đồ án tốt nghiệp chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp và các kích thước cơ bản paii-dầm thép

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHỌN MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN PAII-DẦM THÉP 1 I .CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Loại dầm thép liên hợp chữ I - Khổ cầu: B = 8 m - Chiều dài dầm chính: L = 33m. - Số dầm chính: 6 dầm. - Khoảng cách 2 dầm chính: 1,85 m. - Số sường tăng cương đứng (một dầm):11 - Khoảng cách các sường tăng cường: 1,85m - Số liên kết ngang: 6 - Khoảng cách 2 liên kết ngang: 4 m - Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m. II.MẶT CẮT NGANG CẦU: 1.Chọn cầu tạo lớp phủ mặt cầu - Lớp phủ:  Bê tông át phan dày: 50 (mm)  Lớp bảo vệ xi măng: 40 (mm)  Lớp phòng nước : 10 (mm)  Lớp mui luyện daỳ trung bình : 31.25 (mm)  Độ dốc mui luyện : 2 % 2. Ch ọ n các kích th ướ c c ơ b ả n c ủ a d ầ m ch ủ 2.1Phần dầm thép - Khoảng cách giữa các dầm chủ: S 1850 mm = - Chiều cao dầm thép: d=1300 mm - Chiều rộng cánh trên dầm: c b 300 mm = - Chiều dày cánh trên dầm: c t 20 mm = - Chiều cao sườn dầm: D=1230 mm - Chiều dày sườn dầm: w t 16 mm = 2 - Chiều rộng cánh dưới dầm: f b 400 mm = - Chiều dày cánh dưới dầm: f t 25 mm = - Chiều rộng bản phủ: f b' 500 mm = - Chiều dày bản phủ: f t ' 25 mm = 2.2Phần bản bê tông cốt thép: -Chiều dày bản mặt cầu : ts = 200 mm -Phần vút bản : h t 80 mm = -Góc nghiêng : 0 45 3. Vật liệu dùng trong thi công - Thanh và cột lan can (phần thép): Thép CT3 y F 240 MPa= − γ = × 5 3 s 7.85 10 N / mm - Lề bộ hành, lan can: Bêtông: ' c f 30 MPa= 5 3 2.5 10 N / mm − γ = × Thép AII: y F 280 MPa= 5 3 s 7.85 10 N / mm − γ = × - Bản mặt cầu, vút bản Bêtông: ' c f 30 MPa= 5 3 2.5 10 N / mm − γ = × Thép AII: y F 280 MPa= − γ = × 5 3 s 7.85 10 N / mm - Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang Thép tấm M270M cấp 345: y F 345 MPa= − γ = × 5 3 s 7.85 10 N/ mm Thép góc: L 100 x 100 x 10 y F 240 MPa= − γ = × 5 3 s 7.85 10 N/ mm 3 CHƯƠNG II: LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH I.LAN CAN: -Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài: D=100 (mm) đường kính trong: d =90 (mm) -Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm -Khối lượng riêng thép lan can: γ =0.785x 4 10 − (N/mm 3 ) -R u tt thép cacbon số hiệu Ct3: f y = 240 (Mpa) II.LỀ BỘ HÀNH: Chọn kích thước lề bộ hành: Bề dày lớp BTCT hb =80 mm Chiều cao lề Ho = 300 mm Bêtông f’c =30MPa , thép AII fy =280MPa Bề rộng lề bộ hành 1200 mm Việc tính toán lan can, lề bộ hành như đối với phương án I ( dầm super – T căng trước) 4 CHƯƠNG III: BẢN MẶT CẦU 1. Mô hình tính toán bản mặt cầu: + Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang.Khi khoảng cách giữa các dầm ngang lớn hơn 1.5 lần khoảng cách giửa các dầm chủ. Thì hướng chòu lực chính của bản theo phương ngang cầu + Theo điều 4.6.2.1.6 (22 TCN 272_05) cho phép sữ dụng phương pháp phân tích gần đúng là phương pháp dải bản để thiết kế bản mặt cầu. Để sử dụng hương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau: - Xem bản mặt cầu như các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm đở có độ cứng vô cùng. - Dải dản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vuông góc với dầm đỡ 2.Sơ đồ tính bản mặt cầu: + Phần cánh hẩng được tính theo sơ đồ dầm công xon + Phần bản ở phía trong dầm biên tính theo sơ đồ dầm liên tục . 5 S S S b h 2 3 Xác đònh nội lực bản mặt cầu do tónh tải ( tính cho 1 mét dài bản): Khoảng cách giữa 2 dầm chủ là 1,85m - Bản mặt cầu dày t s 200 = mm , Tónh tải rãi đều do TTBT bản mặt cầu : DC2 t s 25 × 10 6 − × 1000 × 200 25 × 10 6 − × 1000 ×= 5. == N/mm - Lớp phủ mặt cầu gồm : + Lớp bêtông nhựa : = 1 t 50mm + Lớp bảo vệ : 2 t 40mm= + Lớp vải nhựa phòng nước : = 3 t 10mm + Lớp mui luyện :Ta bố trí lớp mui luyện có độ dốc thoát nước là 1.5% . Tại mép bó vỉa ta bố trí lớp dày 10mm vào đến giũa nhòp ( mặt cắt ngang ) là 62.5 mm . Nên ta lấy lớp mui luyện trung bình là : = 4 t 36.25mm Tổng chiều dày của lớp phủ là : = + + + + = + + + = DW 1 2 3 4 5 h t t t t t 50 40 10 36.25 136.25 mm Tónh tải tác dụng lên bản mặt cầu do trọng lượng bản thân lớp phủ : 4 DW DW DW h .b. 136.25 1000 0.225 10 3 N/ mm − = γ = × × × = - Tải trọng lan can cho phần hẫng ta qui về tải tập trung : Để thiên về an toàn ta đặt tải trọng bản thân lan can ở mép +Trọng lượng của bản thân trụ : tt 4 tlc tlc lk DC V P 0.785x10 (896000 2160000 270000) 24.55 285.64 N − = γ× + = × + + + = (đã tính ở phần lan can) 6 + Trọng lượng của bản thân thanh lan can tác dụng lên trụ tải tập trung vì có 2 thanh tay vòn P=2x DC g l 0.12 1850 2 222 N 2 2 × × = × = + Trọng lượng của một trụ là : tt 1tlc tlc P DC P 222 285.64 507.64 N = + = + = + Trọng lượng của 12 trụ là : tlc 1tlc P 12 P 12 507.64 6092 N = × = × = + Trọng lượng của trụ phân bố trên toàn chiều dài nhòp là : Chọn a = 250 mm l = tt l 2 a 32300 2 250 32800 mm + × = + × = tlc tlc P 6092 DC 0.186 N / mm l 32800 = = = +Trọng lượng của lan can trên 1m là : 3 lc DC 1000 DC 1000 0.186 186 N = × = × = +Lực tập trung của lề bộ hành tác dụng lên bản mặt cầu 1 P : lbh c 1 h b l P 2 × × ×γ = − × × × × = = 4 1 80 1200 0.25 10 1000 P 1200 N 2 +Lực tập trung mà phần bó vỉa phía ngoài nối lan can : 4 2 c P h.b.l. 650 250 1000 0.25 10 4062.5 N − = γ = × × × × = +Lực tập trung tại phần bó vỉa trong ( gờ chắn bánh ): 4 3 c P h b l 300 200 1000 0.25 10 1500 N − = × × ×γ = × × × × = *Hệ số tải trọng γ DC γ DW γ PL γ LL TTGHCĐ 1.25 1.5 1.75 1.75 TTGHSD 1 1 1 1 Hệ số làn Một làn xe m = 1.2 Hai làn xe m = 1 Hệ số xung kích: 1+IM = 1+0.25=1.25 Hệ số điều chỉnh tải trọng: Hệ số dẻo Hệ số dư thừa Hệ số quan trọng D η =0.95 R η =0.95 I η =1.05 7 D I R η = η η η = 0.95 x 0.95 x 1.05 = 0.95 Hệ số sức kháng: Bê tông cốt thép thường: 0.9 φ = 3.1.Nội lực tại nhòp 1(bản hẫng): Xét phần hẩng theo dầm côngxol có chiều dài 925 h l = mm có tải trọng phân bố gồm tải trọng bản mặt cầu , và tải tập trung như hình vẽ *TTGHCĐ: ( )   = η× γ × × + γ × + + ×       = × × × + × + + × =     2 1 h u DC DC 1 2 h 2 l M DC2 (DC3 P P ) l 2 1000 0.95 1.25 5 1.25 186 2562.5 4062.5 1000 11056812.5N.mm 2 *TTGHSD: ( )   = × + + + ×       = × + + + × =     2 1 h s 1 2 h 2 l M DC2 (DC3 P P ) l 2 1000 5 186 2562.5 4062.5 1000 9311000 N.mm 2 3.2.Nội lực tại nhòp 2 : Tải trọng tác dụng xuống nhòp bao gồm trọng lượng lớp phủ , trọng lượng bó vỉa , lề bộ hành .Xét nhòp có sơ đồ tính là nhòp đơn giản DW = 3 N/mm 500 1850 - Đối lớp phủ : 8 Sơ đồ tính đối với lớp phủ Mô men tại giữa nhòp 2 khi xét sơ đồ chỉ có lớp phủ như trên là : 2 2 g DW l / 2 3 500 V 202.7 N S 2 1850 × × = = = × = × = × = DW g S 1850 M V 202.7 187500 N.mm 2 2 -Xét trên toàn bộ nhòp : Ta cũng có sơ đồ tính như sau :tải trọng lề bộ hành đặt tại mép vỉa ,tải trọng gờ đặt tại trọng tâm DC2= 5 N/mm P1 = 2562.5 N P 3 = 1500 N M ô men cho P1 M P1 Mgiua 1000 1400 1850 450 Sơ đồ tính cho nhòp 2 Ta tính mô men tại giữa nhòp Với P1 1 P1 l P 1400 2562.5 M 450 450 872635 N.mm S 1850 × × = × = × = 1 P giua S M 872635 925 2 M 576562 N.mm l 1400 × × = = = Với P3 ta tinh tương tự như P1 :M =450000 N.mm *TTGHCĐ: 9   = η× γ × × + γ × + + γ ×       = × × × + × + + × =     1 3 2 2 u DC DC giuaP giuaP DW DW 2 S M DC2 (M M ) M 8 1850 0.95 1.25 5 1.25 (576562 450000) 1.5 187500 4026366.6N.mm 8 *TTGHSD:   = × + + +       = × + + + =     1 3 2 2 S giuaP giuaP DW 2 S M DC2 M M M 8 1850 5 576562 450000 187500 3353124.5 N.mm 8 3.3.Nội lực tại nhòp 3 : Nhòp tính toán chỉ còn chòu trọng lượng bản mặt cầu và lớp phủ Sơ đồ tính như sau : DW + DC2 1850 Sơ đồ cho nhòp 3 *TTGHCĐ:   = η× γ × × + γ ×  ÷     = × × × + × × =  ÷   2 2 3 U DC 2 DW 2 2 S S M DC 8 8 1850 1850 0.95 1.25 5 1.5 3 4369035 N.mm 8 8 *TTGHSD:     = × + × = × + × =  ÷  ÷     2 2 2 2 3 S 2 S S 1850 1850 M DC DW 5 3 3422500N.mm 8 8 8 8 4 Xác đònh nội lực do hoạt tải xe và người: Để đơn giản trong việc tính toán ta xét sơ đồ tính là dầm giản đơn , rồi sau đó ta nhân hệ số quy đổi để được giá trò của dầm liên tục Do khoảng cách giữa 2 dầm chủ S = 2000mm < 4600mm , nên ta phải thiết kế theo bánh của trục P = 145000 N 4.1 Xác đònh bề rộng có hiệu đối với nhòp trong : Bề rộng dãi tương đương : 10 [...]... = 3.47+0.03 = 3.5 N/mm CHƯƠNG V: TÍNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG I Xác đònh nội lực do hoạt tải tại các mặt cắt Kiểm tra dầm chủ tại các mặt cắt sau: -Tại mặt cắt gối (I-I): L0=0 -Tại mặt cắt ¼ dầm (II-II): cách gối một khoảng: L1 =8100 mm -Tại mặt cắt liên kết ngang ( III-III) cách gối một khoảng: L3 =12000 mm -Tại mặt cắt giữa dầm (IV-IV): cách gối một khoảng: L 4 =16200 mm 1.Nội lực do hoạt... biên và dầm giữa như nhau) Ta có bảng tổng kết sau: mô men kháng uốn tại thớ dưới dầm thép DẦM GIỮA (DẦM TRONG) Đặc trưng Tiết diện dầm thép Giai đoạn 1 2 48180 Diện tích tiết diện ( mm ) Mômen kháng uốn thớ dưới 26432837.09 3 dầm thép ( mm ) Mômen kháng uốn thớ trên 13677938.37 3 dầm thép ( mm ) Mômen kháng uốn tại mép 3 dưới bản bê tông ( mm ) Mômen kháng uốn tại đỉnh 3 bản bê tông ( mm ) Mômen quán... cốt thép min thoả mãn Diện tích cốt thép là : A s = 602mm Ta chọn thép φ = 12 bố trí với khoảng cách a = 200 mm Khoảng cách giữa các thanh thép a =200 mm < 1.5xbề dày =1.5x200=300 mm Thoả mãn điều kiện Ta bố trí 6 cây thép trên 1000 mm , khoảng cách mỗi cây là 200 mm 2 4.7.Kiểm tra điều kiện nứt : 4.7.1.