THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - CHƯƠNG 10 ppsx

4.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DẦM : 4.2.1 Nội lực trong dầm chính : Nội lực trong các dầm chủ nhòp đơn giản được tính toán có xét sự phân bố ngang của tải trọng cho các dầm chủ. Ngoài ra, còn phải xét đến những qui đònh của tiêu chuẩn thiết kế về các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn và tổ hợp tải trọng tính toán, hệ số làn xe, hệ số xung kích, hệ số tải trọng. Các mặt cắt được chọn để tính toán nội lực thường ở các vò trí : L/2 ( giữa nhòp ), L/4, và mặt cắt gối. Tương ứng với mỗi mặt cắt này phải vẽ các đường ảnh hưởng của mômen uốn, của lực cắt rồi xếp các hoạt tải và tónh tải lên đó để tính ra mômen hay lực cắt. Trình tự tính toán nội lực dầm chính, một cách tổng quát, có thể thực hiện theo các bước sau : 1. Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt ngang cầu, kích thước dầm chủ, số làn xe. 2. Xác đònh các hệ số phân bố tải trọng cho mô men, lực cắt của dầm giữa, dầm biên với một làn thiết kế chòu tải và nhiều làn thiết kế chòu tải. Chọn giá trò cực đại. 3. Xác đònh các loại tónh tải tác dụng lên dầm chủ. 4. Vẽ các đường ảnh hưởng mô men và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng : - Tại gối. - Mặt cắt cách gối 0,72h để kiểm tra lực cắt. - Tại những mặt cắt thay đổi tiết diện. - Mặt cắt tại L/4. - Mặt cắt tại L/2. 5. Tính nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên. 6. Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên :  Mô men do hoạt tải HL-93 và PL tại các mặt cắt.  Lực cắt do hoạt tải HL-93 và PL tại các mặt cắt. Tại mỗi mặt cắt xác đònh nội lực do xe tải thiết kế và xe hai trục thiết kế trong các trường hợp bất lợi nhất, sau đó so sánh chọn trò số max trong các trường hợp trên. Tính tổ hợp mô men và lực cắt do hoạt tải ( do tải trọng xe có xét hệ số phân bố ngang và hệ số động lực + do tải trọng làn có xét hệ số phân bố + do tải trọng người có xét hệ số phân bố ). 7. Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt đặc trưng : A. Tại các mặt cắt của dầm giữa : 1- TTGH cường độ I : Mô men : M uCD1g =  (1,75M LLg + 1,25M DCg + 1,5M DWg ) Lực cắt : V uCDg =  (1,75V LLg + 1,25V DCg + 1,5V DWg ) 2- TTGH cường độ II : Mô men : M uCD2g =  (0.M LLg + 1,25M DCg + 1,5M DWg ) Lực cắt : V uCD2g =  (0.V LLg + 1,25V DCg + 1,5V DWg ) 3- TTGH cường độ III : Mô men : M uCD3g =  (1,35M LLg + 1,25M DCg + 1,5M DWg ) Lực cắt : V uCD3g =  (1,35V LLg + 1,25V DCg + 1,5V DWg ) 4- TTGH sử dụng : Mô men : M uSDg =  (1.M LLg + 1.M DCg + 1.M DWg ) Lực cắt : V uSDg =  (1.V LLg + 1.V DCg + 1.V DWg ) 5- TTGH đặc biệt : Mô men : M uDBg =  (0,5M LLg + 1,25M DCg + 1,5M DWg ) Lực cắt : V uDBg =  (0.5V LLg + 1,25V DCg + 1,5V DWg ) B. Tại các mặt cắt của dầm biên : Tương tự như trên, xác đònh mô men M ub và lực cắt V ub tại từng mặt cắt đặc trưng theo các TTGH cho dầm biên. 8- Từ các kết quả tính ở trên lấy như sau : - Nếu nội lực dầm biên lớn hơn nội lực dầm giữa : có thể thiết kế riêng cho dầm biên và dầm giữa hoặc thiết kế chung theo dầm biên. - Nếu nội lực dầm biên nhỏ hơn dầm giữa : thiết kế dầm biên theo dầm giữa. Theo tiêu chuẩn qui đònh : năng lực chòu tải của dầm biên không thể thấp hơn năng l c chòu tải các dầm bên trong. Vấn đề tính toán mômen xoắn trong dầm chủ sẽ được trình bày trong tài liệu chuyên đề riêng, không giới thiệu ở đâây. 4.2.2 Tính toán nội lực trong dầm ngang : 1- Giả thuyết tính toán : - Dầm ngang chòu lực rất phức tạp. Mối nối giữa dầm dọc và dầm ngang có tính ngàm chặt, tính chất này còn phụ thuộc vào độ cứng chống xoắn của dầm dọc. Dầm ngang làm việc như một dầm hai đầu ngàm chòu uốn dưới tác dụng của lực thẳng đứng. - Để tính dầm ngang, phải xác đònh lực từ bản mặt cầu truyền xuống. - Khẩu độ tính toán của dầm ngang là khoảng cách tim giữa hai dầm dọc. Theo tiêu chuẩn thiết kế 272-05 : nếu mặt cầu được tựa trực tiếp lên dầm ngang hệ mặt cầu thì hệ mặt cầu có thể được thiết kế cho các tải trọng được xác đònh theo Bảng e-1. Như vậy trong cầu BTCT, với bản mặt cầu bằng bêtông, trường hợp S > 1800 đều được tính sự phân phối tải trọng cho dầm ngang theo phương pháp đòn bẩy. Có thể tính toán theo trình tự như trong nội dung dưới đây. 2- Tải trọng tác dụng lên dầm ngang : A. Xác đònh phản lực từ bản mặt cầu truyền xuống dầm ngang : a) Tónh tải của lớp phủ và bản mặt cầu : Khoảng cách hai dầm ngang là L 1 > 1800mm : DC bản =  b .h f .L 1 Lớp phủ có chiều dày trung bình h cm ,  cm => DW =  cm .h cm .L 1 Tónh tải bản thân dầm ngang : DC d = A d. . b) Phản lực truyền xuống dầm ngang do hoạt tải : Vẽ đường ảnh hưởng phản lực truyền xuống dầm ngang : + Phản lực do tải trọng làn : R làn = 9,3.ω + Phản lực do dãy bánh xe tải thiết kế : + Phản lực do dãy bánh xe hai trục thiết kế : = ∑ tr K i i R P y = ∑ ta m i i R P y B. Xác đònh nội lực trong dầm ngang : Dầm ngang được coi như dầm hai đầu ngàm, vẽ đường ảnh hưởng nội lực trong dầm, xác đònh mômen và lực cắt trong dầm. a) Đối với mặt cắt giữa nhòp : + Diện tích đường ảnh hưởng : ω = ω gi + Mômen do tónh tải : - Lớp phủ : M DW = DW. ω gi - Bản mặt cầu : M DCb = DC b . ω gi - Dầm ngang : M DCd = DC d . ω gi + Mômen do hoạt tải : - Xe tải : tung độ đường ảnh hưởng dưới các bánh xe : - Xe hai trục : tung độ đường ảnh hưởng dưới các bánh xe : - Tải trọng làn : tung độ đường ảnh hưởng dưới các mép làn : Tổ hợp mômen tại mặt cắt giữa nhòp theo trạng thái giới hạn cường độ I : tr i y = ∑ tr k k i M R y ta i y = ∑ ta m m i M R y l i y = ∑  l i L l y M R ( )   = + + + +                  gi a k m DW DCb DCd IM M M hoac M M M M [...]... 25(QDCb + QDCd ) � a  100  Từ nội lực tìm được, sẽ tiến hành bố trí cốt thép, tính toán kiểm tra, kiểm toán khả năng chòu lực của kết cấu, gọi là : Thiết kế kết cấu cầu 4.3 NHỮNG QUI TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG : Nguyên lý chung để tính toán kết cấu cầu là : sức kháng của cầu tuỳ theo vật liệu và cấu tạo phải lớn hơn hiệu ứng của tải trọng tác dụng lên cầu, đó là : Sức kháng... ( chương 3 ) hoặc kinh nghiệm để chọn loại cốt thép, đường kính cốt thép và bố trí chúng trong mặt cắt Sau đó, tính duyệt các mặt cắt theo các trạng thái giới hạn Tính duyệt uốn đối với mặt cắt hình chữ nhật có cốt thép thường như sau : Mặt cắt bản mặt cầu luôn là dạng mặt cắt chữ nhật, có thể đặt cốt thép đơn hoặc cốt thép kép Sau đây, nêu ra các công thức cơ bản : 4.4.1 Mặt cắt hình chữ nhật cốt thép. .. ≥ 1,33Mu lấy giá trò min mômen tính toán cần thiết dưới tổ hợp tải trọng - cường độ thích hợp quy đònh trong Bảng 3.4.1.1 - tổ hợp và hệ số tải trọng Như vậy : Mr ≥ min(1,2Mcr; 1,33Mu) (4.30) • Phải áp dụng các quy đònh của Điều 5 .10. 8 về cốt thép co ngót và nhiệt độ • Đối với các cấu kiện b tông cốt thép thường, không có cốt thép dự ứng lực thì lượng cốt thép tối thiểu được coi fc′ là fy thoả mãn nếu... ′ ds - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép không dự ứng lực chòu nén đến mép ngoài cùng của vùng b tông chòu nén, mm 4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM CẦU BTCT THƯỜNG 4.5.1 Tính dầm về cường độ chòu mômen uốn : Theo quy đònh của 22 TCN 27 2-0 5, cần tính duyệt theo các trang tháí giới hạn sau : - TTGH cường độ 1 ; - TTGH cường độ 2 ; - TTGH cường độ 3 ; - TTGH đặc biệt Tính toán kết cấu dầm chủ cũng như dầm ngang... As.fy(ds- ) - As f y( ds )+ 0,85 fc′ 1.hf.(b - bw)( - ) ′ ′.ß 2 2 2 2 (4.24) 4.5.2 Kiểm tra sức kháng uốn của kết cấu : Các kết cấu bản mặt cầu cũng như kết cấu dầm chủ, dầm ngang cần phải được kiểm tra sức kháng uốn và Sức kháng uốn tính toán Mr phải lấy như sau : ( Điều 5.7.3.2.1 ) Mr = Φ Mn (4.25) trong đó : Mn - sức kháng danh đònh, N.mm Φ - hệ số sức kháng quy đònh ở Điều 5.5.4.2 : + với kết cấu b tông. .. cốt thép thường, không dự ứng lực : lấy bằng 0,90 + với kết cấu b tông cốt thép dự ứng lực : lấy bằng 1,00 Mômen uốn cực đại tại mặt cắt đang xét tính theo các trạng thái giới hạn cường độ phải thoả mãn phương trình sau : Mu ≤ Mr (4.26) 4.5.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép theo điều kiện chòu uốn : Các giới hạn về hàm lượng cốt thép (kiểm tra độ dẻo) được qui đònh tại Điều 5.7.3.3 của 22 TCN27 2-0 5  1-. .. Chiều cao vùng b tông chòu nén c được tính toán dựa trên phương trình cân bằng lực dọc của mặt cắt : 0,85 fc′ ß1 c b = As fy c= As f y 0, 85 fc′.β1 b trong đó : (4.17) fc - cường độ nén qui đònh của b tông ở tuổi 28 ngày, MPa ß1 - hệ số qui đổi, lấy theo qui đònh b - chiều rộng tiết diện, mm As - diện tích cốt thép chòu kéo không dự ứng lực, mm2 f - giới hạn chảy tối thiểu qui đònh của cốt thép, MPa... trong đó : ′ As - diện tích cốt thép chòu nén không dự ứng lực, mm2 ′ f y - giới hạn chảy của cốt thép chòu nén, MPa Vậy : c= ′ ′ As f y − As f y − 0, 85.fc′.β1 hf (b − bw ) Điều kiện : c > hf 0, 85 fc′.β1 bw (4.23) Từ giá trò chiều cao vùng b tông chòu nén c đã xác đònh được, thành lập phương trình mômen với trọng tâm của vùng b tông chòu nén qui ước, cách mép a ngoài cùng của vùng b tông chòu nén bằng... vùng b tông chòu nén c đã xác đònh được, thành lập phương trình mômen với trọng tâm của vùng b tông chòu nén qui ước, cách mép ngoài cùng của vùng b tông chòu nén bằng a , xác đònh 2 sức kháng danh đònh của mặt cắt : a a ′ ′ ′ Mn = As.fy.(ds – ) – As f y( ds – ) (4.20) 2 2 trong đó : ds - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép không dự ứng lực chòu kéo đến mép ngoài cùng của vùng b tông chòu nén, mm ′ ds -. .. vùng b tông chòu nén c đã xác đònh được, thành lập phương trình mômen với trọng tâm của vùng b tông chòu nén qui ước, cách mép a ngoài cùng của vùng b tông chòu nén bằng , xác đònh 2 sức kháng danh đònh của mặt cắt : a Mn = As.fy.(ds – ) (4.18) 2 trong đó : Mn - sức kháng danh đònh của mặt cắt, N.mm ds - khoảng cách từ trọng tâm cốt thép không dự ứng lực chòu kéo đến mép ngoài cùng của vùng bêtông . 1 1 5 1 25 100      gi a k m DW DCb DCd IM Q Q hoac Q Q Q Q 4.3 NHỮNG QUI TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG : Nguyên lý chung để tính toán kết cấu cầu là : sức. tiếp lên dầm ngang hệ mặt cầu thì hệ mặt cầu có thể được thiết kế cho các tải trọng được xác đònh theo Bảng e-1. Như vậy trong cầu BTCT, với bản mặt cầu bằng b tông, trường hợp S > 1800. biên. 8- Từ các kết quả tính ở trên lấy như sau : - Nếu nội lực dầm biên lớn hơn nội lực dầm giữa : có thể thiết kế riêng cho dầm biên và dầm giữa hoặc thiết kế chung theo dầm biên. - Nếu nội