Xác định độ võng do tải trọng làn gây ra :

=5.766 KN/m -

I E

L w

c

lane lane

L chiều dài nhịp dầm = 18 m

I mô men quán tính tính toán của dầm : I = min ( Ig ; Ie )

w lanemg d *LL l là tải trọng làn đã nhân hệ số

w lane mg d *m*(10.25)*LL Mmaxtruck là tải trọng rải đều tương đương của xe tải thiết

kế đã nhân hệ số ở mặt cắt giữa dầm

Độ võng do hoạt tải gây ra ở mặt cắt giữa nhịp là :

max(truck;0.25truck lane)= 12.15873 mm