THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 13: LAN CAN Highway bridge design specification - Part 13: Railings

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11823-13:2017 THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 13: LAN CAN Highway bridge design specification - Part 13: Railings MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẠM VI ÁP DỤNG TÀI LIỆU VIỆN DẪN THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA YÊU CẦU CHUNG VẬT LIỆU CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ CÁC HỆ SỐ SỨC KHÁNG 6.1 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ 6.2 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT LAN CAN ĐƯỜNG Ô TÔ 7.1 HỆ THỐNG LAN CAN 7.1.1 Tổng quát 7.1.2 Lan can đường đầu cầu 7.1.3 Xử lý vùng đầu 7.2 TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN CẤP THỬ NGHIỆM 7.3 THIẾT KẾ LAN CAN 7.3.1 Tổng quát 7.3.1.1 Áp dụng hệ thống thử nghiệm 7.3.1.2 Hệ thống 7.3.2 Kích thước hình học liên kết neo 7.3.2.2 Phân cách cấu kiện lan can 7.3.2.3 Neo 7.3.3 Lực thiết kế lan can đường ô tô 7.3.4 Quy định thiết kế lan can 7.3.4.1 Lan can bê tông 7.3.4.2 Lan can dạng cột dầm chắn ngang 7.3.4.3 Lan can dạng tổ hợp tường phịng hộ bêtơng với lan can kim loại 7.3.5 Thiết kế phần hẫng mặt cầu 7.3.5.1 Các trường hợp thiết kế 7.3.5.3 Mặt cầu đỡ lan can dạng cột dầm chắn LAN CAN ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI BỘ 8.1 HÌNH HỌC 8.2 TẢI TRỌNG THIẾT KẾ LAN CAN ĐƯỜNG XE ĐẠP 9.1 TỔNG QUÁT 9.2 HÌNH HỌC 9.3 HOẠT TẢI THIẾT KẾ 10 LAN CAN DÙNG KẾT HỢP 10.1 TỔNG QUÁT 10.2 HÌNH HỌC 10.3 HOẠT TẢI THIẾT KẾ 11 BÓ VỈA VÀ LỀ ĐƯỜNG ĐI BỘ 11.1 TỔNG QUÁT 11.2 LỀ ĐƯỜNG ĐI BỘ 11.3 XỬ LÝ ĐẦU CÁC LAN CAN Lời nói đầu TCVN 11823 - 13: 2017 biên soạn sở tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng sức kháng AASHTO (AASHTO, LRFD Bridge Design Specification) Tiêu chuẩn Phần thuộc Bộ tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bao gồm 12 Phần sau: - TCVN 11823-1:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 1: Yêu cầu chung - TCVN 11823-2:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 2: Tổng thể đặc điểm vị trí - TCVN 11823-3:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 3: Tải trọng Hệ số tải trọng - TCVN 11823-4:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 4: Phân tích Đánh giá kết cấu - TCVN 11823-5:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 5: Kết cấu bê tông - TCVN 11823-6:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 6: Kết cấu thép - TCVN 11823-9:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 9: Mặt cầu Hệ mặt cầu - TCVN 11823-10:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 10: Nền móng - TCVN 11823-11:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 11: Mố, Trụ Tường chắn - TCVN 11823-12:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 12: Kết cấu vùi Áo hầm - TCVN 11823-13:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 13: Lan can - TCVN 11823-14:2017 Thiết kế cầu đường - Phần 14: Khe co giãn Gối cầu Tiêu chuẩn kỹ thuật thi cơng tương thích với Bộ tiêu chuẩn Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO LRFD (AASHTO LRFD Bridge construction Specifications) TCVN 11823-13: 2017 Bộ Giao thông vận tải tổ chức biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 13: LAN CAN Highway Bridge Design Specification - Part 13: Railings PHẠM VI ÁP DỤNG Tiêu chuẩn dùng để thiết kế lan can cầu đường xây dựng cầu đường cải tạo thấy thay lan can cần thiết TÀI LIỆU VIỆN DẪN Các tài liệu cần thiết việc áp dụng tiêu chuẩn Các tài liệu viện dẫn trích dẫn từ vị trí thích hợp văn tiêu chuẩn ấn phẩm liệt kê Đối với tài liệu có đề ngày tháng, sửa đổi bổ sung sau ngày xuất áp dụng cho Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn sửa đổi, bổ sung Đối với tiêu chuẩn khơng đề ngày tháng dùng phiên - TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 4954:05 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế - TCVN 5408:2007 Lớp phủ kẽm nhúng nóng bề mặt sản phẩm gang thép- Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử - TCVN 1651: 2008 - Thép cốt bê tông lưới thép hàn - TCVN 5664:2009 - Tiêu chuẩn quốc gia, Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa - TCVN 9386:2012- Thiết kế cơng trình chịu động đất - TCVN 9392:2012- Thép cốt bê tông- Hàn hồ quang - TCVN 9393: 2012- Cọc- Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục - TCVN 10307:2014- Kết cấu cầu thép - Yêu cầu kỹ thuật chung chế tạo, lắp ráp nghiệm thu - TCVN 10309:2014- Hàn cầu thép - Quy định kỹ thuật - AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications (Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO) - ASTM D3966 Standard Test Methods for Deep Foundations Under Lateral Load (Tiêu chuẩn phương pháp thí nghiệm móng sâu chịu tải trọng ngang) - ASTM D5818 Standard Practice for Exposure and Retrieval of Samples to Evaluate Installation Damage of Geosynthetics (Tiêu chuẩn thực hành phương pháp rải thu hồi để đánh giá hư hỏng thi công vải địa kỹ thuật) - ASTM D 5261 Standard Test Method for Measuring Mass per Unit Area of Geotextile (Tiêu chuẩn phương pháp thí nghiệm để đo trọng lượng đơn vị diện tích vải địa kỹ thuật - ENV ISO 13438: Geotextiles And Geotextile-related Products - Screening Test Method For Determining The Resistance To Oxidation (Phương pháp thí nghiệm xác định sức kháng chịu o xi hóa vải địa kỹ thuật) THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA 3.1 Gờ chắn bó vỉa (Barrier Curb) - Là hệ thềm phẳng khối xây nhô cao mặt đường ô tô dùng để phân cách lề và/hoặc đường xe đạp; xem Hình 3.2 Lan can xe đạp (Bicycle Railing) - Hệ thống lan can rào chắn, minh hoạ Hình 13.9-1 tạo hướng dẫn vật lý người xe đạp qua cầu nhằm giảm tới mức tối thiểu khả người xe đạp bị rơi lan can 3.3 Lan can đường đầu cầu (Bridge Approach Railing) - Hệ thống hộ lan bên mép đường, đặt trước kết cấu bắt với hệ thống lan can cầu nhằm đề phòng xe đâm vào đầu lan can tường chắn thấp cầu 3.4 Lan can dùng kết hợp (Combination Railing) - Hệ thống lan can cho xe đạp cho người bộ, minh hoạ Hình 11 12 bổ sung thí nghiệm va xe phù hợp với hệ thống lan can rào chắn xe 3.5 Rào chắn bê tông (Concrete Barrier) - Hệ thống lan can bê tông cốt thép có mặt phía đường tơ thường khơng phải ln ln có hình dạng nâng cao an tồn 3.6 Tường phịng hộ bê tơng (Concrete Parapet) - Hệ thống lan can bê tông cốt thép, thường xét tường bê tông tăng cường cốt thép cách đầy đủ 3.7 Thử nghiệm xe va đâm vào lan can cầu (Crash Testing of Bridge Railings) - Cách tiến hành loạt thử nghiệm va đập lên nguyên mẫu lan can cầu để đánh giá độ bền công an toàn lan can 3.8 Đủ an toàn chịu va xe (Crashworthy) - Một hệ thống lan can thử nghiệm va chạm thành công với hệ thử nghiệm va xe hành chấp thuận với cấp thí nghiệm u cầu hệ lan can có kích thước hình học kết cấu đánh giá chịu lực hệ thống thử nghiệm chịu va xe 3.9 Lực thiết kế (Design Force) - Một lực tĩnh tương đương đại diện cho lực động xe quy định truyền lực tới hệ thống lan can cách đâm vào lan can theo tốc độ góc ấn định 3.10 Sự xâm phạm (Encroachment) - Sự xâm phạm vào bên vùng quy định, giới hạn hạn chế hệ thống đường bộ, vượt ngang xe đâm vào hệ thống rào chắn Cũng vậy, xâm phạm vào lộ giới loại hình đặc trưng không thuộc kết cấu đối tượng đường 3.11 Vùng đầu (End Zone) - Vùng kề với mối nối mở hệ thống lan can bê tơng địi hỏi có cốt thép thêm 3.12 Đường cấp cao (Expressway) - Đường trục tơ, có lối vào kiểm sốt, có khơng phân hướng xe chạy khơng có giao khác mức nút giao cắt 3.13 Mặt bó vỉa (Face of the Curb) - Bề mặt thẳng đứng nghiêng bó vỉa phía đường tơ 3.14 Đường cao tốc (Freeway) - Đường trục tơ, có lối vào kiểm sốt, phân hướng giao khác mức nút giao cắt 3.15 Các tải trọng hướng dọc (Longitudinal Loads) - Các lực thiết kế nằm ngang đặt song song với hệ thống lan can rào chắn sinh ma sát tải trọng ngang với hệ thống lan can 3.16 Lan can đa dụng (Multiple Use Railing) - Lan can dùng có khơng có đường người nhơ cao 3.17 Lan can cho người (Pedestrian Railing) - Hệ thống lan can rào chắn, minh họa Hình 11, tạo dẫn hướng người qua cầu, nhằm giảm tới mức tối thiểu khả người bị rơi khỏi cầu 3.18 Cột (Post) - Bộ phận đỡ hệ thống lan can thẳng đứng nghiêng để neo cấu kiện lan can với mặt cầu 3.19 Cấu kiện lan can (Rail Element) - Bất kỳ thành phần tạo hệ thống lan can Thông thường, gắn liền với nghĩa phận lan can đặt dọc 3.20 Mức độ nghiêm trọng (Severity) - Đặc điểm mức độ việc, thường gắn liền với đặc trưng tai nạn gây tử vong, thương tích, thiệt hại tài sản tính tiền đánh giá nghiên cứu kinh tế Nó đơi với việc lập mục mức độ tai nạn cho hệ thống lan can đánh biện pháp phịng ngừa mức độ an tồn 3.21 Tốc độ cao/thấp (Speeds - Low/High) - Tốc độ xe theo km/h Các tốc độ thấp thường sử dụng cho lại thành phố nông thôn mà tốc độ ghi rõ cột 70 km/h Các tốc độ cao thường gắn liền với đường cấp cao đường cao tốc, tốc độ ghi cột 80 km/h 3.22 Lan can đường ô tô (Traffic Railing) - Đồng nghĩa với lan can ô tô, dùng lan can lắp đặt cầu kết cấu, khác với tường hộ lan lan can rào chắn giải phân cách nói ấn phẩm khác 3.23 Các tải trọng ngang (Transverse Loads) - Các lực thiết kế nằm ngang đặt thẳng góc lên hệ thống lan can rào chắn 3.24 Lật xe (Vehicle Rollover) - Thuật ngữ dùng mô tả tai nạn xe quay 90 độ quanh trục dọc sau va vào lan can Thuật ngữ sử dụng xe lật va chạm với rào chắn mà va chạm với xe khác 3.25 Đảm bảo an toàn (warrants) - tài liệu cung cấp hướng dẫn cho nhà thiết kế việc đánh giá an tồn lợi ích thiết bị điều khiển giao thơng tính Tài liệu khơng u cầu tuyệt đối, hơn, truyền đạt quan ngại mối nguy hiểm giao thông tiềm tàng YÊU CẦU CHUNG Khi thiết kế cầu, phải xác định yêu cầu đảm bảo an toàn cho lan can cầu Nên chọn loại hình Lan can cầu cho đáp ứng đảm bảo an toàn đầy đủ thiết thực Phải xác định mức độ ngăn chặn lan can phù hợp với vị trí cầu Lan can phải bố trí dọc theo mép kết cấu để bảo vệ cho xe người Các kết cấu hộ lan khác dựng cổng có chiều dài cầu Đường dùng cho người tách khỏi đường xe chạy kề bên gờ bó vỉa, lan can đường tơ lan can dùng kết hợp Hình Trên đường cấp cao nội tốc độ lớn, có bố trí đường người bộ, vùng đường cần tách khỏi đường xe chạy kề bên lan can đường ô tơ loại lan can có cơng kết hợp Hình 1- Đường người Các lan can cầu phần gắn với phần hẫng mặt cầu phải đáp ứng yêu cầu thử nghiệm xe đâm để xác nhận chúng đáp ứng yêu cầu kết cấu hình học mức độ ngăn chặn lan can sử dụng tiêu chuẩn thử nghiệm quy định Điều 7.2 VẬT LIỆU Phải áp dụng qui định Phần 5, Phần tiêu chuẩn Đối với vật liệu dùng hệ thống lan can, trừ có thay đổi khác quy định tiêu chuẩn CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ CÁC HỆ SỐ SỨC KHÁNG 6.1 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ Phải áp dụng trạng thái giới hạn cường độ cách dùng tổ hợp tải trọng thích hợp Bảng Phần tiêu chuẩn tải trọng quy định tiêu chuẩn Các hệ số sức kháng cột phận lan can phải dùng theo quy định Điều 5.4 Phần tiêu chuẩn Điều 5.4 Phần tiêu chuẩn Các tải trọng thiết kế dùng cho lan can người phải theo quy định Điều 8.2 Các tải trọng thiết kế dùng cho lan can xe đạp phải theo quy định Điều 9.3 Các tải trọng người xe đạp phải đặt vào lan can dùng kết hợp quy định Điều 10.3 Các phần hẫng mặt cầu phải thiết kế theo tổ hợp tải trọng cường độ tương ứng quy định Bảng Phần tiêu chuẩn 6.2 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT Các lực truyền từ lan can cầu tới mặt cầu xác định cách phân tích cường độ cực hạn hệ thống lan can cầu, dùng tải trọng quy định Điều 7.3.3 Các lực phải xem tải trọng tính tốn trạng thái giới hạn đặc biệt LAN CAN ĐƯỜNG Ô TÔ 7.1 HỆ THỐNG LAN CAN 7.1.1 Tổng quát Mục đích chủ yếu lan can đường ô tô phải chặn giữ chỉnh hướng xe cộ lệch hướng phạm vi lưu thông cầu Tất hệ thống rào chắn giao thông mới, lan can giao thông, lan can dùng kết hợp phải chứng minh có kết cấu kích thước hình học đủ an tồn xe va đâm Cần xem xét để: • Bảo vệ cho người ngồi xe xe va vào lan can, • Bảo vệ xe khác gần nơi va chạm, • Bảo vệ người tài sản đường xe chạy vùng khác bên cầu, • Có thể nâng cấp lan can tương lai • Hiệu kinh tế lan can, • Dáng vẻ độ thống tầm nhìn từ xe chạy qua Một lan can dùng kết hợp, theo kích thước cho Hình 11 12 thí nghiệm va chạm với lề xem thích hợp để dùng cho đường người rộng 1000 mm hơn, chiều cao bó vỉa cao tới chiều cao sử dụng thí nghiệm Một lan can thiết kế cho nhiều mục đích sử dụng phải chứng minh đủ an toàn va chạm với trường hợp có khơng có lề Lan can kết hợp xe ô tô-người thể Hình dùng đường quy định tốc độ 70 km/h nhỏ cần kiểm tra cấp thử nghiệm cấp thử nghiệm Hình 2- Đường người nhơ cao điển hình 7.1.2 Lan can đường đầu cầu Nên bố trí rào hộ lan đường đầu cầu nơi bắt đầu tất lan can cầu tốc độ cao vùng thành phố Hệ thống hộ lan đường đầu cầu nên bao gồm đoạn chuyển tiếp từ hệ thống rào chặn phòng hộ tới hệ thống lan can cầu cứng có khả chịu lực ngang xe điều khiển Hệ thống tường hộ lan can đầu cầu phải có đầu mút đủ an tồn va chạm 7.1.3 Xử lý vùng đầu Trong vùng thành phố tốc độ cao, đầu tường phong hộ đầu cầu lan can phải có hình dạng, che chắn chắn tơ đủ an tồn 7.2 TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN CẤP THỬ NGHIỆM Khi thiết kế lan can, nên rõ cấp thử nghiệm sau đây: • TL1- Cấp thử nghiệm - thơng thường chấp nhận áp dụng cho công trường với tốc độ quy định thấp lưu lượng xe thấp, cho đường phố khu vực có tốc độ thấp • TL2 - Cấp thử nghiệm - chấp nhận áp dụng cho công trường hầu hết đường địa phương đường thu gom với điều kiện chỗ thuận lợi nơi dự kiến có số lượng nhỏ xe nặng tốc độ quy định giảm • TL3 - Cấp thử nghiệm - chấp nhận áp dụng cho đường cao tốc huyết mạch với hỗn hợp lưu lượng thấp xe tải nặng điều kiện địa điểm thuận lợi • L4 - Cấp thử nghiệm - chấp nhận áp dụng cho đại đa số đường tốc độ cao, đường cao tốc, quốc lộ với hỗn hợp xe tải xe hạng nặng • L5 - Cấp thử nghiệm - chấp nhận áp dụng giống cấp thử nghiệm bốn nơi có xe tải lớn chiếm phần đáng kể lưu lượng xe trung bình hàng ngày nơi điều kiện chỗ bất lợi cho mức ngăn chặn cao lan can Lựa chọn cấp thí nghiệm phải tương ứng với trọng lượng xe, tốc độ va góc va mơ tả Bảng Bảng - Cấp thử nghiệm lan can cầu tiêu chuẩn thí nghiệm va Đặc trưng xe cộ Xe Xe tải thùng Xe tải đơn Xe kéo moóc Xe kéo móoc W (kN) 20 80 220 355 355 B (mm) 1.700 1,700 2,000 2,300 2,450 2,450 2450 G (mm) 550 550 700 1,250 1,630 1,850 2050 Góc va (độ) 20° 20° 25° 15° 15° 15° 15° Cấp thử nghiệm Tốc độ thí nghiệm (km/h) TL1 50 50 50 N/A N/A N/A N/A TL2 70 70 70 N/A N/A N/A N/A TL3 100 100 100 80 N/A N/A N/A TL4 100 100 100 N/A 80 N/A N/A TL5 100 100 100 N/A N/A 80 80 7.3 THIẾT KẾ LAN CAN 7.3.1 Tổng quát Thông thường lan can đường tơ nên có mặt liên tục nhẵn phía xe chạy Các cột trụ thép với cấu kiện lan can nên đặt phía sau mặt lan can Cần ý cấu tạo để chi tiết ngang lan can neo đầu liên tục mặt kết cấu Hệ thống lan can liên kết với mặt cầu phê duyệt sau chứng minh qua thử nghiệm va chạm để thỏa mãn cấp thử nghiệm mong muốn 7.3.1.1 Áp dụng hệ thống thử nghiệm Một hệ thống lan can “Đủ an toàn chịu va xe” (xem Điều 3- Thuật ngữ định nghĩa) sử dụng mà khơng cần có phân tích và/hoặc thử nghiệm thêm, miễn hệ đề xuất lắp đặt chi tiết mà chúng khơng có kết cấu thử nghiệm, chi tiết làm giảm công so với hệ thống lan can thử nghiệm 7.3.1.2 Hệ thống Hệ thống lan can sử dụng, với điều kiện công chấp nhận chứng minh thơng qua thử nghiệm va chạm tồn diện Mẫu thử nghiệm va chạm thiết kế để chịu tải trọng áp dụng theo Điều 7.3 Tiêu chuẩn Phải dự kiến trước cho việc truyền lực từ hệ thống lan can tới mặt cầu Tải trọng lan can lấy theo Điều 7.3 Tiêu chuẩn Trừ có độ dày nhỏ chứng minh thí nghiệm va chạm, độ dày tối thiểu cạnh phần hẫng mặt cầu phải lấy sau: • Đối với phần hẫng mặt cầu bê tông đỡ trực tiếp hệ thống cột: 200mm • Đối với hệ thống cột gắn mặt bên cạnh bản: 300mm • Đối với phần hẫng mặt cầu hỗ trợ gờ lan can rào chắn bê tơng: 200mm 7.3.2 Kích thước hình học liên kết neo 7.3.2.1 Chiều cao tường phòng hộ lan can đường ô tô Chiều cao lan can phải nhỏ 685mm cấp thử nghiệm TL-3, 810mm cấp thử nghiệm TL-4, 1070mm cấp thử nghiệm TL-5 Khơng cần tăng chiều cao dự phịng 75mm gờ dạng an tồn chân lan can xét đến lớp phủ mặt cầu tương lai Chiều cao nhỏ thành bê tông gờ chắn bê tơng có mặt phẳng thẳng đứng phải 685mm Chiều cao lan can kết hợp bê tông tay vịn thép không nhỏ 685mm phải xác định an tồn thơng qua thử nghiệm va chạm với cấp thử nghiệm mong muốn Chiều cao nhỏ lan can đường người xe đạp cần đo bên bề mặt đường người đường xe đạp Các yêu cầu nhỏ hình học lan can dùng kết hợp với yêu cầu đáp ứng thử nghiệm va chạm phải lấy theo quy định Điều 8, 10 7.3.2.2 Phân cách cấu kiện lan can Đối với lan can đường bộ, tiêu chuẩn khoảng trống lớn lan can C, khoảng cách thụt vào khác cột S, khoảng trống lớn lan can phía C b phải dựa theo tiêu chuẩn sau đây: • Bề rộng tiếp xúc lan can với lan can thơng thường lấy theo minh họa Hình 3; • Tổng bề rộng tiếp xúc lan can với xe giới chiều cao Lan can; Σ A không nhỏ 25% tổng • Đối với cột lan can, khoảng trống theo chiều thẳng đứng C khoảng thụt vào S phải nằm bên miền gạch chéo thể Hình 4; • Đối với cột lan can, tổ hợp ( Σ A/H) khoảng thụt vào S phải nằm bên miền gạch chéo thể Hình Hình - Các lan can đường tơ điển hình Hình - Khả tác động bánh xe, đầu xe, mui xe với cột lan can Hình - Tiêu chuẩn khoảng thụt vào S Đối với lan can dùng kết hợp lan can người khoảng trống tối đa thẳng đứng lan can kề cột lan can phải theo quy định Điều 8, 10 7.3.2.3 Neo Các bu lông neo lan can thép phải có cấu tạo dài đủ dính bám cấu tạo đầu móc, chi tiết gắn với chôn vào bê tông kết hợp dạng nêu để bu lông phát huy làm việc đến cường độ chảy Cốt thép tường rào chắn bê tơng phải có chiều dài chơn sâu đủ để phát huy hết cường độ chảy 7.3.3 Lực thiết kế lan can đường tơ Trừ có quy định điều chỉnh Điều này, phải áp dụng trạng thái giới hạn đặc biệt tổ hợp tải trọng tương ứng Bảng Phần tiêu chuẩn Các lực thiết kế lan can tiêu chuẩn hình học phải theo quy định Bảng minh họa Hình Các tải trọng ngang dọc cho Bảng không tính với tải trọng thẳng đứng Chiều cao có hiệu lực lật xe tính sau: He = G − 12WB 2Ft (1) Trong đó: G = chiều cao tâm trọng lực xe phía mặt cầu theo quy định Bảng (mm) W = Trọng lượng xe tương ứng với yêu cầu cấp thử nghiệm theo quy định Bảng (N) B = khoảng cách từ mép đến mép bánh xe trục theo quy định Bảng (mm) Ft = Lực ngang tương ứng với yêu cầu cấp thử nghiệm theo quy định Bảng (N) Các lan can phải thiết kế theo điều kiện: R ≥ Ft (2) Y ≥ He (3) R = ∑ Ri (4) Y = ∑( RiYi ) R (5) đó: với: Ri = sức kháng lan can (N) Yi = khoảng cách từ mặt cầu tới lan can thứ i (mm) Bảng - Các lực thiết kế lan can đường ôtô Các cấp thử nghiệm lan can Các lực thiết kế ký hiệu TL-1 TL-2 TL-3 TL-4 TL-5 Ft Ngang (kN) 60 120 240 240 550 FL Dọc (kN) 20 40 80 80 183 Fv Thẳng đứng (kN) hướng xuống 20 20 20 80 355 Lt vμ LL (mm) 1220 1220 1220 1070 2440 Lv (mm) 5500 5500 5500 5500 12200 He (min) (mm) 460 510 610 810 1070 Chiều cao lan can nhỏ H (mm) 685 685 685 810 1070 Hình - Các lực thiết kế lan can cầu kim loại Vị trí thẳng đứng chiều dài phân bố ngang Tất lực phải đặt vào cấu kiện lan can dọc Việc phân bố tải trọng hướng dọc tới cột phải phù hợp với tính liên tục cấu kiện ngang lan can Việc phân bố tải trọng hướng ngang phải phù hợp với cấu phá hoại giả định hệ thống lan can 7.3.4 Quy định thiết kế lan can 7.3.4.1 Lan can bê tơng Có thể dùng phân tích đường chảy thiết kế cường độ rào chắn tường phòng hộ bê tông cốt thép bê tông dự ứng lực Sức kháng danh định lan can chịu tải trọng ngang R w xác định phương pháp đường chảy sau: • Đối với va xô phần đoạn tường:  RW =   2Lc − Lt     M L2  8M b + 8Mw H + c c H     (6) Chiều dài tường nguy hiểm Lc xảy cấu đường chảy phải lấy bằng: Lc = L1 +  Lt  + 8H ( M b + M w H ) Mc 2 (7) • Với va chạm đầu tường mối nối:  Rw =   2Lc − Lt     M L2  M b + Mw H + c c Mc     (8)  M + Mw H  L L Lc = t +  t  + H  b   Mc 2   đó: Ft = lực ngang quy định Bảng giả định tác động đỉnh tường bê tông (N) H = chiều cao tường (mm) (9) Lc = chiều dài nguy hiểm kiểu phá hoại theo đường chảy (mm) Lt = chiều dài phân bố lực va theo hướng dọc Ft (mm) Rw = tổng sức kháng bên lan can (N) Mb = sức kháng uốn phụ thêm dầm cộng thêm với Mw có, đỉnh tường (N-mm) Mw = sức kháng uốn tường (N-mm/mm) Mc = sức kháng uốn tường hẫng quy định Điều 7.3.5.2 (N-mm/mm) Để dùng Phương trình trên, Me Mw không nên thay đổi nhiều theo chiều cao tường Đối với trường hợp khác, nên dùng phân tích phá hoại theo đường chảy xác 7.3.4.2 Lan can dạng cột dầm chắn ngang Phải thực phân tích phi đàn hồi để thiết kế lan can dạng cột-dầm điều kiện phá hoại Sức kháng danh định tới hạn lan can, R, phải lấy theo trị số nhỏ xác định theo Phương trình 10 11 cho số lượng nhịp lan can khác nhau, N • Đối với dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can lẻ N: R= 16M p + ( N − 1)( N + 1) Pp L (10) 2NL − Lt • Đối với dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can chẵn N: R= 16M p + N Pp L (11) 2NL − Lt L = khoảng cách cột chiều dài nhịp (mm) Mp = sức kháng phi đàn hồi sức kháng đường chảy tất dầm chắn ngang (thanh lan can) tham gia vào khớp dẻo (N-mm) Mpost = sức kháng mô men đàn hồi cột đơn (Nmm) Pp = lực cắt cột đơn tương ứng với Mpost đặt cao độ R = tổng sức kháng cực hạn, tức sức kháng danh định lan can (N) Lt, LL = chiều dài phân bố ngang tải trọng va xe Ft FL (mm) Y phía mặt cầu (N) Sức kháng danh định giới hạn lan can, R, với điều kiện va đâm đầu đơn nguyên lan can làm cho cột lan can bị đổ phải tính theo Phương trình 12 • Với số nhịp lan can bất kỳ, N  N  2M p + 2Pp L ∑ i  R=  i =1  2NL − Li (12) 7.3.4.3 Lan can dạng tổ hợp tường phịng hộ bê tơng với lan can kim loại Sức kháng phận tổ hợp lan can cầu phải xác định theo quy định Điều 7.3.4.1 7.3.4.2 Cường độ chịu uốn lan can phải xác định nhịp R R hai nhịp R’R Sức kháng cột đỉnh tường, Pp’ phải xác định sức kháng bu lông neo cột Sức kháng tổ hợp tường phòng hộ lan can phải lấy theo sức kháng nhỏ xác định theo hai phương thức phá hoại thể Hình Hình 7- Lực va nhịp lan can loại lan can tổ hợp tường bê tông lan can kim loại Hình - Lực va cột loại lan can tổ hợp tường bê tông lan can kim loại Khi xe va vào nhịp lan can kim loại, minh họa Hình 7, sức kháng uốn lan can, RR’ cường độ lớn tường bê tông R W, phải cộng với để xác định sức kháng tổ hợp R chiều cao hữu hiệu, Y tính theo: R = RR + RW Y = RR H R + RW HW R (13) (14) đó: RR = khả chịu lực cực hạn lan can nhịp (N) RW = khả cực hạn tường theo quy định Điều 7.3.4.1 (N) HW = chiều cao tường (mm) HR = chiều cao lan can (mm) Khi xe va vào cột, minh họa Hình 8, tổng hợp cường độ lớn nhất, R , phải lấy tổng khả chịu lực cột Pp, cường độ lan can, R'R cường độ tường chiết giảm R'w đặt chiều cao Y R = PP + R 'R +R 'W Y= với: Pp H R + R 'R H R + R 'W HW R (15) (16) R 'W = RW HW − PpH R (17) HW đó: Pp = sức kháng cực hạn theo hướng ngang cột (N) R’R = sức kháng cực hạn theo hướng ngang lan can qua hai nhịp (N) RW = sức kháng cực hạn hướng ngang tường theo quy định Điều 7.3.4.1 (N) R’W = khả chịu lực tường, giảm để chịu tải trọng cột (N) 7.3.5 Thiết kế phần hẫng mặt cầu 7.3.5.1 Các trường hợp thiết kế Phần hẫng mặt cầu phải thiết kế với trường hợp xem xét cách riêng rẽ sau: • Trường hợp thiết kế 1: lực ngang dọc quy định Điều 7.3.3 - Tổ hợp trạng thái giới hạn đặc biệt II • Trường hợp thiết kế 2: lực thẳng đứng quy định Điều 7.3.3 - Tổ hợp trạng thái giới hạn đặc biệt II • Trường hợp thiết kế 3: tải trọng quy định Điều 6.1 Phần tiêu chuẩn chất lên phần hẫng - trạng thái giới hạn cường độ I Đối với Trường hợp thiết kế 2, hệ số tải trọng cho tĩnh tải γ p phải lấy 1,0 Tổng ứng lực nhân hệ số phải lấy sau: Q = Ση i γ i Qi (18) ηi = Hệ số hiệu chỉnh tải trọng quy định Điều 4.2 Phần tiêu chuẩn γi = Hệ số tải trọng quy định Bảng 3, Phần tiêu chuẩn này, trừ có quy định khác Qi = ứng lực tải trọng quy định 7.3.5.2 Mặt cầu đỡ lan can loại tường phịng hộ bê tơng Đối với trường hợp thiết kế 1, phần hẫng mặt cầu thiết kế để tạo sức kháng uốn Ms tính theo N-mm/mm, tác động trùng với lực kéo T tính theo N/mm, theo quy định đây, lớn M s chân tường phòng hộ Lực kéo dọc trục T, lấy theo: T = Rw Lc + 2H (19) Rw = sức kháng tường phòng hộ, quy định Điều 7.3.4.1 (N) Lc = chiều dài nguy hiểm kiểu phá hoại theo đường chảy (mm) H = chiều cao tường (mm) T = lực kéo đơn vị chiều dài mặt cầu (N/mm) Thiết kế phần hẫng mặt cầu theo lực thẳng đứng quy định trường hợp thiết kế phải dựa đoạn hẫng mặt cầu 7.3.5.3 Mặt cầu đỡ lan can dạng cột dầm chắn 7.3.5.3.1 Thiết kế phần hẫng Đối với trường hợp thiết kế 1, mômen Md đơn vị mm lực đẩy đơn vị mm mặt cầu T tính sau: Md = (20) T= (21) Đối với trường hợp thiết kế 2, lực cắt xun thủng mơmen phần hẫng tính theo: Pv = (22) Md = (23) với: b = 2X + Wb ≤ L (24) đó: Mcột = sức kháng uốn cột lan can (N) Pp = lực cắt tương ứng với Mcột (N) X = khoảng cách từ mép đáy cột tới mặt cắt xem xét quy định Hình (mm) Wb = chiều rộng đáy (mm) T = lực kéo mặt cầu (N/mm) D = khoảng cách từ mép ngồi đáy tới hàng bulơng phía cho Hình (mm) L = khoảng cách cột (mm) Lv = chiều dài phân bố theo hướng dọc lực thẳng đứng F v, đỉnh lan can (mm) Fv = lực thẳng đứng xe nằm đỉnh lan can sau tạo lực va F t FL tắt (N) Hình - Chiều dài có hiệu cánh hẫng chịu tải trọng tập trung cột, phương ngang thẳng đứng 7.3.5.3.2 Sức kháng lực cắt xuyên thủng Đối với trường hợp thiết kế 1, lực cắt tính tốn tính theo: Vu = At Fy (25) Sức kháng tính toán phần hẫng mặt cầu chịu lực cắt xuyên thủng xác định theo: Vr = ϕVn (26)  B h   Vn = vc Wb + h + 2 E + +  h 2    (27)  0,332  '  fc ≤ 0,332 fc' v c =  0,166 + β c   (28) B h + ≤B 2 (29) với: β C = Wb / D đó: Vu = Lực cắt nhân hệ số mặt cắt (N) Af = Diện tích cánh cột chịu nén (mm2) Vr = Sức kháng cắt nhân hệ số (N) Vn = Sức kháng cắt danh định mặt cắt xem xét (N) vc = Sức kháng cắt danh định cung cấp ứng suất kéo bê tông (N) h = chiều dày (mm) Wb = chiều rộng đáy (mm) Fy = cường độ chảy cánh cột chịu nén (MPa) b = chiều dài mặt cầu chịu sức chống cột tải trọng cắt = h + Wb = khoảng cách trọng tâm tổng hợp ứng suất kéo nén cột (mm) B βc = Tỉ lệ mặt dài với mặt ngắn vùng chịu tải trọng tập trung diện tích phản lực D db = Khoảng cách từ mép đáy đến hàng bu lông (mm) E = khoảng cách từ mép tới trọng tâm hợp lực ứng suất nén cột (mm) fc' = cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày (MP a) φ = hệ số sức kháng = 1,0 Sự phân bố giả định lực để tính sức kháng lực cắt xuyên thủng minh họa Hình 10 Hình 10 - Trạng thái phá hoại cắt xuyên thủng LAN CAN ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI BỘ 8.1 HÌNH HỌC Chiều cao nhỏ lan can đường người phải 1070 mm tính từ mặt đường người Lan can đường người bao gồm cấu kiện nằm ngang và/hoặc thẳng đứng Khoảng hở tịnh cấu kiện lan can phải đảm bảo cầu đường kính 150 mm khơng thể lọt qua Khi dùng hai loại cấu kiện nằm ngang thẳng đứng khoảng hở tịnh 150 mm phải áp dụng phần lan can phía thấp 685 mm khoảng cách phần phía phải đảm bảo cầu đường kính 200 mm lọt qua Cần dùng loại đầu lan can bó vỉa có dạng an tồn Lan can nên nhơ mặt ngồi cột và/hoặc đặt thể Hình Các yêu cầu khoảng cách lan can cho không nên dùng cột lan can hàng rào dây xích cột đỡ lưới kim loại Mặt lưới dây xích lưới kim loại khơng nên rộng 50mm 8.2 TẢI TRỌNG THIẾT KẾ Tải trọng thiết kế ngang lan can đường người phải w = 0.37 N/mm, tác động đồng thời theo hai hướng ngang thẳng đứng Ngoài ra, phận theo hướng dọc thiết kế với tải trọng tập trung 890 N, tác động đồng thời với tải trọng điểm theo hướng đỉnh Cột lan can cho người phải thiết kế cho lực tập trung hoạt tải thiết kế tác dụng theo hướng ngang trọng tâm phận theo hướng dọc; với lan can có tổng chiều cao 1500 mm điểm 1500 mm phía bề mặt lề Giá trị lực hoạt tải thiết kế tập trung cho cột lan can, PLL, đơn vị N, tính sau: PLL = 890 + 0.73 L (30) Trong đó: L = Cự ly cột lan can (mm) Tải trọng thiết kế lan can dây xích lưới kim loại phải 7,2x10-4 MPa tác dụng thẳng góc lên tồn bề mặt Việc đặt tải trọng tác dụng phải theo Hình 11, hình dạng phận lan can minh họa Có thể dùng vật liệu tổ hợp vật liệu quy định Điều Hình 11- Các tải trọng lan can đường người - dùng mép đường người giao thông đường ngăn cách với giao thông người lan can đường ôtô, hình dạng lan can minh họa LAN CAN ĐƯỜNG XE ĐẠP 9.1 TỔNG QUÁT Các lan can xe đạp phải dùng cho cầu chuyên dùng thiết kế riêng cho xe đạp cho cầu mà nhận thấy cần thiết phải bảo vệ đặc biệt cho người xe đạp 9.2 HÌNH HỌC Chiều cao lan can đường xe đạp không nhỏ 1070 mm đo từ bề mặt đường xe đạp lăn bánh Chiều cao vùng vùng lan can xe đạp phải 685 mm Các vùng vùng phải có ngang lan can có khoảng cách thỏa mãn quy định tương ứng Điều 8.1 Nếu thấy cần thiết, phải bố trí nẹp nhẵn mềm ốp vào lan can hàng rào với chiều cao đủ cao để bạt mấu lồi phạm vi chiều cao tay người điều khiển ghi đông xe đạp Nếu dùng chắn, lưới thép mặt đặc số lượng ngang lan can giảm bớt 9.3 HOẠT TẢI THIẾT KẾ Khi chiều cao lan can vượt 1370 mm tính từ bề mặt xe lăn bánh, tải trọng thiết kế phải người thiết kế quy định Các tải trọng thiết kế chiều cao lan can xe đạp thấp 1370 mm không nhỏ tải trọng thiết kế quy định Điều 8.2 Ngoại trừ với lan can có tổng chiều cao 1370 mm, thiết kế hoạt tải cho cột phải áp dụng điểm 1370 mm mặt người Vị trí tải trọng tác dụng tải trọng phải theo minh họa Hình 12 Có thể dùng vật liệu tổ hợp nhiều vật liệu quy định Điều Hình 12- Các tải trọng để thiết kế lan can đường xe đạp 10 LAN CAN DÙNG KẾT HỢP 10.1 TỔNG QUÁT Lan can dùng kết hợp phải phù hợp với yêu cầu lan can đường người lan can đường xe đạp, quy định Điều 9, chọn theo lan can thích hợp Phần lan can đường ôtô lan can dùng kết hợp phải theo quy định Điều 10.2 HÌNH HỌC Các điều khoản hình học Điều 7,8 phải áp dụng phần tương ứng chúng lan can dùng kết hợp 10.3 HOẠT TẢI THIẾT KẾ Khơng tính đồng thời tải trọng thiết kế quy định Điều với tải trọng va ôtô 11 BÓ VỈA VÀ LỀ ĐƯỜNG ĐI BỘ 11.1 TỔNG QUÁT Các kích thước theo chiều ngang bề rộng đường xe chạy phải lấy từ đáy mặt bó vỉa Bó vỉa lề đường bên cạnh đường ô tô lưu thông lan can cầu phải xem phần không tách rời lan can phải đảm bảo yêu cầu thử nghiệm va chạm quy định Điều 11.2 LỀ ĐƯỜNG ĐI BỘ Khi bố trí bó vỉa rãnh thoát nước với lề đường đường dẫn đầu cầu chiều cao bó vỉa cho đường người nâng cao cầu không nên cao 200 mm Nếu yêu cầu bó vỉa có rào chắn chiều cao bó vỉa khơng nên thấp 150 mm Nếu chiều cao bó vỉa cầu khác chiều cao bó vỉa ngồi cầu nên làm đoạn chuyển tiếp dài 20 lần chiều cao chênh lệch 11.3 XỬ LÝ ĐẦU CÁC LAN CAN Việc xử lý đầu lan can đường ô tô rào chắn phải đáp ứng yêu cầu quy định Điều 7.1.2 7.1.3