THiết kế kết cấu bê tông cốt thép l =24m theo 22TCN272 05

Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài của nhịp,chọn theo công thức kinh nghiệm: Tại mặt cắt trên gối của dầm,chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán và ứ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐỀ BÀI: Thiết kế một dầm cho cầu dường ô tô nhịp giản đơn,bằng BTCT,thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước.I.SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH

; 220 cm:bf = 180cmTĩnh tải mặt cầu rải đều(DW) 6.0 N/m

Hệ số phân bố ngang tính cho

Độ võng cho phép của hoạt tải 1/800

Vật liệu(cốt thép theo ASTM

615M):

Cốt thép chịu lực: fy =420MPaCốt đai: fy =240Mpa

Bê tông fc’ =30 MPaQuy trình thiết kế cầu 22TCN-

272-2005

II YÊU CẦU VỀ NỘI DUNG

A-TÍNH TOÁN:

1 Chọn mặt cắt ngang dầm

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

B-BẢN VẼ:

9 Thể hiện trên giấp A1

10.Vẽ mặt chính dầm,vẽ các mặt cắt đại diện

11.Vẽ biểu đồ bao vật liệu.

12.Bóc tách cốt thép,thống kê vật liệu

BµI LµM 1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM

1.1Chiều 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:

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

4 =8 (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=12×20+20=258(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

200 1800

w dc=16.331: Trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài (KN/m)

w dw= 6.0 : Trọng lượng các lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một đơn vị chiều dài ( tính cho một dầm,(KN/m)) (1+IM) : Hệ số xung kích

M = 72 : Diện tích đường ảnh hưởng M (m2)

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

As:Diện tích cốt thép chịu kéo

fy=420 Mpa:Giới hạn chảy của cốt thép dọc chủ

f'

c=30Mpa:Cường độ chịu nén của bª t«ng ở tuổi 28 ngày

1

 :Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén được xác định nh sau:

Theo điều kiện đầu bài f'

hf = 0,2375 (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

f u



Với Mf=0,85×βl(b-bw)×hf×f'

c (d-hf/2)Thay các số liệu vào ta có:

2 1

1

d b f

Giả sử trục trung hòa đi qua bản cánh

Tính toán chiều cao vùng nén quy đổi:

Mô men kháng tính toán:

a d

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

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 các mặt cắt từ 0 đến 10,mỗi đoạn dài 2.4(m).Đường ảnh hưởng m«men tại các 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

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:

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 năng

chịu lực của dầm phải bao ngoài đường 34 Mu khi Mu≤0,9Mcr.

Mu  0,9M cr  597.875kNm x1 926(mm)

Mu  1, 2M cr  797.167(kN m )  x2  1235(mm)

-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

Xỏc định điểm cắt thực tế:

Từ điểm cắt lý thuyết này cần kộo dài về phớa mômen 1 đoạn là ll.chiều dài ll lấy bằng trị số lớn nhất trong cỏc trị số sau:

-chiều cao hữu hiệu của tiết diện:d= 1580 (mm).

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 sô 29

Biểu thức kiểm toán φVVn > 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

+  :góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ β,  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

+Hệ số sức kháng cắt,với bª t«ng thường ΦM=0,9

Av:diện tích cốt thép bị cắt trong cự ly s(mm)

Vs:Khả năng chịu lực cắt của bª t«ng (N)

Vu:Lực cắt tính toán(N)

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= 1516mm.Xác định nội lực trên đường bao băng phương pháp nội suy

+Tính toán ứng suất cắt

V=

v v

u

b d

u v

u

A E

g V

Tra bảng ta được =37.86o Tính lại εx=1.33 ×10  3

Tiếp tục tra bảng ta được =38.8 o Tính lại εx=1.32×10  3

Tiếp tục tra bảng ta được =38.66 o Tính lại εx=1.56×10  3

Giá trị của, εx hội tụ

v

V

g d

f

A    cot 

fy=240MPa:giới hạn chảy quy định với côt thép đai

= 38.66 o :góc nghiêng với ứng suất nén chéo

Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu:

1

97 51

8.5 10 ,

Để tìm A ta giả sử đờng giới hạn trên của miền A tại sờn dầm Trọng tâm của miền A tính nh sau:

2 2

Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:

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

) (

Icr =

2 3

3

48EI L

Điều kiện này thoả mãn

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

       

3 2

1 1

3 2

cr g

Thay vào tính đợc y=40.52 x10  3m

Tính toán độ võng của do hoạt tải gây ra

Độ võng ta vừa tính ở trên cha tính đến hệ số phân bố ngang, hệ số cấp đờng và hệ sốxung kích khi tính võng Bây giờ ta phải xét các hệ số này

Kết quả tính toán độ võng chỉ do một mình xe tải thiết kế: