y f GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN KẾT CẤU BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP Giáo viên hướng dẫn :Lê Thị Xuân Thư Sinh viên thực hiện :Thái Văn An Mã số sinh viên :525101N001 Lớp :cầu đường ô tô sân bay –k52 I.\ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế một đoạn dầm chính trên trên cầu đường ô tô nhịp giản đơn bằng BTCT, thi công bằng phương pháp đúc riêng từng dầm tại công trường với các số liệu giả định II.\ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH  Chiều dài nhịp tính toán : l=9(m)  Tĩnh tải giai đoạn I (trọng lượng bản thân dầm) : DC=9,7488(KN/m)  Tĩnh tải giai đoạn II(trọng lượng các lớp vật liệu trên mặt cầu) :DW=5,0(KN/m)  Hoạt tải: :HL-93  Các hệ số:  Hệ số phân bố ngang tính cho momem : mg M =0,55  Hệ số phân bố ngang tính cho lức cắt : mg V =0.63  Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng :mg=0,5  Hệ số cấp đường :k=0,5  Độ võng cho phép của tải :1/800  Vật liệu:  Cốt thép chịu lực :ƒ y’ =420(Mpa)  Cốt thép đai : ƒ y =420(Mpa)  Bê tông :ƒ C’ =28(Mpa)  Mặt cắt dầm:  Dầm có tiết diện hình chữ T  Khoảng cách 2 tim dầm liền kề (KC2TD) : KC2TD=2000mm  Bề rộng chế tạo cánh dầm : b=1400mm  Tiêu chuẩn thiết kế : 22 TCN 272-05 o Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 1 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép I.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG DẦM: bf b1 bv1 hv1 hv2 bv2 hf 1.1. chiều cao dầm: h - Chiều cao dầm h được chọn theo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng, thông thường với dầm BTCT khi chiều cao đã thỏa mãn điều kiện cường độ thì cũng đạt yêu cầu về độ võng. - chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp, chọn theo công thức kinh nghiệm như sau: - Chiều cao nhỏ nhất theo quy định của quy trình: Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 2 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép Trên cơ sở đó sơ bộ chọn chiều cao dầm h=900 (mm) 1.2. bề rộng vách đứng dầm: b w Tại mặt cắt trên gối của dầm, chiều rộng của sườn dầm được định ra theo tính toán và ứng suất kéo chủ, tuy nhiên ở đây ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi trên suốt chiều dài dầm. Chiều rộng b w này được chọn chủ yếu theo yêu cầu thi công sao cho dễ đổ bê tông với chất lượng tốt. Theo yêu cầu đó ta chọn chiều rộng sườn dầm b w = 180(mm). 1.3. Chiều dày bản cánh: h f Chiều dày bản cánh phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục bộ của xe và sự tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác. Trừ khi được chủ đầu tư chấp nhận, chiều dày bản mặt của bê tông, không bao gồm bất kỳ dự phòng nào về mài mòn, xói rãnh và lớp mặt bỏ đi không được nhỏ hơn 175mm. Theo kinh nghiệm h f = 180 (mm) 1.4. chiều rộng chế tạo bản cánh tại công trường: b f Theo điều kiện đề bài cho: b f = 1400 (mm) 1.5. chọn kích thước bầu dầm: h l , b l b l = 300 (cm) h l = 250 (cm) 1.6. tính sơ bộ trọng lượng bản thân của dầm trên l (m) dài. Diện tích mặt cắt dầm: Trong đó: γ = 24kN/m 3 : Tỷ trọng của bê tông. Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 3 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép * Xác định bề rộng cánh tính toán( Bề rộng cánh tham gia làm việc chung với sườn dầm): Bề rộng cánh tính toán đối với dầm bên trong không lấy quá trị số nhỏ nhất trong ba trị số sau: với L là chiều dài nhịp. -Khoảng cách tim giữa 2 dầm: S = 2000mm. -12 lần bề dầy cánh và bề rộng sườn dầm:. -Và bề rộng cánh tính toán cũng không được lớn hơn bề rộng cánh chế tạ: b f = 1400 mm -Vì thế bề rộng cánh hữu hiệu là b =1400 mm. *. Quy đổi tiết diện thực thành tiết diện tính toán: - Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh: -dày cánh quy đổi: - Chiều cao bầu dầm mới: Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 4 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép 1400 182,95 300 280 900 60 180 TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM: Tính mô men tính toán ứng với trạng thái gới hạng cường độ, tại mặt cắt giữa nhịp: M u = η {1.25w DC +1.50w DW + mg M [1.75LL L +1.75kLL Mi (1 + IM)]}ω M Trong đó: LL L =9,3 KN/m : Tải trọng làn rải đều LL M tan den = 42.37 : hoạt tải tương đương của xe hai trục thiết kế ứng với đ.ả.h M tại mặt cắt t giữa nhịp (KN/m). LL M truck = 34.00 : hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế ứng với đ.ả.h M tại mặt cắt t giữa nhịp (KN/m). mg M =0.55 : hệ số phân bố ngang tính cho mô men w dc = 9.7488 : trọng lượng dầm trên một đơn vị chiều dài w dw = 0.5 : trọng lượng của lớp mặt cầu và các tiện ích công cộng trên một đơn vị chiều dài (1+IM)=(1+0,25) : Hệ số xung kích. ω M =10.125 : Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i. k = 0. 5 : hệ số của HL-93 thay số: M u = 0.95{1.25×9.7488 +1.5×5.0 + 0.55× [1.75×9.3+1.75×0.5×42.37 (1 +0.25)]}10.125 = 524.24×10 6 (Kmm) = 524.24 (KNm) Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 5 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm: D s = (0.8 ÷0.9)h chọn d s = 0.9×900=810 (mm) Điều kiện cường độ về mô men của tiết diện vuông góc tại mặt cắt giữa dầm M r =ø × M u ≥ M n ≥ = =582.5 (KNm) Giả dử chọn M n = 582.5 (KNm) Giả sử chọn bê tông đã đủ khả năng chịu nén => bài toán cốt thép đơn Giả sử TTH đi qua cánh. Khi TTH đi qua cánh ta tính toán dầm mặt cắt hình chữ T như mặt cắt chữ nhật. Từ phương trình cân bằng mô men trên tiết diện vuông góc: M n =0.85× f c ’ ×b×a×(d s - ) Giả phương trình bậc 2 ta có được chiều cao khối ứng suất quy đổi tương đương. Đặt 17482mm 2 =>a = 21.88 (mm) Kiểm tra lại giả thuyết Chiều cao trục trung hòa Ta thấy c=25.74 mm < = 182.95 mm => giả thiết đúng ≤0.42 => bê tông đã đủ khả năng chịu nén, không cần bố trí cốt thép vào vùng bê tông chịu nén. Đồng thời cốt thép chịu kéo bị chảy. Từ phương trình cân bằng lực. diện tích cốt thép cần thiết A s là: = 1735.81 mm 2 Tính: Vậy ρ ≥ ρ min nên A s tính được là hợp lý. Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 6 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép * Phương án chọn và bố trí thép: Phương án F t (mm 2 ) Số thanh F tt (mm 2 ) 1 13 129 16 2064 2 16 199 10 1990 3 19 284 8 2272 Từ bảng trên ta chọn phương án 1 + Số thanh bố trí: 16 + Số hiệu thanh : #13 + Tổng diện tích cốt thép thực tế 2064 mm 2 + Bố trí thành 4 hàng, 4 cột Sơ đồ bố trí cốt thép: Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 7 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép 180 50 53 94 53 50 250 310 60 60 300 50 58 58 58 26 * Kiểm tra lại tiết diện: A s = 2064 mm 2 - Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép. d 1 = d s : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: d s = h – d 1 = 900 – 137= 763 mm. Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi: . Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 8 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép - kiểm tra lại giả thiết: + < Giả thiết đúng + => lượng cốt thép bố trí ở vùng chịu kéo hợp lí, đồng thời thép chịu kéo bị chảy =>giả thiết đúng. Vậy vị trí TTH tính ở trên là đúng. - Sức kháng uốn danh định ở tiết diện giữa dầm: - Sức kháng uốn tính toán ở tiết diện giữa dầm: M r Như vậy M r > M u = 524.24 (KNm) nên dầm đủ khả năng chịu momen *Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: Thỏa mãn. *Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: Với tiết diện chữ T: % Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 9 GVHD: Lê Thị Xuân Thư Kết cấu bê tông cốt thép Trong đó : : diện tích cốt thép chịu kéo. Tỷ lệ hàm lượng cốt thép: > % Thỏa mãn. Kết luận: Chọn A s và bố trí cốt thép như hình vẽ trên là đạt yêu cầu. III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC Vẽ đường ảnh hưởng mô men, lực cắt. Chiều dài nhịp: L= 9m Chia dầm thanhh 10 đoạn với cá mặt cắt từ 0 tới 10 như hình vẽ. Đường ảnh hưởng mô men tại các tiết diện: Thái Văn An - Cầu đường ô tô Sân bayTrang 10 [...]... giản đơn t nh t phải có m t phần ba số thanh c t thép cần thi t ở m t c t giữa nhịp được kéo về neo ở gần gối dầm - Số lượng thanh c t thép c t đi cho mỗi lần nên chọn là t nh t (thường là 1 đến 2 thanh) - Không được c t, uốn các thanh c t thép t i góc của c t đai - T i m t m t c t không được c t 2 thanh cạnh nhau - Chiều dài c t thép c t đi không nên quá nhỏ IV.2 Lập các phương án c t c t thép - T ... với m t c t có momen lớn nh t (m t c t giữa dầm) sẽ được lần lư t b t đi cho phù hợp với hình bao mômen Công việc này được tiến hành trên cơ sở các nguyên t c sau: Khi c t ta nên c t lần lư t từ trên xuống, t trong ra ngoài Các c t thép được c t bỏ cũng như các c t thép còn lại trên m t c t phải đối xứng qua m t phẳng uốn của dầm (t c là m t phẳng thẳng đứng đi qua trọng t m của dầm) - Đối với dầm giản. .. c t thép Thoả mãn Vậy ta chọn c t thép đai có số hiệu #10, bố trí với bước đều S = 200 (mm) VI.KIỂM SO T N T: T i m t m t c t b t kỡ thỡ tuỳ vào giỏ trị nội lực b t ng cú thể bị n t hay khụng.Vỡ thế để t nh toán kiểm so t n t ta phải kiểm tra xem m t c t có bị n t hay không Để t nh toán xem m t c t có bị n t hay không người ta coi phân bố ứng su t trên m t c t ngang là tuyến t nh và t nh ứng su t kộo... (N) :Diện t ch c t thép đai (mm2) Chọn c t thép đai là thanh số 10 d = 9,5 (mm) Diện t ch m t c t ngang c t đai là: 2 71 = 142 (mm2) Vậy ta t nh được: Ta chọn khoảng chọn bố trí c t đai là: S = 200 (mm) -Kiểm tra lượng c t thép đai t i thiểu: Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 24 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép Lượng c t thép đai t i thiểu: Mà = 142 (mm2 ) > = 37.65 (mm2)→Thoả mãn... IM)]A1,Vi} Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 11 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép Trong đó: wdw, wdc: T nh t i rải đều và trọng lượng bản thân của dầm (kN.m) AMi: Diện t ch đường ảnh hưởng mômen t i m t c t thứ i AVi: T ng đại số diện t ch đường ảnh hưởng lực c t A1,Vi: Diện t ch phần lớn hơn trên đường ảnh hưởng lực c t LLM: Ho t tải t ơng ứng với đ.ả.h mômen t i m t c t thứ i LLv: Ho t. .. 275,12 Ta vẽ biểu đồ bao lực c t ở trạng thái giới hạn cường độ: Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 14 V (KN) 275.12 V (KN) 181.62 229.77 151.11 186.09 121.61 147.36 95.09 110.20 69.51 73.36 44.13 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép IV-XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ C T C T THÉP DỌC CHỦ,VẼ BIỂU ĐỒ BAO V T LIỆU : IV.1 Lý do c t và nguyên t c c t c t thép Để ti t kiệm thép, số lượng c t thép chọn khi t nh... ứng su t sử dụng trong c t thép: + Mô đun đàn hồi của bê t ng : + Mô đun đàn hồi của thép: Es=2 x105 (MPa) T lệ môđun đàn hồi giữa c t thép và bê t ng: Lấy n = 7 Xác định vị trí trục trung hoà của ti t diện sau khi n t dựa vào phương trình mô men t nh với trục trung hoà bằng không : Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 28 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép Giả sử Trục trung hòa đi qua... t c tra bảng được: Ta thấy giá trị của θ ,θ hội t Vậy ta lấy Tra bảng được β = 1,8188 -Khả năng chịu lực c t của b t ng: Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 23 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép Khả năng chịu lực c t danh định cần thi t của c t thép đai: -Xác định khoảng cách bố trí c t thép đai lớn nh t: = 420 (MPa) =420 (N/mm2):Giới hạn chảy quy định với c t thép đai dv = 749.99... phần b t ng t nh t thớ chịu kéo ngoài cùng cho đến t m thanh gần nh t, theo bố trí c t thép dọc ta có dc = 50( mm) +A: Diện t ch phần b t ng có cùng trọng t m với c t thép chịu kéo và được bao bởi các m t của c t ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà chia số lượng thanh Xác định A: A = Z : Thông số bề rộng v t n t, x t trong điều kiện bình thường Z = 30000(N/mm) Suy ra: * T nh toán ứng su t. .. ta có: l1=763mm và ld=410 mm Trên cơ sở đó ta có biểu đồ bao v t liệu như sau: Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 19 GVHD: Lê Thị Xuân Thư 50 K t cấu bê t ng c t thép 200 4500 3702 3195 198.8 345.3 448.8 2514 1311 508.1 524.3 763 410 306.46 376.56 452.01 521.48 585.21 V -T NH TOÁN CHỐNG C T: V.1.Xác định m t c t t nh toán: Ta chỉ t nh toán c t thép đai ở m t c t được coi là b t lợi nh t, là mặt . VỊ TRÍ C T C T THÉP DỌC CHỦ,VẼ BIỂU ĐỒ BAO V T LIỆU : IV.1. Lý do c t và nguyên t c c t c t thép Để ti t kiệm thép, số lượng c t thép chọn khi t nh với m t c t có momen lớn nh t (m t c t giữa. mãn. *Kiểm tra lượng c t thép t i thiểu: Với ti t diện chữ T: % Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 9 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép Trong đó : : diện t ch c t thép chịu kéo. T . T ng diện t ch c t thép thực t 2064 mm 2 + Bố trí thành 4 hàng, 4 c t Sơ đồ bố trí c t thép: Thái Văn An - Cầu đường ô t Sân bayTrang 7 GVHD: Lê Thị Xuân Thư K t cấu bê t ng c t thép 180 50