Đồ án BTCT cầu máng ĐHTL

30 195 1
Đồ án BTCT cầu máng ĐHTL

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

D ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BTCT THIẾT KẾ CẦU MÁNG BTCT A TÀI LIỆU THIẾT KẾ Kênh dẫn nước N qua vùng trũng Sau tính tốn so sánh phương án: xi phơng, kênh dẫn, cầu máng chọn phương án xây dựng cầu máng BTCT Dựa vào điều kiện địa hình, tính tốn thuỷ lực thuỷ nơng, người ta xác định kích thuớc cầu máng mức nước yêu cầu cầu máng sau: Chiều dài máng: L = 20 m Bê tông M250 Bề rộng máng: B = 2,2 m Loại cốt thép nhóm CI,CII Cột nước lớn máng: Hmax = m Số nhịp n = Hình - Mặt cắt dọc cầu máng Thân máng; Trụ đỡ; Nối tiếp B Hình - Cắt ngang máng  - Lề người H - Vách máng - Đáy máng - Dầm đỡ dọc máng - Khung đỡ (khơng tính tốn đồ án) Độ vượt cao an toàn vách máng so với mực nước cao máng  = 0,5 m Theo biểu đồ phân vùng áp lực gió, vùng xây dựng cơng trình có cường độ gió q g = 1,2 kN/m2, hệ số gió đẩy kgió đẩy = 0,8, hệ số gió hút kgió hút = 0,6 lấy trường hợp coi vách máng thẳng đứng Tải trọng người qng = 200 kG/m2 = kN/m2 Cầu máng thuộc cơng trình cấp III Dung trọng bê tơng thiết kế b = 25 kN/m3 28 Tra phụ lục giáo trình Kết cấu Bê tơng cốt thép - ĐH Thủy Lợi, ta số liệu sau: kn = 1,15; Rn = 110 daN/cm2; Rk = 8.8 daN/cm2; Rkc = 13 daN/cm2; Rnc = 145 daN/cm2; Ra = R'a = 2700 daN/cm2; mb4= 0,9; 0 = 0.6; A0 = 0,42; Ea = 2,1.106 daN/cm2 ;Eb = 2.65.105 daN/cm2 ; n = Ea/Eb = 7.92; min= 0,15% Bề rộng vết nứt giới hạn angh = 0,24 mm Độ võng cho phép [f/l] = 1/500 B THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG Theo quy phạm, cầu máng cần tính tốn thiết kế ứng với tổ hợp tải trọng: bản, đặc biệt, thời gian thi công Tuy nhiên, phạm vi đồ án đồ án mơn học, cần tính tốn thiết kế phận cầu máng với trường hợp: Tổ hợp tải trọng Trình tự thiết kế phận: Xác định sơ đồ tính tốn phận kết cấu: Cầu máng kết cấu khơng gian có kích thước mặt cắt ngang tải trọng khơng thay đổi dọc theo chiều dòng chảy Do vậy, phận: lề người đi, vách máng, đáy máng ta cắt 1m dài theo chiều dòng chảy tính tốn theo tốn phẳng Đối với dầm đỡ, sơ đồ tính tốn dầm liên tục nhiều nhịp Xác định tải trọng tác dụng: Tải trọng tiêu chuẩn qc dùng để tính tốn nội dung TTGHII: Kiểm tra nứt, tính bề rộng vết nứt tính độ võng Tải trọng tính tốn qtt = qc.nt (với nt - hệ số vượt tải) dùng để tính tốn nội dung TTGHI: Tính tốn cốt thép dọc chịu lực, kiểm tra tính tốn cốt thép ngang bao gồm cốt thép đai cốt thép xiên (nếu cần) Xác định biểu đồ nội lực phương pháp tra bảng sử dụng phần mềm tính kết cấu Tính tốn bố trí cốt thép: Cốt thép dọc chịu lực tính tốn mặt cắt có M max Đối với phận kết cấu dạng (lề người đi, vách máng, đáy máng), ta bố trí 45 thanh/m Theo phương vng góc với cốt thép chịu lực, bố trí cốt thép cấu tạo 45 thanh/m Kiểm tra tính tốn cốt thép ngang bao gồm cốt thép đai cốt thép xiên (nếu cần) mặt cắt có Qmax theo phương pháp TTGH Kiểm tra nứt: Kiểm tra nứt mặt cắt có Mmax Với mặt cắt không cho phép xuất khe nứt, bị nứt, cần đề giải pháp khắc phục Với mặt cắt cho phép xuất 28 khe nứt, bị nứt ta tiếp