ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THÉP ĐỖ VĂN PHÚC K2009 ĐẠI HỌC GTVT TP.HCM

Sơ đồ tính toán: Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can  Thanh lan can được xem như dầm liên tục, để đơn giản trong tính toán ta đưavề sơ đồ dầm giản đơn để tính rồi sau

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA CÔNG TRÌNH

(1.8 2.5)

tc

B n S

GIỚI THIỆU CHUNG

1 Các số liệu thiết kế:

- Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I

- Chiều dài toàn dầm (L) : 32 m

- Chiều dài nhịp tính toán : Ltt = 32- 2x0.3= 31.4 m

- Bề rộng phần xe chạy (B) : 12 m

- Bề rộng lề bộ hành (K) : 2x1.2 m

- Tải trọng thiết kế : 0,5xHL93

2 Thiết kế mặt cắt ngang cầu:

2.1 Khoảng cách giữa 2 dầm chính:

Chiều rộng tồn cầu: B tc = B + 2K + 2a = 12 + 2*1.2 + 2*0.25= 14.9m

B tc =(n –1)*S+2.S h với: n: Số dầm chủ; S: khoảng cách tim giữa 2 dầm chủ,

(8 1) 1900

8002

tc hc

b Kích thước cánh trên:

- Bề rộng cánh trên : b c = (250÷300)mm

=> Chọn b c =300mm

- Bề dày cánh trên : t c = (18÷30)mm

=> Chọn t c =20mm

c Kích thước cánh dưới:

- Bề rộng cánh trên: b f  bc => Chọn b f =400mm

- Bề rộng cánh dưới: b’ f  bf +100 =>

=> Chọn b f ’= 500mm

- Bề dày cánh dưới : t f = t f ’=(18÷30)mm

=> Chọn t f = t f ’=20mm

d Chiều cao sườn dầm: D d t  c t f  t f'1280 20 20 20 1220    mm.

Bề dày sườn (12÷16)mm Chọn tw 15mm

e Kích thước bản bêtông

Bản làm bằng bê tông có: f C' 30 MPa

Bề dày bản bê tông: t s 200mm

Chiều cao đoạn vút bêtông: t h 100mm

Góc nghiêng phần vút:

2.3 Kích thước sườn tăng cường:

- Số dầm chính : 8 dầm

- Khoảng cách 2 dầm : 1.9 m

- Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 50

- Khoảng cách các sường tăng cường: 1.5 m

- Số liên kết ngang: 11 (2 dầm ngang ở đầu dầm, 9 Liên kết ngang)

- Khoảng cách 2 liên kết ngang: 3 m

- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m

3 Phương pháp thiết kế:

- Bản mặt cầu tính theo bản hẫng và làm việc theo phương ngang cầu

- Dầm chính: Tính như dầm giản đơn Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảngcách - giữa các dầm 1.9m

- Kiểm toán

4 Vật liệu dùng trong thi công

- Thanh và cột lan can (phần thép):

- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang

Thép tấm M270M cấp 345:Fy 345 MPa; 5 3

CHƯƠNG II

LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH

2.1 TÍNH TOÁN LAN CAN:

2.1.1 Thanh lan can:

Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và đường kínhtrong d = 92 mm

 Khoảng cách giữa các trụ lan can là: L = 2000 mm

 Khối lượng riêng thép lan can: 5 3

s 7.85 10 N / mm

  

 Thép Cacbon số hiệu CT3: f = 240 MPay

Vì các trụ và thanh lan can giống nhau và tải trọng tác dụng như nhau nên ta chỉcần tính toán và kiểm toán cho nhịp 2000mm

2.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên Lan can:

a Sơ đồ tính toán:

Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can

 Thanh lan can được xem như dầm liên tục, để đơn giản trong tính toán ta đưavề sơ đồ dầm giản đơn để tính rồi sau đó điều chỉnh bằng các hệ số

b Tải trọng tính toán:

* Theo phương thẳng đứng (y):

+ Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân thanh lan can.

+ Hoạt tải thiết kế gồm:

- Lực tập trung P = 890 N theo 2 phương

- Tải trọng phân bố đều trên chiều dài thanh lan can: W = 0.37 N/mm

* Theo phương ngang (x):

+ Hoạt tải:

+ Tĩnh tải:

- Lực tập trung : P = 890 N

- Tải trọng phân bố: W = 0.37 N/mm

2.1.1.2 Nội lực của thanh lan can:

* Theo phương y:

- Mômen do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:

y g

- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp:

+ Tải phân bố:

y w

- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp:

+ Tải phân bố:

x w

 I 0.95: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng (Theo điều 1.1.5)

 R 1.05: Hệ số liên quan đến tính dư (Theo điều 1.1.4)

  0.95 0.95 1.05 0.95  + DC 1.25: hệ số tải trọng cho tĩnh tải

+ LL 1.75: hệ số tải trọng cho hoạt tải

+ : là hệ số sức kháng:  = 1

+ M : là mômen lớn nhất do tĩnh và hoạt tải ( M = 1521620 N.mm)+ Mn : sức kháng của tiết diện : Mn  f Sy

+ Với S là mômen kháng uốn của tiết diện

Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chịu lực

2.1.2 Cột lan can:

Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan

Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can

Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực của lực xô ngangvào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân

2.1.2.1 Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can:

- Kích thước: h 650 mm; h 1350 mm; h2 300 mm

- Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải)

+ Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyềnvào cột 1 lực tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N

+ Lực tập trung: P = 890 N

=> Suy ra lực tập trung vào cột là:

  

P '' P' P 740 + 890 = 1630 N

* Kiểm toán tại mặt cắt A-A:

Hình 2.3 Mặt cắt A-A

- Mômen tại mặt cắt A-A:

Điều kiện đảm bảo khả năng chịu lực tại mặt cắt A-A khi: .Mn   .MLL A A

- Sức kháng của tiết diện: Mn  f Sy

* Với S mômen kháng uốn của tiết diện:

 Mặt cắt A – A đảm bảo khả năng chịu lực

2.1.2.2 Kiểm tra độ mảnh của cột lan can: K.rl 140

Trong đó:

+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu

+ l 1070 mm: chiều dài không được giằng (l  h)

+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B

-B vì tiết diện ở đđây là nhỏ nhất)

Hình 2.4 Mặt cắt B-B

IrA

A : diện tích tiết diện:

2

A 130 8 2 124 8 3072 mm     10342656

K.r 0.75 1070 13.8 14058

 l    Vậy thỏa mãn điều kiện độ mãnh

2.1.2.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của bulông tại chân cột:

Hình 2.5 Chi tiết liên kết bulông

Dùng 4 bulông 20 CT3

Diện tích tiết diện thân bulông (trừ giảm yếu do ren) là:F 2.45cm2  245mm2

Cường độ kéo nhỏ nhất của bulông:F ub  170MN m/ 2  170 /N mm2

* Sức kháng cắt danh định của bulông ở trạng thái giới hạn cường độ :

Vì các đường ren bao gồm trong mặt phẳng cắt nên theo (6.13.2.7-1, 272-05) Ta có: Rn 0.38 A bFubNs

22TCN-Trong đó:

Ab - diện tích của bulông tương ứng với đường kính danh định , Ab= 245mm 2

Fub- cường độ kéo nhỏ nhất của bulông

Ns- số lượng các mặt phẳng chịu cắt tính cho mỗi bulông , Ns = 1

Rn = 0.382451701 = 15827 N

* Sức kháng kéo danh định của bulông ở trạng thái giới hạn cường độ theo(6.13.2.10.2-1 của 22TCN-272-05) Tn 0.76 A bFub

Trong đó:

Ab là diện tích của bulông tương ứng với đường kính danh định

Fub là cường độ kéo nhỏ nhất của bulông

l là khoảng cách giữa 2 dãy bulông ngoài cùng, l1= 100 mm

m là số bulông trên 1 dãy , m = 2

Mu : Momen tại mặt cắt chân cột lan can ở trạng thái giới hạn cường độ 1

2.2 LỀ BỘ HÀNH:

2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành gồm:

* Ta xét trên 1000 mm dài (Theo phương dọc cầu)

* Chiều dày bản hb = 100 mm

* Bề rộng lề bộ hành lb = 1200 mm

- Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = 3N/mm

- Tĩnh tải: DC = 1000 x 100 x 0.25 x 10-4 = 2.5 N/mm

Hình 2.6 Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành

- Tiết diện chịu lực b x h = 1000 mm x 100 mm

- Chọn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bêtông:

- Xác định diện tích cốt thép:

'

2 c

Hình 2.7 Bố trí cốt thép trên lề bộ hành

2.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt)

- Tiết diện kiểm toán:

Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 mm x 100 mm

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéogần nhất:

- Môđun đàn hồi của bêtông:

1.5

E 0.043  f '

0.043 2500 1.5 30 2994.48 MPa

- Môđun đàn hồi của thép: Es 200000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông: s

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau:+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo

+ Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải

- Theo bảng 13.7.3.3-1 của 22 TCN - 272 - 05

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác dụng(mm)

Phương mằm ngang Ft = 240 Lt = 1070

Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500

- Khi tính lực va vào bó vỉa là xét vào trạng thái giới hạn đặt biệt

- Trong các cầu thông thường thì lực Fv, FL không gây nguy hiểm cho bó vỉanên việc tính toán ở đây chỉ xét lực phân bố FT trên chiều dài LT

F T T

- Tính sức kháng của bó vỉa

- Sức kháng của bêtông được xác định theo phương pháp đường chảy

+ Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng: RW Ft

M : sức kháng của dầm đỉnh

H : chiều cao tường

c

L : chiều dài đường chảy

t

L : chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu

Ft : lực xô ngang quy định ở bảng 2.1

2.3.1 Xác định Mc: (Tính trên 1000 mm dài)

- Tiết diện tính toán b x h = 1000 mm x 100 mm và bố trí cốât thép (Hình 2.8)

Hình 2.8 Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng

- Cốt thép dùng 14@200 mm, 1000 mm dài có 5 thanh

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trítương tự

- Diện tích cốt thép As:

2 s

A f 769.3 280

0.85 28 10000.85 f b

- Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà:

- M HW : Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng:

- Tiết diện tính toán b x h = 300 mm x 200 mm và bố trí cốt thép (Hình 2.9)

Hình 2.9 Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương ngang cầu

- Cốt thép dùng 214mm

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bốtrí tương tự

- Diện tích cốt thép As:

2 s

2.3.3 Chiều dài đường chảy (L ) :c

Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên Mb 0

* Với trường hợp xe va vào giữa tường:

- Chiều dài đường chảy:

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

 Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết địnhchất lượng khai thác của cầu vì vậy mặt cầu cần bằng phẳng, đủ độ nhám, đảmbảo thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an toàn tối đa cho cácphương tiện tham gia giao thông

3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:

- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L2 = 1900 mm

- Chiều dày bản bêtông: t s 200mm

- Bản mặt cầu làm việc theo một phương

Cấu tạo bản mặt cầu:

 Độ dốc ngang cầu: 1.5 %

LỚP MUI LUYỆN DÀY TRUNG BÌNH 35MM LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 5MM

LỚP BTN NÓNG DÀY 50MM

BẢN BTCT DÀY 200MM LỚP BTXM BẢO VỆ DÀY 40MM

3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản Congsol và bản loạidầm

Hình 3.1 Sơ đồ tính bản mặt cầu

3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGSOL (bản hẫng)

Hình 3.2 Sơ đồ tính cho bản congxon

3.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản Congsol:

3.3.1.1 Tĩnh tải:

Xét tĩnh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:

Hình 3.3 Tĩnh tải tác dụng lên bản congxon

 Trọng lượng bản thân: DC2   b hf c 1000 200 2.5 10   55 N / mm

 Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

 Trọng lượng lan can, lề bộ hành:

+ Trọng lượng tường bêtông:

P 1000 b h 1000 250 650 2.5 10 4062.5 N

Trong đó: b1 = 250 mm: bề rộng của lan can phần bê tông

h1 = 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông

- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận mộtnửa và lan can phần bê tông chịu một nửa)

- Trên toàn chiều dài cầu có 16 nhịp:

 Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

P ' 16 2 P ' 16 2 190 6080 N3 3

- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép

T ; T ; T và 2 ống thép liên kết Ф 90 dày 4mm, dài 120 mm (Hình 3.3)

* Trọng lượng tấm thép T 1:122.46 N

* Trọng lượng tấm thép T 2: 51.92 N

* Trọng lượng tấm thép T 3: 19.39 N

* Trọng lượng ống thép Ф90: 2.04 N+ Trọng lượng một cột lan can:

3

P '' 122.46 51.92 19.39 2.04 195.81 N    

Cột lan can=Tấm thép T1+ Tấm thép T2 +Tấm thép T3+ Ống liên kết

Hình 3.4 Chi tiết cột lan can

Khoảng cách giữa hai cột lan can 2000mm, trên chiều dài nhịp 32m có 17 cột.+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:

