đồ án bê tông Cốt thép

THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thi Thanh Mai Sinh viên : Đỗ Văn Hải Mã sinh viên : 1402553 Lớp : Kỹ thuật hạ tầng đô thị k55 ĐỀ BÀI Thiết kế một dầm cầu đường ô tô nhịp giản đơn, bằng bê tông cốt thép, dạng mặt cắt chữ T. Số liệu cho trước 1. Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 05 2. Chiều dài nhịp tính toán L L=12m 3. Khoảng cách tim các dầm S S  2 m 4. Điều kiện môi trường Thông thường 5. Vật liệu Cốt thép chịu kéo: fy  420 MPa Cốt thép đai: fy  420 MPa Bê tông: fc= 30 MPa 6. Hệ số phân bố ngang của hoạt tải khi tính toán mô men và lực cắt Mô men: mgM  Lực cắt: mgV  7. Tải trọng lớp phủ mặt cầu wDW wDW Yêu cầu nội dung Tính toán Xác định kích thước hình học của mặt cắt ngang dầm; Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao lực cắt do tải trọng gây ra ở trạng thái giới hạn cường độ(TTGHCĐ); Tính toán, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp; Thiết kế khángcắt; Thiết kế theo trạng thái giới hạn sử dụng(TTGHSD); Triển khai cốt thép chịu uốn và vẽ biểu đồ bao vật liệu; Bản vẽ Vẽ mặt chính của dầm và các mặt cắt đạidiện; Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao vậtliệu; Bóc tách cốt thép của dầm; Lập bảng thống kê vật liệu; II.THUYẾTMINH: Xác định sơ bộ kích thước mặt cắt ngang cầu: Chiều cao dầm:h Đối với dầm giản đơn bằng BTCT thường,chọn chiều cao dầm không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp.Có thể lấy gần đúng theo công thức kinh nghiệm: h = (110 ÷120 )L h 0,61, 2m Chọn h  1 m . Bề rộng sườn dầm:bw Bề rộng sườn dầm được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ bêt tông và đảm bảo bê tông chất lượng tốt. Với cầu đường ô tô thường chọn bw=160 ÷200mm . Ở đây ta chọn bw= 20cm và không đổi trên suốt chiều dài dầm. Chiều dày bản cánh:hf Theo kinh nghiệm, đối với cầu ô tô, chọn hf ÷mm. Theo tiêu chuẩn 22 TCN 27205 hf = 175 mm Ở đây ta chọn hfmm . Kích thước bầu dầm:b1,h1 Chọn dầm đúc sẵn thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn 125 mm. Chọn: b1  400 mm,h1  200 mm. Ta có mặt cắt ngang dầm như sau: Bề rộng hữu hiệu của bản cánh: Đối với các dầm giữa trong các mạng dầm (mặt cắt chữ T đối xứng), bề rộng có hiệu là trị số nhỏ của : 14 chiều dài nhịp có hiệu,14 L=2850 mm . 12 lần chiều dày trung bình của bản cộng với giá trị lớn của bề rộng sườn dầm hoặc 12 bề rộng cánh trên củadầm, là :3160 mm. Khoảng cách trung bình của các dầm kềnhau. S=2000mm. Nhưvậybeff=min(2850;3160;2000)=2000mm. II.1.6Tiết diện tính toán quy đổi: Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh: =150x150:2=11250 mm2 Chiều dày cánh quy đổi: Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm: mm2 Chiều cao bầu dầm mới: mm Mặt cắt dầm quy đổi : II.2 TÍNH VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘILỰC: Xác định nội lực dầm chủ tại các mặt cắt đặc trưng: Tĩnh tải: Tải trọng rải đều trên 1m chiều dài dầm chủ do trọng lượng bản thân DC(kN m) Diện tích sau khi quy đổi : A = 2000 x 213 + (1000213250)x200 + 250 x 400 = 0,6334 m WDC = 0,6334 x 24,5 = 15,52 (KNm) WDW = 5,1 kNm Hoạ ttải: Hoạt tải xe ô tô thiết kế theo 22TCN27205 là hoạt tải HL93.HL93 là tổ hợp của: Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kếhoặc; Xe hai trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế. Tải trọng làn thiết kế là (Nmm) phân bố đều theo chiều dọc . Lực xung kích IM=25% xe tải hoặc xe hai trục . Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn: Ta xét tổ hợp các tải trọng sau: Hoạt tải HL93 và lực xung kích LL IM. Tĩnh tải bản thân dầm DC. Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các thiết bị DW . : Hệ số điều chỉnh tải trọng 0, 95 Vẽ biểu đồ bao nội lực của dầm: Để tính toán nội lực tại các mặt cắt, trước tiên, ta vẽ đường ảnh hưởng mô men và lực cắt sau đó xếp tải trọng lên đường ảnh hưởng. Chia dầm thành 10 đoạn Khi sử dụng phương pháp đường ảnh hưởng, công thức trên được cụ thể hoá như sau: Đối với TTGH cườngđộ: M1,25wDC1,5wDWMmgM1,75LLLLLPM1,75LLMiyi1IM Q1,25wDC1,5wDWQmgQ1,75LLLLLP1Q1,75LLQiyi1IM Đối với TTGH sử dụng: M1,0wDC1,0wDWmgM1,0LLLLLPM1,0LLMiyi1IM Q1,0wDC1,0wDWQmgQ1,0LLLLLP1Q1,0LLQiyi1IM Trong đó: LLL : Tải trọng làn rải đều. Tải trọng bánh xe thứ i của xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế ứng với tung độ của đường ảnh hưởng mômen . Tải trọng bánh xe thứ i của xe tải lực cắt (phần có diện tích lớn hơn) mgM : Hệ số phân bố ngang tính cho mô men (đã xét hệ số làn xe). mgQ : Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt (đã xét hệ số làn xe). wDW : Tĩnh tải rải đều do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một đơn vị chiều dài (tính cho mộtdầm) wDC :Tĩnh tải rải đều do trọng lượng bản thân của dầm. ωM : Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i. ωQ: Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng lực cắt. ωIQ : Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh hưởng lực cắt. 1+IM : Hệ số xung kích Bảng 1: Bảng giá trị diện tích đường ảnh hưởng mô men và lực cắt các chỉ số tính diện tích ĐAH diện tích ĐAH nội lực L(m) x(m) Lx(m) ω ω1 ω2 ∑ω M0 12 0 12 0 0 M1 12 1,2 10,8 6,48 6,48 M2 12 2,4 9,6 11,52 11,52 M3 12 3,6 8,4 15,12 15,12 M4 12 4,8 7,2 17,28 17,28 M5 12 6 6 18 18 Q0 12 0 12 6 0 6 Q1 12 1,2 10,8 4,86 0,06 4,8 Q2 12 2,4 9,6 3,84 0,24 3,6 Q3 12 3,6 8,4 2,94 0,54 2,4 Q4 12 4,8 7,2 2,16 0,96 1,2 Q5 12 6 6 1,5 1,5 0 Bảng 2: Bảng giá trị mô men và lực cắt do tĩnh tải MẶT CẮT NỘI LỰC TTGHCĐ TTGHSD Đơn Vị dầm giữa dầm giữa 0 M0 0 0 kN.m 1 M1 175,284 133,6176 kN.m 2 M2 311,616 237,5424 kN.m 3 M3 408,996 311,7744 kN.m 4 M4 467,424 356,3136 kN.m 5 M5 486,9 371,16 kN.m 0 Q0 162,3 123,72 kN 1 Q1 129,84 98,976 kN 2 Q2 97,38 74,232 kN 3 Q3 64,92 49,488 kN 4 Q4 32,46 24,744 kN 5 Q5 0 0 kN Bảng 3: Bảng giá trị mô men và lực cắt do hoạt tải MẶT CẮT NỘI LỰC TTGHCĐ TTGHSD Đơn Vị dầm giữa dầm giữa 0 M0 0,00 0,00 kN.m 1 M1 402,62 214,73 kN.m 2 M2 688,81 367,37 kN.m 3 M3 861,32 459,37 kN.m 4 M4 951,38 507,40 kN.m 5 M5 947,52 