tục tính bề rộng vết nứt so sánh đảm bảo yêu cầu a nangh, đưa giải pháp khắc phục (không yêu cầu tính lại từ đầu) Tính độ võng toàn phần f so sánh đảm bảo f/l < [f/l] Nếu f/l > [f/l], đưa giải pháp khắc phục I LỀ NGƯỜI ĐI 1.1 Sơ đồ tính toán Cắt 1m dài lề người theo chiều dọc máng (chiều dòng chảy), coi lề người dầm công xôn ngàm đầu vách máng Chọn bề rộng lề 0,8m Chiều dày lề thay đổi dần 812cm Trong tính tốn, lấy chiều dày trung bình h = 10cm 12 80 cm 80 cm Hình 1.1 - Sơ đồ tính tốn lề người 1.2 Tải trọng tác dụng Do điều kiện làm việc lề người đi, tổ hợp tải trọng tác dụng lên lề bao gồm: a Trọng lượng thân (qbt): qcbt = b.h.1m = 25.0,1.1 = 2.5kN/m b Tải trọng người (qng): qcng = 2.1m = 2kN/m Tải trọng tính tốn tổng cộng tác dụng lên lề người đi: q = nbt.qcbt + nng.qcng = 1,05.2,5 + 1,2.2 = 5,025kN/m Trong đó: nbt = 1,05; nng = 1,2 - hệ số vượt tải trọng lượng thân tải trọng người theo TCVN 4116-85 1.3 Xác định nội lực Hình 1.2 - Biểu đồ nội lực lề người 28 1,608 - M kNm 4,02 q =5,025 kN/m Q kN 1.4 Tính tốn bố trí cốt thép a Tính tốn bố trí cốt thép dọc: Tính tốn thép bố trí cốt thép dọc chịu lực mặt cắt có mơ men uốn lớn (mặt cắt ngàm): M = 1,608 kNm, cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 10cm, chọn a = 2cm, h0 = h – a = 8cm A= k n n c M 1,15.1.16080 = 0,026 = m b R n b.h 1.110.100.82 A = 0,026 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn  = - 1 2A = -  2.0,026 = 0,0263 Fa = m b R n b.h  1.110.100.8.0,0263 = = 0,779 cm2 m a R a 1,1.2700 Fa < µmin.b.ho = 0,0015.100.8 = 1,2 cm2 Khi : Fa = µmin.b.ho = 1,2 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 48/1m (2,01cm2) theo phương vng góc với phương dòng chảy Chọn bố trí cốt thép cấu tạo vng góc với cốt thép chịu lực 46/1m (1,13 cm2) b Tính tốn bố trí cốt thép ngang: Kiểm tra điều kiện tính tốn cốt thép ngang mặt cắt có Qmax = 4,02kN = 402 daN k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.8,8.100.8 = 5068,8 daN k1= 0,8 kết cấu dạng kn.nc.Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 Không cần đặt cốt ngang 8 a=200 6 28 Hình 1.3 - Bố trí thép lề người II VÁCH MÁNG 2.1 Sơ đồ tính tốn 12 cm 25 m Cắt 1m dài vách máng dọc theo chiều dài máng, vách máng tính tốn dầm cơng xơn ngàm đáy máng dầm dọc Chiều cao vách: Hv = Hmax +  = + 0,5 = 2,5 m  - Độ vượt cao an toàn, lấy  = 0,5 m Bề dày vách thay đổi dần: 20 hv = 12  20 cm Hình 2.1 - Sơ đồ tính toán vách máng 2.2 Tải trọng tác dụng Do điều kiện làm việc vách máng, tổ hợp tải trọng tác dụng lên vách bao gồm tải trọng sau: - Mô men tập trung người lề truyền xuống: Mng - Mô men trọng lượng thân lề đi: Mbtl - Áp lực nước tương ứng với Hmax: qn - Áp lực gió (gồm gió đẩy gió hút): qgđ qgh Các tải trọng gây trường hợp: Căng căng vách máng a Trường hợp căng nguy hiểm bao gồm tải trọng: Mbtl, qgđ (gió đẩy, máng khơng có nước khơng có người lề)  c Momen tiêu chuẩn thân lề : M bt = 2,5.0,82 q cbt L2l  0,8 kN/m = 2 Momen thân tính tốn lề : Mbt = nbt M cbt = 1,05.0,8 = 0,84 kNm  Tải trọng gió đẩy tiêu chuẩn : qcgđ = kgđ.qg.1m = 0,8.1,2.1 = 0,96 kN/m Tải trọng gió đẩy tính tốn : qgđ = ng qcgđ = 1,3.0,96 = 1,248 kN/m ng = 1,3 - hệ số vượt tải gió 28 Momen gió đẩy tiêu chuẩn : Mcgđ = Momen gió đẩy tính tốn : Mgđ = c qgd H v2 0,96.2,52 = kNm  2 qgd H v2  1, 248.2,52 = 3,9 kNm b Trường hợp căng nguy hiểm bao gồm tải trọng: Mbt, Mng, qn, qgh (gió hút, máng dẫn nước với mực nước Hmax lề có người đi)  M cbt , Mbt tính TH  c Momen tiêu chuẩn người lề : M ng = q cng L l 2  2.0,8 = 0,64 kNm c Momen tính tốn người lề : Mng = nng M ng = 1,2.0,64 = 0,768 kNm  Tải trọng tiêu chuẩn mức nước lớn máng : qcnmax= kđ.n.Hmax.1m = 1,3.10.2.1 = 26 kN/m; kđ - hệ số động, lấy kđ = 1,3 Tải trọng tính tốn mực nước lớn máng : qnmax = nn.qcnmax = 1.26 = 26 kN/m Momen tiêu chuẩn mực nước lớn máng: qnc.max H max 26.22 M = = = 17,33 kNm 6 c n Momen tính tốn mực nước lớn máng: 26.2 q H Mn= n max max = = 17,33 kNm 6  Tải trọng tiêu chuẩn gió hút : qcgh = kgh.qg.1m = 0,6.1,2.1 = 0,72 kN/m Tải trọng tính tốn gió hút : qgh = ng qcgh = 1,3 0,72 = 0,936 kN/m c Momen tính tốn gió hút :M gh = Momen tính tốn gió hút :Mgh = 28 c q gh H v2 qgh H v2 0,72.2,52 = 2,25 kNm   0,936.2,52 = 2,925 kNm Mng=0,768 kNm Mbt=0,84 kNm q =0,936kN/m Mbt=0,84 kNm H max gh q =1,248 kN/m gd q =26 kN/m nmax TH căng TH căng Hình 2.2 - Tải trọng tác dụng lên vách máng 2.3 Xác định nội lực a Trường hợp căng + 3,9 Mgd kNm 0,84 Mbt kNm 3,06 3,12 M1 kNm Q gd kN Q bt kN Hình 2.3 – Nội lực vách máng trường hợp căng Nội lực mặt cắt nguy hiểm (mặt cắt ngàm) M1 = Mgđ + Mbt = 3.9 - 0,84 = 3.06 kNm M1c = Mgđc+ Mbtc = – 0,8 = 2,2 kNm 28 b Trường hợp căng Nội lực mặt cắt nguy hiểm (mặt cắt ngàm) M2 = Mbt + Mng + Mn + Mgh = 0,84 + 0,768 + 17,33 +2,925 = 21,863 kNm M2c = Mbtc + Mngc + Mnc + Mghc = 0,8 + 0,64 + 17,33 + 2,25 = 21,02 kNm - 0,84 0,768 2,925 17,33 21,863 Mbt kNm Mng kNm Mgh kNm MnmaxkNm M kNm Q bt kN 0.936 Q ng kN Q gd kN - 26 Q nmaxkN Hình 2.4 – Nội lực vách máng trường hợp căng 2.4 Tính tốn bố trí cốt thép a Tính tốn bố trí cốt thép dọc: Tính tốn bố trí cốt thép dọc chịu lực cho cấu kiện chịu uốn mặt cắt có mơmen uốn lớn (mặt cắt ngàm) cho hai trường hợp căng căng Tiết diện chữ nhật: b = 100 cm, h = 20 cm Chọn a = cm, h0 = h – a = 18cm Trường hợp căng ngoài: M = 3, 06 kNm A= k n n c M 1,15.1.3,06.104 = = 0.0099 m b R n b.h 02 1.110.100.182 A = 0.0099 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn  = - 1 2A = -  2.0,0099 = 9,95.10-3 Fa = m b R n b.h  1.110.100.18.9,95.10 3 = = 0,634 cm2 m a R a 1,15.2700 Fa < μminbh0 = 0,0015.100.18 = 2,7 cm2 → Fa = 2,7 cm2 28 Chọn bố trí cốt thép chịu lực lớp ngồi theo cấu tạo 410/1m (3,14 cm2) theo phương vng góc với phương dòng chảy Trường hợp căng trong: M = 21,863kNm kn nc M  ma Ra' Fa' (h0  a ' ) A= mb Rn b.h02 1,15.1.21,863.104  1,15.2700.3,14.(18  2) = = 0,027 1.110.100.182 A = 0,027 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn  = - 1 2A = -  2.0,027 = 0,0274 kn nc M 1,15.1.21,863.104 Fa = = = 5,06 cm2 ma Ra ( h0  a ') 1,15.2700.(18  2) Fa > μminbh0 = 0,0015.100.18 = 2,7 cm2 → Fa = 5,06 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực lớp 512/1m (5,65 cm2) theo phương vuông góc với phương dòng chảy b Tính tốn bố trí cốt thép ngang: Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q cho trường hợp căng Q2 = Qbt + Qng + Qn + Qgh Qbt = ; Qng = Qn = qn max H max 26.2,0  = 26kN 2 Qgh = qgh.Hv = 0,936.2,5 = 2,34 kN Q2 = 26 + 2,34 = 28,34 kN k1.mb4 Rk.b.h0 = 0,8.0,9.8,8.100.18 = 11404,8 daN > k n.nc.Q = 1,15.1.2834 = 3259,1 daN Không cần đặt cốt ngang c Bố trí cốt thép Lớp trong: 512/1m; Lớp ngồi: 410/1m 28 Dọc theo phương dòng chảy bố trí lớp thép cấu tạo 48/1m 12 a=200 8 a=250 10 a=250 8 a=250 Hình 2.5 - Bố trí thép vách máng 2.5 Kiểm tra nứt Kiểm tra cho trường hợp căng trong: M2c = 21,02 kNm Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc.Mc  Mn = 1.Rkc.Wqđ 1 = mh. = 1.1,75 = 1,75 (mh = 1;  = 1,75) Wqđ = J qd h  xn b.h 100.202  n.Fa h  n.F' a a '  7,92.5,65.18  7,92.3,14.2 xn = = = 10,08cm b.h  n (Fa  F' a ) 100.20  7,92.(5,65  3,14) Jqđ = b.x 3n b.(h  x n )   n.Fa (h  x n )  n.F'a ( x n  a ' ) 3 3 = 100.10,08  100.(20  10,08)  7,92.5,65(18  10,08)2  7,92.3,14.(10,08  2)2 3 = 71109,94 cm4 Wqđ = 71109,94 = 7168,34cm3 20  10,08 Mn = 1,75.13.7168,34= 163079,74 daNcm 28 Các trường hợp tải trọng gây nội lực bất lợi ba mặt cắt cần tính tốn bao gồm: TH tải trọng gây mômen căng lớn mặt cắt sát vách: Dẫn nước máng với chiều cao H max, người lề bên trái bên có gió thổi từ phải sang trái M1 = Ma + Mb + Md + Mg = 0,84 + 17,33 + 0,768 + 2,925 = 21,863 kNm TH tải trọng gây mômen căng lớn mặt cắt nhịp: Dẫn nước máng với chiều cao H ngh, có người lề phải có gió thổi từ trái sang phải M2 = Ma + Mc + Me + Mf = 0,33 + 0,58 + 0,096 +3,9 = 4,906 kNm TH tải trọng gây mômen căng lớn mặt cắt gối giữa: Dẫn nước máng với chiều cao H ngh, người lề có gió thổi từ phải sang trái ngược lại M3 = Ma + Mc + Mf ( Mg) = 0,66 + 1,17 + 0,244 = 2,074 kNm 3.4 Tính tốn bố trí cốt thép đáy máng a Tính tốn cốt thép dọc chịu lực: Trường hợp gây mô men căng lớn M2 mặt cắt nhịp: Tính tốn cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 25cm 3cm, h0 = h – a = 22 cm Chọn a = kn nc M 1,15.1.4,906.104   0,011 A= mb Rn b.h02 1.110.100.22   = - 1 2A = -  2.0,011 = 0,0111 A = 0,011 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn Fa  mb Rn b.h0  1.110.100.22.0,0111   0,904 cm2 ma Ra 1,1.2700 Fa <  minbh0 = 0,0015.100.17 = 2,55 cm2 � Fa = 2,55 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 410/1m (3,14cm2) theo phương vng góc với phương dòng chảy Trường hợp gây mô men căng lớn M1 mặt cắt sát vách: Tính tốn cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 25 cm Chọn a =a’= 3cm, h0 = h – a = 22 cm Fa’= 3,14 cm2 28 kn nc M  ma Ra' Fa' (h0  a ') 1,15.1.21,863.104  1,1.2700.3,14.(22  3)  A= mb Rn b.h02 1.110.100.22 = 0,014 cm2   = - 1 2A = -  2.0,014 = 0,0141 � < 2a ' = 0,273   = 0,273 h0 kn nc M 1,15.1.21,863.104 Fa    4, 46cm ma Ra (h0  a ) 1,1.2700.(22  3) Fa > μminbh0 = 0,0015.100.17 = 2,55 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực 412/1m (4,52 cm2) theo phương vng góc với phương dòng chảy Trường hợp gây mô men căng lớn M3 gối giữa: Tính tốn cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 25cm Chọn a = 3cm, h0 = h – a = 22cm kn nc M 1,15.1.2,074.104   0,0045 A= mb Rn b.h02 1.110.100.222   = - 1 2A = -  2.0,0045 = 0,00451 A = 0,0045 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn Fa  mb Rn b.h0  1.110.100.22.0,0045   0,367 cm2 ma Ra 1,1.2700 Fa < μminbh0 = 0,0015.100.17 = 2,55 cm2 → Fa = 2,55 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 412/1m (4,52 cm2) theo phương vng góc với phương dòng chảy b Tính toán cốt ngang Kiểm tra cường độ mặt cắt nghiêng mặt cắt sát vách máng trường hợp máng dẫn nước với mực nước Hmax, người hai bên lề gió từ phải sang trái Q = Qa + Qb + Qd + Qe + Qg = 3,925 + 33,82 + 0,582 + 0,167 + 2,332 = 40,826 kN k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.8,8.100.17 = 10771,2 daN kn.nc.Q = 1,15.1.4082,6 = 4694,99 daN kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 Không cần tính cốt ngang 28 c Bố trí thép đáy máng Lớp trên: Sát vách : 412/1m , Gối : 412/1m Lớp dưới: 410/1m Dọc theo chiều dòng chảy bố trí cốt thép cấu tạo 8 Hình 3.2 - Bố trí cốt thép đáy máng dầm đỡ 3.5 Kiểm tra nứt Kiểm tra nứt mặt cắt: mặt cắt sát vách nhịp Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc.Mc  Mn = 1.Rkc.Wqđ a Đối với mặt cắt sát vách máng: Mc1 = Mca + Mcb + Mcd + Mcg = Ma/nbt+ Mb/nn + Md/nng+ Mg/ng = 0,84/1,05 + 17,33/1 + 0,768/1,2 + 2,925/1,3 Mc1 = 21,02 kNm Kiểm tra nứt cho cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 25cm, a = a' = 3cm, ho = 22cm, Fa = 4,52 cm2, Fa’ = 3,14 cm2 b.h 100.252  n.Fa h0  n.F 'a a '  7,92.4,52.22  7,92.3,14.3 xn = 2   12,55cm b.h  n ( Fa  F 'a ) 100.25  7,92.(4,52  3,14) Jqđ = b.x 3n b.(h  x n )   n.Fa (h  x n )  n.F' a ( x n  a ' ) 3 28 = 100.12,553 100.(25  12,55)3   7,92.4,52.(22  12,55)  7,92.3,41.(12,55  3) 3 = 135874,6 cm4 Wqđ = 135874,6 = 10913,62 cm3 25  12,55 Mn = 1.Rkc.Wqđ = 1,75 13 10913,62 = 248284,9 daNcm nc.Mc = 21,02.104= 210200 daNcm < Mn Mặt cắt sát vách máng không bị nứt b, Đối với mặt cắt nhịp: Mc2 = Mca + Mcc + Mce + Mcf = Ma/nbt + Mc/nn + Me/nng+ Mf/ng = 0,33/1,05 + 0,58/1 + 0,096/1,2 +1,83/1,3 Mc = 3,382 kNm Kiểm tra nứt cho tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 25cm, a = a' = 3cm, ho = 22cm, Fa = 3,14 cm2, Fa’ = 4,52 cm2 b.h 100.252  n.Fa h0  n.F 'a a '  7,92.3,14.22  7,92.4,52.3 xn= = 12,45 cm  b.h  n( Fa  F 'a ) 100.25  7,92.(3,14  4,52) Jqđ = b.x 3n b.(h  x n )   n.Fa (h  x n )  n.F'a ( x n  a ' ) 3 100.12,453 100.(25  12,45)3   7,92.3,14.(22  12,45)  7,92.4,52.(12,45  3) = 3 = 135679,6 cm4 Wqđ = 135679,6 = 10811,1 cm3 25  12, 45 Mn = 1.Rkc.Wqđ = 1,75.13.10811,1 = 245952,5 daNcm nc.Mc = 1.33820= 33820 daNcm < Mn Mặt cắt nhịp không bị nứt IV DẦM ĐỠ GIỮA 4.1 Sơ đồ tính tốn 28 Đáy máng bố trí dầm đỡ bao gồm dầm bên dầm Hai dầm bên chịu tải trọng từ vách máng phần lề người truyền xuống chịu tải trọng nước tải trọng thân dầm Do vậy, ta tính tốn bố trí cốt thép cho dầm giữa, bố trí thép tương tự cho dầm bên Tách dầm mặt cắt dọc máng Sơ đồ tính tốn dầm đỡ dầm liên tục tiết diện chữ T có n=4 nhịp gối tựa trụ đỡ Chiều dài nhịp lnhịp = L/n =20/5 = m Chọn kích thước dầm: - Chiều cao dầm: hd = 80 cm - Bề rộng sườn: b = 30 cm - Bề rộng cánh: B/2 = 2,2/2 = 1,1 m B B/2 q =q d+q n 4m 4m 4m 4m 4m Hình 4.1 - Sơ đồ tính tốn dầm đỡ 4.2 Tải trọng tác dụng Do điều kiện làm việc dầm đỡ giữa, tổ hợp tải trọng tác dụng lên dầm bao gồm tải trọng sau: Tải trọng thân dầm: qcd = b.Fd.1m = 25.[(0,8-0,25).0,3 + 1,1.0,25] = 11 kN/m qd = nd.qcd = 1,05.11 = 11,55 kN/m Áp lực nước ứng với cột nước Hmax: qcn = kđ.n.B/2.Hmax = 1,3.10.1,1.2 = 28,6 kN/m 28 qn = nn.qcn = 1.28,6 = 28,6 kN/m Tải trọng tiêu chuẩn tính tốn tổng cộng: qc = qcd + qcn = 11 + 28,6 = 39,6 kN/m q = qd + qn = 11,55 + 28,6 = 40,15 kN/m 4.3 Xác định nội lực Tra phụ lục 18 trang 167 giáo trình Kết cấu BTCT - ĐH Thủy Lợi, ta vẽ biểu đồ nội lực M, Q dầm đỡ sau: 67,64 51,33 M kNm 21,13 50,04 63,55 84,52 29,61 80,3 Q kN 97,21 76,08 Hình 4.2 - Biểu đồ nội lực dầm đỡ 4.4 Tính tốn cốt thép a Tính tốn cốt thép dọc chịu lực Tính toán cốt thép dọc chịu lực cho mặt cắt có mơmen uốn căng căng lớn Trường hợp căng lớn mặt cắt gối thứ hai: (tại mặt cắt có x/l = 1) Mmax = 0,1053.q.l2 = 0,1053.40,15.42 = 67,64 kNm = 676400 daNcm Do mặt cắt gối, mômen uốn căng nên tiết diện chữ T cánh kéo tính tốn tiết diện chữ nhật bxh = 30x80 cm 28 a =4cm ho =76 cm h =80 cm Fa b =30 cm Hình 4.3 – Tính cốt thép cho trường hợp căng Chọn a = a’ = 4cm, h0 = h-a = 76cm A= kn nc M 1,15.1.676400   0,041 mb Rn b.h0 1.110.30.762   = -  2.0,041 = 0,042 A < A0 = 0,42  Tính cốt đơn Fa  mb Rn b.h0  1.110.30.76.0,042   3,55 cm2 ma Ra 1,1.2700 Fa > μminbh0 = 0,0015.30.76 = 3,42 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực 216 (4,02cm2) theo chiều dọc máng 2, Trường hợp căng lớn mặt cắt nhịp biên : (tại mặt cắt có x/l = 0,4) Mmax = 0,0779.q.l2 = 0,0779.40,15.42 = 50,04 kNm = 500400 daNcm Tính tốn tiết diện chữ T cánh nén: b = 30 cm, h = 80 cm, b’ c= 110 cm, h’c = 25 cm Chọn a = a’ = cm  h0 = h-a = 76 cm Kiểm tra vị trí trục trung hồ: h 'c Mc = mb.Rn.b'c.h'c.(h0 ) Mc = 1.110.110.25.(76 - 25 ) = 19208750 daNcm kn.nc.M = 1,15.1.500400 = 575460 daNcm kn.nc.M < Mc  Trục trung hồ qua cánh Tính tốn cốt thép tương tự tiết diện chữ nhật b'cxh = 110x80 cm 28 a Fa h =80 cm ho =76 cm b'c =110 cm Hình 4.4 – Tính cốt thép cho trường hợp căng Chọn a = a’ = 4cm  h0 = h-a = 76cm A= kn nc M 1,15.1.500400   0,007 ' mb Rnbc h0 1,15.110.110.762   = -  2.0,007 = 0,007 A < A0  Tính cốt đơn Fa  mb Rn b.h0  1,15.110.110.76.0,007   2, 49 cm2 ma Ra 1,1.2700 Fa <  minbh0 = 0,0015.30.76 = 3,42 cm2 (chỉ bố trí thép bề rộng b = 30 cm) → Fa = 3,42 cm2 Chọn bố trí cốt thép chịu lực 216/1m (4,02 cm2) theo chiều dọc máng b Tính tốn cốt thép ngang Kiểm tra cường độ mặt cắt nghiêng cho mặt cắt có lực cắt lớn (mặt cắt bên trái gối thứ hai): Qmax = 0,6053.q.l =0,6053.40,15.102.4=9721,12 daN k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,6.0,9.8,8.30.76 = 10834,56 daN k1 = 0,6 kết cấu dạng dầm kn.nc.Q = 1,15.1.9721,12 = 11179,29 daN 0,25.mb3.Rn.b.h0 = 0,25.1.110.30.76 = 62700 daN k1.mb4.Rk.b.h0 < kn.nc.Q < 0,25.mb3.Rn.b.h0  Cần tính tốn cốt ngang 28 Tính tốn cốt đai khơng cốt xiên Chọn đường kính cốt đai d = 8mm  Diện tích nhánh đai fd = 0,503cm2 Số nhánh nd = Tính khoảng cách vòng cốt đai: 1,5.mb Rk b.h02 1,5.0,9.8,8.30.762   184,1 cm umax = kn nc Q 1,15.1.9721,12 uct = h 80  = 26,7 cm 3 8.m b R k b.h 02 8.0,9.8,8.30.76  1,1.1700.2.0,503 utt = ma.Rađ.nd.fđ = 165,26 cm (k n n c Q) (1,15.1.9721,12) Chọn khoảng cách vòng cốt đai thiết kế utk = 25 cm Tính toán cốt xiên Qdb = 2,8.h0 m b R k b.q d qd = m a R ad n.f d 1,1.1700.2.0,503 = = 75,25 daN/cm u 25 Qdb = 2,8.76 0,9.8,8.30.75, 25  28454,3 daN kn.nc.Q = 1,15.1 9721,12 = 11179,3 daN < Qdb Không cần đặt cốt xiên 400 800 Bố trí cốt đại Ø16 utk= 25 Ø12 Ø8 b Bố trí cốt thép dầm (hình 3.2) Ngồi thép chịu lực cốt đai, chiều cao dầm lớn (h= 80 cm) nên ta cần bố trí thêm dầm 28 Xn =27,6 cm  16  12 a h =76 cm hc'=25 cm 216 h =80 cm a' =4cm bc =110 cm b =30 cm 4.5 Kiểm tra nứt tính bề rộng khe nứt Kiểm tra nứt mặt cắt có mơmen căng căng lớn Điều kiện để dầm không bị nứt tiết diện trên: nc.Mc  Mn = 1.Rkc.Wqđ a Trường hợp căng dưới: Mcmax = 0,0779.qc.l2 = 0,0779.40,15.42 = 50,04 kNm Tiết diện chữ T cánh nén: b = 30 cm, h = 80 cm, b’c = 110 cm, h’c = 25 cm, a = a’ = cm, h0 = 76 cm, Fa = 4,02 cm2, F'a= 4,02 cm2; 1= mh. = 1.1,75 = 1,75 h' b.h  b 'c  b c  n.Fa.h  n.Fa '.a ' xn = 2 ' b.h  b c  b h 'c  n. Fa  Fa '     30.802 252   110  30   7,92.4,02.76  7,92.4,02.4 = 2 30.80   110  30  25  7,92  4,02  4,02  316 216  12 b =30 cm 28 h =80 cm Xn =27,7 cm bc =110 cm a h =76 cm hc'=25 cm a' =4cm xn = 27,7 cm > h’c = 25 cm Trục trung hòa tiết diện quy đổi qua sườn Hình 4.5 – Kiểm tra nứt trường hợp căng Jqđ =  b'c x 3n (b'c  b)(h 'c  x n ) b(h  x n )    n.Fa (h  x n )  n.F'a ( x n  a ' ) 3 110.27,73 (110  30)(25  27,7)3 30(80  27, 7)3   3 + 7,92.4,02.(76-27,7)2 + 7,92.4,02.(27,7-4)2 Jqđ = 2301501,5 cm4 Wqđ  J qd h  xn  2301501, = 43922 cm3 80  27, Mn = 1.Rkc.Wqđ = 1,75.13.43922 = 999226 daNcm nc.Mc = 1.50,04.104 = 500400 daNcm < Mn Tại mặt cắt dầm không bị nứt b Trường hợp căng trên: Mcmax= 0,1053.q.l2 = 0,1053.40,15.42 = 67,64 kNm =676400 daNcm Tiết diện chữ T cánh kéo: b = 30 cm, h = 80 cm, bc = 110 cm, hc= 25cm, a = a' = cm, h0 = 76 cm, Fa = 4,02 cm2, F'a= 4,02 cm2; 1= mh. = 1.1,75 = 1,75 h  b.h    bc  b .hc  h  c   n.Fa.h0  n.Fa'.a ' 2 xn =  b.h   bc  b .hc  n. Fa  Fa' 30.802 � 25 �   110  30  25 � 80  � 7,92.4,02.76  7,92.4,02.4 = � 2� 30.80   110  30  25  7,92(4,02  4,02) bc =110 cm 216  12 b =30 cm 28 h =80 cm 316 a h =76 cm hc'=25 cm Xn=52,32cm a' =4cm xn = 52,32 cm Trục trung hòa tiết diện quy đổi qua sườn Hình 4.6 – Kiểm tra nứt trường hợp căng Jqđ = b.xn3 (bc  b)(hc  xn  h) bc (h  xn )    n.Fa (h0  xn )  n.F ' a ( xn  a' ) 3 30.52,323 (110  30). 25  52,32  80  110  80  52,32  = +   3 3 + 7,92.6,03.(76–52,32)2+ 7,92.4,02.(52,32-4)2 Jqđ = 2310425,95cm4 2310425,95  83469,15 cm3 80  52,32 Wqđ = Mn = 1.Rkc.Wqđ = 1,75.13.83469,15 = 1898923,16 daNcm nc.Mc = 67,64.104= 676400 daNcm < Mn Dầm không bị nứt mặt cắt 4.6 Tính biến dạng dầm: Tính tốn kiểm tra độ võng cho mặt cắt nhịp dầm đầu tiên: Mc = 500400 daNcm a Tính độ cứng dài hạn Bdh B dh  B ngh  với độ cứng ngắn hạn Bngh = Trong chiều cao vùng nén trung bình   E a Fa Z1 h  x a x tính theo quan hệ: x 0,7 x = =1;= = 1,8   5(L  T) h0 100  x 10..n L= ' = Mc 500400 = 0,02; T = '(1 - '/2) c = R n b.h 145.30.762 b ' c n 7,92  b h 'c  Fa ' (110  30).25  4,02  = = 0,97 0,15 b.h 30.76  Trong n lấy 0,15 với tải trọng tác dụng dài hạn độ ẩm môi trường lớn 40% h 'c 0,33 25 ) = 0,81; ' = = = 0,33; T = 0,97.(1  h0 76 28  Fa 4,02 100%  100% = 0,18% b.h0 30.76 Thay số liệu vào cơng thức tính ta có: x a'   5(0,02  0,81) = 0,026 < = = = 0,053 1,8  h0 h 76 10.0,18%.7,92 Tính lại với điều kiện khơng kể đến Fa’ (bc'  b ).hc' (110  30).25 ' 0,33  ) = 0,73 ' = = 0,88; T   '(1  )  0,88.(1  b.h0 30.76 2 1 x   5( L  T )  5(0,02  0,73) = 0,028 = = 1,8  1,8  h0 10..n x = .h0 = 0,028.76 = 2,13 cm;  = 10.0,18%.7,92 0,7 x  0, 41 ; = 1 100.0,18%  x x 2,13 = 5,20 cm x=  = 0, 41 Tính cánh tay đòn nội ngẫu lực Z1 theo công thức thực nghiệm: � 0,33.0,73  0,0282 �   ' '  1 Z1 = 1   h0 = � �.76 = 63,9 cm  2 '   � 2.(0,73  0,028) � Tính hệ số adh theo công thức: adh = 2 a  Mc 500400   1948 daN/cm2 a = Fa Z1 4,02.63,9 Tra phụ lục 16, biểu đồ trang 164 giáo trình Kết cấu BTCT - ĐH Thủy Lợi: Với n. = 7,92.0,18% = 0,014 a = 1948 daN/cm2, lấy a = 0,4 adh = 2.0,4  = 0,6 Thay giá trị vừa tính vào cơng thức tính độ cứng Bngh dầm ta có: 2,1.106.4,02.63,9.(76  5, 20) Bngh = = 63654.106 daNcm2 0,6 Bdh  Bngh   63654.106  4,2436.1010 daNcm2 = 42436 kNm2 1,5 28 Tiến hành nhân biểu đồ tính tốn độ võng mặt cắt nhịp biên dầm đỡ giữa: f = Mp M k =  p y 0k B dh p - diện tích biểu đồ mơmen uốn Mp y 0k - tung độ biểu đồ M k0 hệ ứng với vị trí trọng tâm biểu đồ Mp 168,78 196,91 M p kNm Pk =1 Mk 1,375 Hình 4.7 – Biểu đồ mơmen cuối biểu đồ mômen hệ Dùng phương pháp nhân biểu đồ Vêrêshagin, ta tính độ võng mặt cắt nhịp biên: 28 168,78 196,91 = 168,78 84,39 + M p kNm 196,61 Mk 1,375 5,5m Hình 4.8 – Cách nhân biểu đồ f= [2.( 196,91.2,75 .1,375)  ( 1,375.5,5).84,39 ] = 0,0037 m 82000 f 0,0037 �f �    � � l 5,5 1486 �l � 500 Dầm thoả mãn yêu cầu độ võng Em xin cảm ơn thầy(cô) 28

Ngày đăng: 26/05/2018, 10:52

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • D ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BTCT

  • THIẾT KẾ CẦU MÁNG BTCT

  • A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ

  • B. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG

  • Theo quy phạm, cầu máng cần được tính toán thiết kế ứng với lần lượt các tổ hợp tải trọng: cơ bản, đặc biệt, trong thời gian thi công. Tuy nhiên, trong phạm vi đồ án đồ án môn học, chỉ cần tính toán thiết kế các bộ phận cầu máng với một trường hợp: Tổ hợp tải trọng cơ bản.

  • I. LỀ NGƯỜI ĐI

    • 1.1. Sơ đồ tính toán

    • 1.2. Tải trọng tác dụng

    • 1.3. Xác định nội lực

  • II. VÁCH MÁNG

    • Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q cho trường hợp căng trong.

  • III. ĐÁY MÁNG

  • IV. DẦM ĐỠ GIỮA

    • Tính toán cốt đai không cốt xiên

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan