Xem mẫu
- ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
THIẾT KẾ CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ.
Số liệu riêng:
Số liệu Chiều dài Bề rộng Hmax Mác bê Nhóm thép Số nhịp
L (m) B (m) (m) tông
24 26 3.3 1.9 M200 CII 6
3 1
2
Hình 1 – Mặt cắt dọc cầu máng
1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp
Hình 2 – Mặt cắt ngang máng B
1
1 - Lề người đi
δ
2 – Vách máng 2
3 – đáy máng
H
4 – Dầm đỡ dọc máng 3
5 – Khung đỡ (không tính toán trong đồ
án) 5
4
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: qg = 1,2 kN/m2 Gió đẩy: Hệ số kgió đẩy = 0,8
Gió hút: Hệ số kgió hút = 0,6 Cầu máng thuộc công trình cấp III
1
- Dung trọng bê tông: γ b = 25 kN/m3 Bề rộng vết nứt giới hạn: angh = 0,24 mm
Độ võng cho phép: [f/l] = 1/500 Tải trọng người đi:qng=200 kG/m2= 2 kN/m2
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 daN/cm2; Rk=7.5 daN/cm2 ; Rkc = 11.5daN/cm2 ;Rnc = 115 daN/cm2; mb= 1;
mb4=0,9; ma=1,1; Ra = R’a = 2700 daN/cm2 ; α0= 0,6 ; A0= 0,42 ;Ea= 2.100.000 daN/cm2 ;
Eb= 2.4.105 daN/cm2 ; n=Ea/Eb= 8,75 ; µmin= 0,1 % ;
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 qc 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 : qtt = qc.nt (với nt 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:
Cốt thép dọc chịu lực được tính toán tại các mặt cắt có Mmax . 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 Qmax theo phương pháp trạng thái giới hạn.
5. Kiểm tra nứt:
Kiểm tra nứt tại các mặt cắt có Mmax. 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
2
- hiện khe nứt, nếu bị nứt ta tiếp tục tính bề rộng khe nứt và so sánh đảm bảo yêu cầu an
< angh , nếu an >angh , 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 c m
8
12
80 c m
Hình 1.1 – Sơ đồ tính toán lề người đi.
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 (qbt): qcbt = γ b.h.1m = 25.0,1.1 = 2,5kN/m.
b. Tải trọng người (qng): qcng = 2.1m = 2kN/m.
Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi :
q = nbt.qcbt + nng.qcng = 1,05.2,5 + 1,2.2 = 5,025kN/m.
Trong đó: nbt = 1,05; nng = 1,2 – hệ số vượt tải trọng lượng bản thân và tải trọng người
đi theo TCVN 4116-85.
3
- 1.3. Xác định nội lực
q = 5,025 kN/ m
1,608
M kNm
- Q kN
4,02
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.
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, h0 = h – a = 8cm.
k n .n c .M 1,15.1.16080
A= 2 = = 0,032
m b .R n .b.h 0 1.90.100.82
A = 0,032 < A0= 0,42 → Tính cốt đơn, α = 1 - 1− 2A = 1 - 1 − 2.0, 032 = 0,033.
m b .R n .b.h 0 .α 1.90.100.8.0, 033
Fa = = = 0.79 cm2 > µminbh0 = 0,001.100.8 = 0,8 cm2.
m a .R a 1,1.2700
Chọn và bố trí cốt thép chịu lực : 5ϕ8/1m ( 2,51 cm2) 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 cm2).
b. Tính toán và bố trí cốt thép ngang:
Kiểm tra điều kiện tính toán cốt thép ngang tại mặt cắt có Qmax = 4,02kN = 402 daN.
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN.
k1= 0,8 đối với kết cấu bảng.
kn.nc.Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN.
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 => Không cần đặt cốt ngang.
4
- φ8
a=200
φ8
a=250
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 12 cm
dài máng, vách máng được tính toán
như một dầm công xôn ngàm tại đáy
máng và dầm dọc.
Chiều cao vách:
Hv = Hmax + δ = 1,9 + 0,5 = 2,4 m.
2,4
δ - độ vượt cao an toàn , lấy δ = 0,5 m.
Bề dày thay đổi dần :
hv = 12 ÷ 20 cm.
20
5
- 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: Mng
- Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: Mbt
- Áp lực nước tương ứng vơi Hmax: qn
- Áp lực gió ( gồm gió đẩy và gió hút ): qgđ và qgh
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 : Mbt , qgđ (gió đẩy,
trong máng không có nước và không có người đi trên lê).
q c .L2l 2,5.0.8 2
Mc =
bt
bt
= = 0,8 kNm;
2 2
Mbt = nbt. M c = 1,05.0,8 = 0,84 kNm.
bt
qcgđ = kgđ.qg.1m = 0,8.1,2.1 = 0,96 kN/m.
qgđ = ng. qcgđ = 1,3.0,96 = 1,248 kN/m
ng = 1,3 – hệ số vượt tải của gió.
qgd .H v2
c
0,96.2, 42
Mc =
gd = = 2,765 kNm.
2 2
qgd .H v2 1, 248.2, 42
Mgđ = = = 3,594 kNm.
2 2
b. Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : Mbt , Mng , qgh ,qn ( gió
hút, trong máng có nươc chảy qua với mực nước Hmax và trê lề có người đi)
M c = 0,8 kNm và Mbt = 0,84 kNm đã tính ở trường hợp căng ngoài.
bt
2
q c .L l 2.0,8 2
Mc =
ng
ng
=
c
= 0,64 kNm; Mng = nng. M ng = 1,2.0,64 = 0,768 kNm.
2 2
qcnmax= kđγ nHmax1m = 1,3.10.1,9.1 = 24,7 kN/m; qnmax = nn.qcnmax = 1.24,7 = 24,7 kN/m.
q c . max .H 2 24, 7.1,92 q .H 2 24, 7.1,92
Mc =
n
n max
= = 14,861 kNm; Mn= n . max max = =14,861kNm.
6 6 6 6
qcgh = kgh.qg.1m = 0,6.1,2.1 = 0,72 kN/m; qgh = ng. qcgh = 1,3. 0,72 = 0,936 kN/m.
6
- qgh .H v2
c
0, 72.2, 42 q .H 2 0,936.2, 42
M gh =
c
= = 2,074 kNm; Mgh = gh v = = 2,696 kNm.
2 2 2 2
Kđ - là hệ số động, lấy kđ = 1,3.
M ng 0,768 kNm
=
M bt 0,84 kNm
=
q gh 0,936 kN/m
=
M bt 0,84 kNm
=
H max
q gd 1,248 kN/m
=
q nmax
=24,7 kN/m
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.
+
3,594 0,84 2,995 0
M gd kNm M bt kNm Q gd kN Q bt kN
Hình 2.3 – Nội lực vách máng trong trường hợp căng ngoài.
Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm ).
M1 = Mgđ + Mbt = 3,594 - 0,84 = 2,754 kNm.
M1c = Mgđc+ Mbtc = 2,765 – 0,8 = 1,965 kNm.
M = Mbt + Mgđ = 3,594 – 0,84 = 2,754 kNm.
Q1 = Qbt + Qgđ = 0 + 2,995 = 2,995 kN
b. Trường hợp căng trong
7
- Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất ( mặt cắt ngàm ).
M2 = Mbt + Mng + Mn + Mgh = 0,84 + 0,768 + 14,861 + 2,696 = 19,165 kNm.
M2c = Mbtc + Mngc + Mnc + Mghc = 0,8 + 0,64 + 14,861 + 2,074 = 18,375 kNm.
qn max .H max 24, 7.1,9
Qnmax= = =23,465 kN
2 2
Qgh=qgh.Hv= 0,926.24= 2,246 kN
Q2 = Qbt+Qng+ Qn+ Qgh= 23,465 + 2,246 = 25,711 kN
- -
0,84 0,768 2,696 14,861 0 0 1,248 23,465
M bt kNm M ng kNm M gh kNm M nmaxkNm Q bt kN Q ng kN 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:
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 = 2 cm, h0 = h – a = 18cm.
1. Trường hợp căng ngoài : M = 2,754 kNm.
k n .n c .M 1,15.1.27540
A= 2 = = 0,011
m b .R n .b.h 0 1.90.100.182
A = 0,011 < A0 = 0,42 → Tính cốt đơn, α = 1 - 1− 2A = 1 - 1 − 2.0, 011 = 0,011
m b .R n .b.h 0 .α 1.90.100.18.0, 011
Fa = = = 0,57 cm2.
m a .R a 1,15.2700
Fa < µminbh0 = 0,001.100.18 = 1,8 cm2.
Chọn và bố trí thép chịu lực lớp ngoaig theo cấu tạo 5ϕ 8/1m (2,51cm2) theo phương
vuông góc với phương dòng chảy.
2. Trương hợp căng trong: M = 19,165 kNm.
8
- k n .n c .M 1,15.1.191650
A= 2 = = 0,076
m b .R n .b.h 0 1.90.100.182
A = 0,076 < A0 = 0,42 → Tính cốt đơn, α = 1 - 1− 2A = 1 - 1 − 2.0, 076 = 0,079
m b .R n .b.h 0 .α 1.90.100.18.0, 079
Fa = = = 4,12 cm2.
m a .R a 1,15.2700
Fa > µminbh0 = 0,001.100.18 = 1,8 cm2.
Chọn và bố trí thép chịu lực lớp trong trong 5φ12/1m (5,65 cm2) theo phương vuông với
phương dòng chảy.
b. Tính toán và bố trí cốt thép ngang:
Kiểm tra điều kiện cường đọ theo lực cắt Q cho trường hợp căng trong.
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720 daN > kn.nc.Q2 = 1,15.1. 2571,1 = 2956,77daN.
Không cần đặt cốt ngang.
c. Bố trí cốt thép.
Lớp trong: 5φ12/1m; Lớp ngoài: 5φ8/1m.
Dọc theo phương dòng chảy bố trí lớp thép cấu tạo 4φ8/1m.
φ12
a=200
φ8
a=250
φ8
a=200
φ8
a=250
Hình 2.5 – Bố trí thép vách máng
9
- 2.5. Kiểm tra nứt.
Kiểm tra cho trường hợp căng trong: M2c = 18,375 kNm.
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc.Mc ≤ Mn = γ 1.Rkc.Wqđ
γ 1 = mh.γ = 1.1,75 = 1,75 (mh = 1; γ = 1,75)
J qd
Wqđ =
h − xn
b.h 2 100.202
+ n.Fa .h 0 + n.F' a .a ' + 10.5, 65.18 + 10.2,51.2
xn = 2 = 2 = 10,11cm.
b.h + n (Fa + F' a ) 100.20 + 10.(5, 65 + 2,51)
b.x 3 b.( h − x n ) 3
Jqđ = n
+ + n.Fa (h 0 − x n ) 2 + n.F'a .( x n − a ' ) 2
3 3
3 3
= 100.10,11 + 100.(20 − 10,11) + 8, 75.5,65(18 − 10,11)2 + 8, 75.2,51.(10,11 − 2) 2
3 3
= 71213,02cm4.
71213, 02
Wqđ = = 7200,5 cm3
20 − 10,11
Mn = γ 1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5.7200,5= 144910,06 daNcm.
nc.Mc = 1.183750 = 183750 daNcm > Mn.
Kết luận : Mặt cắt sát đáy máng bị nứt.
Tính toán bề rộng khe nứt.
an = an1 + an2.
Trong đó : an1, an2 – Bề rộng khe nứt do tải trọng tác dụng ngắn hạn và dài hạn gây ra.
M c = M bt + M n = 0,8 + 14,861 = 15,661 kNm = 156610 daNcm.
c c
dh
M ngh = M ng + M gh = 0, 64 + 2, 074 = 2, 714 kNm = 27140 daNcm.
c c c
Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm (TCVN 4116-85):
σ a1 − σ 0
an1 = k.c1.η Ea .7.(4 - 100. µ). d
σa 2 − σ0
an2 = k.c2.η Ea .7.(4 - 100. µ). d
k – hệ số lấy bằng 1 với cấu kiện chịu uốn.
10
- 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.
Fa 5, 65
µ= = = 0,00314.
bh 0 100.18
c
M dh 156610
σa1 = = = 1811, 67 daN/cm2.
Fa .Z1 5, 65.15,3
c
M ngh 27140
σa2 = = = 313,957 daN/cm2.
Fa .Z1 5, 65.15,3
Trong đó: Z1 = η.h0 = 0,85.18 = 15,3 cm với η = 0,85 - Tra bảng 5-1 trang 94 giáo trình
Kết cấu Bê tông cốt thép- ĐH THủy Lợi.
1811, 67 − 200
an1= 1.1,3.1. .7.(4 − 100.0, 00314). 12 = 0,089 mm.
2,1.106
313,957 − 200
an2= 1.1.1. .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 vuông góc với chiều dòng chảy, đáy mnags tính toán như một dầm
lien tục 2 nhịp có gối tựa là các dầm đỡ dọc.
Sơ bộ chọn kích thước đáy máng như sau
Chiều dày bản đáy : hđ = 25 cm. B = 3,3 m
Bề rộng đáy máng : B = 3,3 m.
Chiều dài nhịp: 20
25 cm
B + 2h 3 − b d 3,3 + 2.0, 2 − 0,3
l= = =1,7 m. 30
2 2
Chọn sơ bộ bề rộng dầm đỡ: bd = l = 1,7 m 1,7 m
30cm.
Hình 3.1 – Sơ đồ tính toán đáy máng.
11
- 3.2. Tải trọng tác dụng.
Do điều kiện làm việc cảu đáy máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy máng
bao gồm các tải trọng sau :
1. Tải trọng bản thân đáy máng :
qcđ= γ b.hđ.1m = 25.0,25.1 = 6,25 kN/m;
qđ = nbt .qcđ = 1,05.6,25 = 6,563 kN/m.
2. Tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền xuống:
M c = 0,8 kN/m; Mbt = 0,84 kNm đã tính ở phần vách máng.
bt
3. Áp lực nước ứng với cột nước Hmax:
qcnmax = 24,7 kN/m; qnmax = 24,7 kN/m.
Mcnmax = 14,861 kNm; Mnmax = 14,861 kNm đã tính ở phần thiết kế vách máng.
4. Áp lực nước ứng với mực nước cột nước nguy hiểm Hngh:
Cột nước nguy hiểm Hngh là cột nước gây momen uốn lớn nhất tại mặt cắt trên gối
giữa.
1, 7
Hngh = =1,202 m
2
qcngh = kđ.γ n.Hngh.1m = 1,3.10.1,202.1 = 15,626 kN/m.
qngh= nn.qcngh = 1.15,626=15,626 kN/m.
k d .γ n .H 3 .1m 1,3.10.1, 2023.1
Mcngh = ngh
= = 3.76 kNm ;
6 6
Do hệ số vượt tải của nước nn = 1 nên Mngh = 3,76 kNm.
5. Tải trọng gió:
Mcgđ; Mgđ; 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 hợp lại thành các trường
12
- hợp tải trọng gây bất lợi nhất cho ba mặt cắt cần tính toán và bố trí thép : mặt cắt sát
vách, mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt trên gối giữa.
a. Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân lề
người đi truyền xuống (qđ, Mbt):
M 0 = M 2 = M bt =-0,84 kNm
M 1 = M g .g.l 2 + α .M bt =-0,125.6,563.1, 7 2 +0,25.2.0,84=-1,95 kNm
M 0,5 = M g .g.l 2 + α .M bt =0,0625.6,563. . 1, 7 2 -0,25.0,84=0,975 kNm
M bt 0,84
Q0 = M g1.g .l + ( β1 + β 2 ). =0,375.6,563.1,7+(1,25+0,25). =4,925kN
l 1, 7
M bt 0,84
Q1 = M g 1.g .l + ( β1 + β 2 ). =-0,625.6,563.1,7+(1,25+0,25). =-6,23k
l 1, 7
( M g tra bảng 18 trang 167 giáo trình KCBTCT, β tra bảng 21 trang 179 giáo trình
CKBTCT)
q d= 6,563 kN/m
Mbt Mbt= 0,84 kNm
1,95
0,84 0,84
M kNm
0,975 0,975
6,23
4,925 + +
- - Q kN
6,23 4,925
b. Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước Hmax (qnmax, Mnmax):
M 0 = M 2 = M n max = 14,861kNm
M 1 = M g .g.l 2 + α .M n max =-0,125.24,7.1, 7 2 +0,25.2.14,861=-1,49 kNm
M 0,5 = M g .g.l 2 + α .M n max =0,0625.24,7. 1, 7 2 -0,25.14,861=0,746 kNm
M n max M 14,861 14,861
Q0 = M g 0 .g.l + β 0 . + β 2 . n max =0,375.24,7.1.7+1, 25. + 0, 25. =28,86kN
l l 1, 7 1.7
13
- M n max 14,861
Q1 = M g 1.g .l + ( β1 + β 2 ). =-0.625.24,7.1,7+(1,25+0,25). =-13,13kN
l 1, 7
( M g tra bảng 18 trang 167 giáo trình KCBTCT, β tra bảng 21 trang 179 giáo trình
KCBTCT).
q nmax
= 24,7 kN/m
Mnmax Mnmax 14,861 kNm
=
14,861 14,861
1.49
M kNm
0,746 0,746
+
13,13
28,86 +
Q kN
-
-
13,13
28,86
c. Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước nguy hiểm Hngh (qngh, Mngh):
M 0 = M 2 = M nngh = −3, 76 kNm
M 1 = M g .g.l 2 + α .M nngh =-0,125.15,626. 1, 7 2 +0,25.2.3,76=-3,765 kNm
M 0,5 = M g .g .l 2 + α .M nngh =0,0625.15,626. 1, 7 2 -0,25.3,76=1,88 kNm
M nngh M nngh 3, 76
Q0 = M g 0 .g.l + β 0 . + β2 . =0,375.15,626.1,7+(1,25+0,25). =13,28 kN
l l 1, 7
M nngh 3, 76
Q1 = M g 1.g .l + ( β1 + β 2 ). =-0,625.15,626.1,7+(1,25+0,25). =-13,29 kN
l 1, 7
( M g tra bảng 18 trang 167 giáo trình KCBTCT, β tra bảng 21 trang 179 giáo trình
KCBTCT).
14
- q nngh15,626 kN/m
=
Mnngh Mnngh 3,76 kNm
=
3,76 3,765
3,76
M kNm
1,88 1,88
13,28 13,29
+ +
- - Q kN
13,29 13,28
d. Nội lực do tải trọng người đi trên lề trái (Mng):
M 1 = M ng = −0, 768kNm
M 0 = α .M ng =0,25.0,768 = 0,192 kNm ( α tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)
M ng 0, 768
Q0 = β 0 = 1, 25. = 0.565 kN
l 1, 7
M ng 0, 768
Q2 = β 2 = −0, 25 = −0,113 kN ( β tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)
l 1, 7
M = 0,768 kNm
ng
0,768 0,192
M kNm
0,565 + 0,113
- Q kN
e. Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải (Mng):
M 2 = M ng = −0, 768kNm
M 1 = α .M ng = 0,25.0,768 = 0,192 kNm ( α tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)
M ng 0, 768
Q2 = β 2 = 0, 25 = 0,113 kN ( β tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)
l 1, 7
M ng 0, 768
Q0 = β 0 = −1, 25. =- 0.565 kN
l 1, 7
15
- Mng 0,768 kNm
=
0,768
0,192
M kNm
0,113 +
Q kN
-
0,565
f. Nội lực do áp lực gió thổi từ trái sang phải (Mgđ, Mgh):
M 0 = M gd =3,594 kNm; M 2 = M gh =-2,696 kNm
M gd .α 0 M gh .α 2 3,594.(−1, 25) 2,969.0, 25
Q0 = + = + =-2.25 kN
l l 1, 7 1, 7
M gd .α 2 M gh .α 0 3,594.0, 25 2, 695.( −1, 25)
Q2 = + = + =-1.454 kN
1, 7 1, 7 1, 7 1, 7
( α tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)
Mgd= 3,594 kNm Mgh= 2,696 kNm
2,696
0,213
M kNm
3,594
1,691
- Q kN
2,25 -
1,454
g. Nội lực do áp lực gió thổi từ phải sang trái (Mgđ, Mgh):
M 0 = M gh =2,696 kNm ; M 2 = M gd =-3,594 kNm
M gd .α 0 M gh .α 2 2, 695.1, 25 3,594.( −0, 25)
Q0 = + = + =1.454 kN
1, 7 1, 7 1, 7 1, 7
16
- M gd .α 2 M gh .α 0 2,969.(−0, 25) 3,594.1, 25
Q2 = + = + =2.25 kN
l l 1, 7 1, 7
( α tra bảng 21 trang 179 giáo trình KCBTCT)
Mgh 2,696 kNm
= Mgd 3,594 kNm
=
2,696
0,213
M kNm
3,594
1,691
2,25
1,454 +
+
Q kN
Các trường hợp tải trọng gây ra nội lực bất lợi nhất tại ba mặt cắt cần tính toán bao
gồm:
1. TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :
Dẫn nước trong máng với chiều cao Hmax có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên và có
gió thổi từ phải qua trái.
M1 = Ma + Mb + Md + Mg = 0,84 + 14,861 + 0,768 + 2,969= 19,438 kNm.
2. TH tải trọng gây mômen căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:
Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh có người đi trên lề bên 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 dọc chịu lực:
1. Trường hợp gây mômen căng trên lớn nhất M1 tại mặt cắt sát vách:
Tính toán như cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật : b = 100cm, h = 25cm. Chọn a =
3cm, h0 = h – a = 22cm.
kn .nc .M 1 1,15.1.194380
A= = = 0, 051 → α = 1 - 1− 2A = 1 - 1 − 2.0, 051 = 0,052
mb .Rn .b.h02 1.90.100.222
A = 0,052 < A0 = 0,42 → Tính cốt đơn.
17
- mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.22.0, 052
Fa = = = 3,32cm 2 .
ma .Ra 1,15.2700
Fa > µminbh0 = 0,001.100.22 = 2,2 cm2.
Chọn và bố trí cốt thép chịu lực 5ϕ12/1m(cm2) theo phương vuông góc với phương dòng
chảy.
2. Trường hợp gây căng dưới lớn nhất M2 tại mặt cắt giữa nhịp:
Tính toán như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữa nhật: b = 100cm, h = 25cm. Chọn a =
3cm, h0 = h – a = 22cm.
kn .nc .M 1,15.1.46420
A= = = 0, 0123 → α = 1 - 1− 2A = 1 - 1 − 2.0, 0123 = 0,0123
mb .Rn .b.h0 1.90.100.222
2
A = 0,0123 < A0 = 0,42 → Tính cốt đơn.
mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.22.0, 0123
Fa = = = 0, 784 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.
3. Trường hợp gây mômen căng trên lớn nhất
Tính toán như cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b = 100cm, h = 25cm. Chọn a =
3cm, h0 = h – a = 22cm.
kn .nc .M 1,15.1.59280
A= = = 0, 0157 → α = 1 - 1− 2A = 1 - 1 − 2.0, 0157 = 0,0158
mb .Rn .b.h0 1.90.100.222
2
A = 0,0158 < A0 = 0,42 → tính cốt đơn
mb .Rn .b.h0 .α 1.90.100.22.0, 0158
Fa = = = 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 sang trái.
Q = Qa + Qb + Qd + Qe + Qg = 4,925 + 28,86 + 0,565 + 0,113 + 1,454 = 35,917 kN.
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.7,5.100.22 = 11880 daN.
kn.nc.Q = 1,15.1.3591,7 = 4130,5 daN.
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0. Không cần tính cốt ngang.
18
- 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.
φ16 φ12 φ16 φ10 φ16
a=200 a=250
φ12 φ12
φ10 φ10
φ14 φ14
a=200 φ12 a=250
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 kiện không bị nứt : nc.Mc ≤ Mn = γ 1.Rkc.Wqđ.
a. Đối với mặt cắt sát vách máng.
Mc1 = Mca + Mcb + Mcd + Mcg
= Ma/nbt+ Mb/nn + Md/nng+ Mg/ng
= 0,84/1,05 + 14,861/1 + 0,768/1,2 + 2,696/1,3
Mc1 = 18,375 kNm.
Kiểm tra nứt cho cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật:
b = 100cm, h = 25cm, a = a' = 3cm, ho = 22cm, Fa = 5,65cm2, Fa’ = 3,93cm2.
b.h 2 100.25 2
+ n.Fa .h 0 + n.F'a .a ' + 8,75.5,65.22 + 8,75.3,93.3
xn = 2 = 2 = 12,6cm .
b.h + n (Fa + F'a ) 100.25 + 8,75.(5,65 + 3,93)
b.x 3 b.(h − x n ) 3
Jqđ = n
+ + n.Fa (h 0 − x n ) 2 + n.F' a .( x n − a ' ) 2
3 3
100.12,6 3 100.(25 − 12,6) 3
= + + 8,75.5,65(22 − 12,6) 2 + 8,75.3,93.(12,6 − 3) 2 = 137770,78 cm4.
3 3
137770,78
Wqđ = = 11110,55cm3.
25 − 12,6
Mn = γ 1.Rkc.Wqđ = 1,75 . 11,5 .11110,55 = 223599,76 daNcm.
19
- nc.Mc = 1. 183750 =183750 daNcm > Mn.
Mặt cắt sát vách máng không bị nứt.
b, Đối với mặt cắt giữa nhịp:
Mc2 = Mca + Mcc + Mce + Mcf
= Ma/nbt + Mc/nn + Me/nng+ Mf/ng
= 0,95/1,05 + 1,88/1 + 0,096/1,2 + 1,691/1,3
Mc = 4,166 kNm.
Kiểm tra nứt cho tiết diện chữ nhật:
b = 100cm, h = 25cm, a = a' = 3cm, ho = 22cm, Fa = 3,93 cm2, Fa’ = 5,65 cm2.
b.h 2 100.25 2
+ n.Fa .h 0 + n.F'a .a ' + 8,75.3,39.22 + 8,75.5,65.3
xn= 2 = 2 = 12,4 cm.
b.h + n (Fa + F'a ) 100.25 + 8,75.(3,39 + 5,65)
b.x 3 b.(h − x n ) 3
Jqđ = n
+ + n.Fa (h 0 − x n ) 2 + n.F'a .( x n − a ' ) 2
3 3
100.12,4 3 100.(25 − 12,4) 3
= + + 8,75.3,93(22 − 12,4) 2 + 8,75.5,65.(12,4 − 3) 2
3 3
= 137770,78 cm4.
137770,78
Wqđ = = 10934,19 cm3.
25 − 12,4
Mn = γ 1.Rkc.Wqđ = 1,75.11,5.10934,19 = 220050,56 daNcm.
nc.Mc = 1.41660 = 41660 daNcm < Mn.
Mặt cắt giữa nhịp không bị nứt.
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 nhịp lnhịp = L/n = 26/6 = 4,33 m.
Chọn kích thước dầm:
20
nguon tai.lieu . vn