Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
----------*-----------------------*-------------------------*----------

Giáo viên hướng dẫn

:

Sinh viên

:

Lớp

:

ĐỀ BÀI: Thiết kế một dầm cho cầu dường ô tô nhịp giản đơn,bằng BTCT,thi công bằng phương
pháp đúc rieng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước.
I SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH
Chiều dài nhịp:
:l= 19(m)
Hoạt tải
:HL-93
Khoảng cách tim hai dầm
:230 cm
Bề rộng chế tạo cánh
:bf=170cm
Tĩnh tải mặt cầu rải đều(DW)
5,5KN/m

1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM:
1


Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép
1.1 Chiều cao dầm h.
Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng,thông thường đối với
dầm BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng đã đạt yêu cầu về độ võng.
Chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài của nhịp,chọn theo công thức
kinh nghiệm:
1 1
h =( ÷
)l
10 20
h =(0.95÷1.9)m
Chiều cao nhỏ nhất theo quy định của quy trình:
hmin =0,07x19=1,33(m)
Trên cơ sở đó sơ bộ chọn chiều cao dầm h=140cm
Mặt cắt ngang dầm
Ghi kích thước tiết kiệm vậy tăng font chữ lên em

1.2 Bề rộng sườn dầm bw.
Tại mặt cắt trên gôi của dầm,chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán và ứng suất
kéo chủ. Chiều rộng bw này được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ BT với chất
lượng tốt.
Theo yêu cầu đó,ta chon chiều rộng sườn bw=20cm.
1.3 Chiều dày bản cánh hf
Chiều dày bản cánh chọn phụ thuộc vào điều kiện chịu lực của vị trí xe và sự tham gia chịu lực
tổng thể với các bộ phận khác. Theo kinh nghiệm hf=18cm.
1.4 ChiÒu réng b¶n c¸nh b


Chiều dày cánh quy đổi:
2 S1
=18+=18,66cm=186,6mm
b − bw
Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm:
6,5
S2 = 6,5 ×
=21,125cm2.
2
Chiều cao bầu dầm mới:
2 × 21,125
2S 2
h 1qd =h 1 +
= 19 +
=22,25cm=222,5mm.
33 − 20
b1 − bw
h qd
f =h f +

-

-

Mặt cắt ngang tính toán

TTH

3

=25,66

mg m =0,5
Wdc=14,136
Wdw= 5,5
(1+IM)=1,25
ωM=45,13

K=0,65
:Hệ số của HL-93
Thay số:
M=0,95x{(1,25x14,136 +1,5x5,5)+0,5x[1,75x9,3+1,75x0,65x25,66x(1+0,25)]}x45,13
=2242,29KNm
Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm:
d=(0,8÷0,9)h chọn d=0,9×h=0,9x140=126cm)
Giả sử trục trung hòa đi qua dầm:
'
'
Mn=0,85×a×bw×f c (d-a/2)+0,85×βl(b-bw)×hf×f c (d-hf/2)
Mu=ΦMn
Trong đó:
Mn:Mô men kháng danh định
Mu=2242,29 (KNm)
Φ:Hệ số kháng(với dầm chịu kéo khi uốn lấy:Φ=0,9
As:Diện tích cốt thép chịu kéo.
Fy=420Mpa:Giới hạn chảy của cốt thép dọc chủ
'
f c =30 Mpa:Cường độ chịu nén của BT ở tuổi 28 ngày.
βl:Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén được xác định
'




'
Với Mf=0,85×βl(b-bw)×hf×f c (d-hf/2)
4


Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép
Thay các số liệu vào ta có:
Mf =0,85x0,836x(1,7-0,2)x0,1866x30x103x(1,26-0,1866/2)=6961,59(KNm).
Mu
=2242,29 /0,9=2491,43KNm
=
=0,773 xem lại
Att 54,18
 ld=593,51x1,4x0,773=642,297(mm) Chọn ld=650(mm)
Với:
Act=41,87(cm2) Diện tích cần thiết theo tính toán
Att=54,18(cm2) Diện tích thực tế bố trí
Cốt thép chịu kéo có thể kéo dài bằng cách uốn cong qua thân dầm và kết thúc trong vùng BT chịu
nén với chiều dài triển khai ld tới mặt cắt thiết kế có the kéo dài liên tục lên mặt đối diện côt thép.

E

D

B

C

A

50
1506
50 250

1999

3439

3001


X2=12720.4

Mr(KNm)
1145.9

1270

1512.19

Mu' = 34Mu
Ld=650

1886.25
2233.6
L1 =1280
Mu

5:TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT.
Biểu thức kiểm toán φVn > Vu
Vn sức kháng danh định,được lấy bằng giá trị nhỏ hơn của
11

2560.19


Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép
Vn=Vc+Vs (N)
'
Hoặc Vn=0,25f c bvdv (N)
Vc=0,083β

Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả năng chịu lực của BT vùng nén:
+Xét mặt cắt cách gối một khoảng dv=1250,16mm.Xác định nội lực trên đường bao băng
phương pháp nội suy. v
Vu=532,46(KN)
Mu=551,38(KNm)
'
ΦVn=Φ(0,25f c bvdv)=0,9x0,25x30x200x1250,16=1687,7KN
Vu =532,46 <1687,7 => Đạt
Tính góc θ và hệ số β:
+Tính toán ứng suất cắt
Vu
V=
==2,366 N/mm2
φ × d v × bv
v
+Tính tỉ số ứng suất ' =
Chọn côt thép đai là thanh số 10,đường kính danh định d=9,5mm,diện tích mặt cắt ngang
cốt thép đai là:
Av=2x71=142mm2
Vậy ta tính được Smax==246,7mm
Ta chọn khoảng cách bố trí côt đai s=24cm
Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu
bv s
Av≥0,083 f c'
=0,083 30 x=51,95mm2
fy
min

Mà Av=142mm2 > A v =51,95mm2=>thỏa mãn
Kiểm tra khoảng cách tối đa của côt thép đai.
'
0,1f c ×dv×bv=0,1×30×1250,16×200=750,1×103(N)>Vu=532,46×103(
Ta cóN)
*Nên ta kiểm tra theo các điều kiện sau:
s≤0,8dv
s=240mm≤0,8dv=0,8x1250,16=1000,13mm=>thỏa mãn.
Kiểm tra điều kiện đảm bảo cho cốt thép dọc không bị chảy dưới tác dụng tổ hợp cua mômen,lực
dọc trục và lực cắt:
Khả năng chịu lực cắt của cốt thép đai:
Av × f y × cot gθ
Vs=
== 380,1×103(N)
s
Asfy=2322 × 420=975,24 × 103N
13


Diện tích của mặt cắt ngang:
Ag =18,66x170+(140-18,66-22,25)x20+22,25x33=5888,25 (cm 2 )
Xác định vị trí trục trung hoà:
Yt ==93,75 (cm)
Mô men quán tính của tiết diện nguyên:
Ig=12704680,45 (cm 4 )
Tính ứng suất kéo của bê tông: f c = =11,56MPa
14


ỏn mụn hc kt cu bờ tụng ct thộp
Cờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông : f r = 0,63 f c ' = 0,63 ì 30 = 3,451MPa
f c > 0,8 f r
Vậy mặt cắt bị nứt.
Xác định ứng khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn
sử dụng
Z

f sa = min
;0,6 f y
1/ 3
(dxA)

+Trong đó:
d c : chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùngcho đến tâm
thanh gần nhất, theo bố trí cốt thép dọc ta có d c =40 mm.
+A : Diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thep chủ chịu kéo và đợc
bao bởi các mặt cắt ngang và đờng thẳng song song với trục trung hoà chia
số lựơng thanh.
Để tìm A ta giả sử đờng giới hạn trên của miền A tại sờn dầm. Trọng tâm của

=>
(d c ì A) 3 (40 ì 5780,36) 3
= >0,6 f y = 0,6 ì 420 = 252 MPa
f sa =252MPa
Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:
_Tính diện tích tơng đơng của tiết diện khi bị nứt:
E s = 2.10 5 MPa
Ec = 0,043 ì y 1c,5 ì

f c' = 0,043 ì 24001,5 ì 30 = 27691,47 MPa

- T l mụun n hi gia ct thộp v bờtụng:
2 ì 105
= 7,22 chn n=7
n=
27691,47
- Xỏc nh v trớ trc trung ho da vo phng trỡnh mụmen tnh vi trc trung ho bng khụng:
hf


h y
S = h f ì ( b bw ) ì h y ữ+ bw ì ( h y ) ì
ữữ n ì As ì ( y d1 )
2
2


S=18.66ì(170-20) ì(140-y-)+20ì-7ì54,18ì(y-12,36)=0
Gii ra c y=74,53(cm)


Xỏc nh v trớ bt li nht ca xe ti thit k:
Để tìm vị trí bất lợi ta chỉ cần xét trong nửa nhịp 0
Ig=1270,468ì104 (cm4 ) : Mụmen quỏn tớnh tit din nguyờn
Mcr:Mụmen nt(N.mm)
17


Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép
Mcr = fr × = 4675,32×106 Nmm = 4675,32 KNm
3

⇒  M cr  = ()3 =26,586

÷
 Ma 
Ie:Mômen qu¸n tính hữu hiệu đối với các cấu kiện đã nứt.
3
  M 3 
 M cr 
cr
Ie = 
÷ Ig + 1- 
÷  I cr
M
M

 a
  a  

Ie =26.586 ×4675.32×104 +[1-26.586] ×1216.64×104=931.69×106 cm4
=> I= Ie =931.69×106cm4 =931.69 m4
-6