HUONG DAN dồ AN MON học BTCT

1.6.Chọn kích thước bầu dầm b 1 ,h 1 : Kích thước phần bầu dầm phải căn cứ vào việc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm đểquyết định số lượng thanh, khoảng cách các thanh.. a- Đối với

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

Chiều cao dầm chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng Chiều cao có thể chọn

sơ bộ theo các công thức sau:

30

f f

Bề rộng cánh tính toán của dầm biên lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm trong kềbên, cộng thêm trị số nhỏ nhất của:

8l

- 6h f 0,5b w

- Chiều dài của phần cánh hẫng

Khi tính bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hiệu có thể lấy bằng khẩu độtính 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 cảmômen âm và dương

Ở đây, giả sử lấy: b170cm

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

Kích thước phần bầu dầm phải căn cứ vào việc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm đểquyết định ( số lượng thanh, khoảng cách các thanh) Tuy nhiên khi chọn sơ bộ ban đầu ta chưabiết cốt thép chủ là bao nhiêu nên phải tham khảo các đồ án điển hình và nên đảm bảo kíchthước sao cho bề rộng bầu phải bố trí được tối thiểu 4 cột cốt thép và chiều cao bầu phải bố tríđược tối thiểu 2 hàng cốt thép

Có thể chọn:

- Bề rộng bầu dầm: b1 30 45� cm

được nhỏ hơn 14 cm và 1/16 khoảng cách trống giữa các đường gờ hoặc khoảng cách giữa cácdầm ngang Đối với dầm đúc sẵn thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn 125 mm Có

Ở đây lấy trọng lượng thể tích của bê tông :  c 25kN m/ 3

1.8 Quy đổi tiết diện tính toán:

Hình 1 Quy đổi tiết diện

Chiều dày cánh mới:

w f

f

b b

S h

S h

2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

2.1 Xác định mô men.

2.1.1.Vẽ đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

- Giả sử chiều dài nhịp tính toán : l18m

- Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với các mặt cắt đánh số từ 0 đến 10, mỗi đoạn dầmdài 1,8m

- Đường ảnh hưởng mômen tại các tiết diện:

9 2

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

mô men tại mặt cắt ấy Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng rải đều và tínhtung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng tập trung

a- Đối với TTGH cường độ, mô men M tại mặt cắt thứ (i) nào đó của dầm được xác định theocông thức sau:

§ ah M5 4.5

4,3m

DC DW LaneLoad

y2, y4

TruckLoad 4,3m

1,2m

TandemLoad

y5

Hình 5 Xếp tải lên đường ảnh hưởng mô men

Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

2

M m

tan ,

dem

i cd M

,

truck

i sd M

tan ,

dem

i sd M kNm

0,3 0,7

0,4 0,6

0,5 0,5

-

Để tính lực cắt tại mặt cắt nào đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởnglực cắt tại mặt cắt ấy Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng rải đều và tínhtung 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 theocông thức sau:

V �� DC DW   mg P   k mg IM �LL y ��b- Đối với TTGH sử dụng, lực cắt V tại mặt cắt thứ (i):

V �� DC DW    mg P   k mg IM �LL y ��Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt 0; 1 và 5:

LaneLoad TruckLoad

§ ah V1 0,9

0,1

+ -

DC DW LaneLoad TruckLoad

1,2m

TandemLoad

y2 y5

y4

§ ah V5 0,5

0,5

+ -

Hình 8 Xếp tải lên đường ảnh hưởng lực cắt

Để tiện tính toán ta có thể lập bảng theo mẫu sau:

( )

V m

( )

V m



 ,

truck

i cd V

tan

i cd V

,

truck

i sd V

tan

i sd V kN

Hình 9 Biểu đồ bao lực cắt V (KN)

3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM

Chiều cao có hiệu (chiều cao làm việc) của dầm có thể lấy:

Thấy: M r M u 2603,186kNm (M - Mụ men uốn do ngoại lực tỏc động tại tiết diện u

giữa dầm) thỡ chiều cao của khối ứng suất chữ nhật tương đương nhỏ hơn chiều cao bản cỏnh,tức là trục trung hũa đi qua bản cỏnh, tớnh như tiết diện chữ nhật

Biểu đồ

T= A fs y

Biểu đồ Mặt cắt

* Trỡnh tự tớnh toỏn tiết diện chữ nhật như sau:

Giả sử khai thỏc hết khả năng chịu lực của tiết diện:

Giả sử cốt thộp chịu kộo đó bị chảy dẻo: f s  f y

Từ phương trỡnh cõn bằng mụmen xỏc đỡnh chiều cao vựng bờ tụng chịu nộn

Khi đú phương trỡnh xỏc định chiều cao vựng nộn :

c s

45 65 110 65 45

330

Hình 10 Sơ đồ bố trí cốt thép chủ tại mặt cắt giữa dầm

*Kiểm tra lại tiết diện:

-Ta có: A s 77, 4 cm2

-Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm đám cốt thép:

 1

4 40 4 105 4 170

12612

*Kiểm tra lượng cốt thép tối đa:

1

6, 43

0,068 0, 420,8.117, 4

4 VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU

Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có mômen lớn nhất sẽ lầnlượt được cắt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen Tại mỗi vị trí tiết diện có số thanh thépcắt bớt đi, phải luôn đảm bảo điều kiện: M r �M u

Số thanh thép cắt bớt đi luôn đảm bảo tính đối xứng và phù hợp với yêu cầu cấu tạo Có

ít nhất 1/3 số thanh cốt thép chủ được kéo về neo ở gối Không được cắt hoặc uốn cốt thép ở góccốt thép đai Không được cắt 2 thanh cạnh nhau trên cùng mặt cắt

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

Vị trí mặt cắt

Số thanh

truck

i cd M

M kNm

*Hiệu chỉnh biểu đồ bao mômen:

- 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 nàycó

-Tìm vị trí mà Mu=1.2Mcr và Mu=0.9Mcr Để tìm được các vị trí này ta xác định khoảng cách

x1,x2 nội suy tung độ của biểu đồ momen ban đầu

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

-Tron 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

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

ΦMu

*Xác định điẻm cắt thực tế:

trị lớn nhất trong giá trị sau:

+15 lần đừơng kính danh định=15×22=330(mm)

+ lần chiều dài nhịp = ×18000=900(mm)

thép cơ bản ldb với các hệ số điều chỉnh, đồng thời không nhỏ hơn 300(mm).Trong đó, ldb lấy giátrị lon nhat trong hai giá trị sau:

V.TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT :

- Biểu thức kiểm toán:φ.Vn>Vu

Vn:Sức kháng cắt danh định, được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của:Vn=Vc+Vs

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

+θ: Góc nghiêng của ứng suất nén chéo

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

+α: Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc , α =900

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

+Av: Di ện t ích c ốt th ép b ị c ắt trong c ự ly s (mm)

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

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

Bước 2:Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của bêtông vùng nén

Điều kiện kiểm tra là lực cắt Vu tại mỗi mặt cắt<sức kháng tính toán Vr tương ứng mặt cắtđó.Trong đó Vr= φxVn=φx(0.25f’

u v

f và  xác định θ bằng cách tra bảng rồi so sánh với giá trị θ giả định Nếux

sai số lớn tính lại  và lại xác định θ đến khi θ hội tụ thì dừng lại.Sau đó xác định hệ số biểu thịx

khả năng truyền lực kéo bêtông β

Trong đó:Av:diện tích cốt đai trong cự li s(mm2)

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

-Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

Điều kiện kiểm tra : Av>Avmin

Bước 6:Kiểm tra điều kiện cốt thép dọc không bị chảy dẻo dưới tác dụng của tổ hợp mômen, lực dọc và lực cắt.

s v

s v

Kếtluận

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=150(mm)

- Từ vị trí cắt 2 đến vị trí cắt tiếp theo (vị trí 3) ta bố trí bước cốt đai s=180(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 kì thì tuỳ vào giá trị nội lực bêtông có thể bị nứt hay không.Vì thế để tínhtoán 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

Mặt cắt ngang tính toán

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

-Diện tích của mặt cắt ngang:Ag

Bứoc 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.

- Điều kiện kiểm tra: fs<fsa

+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 lượng thanh.Bằng cáchtìm ngược và giải phương trình:

*Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép

-Tính diện tích tương đương của tiết diện khi bị nứt

Es=2x105Mpa

Ec=0,043.γc1,5 x =0,043x24001,5 x =26752,5(Mpa)-Tỷ lệ môđun đàn hồi giữa cốt thép và bêtông:

n= = =7,48

=> chon n=8

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

S= hƒ×(b-bw)×+bw×(h-y) -n ×As×(y-d1)

S=18,667×(170-20)×+20×(130-y)× -8×46,44×(y-11)=0

Giải ra được y=97.96(cm)

-Tính ứng suất trong cốt thép :ƒs=n (y-d1)

-Tính mômen quán tính của tiết diện khi đã bị nứt:

2 w

fs=259,17MPa< fsa=312MPa � thoả mãn

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

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

E=Ec=26752,5(Mpa).Môđun đàn hồi của bêtông.

- Xác định mômen quán tính hữư hiệu I

*Tính toán độ võng tại 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 taphải xét đến các hệ số này

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