BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Thiết kế một dầm cầu đường ô tô nhịp giản đơn, bằng bê tông cốt thép, dạng mặt cắt chữ T BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỀ BÀI Thiết kế một dầm cầu đường ô tô nhịp giản đơn, bằng bê tông cốt thép, dạng mặt cắt chữ T 1. Số liệu cho trước 1. Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 2. Chiều dài nhịp tính toán l Cho trong bảng số liệu 3. Khoảng cách tim các dầm S 2m S = 4. Điều kiện môi trường Thông thường - Cốt thép chịu kéo: 420MPa y f = - Cốt thép đai: 420MPa y f = 5. Vật liệu - Bê tông: c f ¢ (Cho trong bảng số liệu) 6. Hệ số phân bố ngang của hoạt tải khi tính toán mô men và lực cắt - Mô men: M mg (Cho trong bảng số liệu) - Lực cắt: V mg (Cho trong bảng số liệu) 7. Tải trọng lớp phủ mặt cầu w DW Cho trong bảng số liệu 2. Yêu cầu nội dung A. Tính toán 1. Xác định kích thước hình học của mặt cắt ngang dầm; 2. Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao lực cắt do tải trọng gây ra ở trạng thái giới hạn cường độ (TTGHCĐ); 3. Tính toán, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp; 4. Thiết kế kháng cắt; 5. Thiết kế theo trạng thái giới hạn sử dụng (TTGHSD); 6. Triển khai cốt thép chịu uốn và vẽ biểu đồ bao vật liệu; PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com B. Bản vẽ 1. Vẽ mặt chính của dầm và các mặt cắt đại diện; 2. Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao vật liệu; 3. Bóc tách cốt thép của dầm; 4. Lập bảng thống kê vật liệu; C. Chú ý 1. Sản phẩm cần nộp: Một quyển thuyết minh A4 và các bản vẽ A3 đóng kèm. 2. Thời hạn nộp và bảo vệ: Trước ngày thi một tuần. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com SỐ LIỆU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC KCBTCT Lớp Vật liệu và công nghệ xây dựng K49 L S mg M mg V w DW f' c STT Họ và tên (m) (m) (kN/m) (MPa) 1 Nguyễn Trung Anh 9 2,00 0,62 0,55 5,00 28 2 Phạm Đức Anh 9 2,00 0,54 0,55 5,10 28 3 Kiều Cao Bắc 9 2,00 0,58 0,59 5,20 41 4 Nguyễn Sỹ Bắc 9 2,00 0,56 0,61 5,30 28 5 Bùi Qúy Hồng Công 9 2,00 0,54 0,63 5,40 35 6 Nguyễn Văn Công 9 2,00 0,60 0,61 5,50 35 7 Trần Văn Cương 12 2,00 0,62 0,55 5,10 35 8 Đinh Viết Cường 12 2,00 0,60 0,57 5,20 41 9 Nguyễn Hồng Cường 12 2,00 0,58 0,59 5,30 55 10 Đỗ Anh Dũng 12 2,00 0,56 0,61 5,40 41 11 Nguyễn Qúy Dũng 12 2,00 0,54 0,63 5,50 55 12 Đỗ Đại Dương 12 2,00 0,56 0,55 5,60 28 13 Dương Đình Đức 12 2,00 0,62 0,63 5,00 55 14 Vũ Tuấn Hiệp 15 2,00 0,62 0,55 5,00 35 15 Trương Tấn Thái Hòa 15 2,00 0,60 0,57 5,10 41 16 Trần Văn Hoành 15 2,00 0,58 0,59 5,20 28 17 Mai Việt Hùng 15 2,00 0,56 0,61 5,30 35 18 Nguyễn Đức Hùng 15 2,00 0,54 0,63 5,40 41 19 Phạm Huy Hùng 15 2,00 0,62 0,63 5,50 35 20 Lê Quang Huy 15 2,00 0,56 0,55 5,60 41 21 Đỗ Trung Kiên 18 2,00 0,64 0,55 5,00 35 22 Nguyễn Xuân Kiên 18 2,00 0,54 0,57 5,50 28 23 Đỗ Tất Thành Lâm 18 2,00 0,58 0,59 4,20 28 24 Tống Kim Linh 18 2,00 0,56 0,61 4,30 35 25 Nguyễn Hữu Long 18 2,00 0,54 0,63 4,40 28 26 Nguyễn Thành Long 18 2,00 0,62 0,63 4,50 41 27 Nguyễn Trung Lương 18 2,00 0,56 0,55 4,60 41 28 Ngô Văn Mạnh 21 2,00 0,64 0,63 5,50 35 29 Lê Ngọc Mạnh 21 2,00 0,60 0,57 4,10 41 30 Lê Văn Minh 21 2,00 0,58 0,59 4,20 28 31 Phạm Văn Minh 21 2,00 0,56 0,61 4,30 35 32 Đào Văn Phong 21 2,00 0,54 0,53 4,40 28 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 33 Nguyễn Duy Phú 21 2,00 0,60 0,63 4,50 35 34 Nguyễn Hữu Quân 21 2,00 0,64 0,53 4,60 41 35 Nguyễn Văn Quân 24 2,00 0,54 0,55 4,70 35 36 Nguyễn Văn Quỳnh 24 2,00 0,54 0,61 4,80 28 37 Trương Đình Sơn 24 2,00 0,56 0,57 4,90 41 38 Phạm Hồng Thái 24 2,00 0,58 0,59 5,00 35 39 Trần Văn Thắng 24 2,00 0,60 0,55 5,10 41 40 Nguyễn Minh Tiệp 24 2,00 0,62 0,63 5,20 41 41 Cù Ngọc Toàn 24 2,00 0,62 0,53 5,30 35 42 Doãn Văn Toàn 24 2,00 0,58 0,63 5,40 28 43 Lê Đình Toàn 21 2,00 0,64 0,55 4,30 35 44 Lê Văn Trưởng 9 2,00 0,62 0,57 4,30 28 45 Nguyễn Xuân Tuấn 12 2,00 0,56 0,61 4,50 41 46 Nguyễn Anh Tuấn 12 2,00 0,58 0,63 4,60 35 47 Bùi Hoàng Tùng 15 2,00 0,54 0,63 4,70 28 48 Vũ Thanh Tùng 15 2,00 0,56 0,61 4,90 35 49 Bùi Hữu Tuyên 21 2,00 0,62 0,59 4,70 41 50 Chu Bá Văn 18 2,00 0,62 0,53 5,30 28 51 Nguyễn Văn Vũ 18 2,00 0,64 0,53 5,40 35 52 Trịnh Hùng Vĩnh 18 2,00 0,54 0,61 5,50 41 53 Ngô Thị Yến 21 2,00 0,62 0,53 4,00 28 Giáo viên Bùi Thị Thanh Mai PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com I ĐỀ BÀI: Thiết kế một cầu đường ô tô nhịp giản đơn, bằng bê tông cốt thép, thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường. I.1 Số liệu cho trước: 1. Chiều dài nhịp tính toán: 15m = L 2. Khổ cầu: 721,5m =+´ B 3. Độ võng cho phép do hoạt tải: 1/800 - Cốt thép chịu lực: 420MPa = y f - Cốt thép đai: 420MPa = y f 4. Vật liệu: - Bê tông: 30MPa ¢ = c f 5. Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 I.2 Yêu cầu nội dung: A. Tính toán: 1. Chọn mặt cắt ngang cầu. 2. Vẽ biểu đồ bao mô men và biểu đồ bao lực cắt do tải trọng gây ra. 3. Tính toán, bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp. 4. Tính toán, bố trí cốt thép đai. 5. Tính toán, kiểm soát nứt. 6. Tính toán độ võng do hoạt tải gây ra. 7. Xác định vị trí cắt cốt thép và vẽ biểu đồ bao vật liệu. B. Bản vẽ: 1. Vẽ mặt chính của dầm và các mặt cắt đại diện. 2. Vẽ biểu đồ bao vật liệu. 3. Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com II THUYẾT MINH: II.1 Xác định sơ bộ kích thước mặt cắt ngang cầu: II.1.1 Số lượng và khoảng cách giữa các dầm chủ: Các thông số thiết kế thường gồm: - Tổng bề rộng mặt cầu (m) B . - Chiều rộng phần xe chạy 1 (m) B . - Chiều rộng phần người đi bộ 3 (m) B . - Chiều rộng gờ phân cách giữa phần người đi bộ và phần xe chạy 2 (m) B . Thường chọn 2 0,20,3m =¸ B (cũng có thể dùng vạch sơn rộng 20cm nhưng lưu ý vạch sơn sẽ bố trí trên cả phần xe chạy và phần người đi bộ và không tính vào tổng bề rộng mặt cầu). - Chiều rộng lan can 4 (m) B . Thường chọn 4 0,20,5m =¸ B . - Chiều rộng toàn cầu có thể được tính theo công thức: 1234 222 =+++ BBBBB Ở đây, 1324 1234 7m,21,5m,0m,0,5m 2227021,520,511 ==´== =+++=++´+´= BBBB BBBBBm - Số lượng dầm chủ b N : Căn cứ vào khổ cầu, tải trọng khai thác, dạng kết cấu dầm để dự tính khoảng cách giữa các dầm chủ và từ đó chọn số lượng dầm chủ: dt » b B N S . - Cự ly tim các dầm chủ S được chọn bằng nhau và nên xét đến kinh nghiệm: Với cầu đường ô tô lấy 1,82,5m =¸ S . Trong trường hợp này lấy 1,8m = S và chọn số lượng dầm chủ 6 = b N . - Chiều dài phần cánh hẫng của dầm biên h d : PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ( ) 1 2 = h BmS d õy, 1000mm = h d II.1.2 Chiu cao dm: h Chiu cao dm c xỏc nh theo iu kin chu lc cng nh iu kin cng. Ngoi ra, chiu cao dm cng cn tho món cỏc yờu cu ti thiu c quy nh trong cỏc Tiờu chun thit k. Cỏc Tiờu chun 22 TCN 272-05 cung cp cỏc quy nh v chiu cao ti thiu ca cỏc cu kin chu un theo chiu di nhp trong bng: Mt s quy nh chiu cao ti thiu h cho cỏc dng mt ct dm theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 Loi kt cu Dm gin n Dm liờn tc Bn cú ct thộp t song song vi phng xe chy ( ) 1,23000 30 S + ( ) 1,23000 165mm 30 S + Dm mt ct ch T 0,070 l 0,065 l Dm hp 0,060 l 0,055 l Dm trong kt cu cho ngi i b 0,035 l 0,033 l l l chiu di tớnh toỏn ca cu kin S l khong cỏch gia cỏc dm ca bn (mm) i vi dm gin n bng BTCT thng, chn chiu cao dm khụng thay i trờn sut chiu di nhp. Cú th ly gn ỳng theo cụng thc kinh nghim: ( ) 11 1020 0,721,44m ổử =á ỗữ ốứ ị=á lh h Tuy nhiờn, chiu cao dm cũn liờn quan cht ch n khong cỏch gia cỏc dm ch. Nu khong cỏch ln thỡ phi chn chiu cao dm ch ln v ngc li. Chn 1,2m = h . II.1.3 B rng sn dm: w b B rng sn dm c chn ch yu theo yờu cu thi cụng sao cho d bờtụng v m bo bờ tụng cht lng tt. Vi cu ng ụ tụ thng chn w 160200mm =á b . õy ta chn 20cm = w b v khụng i trờn sut chiu di dm. II.1.4 Chiu dy bn cỏnh: f h Chiu dy bn cỏnh chn ph thuc iu kin chu lc cc b ca v trớ xe v s tham gia chu lc tng th vi cỏc b phn khỏc. Theo kinh nghim, i vi cu ụ tụ, chn PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 140200mm =¸ f h (chú ý rằng tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 quy định chiều dày tối thiểu của bản mặt cầu là 175mm . Chọn 180mm = f h . II.1.5 Kích thước bầu dầm: 11 , bh Kích thước bầu dầm phải căn cứ vào việc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm quyết định (số lượng thanh và khoảng cách các thanh). Tuy nhiên khi chọn sơ bộ ban đầu ta chưa biết thép chủ là bao nhiêu nên phải tham khảo các đồ án điển hình và nên đảm bảo kích thước sao cho bề rộng bầu phải bố trí được bốn cột cốt thép và chiều cao bầu phải bố trí được tối thiểu hai hàng cốt thép. - Đối với dầm đúc tại chỗ thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn: + 140 mm + 1/16 khoảng cách giữa các đường gờ hoặc sườn dầm của các dầm. - Đối với dầm đúc sẵn thì chiều cao phần bầu dầm không được nhỏ hơn 125 mm. Chọn: 11 360mm,200mm == bh . Ta có mặt cắt ngang dầm như sau: 1.1 Bề rộng hữu hiệu của bản cánh: eff b Thay cho việc phải tính toán phức tạp để xác định bề rộng có hiệu của bản, Tiêu chuẩn thiết kế như 22 TCN 272-05 đã đưa ra các quy định cụ thể để xác định giá trị này: a) Đối với các dầm giữa trong các mạng dầm (mặt cắt chữ T đối xứng), bề rộng có hiệu là trị số nhỏ của · 1/4 chiều dài nhịp có hiệu, · 12 lần chiều dày trung bình của bản cộng với giá trị lớn của bề rộng sườn dầm hoặc 1/2 bề rộng cánh trên của dầm, · Khoảng cách trung bình của các dầm kề nhau. Như vậy, ( ) min3600;3060;18001800mm == eff b PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com b) Đối với các dầm biên trong các mạng dầm (mặt cắt chữ T không đối xứng hoặc mặt cắt chữ L), bề rộng có hiệu là tổng của 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm kề bên và trị số nhỏ của · 1/8 chiều dài nhịp có hiệu, · 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với giá trị lớn của 1/2 bề rộng sườn dầm hoặc 1/4 bề rộng cánh trên của dầm, · Bề rộng của phần cánh hẫng. Như vậy, ( ) 1800 min1800;1530;10001900mm 2 =+= eff b 1.2 Tiết diện tính toán quy đổi: Ø Đối với dầm giữa: - Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh: 2 1 100100 5000mm 2 S ´ == - Chiều dày cánh quy đổi: 1 w 2 25000 180186,3mm 1800200 qd ff S hh bb ´ =+=+= - Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm: 2 2 8080 320mm 2 S ´ == - Chiều cao bầu dầm mới: 2 11 1w 2 23200 200240mm 360200 qd S hh bb ´ =+=+= Ø Đối với dầm biên: - Chiều dày cánh quy đổi: 1 w 2 25000 180185,9mm 1900200 qd ff S hh bb ´ =+=+= - Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm: 2 2 8080 320mm 2 S ´ == - Chiều cao bầu dầm mới: 2 11 1w 2 23200 200240mm 360200 qd S hh bb ´ =+=+= PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com . BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Thiết kế một dầm cầu đường ô tô nhịp giản đơn, bằng bê tông cốt thép, dạng mặt cắt chữ T BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỀ BÀI Thiết. S 2m S = 4. Điều kiện môi trường Thông thường - Cốt thép chịu kéo: 420MPa y f = - Cốt thép đai: 420MPa y f = 5. Vật liệu - Bê tông: c f ¢ (Cho trong bảng số liệu) 6. Hệ số phân bố. 721,5m =+´ B 3. Độ võng cho phép do hoạt tải: 1/800 - Cốt thép chịu lực: 420MPa = y f - Cốt thép đai: 420MPa = y f 4. Vật liệu: - Bê tông: 30MPa ¢ = c f 5. Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn