50569 01pi sobo cau bt ust fnp0q 20131213090938

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG PHƯƠNG ÁN I THIẾT KẾ DẦM I BTCT DỰ ỨNG LỰC NHỊP GIẢN ĐƠN I GIỚI THIỆU SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN TỔNG CHIỀU DÀI TOÀN CẦU L = 2*24.54 m + 3*33m + 2*24.54m Phương án thiết kế sơ bộ, ta thiết kế sơ nhịp đặc trưng cho toàn cầu thết kế nhịp số liệu lấy theo nhịp đặc trưng I.1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ Chiều dài nhịp: 33 (m) Chiều dài nhịp tính toán: 32.2 (m) Khổ xe: (m) Lề hành: 1.5 (m) Khổ cầu: 12 (m) Tải trọng: HL93 + người Mặt cắt dầm: I Tạo dự ứng lực: Căng Trước Qui trình thiết kế: 22TCN-272-05 Bộ giao thông vận tải I.2 Đặc trưng vật liệu: _ Chọn thép dự ứng lực( mác 270 ): Tao thép sợi với đường kính: 15.2 mm Loại tao thép DƯL : tao thép khử ứng suất Diện tích tao cáp: Aps1 = 0.00014 m2 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860 Mpa = 186000 T m Giới hạn chảy thép DƯL: fpy = 1581 Mpa = 158100 T m Giới hạn ứng suất cho bó thép DƯL : fpj = 1302 Mpa = 130200 T m Modul đàn hồi tao thép DƯL: Ep = 197000 Mpa = 19700000 T m _ Chọn thép dầm chủ, dầm ngang (M270 cấp 345W) cường độ giới hạn chảy: fy = 345 Mpa = 34500 Trọng lượng riêng thép: γs = 7850 kg m = SV:NGÔ ANH TUẤN 7.85 5.4.4.1 5.9.3-1 6.4.1.1 T m T m3 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG kg m modul đàn hồi: Es = 200000 Mpa = T m 20000000 T m _ Thép mặt cầu: Cường độ giới hạn chảy: fy = 420 Mpa = modul đàn hồi: Es = 200000 Mpa = 42000 T m2 5.4.3.1 20000000 T m 5.4.3.2 _ Bêtông 28 ngày tuổi: Cường độ chịu nén: f'c = 35 Mpa = 3500 Trọng lượng riêng bêtông: yc= 2400 kg m = _ Bêtông nhựa: 5.4.3.2 2.4 5.4.2.1 T m2 T m3 modul đàn hồi: Ec = 0.043 y 1c.5 f c' = 29910.2 Mpa = 2991020 T m Trọng lượng riêng bêtông nhựa: γf = 2250 kg m = 2.25 T m 5.4.2.3 3.5.1.1 Đặc trưng hình học dầm: _ Tỉ số modul dầm mặt: n= , 3n = 6.10.3.1.1b _ Bề rộng hữu hiệu: Mặt cắt dầm dầm biên chọn nhau, ta tính đặc trưng cho dầm be ≤ L = 8.05 m be ≤ 12t s + 0.5bt = 2500 mm = 2.5 m be ≤ S = m Chọn SV:NGÔ ANH TUẤN 4.6.2.6.1 : be = m 10 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG 2000 I.3.Chọn sơ kích thước chung lan can, LBH, mặt cầu dầm chính: _ Dầm chủ: Số lượng n = (m) Khoảng cách dầm S = (m) Khoảng hẫng S h = (m) bt tt bt = tt = Dw = tw = tb = bb = h= 12 Dw tw h 17 50 16 77 16 18 61 140 (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) tb bb Đây dầm I theo AASHTO ( dầm ) với đặc trưng hình học: A = 8744 cm2 I = 10852402 cm4 Khoảng cách từ trọng tâm dầm bêtong đến đáy dầm: Bảng (-7.1) SV:NGÔ ANH TUẤN MSSV:103105059 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG yb = 81.18 cm Dầm áp dụng cho chiều dài nhịp : 33 m _ Dầm ngang: Chiều cao dầm ngang: h1 = Chiều dày dầm ngang: b1 = Khoảng cách dầm ngang L = Số lượng dầm ngang: 122 20 644 25 (cm) (cm) (cm) _ Bản mặt cầu: Lớp bêtong mặt cầu dầy : Lớp vữa ximang cát dầy : Lớp betong nhựa dầy : 18 (cm) (cm) (cm) _ Lan can người bộ: 1200 200 