Báo cáo bài tập lớn tuần 9 môn học cơ sở thiết kế cầu

Phân tích kêt cầu bản mặt cầu 1.. Quy chuẩn thiết kế.. Yéu cau khi phan tich két cấu.. Dựa vào số liệu đã thống nhất trong thiết kế mặt cắt ngang cầu và phân tích kết cầu lan can, lề bộ

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH TRUONG

DAI HOC BACH KHOA

[I******[

BAO CÁO BÀI TẬP LỚN TUẦN 9

MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ CÂU GVHD: TRAN NGUYEN HOANG HUNG LỚP L02 -Nhóm 6

Sinh viên thực hiện:

Nguyên Phước Sang 2110503 sang nguyen? 110503@hcmut.edu.vn Tran Ngoc Thién 2114878 thien.tran1 802@hcmut.edu.vn Nguyễn Thiện Trí Trung 2115124 trung.nguyen2003k2 1(@hcmut.edu.vn

Phân tích kêt cầu bản mặt cầu

1 Quy chuẩn thiết kế

Lan can cầu được thiết kế được tham chiếu theo TCVN 11823-9:2017, THIẾT KÉ KET CAU DUONG BO - PHAN 9: MAT CAU VÀ HỆ MẶT CÂU

2 Yéu cau khi phan tich két cấu

Dựa vào số liệu đã thống nhất trong thiết kế mặt cắt ngang cầu và phân tích kết

cầu lan can, lề bộ hành và dải phân cách Kết hợp với các: TCVN 11823-9: 2017, Thiết

kế cầu đường bộ - Phần 9: Mặt cầu và hệ mặt cầu; TCVN 11823-3: 2017, Thiết kê cầu đường bộ - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọng; TCVN 11823-4: 2017, Thiết kế cầu

đường bộ - Phần 4: Phân tích và đánh giá kết cầu Đề phân tích kết cầu hệ mặt cầu

3 Mặt cắt ngang cầu

MAT CAT NGANG CAU

Tỉ lệ 1:50 Lop BT Asphalt One

Bản ndt chu 20am

4 So dé tinh

Dựa vào Mục 6.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHẦN TICH GAN ĐÚNG của TCVN 11823-4: 2017, Thiết kế cầu đường bộ - Phần 4: Phân tích và đánh giá kết cầu

Quy về sơ đồ tính đầm liên tục

5 Các thông số đầu vào

a) Bé day ban mặt

- Chon chiéu day ban mat cau:

+ Chiều dày tối thiêu bản mặt cầu BTCT quy định ở mục 7.5

( TCVNI1823-9-2017) tối thiểu 175 mm

+ Khi chọn chiều dày bản phải cộng thêm lớp hao mòn L5 mm

Vậy chọn chiều day he = 200 mm

- Cac lop mat cau:

+ Lớp phủ atphan: 75 mm + Lớp phòng nước dày: 10 mm Vậy chọn chiều dày lớp phu h, = 85 mm

b) Ty trong vật liệu:

+ Dựa vao bang 6 thiét ké cau đường bộ - Phần 3: Tải trọng và hệ 36 tải trọng

6 - Khối

960

1000

Khoi trên đơn vị chiều

c) Hệ số tải trọng và tải trọng làn thiết kế

+ Dựa vào bảng 4 thiết kế cầu đường bộ - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải

trọng

- Hés6 DC, ( tinh tai tai trong ban than) = 1,25

- Hệ số DW ( tỉnh tải tải trọng lớp phủ) = 1,5

- Hệ số DC› ( tĩnh tải tải trọng lan can) = 1,25

- _ Hệ số LL( hoạt tải xe ) = 1,75

-_ Hệ số PL ( hoạt tải tải trọng người đi ) = 1,75

Tải trọng làn thiết kế 9,3kN/m theo chiều dọc cầu trên chiều rộng 3m ( dựa theo muc 6.1.2.4 Tai trọng làn thiết kề thiết kế cầu đường bộ - Phân 3: Tải trọng và

hệ số tải trọng)

6 Các bước tính toán

Quy đổi đầm liên tục về: + Dầm đơn giản ( bản kê )

+ Dam console ( ban hang ) Thông số chung

Tải trọng bánh xe được mô hình hoá thành tải tập trung

Dâm chủ: S =2500 mm

Chiều dài bản hãng 1300 mm

Chiều rông b ( bánh xe — ngang câu ): b = 510mm

Chiều dai 1 ( banh xe — doc cầu): l = 2,28x10 y„x (1+ IM)P (TCN 3.6.1.2.5-1)

+ Đối với phần hãng: E = 1140 + 0,833x = 1140 + 0,833 x 1000 = 1973 mm

+ Déi voi vi tri momen duong: E+ = 660 + 0,558 = 660 + 0,55 x 2500 = 2035 mm

+ D6i voi vi tri momen am: E- = 1220 + 0,258 = 1220 + 0,25 x 2500 = 1845 mm

Sử dụng công thức: M=qxœ Với œ:; điện tích đường ảnh

hưởng momen

q: lực tác dụng

6.1 Sơ đồ tính: Dầm console ( bản hãng )

63 Ñ

300 , 25 ti—SSCS

Tai trong tac dung lén bang hang

Sơ đồ tính của bản hãng là thanh console, ngàm tại tim của đầm biên Chiều đài bản hãng 1,525m => Chiều đài thanh console là 1525 mm

Tinh tai

- Trong lrong ban than ban mặt cầu

La tai phân bồ đều, có giá trị như sau: q=2

kN

+ Pop, =V #y = A*L* y =0,2(m)*1(m)*1,525(m)*25 MN =7.625

m

~* Ape 7 55m) | m

_ Q _7,625(KN| 5|]

- _ Trọng lượng bản thân lan can

Là tải tập trung, điểm đặt lực tại vị trí trọng tâm của lan can, nhưng đề thiên về an toàn nên đặt tại vị trí đầu múc đề gây ra lực lớn nhất

-_ Tường BTCT:

Diện tích mặt cắt ngang tường:

A=300+ 800=240000 Ímm” |=0,240(mˆ) Trọng lượng tường đang xét:

kN

3

m

Ni

P tuong

- Co6tlan can:

Diện tích tiết diện cột:

A=2%17%160+10%/142— 17— 17]=6520|mm” |=0,00652 |m” |

Trọng lượng cột:

P 4, =A*H *y=6,520 x 10° |m?) *0,57|m|*78,5 | nJZ029|ÄN)

m

- Thanhlancan:

A;=T *|DÌ~đ?|=^ *L100°~907]=1492,26mm”]=1,492x 107°(mˆ)

Ai=2*|DÌ~g?|=^ *I90)~ 80)= 1338, 18 Imm”]=1,335 x 10 (m”)

Pa„y= (Ai+ A;|*1Ím]*y=|1,492x 10”+1,335 x 10”)x1+78,5=0,22(kN)

= P9c2= Prong + Peor * Perm = 6+0,29 +0,22 = 6,51 (KN )

- Trong lwong ban than lé bé hanh trén phan hang

La tai phân bồ đều, có giá trị như sau:

Với Q là trọng lượng lề bộ hành,

L là chiều đài lề bộ hành Í L„— bềrộng lancan=1,525—0,3=1,225m)

— Qu=V *y=Ax+L*y=1,225 Ím 0,25 Im]x1(m)x25 A J=7.65|

m

— TT ni

L 1,225|mi|

Hoạt tải

Do người ổi:

Chiều rộng lề người đi của phần bản hãng Im Tải trọng người đi bằng 300kg/m? =

3kN/m? Lực tập trung đo tải trọng người đi đặt tại tim lề đường cách bản hãng 612,5cm

Pp,= 3x L,5 =4,5kN

Momnen tác dũng lên dầm console ( bản hãng )

Momen tai ngam do DC1 gay ra

Mpc = 5 #q4P=5#5#1,525°=5,81 [kN m|

Momen tại ngàm do DC2 gây ra

Moeo= Ppco* L=6,51* 1,525= 9,93(kKN m)

Momen tai ngam do LBH gay ra:

L1 2*qi*Í'= 56,254 1,525°=7,27| kN m|

Hoat tai

Momen do hoạt tải người đi

Mp, =P ,* L= 4,5 *0,6125=2,76 (KN m)

Té hop momen theo TTGH CUONG DO 1:

M=1,25*|Mye1+M yc 9\+1,25* My py + 1,75 *M py,

¿1,25 |5,81+9,93)+1,25+7,27 +1,75* 2,76 =33,59(kN m)

Tinh lực cắt dầm console ( phần hãng)

Luc cat

Lực cắt tai ngam do DC1 gay ra:

V pci 9 #1=5* 1,525=7,625|KN |

+ Lực cắt tại ngàm do DC2 gây ra:

V nco= P=6,51| kN]

+ Lực cắt tại ngàm do LBH gây ra:

V cpu ont 16.25% 1,525=9,531

+ Lực cắt tại ngàm do người di gây ra:

V p= P =4,5(kN )

Té hop momen theo TTGH CUONG DO 1:

V=1,25*(Vid DCLtV poy) #1,25*V p+ 1,75 *V py, = 1,25%(7,6254+6,51)+1,5*9,531 +1,75 *4,5=39,84[kN )¿

6.2 Sơ đồ tính: Dầm đơn giản ( bản kê )

Tĩnh tải

DC, (tai trong bản thân bản mặt cau ): qaci= Yur X A= 25 (kN/m’) x 1 (m) x 0,2(m) =

SkN/m

DW ( tai trong lop phu ): qaw = Yon X A = 22,5 x 1 x 0,085 = 1,913 kN/m

- Momen do tinh tai gay ra

2 2

Quin = a = 781250 mm?

Mpc = ae X Qian = 1,913 * 781250x10° = 1,495 (kN.m)

Maw = Gaw X Qin = 5 * 781250x10° = 3,906 (kN.m)

Hoat tai

LL ( tai trong xe HL93: (xe 2 truc + lan) va (xe 3 truc + lan) ) (TCVN 11823 - 3)

2 truc + lan: P = Pru/2 = 110 (KN ) /2 =55 kN

3 trục + làn: P= P„„/2 = 145 (kNÑ ) /2 = 72,5 kN

Bé rong tiép xuc: 510 + 2h, = 510 + 2 x 85 = 680 mm

Tải trọng: qụ, = Ib+hp]i¿ —068x2035_ 52,4 kN/m

qu = _ P —_ = 72,5 x 1Ím) = 578 kN/m

(b+hpl¿¿ — 0,68 x1,845

+ Tinh momen hoạt tải THÍ 1 làn

1 Lan:

Qu = 367200 mm?

La = 781250 mm?

Momen tại giữa nhịp do xe 3 trục:

Mu = qui xØ¿¡= 52,4 (kN/m) x 367200x10 (m2) = 19,241 (kN.m)

Momen tại giữa nhịp do tải trọng làn:

Man = Quan X Quan = 23 (kN/m) x 781250x10° (m’) = 2,422 (kN.m)

= Momen do hoat tai tac dung

Mar = 1,2 x (Mi x( 1 + 33%) + Man )

= 1,2 x( 19,241 x (1 + 33%) + 2,422) = 33,615 (kN.m)

Té hop momen theo TTGH CUONG DO 1:

M=1,25* My-41,5* M py 1,75 *M jo 5= 1,25 1,495 41,5 *3,906+1,75 *33,615= 66,554 (kN m)

+ Tinh momen hoat tai TH 2 lan

2 Lan:

Q1, = 442000 mm?”

Qh an = 781250 mm?

Momen tại giữa nhịp do xe 3 trục:

Mit = qu” +: Qu = 52,4 (kN/m) x 442000x10° (m’) = 23,161 (kN.m)

Momen tai gitra nhip do tai trong lan:

Min = Quan + Quin = 22 (kN/m) x 781250x10° (m”) = 2,422 (kN.m)

= Momen do hoat tai tac dung

Ma: = 1 x ( Mit x (1 + 33%) + Mian )

= 1x (23,161 x (1+33%) + 2,422) = 33,226 (kN.m)

Té hop momen theo TTGH CUONG DO 1:

M=1,25*M,-+1,5% Myy+1,75* M45 = 1,25*1,495 +1,5 *3,906 +1,75 * 33,226 =65,873 [KN m| + Tinh momen hoat tai | lan ( truong hop 2 xe )

Tại giữa nhịp: Qu = 367200 mm

Tại gần gồi : Qu, = 38025 mm”

Qh = 781250 mm?

Momen tại giữa nhịp do xe 3 trục:

Mit = qu’ + Qi = 52,4 (kN/m) x 367200x10° (m2) = 19,241 (kN.m)

Momen tai gan g6i do xe 3 trục:

Mit = qu’ + Q1 = 57,8 (KN/m) x 38025x10° (m’) = 2,198 (kN.m)

Momen tai gitra nhip do tai trong lan:

Mian = Quin + Qin = ` (kN/m) x 781250x10° (m’) = 2,422 (kN.m)

= Momen do hoat tai tac dung

Mu = 1,2 x (Mit x (1 +33%) + Mian )

= 1,2 x ( (19,24142,198) x (1 + 33%) + 2,422) = 37,123 (kN.m)

Té hop momen theo TTGH CUONG DO 1:

M=1,25* Myo + 1,5* M py 41,75 *M ey5= 1,25% 1,495 +1,5 *3,906+ 1,75 *37,123= 72,693 (kN m)

=M,.;=max |Mu„; M;„; M =72,693(kN.m)

lian? 2lan * 1lan;2 truc

Cần quy đôi về sơ đồ dâm liên tục

M,„=0,8+M=0,8+72,693=58,1544(kN.m)

M pip = 0.5% M =0,5* 72,693 = 36,3465(KN.m)

Mnhip = 36,3465 kNm

2500

Tính lực cắt

Tỉnh tải:

Sơ đồ tính tĩnh tải

+ Lực cắt do DC gây ra tại đầu nhịp:

1 _l

Vjc= T*q„xL= k5x2,5=4,38 [kN]

+ Lực cắt tại đầu nhịp do DW gây ra:

Vạy=2*qạ,*L= >x1,913+2,5=2/39|KN]

Hoạt tải:

1 làn

Diện tích đường ảnh hưởng tương ứng tải xe 3 trục:

_ 0,680

Xe3truc ` ` 2 «(1+ 0,728)+ 5 0,680+(0,280 + 0,008) =0,685(m)

Diện tích đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng làn:

@ lan 5 #2,541=1,25 (m)

Lue cat do xe 3 truc gay ra:

— i Qhe sine 57,9400 +0,685|m] =39,55|kN| ¿

m

V x03 truc Qxe3truc

Lue cat do tai trong lan gay ra:

V tan = Van ® Q an 2]! *1,25 (m)=3,88 (kN|

Lực cắt do hoạt tải gây ra:

*|1+3]+V

V,.s=g*|V

v3 me tan| = 1,2* [39,59 *(1+33 %]+ 3,88 |=67,84/ kN]

2 lan:

Diện tích đường ảnh hưởng tương ứng tải xe 3 trục:

" a 0,680x|0,520+0,248)=0,849|m]

Diện tích đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng làn:

Q = 542,54 1=1,25 [m) lan

Lực cắt do xe 3 trục gây ra:

Tủ =sa|lt x0,B49|m]=49,07[kN| ¿

m

Vu truc — đ;z3truc

Lực cắt do tai trong lan gây ra:

Vian = ian* Quy= 3, 1 | kN *1,25 |m|=3,88 | kN)

m

Lực cắt do hoạt tải gây ra:

V¿.a=g3| V „su #Í1+5]+V „„]= 1x |49,07*|1+ 33% ]+3,88|=69,14|kN )

Xe3 truc lan

=V,.„=max|V,„; V„„„| =69,14(kN)

Tổ hợp lực cắt theo TTGH CƯỜNG ĐỘ 1:

V=1,25*V g+ 1,5% V pự +1,75*V ,„„= 1,25% 4,38+1,5+2,39+ 1,75% 69,14= 130,06 kN]

7 Kiếm tra sức kháng của kết cầu

Sơ đồ tính: dầm liên tục

© Bé trí cốt thép bản mặt cầu:

Momen đương:

0,5M, =0,5x72,093 =30,3405kNim

Momen 4m:

-0,8M =-0,8x72, 093 =- $8,1544 =58,15444Vim

Bồ trí cốt thép ( TCVN 11823 — 2017: 9:7.2.5)

Bê tông bản mặt cau: f’c = 30 MPa

Cốt thép thường CB400 cé fy = 280 Mpa

Giới hạn chảy tôi thiểu Es = 200000 Mpa

Thiết kế cốt thép cho momen dương (22TCN272 05)

M = 36,3465 kNm

Chiều cao tiết điện : h = 200 mm

Chiều rộng tiết điện : b = 1000 mm

Chọn khoảng cách từ mép trên bản mặt cầu đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: dc = 40 mm

Chiều cao có hiệu mặt đất : ds = h - dc = 160 mm

Chọn hệ số sức kháng: =0.9

Chiều dày khối sức tương đương

13.36 WAKE

2736, 3405x10 _ lo0- ———————— -=|0.335 0.9+x0,SSšz30x1000

Hệ số quy đôi hình khối ứng suất:

} =0.85- 0,05(30- 28)) 7 =0.8360

Chiéu cao truc trung hoa:

_ ye —19 92 -

=a p= ~2D 1M

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa

— =0.070 <0,42

Xác định tiết diện thép chịu kéo As:

0.SSx/'! xhy/ vị (0.SSšx30x12,231x1000x0 S36

{ = = =93I1, 2l0m

f 280

Kiêm toán mặt cắt

Momen kháng uốn danh định mặt cắt:

¬¬^£

{ 10 5

al ¬ , LQ, 22

Mo =A f (d - —) =931,210 280 x(100 -

¬ ) =40385441,1 Nin =40,39kNm

>

Momen khang uốn thực tế của mặt cắt là:

Mn = 40,39 kNm > 36,3465 kNm, dat yéu cau

Lượng cốt thép tối thiểu

931

„ p = =0.0017

Hàm lượng cot thép: b xh =1000 «200

_ 0.03 *E 0.03 x40

Vi P > Prin nén lay P

A = P Xb Yh = 0.0047 10002200 = 940 mm?

Chon 916 3150 dé bé tri 7 cây/ mét cốt thép chịu momen đương bản mặt cầu

~_ IN{ ~ò TXỈ0

X

\ X I407.,434mm- =0,00141m

4 4

>

pl6al50 „ Ta Nguy

- Chon => mm có 7 thanh thép va theo phương đọc lề bộ hành

- _ Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

[' 30

\ >0.03 xb xhx— =0,03 x 1000x 200 x — =042.S0mm° =0,000043 m

Thiết kế cốt thép cho momen âm (22TCN272 05)

M=58,1544 kNm

Chiều cao tiết điện : h = 200 mm

Chiều rộng tiết điện : b = 1000 mm

Chọn khoảng cách từ mép trên bản mặt cầu đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: dc = 40 mm

Chiều cao có hiệu mặt đất : ds = h - dc = 160 mm

Chọn hệ số sức kháng: ý = 0.9

Chiều dày khối sức tương đương

anes về jx0,85,ƒ, 'xb 160 0,9x 0,85 x30 x 1000 mm

Hệ số quy đôi hình khối ứng suất:

8,=0,85—0,05(30—28)/7=0,836

Chiều cao trục trung hòa:

_ a _ 16,71

0,836 =19,99mm

1

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa

c _ 19,99 _

d 160 =0,125<0,42 (thỏa)

Xác định tiết diện thép chịu kéo As:

_ 0,85 xf" xbx B, XC _ 0,85 x30 x 19,99 x 1000 x 0,836

Kiểm toán mặt cắt

Momen kháng uốn danh định mặt cắt:

16, 16,71) _

M,=A,f,(d,— 3Ì” 1521,953x 280x(160— 64623037,55 Nmm=64,623 kNm

Momen khang uốn thực tế của mặt cắt là:

Mn = 64,6230 kNm > 36,3465 kNm, đạt yêu cầu

Lượng cốt thép tối thiểu

A, _ 1521,953

Hàm lượng cốt thép: p= bxh _ 1000x200 - =0,00761

0.03xƒ, _0.03x30_

P— Ƒ, „„ min 280

Vì p >Є„ nên lây p

A,=px bxh =0.00761 x1000x200 = 1522 mm?

Chọn ở 16a150 để bố trí 7 cây/ mét cốt thép chịu momen dương bản mặt cầu

mx x16

2 ASTXSE=Tx ———= 1407,434mmˆ°= 0,00141m”

- Chọn @16ø150 => mm có 7 thanh thép và theo phương đọc lề bộ hành

- _ Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

=0 03x 1000x 200x có =649, 86 mm?=0,000643 m?

y