Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Phần ii thiết kế kỹ thuật 85 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT chơng I Thiết kế dầm thép liên hợp bê tông cốt thép Sè liƯu tÝnh to¸n thiÕt kÕ: l=30m 1.1 SèliƯu chung: - Quy tr×nh thiÕt kÕ: 22TCN 272-05 - ChiỊu dài nhịp: L=33m - Khổ cầu: +2x2.0+ 2x0.5 (m) + Bề rộng phần xe chạy: Bxe= (m) + LỊ ngêi ®i bé: 2x2.0 (m) => ble=2.0 (m) + Ch©n lan can: 2x0.5 (m) => blc= 0.5 (m) - Hoạt tải thiết kế: + Tải trọng HL93: 1.Tổ hợp HL93K: Tổ hợp xe tải thiết kế(Truck) + Tải trọng làn(Lane) 2.Tổ hợp HL93M: Tổ hợp xe trục thiết kế(Tandem) + Tải trọng làn(Lane) + Ngời đI bộ: 3.10-3Mpa = 300daN/m2 1.2 Vật liệu chế tạo dầm: - Thép chế tạo neo liên hợp: fy = 420Mpa - Cốt thép chịu lực mặt cầu: : fy = 420Mpa - Vật liệu bê tông chế tạo mặt cầu: + Cờng độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày: fc= 30Mpa + Trọng lợng riêng be tông: c = 2,5T/m3 = 25kN/m3 + Môđun đàn hồi bê tông: Ec = 0,043 c1,5 fc' = 0,043.25001,5 30 = 28441,8(Mpa) - VËt liÖu thÐp chÕ tạo dầm: Thép bon M270M cấp 250 có thông số kĩ thuật nh sau: 86 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT + Cấp thép: 250 + Giới hạn chảy cđa thÐp: fy = 250 Mpa + Gíi h¹n kÐo đứt thép: fu = 400 Mpa + Môđun đàn håi cđa thÐp: Es = 2.105 Mpa - Liªn kÕt dầm: + Liên kết dầm chủ đờng hàn + Liên kết mối nối dầm bulông cờng độ cao 1.3 Các hệ số tính toán: - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: 1= 1,25 0,9 + Tĩnh tải giai đoạn II: 2= 1,5 0,65 + Hoạt tải HL93 đoàn Ngời: 1,75 vµ 1,0 - HƯ sè xung kÝch: 1+IM = 1,25( tính với xe tải xe 2trục thiết kế) - Hệ số làn: + Theo 22TCN 272-05 hệ số m đợc lấy nh sau: BảNG:Hệ Số LµN m Sè lµn n >3 HƯ số m 1.2 1.0 0.85 0.65 + cầu đợc thiết kế nên ta lấy hệ số m = 1,0 Cấu tạo kết cấu nhịp: 2.1 Chiều dài tính toán KCN: - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp Lnh = 33 (m) - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gèi lÊy a = 0.3 (m) => ChiỊu dµi tính toán nhịp: Ltt = Lnh 2xa = 33- 2x0.3 = 32.4 (m) 2.2 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu: 87 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT - Các kích thớc mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 800 cm +Sè lµn xe thiÕt kÕ: n l = lµn +BỊ réng lỊ ®i bé: ble = 2x200 cm + Bề rộng gờ chắn bánh: bgc = cm + Chiều cao gờ chắn bánh: hgc = cm + BỊ réng ch©n lan can: bclc = 2x50 cm + ChiỊu cao ch©n lan can: hclc = 50 cm + Bề rộng toàn cầu: B cau = 800 + 2x200 +2x50 = 1300cm + Sè dÇm chđ thiÕt kÕ: n=6 + Khoảng cách tim dầm: S = 220cm + Chiều dài phần cánh hẫng: de = 100cm - Mặt cắt ngang cầu: 1/2 MặT CắT Tạ I Gố I 1/2 MặT CắT GIữA NHịP Lớ pbê tông nhựa dày 5cm Lớ p bê tông bảo vệdày4cm Lớ p phòng n c dày1cm Lớ pmui luyện dày 2-13cm Vạch sơn Bản mặ t cầudày 20cm 2% 2% Vạch sơn Hình 1: Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp 2.3 Chiều cao dầm chủ: - Trong bớc tính toán sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo c«ng thøc: Hsb ≥ => Hsb ≥ 30 L ⇒ Chiều cao dầm thép: 88 *32.4 = 1.08 m 30 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT + Chiu cao bụng : D w = 150cm + Chiều dày cánh trên: t w = 3cm + Chiều dày cánh dưới: t b = 3cm + Chiều cao toàn dầm thép: Hsb = 150 + + = 156cm 2.4 Cấu tạo bê tông mặt cÇu: - Kích thước bêtơng xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày bản: t s = ( 16 ÷ 25 ) cm - Theo quy định 22TCN272 – 05 chiều dày bê tơng mặt cầu phải lớn 175 cm.Đồng thời cịn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực ⇒ Ở ta chọn chiều dày bêtông mặt cầu t s = 20cm - Bản bêtơng có cấu tạo dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong trịn khơng cần tạo vút Mục đích việc cấu tạo vút bêtông nhằm tăng chiều cao dầm ⇒ Tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí hệ neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtơng mặt cầu: CÁC KÍCH THƯỚC Chiều dày bê tơng Chiều cao vút Bề rộng vút Chiều dài phần cánh hẫng Chiều dài phần cánh KÍ HIỆU ts th bh d 0e S/ 2.5 Tỉng hỵp kÝch thíc thiÕt kế dầm chủ: - Mặt cắt ngang dầm chủ: 89 GIÁ TRỊ 20 12 12 100 110 ĐƠN VỊ cm cm cm cm cm Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT Hình 3: Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: Dw = 1.550m + Chiều dày bụng: tw = 2cm - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: Do có bêtông chịu nén nên cánh dầm thép cần cấu tạo đủ để bố trí neo liên kết với bêtông, kích thớc cánh thờng nhỏ kích thớc cánh dới: + Bề rộng cánh chịu nÐn: bc = 40cm + Sè tËp b¶n: n = tập + Chiều dày bản: t = 3cm + Tổng chiều dày cánh chịu nén: tc = 1.3 = 3cm - Cấu tạo cánh dới hay cánh chịu kéo: + Bề rộng cánh chịu kÐo: bt = 70cm + Sè tËp b¶n: n = tập + Chiều dày bản: t =3cm 90 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: tt =30cm - Tổng chiều cao dầm thÐp: Hsb = 150 +3 +3 =156cm - CÊu t¹o bêtông: chiều dày bản: ts =20cm chiều cao vút bản: th = 12cm - Chiều cao toàn dầm liên hợp : Hcb = 156 + 12 + 20 = 188cm Xác định đặc trng hình học mặt cắt dầm chủ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp: Giả thiết cầu đợc thi công theo biện pháp lắp ghép cần cẩu lao kéo dọc nên cầu dầm liên hợp làm việc theo giai đoạn : - Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép + Mặt cắt tính toán: mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính toán: ( tĩnh tải giai đoạn I) Trọng lợng thân dầm Trọng lợng hệ liên kết dọc liên kết ngang Trọng lợng bêtông phần bêtông đợc đổ với - Giai đoạn II: mặt cầu đà đạt đợc cờng độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT + Mặt cắt tính toán mặt cắt liên hợp Thép- BTCT + Tải trọng tính toán: 1.Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm trọng lợng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh( phận đợc đổ bêtông lắp ghép sau tháo dỡ ván khuôn bêtông mặt cầu) 2.Hoạt tải - Mặt cắt làm việc: 91 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT tw tt Hcb I tw Hsb Hsb Dw I Dw Dc1 I II Y1 I II th Z1 Dc2 bh tc Yr bc Y1 bc ts bs tt bt bt Hình 4a: Mặt cắt tính toán GĐI Hình 4b: Mặt cắt tính toán GĐII 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I: - Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép đổ bêtông mặt cầu, nhiên dầm thép mặt cầu chưa tạo hiệu ứng liên hợp - Mặt cắt tính tốn: Mặt cắt dầm thép - Diện tích mặt cắt A NC = b c t c + D w t w + b t t t = 40 × + 150 × + 70 × = 630cm - Xác định mômen tĩnh tiết diện với trục qua đáy dầm thép t t D So = b c t c H sb − c ÷+ D w t w w + t t ÷+ b t t t t 2 92 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 3 150 So = 40 × 156 ữ+ 150 ì ì + ÷+ 70 × × = 42255cm 2 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I Y1 = So 42255 = = 67.071cm A NC 630 - Chiều cao sườn dầm chịu nén D c1 = H sb − t c − Y1 = 156 − − 67.071 = 85.929cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yt1 = H sb − Y1 = 156 − 67.071 = 88.929cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yb1 = Y1 = 67.071cm - Xác định mơmen qn tính mặt cắt dầm TTH I-I + Mơmen qn tính bụng: t w Dw3 D Iw = + t w D w ( w + t t − Y1 ) 12 2 × 1503 150 = + × 150 ì + 67.071 ữ = 598330.1cm 12 + Mơmen qn tính cánh Icf = bc t 3c t + b c t c (H sb − Y1 − c ) 12 2 40 × 33 3 = + 40 ì ì 156 67.071 ữ = 917340.6cm 12 2 + Mơmen qn tính cánh bt t 3t t t 70 × 33 I tf = + b t t t (Y1 − ) = + 70 × × (67.071 − ) 12 12 = 903076.1cm + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép I NC = I W + Icf + I tf = 598330.1 + 917340.6 + 903076.1 93 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ ¸N TèT = 2418746.8cm - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép TTH I-I tc DC1 SNC = b c t c H sb − Y1 − ÷+ t w 2 3 85.9292 = 40 × ì 156 67.071 ữ+ ì = 17875.15cm 2 - Mơmen qn tính mặt cắt dầm thép trục Oy t c b3c D w t 3w t t b3t × 403 150 × 23 × 703 IY = + + = + + = 101850.0cm 12 12 12 12 12 12 - Bảng kết tính tốn ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I CÁC KÍCH THƯỚC Diện tích mặt cắt dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt đáy dầm Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I Mơmen qn tính phần bụng Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt TTH I-I MMQT măt cắt trục Oy KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ANC 630 So 42255 Y1 67.07 Y1t 88.93 Y1b 67.07 Iw 598330.10 Icf 917340.61 Itf 903076.07 INC 2418747 SNC 17875.15 Iy 101850 3.3 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn II: 3.3.1 Mặt cắt tính toán: 94 ĐƠN VỊ cm2 cm3 cm cm cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm3 cm3 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 13 TNH TOÁN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG 13.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN LIÊN KẾT 13.1.1 Lực gây trượt cánh bụng - Sơ đồ tính P H a2 λ=a2+2H - Cơng thức tính tốn: II II' II' h II II VttIScI Vtt ( Sc + Ss ) Vtt ( Sc + Ss ) T= + + ( kN m ) I NC ILT IST Trong đó: + VttI : Lực cắt tĩnh tải giai đoạn I VttI = 369.49kN + VttI : Lực cắt tĩnh tải giai đoạn II VttI = 148.45kN + Vtth : Lực cắt hoạt tải Vtth = 672.01kN + ScI : Mômen tĩnh tải cánh nén TTH I – I : t 3 ScI = b c t c H sb − Y1 − c ÷ = 40 × × 156 − 67.071 − ÷ = 10491.4cm 2 2 + ScII : Mômen tĩnh cánh nén TTH mặt cắt LH ngắn hạn t 3 ScII = b c t c H sb − Y1 − Z1 c ữ = 40 ì ì 156 − 67.071 − 54.31 − ÷ = 3974.765cm 2 2 + ScII' : Mômen tĩnh cánh nén TTH mặt cắt LH dài hạn t 3 ScII' = b c t c H sb − Y1 − Z1' − c ữ = 40 ì ì 156 67.071 − 28.59 − ÷ = 7061.077cm + SsII : 2 2 Mômen tĩnh bê tông TTH mặt cắt LH ngắn hạn SsII = 34212.5cm 184 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT + SsII' : Mômen tĩnh bêtông TTH mặt cắt LH dài hạn SsII' = 18009.3cm + I NC : Mơmen qn tính mặt cắt dầm thép I NC = 2418747cm + IST :Mơmen qn tính mặt cắt LH ngắn hạn IST = 6182513cm + I LT : Mômen quán tính mặt cắt LH dài hạn I LT = 4395649cm Vậy ta có: ⇒ 369.49 × 10491.4 148.45 × ( 7061.077 + 18009.3) + + 2418747 4395649 672.01 × ( 3974.765 + 34212.5 ) + = 6.60 kN cm = 660 kN m 6182513 T= 13.1.2 áp lực phân bố tải trọng bánh xe - Công thức tính tốn: V= αγ ( + IM ) P λ Trong đó: + P: áp lực bánh xe P = 145 = 72.5kN + γ : Hệ số tải trọng γ = 1.75 + 1+ IM: Hệ số xung kích (1+ IM ) = 1.25 + λ : Là chiều dài đặt tải λ=a +2H + α : Hệ số tiếp xúc cánh bụng α = 1.0 + H: Chiều dày mặt cầu lớp phủ mặt cầu H = t s + t h + h mc + t c = 20 + 12 + 12 + = 47cm + a2: Chiều dài tiếp xúc vệt bánh xe với mặt đường a = 0.2m = 20cm ⇒ λ= a +2H = 20 +2 ×47 =114cm - Áp lực phân bố tải trọng bánh xe : V= αγ ( + IM ) P 1.0 × 1.75 × 1.25 × 72.5 = = 1.3912 kN cm = 139.12 kN m λ 114 13.2 XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO ĐƯỜNG HÀN 13.2.1 Cường độ đường hàn góc - Cơng thức tính tốn: 185 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 0.58v A g f y R r = 0.60ϕe2f exx Trong đó: + ϕv : Hệ số sức kháng cắt ϕv = 1.0 fy: Cường độ chảy nhỏ cấu kiện liên kết fy = 345 Mpa Ag: Diện tích tiết diện nguyên chịu cắt cấu kiện liên kết fexx fexx: Cường độ phân loại thép đường hàn(Mpa), que hàn E70XX có cường độ = 485 Mpa ϕe2 : Hệ số sức kháng thép hàn ϕe2 = 0.8 - Vậy ta có cường độ tính tốn đường hàn là: R r = 0.60 × 0.8 × 485 = 232.80Mpa = 232.8 ×103 kN m 13.2.2 Xác định chiều cao đường hàn - Chiều cao tính tốn đường hàn: τdh = T2 + V2 T2 + V2 ≤ R gr ⇒ t dh ≥ 2t dh 2R gr - Vậy ta có chiều cao tối thiểu đường hàn : t dh ≥ T2 + V2 6602 + 139.122 = = 0.00145m = 1.45mm 2R gr × 232.8 × 103 - Chiều cao tính tốn nhỏ cạnh đường hàn: w t dh β sin α Trong đó: + t dh : Chiều cao tính tốn đường hàn + w : Chiều cao nhỏ cạnh đường hàn + α : Góc nghiêng mặt đường hàn với cạnh đường hàn α = 45o + β : Hệ số phụ thuộc vào phương pháp hàn loại đường hàn (Tra bảng) Bảng xác định hệ số: β Tỉ số cạnh đường hàn a/b 1.0 HÀN TAY VÀ BÁN TỰ ĐỘNG Mặt phẳng Mặt lõm 0.7 0.4 186 HÀN TỰ ĐỘNG Mặt phẳng Mặt lừm 1.0 0.7 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 1.5 2.0 ≥ 2.5 0.8 0.9 0.9 0.6 0.7 0.8 1.0 1.0 1.0 0.9 1.0 1.0 Tra bảng ứng với trường hợp hàn tay đường hàn lõm ta có β = 0.4 Vậy chiều cao tối thiểu cạnh đường hàn : w t dh 1.24 = = 5.12mm β sin α 0.4 × sin 45o Chọn thiết kế đường hàn : w = 20mm 14.TÝnh to¸n mèi nèi dầm 14.1 Khả chịu lực bulông : - Bulông sử dụng mối nối dầm bulông cường độ cao, khả chịu lực bulơng sức kháng trượt ma sát tập thép liên kết lực kéo trước thân bulông - Sức kháng trượt danh định bulông liên kết ma sát lấy sau: R n = K h K s N s Pt - Sức kháng trượt tính tốn: Trong đó: R r = ϕR n + Ns : Số mặt ma sát bulông (thực tế số mặt cắt bulông) + Pt : Lực căng tối thiểu yêu cầu bulơng (Kn).Tra bảng + K h : Hệ số kích thước lỗ (Tra bảng) + K s : Hệ số điều kiện bề mặt.Tra bảng + ϕ : Hệ số sức kháng trượt ϕ = 1.0 - Lực kéo nhỏ yêu cầu bulông, tra theo bảng sau : LỰC KÉO NHỎ NHẤT YÊU CẦU CỦA BU LÔNG ( Pt ) Đường kính Lực kéo yêu cầu Pt (kN) Bulông M164 (A325) Bulông M253 (A490M) bulông (mm) 16 20 22 24 91 142 176 205 187 114 179 221 257 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 27 30 36 267 326 475 334 408 595 - Hệ số kích thước lỗ.tra theo bảng sau : HỆ SỐ KÍCH THƯỚC LỖ ( Kh ) - Hệ số điều mặt,tra theo HỆ SỐ BỀ LOẠI LỖ Cho lỗ tiêu chuẩn Cho lỗ cỡ khía rãnh ngắn Cho lỗ khía rãnh dài rãnh vng góc với phương lực Cho lỗ khía rãnh dài với rãnh song song với phương lực ĐIỀU KIỆN BỀ MẶT Cho điều kiện bề mặt loại A Kh 1.00 0.85 0.70 0.60 kiện bề bảng sau : MẶT ( Ks ) Ks 0.33 0.50 0.33 Cho điều kiện bề mặt loại B Cho điều kiện bề mặt loại C Trong đó: + Loại A: Làm lớp bẩn, không sơn, bề mặt làm thổi với loại lớp phủ loại A + Loại B: Bề mặt làm thổi có lớp phủ loại B + Loại C: Bề mặt mạ kẽm nóng làm nhám bàn chải sắt sau mạ - Chọn bu lông thiết kế cho mối nối sau : + Loại bu lông thiết kế A325M + Đường kính bu lơng : d = 24mm = 2.4cm + Đường kính lỗ đinh : d lo = 26mm = 2.6cm - Bảng tính kết sức kháng trượt bulông CÁC ĐẠI LƯỢNG Loại bu lơng thiết kế Đường kính thân bu lơng Đường kính lỗ bu lông Lực kéo tối thiểu bulông Hệ số kích thước lỗ ( lỗ tiêu chuẩn ) 188 KÍ HIỆU GIÁ TRỊ A325M d d lo Pt Kh 205 1.00 ĐƠN VỊ cm cm kN Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT iu kin b mt loại Hệ số điều kiện bề mặt Số mặt cắt qua thân bu lông Sức kháng trượt danh định bu lông Hệ số sức kháng trượt Sức kháng trượt tính tốn bu lơng A Ks Ns Rn 0.33 135.3 ϕ Rr 1.0 135.3 Mặt kN kN - Sức kháng trượt danh định bu lông : Rn = K h K s N s Pt = 1.0 × 0.33 × × 205 = 135.3kN - Sức kháng trượt tính tốn bu lơng : Rr = Rn = 1.00 ì 135.3 = 135.3kN 14.2 Tínhtoán mối nối bụng: 14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm: - Để đảm bảo khai thác tốt tăng cường độ cứng cho dầm thép nhờ hiệu ứng vòm cầu nên thiết kế với độ vồng ngược Giá trị độ vồng ngược lấy hợp lý là: ∆ v = ∆ DC + ∆ DW + ∆ LL Trong đó: + ∆ v : Độ vồng thiết kế KCN + ∆ DC : Độ võng KCN tĩnh tải tiêu chuẩn GĐI ∆ DC = 5.412cm + ∆ DW : Độ võng KCN tĩnh tải tiêu chuẩn GĐII ∆ DW = 0.997cm + ∆ LL : Độ vồng kết cấu nhịp hoạt tải ∆ LL = 2.757cm - Xác định độ vồng thiết kế: + Độ vồng hoạt tải tiêu chuẩn: ∆ LL = 2.757cm ⇒ Độ vồng tính tốn: 1 ∆ v = ∆ DC + ∆ DW + ∆ LL = 5.412 + 0.997 + × 2.757 = 7.788cm 2 ⇒ Độ vng thit k: tkv = 10cm 189 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM §å ¸N TèT - Tạo độ vồng mối nối dầm : Dầm cấu tạo từ đoạn ,mỗi đoạn dài 11m.Như để tạo độ vồng mối nối ta phải đặt đoạn dầm đầu nghiêng đọan dầm đặt thẳng để tạo độ vồng thiết kế 100mm.Khi mối nối dầm có cấu tạo sau : 1 2 4 3 14.2.2.Cấu tạo mối nối bụng - Trong thiết kế mối nối dầm ta thường chọn cấu tạo táp bố trí bu lơng mối nối trước sau kiểm tra khả chịu lực bu lông ,thông thường ta cần kiểm tra khả chịu lực bu lông chịu lực bất lợi - Bố trí bu lơng mối nối bụng : + Số cột bu lông : n c = cột + Số hàng bu lông : n h = 13 hàng + Tổng số bu lông bên mối nối : n = ×13 = 39 bu lơng + Khoảng cánh cột bu lông : a c = 8cm + Khoảng cánh hàng bu lông : a h = 10cm + Khoảng cánh từ tim bu lơng ngồi đến mép thép : a mep = 5cm 190 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT - Kích thước táp : + Chiều dày táp : t = 2cm + Bề rộng táp : b bt = × ( − 1) × + × 5 + = 53cm + Chiều cao táp : h bt = ( 13 − 1) × 10 + × 5 = 130cm Bảng tọa độ hàng bu lông : Cột Hàng Tổng 2 x(cm) y (cm) -8 60 -8 50 -8 40 -8 30 -8 20 -8 10 -8 r (cm2) 3664 2564 1664 964 464 164 64 9548 x(cm) y (cm) 60 50 40 30 20 10 0 r (cm2) 3600 2500 1600 900 400 100 9100 x(cm) y (cm) 60 50 40 30 20 10 r2 (cm2) 3664 2564 1664 964 464 164 64 9548 + Tổng bình phương khoảng cách từ bulông đến gốc toạ độ: ∑r i = × ( 9548 + 9100 + 9548 ) = 56392cm +Khoảng cách từ bulông xa đến góc toạ độ là: x max = 8cm; y max = 60cm 2 ⇒ rmax = x max + y max = 82 + 602 = 3664 = 60.53cm +Góc phương bán kính lớn so với trục Ox: x α max = arccos max rmax o ÷ = arccos ÷ = 82.41 60.53 14.2.3 KiĨm toán khả chịu lực bulông: - Gi Mtt Vtt nội lực tính tốn lớn mặt cắt nối dầm (mặt cắt III-III).Ta có: + M tt = 10003.26kNm + Vtt = 519.62kN 191 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM §å ¸N TèT - Lực tác dụng lên mối nối : Sườn dầm chịu phần mômen M tt theo tỉ lệ mơ men qn tính tiết diên sườn dầm với tiết diện toàn dầm chủ toàn lực cắt V tt Như lực tác dụng vào mối nối sườn dầm là: + Lực cắt: Vw = Vtt = 519.62kN + Mômen : M w = Iw M tt I Trong đó: + Vw: Lực cắt bụng chịu + Vtt : Lực cắt tính tốn vị trí mối nối + Mtt : Mơmen tính tốn vị trí mối nối + Mw : Mômen bụng chịu + Iw : Mômen quán tính tiết diện bụng Iw = t w d 3w × 1503 = = 562500cm 12 12 + I : Mơmen qn tính tiết diện dầm chủ lấy mơ men qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn IST = 6182513cm ⇒ Ta có : Mw = Iw 562500 M tt = × 10003.26 = 910.12kNm I 6182513 - Lực cắt coi phân bố cho hàng đinh nên có n đinh đinh chịu lực: TV = Vw 519.62 = = 13.32kN n 39 - Lực tác dụng lên đinh chịu lực bất lợi mômen M là: 2 M w rmax M w x max + y max 910.12 × 102 × 60.53 TM = = = = 97.69kN 56392 ∑ ri2 ∑ ( x i2 + yi2 ) Trong đó: + n : Số đinh bố trí bên táp mối nối +xi : Khoảng cách từ hàng đinh thứ i đến trục oy +xmax : Khoảng cách từ hàng đinh xa đến trục oy + yi : Khoảng cách từ hàng đinh thứ I đến trục ox + ymax : Khoảng cách từ hàng đinh xa tới trục ox Phân tích TM thành hai thành phần theo phng x v y ta cú: 192 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ ¸N TèT TMx = TM sin α = 97.69 × sin ( 82.41o ) = 96.84kN TMy = TM cos α = 97.69 × cos ( 82.41o ) = 12.91kN Trong đó: + α : Góc hợp lực TM với trục y α = 82.41o + TMx: Lực tác dụng theo phưong trục x + TMy: Lực tác dụng theo phưong trục y - Lực tác dụng lên đinh xa nhất( đinh chịu lực bất lợi nhất) là: T= (T My + TV ) + TMx = ( 12.91 + 13.32 ) + 96.84 = 100.33kN - Kiểm toán khả chịu lực bu lông xa : T = 100.33kN < R br = 135.3kN ⇒ Kết luận : Mối nối bụng đảm bảo khả chịu lực ⇒ ĐẠT !!! 14.3 Tính toán mối nối cánh 14.3.1 Mối nối cánh - S tớnh: - Lc tỏc dng: Mối nối cánh chịu tác dụng lực dọc: N o N o = f y A fth Trong đó: + fy : Cường độ chảy nhỏ thép f y = 345Mpa = 34.5kN cm + A fth : Tiết diện thu hẹp cánh.Ta dự kiến bố trí cột bulơng mối nối cánh ,khi diện tích thu hẹp cánh xác định sau A fth = b c t c − 4d lo t c = 40 × − × 2.6 × = 88.8cm ⇒ Lực dọc tác dụng lên cánh : N o = f y A fth = 34.5 × 88.8 = 3063.6kN - Xác định số đinh cn b trớ: 193 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT No No 3063.6 ≤ R br ⇒ n ≥ = = 22.64 (bu lông) b n R r 135.3 - Bố trí bu lơng liên kết mối nối cánh : + Số bu lông bố trí : n = 28 bu lơng + Số cột bu lông : nc = cột + Số hàng bu lông : nh = hàng + Khoảng cánh cột bu lông : ac = cm + Khoảng cánh hàng bu lông : ah = cm + Khoảng cánh từ tim bu lông đến mép thép : a mep = 4.5cm + Khe hở mép dầm thép : a k = 2.4cm (đây khe hở đảm bảo cho việc tạo độ vồng mối nối) - Cấu tạo táp nối cánh : + Chiều dày táp : t = cm + Bề rộng táp : b nbt = 40cm + Bề rông táp : b btt = 16cm + Chiều dài táp : L bt = × ( − 1) × + × 5 + 2.4 = 118.4cm ⇒ Cấu tạo mối nối cánh 194 Trêng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 14.2.2 Mối nối cánh dới - Sơ đồ tính: - Lực tác dụng: Mối nối cánh chịu tác dụng lực dọc: N o N o = f y A fth Trong đó: + fy : Cường độ chảy nhỏ thép f y = 345Mpa = 34.5kN cm + A fth : Tiết diện thu hẹp cánh.Ta dự kiến bố trí cột bulơng mối nối cánh ,khi diện tích thu hẹp cánh xác định sau A fth = b c t c − 6d lo t c = 70 × − × 2.6 × = 163.2cm ⇒ Lực dọc tác dụng lên cánh : N o = f y A fth = 34.5 × 163.2 = 5630.4kN 195 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT - Xác định số đinh cần bố trí: No No 5630.4 ≤ R br ⇒ n ≥ = = 41.64 (bu lông) n R br 135.3 - Bố trí bu lơng liên kết mối nối cánh : + Số bu lơng bố trí : n = 42 bu lông + Số cột bu lông : nc = cột + Số hàng bu lông : nh = hàng + Khoảng cánh cột bu lông : ac = 10 cm + Khoảng cánh hàng bu lông : ah = cm + Khoảng cánh từ tim bu lơng ngồi đến mép thép : a mep = 5cm + Khe hở mép dầm thép : a k = 1.0cm (đây khe hở đảm bảo cho việc tạo độ vồng mối nối) - Cấu tạo táp nối cánh : + Chiều dày táp : t = cm + Bề rộng táp : b nbt = 70cm + Bề rông táp : b btt = 30cm + Chiều dài táp : L bt = × ( − 1) × + ì + = 117cm 196 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 197 Trờng đại học gtvt Khoa công trình NGHIệP môn CầU HầM Đồ áN TốT 198