Bài tập ví dụ môn kết cấu thép giao thông vận tải

A. Nhiệm vụ thi ế t k ế Thiết kế một dầm chủ, cầu nhịp giản đơn trên đờng ôtô, mặt cắt chữ I dầm thép ghép hàn trong nhà máy và lắp ráp mối công trờng bằng bu lông CĐC, không liên hợp. B. Các s ố liệu cho trớc 1. Chiều dài nhịp dầm L = 18,0 m 2. Số làn xe thiết kế n L = 2,0 làn 3. Khoảng cách giữa các dầm chủ a d = 2,2 m 4. Tĩnh tải bản BTCT mặt cầu w DC2 = 8,0 kN/m 5. Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích w DW = 2,0 kN/m 6. Hoạt tải xe ôtô thiết kế HL-93 7. Số lợng giao thông trung bình hàng ngày/một làn ADT = 20000 xe/ngày/làn 8. Tỷ lệ xe tải trong luồng k truc k = 0,2 9. Hệ số phân bố ngang tính cho mômen mg M = 0,5 10. Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt mg V = 0,5 11. Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng mg D = 0,5 12. Hệ số phân bố ngang tính cho mỏi mg F = 0,5 13. Hệ số cấp đờng m = 1,0 14. Vật liệu Thép chế tạo dầm Thép M270 cấp 345 E=200000 Mpa F y = 345 Mpa F u = 450 Mpa Bu lông CĐC A490 15. Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272-05 C. Nội dung tính toán thiét k ế 1. Chọn mặt cắt dầm, tính các đặc trng hình học; 2. Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực bằng phơng pháp đờng ảnh hởng; 3. Kiểm toán dầm theo các trạng thái giới hạn cờng độ I, sử dụng và mỏi; 4. Tính toán thiết kế sờn tăng cờng; 5. Tính toán thiết kế mối nối công trờng; 6. Bản vẽ cấu tạo dầm và thống kê sơ bộ khối lợng. d. bi lm I. Chọn mặt cắt d ầm 1. Chiều cao dầm thép , và ta thờng chọn Ta có: (1/25)L = 0,7 m (1/20)L = 0,9 m (1/12)L = 1,5 m Vậy ta chọn d = 1100 mm 2. Bề rộng cánh dầm Chiều rộng cánh dầm đợc lựa chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau: (mm) Ta có: (1/3)d = 367 mm (1/2)d = 550 mm Vậy ta chọn: Chiều rộng bản cánh trên chịu nén b c = 400 mm Chiều rộng bản cánh dới chịu kéo b t = 400 mm bi tập ví dụ-l ầ n 2 Mặt cắt dầm đợc lựa chọn theo phơng pháp thử - sai, tức là ta lần lợt chọn kích thớc mặt cắt dầm dựa vào kinh nghiệm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế, rồi kiểm toán lại, nếu không đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình đợc lặp lại cho đến khi thoả mãn. Chiều cao của dầm chủ có ảnh hởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ khi lựa chọn giá trị này. Đối với cầu đờng ôtô, nhịp giản đơn, ta có thể chọn sơ bộ theo kinh nghiệm nh sau: L 25 1 d L 12 1 20 1 d ữ= d 3 1 2 1 b f ữ= Lu hnh nội bộ 1 3. Chiều dày bản cánh và bản bụng dầm Ta chọn: Chiều dày bản cánh trên chịu nén t c = 25 mm Chiều dày bản cánh dới chịu kéo t t = 25 mm Chiều dày bản bụng dầm t w = 14 mm Do đó, chiều cao của bản bụng (vách dầm) sẽ là: D = 1050 mm Vậy mặt cắt dầm sau khi chọn có hình vẽ nh sau: 4.Tính các đặc trng hình học của mặt cắt dầm Đặc trng hình học mặt cắt dầm đợc tính toán và lập thành bảng sau: Mặt cắt A (mm 2 ) h (mm) A.h (mm 3 ) I 0 (mm 4 ) A.y 2 (mm 4 ) I total (mm 4 ) Cánh trên 10000 1088 10875000 520833 2889062500 2889583333 Bản bụng 14700 550 8085000 1350562500 0 1350562500 Cánh dới 10000 13 125000 520833 2889062500 2889583333 Tổng 34700 550 19085000 1351604167 5778125000 7129729167 Trong đó: A = Diện tích (mm 2 ); h = Khoảng cách từ trọng tâm từng phần tiết diện dầm đến đáy dầm (mm); I 0 = Mô men quán tính của từng phần tiết diện dầm đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm của nó (mm 4 ); h total = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm (nhóm các phần tiết diện dầm) đến đáy bản cánh dới dầm (mm); (mm) y = Khoảng cách từ trọng tâm của từng bộ phận đến trọng tâm của mặt cắt dầm (mm); (mm) I total = I 0 + A.y 2 (mm 4 ). Từ đó ta tính đợc: y bo t y to p y botmi d y to p mi d S bo t S to p S botmi d S to p mi d mm mm mm mm mm3 mm3 mm3 mm3 Dầm thép 550 550 538 538 1,3E+07 1,3E+07 1,3E+07 1,3E+07 Theo quy định của quy trình (A6.7.3) thì chiều dày tối thiểu của bản cánh, bản bụng dầm là 8mm. Chiều dày tối thiểu này là do chống gỉ và yêu cầu vận chuyển, tháo lắp trong thi công. Mặt cắt () () == A A.h yh total hyy = 400 1100 1050 Mặt cắt ngang dầm 25 400 14 25 Lu hnh nội bộ 2 Trong đó: y bo t = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy bản cánh dới dầm thép (mm); y to p = Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đỉnh bản cánh trên dầm thép (mm); y botmi d = K/c từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh dới dầm thép (mm); y to p mi d = K/c từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh trên dầm thép (mm); S bo t = Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y bo t (mm 3 ); S to p = Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y to p (mm 3 ); S botmi d = Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y botmi d (mm 3 ); S to p mi d = Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y to p mi d (mm 3 ). 5. Tính toán trọng lợng bản thân dầm Diện tích mặt cắt ngang dầm thép A = 34700 mm 2 Trọng lợng riêng của thép làm dầm s = 78,5 kN/m 3 Trọng lợng bản thân dầm thép w DC1 = 2,72 kN/m ii. tính toán và vẽ bi ể u đ ồ bao nội lự c 1. Tính toán M, V theo phơng pháp đah Chia dầm thành các đoạn bằng nhau. Chọn số đoạn dầm N dd = 12 đoạn Chiều dài mỗi đoạn dầm L dd = 1,5 m Ta đánh số thứ tự các mặt cắt dầm theo các đoạn chia nh sau: Trị số đờng ảnh hởng mô men đợc tính toán theo bảng sau: Mặt căt x i (m) ĐahM i (m) A Mi (m 2 ) 1 1,500 1,375 12,375 2 3,000 2,500 22,500 3 4,500 3,375 30,375 4 6,000 4,000 36,000 5 7,500 4,375 39,375 6 9,000 4,500 40,500 Trong đó: x i = Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i; ĐahM i = Tung độ đờng ảnh hởng Mi; A Mi = Diện tích đờng ảnh hởng Mi. 12 3 456 78910 11 12 0 Lu hnh nội bộ 3 Ta có hình vẽ đờng ảnh hởng mô men tại các mặt cắt dầm nh sau: Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ lấy nh sau: = 0,95 Mô men tại tiết diện bất kỳ đợc tính theo công thức sau: Đối với TTGHCĐI: Đối với TTGHSD: Trong đó: LL L = Tải trọng làn rải đều (9,3KN/m); LL Mi = Hoạt tải tơng đơng ứng với đ.ả.h Mi; mg M = Hệ số phân bố ngang tính cho mômen (đã tính cả hệ số làn xe m); w D C = Tải trọng rải đều do bản thân dầm thép và bản BTCT mặt cầu; w DW = Tải trọng rải đều do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu; 1+IM = Hệ số xung kích; A Mi = Diện tích đờng ảnh hởng M i ; m = Hệ số cấp đờng. Ta lập bảng tính toán trị số M tại các mặt cắt nh sau: xi (m) i A Mi LL Mi truc k LL Mi tandem M i D C M i DW M i LL M i CĐ (m 2 ) (kN/m) (kN/m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) 1 1,5 0,083 12,375 29,767 23,540 157,20 