505,34 kN.m 0 Q0 364,83 223,11 kN 1 Q1 313,18 191,86 kN 2 Q2 261,52 161,29 kN 3 Q3 210,59 131,85 kN 4 Q4 166,03 106,98 kN 5 Q5 122,19 83,23 kN Bảng 4: Bảng tổng hợp giá trị mô men và lực cắt do toàn bộ tải trọng gây ra xe 3 trục MẶT CẮT NỘI LỰC TTGHCĐ TTGHSD Đơn vị dầm giữa dầm giữa 0 M0 0,00 0,00 kN.m 1 M1 549,01 330,93 kN.m 2 M2 950,41 574,66 kN.m 3 M3 1206,80 732,59 kN.m 4 M4 1347,87 820,53 kN.m 5 M5 1362,70 832,68 kN.m 0 Q0 500,78 329,48 kN 1 Q1 420,87 276,29 kN 2 Q2 340,96 223,75 kN 3 Q3 261,74 172,27 kN 4 Q4 188,57 125,14 kN 5 Q5 116,08 79,07 kN Bảng 5 tĩnh tải xe 2 trục MẶT CẮT NỘI LỰC TTGHCĐ TTGHSD Đơn Vị dầm giữa dầm giữa 0 M0 0 0 kN.m 1 M1 175,284 133,6176 kN.m 2 M2 311,616 237,5424 kN.m 3 M3 408,996 311,7744 kN.m 4 M4 467,424 356,3136 kN.m 5 M5 486,9 371,16 kN.m 0 Q0 162,3 123,72 kN 1 Q1 129,84 98,976 kN 2 Q2 97,38 74,232 kN 3 Q3 64,92 49,488 kN 4 Q4 32,46 24,744 kN 5 Q5 0 0 kN Bảng 6 hoạt tải xe 2 trục MẶT CẮT NỘI LỰC TTGHCĐ TTGHSD Đơn Vị dầm giữa dầm giữa 0 M0 0,00 0,00 kN.m 1 M1 357,80 204,46 kN.m 2 M2 632,24 361,28 kN.m 3 M3 822,27 469,87 kN.m 4 M4 929,99 531,42 kN.m 5 M5 955,40 545,94 kN.m 0 Q0 316,26 180,72 kN 1 Q1 277,69 158,68 kN 2 Q2 239,13 136,65 kN 3 Q3 200,57 114,61 kN 4 Q4 162,00 92,57 kN 5 Q5 123,44 70,54 kN Bảng 7 tổng hợp tải trọng xe 2 trục MẶT CẮT NỘI LỰC TTGHCĐ TTGHSD Đơn vị dầm giữa dầm giữa 0 M0 0,00 0,00 kN.m 1 M1 506,43 321,17 kN.m 2 M2 896,67 568,88 kN.m 3 M3 1169,70 742,56 kN.m 4 M4 1327,54 843,35 kN.m 5 M5 1370,18 871,25 kN.m 0 Q0 454,63 289,22 kN 1 Q1 387,16 244,78 kN 2 Q2 319,69 200,33 kN 3 Q3 252,21 155,89 kN 4 Q4 184,74 111,45 kN 5 Q5 117,27 67,01 kN Từ bảng trên vẽ được biểu đồ bao mô men và lực cắt tính toán của dầm như sau BỐ TRÍ CỐT THÉP DỌC CHỦ TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP: Mặc dù các cấu kiện chịu uốn cũng đồng thời chịu cắt, xoắn hoặc nén nhưng, theo kinh nghiệm thiết kế, các yêu cầu trong thiết kế kháng uốn sẽ khống chế việc lựa chọn kích thước và hình dạng mặt cắt của cấu kiện. Do đó, việc thiết kế các cấu kiện thường bắt đầu từ việc phân tích và thiết kế kháng uốn và, sau đó, kiểm tra lại theo các điều kiện cường độ kháng cắt, kháng xoắn, độ võng cũng như chống nứt. Như đã biết, đối với dầm giản đơn, mô men tính toán lớn nhất xuất hiện tại mặt cắt giữa nhịp. Ở đây, Mu 1362.7 kNm.Vậy ta tính toán thiế tkế cốt thép dọc chịu kéo. Dầm biên có đặc trưng hình học để tính toán như sau: Chiều cao dầm h 1000mm. Chiều rộng bản cánh hữu hiệu bf 2000 mm Chiều rộng sườn dầm bw  200mm Chiều rộng bầu dầm b1  400mm Chiều cao bầu dầm tính toán h1  250mm Với mô men uốn tính toán như trên, trình tự chọn và bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp như sau: Giả định chiều cao có hiệu của mặtcắt: d 0,8  0, 9h  900 mm Xác định vị trí trục trung hoà bằng cách so sánh mô men kháng của bê tông phần cánh dầm sinh ra, ,với mô men kháng yêu cầu, .Nếu thì trục trung hoà đi qua cánh, việc thiết kế được thực hiện như đối với mặt cắt chữ nhật. Trong trường hợp ngược lại, trục trung hoà đi qua sườn, việc thiết kế được thực hiện theo các bước của mặt cắt chữ T: Mnf = 0,85f’c b hf ( d – hf2 ) = 0,85 30 2000 213 ( 900 – 2132 ) = 8620 kN. Mô men kháng yêu cầu Mn = MuØ = 1362,7 0,9 = 1514,1 kN.m So sánh thấy . Vậy trục trung hòa đi qua cánh, việc thiết kế được thực hiện như đối với mặt cắt chữ nhật. Tính toán chiều cao khối ứng suất nén a bằng việc giải trực tiếp phương trình là phương trình bậc hai theo a . Quan hệ giữa chiều cao khối ứng suất nén a với kích thước mặt cắt và mô men kháng danh định như sau: = 900 1√(12 (1514,1106)(0,85302000〖900〗2 )) = 33,6 mm • Kiểm tra điều kiện dẻo của mặt cắt: c=aβ1=33,60,84=40 cd=40900=0,044 1362,7kN.m Thỏa mãn Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: ρ min⁡〖=(0,03 fc)fy〗=0,03x30420=0,00214 ρ=AsAg=4644634400=0,00732 > ρmin Vậy mặt cắt thoả mãn yêu cầu về yêu cầu cốt thép tối thiểu TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT: Việc thiết kế kháng cắt cho các cấu kiện có cốt thép sườn bao gồm các bước chính sau: Tính toán chiều cao chịu cắt của mặtcắt: dv = max {█(dea2=87038,242=8660,9de=0,9x870=7830,72h=0,72x1000=720)} do đó dv = 866(mm) • Xét mặt cắt cách gối một khoảng dv = 866 .Nội lực của mặt cắt này đươc xác định trên biểu đồ bao mô men và lực cắt bằng phương pháp nội suy. Mu = 396,2 kN.m Vu = 453,4 kN • Kiểm tra sức chống cắt theo khả năng chịu lực của bê tông vùng nén: ØVn=Ø x 0,25 x f cx bv x dv ≥ Vu ØVn=Ø x 0,25 x f cx bv = 0,9 x 0,25 x 30 x 200 x 866 = 1169,1 Kn ØVn > Vu => đạt • Tính toán ứng suất cắt danh định v, từ phương trình: v=Vu(Øvbvdv)=(453,4103)(0,9200866)=2,91MPa Tính tỷ số . 2,9130=0,097 0,8fr => mặt cắt bị nứt và phải tính toán kiểm soát nứt II.5.2 Tính toán khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở TTGH sử dụng. Quy định của 22 TCN 27205 về ứng suất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng như sau: Xét trong điều kiện bình thường ta có Z  30000 N mm dclà chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính đến trọng tâm của lớp cốt thép thứ nhất, dc = 60mm : diện tích bê tông chịu kéo quy đổi gbc: sô lượng thanh cốt thép chịu kéo quy đổi Trọng tâm cốt thép: yA = d1= (4x60x387+4x130x387+4x200x387)4644 = 130 mm II.5.3 Tính toán ứng suất trong cốt thép chịu kéo lớn nhất ở TTGH sử dụng: Tính toán các thông số vật liệu: Modun đàn hồi của bê tông, theo công thức: = 4730 √30 = 25907 MPa Tỷ số modun đàn hồi : = 20000025907 = 7,72 Tính toán mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt Chiều cao vùng nén được xác định bằng cách giải phương trình sau: 200(c213)27,724644(870c)+2000213(2c213) = 0 Giải phương trình ta được c = 165,8 mm Do c< (165,8 ĐẠT II .6 Kiểm toán độ võng II.6.1.Một số điểm cần chú ý Việc hạn chế độ võng trong các kết cấu bê tong là một vấn đề rất quan trọng.Độ võng vượt quá giới hạn cho phép ở các kết cấu chịu lực có thể gây ra phá hoại đối với các kết cấu khác.Ví dụ,độ võng lớn nhất của dầm có thể làm nứt các tường ngăn trong các nhà cao tầng.Độ võng lớn có thể gây ra tâm lý không an toàn cho người sử dụng và ảnh hưởng xấu đến tính thẩm mĩ của công trình. Độ võng của kết cấu bê tông cốt thép thường được chia thành hai dạng là độ võng tức thời,hay độ võng ngắn hạn,và độ võng dài hạn.Độ võng tức thời phát sinh do các tải trọng tác dụng có tính chất ngắn hạn như hoạt tải.Độ võng dài hạn,ngược lại,phát sinh do các tải trọng tác dụng lâu dài như tĩnh tải,hoạt tải tác dụng lâu dài,v.v. Trong ví dụ này ta sẽ tính toán độ võng tức thời của kết cấu. Độ võng dài hạn,theo Tiêu chuẩn 22 TCN 27205,nếu không tính được chính xác hơn,thì có thể được tính bằng giá trị độ võng tức thời,∆_i ,nhân với hệ số k, nghĩa là ∆_LT=k∆_i Các giá trị của được quy định như sau: + Nếu độ võng tức thời được xác định theo momen quán tính mặt cắt nguyên, thì k = 4 + Nếu độ võng tức thời được xác định theo momen quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt, thì : k = II.6.2 Tính độ võng tức thời của kết cấu: II.6.2.1 Khái quát: Để tính toán độ võng tức thời,ta xếp hoạt tải lên vị trí bất lợi nhất của đường ảnh hưởng độ võng( Đường ảnh hưởng này xác định theo lý thuyết đàn hồi).Độ võng do hoạt tải lấy theo trị số lớn nhất của: Kết quả tính toán khi dùng xe tải thiết kế đơn. Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế đơn cộng với tải trọng làn. Do độ võng của kết cấu phụ thuộc trực tiếp vào độ cứng chống uốn của nó nên việc xác định độ cứng chống uốn là một vấn đề cần được quan tâm,đặc biệt đối với kết cấu bê tông cốt thép có vật liệu là phi tuyến tính và chịu ảnh hưởng của vết nứt. Độ cứng chống uống của các cấu kiện bê tông cốt thép được xác định phụ thuộc vào modun đàn hồi của bê tông và mô men quán tính của mặt cắt. Modun đàn hồi của bê tông thay đổi theo trạng thái ứng suốt.Tuy nhiên đối với các trạng thái sử dụng thông thường,ứng suất trong bê tông không vượ t quá nên modun đàn hồi của nó được coi là hằng số và được xác định theo công thức . Mô men quán tính của mặt cắt phụ thuộc vào trạng thái ứng suất và biến dạng của mặt cắt đó.Trong các khu vực chưa nứt,mô men quán tính của các mặt cắt (mô men quán tính của mặt cắt nguyên ).Trong khi đó,các mặt cắt đi qua vết nứt có mô men quán tính là (mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt ).Các mặt cắt giữa các vết nứt,do một phần bê tông vẫn làm việc chung với cốt thép nên mô men quán tính của chúng nằm giữa và .Ngoài ra,vết nứt nghiêng ở các khu vực có lực cắt lớn cũng ảnh hưởng đến mô men quán tính chống uốn.Việc xem xét đến tất cả các yếu tố trên đòi hỏi rất nhiều thời gian và khối lượng tính toán.Do đó,trong các tính toán thông thường,có thể sử dụng mô men quán tính có hiệu, .của mặt cắt đã nứt do Branson đề xuất và được sử dụng trong các Tiêu chuẩn như ACI 31805 ,22TCN 27205 đề xuất như sau Trong công thức trên, là mô men nứt của mặt cắt là mô men nội lực lớn nhất trên chiều dài nhịp là mô men quán tính mặt cắt nguyên là mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt II.6.2.2 Tìm vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế khi tính toán độ võng: Đối với nhịp giản đơn thì vị trí giữa nhịp là vị trí có độ võng lớn nhất.Ở đây,ta tìm vị trí bất lợi nhất tức là vị trí mà xe tải thiết kế gây ra độ võng lớn nhất tại mặt cắt giữa dầm. Dựa vào các phương pháp đã được học trong Sức bền vật liệu,vẽ đường ảnh hưởng độ võng tại mặt cắt giữa nhịp.Khi đó,độ võng tại giữa nhịp do tải trọng tập trung đặt cách gối một đoạn được tính theo công thức : với với Trong đó : , : Tung độ đường ảnh hưởng độ võng tại mặt cắt giữa nhịp tương ứng với vị trí đặt tải. Để tìm chính xác vị trí bất lợi nhất,xét hai trường hợp sau Trường hợp 1: Có ba trục trong nhịp: Độ võng tại giữa nhịp do xe tải thiết kế khi trục đầu cách gối một đoạn : Với Để tìm vị trí độ võng lớn nhất, tính đạo hàm bậc nhất của độ võng và cho bằng không: Để tìm vị trí độ võng lớn nhất, tính đạo hàm bậc nhất của độ võng và cho bằng không: d_yd_x =(0,105L21,74x21,74(〖Lx4,3)〗2+0,41〖(Lx8,6)〗3)48EI=0 Giải phương trình ta được 2 nghiệm X1 =(36L184,9)7+√(1056,25L210724,2L+28610,5)7 X2 = (36L184,9)7√(1056,25L210724,2L+28610,5)7 Với L = 12 m thay vào phương trình ta được Trong 2 nghiệm trên, loại nghiệm vì giá trị quá lớn. X2 = 2,7 Kiểm tra điều kiện: Lx8,6=122,78,6=0,7>0 thỏa mãn. Trường hợp 2: Có hai trục trong nhịp: Độ võng tại giữa nhịp do xe tải thiết kế khi trục đầu cách gối một đoạn : Với Làm tương tự như trên ta tìm được giá trị của : Thay L= 12 m => x1=x2=(124,3)2=3,85 m Độ võng do xe tải thiết kế gây ra tại mặt cắt giữa nhịp: Trong đó: E : Mô đun đàn hồi của bê tông. E = EC = 4730√30 = 25970 MPa I : Mô men quán tính có hiệu của mặt cắt nứt: Trong công thức trên, : Mô men nứt của mặt cắt, M_cr=f_r I_gy_t =3,45 (5,75〖10〗10)709=279,8 kN.m : Mô men nội lực lớn nhất trên chiều dài nhịp ở TTGH sử dụng, Ma = 832,68kN.m : Mô men quán tính của mặt cắt nguyên, Ig = 5,75〖10〗10. : Mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt đã tính trong phần kiếm soát nứt, Icr = 2,08〖10〗10 〖mm〗4. I = 〖(279,8832,68)〗35,75〖10〗10+(1(279,8832,68)3 )2,08〖10〗10 = 2,219〖10〗10 Thay các giá trị trên vào biểu thức tính độ võng ta được: TH1:có 3 trục trong nhịp,y= 14,8 mm TH2: có 2 trục trong nhịp,y=14,4 mm Khi xét đến hệ số phân bố ngang tính cho độ võng và hệ số xung kích ta được độ võng do xe tải thiết kế đơn gây ra là : = 0,331,25 14,8 = 6,105 mm Trong đó: DF: Hệ số phân bố độ võng II.6.2.2 Tính độ võng do tải trọng làn gây ra: =(59,3〖12000〗4)(384259072,219〖10〗10 )=4,37 mm Vậy kết quả tính toán độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng tải trọng làn thiết kế, = 0,25 + 4,37 = 5,9 mm II.6.2.3 Tính độ võng tức thời: Độ võng tức thời do hoạt tải lấy theo trị số lớn hơn của: Kết quả tính toán khi dùng xe tải thiết kế đơn Kết quả tinh toán của 25% xe tải thiết kế đơn cộng với tải trọng làn. fmax = max(f1;f2) = 6,105 mm II.6.2.4 Tính độ võng cho phép: Theo tiêu chuẩn 22 TCN 27205, độ võng do hoạt tải xe, bao gồm cả hệ số xung kích