Ví dụ tính toán mố cầu

Mố ở trên MNTT và hầu nh không ngập nớc nên không tính tải trọng va xô tàu bè và- áp lực ngang do hoạt tải chất thêm - Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng lên kết cấu... - qPL: tải trọng n

Ch¬ng 8 ThiÕt kÕ mè cÇu

8.1 CÊu t¹o chung

CÊu t¹o chung

8.1.1.C¸c kÝch thíc c¬ b¶n cña mè.

8.1.2.Cấu tạo mặt cắt ngang cầu dẫn.

8.2 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu mố

- Giới hạn chảy fy = 420 Mpa

8.2.3.Đất đắp

8.3 Yêu cầu tính toán

Mố ở trên MNTT và hầu nh không ngập nớc nên không tính tải trọng va xô tàu bè và

- áp lực ngang do hoạt tải chất thêm

- Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng lên kết cấu

định hiệu ứng tải lớn nhất

P(xe) P i y i

P(lan)W L.

+ Pi: tải trọng trục (kN)

+ Yi: tung độ đờng ảnh hởng phản lực gối

- qPL: tải trọng ngời rải đều (kN/m)

của hệ số ma sát giữa các mặt trợt FR đợc xác định nh sau:

FR = fmax N (KN)

+ fmax: là hệ số ma sát giữa bê tông và gối cầu (di dộng), fmax = 0.05

+ N: phản lực gối do tĩnh tải và hoạt tải (không kể xung kích) gây ra

- BR = 0.2521 (1452+35) = 162.5 kN, điểm đặt lực cách mặt đờng1800mm theo phơng dọc cầu

8.4.8.áp lực đất thẳng đứng:

+) : Góc ma sát giữa đất đắp và tờng : 24o

+) : Góc nội ma sát của đất đắp : o

.sin

)(sin2

).

sin(

) sin(

LS  a. eq 

+) H : Chiều cao tờng chắn chịu áp lực đất.

+) B : Bề rộng tờng chắn chịu áp lực đất

+) K : Hệ số áp lực đất chủ động

+)  Trọng lợng riêng của đất

+) heq : Chiều cao lớp đất tơng đơng của hoạt tải

Chiều cao tờng chắn

EH = Hx (kN)

e(m)

M=My(kNm)

heq

(m)

LS = Hx(kN)

M=My(Kk.m)

B (m)

heq

(m)

LS = H(kN)

+ S: Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu, lấy bằng1.09

+ V  45  1 09  49 05m/s

8.4.10.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình:

8.4.10.1.1 Tải trọng gió ngang:

My(kNm)

Hx(min)(kN)

My(kNm)

bố trí cốt thép thì ta phải kiểm tra điều kiện làm việc của mặt cắt để áp dụng đúngcác công thức kiểm toán.

- Nếu lực nén dọc trục Pu > 0,1.φ.fc’.Ag thì ta kiểm toán theo công thức :

O ry

rx

1 1 1 1







Với : PO = 0,85.fc.(Ag-Ast) + Asr.fy

- Nếu lực nén dọc trục Pu < 0,1 fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức :φ fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức :

0 , 1





ry uy rx

ux

M

M M

M

(5.7.4.5-3)

+  : Hệ số sức kháng với cấu kiện chịu nén dọc trục , = 0,75φ fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức :

+ Pu : Lực nén tính toán trong mặt cắt cấu kiện

+ Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt

+ Mux : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng x

+ Muy : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng y

+ Mrx : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng x

+ Mry : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng y

+ Prx : Sức kháng nén tính toán theo phơng x

+ Pry : Sức kháng nén tính toán theo phơng y

+ Prxy : Sức kháng nén tính toán theo 2 phơng

8.6.2.Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen uốn

của mặt cắt Nếu không đạt thì ta phải bố trí lại cốt thép

b f

f A f A a

c

Y S Y S

85,0

- Xác định chiều cao vùng chịu nén thực : c =

'.

) 2 (

á

a d f A a d f A

Mr = Mn

Với : φ: Hệ số sức kháng , với kết cấu BTCT không DƯL lấy : φ= 0,9

S

d c

' min 0,03

+ f c : C‘c : C ờng độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày ,

f ’c = 30 Mpa+ fy : Giới hạn bền của thép : fy = 420 Mpa

+ pmin : Hàm lợng cốt thép chịu kéo bố trí

- Với : AS : Diện tích cốt thép chịu kéo bố trí

- Ag : Tiết diện nguyên của mặt cắt

+ Tĩnh tải không xét hệ số tải trọng

+ Hoạt tải không xét hệ số tải trọng , hệ số xung kích

+ Điều kiện kiểm toán : Các cấu kiện đợc thiết kế sao cho ứng suất kéotrong cốt thép chịu kéo ở TTGH sử dụng fsa phải thoả mãn :

+ dC : Chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến tâm củathanh thép hay sợi thép đặt gần mép bê tông nhất Mục đích là nhằm đảmbảo chiều dày thực của lớn bê tông bảo vệ dc < 5 cm.

+ Abt : Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo

và đợc bảo bởi các mặt ngang và các đờng thẳng song song với trục TTH

Với kết cấu vùi dới đất Z 17500 N/mm = 175 kN/cm

Giả sử ta thiết kế cho kết cấu dầm chủ trong điều kiện môi trờng bình thờng khi đó ta lấy

- ứng suất trong cốt thép chịu kéo đợc tính theo công thức :

S S

tc S

d j A

M f

.



Trong đó :

+) MTC : là mômen tại mặt cắt theo TTGH sử dụng

+) AS : Diện tích cốt thép chịu kéo bố trí

+) dS : Chiều cao có hiệu của mặt cắt

A



+) n: Tỉ số giữa mô đun đàn hồi của thép với môđun đàn hồi của bê tông

Kết quả nh sau:

• Chiều sõu từ thớ chịu nộn đến TT cốt thộp ds 1650 450 450 mm

• Tổng diện tớch cốt thộp As 21678 17584 12774 mm 2

• Mômen uốn tính toán của mặt cắt Mu 9198.04 485.82 961.99 kNm

• Lượng cốt thép lớn nhất c/de 0.0276 0.077 0.089

• Lượng cốt thép tối thiểu min 0 21429 0 18 0 21429

Kiểm tra lượng cốt thép nhỏ nhất

• Momen ở trạng thái giới hạn SD Ms 6365.6 290.1 611.01 kNm

• Diện tích của BT xung quanh các thanh thép A 157142.86 185714 19696.97 mm 2

• Giá trị Z/(dc*A)^ 1/3 151.90 143.526 172.2532 MPa

p s c n1

n V 0.25f b d V

V V V V min V

v v ' c

dfA

p A f sinV

i

+ dv : chiều cao chịu cắt có hiệu đợc xác định trong điều 5.8.2.7 ,

9 0

72 0 max

+ bv : bề rộng bụng có hiệu, lấy bằng bệ rộng lớn nhất trong chiều cao dv.+ s : Cự ly cốt thép đai

+  : Hệ số chỉ khả năng bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo đợc quy địnhtrong điều 5.8.3.4 , lấy  = 2

+  : Góc nghiêng của ứng suất nén chéo đợc xác định trong điều 5.8.3.4Lấy  = 45o

+  : Góc nghiêng của cốt thép đai đối với trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng

đứng,  = 900

+ Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly S (mm2)

+ VP : Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu trên hớng lực cắt tác dụng, là

d-ơng nếu ngợc chiều lực cắt (N) Với kết cấu BTCT thờng VP = 0

• Khả năng chịu cắt của CT Vs 964.021 272.323 303.728 kN

• Khả năng chịu cắt của BT V c 15836.12 4747.60 2530.10 kN

• Sức khỏng cắt tớnh toỏn Vn 15120.2 4517.931 2550.498 kN

8.6.4.Kiểm toán mặt cắt đáy móng (I-I)

- Tổ hợp tải trọng lớn nhất ở trạng thái giới hạn cờng độ

+ 0,1 fc A’ g=0.10.75307.15 107 = 1.608108(N)=160875 (KN)

+ Do Pu< 0,1 fc A’ g: Vậy ta đi tính duyệt theo công thức (5.7.4.5-3)

8.6.4.1.Kiểm toán theo sức kháng uốn:

• Chiều sõu từ thớ chịu nộn đến TT cốt thộp d s 5450 mm

• Kcách từ mép thớ chịu nén đến trục trung hòa c 21.18235 mm

• Chiều sâu của khối chữ nhật ứng suất a 18.52786 mm

• Mômen uốn tính toán của mặt cắt Mu 25080.5 kNm

• Diện tích của BT xung quanh các thanh thép A 21311.4754 mm 2

• Khả năng chịu cắt của BT Vc 180256.18 kN

8.7.2.TÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc

8.7.2.1.Søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu:

)

85 , 0

+ Fy: Giíi h¹n ch¶y cña cèt thÐp cäc

+ As : diÖn tÝch cèt thÐp cña tiÕt diÖn cäc

Bêtông chế tạo cọc có fc’= 30Mpa.

Su : cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (Mpa)

qs = 0,0025 N < 0,19 (Mpa) (theo Quiros và Reese – 10.8.3.4.2-1)

Lcọc= 25 4144.954 kN

8.7.2.2.2 Sức kháng mũi cọc:

MPa q

Qp = qp φ fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức : AP q pr = 0,451.7672.7091000 = 2154.33 kN

QR = 4144.954+2154,33 = 6229,284 kN

chịu tải của cọc theo vật liệu và sức chịu tải của cọc theo đất nền

: Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men

Với móng cọc đài cao ta lấy = 1,5

- QR : Sức chịu tải tính toán của cọc :

Sơ đồ bố trí cọc trong móng

8.7.3.Kiểm toán cọc khoan nhồi:

8.7.3.1.Tính toán nội lực cọc trong móng:

- Trong đó: K1 : Hệ số xét đến hình dạng tiết diện cọc khác với giả thiết tính toán làhình chữ nhật, cọc tròn K1 = 0.9

bài toán phẳng

5 1

25 1

2        K 

d

l K

- Momen qu¸n tÝnh cña cäc:

m h 2 h h m h h 2000 2, 4 2 5 2, 4 4000 5 2, 4m

A3 24,9767 B3 11,9485 C3 -19,6011 D3 -41,3554A4 49,0851 B4 62,7054 C4 30,0745 D4 -27,6744

MM HH MH

d HH

3,39.10

4, 41.100,81.10 2,37.10 3,39.10

7.10

3, 08.100,81.10 2,37.10 3,39.10

N2 4001,83 kN Q2 562,17 kN M2 3319,48 kNm

N3 3743,65 kN Q3 562,17 kN M3 3319,48 kNm

8.7.3.2.KiÓm to¸n søc chÞu t¶i cña cäc:

- Ta cã lùc däc trôc lín nhÊt trong cäc lµ

Nmax= 4374,94 kN

- Träng lîng cña cäc: Qcäc = 1235,18 kN

- Søc chÞu t¶i cña cäc: [P]= 6229,48 kN

- VËy Nmax + Qcäc= 5628,12 kN < [P]= 6229.284 kN §¹t