Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu bê tông cốt thép dầm 1 nhịp 30

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS ĐỖ TIẾN THỌ GVPB : TS NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀI SVTH : LÊ CHÍ DIỄN

MSSV: 17127006NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2022

PHẦN THUYẾT MINH

MỤC LỤC

PHẦN I: ĐỊA CHẤT VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 2

CHƯƠNG I: QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 2

1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2

1.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 2

1.3 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 2

2.1 TỔNG QUAN 3

2.2 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 3

2.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 3

2.4 KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 4

1.2 CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 8

CHƯƠNG II: LAN CAN 10

2.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 10

2.2 THIẾT KẾ PHẦN THANH LAN CAN 10

2.3 THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH 17

Hình 2.7 : Bố trí cốt thép trên tấm đan lề bô ̣ hành mă ̣t cắ t phương do ̣c cầu 19

CHƯƠNG III: BẢN MẶT CẦU 19

3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 19

3.2 NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU 19

3.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU 25

3.4 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU 27

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ DẦM NGANG 29

4.1 GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN 29

4.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG THEO CÁC TTGH 31

4.3 THIẾT KẾ THÉP CHO DẦM NGANG 31

4.4 KIỂM TRA NỨT CHO DẦM NGANG 33

CHƯƠNG V: HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 35

5.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 35

5.2 HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 37

CHƯƠNG VI: NỘI LỰC DẦM CHỦ 40

6.1 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI 40

CHƯƠNG X: BẢN LIÊN TỤC NHIỆT 83

10.1 SƠ BỘ KÍCH THƯỚC, SỐ LIỆU THIẾT KẾ 118

10.2 TÍNH TOÁN BẢN LIÊN TỤC NHIỆT DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG 120

10.3 BẢNG TỔ HỢP LỰC DỌC (N) 128

10.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP TRONG BẢN LIÊN TỤC NHIỆT (THEO TTGH CĐ) 129

10.5 KIỂM TRA NỨT 130

PHẦN III: TỔ CHỨC THI CÔNG 130

CHƯƠNG XI: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 130

1.1 THUYẾT MINH BIỆN PHÁP THI CÔNG 130

1.2 TÍNH TOÁN THI CÔNG 133

TÀI LIỆU THAM KHẢO 141

LỜI CẢM ƠN 142

PHẦN I: ĐỊA CHẤT VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

CHƯƠNG I: QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

1.1.1 QUY TRÌNH THIẾT KẾ - Quy trình thiết kế đường ô tô: TCVN 4054-05 - Quy trình thiết kế cầu: TCVN 11823-2017

- Quy trình thiết kế móng cầu: TCVN 9153-2012 và TCVN 9362-2012

1.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 1.2.1 QUY MÔ XÂY DỰNG

- Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm

1.2.2 CẤP ĐƯỜNG THIẾT KẾ - Cấp đường thiết kế: Đường cấp IV đồng bằng với vận tốc V=60km/h (tự giả thuyết) 1.2.3 TẢI TRỌNG THIẾT KẾ CẦU

a) Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu:

(Theo TCVN 11823:2017)

- Hoạt tải thiết kế: HL93

- Tải trọng Đoàn người 3kN/m2

b) Hệ số tải trọng

- Tĩnh tải DC: DC=1.25 - Tĩnh tải DW: DW=1.5 - Hoạt tải LL: PL=1.75

c) Hệ số xung kích

- IM=1+33/100=1.33

1.2.4 KHẨU ĐỘ THÔNG THUYỀN

- Sông thông thuyền cấp III, khổ thông thuyền BxH=50x6m

1.2.5 TẦN SUẤT LŨ THIẾT KẾ

- Tần suất lũ thiết kế cầu: H1%

1.3 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 1.3.1 TÍNH TOÁN LAN CAN VÀ DẢI PHÂN CÁCH

 Kiểm toán khả năng chịu lực và xe của dải phân cách  Kiểm toán khả năng chịu lực của thanh và trụ lan can

1.3.2 TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

 Lập sơ đồ tính  Tính toán nội lực và xác định nội lực lớn nhất trong bản  Thiết kế cốt thép chịu moment dương và moment dâm  Kiểm toán bản mặt cầu ở trạng thái giới hạn sử dụng

1.3.3 TÍNH TOÁN DẦM NGANG

 Lập sơ đồ tính  Tính toán nội lực và xác định nội lực lớn nhất trong dầm ngang  Thiết kế cốt thép chịu moment dương và âm

 Kiểm toán dầm ngang ở trạng thái giới hạn sử dụng

1.3.4 TÍNH TOÁN DẦM CHỦ

 Lập sơ đồ tính  Xác định nội lực và tổ hợp tải trọng ở TTGH cường đồ và TTGH sử dụng  Kiểm tra bằng phần mềm Midas 2011

 Sơ bộ chọn và bố trí cáp DƯL  Xác định mất mát ứng suất tức thời và mất mát dài hạn  Tính toán khả năng chịu uốn trong giai đoạn truyền lực căng  Tính toán khả năng chịu uốn ở TTGH cường độ

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa  Thiết kế cốt đai và kiểm toán khả năng chịu khéo của cốt thép dọc

CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG 2.1 TỔNG QUAN

- Cầu Phước Kiển là cầu bắc qua rạch Long Kiểng nối 2 xã Phước Kiển và Nhơn Đức của huyện Nhà Bè

- Để đáp ứng như cầu vận tải, giải tỏa ách tắc giao thông đường thủy khu vực cầu và hoàn chỉnh mạng lười giao thông đường thủy khu vực cầu và hoàn chỉnh mạng lưới giao thông của tỉnh, cần tiến hành khảo sát và nghiên cứu xây dựng mới cầu Phước Kiển và vượt qua rạch Long Kiểng

+ Lớp 4: Sét gầy, nâu – xám trắng, trạng thái cứng

2.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

- Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 270C Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38oC Giai đoạn từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu

- Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15-200C Độ ẩm : 90%

- Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều đến việc xây dựng cầu

2.4 KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 2.4.1 KHÍ TƯỢNG

- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm này đến tháng 1 năm sau

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Nam vào những tháng mưa - Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển )

2.4.2 THỦY VĂN

- Mực nước cao nhất: +29,0m - Mực nước thông thuyền: +26,0 m - Mực nước thấp nhất: +23,0 m

- Do lòng chảy đủ rộng và sâu nên các thiết bị lớn như cần cẩu , máy khoan cọc có thể được đặt ngay trên xà lan khi thi công phần dưới nước, tuy nhiên việc thi công phần kết cấu ngập nước tương đối phức tạp đối với một khối lượng lớn các kết cấu phụ trợ khi thi công như: hệ cọc ván thép, thùng chụp Ngoài ra, việc lưu thông đường thủy của cư dân địa phương diễn ra hàng ngày, vì vậy khi tiến hành thi công các hạng mục dưới nước cần phải đặc biệt lưu ý đến biện pháp đảm bảo an toàn và tránh gây ách tắc giao thông đường thủy

CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 3.1 TRẮC DỌC CẦU

Trắc dọc cầu được thiết kế cùng với trắc dọc tuyến theo các nguyên tắc: + Đảm bảo cấp tốc độ thiết kế V = 60km/h;

+ Đảm bảo khổ thông thuyền yêu cầu trên sông; + Đảm bảo tĩnh không cho ô tô chạy trên đường đê bao dưới cầu; + Kết quả thiết kế trắc dọc: Với vận tốc thiết kế V=60km/h theo TCVN 4054-2005 thì bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu giới hạn là R=2500m, nên thiết kế cầu nằm trong đường cong đứng lồi với bán kính R=4000m

- Căn cứ vào số liệu khảo sát địa hình tiến hành dựng mặt cắt sông tại vị trí xây dựng cầu Căn cứ vào cấp thiết kế của tuyến đường tiến hành tra TCVN 4054-2005 để xác định các yếu tố đặc trưng hình học của tuyến như: độ dốc dọc, độ dốc ngang, bán kính đường cong đứng

 Chọn độ dốc dọc id= 4%

 Độ dốc ngang cầu in= 2%

 Bán kính đường cong lồi là R= 4000m

 Căn cứ vào độ dốc dọc cầu và bán kính đường cong đứng ta sẽ xác định được trắc dọc của cầu

- Căn cứ để xác định các cao độ:  Cao độ đáy dầm: Lấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị sau:

 MNCN + 1m  MNTT+ htt Mặt đất tự nhiên +(0.5~1)m  Cao độ đỉnh xà mũ mố, trụ = Cao độ đáy dầm – hg-hdk

 Cao độ đỉnh bệ mố trụ:

 Trên cạn: Thấp hơn MĐTN từ 0.5~1m  Dưới nước: Thấp hơn MNTN từ 0.5~1m

 Chi tiết các cao độ được tính toán và thể hiện chi tiết trong bản vẽ bố trí chung cầu

- Căn cứ vào cấp sông (cấp III) ta có bề rộng khổ thông thuyền B= 50m, tiến hành chọn chiều dài nhịp thông thuyền Chiều dài nhịp thông thuyền tối thiểu phải bằng bề rộng khổ thông thuyền cộng với bề rộng thân trụ

- Chọn dạng kết cấu nhịp là kết cấu nhịp giản đơn - Căn cứ xác định chiều dài kết cấu nhịp:

 Đối với kết cấu cầu BTCT DUL: Chiều dài nhịp thường L=21, 25, 28, 30, 31, 33 m

 Chiều dài nhịp thông thuyền Ln= 30m

- Căn cứ vào dạng kết cấu nhịp và căn cứ vào đặc điểm mặt cắt ngang sông tiến hành phân chia nhịp Toàn cầu gồm 3 nhịp, mỗi nhịp có chiều dài Ln= 30m

3.2 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU

- Cầu dầm giản đơn BTCT dự ứng lực, gồm có 3 nhịp, chiều dài nhịp thông thuyền Ln=30m,cầu được bố trí theo sơ đồ 3x30 m

- Chiều dài toàn cầu: Ltc= 4.5+ 5x30 + 2x0.05 + 4.5 = 99.1m tính đến sau đuôi tường cánh - Mố cầu: Mố đặc chữ U BTCT không DƯL

- Trụ cầu: Trụ đặc thân hẹp BTCT

Bố trí chung cầu từ phần mềm phối cảnh Twinmotion B MẶT CẮT NGANG CẦU

- Mặt cắt ngang của kết cấu nhịp gồm: 10 dầm bê tông cốt thép dự ứng lực tiết diện chữ I, khoảng cách giữa các dầm là 1850 m

- Dầm được chế tạo theo công nghệ kéo sau Chiều cao của dầm là H= 1.5 m, chiều dày bản bê tông mặt cầu là ts= 20cm Lề bộ hành rộng 1,5 m

- Bê tông dầm có cường độ chịu né f’c= 45Ma Bê tông dầm ngang, bản mặt cầu có cường độ chịu nén f’c= 30Mpa

- Dầm được thi công theo phương pháp lắp ghép, bê tông bản mặt cầu được thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ

SƠ BỘ MẶT CẮT NGANG CẦU

CHƯƠNG I: SƠ BỘ DẦM CHỦ 1.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Phương án kết cấu nhịp :

Dầm I :

Ưu điểm : - Trọng lượng lắp ghép nhẹ hơn so với dầm T cùng chiều dài nhịp nên thi công lao lắp dầm dễ hơn - Tiết diện đối xứng nên ổn đinh hơn trong việc vận chuyển dầm và lao lắp

- Trên dầm I có bản BTCT đổ tại chỗ làm cho nó toàn khối và có độ cứng ngang cũng tốt, phân phối tải trọng cho các dầm đồng đều hơn

Nhược điểm : - Kết cấu bản lắp ghép , phần bản đổ tại chỗ nên thi công lâu hơn, phụ thuộc thời tiết

Dầm T :

Ưu điểm : - Lắp ghép hoàn toàn, không cần đổ bản mặt cầu tại chỗ  Thời gian thi công nhanh hơn, ít

phụ thuộc thời tiết (vẫn phải đổ bê tông mối nối nhưng khối lượng ít) Nhược điểm :

- Tiết diện không đối xứng nên dễ mất ổn định khi sàng dầm và lao lắp

Dầm Super T :

Ưu điểm : - Loại dầm này cũng thuộc bản lắp ghép Phần dầm U căng trước sau đó đổ bản  Tính toàn

khối tốt hơn - Tiết diện dầm giai đoạn khai thác dạng hộp nên độ cứng uốn và xoắn đều cao hơn I, T 

Tận dụng khả năng làm việc của vật liệu tốt Nhược điểm :

- Khi thi công phải xây dựng bện căng tốn kém - Vách dầm mỏng, khó đổ dầm bê tông, Đầu dầm có khấc thì cốt thép rất dày và bê tông hay

có sự cố chỗ này Sau khi so sánh các ưu nhược điểm của 3 phương án kết cấu nhịp nêu trên em quyết định lựa chọn phương án kết cấu nhịp dầm I làm sự lựa chọn cho đề tài của mình !

1.1.1 SỐ LIỆU CHUNG

- Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn - Quy trình thiết kế: TCVN 11823:2017

- Tiết diện dầm chủ: Chữ I - Phương pháp tạo DƯL: Căng sau - Hoạt tải thiết kế: HL-93 - Chiều dài nhịp: L=30.0m - Khổ cầu: 16,0 + 1.5 x 2 + 0.25 x 2 = 19.5m

1.1.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM

- Bê tông dầm: + Cường độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày: '

cf = 45 MPa + Trọng lượng riêng của bê tông: c= 25.0 kN/m3

0.043 29440( )

- Cáp DƯL: Sử dụng loại cáp theo tiêu chuẩn ASTM 416 - Các chỉ tiêu cáp DƯL:

+ Cường độ chịu kéo: fpu= 1860 MPa + Giới hạn chảy: fpy = 0.9x fpu fpy= 1674 MPa + Mô đun đàn hồi: Ep= 197000 MPa - Cốt thép thường:

+ Cường độ chảy: fy = 250 MPa + Môđun đàn hồi: E s= 200000 MPa

1.2 CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 1.2.1 CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP

- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: Lnhịp = 30.0m - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0.3m - Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = Lnhịp - 2 x a Ltt = 30.0 - 2 x 0.3 = 29.4 m

1.2.2 QUY MÔ MẶT CẮT NGANG CẦU - Các kích thước mặt cắt ngang cầu:

+ Bề rộng phần xe chạy: Bxechay = 16.0 m + Bề rộng lề đi bộ: Bledibo= 1.5 m + Bề rộng lan can: Blancan= 0.25 m + Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxechay + 2.bledibo+2.blancan Bcau= 19.5 m + Số làn xe thiết kế: n = 2 làn

4S = 4×2= 8m→ Chọn 5 dầm ngang, Lng=7.35m

1.2.3 KÍCH THƯỚC DẦM CHỦ

CHƯƠNG II: LAN CAN 2.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

- Bê tông: γc = 25×10-6 N/mm3; giới hạn chảy của thép: fy = 250 MPa - Module đàn hồi của bê tông: Ec = 29440 MPa

- Module đàn hồi của thép: Es = 200000 MPa

Chọn cấp lan can thiết kế: cấp 4 (TL-4)

+ Lực ngang: Ft = 240 (kN) Chiều dài tác dụng lực: Lt = 1070 mm + Lực dọc: FL = 80 (kN) Chiều dài tác dụng lực: LL = 1070 mm + Lực đứng, hướng xuống: Fv = 80 (kN) Chiều dài tác dụng lực: Lv = 5500 mm + Điểm đặt lực: He = 810 mm

+ Chiều cao nhỏ nhất của lan can: H = 810 mm - Trong các cầu thông thường lực Fv và FL không gây nguy hiểm cho lan can nên chỉ xét lực Ft

2.2 THIẾT KẾ PHẦN THANH LAN CAN 2.2.1 THIẾT KẾ THANH LAN CAN

- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D = 100mm, đường kính trong d=90mm - Khoảng cách giữa 2 cột lan can: L=2000mm

- Khối lượng riêng thép lan can: 53

7.85 10 /

   

- Cường độ bê tông của lan can: f’c = 25 MPa (Chọn)

2.2.2 TẢI TÁC DỤNG LÊN LAN CAN

 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can:

Hình 2.1: Tải trọng lên lan can

- Theo phương đứng (y):

+ Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can

𝑔 = 𝛾𝐷

2− 𝑑24 𝜋 = 7.85 × 10

−5×100

2− 9024 × 3.14 = 0.117 𝑁/𝑚𝑚

+ Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm

- Theo phương ngang (x):

+ Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Tải tập trung P = 890 N được đặt theo phương hợp lực của g và w

 Nội lực trong thanh lan can:

- Theo phương (y):

+ Moment do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:

Oxy

 là hệ số điều chỉnh tải trọng

DlR

     Với:  l 1

D 0.95 :  hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu

LL 1.75 :  hệ số tải trọng cho hoạt tải

M 0.95 1.25 58500 1.75 (185000 445000) (1.75 185000 1.75 445000)1312954N.mm

 Kiểm tra khả năng chịu lực thanh lan can:

n

 Trong đó:

 1: hệ số sức kháng M: là momnet lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải

nyM  f S : Sức kháng tiết diện S: là momnet kháng uốn của tiết diện

Hình 2.2: Chi tiết cột lan can

Đối với cột lan can ta chỉ cần kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mãnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân

 Kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang:

+ Kích thước: Chiều cao cột h = 710 (mm), Chiều cao lực tác dụng: h1 = 300 (mm), h2 = 340 (mm) + Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải)

Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào một lực tập trung:

wP   w l 0.37 2000 740(N) Lực tập trung: P = 890N

+ Suy ra lực tập trung vào cột là:

P’ = Pw + P = 740 + 890 = 1630N - Ta kiểm toán tại mặt cắt A-A

- Moment tại mặt cắt A-A:

M  

- Sức kháng của tiết diện Mn  fyS

Trong đó: + S: Moment kháng uốn của tiết diện

- Iy: momen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng, tính như sau:

Iy =184 × 8

312 + 2 ×

8 × 180312 = 7783850.667 (𝑚𝑚

4) Ta có:

0.1 <Iyc

Iy =

38880007783850.667≈ 0.5 < 0.9  Vậy thỏa yêu cầu cấu tạo chung

2.2.5 THIẾT KẾ BU LÔNG NEO

 Số liệu thiết kế: + Đường kính bu lông: ∅14 => Ab = 153.9 mm2

+ Số lượng bu lông: 4 bulông

+ Cường độ chịu kéo nhỏ nhất: Fub = 420 MPa

+ Bề dày bản đế: 20 mm

Kiểm tra sức kháng cắt bu lông:

+ Sức kháng cắt của mỗi bu lông tinh tại vị trí có ren theo 6.13.2.7 – 22TCN 272-05 là:

Rn = 0.38AbFubNs+ Với Ns là số lượng mặt cắt tính toán Ns = 1

→ Rn= 0.38 × 153.9 × 420 × 1 = 24562.44 (N) + Lực cắt mà mỗi bu lông phải chịu là:

Vi =P + Pw

4 =

890 + 7404 = 407.5 N + Vì Rn =63414.3 N > Vi =407.5 N nên bu lông đảm bảo điều kiện chịu cắt  Kiểm tra sức kháng kéo của bulông

+ Sức kháng kéo danh định của Bu lông được tính theo 6.13.2.10.2 22TCN 211-05 như sau:

Tn = 0.76AbFub = 0.76 × 153.9 × 420 = 49124.88 (N)

+ Lực kéo lớn nhất gây ra cho bu lông được tính như sau:

Nmax =M lmax

m ∑ li2Trong đó:

- li : khoảng cách giữa các hàng bu lông - lmax = 92 mm là khoảng cách xa nhất giữa các hàng bu lông - m = 2 là số bulông trên một hàng

→ Nmax = 1532200 × 92

2 × 922 = 8327.17 (N) Vì Nmax =8327.17 N < Tn = 49124.88 N nên bu lông đảm bảo điều kiện chịu kéo 2.2.6 TÍNH THÉP BỆ ĐỠ LAN CAN

R ≥ Ft (1) Y ≥ He (2)

Trong đó:

R - Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can Ft - Lực va ngang của xe vào lan can Y - Chiều cao đặt hợp lực R về phía trên mặt cầu He - Chiều cao đặt lực va ngang của xe vào lan can

Hình 2.4 Chi tiết bê ̣ đỡ lan can

Hình 2.4: Chi tiết vị trí đặt lực

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau: + Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo

+ Chọn cấp lan can là cấp TL-4 dùng cho cầu có xe tải

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác

dụng (mm)

Phương mằm ngang Ft = 240 Lt = 1070 Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500

Phương dọc cầu FL = 80 LL = 1070

 Tính sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng MWH Sức kháng danh định chịu tải trọng ngang RW









HLMHMML

L

cW

bt

cW

2

882

2

Trong đó:

+ RW: Tổng sức kháng ngang của lan can + Mb: Sức kháng uốn của dầm đỉnh (nếu có) (Mb = 0) + MW: Sức kháng uốn của tường ( sức kháng uốn của thép ngang trên 1 đơn vị chiều dài) + Mc: Sức kháng uốn của tường hẫng ( sức kháng uốn thép đứng trên 1 đơn vị chiều dài)

• Thông số thiết kế lan can :

- Chiều cao tường bê tông HW = 850 (mm) - Chiều cao thanh lan can HR = 710 (mm) - Cường độ bê tông cho bệ để lan can f'c = 25 (MPa) (Chọn) - Giới hạn chảy của thép fy = 280 (MPa)

• Tường bố trí thép như sau:

+ Đoạn 1(Trên): chiều cao b1 = 650 mm, bố trí 8 14 + Đoạn 2 (Dưới): chiều cao b2 =200mm, bố trí 6 14 + Cốt thép đai sử dụng là thép 14, bước cốt thép a = 150 mm

Đoạn 1: Chiều dày tường h = 250 mm, thép mặt bên trái và thép mặt bên phải bằng nhau nên sức

kháng uốn âm và dương của đoạn 1 bằng nhau Chiều rộng đoạn 1: b = 650 mm

Cốt thép có 2 thanh 14 cho mỗi phía, mỗi thanh có diện tích as = 153.94 mm2, do đó:

2s

Đoạn 2: Chiều dày tường h = 400 mm, bố trí 614  Thép mặt bên trái và thép mặt bên phải

bằng nhau nên sức kháng uốn âm và dương của đoạn 2 bằng nhau

Chiều rộng đoạn 2: b = 200 mm Cốt thép có 2 thanh 14 cho mỗi phía có diện tích as = 307.87 mm2

2.3 THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH

Hình 2.6: Lề bộ hành - Kích thước lề bộ hành:

+ Chiều rộng lề bộ hành: Lbh = 1500 (mm) + Chiều cao lề bộ hành: hbh = 200 (mm) + Độ dốc lề bộ hành: 1.5%

+ Lề bộ hành được tạo thành từ các tấm đan bê tông 1300x1400x80 mm Phía trên các tấm đan lát gạch dày 20 mm

- Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành (xét trên 1000 mm chiều dài):

+ Tải trọng bản thân: ta xem trọng lương riêng của lớp lát gạch và tấm đan là như nhau, ta có: DC = 1000 x 100 x 2.5 x 10-5 = 2.5 (N/mm)

+ Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = 3 (N/mm)

Bê tông lề bộ hành có fc’ = 40 (Mpa)

9.30.76 = 12.23(𝑚𝑚)

- Kiểm tra điều kiện c/ds (PT 2.4.4.1 sách Cầu BTCT – TS MAI LỰU):

𝑐𝑑𝑠 =

12.2355 = 0.22(𝑚𝑚) < 0.6(𝑚𝑚)

- Diện tích cốt thép tính bởi công thức:

𝐴𝑠 =0.85𝑓𝑐

′𝑎𝑏𝑓𝑦 =

'cy

ff - tỉ lệ cường độ chịu kéo giữa bê tông và thép

2.3.3 KIỂM TRA NỨT CHO TẤM ĐAN

Điều kiện: s ≤ [s] =123000γe

βsfs − 2dcTrong đó:

+ γe = 1 : là hệ số xét tới điều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh (Bảng 2.9)

+ dc = 25 (mm): khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài bê tông chịu kéo

+ βs : hệ số được xác định theo công thức:

βs = 1 + dc

0.7(h − dc)= 1 +

250.7 × (80 − 25) = 1.64 + fs : ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra được xác định theo công thức

fs =MsIcr × (ds− x) × n Trong đó:

- Ms = 990000 Nmm: moment dương ở trạng thái giới hạn sử dụng - ds = 55 mm

- n = Es/Ec = 200000/36056.6 = 5.54 : hệ số quy đổi thép sang bê tông - x : chiều dày của bê tông vùng nén sau khi nứt đươc tính theo công thức:

5.54 1693.32 55 27.443

11609686.49( mm )

[s] = 123000 × γe

βsfs − 2dc =

123000 × 11.64 × 15.93− 2 × 25 = 4658.098 mm

Kiểm tra điều kiện ta có: S 150  s 4659(mm) Đạt

Ta bố trí lớp cốt thép chịu nén trong tấm đan tương tự như lớp cốt thép chịu kéo vừa tính Bố trí cốt đai 14a200 Bố trí theo phương ngang lề bô ̣ hành

Hình 2.7 : Bố trí cốt thép trên tấm đan lề bô ̣ hành mă ̣t cắt phương do ̣c cầu

CHƯƠNG III: BẢN MẶT CẦU 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

- Khoảng cách giữa các dầm chủ: L1 = 2000 (mm) - Khoảng cách giữa các dầm ngang: L2 = 7350 (mm)

- Bề dày bản mặt cầu: hf = 200 (mm) - Chọn chiều dày lớp phủ: hp = 75 (mm) - Chiều dài bản hẫng: hh = 750(mm) - Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang Khi khoảng cách giữa các dầm ngang lớn hơn 1,5 lần khoảng cách giữa các dầmchủ thì hướng chịu lực chính của bản theo phương ngang cầu Theo điều 4.6.2.1.6 (TCVN 11823-2017) cho phép sử dụng phương pháp phân tích gần đúng là phương pháp dải bản để thiết kế bản mặt cầu Để sử dụng phương pháp này ta chấp nhận các giả thiêt sau: + Xem bản mặt cầu như các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm có độ cứng vô cùng + Dải bản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW vuông góc với dầm đỡ

- Sơ đồ tính bản mặt cầu: + Phần bản hẫng được tính theo sơ đồ congxon + Phần bản ở phía trong được tính theo sơ đồ liên tục nhịp - Nguyên lý tính toán: dùng phương pháp dải gần đúng, hoặc nội suy từ các tài liệu khác - Bề rộng dải tương đương theo bảng 4.6.2.1.3.(TCVN 11823-2017)

+ Đối với mômen dương: SW 660 0.55 S  + Đối với mômen âm: SW1220 0.25 S 

• Hệ số điều chỉnh tải trọng:     D I R Trong đó: +  D 0.95: hệ số dẻo cho thiết kế thông thường và đúng yêu cầu

+  R 1.05: hệ số dư thừa +  I 1.05 : hệ số quan trọng 0.95 1.05 1.05 1.05

3.2 NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU

Nội lực trong bản hẫng chỉ có tải trọng bản thân và khi chịu tải trọng bánh xe

Ta có:

21

L 7350

3.675 1.5L  2000   

bản làm việc theo phương ngang (Điều 4.6.2.1.5)

Tính toán bản mặt cầu theo dải bản ngang có bề rộng b = 1 (m)

3.2.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: bản cong xon và bản dầm, trong đó phầm bản dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu

Để giản đơn ta tính theo sơ đồ:

3.2.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẢN HẪNG

Hình 3.1: Sơ đồ tính cho bản cong xon

- Xét tính tải tác dụng lên dải bản rộng 1 (m) theo phương ngang cầu - Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:

fbtDC1 1 h     1 0.2 25 5kN/ m Moment do trọng lượng bản thân gây ra:

DC2(250.13) / 21.625kN

 Moment do trọng lượng lề bộ hành gây ra DC2

M DC2 L 1.625 0.025   0.041(kN.m)Do bó vỉa không nằm trong dầm conson nên ta bỏ qua trọng lượng bó vỉa + Hoạt tải người đi bộ

Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ có tải của người đi bộ truyền xuống (hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa, và tập trung tại đầu bản congxon)

3PL

P (PL 1000 K) / 2   (3 10 1000 1500) / 2 2250 N= 2.25 kN

(K = 1500 mm: bề rộng phần lề bộ hành)

 Moment do hoạt tải người đi gây ra:

PLM Ppl L 2.25 0.025 0.056(kN.m)- Tổ hợp tải trọng cho bản hẫng:

Công thức xác định nội lực tính toán: Mu   ( DC(MDC1MDC2) DWMDW  PLM )PL + Theo TTGH cường độ I:  DC 1.25,DW 1.5, 1.05, PL 1.75

M ( M M M ) 1.05 (1.25 (1.41 0.041 4.47) 1.5 0 1.75 0.056)7.87(kNm)



Hình 3.1a: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng

3.2.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DẦM GIỮA

3.2.3.2 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI

- Theo qui định, với nhịp bản L2 =2000 (mm) < 4600 (mm) nên ta không cần xét tải trọng làn Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu là 510 (mm)

- Khi tính mômen dương: SW 660 0.55 S  660 0.55 2000 1760(mm)  - Khi tính moment âm:

q b bM 0.5 1.75 (1 IM) m S

62.41 0.66 0.66M 0.5 1.05 1.75 (1 0.33) 1.2 2

36.12(kN.m)

goiLLu

goiLLu

goiLLu

LLs

q b bM 0.5 (1 IM) m S

LLs

q b bM 0.7 (1 IM) m S

- Trạng thái giới hạn cường độ I:

LLu

M 0.5 1.75 (1 IM) m S

41.19 1.86 1.86M 0.5 1.05 1.75 (1 0.33) 1 2

goiLLu

M 0.7 1.75 (1 IM) m S

42.15 1.86 1.86M 0.7 1.05 1.75 (1 0.33) 1 2

LLs

LLs

Đối với moment dương: Mu 25.22 0.5M DC DW 24.29 0.5 1.48 25.03(kNm)

Đối với moment âm: Mu  35.87 ( 0.7)M  DC DW  33.91 ( 0.7) 1.48  34.95(kNm)

 Thiết kế bản chịu moment âm:

- Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trị nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau:

- Moment âm: -34.95 kN.m

- Chiều rộng tiết diện tính toán: b = 1000 mm - Chiều cao tiết diện tính toán: h = 200 mm - Cường độ cốt thép (AII): f’y = 250 Mpa - Cấp bê tông BMC: f’c = 30 Mpa

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo là: a1 = 35 mm

- Chiều cao làm việc của tiết diện: ds   h a1 200 35 165(mm) - Chiều cao vùng bê tông chịu nén:

ac

- Diện tích cốt thép tính bởi công thức:

'

2c

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo là: a1 = 35 mm

- Chiều cao làm việc của tiết diện: ds   h a1 200 35 165(mm) - Chiều cao vùng bê tông chịu nén:

ac

- Diện tích cốt thép tính bởi công thức:

'

2c

 Bố trí 5 16a200 trong 1000 (mm) bản mặt cầu có As = 1005.3 (mm2)

3.4 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU Để kiểm tra nứt ta dùng số liệu của TTGH Sử Dụng

Đối với moment dương: Ms 13.63(kNm) Đối với moment âm: Ms  19.52(kNm)

 Đối với moment âm

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần nhất: dc = 35 (mm) < 50 (mm)

- Diện tích vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép: Ac = 2dcb = 2 x 35 x 1000 = 70000 (mm2) - Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh nhóm thép:

2c

Hệ số quy đổi thép sang bê tông: n = Es/Eb = 200000/29440 = 6.79 - Chiều cao vùng nén bê tông khi tiết diện bị nứt:

6.79 1570.8 (165 49.61)3

182711896(mm )

Kiểm tra ta có: fs = 83.7 (MPa) <  f 150(MPa)Đạt điều kiện về nứt

 Đối với moment dương

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần nhất: dc = 35 (mm) < 50 (mm)

- Diện tích vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép: Ac = 2dcb = 2 x 35 x 1000 = 70000 (mm2) - Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh nhóm thép:

2c

Hệ số quy đổi thép sang bê tông: n = Es/Eb = 200000/29440 = 6.79 - Chiều cao vùng nén bê tông khi tiết diện bị nứt:

6.79 1005.3 (165 41.12)3

144258492.5(mm )

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ DẦM NGANG 4.1 GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN

- Dầm ngang chịu lực rất phức tạp Mối nối giữa dầm dọc và dầm ngang có tính ngàm chặt, tính chất này phụ thuộc vào độ cứng chống xoắn của dầm dọc Dầm ngang làm việc như một dầm 2 đầu ngàm chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng

- Để đơn giản trong tính toán, ta sử dụng sơ đồ dầm đơn giản kê lên hai gối sau đó nhân thêm các hệ số để đưa về sơ đồ dầm liên tục

- Để tính toán dầm ngang ta cần xác định lực từ BMC truyền xuống - Khẩu độ tính toán dầm ngang là khoảng cách giữa tim hai dầm dọc

4.1.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

- Cường độ cốt thép (AII): f’y = 250 Mpa - Cấp bê tông: f’c = 30 Mpa - Khoảng cách giữa các dầm chủ: 2000 mm - Khoảng cách giữa 2 dầm ngang: 7350 mm

- Chiều cao dầm ngang: 1320 mm - Chiều dày bản mặt cầu: 200 mm - Chiều dày lớp phòng nước: 5mm - Chiều dày lớp bê tông nhựa: 75mm - Số dầm ngang: 5 dầm

4.1.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI

 Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang

- Trọng lượng lớp phủ (bỏ qua lớp phòng nước, xét lớp bê tông dày 75mm)

DW = hw× γw× L1 = 0.075 × 22.5 × 7.35 = 12.4kN/m - Trọng lượng BMC:

DC2 = hBMC× γBMC× L1 = 0.2 × 25 × 7.35 = 36.75 kN/m - Trọng lượng bản thân dầm ngang:

DC1 = Adamngang× γbt = (1.32 × 0.2) × 25 = 6.6 kN m  Nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang theo các TTGH

- Nội lực ở trạng thái giới hạn cường độ:

MuDC+DW= η × [γDC×(DC2+ DC1) × L2

28 + γDW×

DW × L228 ] MuDC+DW= 0.95 × [1.25 ×(36.75 + 6.6) × 2

28 + 1.5 ×

12.4 × 228 ] = 34.57 kN m

- Nội lực ở trạng thái giới hạn sử dụng:

MsDC+DW= η × [γDC×(DC2+ DC1) × L2

28 + γDW×

DW × L228 ] MsDC+DW= 1 × [1 ×(36.75 + 6.6) × 2

2

12.4 × 228 ] = 27.875kN m

4.1.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI

Ta có sơ đồ đường ảnh hưởng về giá trị ξ được tính như sau:

ξ = 0.5 × L

3L31+ L3 = 0.5 × 2000

373503+ 20003 = 0.0098

 Áp lực do hoạt tải xe 3 trục:

P3T = 0.5 ∑ Piyi = 0.5 × (145 × 1 + 145 × 0.0091 + 35 × 0.0091) = 73.32 kN  Áp lực do hoạt tải xe 2 trục:

P2T = 0.5 ∑ Piyi = 0.5 × (110 × 1 + 110 × 0.96) = 107.8 kN  Áp lực do tải làn:

Diện thích đường ảnh ưởng:

 Moment do hoạt tải gây ra tác dụng lên dầm ngang theo phương ngang cầu:

- Giả thiết dầm ngang làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn kê lên hai gối Xếp tải như hình, xét mặt cắt giữa nhịp

Hình : Sơ đồ chất tải theo phương ngang cầu  Momen gây ra do xe hai trục trên một làn xe:

M2T = ∑ Piyi = 53.9 × 0.4625 = 24.93 kN m

 Momen gây ra do tải làn:

Mlane = wlane× ω = 12.60 ×1

2× 0.4625 × 2 = 5.8275 kN m

4.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG THEO CÁC TTGH

 Trạng thái giới hạn cường độ:

MuLL = η × γLL × [(1 + IM) × m × M2T+ m × Mlane] MuLL = 0.95 × 1.75 × [(1 + 0.33) × 1.2 × 24.93 + 1.2 × 5.8275] = 77.77 kN m

 Trạng thái giới hạn sử dụng:

MsLL = [(1 + IM) × m × M2T+ m × Mlane] MsLL = [(1 + 0.33) × 1.2 × 24.93 + 1.2 × 5.8275] = 46.78kNm

4.2.1 NỘI LỰC TỔNG DO HOẠT TẢI VÀ TĨNH TẢI  Trạng thái giới hạn cường độ:

Mu = MuDC+DW+ MuLL = 34.35 + 77.77 = 112.12 kN m

 Trạng thái giới hạn sử dụng:

Ms = MsDC+DW+ MsLL = 27.875 + 46.78 = 74.655 kN m

4.2.2 CHUYỂN THÀNH SƠ ĐỒ LIÊN TỤC

- Để đưa từ sơ đồ dầm giản đơn về sơ đồ dầm liên tục nhịp ta sử dụng các hệ số - 0.8 tại gối và 0.7 tại giữa nhịp: goi 0

M 0.8MM 0.7M

4.3 THIẾT KẾ THÉP CHO DẦM NGANG

Tính toán cho 2 tiết diện gối và giữa nhịp Sử dụng nội lực TTGH cường độ

4.3.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

+ Nội lực thiết kế (TTGH cường độ): M+ = 78.48 (kNm)

M- = -89.7 (kNm) + Chiều dày dầm ngang: b = 200 (mm)

+ Chiều cao dầm ngang: h = 1320 (mm) + Cường độ cốt thép: fy = 250 (MPa) + Cấp bê tông: fc’ = 30 (MPa)

Ec = 0.043 × γc1.5× f`c = 0.043 × 25001.5× √30 = 29440 Mpa + Chọn thép thớ trên: 2 30 As 1414(mm )2

4.3.2 KIỂM TOÁN CỐT THÉP VỚI MẶT CẮT GIỮA NHỊP  Kiểm toán theo điều kiện momen kháng uốn

Điều kiện:

ϕMn ≥ MuMomen kháng uốn danh định của mặt cắt được tính toán theo công thức:

Mn= Asfy(dS−a

2) − A`sf`y(d`s−

a2) Trong đó:

 dS = 1320 − 50 = 1270 mm: là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt théo chịu kéo

 dS = 50 mm: là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt théo chịu nén  a = β1c: là chiều dày khối ứng suất tương đương

Trong đó: - β1: là hệ số quy đổi hình khối ứng suất theo điều 5.7.2.2, ta có:

β1 = 0.85 −0.05

7 × (f`c− 28) = 0.85 −

0.057 × (30 − 28) = 0.84 - c: là khoảng cách từ TTH đến mép chịu nén được tính theo công thức:

c = Asfy− A`sf`y0.85f`cβ1bỞ đây cốt thép được bố trí đối xứng nên c = 0 Vậy : a = β1c = 0.84 × 0 = 0

Vậy momen kháng uốn danh định của tiết diện là:

Mn = 1414 × 250 × 1270 − 1414 × 250 × 50 = 431.27 kN m Kiểm tra điều kiện:

cde ≤ 0.42

ở đây do cốt thép đối xứng nên c = 0, điều kiện trên trở thành 0 < 0.42 => OK  Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

Đối với các cấu kiện không có thép dự ứng lực thì lượng cốt thép tối thiểu quy định ở đây có thể coi là thỏa mã nếu:

Phương trình trên trở thành:

0.00535 > 0.03 × 30

250= 0.0036 => 𝐎𝐊

4.3.3 KIỂM TOÁN CỐT THÉP MẶT CẮT NGÀM  Kiểm toán theo điều kiện momen kháng uốn

Điều kiện:

ϕMn ≥ MuMomen kháng uốn danh định của mặt cắt được tính toán theo công thức:

Mn= Asfy(dS−a

2) − A`sf`y(d`s−

a2) Trong đó:

 dS = 1320 − 50 = 1270 mm: là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt théo chịu kéo

 d`S = 50 mm: là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt théo chịu nén  a = β1c: là chiều dày khối ứng suất tương đương

Trong đó: - β1: là hệ số quy đổi hình khối ứng suất theo điều 5.7.2.2, ta có:

β1 = 0.85 −0.05

7 × (f`c− 28) = 0.85 −

0.057 × (30 − 28) = 0.84 - c: là khoảng cách từ TTH đến mép chịu nén được tính theo công thức:

c = Asfy− A`sf`y0.85f`cβ1bỞ đây cốt thép được bố trí đối xứng nên c = 0 Vậy : a = β1c = 0.84 × 0 = 0

Vậy momen kháng uốn danh định của tiết diện là:

Mn = 1414 × 250 × 1270 − 1414 × 250 × 50 = 431.27 kN m Kiểm tra điều kiện:

ϕMn = 0.9 × 431.27 = 388.14 kN m > Mu− = 79.82 kN m

 Kiểm toán theo giới hạn cốt thép

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa

Theo 5.7.3.3.1 22TCN 272-05 hàm lượng théo dự ứng lực và không dự ứng lực phải được giới hạn sao cho

cde ≤ 0.42

ở đây do cốt thép đối xứng nên c = 0, điều kiện trên trở thành 0 < 0.42 => OK  Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

Phương trình trên trở thành:

0.00535 > 0.03 × 30

250 = 0.0036 => 𝐎𝐊

4.4 KIỂM TRA NỨT CHO DẦM NGANG

- Kiểm tra nứt ta sử dụng moment ở TTGH sử dụng - Nội lực thiết kế: M+ = 52.26 (kNm)

M- = -59.72 (kNm)  Kiểm tra nứt cho moment dương M+ = 52.26 (kNm)

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần nhất:

dc = 50 (mm) - Diện tích vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép:

Ac = 2dcb = 2 x 50 x 200 = 2000 (mm2) - Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh nhóm thép:

2s

Ms = 52260000 (Nmm) - Modul đàn hồi của bê tông:

Ec = 0.043 × γ1.5c × f`c = 0.043 × 25001.5× √30 = 29440 Mpa - Modul đàn hồi của thép: Es = 200000 (MPa)

- Hệ số quy đổi thép sang bê tông: n = Es/Eb = 200000/29440 = 6.79 - Chiều cao vùng nén bê tông khi tiết diện bị nứt:

- Diện tích cốt thép chịu kéo: As = 1414 mm2

- ds = 1270 mm: khoảng cách từ trọng tâm nhóm thép chịu kéo đến mép vùng nén - Chiều cao vùng nén khi tiết diện bị nứt:

6.79 1414 1270 203.533

11481919606.20( mm )

Kiểm tra ta có: fs = 32.96 (MPa) <  f 150(MPa)Đạt điều kiện về nứt

 Kiểm tra nứt cho moment âm M- = -59.72 (kNm)

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần nhất:

dc = 50 (mm) - Diện tích vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép:

Ac = 2dcb = 2 x 50 x 200 = 2000 (mm2) - Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh nhóm thép:

2s

- Hệ số quy đổi thép sang bê tông: n = Es/Eb = 200000/29440 = 6.79 - Chiều cao vùng nén bê tông khi tiết diện bị nứt:

- Diện tích cốt thép chịu kéo: As = 1414 mm2

- ds = 1050 mm: khoảng cách từ trọng tâm nhóm thép chịu kéo đến mép vùng nén - Chiều cao vùng nén khi tiết diện bị nứt:

6.79 1414 1270 203.533

11481919606.20( mm )

Kiểm tra ta có: fs = 37.66 (MPa) <  f 150(MPa)Đạt điều kiện về nứt

CHƯƠNG V: HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 5.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC

5.1.1 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI BẢN CÁNH

- Đối với dầm trong:

i

0.25 29400 7350mmb min 12 200 850 / 2 2825 mm

2000 mm





Do đó bi= 2000 mm - Đối với dầm ngoài:

e

b = 2

i

b

+ min

0.125 29400 3925mm6 200 850 / 4 1412.5 mm1000mm





 Vậy bề rộng có hiệu của bản cánh thiết kế là b = 2000 (mm)

5.1.2 TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP

b hI

12 : momen quán tính đối với trục nằm ngang của bản thân mặt cắt

+ d i i

i

A yy

A 

 : vị trí TTH dầm đến biên dưới dầm

y 1770 y   : vị trí TTH dầm đến biên dưới dầm + IA (yi iy )d 2I0i : moment quán tính dầm đối với TTH dầm + Sb = I / yd : moment tĩnh thớ dưới dầm

+ St = I/ yt : moment tĩnh thớ trên dầm

Hình 5.1: Chi tiết mặt cắt giữa dầm

 Kết quả tính đặc trưng hình học tại mặt cắt giữa nhịp:

Đặc trưng hình học Giá trị Đơn vị

Momen tĩnh với thớ trên dầm St 0.560 m3

5.1.3 TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI MẶT CẮT ĐẦU DẦM

Hình 5.2: Chi tiết mặt cắt đầu dầm

Tương tự như mặt cắt giữa nhịp ta lập được bảng sau:

Momen tĩnh với thớ trên dầm St 0.603 m3

5.2 HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG Vì ta có số lượng dầm chủ Nb =10> 4 và thỏa mãn các điều kiện được qui định ở điều 4.6.2.2

 Sử dụng công thức để tính toán

+ Các thông số: S = 2000(mm)

L = 30000 (mm) Ts = 200 (mm) + Xác định tham số cứng dọc: 2

K n(IAe )

Với: eg là khoảng cách từ trục trung hòa dầm đến trục trung hòa bản:

eg = 0 (mm) N = Ed / Eb = 1.22 : tỉ số modul đàn hồi giữa dầm và bản I = 36.9x1010 (mm4): moment quán tính của dầm

4300 300000.396

2900 30000



5.2.2 HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG CỦA MOMENT CHO DẦM NGOÀI

+ Khi có một làn chất tải: tính theo phương pháp đòn bẩy có sơ đồ như hình vẽ Khi có một làn chất tải, hệ số làn là 1.2 nên ta có:

N1M

1 425mg 1.2 ( ) 0.1275