Đồ án kết cấu bê tông cốt thép B = 4.2m L = 28m

Đồ án bê tông cốt thép thức hiện năm 2021 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

A TÀI LIỆU THIẾT KẾ

Kênh dẫn nước đi qua một vùng trũng, với những ưu điểm như tổn thất nước qua cầumáng không đáng kể, dễ quản lý vận hành do lưu lượng bùn cát qua cầu máng là khôngnhiều nên dễ nạo vét hơn nước cầu máng là công trình dẫn nước kiểu hở nên dễ dàngkiểm tra sửa chữa, mặt khác còn có thể tận dụng làm cầu giao thông cho người qua lại đặcbiệt cần thiết cho các vùng hẻo lánh xa xôi Sau khi so sánh đánh giá chọn ra phương ánxây dựng một cầu máng bằng bê tông cốt thép

Sơ đồ cầu máng1.Thân máng 2.Trụ đỡ 3.Nối tiếp (liên hệ nếu cần bản cad)

1 2

Dùng bê tông mác M200, cốt thép nhóm CII

Dung trọng bê tông b 25kN m3

80 cm1.1.1.1.1 Sơ đồ tính toán lề người đi

q = 5,025 kN/m

M

Q-

- Chiều cao vách: Hv = Hmax +  = 2,1 + 0,5 = 2,6 m

- Bề dày thay đổi dần : hv = 12  20 cm

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

- Áp lực nước tương ứng vơi Hmax: qn

- Áp lực gió ( gồm gió đẩy và gió hút ): q q gd; gh

Các tải trọng này gây nên 2 trường hợp: Căng trong và căng ngoài vách máng

2.2.1 Trường hợp căng ngoài

Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất: M q bt, gd

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

2.2.2 Trường hợp căng trong.

Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất :M M q bt; ng; nmax;q gh

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

T Loại tải trọng Giá trị tiêu chuẩn Hệ số vượt tải

Giá trị tính toán

1 Tải trọng bản thân Mbt 0,8 kNm 1,05 0,84 kNm

2 Tải trọng người đi Mng 0,64 kNm 1,2 0,768 kNm

3 Tải trọng gió đẩy qgđ 0,96 kN/m 1,3 1,248 kN/m

4 Tải trọng gió hút qgh 0,72 kN/m 1,3 0,936 kN/m

2.3 Xác định nội lực

2.3.1 Trường hợp căng ngoài

Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm)

kNm M

4,219

0,84

bt gd

3,245 kN Q

0 kN Q +

Hình 2-3: Biểu đồ nội lực vách máng trong trường hợp căng ngoài

2.3.2 Trường hợp căng trong

Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (tại ngàm)

 Momen :

0,84

bt

M  kNm (căng thớ trong)0,768

ng

M  kNm (căng thớ trong)

max max max

20,066

n n

Q kNnmax31,099

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

2.4.1 Trường hợp căng ngoài (M = 3,379 kNm).

Kiểm tra: minbh0 0,1%.100.18 1,8 cm2 F a minbh0

 Chọn thép và bố trí thép chịu lực lớp ngoài 4 8 /1 (2,01 m cm2) theo phương vuông vớiphương dòng chảy

2.4.2 Trường hợp căng trong (M= 24,838 kNm)

2 0

1.90.100.18.0,103

5, 62 1,1.2700

b n a

 Chọn và bố trí thép chịu lực lớp trong 5 12 /1 (5, 65 m cm2) theo phương vuông vớiphương dòng chảy

2.4.3 Kiểm tra điều kiện tính toán và bố trí cốt thép ngang:

 Thép cấu tạo: Dọc theo phương dòng

chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 4 8 /1m

Hình 2-5 Bố trí thép vách máng

 8 a=250 a=250

 6

a=2508

 8 a=250

 12 a=200

a

n

a ngh

a ngh a n

Sơ bộ chon kích thước đáy máng như sau:

Chiều dày bản đáy: h d 25cm

Bề rộng đáy máng:B4, 2m

Chọn sơ bộ bề rộng dầm đỡ:b d 30cm

Chiều dài nhịp: l0,5(B2h b d) 0,5(4, 2 2.20.0,01 30.0,01) 2,15    m

B = 4,2 m

Hình 3-1.Sơ đồ tính toán đáy máng

3.2 Tải trọng tác dụng.

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

3.2.1 Tải trọng bản thân dáy máng: q đ

3.2.4 Áp lực nước ứng với cột nước ứng với cột nước nguy hiểm (H ngh ): M ngh

Cột nước nguy hiểm Hngh là cột nước gây ra momen uốn căng trên lớn nhất tại mặt cắt trêngối giữa

2,151,52

Tra phụ lực 18, 21( giáo trình kết cấu bê tông cốt thép ĐH- Thủy Lợi ).

