Đồ án kết cấu bê tông cốt thép thiết kế cầu máng

Khuyến khích sử dụng phần mềm phân tích kết cấu SAP2000 trong tính toán xác định nội lực của các bộ phận kết cấu cầu máng hoặc tổng thể mặt cắt ngang cầu máng... • Tổ hợp tải trọng c

Bài giảng

ĐỒ ÁN KẾT CẤU

BÊ TÔNG CỐT THÉP

CEI487

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Công trình – Bộ môn kết cấu công trình

Bộ môn kết cấu công trình P418 – A1

Giảng viên: PGS.TS Vũ Hoàng Hưng

Email: hung.kcct@tlu.edu.vn

ĐỒ ÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

THIẾT KẾ CẦU MÁNG

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Yêu cầu thiết kế

Chương 2: Thiết kế lề người đi

Khi kênh đi qua vùng trũng hoặc có địa hình thấp

Cầu máng Magdeburg qua sông Elbe

tại miền Trung nước Đức

Cầu máng Pont du Sart - Bỉ

Cầu máng Edstone - Anh

Cầu máng Tào Hà – Trung Quốc̉

Cầu máng chuyển nước Nam Bắc– Trung Quốc̉

Cầu máng BTCT sông Âm – Thanh Hóa

Cầu máng sông Cầu Chày Cầu máng sông Hép

Cầu máng BTCT Ngàn Trươi – Hà Tĩnh

Cầu máng BTCT Căm Xe – Tây Ninh

Kênh máng BTCT Phước Hòa – Tây Ninh

5/17/2020

Yêu cầu đồ án môn học:

• Thiết kế kênh dẫn nước qua vùng trũng

Yêu cầu chung

• Thuyết minh: (35÷40) trang

– Nêu chi tiết các bước tính toán cho từng hạng

mục theo các bước tính toán

– Vẽ hình thể hiện cách bố trí

• Bản vẽ: (A1)

– Thể hiện chi tiết mặt cắt dọc, ngang, các lớp

thép cho các hạng mục theo đúng yêu cầu

L (m)

Bề rộng B (m)

Hmax (m) Mác BT

Nhóm thép

Số nhịp

A SỐ LIỆU THIẾT KẾ (Số liệu chung)

• Độ vượt cao an toàn: d = 0,5m

• Tải trọng gió: qg = 1,2 kN/m2

 Gió đẩy: Hệ số kgió đẩy = 0,8

 Gió hút: Hệ số kgió hút = 0,6

• Cầu máng thuộc công trình cấp III

• Dung trọng bê tông: b = 25 kN/m3

• Bề rộng vết nứt giới hạn: angh = 0,24 mm

• Độ võng cho phép: [f/l] = 1/500

• Tải trọng người đi: qng = 200 kG/m2 = 2 kN/m2

• Bước 5: Kiểm tra biến dạng, Kiểm tra nứt

• Bước 6: Kiểm tra võng

 Tải trọng tiêu chuẩn q c  Kiểm tra nứt, tính bề rộng vết nứt, độ võng (TTGH II)

 Tải trọng tính toán q tt = q c nt  Xác định cốt thép dọc chịu lực, cốt đai và cốt

xiên (nếu cần) (TTGH I)

 Bước 3: Xác định nội lực (tính tay, tra bảng, hoặc dùng phần mềm)

 Bước 4: Tính toán và bố trí cốt thép:

• Cốt dọc chịu lực tại mặt cắt có Mmax (bố trí 4  5 thanh/m với KC dạng bản)

• Cốt cấu tạo (4  5 thanh/m vuông góc với cốt chịu lực với KC dạng bản)

• Tính toán cốt thép đai, xiên cho mặt cắt có Qmax (phương pháp TTGH)

 Bước 5: Kiểm tra nứt (mặt cắt có Mmax):

• Mặt cắt cho phép xuất hiện khe nứt: nếu bị nứt, tính an<angh

• Mặt cắt không cho phép xuất hiện khe nứt, nếu bị nứt  đề ra giải pháp khắc

LƯU Ý!

Khuyến khích sử dụng phần mềm

phân tích kết cấu SAP2000 trong tính

toán xác định nội lực của các bộ phận

kết cấu cầu máng hoặc tổng thể mặt cắt

ngang cầu máng

Giá trị tính toán

Lập bảng thống kê tải trọng

I LỀ NGƯỜI ĐI

1.3 Xác định nội lực

Mmax = qL2/2

Qmax = qL

Cách 1: Theo sơ đồ tải trọng q = qbt+ qng(trong tính

toán bỏ qua khai báo vật liệu và kích thước)

Sử dụng SAP2000 xác định nội lực lề đi

TH = 1,05qbt+ 1,2qng

qbt

qng

M

Cách 2: Theo sơ đồ tải trọng q = qng(trong tính toán

cần khai báo vật liệu và kích thước lề đi)

TH = 1,05DEAD + 1,2qng

M Q

II - THIẾT KẾ VÁCH MÁNG

• Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách gồm:

– Mô men tập trung do người đi trên lề truyền xuống: Mng

– Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: Mbt

– Áp lực nước tương ứng với Hmax: qn

– Áp lực gió (gồm gió đẩy và gió hút): qg

• Các tải trọng này gây ra 2 trường hợp: căng trong và căng ngoài

vách máng

– Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất: Mbt, qgđ

(gió đẩy, máng không có nước và không có người đi trên lề)

– Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất: Mbt, Mng, qn, qgh

(gió hút, trong máng có nước và trên lề có người đi)

