Bài tập lớn môn học kết cấu BTCT

31 34 0
  • Loading ...
1/31 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 01/03/2018, 15:55

THIẾT KẾ MÔN HỌCKẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉPGiáo viên hướng dẫn: Đỗ Thị HằngSinh viên : Nguyễn Văn NghịLớp : Địa kỹ thuật CTGT K53ĐỀ BÀI: Thiết kế một dầm cầu đường ôtô nhịp giản đơn, bằng bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đuc riêng từng dầm tại công trường và tải trọng cho trước.I SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH:Chiều dài nhịp:L = 14 mHoạt tải:HL – 93Hệ số cấp đường:k = 1Bề rộng cánh chế tạo:bc = 1,8 (m)Khoảng cách tim hai dầm:bc + 0,4 (m) =2,2 (m)Tĩnh tải mặt cầu và bộ phận phụ rải đều:DW = 4,5 kNmTrọng lượng riêng của bê tông:c = 24,5 kNm3Hệ số phân bố ngang tính cho mô men:mgM = 0,55Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt:mgQ = 0,65Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng: mgD = 0,5Độ võng cho phép của hoạt tải:L800 + Cốt thép (theo ASTM 615M):fy = 420 MPa + Bê tông:fc’ = 28 MPaTiêu chuẩn thiết kế:Quy trình thiết kế cầu 22TCN27205II YÊU CẦU VỀ NỘI DUNGA Tính toán:1. Chọn mặt cắt ngang dầm.2. Tính mô men, lực cắt lớn nhất do tải trọng gây ra.3. Vẽ biểu đồ bao mô men, lực cắt do tải trọng gây ra.4. Tính và bố trí cốt thép dọc chủ tại mặt cắt giữa nhịp.5. Tính và bố trí cốt thép đai6. Tính kiểm soát nứt.7. Tính độ võng do hoạt tải gây ra.8. Xác định vị trí cắt cốt thép, vẽ biểu đồ bao vật liệu.9. Tính toán bố trí cốt thép bản mặt cầu B Bản vẽ:1. Vẽ mặt chính dầm, vẽ các mặt cắt đại diện2. Vẽ biểu đồ bao vật liệu.3. Bóc tách cốt thép, thống kê vật liệu.4. Khổ giấy A1.BÀI LÀM :IXÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM:Mặt cắt ngang dầm chữ T bằng BTCT thường, cầu nhịp giản đơn trên đường ôtô thường có các kích thước tổng quát như sau: I.1.Chiều cao dầm h: Chiều cao của dầm chủ có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ khi chọn giá trị này. Ở đây chiều cao dầm được chọn không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp. Đối với cầu đường ô tô, nhịp giản đơn ta có thể chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm như sau: Chiều cao nhỏ nhất theo quy định của quy trình: Trên cơ sở đó sơ bộ chọn chiều cao dầm : h=1,2 mI.2.Bề rộng sườn dầm:bwTại 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 bw 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 bw = 200 (cm).I.3.Chiều dày bản cánh: hf Chiều dày bản cánh chọn phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục bộ của vị trí xe và sự tham gia chịu lực tổng thể với các bộ phận khác.Tiêu chuẩn quy định: h 175 mm Theo kinh nghiệm hf = 180(mm).I.4.Bề rộng bản cánh: Chiều rộng bản cánh được giả thiết chia đều cho các dầm chủ. Do đó theo điều kiện đề bài cho, ta chọn : = 1.8 (m) = 1800 (mm). Khoảng cách tim giữa các dầm chủ là S=2200mm, giả thiết rằng một nửa bề rộng mối nối sẽ chia đều cho mỗi bên cánh dầm .I.5.Chọn kích thước bầu dầm: bl, hl Kích thước bầu dầm phải căn cứ vào ciệc bố trí cốt thép chủ trên mặt cắt dầm quyết định ( số lượng thanh, khoảng cách giữa các thanh, bề dày lớp bê tông bảo vệ). Tuy nhiên ở đây ta chưa biết số lượng thanh cốt thép dọc chủ là bao nhiêu, nên ta phải chọn theo kinh nghiệm.Theo kinh nghiệm ta chọn:b1 = 400 (mm).h1 = 210 (mm).I.6.Kích thước các vát : Theo kinh nghiệm ta chọn: Mặt cắt ngang dầm đã chọn I.7. Tính sơ bộ trọng lượng bản thân của dầm trên 1(m) dài:Diện tích mặt cắt dầm: Trọng lượng bản thân 1m dài dầm: Trong đó: γ = 24,5kNm3: Tỷ trọng của bê tông. Xác định bề rộng cánh tính toán: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 = 2,2m. 12 lần bề dầy cánh và bề rộng sườn dầm:. Ta chọn bề rộng cánh hữu hiệu là b = 1,8m Quy đổi tiết diện tính toán: Để đơn giản cho tính toán thiết kế, ta quy đổi tiết diện dầm có kích thước đơn giản theo nguyên tắc: giữ nguyên chiều cao dầm h, chiều rộng b , b , và chiều dày b . Ta có: Chiều dày cánh quy đổi: Chiều cao bầu dầm mới: Mặt cắt dầm tính toán quy đổiII XÁC ĐỊNH VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC:II.1. Công thức tổng quát: Mômen và lực cắt tại tiết diện bất kỳ được tính theo công sau:•Đối với Trạng thái giới hạn cường độ:Mi = η {1.25wDC +1.50wDW + mgM 1.75LLL+1.75mLLMi (1 + IM)}AMiVi = η {(1.25wDC +1.50wDW)AVi + mgV 1.75LLL+1.75mLLVi (1+IM)A1,Vi}•Đối với Trạng thái giới hạn sử dụng: Mi = 1.0{1.0wDC + 1.0wDW + mgM 1.0LLL + 1.0mLLMi (1 + IM)}AMi Vi = 1.0{(1.0wDC + 1.0wDW)AVi + mgV 1.0LLL + 1.0mLLVi (1 + IM)A1,Vi}Trong đó:wdw, wdc: Tĩnh tải rải đều và trọng lượng bản thân của dầm (kN.m)AMi: Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt thứ i.AVi: Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng lực cắt.A1,Vi: Diện tích phần lớn hơn trên đường ảnh hưởng lực cắt.LLM: Hoạt tải tương ứng với đ.ả.h mômen tại mặt cắt thứ i.LLQ: Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt thứ i.mgM, mgQ : Hệ số phân bố ngang tính cho mụmen, lực cắt.LLM=9,3 KNm : Tải trọng làn rải đều(1+IM)=(1+0,75) : Hệ số xung kích.η: Hệ số điều chỉnh tải trọng xác định bằng công thức: Với đường quốc lộ và trạng thỏi giới hạn cường độ: ηd=0,95; ηR=1,05; ηl=0,95 Với trạnh thỏi giới hạn sử dụng η = 1.II.2. Tính mômen M: Chia dầm thành 10 đoạn bằng nhau trên mỗi đoạn sẽ có chiều dài bằng 1,2 m Đánh số thứ tự các mặt cắt và vẽ Đường ảnh hưởng Mi tại các mặt cắt điểm chia như sau:Bảng tung độ đường ảnh hưởng:y1y2y3y4y51.262,242,943,363,5 Bảng giá trị mômenMặt cắtx (m)α A (m )LL (kNm)LL (kNm)M (kNm)M (KNm)11.20.18.8235.73429.900503.612352.12822.40.215.6834.47829.720884.055619.23633.60.320.5833.20629.4501145.362803.74844.80.423.5231.91829.0901291.673908.156560.524.530.63028.7301327.459935.148Ta vẽ biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ Biểu đồ bao momen M (kN.m)II.3 Tính lực cắt V: Đường ảnh hưởng V tại các mặt cắt điểm chia như sau:Bảng giá trị lực cắtMặt cắtXi(m)Li(m)A (m2)A (m2)LL (kNm)LL (kNm)V (KN)V (KN)00147736.9930.080442.444305.18211.412.65.65.6739.96833.300367.811252.48022.811.24.24.4843.31437.222294.410200.51934.29.82.83.4347.08842.214222.441149.41945.68.41.42.5251.57248.780152.54399.56657701.7557.4157.47085.51351.436 Ta vẽ biểu đồ bao lực cắt ở trạng thái giới hạn cường độ: IIITÍNH TOÁN DIỆN TÍCH BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT GIỮA DẦM: Đây chính là bài toán tính AS và bố trí của diện tích chữ nhật T đặt cốt thép đơn, biết:h = 1200mmb =1800mmbw =200mmhf =194mmfy =420Mpafc’ =30MpaMu = Mumax1327,46kN.m Giả sử chiều cao hữu hiệu của dầm: Chiều cao hữu hiệu phụ thuộc vào lượng cốt thép dọc chủ và cách bố trí của chúng, ta chọn sơ bộ như sau:ds = (0,8 0,9)h = 960 1080 mm.Ta chọn ds = 1000 (mm).Giả thiết cốt thép đã chảy dẻo f = f .Giả sử TTH đi qua cánh, tính 1như tiết diện hình chữ nhật có kích thước bxh = 1800x1200 mm Tính a:Với f = 30 Mpa. Ta có: β1 = 0.8357Từ phương trình:Mu ≤ φMn = φ0.85abfc’(ds a2)Xét khi dấu đẳng thức xảy ra ta có:Với hệ số sức kháng uốn với BTCT thường φ = 0.9 Khoảng cách từ TTH đến thớ ngoài cùng chịu nén c = aβ1 = = 39,1mmVậy c < hf nên TTH đi qua cánh là đúng.Diện tích cốt thép cần thiết As:As = Tính: % % Vậy ρ ≥ ρmin nên As tính được là hợp lý. Phương án chọn và bố trí thép:Phương án Ft(mm2)Số thanhFtt(mm2)11928412340822238710387032551084080Từ bảng trên ta chọn phương án 2Số thanh bố trí: 10Số hiệu thanh : 22Tổng diện tích cốt thép thực tế: 3870 mm2Bố trí thành 3 hàng, 4 cột Sơ đồ bố trí cốt thép Kiểm tra lại tiết diện: As = 3870 mm2 Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép.d1 = ds: Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: ds = h – d1 = 1200 –106 = 1094 mm.Tính toán chiều cao vùng chịu nén quy đổi: . Chiều cao vùng chịu nén: + < Giả thiết đúng Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: Thỏa mãn. Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:Với tiết diện chữ T: %Tỷ lệ hàm lượng cốt thép: > % Thỏa mãn. Sức kháng uốn danh định ở tiết diện giữa dầm: Sức kháng uốn tính toán ở tiết diện giữa dầm:Mr Như vậy Mr > Mu = 1327,459(KNm) nên dầm đủ khả năng chịu momen. Kết luận: Chọn As và bố trí cốt thép như hình vẽ trên là đạt yêu cầu.IVXÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CẮT CỐT THÉP DỌC CHỦ,VẼ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆU : IV.1. Lý do cắt và nguyên tắc cắt cốt thép Để tiết kiệm thép, số lượng cốt thép chọn khi tính với mặt cắt có momen lớn nhất (mặt cắt giữa dầm) sẽ được lần lượt bớt đi cho phù hợp với hình bao mômen. Công việc này được tiến hành trên cơ sở các nguyên tắc sau:Khi cắt ta nên cắt lần lượt từ trên xuống, từ trong ra ngoài.Các cốt thép được cắt bỏ cũng như các cốt thép còn lại trên mặt cắt phải đối xứng qua mặt phẳng uốn của dầm (tức là mặt phẳng thẳng đứng đi qua trọng tâm của dầm).Đối với dầm giản đơn ít nhất phải có một phần ba số thanh cốt thép cần thiết ở mặt cắt giữa nhịp được kéo về neo ở gần gối dầm.Số lượng thanh cốt thép cắt đi cho mỗi lần nên chọn là ít nhất (thường là 1 đến 2 thanh)Không được cắt, uốn các thanh cốt thép tại góc của cốt đai.Tại một mặt cắt không được cắt 2 thanh cạnh nhau.Chiều dài cốt thép cắt đi không nên quá nhỏ. IV.2. Lập các phương án cắt cốt thép Từ sơ đồ bố trí cốt thép tại mặt cắt giữa dầm, ta lập bảng các phương án cắt cốt thép như sau:Số lầnSố thanhAscòn lại (mm2)c (mm)Vị tríds (mm)Mn (kN)Mr (kN)010387042.373Qua cánh10941749.4081574.46818309633.898Qua cánh1097.51408.6831267.81426232225.424Qua cánh1103.331065.654959.089IV.3. Xác định vị trí cắt cốt thép dọc chủ, vẽ biểu đồ bao vật liệu Hiệu chỉnh biểu đồ bao momen:Để đảm bảo điều kiện về lượng cốt thép tối thiểu ta hiệu chỉnh như sau:Mcr = fr .Trong đó:fr: Cường độ chịu kéo khi uốn (MPa).Với bê tông tỷ trọng thường có thể lấy: fr = 0,63 3,45(N.mm) Diện tích mặt cắt ngang tính toán của dầm: = 602400 (mm2).Xác định vị trí trục trung hoà yt: Trục trung hòa đi qua sườn dầm nên : Lấy momen tĩnh của tiết diện đối với trục đi qua mép dưới chịu kéo, giải phương trình ta được vị trí trục trung hòa của tiết diện: =818,61(mm) Ig : Momen quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà: . Mcr= 430 (KN.m) Ta có: 1.2Mcr=516kN.m 0.9Mcr=387kN.m Xác định điểm giao giữa đường 0,9Mcr và đường Mu tại vị trí cách gối một đoạn:x1 = 1434,4(mm) Xác định điểm giao giữa đường 1,2Mcr và đường Mu tại vị trí cách gối một đoạn:x2 = 1075,83 (mm)Từ gối dầm đến vị trí x1 ta hiệu chỉnh đường Mu thành 43Mu.Từ vị trí x1 đến vị trí x2 nối bằng đường nằm ngang.Từ vị trí x2 đến giữa dầm ta giữ nguyên đường Mu.Ta có biểu đồ mô men đã hiệu chỉnh: Xác định điểm cắt lí thuyết: Điểm cắt lý thuyết là điểm mà tại đó theo yêu cầu chịu mômen uốn không cần cốt thép dài hơn. Do vậy điểm cắt lý thuyết chính là giao điểm giữa biểu đồ bao mômen Mu đã hiệu chỉnh và biểu đồ Mr = φMn. Xác định điểm cắt thực tế: Tính chiều dài phát triển lực của cốt thép chịu kéo ld: Trị số này thay đổi với từng thanh cốt thép chịu kéo, nhưng ở đây để đơn giản ta chỉ tính với hai thanh cốt thép phía trong và ở hàng trên và sử dụng cho tất cả các thanh cốt thép khác. ldb lấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị sau:) ) Trong đó: Ab =387 (mm2) là diện tích thanh 22. db = 22 (mm) là đường kính thanh 22. Vậy ta chọn ldb = 593,512 (mm).+Hệ số điều chỉnh làm tăng ld : chiều dài triển khai cốt thép phải được nhân với hệ sau đây hoặc các hệ số được coi là thích hợp: Cốt thép nằm ngang ở đỉnh hoặc gần nằm ngang được đặt sao cho có trên 300 mm bê tông tươi được đổ bê tông dưới cốt thép: 1.4 Với các thanh có lớp bảo vệ db hoặc nhỏ hơn với khoảng cách tịnh 2db hoặc nhỏ hơn:2 => Vậy hệ số điều chỉnh làm tăng = 1+Hệ số điều chỉnh làm giảm ld: Cốt thép được phát triển về chiều dài đang xem xét được đặt ngang cách nhau không nhỏ hơn 150 mm từ tim tới tim với lớp bảo vệ không nhỏ hơn 75 mm đo theo hướng đặt cốt thép: 0.8 Không yêu cầu neo hoặc không cần tăng cường tới độ chảy dẻo hoàn toàn của cốt thép, hoặc ở nơi cốt thép trong các cấu kiện chịu uốn vượt quá yêu cầu của tính toán (As cần thiết As bố trí) Với :Act = 3573,64(mm2) : Diện tích cần thiết theo tính toán.Att = 3870 (mm2) : Diện tích thực tế bố trí thực tế. Chọn ld = 600 (mm). Tính đoạn kéo dài thêm theo quy định l1 :Từ điểm cắt lý thuyết cần kéo dài về phía momen nhỏ hơn một đoạn l1. Chiều dài này lấy giá trị lớn nhất trong các giá trị sau:+ Chiều cao hữu hiệu của tiết diện: ds = 1094 (mm).+ 15 lần đường kính danh định = 15 x22 = 330(mm).+ 120 lần chiều dài nhịp = 1400020 = 700 (mm).+ Chiều dài phát triển lực ld = 500 (mm).Suy ra l1 = 1094 (mm). Ta chọn l1 = 1100 (mm). Vậy ta có: l1=600 mm và ld=1100 mmTrên cơ sở đó ta có biểu đồ bao vật liệu như sau: ½ BIỂU ĐỒ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CẮT CỐT THÉP VÀ BIỂU ĐỒ BAO VẬT LIỆUVTÍNH TOÁN CHỐNG CẮT:V.1.Xác định mặt cắt tính toán:Ta chỉ tính toán cốt thép đai ở mặt cắt được coi là bất lợi nhất, là mặt cắt cách gối một đoạn bằng chiều cao hữu hiệu chịu cắt dv : Chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv là trị số lớn nhất trong các giá trị sau: +)Cánh tay đòn nội ngẫu lực = ds = 1103,3 =1092,92 (mm) +) 0,9ds = 0,9 x 1092,92=983,63(mm) +) 0,72h = 0,72 x 1400 =1008 (mm) Vậy dv = 1092,92 (mm). Nội suy tuyến tính ta có nội lực tính toán tại mặt cắt cách gối một đoạn dv ta có: M =392,89(kNm). V =384,18(kN)V.2. Tính toán bố trí thép đaiTính góc θ và hệ số β:Xác định ứng suất cắt danh định trong bê tông sườn dầm : Tính Vậy kích thước dầm là hợp lý.Xác định góc nghiêng của ứng suất nén chủ θ và hệ số β: + Giả sử trị số góc θ = 40o : + Tính biến dạng cốt thép chịu kéo theo công thức: dv = 1092,92 (mm). Es = 2.105 (Nmm2). AS = 2322 (mm2) (Vì tại mặt cắt dv chỉ còn 6 thanh). Tính ra ta có: Tra bảng được: Tính lại : = 1,297 103 Tiếp tục tra bảng được: Tính lại : = 1,292 103 Tiếp tục tra bảng được: Tính lại : = 1,293 103 Vậy ta lấy . Tra bảng được β = 2,031Khả năng chịu lực cắt của bêtông: Khả năng chịu lực cắt danh định cần thiết của cốt thép đai: Xác định khoảng cách bố trí cốt thép đai lớn nhất: = 420 (MPa) = 420 (Nmm2):Giới hạn chảy quy định với cốt thép đai dv = 1092,92(mm). Vs = 225045,4(N). :Diện tích cốt thép đai (mm2) Chọn cốt thép đai là thanh số 10 d = 9,5 (mm). Diện tích mặt cắt ngang cốt đai là: 2 71 = 142 (mm2) Vậy ta tính được: Ta chọn khoảng chọn bố trí cốt đai là: S = 200 (mm).Kiểm tra lượng cốt thép đai tối thiểu: Lượng cốt thép đai tối thiểu: Mà = 142 (mm2 ) > = 43,296(mm2)→Thoả mãn.Kiểm tra khoảng cách tối đa của cốt thép đai: Ta có: >V =384,18(kN) Do vậy khoảng cách giữa các thanh cốt thép đai phải thoả mãn điều kiện: S=200 (mm) Thoả mãn.Kiểm tra điều kiện đảm bảo cho cốt thép dọc không bị chảy dưới tác dụng tổ hợp của mô men, lực dọc trục và lực cắt: Khả năng chịu cắt của cốt thép đai: Ta có: Thoả mãn. Vậy ta chọn cốt thép đai có số hiệu 10, bố trí với bước đều S = 200 (mm).VI.KIỂM SOÁT NỨT:Tại một mặt cắt bất kéo thớ tuỳ vào giá trị nội lực bê tông có thể bị nứt hay không.Vì thế để tính toán kiểm soát nứt ta phải kiểm tra xem mặt cắt có bị nứt hay không.Để tính toán xem mặt cắt có bị nứt hay không người ta coi phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang là tuyến tính và tương ứng suất kéo fc¬t của bê tông.Bước 1: Kiểm tra tiết diện ở giữa dầm có bị nứt hay không:Điều kiện kiểm tra: Trong đó: fct : ứng suất kéo của bê tông. fr = 0,63 :cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông.Ta đã xác định được:yct = 818,61 mmMa= 935,148KN.mIg = 1,02x1011 mm4Tính ứng suất kéo của bê tông: :Mômen lớn nhất trong cấu kiên ở giai đoạn đang tính biến dạng (lấy theo trạng thái giới hạn sử dụng). Cường độ chịu kéo khi uốn của bêtông: → = 8,263 (MPa)> 0,8 fr =  vậy mặt cắt bị nứt.Bước 2: Kiểm tra bề rộng vết nứt.Điều kiện kiểm tra: Trong dó: fsa là khả năng chịu kéo lớn nhất trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng: + dc:Chiều cao phần bêtông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng cho đến tâm thanh gần nhất,theo bố trí cốt thép dọc ta có dc = 50 ( mm)+A: Diện tích phần bêtông có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo và được bao bởi các mặt của cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà chia số lượng thanh.Xác định A: Ta có : A = Z : Thông số bề rộng vết nứt, xét trong điều kiện bình thường Z = 30000(Nmm) Suy ra: Tính toán ứng suất sử dụng trong cốt thép:+Mô đun đàn hồi của bê tông : +Mô đun đàn hồi của thép: Es=2 x105 (MPa).Tỷ lệ môđun đàn hồi giữa cốt thép và bê tông: . Lấy n = 7.Giả sử trục trung hoà đi qua cánh dầm : Xác định vị trí trục trung hoà của tiết diện sau khi nứt dựa vào phương trình mô men tĩnh với trục trung hoà bằng không :Giả sử Trục trung hòa đi qua bản cánh : Giải ra ta được : x =167 (mm) 185 (mm)=>> Vậy TTH đi qua bản cánhMa: Mômen tính toán ở trạng thái giới hạn sử dụng Ma = 935,148(kNm). Tính mô men quán tính của tiết diện khi đã nứt đối với trục trung hoà: = 232,945(MPa) < = 252 (MPa) Dầm đảm bảo điều kiện nứt.VII.TÍNH ĐỘ VÕNG:Tính toán độ võng tại giữa nhịp dầm giản đơn do hoạt tải gây ra: Công thức kiểm tra: Xác định mô men quán tính tính toán:Ta có:Ig= mm4Icr= 2,602.1010 mm4Mcr= 430kN.mMa= 935,148kN.mMô men quán tĩnh hữu hiệu được tính theo công thức:Ie = = 3,3406.1010 mm4Suy ra I=min(Ig;Ie¬¬¬¬)= 3,3406.1010 mm4 Xác định mô đun đàn hồi của bê tông: Xác định độ võng do tải trọng làn:Wlane=mgD.LLL=0,5.9,3=4,65 Nmm Xác định độ võng do xe tải thiết kế: Độ võng do hoạt tải gây ra tại mặt cắt giữa nhịp sẽ là:∆=max(∆truck; 0,25.∆truck+∆lane)=max(9,57; 0,25x 9,57+2,438) =max(9,57;4,8305)= 9,57mm Độ võng cho phép bắt buộc của hoạt tải: >∆=9,57mm Thỏa mãn.Vậy điều kiện hạn chế độ võng của dầm là thỏa mãn.VIII. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP Ở BẢN CÁNHXét 1 m chiều dài bản cánh và tính như tiết diện chữ nhật có kích thước 1000mm x 194mm.A. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CÔT THÉPVIII.1. Trước khi đổ bê tông mặt cầu ta có sơ đồ tính sau : Với Wdc= hf’. γc.1=0,194. 24,5. 1=4,753 kNm Trong đó: γc : Trọng lượng riêng của bê tông ; γc=24,5kNm γp : Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên (γp=1,25 )Ta có : Do đó: VIII.2.Sau khi đổ bê tông mặt cầu xong ta có sơ đồ Xác định nội lực sinh ra do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích lấy γp=1,5Trong đó: Wdw=8 kNm Do đó: VIII.3. Khi có hoạt tải ô tô Do đó : Vậy:Mô men âm lớn nhất là: Mmax=M1max+M2max+M3max= 1,9012+1,3636+23,789 = 27,054 kN.m Mô men dương lớn nhất : M+max=M+1max+ M+2max=0,682+23,789=24,471kN.mVIII.4.Tính cốt thép chịu mô men âm của tiết diện chữ nhật:Với : b x h=1000mm x 194 mm; Mu = Mmax = 27,054 kN.m Giả định ds = (0,8÷0,9)×h = (0,8÷0,9)×194 = (155.2÷174,6 )mmChọn ds = 160 mmXác định chiều cao khối chữ nhật tương đương → a =7,55 ⟹ =>> Diện tích cốt thép cần thiết là: Vậy chọn thép bố trí là5 thanh số 13 có As =645mm2 bố trí như hình vẽ: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỐT THÉPKhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép ds =19435=159 mmKhi đó chiều cao khối chữ nhật tương đương là : ⇒ Thỏa mãn Kiểm tra sức kháng uốn: Nhận thấy: Mr > Mu = 27,054 kN.m ⇒ĐạtKiểm tra lượng cốt thép tối đa: Vậy lượng thép tối đa thỏa mãn.Kiểm tra lượng thép tối thiểu: ⇒ ; Vậy lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn.VIII.5. Tính cốt thép chịu mô men dương của tiết diện chữ nhậtVới : ; Mu = M+max = 24,471 kN.m Giả định ds = (0,8÷0,9).h = (0,8÷0,9).194= (155,2÷174,6 )mmChọn ds = 160mmXác định chiều cao khối chữ nhật tương đương → a =6,81 ⟹ =>> Diện tích cốt thép cần thiết là: Vậy chọn thép bố trí là 5 thanh số 13 có As =645mm2 bố trí như hình vẽ: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỐT THÉPKhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép ds =19435=159 mmKhi đó chiều cao khối chữ nhật tương đương là : ⇒ Thỏa mãn Kiểm tra sức kháng uốn: Nhận thấy: Mr > Mu = 24,471 kN.m ⇒ĐạtKiểm tra lượng cốt thép tối đa: Vậy lượng thép tối đa thỏa mãn.Kiểm tra lượng thép tối thiểu: ⇒ ; Vậy lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn.Vậy bố trí cốt thép phần bản mặt cầu như sau: B. KIỂM SOÁT NỨT PHẦN CÁNH DẦM CỦA TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT Để tính toán xem mặt cắt có bị nứt hay không người ta coi phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang là tuyến tính và tính ứng suất kéo fc của bê tông.VIII.6. Kiểm tra xem mặt cắt có nứt hay không:Với Wdc= hf’. γc.1=0,194. 24,5. 1=4,753 kNm Trong đó: γc : Trọng lượng riêng của bê tông ; γc=24,5kNm γp : Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên (γp=1,25 )Ta có : Do đó: VIII.7. Sau khi đổ bê tông mặt cầu xong ta có sơ đồ Trong đó: Wdw=6 kNm Do đó: VIII.8. Khi có hoạt tải ô tô Do đó : Vậy:Mô men âm lớn nhất là: Mmax=M1max+M2max+M3max=1,52+0,91+15,86 = 18,29 kN.m Mô men dương lớn nhất : M+max=M+1max+ M+2max=0,455+15,86=16,315kN.mVIII.9. Tính toán kiểm soát nứt: Xác định vị trí TTH: Mô men quán tính nguyên của tiết diện chữ nhật là: Tính ứng suất trong bê tông trong trường hợp chịu mô men âm lớn nhất: Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông : 0,8.fr=0,8.3,45=2,76 >fct=2,916 Mpa ⇒Mặt cắt không bị nứtKết Luận: Vậy mặt cắt không bị nứt.
- Xem thêm -

Xem thêm: Bài tập lớn môn học kết cấu BTCT, Bài tập lớn môn học kết cấu BTCT

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay