Đang tải... (xem toàn văn)
Độ vượt cao an toàn của vách máng so với mực nước cao nhất trong máng: d = 0,5m Tải trọng gió: qg = 1,2 kNm2 Gió đẩy: Hệ số kgió đẩy = 0,8 Gió hút: Hệ số kgió hút = 0,6 Cầu máng thuộc công trình cấp III Dung trọng bê tông: gb = 25 kNm3 Bề rộng vết nứt giới hạn: angh = 0,24 mm Độ võng cho phép: fl = 1500 Tải trọng người đi:qng=200 kGm2= 2 kNm2 Từ các số liệu đã cho , tra phụ lục giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép ĐH Thủy Lợi ta có: Kn=1,15; Rn= 90 daNcm2; Rk=7.5 daNcm2 ; Rkc = 11.5daNcm2 ;Rnc = 115 daNcm2; mb= 1; mb4=0,9; ma=1,1; Ra = R’a = 2700 daNcm2 ; α0= 0,6 ; A0¬= 0,42 ;Ea= 2.100.000 daNcm2 ; Eb= 2.4.105 daNcm2 ; n=EaE¬b= 8,75 ; µmin= 0,1 % ;
1 | P a g e A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ. Số liệu riêng: Số liệu Chiều dài L (m) Bề rộng B (m) Hmax (m) Mác bê tông Nhóm thép Số nhịp 24 26 3.3 1.9 M200 CII 6 1 2 3 Hình 1 – Mặt cắt dọc cầu máng 1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp Hình 2 – Mặt cắt ngang máng 1 - Lề người đi 2 – Vách máng 3 – đáy máng 4 – Dầm đỡ dọc máng 5 – Khung đỡ (không tính toán trong đồ án) Phan Quang Thế 2 | P a g e B δ H 1 2 3 4 5 Số liệu chung: Độ vượt cao an toàn của vách máng so với mực nước cao nhất trong máng: δ = 0,5m Tải trọng gió: q g = 1,2 kN/m 2 Gió đẩy: Hệ số k gió đẩy = 0,8 Gió hút: Hệ số k gió hút = 0,6 Cầu máng thuộc công trình cấp III Dung trọng bê tông: γ b = 25 kN/m 3 Bề rộng vết nứt giới hạn: a ngh = 0,24 mm Độ võng cho phép: [f/l] = 1/500 Tải trọng người đi:q ng =200 kG/m 2 = 2 kN/m 2 Từ các số liệu đã cho , tra phụ lục giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép- ĐH Thủy Lợi ta có: K n =1,15; R n = 90 daN/cm 2 ; R k =7.5 daN/cm 2 ; R k c = 11.5daN/cm 2 ;R n c = 115 daN/cm 2 ; m b = 1; m b4 =0,9; m a =1,1; R a = R ’ a = 2700 daN/cm 2 ; α 0 = 0,6 ; A 0 = 0,42 ;E a = 2.100.000 daN/cm 2 ; E b = 2.4.10 5 daN/cm 2 ; n=E a /E b = 8,75 ; µ min = 0,1 % ; Phan Quang Thế 3 | P a g e 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 đồ án này chỉ tính toán thiết kế các bộ phận cầu máng với một trường hợp : Tổ hợp tải trọng cơ bản. Trình tự thiết kế các bộ phận: 1. Xác định sơ đồ tính toán của các bộ phận kết cấu: Cầu máng là kết cấu không gian có kích thước mặt cắt ngang và tải trọng không thay đổi dọc theo chiều dòng chảy. Do vậy, đối với các bộ phận : lề đi, vách máng, đáy máng ta cắt 1m chiều dài theo chiều dòng chảy và tính toán theo bài toán phẳng. Đối với dầm đỡ, sơ đồ tính toán là dầm liên tục nhiều nhịp. 2. Xác định tải trọng các dụng: Tải trọng tiêu chuẩn q c dùng để tính toán các nội dung của trạng thái giới hạn II : Kiểm tra nứt, tính bề rộng vết nứt và tính độ võng. Tải trọng tính toán : q tt = q c .n t (với n t là hệ số vượt tải) dùng để tính toán các nội dung của trạng thái giới hạn I : Tính toán cốt thép dọc chịu lực, kiểm tra và tính toán cốt thép ngang bao gồm cốt đai và cốt xiên (nếu cần). 3. Xác định biểu đồ nội lực bằng phương pháp tra bảng hoặc sử dụng phần mềm tính kết cấu. 4. Tính toán và bố trí thép: Phan Quang Thế 4 | P a g e Cốt thép dọc chịu lực được tính toán tại các mặt cắt có M max . Đối với các bộ phận kết cấu dạng bản lề (lề người đi, vách máng, đáy máng), ta bố trí 4÷5 thanh/m Kiểm tra và tính toán cốt ngang bao gồm cốt thép đai và cốt thép xiên (nếu cần ) tại cá mặt cắt có Q max theo phương pháp trạng thái giới hạn. 5. Kiểm tra nứt: Kiểm tra nứt tại các mặt cắt có M max . Với những mặt cắt không cho phép xuát hiện khe nứt, nếu bị nứt, chỉ cần đề ra giải pháp khắc phục. Với những mặt cắt cho phép xuất hiện khe nứt, nếu bị nứt ta tiếp tục tính bề rộng khe nứt và so sánh đảm bảo yêu cầu a n < a ngh , nếu a n >a ngh , đưa ra giải pháp khắc phục. 6. Tính đọ võng toàn phần f và so sánh đảm bảo f/l < [f/l]. Nếu f/l >[f/l] thì đưa ra giải pháp khắc phục. I. LỀ NGƯỜI ĐI. 1.1. Sơ dồ tính toán Cắt 1m dài lề người đi theo chiều dọc máng ( chiều dòng chảy ), coi lề người đi như một dầm công xôn ngàm tại đầu vách máng. Chọn bề rộng lề là 1m. Chiều dày lề thay đổi dần 8÷12cm 80 cm 8 12 80 cm Hình 1.1 – Sơ đồ tính toán lề người đi. Phan Quang Thế 5 | P a g e 1.2. Tải trọng tác dụng. Do điều kiện làm việc của lề người đi, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên lề bao gồm: a. Trọng lượng bản than (q bt ): q c bt = γ b .h.1m = 25.0,1.1 = 2,5kN/m. b. Tải trọng người (q ng ): q c ng = 2.1m = 2kN/m. Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi : q = n bt .q c bt + n ng .q c ng = 1,05.2,5 + 1,2.2 = 5,025kN/m. Trong đó: n bt = 1,05; n ng = 1,2 – hệ số vượt tải trọng lượng bản thân và tải trọng người đi theo TCVN 4116-85. 1.3. Xác định nội lực q = 5,025 kN/m M Q - kNm kN 1,6084,02 Hình 1.2 – Biểu đồ nội lực lề người đi. 1.4. Tính toán và bố trí cốt thép. a. Tính toán và bố trí cốt thép dọc. Phan Quang Thế 6 | P a g e Tính toán và bố trí cốt thép dọc chịu lực tại mặt cắt có mô mêm uốn lớn nhất (mặt cắt ngàm): M = 1,608 kNm, cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 10cm, chọn a = 2cm, h 0 = h – a = 8cm. A = 2 0nb cn h.b.R.m M.n.k = 2 1,15.1.16080 1.90.100.8 = 0,032 A = 0,032 < A 0 = 0,42 → Tính cốt đơn, α = 1 - A21− = 1 - 1 2.0,032− = 0,033. F a = aa 0nb R.m .h.b.R.m α = 1.90.100.8.0,033 1,1.2700 = 0.79 cm 2 > µ min bh 0 = 0,001.100.8 = 0,8 cm 2 . Chọn và bố trí cốt thép chịu lực : 5ϕ8/1m ( 2,51 cm 2 ) theo phương vuông góc với phương dòng chảy. Chọn và bố trí cốt thép cấu tạo vuông góc với cốt thép chịu lực :4ϕ8/1m (2,01 cm 2 ). b. Tính toán và bố trí cốt thép ngang: Kiểm tra điều kiện tính toán cốt thép ngang tại mặt cắt có Q max = 4,02kN = 402 daN. k 1 .m b4 .R k .b.h 0 = 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN. k 1 = 0,8 đối với kết cấu bảng. k n .n c .Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN. k n .n c .Q < k 1 .m b4 .R k .b.h 0 => Không cần đặt cốt ngang. Phan Quang Thế 7 | P a g e φ 8 a=200 a=250 φ 8 Hình 1.3 – Bố trí thép lề người đi. II. Vách máng 2.1. Sơ đồ tính toán Cắt 1m dài vách máng dọc theo chiều dài máng, vách máng được tính toán như một dầm công xôn ngàm tại đáy máng và dầm dọc. Chiều cao vách: H v = H max + δ = 1,9 + 0,5 = 2,4 m. δ - độ vượt cao an toàn , lấy δ = 0,5 m. Bề dày thay đổi dần : h v = 12 ÷ 20 cm. Phan Quang Thế 8 | P a g e 2,4 12 cm 20 Hình 2.1 – Sơ đồ tính toán vách máng 2.2. Tải trọng tác dụng. Do điều kiện làm việc cảu vách máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách bao gồm các tải trọng sau: - Mô men trung do người đi trên lề truyền xuống: M ng - Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: M bt - Áp lực nước tương ứng vơi H max : q n - Áp lực gió ( gồm gió đẩy và gió hút ): q gđ và q gh Các tải trọng này gây nên 2 trường hợp: Căng trong và căng ngoài vách máng. a. Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : M bt , q gđ (gió đẩy, trong máng không có nước và không có người đi trên lê). Phan Quang Thế 9 | P a g e c bt M = 2 L.q 2 l c bt = 8,0 2 8.0.5,2 2 = kNm; M bt = n bt . c bt M = 1,05.0,8 = 0,84 kNm. q c gđ = k gđ .q g .1m = 0,8.1,2.1 = 0,96 kN/m. q gđ = n g . q c gđ = 1,3.0,96 = 1,248 kN/m n g = 1,3 – hệ số vượt tải của gió. c gd M = 2 2 . 0,96.2,4 2 2 c gd v q H = = 2,765 kNm. M gđ = 2 2 . 1,248.2,4 2 2 gd v q H = = 3,594 kNm. b. Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : M bt , M ng , q gh ,q n ( gió hút, trong máng có nươc chảy qua với mực nước H max và trê lề có người đi) c bt M = 0,8 kNm và M bt = 0,84 kNm đã tính ở trường hợp căng ngoài. c ng M = 2 8,0.2 2 L.q 2 2 l c ng = = 0,64 kNm; M ng = n ng . c ng M = 1,2.0,64 = 0,768 kNm. q c nmax = k đ γ n H max 1m = 1,3.10.1,9.1 = 24,7 kN/m; q nmax = n n .q c nmax = 1.24,7 = 24,7 kN/m. 6 H.q M 2 max c max.n c n = = 2 24,7.1,9 6 = 14,861 kNm; M n = 6 H.q 2 maxmax.n = 2 24,7.1,9 6 =14,861kNm. q c gh = k gh .q g .1m = 0,6.1,2.1 = 0,72 kN/m; q gh = n g . q c gh = 1,3. 0,72 = 0,936 kN/m. 2 2 . 0,72.2,4 2 2 c gh v c gh q H M = = = 2,074 kNm; M gh = 2 2 . 0,936.2,4 2 2 gh v q H = = 2,696 kNm. Phan Quang Thế 10 | P a g e K đ - là hệ số động, lấy k đ = 1,3. TH căng ngoài TH căng trong Hình 2.2 – Tải trọng tác dụng lên vách máng 2.3. Xác định nội lực. a. Trường hợp căng ngoài. kNmM 3,594 gd bt kNmM 0,84 btgd 2,995 kNQ 0 kNQ + Hình 2.3 – Nội lực vách máng trong trường hợp căng ngoài. Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm ). M 1 = M gđ + M bt = 3,594 - 0,84 = 2,754 kNm. Phan Quang Thế q = 1,248 kN/m gd M = 0,84 kNm bt M = 0,84 kNm bt ng M = 0,768 kNm H max q = 0,936 kN/m gh q = 24,7 kN/m nmax [...]... IV DẦM ĐỠ GIỮA 4.1 Sơ đò tính toán Đáy máng bố trí 3 dầm đỡ bao gồm 2 dầm bên và 1 dầm giữa Hai dầm bên chịu tải trọng từ vách máng và phần lề người đi truyền xuống nhưng chịu tải trọng nước và tải trọng bản thân ít hơn dầm đỡ giữa Do vậy, ta có thể tính toán và bố trí cốt thép cho dầm giữa, bố trí thép tương tự cho 2 dầm bên Tách dầm giữa bằng 2 mặt cắt dọc máng Sơ đồ tính toán dầm đỡ giữa Chiều dài... 0 Q ng kN - 1,248 23,465 Q gh kN Q nmaxkN Hình 2.4 – Nội lực vách máng trong trường hợp căng trong 2.4 Tính toán và bố trí cốt thép a Tính toán và bố trí cốt thép dọc: Phan Quang Thế 12 | P a g e Tính toán và bố trí thép dọ chịu lực cho cấu kiện chịu uốn tại mặt cắt có mô men uốn lớn nhất ( mặt cắt ngàm ) cho hai trường hợp căng trong và căng ngoài Tiết diện chữ nhật: b = 100 cm, h = 20 cm Chọn a =... phải và có gió thổi từ trái sang phải M2 = Ma + Mc + Me + Mf = 0,975 + 1,88 + 0,096 + 1,691 = 4,642 kNm 3 TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối giữa: Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh không có người đi trên lề và có gió thổi từ phải qua trái và ngược lại M3 = Ma + Mc + Mf ( hoặc Mg) = 1,95 + 3,765 + 0,213 = 5,928 kNm 3.4 Tính toán và bố trí cốt thép đáy máng a Tính toán cốt. .. Mcgh; Mgh đã được tính toán ở phần vách máng Mcgđ = 2,765 kNm; Mgđ = 3,594 kNm Mcgh = 2,074 kNm; Mgh = 2,696 kNm 6 Tải trọng do người đi trên lề truyền xuống: Mcng; Mng đã tính ở phần thiết kế lề người đi Mcng = 0,64 kNm; Mng = 0,768 kNm 3.3 Xác định nội lực Tra các phụ lục 18, 21 trang 167 và 179 giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép, vẽ biểu đồ nội lực ứng với từng tải trọng tác dụng lên máng, sau đó tổ... A0 = 0,42 → tính cốt đơn Fa = mb Rn b.h0 α 1.90.100.22.0, 0158 = = 1 cm2 ma Ra 1,15.2700 Fa < µminbh0 = 0,001.100.22 = 2,2 cm2 Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 5ϕ10/1m (cm2) theo phương vuông góc với phương dòng chảy b Tính toán cốt ngang Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng tại mặt cắt sát vách trong trường hợp máng dẫn nước với mực nước Hmax , người đi trên cả hai bên lề và gió từ phải... 15,3 cm với η = 0,85 - Tra bảng 5-1 trang 94 giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép- ĐH THủy Lợi Phan Quang Thế 16 | P a g e an1= 1.1,3.1 an2= 1.1.1 1811, 67 − 200 7.(4 − 100.0, 00314) 12 = 0,089 mm 2,1.106 313,957 − 200 7.(4 − 100.0, 00314) 12 = 0,0049 mm 2,1.106 an = 0,089 + 0,0049 = 0,0939 mm < angh = 0,24 mm Bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế III ĐÁY MÁNG 3.1 Sơ đò tính toán Cắt 1m dài đáy máng. .. 4116-85): an1 = k.c1.η σ a1 − σ 0 Ea 7.(4 - 100 µ) d an2 = k.c2.η σa 2 − σ0 Ea 7.(4 - 100 µ) d k – hệ số lấy bằng 1 với cấu kiện chịu uốn c – hệ số xét đến tính chất tác dụng của tải trọng, lấy bằng 1 với tải trọng ngắn hạn, bằng 1,3 với tải trọng dài hạn n – hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 với thép có gờ µ= Fa 5, 65 = = 0,00314 bh 0 100.18 σa1 = σa2 = c M dh Fa Z1 c M ngh Fa Z1 = 156610... chuẩn và tính toán tổng cộng qc = qcd + qcn = 14,438 + 40,76 = 55,198 kN/m q = qd + qn = 15,16 + 40,76 = 56,92 kN/m 4.3 Xác định nội lực Tra phụ lục 18 trang giáo trình Kết Cấu BTCT – ĐH Thuỷ Lợi, ta vẽ được biểu đồ nội lực M, Q của dầm đỡ giữa như sau: 110,82 84,1 M kNm 34,63 81,99 96,85 128,815 48,52 122.38 Q kN 115,94 148,15 Hinh 4.2 Biểu đồ nội lực của dầm 4.4 Tính toán cốt thép a Tính toán cốt thép. .. cách giữa các vòng cốt đai thiết kế utk = 25 cm Tính toán cốt xiên Qdb = 2,8.h0 m b 4 R k b.q d qd = m a R ad n.f d 1,1.2150.2.0,503 = = 95,17 daN/cm u 25 Qdb = 2,8.76 0,9.7,5.30.95,17 = 29541,61 daN kn.nc.Q = 1,15.1.14815 = 17637.3 daN < Qdb Không cần đặt cốt xiên c Bố trí cốt thép dầm (hình 3.2) 4.5 Kiểm tra nứt và tính bề rộng khe nứt Kiểm tra nứt tại 2 mặt cắt có mômen căng trên và căng dưới lớn... kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 Không cần tính cốt ngang c Bố trí thép đáy máng Lớp trên: 5φ12/m Lớp dưới: 5φ10/m Dọc theo chiều dòng chảy bố trí cốt thép cấu tạo 5φ10/m Phan Quang Thế 27 | P a g e φ16 φ12 a=200 φ16 φ10 a=250 φ12 φ14 φ16 φ12 φ10 a=200 φ12 φ10 a=250 φ14 φ14 Hình 3.2 – Bố trí cốt thép đáy máng và dầm đỡ 3.5 Kiểm tra nứt Kiểm tra nứt tại 2 mặt cắt : mặt cắt sát vách và giữa nhịp Điều kiện để cấu . Nội lực vách máng trong trường hợp căng trong. 2.4. Tính toán và bố trí cốt thép. a. Tính toán và bố trí cốt thép dọc: Phan Quang Thế 12 | P a g e Tính toán và bố trí thép dọ chịu lực cho cấu kiện. – Biểu đồ nội lực lề người đi. 1.4. Tính toán và bố trí cốt thép. a. Tính toán và bố trí cốt thép dọc. Phan Quang Thế 6 | P a g e Tính toán và bố trí cốt thép dọc chịu lực tại mặt cắt có mô mêm. chỉ tính toán thiết kế các bộ phận cầu máng với một trường hợp : Tổ hợp tải trọng cơ bản. Trình tự thiết kế các bộ phận: 1. Xác định sơ đồ tính toán của các bộ phận kết cấu: Cầu máng là kết