và hệ số làn, sinh ra trên các công trình cầu với nhịp giản đơn hoặc liên tục phải nhỏ hơn =12000800=15 mm Trong đó, : Chiều dài nhịp tính toán. II.6.2.5 So sánh f_max=6,105 thỏa mãn TRIỂN KHAI CỐT THÉP CHỊU UỐN CẮT HOẶC UỐN CỐT THÉP II.7.1 Giới thiệu chung. Thông thường, các dầm được thiết kế với giá trị mô men nội lực lớn nhất, ở giữa nhịp đối với mô men dương và ở gối đối với mô men âm. Mặc dù có thể thay đổi chiều cao dầm tỷ lệ với sự thay đổi của biểu đồ mô men nhưng với các dầm có chiều dài không lớn lắm, như hay gặp với các dầm bê tông cốt thép thương, người ta ít khi thay đổi chiều cao dầm mà lại giảm bớt cốt thép ở những vị trí có mô men nhỏ. Cốt thép có giá khá cao nên việc giảm bớt cốt thép một cách thích hợp là một biện pháp quan trọng để giảm giá thành II.7.2 Các quy định về cắt và uốn cốt thép: Khi thực hiện cắt hoặc uốn cốt thép cũng cần tuân thủ một số quy định của Tiêu chuẩn 22 TCN 27205 như sau: Không được kết thúc nhiều hơn 50% số cốt thép tại bất kì mặt cắt nào, và các thanh kề nhau không được kết thúc trong cùng một mặt cắt. Ít nhất 13 cốt thép chịu mô men dương trong các cấu kiện nhịp giản đơn và 14 cốt thép chịu mô men dương trong các cấu kiện liên tục phải được kéo dài dọc theo cùng một mặt của cấu kiện qua đường tim gối. Đối với dầm, cốt thép này phải kéo dài xa điểm kê gối ít nhất 150mm. Ít nhất 13 tổng cốt thép chịu kéo được bố trí để chịu mô men âm tại gối phải có chiều dài ngàm cách xa điểm uốn không nhỏ hơn: Chiều cao hữu hiệu của cấu kiện, 12 lần đường kính thanh danh định, 0,0625 lần chiều dài nhịp tịnh. II.7.3 Xác định điểm cắt ( uốn ) cốt thép: II.7.3.1 Điểm cắt (uốn) 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, chỉ cần vẽ biểu đồ mô men tính toán và xác định điểm giao biều đồ . II.7.3.2 Điểm cắt (uốn) thực tế: Trong thực tế, có thể có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến việc cắt hay uốn cốt thép. Vị trí của một giá trị mô men trên biểu đồ có thể bị dịch chuyển do sự thay đổi vị trí của tải trọng, gối lún và các yếu tố khác nữa. Ngoài ra, do tác động của lực cắt nên có sự gia tăng của ứng suất trong cốt thép chịu kéo trên một chiều dài bằng chiều dài mặt cắt nghiêng. Do đó, khi xác định vị trí cắt hoặc uốn thực tế của cốt thép, xem xét đến những yếu tố này. Theo Tiêu chuẩn 22 TCN 27205, điểm cắt (hoặc uốn) thực tế của cốt thép được xác định theo các nguyên tắc sau: Ngoại trừ tại các điểm gối của các nhịp đơn giản và tại các nút đầu dầm hẫng, điểm cắt (hoặc uốn) thực tế của cốt thép được lấy cách điểm cắt (hoặc uốn) lý thuyết về phía có nội lực nhỏ hơn một khoảng ít nhất là • Chiều cao hữu hiệu của cấu kiện, • 15 lần đường kính danh định của thanh cốt thép • 120 lần chiều dài khoảng cách giữa hai mặt gối (chiều dài nhịp tịnh Điểm cắt (hoặc uốn) phải cách các mặt cắt khống chế một khoảng ít nhất là bằng chiều dài triển khai của cốt thép . II.7.3.3 Chiều dài triển khai cốt thép : Là chiều dài phát triển lực của cốt thép, đó là đoạn mà cốt thép dính bám với bê tông để nó đạt được cường độ như tính toán. Khi vẽ biểu đồ bao vật liệu, trong đoạn có chiều dài ld kể từ điểm cắt thực tế, ta dùng đường nối về phía có mô men uốn lớn. Chiều dài triển khai của thanh kéo ldđược lấy không nhỏ hơn tích số chiều dài triển khai cơ bản của nó nhân với các hệ số điều chỉnh làm giảm hoặc làm tăng ld theo quy định của quy trình (đã được trình bày kỹ trong phần 10.3.3 – Chương 10) và không được nhỏ hơn 300 mm. Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb, theo mm, được lấy theo bảng sau: II.7.4 Hiệu chỉnh biểu đồ bao mô men: Do điều kiện về hàm lượng cốt thép tối thiểu là Mr ≥ ( min 1,2Mcr ;1,33Mu ) nên khi Mu≤ 0,9 Mcr thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ là Mr ≤ 1,33Mu. Tức là, khả năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường 43Mu khi Mu≤ 0,9 Mcr Khi vẽ biểu đồ bao mô men ta phải hiệu chỉnh như sau: Tìm vị trí mà Mu= 1,2Mcrvà Mu = 0,9Mcr trên biểu đồ bao mô men tính toán. Trong đoạn Mu ≥1,2Mcr, giữ nguyên biểu dồ bao mô men tính toán Trong đoạn 0,9 Mcr ≤ Mu≤ 1,2Mcr , vẽ đường nằm ngang với giá trị Mu = 1,2Mcr Trong đoạn Mu≤ 0,9 Mcr , vẽ đường Mu’ = 43Mu II.7.5 Dự kiến cắt cốt thép Lần 1: cắt 2 thanh số 5.Tổng diện tích cốt thép bị cắt là 387 x 2 = 774.Diện tích cốt thép còn lại là: As = 4644 774 = 3870 mm2 Lần 2: cắt 2 thanh số 5.Tổng diện tích cốt thép bị cắt là 387 x 2 = 774.Diện tích cốt thép còn lại là: As = 4644 774 x 2 = 3096 mm2 Lần 3: cắt 2 thanh số 5.Tổng diện tích cốt thép bị cắt là 387 x 2 = 774.Diện tích cốt thép còn lại là: As = 4644 774 x 3 = 2322 mm2 II.7.6 Tính toán điểm cắt của lần cắt đầu tiên Sau khi cắt 2 thanh cốt thép số 5 thì chiều cao có hiệu của mặt cắt dầm lúc này là: d = 1000116=884 Giả sử trục trung hòa đi qua cánh dầm , chiều cao vùng bê tông chịu nén là: =(3870420)(0,850,84302000)=38 mm Như vậy trục trung hòa đi qua cánh. Chiều cao khối ứng suất hình chữ nhật là: = 38×0,84= 31,92 mm Mô men kháng uốn tính toán của dầm sau khi cắt các thanh cốt thép là: =0,9×3870×420×(88431,922)=1269,8 kN.m Điểm cắt lí thuyết của lần cắt đầu tiên có được từ việc giải phương trình 1269,8 = 70x_n12 + 1362,7  xn1 = ±1,15 m m Điểm cắt thực tế cách điểm cắt lý thuyết 1 khoảng : l = max (█(d=90315d_b=1522,2=333L20=1200020=600))=903 Chiều dài triển khai cơ bản của các thanh cốt thép bị cắt là 0,02Abfy √(〖f〗_c ) = 0,02×387×420√30=594 mm 0,06dbfy = 0,06×22,2×420=559 Do các hệ số hiệu chỉnh được lấy bằng 1 nên lb = lbd = 594 Điêm cắt thực tế cách mặt cắt giữa nhịp 1 khoảng là x1 = xn1 + l = 1,15 + 0,903 = 2,053 m Tính tương tự lần cắt thứ 2 ta có d = 887,5 mm c = 30,35 mm a = 25,5 mm Mu = 1023,7 kN.m xn2 = 2,2 m l = 887,5 mm ld = 594 mm x2 = xn2 + l > xn1 + ld xn2 + l = 2,2 +0,8875 = 3,1 m xn1 + ld = 1,15 + 0,593 = 1,74 m x2 = 3,1 m Tính tương tự lần cắt thứ 3 ta có d = 902,5 mm c = 22,76 mm a = 19,12 mm Mu = 783,75 kN.m xn2 = 2,88 m l = 902,5 mm ld = 594 mm x3 = xn3 + l > xn2 + ld xn3 + l = 3,8 m xn1 + ld = 2,34 m x2 = 3,78 m

