ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Chia sẻ: Nguyen Thien Dinh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:39

3
1.362
lượt xem
536
download

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau khi so sánh các phương án đã chọn ra phương án xây dựng một cầu máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính toán thuỷ lực và thuỷ nông người ta đã xác định kích thước và mức nước yêu cầu trong cầu máng như sau:

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

  1. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Giáo viên hướng dẫn: Đới Thị Bình STT: 07 A, TÀI LIỆU THIẾT KẾ: Kênh dẫn nước N đi qua một vùng trũng. Sau khi so sánh các phương án đã chọn ra phương án xây dựng một cầu máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính toán thuỷ lực và thuỷ nông người ta đã xác định kích thước và mức nước yêu cầu trong cầu máng như sau: Số thứ Chiều Bề rộng Số nhịp Hmax (m) Mác bê Nhóm tự dài L (m) B (m) tông thép 07 30 3,6 2,4 150 CI 5 1 3 2 Sơ đồ cầu máng 1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 1
  2. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 B Cắt ngang máng δ 1. Lề đi 1 2. Vách máng 2 3. Đáy máng H 4. Dầm đỡ dọc máng 5. Khung đỡ 3 5 4 Vùng xây dựng công trình có: - Cường độ gió qq = 1,2 (KN/m2), Hệ số gió đẩy kgió đẩy = 0,8 Hệ số gió hút kgió hút = 0,6. Cầu máng thuộc công trình cấp III Dùng bê tông mác M150, cốt thép nhóm CI, Dung trọng bê tông γ b = 25 KN/m3 - Các chỉ tiêu tính toán tra trong quy phạm như sau: - Hệ số tin cậy: kn = 1,15 Cường độ tính toán đối với các trạng thái giới hạn nhóm một: - Nén dọc trục: Rn = 70 (daN/cm2) - Kéo dọc trục: Rk = 6,3 (daN/cm2) Cướng độ tính toán đối với các trạng thái giới hạn nhóm hai: - Kéo dọc truc: R c = 9,5 (daN/cm2) k - Nén dọc trục: R c = 85 (daN /cm2) n Cường độ tính toán của cốt thép đối với các trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất: - Ra = R'a = 2100 (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 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 2
  3. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 - Hệ số giới hạn: α0 = 0,7 → A0 = 0,455 - 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 - Hàm lượng cốt thép tối thiểu: µmin = 0,1% - an.gh = 0,24 (mm) f 1 - Độ võng cho phép :   =  l  500 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 3
  4. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 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. Trong khi tính toán thì lấy chiều dày trung bình: h = 10 cm. 80cm 8cm 800cm 12cm Hình1-1 : Sơ đồ tính toán lề người đi 1.2. Tải trọng tác dụng: a- Trọng lượng bản thân (qbt): q bt = γ b . 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 2 kN/m2 c q ng = 2 . 1 = 2 (kN/m) → Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi Trong đó: n tb = 1,05 ; n ng = 1,2 là các hệ số vượt tải → qtc = nbt . qbt + nng . qng = 1,05 . 2,5 + 1,2 . 2 = 5,025 (kN/m) §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 4
  5. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 1.3 Xác định nội lực: ql = 5,025 kN/m 1,608 kNm M 4,02 kN Q Hình 1-2. Biểu đồ nội lực lề người đi 1.4. Tính toán, bố trí cốt thép ● Tính toán thép cho mặt có mô mên lớn nhất (mặt cắt ngàm): M = 1,608 kNm Chọn tiết diện chữ nhật có các thông số sau: b = 100cm, h = 10cm. Chọn a = 2 → h 0 = 8 cm Tra các hệ số: kn = 1,15 mb = 1,00 Rn = 70 daN/cm2 nc = 1 Ra = 2100 daN/cm2 ma = 1,1 M= 1,608 kNm = 1,608.104 daNcm 1,15 × 1×1,608 × 104 kn nc M A= = = 0,041 2 1× 70 ×100 × 82 mb Rnbh0 → α = 1 − 1 − 2. A = 0,042 mb Rnbh0α 1× 70 × 100 × 8 × 0,042 = 1,018cm 2 Fa = = 1,1× 2100 ma Ra Bố trí 5φ8/1m (2,51cm 2 ). Bố trí thép cấu tạo vuông góc 4φ6/1m §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 5
  6. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 ● Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính với Q max = 402 daN) k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.6,3.100.8 = 3628,8 daN kn.nc.Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN Có: kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0  Không cần đặt cốt ngang ● Bố trí thép lề người đi: Fa M φ6 1m 1 a = 25 = b φ8 2 a = 25 5φ8 a ho h b = 100cm Hình1-3. Bố trí thép lề nguời 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 = 2,4 + 0,5 = 2,9 m. Trong đó: δ = 0,5 m - độ cao an toàn. - Bề dày vách thay đổi dần từ: hV = 12 ÷ 20 cm. §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 6
  7. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 δ=0,5m Hv = 2,9m Hmax = 2,4m 20 Hình2-1. Sơ đồ tính toán 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: M ng ; - Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: M l ; - Áp lực nước nước tương ứng với H max : q n ; - Áp lực gió (gồm gió đẩy và gió hút): q g ; Các tải trọng này gây căng trong và căng ngoài vách máng - Các tải trọng gây căng ngoài: M l , q gd ql L2 2,5.0,8 2 M= = = 0.8kNm c l l 2 2 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 7
  8. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 c Ml = nl . M l = 1,05 . 0,8 = 0,84 kNm c q gd = k gd q g 1m = 0,8.1,2.1 = 0,96kN / m; c q gd = ng q gd = 1,3.0,96 = 1,248kN / m Trong đó: ng =1,3 – hệ số vượt tải của gió - Các tải trọng gây căng trong: M l , M ng , q n , q gh : M lc = 0,8kNm; M l = 0,84kNm qng L2 2.0,82 l c = = = 0,64kNm M ng 2 2 c = nng M ng = 1, 2.0,64 = 0,768kNm M ng Biẻu đồ áp lực nước có dạng hình tam giác: q c max = kd.γ n.Hmax.1 = 1,3.10.2,4.1 = 31,2 (kN/m) n q n max = nn.q c max = 1.31,2 = 31,2 (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) §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 8
  9. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 Ml = 0,84 kNm Mng=0,768 kNm Ml=0,84 kNm Hmax qgh = 0,936 kN/m qmax = 31,2 kN/m qgd = 1,248 kN/m Hình 2-2. Tải trọng tác dụng lên vách máng §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 9
  10. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 2.3. Xác định nội lực 2.3.1. Trường hợp căng ngoài - Xét mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm) M = M l + M gd c M l = 0,8 kNm ; M l = 0,84 kNm c 2 0,96.2,92 qgd .H v c = = = 4,0368kNm; M gd 2 2 c M gd = n g M gd = 1,3.4,0368 = 5,248 kNm M = 5,248 + 0,84 = 6,088 kNm 3,37 kN 5,248 kNm 0,84 kNm Qgd Ql Mgd Ml Hình 2-3. Biểu đồ nội lực vách máng (trường hợp căng ngoài) 2.3.2. Trường hợp căng trong - Xét mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm) M = M l + M ng + M n + M gh c M l = 0,8 kNm ; M l = 0,84 kNm c M ng = 0,64 kNm ; M ng = 0,768 kNm c 2 qn max H max 31, 2.2,42 c = = = 29,952kNm Mn 6 6 c M n = nn .M n = 1.29,952 = 29,952kNm §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 10
  11. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 q gh .H v2 0,72.2,92 c c M gh = = = 3,0276kNm 2 2 c M gh = ng .M ng = 1,3.3,0276 = 3,9359kNm M = 0,84 + 0,786 + 29,952 + 3,9359 =35,5139 kNm Q = Q l + Q ng + Q n + Q gh Q l = 0 ; Q ng = 0 qmax H max 31, 2.2, 4 Qn = = = 37,44kN 2 2 Qgh = qgh H v = 0,936.2,9 = 2,714kN Q = 37,44 + 2,714 = 40,15 kN 2,714 kN 37,44 kN 29,952 kNm 0.84 kNm 0,768 kNm 3,9356 kNm Qgh Qn Ql Q Ml M Mn M ng gh ng Hình2-4. Biểu đồ nội lực vách máng (Trường hợp căng trong) 2.4.Tính toán, bố trí cốt thép Tiết diện tính toán hình chữ nhật b = 100cm, h = 20cm Chọn a = 2cm, h 0 = h – a = 18cm Tra các hệ số: kn = 1,15 mb = 1,00 Rn = 70 daN/cm2 nc = 1 Ra = 2100 daN/cm2 ma = 1,1 2.4.1. Trường hợp căng ngoài (M = 6,088 kNm) kn nc M 1,15.1.60880 = 0,031 → α = 0.031 A= = mb Rnbh0 1.70.100.182 2 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 11
  12. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 mb Rnbh0α 1× 70 × 100 × 18 × 0,031 = 1,7cm 2 Fa = = 1,1× 2100 ma Ra Chọn 5φ 8/1m (2,51cm 2 ) 2.4.2. Trường hợp căng trong (M=35,5139 kNm) kn nc M 1,15.1.355139 = 0,180 → α = 0,180 A= = mb Rnbh0 1.70.100.182 2 m R bh α 1× 70 × 100 ×18 × 0,18 = 9,82cm 2 Fa = b n 0 = 1,1× 2100 ma Ra Chọn Fa = 5φ 14/1m (7,69cm 2 ) ' Fa Fa ' Fa Fa Theù caá taï puo 1m = b a M M h = 20cm h = 20cm Caê g ngoaø n i Caê g trong n Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q Kiểm tra cho trường hợp căng trong: kl mb 4 Rk bh0 = 0,8.0,9.6,3.100.18 = 8164,8( daN ) kn ncQ = 1,15.1.4015 = 4617, 25(daN ) kn ncQ < kl mb 4 Rk bh0  Không cần đặt cốt ngang Bố trí cốt thép Lớp trong: 5φ 14/1m Lớp ngoài: 5φ 8/1m Dọc theo phương dòng chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 4φ 8/1m §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 12
  13. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 φ14 φ8 a = 20 a = 20 a = 25 φ8 Hình 2-5. Bố trí thép vách máng 2.5.Kiểm tra nứt - Kiểm tra cho trường hợp căng trong c M c = M l + M ng + M c + M gh = 0,8 + 0,64 + 29,952 + 3,0276 =34,42 kNm c c n - Điều kiện để cấu kện không bị nứt n c M c ≤ M n = γ 1 R c W qd k γl = mhγ =1. 1,75 = 1,75 Với mh = 1 ; γ = 1,75 J qd Wqđ = h − xn bh 2 100.20 2 + nFa h0 + nFa a ' + 8,75.7,69.18 + 8,75.2,51.2 ' 2 2 xn = = = 10,2cm bh + n( Fa + Fa' ) 100.20 + 8,75.(7,69 + 2,51) §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 13
  14. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 bx n b(h − x n ) 3 3 = + + nFa (h0 − x n ) 2 + nFa' ( x n − a' ) 2 J qd 3 3 100.10,2 3 100(20 − 10,2) 3 = + + 8,75.7,69(18 − 10,2) 2 + 8,75.2,51(10,2 − 2) 2 J qd 3 3 = 72317,19cm 4 J qd J qd 72317,19 = = 7379,31 cm3  Wqđ = h − xn 20 − 10,2 c Mn = γl R k Wqđ = 1,75.9,5.7379,31 = 122681.03 daNcm ncMc = 1.34,42.104 = 344200 daNcm →ncMc > Mn Kết luận: Mặt cắt sát đáy máng bị nứt Tính toán bề rộng khe nứt an = an1 + an2 Trong đó: an1, an2- Bề rộng khe nứt do tải trọng tác dụng dài hạn và ngằn hạn gây ra. M c = M l + M c = 0,8 + 29,952 = 30,752 kNm = 30,752.104 daNcm c dh n c c c M ngh = M ng + M gh = 0,64 + 3,0276 = 3,6676 kNm = 3,6676.104 daNcm Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm σ a1 − σ 0 a n1 = kc1η .7.(4 − 100.µ ). d Ea σ −σ0 an 2 = kc2η a 2 .7.( 4 − 100.µ ). d Ea c M dh 30,752.10 4 σ a1 = = = 2613,7 daN/cm2 Fa Z1 7,69.15,3 c M ngh 3,6676.10 4 σ a2 = = = 311,72 daN/cm2 Fa Z1 7,69.15,3 Với Zl = η.h0 = 0,85.18 = 15,3 cm η tra bảng 5-1 (GTBTCT/94) Fa 7,69 × 100 = × 100 = 0,42 tra bảng 5-1 → η ≈ 0,85 có bh0 100.18 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 14
  15. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 2613,7 − 200 an1 = 1.1,3.1. .7.(4 − 100.0,0031). 12 = 0,13mm 2,1.10 6 311,72 − 200 an1 = 1.1.1. .7.(4 − 100.0,0031). 12 = 0,005mm 2,1.10 6 → an = an1 + an2 = 0,13 + 0,005 = 0,135mm  an < an.gh = 0.24(mm) Kết luận: Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế. 3.Đáy máng 3.1. Sơ đồ tính toán Cắt 1 m dài vuông góc với chiều dòng chảy, đáy máng được tinhs toán 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 hđ = 25cm - Bề rộng đáy máng B = 3,6 m - Chọn bề rộng dầm bd = 30 cm - Chiều dài nhịp l = 0,5 (B + 2h4 – bđ) = 0,5 (3,6 + 2.0,2 – 0,3) = 1,85 m 3,6m h4 = 20cm 25cm 1m 30cm 185cm 185cm Hình 3-1. Sô ñoàtính toaù ñaù maù g ny n 3.2. Tải trọng tác dụng - Tải trọng bản thân qcđ = γhhđ1 = 25.0.25.1 = 6,25 kN/m c qđ = nđq đ = 1,05.6,25 = 6,56 kN/m - Tải trọng nước ứng với cột nước Hmax c q max = kđγnHmax.1 = 1,3.10.2,4.1 = 31,2 kN/m c qmax = nn q max = 1.31,2 = 31,2kN/m §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 15
  16. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 c M max = 29,952 kNm; Mmax = 29,952 kNm - Tải trọng nước ứng với mực nước cột nước nguy hiểm (Hngh) l 1,85 H ngh = đ = = 1,31m 2 2 c q ngh = kđγnHngh.1 = 1,3.10.1,31.1 = 17,03kN/m qngh = nn.qcngh = 1.17,03 = 17,03kN/m k đ γ n H ngh 1 1,3.10.1,313.1 3 c = = 4,871kNm M ngh = 6 6 Mngh= 4,871 kNm - Tải trọng gió c M gđ = 4,0368 kNm; Mgđ = 5,248 kNm. c M gh = 3,0276 kNm; Mgh = 3,9359 kNm. - Tải trọng do người c M ng = 0,64 kNm; Mng = 0,768 kNm. - Tải trọng do lề truyền xuống c M l = 0,84 kNm, Ml = 0,84 kNm. §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 16
  17. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 3.3. Xác định nội lực Tra các phụ lực 18, 21 (Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép), vẽ biểu đồ cho từng thành phần tải trọng tác dụng. a, Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và trọng lượng do tải trọng bản thân lề truyền xuống (q = 6,56 kN/m; Ml = 0,84 kNm) Ml = 0,84 kNm Ml = 0,84 kNm 2,386 0,84 0, 84 0,281 0, 281 M 0, 647 0,647 0, 926 0,926 1,236 1, 182 1, 236 4,477 2, 805 2, 050 6, 904 0, 378 5, 232 0,378 Q 5, 232 2, 050 6,904 2,805 4,477 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 17
  18. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 b, Nội lực do áp lực nước ứng với Hmax (qmax = 31,2 kN/m; Mmax = 29,952 kNm) Mmax = 29,952 kN/m Mmax = 29,952 kNm kNm 29,952 29,952 15,093 15,093 M 4,506 4,506 1,628 1,810 1,810 3,855 3,855 34,386 22,842 11,298 45,950 0.246 11,79 11,79 0.246 Q 45,950 11,298 22,842 34,386 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 18
  19. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 c, Nội lực do áp lực nước ứng với Hngh (qngh = 17,03 kN/m; Mngh = 4,871 kNm) ngh kN/m Mngh = 4,871 Mngh = 4,871 kNm kNm 4 ,8 7 1 4 ,8 7 1 4 ,8 5 M 0 ,1 9 2 0,204 0,192 0,204 2 ,1 3 2 2,383 2 .1 3 2 2,136 2.136 9 ,4 4 0 9,463 3,139 3 ,1 6 2 15,741 1 5 ,7 6 4 Q 1 5 ,7 6 4 1 5 ,7 4 1 3 ,1 6 2 3 ,1 3 9 9 ,4 4 0 9 ,4 6 3 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 19
  20. Trêng cao ®¼ng thuû lîi B¾c Bé Líp C1TK2 d, Nội lực do tải trọng người đi lề bên trái (Mng = 0,768 kNm) Mng = 0,768 kNm 0,768 0,576 0,384 0,192 M 0 0,038 0,115 0,077 0,154 0,192 0,519 Q 0,104 §å ¸n m«n häc: KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản