THUYẾT MINH ĐỒ ÁN BTCT DẦM T

thuyết minh đồ án btct dầm t với chiều dài L=15m trường đại học công nghệ giao thông vận tải utt bản chuẩn khoa cầu đường sdfhjdfsghjksdfhjksdfhjkdfashjkfsdhjkdfhjdfhjhjkdfhjsdfdfsdagfdhjryeyuuhsdgfasdfgtwjhteghwserfhgtcó bsjgjhsdgjbaiod fsdnsbhasassdfdjhfd

Muc lục

1 sơ bộ tính toán xác định kích thước mặt cắt dầm 6

1.1 chiều dài dầm L và chiều dài nhịp tính toán l 6

1.2 chiều cao dầm 6

1.3 bề rộng sườn dầm 6

1.4 chiều dày bản cánh h f 7

1.5 Chiều rộng bản cánh b 7

1.6 Chọn kích thước bầu dầm (b 1 ,h 1 ) 8

1.7 Chọn kích thức vát 8

1.9 quy đổi tiết diện tính toán 8

2 xác định nội lực 9

2.1 xác định momen 9

2.1.1 vẽ đường ảnh hưởng cảu momen tại các tiết diện 9

2.1.2 tính toán 10

2.2 xác định lực cắt 15

2.2.1 vẽ đường ảnh hưởng của lực cắt tại các tiết diện 15

2.2.2 tính toán 15

3 tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt giữa dầm 20

4 vẽ biểu đồ bao vật liệu 23

5 tính toán chống cắt 30

5.1 xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu d v 31

5.2 kiểm tra điều kiện chịu cắt theo khả năng của chịu lực của bê tông vùng nén 31 5.3 tính hệ số góc  và hệ số  .31

5.5 tính toán bước cốt đai s(mm) 33

5.6 kiểm tra điều kiện cốt thép dọc không bị chảy dẻo dưới tác dụng của tổ hợp momen lực dọc và lực cắt 34

6 tính toán kiểm toán nứt 35

6.1 kiểm tra tiết diện ở giữa dầm có bị nứt hay không 36

6.2 kiểm bề rộng nứt 37

7 tính toán dộ võng do ho ạt tải gây ra 39

Hà nội 2018

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: Nguyễn Thị Hương Giang

SVTH: Hoàng Hữu Hưng

Lớp 67DCCD22

MSV 67DCCD20047

NHIỆM VỤ

Thiết kế một dầm chính của một cầu ô tô có nhịp kiểu đơn giản đơn bằng betong cốt thép có tiết diện hình chữ T thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại xưởng với số liệu giả định

A Số liệu cho trước

-bề rộng của cánh dầm chọn trong phạm vi bf= 800 mm

-tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn tác dụng lên dầm DW = 4

-trọng lượng bản thân dầm trên 1m dài phụ thuộc vào kích

thước mặt cắt dầm

DC = 8,36

-hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân dầm γpd =1.25

-hệ số tải trọng của tải trọng phần trên γpw =1,50

6 tính toán dầm theo trạng thái giới hạn cường độ

7 tính toán dầm theo trạng thái giới hạn về độ võng về độ nứt

8 thống kê vật liệu cốt thép và bê tông cần thiết cho một dầm

I bản vẽ khổ A1

- mặt chính dầm ( có thể vẽ ½ dầm ) có thể hiện đầy đủ cốt thép dọc chủ cốt xiên , cốt đai và cốt thép cấu tạo

- các mặt cắt dầm có thể hiện cốt thứ tự cốt thép dọc chủ và đầy đủ cốt thép cần thiết

- khai triển đầy đủ các loại cốt thép có trong dầm

- các chi tiết neo uốn cốt thép

- bảng thống kê vật liệu thép, bê tông và các ghi chú cần thiết khác

Bài làm

1 sơ bộ tính toán xác định kích thước mặt cắt dầm

Mặt cắt dầm trên cầu nhịp đơn giản thường có các kích thước tổng thể như hình sau

tại mặt cắt trên gối của dầm chiều rộng của sườn dầm dược định ra theo tính toán và ứng suất kéo chủ tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sườn dầm không thay đổi trên suốt chiều dài dầm

đối với dầm nhịp giản đơn l 20m ta có thể chọn

bw= 200300 mm t chọn bw= 200 mm

1.4 chiều dày bản cánh h f

- -chiều dày bản cánh phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục bộ của vị trí xe và

sự tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác khi cầu không có dầm ngang thì bản cánh nên chọn dầy hơn Đối với dầm đúc tại chỗ chiều dầy bản cánh không nhỏ hơn 1/20 lần khoảng cách trống giữa các đường gờ, nách dầm hoặc sườn dầm còn đối với dầm đúc sẵn thì không được nhỏ hơn 50mm theo 22TCN-272-05 thì hf

bf+3000

30 ≥ 165mm bf khoảng cách trung bình hai tia dầm

- Giả sử chọn chiều dày bản cánh hf = 170mm

- khoảng cách tim giữa hai dầm

- Bề rộng cánh tính toán của dầm biên lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm

trong kề bên, cộng thêm trị số nhỏ nhất của:

- 1

8𝑙

-( 6hf + 0.5bw)

-chiều dài phần cánh hẫng

Khi tính bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hiệu có thể lấy bằng khẩu

độ tính toán đối với các nhịp giản đơn và bằng khoảng cách giữa các điểm thay đổi mômen uốn (điểm uốn của biểu đồ mômen) của tải trọng thường xuyên đối với các

nhịp liên tục, thích hợp cả mômen âm và dương

Có thể chọn:

-bề rộng bầu dầm b1 30÷45cm

- Chiều cao bầu dẩm (h1): Đối với dầm đúc tại chỗ thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn 140cm và 1/16 khoảng cách trống giữa các đường gờ hoặc khoảng cách giữa các dầm ngang Đối với dầm đúc sẵn thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn 125 mm có thể chọn: h1= 20÷30cm

Tiếp giáp giữa sườn dầm và bầu dầm thường cấu tạo vát 1:1

1.9 quy đổi tiết diện tính toán

chiều dày cánh mới:

2.1.1 vẽ đường ảnh hưởng cảu momen tại các tiết diện

chiều dài nhịp tính toán là 15 ta chia dầm thành 10 đoạn mỗi đoạn 1,5m vẽ đường ảnh hưởng momen tại các tiết diện

Đường ảnh hưởng momen

2.1.2 tính toán

Để tính toán toán momen tại mặt cắt nào đó ta tiết hành xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng momen tại mặt cắt ấy tính diện tích đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng đều và tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng tập trung a- đối với TTGH cường độ momen M tại mặt cắt thứ (i) nào đó của dầm được xác định theo công thức sau

3.15

Ta tiến hành chất tải lên đường ảnh hưởng momen như sau

laneload DW

0.92

laneload DW

1.2m

110KN 110KN

0.682.16

1.54

laneload DW

1.2m

110KN 110KN

1.86 0.57

2.79

laneload DW

1.2m

110KN 110KN

1.88 1.02

3.12

4.3m 4.3m

1.2m

110KN 110KN

DC

3.75

dah M5

Ta tính được momen như ở bảng dưới đây

0.2 0.8

0.7 0.3

dah V2

dah V3

dah V4

dah V5

- Để tính lực cắt tại mặt cắt nào đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng lực

cắt tại mặt cắt ấy Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng rải đều và tính

tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng tập trung

a) Đối với TTGH cường độ, lực cắt V tại mặt cắt thứ (i) nào đó của dầm được xác định theo

Ta chất tải lên đường anh hưởng lực cắt như sau

4.3m 4.3m

dah V0 1

0.1 0.62 0.33

laneload DW

4.3m 4.3m

0.82

laneload DW

4.3m 4.3m

0.2

dah V2

0.62 0.42 0.13

laneload DW

4.3m 4.3m

0.7 0.3

dah V3

laneload DW

4.3m 4.3m

0.6 0.4

dah V4

Ta tính được lực cắt như bảng dưới đây

So sánh hoạt tải do truckload gây ra hiệu ứng lực cắt lớn hơn hoạt tải tandemload gây ra nên

ta lấy giá trị này để tính toán thiết kế dầm

Ta vẽ được biểu đồ bao lực cắt như sau

4.3m 4.3m

0.5

dah V5

3 tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt giữa dầm

-chiều cao có hiệu của dầm

Ta thấy Mr < Mu (Mu – momen uốn do ngoại lực tác động tại tiết diện giữa dầm )thì chiều cao của khối ứng suất tương đương lớn hơn chiều cao cảu bản cánh , tức là trục trung hòa đi qua sườn dầm tính toán theo tiết diện hình chữ T

412.0 330.2

249.8

0.85f'c

 trình tự tính toán tiết diện hình chữ T như sau

giả sử khái thác hết khả năng chịu lực của tiết diện

Từ phương trình cân bằng momen xác định chiều cao vùng betong chịu nén khi đó phương trình xác định chiều cao vùng nén

M 0,85.f b a d 0,85 f b b h d

Đặt

1 ,

, w

0,85 .( ) ( )

2(d ) B

phương án số hiệu

thanh thép A1 cm

2 số thanh thép As cm

- bố trí thành 4 hàng 3 hàng mỗi hàng 4 thanh và một hàng còn lai 2 thanh

Sơ đồ bố trí cốt thép chủ tại mặt cắt giữa dầm

*kiểm tra tiết diện

-khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đếntrọng tâm cốt thép chịu kéo

a

c



   cm

Vì c > hf nên trục trung hòa đi qua sườn dầm

*kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa

Từ các điều kiện đã kiểm tra dầm đảm bảo điều kiện về TTGHCĐ

4 vẽ biểu đồ bao vật liệu

Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính toán với mặt cắt có momen lớn nhất sẽ lần lượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao momen tại mỗi vị trí tiết diện có số thanh thép cắt bớt đi phải luôn đảm bảo điều kiện Mr>Mu

Số thanh thép cắt đi phải luôn đảm bảo tính đối xứng và phù hợp với yêu cầu cấu tạo có ít nhất 1/3 số thanh thép chủ được kéo về neo ở gối không được cắt và uốn cốt thép ở góc cốt thép đai không được cắt hai thanh cạnh nhau trên cùng một mặt cắt

Tại mỗi mặt cắt phải xác định lại diện tích cốt thép ,vị trí trục trung hòa , chiều cao khối ứng suất tương đương và momen kháng tính toán tai tiết diện có cắt thép

*tính toán điểm cắt của lần 1

Sau khi cắt 2 thanh thép ở lớp trên cùng thì trọng tâm đám cốt thép chịu kéo sẽ là

4 40 4 105 4 170

105( )12

Giả sử trục trung hòa đi qua sườn dầm lúc này chiều cao khối ứng suất vùng chịu nén là

mm

Chiều cao có hiệu là ds = h-y = 1000-92 =908 mm

Giả sử trục trung hòa đi qua sườn dầm

Lúc này chiều cao khối ứng suất vùng chịu nén là

a<1.h f  trục trung hòa đi qua cánh dầm và điều giả sử là sai

Chiều cao khối ứng suất chịu nén tính theo công thức

,

3870.420

11,950,85 0,85.800.20

Vậy điều giả sử là sai  Mr < Mu

* tính toán điểm cắt với lần 3

Trọng tâm đám cốt thép là

4.40 2.105 2.170

88, 758

Chiều cao có hiệu là ds = h-y= 1000-71= 911,25mm

Giả sử trục trung hòa đi qua sườn dầm

Lúc này chiều cao khối ứng suất chịu nén sẽ là

Tính toán tương tự ta thấy a<1.h f

Và chiều cao khối ứng suất chịu nén tính theo công thức sau

.

,

3096.420

9,560,85 0,85.800.20

Vị trí trục trung hòa

2 10 38,7 Đi qua cánh 11,95 1240,71

Phương án cắt cốt thép

*hiệu chỉnh biểu đồ bao momen

- lượng cốt thép tối thiểu phải thỏa mãn

1, 2 ;1, 3 

Khi M u  0,9M cr thì điều kiện lượng cốt thép tối thiểu sẽ là M r  1,3M u điều này có nghĩa là

khả năng chịu lực của dầm phải bao ngoài đường 4

(51, 84 60, 98) 20.(100 18, 66 22.5) 437830, 4812

(60, 98 ) 30.22, 5 1697800, 77

Ig = 2797756,57

-cường độ chịu kéo khi uấn của bêtông : fr

- tại đoạn Mu = 1,2Mcr ta giữ nguyên biểu đồ Mu

- trong đoạn 0,9Mcr Mu 1,2Mcr vẽ đường nằm ngang với giá trị 1,2Mcr

- tại đoạn Mu = 0,9Mcr vẽ đường ,

 xác định diểm cắt lý thuyết

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

để xác định điểm cắt lý thuyết ta chỉ cần vẽ biểu đồ momen tính toán Mu và xác định điểm giao của biểu đồ M u

- chiều dài phát triển lực ld : chiều dài này không được nhỏ hơn tích số chiều dài triển khai cốt thép cơ bản ldb với các hệ số điều chỉnh đồng thời nhỏ hơn 300mm trong đó ldblấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị sau :

A l A

Với Act là diện tích cần thiết khi tính toán

Att là diện tích cốt thép bố trí thực tế

Ta có Ld = 1.0,75.726,9=545,175

Biểu đồ bao vật liệu

5 tính toán chống cắt

Biểu thức kiểm toán .Vn V u

Vn sức kháng cắt danh định được lấy bằng giá trị nhỏ hơn Vn= Vc+Vs

+ hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo

+ góc nghiêng của ứng suất nén chéo

+ , được xác định bằng cách tra đồ thị và tra bảng

+  góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc 

3280 4400 5360

A

A B

B

C C

4/3 Mu

1752.64 1654.15 1445.07 1240.17 1010.36 7500

545.13 911.25

di?m c?t

lý thuy?t di?m c?t

th? c t?

+  hệ số sức kháng cắt với bê tông ở đây là 0.9

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

+Vs khả năng chịu cắt của cốt thép

+Vc khả năng chịu cắt của bê tông

Tại mỗi mặt cắt cách gối một đoạn dv tương ứng,giả sử góc nghiêng của ứng suât nén chính

θ và tính biến dạng dọc trong cốt thép chịu uốn: Giả sử trị số góc θ=650 tính biến dạng cốt thép chịu kéo

𝑀𝑢

𝑑𝑣+0.5𝑉𝑢𝑐𝑜 𝑔𝜃

𝐸𝑠𝐴𝑠 ≤0.002 Dùng các giá trị v/fc, và 𝜀𝑥 xác định θ bằng cách tra bảng rồi so sánh với giá trị θ giả định Nếu sai số lớn tính lại 𝜀𝑥 và lại xác định θ đến khi θ hội tụ thì dừng lại.Sau đó xác định hệ

số biểu thị khả năng truyền lực kéo bêtông β

Ta lần lượt nội suy từng truong hợp như sau

5.4 tính toán sức kháng cắt cần thiết của cốt đai

lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5

60 28.8502896 32.8956802 32.3664034 32.4288711000* 0.09740805 0.48580016 0.41375587 0.42225886 0.4212424

Av diện tích cốt đai trong cự ly (mm2)

fy giới hạn chảy quy định của cốt đai

chọn cốt thép đai số 10 d= 9,5

diện tích mặt cắt ngang một thanh là Av=2x71=142(mm2)

Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu

Điều kiện kiểm tra Av > Avmin

Ta có bảng sau

Từ vị trí gối dầm đến vị trí 1 ta bố trí thép đai với bước 140 mm

Từ vị trí 1 đến vị trí số 2 ta bố trí thép đai với bước 170 mm

Từ vị trí 2 đến vị trí 3 ta bố trí thép đai với bước thép với bước thép 270 mm

Từ vị trí 3 đến vị trí giữa nhịp ta bố trí thép đai với bước thép là 240 mm

6 tính toán kiểm toán nứt

-Tại một mặt cắt bất kì thì tuỳ vào giá trị nội lực bêtông có thể bị nứt hay không.Vì thế để tính toán kiểm toán nứt ta kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay không -Để tính toán xem mặt cắt có bị nưt hay không người ta coi phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang là tuyến tính và ứng suất kéo fc của bêtông

6.1 kiểm tra tiết diện ở giữa dầm có bị nứt hay không

Momen quán tính của tiết diện nguyên Ig= 2797756,57 cm4

Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông fr=0,63 20 =2,8 Mpa

ứng suất kéo của bê tông

6

10

1024,32.10

.609,8 22,32,8.10

+A diện tính phần bê tông có trọng tâm với cốt thép và được bao bởi các mặt cắt

ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa chia số lượng thanh bằng cách tìm ngược và giải phương trình

fs= 1/3 30000 1/3

472, 55 ( c ) (50.5117,14)

Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép

tính diện tích tương đương của tiết diện khi bị nứt

8.324037,37

-Xác định vị trí trục trung hoà dựa vào phương trình mômen tĩnh với trục

trung hoà bằng không:

Tính ứng suất trong cốt thép fs = n.(y-d1)

Ma là momen tính toán ở trang thái giới hạn sử dụng và bằng 1024,32 KN.m

- tính momen quán tính của tiết diện khi đã bị nứt

7 tính toán dộ võng do hoạt tải gây ra

- xác định vị trí 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

Xét trường hợp cả ba trục đều nằm ở trong nhịp vị trí bất lợi của xe được xác định theo công thức sau

 Tính toán lại độ võng giữa nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra

Độ võng ta vừa tính ở trên 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 võng chỉ do một mình xe tải thiết kế