3 PL

(b = 1200mm: bề rộng phần lề bộ hành)

3.3.2 Nội lực trong Congsol:

- Sơ đồ tính nội lực (hình 3.5):

Hình 3.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng

- Xeùt heô soâ ñieău chưnh tại tróng:    D R I

Trong ñoù:

D 0.95 :

  heô soâ dẹo cho caùc thieât keâ thođng thöôøng vaø theo ñuùng yeđu caău

 I 1.05: heô soâ quan tróng

 R 0.95: heô soẫ dö thöøa (möùc thođng thöôøng)

L

2

(Lb = 1000 mm: chieău daøi bạn haêng)

* Tráng thaùi giôùi hán cöôøng ñoô:

800

M 1 1 5 1 5612.5 800 1 1800 800

2

7530000 N.mm

3.4 TÍNH NOÔI LÖÏC CHO BẠN KEĐ HAI CÁNH:

Bạn ñaịt tređn 2 goâi laø 2 daăm chụ, nhòp cụa bạn laø khoạng caùch giöõa hai daăm

L2 = 1900 mm, caùch tính ta seõ xem bạn maịt caău nhö daăm lieđn túc ñöôïc töïa tređncaùc goâi, xeùt cho dại bạn roông 1000 mm

3.4.1 Tónh tại vaø noôi löïc do tónh tại taùc dúng leđn bạn:

(b2 = 100 mm beă daøy leă boô haønh, b4 = 200 mm chieău roông boù vưa, h4 =

300 mm chieău cao boù vưa)

3 2 4

DC P P 1250 1500 2750 N

     

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW 130 mm

+ Trọng lượng riêng lớp phủ: 5 3

- Sơ đồ tính như sau:

Hình 3.6 Sơ đồ tính bản dầm

- Với L2’= 650 mm; L2” = 1250 mm; L2 = 1900 mm

- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:    D R I

+ D: Hệ số độ dẻo, trường hợp thiết kế thông thường  D 0.95

+ R : Hệ số dư thừa, bản dầm có tính dư  R 0.95

+ I : Hệ số quan trọng,  I 1.05

(b = 1200 mm bề rộng lề bộ hành)

- Tải xe 3 trục: đặt một bánh xe 3 trục (Hình 3.7)

Hình 3.7 Tải trọng động tác dụng lên bản biên

3.4.2.2 Nội lực:

Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ

- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm

- Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu:

+ Khi tính mômen âm tại gối:

SW 1220 0.25 L 1220 0.25 1900 1695 mm+ Khi tính mômen dương tại giữa nhịp:

+ Do tải trọng người:

* Trạng thái giới hạn cường độ:  0.95; PL 1.75

2



1800 650 585000 N.mm2

=> Giá trị mômen tại giữa nhịp do Tĩnh tải và Hoạt tải gây ra có xét đến tính liêntục của bản mặt cầu (với dải bản 1000 mm) được tính như sau:

* Trạng thái giới hạn cường độ:

1695

16288570 N.mm

+ Tại giữa nhịp:

170511584594.4 N.mm

* Trạng thái giới hạn sử dụng:

3.5 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA

3.5.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm:

3.5.1.1 Tĩnh tải:

- Cũng giống như trường hợp bản dầm cạnh dầm biên nhưng đối với bảndầm giữa thì sẽ không có tải trọng bó vỉa và tải trọng lớp phủ mặt cầu sẽ phânbố đầy dầm

- Trọng lượng bản thân:

5

DC 1000 h 1000 200 2.5 10 5 N / mm

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW 130 mm

+ Khối lượng riêng lớp phủ: 5 3

Hình 3.8 Sơ đồ tính tĩnh tải cho bản dầm giữa

- Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy như bản dầm biên:

- Giá trị mômen dương tại giữa nhịp:

3.5.2 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm:

- Chỉ có xe3 trục, không xét tải trọng làn vì nhịp bản L2 = 1900mm

<4600mm theo quy định không cần xét tải trọng làn và xe 2 trục

- Ở đây sẽ có 2 trường hợp đặt tải:

+ Trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe

+ Trường hợp có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đókhoảng cách giữa 2 bánh xe là 1200 mm

3.5.2.1 Xét trường hợp 1 chỉ có 1 bánh xe:

Ta sẽ đặt bánh xe ngay tại giữa nhịp để tính toán

Hình 3.9 Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(Trường hợp đặt 1 bánh xe)

- Giá trị nội lực: tương tự như trên ta có:

SW 660 0.55 L 660 0.55 1900 1705 mm+ Giá trị mômen tại giữa nhịp:

3.5.2.2 Xét trường hợp 2 (có 2 bánh xe):

Hình 3.10 Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(Trường hợp đặt 2 bánh xe)

- Giá trị nội lực: tương tự như trên ta có:

+ b1 770 mm

+ 

SW 1220 0.25 L 1220 0.25 1900 1695 mm

- Trạng thái giới hạn cường độ:

+ Mômen dương: 



u

M 12476023 N.mm+ Mômen âm: 



s

M 11142850 N.mm

3.6 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU:

Ta sẽ thiết kế cốt thép tương ứng với các giá trị nội lực ở TTGH cường độvừa tính ở trên:

3.6.1 Thiết kế cho phần bản chịu mômen âm:

Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trị nội lựctrong 1000 mm bản mặt cầu như sau:

- Mômen âm: 



u

M 17550473 N.mm

- Chiều rộng tiết diện tính toán: b 1000 mm

- Chiều cao tiết diện tính toán: h 200 mm

- Cường độ cốt thép: fy 280 MPa

- Cấp bêtông: f 'c 50 MPa

- Tải trọng tác dụng: M 17550473 N.mm

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diệân đến trọngtâm vùng cốt thép chịu kéo là: a' 25 mm

- Chiều cao làm việc của tiết diện:  ds h a 200 25 175 mm1  

- Chiều cao vùng bêtông chịu nén:

d 175 => Thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối đa.

- Diện tích cốt thép cho bởi công thức:

Vì As < A nên a lấy mins Amins để tính toán thiết kế

Chọn Ф16a200 để bố trí: trong 1000 mm có 5 thanh Ф16 và có

s

A 1004.8 mm

3.6.2 Thiết kế cho phần bản chịu mômen dương:

Quá trình tính toán tương tự như trên, ta được kết quả là bố trí thép Ф16a200

3.7 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU:

Ta sẽ kiểm tra nứt của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng:

+ Mômen dương: 



s

M 7923070 N.mm+ Mômen âm: 



s

M 11142850 N.mm

3.7.1 Kiểm tra nứt với mômen âm:

- Các giá trị của b, h, a', ds đã có ở trên

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéogần nhất:

- Khối lượng riêng của bêtông: 3

c 2500 Kg / m

 

- Môdun đàn hồi của bêtông:

Ec 0.0431.5c f 'c 0.043 2500 1.5 30 29440 MPa

- Môdun đàn hồi của thép:Es 200000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bêtông:  s  

- Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

f 68.96 MPa 168 MPa Vậy thoả mãn điều kiện về nứt

3.7.2 Kiểm tra nứt với mômen dương:

Làm tương tự như đối với mômen âm ta được:

 fs 49.03 MPa 168 MPa Vậy thỏa mãn điều kiện về nứt.

3.8 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI:

 Không cần tính mỏi cho bản mặt cầu bê tông cốt thép khi dùng nhiều dầmchủ (A9.5.3)

CHƯƠNG IV

DẦM CHÍNH

4.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHÍNH:

4.1.1 Phần dầm thép:

- Số hiệu thép dầm: M270M cấp 345 (A709M cấp 345 – ASTM) Thép hợpkim thấp cường độ cao (Hình 4.1)

- Chiều rộng cánh trên: bc 300 mm

- Bề dày cánh trên: tc 20 mm

- Chiều cao dầm thép: d 1280 mm

- Chiều cao sườn dầm: D 1220 mm

- Chiều dày sườn: tw 15 mm

- Chiều rộng cánh dưới dầm: bf 400 mm

- Bề dày cánh đưới dầm: tf 20 mm

- Chiều rộng bản phủ: '

- Bản làm bằng bê tông có: '

c

f 30 MPa

- Bề dày bản bê tông: ts 200 mm Hình 4.1: Kích thước dầm thép

- Chiều cao đoạn vút bê tông: th 100 mm, Góc nghiêng phần vút: 450

4.1.3 Sơ bộ chọn kích thước STC, liên kết ngang, mối nối:

38 92 50 180

Hình 4.2: Kích thước sườn tăng cường

- Sườn tăng cường:

+ Sườn tăng cường giữa: kích thước như Hình 4.2:

Một dầm có: 16 x 2 = 33 sườn tăng cường

Khoảng cách các sườn: do = 1500 mm

Khối lượng một STC: gs1 289.73 N

+ Sườn tăng cường gối: kích thước như hình vẽ

Một dầm có: 6 x 2 = 12 sườn tăng cường gối

Khoảng cách các sườn: 150 mm

Khối lượng một sườn: gs1 401.3 N

- Liên kết ngang:

+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm

+ Dùng thép L102 x 76 x 12.7 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)

+ Trọng lượng mỗi mét dài: glk 164 N

Thanh ngang dài: 1424 mm

Thanh xiên dài: 882mm

+ Mỗi dầm có 9 liên kết ngang, 2 Dầm ngang.

4.2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM:

4.2.1 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 1:

(Tiết diện dầm thép)

4.2.1.1 Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

A b t D.t b t b t 300 20 1220 15 400 20 500 20 42300 mm

4.2.1.2 Xác định mômen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa:

+ Chọn trụcX – X’ đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:

Hình 4.3: Chọn trục trung hòa cho dầm thép

+ Mômen tĩnh của dầm thép đối với trục X - X’:

10368314018.91 12790671.65mm8

3

10368314018.91 22089130.35mm4

+ Trong tiết diện dầm liên hợp thép -BTCT có hai loại vật liệu chính:

- Thép: Thép dầm chủ + Cốt thép dọc trong bản mặt cầu

- Bê tông: Bản bê tông mặt cầu

Hai loại vật liệu này có môđun đàn hồi khác nhau, Khi dầm biến dạng, dokhác môđun đàn hồi nên ứng suất khác nhau Khi tính phải quy đổi bê tông về théplàm dầm, dùng hệ số quy đổi n

Ở đây bản làm bằng bê tông có '

c

f 30 MPa Theo điều 6.10.3.1.1.b-22TCN272-05 ta có giá trị tỉ số môđun đàn hồi n = 8

4.2.2.1 Xác định bề rộng có hiệu của bản cánh đối với dầm giữa (bi ):

- Chiều rộng của bản bê tông tham gia làm việc với dầm thép Theo điều4.6.2.6.1 - 22TCN 272-05 qui định:

- Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trị số nhỏ nhất của:

c' TTH1

4.2.2.2 Tiết diện liên hợp ngắn hạn (ST):

* Xác định mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp ngắn hạn:

2

16 1900 200 (300 100) 10042

* Xác định vị trí trục trung hòa:

+ Mômen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1:

+ Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

- Mép trên dầm thép: YSTs,t YNCs,t  c810.6 568.84 241.7  7mm

- Mép dưới dầm thép: YSTs,b YNCs,b c469.4 568.84 1038.  23mm

- Mép dưới bản bêtông: YSTc,b YSTs,t 241.77 mm

- Mép trên bản bêtông: YSTc,t H Y STs,b 1580 1038.23 541.77 mm. 

Hình 4.4: Tiết diện liên hợp ngắn hạn.

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp I ST:

34632319116.8 334357197.14 mm1038.23

IS

y

4.2.2.3 Tiết diện liên hợp dài hạn (LT):

* Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp dài hạn:

8

)tnA

* Xác định vị trí trục trung hòa:

+ Mômen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1:

c' TTH1

TTH2 c

+ Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

- Mép trên dầm thép: YLTs,t YNCs,t  c810.6 332.69 477.9  2 mm

- Mép dưới dầm thép: YLTs,b YNCs,b c469.4 332.69 802.0  8mm

- Mép dưới bản bêtông: YLTc,b YLTs,t 477.92 mm

- Mép trên bản bêtông:

Hình 4.5: Tiết diện liên hợp dài hạn.

- Mômen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới tiết diện dầm thép:

4.2.3.1 Xác định chiều rộng có hiệu của bản cánh (b e):

- Chiều rộng của bản bê tông tham gia làm việc với dầm thép Theo điều4.6.2.6.1 22TCN 272-05 qui định:

- Đối với dầm biên: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trị số nhỏ nhất của:

tt

hang

6 t Max(t / 2,b / 4)

6 200 Max(15 / 2;300 / 4)b

Vậy với b e =1750mm Ta tính toán tương tự mục 4.2.2 đã tính trên

4.2.3.2 Tiết diện liên hợp ngắn hạn (ST):

* Xác định mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp ngắn hạn:

t c

2

16 1750 200 (300 100) 10042

* Xác định vị trí trục trung hòa:

+ Mômen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1: