Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Tải bản đầy đủ - 0trang

THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



5.2.1 Đặc trưng vật liệu:

5.2.1.1 Bê tơng:









Bê tơng sử dụng là bê tơng mác M350 (B25) đá 1×2 cm với các đặc trưng cơ học được tra

trong TCVN 5574 – 2012 như sau:

Modul đàn hồi Eb = 30×103 MPa.

Cường độ chịu nén tính tốn Rb = 14,5 MPa.

Cường độ chịu kéo tính tốn Rbt = 1,05 MPa.



5.2.1.2 Cốt thép:























Cốt thép sử dụng:

Cốt thép sử dụng cho sàn, dầm: Thép AII có các đặc trưng cơ học được tra trong

TCVN 5574 – 2012 như sau:

Modul đàn hồi Ea = 21×104 MPa.

Cường độ chịu kéo tính tốn Rs = 280 MPa.

Cường độ chịu nén tính tốn Rsc = 280 MPa.

Cường độ chịu cắt tính tốn Rsw = 225 MPa.

Với hệ số điều kiện làm việc γb = 1 thì αR = 0,418, ξR = 0,595.

Cốt thép sử dụng cho cốt đai: Thép AI có các đặc trưng cơ học như sau:

Modul đàn hồi Ea = 21×104 MPa.

Cường độ chịu kéo tính tốn Rs = 225 MPa.

Cường độ chịu nén tính tốn Rsc = 225 MPa.

Cường độ chịu cắt tính tốn Rsw = 175 MPa.



5.2.2 Hệ số nội lực tính tốn:

Theo 22 TCN 207 – 92, nội lực tính tốn được xác định theo cơng thức sau:

Trong đó:

• kn: Hệ số bảo đảm, xét đến tầm quan trọng và cấp cơng trình, lấy bằng 1,15 đối

với cơng trình cấp III (cao độ trước bến 13,5 m).

• nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, lấy bằng 1 với tổ hợp cơ bản.

• n: Hệ số vượt tải, lấy bằng 1,25 đối với các cơng trình bến cảng biển.

• md: Hệ số phụ điều kiện làm việc, xét đến đặc điểm chịu lực thực tế của kết cấu

và một số giả thiết của sơ đồ tính tốn (đối với cấu kiện BTCT có thép chịu kéo

thuộc loại AI, AII) lấy bằng 1,05.

• S: Nội lực (M,Q,N) xác định qua tính tốn kết cấu theo các chỉ dẫn trong các tiêu

chuẩn thiết kế tương ứng.

.



SVTH: LÊ HOÀI PHÚC

MSSV: 81202790



70



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



5.2.3 Tính tốn cốt thép dầm dọc ngồi ray cần trục:



Nội lực tính tốn:

Nội lực



S



Mmax (kNm)



994,986



Mmin (kNm)



795,873



Qmax (kN)



582,162



Hệ số



SI

1492,479



1,5



1193,810

873,243



5.2.3.1 Tính tốn cốt thép dọc:

Chọn chiều dày lớp bê tơng bảo vệ cốt thép dọc:

Giả thiết khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngồi vùng bê tơng chịu kéo:

Chiều cao tính tốn của dầm:

 Tiết diện chịu momen ở gối:

Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng của cánh. Tính với tiết diện hình

chữ nhật:

 Tiết diện chịu momen ở nhịp:

Cánh nằm ở vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sườn. Chiều rộng cánh tính tốn: , với c

là độ vươn của cánh có trị số bé nhất trong ba trị số sau:

• Một nửa khoảng cách thơng thủy giữa 2 dầm:





Một phần sáu nhịp tính tốn của dầm:







Sáu lần chiều cao bản cánh: 6×0,4 = 2,4 m.



Xác định vị trí trục trung hòa:

Trục trung hòa qua cánh, tính tốn với tiết diện chữ nhật:

 Tính tốn cốt thép:



SVTH: LÊ HỒI PHÚC

MSSV: 81202790



71



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:



Bảng 5.3 Tính tốn cốt thép dầm dọc ngồi ray cần trục phương án 1

M

b

ho

Att

ath

Chọn Achọn

α

ξ

thép (cm2)

(kNm)

(m) (m)

(cm2)

(cm)



Tiết

diện



μ

(%)



Nhịp



1492,47

9



2,44



1,02



0,0406 0,0414



53,36



8d30



56,55



6,5



0,23



Gối



1193,810



0,8



1,02



0,0989 0,1044



44,10



7d30



49,48



6,5



0,6



5.2.3.2 Tính tốn cốt thép ngang:

Kiểm tra các điều kiện cốt đai:

Chọn cốt đai , số nhánh cốt đai nx = 4.

L

Chọn u = 200 mm, bố trí trong đoạn 4 đoạn đầu dầm.



Điều kiện kiểm tra:

Trong đó:





ξ : Chiều cao tương đối vùng chịu nén trong mặt cắt, được xác định theo các cơng

thức:







k: Hệ số được lấy như sau: k = 0,5 + 2 = 0,5 + 2ì0,094 = 0,688.







Fx: Diện tích tiết diện cốt thép đai đặt trong mặt phẳng thẳng góc với trục dọc cấu

kiện cắt tiết diện nghiêng:

• nx: Số nhánh cốt đai trong phạm vi chiều rộng b tính tốn của cấu kiện.





fx: Diện tích tiết diện của 1 thanh cốt đai.







qx: Ứng lực trong cốt đai trên một đơn vị chiều dài cấu kiện trong phạm vi tiết

diện nghiêng và bằng:







u: Khoảng cách (bước) cốt đai.







Rax: Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép ngang khi tính tốn mặt cắt nghiêng

chịu tác dụng của lực cắt.



Ta có:

Kết luận: Dầm khơng bị phá hoại, cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt, khơng cần tính cốt

xiên.

SVTH: LÊ HOÀI PHÚC

MSSV: 81202790



72



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



L

Đoạn dầm giữa nhịp: Chọn s = 300 mm, bố trí đoạn 2 giữa dầm.



5.2.4 Tính tốn cốt thép dầm cần trục:

Nội lực tính tốn:

Nội lực



S



Mmax (kNm)



1702,34



Mmin (kNm)



1255,58



Qmax (kN)



1440,477



Hệ số



SI

2553,51



1,5



1883,37

2160,716



5.2.4.1 Tính tốn cốt thép dọc:

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc:

Giả thiết khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngồi vùng bê tơng chịu kéo:

Chiều cao tính tốn của dầm:

 Tiết diện chịu momen ở gối:

Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng của cánh. Tính với tiết diện hình

chữ nhật:

 Tiết diện chịu momen ở nhịp:

Cánh nằm ở vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sườn. Chiều rộng cánh tính tốn: , với c

là độ vươn của cánh có trị số bé nhất trong ba trị số sau:

• Một nửa khoảng cách thơng thủy giữa 2 dầm:





Một phần sáu nhịp tớnh toỏn cua dm:







Sỏu ln chiờu cao bn cỏnh: 6ì0,4 = 2,4 m.



Xác định vị trí trục trung hòa:

Trục trung hòa qua cánh, tính tốn với tiết diện chữ nhật:

 Tính tốn cốt thép:



 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:



SVTH: LÊ HOÀI PHÚC

MSSV: 81202790



73



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GỊN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



Bảng 5.4 Tính tốn cốt thép dầm cần trục phương án 1

Chọ

b

ho

Att

Achọn

α

ξ

n

2

(m)

(m)

(cm )

(cm2)

thép



Tiết

diện



M

(kNm)



Nhịp



2553,5

1



2,64



1,32



0,038

3



0,0390



70,46



9d32



Gối



1883,3

7



1



1,32



0,074

6



0,0776



53,01



7d32



µ



ath

(cm)



(%)



72,38



6,6



0,208



56,30



6,6



0,427



5.2.4.2 Tính tốn cốt thép ngang:

Kiểm tra các điều kiện cốt đai:

Chọn cốt đai , số nhánh cốt đai nx = 4.

L

Chọn u = 200 mm, bố trí trong đoạn 4 đoạn đầu dầm.



Điều kiện kiểm tra:

Trong đó:





ξ : Chiều cao tương đối vùng chịu nén trong mặt cắt, được xác định theo các cơng

thức:







k: Hệ số được lấy như sau: k = 0,5 + 2 ξ = 0,5 + 2×0,066 = 0,632.







Fx: Diện tích tiết diện cốt thép đai đặt trong mặt phẳng thẳng góc với trục dọc cấu

kiện cắt tiết diện nghiêng:

• nx: Số nhánh cốt đai trong phạm vi chiều rộng b tính tốn của cấu kiện.





fx: Diện tích tiết diện của 1 thanh cốt đai.







qx: Ứng lực trong cốt đai trên một đơn vị chiều dài cấu kiện trong phạm vi tiết

diện nghiêng và bằng:







u: Khoảng cách (bước) cốt đai.







Rax: Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép ngang khi tính tốn mặt cắt nghiêng

chịu tác dụng của lực cắt.



Ta có:

Kết luận: Dầm khơng bị phá hoại, cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt, không cần tính cốt

xiên.

SVTH: LÊ HỒI PHÚC

MSSV: 81202790



74



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



L

Đoạn dầm giữa nhịp: Chọn s = 300 mm, bố trí đoạn 2 giữa dầm.



5.2.5 Tính tốn cốt thép dầm ngang:

Nội lực tính tốn:

Nội lực



S



Mmax (kNm)



1104,06



Mmin (kNm)



1354,987



Qmax (kN)



702,236



Hệ số



SI

1656,09



1,5



2032,48

1053,354



5.2.5.1 Tính tốn cốt thép dọc:

Chọn chiều dày lớp bê tơng bảo vệ cốt thép dọc:

Giả thiết khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngồi vùng bê tơng chịu kéo:

Chiều cao tính tốn của dầm:

 Tiết diện chịu momen ở gối:

Cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng của cánh. Tính với tiết diện hình

chữ nhật:

 Tiết diện chịu momen ở nhịp:

Cánh nằm ở vùng chịu nén, tham gia chịu lực với sườn. Chiều rộng cánh tính tốn: , với c

là độ vươn của cánh có trị số bé nhất trong ba trị số sau:

• Một nửa khoảng cách thơng thủy giữa 2 dầm:





Một phần sáu nhịp tính tốn của dầm:







Sáu lần chiều cao bản cánh: 6×0,4 = 2,4 m.



Xác định vị trí trục trung hòa:

Trục trung hòa qua cánh, tính tốn với tiết diện chữ nhật:

 Tính tốn cốt thép:



 Kiểm tra hàm lượng cốt thép:



SVTH: LÊ HOÀI PHÚC

MSSV: 81202790



75



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



Bảng 5.5 Tính tốn cốt thép dầm ngang phương án 1

µ



Tiết

diện



M

(kNm)



b

(m)



ho

(m)



α



ξ



Att

(cm2)



Chọn

thép



Achọn

(cm2)



ath

(cm)



(%)



Nhịp



1656,0

9



2,24



1,32



0,0293



0,029

7



45,48



5d36



50,89



6,8



0,17



Gối



2032,4

8



1



1,32



0,0805



0,084

0



57,40



6d36



61,07



6,8



0,46



5.2.5.2 Tính toán cốt thép ngang:

Kiểm tra các điều kiện cốt đai:

Chọn cốt đai , số nhánh cốt đai nx = 4.

L

Chọn u = 200 mm, bố trí trong đoạn 4 đoạn đầu dầm.



Điều kiện kiểm tra:

Trong đó:





ξ : Chiều cao tương đối vùng chịu nén trong mặt cắt, được xác định theo các cơng

thức:







k: Hệ số được lấy như sau: k = 0,5 + 2 ξ = 0,5 + 2×0,072 = 0,644.







Fx: Diện tích tiết diện cốt thép đai đặt trong mặt phẳng thẳng góc với trục dọc cấu

kiện cắt tiết diện nghiêng:

• nx: Số nhánh cốt đai trong phạm vi chiều rộng b tính tốn của cấu kiện.





fx: Diện tích tiết diện của 1 thanh cốt đai.







qx: Ứng lực trong cốt đai trên một đơn vị chiều dài cấu kiện trong phạm vi tiết

diện nghiêng và bằng:







u: Khoảng cách (bước) cốt đai.







Rax: Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép ngang khi tính tốn mặt cắt nghiêng

chịu tác dụng của lực cắt.



Ta có:

Kết luận : Dầm khơng bị phá hoại, cốt đai đủ khả năng chịu lực cắt, không cần tính cốt

xiên.



SVTH: LÊ HỒI PHÚC

MSSV: 81202790



76



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



L

Đoạn dầm giữa nhịp : Chọn s = 300 mm, bố trí đoạn 2 giữa dầm.



5.2.6 Tính tốn cốt thép bản sàn:

Kết quả nội lực bản sàn:

Momen



Nhịp



Gối



M11 (kNm)



75,57



-91,69



M22 (kNm)



90,085



-95,786



5.2.6.1 Tính toán bản sàn theo phương dọc bến:

Nội lực



S



Hệ số



Mmax (kNm)



75,57



Mmin (kNm)



91,69



1,5



SI

113,355

137,535



Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc:

Bề rộng tính tốn của bản sàn là 1 mét

Tính a



Bảng 5.6 Tính tốn thép sàn theo phương dọc bến phương án 1

Tiết

diện



M

(kNm)



b (m)



ho

(m)



Nhịp



113,355



1



0,35



Gối



137,535



1



0,35



µ



Aatt

(cm2)



Chọn thép



Aa

(cm2)



(%)



0,0638 0,0660



11,96



Φ14a120



12,83



0,37



0,0774 0,0807



14,62



Φ14a100



15,39



0,44



α



ξ



5.2.6.2 Tính tốn bản sàn theo phương ngang bến:

Nội lực



S



Mmax (kNm)



90,085



Mmin (kNm)



95,786



Hệ số

1,5



SI

135,128

143,679



Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc:

Bề rộng tính tốn của bản sàn là 1 mét

Tính a



SVTH: LÊ HỒI PHÚC

MSSV: 81202790



77



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GỊN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



Tiết

diện



Bảng 5.7 Tính tốn thép sàn theo phương ngang bến phương án 1

M

b

ho

Aatt

Aa

α

ξ

Chọn thép

2

(cm )

(cm2)

(kNm)

(m)

(m)



µ

(%)



Nhịp



135,12

8



1



0,35



0,076

1



0,079

2



14,36



Φ14a100



15,39



0,44



Gối



143,67

9



1



0,35



0,080

9



0,084

5



15,31



Φ14a100



15,39



0,44



5.2.7 Tính tốn theo trạng thái giới hạn II – Kiểm tra sự hình thành và mở

rộng vết nứt:

Bề rộng khe nứt thẳng góc với trục dọc của cấu kiện an (mm) được xác định theo công

thức: (TCVN 4116 – 1985, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy cơng).

Trong đó:

an (mm): Bề rộng khe nứt.

k: Hệ số, đối với cấu kiện chịu uốn k = 1.

Cg: Hệ số, khi tính với tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn C g = 1,3.

η: Hệ số, đối với cốt thép thanh có gờ η = 1.

σa (kN/m2): Ứng suất trong cốt thép chịu kéo, đối với cấu kiện chịu uốn:

Chiều cao miền chịu nén của bê tơng, lấy theo kết quả tính tốn cường độ của tiết diện:

Z = ho – x/2: Cánh tay đòn nội lực.

ma: Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép.

Ra: Cường độ của cốt thép chịu kéo.

mb: Hệ số điều kiện làm việc của bê tông.

Rb: Cường độ chịu nén của bê tông.

b: Bề rộng tiết diện.

σo (kN/m2): Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trương nở của bê tông, đối với kết

cấu nằm trong nước: σo = 20000 kN/m2.

µ (%): Hàm lượng cốt thép của mặt cắt, µ ≤ 0,02.

d (mm): Đường kính của thanh cốt thép.

Điều kiện kiểm tra: an < [aT], với bề rộng khe nứt cho phép: [aT] = k’×angh.

k’ = 1,6 – Đối với cơng trình cấp III.

SVTH: LÊ HỒI PHÚC

MSSV: 81202790



78



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



angh: Chiều rộng khe nứt giới hạn, kết cấu thường nằm ở vùng mực nước dao động.

angh = 0,15 mm => [aT] = 1,6×0,15 = 0,24 mm.

Bảng 5.8 Tính tốn mở rộng khe nứt các dầm ca phng ỏn 1

z



(kN/m )



(%)



d

(mm

)



176367,

2



2,1ì108



0,23



30



0,139

9



0,24



1702,34



181824,

2



2,1ì108



0,20

8



32



0,150

4



0,24



1354,98

7



171506,

8



2,1ì108



0,46



36



0,139

4



0,24



M

(kNm)



a

(kN/m2)



0,99

8



994,986



1,

3



1,29

4



1,

3



1,29

4



Cõu kin



Fa

(cm2)



Cg



Dm doc



56,55



1,

3



Dm doc

cn trc



72,38



Dm

ngang



61,07



(m)



à



Ea

2



an

(mm)



[aT]



Vy c 3 cấu kiện đều thỏa man điều kiện kiểm tra bề rộng khe nứt thẳng góc với trục dọc

của cấu kiện.



5.3 KIỂM TRA CỌC

5.3.1 Kiểm tra momen lớn nhất trong cọc khi cẩu lắp:

Khi vận chuyển và treo cọc trên giá búa thì vị trí móc cẩu được treo sao cho trị số momen

âm và momen dương cực trị bằng nhau.

Chiều dài cọc sử dụng trong cầu chính L c = 41 m gồm 2 cọc dài 15 m và 1 cọc dài 11 m

nối lại.

Từ điều kiện trên ta rút ra được: a= 0,207l = 3,105 m; b = 0,294l = 4,41 m.

Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc theo hai trường hợp là: Khi vận chuyển và khi lắp

dựng.

Hình 5.43 Sơ đồ cẩu cọc



Các ký hiệu trong Hình 5.43 là:

• a, b – Khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí đặt móc cẩu, a = 0,207l; b = 0,294l.

• l – Chiều dài cọc, l = 15 m.

• q – Tải trọng tác dụng lên cọc, q = kìq0.

k H s xet n nh hưởng của lực xung kích, k = 1,2.

SVTH: LÊ HỒI PHÚC

MSSV: 81202790



79



THIẾT KẾ CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ SÀI GÒN VIỆT NAM (SITV) – TÀU 50000 DWT



• qo = 0,53 (T/m) – Trọng lượng bản thân của 1m dài cọc được cung cấp từ nhà



sản xuất.

→ q = 1,2×0,53 = 0,636 T/m.

Từ Hình 5.43, ta thấy rằng trường hợp cẩu 1 điểm là nguy hiểm hơn. Do đó, ta tính tốn

với trường hợp này.

Momen lớn nhất trong cọc: M = 0,086×ql2 = 0,086×0,636×152 = 12,3 Tm.

So sánh M < Mcr = 44,11 Tm, cọc thỏa điều kiện không bị phá hoại khi cẩu lắp.



5.3.2 Kiểm tra nội lực cọc:

Từ kết quả giải nội lực có giá trị độ lớn lực dọc, momen uốn lớn nhất xuất hiện trong cọc:

Nmax = 1889,49 kN.

→ NI = 1889,49×1,5 +41×0,188×25= 3026,935 < R cd = 3850,47 kN < [P] = 5297 kN

(điều kiện nội lực thỏa).

Mmax = 105,9 kNm.

→ MI = 105,9×1,5 = 158,85 kNm < [M] = 441,1 kNm (điều kiện nội lực thỏa).



5.3.3 Kiểm tra ứng suất cọc:

Điều kiện:

Trong đó:

• N, M – Lực dọc, momen thu được từ kết quả giải nội lực.





Ao = 0,188 m2 – Tiết diện mặt cắt ngang cọc.







W = 0,0249 m3 – Momen kháng uốn tiết diện cọc.







[σ] = 10000 kN/m3 – Ứng suất kéo cho phép (được cung cấp từ nhà sản xuất).



Trường hợp Nmax: N = 1889,48 kN, M = 66,54 kNm.

Trường hợp Mmax: N = 735,34 kN, M = 105,9 kNm.

Vậy cọc thỏa man điều kiện ứng suất.



SVTH: LÊ HOÀI PHÚC

MSSV: 81202790



80



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×