Đồ án KCBTCT

đồ án kết cấu bê tông cốt thép đầy đủ

ii yêu cầu về nội dung

A-tính toán :

1 Chọn mặt cắt ngang dầm

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

3 Vẽ biểu đồ bao mômen, 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, Cốt thép xiên

6 Tính toán kiểm soát nứt

7 Tính độ võng do hoạt tải gây ra.

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

9 Thuyết minh đánh máy trên bản A4

b-Bản vẽ :

10 Thể hiện trên khổ giấy A1

11 Vẽ mặt chính dầm, vẽ các mặt cắt đại diện, chi tiết neo, nối, uốn cốt thépVẽ biểu đồ bao vật liệu

12 Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu và các ghi chú cần thiết khác

SV thực hiện

(1x3,5cm)

(1cm x 5,5 cm)

BÀI LÀM I-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 vừng, thụng thường với dầm BTCT khi chiều cao đú thỏa món điều kiện cường độ thỡ cũng đạt yờu cầu về độ vừng

- Chiều cao dầm được chọn khụng thay đổi trờn suốt chiều dài nhịp,chọn theo cụng thức kinh nghiệm:

h= ữ

h=0,(m)ữ

1,7(m) -Chiều cao nhỏ nhất theo quy định của quy trỡnh:

hmin =0,07ì

l= 0,07ì

20,2= 1.414(m) -Trờn cơ sở đú ta chọn chiều cao dầm h =150 (cm)

t cắt ngang dầm

Tại mặt cắt trên gối của dầm, chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán

và ứng suất kéo chủ, tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi trên suốt chiều

bêtông với chất lượng tốt

Theo yêu cầu đó ta chọn chiều rộng sườn dầm bw= 20(cm)

=5,125(m), với L là chiều dài nhịp.

-Khoảng cách tim 2 dầm: 210(cm)

-12 lần bề dày cánh cộng bề rộng sườn dầm:

12hf + bw=12x17+20=224(cm) -Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chế tạo: bf= 170(cm)

Và thế bề rộng cánh hữu hiệu là b=170(cm)

*Quy đổi tiết diện tính toán:

-diện tích tam giác tại chỗ vuốt bản cánh :

−

× +

=22.25 (cm)=195.8 (mm)

K: là hệ số hoạt tai HL-93, lấy k=0,5

wdw ,wdc:Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm(KNm)

wM :Diện tớch đường ảnh hưởng mụmen tại măt cắt thứ i

wQ :Tổng đại số diện tớch đường ảnh hưởng lực cắt

wlQ :Diện tớch phần lớn hơn trờn đường ảnh huởng lực cắt

LLQ :Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt thứ i

mgM,mgQ :Hệ số phân bố ngang tính cho mômen, lực cắt

LLL=9.3(KN/m):tải trọng dải đều

(1+IM):Hệ số xung kớch, lấy bằng 1,25

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

η =ηd.ηR.ηI>0,95

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

M i cd

(KN/m )

-Ta vẽ được biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:

Biểu đồ bao mụmem M (KNm)

2 Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tại các tiết diện

Bảng giỏ trị lực cắt Mặ

t

cắt

x i (m)

l i (m)

ωQ1 (m 2 ) ωQ (m 2 ) LL Mi truck

(KN/m)

LL Mi tan

(KN/m )

Q cd i

LLL :Tải trọng làn rải đều(9.3KN/m)

LLMtan dem=24,125: Hoạt tải tương đương của xe hai trục thiết kế ứng với đ.ả.h M tại mặt cắt t giữa nhịp (KN/m)

LLMtruck=27,545:Hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế ứng với đ.ả.h M tại mặt cắtt giữa nhịp (KN/m)

mgM=0.8 :Hệ số phõn bố ngang tớnh cho mụmen(đó tớnh cho cả hệ số làn xe )

Wdw=6 : Trọng lượng cỏc lớp mặt cầu và cỏc tiện ớch cụng cộng trờn một đơn

vị chiều dài(tớnh cho một dầm)(KN/m)

-Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm:

ử: hệ số khỏng( với dầm chịu kộo khi uốn lấy: ử =0,9)

As :diện tớch cốt thộp chịu kộo

ƒc’=28MPa:Cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi 28 ngày

õ1: Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén,được xác định:

a=õ1.c :Chiều cao khối ứng suất tương đương

-Ta cú :a=d×

Với Mf=0.85×

õ1(b-bw)×

hf

×

ƒc’ (d- ) Thay cỏc số liệu vào ta cú

)

=>Mf =5889,55(KN/m)

Ta cú: = 0,9

19 , 2079

a<0 =>Vậy trục trung hoà đi qua bản canh ta chuyển sang tính toán như mặt cắt chữ nhật

⇒

a=d- =d

Thay số vào ta được:

, 5305 420

30 1700 4 , 51 85

=123,6 mm = 12,36cm

- d: Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: de=h-d1=120-12,36=107,64cm

-Giả sử trục trung hoà qua cỏnh

-Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi:

a= = 0,85 30 170

420 18 , 54

0,85×42,49×

1700×

30×

49 , 52 ) =>Mr= 166688604,8(Nmm)=1667 (KNm)

=>Như vậy Mr= 1667 (KNm) > Mu=1664,707 (KN.m)→

Dầm đủ khả năng chịu mômen

*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

= = 0,836 107,64

249 ,

5

×

= 0,058<0,42

=>VẬy cốt thép tối đa thoả món

*Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

ủ= =4810,3

18 , 54

IV-VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU

*Tớnh toỏn mụmen khỏng tớnh toỏn của dầm khi bị cắt cốt thộp

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

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

*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:

-Do điều kiện về lượng cốt thộp tối thiểu: Mr

≥min{1,2mcr;1,33Mu} Nờn khi

Mu

≤

0.9Mcr thỡ điều kiện lượng cốt thộp tối thiểu sẽ là Mr

≥ 1.33Mu Điều nàycú nghĩa

≤0.9Mcr

125.113325.22665.5020)25.22667.18120(6665,110170667

-Tại đoạn Mr≥1,2Mcr ta giữ nguyên biểu đồ Mu

-Trờn đoạn 0,9Mcr≤Mr≤1,2Mcr vẽ đườn nằm ngang với giá trị 1.2Mcr

-Tại đoạn Mu≤0.9 Mcr vẽ đ ường Mu’= Mu

BIỂU ĐỒ BAO MÔMEN SAU KHI ĐÃ HIỆU CHỈNH

*Xác định điẻm cắt lý thuyết:

Điểm cắt lý thuyết là điểm mà tại đó theo yêu cầu về uốn không cần cốt thép dài hơn Đểxác định điểm cắt lý thuyết ta chỉ cần vẽ biểu đồ mômen tính toán Mu và xác đinh điểm giao biểu đồ ệMu

*Xác định điẻm cắt thực tế:

này lấy giỏ trị lớn nhất trong giỏ trị sau:

88 46

Trờn cơ sớ đó ta vẽ biểu đồ bao vật liệu như sau:

BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU

Mu'=4/3Mu

Mu

1,2Mcr 0,9Mcr

a d

0,9de=0,9x1076,4=968,76 mm0,72h=0,72x1200=864 mm

+õ: Hệ số chỉ khả năng của bờtụng bị nứt chộo truyền lực kộo

+ố: Gúc nghiờng của ứng suất nỏn chộo

+ õ, ố:đựoc xỏc định bằng cỏch tra đồ thị và tra bảng

+ỏ: Gúc nghiờng của cốt thộp ngang với trục dọc , ỏ =900

+ử: Hệ số sức kháng cắt, với bêtông thường, ử=0.9

+Av: Diện tớch cốt thộp bị cắt trong cự ly s (mm)

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

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

dv (mm) Vu(KN) Mu(KNm) Vr(KNm) Kiểm tra

u

u v

'

c

v f

và εx xác định ố bằng cỏch tra bảng rồi so sỏnh với giỏ trị ố giả định Nếu sai số lớn tính lại εx

và lại xác định ố đến khi ố hội tụ thỡ dừng lại.Sau đó xác định hệ số biểu thị khả năng truyền lực kéo bêtông õ

fy:là giới hạn chảy quy định của cốt thép đai(MPA)

Điều kiện kiểm tra : Av>Avmin

θ:là khả năng chịu cắt của cốt thép đai

F=

0.5 cot ( )

s v

375839.17

921740.86

Đạt

363.49 455.1 883.53 159642

0

1.3949532

367526.43

906158.60

Đạt

1

336337.35

878508.77

Đạt

Tóm lại: Cốt thép đai được bố trí như sau:

*Từ gối đến vị trí gần nhất (vị trí 1) ta bố trí với bước cốt đai s=150(mm)

*Từ vị trí cắt 1 đến vị trí cắt tiếp theo (vị trí 2) ta bố trí bước cốt đai s=200(mm)

*Từ vị trí cắt 2 đến vị trí cắt tiếp theo (vị trí 3) ta bố trí bước cốt đai s=200(mm)

*Từ vị trí cắt 3 đến giữa nhịp ta bố trí bước cốt đai s= 200(mm)

VI:TÍNH TOÁN KIỂM TOÁN NỨT:

-Tại một mặt cắt bất kỡ thỡ tuỳ vào giỏ trị nội lực bờtụng cú thể bị nứt hay

khụng.Vỡ thế để tớnh toỏn kiểm toỏn nứt ta kiểm tra xem mặt cắt cú bị nứt hay khụng

-Để tớnh toỏn xem mặt cắt cú bị nưt hay khụng người ta coi phõn bố ứng suất trờnmặt cắt ngang là tuyến tớnh và ứng suất kộo fc của bờtụng

Mặt cắt ngang tớnh toỏn

Bước 1: Kiểm tra tiết diện ở giữa dầm cú bị nứt hay khụng.

-Diện tớch của mặt cắt ngang:Ag

-Vị trớ trục trung hoà:yt=

125 , 11 33 25 , 22 665 , 50 20 ) 25 , 22 667 , 18 120 ( 6665 , 110 170 667 ,

3

10 37 , 91 10 023 , 8240194

10 70 ,

Bứoc 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.

-Điều kiện kiểm tra: fs<fsa

Trong đó fsa là khả năng chịu kộo lớn nhất trong cốt thộp ở trạng thỏi giới hạn sử dụng:

*Tớnh toỏn ứng suất sử dụng trong cốt thộp

-Tớnh diện tớch tương đương của tiết diện khi bị nứt

Es=2x105Mpa

Ec=0,043.óc1,5 x =0,043x24001,5 x =26752,5(Mpa)-Tỷ lệ môđun đàn hồi giữa cốt thộp và bờtụng:

-Tớnh ứng suất trong cốt thộp :fs=n

( 1)

a cr

-Tớnh mụmen quỏn tớnh của tiết diện khi đó bị nứt:

Icr=

2 w

76.96 13.5 29141182.75

×

fs=43.035MPa< fsa=252MPa⇒thoả món

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

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

x= 3.285 m<L/2=6.0m

L-x-8.6=12-3.285-8.6=0.115>0⇒Cả ba trục ở trong nhịp

Độ vừng do xe tải thiết kế gõy ra xỏc định theo công thức :

E=Ec=28605.04(MPa).Môđun đàn hồi của bêtông

Xác định mômen quán tính hữư hiệu I

cr a

Vậy thay số độ vừng y=20.195mm

Tính toán độ vừng tại giữ nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra:

Độ vừng ta vừa tớnh ở trờn chưa tính đến hệ số phân bố ngang và hệ số xung kích.Bây giờ ta phải xét đến các hệ số này

Kết quả tính toán độ vừng chỉ do một mỡnh xe tải thiết kế:

 

×  

=13000

1 800

×  