THIẾT KẾ MÔN HỌC

KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thi Thanh Mai

Sinh viên : Đỗ Văn Hải

1. Số liệu cho trước

1 Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272

- Bê tông: fc= 30 MPa

6 Hệ số phân bố ngang của

1. Xác định kích thước hình học của mặt cắt ngang dầm;

2. Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao lực cắt do tải trọng gây ra ởtrạng thái giới hạn cường độ(TTGHCĐ);

3. Tính toán, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp;

4. Thiết kế khángcắt;

5. Thiết kế theo trạng thái giới hạn sử dụng(TTGHSD);

6. Triển khai cốt thép chịu uốn và vẽ biểu đồ bao vật liệu;

B. Bản vẽ

1. Vẽ mặt chính của dầm và các mặt cắt đạidiện;

2. Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao vậtliệu;

3. Bóc tách cốt thép của dầm;

4. Lập bảng thống kê vật liệu;

II.THUYẾTMINH:

II.1 Xác định sơ bộ kích thước mặt cắt ngang cầu:

II.1.1 Chiều cao dầm :h

Đối với dầm giản đơn bằng BTCT thường,chọn chiều cao dầm không thayđổi trên suốt chiều dài nhịp.Có thể lấy gần đúng theo công thức kinh nghiệm:

÷200mm Ở đây ta chọn bw= 20cm và không đổi trên suốt chiều dài dầm

II.1.3 Chiều dày bản cánh:hf

Theo kinh nghiệm, đối với cầu ô tô, chọn hf ÷mm.

Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 hf = 175 mm

Ở đây ta chọn hfmm

II.1.4 Kích thước bầu dầm:b1,h1

- Chọn dầm đúc sẵn thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ

hơn 125 mm Chọn: b1  400 mm,h1  200 mm.

Ta có mặt cắt ngang dầm như sau:

II.1.5 Bề rộng hữu hiệu của bản cánh:

Đối với các dầm giữa trong các mạng dầm (mặt cắt chữ T đối xứng), bề rộng cóhiệu là trị số nhỏ của :

- 1/4 chiều dài nhịp có hiệu,L=2850 mm

- 12 lần chiều dày trung bình của bản cộng với giá trị lớn của bề rộngsườn dầm hoặc 1/2 bề rộng cánh trên củadầm, là :3160 mm

- Khoảng cách trung bình của các dầm kềnhau S=2000mm

Nhưvậybeff=min(2850;3160;2000)=2000mm.

II.1.6 Tiết diện tính toán quy đổi:

- Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh:

=150x150:2=11250 mm2

- Chiều dày cánh quy đổi:

-Diện tích tam giác tại chỗ vát bầudầm:

mm2-Chiều cao bầu dầm mới:

mm

Mặt cắt dầm quy đổi :

II.2 TÍNH VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘILỰC:

II.2.1 Xác định nội lực dầm chủ tại các mặt cắt đặc trưng:

II.2.2.2 Hoạ ttải:

a) Hoạt tải xe ô tô thiết kế theo 22TCN272-05 là hoạt tải HL-93.HL-93 là tổhợp của:

- Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kếhoặc;

- Xe hai trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế

- Tải trọng làn thiết kế là (N/mm) phân bố đều theo chiều dọc

- Lực xung kích IM=25% xe tải hoặc xe hai trục

II.2.2.3 Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn:

II.2.2.4 Vẽ biểu đồ bao nội lực của dầm:

Để tính toán nội lực tại các mặt cắt, trước tiên, ta vẽ đường ảnh hưởng mômen và lực cắt sau đó xếp tải trọng lên đường ảnh hưởng

-Chia dầm thành 10 đoạn

Khi sử dụng phương pháp đường ảnh hưởng, công thức trên được cụ thể hoá nhưsau:

➢ Đối với TTGH cườngđộ:

Trong đó:

LLL : Tải trọng làn rải đều.

Tải trọng bánh xe thứ i của xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kếứng với tung độ của đường ảnh hưởng mômen

Tải trọng bánh xe thứ i của xe tải lực cắt (phần có diện tích lớnhơn)

mgM : Hệ số phân bố ngang tính cho mô men (đã xét hệ số làn xe) mgQ : Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt (đã xét hệ số làn xe).

wDW : Tĩnh tải rải đều do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng

trên một đơn vị chiều dài (tính cho mộtdầm)

wDC :Tĩnh tải rải đều do trọng lượng bản thân của dầm.

ωM : Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i.

ωQ: Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng lực cắt.

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

1+IM : Hệ số xung kích

Bảng 1: Bảng giá trị diện tích đường ảnh hưởng mô men và lực cắt

các chỉ số tính diện tích ĐAH diện tích ĐAH

Bảng 3: Bảng giá trị mô men và lực cắt do hoạt tải

II.3 BỐ TRÍ CỐT THÉP DỌC CHỦ TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP:

Mặc dù các cấu kiện chịu uốn cũng đồng thời chịu cắt, xoắn hoặc nénnhưng, theo kinh nghiệm thiết kế, các yêu cầu trong thiết kế kháng uốn sẽ khốngchế việc lựa chọn kích thước và hình dạng mặt cắt của cấu kiện Do đó, việcthiết kế các cấu kiện thường bắt đầu từ việc phân tích và thiết kế kháng uốn và,sau đó, kiểm tra lại theo các điều kiện cường độ kháng cắt, kháng xoắn, độ võngcũng như chống nứt

Như đã biết, đối với dầm giản đơn, mô men tính toán lớn nhất xuất hiện tại mặt cắt

giữa nhịp Ở đây, Mu 1362.7 kNm.Vậy ta tính toán thiế tkế cốt thép dọc chịu kéo.

Dầm biên có đặc trưng hình học để tính toán như sau:

- Chiều cao dầm h 1000mm.

- Chiều rộng bản cánh hữu hiệu bf 2000 mm

- Chiều rộng sườn dầm bw  200mm

- Chiều rộng bầu dầm b1  400mm

- Chiều cao bầu dầm tính toán h1  250mm

Với mô men uốn tính toán như trên, trình tự chọn và bố trí cốt thép dọc chủ tại mặtcắt giữa nhịp như sau:

• Giả định chiều cao có hiệu của mặtcắt:

Mnf = 0,85f’c * b * hf * ( d – hf/2 )

= 0,85 * 30 * 2000 * 213 * ( 900 – 213/2 ) = 8620 kN

Mô men kháng yêu cầu Mn = Mu/Ø = 1362,7 / 0,9 = 1514,1 kN.m

So sánh thấy Vậy trục trung hòa đi qua cánh, việc thiết kế được thực hiện nhưđối với mặt cắt chữ nhật

• Tính toán chiều cao khối ứng suất nén a bằng việc giải trực tiếp phương trình là phương trình bậc hai theo a Quan hệ giữa chiều cao khối ứng suất nén a với kích

thước mặt cắt và mô men kháng danh định như sau:

Tương ứng với cách bố trí này, khoảng cách từ thớ ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịukéo là:

Chiều cao có hiệu của mặt cắt là:

d = h – d1 = 1000 – 130 = 870

• Kiểm tra lại mặt cắt đãchọn:

Chiều cao khối ứng suất thực tế sau khi bố trí cốt thép là:

Kiểm tra tính dẻo mặt cắt :

< 0,42 thỏa mãn

Kiểm toán điều kiện cường độ của mặt cắt:

= 4644 x 420 x (870 – 38,24/2 )

Việc thiết kế kháng cắt cho các cấu kiện có cốt thép sườn bao gồm các bước chính sau:

• Tính toán chiều cao chịu cắt của mặtcắt:

• Tính toán ứng suất cắt danh định v, từ phương trình:

Giá trị q này tương đối phù hợp với giá trị q tính ở trên Do đó giá trị

θ = 350 và β = 2,185 sẽ được sử dụng cho các bước tiếp theo

• Tính toán khả năng chịu lực cắt cần thiết của cốt thép theo côngthức :

=

= 331734,365 N

• Tính toán khoảng cách bố trí cốt đai lớn nhất:

Chọn cốt thép đai là thanh số 10, diện tích mặt cắt ngang cốt thép đailà

II.4 TÍNH TOÁN VÀ HẠN CHẾ ĐỘ MỞ RỘNG VẾT NỨT:

Dưới tác dụng của lực kéo đúng tâm đủ lớn, trong cấu kiện sẽ hìnhthành các vết nứt trên toàn mặt cắt và vuông góc với trục của cấukiện Trong trường hợp này, tại mặt cắt hình thành vết nứt chỉ có cốtthép tham gia chịu lực kéo

Ở đây ta chỉ xem xét vết nứt do uốn là các vết nứt vuông góc vớitrục của

cấu kiện, hình thành khi ứng suất trong bê tông ở thớ chịu kéo xanhất vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông Vết nứt do uốn xuấthiện ở khu vực giữa nhịp dầm, là nơi có mô men uốn lớn nhất

Xét mặt cắt giữa nhịp chịu mô men uốn lớn nhất tại TTGH sử dụng

là = 832,68 kN.m.Quá trình kiểm toán nứt gồm các bước sau:

II.5.1 Kiểm tra xem dưới tác dụng của mô men đang xét mặt cắt

có bị nứt hay không.

• fc > 0,8fr => mặt cắt bị nứt và phải tính toán kiểm soát nứt

II.5.2 Tính toán khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở TTGH sử dụng.

Quy định của 22 TCN 272-05 về ứng suất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sửdụng như sau:

Xét trong điều kiện bình thường ta có Z  30000 N mm

dclà chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính đến trọng tâm của lớp cốt thép thứ nhất,

dc = 60mm

: diện tích bê tông chịu kéo quy đổi

gbc: sô lượng thanh cốt thép chịu kéo quy đổi

Trọng tâm cốt thép:

yA = d1= = 130 mm

II.5.3 Tính toán ứng suất trong cốt thép chịu kéo lớn nhất ở TTGH sử dụng:

- Tính toán các thông số vật liệu:

Modun đàn hồi của bê tông, theo công thức:

= 4730 * = 25907 MPa

Tỷ số modun đàn hồi : = = 7,72

-Tính toán mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt

Chiều cao vùng nén được xác định bằng cách giải phương trình sau:

= 0

Giải phương trình ta được c = 165,8 mm

Do c< (165,8<213) nên trục trung hòa đi qua cánh

Tính lại ctheo công thức cho HCN

Giải phương trình ta được c = 159,6 mm

Momen quán tính mặt cắt quy đổi là

Độ võng của kết cấu bê tông cốt thép thường được chia thành hai dạng là độ võngtức thời,hay độ võng ngắn hạn,và độ võng dài hạn.Độ võng tức thời phát sinh docác tải trọng tác dụng có tính chất ngắn hạn như hoạt tải.Độ võng dài hạn,ngượclại,phát sinh do các tải trọng tác dụng lâu dài như tĩnh tải,hoạt tải tác dụng lâudài,v.v

Trong ví dụ này ta sẽ tính toán độ võng tức thời của kết cấu

Độ võng dài hạn,theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05,nếu không tính được chính xáchơn,thì có thể được tính bằng giá trị độ võng tức thời, ,nhân với hệ số k, nghĩa là

Các giá trị của được quy định như sau:

+ Nếu độ võng tức thời được xác định theo momen quán tính mặt cắt nguyên, thì k = 4

+ Nếu độ võng tức thời được xác định theo momen quán tính của mặt cắt tínhđổi đã nứt, thì : k =

II.6.2 Tính độ võng tức thời của kết cấu:

II.6.2.1 Khái quát:

Để tính toán độ võng tức thời,ta xếp hoạt tải lên vị trí bất lợi nhất của đường ảnhhưởng độ võng( Đường ảnh hưởng này xác định theo lý thuyết đàn hồi).Độ võng

do hoạt tải lấy theo trị số lớn nhất của:

-Kết quả tính toán khi dùng xe tải thiết kế đơn

-Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế đơn cộng với tải trọng làn

Do độ võng của kết cấu phụ thuộc trực tiếp vào độ cứng chống uốn của nó nênviệc xác định độ cứng chống uốn là một vấn đề cần được quan tâm,đặc biệt đốivới kết cấu bê tông cốt thép có vật liệu là phi tuyến tính và chịu ảnh hưởng của vếtnứt

Độ cứng chống uống của các cấu kiện bê tông cốt thép được xác định phụ thuộcvào modun đàn hồi của bê tông và mô men quán tính của mặt cắt

Modun đàn hồi của bê tông thay đổi theo trạng thái ứng suốt.Tuy nhiên đối với cáctrạng thái sử dụng thông thường,ứng suất trong bê tông không vượ t quá nênmodun đàn

hồi của nó được coi là hằng số và được xác định theo công thức

Mô men quán tính của mặt cắt phụ thuộc vào trạng thái ứng suất và biến dạng củamặt cắt đó.Trong các khu vực chưa nứt,mô men quán tính của các mặt cắt (mômen quán tính của mặt cắt nguyên ).Trong khi đó,các mặt cắt đi qua vết nứt có mômen quán tính là (mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt ).Các mặt cắtgiữa các vết nứt,do một phần bê tông vẫn làm việc chung với cốt thép nên mô menquán tính của chúng nằm giữa và Ngoài ra,vết nứt nghiêng ở các khu vực cólực cắt lớn cũng ảnh hưởng đến mô men quán tính chống uốn.Việc xem xét đến tất

cả các yếu tố trên đòi hỏi rất nhiều thời gian và khối lượng tính toán.Do đó,trongcác tính toán thông thường,có thể sử dụng mô men quán tính có hiệu, của mặtcắt đã nứt do Branson đề xuất và được sử dụng trong các Tiêu chuẩn như ACI318-05 ,22TCN 272-05 đề xuất như sau

Trong công thức trên,

là mô men nứt của mặt cắt

là mô men nội lực lớn nhất trên chiều dài nhịp

là mô men quán tính mặt cắt nguyên

là mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt

II.6.2.2 Tìm vị trí bất lợi nhất của xe tải thiết kế khi tính toán độ võng:

Đối với nhịp giản đơn thì vị trí giữa nhịp là vị trí có độ võng lớn nhất.Ở đây,ta tìm

vị trí bất lợi nhất tức là vị trí mà xe tải thiết kế gây ra độ võng lớn nhất tại mặt cắtgiữa dầm

Dựa vào các phương pháp đã được học trong Sức bền vật liệu,vẽ đường ảnhhưởng độ võng tại mặt cắt giữa nhịp.Khi đó,độ võng tại giữa nhịp do tải trọng tậptrung đặt cách gối một đoạn được tính theo công thức :

Với L = 12 m thay vào phương trình ta được

Trong 2 nghiệm trên, loại nghiệm vì giá trị quá lớn

X2 = 2,7

Kiểm tra điều kiện: thỏa mãn

b) Trường hợp 2: Có hai trục trong nhịp:

Độ võng tại giữa nhịp do xe tải thiết kế khi trục đầu cách gối một đoạn :

I : Mô men quán tính có hiệu của mặt cắt nứt:

Trong công thức trên,

: Mô men nứt của mặt cắt,

: Mô men nội lực lớn nhất trên chiều dài nhịp ở TTGH sử dụng,

Ma = 832,68kN.m

: Mô men quán tính của mặt cắt nguyên, Ig = 5,75*

: Mô men quán tính của mặt cắt tính đổi đã nứt đã tính trong phầnkiếm soát nứt, Icr = 2,08*

DF: Hệ số phân bố độ võng

II.6.2.2 Tính độ võng do tải trọng làn gây ra:

Vậy kết quả tính toán độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng tải trọng làn thiết kế,

= 0,25* + 4,37 = 5,9 mm

II.6.2.3 Tính độ võng tức thời:

Độ võng tức thời do hoạt tải lấy theo trị số lớn hơn của:

− Kết quả tính toán khi dùng xe tải thiết kế đơn

− Kết quả tinh toán của 25% xe tải thiết kế đơn cộng với tải trọng làn

fmax = max(f1;f2) = 6,105 mm

II.6.2.4 Tính độ võng cho phép:

Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, độ võng do hoạt tải xe, bao gồm cả hệ số xungkích và hệ số làn, sinh ra trên các công trình cầu với nhịp giản đơn hoặc liên tụcphải nhỏ hơn

Trong đó, : Chiều dài nhịp tính toán

II.6.2.5 So sánh

thỏa mãn

TRIỂN KHAI CỐT THÉP CHỊU UỐN CẮT HOẶC UỐN CỐT THÉP

II.7.1 Giới thiệu chung.

Thông thường, các dầm được thiết kế với giá trị mô men nội lực lớn nhất, ở giữanhịp đối với mô men dương và ở gối đối với mô men âm Mặc dù có thể thay đổichiều cao dầm tỷ lệ với sự thay đổi của biểu đồ mô men nhưng với các dầm cóchiều dài không lớn lắm, như hay gặp với các dầm bê tông cốt thép thương, người

ta ít khi thay đổi chiều cao dầm mà lại giảm bớt cốt thép ở những vị trí có mô mennhỏ Cốt thép có giá khá cao nên việc giảm bớt cốt thép một cách thích hợp là mộtbiện pháp quan trọng để giảm giá thành

II.7.2 Các quy định về cắt và uốn cốt thép:

Khi thực hiện cắt hoặc uốn cốt thép cũng cần tuân thủ một số quy định của Tiêuchuẩn 22 TCN 272-05 như sau:

• Không được kết thúc nhiều hơn 50% số cốt thép tại bất kì mặt cắt nào, vàcác thanh kề nhau không được kết thúc trong cùng một mặt cắt

• Ít nhất 1/3 cốt thép chịu mô men dương trong các cấu kiện nhịp giản đơn và1/4 cốt thép chịu mô men dương trong các cấu kiện liên tục phải được kéodài dọc theo cùng một mặt của cấu kiện qua đường tim gối Đối với dầm,cốt thép này phải kéo dài xa điểm kê gối ít nhất 150mm

• Ít nhất 1/3 tổng cốt thép chịu kéo được bố trí để chịu mô men âm tại gốiphải có chiều dài ngàm cách xa điểm uốn không nhỏ hơn:

 Chiều cao hữu hiệu của cấu kiện,

 12 lần đường kính thanh danh định,

 0,0625 lần chiều dài nhịp tịnh

II.7.3 Xác định điểm cắt ( uốn ) cốt thép:

II.7.3.1 Điểm cắt (uốn) lý thuyết:

Là điểm mà tại đó, theo yêu cầu về uốn không cần cốt thép dài hơn Để xác địnhđiểm cắt lý thuyết, chỉ cần vẽ biểu đồ mô men tính toán và xác định điểm giaobiều đồ

II.7.3.2 Điểm cắt (uốn) thực tế:

Trong thực tế, có thể có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến việc cắt hay uốn cốtthép Vị trí của một giá trị mô men trên biểu đồ có thể bị dịch chuyển do sự thayđổi vị trí của tải trọng, gối

lún và các yếu tố khác nữa Ngoài ra, do tác động của lực cắt nên có sự gia tăngcủa ứng suất trong cốt thép chịu kéo trên một chiều dài bằng chiều dài mặt cắtnghiêng Do đó, khi xác định vị trí cắt hoặc uốn thực tế của cốt thép, xem xét đếnnhững yếu tố này

Theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, điểm cắt (hoặc uốn) thực tế của cốt thép đượcxác định theo các nguyên tắc sau:

a) Ngoại trừ tại các điểm gối của các nhịp đơn giản và tại các nút đầu dầm hẫng,điểm cắt (hoặc uốn) thực tế của cốt thép được lấy cách điểm cắt (hoặc uốn) lýthuyết về phía có nội lực nhỏ hơn một khoảng ít nhất là

• Chiều cao hữu hiệu của cấu kiện,

• 15 lần đường kính danh định của thanh cốt thép

• 1/20 lần chiều dài khoảng cách giữa hai mặt gối (chiều dài nhịp tịnh

b) Điểm cắt (hoặc uốn) phải cách các mặt cắt khống chế một khoảng ít nhất làbằng chiều

c) dài triển khai của cốt thép

II.7.3.3 Chiều dài triển khai cốt thép :

Là chiều dài phát triển lực của cốt thép, đó là đoạn mà cốt thép dính bám với bêtông

để nó đạt được cường độ như tính toán

Khi vẽ biểu đồ bao vật liệu, trong đoạn có chiều dài ld kể từ điểm cắt thực tế, tadùng đường nối về phía có mô men uốn lớn

Chiều dài triển khai của thanh kéo ldđược lấy không nhỏ hơn tích số chiều dài triểnkhai cơ bản của nó nhân với các hệ số điều chỉnh làm giảm hoặc làm tăng ld theoquy định

của quy trình (đã được trình bày kỹ trong phần 10.3.3 – Chương 10) và khôngđược nhỏ hơn

300 mm

Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb, theo mm, được lấy theo bảng sau: