ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THÉP

ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: THS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG I SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Thiết kế kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp BTCT với số liệu đầu vào sau : - Chiều dài toàn dầm : 40 m - Bề rộng phần tàu chạy : m - Tải trọng thiết kế : 0.6×14 (T) II VẬT LIỆU: Thép làm dầm chủ : Thép M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang khung ngang), sườn tăng cường : M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa Thép mặt cầu: - Thép đai : CI có Fy=240MPa - Thép chịu lực, cấu tạo : CII có Fy=280MPa Thép làm lan can, cột lan can : M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa Bê tơng mặt cầu, lan can : C30 có = 30 MPa Trọng lượng riêng thép : γs = 7.85x10-5 N/mm3 Trọng lượng riêng bê tơng có cốt thép : γc = 2.4x10-5 N/mm3 III THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU: Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC: Khoảng cách từ tim đường ray đến mép lan can 2750mm trở lên Chọn 2850mm Bề rộng toàn cầu: Btc = 22850 + 2150 = 6000 mm Ta có: Btc nS Chọn khoảng cách dầm chính: S = 1.1÷4.9m n = = = 1.22 5,45 SVTH: TRƯƠNG VĂN VĨ Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: THS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Vì n số ngun nên: n = 2,3,4,  Khi n=2 S = = = 3000 mm Chọn S = 3000 mm Lc = = = 1500 mm  Khi n=3 S = = = 2000 mm Chọn S = 2000 mm Lc = = = 1000 mm  Khi n=4 S = = = 1500 mm Chọn S = 1500 mm Lc = = = 750 mm  Khi n=5 S = = = 1200 mm Chọn S = 1200 mm Lc = = = 600 mm Số dầm(n) Khoảng cách dầm(S) Lc(mm) 3000 1500 2000 1000 1500 750 1200 600 Chọn số dầm 3, khoảng cách dầm S = 2000mm, chiều dài cánh hẫng LC = 1000mm Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo lớp mặt cầu: Độ dốc ngang thiết kế : 2o/oo Tạo dốc cách thay đổi bề dày bê tơng mặt cầu Thiết kế nước mặt cầu: Đường kính ống: D≥100mm Diện tích ống nước tính sở 1m2 mặt cầu tương ứng với 1.5cm ống nước Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều dài ống vượt qua đáy dầm 100mm Diện tích mặt cầu S=L×Btc=40×6=240m2 cần bố trí 360cm =36000mm2 ống nước A1 ống = = = 7854 mm2 Số ống cần thiết : n = = 4,6 Vậy ta chọn ống (mỗi bên ống), khoảng cách ống 13m IV XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM: Chiều dài dầm tính toán : Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a = 0.3m SVTH: TRƯƠNG VĂN VĨ Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: THS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Chiều dài dầm tính tốn : Ltt = 40 - 2×a = 40 - 2×0.3 = 39.4m Chiều cao dầm : Chiều cao dầm chọn từ chiều cao tối thiểu quy trình theo kinh nghiệm thiết kế : Vậy chọn chiều cao dầm thép d = 1500mm Chiều cao dầm liên hợp H = 1800mm Kích thước tiết diện ngang: Chiều cao phần vút : hV = 100mm Chiều dày bê tông : tS = 200 mm Chiều dày sườn dầm : tW = 15 mm Chiều rộng cánh : bC = 300 mm Chiều dày cánh : tC = 20 mm Chiều rộng cánh : bf = 400 mm Chiều dày cánh : tf = 20 mm Chiều rộng phủ : = 500 mm Chiều dày phủ : = 20 mm V THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH: Sườn tăng cường, hệ liên kết ngang: Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, khơng bố trí sườn tăng cường dọc Bố trí sườn tăng cường đứng gối đầu dầm, khoảng cách 200mm Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1700mm, riêng đoạn đầu dầm (từ đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) bố trí cách khoảng 1000mm Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang thép cán chữ I, loại dầm cánh rộng W760×196 Tại sườn tăng cường đứng cách khoảng 3400mm bố trí hệ khung ngang thép L102×76×12.7 (cho xiên ngang) Bề dày tất sườn tăng cường 14mm Neo chống cắt: Thiết kế loại neo hình nấm với số liệu sau : Đường kính đinh: dS = 20mm Chiều cao: h = 250mm SVTH: TRƯƠNG VĂN VĨ Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: THS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Thiết kế hàng neo với khoảng cách tim neo đến mép cánh 50mm, khoảng cách hàng neo 200mm Mối nối dầm chính: Mối nối sử dụng bulong cường độ cao Số lượng mối nối 3, cách đầu dầm 10m, khoảng cách mối nối 10m SVTH: TRƯƠNG VĂN VĨ Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: KS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH CHƯƠNG II THIẾT KẾ LAN CAN, BẢN MẶT CẦU Ở phần thiết kế cấu tạo bố trí thép, tính tĩnh tải, khơng tính tốn nội lực tính tốn cốt thép I LAN CAN: Do thiết kế cầu cho đường sắt đô thị khổ tiêu chuẩn 1435 nên cầu k có lề hành, thiết kế lan can đơn giản để tạo cảm giác an toàn cho hành khách tàu Cột lan can: chiều dài nhịp 40 m, bố trí khoảng cách cột lan can 2m Vậy bên cầu gồm: - + = + = 21 cột lan can - 20 cặp liên kết Kích thước lan can tường hình: Tính tốn trọng lượng tường bê tơng: - Diện tích tường bê tông: - Atbt = 200500 = 100000 mm2 Tải trọng thân tường bê tơng tồn cầu: DCtbt = Atbtγc = 2401000002.410-5 = 192 N Tính tốn trọng lượng lan can: - Diện tích cắt ngang lan can: - At = 50100 - 3686 = 1904 mm2 Diện tích phần thép vỏ cột lan can: - Avc = 26007 + 867 = 9002 mm2 Diện tích thép lan can: - Atlc = 600100 - 250100 = 50000 mm2 Tải trọng thân phần lan can chiều nhịp: DClc = 27.8510-5(4019042 + 900210021 + 250000721) = 5300 N Trọng lượng thân hệ lan can: DC = DCtbt + DClc = 192 + 5300 = 5492 N Chọn bố trí cốt thép bó vỉa cầu hình sau: Thép CII có Fy = 280MPa Bê tơng sử dụng có = 30MPa SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: KS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH II.BẢN MẶT CẦU: - Bản mặt cầu tính toán theo sơ đồ: Bản congxon loại dầm Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục sau tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục mặt cầu Hình 3.1: Sơ đồ tính mặt cầu 3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXOL: (BẢN HẨNG) SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: KS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Hình 3.2: Sơ đồ tính cho côngxon Tải trọng tác dụng lên Côngxol: 1.1 Tónh tải: Tải trọng tác dụng lên có tónh tải, ta xét tónh tải tác dụng lên dải rộng 1000 mm theo phương dọc cầu: Hình 3.4: Sơ đồ tónh tải lan can, tường bê tơng dụng lên mặt cầu * Trọng lượng thân: DC = 1000hfγc = 10002002.410-5 = 4.8 N/mm DC"2  1000�hf � C  1000�200�2.5�105  N / mm - Trọng lượng tường bêtông: Trọng lượng lan can 1000 mm chiều dài bản: P3  0.254�1000  254 N - Vậy trọng lượng toàn lan can 1000mm chiều dài mặt cầu tác dụng lên hẫng: DC3  P1  P2  P3  1625 254  1879 N 3.3.2 Nội lực congxol: - Sơ đồ tính nội lực (hình 3.6): Hình 3.6: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên hẫng - Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:   D �R �I SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: KS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Trong đó: D  1.05: hệ số dẻo cho phận liên kết không dẻo I  1.05: hệ số quan trọng cho cầu quan trọng R  1.05: hệ sốù dư thừa cho phận không dư thừa �   1.05�1.05�1.05  1.16 - Giá trị mômen âm ngàm: � � S2hang M   ��  DC �DC"2�   DC �DC3 �Shang � � � � � + Trạng thái giới hạn cường độ:  DC  1.25;  PL  1.75 ;   1.16 � � 10002 M u  1.16�� 1.25�5�  1.25�1879�1000� � �  6349550 N.mm + Traïng thái giới hạn sử dụng:  DC  1;  PL  1;   � � 10002 M s  1�� 1�5�  1�1879�1000� � �  5473750 N.mm 3.4 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN: Bản đặt gối dầm chủ, nhịp khoảng cách hai dầm S = 2000 mm, cách tính ta tính dầm đơn giản đặt hai gối, xét cho dải rộng 1000 mm theo phương dọc cầu 3.4.1 Tónh tải nội lực tónh tải tác dụng lên dầm biên: 3.4.1.1 Tónh tải: - Trọng lượng thaân: DC"2  1000�hf � C  1000�200�2.5�105  N / mm 5 + Trọng lượng riêng bê tông phủ:  C '  2.3�10 N / mm DW  hDW �1000� 'C  200�1000�2.3�105  4.6 N / mm 3.4.1.2 Nội lực: - Sơ đồ tính sau: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: KS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Hình 3.7: Sơ đồ tính dầm -Với L1 = 150 mm ; L2 =1600 mm ; S = 1900 mm - Xeùt hệ số điều chỉnh tải trọng:   D �R �I Trong đó: D  1.05: hệ số dẻo cho phận liên kết không dẻo I  1.05: hệ số quan trọng cho cầu quan trọng R  1.05: hệ sốù dư thừa cho phận không dư thừa �   1.05�1.05�1.05  1.16 - Giá trị mômen dương nhịp: M DC DW � DC"2�S2 DW �S2 �   ��  DC �   DW � � 8 � � + Trạng thái giới hạn cường độ:  DC  1.25;   1.16  DW  1.5 ; � 5�20002 4.6�20002 � M uDC DW  1.16�� 1.25�  1.5� � 8 � �= 7893800 N.mm + Traïng thái giới hạn sử dụng:  DC  1;  DW  1;   � 5�19002 4.6�20002 � M SDC DW  1�� 1�  1� � 30180000 Nmm 8 � � 3.4.2 Hoạt tải nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm biên: 3.4.2.1 Hoạt tải: - Tải trọng tàu đặt hình 3.8: - Với: L1 = 1511mm; L3 = 489mm SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: KS NGUYỄN ĐỨC TRÌNH Hình 3.8: Tải trọng động tác dụng lên biên 3.4.2.2 Nội lực: * Sơ đồ tính thể hình vẽ - Bề rộng ray tiếp xúc với mặt cầu 132 mm - Diện truyền tải bánh xe xuống mặt cầu: b1  b  2�hDW  510  2�100  532 mm p - Giá trị tải p: P 70000   65.80 N / mm 2�b1 2�532 - Diện làm việc bản: + Khi tính mômen âm gối: SW  1280  0.25�S  1220  0.25�2000  1720 mm + Khi tính mômen dương nhịp: SW  720  0.55�S  660  0.55�2000  1760 mm - Giá trị mômen nhịp: + Do tải tàu: � � p M LL   �� LL �(1 IM) �m� �� b1 �(2�S  b1)  (S  2�L  b1)2 � � � � � * Trạng thái giới hạn cường độ:   1.16 ;  LL  1.75; IM  0.25 ; m  1.2 � 65.80 M uLL  1.16�� 1.75�(1 0.25) �1.2� �� 532�(2�2000  532) � � SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 10 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ I.6.3.3.Kiểm tra sức kháng nén dọc trục Diện tích cột chịu nén: A  �(b t t p )  (18 �t w  d ).t w  �(150 �14)  (18 �15  200) �15  15, 450 mm Trong đó: d0 : khoảng cách sườn tăng cường gối (tính từ tim đến tim) Thay số: - Xác định mơmen qn tính (I):    � 150 15 I  ��14 �150  14 �150 �  2 � 12 - � 470 �153  73,054,687.5 mm � 12 � Bán kính quán tính tiết diện cột: I  A r -  73,054,687.5  68.76 mm 15,450 Hệ số độ mảnh: k.L �140 r Trong đó: k: hệ số chiều dài hiệu dụng k = 0.75 L: chiều dài không giằng L = D = 1340 mm Thay số: 0.75 �1340  14.62 �140 � 68.76 Đạt Kiểm tra: Pr  c Pn �Vu Trong : c  0.9 : hệ số sưc kháng nén Xác định Pn:    k.L Fy E .r 0.75 �1340  3.14 �68.76   250 �  0.0271 200000   0.0271 �0.25 � Pn  0.66 �Fy A  0.660.0271 �250 �15, 450  3,819, 250 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Pr  0.9 �3,819, 250  3, 437,325.36 N �884,124N � Thỏa mãn (dầm biên) Pr  0.9 �3,819, 250  3, 437,325.36 N �884,124N � Thỏa mãn (dầm giữa) Tính toán mối nối dầm thép: (mối nối bu lồng cường độ cao) a Tính toán ứng suất cánh bụng: Từ biểu đồ ứng suất tổng giai đoạn ta phân tích biểu đồ ứng suất thành biểu đồ ứng suất khác đơn giản + Biểu đồ 1: có trục trung hòa trùng với trục trung hòa biểu đồ ứng suất giai đoạn + Biểu đồ 2: biểu đồ có dạng hình chữ nhật Sử dụng tam giác đồng dạng ta tính được: Trong đó: B = ft = 234,54 MPa (dầm biên) B = ft = 234,54 MPa (dầm giữa) A = fb = 212,97 MPa (dầm biên) A = fb = 212,97 MPa (dầm giữa) Yo = 882,36mm Yb = 467,44 mm Dc = 713,74mm (dầm biên) Dc = 713,74 mm (dầm giữa) tc = 20 mm Ta được: Y = Yo – Dc - tc = 882,36 –713,74 – 20 = 148,62 mm (dầm biên) Y = Yo – Dc - tc = 882,36 –713,74 – 20 = 148,62 mm (dầm giữa) fw  C  Y 148,62 A  �212,97  67,70 MPa Yb 467,55 (dầm biên) SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Y 148,62 A  �212,97  67,70 MPa Yb 467,55 (dầm giữa) b f1 =A - C =145,27 MPa (dầm biên) fw  C  f1b =A - C =145,27 MPa t f =B +C =302,24 MPa (dầm giữa) (dầm biên) t f =B +C =302,24 MPa (dầm giữa) b Sức kháng tính toán bu lông: * Sức kháng cắt: - Số mặt phẳng cắt cho bu lông: Ns = - Chọn bu lông cường độ cao có: d = 22 mm Cường độ chịu kéo nhỏ bu lông: F ub = 820 MPa - Diện tích bu lông: d2 222 A  3.14 �  3.14 �  379.94 mm2 4 - Khi đường kính ren nằm mặt phẳng cắt sức kháng cắt cho bu lông R nc  0.48�A b.Fub.Ns  0.48�397.94 �820 �2  299088.77 N * Sức kháng trượt: R nt  K h.K s.Ns.Pt Trong đó: + Pt = 176000 N: lực kéo yêu cầu nhỏ + Kh = 1: hệ số kích thước lỗ + Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt Thay soá: R nt  1�0.5�2 �176000  176000 N Gía trị sức kháng nhỏ nhất: R n  min(R n c,R n t )  176000 N c Tính số bu lông cho mối nối dầm: * Tính bu lông cho cánh trên: Lực tải trọng tính toán tác dụng lên cánh trên: N  f1t A c Với: Ac diện tích cánh trên: Ac = bc.tc = 350 x 20 = 7000 mm2 Vậy: N = 302,24 x 7000 = 2,115,680 N (dầm biên) N = 302,24 x 7000 = 2,115,680 N (dầm giữa) Số bulông cần thiết cho mối nối nb: N 2,115,600   12.03 Rn 176,000 bulông (dầm biên) N 2,115,600 nb    12.03 Rn 176,000 bulông (dầm giữa) nb  SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 10 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Để thiên an toàn ta chọn: n b = 16 bu lông, bố trí hàng hàng bulông * Tính bu lông cho cánh dưới: Lực tải trọng tính toán tác dụng lên cánh dưới: N  f1b.(A ff  A ' ) Trong đó: + Af diện tích cánh dưới: Ac = bf.tf = 450 x 20 = 9000 mm2 + A’f diện tích phủ: A’f = b’f.t’f = 550 x 20 = 11000 mm2 Thay soá: N = 145.27 x (9000 + 11000) = 2,905,400 N (dầm biên) N = 145.27 x (9000 + 11000) = 2,905,400 N (dầm giữa) Số bulông cần thiết cho moái noái nb: N 2,905,400   16,5 Rn 176,000 bulông (dầm biên) N 2,905,400 nb    16,5 Rn 176,000 bulông (dầm giữa) nb  Để thiên an toàn ta chọn: n b = 24 bu lông, bố trí hàng hàng bulông * Tính bu lông cho bụng: - Lực dọc tác dụng vào dầm thép tiết diện liên hợp: N  fw.A w Trong đó: + Aw diện tích bụng: Aw = D.tw = 1340 x 15 = 23,100 mm2 Thay soá: N = 44.476 x 20100 = 893,967.60 N (dầm biên) N = 44.476 x 20100 = 893,967.60 N (dầm giữa) - Mômen tác dụng vào dầm thép tiết diện liên hợp: b M  f1b.SNC  145.27�27,137,550.27  3,942,271,928N.mm M  f S b b NC (dầm biên)  145.27�27,137,550.27  3,942,271,928N.mm (dầm giữa) - Momen phân phối nội lực vào cánh bụng: Mômen quán tính bụng so với trục trung hòa: D3.tw � D  �Yo   tc � �.D.tw 12 � � 2 1340 �15 �   �882.36  1340  20 � ��1340 �15 12 � �  3,7151,377,629 mm I SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 11 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Mômen tác dụng vào bụng theo tỷ lệ mômen quán tính: M b  M I I NC 3,751,377,629 =3,942,271,928� 14,047,481, 520  1,052,783, 070 mm4 M b  M I I NC (dầm biên) 3,751,377,629 =3,942,271,928� 14,047,481, 520  1,052,783, 070 mm4 (dầm giữa) - Lực cắt tác dụng vào dầm chính: Vu =884,124N (dầm biên) Vu = 884,124 N (dầm giữa) - Lực cắt tác dụng vào bụng: V N2  Vu2  893,967.602 +884,1242  1,257,319.90 N (dầm biên) V N2  Vu2  893,967.602 +884,1242  1,257,319.90 N (dầm giữa) Chọn số lượng bulông cho bụng: Chọn 96 bu lông cường độ cao d = 22 mm, bên mối nối đặt 48 bulông chia làm n = dãy dãy có 12 bulông, khoảng cách bu lông theo hàng ngang là: b = 90 mm, theo hàng đứng b2 = 110 mm CHI TIẾ T MỐ I NỐ I TỶLỆ1:10 90 x = 270 70 Bả n nố i N-1 Bả n nố i N-2 70 Buloâ ng d = 22 2020 160 E 75 2020 840 1640 110 x 11 = 1210 Bả n nố i N-3 20 202075 70 Bulô ng d = 22 Bả n nố i N-4 70 90 x = 450 90 x = 450 70 Bả n nố i N-5 1200 E SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 12 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ - Khoaûng cách bu lông nhóm: Khoảng cách bu lông 12: l1 = 1100 mm Khoảng cách bu lông 11: l2 = 900 mm Khoảng cách bu lông 10: l = 700 mm Khoảng cách bu lông 9: l4 = 500 mm Khoảng cách bu lông 8: l5 = 300 mm Khoảng cách bu lông 7: l6 = 100 mm - Lực tác dụng vào bu lông (bu lông chịu lực tác dụng lớn nhất) + Do mômen tác dụng: NM  M b.l1 n.(l  l  l32  l 42  l 52  l 62 ) 2 1,052,783,070 �1100 �(1100  9002  7002  5002  3002  1002 )  101,229.14 N (dầm biên)  NM  M b.l1 n.(l  l  l32  l 42  l 52  l 62 ) 2 1,052,783,070 �1100 �(1100  9002  7002  5002  3002  1002 )  101,229.14 N (dầm giữa)  + Do lực cắt tác dụng: V 1,257,319.90   26,194.16 N nb 48 (dầm biên) V 1,257,319.90 NV    26,194.16 N nb 48 (dầm giữa) NV  - Tổng lực tác dụng vào bulông cùng: N ub  N2M  N2V = 101,229.142 +26,194.162 =104,563.25 N (daàm bieân) N ub  N2M  N2V = 101,229.142 +26,194.162 =104,563.25 N (dầm giữa) So sánh với Rn: N ub =104,563.25 N 0.5x1500=750mm momen kháng uốn dầm.Ta chọn tiết diện dầm ngang W760x196 có kích thước sau: - Chiều cao dầm d=770mm - Bề rộng cánh bf=268mm - Bề dày cánh tf=25.4mm - Bề dày bụng tw=15.6mm Dầm có momen kháng uốn: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 14 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ t w (d  2t f )3 �b t d t �  � f f  b f t f (  f ) � �12 12 2 � 2×I x-x � � Wx =  d d �268 �25.43 15.6 �(770  �25.4)3 770 25.4 � �(  2�  268 �25.4 �(  ) � 12 12 2 � �  770  6,159, 464 mm3 �( I.7.2.3.Thiết kế mối nối bulong dầm ngang sườn tăng cường Nội lực thiết kế bulông dầm ngang sườn tăng cường lấy sau: M=0.7Mmax=0.7x 460,508,750 =322,356,125N.mm V=P/2=921,017.5 /2=460,508.75N Chọn hàng bulong có đường kính d=22mm,mỗi hàng có bulơng Khoảng cách hàng bulong 120mm,giữa dãy bulông 80mm Khoảng cách tim bulông đến mép của dầm ngang 60mm Khả chống trượt bulông: R n = Kh x Ks x Ns x P t Trong đó: - Kh = 1: hệ số kích thước lỗ - Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt - Ns=1 :số mặt trượt bulông - Pt = 176,000 N: lực căng yêu cầu tối thiểu � R n  1�0.5 �� 176,000  88, 000 N Khoảng cách bulơng nhóm: Khoảng cách bu lông 6: l1 = 600 mm Khoảng cách bu lông 5: l2 = 360 mm Khoảng cách bu lông 4: l3 = 120 mm SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 15 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ HÌnh 4.5:Bố trí bulơng dầm ngang với sườn tăng cường đầu dầm Lực tác dụng vào bu lơng ngồi (bu lơng chịu lực tác dụng lớn nhất): Do mômen tác dụng: NM  M b.l1 138,560,625�600   82,478N 2 n.(l  l2  l3 ) �(6002  3602  1202 ) Do lực cắt tác dụng: NV  V 197,943.75N   16,495 N nb 12 Tổng lực tác dụng vào bulơng ngồi cùng: N ub  N2M  N2V = 82,4782 +16,4952 =84,111 N So sánh với Rn: N ub =84,111 N Mối nối đủ khả chịu lực I.7.3.Thiết kế khung ngang I.7.3.1.Tải trọng tác dụng nội lực I.7.3.1.1.Tải trọng: Ta giả thiết lực gió tác dụng vào nửa dầm, mặt cầu lan can truyền vào mặt cầu, cịn tải trọng gió tác dụng vào nửa truyền vào cánh Tính lực gió: - Áp lực gió: PD = 0.0024 MPa - Hệ số tải trọng:   1.4 - Chiều cao chắn gió kết cấu: d1 = 2865 mm - Chiều cao chắn gió dầm: d = 1200 mm - Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh dưới: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 16 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM Wbf  - GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ  �PD �d 1.4 �0.0024 �1200   2.016 N/mm 2 Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh trên: � d� Wγtf P � Dd��1  1.4 � � 0.0024 � 2� � 2865 �� �  1200 � 7.6104 N/mm � � I.7.3.1.2.Nội lực: Khoảng cách liên kết ngang: Lb = 3000 mm Lực gió tác dụng vào giằng dưới: Fbf  Wbf �L b  2.016 �3, 000  6, 048N Lực gió tác dụng vào giằng trên: Ftf  Wtf �L b  7.6104 �3, 000  22,831 N Góc giằng xiên phương ngang:=31o Lực gió tác dụng vào giằng xiên: Fd  Ftf 22,831   26, 635 N cosα cos310 I.7.3.2.Kiểm toán giằng Lực gió giằng giả thiết chéo truyền lực gió trực tiếp vào mặt cầu Để cung cấp độ ổn định ngang cho cánh suốt q trình thi cơng ta chọn thép góc 100 x 100 x 10 giằng I.7.3.3.Kiểm tốn giằng Ta sử dụng thép góc cạnh 100 x 100 x 10 có đặc trưng hình học sau: As = 1920 mm2 rmin = 30.4 mm L = 1930 mm Fy = 250 Mpa I.7.3.3.1.Kiểm tra độ mảnh cấu kiện Xét tỷ số: K.L �140 rmin Trong đó: K = 0.75: hệ số chiều dài hiệu dụng Thay số: 0.75 �1930  47.6  140 30.4 Thỏa mãn Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày: b E �k t Fy Trong đó: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 17 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ k = 1.49 : hệ số oằn giằng Thay số: 100 200000  �1.49 �  42.14 � 11.1 250 Thỏa mãn I.7.3.3.2.Kiểm toán cường độ: Xác định Pn: k.L � Fy � � � �.r � E 0.75�1930 � 250 �  0.287 � �� �3.14 �30.4 � 200000   0.287 �2.25 � Pn  0.66 �Fy A  0.660.287 �250 �1920  426,039.97 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9 �426,039.97 =383,435.97 N �6,048 N � Thỏa mãn I.7.3.4.Kiểm toán giằng xiên Ta sử dụng thép góc cạnh 100 x 100 x 10 có đặc trưng hình học sau: As = 1920 mm2 rmin = 30.4 mm L = 1048 mm Fy = 250 Mpa I.7.3.4.1.Kiểm tra độ mảnh cấu kiện Xét tỷ số: K.L �140 rmin Trong đó: K = 0.75: hệ số chiều dài hiệu dụng Thay số: 0.75 �1048  25.86  140 30.4 Thỏa mãn Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày: b E �k t Fy Trong đó: k = 1.49 : hệ số oằn giằng Thay số: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 18 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ 100 200000  �1.49 �  42.14 � 11.1 250 Thỏa mãn I.7.3.4.2.Kiểm toán cường độ: Xác định Pn: k.L � Fy �   � � �.r � E 0.75�1144 � 250 �  0.1 � �� �3.14 �30.4 � 200000   0.08 �2.25 � Pn  0.66 �Fy A  0.660.08 �250 �1144  276,649.28 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9�276,49,28 =248,984,35 N �26,635 N � Thỏa mãn I.7.3.5.Thiết kế mối nối bulong hệ khung ngang sườn tăng cường Chọn bulong có đường kính d=20mm Xác định khả chịu lực bulông: Khả chống trượt: Rnt = Kh x Ks x Ns x Pt Trong đó: - Kh = 1: hệ số kích thước lỗ - Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt - Pt = 142,000 N: lực căng yêu cầu tối thiểu � R nt  1�0.5 �� 142, 000  71, 000 N Xác định số bulông cho liên kết ngang: - Thanh giằng trên: nb  - Thanh giằng xiên: nb  - Ftf 22,831   0.32 R nt 71, 000 bulông Fd 26, 635   0.38 R nt 71, 000 bulông Thanh giằng dưới: nb  Fbf 6, 048   0.08 R nt 71, 000 bulông Vậy ta chọn bulông d = 20 mm cho liên kết giằng trên, giằng xiên giằng SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 19 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ I.8.THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM I.8.1.Mối nối hàn góc chịu kéo nén: Ưng suất nén tác dụng vào mối hàn góc trên: - D 565.6 f t-h  f t � c  217.14 �  209.72 Mpa Dc  t c 565.6  20 (dầm biên) D 569.2 f t-h  f t � c  216.37 �  209.03 Mpa Dc  t c 569.2  20 (dầm giữa) Ưng suất kéo tác dụng vào mối hàn góc dưới: - D  Dc 1140  565.6 f b-h  f b �  243.55 �  227.69 Mpa d  Dc  t c 1200  565.6  20 (dầm biên) D  Dc 1140  569.2 f b-h  f b �  239.76 �  224.06 Mpa d  Dc  t c 1200  569.2  20 (dầm giữa) Ưng suất vị trí mối hàn chồng cánh phủ dầm thép: - D  Dc  t f 1140  565.6  20 f b-h  f b �  243.55 �  235.62 Mpa d  Dc  t c 1200  565.6  20 (dầm biên) D  Dc  t f 1140  569.2  20 f b-h  f b �  239.76 �  231.9 Mpa d  Dc  t c 1200  569.2  20 (dầm giữa) Ta dùng fb-h = 227.69 Mpa (dầm biên) ft-h = 209.72 Mpa (dầm giữa) để kiểm toán Ưng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: 0.75Fy � � 0.75 �250  187.5 Mpa � � f  max �max  f t-h , f b-h   Fy  max �227.69  250  238.85 Mpa � � � �  238.85 Mpa (dầm biên) 0.75Fy � � 0.75 �250  187.5 Mpa � � f  max �max  f t-h , f b-h   Fy  max �224.06  250  237.03 Mpa � � � �  237.03 Mpa (dầm giữa) So sánh: - Dầm biên: f = 238.85 Mpa < Fy = 250Mpa fb-h = 235.62 Mpa < Fy = 250Mpa - Dầm giữa: f = 237.03 Mpa < Fy = 250Mpa fb-h = 231.9 Mpa < Fy = 250Mpa SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 20 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ � Thỏa mãn I.8.2.Mối nối hàn góc chịu cắt: Theo kết tính tốn nội lực vị trí mặt cắt lực cắt gối lớn Do ta dùng lực cắt gối để kiểm toán VSc  2I �0.707D Công thức xác định ứng suất cắt: Trong đó: V: lực cắt vị trí gối theo trạng thái giới hạn cường độ - Vu = 994,685N (dầm biên) - Vu = 1,031,923N (dầm giữa) Sc: momen tĩnh mặt cắt dầm - Sc = 25,405,258 mm3 (dầm biên) - Sc = 25,405,258 mm3 (dầm giữa) I: momen quán tính mặt cắt dầm - IST = 32,823,940,150 mm (dầm biên) - IST = 32,823,940,150 mm (dầm giữa) Chọn đường hàn góc có D = 10mm Thay số ta được:  994, 685 �25, 405, 258  54.45 Mpa �32,823,940,150 �0.707 �10 (dầm biên)  1, 031,923 �25, 405, 258  56.48 Mpa �32,823,940,150 �0.707 �10 (dầm giữa) Ưng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: 0.75Fy � � 0.75 �250  187.5 Mpa � �  tk  max �  max �54.45  250   Fy  152.23 Mpa � � � �  187.5 Mpa (dầm biên) 0.75Fy � � 0.75 �250  187.5 Mpa � �  tk  max �   Fy  max �56.48  250  153.24 Mpa � � � �  187.5 Mpa (dầm giữa) Chọn que hàn theo AWS E7016-X có Fexx = 390Mpa Sức kháng tinh tốn mối hàn phải lấy giá trị giá trị sau: SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 21 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Fy � � 250 Mpa �  tt  �  �  187.2 Mpa 0.6e2 Fexx 0.6 �0.8 �390  187.2 Mpa � � So sánh:  tk  187.5 Mpa   tt  187.2 Mpa Vậy mối hàn đảm bảo khả chịu lực SVTH: PHAN SỸ LIÊM Trang 22 ... Trường hợp có bánh xe xe + Trường hợp có bánh xe xe khác đặt khoảng cách bánh xe 1200 mm + Trường hợp có bánh xe xe đặt khoảng cách bánh xe 1800 mm 3.5.2.1 Xét trường hợp có bánh xe: Hoạt tải:... toán theo sơ đồ: Bản congxon loại dầm Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục sau tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục mặt cầu Hình 3.1: Sơ đồ. .. Diện tích tiết diện (mm2) Momen kháng uốn thớ dầm thép(mm3) Momen kháng uốn thớ dầm thép (mm3) Momen kháng uốn mép BT(mm3) Momen kháng uốn đỉnh BT(mm3) Momen quán tính tiết diện (mm4) Đặc trưng