Đồ án kết cấu bê tông cốt thép L 24m

4 Tính,bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp.. 1.2 Bề rộng sườn dầm b w .Tại mặt cắt trên gối của dầm,chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán và ứng suất kéo chủ.. Đư

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Giảng viên hướng dẫn :

Hệ số phân bố ngang tính cho mômen mgM =0,5

Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt mgQ =0,7

Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng mg =0,55

Độ võng cho phép của hoạt tải 1/800

Vật liệu(cốt thép theo ASTM 615M): Cốt thép chịu lực: fy =520 MPa

2 Tính mômen,lực cắt lớn nhất do tải trong gây ra

3 Vẽ biểu đồ bao m«men,lực cắt do tải trong gây ra

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

5 Tinh,bố trí cốt thép đa

6 Tính toán kiểm soát nứt

7 Tính độ võng do hoạt tải gây ra

8 Xác đinh vị trí cốt thép,vẽ biểu đồ bao vật liệu

BµI LµM

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 đối với dầm

BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng đã đạt yêu cầu về độ võng

Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài của nhịp,chọn theo công thức kinh nghiệm:

170 1800

100 100

65 190

330

1700 200

1.2 Bề rộng sườn dầm b w

Tại mặt cắt trên gối của dầm,chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán và ứng suất kéo chủ Chiều rộng bw này được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ BT với chất lượng tốt

Theo yêu cầu đó,ta chon chiều rộng sườn bw=20(cm)

4 =6(m) với L là chiều dài nhịp hữu hiệu.

- Khoảng cách tim giữa 2 dầm:220(cm)

- 12 lần bề dày cánh và bể rộng sườn dầm: 12hf+bw=12×17+20=224(cm)

- Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chê tạo bf=180(cm)

Vậy bề rộng cánh hữu hiệu là b=180(cm)

Quy đổi tiết diện tính toán:

- Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh:

S

−

1 2

Mặt cắt ngang tính toán

176,25 1800

330

1700 200

yt TTH

222,5

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

Tính m«men tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ,tính tại mặt cắt giữa nhịp: M= η{(1,25×w dc +1,5×w dw) + mg M[1,75×LL L+1,75× ×k LL M× +(1 IM)]} ×ωM

w = 15,622 : Trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài (KN/m) dc

w = 4,5 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên dw

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

Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm:

Φ:Hệ số kháng(với dầm chịu kéo khi uốn lấy:Φ=0,9

As:Diện tích cốt thép chịu kéo

fy=520Mpa:Giới hạn chảy của cốt thép dọc chủ

f'c=30 Mpa:Cường độ chịu nén của bª t«ng ở tuổi 28 ngày

hf =0,17625(m):chiều dày bản cánh sau khi quy đổi

a=βlc:Chiều cao khối ứng suất chữ nhật tương đương

d b f

M M

w c

21

1

d b f

M

c

u

φThay số vào ta được a=0,0518(m)=5,18(cm)<blhf=14,73(cm)

Giả sử trục trung hòa đi qua bản cánh.

Tính toán chiều cao vùng nén quy đổi:

×

× × =6,1380(cm)<βlhf=14,73(cm)Vậy điều giả sử là đúng

Mô men kháng tính toán:

Như vậy Mr>Mu=3166,076 (KNm)=>Dầm đủ khả năng chịu m«men.

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

Vậy cốt thép tối đa thỏa mãn

KiÓm tra lượng cốt thép tối thiểu:

Tính toán m«men và lực cắt tại vị trí bất kì.

Vẽ đ.a.h của m«men và lực cắt

+chiều dài nhịp:l=24(m).

+chia dầm thành 10 đoạn ứng với cỏc mặt cắt từ 0 đến 10,mỗi đoạn dài 2,4(m)

Đường ảnh hưởng mômen tại cỏc tiết diện:

wdw;wdc :tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thõn của dầm(KNm)

wM:diện tớch đờng ảnh hởng mụmen tại mặt cắt thứ i

wQ :tổng đại số diện tớch đờng ảnh hởng lực cắt.

wlQ:diện tớch phần lớn hơn trờn đờng ảnh hởng lực cắt

LLM:hoạt tải tương ứng với đờng ảnh hởng mụmen lực cắt tại mặt cắt thứ i

LLQ:hoạt tải tương ứng với đờng ảnh hởng lực cắt tại mặt cắt thứ i

mgM;mgQ:hệ số phõn bố ngang tinh cho mụmen lực cắt

LLL=9,3KN/m:tải trọng làn rải đều

(l+IM):hệ số xung kớch,lấy bằng 1,25

η:hệ số điều chỉnh tải trọng xỏc định bằng cụng thức:

η=ηdìηRìηl≥0,95 Với đường quốc lộ và trạng thỏi giới hạn cường độ I:ηd=0,95;ηR=1,05; ηl=0,95.Với trạng thỏi giới hạn sử dụng η=1

Bảng giỏ trị mụmen:

Tớnh lại giỏ trị Mụ men quỏ lớn

Ta vẽ biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thỏi giới hạn cường độ:

§êng ¶nh hëng lùc c¾t t¹i c¸c tiÕt diÖn:

0,5 0,5

4.Vẽ biểu đồ bao vật liệu:

Tớnh toỏn mụmen khỏng tớnh toỏn của dầm khi bị cắt hoặc uốn cốt thộp:

Kết quả tớnh toỏn được thể hiện trong bảng sau:Cắt 3 lần

Hiệu chỉnh biểu đồ bao mụmen

Do điều kiện về lượng cốt thộp tối thiểu:Mr ≥ min{1,2Mcr;1,33Mu} nờn khi

Mu≤0,9Mcr thỡ điều kiện lượng cụt thộp tối thiểu là Mr≥ 1,33Mu.Điều này cú nghĩa là khả năngchịu lực của dầm phải bao ngoài đường

-Tại đoạn M u ≥1, 2M cr ta giữ nguyờn biểu đồ M u

-Trong đoạn 0,9M cr ≤M u ≤1, 2M crvẽ đờng nằm ngang với giỏ trị 1,2M cr

-Tại đoạn M u ≤0,9M cr vẽ đường ' 4

3

M = M

0.9Mcr= 529.14 KNm 1.2Mcr= 705.52 KNm 1339.9

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

Chiều dài triển khai cốt thép kéo ld,phải không được nhỏ hơn tích số chiều dài triển khai cốt thép kéo

cơ bản ldb được 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 300mm

Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb(mm) được sử dụng với cốt thép dọc sử dụng trong bài là thép

Trong đó:

Ab =387:diện tích thanh số 25(mm2)

fy =520MPa:cường độ chảy được quy định của các thanh cốt thép

f'c =30MPa:cường độ chịu nén quy định của bª t«ng ở tuổi 28 ngày

B A

E

D C

B A

5.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT

Biểu thức kiểm toán φVn > Vu

Vn :sức kháng danh định,được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của

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

+Ө:góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ β, Ө được xác định băng cách tra đồ thị và tra bảng

+α:góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc,bố trí cốt thép đai vuông với trục dầm nên α=90

Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của bª t«ng vùng nén:

+Xét mặt cắt cách gối một khoảng dv=1545,71 mm.Xác định nội lực trên đường bao băng phương pháp nội suy

Vu=567,60(KN)

Mu=748,65(KNm)

ΦVn=Φ(0,25f'cbvdv)=0,9×0,25×30×200×1545,71=2086,71×103 N=2086,71 (KN)

Vu = 567,60 (KN)<ΦVn =2086,71 (KN)=> Đạt

Tính góc Ө và hệ số β:

+Tính toán ứng suất cắt

V=

v v

u

b d

u v

u

A E

g V

Tra bảng ta được Ө=37,913o.Tính lại εx=1,520×10− 3

Tiếp tục tra bảng ta được Ө=39,590o.Tính lại εx=1,481×10− 3

Tiếp tục tra bảng ta được Ө=39,386o.Tính lại εx=1,486×10− 3

Giá trị củaӨ, εx hội tụ

v

V

g d

f

A × × ×cot θ

fy=280MPa:giới hạn chảy quy định với côt thép đai

Ө=39,386o:góc nghiêng với ứng suất nén chéo

Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu:

Tại một mặt cắt bất kì thì tuỳ 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

330

1700 200

yt TTH

min 1/3

+Trong đó:

dc : chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùngcho đến tâm

thanh gần nhất, theo bố trí cốt thép dọc ta có dc=40 mm

+A : Diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thep chủ chịu kéo và đợc

bao bởi các mặt cắt ngang và đờng thẳng song song với trục trung hoà chia

1/3 1/3

30000

488,78( / ) 488,78( )( )c (40 5780,36)

Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:

-Tính diện tích tơng đơng của tiết diện khi bị nứt:

)(

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

Xỏc định vị trớ bất lợi nhất của xe tải thiết kế:

Để tìm vị trí bất lợi ta chỉ cần xét trong nửa nhịp 0<x<L/2

4,3m

L/48EJ 3

L L/2

35kN 145kN

,1072425

,10567

9,184

L L P EI

x L x

L L P EI

x x L

P

y

48

) 3 ) 6 , 8 (

4 ) 6 , 8 (

2 3 ( 2 48

) 3 ) 3 , 4 (

4 ) 3 , 4 (

2 3 ( 1 48

) 3 4 2 3

E = Ec =27691,47(MPa) Môđun đàn hồi của bêtông

Xỏc định mụmen quỏn tớnh hữu hiệu I

I = min{Ig ; Ie}

Ig=2046,39 10ì 4(cm4 ) : Mụmen quỏn tớnh tiết diện nguyờn

Mcr:Mụmen nứt(N.mm)

M M

= 615,52 3 0,0122270,48

Tớnh toỏn độ vừng tại giữa nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gõy ra:

Độ vừng ta vừa tớnh ở trờn chưa tớnh đến hệ số phõn bố ngang và hệ số xung kớch.Bõy giờ taphải xột đến cỏc hệ số này

Kết quả tớnh toỏn độ vừng chỉ do một mỡnh xe tải thiết kế:

f1 = k.mg.(1+IM).y = 0, 65 0,55 1, 25 57,87 25,86ì ì ì = (mm).

Độ vừng do tải trọng làn:

3 2

5 0.55 9.3 10 245