35,18 477,22 669,600 2 3,0 0,167 22,500 29,133 23,450 285,81 63,96 852,91 1202,686 3 4,5 0,250 30,375 28,500 23,360 385,85 86,35 1131,49 1603,687 Bảng trị số mômen theo TTGHCĐI Mặt cắt ( ) [ ] {} LL i DW i DC i MiMiLMDWDCi MMM AIM11,75mLL1,75LLmg1,50w1,25wM ++= + + ++= 12 3 45 678910 11 12 0 Đ ah M1 1.375 Đ ah M2 Đ ah M3 Đ ah M4 Đ ah M5 Đ ah M6 2.500 3.375 4.000 4.375 4.500 ( ) [ ] {} LL i DW i DC i MiMiLMDWDCi MMM AIM11,3mLL1,3LLmg1,0w1,0w1,0M ++= + + ++= Lu hnh nội bộ 4 4 6,0 0,333 36,000 27,833 23,177 457,30 102,34 1316,14 1875,791 5 7,5 0,417 39,375 27,167 22,993 500,17 111,94 1412,33 2024,439 6 9,0 0,500 40,500 26,500 22,810 514,47 115,14 1424,69 2054,296 xi (m) i A Mi LL Mi truc k LL Mi tandem M i D C M i DW M i LL M i SD (m 2 ) (kN/m) (kN/m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) (kN.m) 1 1,5 0,083 12,375 29,767 23,540 132,71 24,75 374,10 531,560 2 3,0 0,167 22,500 29,133 23,450 241,29 45,00 668,61 954,895 3 4,5 0,250 30,375 28,500 23,360 325,74 60,75 886,99 1273,478 4 6,0 0,333 36,000 27,833 23,177 386,06 72,00 1031,75 1489,807 5 7,5 0,417 39,375 27,167 22,993 422,26 78,75 1107,14 1608,149 6 9,0 0,500 40,500 26,500 22,810 434,32 81,00 1116,84 1632,158 Ta có biểu đồ bao mô men ở TTGHCĐI nh sau: Trị số đờng ảnh hởng lực cắt đợc tính toán theo bảng sau: Mặt căt x i (m) ĐahVi (m) A Vi (m 2 )A 1,Vi (m 2 ) 0 0,000 1,000 9,000 9,000 1 1,500 0,917 7,500 7,563 2 3,000 0,833 6,000 6,250 3 4,500 0,750 4,500 5,063 4 6,000 0,667 3,000 4,000 5 7,500 0,583 1,500 3,063 6 9,000 0,500 0,000 2,250 Trong đó: x i = Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i; ĐahV i = Tung độ phần lớn hơn của đờng ảnh hởng Vi; A Vi = Tổng diện tích đờng ảnh hởng Vi. A 1,Vi = Diện tích đờng ảnh hởng Vi (phần diện tích lớn). Bảng trị số mômen theo TTGHSD Mặt cắt 0 . 0 0 0 6 6 9 . 6 0 0 1 2 0 2 . 6 8 6 1 8 7 5 . 7 9 1 2 0 2 4 . 4 3 9 2 0 5 4 . 2 9 6 1 6 0 3 . 6 8 7 2 0 2 4 . 4 3 9 1 8 7 5 . 7 9 1 1 6 0 3 . 6 8 7 1 2 0 2 . 6 8 6 6 6 9 . 6 0 0 0 . 0 0 0 Lu hnh nội bộ 5 Ta có hình vẽ đờng ảnh hởng lực cắt tại các mặt cắt dầm nh sau: Lực cắt tại tiết diện bất kỳ đợc tính theo công thức sau: Đối với TTGHCĐI: Đối với TTGHSD: Trong đó: LL Vi = Hoạt tải tơng đơng ứng với đ.ả.h V i ; mg V = Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt (đã tính cả hệ số làn xe m); Ta lập bảng tính toán trị số V tại các mặt cắt nh sau: xi (m) li (m) A Q i A 1 Q i LL Q i truc k LL Q i tandem Q i D C Q i DW Q i LL Q i CĐ (m 2 )(m 2 ) (kN/m) (kN/m) (kN) (kN) (kN) (kN) 0 0,00 18,00 9,000 9,000 29,140 22,485 114,326 25,586 341,225 481,137 1 1,50 16,50 7,500 7,563 32,650 25,760 95,271 21,322 314,236 430,829 2 3,00 15,00 6,000 6,250 35,120 28,160 76,217 17,057 275,700 368,974 3 4,50 13,50 4,500 5,063 38,025 31,180 57,163 12,793 238,560 308,515 4 6,00 12,00 3,000 4,000 41,330 34,830 38,109 8,529 202,194 248,831 5 7,50 10,50 1,500 3,063 45,160 39,590 19,054 4,264 166,962 190,280 6 9,00 9,00 0,000 2,250 49,400 45,630 0,000 0,000 132,553 132,553 Mặt cắt Bảng trị số lực cắt theo TTGHCĐI 6 21 0 Đ ah V0 54 310 9 87 1211 + 1.000 + 0.917 0.083 + 0.833 0.167 + 0.750 0.250 + 0.667 0.333 + 0.583 0.417 + - 0.500 0.500 Đ ah V1 Đ ah V2 Đ ah V3 Đ ah V4 Đ ah V5 Đ ah V6 () ( ) [ ] { } LL i DW i DC i Vi1,ViLVViDWDCi VVV