100 600 610 300 200 _ Bố trí chung ngang cầu: 1200 9000 1200 300 600 610 300 1000 2000 2000 2000 2000 2000 I.4.Kiểm tra điều kiện chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu: ( điều 2.5.2.6.3-1 ) Đối với betong dư ứng lực, dầm I chiều cao tối thiểu(bao gồm mặt cầu) kết cấu là: hmin = 0.045L = 1.449 m Chiều cao kết cấu thiết kế ( bao gồm mặt cầu ): SV:NGÔ ANH TUẤN 12 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG h= 1.6 m L : chiều dài nhịp tính toán = 32.2 m h > h min, thỏa mãn điều kiện chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu I TÍNH TOÁN LAN CAN: Các tải trọng tác dụng lên lan can người ñi boä: P W W W P TH2 w= P= h= 600 TH1 1210 1210 610 W 300 Chiều dài lan can tính toán: 0.37 890 1.21 N/mm N m 300 1m 600 610 5000 Xác định moment chân lan can: TH1 : M1 = 447.7 TH2 : M2 = 1524.6 Nm = 0.04477 Tm Nm = 0.15246 Tm Moment gây chân lan can Do M2 > M1 nên sử dụng moment trường hợp để tính toán bố trí cốt thép chịu lực cho lan can Moment gây tải trọng gây chan lan can nhỏ nên ta bố trí cốt thép cấu tạo cho lan can : Chọn thép Φ12 với diện tích là: 1.13 cm2 Khoảng cách thép: 400 cm Số lương thép mét dài: SV:NGÔ ANH TUẤN 13 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Diện tích : Hàm lương cốt thép: 3.39 ρ= cm2 0.00136 Kiểm tra cường độ cho tiết diện: ρ f y    = 3.525429 Tm Mn = ρ f y b.d 1 − '  1,7 f c   Φ.Mn = 3.17289 Tm Vậy ta thấy: Φ.Mn > Mu ( Mu = Hệ số sử dụng tổ hợp tải trọng: Trạng thái giới hạn Cường độ I Sử dụng Mỏi 0.15246 Tm ) (theo bảng 3.4.1.1) Thống kệ hệ số tải trọng tổ hợp Hệ số tải trọng DC DW LL (Bản thân kcấu) (Lớp phủ,…) (Hoạt taûi xe) 1.25 1.5 1.75 1 0.75 IM (lực 1.75 0.75 Thống kê hệ số sức kháng Loại sức kháng Hệ số sức kháng φ Uốn φf Cắt φv Gối φb Neo chịu cắt φSC 0.85 Hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số dẻo µD Hệ số dư thừa µR Hệ số quan trọng µl µ = µD.µR.µl (theo 1.3.2.1) Thống kê hệ số điều chỉnh tải trọng Cường độ Sử dụng 0.95 1.95 1.05 0.95 Moûi 1 1 µ :Hệ số điều chỉnh tải trọng µ ≥ 0.95 SV:NGÔ ANH TUẤN 14 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG II TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU: 1) Mô hình tính toán măt cầu: Khoảng cách dầm chủ: 2m Khoảng cách dầm ngang: 6.44 m Nhận xét thấy : Ldai = 3.22 >1.5 Lngan Vậy làm việc phương ( làm việc theo phương cạnh ngắn ) 2) Xác định chiều dài nhịp tính toán mặt cầu: Chiều dài nhịp tính toán mặt cầu xác định sau: _ Bản kê dầm I : S= m _ Bản hẫng : S= m 3) Tính toán nội lực hẫng: Bản coi nhu gồm dải liên tục kê gối cứng tuyệt đối dầm đỡ Cắt thành dải có bề rộng 1m để tính toán, sơ đồ tính dầm giản đơn với chiều dài nhịp tính toán là: S= m _ Tónh tải gồm: Trọng lượng thân(lực phân bố) ø Trọng lượng lan can (lực tập trung) Trọng lượng thân mặt cầu: DC = γ bt hbmc = 0.48 T/m Trọng lượng lan can tác dụng lên mặt cầu: P w P= w= qp = 890 N 0.37 N/mm 300 kg/m2 qp DW = P + w.1000 + q p 1.1, 25 = 0.3135 T Sơ đồ tính toán hẫng: DW 1000 SV:NGÔ ANH TUẤN 15 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG DW DC 1000 Nội lực ngàm: M( Tm ) DC DW 0.24 0.3135 V(T) DC DW 0.48 0.3135 4) Tính toán nội lực mặt cầu: Ta xem mặt cầu mô hình dải ngàm đầu tính theo PP gần với đường lối tính toán moment dương mặt cắt nhịp mô hình dải đơn kê gối khớp Trị sồ moment mặt cắt nhịp đầu ngàm xác định theo công thức: M 0+.5 L = k M 00.5 L M 00.5 L : moment tải trọng gay tai mặt cắt nhịp giản đơn k : hệ số điều chỉnh lấy 0.5 a) Tónh tải: Gồm : Tónh tải trọng lượng thân mặt cầu (DC) Tónh tải lớp phủ betong nhựa (DW) DC = γ bt hbmc 1m = DW = γ f h f 1m = DC DW M ωm = 0.5 ωv = 0.48 T/m 0.1125 T/m 0.5 Q 2000 Moment tai nhịp: MDC = DC.ωm = 0.24 Tm MDW = DW.ωm = 0.05625 Tm Lực cắt tai gối tựa: VDC = DC.ωv = 0.48 T VDW = DW.ωv = 0.1125 T b) Hoaït tải: Dải chịu lực theo phương ngang cầu, chiều rộng dải tương đương theo phương dọc cầu tính theo: SV:NGÔ ANH TUẤN 16 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Moment dương: Moment âm : 660 + 0.55S = 1220 + 0.25S = E+ = E− = 1760 1720 mm mm LL PL 0.62 0.345 Đối với xe tải thiết kế: Tính toán moment dương: Hoạt tải LL = 0.5 PTa = 5.42016 T/m (b + h f ) E + PTa : troïng lương bánh xe tải thiết kế = b : chiều rộng tiếp xúc bánh xe = hf : chiều dày mặt cầu = M+LL = LL.ω ωmLL = 7.25 0.51 0.25 T m m 1.74041 Tm ωmLL : diện tích phần đường ảnh hưởng moment tác dụng xe tải thiết kế ωmLL = 0.3211 Tính toán moment âm: PTa Hoạt tải LL = = 5.54621 T/m − (b + h f ) E M-LL = LL.ω ωmLL = Moment tải trọng gây : PL.ω ωm = MPL = PL : hoat taûi laøn = 0.93/3 = 0.31 1.78089 Tm 0.155 Tm T/m Lực cắt ngàm hoạt tải tải trọng gây ra: LL.ω ωVLL = VLL = 3.41424 T ωvLL : diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt tác dụng xe tải thiết kế ωvLL = 0.6156 LL = 5.54621 T/m PL.ω ωV = VPL = 0.31 T Đối với xe trục: Tính toán moment dương: SV:NGÔ ANH TUẤN PTr = (b + h )E + 17 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Hoạt tải LL = PTr = (b + h f )E + 4.11184 T/m PTa : trọng lương bánh xe tải thiết kế = b : chiều rộng tiếp xúc bánh xe = hf : chiều dày mặt cầu = 5.5 0.51 0.25 T m m LL.ω ωmLL = M+LL = 1.32031 Tm ωmLL : dieän tích phần đường ảnh hưởng moment tác dụng xe tải thiết kế ωmLL = 0.3211 Tính toán moment âm: PTr Hoạt tải LL = 4.20747 T/m (b + h f )E − = M-LL = LL.ω ωmLL = Moment tải trọng gây : PL.ω ωm = MPL = PL : hoat tải = 0.93/3 = 0.31 1.35102 Tm 0.155 Tm T/m Lực cắt ngàm hoạt tải tải trọng gây ra: LL.ω ωVLL = VLL = 2.59012 T ωvLL : diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt tác dụng xe tải thiết kế ωvLL = 0.6156 LL = 4.20747 T/m PL.ω ωV = VPL = 0.31 T c) Tổ hợp nội lực: Đối với xe tải thiết kế: Vậy moment dương mặt cắt nhịp dầm giản đơn tónh tải hoạt tải gây ra: M 0+ = η(γDC.MDC + γDW.MDW + m.γLL.(MLL+ IM.MLL) + m.M PL) = 4.88201 Tm µ : Hệ số điều chỉnh tải trọng = 0.95 γDC : hệ số tải trọng thân kết cấu = 1.25 γDW : hệ số tải trọng lớp phủ = 1.5 m : Hệ số chất tải = 1.2 γLL : hệ số tải trọng hoạt tải = 1.75 IM : hệ số xung kích = 0.25 Moment mặt cắt nhịp xét tới hiệu ứng ngàm đầu bản: M L+ = 0,5.M 0+ = SV:NGÔ ANH TUẤN 18 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG 2.441 Tm M L+ = 0,5.M 0+ = Vậy moment âm mặt cắt gối dầm giản đơn tónh tải hoạt tải gaây ra: M 0− = η(γDC.MDC + γDW.MDW + m.γLL.(MLL+ IM.MLL) + m.M PL) = 4.98294 Tm Moment âm gối xét tới hiệu ứng ngàm đầu baûn : − M goi = 0,8.M 0− = 3.98635 Tm Lực cắt mặt cắt gối dầm tónh tải hoạt tải xe thiết kế gây ra: V = η(γDC.VDC + γDW.VDW + m.γLL.(VLL+ IM.VLL) + m.VPL) = 9.59798 T Đối với xe trục: Vậy moment dương mặt cắt nhịp dầm giản đơn tónh tải hoạt tải gây ra: M 0+ = η(γDC.MDC + γDW.MDW + m.γLL.(MLL+ IM.MLL) + m.M PL) = 3.46923 Tm µ : Hệ số điều chỉnh tải trọng = 0.95 γDC : hệ số tải trọng thân kết cấu = 1.25 γDW : hệ số tải trọng lớp phủ = 1.5 m : Hệ số chất tải = 1.2 γLL : hệ số tải trọng hoạt tải = 1.75 IM : hệ số xung kích = 0.25 Moment mặt cắt nhịp xét tới hiệu ứng ngàm đầu bản: M L+ = 0,5.M 0+ = 1.73461 Tm Vaäy moment âm mặt cắt gối dầm giản đơn tónh tải hoạt tải gây ra: M 0− = η(γDC.MDC + γDW.MDW + m.γLL.(MLL+ IM.MLL) + m.M PL) = 3.5458 Tm Moment âm gối xét tới hiệu ứng ngàm đầu : − M goi = 0,8.M 0− = 2.83664 Tm Lực cắt mặt cắt gối dầm tónh tải hoạt tải xe trục gây ra: V = η(γDC.VDC + γDW.VDW + m.γLL.(VLL+ IM.VLL) + m.VPL) = 6.8125 T V = 9.59798 T SV:NGÔ ANH TUẤN 19 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Từ kết ta lựa chọn nội lực tónh tải xe tải thiết kế gây để tính toán cho mặt cầu: M = 3.98635 Tm V = 9.59798 T c) Tính toán bố trí cốt thép: Giả thiết mặt cầu dầm betong cố thép hình chữ nhật tiết diện b = m h= 0.2 m Hàm lượng cốt thép giới hạn: ρb = 0,85 f c'  6120 β1  fy  6120 + f y      f ' − 280   = 0.8 β1 = 0.85 − 05  c  70   ρb = 0.0336 Hàm lượng cốt thép min, max: 0.00333 ρmin= 14/fy = ρmax= 0.75ρb = 0.0252 Hàm lượng cốt thép hợp lý: ρhl= 0.5ρmax = 0.0126 Tính lại hàm lượng cốt thép dựa vào tiết diện cấu kiện: ρ= m= Rn = Φ= 2mRn  1− 1− m  fy fy 0.85 f c' M φbd     = 14.1176 = 110.732 T/m2 0.9 cấu kiện chịu uốn Vậy ρ = 0.00269 Kiểm tra thấy: ρmin< ρ < ρmax Chọn diện tích cốt thép: As = ρ.b.d = 0.00054 m2 = Chọn thép Φ12 với diện tích là: Số lương thép : Diện tích : 5.65 cm2 SV:NGÔ ANH TUẤN 20 5.374919 cm2 1.13 cm2 MSSV:103105059 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG TRUNG Hàm lương cốt thép: ρ= 0.00283 Kiểm tra cường độ cho tiết diện: ρ f y    = 4.651359 Tm Mn = ρ f y b.d 1 − '   1,7 f c  Φ.Mn = 4.18622 Tm Vậy ta thấy: Φ.Mn > Mu ( Mu = Bố trí cốt thép : 100 200 3.986354 Tm ) 200 200 200 100 50 100 200 50 1000 Cốt thép chống co ngót nhiệt độ: Diện tích cốt thép hướng không nhỏ hơn: As ≥ 0,75A g/fy Ag : diện tích nguyên mặt cắt = 200000 mm2 fy = 420 Mpa As ≥ 357.143 mm2 Tính khả chịu cắt tiết diện: [V] = 0,93 f c' b.d = 11.0039 T ' fc = 3500 T m b= 1m d= 0.2 m Φ[V] = 9.90352 > so với V = 9.597984 T Vậy bố trí cốt thép phân bố cho tiết diện theo qui định 67% lượng đai bố trí cho hướng chịu lực SV:NGÔ ANH TUAÁN 21 MSSV:103105059