THIẾT KẾ CẦU THÉP- Thiết kế dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép l=30m

Phần ii thiết kế kỹ thuật 85 chương I Thiết kế dầm thép liên hợp bê tông cốt thép l=30m Số liệu tính tốn thiết kế: 1.1 Sốliệu chung: - Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 - Chiều dài nhịp: L=33m - Khổ cầu: 3.9x2 +1.2x2+ 0.5x2 (m) + Bề rộng phần xe chạy: 3.9x2 Bxe= 7.8 (m) + Lề người bộ: 1.2x2 (m) => ble=1.2 (m) + Chân lan can: 0.5x2 (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) + Người 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: + Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày: fc’= 37Mpa + Trọng lượng riêng be tông: γ c = 2,5T/m3 = 25kN/m3 + Môđun đàn hồi bê tông: Ec = 0,043γ c1,5 fc' = 0,043.25001,5 30 = 32694.8(Mpa) - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép bon M270M cấp 250 có thông số kĩ thuật sau: + Cấp thép: 250 + Giới hạn chảy thép: fy = 250 Mpa + Gới hạn kéo đứt thép: fu = 400 Mpa 86 + Môđun đàn hồi thép: Es = 2.105 Mpa - Liên kết dầm: + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối dầm bulông cường độ cao 1.3 Các hệ số tính tốn: - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: γ 1= 1,25 0,9 + Tĩnh tải giai đoạn II: γ 2= 1,5 0,65 + Hoạt tải HL93 đoàn Người: 1,75 1,0 - Hệ số xung kích: 1+IM = 1,25( tính với xe tải xe 2trục thiết kế) - Hệ số làn: + Theo 22TCN 272-05 hệ số m lấy sau: BảNG:Hệ Số LàN m Số n >3 Hệ số m 1.2 1.0 0.85 0.65 + cầu thiết kế nên ta lấy hệ số m = 1,0 Cấu tạo kết cấu nhịp: 2.1 Chiều dài tính tốn KCN: - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp Lnh = 33 (m) - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối lấy a = 0.3 (m) => Chiều dài tính tốn nhịp: Ltt = Lnh – 2xa = 33- 2x0.3 = 32.4 (m) 2.2 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu: - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 780 cm +Số xe thiết kế: nl = +Bề rộng lề bộ: ble = 2x120 cm + Bề rộng gờ chắn bánh: + Chiều cao gờ chắn bánh: bgc = cm hgc = cm 87 + Bề rộng chân lan can: bclc = 2x50 cm + Chiều cao chân lan can: hclc = 50 cm + Bề rộng toàn cầu: Bcau = 780 + 2x120 +2x50 = 1120cm + Số dầm chủ thiết kế: n=5 + Khoảng cách tim dầm: + Chiều dài phần cánh hẫng: S = 230cm de = 100cm - Mặt ct ngang cu: mặt c ng ang 1/2 Mặt c g iữa nhịp 1/2 Mặt c g è i 13000 500 2000 2000 4000 4000 500 Lí p bê t ô ng nhựa dày c m Lớ p ph ò ng n c dày 0,4c m 2% 200 2% 1400 100 100 Bản mặt c Çu dµy 20-25c m 1000 2200 2200 2200 2200 2200 Hình 1: Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp 2.3 Chiều cao dầm chủ: - Trong bước tính tốn sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: Hsb ≥ => Hsb ≥ 30 L *32.4 = 1.08 m 30 => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: Dw = 133 cm + Chiều dày cánh trên: tt = cm + Chiều dày cánh dưới: tb = cm + Chiều cao toàn dầm thép: Hsb = 133+3+4 = 140cm = 1.40 m 2.4 Cấu tạo bê tơng mặt cầu: 88 1000 - Kích thước bêtông xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày thường chọn: ts = 16 đến 25cm - Theo quy định 22TCN 272 – 05 chiều dày bê tông mặt cầu phải lớn 175mm, đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực => Chọn chiều dày bêtông mặt cầu ts = 20cm - Bản bêtơng cấu tạo vút dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn khơng cần tạo vút Mục đích việc cấu tạo vút bêtông nhằm làm 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: + Chiều dày bêtông : + Chiều dày vút bản: + Bề rộng vút bản: ts = 20cm th = 12cm bh = 12cm + Chiều dài phần cánh hẫng: de = 100cm + Chiều dài phần cánh phía trong: 89 S/2 = 110cm 30 200 2200 700 Hình 2: Cấu tạo bêtơng mặt cầu 2.5 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ: - Mặt cắt ngang dầm chủ: 90 40 1330 120 30 200 2200 40 1330 120 700 Hình 3: Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: Dw = 1.33m + Chiều dày bụng: tw = 2cm - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: Do có bêtơng chịu nén nên cánh dầm thép cần cấu tạo đủ để bố trí neo liên kết với bêtơng, kích thước cánh thường nhỏ kích thước cánh dưới: + Bề rộng cánh chịu nén: bc = 40cm + Số tập bản: n = tập + Chiều dày bản: t = 3cm + Tổng chiều dày cánh chịu nén: tc = 1.3 = 3cm - Cấu tạo cánh hay cánh chịu kéo: + Bề rộng cánh chịu kéo: bt = 70cm + Số tập bản: n = tập + Chiều dày bản: t =4cm 91 + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: tt =40cm - Tổng chiều cao dầm thép: Hsb = 133 +3 +4 =140cm - Cấu tạo bêtông: chiều dày bản: ts =20cm chiều cao vút bản: th = 12cm - Chiều cao toàn dầm liên hợp : Hcb = 140 + 12 + 20 = 172cm Xác định đặc trưng hình học mặt cắt dầm chủ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp: Giả thiết cầu 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 cơng xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính tốn: ( tĩnh tải giai đoạn I) Trọng lượng thân dầm Trọng lượng hệ liên kết dọc liên kết ngang Trọng lượng bêtông phần bêtông đổ với - Giai đoạn II: mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT + Mặt cắt tính tốn mặt cắt liên hợp Thép- BTCT + Tải trọng tính tốn: 1.Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh( phận đổ bêtông lắp ghép sau tháo dỡ ván khuôn bêtông mặt cầu) 2.Hoạt tải - Mặt cắt làm việc: 92 tw Hcb I tw Hsb Hsb I Dw Dc1 Dw I II Y1 I II th Z1 Dc2 bh tc Yr bc Y1 bc ts bs tt tt bt bt Hình 4a: Mặt cắt tính tốn GĐI Hình 4b: Mặt cắt tính tốn GĐII 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I: - Giai đoạn 1: Khi thi công xong dầm thép đổ bêtông mặt cầu, nhiên dầm thép bêtông chưa tạo hiệu ứng liên hợp - Mặt cắt tính tốn mặt cắt dầm thép - Diện tích mặt cắt dầm thép( diện tích mặt cắt nguyên): ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.3 + 133.2 + 70.4 = 792cm2 - Xác định mômen tĩnh mặt cắt trục 0-0 qua đáy dầm thép: So = bc.tc.( Hsb - tc/2 ) + Dw.tw.( Dw + tt ) + bt.tt.tt/2 = 40.3.( 150- 3/2 ) + 133.2.(144/2 +4 ) + 70.4.3/2 = 56295cm3 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I : So 56295 Y1 = A = = 71,08 cm 792 NC - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén : Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 140 – – 71,08 =65,92 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I – I : Yt1 = Hsb – Y1 = 140– 71,08 = 68,92 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I – I : YbI = Y1 = 71,08 cm - Xác định mơmen qn tính mặt cắt dầm TTH I - I + Mơmen qn tính bụng: 93 2 t D 3.1443 D   144  I w = w w + tw Dw  w + tt − Y1 ÷ = + 3.144  + − 71, 08 ÷ 12 12     = 949825,68 cm4 + Mơmen qn tính cánh chịu nén: I cf = t  bc t c  + bc t c  H sb − Y1 − c  2  12 = 40.33 3  + 40.3 150 − 71, 08 − ÷ 12 2  = 917160,77cm4 + Mơmen qn tính cánh chịu kéo: bt t t tt  70.33 3   I tf = + bt t t  Y1 −  = + 70.3. 71,08 −  = 1016846,54 cm4 12 2 12 2   + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép: INC = Iw + Icf +Itf = 2883832,99 cm4 - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép TTH I – I : S NC t  ( H − Y1 − t c )  = bc t c  H sb − Y1 − c  + t w sb 2  = ( 150 − 71, 08 − 3) 3  40.3  150 − 71, 08 − ÷+ 2  = 21563,77 cm3 - Mơmen qn tính mặt cắt dầm thép trục Oy: Iy = t c bc D t t b 3.40 154.33 3.70 + w w + t t = + + 12 12 12 12 12 12 = 102096,5 cm4 - Bảng tổng hợp kết tính tốn ĐTTH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I: Các đại lượng kí hiệu Diện tích mặt cắt dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt đáy dầm Khoảng cách từ 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 quan tính dầm thép Mơmen tĩnh ặt cắt TTH I-I MMQT mặt cắt dầm trục Oy ANC So Y1 Yt1 Yb1 Iw Icf Itf INC SNC Iy Giá trị 792 56295 71.08 88.92 71.08 949825.68 917160.77 1016846.54 2883832.99 21563.77 102096.5 đơn vị cm2 cm3 cm cm cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm3 cm4 3.3 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn II: 3.3.1 Mặt cắt tính toán: - Giai đoạn 2: Khi mặt cầu đạt 80% cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT 94 + Tính khả chịu lực loại neo + Tính tốn bố trí neo 12.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo - Lực trượt tải trọng gây xác định theo công thức : + Trường hợp : Trục trung hoà dẻo nằm lực nén C nhỏ cường độ toàn phần nhiên cân yêu cầu C lực kéo tiết diện ta có : C = Vh = fywDtw + fytbttt + fycbftf + Trường hợp : Trục trung hoà dẻo nằm tiết diện thép lực nén C = v h cường độ toàn phần tính theo cơng thức :   bs ts +  th bc + .bh th ÷   = 0,85 f ' A C = Vh = 0,85 f c c s n Trong : + f c' : Cường độ chịu nén tuổi 28 ngày quy định bê tông f c' = 28Mpa = 2,8kN / m + bs : Bề rộng tính tốn bản, bs = 240cm + ts : Chiều dày bản, ts = 20cm + As : Diện tích bê tông bao gồm phần vút, As = 5224cm2 + Fyw, Fyt, Fyc : Cường độ chảy nhỏ nhát quy định sườn dầm, cánh chịu kéo chịu nén dầm thép + Dw : Chiều cao sườn dầm thép + bt, bc : Bề rộng cánh chịu kéo cánh chịu nén dầm thép + tw, tt, tc : Chiều dày sườn dầm, chiều dày cánh chịu kéo chịu nén + bh, tn : Bề rộng chiều cao vút dầm - Khi mặt cắt dầm phát triển đến giai đoạn chảy dẻo theo kết tính tốn ta có trục trung hồ dẻo (PNA) dầm chủ qua sườn dầm nên ta tính lực trượt giai đoạn chảy dẻo theo công thức : Vh = 0,85 f c' As = 0,85.2,8.5024,00.10 −2 = 12433,1kN 12.3 Xác định khả chịu lực neo 12.3.1 Loại neo sử dụng - Sử dụng neo đinh mũ chịu cắt cấu tạo hình vẽ : 167 Hình 33 : Neo đinh mũ - Các quy định cấu tạo neo đinh mũ : + Đường kính thân neo : d = 16÷ 24mm + Chiều cao neo phải lớn lần đường kính thân neo + Bước neo tính từ tim đến tim neo không vượt 600mm không nhỏ lần đường kính thân neo (A6.10.7.4.1b) + Theo phương ngang cầu khoang cách neo phải lớn lần đường kính thân neo + Khoảng cách tĩnh cánh dầm thép mép neo phải lớn 25 mm (A6.10.7.4.1) + Chiều dày tĩnh lớp phr neo khơng nhỏ 50mm, miền có vút, khoảng cách đỉnh tiết diện thép đáy bê tông lớn, neo chống cắt cần chơn sâu 50mm (a6.10.7.4.1d) 12.3.2 Sức kháng neo - Cơng thức tính tốn : Qn = 0,5 Asc f c' Ec ≤ Asc f u Qr = Φ sc Qn Trong : + Φ sc : Hệ số kháng neo chống cắt, Φ sc = 0,85 + Qn : Sức kháng cắt danh định + Qr : Sức kháng cắt tính tốn + Asc : Diện tích mặt cắt ngang neo đinh chịu cắt + fc’ : Cường độ chịu nén 28 ngày quy định bê tông 168 + Ec : Môđun đàn hồi bê tơng bản, khơng có số liệu xác, loại bê tơng có khối lượng riêng từ 1440 đến 2500kG/m lấy mơđun đàn hồi sau : Ec = 0, 043γ c1,5 f c' =28441,8 MPa Với γ c khối lượng riêng bê tơng tính kG/m3 + fu : Cường độ kéo đứt quy định thép làm neo, thông thường fu = 450MPa - Tính khả chịu cắt neo định mũ : + Đường kính thân neo : d = 22mm = 2,2cm + Chiều cao néo : hneo = 20cm 3,1416.2, 22 = 3,801cm + Diện tích mặt cắt ngang thân neo : Asc = + Cường độ kéo đứt thép làm neo : fu = 450 MPa + Sức kháng danh định neo: Qn = 169, 61kN ≤ Asc f u = 3,801.450.10−1 = 171, 06kN => Kết luận: Đạt - Sức kháng cắt tính tốn neo: Qr = ΦscQn = 0,85.169,61 = 144,16kN 12.3.3 Sức kháng mỏi neo - Sức kháng mỏi neo đinh mũ: Z r = α d ≥ 19d Với: α = 238 - 29,5 logN Trong đó: + d: Đường kính neo đinh mũ, d = 22mm = 2,2cm + N: Số chu kỳ tính mỏi (theo quy định điều A.6.6.1.2.5) N = (35) (100)n(ADTT)SL + n: Số chu kỳ phạm vi ứng suất lượt chạy qua xe tải, n=1 + ADTT: Số xe tải ngày theo chiều tính trung bình tuổi thọ thiết kế ADTT = 0,85.7000 = 5950 => N = (365).(100).1.5950 = 2,17.108 => α = 238 - 29,5logN = 238 - 29,5log(2,17.108) = -7,936 - Kiểm tra: Ta có: α = -7,936 < 19.d2 = 19.222.10-3 = 9,196 Vậy ta lấy: Zr = 19d2 = 9,196 kN 12.4 Bố trí neo 169 - Lực trượt danh định tác dụng lên neo: Vh = 12433,1 kN - Sức kháng tính tốn neo: Qr = 144,16 kN - Số neo cần thiết bố trí đoạn dầm từ mặt cắt có mơmen lớn đến mặt cắt có mơmen (trên 1/2 chiều dài dầm): n= Vh 12433,1 = = 86,25 neo Qr 144,16 - Bố trí neo: + Số neo hàng: nn = neo + Số hàng neo 1/2 chiều dài dầm: nh = 55 hàng + Tổng số neo bố trí 1m dài dầm: nn = 110 neo + Bước neo bố trí: p= Ltt 31400 = = 300mm = 30cm ( nh − 1) ( 50 − 1) ệm Bản đ Hỡnh 34: B trớ neo nh m chịu cắt 12.5 Kiểm toán neo đinh mũ theo TTGH mỏi - Theo điều kiện cường độ tính số neo sau bố trí neo có bước neo p (khoảng cách neo theo chiều dọc dầm) theo sức kháng mỏi bước neo phải thoả mãn nZ I n r ST điều kiện: p ≤ V S sr s Trong đó: + p: Bước neo theo phương dọc cầu, p = 300cm + nn: Số lượng neo mặt cắt ngang, nn = neo + lST: Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn, lST = 7286466 cm4 + Ss: Mômen tĩnh bê tơng đối vói TTH mặt cắt liên hợp ngắn hạn Ss = 38587,4 cm3 170 + Vsr: Lực cắt xe tải thiết kế có xét đến xung kích xác định cho TTGH mỏi V sr = VtcLL (1 + IM ) = 151,83kN + Zr: Sức chịu kháng mỏi neo riêng lẻ, Zr = 9,196 - Kiểm toán: p = 30 < nn Z r I ST 2.9,196.7286466 = = 22,87cm => Kết luận: Khơng đạt Vsr S s 144,54.38587,4 13 Tính tốn liên kết cánh với bụng 13.1 Lực tác dụng lên liên kết 13.1.1 Lực gây trượt bảnh cánh bụng - Lực gây trượt cánh bụng dầm théplà ứng suất tiếp xuất bề mặt tiếp giáp bụng cánh ứng suất tiếp hình thành lực cắt gheo định luật đối vứng ứng suất tiếp - Sơ đồ tính: P a2 V H a2+2H Hình 35: Sơ đồ tính liên kết hàn - Cánh dầm liên kết với sườn dầm đường hàn góc từ suốt chiều dài dầm - Nội dung tính tốn xác định chiều cao đường hàn kiểm tra ứng suất tiếp τ - áp lực bánh xe phân bố qua lớp phủ mặt cầu theo góc nghiêng α = 45o - Lực gây trượt dọc tải trọng gây ra: ( ) ( II II ' II ' Vtth ScII + S sII VttI ScI Vtt Sc + S s T= + + I NC I LT I ST Trong đó: 171 ) ( kN / m ) + VItt: Lực cắt tĩnh tải giai đoạn I, VItt = 424,5kN + VIItt: Lực cắt tĩnh tải giai đoạn II, VIItt= 155 kN + Vhtt: Lực cắt hoạt tải, Vhtt = 473,72 kN + SIc: Mômen tĩnh cánh nén TTH I - I, t  3   ScI = bc tc  H sb − Y1 − c ÷ = 40.3  150 − 71, 08 − ÷ = 10490, 4cm3 2 2   + SIIc: Mômen tĩnh cánh nén TTH mặt cắt LH ngắn hạn (II-II) t   S cII = bc t c  H sb − Y1 − Z1 − c  = 4441,2cm 2  + ScII’: Mômen tĩnh cánh nén TTH mặt cắt LH dài hạn (II’-II’) t   S cII ' = bc t c  H sb − Y1 − Z1' − c  = 7395,6cm 2  + SsII: Mômen tĩnh bê tông TTH mặt cắt LH ngắn hạn (II-II) SsII = 38587,4cm3 + SsII’: Mômen tĩnh bê tông TTH mặt cắt LH dài hạn (II’-II’) SsII’ = 19024,9cm3 + INC: Mômen quán tính mặt cắt dầm thép: INC = 2883833 cm4 + IST: Mơmen qn tính mặt cắt LH ngắn hạn: IST = 7286466 cm4 + ILT: Mơmen qn tính mặt cắt LH dài hạn: ILT = 5134401 cm4 Vậy ta có: T= VttI S cI VttII ( S cII ' + S sII ' ) Vtth ( S cII + S sII ) + + I NC LLT I ST = 5,139kN / cm = 513,9kN / m 13.1.2 áp lực phân bố tải trọng bánh xe - Cơng thức tính tốn: V= α γ ( + IM ) P λ Trong đó: + P: Tải trọng bánh xe, P = 145/2 = 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 = a2+ 2H 172 + α: Hệ số tiếp xúc cánh với bụng, α = 1,0 + H: Chiều dày mặt cầu lớp phủ mặt cầu H = ts + th + hmc + tc = 20 + 12 + 12 + = 47cm + a2: Chiều dài tiếp xúc vệt bánh xe với mặt đường, a2 = 0,2m = 20cm => λ = a2 + 2H = 20 + 2.47 = 114cm - áp lực phân bố tải trọng bánh xe: V= α γ ( + IM ) P 1.1, 75.1, 25.72,5 = = 1,3912kN / cm = 139,12kN / m λ 114 13.2 Xác định chiều cao đường hàn 13.2.1 Cường độ đường hàn góc - Cơng thức tính tốn: 0, 28φv Ag f y Rr =  0, 60Φ e f xx Trong đó: + φ v: Hệ số sức kháng cắt, Φv = 1,0 + fy: Cường độ chảy nhỏ cấu kiện liên kết, fy = 250Mpa + Ag: Diện tích tiết diện nguyên chịu cắt cấu kiện liên kết + fexx: Cường độ phân loại thép đường hàn (MPa), que hàn E70XX có cường độ fexx = 485MPa + Φe2: Hệ số kháng thép hàn, Φe2 = 0,8 - Vậy ta có cường độ tính tốn đường hàn là: Rr = 0,60.0,8.485=232,80Mpa = 232,8.103 kN/m2 14.2.2 Xác định chiều cao đường hàn - Chiều cao tính tốn đường hàn: τ dh = T +V T +V ≤ Rrg => tdh ≥ 2.tdh 2.Rrg Vậy ta có chiều cao tối thiểu đường hàn là: t dh ≥ 513,9 + 139,12 T +V = = 0,00114 m = 1,14mm 2.Rrg 2.232,8.10 t dh - Chiều cao tối thiểu cạnh đường hàn: w = β sin α Trong : + tdh : Chiều cao tính toán đường hàn, tdh = 1,14mm + w : Chiều cao nhỏ cạnh đường hàn 173 + α : Góc nghiên mặt đường hàn với cạnh đường hàn, α = 45o + β : Hệ số phụ thuộc vào phương pháp hàn loại đường hàn, tra bảng ứng với trường hợp hàn tay đường hàn lõm ta có β = 0.4 Bảng xác định hệ số β Tỉ số cạnh đường hàn a/c 1,0 1,5 2,0 ≥ 2,5 Hàn tay bán tự động Mặt phẳng Mặt lõm 0,7 0,4 0,8 0,6 0,9 0,7 0,9 0,8 Hàn tự đông Mặt phẳng 1,0 1,0 1,0 1,0 Mặt lõm 0,7 0,9 1,0 1,0 Vậy ta có chiều cao tối thiểu cạnh đường hàn : w= t dh 1,14 = = 4,03mm β sin α 0,4 sin 450 - Chọn đường hàn thiết kế : wdh = 20mm 14.Tính tốn mối nối 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 - Chọn buông thiết kế cho mối nối đặc tính sau : + Loại bulơng thiết kế, M164 (hay A325M tương đương theo tiêu chuẩn ASTM) + Đường kính bng : d=24mm=2,4cm + Đường kính lỗ đinh : dlo= 26mm=2,6cm - Lực kéo tối thiểu bulông, tra theo bảng sau: Lực kéo nhỏ yêu cầu bulơng PT Đường kính bulơng mm 16 20 22 24 27 30 36 Lực kéo yêu cầu Pt(kN) Bulông M164 (A325) 91 142 176 205 267 326 475 => Vậy tra bảng ta có: Pt= 205kN - Hệ số kích thước lỗ (lỗ tiêu chuẩn), tra bảng theo sau: 174 Bulông M253 (A490M) 114 179 221 257 334 408 595 Hệ số kích thước lỗ Kn Loại lỗ Cho lỗ tiêu chuẩn Cho lỗ cỡ khía rãnh ngắn Cho lỗ khía cạnh dài với rãnh vng góc với phương lực Cho lỗ khía rãnh dài với rãnh song song với phương lực Kn 1,00 0,85 0,70 0,60 => Vậy tra bảng ta có: Kh=1,00 - Hệ số điều kiện bề mặt, tra bảng theo bảng sau: Hệ số bề mặt ks Điều kiện bề mặt Cho điều kiện bề mặt loại A Cho điều kiện bề mặt loại B Cho điều kiện bề mặt loại C ks 0,33 0,50 0,33 => Giải thiết điều kiện bề mặt thép thuộc loại A tức làm biện pháp thổi lớp phủ loại A, tra bảng ta có Ks= 0,33 - Số mặt cắt qua thân bulông, Ns = mặt - Hệ số sức kháng trượt φ=1,00 - Sức kháng trượt bulông: + Sức kháng trượt danh định: Rn = K h K s N s Pt = 1, 0.0,33.2.205 = 135,3kN + Sức kháng trượt tính tốn: Rt = φ Rn = 1, 00.135,3 = 135,3kN 14.2 Tínhtốn mối nối bụng: 14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm: - Độ vồng thiết kế dầm: + Độ vồng tính tốn: ∆ v = 6,96cm + Độ vồng thiết kế: ∆ vtk = 5cm - Tạo độ vồng mối nối dầm: Dầm cấu tạo từ đoạn, đoạn dài 11m Như để tạo độ vồng mối nối ta phải đặt đoạn dầm hai đầu nghiêng đoạn dầm đặt thẳng để tạo độ vồng thiết kế 5cm Khi mối nối dầm có cấu tạo sau: 175 1 2 3 4 14.2.2 Cấu tạo mối nối bụng: - Trong thiết kế mối nối dầm ta thường chọn cấu tạo táp bố trí bulơng mối nối trước sau kiểm tra khả chịu lực bulông, thông thường ta cần kiểm tra khả chịu lực bulơng chịu lực bất lợi - Bố trí bulơng mối nối bụng: + Số cột bulông: nc= cột + Số cột bulông: nh= 13 hàng + Tổng số bulông bên mối nối: n= 3x13=39 bulông + Khoảng cách cột: ac=8cm + Khoảng cách hàng: ah= 10cm + Khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép thép là: amép= 5cm - Kích thước táp: + Chiều dày táp t= cm + Bề rộng táp: bbt = 53cm + Chiều cao táp: hbt= 130cm hbt = ( 13 − 1) 10 + 2.5 = 130cm - Bảng toạ độ hàng bulông: Hàng Cột x y r (cm) x 176 y r (cm) x y r2(cm) (cm) -8 -8 -8 -8 -8 -8 -8 Tổng (cm) 60 50 40 30 20 10 3664 2564 1664 964 464 164 64 9548 (cm) 0 0 0 (cm) 60 50 40 30 20 10 9100 3600 2500 1600 900 400 100 (cm) 8 8 8 (cm) 60 50 40 30 20 10 3664 2564 1664 964 464 164 64 9548 + Tổng bình phương khoảng cách từ bulông đến gốc toạ độ là: ∑r = ( 9548 + 9100 + 9548 ) = 56392cm + Khoảng cách từ bulông xa đến gốc tạo độ là: Xmax= 8cm; Ymax= 60cm 2 + ymax = 82 + 602 = 3664 = 60,53cm => rmax = xmax + Góc phương bán kính rmax so với trục OX: x   α max = are cos  max = are cos  ÷ = 82, 41 ÷  60,53    rmax 14.3.3 Kiểm toán khả chịu lực bulông: - Gọi Mtt Vtt nội lực tính tốn lớn mặt cắt nối dầm (mặt cắt III-III), tra bảng tổng hợp nội lực tính tốn ta có: + Mơmen: Mtt= 8709,24kN.m + Lực cắt: Vtt= 438,64kN - Lực tác dụng lên mối nối: sườn dầm chịu phần mômen M tttheo tỉ lệ mơmen qn tính tiết diện 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= 438,64kN + Mômen M w = Iw M tt I Trong đó: + Vw: Lực cắt bụng chịu + Mw: Mômen bụng chịu + Mtt: Mơmen tính tốn vị trí mối nối + Iw: Mơmen qn tính tiết diện bụng: Iw = t w Dw 3.154 = = 913066cm 12 12 177 + I: Mơmen qn tính tiết diện dầm chủ lấy mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn IST= 7286466cm4 => Vậy ta có: Mw = Iw 913066 M tt = 8709,24 = 1091,35kN m I 7286466 - Lực cắt xem phân bố cho hàng bulơng nên có n bulơng bulơng chịu lực là: Tv = Vw 438,64 = = 11,25kN n 39 - Lực tác dụng lên đinh chịu lực bất lợi mômen M là: 2 M w rmax M w xmax + y max 1091,35.10 2.60,53 TM = = = = 117 ,14kN 56392 ∑ ri ∑ xi2 + yi2 ( ) Trong đó: + α: góc hợp lực TM với trục y, α=82,410 + TMX: Lực tác dụng theo phương trục x + TMY: Lực tác dụng theo phương trục y - Lực tác dụng lên đinh xa (đinh chịu lực bất lợi là): T= (T My + TV ) + TMx = 119,15 KN - Kiểm tra khả chịu lực bulông xa nhất: T=119,15 KN < Rtb = 135,3 KN => Kết luận: Đạt, mối nối bụng đảm bảo khả chịu lực 14.3 Tính tốn mối nối cánh 14.3.1 Mối nối cánh - Sơ đồ tính: + Sơ đồ tính mối nối cánh - Lực tác dụng: Mối nối cánh chịu tác dụng lực dọc N0 N = f y Athf Trong đó: + fy; Cường độ chảy quy định nhỏ thép fy=250Mpa=25kN/cm2 th + Af : Tiết diện thu hẹp cánh Ta dự kiến bố trí cột bulông mối nối cánh trên, diện tích thu hẹp cánh xác định sau; Athf = bc tc − 4d lo tc = 40.3 − 4.2, 6.3 = 88,8cm => Vậy lực dọc tác dụng lên cánh là: N o = f y Athf = 178 25.88,8=2220 KN - Xác định số bulơng cần bố trí: No N 2220 ≤ [Rrb ]=>n ≥ bo = 135,3 = 16,4 (bulơng) n [Rr ] - Bố trí bulơng liên kết mối nối cánh trên: + Số bulơng bố trí: n=24bulông + Số cột bulông nc=4 cột + Số hàng bulông nh= hàng + Khoảng cách cột bulông ac= + Khoảng cách hàng bulông ah =8 cm + Khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép thép amép= cm + 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 trên: + Chiều dày táp: t=2cm + Bề rộng táp bbtn = 40cm + Bề rộng táp trong: Lbt=2{(7-1).8+2,5+2,4}= 119.4 cm => Cấu tạo mối nối cánh Hình 45: Mi ni bn cỏnh trờn Mặ t cắ t 1-1 Mặ t cắ t 2-2 179 14.2.2 Mi ni bn cánh - Sơ đồ tính: + Sơ đồ tính mối nối cánh Lực tác dụng: Mối nối cánh chịu tác dụng lực dọc: N0 N = f y Athf Trong đó: + fy: Cường độ chảy quy định nhỏ thép, fy = 250 Mpa = 25 kN/cm2 th + Af : Tiết diện thu hẹp cánh Ta dự kiến bố trí cột bulông mối nối cánh trên, diện tích thu hẹp cánh xác định sau: Athf = bt.tt – 4.d10tt = 70.3 – 6.2,6.3 = 163,2 cm2 ⇒ Vậy lực dọc tác dụng lên cánh là: th N0 = fy Af = 25.163,2 = 4080 kN Xác định số bulông cần bố trí: N N 5630.4 4080 b 0 ( n ≤  Rr  ⇒ n ≥  R b  = 135.3 = 41.61 = 135,3 = 30,16 Bulơng)  r Bố trí bulơng liên kết mối nối cánh dưới: + Số bulơng bố trí: n = 42 bulông + Số hàng bulông: nh = hàng + Số cột bulông: nc = cột + Khoảng cách cột bulông ac = 7cm + Khoảng cách hàng buông, ah = 8cm + Khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép thép amep = 5cm + Khe hở mép dầm thép ak= 1cm Cấu tạo táp nối cánh trên: + Chiều dày táp: t= 2cm n = 70cm + Bề rộng táp ngoài: bbt + Bề rộng táp trong: bbtt = 32 cm + Chiều dài táp là: Lbt = 2.[(7-1).8+2.5]+1 = 118cm 180 ⇒ Cấu tạo mối nối bn cỏnh di Mặ t cắ t 4-4 Mặ t c¾ t 3-3 Hình 47: Mối nối cánh 181 ... Bề rộng chân lan can: bclc = 2x50 cm + Chiều cao chân lan can: hclc = 50 cm + Bề rộng toàn cầu: Bcau = 780 + 2x120 +2x50 = 1120cm + Số dầm chủ thiết kế: n=5 + Khoảng cách tim dầm: + Chiều dài phần