XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ - CHƯƠNG 3 ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH #" MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP GIẢNG VIÊN: KS. Võ Thành Nam 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.1. Quan điểm chung về thiết kế  Điều kiện để đảm bảo độ an toàn của một công trình Sức kháng của vật liệu ≥ Hiệu ứng của tải trọng  Điều kiện trên phải được xem xét trên tất cả các bộ phận của kết cấu  Khi nói về sức kháng của vật liệu, ta xét khả năng làm việc tối đa của vật liệu mà gọi là trạng thái giới hạn (TTGH) 3 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.2. Sự phát triển của quá trình thiết kế 3.2.1. Thiết kế theo ƯS cho phép  Độ an toàn được xác định bằng cách cho rằng hiệu ứng của tải trọng sẽ gây ra ứng suất chỉ bằng một phần của giới hạn chảy σ ≤ mR Trong đó  m : hệ số an toàn  R : cường độ của vật liệu  σ : ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. Do tiêu chuẩn đặt dưới dạng ứng suất nên gọi là thiết kế theo ứng suất cho phép 4 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.2. Sự phát triển của quá trình thiết kế 3.2.2. Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng  Để xét đến sự thay đổi ở cả hai phía của bất đẳng thức  Phía sức kháng được nhân với một hệ số sức kháng Φ (Φ ≤ 1).  Phía tải trọng được nhân lên với hệ số tải trọng γ  Vì hiệu ứng tải trong TTGH bao gồm một tổ hợp nhiều tải trọng (Q i ) ở nhiều mức độ khác nhau nên phía tải trọng được biểu diễn là tổng của các giá trị γ i Q i . Nếu sức kháng danh định là R n , tiêu chuẩn an toàn sẽ là Σγ i Q i ≤ ΦR n  Vì phương trình trên chứa cả hệ số tải trọng và hệ số sức kháng nên phương pháp thiết kế được gọi là thiết kế theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFD) 5 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.2. Sự phát triển của quá trình thiết kế Hệ số sức kháng Φ cho trạng thái giới hạn cần xét đến  Tính chất vật liệu  Phương trình dự tính cường độ  Tay nghề công nhân  Kiểm soát chất lượng  Tình huống hư hỏng Hệ số tải trọng γ i dùng cho các tải trọng cần xét đến  Độ lớn của tải trọng  Sự sắp xếp của tải trọng  Tổ hợp tải trọng có thể xảy ra 6 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 272-05 3.3.1. Tổng quát  Cầu phải được thiết kế để đạt được mục tiêu: thi công được, an toàn, khả năng dễ kiểm tra, kinh tế, mỹ quan.  Để đạt được những mục tiêu này, cần phải thỏa mãn các TTGH. Kết cấu thiết kế phải đủ độ dẻo, phải có tính dư và tầm quan trọng của nó khi khai thác phải được xét đến.  Mỗi cấu kiện và liên kết phải thỏa mãn phương trình sau đối với tất cả TTGH Ση i γ i Q i ≤ ΦR n = R r 7 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 272-05  η i : hệ số điều chỉnh tải trọng, xét đến tính dẻo, tính dư, tầm quan trọng khi khai thác  η i = η D . η R . η I ≥ 0.95 đối với tải trọng dùng giá trị γ min  đối với tải trọng dùng giá trị γ max  η D : hệ số liên quan đến tính dẻo  η R : hệ số liên quan đến tính dư  η I : hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác  η D , η R liên quan đến cường độ của cầu, η I xét đến sự làm việc của cầu ở trạng thái sử dụng  Trừ TTGH cường độ, đối với tất cả các TTGH khác, η D = η R = 1 1 1 ≤= IDR i ηηη η 8 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 272-05 3.3.2. Các trạng thái giới hạn 3.3.2.1. Trạng thái giới hạn sử dụng  Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và bề rộng vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường. 3.3.2.2. Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn  Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến.  Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền của vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu. 9 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3.3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 272-05 3.3.2.3. Trạng thái giới hạn cường độ  Trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến để đảm bảo cường độ, độ ổn định cục bộ và ổn định tổng thể dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng quan trọng định trước trong phạm vi tuổi thọ thiết kế.  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s  TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s [...].. .Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 3 Nguyên t c cơ b n c a tiêu chu n 22TCN 27 2-0 5 3. 3.2.4 Tr ng thái gi i h n c bi t T h p t i tr ng liên quan n ng t, l c va c a t u thuy n và xe c , và n m t s hi n tư ng thu l c như lũ l n 10 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4.1 T i tr ng và tên t i tr ng 3. 4.1.1 T i tr ng thư ng xuyên DD... 7850 á xây Nư c 2725 Ng t 1000 M n 1025 16 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4.4 Ho t t i xe 3. 4.4.1 S làn xe thi t k Là ph n nguyên c a t s w /35 00 w(mm) là b r ng kho ng tr ng c a lòng ư ng gi a hai á v a ho c hai rào ch n Lòng ư ng r ng t 6000mm n 7200mm ph i có 2 làn xe thi t k , m i làn b ng m t n a b r ng lòng ư ng 17 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4... trên chi u r ng 30 00mm ng l c c a t i tr ng làn thi t k không xét l c xung kích 21 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4.5 T i tr ng b hành i v i t t c ư ng b hành r ng hơn 600m ph i l y t i tr ng ngư i i b b ng 3x1 0 -3 MPa và ph i tính ng th i cùng ho t t i xe thi t k i v i c u ch dành cho ngư i i b và/ho c i xe p ph i thi t k v i ho t t i là 4x1 0 -3 MPa Khi ư ng... tr ư c t tên là HL- 93 s g m m t t h p c a: Xe t i thi t k ho c xe 2 tr c thi t k T i tr ng làn thi t k 19 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng Xe t i thi t k i v i các c u trên các tuy n ư ng c p IV và th p hơn, Ch u tư có th xác nh t i tr ng tr c cho trong nhân v i h s 0,50 ho c 0,65 35 kN 145 kN 145 kN 430 0 mm tíi 9000mm 430 0 mm 600 mm nãi chung 30 0mm mót thõa cña... s nh hơn dùng cho các tác ng khác 14 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4 .3 T i tr ng thư ng xuyên Tĩnh t i bao g m tr ng lư ng c a t t c c u ki n c a k t c u, ph ki n và ti n ích công c ng kèm theo, tr ng lư ng t ph , tr ng lư ng m t c u, d phòng ph bù và m r ng 15 T tr ng (kg/m3) V t li u H p kim nhôm 2800 L p ph bê tông at-phan 2250 X than 960 Cát ch t phù sa... tr ng t ch t thêm EV : áp l c th ng ng do t tr ng t p 11 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4.1.2 T i tr ng t m th i BR : l c hãm xe CE : l c ly tâm CR : t bi n CT : l c va xe CV : l c va t u EQ : ng t FR : ma sát IM : l c xung kích (l c LL : ho t t i xe ng ) c a xe 12 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng LS : PL : SE : SH : TG :... tr ng 3. 4.4.2 H s làn xe ng l c c c h n c a ho t t i ph i xác nh b ng cách xét m i t h p có th c a s làn ch u t i nhân v i h s tương ng Không ư c áp d ng k t h p v i h s phân b t i tr ng g n úng, tr khi dùng quy t c òn b y hay khi có yêu c u riêng cho d m ngoài cùng trong c u 18 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4.4.2 Ho t t i xe ô tô thi t k Ho t t i xe ôtô trên... kÕ 35 00 mm 20 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng Xe hai tr c thi t k Xe hai tr c g m m t c p tr c 110.000N cách nhau 1200mm C ly chi u ngang c a các bánh xe l y b ng 1800mm i v i các c u trên các tuy n ư ng c p V và th p hơn, Ch u tư có th xác nh t i tr ng xe hai tr c nói trên nhân v i h s 0,50 ho c 0,65 T i tr ng làn thi t k T i tr ng làn thi t k g m t i tr ng 9,3N/mm... : WL : WS : ho t t i ch t thêm t i tr ng ngư i i lún co ngót gradien nhi t nhi t u t i tr ng nư c và áp l c dòng ch y gió trên ho t t i t i tr ng gió trên k t c u 13 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & C U T O 3. 4 T i tr ng và h s t i tr ng 3. 4.2 H s t i tr ng và t h p t i tr ng Các h s ph i ch n sao cho gây ra t ng ng l c tính toán c c h n Trong t h p t i tr ng n u tác d ng c a m t t i tr ng làm gi m tác . η D = η R = 1 1 1 ≤= IDR i ηηη η 8 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3. 3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 27 2-0 5 3. 3.2. Các trạng thái giới hạn 3. 3.2.1. Trạng thái giới hạn sử dụng  Trạng. bền của vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu. 9 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3. 3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 27 2-0 5 3. 3.2 .3. Trạng thái giới hạn cường độ  Trạng thái giới. của tải trọng  Tổ hợp tải trọng có thể xảy ra 6 Chương 3 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN & CẤU TẠO 3. 3. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 27 2-0 5 3. 3.1. Tổng quát  Cầu phải được thiết kế để đạt được