Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
TÀI LIỆU THIẾT KẾ:
Số liệu Chiều
dài L (m)
Bề rộng
B (m)
H
max
(m) Mác bê
tông
Nhóm
thép
Số nhịp
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: H
max
= 2,3ko co (m)
Sơ đồ cầu máng
1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp
1
ỏn bờ tụng ct thộp Nguyn Quc Hng
B

3
4

n
= 1,15
Cng tớnh toỏn i vi trng thỏi gii hn th nht:
- Nộn dc trc: R
n
= 90 (daN/cm
2
)
2
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
- Kéo dọc trục: R
k
= 7,5 (daN/cm
2
)
Cướng độ tính toán đối với trngj thái giới hạn thứ hai:
- Kéo dọc truc: R
c
k
= 11,5 (daN/cm
2
)
- Nén dọc trục: R
c
n
= 11,5 (daN/cm
2
)
Cường độ tính toán của thép ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất:
- R

)
- n =
b
a
E
E
= 10
- Hệ số hàm lượng thép tối thiểu: µ
min
= 0,1%
- a
n.gh
= 0,24 (mm)
- Độ võng cho phép:






l
f
=
500
1
.
3
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
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

ng
):Tải trọng do người có thể lấy sơ bộ bằng 2kN/m
2
q
c
ng
= 2 . 1 = 2 (kN/m)
→ Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi
q
tc
= n
bt
. q
bt
+ n
ng
. q
ng
= 1,05 . 2,5 + 1,2 . 2 = 5,025 (kN/m)
Trong đó:
n
bt
= 1,05 – hệ số vượt tải của tải trọng bản thân lề người đi
n
ng
= 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:
5

.

0
α
=
2700.1,1
033,0.8.100.90.1
= 0,79 (cm
2
)
Bố trí 5φ8/1m ( có F
a
= 2,51 cm
2
). Bố trí thép cấu tạo vuông góc 5φ6/1m.
• Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính Q
max
= 402 daN)
k
1
.m
b4
.R
k
.b.h
0
= 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN
k
n
.n

v
= H
max
+ 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: h
V
= 12 ÷ 20 cm.
7
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
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: M
ng
.
- Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: M
l
.
- Áp lực nước tương ứng với H
max
: q
n
.
- Áp lực gió ( gồm gió hút và gió đẩy): q
g
.
Các tải trong này gây căng trong và căng ngoài vách máng:
- Các tải trọng gây căng ngoài: M
l

= k
gd
.q
g
.1 = 0,8.1,2.1 = 0,96 (kN/m)
q
gd
= n
g
.q
c
gd
= 1,3.0,96 = 1,248 (kN/m)
Trong đó: n
g
=1,3 – hệ số vượt tải của gió
- Các tải trọng gây căng trong: M
l
, M
ng
, q
n
, q
gh
.
M
c
l
= 0,8 kNm; M
l

.γ
n
.H
max
.1 = 1,3.10.2,3.1 = 29,9 (kN/m)
q
maxn
= n
n
.q
c
n max
= 1.29,9 = 29,9 (kN/m)
Trong đó:
k
d
= 1,3 là hệ số động
n
n
= 1 là hệ số vượt tải của dòng nước
q
c
gh
= k
gh
.q
g
.1 = 0,6.1,2.1 = 0,72 (kN/m)
q
gh

c
gd
Hq
=
2
8,2.96,0
2
= 3,7632kNm
M
gd
= n
g
.M
c
gd
= 1,3.3,7632 = 4,89 kNm
M = 4,89 - 0,84 = 4,05 kNm
10
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng

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 = M
l
+ M
ng
+ M
n
+ M

= 25,2157 kNm
M
n
= n
n
. M
c
n
= 1. 25,2157 =25,2157 kNm
M
c
gh
=
2
.
2
v
c
gh
Hq
=
2
8,2.72,0
2
= 2,8224 kNm
M
gh
= n
g
. M

= 28,4 kN
Q
gh
= q
gh
. H
v
= 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 → h
0
= h - a = 18 cm.
2.4.1. Trường hợp căng ngoài (M = 4.05 kNm):
A =
2
0hbRm
Mnk
nb
cn
=
2
18.100.90.1
40500.1.15,1
= 0,016 → α = 0,016
F

2
18.100.90.1
304928.1.15,1
= 0,12 → α = 0,128
F
a
=
aa
nb
Rm
bhRm .
0
α
=
2700.1,1
0,128.18.100.90.1
= 6,98 (cm
2
)
Chọn 6φ12/1m ( có F
a
= 6,79 cm
2
)
2.4.3. Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q:
13
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
Kiểm tra cho trường hợp căng trong:
k
1

2.5. Kiểm tra nứt:
Kiểm tra cho trường hợp căng trong:
14
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
M
c
= M
c
l
+ M
c
ng
+ M
c
n
+ M
c
gh
= 0,8 + 0,64 + 25,2157 + 2,8224 = 29,478kNm
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
n
c
.M
c
≤ M
n
= γ
1
.
c

0
2
aa
aa
FFnhb
aFnhFn
hb
++
++
=
)51,279,6.(75,820.100
2.51,2.75,818.79,6.75,8
2
20.100
2
++
++
= 9,65 cm
J
qđ
=
2
0
2
33
).(.)'('.
3
).(
3
.

−
=
65,920
36,72339
−
= 6989,31 cm
3
→ M
n
= γ
1
.R
k
c
.W
qđ
= 1,75.11,5. 6989,31= 140659,86 (daNcm)
→ n
c
.M
c
= 294780 (daNcm)
15
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
Vậy n
c
.M
c
> M
n

ng
+ M
c
gh
= 0,64 + 2,8224 = 3,4624 kNm = 34624 daNcm
Tính bề rộng khe nứt a
n
theo công thức kinh nghiệm:
a
n1
= k.c
1
.η.
a
a
E
01
σσ
−
.7.(4 - 100.µ).
d
a
n2
= k.c
2
.η.
a
a
E
02

34624
= 333,28 daN/cm
2
16
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
( Z
1
= h.h
0
= 0,85.18 = 15,3 cm; _ h: tra bảng 5-1)
a
n1
= 1.1,3.1.
6
10.1,2
200 2504,23 −
.7.(4 - 100.0,0031).
12
= 0,128 mm
a
n2
= 1.1.1.
6
10.1,2
200 333,28 −
.7.(4 - 100.0,0031).
12
= 0,0057 mm
Vậy: a
n

đ
.1 = 25. 0,2.1 = 5 (kN/m)
q
đ
= q
c
d
.n
d
= 5.1,05 = 5,25 (kN/m)
- Tải trọng nước ứng với cột nước H
max
:
q
c
max
= k
đ
.γ
n
.H
max
.1 = 1,3.10.2,3.1 = 29,9 (kN/m)
q
max
= q
c
max
.n
n

18
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
q
ngh
= n
n
. q
c
ngh
= 1.15,6 = 15,6 kN/m
M
c
ngh
=
6
1
3
nghnd
Hk
γ
=
6
1.2,1.10.3,1
3
= 3,744 kNm
M
ngh
= 3,744 kNm
- Tải trọng gió:
M

- Giữa nhịp
- Gối giữa
19
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
Kết quả tính toán nội lực được thể hiện ở bảng sau:
20
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
®
®
®
®
®
1
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
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 → h
0
= 17 cm.
3.4.1. Trường hợp gây mô men căng trên tại mặt cắt sát vách:
M
1
= M
I
+ M
II
+ M
IV
+ M


0
α
=
2700.15,1
146,0.17.100.90.1
= 7,19 (cm
2
)
Bố trí 5φ14/1m (F
a
= 7,69 cm
2
).
3.4.2. Trường hợp gây mômen căng dưới tại mặt cắt giữa nhịp:
M
2
= M
I
+ M
III
+ M
V
+ M
VI
= 1.05 + 1,388 + 0,096 + 2,385 = 4,92 kNm
A =

2100.15,1
022,0.17.100.90.1
= 1,39 (cm
2
)
Bố trí 5φ12/1m (có F
a
= 5,65 cm
2
).
3.4.3. Trường hợp mômen căng trên tại gối giữa:
M
3
= M
I
+ M
III
+ M
VI
= 2,09 + 3,775+ 0,34 = 6,205 kNm
A =
2
0hbRm
Mnk

2
).
3.4.4. Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng:
Kiểm tra tại mặt cắt sát vách máng:
Q = Q
I
+ Q
II
+ Q
IV
+ Q
V
+ Q
VII
2
Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
= 5,03 + 40,19+ 0,55+ 0,11+ 2.24= 48,12 kN
k
1
.m
b4
.R
k
.b.h
0
= 0,8.0,9.6,3.100.17 = 7711,2 daN
k
n
.n
c

Đồ án bê tông cốt thép Nguyễn Quốc Hướng
n
c
.M
c
≤ M
n
= γ
1
.R
k
c
.W
qđ
trong đó:
γ
1
= m
h
.γ = 1.1,75 = 1,75.
W
qđ
=
n
qd
xh
J
−
.
3.5.1. Đối với mặt cắt sát vách máng;

2
aa
aa
FFnhb
aFnhFn
hb
++
++
=
)93,365,5.(75,820.100
3.93,3.75,817.65,5.75,8
2
20.100
2
++
++
= 10,39 cm
J
qđ
=
2
0
2
33
).(.)'('.
3
).(
3
.
nana

9,37219
−
= 3873,03 cm
3
Vậy: M
n
= γ
1
.R
k
c
.W
qđ
= 1,75.11,5.3873,03 = 77944,8 (daNcm)
⇒ n
c
.M
c
= 294780 (daNcm) > M
n
→ Mặt cắt sát vách bị nứt.
•
Tính toán bề rộng khe nứt:
a
n
= a
n1
+ a
n2
4