Đang tải... (xem toàn văn)
Luận Văn: Thiết kế cầu máng
đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2nội dung đồ án môn họcPhầnI-Các tài liệu thiết kế.Phần II-Thiết kế các bộ phận cầu máng.I.Thiết kế lề ngời đi.II.Thiết kế vách máng.III.Thiết kế đáy máng.IV.Thiết kế dầm đỡ giữa.PhầnIII-Các tài liệu tham khảo và bản vẽ kèm theo .Phần IV-Kết luận và đề nghị. Trang1 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2phần ITài liệu thiết kếKênh dẫn nớc đi qua vùng trũng có chiều dài L=24m.Sau khi so sánh phơng án thiết kế đã đi tới kết luận cần xây dựng một máng bê tông có cốt thép qua vùng.Dựa vào địa hình, qua tính toán thủy lực và thủy nông đã xác định đợc mức nớc yêu cầu trong cầu máng nh sau:Số đề bài:Số nhịp L(m) B(m) Hmax(m) M#Nhóm thép4 24 3.1 2.3 150 CIVùng xây dựng công trình có cờng độ gió q1=1,2(KN/m2)kgđ=0,8 qgđ=0,96 (KN/m2)kgh=0,6 qgh=0,72 (KN/m2)Tải trọng do ngời đi lại q2=2(KN/m)*Các chỉ tiêu thiết kếBê tông M=150 công trình cấp III, Cốt thép nhóm CI ,Tổ hợp tải trọng cơ bảnTheo phụ lục 2 Rn=70(Kg/cm2)Theo phụ lục 3 kn=1.15Theo phụ lục 4 nc=1.0Theo phụ lục 5 mb=1Theo phụ lục 7 Ra=2100(Kg/cm2)Theo phụ lục 8 ma=1.1(giả thiết số thanh cốt thép <10)Theo phụ lục 11 0=0.7A0=0(1-0.50)=0.455 Trang2 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2phần.IIThiết kế cầu mángI.Thiết kế lề ngời đi1.Sơ đồ tính toánCắt một mét dài theo chiều dọc máng.Xem kết cấu làm việc nh một dầm côn son ngàm tại vách máng.(Sơ đồ xem hình1-I)Bề rộng lề L=0,8m=80cmChiều dày lề thay đổi dần từ mép ngoài h1=8cm đến mép trong h2=12cm.Để tiện lợi cho việc tính toán ta chọn chiều dày trung bình h=10cm 80cm80cm12cm8cm10cmqqngleH1.1: Sơ đồ tính lề người đi 2.Tải trọng tác dụng Tải trọng tác dụng lên lề gồm tĩnh tải và hoạt tải (coi giókhông ảnh hởng đến phần lề ngờng đi)*Tĩnh tải . Tải do trọng lợng bản thân gây ra(qbt) qbt=b.h.b=2500.0,1.1=250(kg/m)*Hoạt tải .Tải do ngời đi lại gây ra(qng)qng=q2.b=200.1=200(kg/m)Để đơn giản coi nh tải trọng tác dụng đúng tâm của 1m dài cắt ra với tải trọng phân bố : qlê=nbt .qbt+nng.qngTrong đó :n: là hệ số vợt tải. tra bảng 1-Tập bảng tra KCBT và BTCTTCnbt=1,05 nng=1,1qlề=1,05.250 +1,1.200=482,5(kg/m) Trang3 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c23. Xác định nội lựcDầm conson tải trọng phân bố đều với qttlề= 482,5 (kg/ m)M=qttlê.x2/2Q= qttlềxXét mặt cắt đầu ngàm M= qttlề.l2 = 482,5* 0,82/ 2 = 154,4 (kg.m) Q = qttlề * x =482,5 * 0,8 =386 (kg) 4. Tính toán cốt thép Cốt thép đợc tính từ giá trị Mmax với trờng hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đơn. Chọn lớp bảo vệ a = 2cm ta có h0 = h a = 8cm. Bè rộng b = 100cm.Chọn a = 2 => h0 = h-a = 10-2 = 8 (cm)X = 0 ma . Fa .Ra = mb . Rn .b . xMFa = 0 kn . Nc . M = mb . Rn . b . x . (h0 - 2x)Đặt x = . h0; A = . (1 - 2x)Thay giá trị x, A vào hệ 1.2 ta đợc hệ:ma . Fa .Ra = mb . Rn . b . . h0kn . Nc . M = mb . Rn . b . h02 . ATừ (2) ta có:A = 0396,08.100.70.115440.1.15,1h.b.R.mM.n.k220nbttcn==A = 0,0396 < A0 = 0,455Vậy Fa đợc tính theo công thức:Fatt = aa0nbR.m.h.b.R.m Trong đó tra phụ lục 10. A = 0,0396 => = 0,0407Fatt = 99,02100.1,10407,0.8.100.70.1=(cm2)*Kiểm tra điều kiện Famin < Fa <FamaxFamin = àmin . b . h0 = 0,001.100.8 = 0,8(cm2)Famin = aa0nbR.m.h.b.R.m = 97,162100.1,17,0.8.100.70.1=(cm2)Famin= 0,8 cm2 < Fatt = 0,99 cm2 < Famax = 16,97 cm2 Trang4 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2Vậy kích thớc tiết diện Fatt = 0,99 (cm2)5.Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên1 = 0cnh.bQ.n.k < 2 = k1.mb4.RkTrong đó:Q = 386 (kg)Lề ngời đi đợc coi nh một dầm conson. Vậy k1 = 0,6mb4 = 0,9 (hệ số làm việc của bê tông)1 = 555,08.100386.1.15,1=(kg/cm2)2 = k1. mb4 . Rk = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm2)1 = 0,555 < 2 = 3,402Vậy bê tông đảm bảo đợc lực cắt.6.Bố trí thépVì Fa = 0,99 (cm2) quá nhỏ nên chỉ cần đặt lới thé cấu tạo. Chọn 58/1m dài và 36 đặt vuông góc với 5 thanh.Bố trí thép xem cụ thể hình 4.1568 a=20 8 a=2056Hình 4-1: sơ đồ bố trí thép lề ngời đIII.thiết kế vách máng1. Sơ đồ cấu tạo*Sơ bộ chọn kích thớc máng nh sau:- Độ cao của máng Hvách = Hmax + Trang5 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2Trong đó là độ vợt cao an toàn. Lờy = 0,5mHvách = 2,3 + 0,5 = 2,8m- Bề dày của máng thay đổi dần từ hv1 đến hv2.Chọn: hv1 = 12cm hv2 = 30cm Sơ đồ tính toán (xem hình 1)Dùng hai mặt cắt, cắt xén một mét dài máng. Hv1 Hvách Hv2Hình 1-II: cấu tạo vách máng2.Tải trọng tác dụngTính vách máng nh một dầm conson dọc ngàm tại đáy, tải trọng tác dụng lên gồm hai loại:- Các tải gây căng ngoài: Mlề, Mgió đẩy- Các tải gây căng trong: Mng, Mlề, Mnớc, Mgió hút Chọn mặt cắt ngàm D làm mặt cắt tính toán.3.Trờng hợp căng ngoàia) Xác định nội lựcXét mô men tại mặt cắt ngàm:Mcntt = Mlề + Mgió đẩyTrong đó:MLề : mô men do trọng lợng bản thân lề gây nên tại mặt cắt ngàm.Mlề = 8400 (kg.cm) Trang6 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2Mgió đẩy : mô men do gió gây nên.Mgió đẩy = 584,451272,2.96.2,12H.q.n2vachghgd== (kg.m)Mgió đẩy = 45158,4 (kg.cm)Vậy áp lực căng ngoài:Mcntt = 45158,4 8400 = 36758,4 (kg.cm)Mlề Mgđ Mlề 8400qgđ 45158,4 8400 36758,4hình 2-II: biểu đồ nội lực (th.căng ngoài)b) Tính thépMặt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm x 100cm). Tính thép trong trờng hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đơn.Chọn a = 2cm tính đợc h0 = h-a = 30-2 = 28cmA = 20 .hbRmMnknbttcn=01,028.100.70.14,36758.3,1.15,12=A = 0,01 < 0,455Vậy Fatt = aa0nbR.m.h.b.R.m Trong đó tra phụ lục 10.A = 0,01 => = 0,01Fatt = 85,02100.1,101,0.28.100.70.1= (cm2)Kiểm tra điều kiện Famin < Fa < FamaxFamin = àmin . b . h0 = 0,001 . 100 . 28 = 2,8 (cm2) Trang7 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2Famax = )cm(6,382100.1,1455,0.28.100.70.1R.m.h.b.R.m2aa0nb==Fatt = 0,85 cm2 < Famin = 2,8 cm2 Vậy lấy Fatt = Famin = 2,8 cm2Với Fa định nh trên ta bố trí 59/1m (Fa = 3,18 cm2)4. Trờng hợp căng tronga) Xác định nội lựcXét mô men tại mặt cắt ngàm:MCT = Mng + Mlề + Mac + Mgió hútTrong đó:Mng : mô men do ngời trên lề gây nên tại mặt cắt ngàm.Mng = 7040 (kg.cm)Mlề : mô men do trọng lợng bản thân lề gây nên tại mặt cắt ngàm.Mlề = 8400 (kg.cm)Mnc : mô men do áp lực nớc. (áp lực nớc phân bố theo quy luật tam giác)Mnc = )m.KN(2783,20623.106H33maxn==Mnc = 202783 (kg.cm)Mgió hút : mô men do gió gây nên.Mgió hút =)m.kg(69,33828,2.72.2,12H.q.n22vachggh==Mgió hút = 33869 (kg.cm)Vậy áp lực căng trong:MCTtt = 7040 + 8400 + 202783 + 33869 = 252092 (kg.cm) Trang8 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2Mgh Mlề + Mng Mnc 15440 M(kg.cm) 33869 15440 202783 252092 Qgh Qlề + Qgh Qnc Q(kg)Hình 4-II : biểu đồ nội lực (th. Căng trong)b) Tính thépMắt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm x 100cm). Tính thép trong trờng hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đơn.Lớp bảo vệ a = 2cm tính đợc h0 = h-a = 30-2 = 28 cmA = 20nbttcnh.b.R.mM.n.k=053,028.100.70.1252092.1.15,12=A = 0,053 < 0,455Vậy Fatt đợc tính theo công thức cốt đơn:Fatt =053,0R.m.h.b.R.maa20nb= Trong đó tra phụ lục 10. A = 0,053 => = 0,05Fatt = )cm(24,42100.1.1,105,0.28.100.70.12=Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < FamaxFamin = 2,8 (cm2)Famax = 38,6 (cm2)Famin = 2,8 cm2 < Fatt = 4,24 cm2 < Famax = 40,3 cm2Vậy Fatt = 4,24 cm2Với Fa định nh trên ta bố trí 512 (Fa = 5,65 cm2) Trang9 đamh-Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c25. Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên1 = k4b10cnR.m.kh.bQ.n.k=<Trong đó:Q = ng . qgh . Hvách + n . 2h2max = =1,2 . 0,72 . 2,8+(10 . 2,32)/2 = 28,87 (KN) = 2887 (kg)1 )cm/kg(185,128.1002887.1.15,12==2 = k1 . mb4 . Rk = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm2)1 = 1,185 < 2 = 3,402Vậy bê tông đảm bảo đợc lực cắt. Theo cấu tạo đặt 56.6. Bố trí thép 6 a=20 12 a=20 6 6 a=20 12 a=20 9 a=20 6 8 a=20Hình 6-II: sơ đồ bố trí thép vách7. Kiểm tra nứtVì trị só mômen căng trong lớn hơn trị số mômen căng ngoài nên nếu xảy ra nứt thì kết cấu sẽ nứt do mômen căng trong. Vậy trong tính toán kiểm tra ta tính với trờng hợp mômen căng trong max.Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc . Mtc MnTrong đó:nc: là hệ số tổng hợp tải trọng nc = 1Mtc: mômen uốn do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn.Mtc = 252092 (kg.cm)Mn: mômen uốn mà tiết diện có thể chịu đợc ngay trớc khi khe nứt xuất hiện. Mn = 1 . Rkc . Wqđ1: hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tông miền kéo. 1 = mh . Tra phụ lục 13: mh = 1 Trang10 [...]... kiện thoả mãn Vậy theo quy phạm kết cấu không bị nứt III thiết kế đáy máng 1 Sơ đồ cấu tạo Cắt 1m dài để tính đáy máng Đáy máng đợc tính nh một dầm liên tục 2 nhịp có gối đỡ là các dầm dọc Kích thớc đáy máng định nh sau: - Chiều dày đáy máng hdm = 30cm - Bề rộng đáy máng B = 3,1m - Chiều dài nhịp 1 = B + 30 310 + 30 = = 170cm 2 2 100 cm Hđm = 30cm Trang 11 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2... 12 IV: biểu đồ M Trang 24 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: 233,05 (KN.m) 199,7 (KN.m) 1,5 (KN.m) hình 13 iv: sơ đồ nhân biểu đồ m M M M = 1 2 99,7 1 6 6.233,05.1,5 3.1,5 3 = EJ 948,9.10 EJ 2 EJ = Bdh = 99667,68.106 kg.cm2 f = 0,00952 mm 1 f 0,00952 f = = = l 600 l 500 Kết luận: độ võng của dầm thoả mãn yêu cầu thiết kế Trang 25 lê thái sơn 38 c2 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2 Vẽ... hợp căng dới Trang 26 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2 Phần III TàI liệu tham khảo Và các bản vẽ kèm theo I tàI liệu tham khảo 1 Kết cấu bê tông cốt thép _ NXB Nông nghiệp _ Năm 1995 2 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thuỷ công Trờng ĐHTL _ Bộ môn Kết Cấu Công Trình _ Năm 1994 II các bản vẽ kèm theo 1 Bản vẽ cầu máng Phần IV Kết luận và đề nghị Qua đồ án cầu máng bản thân em đã học hỏi... Mngời = 0,704 (KN.m) = 70,4 (kg.m) 3 Nội lực đáy máng Trang 12 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2 Từ tải trọng và sơ đồ tính nh trên ta xác định nội lực cho từng thành phần riêng rẽ Trên cơ sở đó tổ hợp xác định đờng bao nội lực (Xem bảng 1-III và hình 3-III) Thành phần lực M(KN.m) Trang 13 Q(KN) đamh -Thiết kế cầu máng- sv: 4 Tính toán cốt thép đáy máng a) Tính thép trên mặt cắt A-A * Trờng hợp... 16,52 kg/cm2 a Fa Z1 1272.0,9.76 à= 0 = 0 kg/cm2 an = 1 1,3 1,3 16,52 7.( 4 100.0,0056) 16 2,1.10 6 an = 0,0128mm an = 0,0128 mm < [an] = 0,2 mm Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo điều kiện thiết kế Trang 22 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2 7 Tính biến dạng dầm Ta tính độ võng cho mặt cắt giữa nhịp dầm đầu tiên Lúc này bài toán đợc đa về tính độ võng cho dầm dài 5m, bề rộng dầm b=30cm, chiều cao... lực trong dầm 3 Tính thép cho dầm Đây là bài toán tính thép cho dầm chữ T a) Tính thép cho mặt cắt có Mmax căng dới Đây là bài toán tính thép cho dầm chữ T cánh nén Trang 18 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2 Giả thiết trục trung hoà đi qua mép dới cánh bản x = hc h '2 Mc = mb Rn bc hc (h0 ) 2 Trong đó chọn a = 4cm => h0 = 76cm h = 80cm ; hc = 30cm Mc = 1 70 155 30 (76 - 30 ) = 19855500... (Fa = 3,18 cm2) 5 Tính toán cốt thép ngang cho đáy máng Mặt cắt có giá trị lực cắt lớn nhất để tính toán Cụ thể chọn mặt cắt A-A có Q = 32,48 (KN) 1 = k n n c Q < 2 = k 1 m b 4 R k b.h 0 Trong đó: Q = 32,48 (KN) = 3248 (kg) Chọn bề dày lớp bảo vệ a = 2cm => h0 = 28cm 1 = 1,15.1.3248 = 1,334 (kg/cm2) 100.28 Trang 15 lê thái sơn 38 c2 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2 2 = k1 mb4 Rk = 0,6... 16099,96 = 267661,79 (kg.cm) nc M = 25250 (kg/cm) Mn = 267661,79 (kg.cm) Điều kiện thoả mãn Vậy theo quy phạm kết cấu không bị nứt IV Thiết kế dầm đỡ giữa 1 Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng lên dầm Đáy máng gối lên ba dầm dọc (hai dầm bên và một dầm giữa) Hai dầm bên chịu tải trọng từ vách máng, phần lề ngời đi truyền xuống nhng chịu tải trọng nớc và tải trọng bản thân ít hơn dầm giữa Dần giữa chịu... dọc máng cách nhau một mét Kích thớc dầm chọn nh sau: - Bề rộng cánh dầm B/2 = 3,1/2 = 1,55 - Chọn chiều cao dầm dọc hd = 80cm B/2 = 155 I I II 80cm II 20cm 30cm Hình 1 IV: cắt ngang dầm b) Tải trọng tác dụng lên dầm - Tải trọng bản thân dầm qbtdầm = b Fdầm 1m qbtdầm = 25 (0,8 0,3 + 1,25 0,3) = 15,375 (KN/m) qttbt = qbtdầm nbt = 15,375 1,05 = 16,14375 (KN/m) Trang 17 đamh -Thiết kế cầu máng- ... theo tính toán không cần đặt cốt ngang cho đáy 6 Bố trí thép đáy máng Kết hợp kết quả tính giữa 4,a.b.c đi tới quyết định chọn thép nh sau: - Thép căng trên bố trí (512)/1mét dài (Fa = 5,65 cm2) - Thép căng dới bố trí (58)/1mét dài (Fa = 2,51 cm2) 6 a=20 12a=20 12 a=20 8 a=20 6 a=20 8 a=20 Hình 6 III: sơ đồ bố trí thép đáy máng 7 Kiểm tra nứt Nứt đợc kiểm tra trên mặt cắt có mômen căng . tài liệu thiết kế. Phần II -Thiết kế các bộ phận cầu máng. I .Thiết kế lề ngời đi.II .Thiết kế vách máng. III .Thiết kế đáy máng. IV .Thiết kế dầm đỡ giữa.PhầnIII-Các. Trang2 đamh -Thiết kế cầu máng- sv: lê thái sơn 38 c2phần.IIThiết kế cầu mángI .Thiết kế lề ngời đi1.Sơ