II VÁCH MÁNG

2.3 Xác định nội lực

Sử dụng SAP2000 xác định nội lực vách máng

CN = 1,05M + 1,3q

II VÁCH MÁNG

2.4 Tính toán và bố trí cốt thép

• Tính toán và bố trí cốt thép dọc:(mặt cắt ngàm)

CK chịu uốn, tiết diện chữ nhật b = 100cm, h = 20cm, a = 2cm

Tính toán cốt thép cho 2 trường hợp căng trong và căng ngoài

II VÁCH MÁNG

2.5 Kiểm tra nứt

• Kiểm tra cho trường hợp căng trong

• Điều kiện để tiết diện đáy máng không bị nứt:

nc Mc Mn= 1 Rkc Wqđ

• Nếu mặt cắt sát đáy máng bị nứt, tính toán an= an1+ an2

an1, an2- Bề rộng khe nứt do tải trọng tiêu chuẩn tác dụng dài

III - THIẾT KẾ ĐÁY MÁNG

III ĐÁY MÁNG

3.1 Sơ đồ tính toán

• Cắt 1m dài vuông góc với chiều dòng chảy, đáy máng được

tính như một dầm liên tục 2 nhịp có gối đỡ là các dầm dọc

– Chiều dày bản đáy: hđ= 2025 cm

– Bề rộng đáy máng: B

– Chiều dài nhịp: l = 0,5(B+2h4-bd)

– Chọn sơ bộ bề rộng dầm đỡ: bd= 3035cm

III ĐÁY MÁNG

3.2 Tải trọng tác dụng

Tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy máng gồm:

• Tải trọng bản thân đáy máng: qđ

• Tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền xuống: Mbt

• Áp lực nước ứng với cột nước Hmax: Mn max

• Áp lực nước ứng với cột nước nguy hiểm (Hngh): Mn ngh

Hnghlà cột nước gây ra mô men uốn căng trên lớn nhất tại mặt

cắt trên gối giữa, Hngh=

• Tải trọng gió: Mgh , Mgđ(2 TH: gió trái và gió phải)

• Tải trọng do người đi trên lề truyền xuống: Mng

2l

– Tổ hợp lại thành các trường hợp tải trọng gây bất

lợi nhất cho các mặt cắt cần tính toán.

• Cách 2: (tham khảo) Dùng phần mềm Sap2000 vẽ

biểu đồ bao nội lực.

a, Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng

do trọng lượng bản thân lề truyền xuống (qđ, Mbt):

b, Nội lực do áp lực nước ứng với Hmax(qmax, Mnmax):

c, Nội lực do áp lực nước ứng với Hngh(qngh, Mngh):

d, Nội lực do tải trọng người đi lề bên trái (Mng):

e, Nội lực do tải trọng người đi lề bên phải (Mng):

f, Nội lực do áp lực gió thổi từ trái sang phải (Mgđ , Mgh):

g, Nội lực do áp lực gió thổi từ phải sang trái (Mgđ, Mgh):

Sử dụng SAP2000 xác định nội lực đáy máng

• Các trường hợp tải trọng gây bất lợi nhất

cho các mặt cắt cần tính toán:

1, TH tải trọng gây mô men căng trên lớn nhất tại mặt cắt

sát vách:

(Dẫn nước trong máng với chiều cao Hmax, người đi lề

bên trái và có gió thổi từ phải sang trái)

 M1= Ma+ Mb+ Md+ Mg

2, TH tải trọng gây mô men căng dưới lớn nhất tại mặt

cắt giữa nhịp:

(Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh , người đi

trên lề phải và có gió thổi từ trái sang phải)

 M2= Ma+ Mc+ Me+ Mf

3, TH tải trọng gây mô men căng trên lớn nhất tại mặt

cắt trên gối giữa:

(Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh, không có

người đi trên lề và có gió thổi từ phải sang trái hoặc

ngược lại)

 M3= Ma+ Mc+ Mf( hoặc Mg)

III ĐÁY MÁNG

3.4 Tính toán và bố trí cốt thép

• Tính toán và bố trí cốt thép cho 3 mặt cắt nguy hiểm trên đáy

máng:

– Mặt cắt sát vách máng chịu mômen căng trên lớn nhất M1

– Mặt cắt giữa nhịp chịu mômen căng dưới lớn nhất M2

– Mặt cắt trên gối giữa chịu mômen căng trên lớn nhất M3

• Tính toán như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b=1m; h=hđ

• Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng (chỉ đặt cốt xiên nếu

cần): knncQ < k1mb4Rkbh0 Không cần đặt cốt ngang

• Cốt thép chịu lực lớp trên: 45 thanh/1m

• Cốt thép chịu lực lớp dưới: 45 thanh/1m

• Dọc theo chiều dòng chảy bố trí cấu tạo: 5 thanh/1m

III ĐÁY MÁNG

3.5 Kiểm tra nứt

• Kiểm tra tại 2 mặt cắt: mặt cắt sát vách và giữa nhịp

• Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:

nc Mc  Mn= 1 Rkc Wqđ.

Sử dụng SAP2000 xác định nội lực mặt cắt

ngang máng??

IV - THIẾT KẾ DẦM ĐỠ GIỮA

như cấu kiện chịu uốn.

• Trường hợp căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối thứ 2: (M

-max )Tiết diện chữ T cánh kéo  Tính toán như đối với tiết diện chữ

nhật bdx hd

• Trường hợp căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp biên: (M+

max) Tiết diện tính toán hình chữ T cánh nén:

b = bd , h = hd , bc’= B/2, hc’=hđ

• Kiểm tra cho 2 mặt cắt có M

-max (Tiết diện chữ T cánh kéo) và