Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 34 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
34
Dung lượng
382,33 KB
Nội dung
Bé m«n KÕt CÊu h−íng dÉn lμm BTL m«n häc KÕt cÊu thÐp* (theo 22 tcn 272-05) Ch−¬ng mét số vấn đề tải trọng 1.1 Khái niệm sơ hệ số phân bố ngang hoạt tải Khi thiết kế dầm cầu, ta phải đặt hoạt tải (đoàn xe lửa, ôtô) vào vị trí bất lợi chiều dọc nh chiều ngang mặt cầu để tìm nội lực lớn dầm Đối với dầm đơn giản mặt cắt nguy hiểm để xác định mô men uốn chiều dài nhịp, lực cắt vị trí gối dầm Nếu dùng phơng pháp đờng ảnh hởng tra bảng hoạt tải rải tơng đơng để xác định nội lực việc đà bao hàm vấn đề bố trí hoạt tải vị trí bất lợi đờng ảnh hởng tức chiều dọc dầm Còn chiều ngang cầu, ta cần bố trí hoạt tải cho dầm chịu hoạt tải nhiều Giả sử ta có mặt cắt ngang cầu đờng ôtô với dầm dọc nh hình Khi xê dịch hoạt tải theo chiều ngang hoạt tải phân bố cho dầm không giống nhau, hay nói cách khác hệ số phân bố ngang dầm khác vị trí bất lợi nh hình rõ ràng dầm số biên chịu tải nhiều dầm 2, 3, 4, tức hệ số phân bố ngang lớn Công thức để xác định hệ số phân bố ngang cầu đờng ôtô đợc giới thiệu kỹ giáo trình thiết kế cầu, xem thêm tài liệu [2,3,4,5,8] Hình Hình Khi tính toán theo quy trình 22TCN 272-05 hệ số phân bố ngang tải trọng để tính mômen, lực cắt, độ võng mỏi nói chung khác Trong tập lớn đây, đề đà cho trớc hệ số phân bố ngang Đối với cầu đờng xe lửa hoạt tải (đoàn xe lửa) xê dịch tự chiều ngang cầu, mà phải chạy cố định đờng ray, việc xác định hệ số phân bố ngang đơn giản Giả sử cầu có xe nh hình 2, dầm chịu hoạt tải nh nhau, tức hệ số phân bố ngang 0,5 1.2 Hoạt tải xe ôtô thiết kế Hoạt tải xe ôtô mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đợc đặt tên HL-93 gồm tổ hợp của: ã Xe tải thiết kế tải trọng thiết kế hoặc; ã Xe hai trục thiết kế tải trọng thiết kế Mỗi thiết kế đợc xem xét phải đợc bố trí xe tải thiết kế xe hai trục chồng với tải trọng áp dụng đợc Tải trọng đợc giả thiÕt chiÕm 3000mm theo chiỊu ngang mét lµn xe thiết kế Xe tải thiết kế (truck) Trọng lợng khoảng cách trục bánh xe xe tải thiết kế phải lấy theo Hình Cự ly trục 145000N phải thay đổi 4300 9000mm để gây ứng lực lớn * Tài liệu viết chung cho hai trờng hợp dầm liên hợp không liên hợp Do vậy, áp dụng cho dầm không liên hợp ta cần bỏ phần có liên quan đến BTCT liên hợp Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu Đối với cầu tuyến đờng cấp IV thấp hơn, Chủ đầu t yêu cầu tải trọng trục nhỏ cách nhân với hệ số triết giảm (hệ số cấp đờng) 0,50 0,65 35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300mm tíi 9000mm 600 mm nói chung 300mm mút thừa mặt cầu Làn thiết kế 3500 mm Hình - Đặc trng cđa xe t¶i thiÕt kÕ Xe hai trơc thiÕt kÕ (tandem) Xe hai trơc thiÕt kÕ gåm mét cỈp trơc 110000N c¸ch 1200mm Cù ly chiỊu ngang cđa c¸c bánh xe lấy 1800mm Đối với cầu tuyến đờng cấp IV thấp hơn, Chủ đầu t yêu cầu tải trọng trục nhỏ cách nhân với hệ số triết giảm (hệ số cấp đờng) 0,50 0,65 Tải trọng thiết kế Tải trọng thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu đợc giả thiết phân bố chiều rộng 3000mm Khi xác định ứng lực tải trọng thiết kế, không xét đến lực xung kích Lực xung kích IM Hệ số áp dụng cho xe tải xe hai trục thiết kế đợc lấy (1 + IM) Lực xung kích không đợc áp dụng cho tải trọng hành tải trọng thiết kế Bảng - Lực xung kích IM Cấu kiện Mối nối mặt cầu Tất trạng thái giới hạn Tất cấu kiện khác ã Trạng thái giới hạn mỏi giòn ã Tất trạng thái giới hạn khác IM 75% 15% 25% 1.3 Xác định nội lực phơng pháp đờng ảnh hởng Chọn hệ số điều chØnh t¶i träng: η = η D η R η I 0,95 Trong đó: Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu D = hệ số liên quan đến tính dẻo; R = hệ số liên quan đến tính d; I = hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác Đối với trạng thái giới hạn sử dụng, phá hoại mỏi =1,0 Đối với việc thiết kế cầu bê tông, cầu thép đờng quốc lộ hệ số tính theo trạng thái giới hạn cờng độ lấy nh− sau: η d = 0,95; η R = 1,05; η I = 0,95 ⇒ η ≈ 0,95 TÝnh to¸n tổ hợp tải trọng: Để tính toán nội lực ta vẽ đờng ảnh hởng nội lực sau xếp tải trọng lên đờng ảnh hởng để tìm vị trí bất lợi Đối với nhịp từ 6m đến 24m ta tính hoạt tải rải tơng đơng cho bảng (phần phụ lục) 10 AM Biểu đồ bao M Đah Mi A 1,V A 2,V A = A 1,V+ A 2,V §ah Vi BiĨu ®å bao V Khi tÝnh to¸n chó ý r»ng HL-93 có hai tổ hợp ta phải chọn trị số tải trọng tơng đơng lớn xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế Tính toán với lực cắt xếp hoạt tải lên phần đờng ảnh hởng có diện tích lớn Khi chủ đầu t yêu cầu tính với 50% 65% xe tải thiết kế xe hai trực thiết kế phải nhân hệ số với tải trọng tơng đơng tra đợc Ta xét tổ hợp tải trọng sau: ã Hoạt tải (HL-93); ã Tĩnh tải thân dầm, BTCT mặt cầu (DC); ã Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu các tiện ích khác (DW) Mômen lực cắt tiết diện đợc tính theo công thức sau: • §èi víi TTGHC§I: M i = η{1,25w DC + 1,50w DW + mg M [1,75LL L + 1,75mLL Mi (1 + IM )]}A Mi = M iDC + M iDW + M iLL V i = η{(1,25w DC + 1,50w DW )A Vi + mg V [1,75LL L + 1,75mLL Vi (1 + IM )]A1,Vi } = ViDC + ViDW + ViLL ã Đối với TTGHSD: M i = 1,0{1,0w DC + 1,0w DW + mg M [1,3LL L + 1,3mLL Mi (1 + IM )]}A Mi = M iDC + M iDW + M iLL V i = 1,0{(1,0w DC + 1,0w DW )A Vi + mg V [1,3LL L + 1,3mLL Vi (1 + IM )]A 1,Vi } = ViDC + ViDW + ViLL L−u hµnh néi Bộ môn Kết Cấu Trong đó: LLL = Tải trọng rải (9,3KN/m); LLMi = Hoạt tải tơng đơng ứng với đ.ả.h Mi; LLVi = Hoạt tải tơng đơng ứng với đ.ả.h Vi; mgM = Hệ số phân bố ngang tính cho mômen (đà tính hệ số xe m); mgV = Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt (đà tính hệ số xe m); wDC = Tải trọng rải thân dầm thép BTCT mặt cầu; wDW = Tải trọng rải lớp phủ mặt cầu tiện ích cầu; 1+IM = Hệ số xung kích; AMi = Diện tích đờng ảnh hởng Mi; AVi = Tổng đại số diện tích đờng ảnh hởng Vi; A1,Vi = Diện tích đờng ảnh hởng Vi (phần diƯn tÝch lín); m = HƯ sè cÊp ®−êng hay hệ số triết giảm hoạt tải xe ôtô thiết kế Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu Để tính toán nội lực ta lập bảng theo mẫu sau: Bảng giá trị mômen theo TTGHCĐI Mặt cắt xi (m) αi AMi (m2) wDW (kN/m) wDC (kN/m) LLMitruck (kN/m) LLMitandem (kN/m) MiDC (kNm) MiDW (kNm) MiLL (kNm) MiC§ (kNm) MiDC (kNm) MiDW (kNm) MiLL (kNm) MiSD (kNm) ViCĐ (kN) Bảng giá trị mômen theo TTGHSD Mặt cắt xi (m) i AMi (m2) wDW (kN/m) wDC (kN/m) LLMitruck (kN/m) LLMitandem (kN/m) Bảng giá trị lực cắt theoTTGHCĐI Mặt cắt xi (m) li (m) A1,Vi (m2) AVi (m2) LLVitandem (kN/m) ViDC (kN) ViDW (kN) LLVitruck (kN/m) ViLL (kN) ViSD (kN) wDC (kN/m) wDW (kN/m) Bảng giá trị lực cắt theo TTGHSD Mặt cắt xi (m) li (m) A1,Vi (m2) AVi (m2) LLVitandem (kN/m) ViDC (kN) ViDW (kN) LLVitruck (kN/m) ViLL (kN) wDC (kN/m) wDW (kN/m) Trong đó: li = Chiều dài phần đah lớn hơn, li = l xi Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu Cách vẽ hình bao nội lực Khi tính toán thiết kế, ta cần xác định giá trị bất lợi mô men lực cắt cho mặt cắt tĩnh tải hoạt tải gây Muốn cần phải vẽ biểu đồ bao mô men biểu đồ bao lực cắt Nh ta đà biết môn học kết cấu biểu đồ bao mô men (hoặc lực cắt) biểu đồ mà tung độ biểu thị giá trị đại số mô men (lực cắt) lớn nhỏ xảy mặt cắt tơng ứng đây, xét dầm giản đơn, hình bao Mmax Vmax đợc vẽ theo bớc nh sau: 1- Trớc hết chia dầm làm nhiều đoạn (ít từ đến 10 đoạn) 2- Vẽ đờng ảnh hởng mô men (hoặc lực cắt) mặt cắt điểm chia (tức 0, 1, 2, 3, ) xác định giá trị Mmax (hoặc Vmax) mặt cắt Các giá trị tung độ hình bao Mmax (hoặc Vmax) 3- Sau dựng tung độ nối lại với đợc hình bao Mmax Vmax Cần ý với cách làm nh ta đợc giá trị hình bao mặt cắt điểm chia, mặt cắt khác giá trị gần Nếu đoạn chia dầm nhiều hình bao tìm đợc sát với kết xác, nhng đơng nhiên khối lợng tính toán tăng lên Hệ số tải trọng cho tải trọng khác bao gồm tổ hợp tải trọng thiết kế đợc lấy nh quy định tiêu chuẩn Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu Chơng Nội dung tính toán thiết kế 2.1 Chọn mặt cắt dầm Mặt cắt dầm đợc lựa chọn theo phơng pháp thử - sai, tức ta lần lợt chọn kích thớc mặt cắt dầm dựa vào kinh nghiệm quy định khống chế tiêu chuẩn thiết kế, kiểm toán lại, không đạt ta phải chọn lại kiểm toán lại Quá trình đợc lặp lại thoả mÃn bS bc tw d bt bc tc D tt MCN dầm không liên hỵp tS tw h bt th tc D d tt MCN dầm liên hợp 2.1.1 Chiều cao dầm d (mm) Chiều cao dầm chủ có ảnh hởng lớn đến giá thành công trình, phải cân nhắc kỹ lựa chọn giá trị Đối với cầu đờng ôtô, nhịp giản đơn, ta chọn sơ theo kinh nghiệm nh sau: Đối với cầu dầm giản đơn, tiết diện chữ I thép không liên hợp với BTCT thì: 1 d L (mm), ta thờng chọn d = ữ L (mm); 25 20 12 Đối với cầu dầm giản đơn, tiết diện chữ I thép liên hợp với BTCT thì: (A 2.5.2.6.3-1) + Chiều cao toàn dầm I liên hợp 0,04L; + Chiều cao phần dầm thép I dầm I liên hợp 0,033L Chiều cao dầm d nên chọn chẵn đến 5cm 2.1.2 Bề rộng cánh dầm bf (mm) Chiều rộng cánh dầm đợc lựa chọn sơ theo công thức kinh nghiƯm sau: ⎛1 1⎞ b f = ⎜ ÷ d (mm) 2.1.3 Chiều dày cánh bụng dầm Theo quy định quy trình (A6.7.3) chiều dày tối thiểu cánh, bụng dầm 8mm Chiều dày tối thiểu chống gỉ yêu cầu vận chuyển, tháo lắp thi công Khi chọn chiều dày thép bản, ta ý quy định ASTM A6M có loại chiều dµy sau: 5.0, 5.5, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0, 14.0, 16.0, 18.0, 20.0, 22.0, 25.0, 28.0, 30.0, 32.0, 35.0, 38.0, 40.0, 45.0, 50.0, 55.0, 60.0, 160.0, 180.0, 200.0, 250.0, 300.0 (mm) Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu 2.1.4 Chiều dày BTCT mặt cầu vút Chiều dày BTCT mặt cầu phụ thuộc vào kết tính toán mặt cầu Trong phạm vi BTL này, ta sơ chọn chiều dày BTCT mặt cầu ts = 200mm Chiều cao vút BTCT mặt cầu yêu cầu cấu tạo Chiều cao phải đủ lớn để bố trí neo chống cắt Trong phạm vi BTL này, ta sơ chọn chiều cao vút BTCT mặt cầu th = 50 ữ 100mm vút đợc vuốt nghiêng 450 2.1.5 Chiều rộng hữu hiệu BTCT mặt cầu (A4.6.2.6.1) Bề rộng hữu hiệu BTCT mặt cầu dầm không lấy trị số nhỏ nhÊt ba trÞ sè sau: + L , với L chiều dài nhịp dầm hữu hiệu; + 12 lần bề dày cộng với số lớn bề dày bụng dầm 1/2 bề rộng cánh dầm; + Khoảng cách tim hai dầm; Bề rộng hữu hiệu BTCT mặt cầu dầm biên lấy 1/2 bề rộng hữu hiệu dầm kề bên, cộng thêm trÞ sè nhá nhÊt cđa: + L , víi L chiều dài nhịp dầm hữu hiệu; + lần bề dày cộng với số lớn 1/2 bề dày bụng dầm 1/4 bề rộng cánh dầm; + Bề rộng phần hẫng Khi tính bề rộng hữu hiệu BTCT mặt cầu, chiều dài nhịp hữu hiệu lấy nhịp thực tế nhịp giản đơn khoảng cách điểm thay đổi mômen uốn (điểm uốn biểu đồ mômen) tải trọng thờng xuyên nhịp liên tục, thích hợp mômen âm dơng 2.1.6 Tính đặc trng hình học mặt cắt dầm Đặc trng hình học mặt cắt dầm đợc tính toán lập thành bảng sau: Mặt cắt Ai (mm2) hi (mm) Ai.hi (mm3) I0i (mm4) Ai.yi2 (mm4) Ii (mm4) Mặt cắt dầm thép: Cánh Bản bụng Cánh dới Tổng y Mặt cắt liên hợp (3n): Dầm thép Bản BTCT Tổng y Mặt cắt liên hợp (n): Dầm thép Bản BTCT Tổng y Trong ®ã: A = DiƯn tÝch phÇn tiÕt diƯn thø i (mm2); Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu hi = Khoảng cách từ trọng tâm phần tiết diện thứ i đến đáy dầm (mm); I0i = Mô men quán tính phần tiết diện thứ i trục nằm ngang qua trọng tâm (mm4); ∑ (A h ) (mm); ∑ (A ) y = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy dầm (mm); y= i i i yi = Khoảng cách từ trọng tâm phần tiết diện thứ i đến trọng tâm mặt cắt dầm (mm); y i = y h i (mm); Ii = Mô men quán tính phần tiết diện thứ i trục nằm ngang qua trọng tâm mặt cắt dầm (mm4); Ii = I0i + Ai.yi2 (mm4) Từ bảng ta tính đợc: Mặt cắt ybot ytop ybotmid ytopmid Sbot Stop Sbotmid Stopmid (mm) (mm) (mm) (mm) (mm3) (mm3) (mm3) (mm3) Dầm thép Liên hợp (3n) Liên hợp (n) Trong đó: ybot = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy cánh dới dầm thép (mm); ytop = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đỉnh cánh dầm thép (mm); ybotmid = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm cánh dới dầm thép (mm); ytopmid = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm cánh dầm thép (mm); Sbot = Mô men kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ybot (mm3); Stop = Mô men kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ytop (mm3); Sbotmid = Mô men kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ybotmid (mm3); Stopmid = Mô men kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ytopmid (mm3) 2.2 Tính vẽ biểu đồ bao nội lực Để tính vẽ biểu đồ bao nội lực ta chia dầm thành đoạn vẽ đờng ¶nh h−ëng néi lùc cđa c¸c tiÕt diƯn, tÝnh néi lực cách tra tải trọng tơng đơng nh đà hớng dẫn chơng 2.3 Kiểm toán dầm theo TTGH cờng độ I 2.3.1 Kiểm toán theo điều kiện chịu mô men uốn 2.3.1.1 Tính toán ứng suất trong cánh dầm thép Ta lập bảng tính toán ứng suất cánh dầm thép mặt cắt nhịp dầm TTGHCĐI nh sau: Lu hành nội Bộ môn Kết Cấu Mặt cắt M Sbot (Nmm) Stop (mm ) Sbotmid (mm ) (mm ) Stopmid (mm ) fbot ftop fbotmid ftopmid (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Dầm thép Liên hợp (3n) Liên hợp (n) Tổng Trong đó: fbot = ứng suất đáy cách dới dầm thép (MPa); ftop = ứng suất đỉnh cách dầm thép (MPa); fbotmid = ứng suất điểm cánh dới dầm thép (MPa); ftopmid = ứng suất điểm cánh dầm thép (MPa) 2.3.1.2 Tính mô men chảy tiết diện 2.3.1.2.1 Mô men chảy tiết diện không liên hợp Mô men chảy tiết diện không liên hợp đợc xác định theo công thức sau: My = Fy SNC (1) Trong ®ã: Fy = Cờng độ chảy nhỏ theo quy định thép làm dầm (MPa); SNC = Mô men kháng uốn tiết diện không liên hợp (mm3) 2.3.1.2.2 Mô men chảy tiết diện liên hợp Mô men chảy tiết diện liên hợp đợc xác định theo công thức sau: My = MDC + MDW + MAD (2) víi MAD đợc xác định từ phơng trình sau: Fy = M DC M DW M AD + + S NC S LT SST (3) Trong đó: SNC = Mô men kháng uốn tiết diện dầm thép đáy đỉnh dầm thép (mm3); (mm3); SLT = Mô men kháng uốn tiết diện liên hợp dài hạn 3n đáy đỉnh dầm thép SST = Mô men kháng uốn tiết diện liên hợp ngắn hạn n đáy đỉnh dầm thép (mm3) 2.3.1.3 Tính mô men dẻo tiết diện 2.3.1.3.1 Mô men dẻo tiết diện không liên hợp Đối với tiết diện đối xứng kép, mômen dẻo đợc xác định theo c«ng thøc sau: ⎛D t ⎞ ⎛D t ⎞ ⎛D⎞ M p = Pw ⎜ ⎟ + Pc ⎜ + c ⎟ + Pt ⎜ + t ⎟ ⎝4⎠ ⎝2 2⎠ ⎝2 2⎠ (4) Trong ®ã: Pw = FywAw = Lực dẻo bụng (N); Lu hành nội 10 Bé m«n KÕt CÊu + NÕu fu > 0,75 ϕf Fy th×: Víi: ⎤ ⎡ ⎥ ⎢ 0,87(1 − C) ⎥ ⎢ Vn = RVp ⎢C + ≥ CVp ⎥ d ⎛ ⎞ ⎢ 1+ ⎜ ⎟ ⎥ ⎢ ⎝ D ⎠ ⎥⎦ ⎣ (50) ⎡ ⎛ ⎞⎤ Fr − f u ⎟⎥ ≤ R = ⎢0,6 + 0,4⎜ ⎜ ⎟⎥ F 0,75 F ϕ − f y ⎠⎦ ⎝ r ⎣⎢ (51) Trong ®ã: fu = ứng suất lớn cánh chịu nén khoang nghiên cứu tải trọng tính toán TTGHCĐI gây (N.mm); c) Các khoang biên Sức kháng cắt danh định vách khoang biên đợc lÊy nh− sau: Vn = C Vp (52) 2.3.2.3 TÝnh toán neo chống cắt (A6.10.7.4) Trong phạm vi BTL ta không tính toán phần coi nh cấu tạo neo chống cắt đà đợc thoả mÃn 2.4 Kiểm toán dầm theo TTGHSD 2.4.1 Kiểm toán độ võng dài hạn (A6.10.5) Dùng tổ hợp TTSD để kiểm tra chảy kết cấu thép ngăn ngừa độ võng thờng xuyên bất lợi ảnh hởng xấu đến điều kiện khai thác ứng suất biên chịu mômen dơng âm, phải thoả mÃn điều kiện sau: + Đối với tiết diện liên hợp: ff 0,95 Rh Fyf (53) + Đối với tiết diện không liên hợp: ff 0,80 Rh Fyf (54) Trong đó: ff = ứng suất đàn hồi biên dầm TTSD gây (MPa); 2.4.2 Kiểm toán độ võng không bắt buộc (A2.5.2.6.2 & A3.6.1.3.2) Độ võng dầm phải thoả mÃn điều kiện sau đây: cp = L 800 (55) Trong ®ã: L = ChiỊu dài nhịp dầm (m); = Độ võng lớn mặt dầm hoạt tải TTGHSD, bao gồm lực xung kích, lấy trị số lớn của: + Kết tính toán xe tải thiết kế, Lu hành nội 20 Bộ môn Kết Cấu + Kết tính toán 25% xe tải thiết kế với tải trọng thiết kế Độ võng lớn (tại mặt cắt dầm) xe tải thiết kế gây lấy gần ứng với trờng hợp xếp xe cho mô men uốn mặt cắt dầm lớn Khi ta sử dụng hoạt tải tơng đơng xe tải thiết kế để tính toán Độ võng lớn (tại mặt cắt dầm) tải trọng rải gây đợc tính theo công thức lý thyết đàn hồi nh sau: = 5wL4 384EI (56) Trong đó: w = Tải trọng rải dầm (N/m); E = Mô đun đàn hồi thép làm dầm (MPa); I = Mô men quán tính tiết diện dầm, bao gồm BTCT mặt cầu dầm liên hợp (mm4) 2.4.3 Tính toán độ vồng ngợc (A6.7.2) Các cầu thép nên làm độ vồng ngợc chế tạo để bù lại độ võng tĩnh tải không hệ số trắc dọc tuyến ta xét đến độ võng tĩnh tải không hệ số của: + Tĩnh tải dầm thép BTCT mặt cầu tiết diện dầm thép chịu; + Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích cầu tiết diện liên hợp chịu Công thức tính độ võng dầm nh mục 2.4.2 2.5 Kiểm toán dầm theo TTGH mỏi ®øt g∙y 2.5.1 KiĨm to¸n mái ®èi víi v¸ch ®øng Ta phải kiểm tra điều kiện để kiểm tra uốn mặt phẳng bụng uốn cắt dới tác dụng lặp lặp lại hoạt tải ứng suất đàn hồi lớn tải trọng bao gồm tải trọng tĩnh không nhân hệ số hai lần tổ hợp tải trọng mỏi Xe tải mỏi đợc nhân đôi xe tải nặng qua cầu gần hai lần xe tải mỏi Tổ hợp tải trọng mỏi tổ hợp tải trọng có xe tải mỏi qua cầu với hệ số tải trọng = 0,75; hÖ sè xung kÝch IM = 15% (A6.10.6.2) Xe tải mỏi xe tải thiết kế nhng có khoảng cách không đổi 9000mm trục 145kN (A3.6.1.4.1) 2.5.1.1 Kiểm toán mỏi vách đứng chịu uốn Các bụng STC dọc phải thoả mÃn điều kiện sau đây: + Nếu 2D c E ≤ 5,70 , th× fcf ≤ RhFyc tw Fyw ⎛ t + Nếu không, f cr 32,5E w ⎟⎟ ⎝ 2D c ⎠ (57) (58) Trong đó: Dc = Chiều cao vách chịu nén giai đoạn đàn hồi (mm); fcr = ứng suất nén đàn hồi lớn biên chịu nén uốn tác dụng tải trọng dài hạn cha nhân hệ số tải trọng mỏi nh quy định (2.5.1), đại diện cho ứng suất nén uốn lớn vách (MPa) Lu hành nội 21 Bộ môn Kết Cấu 2.5.1.2 Kiểm toán mỏi vách đứng chịu lực cắt ứng suất cắt đàn hồi lớn vách tác dụng tải trọng dài hạn cha nhân hệ số tải trọng mỏi nh quy định (2.5.1) phải thoả mÃn điều kiện sau: vcf 0,58 C Fyw (59) Trong đó: vcf = ứng suất cắt đàn hồi lớn vách, tác dụng tải trọng dài hạn cha nhân hệ số tải trọng mỏi nh quy định (2.5.1) (MPa) 2.5.2 Kiểm toán mỏi đứt gÃy 2.5.2.1 Kiểm toán mỏi Thiết kÕ theo TTGH mái bao gåm giíi h¹n øng st hoạt tải xe tải thiết kế mỏi đạt đến trị số thích hợp ứng với số lần tác dụng lặp xảy trình phục vụ cầu Công thức kiểm tra mỏi nh sau: γ(Δf) ≤ (ΔF)n (60) Trong ®ã: γ = HƯ sè t¶i träng mái, ta cã γ = 0,75; (Δf) = Biên độ ứng suất xe tải mỏi gây (MPa); (F)n = Sức kháng mỏi danh định (MPa) * Tính biên độ ứng suất xe tải mỏi gây (f): + Đối với tiết diện không liên hợp: f = M umax S (61) + Đối với tiết diện liên hợp: f = M umax Sb (62) Trong đó: S = Mô men kháng uốn tiết diện dầm thép (mm3); Sb = Mô men kháng uốn tiết diện liên hợp ngắn hạn (mm3); Mumax = Mô men uốn mặt cắt nhịp dầm xe tải mỏi, có xung kích, xếp vị trí bất lợi gây * Tính sức kháng mỏi danh định (F)n: (A6.6.1.2.5) Ta có công thức tính toán nh− sau: (ΔF)n = ⎛⎜ A ⎞⎟ ≥ (ΔF)TH ⎝N⎠ (63) Trong ®ã: (ΔF)TH, A = Ngỡng ứng suất mỏi, hệ số cấu tạo, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào loại chi tiết cấu tạo dầm thép; + Dầm thép hình cán Chi tiết cấu tạo loại A; + Dầm thép ghép hàn Chi tiết cấu tạo loại B N = Số chu kỳ biên độ ứng suất tuổi thọ thiết kế cầu Theo tiêu chuẩn tuổi thọ thiết kế cầu 100năm, vậy: Lu hành nội 22 Bộ môn Kết Cấu N = (100năm).(365ngày).n.(ADTTSL) (64) n = Sè chu kú øng suÊt cña mét xe tải qua cầu, tra bảng theo quy đinh, phụ thuộc vào loại cấu kiện chiều dài nhịp cầu; ADTTSl = Số xe tải qua cầu/ngày đơn tính trung bình tuổi thọ thiết kế ADTTSl = p.ADTT (65) p = Hệ số xe tải, tra bảng phụ thuộc vào số xen tải cầu; ADTT = Số xe tải qua cầu/ngày xe, tính trung bình tuổi thọ thiết kế cầu: ADTT = k.ADT.nL (66) ADT = Số lợng xe trung bình /ngày/một làn; k = Tỷ lệ xe tải luồng, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào cấp đờng thiết kế; nL = Số xe tải cầu 2.5.2.2 Kiểm toán đứt gy Vật liệu thép làm dầm phải có độ dẻo dai chống đứt gÃy theo quy định tiêu chuẩn Thép sử dụng theo tiêu chuẩn AASHTO thoả mÃn 2.6 Tính toán thiết kế sờn tăng cờng Để tăng cờng cho bụng biên chịu nén không bị ổn định ngời ta thờng sử dụng sờn tăng cờng Đối với dầm thép hình cán bụng thờng đủ dày để tự đạt ứng suất chảy uốn cắt mà không ổn định, không cần bố trí sờn tăng cờng Có hai loại sờn tăng cờng STC đứng (ngang) STC dọc Sờn tăng cờng dọc thờng dùng cho cầu dầm liên tục nhịp lớn chiều cao dầm lớn khoảng 2,0m Các STC đứng gồm có thép hình chữ nhật thép góc, đợc hàn liên kết bu lông vào hai bên bụng Khoảng cách đầu mối hàn STC vào bụng cánh tới đờng hàn bụng cánh phải 4tw STC đứng đặt toàn chiều dài dầm gọi STC đứng trung gian đặt đầu dầm (vị trí gối) gọi STC gối Đoạn dầm STC đứng trung gian liền gọi khoang dầm (khoang trong), khoảng cách STC gối đến STC ®øng trung gian liỊn kỊ gäi lµ khoang ci TÊt dầm thép tăng cờng không tăng cờng, phải có STC gối STC đứng trung gian vị trí có dầm ngang khung ngang Nếu có STC đứng gối vị trí dầm ngang khung ngang, ta coi nh dầm không đợc tăng cờng Vị trí STC nên bố trí đối xứng qua mặt cắt dầm Khoảng cách STC bố trí đơn giản tăng dần từ đầu dầm vào nhịp cho phù hợp với biểu đồ bao lực cắt dầm Các STC nên chọn loại cấu tạo kép, nghĩa bố trí thành đôi đối xứng hai bên vách dầm Khi dầm có bố trí mối nối công trờng, STC gần mối nối phải bố trí cách mép nối đoạn từ 20 30cm Các STC đứng trung gian phải đợc hàn lắp khít chặt vào biên chịu nén, nhng không cần phải ép vào mặt cánh chịu kéo Lu hành nội 23 Bộ môn Kết Cấu Các STC gối phải kéo dài toàn chiều cao bụng khít chặt với cánh tốt, để tiếp nhận phản lực gối đợc tốt bf tw bp 9tw 9tw bp tw tw d 9t w bp a 9t w 4tw Mặt cắt hiệu dụng chịu nén cấu tạo sờn tăng cờng đứng 2.6.1 Kiểm toán STC đứng trung gian Khi STC dọc, vách dầm tiết diện I đợc gọi tăng cờng khoảng cách STC đứng trung gian d0 3D (A6.10.7.1) Sờn tăng cờng đứng trung gian phải thỏa điều kiện sau: 2.6.1.1 Kiểm toán độ mảnh Chiều rộng chiều dày STC đứng trung gian phải đợc giới hạn độ mảnh để ngăn ổn định cục vách dầm: (A 10.8.1.2) 50 + vµ d E ≤ b p ≤ 0,48t p ; 30 Fys 0,25bf ≤ bp ≤ 16,0tp (67) (68) Trong đó: d = Chiều cao mặt cắt dầm thép (mm); = ChiỊu dµy STC (mm); bP = ChiỊu réng STC (mm); Fys = Cờng độ chảy nhỏ quy định STC (MPa); bf = Chiều rộng cách dầm (mm) 2.6.1.2 Kiểm toán độ cứng STC đứng trung gian xác định đờng bao đứng khoang vách Do đó, chúng cần đủ độ cứng để giữ quan hệ tơng đối thẳng cho phép vách phát triển cờng độ sau ổn định (để làm nhiệm vụ neo cho trờng căng) Lu hành nội 24 Bộ môn Kết Cấu Độ cứng phải thoả mÃn phơng trình sau: (A6.10.8.1.3) It d0tw3J , ⎛D ⎞ J = 2,5⎜⎜ p ⎟⎟ − 2,0 ≥ 0,5 ⎝ d0 ⎠ (69) (70) Trong ®ã: d0 = Khoảng cách STC đứng trung gian (mm); Dp = Chiều cao D vách STC dọc chiều cao phụ lớn vách có STC dọc Ta xét trờng hợp STC dọc, nên Dp = D (mm); It = Mô men quán tính tiết diện STC đứng trung gian lấy mặt tiếp xúc STC vách STC đơn với đờng chiều dày vách STC kép (mm4) 2.6.1.3 Kiểm toán cờng độ DiƯn tÝch tiÕt diƯn ngang cđa STC ®øng trung gian phải đủ lớn để chống lại thành phần thẳng đứng ứng suất xiên vách (A6.10.8.1.4) F ⎞ V A s ≥ ⎢0,15BDt w (1 − C ) u − 18t 2w ⎥⎜ yw ⎟ ⎟ ⎜ Vr ⎣ ⎦⎝ Fys ⎠ (71) Trong ®ã: Vr = Sức kháng cắt tính toán vách dầm (N); Vu = Lực cắt tải trọng tính toán TTGHCĐI (N); As = DiƯn tÝch STC, tỉng diƯn tÝch cđa đôi STC (mm2); B = Hệ số, đợc xác định nh sau: + STC kép thép hình chữ nhật, B = 1,0; + STC đơn thép hình chữ nhật, B = 2,4; + STC đơn b»ng thÐp gãc, B=1,8 2.6.2 KiĨm to¸n STC gèi STC gối chịu phản lực gối lực tập trung Các lực tập trung chuyển qua biên đầu dới STC STC gối đợc liên kết với vách, đồng thời tạo thành đờng biên thẳng đứng làm neo chịu cắt từ tác động trờng căng Đối với dầm thép hình cán, ta phải làm STC gối khi: (A6.10.8.2.1) Vu > 0,75ϕbVn (72) Trong ®ã: ϕb = HƯ số sức kháng gối theo quy định; (A6.5.4.2) Vu = Lực cắt tính toán gối (N); Vn = Sức kháng cắt danh định vách dầm gối (N) Đối với dầm thép phải đặt STC gối tất vị trí gối tất vị trí chịu tải trọng tập trung (A6.10.8.2.1) Các STC gối phải bao gồm nhiều thép thép góc đợc liên kết hàn bắt bu lông vào hai bên bụng Các mối nối vào bụng phải đợc thiết kế để truyền toàn lực gối tải trọng tính toán gây Các STC gối phải kéo dài toàn chiều cao bụng khít tốt tới mép cánh Lu hành nội 25 Bộ môn Kết Cấu Mỗi STC phải đợc mài để lắp khít vào cánh thông qua nhận đợc phản lực, đợc gắn vào cánh đờng hàn rÃnh ngấu hoàn toàn Khoảng cách từ STC gối đến STC ®øng trung gian liỊn kỊ ph¶i tháa m·n ®iỊu kiƯn 1,5D (A6.10.7.3.3c) Sờn tăng cờng gối phải thỏa mÃn điều kiện sau: 2.6.2.1 Kiểm toán độ mảnh STC gối đợc thiết kế nh phần tử chịu nén, gồm đôi thép hình chữ nhật đặt đối xứng bên vách dầm Độ mảnh STC gối phải thoả mÃn điều kiÖn sau: (A6.10.8.2.2) b p ≤ 0,48t p E Fys (73) Trong ®ã: bp = ChiỊu réng cđa STC gèi (mm); tb = ChiỊu dµy cđa STC gèi (mm) Tõ (73), ta cã thĨ chän tr−íc bp råi tÝnh 2.6.2.2 KiĨm to¸n søc kh¸ng tùa Søc kh¸ng tùa tính toán, Br phải đợc lấy nh sau: Br = ϕbApuFys ≥ Ru (74) Trong ®ã: ϕb = HƯ sè sức kháng tựa theo quy định; (A6.5.4.2) Apu = Diện tích tựa STC vào cánh (mm2); Ru = Phản lực gối TTGHCĐI (N) Từ (74) Chọn ®−ỵc kÝch th−íc cđa STC gèi theo ®iỊu kiƯn søc kháng tựa Ta chọn đôi, hai đôi ba đôi (Cấu tạo STC có vát 450, 4tw để ngăn cản hình thành ứng suất kéo dọc không lợi mối hàn chỗ tiếp xúc vách STC biên) 2.6.2.3 Kiểm toán sức kháng nén dọc trục STC gối cộng phần vách phối hợp nh cột để chịu lực nén dọc trục Đối với STC đợc bắt bu lông vào bụng, mặt cắt hiệu dụng cột bao gồm cấu kiện STC Đối với STC đợc hàn vào bụng, diện tích có hiệu tiết diện cột đợc lấy diện tích tổng cộng thành phần STC đoạn vách nằm trọng tâm không lớn 9tw sang bên cấu kiện phía nhóm STC gối Sức kháng nén dọc trục có hệ số đợc tính nh sau: Pr = ϕcPn ≥ Ru (75) Trong ®ã: ϕc = Hệ số sức kháng nén theo quy định; (A6.5.4.2) Pn = Sức kháng nén danh định, đợc xác định nh sau: (A4.6.2.5) Lu hành nội 26 Bộ môn Kết Cấu kl Fy = độ mảnh cột Đặt = r E + NÕu λ ≤ 2,25 th× Pn = 0,66λ Fys As + NÕu λ > 2,25 th× Pn = 0,88FysAs/λ (76) (77) (77a) Trong ®ã: As = DiƯn tÝch mặt cắt cột (mm2); k = Hệ số chiều dài hiệu dụng theo quy định Với trờng hợp liên kết hàn hai đầu k = 0,75 (A4.6.2.5) l = Chiều dài không giằng (mm) = chiều cao vách D (mm); r = b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cđa tiÕt diÖn cét (mm); r= Iy As (mm); (78) Iy = Mômen quán tính tiết diện cột trục trung tâm vách (mm4) 2.7 Tính toán thiết kế mối nối công trờng Liên kết hàn có nhiều u điểm nh đơn giản cấu tạo, chi tiết, tốn vật liệu, phù hợp với điều kiện công nghiệp hóa, nên đợc a dùng Tuy vậy, với mối nối công trờng liên kết hàn khó thao tác, khó hàn tự động, nh kiểm tra chất lợng Do đó, thông thờng ta kết hợp mối nối hàn nhà máy bu lông CĐC công trờng Tính toán thiết kế mối nối công trờng phải đợc xem xét mặt sau: + Kiểm nối dầm thép vị trí mối nối; + Kiểm toán sức kháng bu lông CĐC Trong phạm vi BTL này, nghiên cứu kiểm toán sức kháng bu lông CĐC ta đà tính đợc mô men tính toán lớn lực cắt tính toán lớn mặt cắt i Đó hai đại lợng xác định độc lập với nhau, trờng hợp có vị trí hoạt tải bất lợi riêng rẽ Do M V mặt cắt i lại có mặt công thức chung, nh công thức tính lực cắt tác dụng lên bu lông liên kết bụng dầm, việc lấy M V xác định để tính toán liên kết không Về mặt lý thuyết, dầm có vị trí hoạt tải để cặp giá trị M, V mặt cắt i mà đa vào công thức chung nói giá trị công thức nói bất lợi Tuy vậy, việc tìm vị trí hoạt tải bất lợi chung phức tạp đây, để đơn giản ta lấy gần nh sau: Đối với M lấy giá trị lớn Mmax nh xác định trên, V lấy giá trị ứng với vị trí hoạt tải xe tính cho Mmax; để thiên an toàn ta tính toán với Mmax Vmax 2.7.1 Chọn vị trí mối nối công trờng Ta phải bố trí mối nối dầm chiều dài vật liệu cung cấp thờng bị hạn chế, yêu cầu cấu tạo, điều kiện sản xuất, nh khả vận chuyển lắp ráp bị hạn chế; Do điều kiện vận chuyển khả cẩu lắp có hạn, nên ngời ta thờng chia dầm làm nhiều đoạn đợc chế tạo sẵn nhà máy trở công trờng nối lại với thành cấu kiện hoàn chỉnh Các mối nối gọi mối nối công trờng Đầu nối đoạn dầm phải mặt cắt thẳng đứng mặt cắt gần nhau, để tiện cho việc vận chuyển, cẩu lắp lắp ráp đây, ta nghiên cứu loại mối nối công trờng có đầu nối nằm mặt phẳng thẳng đứng Vị trí mối nối thờng nên tránh chỗ có mô men lớn Đối với dầm giản đơn, ta thờng bố trí cách gối đoạn (1/4 ữ 1/3)L đối xứng với qua mặt cắt dầm Lu hành nội 27 Bộ m«n KÕt CÊu Mèi nèi c«ng tr−êng b»ng bung l«ng CĐC dầm chữ I tổ hợp hàn có dạng điển hình nh sau: i-i I Mối nối công trờng bu lông cờng độ cao Từ hình vẽ ta thấy mối nối gồm hai phần: + Mối nối cánh làm việc giống nh mối nối đối đầu hai thép chịu lực dọc trục; + Mối nối bụng làm việc giống nh mối mối đối đầu hai thép chịu tác dụng đồng thời mômen, lực cắt lực dọc Do vậy, việc ta phải xác định đợc lực thiết kế cho mối nối cánh mối nối bụng 2.7.2 Tính toán lực thiết kế nhỏ cánh Trớc hết ta cần làm quen với số quan điểm việc xác định lực thiết kế mối nối: - Quan ®iĨm 1: Lùc thiÕt kÕ mèi nèi b»ng lực ngoại lực tác dụng vào mối nối; - Quan điểm 2: Lực thiết kế mối mối khả chịu lực tối đa cấu kiện cần nối; - Quan điểm 3: Lực thiết kế mối không đợc nhỏ thua trị số lơn hai trị số sau: + Trị số trung bình mômen, lực cắt lực dọc trục tải trọng tính toán điểm nối sức kháng uốn, cắt dọc trục tính toán cấu kiện điểm nối; + 75% sức kháng uốn, cắt dọc trục tính toán cấu kiện điểm nối Quan điểm quan điểm tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 (A6.13.1) 2.7.2.1 Tính toán ứng suất điểm cánh Bảng ứng suất điểm cánh dầm thép TTGHCĐI Mặt cắt M (Nmm) Sbotmid (mm3) Stopmid (mm3) fbotmid (MPa) ftopmid (MPa) Dầm thép Liên hợp (3n) Liên hợp (n) Tổng Bảng ứng suất điểm cánh dầm thép TTGHSD Mặt cắt M (N.mm) Sbotmid (mm3) Stopmid (mm3) fbotmid (MPa) ftopmid (MPa) DÇm thép Lu hành nội 28 Bộ môn Kết Cấu Liên hợp (3n) Liên hợp (n) Tổng 2.7.2.2 Tính toán lực thiết kế nhỏ cánh ứng suất thiết kế nhỏ cánh dới chịu kéo TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau: Ftbot = [f botmid + ϕ y Fyf ] ≥ 0,75ϕ F (79) y yf Trong ®ã: fbotmid = øng suất điểm cánh dới TTGHCĐI; y = Hệ số kháng theo quy định; (A6.5.4.2) ứng suất thiết kế nhỏ cánh chịu nén TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau: Fctop = [f topmid + ϕ c Fyf ] ≥ 0,75ϕ F (80) c yf Trong ®ã: ftopmid = øng suất điểm cánh TTGHCĐI; c = Hệ số kháng theo quy định; (A6.5.4.2) Từ ta cã: B¶ng lùc thiÕt kÕ nhá nhÊt b¶n cánh dầm thép TTGHCĐI f (N/mm2) Vị trí F (N/mm2) A (mm2) P (N) Cánh dới Cánh Bảng lực thiết kế nhỏ cánh dầm thép ë TTGHSD F = f (N/mm2) VÞ trÝ A (mm2) P (N) Cánh dới Cánh 2.7.3 Thiết kế mối nèi c¸nh 2.7.3.1 Chän kÝch th−íc mèi nèi Mèi nèi đợc thiết kế theo phơng pháp thử - sai, tức ta lần lợt chọn kích thớc mối nối dựa vào kinh nghiệm quy định khống chế tiêu chuẩn thiết kế, kiểm toán lại, không đạt ta phải chọn lại kiểm toán lại Quá trình đợc lặp lại thoả mÃn Ta s¬ bé chän kÝch th−íc mèi nèi nh− sau: (Hình vẽ) Các thông số mối nối cần chọn: + Kích thớc nối trong, nối ngoài; + Đờng kính bu lông CĐC loại lỗ sử dụng; Lu hành nội 29 Bộ môn Kết Cấu + Số bu lông CĐC bên mối nối bố trí sơ mối nối; 2.7.3.2 Kiểm toán khoảng cách bu lông CĐC (A6.13.2.6) 2.7.3.2.1 Khoảng cách tối thiểu Khoảng cách bu lông phải thỏa mÃn điều kiện khoảng cách tối thiểu nh sau: min(Sl, Sh) Smin (81) Trong đó: Sl = Khoảng cách bu lông theo phơng trục dầm (mm); Sh = Khoảng cách bu lông theo phơng vuông góc với trục dầm (mm); Smin = Khoảng cách tối thiểu bu lông theo quy định (A6.13.2.6.1) 2.7.3.2.2 Khoảng cách tối đa Khoảng cách bu lông phải thỏa mÃn điều kiện khoảng cách tối thiểu nh sau: max(Sl, Sh) Smin (82) Trong đó: Smax = Khoảng cách tối đa bu lông theo quy định (A6.13.2.6.2) 2.7.3.2.3 Khoảng cách đến mép cạnh Khoảng cách từ tim bu lông đến mép phải thoả mÃn ®iỊu kiƯn sau: Semin ≤ Se ≤ Semax (83) Trong đó: Se = Khoảng cách tim bu lông tới mép (mm); Semin, Semax = Khoảng cách tối thiểu, tối đa từ tim bu lông tới mép theo quy định (A6.13.2.6.6) 2.7.3.3 Kiểm toán sức kháng cắt bu lông CĐC Giả thiết lực cắt phân bố cho bu lông, nên lực cắt tác dụng lên bu lông TTGHCĐI đợc xác định nh sau: Ru = Pu/N (84) Sức kháng cắt bu lông CĐC THGHCĐI phải thoả mÃn điều kiƯn sau: Ru ≤ Rrs (85) Trong ®ã: Pu = Lực thiết nhỏ cánh TTGHCĐI (N); N = Số bu lông bê mốt nối; Rrs = Sức kháng cắt tính toán bu lông CĐC theo quy định (A6.13.2.7) 2.7.3.4 Kiểm toán sức kháng ép mặt bu lông CĐC Sức kháng ép mặt bu lông CĐC THGHCĐI phải thoả mÃn điều kiƯn sau: Ru ≤ Rrbb (86) Trong ®ã: Rrbb = Sức kháng ép mặt tính toán bu lông CĐC theo quy định (A6.13.2.9) 2.7.3.5 Kiểm toán sức kháng trợt bu lông CĐC Giả thiết lực cắt phân bố cho bu lông, nên lực cắt tác dụng lên bu lông TTGHSD đợc xác định nh− sau: Ra = Pa/N L−u hµnh néi bé (87) 30 Bộ môn Kết Cấu Sức kháng trợt bu lông CĐC THGHSD phải thỏa mÃn điều kiện sau: Ra ≤ Rr = Rn (88) Trong ®ã: Pa = Lực thiết kế nhỏ cánh TTGHSD (N); Rn = Sức kháng trợt bu lông CĐC theo quy định (A6.13.2.8) 2.7.4 Tính toán thiết kế mèi nèi bơng dÇm 2.7.4.1 Chän kÝch th−íc mèi nèi Mối nối đợc thiết kế theo phơng pháp thử - sai, tức ta lần lợt chọn kích thớc mối nối theo kinh nghiệm, kiểm toán lại, không đạt ta phải chọn lại kiểm toán lại Quá trình đợc lặp lại thoả mÃn Ta s¬ bé chän kÝch th−íc mèi nèi nh− sau: Hình vẽ Các thông số mối nối cần chọn: + Kích thớc nối; + Đờng kính bu lông CĐC loại lỗ sử dụng; + Số bu lông CĐC bên mối nối bố trí sơ mối nối 2.7.4.2 Tính toán lực cắt thiết kế nhỏ (Vu + Vr ) ≥ 0,75V Lùc c¾t thiÕt kÕ nhỏ TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau: V= r (89) Trong ®ã: Vu = Lùc cắt tác dụng lên dầm vị trí mối nối THGHCĐI (N); Vr = Sức kháng cắt tính toán dầm vị trí mối nối (N) Lực cắt thiết kế nhỏ TTGHSD đợc xác định theo công thức sau: V = Vu (90) Trong đó: Va = Lực cắt tác dụng lên dầm vị trí mối nối THGHSD (N) 2.7.4.3 Tính toán mô men lực ngang thiết kế nhỏ Mô men thiết kế nhỏ TTGHCĐI bao gồm hai thành phần nh− sau: M = Mv + Mw (91) Trong ®ã: Mv = Mô men lực cắt thiết kế vị trí mối nối TTGHCĐI tác dụng lệch tâm với trọng tâm nhóm đinh bên mối nối gây ra: Mv = V.e (92) Trong đó: V = Lực cắt thiết kế mối nối TTGHCĐI (N); e = Độ lệch tâm nhóm đinh bên mối nối, lấy khoảng cách từ trọng tâm nhóm đinh bên mối nối tới tim mối nối (mm); Mw = Phần mô men tác dụng lên phần bụng, mô men uốn vị trí mối nối TTGHCĐI gây ra: Mw = Lu hành nội bé t w D2 (Fbotmid + Ftopmid ) 12 (93) 31 Bộ môn Kết Cấu Trong đó: Fbotmid, Ftopmid = ứng suất thiết kế nhỏ trọng tâm cánh dới, cánh TTGHCĐI (N/mm2) twD (Fbotmid Ftopmid ) Lùc ngang thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau: H= (94) (Chú ý: Đối với dầm không liên hợp, đối xứng kÐp th× ta cã thĨ coi bá qua lùc ngang H) Tơng tự, ta xác định đợc mômen lùc ngang thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHSD 2.7.4.4 KiÓm toán khoảng cách bu lông CĐC (A6.13.2.6) Tơng tự nh mối nối cánh 2.7.4.5 Lực cắt tính toán bu lông CĐC Giả thiết nối tuyệt đối cứng liên kết làm việc giai đoạn đàn hồi Khi đó, bu lông vị trí xa so với trọng tâm nhóm bu lông bên mối nối chịu lực cắt lớn hay bất lợi Ta có công thức xác định lực cắt bu lông xa nhÊt cã d¹ng nh− sau: R max ⎛V Mx max = ⎜ + ⎜ N ∑ x2 + y2 i i ⎝ ( ) ⎞ ⎛H ⎟ + ⎜ + My2 max ⎟ ⎜N ∑ x + y i i ⎠ ⎝ ( ) ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ (95) Trong đó: N = Số bu lông bên mối nối (bu lông); M, V, H = Mômen, lực cắt lực ngang thiết kế tác dụng lên mối nối (N); xi, yi= Khoảng cách từ đinh thø i ®Õn trơc y, x cđa hƯ trơc täa độ xoy đặt trọng tâm nhóm bu lông bên mối nối (mm); xmax, ymax = Tọa ®é cđa bu l«ng xa nhÊt ®èi víi hƯ trơc x0y (mm) 2.7.4.6 Kiểm toán sức kháng cắt bu lông CĐC Tơng tự nh mối nối cánh 2.7.4.7 Kiểm toán sức kháng ép mặt bu lông CĐC Tơng tự nh mối nối cánh 2.7.4.8 Kiểm toán sức kháng trợt bu lông CĐC Tơng tự nh mối nối cánh 2.8 Tính toán cắt cánh vẽ biểu đồ bao vật liệu Trong phạm vi BTL ta không tính toán phần *****&***** Lu hành nội 32 Bộ môn Kết Cấu Tài liệu tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-2005 AASHTO LRFD bridge design specifitications SI units second edition 1998 (AASHTO LRFD 1998) Cầu Bê tông cốt thép đờng ôtô (tập 1), GS.TS Lê Đình Tâm, NXBXD - 2005 Cầu thép, GS.TS Lê Đình Tâm, NXBGTVT - 2004 Design of highway bridges Tác giả RICHARD M.BARKER, JAY A.PUCKETT; NXB Jonh Wiley & Sons - 1997 Cầu Bê tông (tập 1) Tác giả Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà, NXBGTVT Bridge engineering handbook Tác giả Wai-Fah Chen vµ Lian Duan NXB CRC Press, 2000 Tính toán kết cấu Bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2002, tác giả Trần Mạnh Tuân, NXB Xây Dựng 2004 Thiết kế cầu Bê tông cốt thép cầu thép đờng ôtô, tác giả N.I.POLIVANOV, dịch Nguyễn Nh Khải Nguyễn Trâm, NXB khoa học kỹ thuật năm 1979 10 PCI Bridge Design Manual, 2003 11 Annual Book of ASTM Standards, 2000 12 Tiªu chuẩn ACI 318-2002 Lu hành nội 33 Bộ môn KÕt CÊu phơ lơc B¶ng 1: B¶ng tra t¶i träng tơng đơng HL-93 (KN/m) Xe tải thiết kế (truck) Chiều dài tải (m) 4.5 10 11 12 13 14 15 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Xe hai trôc thiÕt kÕ (tandem) α 0.25 0.5 0.25 0.5 72.50 67.31 66.12 62.03 57.41 53.02 49.40 46.51 43.81 41.33 39.06 36.99 35.12 33.40 30.40 27.88 25.73 23.87 22.26 20.86 19.61 18.51 17.52 16.63 72.50 64.44 58.00 50.48 48.93 46.52 43.92 41.37 38.99 37.05 35.41 33.85 32.38 30.99 28.50 26.34 24.45 22.80 21.35 20.07 18.93 17.90 16.99 16.15 72.50 64.44 58.00 48.33 41.43 36.25 34.04 34.00 33.50 32.67 31.68 30.63 29.57 28.53 26.56 24.76 23.15 21.71 20.42 19.27 18.23 17.29 16.44 15.67 93.50 84.74 77.44 66.00 57.47 50.88 45.63 41.36 37.82 34.83 32.28 30.08 28.16 26.47 23.63 21.34 19.45 17.88 16.53 15.38 14.37 13.49 12.71 12.02 88.00 80.40 73.92 63.56 55.67 49.50 44.54 40.48 37.09 34.22 31.76 29.63 27.77 26.13 23.36 21.12 19.27 17.72 16.40 15.27 14.28 13.41 12.64 11.95 77.00 71.70 66.88 58.67 52.08 46.75 42.37 38.72 35.64 33.00 30.72 28.73 26.99 25.44 22.81 20.68 18.91 17.42 16.14 15.04 14.08 13.23 12.48 11.81 k L-L1 L1 L §ah S k Víi α = L1 L L−u hµnh néi bé 34 ... cầu Trong phạm vi BTL này, ta sơ chọn chiều dày BTCT mặt cầu ts = 200mm Chiều cao vút BTCT mặt cầu yêu cầu cấu tạo Chiều cao phải đủ lớn để bố trí neo chống cắt Trong phạm vi BTL này, ta sơ chọn... điểm chia, mặt cắt khác giá trị gần Nếu đoạn chia dầm nhiều hình bao tìm đợc sát với kết xác, nhng đơng nhiên khối lợng tính toán tăng lên Hệ số tải trọng cho tải trọng khác bao gồm tổ hợp tải... (N.mm); MP = Mô men dẻo mặt cắt liên hợp (Nmm) + Nếu không Mn đợc xác định phơng pháp gần sau, nhng không đợc lấy lớn giá trị Mn đợc tính toán hai trờng hợp trên: Mn =1,3 Rh My (21) Trong đó: