đồ án kết cấu bê tông cốt thép

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

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CN GIAO THÔNG CƠ SỞ THÁI NGUYÊN

……….000………

Đồ Án Môn Học KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Lê Xuân Quang

SINH VIÊN: Phạm Văn Thiện

LỚP: 65DCCD31

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

 Giáo viên hướng dẫn :Lê Xuân Quang

 Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Thiện

 Lớp: 65DCCD31

ĐỀ BÀI : Thiết kế một dầm cho cầu đường ôtô 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

Chiều dài nhịp

Hoạt tải

Bề rộng chế tạo cánh

:l= 23(m):HL – 93: bf= 170(cm)

: Cốt đai ƒy=420MPa

Quy 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 trọng gây ra

3.Vẽ biểu đồ bao mômen, lực cắt do tải trọng gây ra

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

5 Tính và bố trí cốt thép đai

6 Tính và bố trí cốt thép xiên

7 Tính toán kiểm toán nứt

8 Tính độ võng do hoạt tải gây ra

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

10 Thuyết minh đánh máy trên giấy A4

B-BẢN VẼ:

10 Thể hiện trên khổ giấy A1

11 Vẽ mặt cắt chính dầm, vẽ các mặt cắt đại diện, chi tiết neo, nối, uốn cốt thép

12 Vẽ biểu đố bao vật liệu

13 Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu và ghi chúa ần thiết khác

BÀI LÀMI-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 đãđạt yêu cầu về độ võng

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

1.2 Bề rộng sườn dầm bw.

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 saocho dễ đổ BT với chất lượng tốt

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

Vậy bề rộng cánh hữu hiệu là b=150cm

Quy đổi tiết diện tính toán:

- Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh:

hqd

1 =h1+

w b b

S

−

1 2

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

Tính moomen tính toán ứng với trạng thái giới hạn cường độ,tính tại mặt cắt giữanhịp;

mặt cắt giữa nhịp(KN/m)

1 đơn vị chiều dài(tính cho 1 dầm(KN/m))

) Mu= φMn

Trong đó:

Mn:Mô men kháng danh định

Mu=3115(KNm)

As:Diện tích cốt thép chịu kéo

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

f'

hf=0,18769m: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

)

Thay các số liệu vào ta có:

2 1

1

d b f

f b

85 ,

65 65

45 65 110 65 45

330

190 65

d=h-dl=110-10,5=99,5cm

Giả sử trục trung hòa đi qua bản cánh

Tính toán chiều cao vùng nén quy đổi:

a=

b f

f A

c

y s

'

85

,

0 =0,85 35 15046, 44 420× ×× =4,37cm<βlhf=15,0152

vậy điều giả sử là đúng

Mô men kháng tính toán:

Như vậy Mr= 1393,33KNm >Mu=1204,917KNm=>Dầm đủ khả năng chịu mômen

*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

Vậy cốt thép tối đa thỏa mãn

Diện tích của mặt cắt ngang:Ag

f'

III-XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

1.71/Tính toán momen và lực cắt tại vị trí bất kì

Vẽ đ.a.h của moomen và lực cắt

+ chiều dài nhịp:l=15m

+ chia dầm thành 10 đoạn ứng với các mặt cắt từ 0 đến 10,mỗi đoạn dài 1,5m

Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

1,35 2,4

LL:hoạt tải tương ứng với đ.a.h moomen lực cắt tại mặt cắt thứ i

LLQ:hoạt tải tương ứng với đ.a.h lực cắt tại mặt cắt thứ i.

mgM;mgQ:hệ số phân bố ngang tinh cho mômen lực cắt

LLL=9,3KN/m:tải trọng làn rải đều

(l+IM):hệ số xung kích,lấy=1,25

η:hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức

η=ηd×ηR×ηl≥0,95

với đường quốc lộ và trạng thái giới hạn cường độ I:ηd=0,95;ηR=1,05; ηl=0,95

với trạng thái giới hạn sử dụng η=1

IV-VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU :

Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có mômen lớn nhất sẽlần lượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen

Tại mỗi mặt cắt phải xá định lại diện tích cốt thép, vị trí trục trung hoà, chiều cao khốiứng suất tương đương và mômen kháng tính toán

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:

Số

lần

cắt

Sốthanhcòn lại

Diện tích Ascòn

Trong đó do TTH đi qua cách nên Mr = φMu = φ 0.85 '

2

c e

a abf d

*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:

Nên khi Mu ≤0.9Mcr thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ là Mr ≥ 1.33Mu

0.9Mcr

t

I y

Diện tích của mặt cắt ngang:Ag

t

y F F

Cường độ chịu kéo khi uốn của bêtông: fr

- Tại đoạn Mr≥1.2Mcr ta giữ nguyên biểu đồ Mu

- Trên đoạn 0.9Mcr≤Mr≤1.2Mcr vẽ đường nằm ngang với giá trị 1.2Mcr

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

điểm giao biểu đồ ΦMn

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

BT để nó đạt được cường độ như tính toán

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 triểnkhai 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 nhỏhơn 300mm

Chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb(mm) được sử dụng với cốt thép dọc sử dụngtrong bài là thép số 20

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

liên tục lên mặt đối diện cốt thép

V:TÍNH TOÁN KIỂM TOÁN NỨT:

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 bị nứt hay không

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

Bước 1: Kiểm tra tiết diện ở giữa dầm có bị nứt hay không

Trong đó: fc:ứng suất kéo của bêtông

995, 48 10

75,18 10 9, 25 8089205,934 10

fr=0.63 '

c

Ta thấy fc=9,25>0.8fr=2,98Mpa =>Vậy mặt cắt bị nứt

Bước 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.

Điều kiện kiểm tra: fs<fsa

Trong đó fsa là khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sửdụng:

+ A :Diện tích phần bêtông có trọng tâm với cốt thép chịu kéo và được bao bởi

Các mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà chia số lượngthanh.Để tìm A ta giả sử đường giới hạn trên của miền A tại sườn dầm.Trọng tâm miền

A tính như sau:

2

22 35 22 / 2 (35 2 7,5) 7,5 (22 7,5 / 2) 2 (0,5 7,5 (22 7,5 / 3)) 20 (22 / 2) y

Khi đó diện tích bêtông có cùng trọng tâm với trọng tâm cốt thép chịu kéo la:

1/3 1/3

30000

419,35 / 419,35 ( )c (45 8136, 25)

Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:

_Tính diện tích tơng đơng của tiết diện khi bị nứt:

Biểu thức kiểm toán ϕ .V n > V u

V n Sức kháng cắt dạnh định ,được lấy giá trị nhỏ hơn của

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

+θ : Góc nghiêng của ứng suất nán chéo

+ β, θ:đựoc xác định bằng cách tra đồ thị và tra bảng

+ φ : Hệ só sức kháng cắt, với bêtông thường, φ=0.9

+ Av : Diện tích cốt thép bị c ắt trong cự ly s (mm)

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

+Vc : Khả năng chịu lực cắt của bêtông (N)

+Vu: Lực cắt tính toán

*Kiểm tra điều kiện chịu cắt theo khả năng chịu lực của BT vùng nén

+ xét mặt cắt cách gối một đoạn dv = 1069,3 là :xác định nội lực trên đường bao bằng

pp nội suy:

370,51( )

358, 78( )

u u

u v

u x

A E

g cot V , d

=

ε

5 0

v

2 5

10

2 N / mm

E s =

2 s

A = 1884mm (khi kéo về gối cắt 8 thanh còn 6 thanh)

=

x

ε 1, 476 10 × 3

Tra bảng ta được θ = 38, 26 0 Tính lại εx = 1,617 10 × − 3

Tiếp tục tra bảng được θ = 38,654 °.Tính lại εx = 1,61 10 × − 3

Tiếp tục tra bảng được Tính lại εx = 1,61 10 × − 3

Gía trị của θ ε , x hội tụ.

Chọn cốt thép đai là thanh số 10 đường kính dang định d=10mm, diện tích mặt cắtngang cố thep đai là :

Kiểm tra khoảng lượng cốt thép đai tối thiểu:

Lượng cố thép đai tối thiểu

d

==>đạt

2 2

2

628 4

20 14 , 3 2 4

.

x

3

48EI L

Kiểm tra các trục xe đều nằm trong nhịp:

x 4,86m L / 2 8m

L x 8,6 2,54 0

Điều kiện này thỏa mãn

Độ võng do xe tải thiết kế gây ra

3 2

1 1

3 2

cr g