Đồ án môn học bê tông cốt thép

Chia sẻ: xxthanhbn

Tài liệu tham khảo Đồ án môn học bê tông cốt thép

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Đồ án môn học bê tông cốt thép

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BÊ TÔNG CỐT THÉP
----------♣----------
SỐ ĐỀ : 14
A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ:

Số liệu Chiều Bề rộng Hmax (m) Mác bê Nhóm Số nhịp
dài L (m) B (m) tông thép
14 30 2,9 2,3 200 CII 4

Kênh dẫn nước N đi qua vùng trũng. Sau khi so sánh phương án thiết kế đã
đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua
tính toán thuỷ lực và thuỷ nông người ta đã xác định được kích thước và mực
nước yêu cầu trong cầu máng như sau:
- Chiều dài máng: L = 30 (m)
- Bề rộng máng: B = 2,9 (m)
- Cột nước lớn nhất trong máng: Hmax = 2,3ko co (m)




Sơ đồ cầu máng
1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp
B




δ
2 4 
1.lÒ  i
  ®  




H
2.V ¸ ch   g ¨ n
  n

3.§ ¸ y   ¸ n g
  m

4.d Ç m   ì   ä c  ¸ n g
  ® d m
4  5.K h u n g   ì
  ®









Vùng xây dựng công trình có:
Cường độ gió
qq = 1,2 (KN/m2),
Hệ số gió đẩy kgd = 0,8
Hệ số gió hút kgh = 0,6.
Cầu máng thuộc công trình cấp III
Dùng bê tông mác M200, cốt thép nhóm CII, dung trọng bê tông γb = 25 KN/
3
m
Các chỉ tiêu tính toán tra trong quy phạm như sau:
- Hệ số tin cậy: kn = 1,15
Cường độ tính toán đối với trạng thái giới hạn thứ nhất:
- Nén dọc trục: Rn = 90 (daN/cm2)
- Kéo dọc trục: Rk = 7,5 (daN/cm2)
Cướng độ tính toán đối với trngj thái giới hạn thứ hai:
- Kéo dọc truc: R c = 11,5 (daN/cm2)
k

- Nén dọc trục: R c = 11,5 (daN/cm2)
n

Cường độ tính toán của thép ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất:
- Ra = R'a = 2700 (daN/cm2)
- Hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông: mb4 = 0,9
- Hệ số điều kiện làm việc của thép: ma = 1,1
- Hệ số giới hạn: α0 = 0,6 → A0 = 0,42
- Mô dun dàn hồi của thép: Ea = 2,1.106 (daN/cm2)
- Mô dun đàn hồi ban đầu của bê tông: Eb = 2,1.105 (daN/cm2)
Ea
-n= = 10
Eb

- Hệ số hàm lượng thép tối thiểu: µmin = 0,1%
- an.gh = 0,24 (mm)
f 1
- Độ võng cho phép:   = .
l  500
B. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU MÁNG:
Tính nội lực trong các bộ phận cầu máng với các tổ hợp tải trọng: cơ bản,
đặc biệt, trong thời gian thi công. Trong phạm vi đồ án này chỉ tính với tải trọng
tổ hợp tải trọng cơ bản.
1. Thiết kế lề người đi:
1.1. Sơ đồ tính toán:
Cắt 1m dài theo chiều dọc máng xem lề người đi như một dầm công xôn
ngàm tại đầu vách máng.
Chọn bề rộng lề L1 = 0,8 m = 80 cm. Chiều dày lề người đi thay đổi dần:
h1 = 8 ÷ 12 cm. khi tính toán thì lấy chiều dày trung bình: h = 10 cm.

80cm
8 cm




12cm


0,8m




Hình1-1 : Sơ đồ tính toán lề người đi

1.2. Tải trọng tác dụng:
a- Trọng lượng bản thân (qbt):
q bt = γb . h . b = 25 . 0,1 . 1 = 2,5 (kN/m)
c



b- Tải trọng người đI (qng):Tải trọng do người có thể lấy sơ bộ bằng 2kN/m2
qcng = 2 . 1 = 2 (kN/m)
→ Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi
qtc = nbt . qbt + nng . qng = 1,05 . 2,5 + 1,2 . 2 = 5,025 (kN/m)
Trong đó:
nbt = 1,05 – hệ số vượt tải của tải trọng bản thân lề người đi
nng = 1,2 – hệ số vượt tải của tải trọng người đi
1.3. Xác định nội lực:




Hình 1-2: Biểu đồ nội lực lề người đi
1.4. Tính toán, bố trí cốt thép:
• Tính toán thép cho mặt cắt có mô men lớn nhất ( mặt cắt ngàm):
M = 1,608 kNm.
Chọn tiết diện chữ nhật có các thông số như sau:
b = 100 cm, h = 10 cm, a = 2 cm → h0 = 8 cm.