Vẽ biểu đồ nội lực cho các tải trọng độc lập tác dụng lên đáy máng.Tổ hợp lại thành cáctrường hợp tải trọng gây bất lợi cho các mặt cắt cần tính toán và bố trí cốt thép: mặt cắtsát vách, mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt trên gối giữa

3.3.1 Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân

kNm M

Q kN

(M Q g, g

- tra bảng 18 trang 167 SGK;  , tra bảng 21 trang 179 giáo trình Kết cầu

BTCT)

Hình 3-1: Biểu đồ nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trong do trong lượng bản

thân lề người đi truyền xuống

3.3.2 Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước H max (q max ,M nmax ):

M M gl  M  M

2

2,15

n g

M

l M

-22,685 36,01 +

Hình 3-2: Biểu đồ áp lực tương ứng với cột nước Hmax

3.3.3 Nội lực áp lực nước tương ứng với cột nước nguy hiểm (H ngh ).

-3,806

7,61

M kNm 3,806

- Q kN

kNm M

M = 0,768 kNmng

+

Hình 3-4: Nội lực do tải trọng người đi trên lề trái tác dụng xuống (Mng)

3.3.5 Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải (M ng ):

0,192

M kNm

Hình 3-5: Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải tác dụng xuống (Mng)

3.3.6 Nội lực do gió thổi từ trái sang phải (M gđ ; M gh ).

M = 3,164 kNm

Q kN

3,164 kNm M

gh

M = 4,219 kNmgd

4,219

1,349 2,085

2,15

Hình 3-6: Biểu đồ nội lực do tải trọng gió thổi từ trái sang phải gây ra (Mgđ; Mgh)

3.3.7 Nội lực do gió thổi từ phải sang trái (M gđ ; M gh ).

+ +

M = 4,219 kNmgd0,264

- TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :

Dẫn nước trong máng với chiều cao Hmax có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên và cógió thổi từ phải qua trái

1 2 4 7 0,84 20,066 0,768 3,164 24,838

I

- TH tải trọng gây mômen căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh có người đi trên lề bên phải và có gió thổi từ tráisang phải

II

M M M M M      kNm

- TH tải trọng gây mômen 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 phảiqua trái và ngược lại

III

M M  M  M     kNm

3.4 Tính toán và bố trí cốt thép.

3.4.1 Trường hợp momen gây căng trên lớn nhất M 1 tại mặt cắt sát vách

Dẫn nước trong máng với chiều cao Hmax có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên và cógió thổi từ phải qua trái

Kiểm tra : F a minbh0 0,1%.100.22 2, 2 cm2

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực F a 5 12 /1 (5,65 m cm2) vuông góc với phương dòngchảy

Kiểm tra cường độ chịu lực

Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng tại mặt cắt sát vách trong trường hợp máng dẫnnước với mực nước Hmax, người đi trên cả 2 bên lề, gió thổi từ phải sang trái

Kiểm tra : F a minbh0 0,1%.100.22 2, 2 cm2

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 4 8 /1 (2,01 m cm2)theo phương vuông gócvới phương dòng chảy

3.4.3 Trường hợp gây momen căng trên lớn nhất M 3 tại gối giữa.

2 0

Kiểm tra : F a minbh0 0,1%.100.22 2, 2 cm2

 Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo4 8 /1 (2,01 m cm2) theo phương vuông góc với phương dòng chảy

3.5 Kiểm tra nứt và tính toán bề rộng khe nứt

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

Điều kiện để cấu kiện không bị nứt : ncMc ≤ Mn = γ1.Rck wqđ

2 2

' ' 0

'

2 ' ' 2 0

ngh a n

a dh a n

c2 = 1,3 - với tải trọng tác dụng dài hạn

k- hệ số ; lấy k=1 với cấu kiện chịu uốn)

η- hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 với thép có gờ 0

5, 65

0,003100.22

2 1

2 1

'

2 ' ' 2 0

Đáy máng bố trí 3 dầm đỡ bao gồm 2 dầm bên và 1 dầm giữa Hai dầm bên chịu tải trọng

từ vách máng và phần lề người đi truyền xuống nhưng chịu tải trọng nước và tải trọng

bản thân ít hơn dầm đỡ giữa Do vậy, ta có thể tính toán và bố trí cốt thép cho dầm giữa,

bố trí thép tương tự cho 2 dầm bên Tách dầm giữa bằng 2 mặt cắt dọc máng Tiết diệndầm chữ T Sơ đồ tính toán là dầm liên tục 5 nhịp tiết diện chữ T có các gối tựa là các trụ

đỡ :

 Chiều cao dầm:h d 80cm

 Chiều dài nhịp

285,65

Hình 4.1 - Sơ đồ tính toán dầm đỡ giữa

 Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tổng cộng.

P = 1k

p

k 0

1,344

249,12 184,3

Hình 4-3 Biểu đồ nội lực của dầm đỡ giữa

Do mặt cắt trên gối momen căng trên nên tiết diện chữ T cánh kéo tính như tiết diện chữnhật có: b30cm h; 80cm a; 4cm h; o 76cm.

Kiểm tra : F a minbh0 0,1%.30.76 2, 28 cm2

 Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo4 22 15, 2cm  2theo phương vuông góc với phương dòng chảy





kn.nc.M < Mc  trục trung hoà đi qua cánh (x h c)

- Tính toán tương tự như đối với tiết diện chữ nhật có: b h c'. 210.80cm

Kiểm tra : F a minbh0 0,1%.30.76 2, 28 cm2 (chọn bố trí thép trong bề rộng b=30cm)

 Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 3 22(11, 4 cm2) theo phương vuông góc với phương dòng chảy

4.5 Kiểm tra nứt và tính toán bề rộng khe nứt

Kiểm tra nứt tại 2 mặt cắt có momen căng trên và căng dưới lớn nhất

Điều kiện để dầm ko bị nứt tại các tiết diện trên: c 1 c.Wd

Hình 4-6 Kiểm tra nứt trường hợp căng trên

n M c c 1.246, 28 2462787 daNcm M n 1086277daNcm

=> Dầm bị nứt tại mặt cắt trên

- Tính bề rộng khe nứt

4 1

Trong đó: Z1 = .h0 = 0,85.76 = 64,6 cm (với  = 0,85 - Tra bảng 5-1 trang 94 giáo trình

Kết cấu Bê tông cốt thép- ĐH Thủy Lợi)

 Bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế

4.5.2 Trường hợp căng dưới

E F Z h x B

a o

F bh

Ωp – diện tích của biểu đồ mômen uốn Mp.

¯yk0 - tung độ biểu đồ M ¯k0 trên hệ cơ bản ứng với vị trí trọng tâm của biểu đồ M

1,344

||

+

+ x

q = 74,58kN/m c

l = 5,6m

2 Vách máng 4

2.1 Sơ đồ tính toán 4

2.2 Tải trọng tác dụng 5

2.2.1 Trường hợp căng ngoài 5

2.2.2 Trường hợp căng trong 5

2.3 Xác định nội lực 6 2.3.1 Trường hợp căng ngoài 6

2.3.2 Trường hợp căng trong 7

2.4 Tính toán và bố trí cốt thép 7 2.4.1 Trường hợp căng ngoài (M = 4,052 kNm) 8

2.4.2 Trường hợp căng trong (M= 31,639 kNm) 8

2.4.3 Kiểm tra điều kiện tính toán và bố trí cốt thép ngang 8

2.4.4 Bố trí thép vách máng 8

2.5 Kiểm tra nứt và tính toán bề rộng khe nứt 9 2.5.1 Kiểm tra nứt 9

2.5.2 Tính bề rộng khe nứt 10

3 Đáy máng 11 3.1 Sơ đồ tính toán 11 3.2 Tải trọng tác dụng.11 3.2.1 Tải trọng bản thân dáy máng: qđ 11

3.2.2 Tải trọng do trọng lượng bản thân trên lề truyền xuống: Mbt 12

3.2.3 Áp lực nước tương ứng với cột nước Hmax : Mn max 12

3.2.4 Áp lực nước ứng với cột nước ứng với cột nước nguy hiểm (Hngh): Mngh 12

3.2.5 Tải trọng gió 12

3.2.6 Tải trọng do người đi trên lề truyền xuống 12

3.3 Xác định nội lực 13 3.3.1 Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền xuống ( qđ, Mbt) 13

3.3.2 Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước Hmax (qmax,Mnmax): 13

3.3.3 Nội lực áp lực nước tương ứng với cột nước nguy hiểm (Hngh) 14

3.3.4 Nội lực do tải trọng người đi trên lề trái (Mng): 15

3.3.5 Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải (Mng): 15

3.3.6 Nội lực do gió thổi từ trái sang phải (Mgđ; Mgh) 16

3.3.7 Nội lực do gió thổi từ phải sang trái (Mgđ; Mgh) 16

3.4 Tính toán và bố trí cốt thép 17 3.4.1 Trường hợp momen gây căng trên lớn nhất M1 tại mặt cắt sát vách 17

3.4.2 Trường hợp tính toán momen căng dưới lớn nhất M2 tại mặt cắt giữa nhịp 18

3.4.3 Trường hợp gây momen căng trên lớn nhất M3 tại gối giữa 18

3.4.4 Bố trí thép đáy máng 19

3.5 Kiểm tra nứt và tính toán bề rộng khe nứt 19 3.5.1 Mặt cắt sát vách máng 19

3.5.2 Mặt cắt giữa nhịp 21

4 Dầm đỡ giữa 21 4.1 Sơ đồ tính toán 21 4.2 Tải trọng tác dụng 22 4.3 Xác định nội lực 22 4.4 Tính toán và bố trí cốt thép 23 4.4.1 Trường hợp căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối tựa thứ 2 23

4.4.2 Trường hợp căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp 25

4.4.3 Bố trí cốt thép 26

4.5 Kiểm tra nứt và tính toán bề rộng khe nứt 26 4.5.1 Trường hợp căng dưới 26

4.5.2 Trường hợp căng trên 28

4.6 Tính biến dạng dầm 29 4.6.1 Tính độ cứng dài hạn Bdh: 29

4.6.2 Kiểm tra độ võng 30

C PHỤ LỤC 32