CHƯƠNG VI tính duyệt mặt cắt cầu BTCT

tính duyệt mặt cắt cầu BTCT bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm nganng bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm ngang

S 1S 1 THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP TS. Hồ Xuân Nam Bộ môn Cầu Hầm, Đại học Giao thông Vận tải S 2S 2 1. Kiểm toán cờng độ chịu uốn của dầm 2. Kiểm toán cờng độ chịu cắt của dầm 3. Tính toán mất mát ứng suất 4. Kiểm toán nứt 5. Kiểm toán biến dạng 6. Kiểm toán chống nứt 7. Các giới hạn ứng suất trong bê tông và cốt thép 8. Kiểm toán theo TTGH mỏi 9. Trình tự thiết kế dầm BTCT giản đơn Cầu bê tông cốt thép Ch ng VI S 3S 3 - Biến dạng lớn nhất thớ chịu nén ngoài cùng của bê tông là u =0.003 ngsuất nén trong bê tông phân bố theo hình chữ nhật bằng 0.85f c chiều cao a= 1.c c : Khoảng cách từ thớ ngoài cùng đến trục trung hoà 1 = 0.85 nếu f c 28MPa ; 1 = 0.65 nếu f c 56 Mpa ; 1 = 0.85-0.05*(f c-28)/7 với 28MPa < f c < 56 MPa Sơ đồ tính 1.1 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 1.1 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 S 4S 4 - Lập phơng trình cân bằng tổng lực kéo (CT DƯL và CT chịu kéo) và lực nén(BT sờn dầm, BT cánh dầm và CT chịu nén) để xác định c Khi trục trung hoà qua cánh Khi trục trung hoà qua sờn + = + ps pu s y s y pu c w ps 1 p A f A f A' f c f 0,85f b k A d + = + ps pu s y s y c w 1 f pu c w ps 1 p A f A f A f 0,85 f (b b )h c f 0,85f b kA d ng suất trung bình trong CTDƯL fpy c fps fpu(1 k );k 2(1,04 ) dp fpu = = Ví dụ: fpu=1860 MPa, thì fpy/fpu=0,9 nên k=0,28 A ps ;f pu : Diện tích và cờng độ cực hạn của cốt thép DƯL(xem hình vẽ) A s ;f y : Diện tích và cờng độ chảy nhỏ nhất của cốt thép thờng chịu kéo A s ;f y : Diện tích và cờng độ chảy nhỏ nhất của cốt thép thờng chịu nén f c : Cờng độ chịu nén của bê tông !"!#$% !"!#$% 1.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 1.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 S 5S 5 M r = M n M n = Sức kháng danh định (N.mm) = Hệ số sức kháng quy định ở điều TCN 5.5.4.2 . ( ) ( ) ' ' ( ' ) 0.85 ' ( ) ( ) 2 2 2 2 2 a a a a hf Mn Aps fps dp Asfy ds A sf y d s f c b bw hf = + + 1 Khả năng chịu uốn danh định M n $&'(# )*+ $&'(# )*+ Khả năng chịu uốn tính toán M r 1.3 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 1.3 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 S 6S 6 M n 1,2 M cr Mn 1,33 Mu M cr = Mô men nứt (N.mm), là mô men gây thêm cho dầm để ứng suất thớ dới của bê tông đạt đến ứng suất kéo f r = 0,63.(fc) 0,5. - Lợng cốt thép tối đa $, #)/+0%)//1 $, #)/+0%)//1 - Lợng cốt thép tối thiểu 1.4 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 1.4 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 42.0 e d c yspsps sysppsps e fAfA dfAdfA d + + = + Với BTCT DƯL + Với BTCT thờng min - Tỷ lệ giũa thép chịu kéo và diện tích nguyên t g rcr y I ffM )( = g s A A = y c f f ' 03,0 min pcf dIMLLdDWdDCdDC f I yM I yM I yM I yM f ++++= + ' ' ' ' ' ' 21 S 7S 7 Cách 1: giải phơng trình bậc 2 của phơng trình cân bằng, ta có: A PS 2345,6+78-, 2345,6+78-, Cách 2: dựa theo giới hạn ứng suất trong bê tông 1.5 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 1.5 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 ' 21 5.0 ' ' ' ' ' ' cpcf dIMLLdDWdDCdDC ff I yM I yM I yM I yM ++++ + I yeP A P f jj pcf )( = Từ phơng trình trên ta có P j , mà P j = A PS .0,6.f pu Do đó có thể xác định đợc lợng cáp cần thiết A PS S 8S 8 !6$9&# Trong đó de : Khoảng cách từ thớ chịu nén xa nhất đến trọng tâm cốt thép chịu kéo và h là chiều cao dầm dv cánh tay đòn giữa tổng hợp lực nén và tổng hợp lực kéo khi uốn.TCN 5.8.2.7 quy định dv = dp-a/2 và > 0,72h 0,9de 1 1 2.1 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 2.1 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 - Xác định đờng bao lực cắt Vu và bao mômen Mu có hệ số ở TTGH cờng độ I - Thờng xác định các giá trị ở 10 điểm trên mỗi nhịp - Có thể dùng phơng pháp nội suy cho các tiết diện đặc biệt, ví dụ tiết diện có khoảng cách dv xuống gối 1. Xác định lực cắt V u và mô men M u Vp: thành phần DƯL thẳng đúng, Vp=(0,8.f py -f mất mát ).sina i .a psi và chia cho cờng độ của bê tông f c để có tỷ số ứng suất v/f c. Nếu tỷ số này lớn hơn 0,25 phải chọn tiết diện ngang lớn hơn vv pu db VV v = 2. Tính ứng suất cắt danh định v S 9S 9 Đối với dầm DƯL: ứng suất trong bó cáp fpe là ứng suất có hiệu trong bó cốt thép sau tất cả mất mát và fpc là ứng suất nén trong bê tông tại trọng tâm tiết diện sau tất cả mất mát 002,0 AEAE fAcotV5,0N5,0 d M pspss popsuu v u x + ++ = c ppc pepo E Ef ff += !6$9&# 3. Dự kiến độ nghiêng các thanh chống xiên chịu nén, giả sử = 40, tính biến dạng dọc x - Xác định theo hình bên so sánh với các trị số ớc tính ở bớc 3 - Nếu sai số lớn(>1%), tính lại x và lặp lại bớc 4 cho đến khi trị số ớc tính đạt đợc giá trị theo hình bên - Khi đã đạt, chọn (hệ số chỉ khả năng của BT bị nứt chéo để truyền lực kéo) theo nửa trên hình bên 4. Xác định theo v/f c và x tính đợc 1 1 2.2 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 2.2 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 S 10S 10 Từ các phơng trình: V n = V c + V s + V p hoặc Vn = 0,25.f c .b v .d v + Vp Vp: thành phần DƯL thẳng đúng, Vp=-(0,8.fpy-fmất mât).sinai.Apsi Yêu cầu vvcp v u s dbfV V V '083,0 !6$9&# 5. Tính cờng độ yêu cầu của cốt thép đai V s - Nếu Vu<0,1f c bvdv thì : s 0,8dv 600mm - Nếu Vu 0,1f c bvdv thì : s 0,4dv 300mm 6. Tính khoảng cách cốt đai yêu cầu 1 1 2.3 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 2.3 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 s ggdfA V vyv s sin)cot(cot + = vvcc dbfV '083,0 = s yv V fA s sin [...]... đồ tính 2 Tính ứng suất bt ở thớ chịu kéo ngoài cùng fc Công thức fc = Trong đó I M y b I = Mômen quán tính mặt cắt nguyên(BT và CT tính đổi) M: mô men do ngoại tải không hệ số, có xung kích yb khoảng cách từ TTH đến thớ chịu kéo ngoài cùng fc 0,8 fr fr cường độ tính toán chịu kéo của BT 1 2 3 4 5 fr=0,63(fc)0,5 6 Kiểm toán nứt dầm chịu uốn 7 8 9 10 11 S 22 Kiểm toán nứt dầm chịu uốn Sơ đồ tính 3 Tính. .. trọng tính mỏi - Tải trọng tính mỏi là một xe tải thiết kế nhưng khoảng cách giữa các trục sau là không đổi và bằng 9m - Tổ hợp tải trọng tính mỏi Tính M : M = 0.75*(1+IM)*g*Mht*m Trong đó : 0.75 : Hệ số tải trọng g : Hệ số phân bố ngang m: hệ số làn: 1,15 với BTCT thường, 1,2 với BTCT DƯL Mht : Mô men lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp do xe tải mỏi sinh ra 1+IM (IM : Hệ số xung kích) 1.15 với BTCT thường... mỏi bó cáp dưL Xét xem cần tính mỏi hay không dựa trên vi c tính ứng suất của BT ở thớ dưới chịu kéo do tác dụng của tảI trọng thường xuyên, DƯL, và do 2 lần tảI trọng tính mỏi (fb) Nếu là ứng suất nén: không cần tính mỏi Nếu ứng suất kéo: cần tính mỏi fb = Ff Ag Ff e Ig M DC 2 + M DƯW + 2 M moi M DCI yb + yb + yb Ig Ic Nếu ứng suất kéo: cần tính mỏi, tính lại: với hệ số tính mỏi là 1.5 fb = Ff Ag... tự tính toán sức kháng cắt 7 Kiểm tra tính hợp lý của cốt thép dọc theo phương trình (3.144), hệ số sức kháng (uốn, dọc trục, cắt) Nếu bất đẳng thức không thoả mãn, hoặc thêm cốt thép dọc hoặc tăng cốt đai M N V A sf y + A ps f ps u + 0,5 u + u 0,5Vs Vp cot g dv 8 Tính sức kháng cắt danh định Vn được xác định bằng trị số nhỏ hơn của : Vn = V c + Vs + V p Vn = 0,25 bv dv+ Vp 9 Tính. .. 10 11 S 24 Kiểm toán biến dạng (khi chủ đầu tư yêu cầu) -Độ võng tức thời do hoạt tải - Độ võng tại mặt cắt x do lực tập trung P đặt cách 2 đầu dầm a và b: x = x P.b.x 2 2 (L b x2 ) 6.E.I L P b a L -Độ võng tại mặt cắt do tảI trọng làn 5 g LaneLoad L4 L = 384 EI 1 2 3 4 5 6 7 Kiểm toán biến dạng 8 9 10 11 S 25 Kiểm toán biến dạng (khi chủ đầu tư yêu cầu) -Độ võng do lực DƯL P 5Wl 384 EI e' DUL = P... bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng cho đến tâm của thanh hay sợi đặt gần nhất; nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dày của lớp bê tông bao vệ dc không được lớn hơn 50mm A = Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được bao bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số lượng của các thanh hay sợi (mm2); nhằm mục đích tính toán,... DƯL lúc truyền lực (MPa) fcdp = Thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm thép DƯL do tải trọng thường xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực hiện lực DƯL Giá trị fcdp cần được tính ở cùng mặt cắt hoặc các mặt cắt được tính fcgp (MPa) f cdp f cgp 1 2 3 4 ( M DC 2 + M DW )e = I2 Pi Pi e 2 M DCI e = + Ag Ig Ig 5.5 Mất mát ứng suất do từ biến của BT 6 7 8 9 10 11 S 17 Mất mát ứng suất do tự chùng CTDƯL... Công thức fs =n Trong đó M y f sa I cr Icr = Mômen quán tính nứt, chỉ gồm BT chịu nén và cốt thép chịu kéo tính đổi sang BT y: khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt nứt đến trọng tâm ct chịu kéo bx 3 E I cr = + nA ' s(d'x )2 + nAs(d x )2 ; n = s 12 Ec 1 2 3 4 5 6 Kiểm toán nứt dầm chịu uốn 7 8 9 10 11 S 23 Kiểm toán biến dạng (khi chủ đầu tư yêu cầu) -Độ võng cho phép dưới tác dụng của hoạt tải: không... 1 xe tải thiết kế và (25% xe tải thiết kế + TT làn) -Khi tính độ võng tức thời do LL: với tiết diện không nứt thì sử dụng mô men quán tính toàn bộ tiết diện (Ig), nếu bị nứt thì sử dụng mô men quán tính có hiệu (Ie) M cr 3 M cr 3 Ie = ( ) I g + [1 ( ) ]I cr I g Ma Ma -Ma: mô men uốn do hoạt tải -Mcr: mô men nứt M cr = Ig yt ( fr f ) -Khi tính độ võng(vồng) do tải trọng lâu dài (lực DƯL, TLBT) dùng... g dv 8 Tính sức kháng cắt danh định Vn được xác định bằng trị số nhỏ hơn của : Vn = V c + Vs + V p Vn = 0,25 bv dv+ Vp 9 Tính sức kháng cắt tính toán Vr Vr = Vn Trong đó: = Hệ số sức kháng quy định ở điều TCN 5.5.4.2 1 2.4 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 3 4 5 6 9 S 11 Các loại mất mát ứng suất - Với dầm BTDƯL kéo trước ( không tồn tại mất mát do ma sát và do biến dạng của neo) fp = . đúng, Vp =-( 0,8.fpy-fmất mât).sinai.Apsi Yêu cầu vvcp v u s dbfV V V '083,0 !6$9&# 5. Tính cờng độ yêu cầu của cốt thép đai V s - Nếu Vu<0,1f c bvdv thì : s 0,8dv 600mm - Nếu Vu. thể lấy nh sau f pF = f pj (1 - e -( Kx + à ) ) Có thể lấy giá trị ma sát gây ra giữa bó thép đi qua một ống chuyển hớng loại đơn nh sau: pF = f pj ( 1- e - (a+0.04) ) Trong đó: f pj = ng. dầm 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 9 9 42.0 e d c yspsps sysppsps e fAfA dfAdfA d + + = + Với BTCT DƯL + Với BTCT thờng min - Tỷ lệ giũa thép chịu kéo và diện tích nguyên t g rcr y I ffM )( = g s A A = y c f f