k n .nc .M 1,15.1.16080
A = m .R .b.h 2 = = 0,032 → α = 1 − 1 − 2. A = 0,033
b n 0 1.90.100.8 2


mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.8.0,033
Fa = ma .Ra
= = 0,79 (cm2)
1,1.2700

Bố trí 5φ8/1m ( có Fa = 2,51 cm2). Bố trí thép cấu tạo vuông góc 5φ6/1m.
• Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính Qmax = 402 daN)
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN
kn.nc.Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN
kn.nc .Q < k1.mb4.Rk.b.h0 → Không cần đặt cốt ngang.
• Bố trí thép lề người đi:
φ6
a  25



φ8
a  20 





ình 1-3: Bố trí thép lề người đi

2. Vách máng:
2.1. Sơ đồ tính toán:
Cắt 1m dài dọc theo chiều dài máng. Vách máng được tính như một dầm
công xôn ngàm tại đáy máng và dầm dọc.
Sơ bộ chọn kích thước vách máng như sau:
- Chiều cao vách máng: Hv = Hmax + δ = 2,3 + 0,5 = 2,8 m.
Trong đó: δ = 0,5 m - độ vượt cao an toàn.
- Bề dày vách thay đổi dần từ: hV = 12 ÷ 20 cm.




Hình 2-1: Sơ đồ tính vách máng
2.2. Tải trọng tác dụng:
Do điều kiện làm việc của vách máng nên tải trọng tác dụng gồm:
- Mô men tập trung do người đi trên lề truyền xuống: Mng.
- Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: Ml.
- Áp lực nước tương ứng với Hmax: qn.
- Áp lực gió ( gồm gió hút và gió đẩy): qg.
Các tải trong này gây căng trong và căng ngoài vách máng:
- Các tải trọng gây căng ngoài: Ml, qgd.
2
q1 .L1 2,5.0,8 2
M lc = = = 0,8 (kNm)
2 2
Ml = nl . M lc = 1,05 . 0,8 = 0,84 (kNm)
c
q gd = kgd.qg.1 = 0,8.1,2.1 = 0,96 (kN/m)
c
qgd = ng.q gd = 1,3.0,96 = 1,248 (kN/m)
Trong đó: ng =1,3 – hệ số vượt tải của gió
- Các tải trọng gây căng trong: Ml, Mng, qn, qgh.
M lc = 0,8 kNm; Ml = 0,84 (kNm)
2
c q ng .L1 2.0,8 2
M ng = = = 0,64 (kNm)
2 2
c
Mng = nng . M ng = 1,2 . 0,64 = 0,768 (kNm)
Biẻu đồ áp lực nước có dạng hình tam giác:
q c max = kd.γn.Hmax.1 = 1,3.10.2,3.1 = 29,9 (kN/m)
n


q n max = nn.q c max = 1.29,9 = 29,9 (kN/m)
n


Trong đó:
kd = 1,3 là hệ số động
nn = 1 là hệ số vượt tải của dòng nước
c
q gh = kgh.qg.1 = 0,6.1,2.1 = 0,72 (kN/m)
c
qgh = ng.q gh = 1,3.0,72 = 0,936 (kN/m)
Hình 2-2: Tải trọng tác dụng lên vách máng
2.3. Xác định nội lực:
2.3.1 Trường hợp căng ngoài:
Xét mặt cắt nguy hiểm nhất (mắt cắt tại chân ngàm).
M = Ml + Mgd
M lc = 0,8 kNm; Ml = 0,84 kNm
c q gd .H v2
c
0,96.2,82
M gd = = = 3,7632kNm
2 2
c
Mgd = ng.M gd = 1,3.3,7632 = 4,89 kNm
M = 4,89 - 0,84 = 4,05 kNm
Hình 2-3: Biểu đồ nội lực vách máng _ căng ngoài
2.3.2. Trường hợp căng trong:
Xét mặt cắt nguy hiểm nhất (mắt cắt tại chân ngàm).
M = Ml + Mng + Mn + Mgh
M lc = 0,8 kNm; Ml = 0,84 kNm
c
M ng = 0,64 kNm; Mng = 0,768 kNm
c 2
q n. max .H max 27,3.2,32
Mc =
n = = 25,2157 kNm
6 6
Mn = nn . M c = 1. 25,2157 =25,2157 kNm
n


c q gh .H v2
c
0,72.2,82
M gh = = = 2,8224 kNm
2 2
c
Mgh = ng . M gh = 1,3. 2,8224 = 3,6691 kNm
M = 0,84 + 0,768 +25,2157 + 3,6691 = 30,4928 kNm
Hình 2-4 : Biểu đồ nội lực vách máng _ căng trong
Q = Ql + Qng + Qn + Qgh
Ql = 0; Qng = 0
q max .H max 24,7.2,3
Qn = = = 28,4 kN
2 2
Qgh = qgh . Hv = 0,936.2,8 = 2,6208 kN
Q = 28,4 + 2,62 = 31,02 kN
2.4. Tính toán, bố trí cốt thép:
Tiết diện tính toán chọn hình chữ nhật có các thông số cơ bản như sau:
b = 100 cm, h = 20 cm, a = 2 cm → h0 = h - a = 18 cm.
2.4.1. Trường hợp căng ngoài (M = 4.05 kNm):
k n .nc .M 1,15.1.40500
A = m .R .b.h 2 = = 0,016 → α = 0,016
b n 0 1.90.100.18 2
mb Rn bh0α. 1.90.100.18.0,016
Fa = ma Ra
= = 0,873 (cm2)
1,1.2700

Chọn 5φ8/1m ( có F’a = 2,51 cm2)
2.4.2. Trường hợp căng trong (M = 30,4928 kNm):
k n .nc .M 1,15.1.304928
A = m .R .b.h 2 = = 0,12 → α = 0,128
b n 0 1.90.100.18 2
mb Rn bh0α. 1.90.100.18.0,128
Fa = ma Ra
= = 6,98 (cm2)
1,1.2700

Chọn 6φ12/1m ( có Fa = 6,79 cm2)
2.4.3. Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q:
Kiểm tra cho trường hợp căng trong:
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720 daN
kn.nc.Q = 1,15.1. 2837 = 3262,53 daN
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0. Không cần đặt cốt ngang.
2.4.4 Bố trí cốt thép:
Lớp trong: 6φ12/1m.
Lớp ngoài: 5φ8/1m.
Dọc theo phương dòng chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 5φ8/1m.




Hình 2-5: Bố trí cốt thép vách máng
2.5. Kiểm tra nứt:
Kiểm tra cho trường hợp căng trong:
c c
Mc = M lc + M ng + M c + M gh = 0,8 + 0,64 + 25,2157 + 2,8224 = 29,478kNm
n


Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
nc.Mc ≤ Mn = γ1. Rkc .Wqđ
Trong đó:
γ1= mh.γ = 1.1,75 = 1,75
Với: mh = 1 và γ = 1,75
J qd
Wqđ =
h − xn

với:
b.h 2 100.202
+ n.Fa .h0 + n.Fa' .a ' + 8,75.6,79.18 + 8,75.2,51.2
xn = 2 = 2 = 9,65 cm
b.h + n( Fa + F ' a ) 100.20 + 8,75.(6,79 + 2,51)

b.xn b.( h − xn ) 3
3
Jqđ = + + n.F 'a ( xn − a ' ) 2 + n.Fa .(h0 − xn ) 2
3 3
100.9,653 100.(20 − 9,65)3
= + + 8,75.2,51(9,65 − 2) 2 + 8,75.6,79.(18 − 9,65) 2
3 3
= 72339,36 cm4
J qd 72339,36
Wqđ = = 20 − 9,65 = 6989,31 cm3
h − xn

→ Mn = γ1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5. 6989,31= 140659,86 (daNcm)
→ nc.Mc = 294780 (daNcm)
Vậy nc.Mc > Mn


Kết luận: Mặt cắt sát đáy máng bị nứt
Tính toán bề rộng khe nứt:
an = an1 + an2
Trong đó:
+ an1: bề rộng khe nứt do tải trọng tác dụng dài hạn gây ra.
+ an2: bề rộng khe nứt do tải trọng tác dụng ngắn hạn gây ra.
M c = M lc + M c = 0,8 + 25,2157 = 26,0157 kNm = 260157 daNcm
dh n

c c c
M ngh = M ng + M gh = 0,64 + 2,8224 = 3,4624 kNm = 34624 daNcm
Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm:
σ a1 − σ 0
an1 = k.c1.η. Ea
.7.(4 - 100.µ). d

σ a2 − σ 0
an2 = k.c2.η. Ea
.7.(4 - 100.µ). d

Trong đó: d = 12 mm - đường kính thanh thép
c
M dh 260157
σa1 = = 6,79.15,3 = 2504,23 daN/cm2
Fa .Z 1
c
M ngh 34624
σa2 = = 6,79.15,3 = 333,28 daN/cm2
Fa .Z 1

( Z1 = h.h0 = 0,85.18 = 15,3 cm; _ h: tra bảng 5-1)
2504,23 − 200
an1 = 1.1,3.1. .7.(4 - 100.0,0031). 12 = 0,128 mm
2,1.106
333,28 − 200
an2 = 1.1.1. .7.(4 - 100.0,0031). 12 = 0,0057 mm
2,1.106
Vậy: an = 0,1337 mm < an.gh = 0,24 mm
Kết luận: bề rộng khe nứt đảm bảo điều kiện thiết kế.
3. 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.
Sơ bộ chọn kích thước đáy máng như sau:
- Chiều dày bản đáy: hd = 20 cm.
- Bề rộng đáy máng: B = 2,9 m.
- Chọn bề rộng dầm dọc: b = 30 cm
- Chiều dài nhịp: l = 1,7 m.
20cm




30cm




1,7m 1,7m


Hình 3-1 : Sơ đồ tính toán đáy máng
3.2. Tải trọng tác dụng:
- Tải trọng bản thân:
q c = γb.hđ.1 = 25. 0,2.1 = 5 (kN/m)
d
qđ = q c .nd = 5.1,05 = 5,25 (kN/m)
d


- Tải trọng nước ứng với cột nước Hmax:
q c = kđ.γn.Hmax.1 = 1,3.10.2,3.1 = 29,9 (kN/m)
max


qmax = q c .nn = 1. 29,9 = 29,9 (kN/m)
max


M c = 25,2157 kNm; Mmax = 25,2157 kNm.
max


- Tải trọng nước ứng với cột nước nguy hiểm (Hngh):
ld 1,7
Hngh = = = 1,2 m
2 2
c
q ngh = kd.γn.Hngh.1 = 1,3.10.1,2.1 = 15,6 kN/m
c
qngh = nn. q ngh = 1.15,6 = 15,6 kN/m
c k d .γ n .H ngh .1
3
1,3.10.1,2 3.1
M ngh = = = 3,744 kNm
6 6
Mngh = 3,744 kNm


- Tải trọng gió:
c
M gd = 3,7632kNm; Mgđ = 4,89 kNm
c
M gh = 2,8224 kNm; Mgh = 3,6691 kNm
- Tải trọng do người:
c
M ng = 0,64 kNm; Mng = 0,768 kNm
- Tải trọng do lề truyền xuống
M lc = 0,8 kNm; Ml = 0,84 kNm
3.3. Xác định nội lực:
Tra các phụ lục 18,21 ( Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép), vẽ biểu đồ nội
lực cho từng thành phần tải trọng tác dụng ( hình 3-2), sau đó lựa chọn giá trị
tính toán cần thiết.
Xác định M, Q tại ba mặt cắt: - Đầu dầm
- Giữa nhịp
- Gối giữa
Kết quả tính toán nội lực được thể hiện ở bảng sau:
® ® ®




®




®
3.4. Tính toán bố trí cốt thép đáy máng:
Chọn tiết diện tính toán hình chữ nhchua
ật cá các thông số sau:
b = 100 cm, h = 20 cm, a = 3 cm → h0 = 17 cm.

3.4.1. Trường hợp gây mô men căng trên tại mặt cắt sát vách:

M1 = MI + MII + MIV + MVII
= 0,84 + 25,22 + 0,768 + 3,67= 30,498kNm

k n .nc .M 1,15.1.30498
A = m .R .b.h 2 = = 0,135
b n 0 1.90.100.17 2
A < A0 → α = 0,146

mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.17.0,146
→ Fa = ma .Ra
= 1,15.2700
= 7,19 (cm2)
Bố trí 5φ14/1m (Fa = 7,69 cm2).

3.4.2. Trường hợp gây mômen căng dưới tại mặt cắt giữa nhịp:
M2 = MI + MIII + MV + MVI
= 1.05 + 1,388 + 0,096 + 2,385 = 4,92 kNm
k n .nc .M 1,15.1.49200
A = m .R .b.h 2 = = 0,022
b n 0 1.90.100.17 2
A = < A0 = → α = 0,022
mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.17.0,022
→ Fa = ma .Ra
= 1,15.2100
= 1,39 (cm2)
Bố trí 5φ12/1m (có Fa = 5,65 cm2).

3.4.3. Trường hợp mômen căng trên tại gối giữa:
M3 = MI + MIII + MVI
= 2,09 + 3,775+ 0,34 = 6,205 kNm
k n .nc .M 1,15.1.62050
A = m .R .b.h 2 = = 0,027
b n 0 1.90.100.17 2
A = < A0 → α = 0,027

mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.17.0,027
→ Fa = ma .Ra
= 1,15.2700
= 1,33(cm2)
Bố trí 5φ10/1m (có Fa = 3,93 cm2).
3.4.4. Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng:
Kiểm tra tại mặt cắt sát vách máng:
Q = QI + QII + QIV + QV + QVII
= 5,03 + 40,19+ 0,55+ 0,11+ 2.24= 48,12 kN
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.6,3.100.17 = 7711,2 daN
kn.nc.Q = 1,15.1.4812 = 5533,8 daN
→ kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 → Không cần đặt cốt ngang.

3.4.5Bố trí thép toàn đáy máng:
- Lớp trên: 5φ12/1m dài.
- Lớp dưới: 5φ10/1m dài.
Dọc theo chiều dòng chảy bố trí cấu tạo 5φ8/1m dài.


φ8 φ12
a  200
=  a  200





φ10
a  200

Hình 12: Bố trí cột thép đáy máng

3.5. Kiểm tra nứt:
Kiểm tra cho hai mặt cắt: mặt cắt sát vách và mặt cắt giữa nhịp.
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
nc.Mc ≤ Mn = γ1.Rkc.Wqđ
trong đó:
γ1 = mh.γ = 1.1,75 = 1,75.
J qd
Wqđ = .
h − xn

3.5.1. Đối với mặt cắt sát vách máng;
• Kiểm tra có nứt hay không:
M c = M Ic + M II + M IV + M VII = 29,478kNm
c c c


Fa = 5,65 cm2, F'a = 3,93 cm2.
b.h 2 100.20 2
+ n.Fa .h0 + n.F 'a .a ' + 8,75.5,65.17 + 8,75.3,93.3
xn = 2 = 2 = 10,39 cm
b.h + n( Fa + F 'a ) 100.20 + 8,75.(5,65 + 3,93)
b.xn b.(h − xn ) 3
3
Jqđ = + + n.F 'a ( xn − a ' ) 2 + n.Fa .(h0 − xn ) 2
3 3
100.10,39 100.( 20 − 10,39) 3
3
= + + 8,75.5,65.(17 − 10,39) 2 + 8,75.3,93.(10,39 − 3) 2
3 3
= 37219,9 cm4
J qd 37219,9
→ Wqđ = = 20 − 10,39 = 3873,03 cm3
h − xn
Vậy: Mn = γ1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5.3873,03 = 77944,8 (daNcm)
⇒ nc.Mc = 294780 (daNcm) > Mn → Mặt cắt sát vách bị nứt.
• Tính toán bề rộng khe nứt:
an = an1 + an2

M c = M lc + M c = 0,8 + 25,2157 = 26,0157 kNm = 260157 daNcm
dh n

c c c
M ngh = M ng + M gh = 0,64 + 2,8224 = 3,4624 kNm = 34624 daNcm
Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm:
σ a1 − σ 0
an1 = k.c1.η. Ea
.7.(4 - 100.µ). d
σ a2 − σ 0
an2 = k.c2.η. E .7.(4 - 100.µ). d
a
c
M dh 260157
σa1 = = 10,39.14,45 = 1732,81 daN/cm2
Fa .Z 1
c
M ngh 34624
σa2 = = 10,39.14,45 = 230,62 daN/cm2
Fa .Z 1
trong đó: Z1 = η.h0 = 0,85.17= 14,45 cm;
1732,81 − 200
an1 = 1.1,3.1. .7.(4 - 100.0,0033). 12 = 0,084 mm
2,1.10 6
230,62 − 200
an2 = 1.1.1. .7.(4 - 100.0,0033). 12 = 0,0013 mm
2,1.10 6
→ an = 0,0853 mm < an.gh = 0,24 mm
Kết luận: Bề rộng khe nứt đảm bảo điều kiện thiết kế.

3.5.2. Đối với mặt cắt giữa nhịp:
M c = M Ic + M III + M V + M VI = 5,6 kNm
c c c


Fa = 3,93 cm2, F'a = 5,65 cm2.
b.h 2 100.20 2
+ n.Fa .h0 + n.F 'a .a ' + 8,75.3,93.17 + 8,75.5,65.3
xn = 2 = 2 = 9,95 cm
b.h + n( Fa + F 'a ) 100.20 + 8,75.(5,65 + 3,93)
b.x n b.(h − x n ) 3
3
Jqđ = + + n.F ' a ( x n − a ' ) 2 + n.Fa .(h0 − x n ) 2
3 3
100.9,95 3 100.(20 − 9,95) 3
= + + 8,75.3,93.(17 − 9,95) 2 + 8,75.5,65(9,95 − 3) 2
3 3
= 70768,76 cm4
J qd 70768,76
Wqđ = = = 7041,67 cm3
h − xn 20 − 9,95
→ Mn = γ1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5.7014,67 = 141713,56 (daNcm)
→ nc.Mc = 56000 (daNcm) < Mn → Mặt cắt giữa nhịp không bị nứt.

4. Dầm đỡ giữa:
4.1. Sơ đồ tính toán:

Đáy máng bố trí 3 dầm (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 bản thân ít hơn dầm giữa. Do đó ta sẽ tính toán dầm giữa, hai dầm
bên bố trí tương tự.
Tách dầm giữa bằng hai mặt cắt dọc máng. Tiết diện chữ T. Sơ đồ tính là
dầm liên tục 4 nhịp, có các gối tựa là các trụ đỡ.
L 30
Chiều dài nhịp: lnhip = = = 7,5 m.
4 4
Chọn kích thước dầm:
- Chiều cao dầm: hd = 80 cm.
- Bề rộng sườn: b = 30 cm.
B 3,1,
- Bề rộng cánh dầm: = = 1,45 m = 145 cm
2 2
- Chiều cao cánh dầm: hc = 20 cm
145




80




20
30


Hình 13: Dầm đỡ giữa


4.2. Tải trọng tác dụng:
- Tải trọng tác dụng:
q c = γb.Fd.1 = 25.(0,8.0,3 + 1,15.0,2).1 = 11,75 (kN/m)
d

qd = q c .nd = 11,75.1,05 = 12,34 (kN/m)
d

- Tải trọng nước (tương ứng với cột nước Hmax):
B
q c = kđ.γn. .Hmax = 1,3.10.1,55.2,3 = 46,345 (kN/m)
n
2
qn = q c .nn = 1.46,345 = 46,345 (kN/m)
n

- Tải trọng tính toán tổng cộng:
qtc = qd + qn = 12,34 + 46,345 = 58,685 kN/m

4.3. Xác định nội lực:
58,685kn/m




7,5m 7,5m 7,5m 7,5m




4.4. Tính toán cốt thép:
Tính thép cho hai mặt cắt có mômen căng trên và căng dưới lớn nhất.

4.4.1. Trường hợp căng trên:
Mmax = 3522700 (daNcm)
Tiết diện chữ T cánh kéo. tính tương tự như đối với tiết diện chữ nhật có
kích thước
bxh = 30x80 cm2
Chọn a = a' = 4 cm → h0 = 76 cm.
k n .nc .M 1,15.1.3522700
A = m .R .b.h 2 = = 0,260
b n 0 1.90.30.76 2
A = 0,260 < A0 = 0,42 → α = 0,307

Biểu đồ Mômen M (kNm)
352,27




352,27
237,04




119,98
119,98




255,22
255,22




Biểu đồ Lực cắt Q (kN)


267,04
235,43




204,70
173,10




173,10
204,70




235,43
267,04




Hình 14: Biểu đồ nội lực của dầm

mb .Rn .b.h0 .α 1.90.30.76.0,307
→ Fa = ma .Ra
= 1,1.2700
= 21,21 (cm2)
Hình 15: Sơ đồ tính toán cốt thép
Bố trí 3φ30 (có Fa = 21,21 cm2).

4.4.2. Trường hợp căng dưới:
Mmax =2552200 (daNcm)
Tiết diện tính toán hình chữ T cánh nén:
b = 30 cm, h = 80 cm, b'c = 145 cm, h'c = 20 cm.
Chọn a = a' = 4 cm → h0 = 76 cm.
Kiểm tra vị trí trục trung hoà:
h 'c 20
Mc = mb.Rn.b'c.h'c.(h0 - ) = 1.90.145.20.(76 - ) = 17226000daNcm
2 2
kn.nc.M = 1,15.1. 2552200 = 2935030 (daNcm)
→ kn.nc.M < Mc → Trục trung hoà đi qua cánh (x ≤ hc).
145




20




x
80




4
Hình 16: Sơ đồ tính toán cốt thép

Tính toán cốt thép tương tự như đối với tiết diện chữ nhật có kích thước
bc' × h = 145x80 cm.
k n .nc .M 1,15.1.2552200
A = m .R .b.h 2 = = 0,039
b n 0 1.90.145.76 2
A = 0,039 < A0 = 0,42 → α = 0,040
mb .Rn .b.h0 .α 1.90.145.76.0,040
→ Fa = ma .Ra
= 1,1.2700
= 13,36 (cm2)
Bố trí 2φ30(có Fa = 14,13 cm2).

4.4.3 Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng và tính cốt thép ngang:
( tính theo phương pháp đàn hồi )
- Kiểm tra cho mặt cắt có lực cắt lớn nhất
Qmax =26704 daN
Điều kiện kiểm tra: k1.mb4.Rk bh0< knncQ< 0,25mb3.Rn bh0
* k1.mb4.Rk bh0= 0,6.0,9.7,5 30.76 = 9234 daN

* knncQ = 1,15.1. 26704 = 30709,6 daN
* 0,25mb3.Rn bh0 = 0,25.1.90.30.76= 51300 daN
⇒ Bố trí cốt ngang.
Tính toán côt ngang:
Theo điều kiện cấu tạo chọn đường kính côt đai d= 8mm → fđ = 0,503 cm2,
số nhánh nđ = 2
Tính khoảng cách giữa các thanh côt đai:
2
1,5.mb 4 .Rk .b.h0 1,5.0,9.7,5.30.76 2
umax = = = 57,13 cm.
k n .nc .Q 1,15.1.26704
h 80
utc = = = 26cm
3 3
2
8mb 4 .Rk .bh0 8.0,9.7,5.30.76 2
2
=
utt = maR ađnđ.fđ (k n .nc .Q)
2
1,1.2150.0,503 (1,15.1.26704) = 11,8 cm
Chọn u = 10cm.


- Tính toán cốt xiên, cốt đai:
ma .Ra .n. f d 1,1.2150.2.0,503
qd = = = 237,92 daN/cm
u 10
mb 4 K k bq d
Qdb = 2,8h0 = 2,8.76. 0,9.7,5.30.237,92 = 46708,90daN
knncQ = 1,15.1. 26704 = 30709,6 daN < Qdb= 46708,90daN
⇒ Không cần đặt côt xiên.




3 φ 30 φ 3 φ 30 φ
20




2φ 2φ φ
80




2φ 2φ

30 30 30




Hình 17: Bố trí cốt thép
4.6. Kiểm tra nứt và tính bề rộng khe nứt:
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
nc.Mc ≤ Mn = γ1.Rkc.Wqđ
trong đó:
γ1 = mh.γ = 1.1,75 = 1,75;
J qd
Wqđ = .
h − xn
Kiểm tra cho hai mặt cắt căng trên và căng dưới lớn nhất.

4.6.1. Trường hợp căng dưới:
Theo trên thì: M c = 2460858 daNcm.
Tiết diện hình chữ T có: b = 30 cm, h = 80 cm, b'c = 145 cm, h'c = 20 cm
a = a' = 4 cm, h0 = 76 cm, Fa = 14,13 cm2, F'a = 21,21 cm2.
b.h 2 h '2
+ (bc' − b). c + n.Fa .h0 + n.a.Fa'
xn = 2 2
b.h + (bc' − b).hc' + n( Fa + F ' a )
30.80 2 20 2
+ (145 − 30). + 8,75.14,13.76 + 8,75.21,21.4
= 2 2 = 25,78 cm
30.80 + (145 − 30).20 + 8,75.(14,13 + 21,21)
b' .x (b' − b)(h' c − x n ) 3 b.(h − x n ) 3
3
Jqđ = c n + c + + n.Fa .(h0 − x n ) 2 + n.F ' a ( x n − a' ) 2
3 3 3
145.25,783 (145 − 30)(20 − 25,78) 3 30.(80 − 25,78) 3
= + +
3 3 3
+ 8,75.14,13(76 - 25,78)2 + 8,75.21,21.(25,78 - 4)
= 2730548,001 (cm4)
J qd 2730548,001
→ Wqđ = = 80 − 25,78 = 50360,53 (cm3)
h − xn
→ Mn = γ1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5. 50360,53 = 1013505,67 daNcm.
⇒ nc.Mc = 2460858 daNcm > Mn = 1013505,67 daNcm.
Kết luận: Tại mặt cắt trên dầm bị nứt.

• Tính bề rộng khe nứt:
σ a −σ 0
an = k.c.η. Ea
.7.(4 - 100.µ). d
Mc 2460858
σa = = 14,13.64,6 = 2695,95 daN/cm2 .
Fa .Z1
Trong đó: Z1 = η.h0 = 0,85.76 = 64,6 cm, η: tra bảng 5-1
2695,95 − 200
an = 1.1,3.1. .7.(4 - 100.0,0041). 30 = 0,21 (mm)
2,1.10 6
an= 0,21 mm < an.gh = 0,24 mm.
Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo điều kiện thiết kế.

4.6.2. Trường hợp căng trên:
Theo trên ta có: M c =3020900 daNcm.
Tiết diện chữ T có: b = 30 cm, h = 80 cm, b'c = 145 cm, h'c = 20 cm
a = a' = 4 cm, h0 = 76 cm, Fa = 21,21 cm2, F'a = 14,13 cm2.
b.h 2 hc'2
+ (bc − b).
'
+ n.Fa .h0 + n.a.Fa'
xn = 2 2
b.h + (bc − b).hc' + n( Fa + F ' a )
'
30.80 2 20 2
+ (145 − 30). + 8,75.21,21.76 + 8,75.14,13.4
= 2 2 = 26,67 cm.
30.80 + (145 − 30).20 + 8,75.(21,21 + 14,13)
b' .x (b' − b)(h' c − x n ) 3 b.(h − x n ) 3
3
Jqđ = c n + c + + n.Fa .(h0 − x n ) 2 + n.F ' a ( x n − a' ) 2
3 3 3
145.26,67 3
(145 − 30).(20 − 26,67) 3 30.(80 − 26,67) 3
= + +
3 3 3
+ 8,75.[21,21.(76 − 26,67) + 14,13.(26,67 − 4) ]
2 2


= 2881144,01 (cm4)
J qd 2881144,01
Wqđ = = = 54024,88 (cm3)
h − xn 80 − 26,67
→ Mn = γ1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5. 54024,88 = 1087250,71 daNcm.
⇒ nc.Mc = 3020900 daNcm > Mn = 1087250,71 daNcm.
Kết luận: Dầm bị nứt tại mặt cắt trên.

• Tính bề rộng khe nứt:
σ a −σ o
an = k.c.η. Ea
.7.(4 – 100.0,001). d
Mc 3020900
σa = = 21,21.64,6 = 2204,77 daN/cm2
Fa .Z1
Trong đó: Z1 = ηho = 0,85.76 = 64,6 cm; η: tra bảng 5-1
2204,77 − 200
an = 1.1,3.1. .7.(4 – 100.0,0041). 30 = 0,171 mm
2,1.10 6
→ an < angh
Vậy bể rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế.

4.7. Tính biến dạng dầm:
Tính độ võng cho mặt cắt giữa nhịp dầm đầu tiên:
M c = 2444145 (daNcm)
- Tính Bdh:
Bngh
Bdh =
δ
E .F .Z .(h − x)
Bngh = a a 1 0
ψ adh
- Tính x theo quan hệ:
x 0,7
ϕ= = 1 - 100.µ + 1
x
1
x
ξ = h = 1,8 + 1 + 5.( L + T )
0
10.µ .n
Mc 2444145
L= c 2 = = 0,12
Rn .b.h0 115.30.76 2
Fa 14,13
µ = b.h = = 0,006
0 30.76
n 8,75
(b'c −b).h'c + .F 'a (145 − 30).20 + .21,21
γ' = ν = 0,15 = 1,19
b.h0 30.76
h 'c 20
δ' = h = = 0,26
0 76
T = γ'.(1 - δ'/2) = 1,19.(1 - 0,26/2) = 1,04

Thay số liệu vào công thức tính ta có:
1
x
ξ = h = 1,8 + 1 + 5.(0,12 + 1,04) = 0,047
0
10.0,004.8,75

x = ξ.h0 = 0,047.76 = 3,572 cm.
x 0,7
ϕ= = 1 - 100.0,004 + 1 = 0,5
x
x = 7,144 cm.
- Tính Z1:
 δ ' γ '+ξ 2  0,26.1,19 + 0,047 2
Z1 = 1−  .h0 = (1 - ).76 = 66,43 cm.
 2(γ '+ξ )  2.(1,19 + 0,047)
- Tính Ψadh:
2.ψ a + 1
Ψadh =
3
c
M 2444145
σa = = = 2603,88 daN/cm2.
Fa .Z1 14,13.66,43
Tra phụ lục 16: với n.µ = 0,047.8,75 = 0,411 và σa = 2603,88 daN/cm2 thì:
Ψa = 0,4.
2.0,4 + 1
Ψadh = = 0,6
3
Thay các giá trị vào công thức tính độ cứng Bngh của dầm ta có:
2,1.10 6.14,13.66,43.(76 − 7,14)
Bngh = = 226225,46.106 daNcm2.
0,6
Bngh 226225,46.10 6
→ Bdh = = = 150816,97.106 daNcm2.
δ 1,5
244,41




302,09




Pk =1




Để tính độ võng tại giữa nhịp thì dùng phương pháp nhân biểu đồ mômen:


1 2 1.7,5 1 2 1.7,5
→ f = 150816,97 ( .7,5.244,41. + .7,5.302,09. . )=
3 4 2 3 4
= 0,025 m
f 0,025 1 f  1
⇒ = = ≤  = 500
l 7.5 300  l 
Kết luận: Độ võng của đầm thoả mãn các yêu cầu thiết kế.


Hà Nội, Ngày 25 tháng 11 năm 2010
Người thực hiện




Ngô anh Đức
ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP




Sinh viên: Ngô văn Đức: 52KTXDCT 15
GVHD: Lê thị Huệ
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản