Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 12-4. Sơ đồ tính toán kết cấu cống ngầm dạng khung

Hình 12-4. Sơ đồ tính toán kết cấu cống ngầm dạng khung

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 172



Ngành kỹ thuật



cơng trình



20.4.4.Nội dung tính tốn:

20.4.4.1. Xác định và vẽ biểu đồ mơmen kết cấu:

a. Sơ đồ 1: M1

Tải trọng phân bố đều ở phía trên là q, ở phía dưới là q n, hai bên thành

cống khơng có lực tác dụng.



Hình 12-5



Hình 12-6



Sơ đồ tính tốn

Biểu đồ mơ men

Cơng thức xác định mômen tại các điểm như sau (tra bảng 2-26 trong Sổ tay

kỹ thuật thuỷ lợi).

B2 q n (2.k+3)-q.k

M A =M D =- (

)

12

k 2 +4.k+3

MG  M H 

M E =q.



MA  MB

2



B2

- MB

8



M F =q n .



B2

- MD

8



b. Sơ đồ 2: M2

Tải trọng phân bố đều 2 bên thành cống là p, ở trên và ở dưới cống không có

tải trọng tác dụng.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 173



Ngành kỹ thuật



công trình



Hình 12-7



Hình 12-8



Sơ đồ tính

Biểu đồ mơ men

Với sơ đồ như trên, tra bảng (2.5.8) trang 223 - Sổ tay tính tốn thủy lợi tập

1, phần 1 (2006), có:

M A  M B   M C  M D 



pH 2 k

.

12 k  1



ME = MF = MA

MG  MH 



pH 2 k  3

.

24 k  1



c. Sơ đồ 3: M3

Tải trọng phân bố hai bên thành cống có dạng tuyến tính, trên đỉnh và dưới

đáy cống khơng có lực tác dụng .



Hình 12-9



Hình 12-10



Sơ đồ tính



Biểu đồ mô men



p t .H .K  2K+7 

2



M B =M C =-



60.(K 2 +4.K+3)



p t .H 2 .K.(3K+8)

M A =M D =60.(K 2 +4.K+3)



p t H 2  k+3

M G =M H =

48  k+1

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 174



Ngành kỹ thuật



cơng trình



M E =M C

M F =M D



d. Biểu đồ mômen cuối cùng:



Bảng 12-2. Bảng xác định mô men cuối cùng

Trường



Sơ đồ 1

Tải

Tải



hợp



Tải



trọng



trọng



trọng



trọng



trọng



trọng



tiêu



tính



tiêu



tính



tiêu



tính



tiêu



tính



chuẩn

-4,57

-4,32

-4,32

-4,57

11,42

11,71

-4,45

-4,45



tốn

-4,94

-4,69

-4,69

-4,94

12,37

12,67

-4,82

-4,82



chuẩn

-5,70

-5,70

-5,70

-5,70

-5,70

-5,70

8,96

8,96



tốn

-6,50

-6,50

-6,50

-6,50

-6,50

-6,50

10,21

10,21



chuẩn

-1,48

-1,19

-1,19

-1,48

-1,19

-1,48

0,59

0,59



tốn

-1,66

-1,33

-1,33

-1,66

-1,33

-1,66

0,63

0,63



chuẩn

-11,76

-11,22

-11,22

-11,76

4,52

4,53

5,11

5,11



tốn

-13,10

-12,52

-12,52

-13,10

4,54

4,52

6,02

6,02



B



E

4.52



G 5.11



A

11.76



Tổng

Tải



trọng



tốn



11.22



Sơ đồ 3

Tải

Tải



trọng



tính



A

B

C

D

E

F

G

H



Sơ đồ 2

Tải

Tải



11.22



5.11 H



4.53



12.52



C



12.52

C



G 6.02



D

11.76



F



E

4.54



B



A

13.1



6.02 H



4.52



D

13.1



F



Hình 12-11.



Hình 12-12.



Biểu đồ mơ men ứng với tải trọng



Biểu đồ mô men ứng với tải trọng



tiêu chuẩn

20.4.4.2. Xác định biểu đồ lực cắt:

Q AB = Q0AB ±



tính tốn



ΔM

L AB



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 175



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Trong đó:

+ QAB: Lực cắt cần tìm tại tiết diện A của đoạn thanh AB.

+ QoAB: Lực cắt tại tiết diện A do tải trọng gây ra trên thanh AB khi coi đoạn

thanh đó là dầm đơn giản.

+ M: hiệu đại số các tung độ mô men tại hai đầu A, B.

+ LAB: Chiều dài của đoạn thanh AB.

+



M

L AB



: Lấy dấu dương khi từ trục thanh quay thuận chiều kim đồng hồ về



đường biểu diễn mô men (đường thẳng nối hai tung độ tạiA và B) một góc nhỏ hơn

90o, ngược lại



M

L AB



sẽ lấy dấu âm.



Từ biểu thức tổng quát đó ta có các biểu thức cụ thể như sau:

QDA =



q n .B

q .B

; QBC =

2

2



QAB =



p.H p t .H M AB





2

3

H



QBA = 

QGB =



p.H p t .H M AB





2

6

H



pH p t .H 2. M GB





4

12

H



Bảng 12-3. Kết quả tính tốn lực cắt

Tính lực cắt (Q)

QDA(= -QAD)

QBC( = -QCB)

QAB(= -QDC)

QBA(= -QCD)

QGB(= -GHC)



Với tải trọng tiêu chuẩn

43,42

41,98

31,40

-30,17

-0,60



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Với tải trọng tính tốn

46,97

45,49

34,45

-33,15

-1,23



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 176



Ngành kỹ thuật



cơng trình

41.98

C 30.17



E



B



30.17



45.49

B



C 33.15



E

33.15



41.98



H



G 0.6



45.49



0.6



H 1.23



G 1.23



46.97



43.42

F



31.4



31.4 A



D



F



34.45



34.45 A



D

46.97



43.42



Hình 12-13.



Hình 12-14.



Biểu đồ lực cắt ứng với tải trọng



Biểu đồ lực cắt ứng với tải trọng



tiêu chuẩn

12.4.4.3 Xác định biểu đồ lực dọc:



tính tốn



Hình 12-15. Sơ đồ tính tốn lực dọc trong kết cấu

Để xác định được biểu đồ lực dọc N cc trong thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt

Qcc đã xác định ở trên. Bằng phương pháp tách riêng từng nút ta sẽ xác định được

lực dọc ở tất cả các thanh, từ đó ta sẽ vẽ được biểu đồ lực dọc cuối cùng N cc.

Bảng 12-4. Kết quả tính tốn lực dọc.

Lực dọc (N) Với tải trọng tiêu chuẩn Với tải trọng tính tốn

NAB = NDC

43,42

46,97

NBA = NCD

41,98

45,49

NBC = NCB

30,17

33,15

NAD = NDA

31,40

34,45



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 177



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Hình 12-16.



Hình 12-17.



Biểu đồ lựcdọc ứ ng với tải trọng



Biểu đồ lực dọc ứng với tải trọng



tiêu chuẩn



tính tốn



20.5. Tính tốn cốt thép.

20.5.1.Mặt cắt tính tốn:

12.52



B



E

4.54



12.52



45.49

B



C



C 33.15



E

33.15



45.49



G 6.02



6.02 H



H 1.23



G 1.23



46.97



A

13.1



4.52



34.45



F



D



34.45 A



13.1



F



M



(T.m)



D

46.97



Q



(T)

Hình 12-18. Biểu đồ nội lực tính tốn cốt thép



N



(T)



Căn cứ vào biểu đồ ta chọn mặt cắt nguy hiểm nhất để tính tốn cốt thép:

Với trần cống:

Chọn mặt cắt qua B là mặt cắt có giá trị mơmen căng ngồi lớn nhất để tính

tốn và bố trí cốt thép phía ngồi trần cống:

MB = - 12.52 (T.m); QB = + 45.49 (T); NB = - 33.15 (T)



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 178



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Chọn mặt cắt qua E là mặt cắt có giá trị mơmen căng trong lớn nhất để tính

tốn và bố trí cốt thép phía trong trần cống:

ME = 4.54 (T.m); QE = 0 (T), NE = - 33.15 (T).

Với thành bên:

Chọn mặt cắt qua A là mặt cắt có giá trị mơmen căng ngồi lớn nhất để tính

tốn và bố trí cốt thép phía ngồi thành bên:

MA = - 13.1 (T.m); QA = 34.45 (T); NA = - 46.97 (T).

Chọn mặt cắt qua H là mặt cắt có giá trị mơmen căng trong lớn nhất để tính

tốn và bố trí cốt thép phía trong thành bên:

MH = 6.02 (T.m); QH = 1.23 (T), NH = - 46.23 (T).

Với đáy cống:

Chọn mặt cắt qua D là mặt cắt có giá trị mơmen căng ngồi lớn nhất để tính

tốn và bố trí cốt thép phía ngồi đáy cống:

MD = - 13.1 (T.m); QD = 46.97 (T), ND = - 34.45 (T).

Chọn mặt cắt qua F là mặt cắt có giá trị mơmen căng trong lớn nhất để tính

tốn và bố trí cốt thép phía trong đáy cống:

MF = 4.52 (T.m); QF = 0 (T), NF = - 34.45 (T)

20.5.2.Tính tốn cốt thép dọc chịu lực:

20.5.2.1. Số liệu tính tốn:

Chọn bê tơng mác 200 (M200), cốt thép nhóm CII để tính tốn và bố trí cốt

thép trong cống. Tra phụ lục giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép (KCBTCT)

(Trường Đại học Thủy lợi) ta có các chỉ tiêu tính tốn như sau:

Rn: cường độ tính tốn chịu nén của bê tơng theo trạng thái giới hạn I khi nén

dọc trục tra PL 2 Giáo trình KCBTCT có: Rn = 90 (DaN/cm2).

Rkc: cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông theo trạng thái giới hạn II khi

kéo dọc trục tra PL 2 Giáo trình KCBTCT có ta được Rck = 11.5 (DaN/cm2).



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 179



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Rk: cường độ tính tốn chịu kéo của bê tông đối với trạng thái giới hạn I khi

kéo dọc trục tra PL 2 Giáo trình KCBTCT ta được Rk = 7.5 (DaN/cm2).

kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình, tra QCVN 04-05-2012 đối với

cơng trình cấp II ta được kn = 1.15

nc: hệ số tổ hợp tải trọng tra PL 4 Giáo trình KCBTCT với tổ hợp tải trọng cơ

bản ta được nc = 1.0.

ma: hệ số điều kiện làm việc của cốt tra PL8 Giáo trình KCBTCT ta được m a

= 1.1

mb: hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra PL 5 Giáo trình KCBTCT ta

được mb = 1.0

Ra: cường độ chịu kéo của cốt thép tra PL 7 Giáo trình KCBTCT ta được

Ra=2700 (DaN/ cm2)

Ra’: cường độ chịu nén của cốt thép tra PL 7 Giáo trình KCBTCT ta được

Ra’=2700 (DaN/ cm2).

Ea: mô đun đàn hồi của cốt thép tra PL 9 Giáo trình KCBTCTta được: E a =

2.1×106 (DaN/cm2)

Eb: mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông tra PL 6 Giáo trình KCBTCT ta

được Eb = 240×103 (DaN/cm2)

Tra PL 11 Giáo trình KCBTCT với mác bê tơng M200, nhóm cốt thép CII ta

được hệ số giới hạn αo = 0.6

Hàm lượng cốt thép tối thiểu min = 0.05% (bảng 4-1, giáo trình Kết cấu bê

tơng cốt thép).

+ Ta có min phụ thuộc vào độ mảnh của cấu kiện  b 



lo

h



+ lo: Chiều dài tính tốn cấu kiện.

+ b: là cạnh nhỏ nhất của tiết diện



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 180



Ngành kỹ thuật



cơng trình



l

h



+ 0 



0.5 1.5

1.5  10

0 .5



+ Tra bảng 4-1 ta có được min = 0.05%

-



Hàm lượng cốt thép lớn nhất max = 3.5%.

Fa, Fa' : diện tích cốt thép ở miền kéo và miền nén của kết cấu.



Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép ở miền kéo và miền nén là a = a

= 4 (cm).

-



Yêu cầu hàm lượng cốt thép đảm bảo:  Fa , Fa '  min .b.h0



 Fa  Fa '   max .b.h0



20.5.2.2. Tính tốn và bố trí cốt thép cho trần cống:

a. Mặt cắt B:

-



Giá trị nội lực: MB = - 12.52 (T.m); QB = + 45.49 (T); NB = - 33.15 (T)



-



Tiết diện tính tốn là hình chữ nhật có các kích thước (bxh) = 100 x 50(cm).



-



Trình tự tính tốn cốt thép cho mặt cắt như sau:

+ Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy đây là cấu kiện chịu nén lệch



tâm.

+ Xét ảnh hưởng của uốn dọc:

l0 0.5 B 0.5 1.5





1.5  10 (l0 chiều dài tính tốn của dầm, coi như dầm

h

h

0.5



hai đầu ngàm).

Do đó bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, =1.

+ Độ lệch tâm: e0 



M 12.52



0.38 (m)

N 33.15



+ Ta có: a = a’= 4 (cm) = 0.04 (m), vậy: h0= h – a = 0.5 - 0.04 = 0.46 (m)

Ta thấy e0 = 0.38 (m ) > 0.3h0 = 0.3×0.46 = 0.138 (m) nên cấu kiện là cấu

kiện chịu nén lệch tâm lớn.

Sơ đồ ứng suất :

-



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 181



Ngành kỹ thuật



cơng trình



N



e'



R'a.F’ a

Rn.b.x



e 0



F'a



a'

x



e



h0 h



ho-x/2



Ra.Fa



a

Fa

b



Hình 12-19. Sơ đồ ứng suất của cấu kiện chịu nén lệch tâm (vẽ lại)

Trong đó:

+ e: Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu

kéo Fa.

e = e0 + 0.5h – a

= 1×0.38 + 0.5×0.5 – 0.04 = 0.59 (m) = 59 (cm)

+ e’: Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu

nén Fa’.

e’ = e0 – 0.5h + a’

= 1×0.38 – 0.5×0.5+ 0.04 = 0.17 (m) = 17 (cm)

+ x: Chiều cao vùng nén của cấu kiện .

Cơng thức cơ bản :

Phương trình cân bằng hình chiếu:

kn.nc.N  mb.Rn.b.x + ma.Ra'.Fa' - ma.Ra.Fa

Đặt  =



(12-6)



x

, ta có phương trình:

h0



kn.nc.N  mb.Rn.b.h0. + ma.Ra'.Fa' - ma.Ra.Fa



(12-7)



Phương trình cân bằng mơmen đối với các điểm của hợp lực cốt thép Fa:

x

2



kn.nc.N.e  mb.Rn.b.x( h0 - ) +ma.Ra'.Fa'.( h0 - a' )



(12-8)



Đặt A = ×(1 - 0.5), ta có phương trình sau:

kn.nc.N.e  mb.Rn.b.h20.A+ma.Ra'.Fa'.( h0 - a')

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



(12-9)

Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 182



Ngành kỹ thuật



cơng trình



-



Đây là bài tốn xác định Fa và Fa' khi biết các điều kiện b, h, M, N,... của cấu



kiện.

Chọn x = oh0 ( = o , A = A0).

Tra phụ lục 11 - Giáo trình BTCT ta được hệ số giới hạn o = 0.6

A = 0×(1 – 0.50) = 0.6×(1– 0.5×0.6) = 0.42

Thay A = A0 vào phương trình (12-9) ta được :

k n .n c .N.e  m b .R n .b.h 02 .A o

Fa' =

m a .R 'a .(h o  a' )



=



1.15 1.0 33150 59  1.0 90 100 46 2 0.42

 46.09 (cm2)

1.12700 (46  4)



Ta thấy Fa' < 0, nên ta chọn Fa' theo hai điều kiện sau:

+ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu:

Fa' = μ min .b.h 0 = 0.05%×100×46 = 2.3 (cm2)

(min: Hàm lượng cốt thép tối thiểu)

+ Điều kiện cấu tạo: chọn bố trí thép Fa' = 510 = 3.93 (cm2)

Vậy ta chọn Fa' = 510 = 3.93 (cm2) , khoảng cách giữa các thanh cốt thép là

20 (cm).

-



Bài tốn trở thành tính Fa khi biết Fa' và các điều kiện khác:

+ Tính lại A dựa vào phương trình (12-9):

k n .n c .N.e  m a .R 'a .Fa' (h o  a' )

A=

m b .R n .b.h 02



=



1.15 1.0 33150 59  1.12700 3.93 (46  4)

0.092

1.0 90 100 46 2



+ Tính lại ,  1  1  2 0.092 0.097

2a ' 2 4

2a '





0

.

17

+

. Ta thấy  <

tức là x < 2a’, chứng tỏ Fa' đạt a' < Ra'

h0

46

h0



+ Ta lấy x = 2a’. Khi đó phương trình mơ men với trọng tâm Fa' viết được:

kn.nc.N.e’  ma.Ra.Fa.( h0 - a' )



(12-10)



+ Từ (12-10) tính được:



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 12-4. Sơ đồ tính toán kết cấu cống ngầm dạng khung

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×