Đối với mặt dưới của bản : 1 2 S Với giá trò mômen tác dụng là M = 1723111.5 N.mm - Ứng suất cốt thép. .. cho bản : + Bê tông bản mặt cầu : f c' = 30 MPa - Cường độ nén quy đònh ở tuổi 28 ngày Ec = 0.043 × 24001.5 × 30 = 27691.5MPa + Cốt thép : fy = 280 MPa - Giới hạn chảy tối thiểu quy đònh của thanh cốt thép Es = 200000 Mpa 4.6.2.Bố trí cho bản mặt cầu cho ứng với giátrò mômen âm Ta có giá trò mômen là : MU = −3085850N.mm Để tính thép cho phần trên của bản mặt cầu ta làm các bước tính toán như sau : Chọn. .. Tính độ cứng ngang của dầm In -Chọn thép bố trí liên kết ngang là thép cán đònh hình L 100 x 100 x 10 mm + Diện tích: A = 1920 mm2 + Mômen quán tính: I = 1790000 mm4 + Bề rộng: b = 100 mm + Dày: d = 10 mm + Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép dưới của thép: Zo = 28.3 mm - Diện tích phần bản bê tông cắt trên 1000 mm dài: 26 Aban = 200 x 1000 = 200000 mm2 - Diện tích quy đổi bê tông về cốt thép (tiết... với khoảng cách a = 200 mm Khoảng cách giữa các thanh thép a =200 mm < 1.5xbề dày =1.5x200=300 mm Thoả mãn điều kiện Ta bố trí 6 cây thép trên 1000 mm , khoảng cách mỗi cây là 200 mm 2 4.6.3.Bố trí thép cho bản mặt cầu ứng với giá trò mômen dương : 1 2 Với giá trò giữa nhòp ( mômen dương ) : MU = 2204237 N.mm Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chòu kéo là : a0 = 37mm ⇒ ds... loại vật liệu chính: Thép: thép dầm chủ + cốt thép dọc trong bản mặt cầu Bê tông :bản bê tông Hai loại vật liệu này có mô đun đàn hồi khác nhau , vì vậy để xác đònh các đặc trưng hình học chung cho tiết diện ,khi tính toán ta phải đưa vào hệ số tính đổi có giá trò bằng tỉ số môđun giữa hai loại vật liệu để quy đổi phần vật liệu bê tông trong tiết diên thành loại vật liệu thép: ' Ở đây bản làm bằng bê tông... Khi xe đặt 1 bánh lên giữa nhòp ( hệ số làn xe m = 1.2 ) + Bề rộng bánh xe : b2 = 510mm Bề rộng truyền lực từ bánh xe đến bản mặt cầu : b1 = b2 + 2 × hDW = 510 + 2 × 131.25 = 772.5mm Tải trọng phân bố tác dụng bản mặt cầu theo chiều rộng truyền lục b : 1 p= P 145000 = = 93.85 N / mm 2 × b1 2 × 772.5 - Khi xe đặt 2 bánh lên giữa nhòp ( hệ só làn m = 1) Bê rộng truyền lực từ bánh xe đến bản mặt cầu : b'1... 4.7.2.Đối với mặt trên của bản : : f s ≤ f sa ≤ 0.6 × f y g Với giá trò mômen tác dụng là MS = -2412306.7 N.mm - Ứng suất cốt thép khi chòu mômen dương : Chọn lớp bảo vệ là : a0 = 30mm Khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép : a1 = a0 + 14 = 30 + 7 = 37mm 2 Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén của bê tông là : ds = ts − a1 = 200 − 37 = 163mm Diện tích cốt thép đặt trong... cốt thép dọc bản: 3.14 ×12 2 A ct = 22 × = 2486.88 mm 2 4 -Diện tích phần bản bê tông: A c− td = A c 2000 × 200 + 300 × 80 + 2 × 80 × 80 / 2 = = 53800 mm 2 n 8 -Diện tích mặt cắt ngang dầm: A d = A s + A ct + A c− td = 48180 + 2486.88 + 53800 = 104466.88 mm 2 *Xác đònh mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó - Xác đònh trục trung hoà của tiết diện liên hợp +mô đun mặt cắt . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHỌN MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN PAII-DẦM THÉP 1 I .CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Loại dầm thép liên hợp chữ I - Khổ cầu: B. mặt cầu: + Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang. Khi khoảng cách giữa các dầm ngang lớn hơn 1.5 lần khoảng cách giửa các dầm chủ. Thì hướng chòu lực chính của bản theo phương ngang cầu +. là phương pháp dải bản để thiết kế bản mặt cầu. Để sử dụng hương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau: - Xem bản mặt cầu như các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm đở có độ