ĐỒ ÁN CẢNG BIỂN ĐẠI HỌC THỦY LỢI

¬¬CHƯƠNG I TÍNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA BẾN VÀ GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU I. Số liệu tính toán 1. Kết cấu công trình bến Bến cầu tầu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép . 1.1. Loại tầu thiết kế:Tàu chở hàng khô 1.2. Số liệu về tầu D (T) P (T) KÝch th­íc (m) DiÖn tÝch c¶n giã (m2) §STB Lt Lw Bt Ht Td Tk Ld Lk Aqd Aqk And Ank 7000 4500 112 100 15,2 8,2 6,3 2,6 41 30 860 1300 220 280 7,35 B¶ng1:Các thông số của tàu Các thông số như sau: Bảng 1 2. Hàng hóa và phương tiện bốc xếp trên bến. Trong phạm vi đồ án ta dung các sơ đồ công nghệđã được tiêu chuẩn hóa là cấp II, số liệu và sơ đồ tải trọng như sau : Bảng 2 CÊp t¶i träng khai th¸c trªn bÕn T¶i träng do thiÕt bÞ vµ ph­¬ng tiÖn vËn t¶i Träng t¶i do hµng ho¸ (KNm2) CÇn cÈu cæng ®oµn tµu KNm ¤ t« q1 q2 q3 II K250 140 H300 30 40 60 Theo chiều rộng bến , tải trọng được phân vùng như hình vẽ sau : 3. Số liệu về địa chất công trình. Nền đất gồm 4 lớp có các chỉ tiêu cơ lí như sau : Bảng 3 Líp ®Êt Lo¹i ®Êt ChiÒu dµy h( m) , ®é , Tm3 c, Tm2 1 Sét dẻo chảy 12 3 1.7 1,2 2 Sét cát dẻo mềm 5 12 1,9 12,5 3 Cát pha dẻo cứng Rất dày 25 1,8 4. Số liệu về thủy văn. Bảng 4 Số liệu mực nước Sè liÖu vÒ giã Sè liÖu vÒ dßng ch¶y MNCTK MNTTK MNTB Vgdt Vgnt Vdcdt Vdcnt +3,7 +1,5 +2,8 9 13 1,3 0,6 5. Đặc trưng vật liệu. Bê tông cấp độ bền B30 có các đặc trưng sau : – Cường độ chịu kéo : Rk = 13 (kGcm2).

CHƯƠNG I TÍNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA BẾN VÀ

GIẢ ĐỊNH KẾT CẤU

I Số liệu tính toán

1. Kết cấu công trình bến

Bến cầu tầu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép

1.1 Loại tầu thiết kế:Tàu chở hàng khô

1.2 Số liệu về tầu

D (T) P (T) KÝch thíc (m) DiÖn tÝch c¶n giã (m2) §STB

Lt Lw Bt Ht Td Tk Ld Lk Aqd Aqk And Ank

7000 4500 112 100 15,2 8,2 6,3 2,6 41 30 860 1300 220 280 7,35

B¶ng1:Các thông số của tàu

Các thông số như sau:

Bảng 1

2. Hàng hóa và phương tiện bốc xếp trên bến.

Trong phạm vi đồ án ta dung các sơ đồ công nghệđã được tiêu chuẩn hóa là cấp II,

số liệu và sơ đồ tải trọng như sau :

200 200 600

A B

C D

825

3. Số liệu về địa chất công trình.

Nền đất gồm 4 lớp có các chỉ tiêu cơ lí như sau :

3 Cát pha dẻo cứng Rất dày 25 1,8

4. Số liệu về thủy văn.

Bê tông cấp độ bền B30 có các đặc trưng sau :

– Cường độ chịu kéo : Rk = 13 (kG/cm2)

– Cường độ chịu kéo : Rk = 10 (kG/cm2).

Cao trình mặt bến lấy theo 2 tiêu chuẩn sau :

 Tiêu chuẩn thiết kế

1.2 Chiều sâu trước bến.

Chiều sâu trước bến là độ sâu nước tối thiểusao cho tàu cập bến không bị vướng mắc Trong đó có kể đến mớn nước của tàu khi chữa đầy hàng theo quy địnhvà các độ sau

dự phòng khác

Ta có công thức xác định độ sâu trước bến như sau:

H0 = Hct + Z4 (m)

Trong đó :

Hct - Là chiều sâu chạy tàu , Hct = T + Z0+ Z1+ Z2+ Z3

T -Mớn nước khi tàu chở đầy hàng

Z0–Mức dự phòng cho sự nghiêng lệch tàudo xếp hang hóa lên tàu không đềuvà do hang hóa bị xê dịch

Z1 - Độ dự phòng tối thiểu tính với an toàn lái tàu

Z –Độ dự phòng do sóng, theo bài ra trước bến không có sóng

Z3 - Độ dự phòng về tốc độ tính tới sự thay đổi mớn nước của tàukhi chạy so với mớn nước của tàu khi neo đậu nước tĩnh.

1.4 Chiều cao trước bến.

Chiều cao trước bến được xác định như sau:

H = ∇CTMB - ∇CT§B

H = 4,8 - (- 6,1) =10,9(m)

2 Chiều dài tuyến bến.

Chiều dài tuyến bến được xác định phụ thuộc vào chiều dài tàu Ltvà khoảng cách dự phòng d theo công thức sau:

H - chiều cao trước bến H = 10,9 (m)

m - Độ dốc ổn định của mái đất dưới gầm cầu tàu m = cotgα

chọn m= 2,5

=>B = m x( H-3) = 2,5 x (10,9-2)+2 = 24,25 (m)

Vậy ta chonB =24,5 (m)

4 Giả định kết cấu bến.

4.1 Hệ kết cấu bến.

Cầu tàu đài mềm hệ dầm bản cọc ống bê tông cốt thép

4.2 Phân đoạn bến.

Với chiều dài bến là : Lb = 132 (m)

Vậy ta chia bến thành 3 phân đoạn, mỗi phân đoạn dài 44 (m)

Vậy dự kiến chiều dài tính toán sơ bộ của cọc là 14,6 m

Theo phương ngang trên bến sử dụng cần trục chuyên dụng chạy trên ray có khổ ray là 10,5 (m).Chọn bước cọc theo phương ngang dưới cần trục là5.25 (m) Bước cọc còn lại theo phương ngang là 5 (m)

Chọn bước cọc theo phương dọc5 (m), tại đầu và cuối mỗi phân đoạn có đoạn công xôn dài 1.75(m)

– Cấu tạo cọc theo khung ngang:trong một khung ngang có 10 cọc được chia làm 5 hàng cọc

– Phía sau tuyến bến dung tường chắn để giữ ổn định mái đất

Với các số liệu ban đầu như trên ta giả định tường chắn đất như sau: chi tiết tường chắn

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CẦU TẦU

I CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN

1 Tải trọng thường xuyên.

– Khối lượng bản thân công trình bến

– Khối lượng đất lấp trong công trình bến

– Tải trọng do công trình và các thiết bị công nghệ đặt cỗ định trên bến

– Áp lực của đất lấp trong công trình bến

2 Tải trọng tạm thời dài hạn.

– Tải trọng do các thiết bị bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hóa đặt trên bến

– Phần áp lực chủ động của đất, do các thiết bị và phương tiện hàng hóa đặt trên công trình bến

– Áp lực thủy tính do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước bến, trong điều kiện hệ thống công trình thoát nước ngầm của bến vẫn hoạt động bình thường

– Tác động của sự thay đổi nhiệt độ môi trường

– Tác động hóa học của nước biển, nước ngầm và các hóa chất khác đối với công trình bến.

– Tác động của biến dạng không kèm theo sự thay đổi cấu trúc đất

– Tác động do thay đổi độ ẩm, co ngót và từ biến của đất nền và vật liệu

3 Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm.

– Tải trọng do sóng dòng chảy

– Tải trọng do tàu (gồm lực neo tàu, lực tựa tàu và lực va khi tàu cập bến)

– Tải trọng ngang do cần cẩu và các phương tiện vận tải

– Tải trọng tác động trong giai đoạn xây dựng

– Tải trọng do tác động lên các công trình cỗ định và cần cẩu hoạt động trên công trình bến

4 Tải trọng đặc biệt.

– Tải trọng động đất sóng thần

– Tải trọng do vi phạm nghiêm trọng trong quá trình xây dựng hoặc khai thác công trình bến, do thiết bị trục trặc hoặc hư hỏng tạm thời

– Tải trọng do nổ trong hoặc gần công trình bến

II XÁC ĐỊNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU TÀU

1 Tải trọng bản thân.

Kết cấu bên trên của cầu tàu bao gồm bản , dầm dọc, dầm ngang và vòi voi được đổ liền khối với nhau Tải trọng bản thân của kết cấu bến bao gồm tải trọng bản thân của bản, hệ dầm dọc, dầm ngang và vòi voi

a Tải trọng bản thân bản.

Bản của bến cầu tàu được giả định dày : hb = 30cm

Xét một dải bản có bề rộng 5,25 m theo phương song song và nằm phân bố đều về 2 phía của một dầm ngang bất kì

Bê tông mác 350 có trọng lượng riêng 2,5 T/m3

Vậy tải trọng bản thân bản phân bố đều trên 1m dài bề rộng bến dưới cần trục là:

Gb = 2,5.0,3.5,25= 3,9375 (T/m3.)

Xét một dải bản có bề rộng 5m theo phương song song và nằm phân bố đều về 2 phía của một dầm ngang bất kì

Bê tông mác 350 có trọng lượng riêng 2,5 T/m3

Vậy tải trọng bản thân bản phân bố đều trên 1m dài bề rộng bến là:

Gb = 2,5.0,3.5= 3,75 (T/m3.)

b Tải trọng bản thân dầm ngang.

Trọng lượng bản thân dầm ngang có dạng phân bố đều trên chiều dài, có giá trị trên một mét dài (trừ đi phần dầm nằm liền khối trong bản) là :

Gdn = 2,5.(1,4 – 0,3).1 = 2,75 T/m3

c Tải trọng bản thân dầm dọc.

Xét một đoạn dầm dọc có chiều dài 4.5 m nằm vuông góc và phân bố đều về 2 phía của một dầm ngang bất kì Tải trọng bản thân đâm dọc có dạng tải trọng tập trung dặt tại điềm giao nhau của dầm ngang và dầm dọc và được tính như sau

Gdd = 2,5.( 1,4 – 0,3).1.(4.5– 1) = 9.24 T/m3

d Tải trọng bản thân vòi voi.

Tải trọng bản thân vòi voi được tính một cách tương đối theo các kich thước đã chọn và

Gvv=8,25 T

2 Tải trọng do tàu tác dụng lên công trình bến.

Theo 22TCN222 – 95 khi tính toán công trình thủy chịu tải trọng do tàu (vật nổi) cần xác định :

 Tải trọng do gió, dòng chảy và sóng tác động lên tàu

 Tải trọng tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình bến dưới tác dụng của gió, dòng chảy và sóng gọi là tải trọng tựa tàu

 Tải trọng va khi tàu cập vào công trình bến

 Tải trọng kéo vào dây neo khi gió, dòng chảy tác động lên tàu

a Tải trọng gió tác dụng lên cầu tầu:

Theo mục 5.2/22TCN222-95 – trang 65, ta có thành phần ngang Wq (KN) và thành phần dọc Wn (KN) của lực gió tác dụng lên vật nổi phải xác định theo các công thức sau:

• Aq, An–diện tích cản gió theo hướng ngang tàu và dọc tàu (m2)

• Vq, Vn – thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió có suất đảm bảo 2%, m/sec

• ξq ,ξn- hệ số lấy theo bảng 26/22TCN222-95 - trang 65

Kết quả tính toán tải trọng gió được thể hiện ở bảng sau:

b Tải trọng sóng tác dụng lên cầu tàu

Do công trình bến nằm trong bể cảng và được ngăn cách bởi hệ thống đê chắn sóng, do

đó có thể coi trong bể cảng không có sóng.vì vậy tải trọng sóng tác dụng lên tàu trong trường hợp này bằng không

c Tải trọng dàng chảy tác dụng lên cầu tàu.

Theo mục 5.3/22TCN222 – 95 – trang 66, ta có thành phần ngang Qw (kN) và thành phần dọc Nw (kN) của lực do dòng chảy tác dụng lên tàu được xác định theo công thức:

• Al , At – tương ứng là diện tích chắn nước theo hướng ngang và hướng dọc tàu, m2.Ta cóAl = T.Lw ; At = T.Bt(với Lw =100 m,

d Tải trọng tựa tàu.

Theo mục 5.7/22TCN222 – 95 – trang 68, ta có trải trọng phân bố q (kN) do tàu neo

đậu ở bến tựa trên bến dưới tác động của gió dòng chảy được xác định theo công thức:

• Qtot – lực ngang do tác động tổng hợp của gió, sóng, dòng chảy,kN

• Ld – Chiều dài đoạn tiếp xúc giữ tàu với công trình

Ta có: Lb = 132 (m) > Lw = 100 (m)Kết quả tính toán tải trọng tựa tàu được thể hiện trong bảng sau

e Tải trọng va tàu khi tàu cập bến.

Theo mục 5.8/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: khi tàu cập vào công trình bến cảng

thì động năng va chạm của tàu Eq (kJ) được xác định theo công thức

• D – Lượng rẽ nước của tàu tính toán

• ν − Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu, m/s

Tra theo bảng 29/22TCN222 – 95 – trang 69, ta có: với tàu biển có D = 7000

o Khi tàu chưa có hàng: ψ = 0,4675

Kết quả tính toán động năng va của tàu được thể hiện ở bảng sau:

Nhận xét: Động năng khi tàu chở đầy hàng lớn hơn khi tàu không có hàng, do đó sẽ sử

dụng giá trị của động năng khi tàu chở đầy hàng để tính toán.

Eq = 43,27 (kJ)

Theo mục 5.9/22TCN222 – 95 – trang70,ta có: Động năng tàu cập bến bằng tổng năng

lượng biến dạng của toàn hệ thống bao gồm năng lượng biến dạng của thiết bị đệm Ed và năng lượng biến dạng của công trình bến Eb và khi Ed> 10Eb thì cho phép bỏ qua Eb. Khi

đó ta có:

Eq = Ed + Eb và ∆z = ∆d + ∆b

Trong đó:

• Ed – Năng lượng biến dạng của thiết bị đệm, kJ

• Eb – Năng lượng biến dạng của công trình bến, kJ

• ∆z – Biến dạng tổng của toàn bộ hệ thống,m

• ∆d – Biến dạng của đệm (phụ thuộc loại đệm)

• ∆b – Biến dạng của công trình bến, m

Eb và ∆b có thể tính trực tiếp dựa vào độ cứng của kết cấu công trình bến

∆ =

(m)Trong đó:

• K – Là độ cứng của công trình bến theo hướng nằm ngang vuông góc với mép bến, kN/m

Theo bảng 2.5/Công trình bến cảng – trang 35, ta có:

– Tải trọng va tàu theo phương vuông góc với mặt bến là: Fq = 120 kN.

– Tải trọng va tàu theo phương song song với mép bến:

Fn = µ.Fq = 0,5.120 = 60 kN

Bố trí đệm tàu tại các đầu dầm ngang, mỗi phân đoạn có 3 đệm tàu dọc theo tuyến mép bến

f Tải trọng neo tàu.

Theo mục 5.11/22TCN222 – 95 - trang 71,tải trọng kéo của các dây neo phải xác định

bằng cách phân phối thành phần vuông góc với mép bến của lục Qtot (kN) cho các bich neo Lực Qtot bao gồm cả lực cả gió và dòng chảy tác động lên một tàu tính toán

Lực neo S (kN) tác động lên một bích neo không phụ thuộc vào số lượng tàu buộc dây neo vào bích neo đó và được xác định theo công thức;

.sin os

tot Q

S

=

α β

Hình chiếu của lực S lên các phương vuông góc với mép bến Sq, song song với mép bến

Sn, và theo phương thẳng đứng Sv được xác định theo công thức:

tot q

Q S

n

=

β

α.coscos

S

S n =

βsin

S

Lấy n=4

Theo kết quả tính toán tải trọng do gió (bảng 5) và tải trọng do dòng chảy (bảng 6) tác động lên tàu theo phương vuông góc với mép bến, ta có kết quả tính toán tải trọng neo tàu được thể hiện ở bảng sau:

203,3 30 20 108,2 88,05 50,83 37

Chưa hàng 160,3 30 40 104,6 85,16 40,08 67,26Nhận xét: tải trọng neo khi tàu chưa có hàng S= 104,6kN≅10,46 tấn nho hơn tải trọng khi tàu đầy hàng S= 108,2 kN ≅10,82 tấn, do đó dùng giá trị 10,82 tấn chọn loại bích neo để neo tàu

Tra bảng 11.2/Công trình bến cảng – trang 354,chon loại bich neo HW5 để bố trí trên bến loại bích neo này có đặc điểm thể hiện ở bảng sau:

3 Tải trọng do hàng hóa và thiết bị.

Sơ đồ tải trọng khai khác cảng biển

200 200 600

A B

C D

825

Cấp tải trọng khai thác trên bến là II

Theo bảng 2.10/công trình bến cảng – trang 41, ta có:

Bảng 12

CHƯƠNG III PHÂN BỐ LỰC NGANG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

I GIẢI BÀI TOÁN PHÂN PHỐI LỰC NGANG

1 Xác định sơ bộ chiều dài cọc tính toán.

Sơ đồ xác định chiều dài cọc tính toán sơ bộ

Trong đó: lo – Là chiều dài tự do của cọc (là khoảng cách từ trục trung hòa tới mặt đất)

η − là hệ số kinh nghiệm được lấy trong khoảng từ 5 : 7, ở đây ta chọn η = 6

Một phân đoạn bến cầu tàu gồm có 10 khung ngang, và 6 khung dọc trong đó khung dọc

có độ cứng lớn hơn khung ngang Do đó có thể tiến hành giải phân đoạn cầu tàu bằng bài toán phẳng theo phương ngang Khung được chọn để giải bài toán phẳng là khung có

ΣHi,max

Sơ đồ giải bài toán phân bố lực ngang lên một phân đoạn bến

X Y

Chọn hệ trục tọa độ ban đầu của phân đoạn bến đặt tại đầu cọc AA’ Tọa độ tâm đàn hồi

được xác định theo các công thức của sức bền vật liệu như sau:

H

y H

xi,yi - Tọa độ của đầu cọc thứ I đối với gốc tọa độ ban đầu

• ∑H ix y i , ∑H iy x i - Mô men tổng cộng của các phản lực ứng với trục y và trục

x

Các phản lực ngang H ix vµ H iyở đầu cọc đơn B,C,E được tính như lực cắt Q gây ra

do các chuyển vị đơn vị theo các công thức của cơ học kết cấu xem các cọc đơn được

ngàm chặt 2 đầu, tra bảng 6.6/Công trình bến cảng – trang 208 Ta có:

H =H iy= Q = 3

12

i l EJ

Kết quả tính toán H ix vµ H iy, ở đầu cọc được thể hiện ở bảng tính ở phần phụ lục

Xác định lực ngang lên đầu cọc.

Sau khi xác định được tâm đàn hồi của phân đoạn bến, ta tiến hành đưa tất cả tải trọng ngang tác dụng lên 1 phân đoạn bến về tâm đàn hồi

a

Phân phối lực neo lên đầu cọc.

Dựa vào kết quả tính toán lực neo tàu ở mục 2f, ta có:

Nhận xét: Tải trọng neo tàu khi tàu không hàng (S=104,6 kN = 10,46 tấn) nhỏ hơn tải trọng neo khi tàu đầy hàng (S=108,2= 10,82tấn) ,do đó dùng tải trọng neo tàu khi tàu đầy hàng để phân phối lên các khung ngang.

Xét 3 trường hợp neo tàu sau đây:

Trường hợp 1:

(-4.76;16.76)

Trường hợp 2:

(-4.76;16.76)

BẢNG PHÂN BỐ LỰC NEO TÀU LÊN KHUNG NGANG

VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X

BẢNG PHÂN BỐ LỰC NEO TÀU LÊN KHUNG NGANG

VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG Y

Nhận xét: khung ngang số 10 chịu lực neo lớn nhất, các khung dọc chịu lực neo như nhau.

b

Phân phối lực va lên các đầu cọc.

Theo tính toán ở phần tải trọng va tàu, trên mỗi phân đoạn bến ta bố trí đệm tàu dọc theo tuyến mép bến Tuy nhiên trường hợp nguy hiểm nhất là khi toàn bộ năng lượng

va tàu chỉ tập trung vào 1 đệm tàu nằm ở vị trí ngoài cùng của phân đoạn bến (tại đó gây

ra mô men lớn nhất đối với tâm đàn hồi C) Do đó ta sẽ đem trường hợp này để phân phối lực va tàu lên các đầu cọc của phân đoạn bến

Thành phần song song với tuyến mép bến: Fn = 60kN

Chuyển các thành phần lực va về tâm đàn hồi ta có:

BẢNG PHÂN BỐ LỰC VA TÀU LÊN KHUNG NGANG

VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X

BẢNG PHÂN BỐ LỰC VA TÀU LÊN KHUNG NGANG

VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG Y

Nhận xét: khung ngang số 10 chịu lực va lớn nhất

c

Phân phối tải trọng tựa tàu lên các đầu cọc.

Tải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều trên đoạn chiều dài tiếp xúc giữa thân tàu và bến xét cho một phân đoạn bến ở giữa bến thì tải trọng tựa tàu có dạng phân bố đều trên toàn

bộ chiều dài phân đoạn bến đó

Chuyển các thành phần lực về tâm đàn hồi ta có:

ΣX = F = 0 (kN)

BẢNG PHÂN BỐ LỰC TỰA TÀU LÊN CÁC KHUNG NGANG

VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG Y

Nhận xét:khung ngang số 10 chịu lực tựa lớn nhất

Sau khi phân phối các thành phần lực ngang lên các đầu cọc của phân đoạn bến ta có tổng hợp kết quả phân phối ở bảng sau

TỔNG LỰC NGANG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

VÀ KHUNG DỌC THEO PHƯƠNG X VÀ Y

Kết luận : khung ngang số 10là khung ngang nguy hiểm nhất.

Tải trọng tác dụng lên bến bao gồm 3 loại:

– Tải trọng thường xuyên : tải trọng bản thân công trình

– Tải trọng tạm thời dài hạn : Tải trọng hàng hóa và cần cẩu trục

– Tải trọng tạm thời ngắn han bao gồm : Tải trọng neo tàu, tải trọng va tàu, tải trọng tựa tàu

Tổ hợp tải trọng bao gồm tổ hợp cơ bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt Tuy nhiên công trình không chịu tác dụng của tải trọng đặc biệt nào nên ở đây không xét đến

Tiến hành giải cầu tàu nguy hiểm nhất đã xác định được sau khi phân bố lực ngang với các tổ hợp tải trọng ở trên bằng phần mềm SAP 2000.

1 Nội lực theo tổ hợp 5 trong dầm ngang như sau.

Từ bảng kết quả trên ta rút ra được các giá trị để tính toán:

3 -50.9111

55.3931568

-4 -50.668 55.122949

-6

5 -50.6081

55.0629583

-6 -50.6098

55.0646042

-7 -50.6697

55.1247034

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN CẦU TÀU

Các đặc trưng vật liệu

– Cốt thép chịu lực nhóm AII có các đặc trưng về cường độ:

• Cường độ chịu kéo: Rs = 280 MPa = 28000 T/m2

• Cường độ chịu nén: Rsc = 280 MPa = 28000 T/m2

• Modun đàn hồi : E = 2,1.107 T/m2

– Cốt thép đai nhóm AI có các đặc trưng về cường độ:

• Cường độ chịu kéo : Rs = 225 MPa = 22500 T/m2

• Cường độ chịu nén : Rsc = 225 MPa = 22500 T/m2

• Modul đàn hồi : 2,1.107 T/m2

– Bê tông cấp độ bềnB30 có các đặc trưng về cường độ:

• Cường độ chịu nén : Rb = 17 MPa = 1700 T/m2

• Cường độ chịu kéo : Rbt = 12 MPa = 1200 T/m2

• Modul đàn hồi : E = 0,29.107 T/m2

II TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM NGANG.

Cốt thép của dầm được tính theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN4116-85

Dầm ngang khi tính toán được xem như dầm lien tục đặt trên các gối tựa là các cọc

1 Tính toán cốt thép dọc dầm ngang:

a Với tiết diện chịu mô men âm : cánh nằm trong vùng chịu kéo nên bỏ qua

Tính toán dầm theo tiết diện chữ nhật: bxh = 100 x140 (cm)

Sơ bộ chọn a = 5 cm, suy ra: h0 = 140 – 5 = 135 (cm)

Tính toán theo sơ đồ dẻo, dự kiến các khớp dẻo sẽ xuất hiện tại các gối tựa,

do đó đối với các tiết diện này phải kiểm tra điều kiện hạn chế chiều cao vùng nén: αm<αR

Đối với cấu kiện dầm được chế tạo từ bê tông cấp độ bền B30 và nhóm cốt thép chịu lực AII và hệ số điều kiện làm việc γ=0,9 ta có các hệ số:

Trong đó: kn : Hệ số bảo đảm, với công trình cấp II lấy kn = 1,2

nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp cơ bản lấy nc =1,0

mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông, mb = 1,15

ma : hệ số điều kiện làm việc của cốt thép, ma =1,1

Rn , Ran : cường độ chịu nén của bê tông và cốt thép, Rn =1700T/m2

Ra : cường độ chịu nén của cốt thép, Ra = 28000 T/m2

Để đảm bảo điều kiện phá hoại dẻo α ≤m αr (ξ ≤ ξr ) (*)

thỏa mãn điều kiện (*)

→ cốt thép trong dầm tính theo điều kiện đặt cốt thép đơn, cốt thép cấu tạo lấy bằng cốt thép chịu lực

n c

k n M

Với αm = 0,0212 tra bảng phụ lục 10 “Sàn sườn bê tông cốt thép” ta được ξ=0,0416.Thay vào công thức ta được:

Kết luận: thỏa mãn điều kiện hàm lượng cốt thép

b Với tiết diện chịu mô men dương:

Tiết diện ở giữa nhịp dầm chịu mômen dương M=56,298( Tm )

Kiểm tra điều kiện hạn chế chiều cao vùng nén: αm<αR

αm =

2

b 0

56, 298

49,09 = 100% 100% 0,367% > = 0,05%

Tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất là tiết diện có lực cắt : Qmax = 68,536 (T)

Điều kiện chịu cắt của bê tông khi không đặt cốt xiên:

Qmax< [Qchống cắt] = 0,6.Rbt.b.ho

Trong đó:

• Qmax : lực cắt lớn nhất tại tiết diện tính toán

• [Qchống cắt ] : khả năng chống cắt của bê tông

• Rbt : cường độ chịu kéo của bê tông

Chọn đường kính cốt đai φ8 (Asd =1,1103 cm2) Số nhánh cốt đai n = 2

Do chiều cao dầm h = 140 cm > 50 cm nên khoảng cách cấu tạo cốt đai là