AIM11,75mLL1,75LLmgA1,50w1,25wV ++= + + + += () ( ) [ ] { } LL i DW i DC i Vi1,ViLVViDWDCi VVV AIM11,3mLL1,3LLmgA1,0w1,0w0,1V ++= + + + += Lu hnh nội bộ 6 xi (m) li (m) A Q i A 1 Q i LL Q i truc k LL Q i tandem Q i D C Q i DW Q i LL Q i SD (m 2 )(m 2 ) (kN/m) (kN/m) (kN) (kN) (kN) (kN) 0 0,00 18,00 9,000 9,000 29,140 22,485 96,516 18,000 267,491 382,007 1 1,50 16,50 7,500 7,563 32,650 25,760 80,430 15,000 246,334 341,764 2 3,00 15,00 6,000 6,250 35,120 28,160 64,344 12,000 216,125 292,469 3 4,50 13,50 4,500 5,063 38,025 31,180 48,258 9,000 187,010 244,268 4 6,00 12,00 3,000 4,000 41,330 34,830 32,172 6,000 158,503 196,674 5 7,50 10,50 1,500 3,063 45,160 39,590 16,086 3,000 130,884 149,970 6 9,00 9,00 0,000 2,250 49,400 45,630 0,000 0,000 103,911 103,911 Ta có biểu đồ bao lực cắt ở TTGHCĐI nh sau: III. ki ể m toán d ầ m theo ttghcđ i 3.1. Kiểm toán điều kiện chịu mô men uốn 3.1.1. Tính toán ứng suất trong trong các bản cánh dầm thép Ta lập bảng tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp dầm ở TTGHCĐI nh sau: MS bo t S to p S botmi d S to p mi d f bo t f to p f botmi d f to p mi d (N.mm) (mm 3 ) (mm 3 ) (mm 3 ) (mm 3 ) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 2,1E+09 1,3E+07 1,3E+07 1,3E+07 1,3E+07 1,6E+02 1,6E+02 1,5E+02 1,5E+02 Trong đó: f bo t = ứng suất tại đáy bản cách dới dầm thép (MPa); f to p = ứng suất tại đỉnh bản cách trên dầm thép (MPa); f botmi d = ứng suất tại điểm giữa bản cánh dới dầm thép (MPa); f to p mi d = ứng suất tại điểm giữa bản cánh trên dầm thép (MPa). 3.1.2. Tính mô men chảy của tiết diện Mô men chảy của tiết diện không liên hợp đợc xác định theo công thức sau: M y = F y S NC Trong đó: F y = Cờng độ chảy nhỏ nhất theo quy định của thép làm dầm (MPa); S NC = Mô men kháng uốn của tiết diện không liên hợp (mm 3 ). Ta có: F y = 345,0 MPa S NC = 1,3E+07 mm 3 Vậy ta có: M y = 4,47E+09 Nmm 3.1.3. Tính mô men dẻo của tiết diện Chiều cao bản bụng chịu nén tại mô men dẻo đợc xác định nh sau: (A6.10.3.3.2) Với tiết diện đối xứng kép, do đó: D c p = D/2 D c p = 525 mm Khi đó mômen dẻo của tiết diện không liên hợp đợc tính theo công thức: Bảng trị số lực cắt theo TTGHSD Dầm thép Mặt cắt Mặt cắt 4 8 1 . 1 3 7 4 3 0 . 8 2 9 3 6 8 . 9 7 4 3 0 8 . 5 1 5 2 4 8 . 8 3 1 1 9 0 . 2 8 0 1 3 2 . 5 5 3 + - 4 8 1 . 1 3 7 1 3 2 . 5 5 3 1 9 0 . 2 8 0 2 4 8 . 8 3 1 3 0 8 . 5 1 5 3 6 8 . 9 7 4 4 3 0 . 8 2 9 Lu hnh nội bộ 7 Trong đó: P w = F y w A w = Lực dẻo của bản bụng (N); P c = F y c A c = Lực dẻo của bản cánh trên chịu nén (N); P t = F yt A t = Lực dẻo của bản cánh dới chịu kéo (N). Vậy ta có: Mp = 5,04E+09 Nmm 3.1.4. Kiểm toán sự cân xứng của tiết diện Tiết diện I chịu uốn phải đợc cấu tạo cân xứng sao cho: (A6.10.2.1) (1) Trong đó: I y = Mô men quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của bản bụng (mm 4 ); I y c = Mô men quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của bản bụng (mm 4 ). Ta có: I y c = 1,3,E+08 mm 4 I y = 2,7,E+08 mm 4 I y c /I y = 0,500 Kiểm toán (1) KT1 = OK 3.1.5. Kiểm toán độ mảnh của vách đứng Bản bụng dầm phải đợc cấu tạo sao cho thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.2.2) Khi không có gờ tăng cờng dọc: (2) Trong đó: f c = ứng suất ở giữa bản cánh chịu nén do tải trọng ở TTGHCĐI gây ra (MPa); D c = Chiều cao của bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi (mm); Ta có: Đối với tiết diện không liên hợp đối xứng kép thì D c = D/2 D c = 525 mm ở trên ta đã tính đợc f c = 154,870 MPa Vế trái của (2) VT2 = 75 Vế phải của (2) VP2 = 243,287 Kiểm toán (2) KT2 = OK 3.1.6. Kiểm tra tiết diện dầm là đặc chắc, không đặc chắc hay mảnh 3.1.6.1. Kiểm toán độ mảnh của vách đứng có mặt cắt đặc chắc Độ mảnh của vách đứng, để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.2) (3) Trong đó: D c p = Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mô men dẻo (mm); F y c = Cờng độ chảy nhỏ nhất theo quy định của bản cánh chịu nén (MPa); Ta có: ở trên ta đã tính đợc D c p = 525 mm Vế trái của (3) VT3 = 75,0 Vế phải của (3) VP3 = 90,5 Ngoài nhiệm vụ chống cắt, vách đứng còn có chức năng tạo cho bản biên đủ xa để chịu uốn có hiệu quả. Khi một tiết diện I chịu uốn, có hai khả năng h hỏng có thể xuất hiện trong vách đứng. Đó là vách đứng có thể mất ổn định nh một cột thẳng đứng chịu ứng suất nén có bản biên đỡ hoặc có thể mất ổn định nh một tấm do ứng suất dọc trong mặt phẳng uốn. cw c f E 6,77 t 2D ycw cp F E 3,76 t 2D 0,9 I I 0,1 y yc ++ ++ = 2 t 2 D P 2 t 2 D P 4 D PM t t c cwp Lu hnh nội bộ 8 Kiểm toán (3) KT3 = OK 3.1.6.2. Kiểm toán độ mảnh của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc Độ mảnh của biên chịu nén, để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.3) (4) Trong đó: b f = Chiều rộng của bản cánh chịu nén (mm); t f = Chiều dày của bản cánh chịu nén (mm). Ta có: Vế trái của (4) VT4 = 8,0 Vế phải của (4) VP4 = 9,2 Kiểm toán (4) KT4 = OK 3.1.6.3. Kiểm toán tơng tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén của mặt cắt đặc chắc (5) và (6) Ta có: Vế trái của (5) VT5 = 75,0 Vế phải của (5) VP5 = 67,9 Kiểm toán (5) KT5 = NOT OK Vế trái của (6) VT6 = 8,0 Vế phải của (6) VP6 = 6,9 Kiểm toán (6) KT6 = NOT OK Do đó, ta phải kiểm tra phơng trình tơng tác: (7) Ta có: Vế trái của (7) VT7 = 149,8 Vế phải của (7) VP7 = 150,5 Kiểm toán (7) KT7 = OK 3.1.6.4. Kiểm toán liên kết dọc của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc Khoảng cách giữa các điểm liên kết dọc L b để bảo đảm cho tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.7) (8) Trong đó: r y = Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục đối xứng thẳng đứng (mm); M 1 = Mô men nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mỗi đầu của chiều dài không đợc giằng (N.mm); M P = Mô men dẻo của tiết diện (N.mm). Ta có: ở trên ta đã tính đợc I y = 266906767 mm 4 Diện tích tiết diện dầm A = 34700 mm 2 r y =88 mm Thực nghiệm cho thấy các mặt cắt đặc chắc có thể không có khả năng đạt đợc các mô men dẻo khi tỷ số độ mảnh của bụng và cánh chịu nén cả hai đều vợt 75% của các giới hạn cho trong các phng trình (3) và (4). Do đó, tơng tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén, để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.6) ycf f w cp F E 6,25 2t b 9,35 t 2D + ycf f F E 0,382 2t b ycw cp F E (0,75)3,76 t 2D ycf f F E 2(0,75)0,38 2t b yc y p 1 b F Er M M 0,07590,124L Lu hnh nội bộ 9 Chọn khoảng cách giữa các liên kết dọc L b = 4500 mm Ta kiểm toán cho khoang giữa là bất lợi nhất, nên M1 = 1,60E+09 Nmm ở trên ta đã tính đợc Mp = 5,04E+09 Nmm Vế phải của (8) VP8 = 5077 mm Kiểm toán (8) KT8 = OK Kết luận: Vậy tiết diện dầm là đặc chắc. 3.1.7. Kiểm toán sức kháng uốn Sức kháng uốn của dầm phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4) Đối với trờng hợp tiết diện là đặc chắc: M umax M r = f M n (9) Trong đó: f = Hệ số kháng uốn theo quy định; (A6.5.4.2) M umax = Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp dầm ở TTGHCĐI (Nmm); M n = Sức kháng uốn danh định đặc trng cho tiết diện đặc chắc (Nmm); Ta có: f = 1,0 M n = M P = 5,04E+09 Nmm Vế trái của (9) VT9 = 2,05E+09 Nmm Vế phải của (9) VP9 = 5,04E+09 Nmm Kiểm toán (9) KT9 = OK 3.2. Kiểm toán điều kiện chịu lực cắt 3.2.1. Kiểm toán theo yêu cầu bốc xếp Đối với các bản bụng khi không có STC dọc, phải sử dụng STC đứng nếu: (10) Ta có: Vế trái của (10) VT10 = 75 Kiểm toán (10) KT10 = NOT OK Kết luận: Không cần sử dụng STC đứng khi bốc xếp. 3.2.2. Kiểm toán sức kháng cắt của dầm 3.2.2.1. Kiểm toán khoang trong Sức kháng cắt của khoang trong phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.7.1) V u V r = v V n (11) Trong đó: V n = Lực cắt tại mặt cắt tính toán; v = Hệ số kháng cắt theo quy định; (A6.5.4.2) V n = Sức kháng cắt danh định của mặt cắt, đợc xác định nh dới đây. Ta kiểm toán cho mặt cắt 1 là mặt cắt bất lợi nhất, do đó: M u = 6,70E+02 Nmm Kiểm tra điều kiện: M u 0,5 f M p (11*) Ta có: Vế trái của (11*) VT11* = 6,70E+08 Nmm Vế phải của (11*) VP11* = 2,52E+09 Nmm Kiểm toán (11*) KT11* = OK Khi đó V n đợc xác định theo công thức sau: Trong đó: V P = Lực cắt dẻo của vách dầm, đợc xác định nh sau: 0 / w t D D d 150 t D w > + += 2 0 pn D d 1 C)0,87(1 CVV Lu hnh nội bộ 10 [...]... hnh nội bộ 12 Các cầu thép nên làm độ vồng ngợc trong khi chế tạo để bù lại độ võng do tĩnh tải không hệ số và trắc dọc tuyến ở đây ta chỉ xét đến độ võng do tĩnh tải không hệ số của: Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do tiết diện dầm thép chịu; Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu Ta có: Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu wDC = 10,7 N/mm Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và... Ta có: Mô men do xe tải mỏi tác dụng Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu Mô men do tác dụng của tải trọng dài hạn Mô men mỏi Vế trái của (16) Vế phải của (16) Kiểm toán (16) 5.1.2 Kiểm toán mỏi đối với vách đứng chịu cắt ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách do tác dụng của tải trọng dài hạn cha nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy... hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích, lấy trị số lớn hơn của: + Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế, hoặc + Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế Độ võng lớn nhất (tại mặt cắt giữa dầm) do xe tải thiết kế gây ra có thể lấy gần đúng ứng với trờng hợp xếp xe sao cho mô men uốn tại mặt cắt giữa dầm là lớn nhất Khi đó ta có thể sử dụng hoạt tải tơng... do hoạt tải của xe tải thiết kế mỏi chỉ đạt đến một với một số lần tác dụng lặp xảy ra trong quá trình phục vụ của cầu Công thức kiểm tra mỏi nh sau: (18) (F)n (f) Trong đó: = Hệ số tải trọng mỏi, ta có = 0,75; (f) = Biên độ ứng suất do xe tải mỏi gây ra (MPa); (F)n = Sức kháng mỏi danh định (MPa) * Tính biên độ ứng suất do xe tải mỏi gây ra ( f): Ta có: Mtruckf Mô men do xe tải mỏi tác dụng = 734,8... tơng đơng của xe tải thiết kế wtruck (đã nhân hệ số) = 21,5 N/mm Tải trọng rải đều tơng đơng của tải trọng làn thiết kế wlane (đã nhân hệ số) = 6,0 N/mm 4 Mô men quán tính của tiết diện dầm I = 7,1,E+09 mm 1 = 21 mm Độ võng do xe tải thiết kế Độ võng do tải trọng làn thiết kế 2 = 6 mm 3 = 11 mm Độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn Vế trái của (14) VT14 = 21 mm Vế phải của (14) VP14... tác dụng của tải trọng dài hạn cha nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định (MPa) Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mặt cắt gối nh sau: Lu hnh nội bộ 13 145.0kN 145.0kN 9000 35.0kN 4300 9000 13300 18000 Tải trọng trục P1 P2 P3 = = = 35,0 145,0 145,0 kN kN kN Đặt cách gối x1 x2 x3 = = = 13,300 9,000 0,000 m m m 226,6 10,7 2,0 114,5 3,10E+05 0,8 21,1 167 OK kN kN/m kN/m kN N Ta có: Lực cắt do xe tải. .. x1 x2 x3 = = = 13,300 9,000 0,000 m m m 226,6 10,7 2,0 114,5 3,10E+05 0,8 21,1 167 OK kN kN/m kN/m kN N Ta có: Lực cắt do xe tải mỏi tác dụng Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu Lực cắt do tác dụng của tải trọng dài hạn Lực cắt mỏi Nh trên ta có Vế trái của (17), coi ứng suất cắt phân bố đều Vế phải của (17) Kiểm toán (17) Vtruckf wDC wDW... của xe tải thiết kế để tính toán Độ võng lớn nhất (tại mặt cắt giữa dầm) do tải trọng rải đều gây ra đợc tính theo công thức của lý thyết đàn hồi nh sau: = 5wL 4 384EI Trong đó: w = Tải trọng rải đều trên dầm (N/m); E = Mô đun đàn hồi của thép làm dầm (MPa); I = Mô men quán tính của tiết diện dầm, bao gồm cả bản BTCT mặt cầu đối với dầm liên hợp (mm 4) Ta có: Tải trọng rải đều tơng đơng của xe tải thiết... (18b) n = Số chu kỳ ứng suất của một xe tải, tra bảng theo quy đinh, phụ thuộc vào loại cấu kiện và chiều dài nhịp ADTTSl = Số xe tải/ ngày trong một làn xe đơn tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế ; ADTTSl = p.ADTT (18c) p = Một phần số làn xe tải trong một làn đơn, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào số làn xe có giá trị cho xe tải của cầu; ADTT = Số xe tải /ngày theo một chiều tính trung bình... 734,8 = 3,17E+08 Mô men mỏi do xe tải mỏi tác dụng Mcf Vế phải của (18) VP18 = 24,4 * Tính sức kháng mỏi danh định ( F) n : (A6.6.1.2.5) Ta có công thức tính toán nh sau: MPa MPa trị số thích hợp ứng kNm Nmm MPa 1 (F )n A 3 1 = (F )TH 2 N (18a) Trong đó: (F)TH, A = Ngỡng ứng suất mỏi, hệ số cấu tạo, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào loại chi tiết cấu tạo của dầm thép; N = Số chu kỳ biên độ ứng . do hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích, lấy trị số lớn hơn của: + Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế, hoặc + Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng. toán. L 800 1 cp = 384EI 5wL 4 = Lu hnh nội bộ 12 Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do tiết diện dầm thép chịu; Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu. Ta có: Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu. tác dụng M truck f = 734,8 kNm Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu w D C = 10,7 kN/m Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu w DW = 2,0 kN/m Mô men do tác dụng của tải