Đề tài Thiết kế máng bê tông có cốt thép cho kênh dẫn nước đi qua vùng trũng có chiều dài 24m

nội dung đồ án môn học PhầnI-Các tài liệu thiết kế. Phần II-Thiết kế các bộ phận cầu máng. I.Thiết kế lề người 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. phần I Tài liệu thiết kế Kênh dẫn nước đi qua vùng trũng có chiều dài L=24m.Sau khi so sánh phương 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 được mức nước yêu cầu trong cầu máng như sau: Số đề bài: Số nhịp L(m) B(m) Hmax(m) M# Nhóm thép 4 24 3.1 2.3 150 CI Vùng xây dựng công trình có cường độ gió q1=1,2(KN/m2) kgđ=0,8ị qgđ=0,96 (KN/m2) kgh=0,6ị qgh=0,72 (KN/m2) Tải trọng do người đi lại q2=2(KN/m) *Các chỉ tiêu thiết kế Bê tông M=150 công trình cấp III, Cốt thép nhóm CI ,Tổ hợp tải trọng cơ bản Theo phụ lục 2 Rn=70(Kg/cm2) Theo phụ lục 3 kn=1.15 Theo phụ lục 4 nc=1.0 Theo phụ lục 5 mb=1 Theo 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 a0=0.7 A0=a0(1-0.5a0)=0.455 phần.II Thiết kế cầu máng I.Thiết kế lề người đi 1.Sơ đồ tính toán Cắt một mét dài theo chiều dọc máng.Xem kết cấu làm việc như một dầm côn son ngàm tại vách máng.(Sơ đồ xem hình1-I) Bề rộng lề L=0,8m=80cm Chiều 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 2.Tải trọng tác dụng Tải trọng tác dụng lên lề gồm tĩnh tải và hoạt tải (coi giókhông ảnh hưởng đến phần lề ngường đi) *Tĩnh tải . Tải do trọng lượng bản thân gây ra(qbt) qbt=gb.h.b=2500.0,1.1=250(kg/m) *Hoạt tải .Tải do người đi lại gây ra(qng) qng=q2.b=200.1=200(kg/m) Để đơn giản coi như tải trọng tác dụng đúng tâm của 1m dài cắt ra với tải trọng phân bố : qlê=nbt .qbt+nng.qng Trong đó : n: là hệ số vượt tải. tra bảng 1-Tập bảng tra –KCBT và BTCTTC nbt=1,05 nng=1,1 qlề=1,05.250 +1,1.200=482,5(kg/m) 3. Xác định nội lực Dầm conson tải trọng phân bố đều với qttlề= 482,5 (kg/ m) M=qttlê.x2/2 Q= qttlềx Xét 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 được tính từ giá trị Mmax với trường 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) ồX = 0 ma . Fa .Ra = mb . Rn .b . x ồMFa = 0 kn . Nc . M = mb . Rn . b . x . (h0 - ) Đặt x = a . h0; A = a . (1 - ) Thay giá trị x, A vào hệ 1.2 ta được hệ: ma . Fa .Ra = mb . Rn . b . a . h0 kn . Nc . M = mb . Rn . b . h02 . A Từ (2’) ta có: A = A = 0,0396 < A0 = 0,455 Vậy Fa được tính theo công thức: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,0396 => a = 0,0407 Fatt = (cm2) *Kiểm tra điều kiện Famin < Fa <Famax Famin = mmin . b . h0 = 0,001.100.8 = 0,8(cm2) Famin = = (cm2) Famin= 0,8 cm2 < Fatt = 0,99 cm2 < Famax = 16,97 cm2 Vậy kích thước tiết diện Fatt = 0,99 (cm2) 5.Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên s1 = < s2 = k1.mb4.Rk Trong đó: Q = 386 (kg) Lề người đi được coi như một dầm conson. Vậy k1 = 0,6 mb4 = 0,9 (hệ số làm việc của bê tông) s1 = (kg/cm2) s2 = k1. mb4 . Rk = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm2) s1 = 0,555 < s2 = 3,402 Vậy bê tông đảm bảo được lực cắt. 6.Bố trí thép Vì Fa = 0,99 (cm2) quá nhỏ nên chỉ cần đặt lưới thé cấu tạo. Chọn 5f8/1m dài và 3f6 đặt vuông góc với 5 thanh. Bố trí thép xem cụ thể hình 4.1 5f6 f8 a=20 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã f8 a=20 5f6 Hình 4-1: sơ đồ bố trí thép lề người đI II.thiết kế vách máng Sơ đồ cấu tạo *Sơ bộ chọn kích thước máng như sau: - Độ cao của máng Hvách = Hmax + d Trong đó d là độ vượt cao an toàn. Lờy d = 0,5m Hvách = 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 Hv2 Hình 1-II: cấu tạo vách máng 2.Tải trọng tác dụng Tính vách máng như 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, Mnước, Mgió hút Chọn mặt cắt ngàm D làm mặt cắt tính toán. 3.Trường hợp căng ngoài Xác định nội lực Xét mô men tại mặt cắt ngàm: Mcntt = Mlề + Mgió đẩy Trong đó: MLề : mô men do trọng lượng bản thân lề gây nên tại mặt cắt ngàm. Mlề = 8400 (kg.cm) Mgió đẩy : mô men do gió gây nên. Mgió đẩy = (kg.m) Mgió đẩy = 45158,4 (kg.cm) Vậy áp lực căng ngoài: Mcntt = 45158,4 – 8400 = 36758,4 (kg.cm) Mlề Mgđ Mlề 8400 qgđ 45158,4 8400 36758,4 hình 2-II: biểu đồ nội lực (th.căng ngoài) Tính thép Mặt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm x 100cm). Tính thép trong trường hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đơn. Chọn a = 2cm tính được h0 = h-a = 30-2 = 28cm A = = A = 0,01 < 0,455 Vậy Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,01 => a = 0,01 Fatt = (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fa < Famax Famin = mmin . b . h0 = 0,001 . 100 . 28 = 2,8 (cm2) Famax = Fatt = 0,85 cm2 < Famin = 2,8 cm2 Vậy lấy Fatt = Famin = 2,8 cm2 Với Fa định như trên ta bố trí 5f9/1m (Fa = 3,18 cm2) 4. Trường hợp căng trong Xác định nội lực Xét mô men tại mặt cắt ngàm: MCT = Mng + Mlề + Mac + Mgió hút Trong đó: Mng : mô men do người trên lề gây nên tại mặt cắt ngàm. Mng = 7040 (kg.cm) Mlề : mô men do trọng lượng bản thân lề gây nên tại mặt cắt ngàm. Mlề = 8400 (kg.cm) Mnc : mô men do áp lực nước. (áp lực nước phân bố theo quy luật tam giác) Mnc = Mnc = 202783 (kg.cm) Mgió hút : mô men do gió gây nên. Mgió hút = Mgió hút = 33869 (kg.cm) Vậy áp lực căng trong: MCTtt = 7040 + 8400 + 202783 + 33869 = 252092 (kg.cm) Mgh 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) Tính thép Mắt cắt tính toán dạng chữ nhật có tiết diện (30cm x 100cm). Tính thép trong trường hợp mặt cắt chữ nhật cốt thép đơn. Lớp bảo vệ a = 2cm tính được h0 = h-a = 30-2 = 28 cm A = = A = 0,053 < 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,053 => a = 0,05 Fatt = Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin = 2,8 (cm2) Famax = 38,6 (cm2) Famin = 2,8 cm2 < Fatt = 4,24 cm2 < Famax = 40,3 cm2 Vậy Fatt = 4,24 cm2 Với Fa định như trên ta bố trí 5f12 (Fa = 5,65 cm2) 5. Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai, cốt xiên s1 = Trong đó: Q = ng . qgh . Hvách + gn . = =1,2 . 0,72 . 2,8+(10 . 2,32)/2 = 28,87 (KN) = 2887 (kg) s1 s2 = k1 . mb4 . Rk = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm2) s1 = 1,185 < s2 = 3,402 Vậy bê tông đảm bảo được lực cắt. Theo cấu tạo đặt 5f6. 6. Bố trí thép ã ã ã ã ã f6 a=20 f12 a=20 f6 f6 a=20 f12 ã ã ã ã ã a=20 ã ã ã ã ã f9 ã a=20 ã f6 f8 a=20 Hình 6-II: sơ đồ bố trí thép vách 7. Kiểm tra nứt Vì 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 trường hợp mômen căng trong max. Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc . Mtc Ê Mn Trong đó: nc: là hệ số tổng hợp tải trọng nc = 1 Mtc: mômen uốn do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn. Mtc = 252092 (kg.cm) Mn: mômen uốn mà tiết diện có thể chịu được ngay trước khi khe nứt xuất hiện. Mn = g1 . Rkc . Wqđ g1: hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tông miền kéo. g1 = mh . g Tra phụ lục 13: mh = 1 Tra phụ lục 14: g = 1,75 g1= mh . g = 1 . 1,75 = 1,75 Wqđ : mômen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện. Wqđ = Jqđ / (h-xn) xn : khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi. xn = Ta coi thép căng ngoài như F’a và có hệ số quy đổi n = (Tra phụ lục 9 được Ea = 2,1 . 106 kg/cm2) (Tra phụ lục 6 được Eb = 2,1 . 105 kg/cm2) xn = xn = 15,1 cm Jqđ : mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi. Jqđ = Jqđ = Jqđ = 239889,36 cm4 Wqđ = (cm3) Mn = g1 . Rkc . Wqđ = 1,75 . 9,5 . 16099,95 = 267661,8 (kg.cm) nc . Mtc = 252092 (kg.cm) Mn = 267661,8 (kg.cm) Điều kiện thoả mãn. Vậy theo quy phạm kết cấu không bị nứt. III. thiết kế đáy máng Sơ đồ cấu tạo Cắt 1m dài để tính đáy máng. Đáy máng được tính như một dầm liên tục 2 nhịp có gối đỡ là các dầm dọc. Kích thước đáy máng định như sau: - Chiều dày đáy máng hdm = 30cm - Bề rộng đáy máng B = 3,1m - Chiều dài nhịp 1 = 100 cm Hđm = 30cm Hình 1- III: sơ đồ cấu tạo đáy máng Tải trọng tác dụng B = 3,1m Mng Mng Mgio Mgio Mlê Qbt + Qnc Mlê Mnc Mnc Hình 2-III: sơ đồ tính toán đáy máng Tải trọng tác dụng lên dầm gồm hai loai sau: Tải trọng thường xuyên - Tải do bản thân lề: Mlềbt = 0,84 (KN.m) - Tải do trọng lượng đáy máng: qbtđáy = gb . hđm .l = 25 . 0,3.1 = 7,5(KN.m) qttđáy = qbtđáy .nbt = 7,5 . 1,05 = 7,875 (KN.m) = 787,5 (kg/m) Tải trọng không thương xuyên - Tải trọng do nước: + Tải ứng với mực nước Hmax = 2,3 (m) MHmax = qHmax = gn . Hmax = 10 . 2,3 = 23(KN) = 2300(kg/m) qttHmax = qHmax . nnc = 23 . 1 = 23(KN) = 2300(kg/m) + Tải ứng với mực nước Hnguy hiểm = MH.ngh = qH.ngh = gn . Hngh = 10 .1,21 = 121(KN) = 1210 (kg/m) qttH.ngh = qH.ngh . nnc = 12,1 . 1 = 121 (KN) = 1210 (kg/m) - Tải trọng do gió: + Gió đẩy: Mgió đẩy = 4,5 (KN.m) = 450 (kg.m) + Gió hút: Mgió hút = 3,39 (KN.m) = 339 (kg.m) - Tải trọng do ngườ: Mngười = 0,704 (KN.m) = 70,4 (kg.m) 3. Nội lực đáy máng Từ tải trọng và sơ đồ tính như trên ta xác định nội lực cho từng thành phần riêng rẽ. Trên cơ sở đó tổ hợp xác định đường bao nội lực. (Xem bảng 1-III và hình 3-III) Thành phần lực M(KN.m) Q(KN) Tính toán cốt thép đáy máng a) Tính thép trên mặt cắt A-A * Trường hợp căng trên A = A = 0,06 < A0 = 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,06 => a = 0,062 Fatt (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin = 2,8 (cm2) Famax = 38,6 (cm2) Famin = 2,8 cm2 < Fatt = 4,82 cm2 < Famax = 38,6 cm2 Vậy Fatt = 4,41 cm2 Với Fa định như trên ta bố trí (5f12)/1mét dài (Fa = 5,65 cm2) * Trường hợp căng dưới. A = A = 0,007 < A0 = 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,07 => a = 0,01 Fatt = (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin = 2,8 (cm2) Famax = 38,6 (cm2) Fatt = 0,85 cm2 < Famin = 2,8 cm2 < Famax = 38,6 cm2 Vậy cần tăng Fa lên. Bố trí (5f8)/1mét dài (Fa = 2,51 cm2) b) Tính thép trên mặt cắt B-B Đối với mặt cắt này ta chỉ tính thép trong trường hợp căng dưới. A = A = 0,0106 < A0 = 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,0106 => a = 0,01 Fatt (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin = 2,8 (cm2) Famax = 38,6 (cm2) Fatt = 0,85 cm2 < Famin = 2,8 cm2 < Famax = 38,6 cm2 Vậy cần tăng Fa lên. Bố trí (5f9)/1mét dài (Fa = 3,18 cm2) c) Tính thép trên mặt cắt C- C Đối với mặt cắt này ta chỉ tính thép trong trường hợp căng trên. *Tính toán thép. A = A = 0,0116 < A0 = 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,0116 => a = 0,012 Fatt (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin =2,8 (cm2) Famax = 28,6 (cm2) Fatt = 1 cm2 < Famin = 2,8 cm2 < Famax = 38,6 cm2 Vậy cần tăng Fa lên. Bố trí (5f9)/1mét dài (Fa = 3,18 cm2) 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) s1 = Trong đó: Q = 32,48 (KN) = 3248 (kg) Chọn bề dày lớp bảo vệ a = 2cm => h0 = 28cm s1 = (kg/cm2) s2 = k1. mb4 . Rk = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm2) s1 = 1,334 < s2 = 3,402 Vậy bê tông đảm bảo được lực cắt hay nói cách khác là 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 như sau: - Thép căng trên bố trí (5f12)/1mét dài (Fa = 5,65 cm2) - Thép căng dưới bố trí (5f8)/1mét dài (Fa = 2,51 cm2) f6 a=20 f12a=20 f12 a=20 ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã f8 a=20 f6 a=20 f8 a=20 Hình 6 – III: sơ đồ bố trí thép đáy máng 7. Kiểm tra nứt Nứt được kiểm tra trên mặt cắt có mômen căng trên lớn nhất. Mặt cắt (A-A) Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc . M Ê Mn Trong đó: nc : là hệ số tổ hợp tải trọng. nc = 1 M = 25250 (kg.cm) Mn: Mômen uốn mà tiết diện có thể chịu được ngay trước khi khe nứt xuất hiện. Mn = g1. Rkc. Wqđ g: hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tông miền kéo. g1 = mh . g Tra phụ lục 13: mh = 1 Tra phụ lục 14: g = 1,75 g1= mh .g = 1 . 1,75 = 1,75 Wqđ : mômen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện. Wqđ = Jqđ / (h-xn) xn :khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi. xn = Ta coi thép căng dưới như Fa’ = 3,18 cm2 Fa = 5,65 cm2 a = a’ = 2cm => h0 = 28 cm Hệ số quy đổi n = (Tra phụ lục 9 được Ea = 2,1 . 106 kg/cm2) (Tra phụ lục 6 được Eb = 2,1 . 105 kg/cm2) xn = xn = 15,1 cm Jqđ : mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi. Jqđ = Jqđ= Jqđ = 239889,36 cm2 Wqđ = cm3 Mn = g1 . Rkc .Wqđ = 1,75 . 9,5 . 16099,96 = 267661,79 (kg.cm) nc . M = 25250 (kg/cm) Ê 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 người đi truyền xuống nhưng chịu tải trọng nước và tải trọng bản thân ít hơn dầm giữa. Dần giữa chịu tải bản thân và nước là chính. Theo cấu tạo dầm đỡ giữa tạo thành một khối với bản đáy nên có sơ đồ tính như một dầm chữ T liên tục có 6 nhịp. lnhịp = L/6 = 24/6 = 6 (m) Trong tính thép ta chọn thép cho dầm giữa rồi bó trí tương tự cho hai dầm còn lại. a) Sơ đồ tính toán Tách dầm giữa bằng hai mặt cắt dọc máng cách nhau một mét. Kích thước dầm chọn như sau: - Bề rộng cánh dầm B/2 = 3,1/2 = 1,55 - Chọn chiều cao dầm dọc hd = 80cm B/2 = 155 I II 80cm 20cm I II 30cm Hình 1 – IV: cắt ngang dầm b) Tải trọng tác dụng lên dầm - Tải trọng bản thân dầm qbtdầm = gb . 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) - Tải trọng nước (Hmax) qnước = g .. Hmax .1m qnước = 10 . 1,55 . 2,3 = 35,65 (KN/m) qttnc = qnước . n = 35,65 (KN/m) -Tải trọng tông công qdầm = qttbt+ qttnc = 16,14375 + 35,65 qdầm = 51,79375 (KN/m) Số nhịp của dầm là 4 nhịp, chiều dài mỗi nhịp lnh = 6m, ta có sơ đồ tính ứng với dầm 4 nhịp liên tục, gối tựa là mố trụ và khung đỡ. Xem hình 2- IV. qttnc qttbt 6m 6m 6m 6m hình 2-IV: sơ đồ tính dầm 2. Nội lực dầm Tra bảng 21 (Tập bảng tra KCBT và BTCTTC) vẽ với dầm 4 nhịp ta xác định được nội lực M, Q trong dầm. 109,3 143,76 103,85 -10,63 -199,7 -37,29 50,53 63,95 2,61 -133,13 M 63,08 59,95 -2,2 -64,36 -126,51 -188,66 166,48 104,32 19,98 82,135 144,29 Q Hình 3- IV: nội 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 dưới Đây là bài toán tính thép cho dầm chữ T cánh nén. Giả thiết trục trung hoà đi qua mép dưới cánh bản x = h’c. Mc = mb . Rn . b’c . h’c .(h0 - ) Trong đó chọn a = 4cm => h0 = 76cm h = 80cm ; h’c = 30cm Mc = 1 . 70 .155 .30 . (76 - ) = 19’855’500 kg/cm kn . nc . M = 1,15 . 1 1’437’600 = 1’653’240 kg/cm kn . nc . M = 1’653’240 (kg/cm) < Mc = 19’855’500 (kg/cm) vậy trục trung hòa đi qua cánh (x Ê hc). Tính Fa tương tự như đối với tiết diện chữ nhật (b’c x h = 160cm x 80cm). A = A = 0,0264 < A0 = 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,0264 => a = 0,026 Fatt (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin = mmin . b . h0 =0,001 . 155 . 76 = 11,78 (cm2) Famax = (cm2) Fatt = 9,28 cm2 < Famin = 11,78 cm2 < Famax = 249,87 cm2 Vậy cần tăng Fa lên. Bố trí (5f18)/1mét dài (Fa = 12,72 cm2) b) Tính thép cho mặt cắt có Mmax căng trên Đây là bài toán tính thép cho dầm chữ T cánh kéo. Tính Fa tương tự như đối với tiết diện chữ nhật (b x h = 30cm x 80cm). b =30 cm. h = 80 cm. Chọn a = 4cm => h0 = 76 cm M = 1997000 kg/cm A = A = 0,189 < A0 = 0,455 Vậy Fatt được tính theo công thức cốt đơn: Fatt = Trong đó a tra phụ lục 10. A = 0,189 => a = 0,215 Fatt (cm2) Kiểm tra điều kiện Famin < Fatt < Famax Famin = mmin . b . h0 =0,001 . 30 . 76 = 2,28 (cm2) Famax = (cm2) Famin = 2,28 cm2 < Fatt = 8,98 cm2 < Famax = 48,36 cm2 Vậy cần tăng Fa lên. Bố trí (5f20)/1mét dài (Fa = 15,71 cm2) Tính toán cốt thép ngang cho dầm Để tính toán cốt đai, cốt xiên ta tính với từng nhịp và cụ thể là hai nhịp đầu . a) Tính thép ngang cho nhịp đầu Q(KN) 122,09 188,09 Hình 7- IV: biểu đồ lực cắt (nhịp đầu) Tính toán cốt xiên - Xét mặt cắt B-B Kiểm tra điều kiện s1 < s2 Trong đó: Q = 18809 (kg) Chọn bề dày lớp bảo vệ a = 4cm => h0 = 76cm s1 =t0= = (kg/cm2) s2 = k1. mb4 . Rk = 0,6 . 0,9 . 6,3 = 3,402 (kg/cm2) s3 = . mb3 . Rkc=1,15.9,5=10,925 s2 = 3,402 < s1 = 10,54 < s3 =10,925 s1a =0,225s1=0,225.10,54=2,37 Theo đIều kiện cấu tạo chọn đường kính cốt đai d=8mm nên fd=0,503 cm2, nd=2,ad=20 cm s1d= s1x=s1-(s1a+s1d)=10,54-(2,37+3,14)=5,03 ịx=201,35 cm Fx= Vậy ta chọn 2F18(F=5,09cm2) Các nhịp còn lại ta lấy như trên là an toàn . 5. Bố trí thép - Thép căng trên (cánh kéo) bố trí (5f20 _ Fa = 15,71 cm2) - Thép căng dưới (cánh nén) bố trí (5f18 _ Fa = 12,72 cm2) -Thép xiên bố trí (2f18 –F=5.09cm2) Hình 8 – IV: sơ đồ bố trí thép dầm 6. Kiểm tra nứt Ta kiểm tra nứt cho hai mặt cắt có trị số mômen (dương và âm) lớn nhất. a- Kiểm tra nứt cho mặt cắt qua gối 1. Cánh nằm về phía chịu kéo. Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc . M Ê Mn Trong đó: nc: là hệ số tổ hợp tải trọng. nc = 1 M = 199,7 (KN.m) Mn: Mômen uốn mà tiết diện có thể chịu được ngay trước khi khe nứt xuất hiện. Mn = g1 . Rkc. Wqđ g1: hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tông miền kéo. g1= mh . g Tra phụ lục 13: mh = 1 Tra phụ lục 14: g = 1,75 g = mh .g = 1 . 1,75 = 1,75 Wqđ : mômen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện. Wqđ = Jqđ / (h-xn) xn: khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi. xn = Cốt thép chịu kéo Fa = 15,71 cm2 Cốt thép chịu nén F’a = 12,72 cm2 Chiều dày lớp bảo vệ a = a’ = 4cm => h0 = 76cm Hệ số quy đổi n = = 10 (Tra phụ lục 9 được Ea = 2,1 . 106 kg/cm2) (Tra phụ lục 6 được Ea = 2,1 . 105 kg/cm2) xn = xn = 54,74 cm Jqđ : mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi. Jqđ= Jqđ = 9616055,712 cm4 Wqđ = cm3 Mn = g1 . Rkc . Wqđ = 1,75 . 9,5 . 380683,12=4197031,44 (kg.cm) nc . M = 1997000 (kg.cm) Ê Mn = 4197031,44 (kg.cm) Điều kiện thoả mãn. Vậy theo quy phạm kết cấu không bị nứt. b-Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm an = k . c . h . Trong đó: k = 1 (kết cấu chịu uốn) c = 1,3 (hệ số xét đến tính chất tác dụng) h = 1,3 (hệ số bề mặt cốt thép) d = 16 (đường kính cốt thép) m = sa kg/cm2 s0 = 0 kg/cm2 an = 1 . 1,3 .1,3 . an = 0,0128mm an = 0,0128 mm < [an] = 0,2 mm Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo điều kiện thiết kế. 7. Tính biến dạng dầm Ta tính độ võng cho mặt cắt giữa nhịp dầm đầu tiên. Lúc này bài toán được đưa về tính độ võng cho dầm dài 5m, bề rộng dầm b=30cm, chiều cao dầm h=8cm. Bê tông M#150 Cốt thép chịu kéo Fa = 12,72 cm2 Cốt thép chịu nén Fa = 15,71 cm2 Chiều dày lớp bảo vệ a = a’ = 4cm Tải trọng tiêu chuẩn qd = qbt + qnc = 51,79 (KN/m) Tra phụ lục 9 được Ea = 2,1 . 106 kg/cm2 Tra phụ lục 6 được Eb = 2,1 . 105 kg/cm2 Tra phụ lục 2 được Rck = 9,5 kg/cm2 Tra phụ lục 2 được Rcn = 85 kg/cm2 Mc = 1616875 kg.cm a) Tính Bngh Công thức tính độ cứng Bngh Bngh = Trong đó: x = L = m = g’ = = d’ = T = g’. (1- d’/2) = 2,00 . (1- 0,1975) = 1,605 Thay số liệu vào công thức ta có: x = x = 0,1564 > Từ đó ta có: Z1 = Z1 = 61,65 Mặt khác: sa = (kg/cm2) Tra phụ lục 16 (với n.m = 10 . 0,0056 = 0,056 ; sa = 2061,85 kg/cm2) Ta có: yadh = Tính theo công thức x= x . h0 = 0,1561 . 76 = 11,86 cm j = => = x/j = 21,53 cm Thay các giá trị vào công thức tính độ cứng Bngh cả dầm ta có. Bngh = kg.cm2 Bngh = 149501,52.106 kg.cm2 b) Tính Bdh Vì dầm chỉ chịu tác dụng của lực dài hạn nên: Bdh = Bngh / d = 149501,52 . 106 / 1,5 = 99667,68 kg.cm2 c) Tính M .  Công thức tính f như sau: f = M .  Trong đó: M . được xác định theo phương pháp nhân biểu đồ của Veresaghin Theo hình 3- IV ta đã có biểu đồ M của nhịp đầu tiên. M(KN.m) 199,7 10,63 109,3 103,85 143,76 Hình 11- IV: biểu đồ M Xác định  bằng cách lập trạng thái phụ đặt lực Pk = 1 tại giữa nhịp dầm đầu tiên: 1,5m Pk = 1 3m 3m Hình 12 – IV: biểu đồ  233,05 (KN.m) 199,7 (KN.m) 1,5 (KN.m) hình 13 – iv: sơ đồ nhân biểu đồ m. M. = EJ = Bdh = 99667,68.106 kg.cm2 f = 0,00952 mm = Kết luận: độ võng của dầm thoả mãn yêu cầu thiết kế. Vẽ hình bao vật liệu 3782615.76 3286483.2 2482024.8 1997000 1792375.2 2509607.1 áp dụng công thức : M=ma.Ra.Fa.Za Với Za=68,4 ứng với căng thớ trên =61 Với trường hợp căng dưới Phần III TàI liệu tham khảo Và các bản vẽ kèm theo I. tàI liệu tham khảo Kết cấu bê tông cốt thép _ NXB Nông nghiệp _ Năm 1995. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thuỷ công. Trường ĐHTL _ Bộ môn Kết Cấu Công Trình _ Năm 1994 II. các bản vẽ kèm theo Bản vẽ cầu máng. Phần IV Kết luận và đề nghị Qua đồ án cầu máng bản thân em đã học hỏi được nhiều điều bổ ích nhưng thấy vẫn còn rất nhiều lúng túng trong quá trình tính toán. Do đó có những sai phạm là không tránh khỏi. Việc lựa chọn kích thước các bộ phận cầu máng còn chưa được hợp lý, nhưng do thời gian hạn chế nên không thể tính toán lựa chọn lại được. Em rất mong các thầy chỉ bảo cho em. Em xin cảm ơn các thầy trong bộ môn Kết cấu Công trình đã giảng giải giúp em hoàn thành đồ án này.