tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán nội lực

tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán nội lực

Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Chương 4 Tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán nội lực phương án 1 1 Giới thiệu kết cấu phương án 1. Kết cấu cầu chính gồm có 5 phân đoạn,giữa mỗi phân đoạn có khe lún 2 cm. Cọc sử dụng là cọc BTULT có D = 700 mm dài 35 m gồm 3 đoạn. Bước khung ngang là 4.5 m,bước khung dọc là 5.2 m. Kích thước cầu chính là 55m x 31m. Bố trí cọc BTULT như sau: ♦ Tại vò trí trụ tựa bố trí 1 cọc thẳng vá 2 cọc xiên không gian. ♦ Tại vò trí dầm cần trục phía trong bố trí 2 cọc xiên không gian. ♦ Tại vò trí các dầm ngang bố trí 1 cọc thẳng. Cầu chính gồm có: ♦ Hệ thống dầm trong 1 phân đoạn cầu chính bao gồm:  11 dầm ngang DN tiết diện 90x110cm. Cao độ đáy dầm +4.09m.  1 dầm dọc DD1 tiết diện 90x110cm, cao độ đáy dầm +4.09m.  5 dầm dọc DD2 có tiết diện 70x90cm, cao độ đáy dầm +4.29m.  2 dầm cần trục DCT có tiết diện 90x110cm, cao độ đáy dầm +4.09m.Trên dầm cần trục bố trí hệ thống cọc ray, ray A100 hoặc loại ray phù hợp với yêu cầu của Nhà cung cấp cẩu. ♦ Trụ tựa tàu: Toàn bến có 55 trụ tựa (mỗi phân đoạn có 11 trụ), cao trình đáy trụ là +2.19 m, có có kích thước trụ 3.2x2.0x3.0m. Đệm tựa tàu được bố trí cách 1 trụ treo một đệm, tổng số đệm sử dụng cho bến 1a là 27 đệm và 10 bích neo tàu đượïc bố trí tại 10 trụ. ♦ Bản mặt cầu chính: Kích thước 1 phân đoạn bản mặt cầu là 55mx31m riêng vò trí tiếp giáp cầu dẫn rộng 30.5m, chiều dày bản mặt cầu 35cm và 6cm lớp phủ mặt bến, trên bản có bố trí các lỗ thoát nước D60. Trên mặt bản bố trí gờ chắn xe bằng BTCT, giữa các phân đoạn là khe lún rộng 2cm và khớp chống chuyển vò ngang. 2 Tải trọng tác dụng lên bến (tính cho 1 phân đoạn). 31 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 2.1 Tónh tải. ♦ Tải trọng do bản sàn dày 35 cm: g bs =1.1x 31x55x(0.35x2.5 + 0.06x2.2) = 1888.628T ♦ Tải trọng do dầm ngang DN tiết diện 90x110 cm(11 dầm) dài 31m: g DN = 11x1.1x0.9x(1.1-0.35)x31x2.5 = 1125.28T ♦ Tải trọng do 1 dầm dọc DD1 tiết diện 90x110 dài 55m: g DD1 = 1.1x0.9x(1.1-0.35)x55x2.5 = 181.49T ♦ Tải trọng do 5 dầm dọc DD2 có tiết diện 70x90 dài 55m: g DD2 = 5x1.1x0.7x(0.9-0.35)x55x2.5 = 291.1 T ♦ Tải trọng do 2 dầm cầu trục DCT tiết diện 90x110 cm dài 55m: g DCT = 2x1.1x0.9x(1.1-0.35)x55x2.5 = 204.18T ♦ Tải trọng do trụ tựa tàu,kích thước 3.25x2.0x3.0m (11 trụ): g TT1 = 11x1.1x3.25x2.0x3.0x2.5 = 589.8T ♦ Tải trọng do hàng hóa:4T/m 2 g HH = 1.05x4x55x(31-2.75-2x2) = 5601.75T Tổng tónh tải là: G=1888.628T+1125.28T+181.49T+291.1T+204.18T+589.8T+5601.75T = 9882.2T 2.2 Tải trọng do cần trục. Cần trục sử dụng trên bến là cần trục SSG 40T. Cần trục có 4 chân mỗi chân 8 bánh,theo số liệu của cần trục thì khi cẩu hàng: ♦ p lực lên 8 bánh trước là:31.80 T/1bánh. ♦ p lực lên 8 bánh sau là:24.92 T/1bánh. Cần trục trong trường hợp cẩu hàng vào giữa thì áp kực lên các bánh xe là đều nhau và bằng 31.29 T/1bánh. Khoảng cách giữa các bánh là 1.2m. 32 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 2.3 Tải trọng ôtô . Ô tô sử dụng trên cảng là H-30 có tải trọng như hình vẽ: 2.4 Tải trọng xe nâng. Xe nâng sử dụng trên bến là xe nâng RSD 40T. 2.5 Tải trọng do tàu . 2.5.1 Diện tích chắn gió & lực gió tác dụng lên tàu . 33 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 a) Theo phương ngang tàu . ♦ Diện tích chắn gió theo phương ngang tàu : A q = α q L 2 t,max (TCVN 222- 95) Tra bảng L t ,max = 218 m => khi đầy hàng α q = 0.078 khi không có hàng α q =0.1036  Diện tích khi đầy hàng : A q =0.078x 218 2 =3706.872 m 2  Diện tích khi không có hàng : A q =0.1036x 218 2 =4923.486 m 2 ♦ Tải gió theo phương ngang tàu : W q = 73.6 x 10 -5 x A q x V q 2 x ξ Vận tốc gió : V q = 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2% Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với L t ,max = 218 m => ξ = 0.5  Khi tàu đầy hàng : W q = 73.6 x 10 -5 x 3706.872x 37.5 2 x0.5 = 1918.3 KN  Khi tàu chưa hàng : W q = 73.6 x 10 -5 x 4923.486x 37.5 2 x0.5 = 2547.9 KN Vận tốc gió : V q = 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20% Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với L t ,max = 218 m => ξ = 0.5  Khi tàu đầy hàng : W q = 73.6 x 10 -5 x 3706.872x 25 2 x0.5 = 852.38 KN  Khi tàu chưa hàng : W q = 73.6 x 10 -5 x 4923.486x 25 2 x0.5 = 1132.29 KN b) Theo phương dọc tàu : ♦ Diện tích chắn gió : A n = α n B 2 (TCVN 222- 95)  Khi tàu đầy hàng α n = 0.95 => A n = 0.95x 30.2 2 = 866.44 m 2  Khi không có hàng α n =1.2 => A n = 1.2x 30.2 2 = 1094.45 m 2 ♦ Tải gió theo phương dọc tàu : W n = 49 x 10 -5 x A n x V n 2 x ξ Vận tốc gió : V n = 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2% 34 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với B = 30.2m => ξ = 0.96  Khi tàu đầy hàng : W n = 49 x 10 -5 x866.44 x 37.5 2 x0.96 = 573.15 KN  Khi tàu chưa hàng : W n = 49 x 10 -5 x1094.45 x 37.5 2 x0.96 = 723.98 KN Vận tốc gió : V n = 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20% Hệ số ξ lấy theo bảng ứng với B = 30.2m => ξ = 0.96  Khi tàu đầy hàng : W n = 49 x 10 -5 x866.44 x 25 2 x0.96 = 254.6 KN  Khi tàu chưa hàng : W n = 49 x 10 -5 x1094.45 x 25 2 x0.96 = 321.6 KN 2.5.2 Tải trọng do dòng chảy. a) Theo phương ngang tàu Q ω = 0.59 x A t x V 2 t Vận tốc dòng chảy : V t = 0.1m/s Khi đầy hàng : A t = 218 x 11.1 x 0.9 =2177.82 m 2 Khi không có hàng : A t = 218 x 6.95 x 0.9 = 1363.6 m 2 Tải trọng do dòng chảy theo phương ngang tàu ♦ Khi đầy hàng: Q w = 12.85 KN ♦ Khi không có hàng : Q w = 8.05 KN b) Theo phương dọc tàu N ω = 0.59 x A t xV 2 t Vận tốc dòng chảy : V t = 1.0 m/s Khi đầy hàng : A t =30.2 x 11.1 x 0.9 = 301.7 m 2 Khi không có hàng : A t = 30.2 x 6.95 x 0.9 = 188.9 m 2 Tải trọng do dòng chảy theo phương dọc tàu ♦ Khi đầy hàng: N ω = 0.59 x 301.7 x1.0 2 = 178 KN ♦ Khi không có hàng : N ω = 0.59 x 188.9 x 1.0 2 = 111.45 KN 2.5.3 Tính toán lực tựa tàu . t l tot Q q 1.1 = Q tot : Tổng lực ngang do gió, sóng và dòng chảy Vận tốc gió : V n = 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2% Khi đầy hàng : Q tot = W q + Q ω =1918.3 + 12.85 = 1931.2 KN 35 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Khi không có hàng : Q tot = W q + Q ω =2547.9 + 8.05 = 2555.95 KN Vận tốc gió : V n = 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20% Khi đầy hàng : Q tot = W q + Q ω =852.38 + 12.85 = 865.23 KN Khi không có hàng : Q tot = W q + Q ω =1132.3 + 8.05 = 1140.3 KN l t : Chiều dài đoạn thẳng thành tàu Khi đầy hàng : 86m Khi không có hàng : 65 m Lực tựa tàu : Vận tốc gió : V n = 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2% Khi đầy hàng : q = 24.69 KN/m Khi không có hàng : q = 43.25 KN/m Vận tốc gió : V n = 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20% Khi đầy hàng : q = 10.06 KN/m Khi không có hàng : q = 19.29 KN/m 2.5.4 Tính toán lực va tàu. ♦ Động năng va của tàu : 2 2 VD q E × = ψ Trong đó : D = 42800 T : Lượng rẽ nước tính toán của tàu. V = 0.15(m/sec) : Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu m/s tra bảng TCVN 222-95 ψ = 0.65 : Hệ số tra bảng. KJ q E 313 2 2 15.042800 65.0 = × =⇒ ♦ Tra bảng chọn thiết bò đệm tàu SUMITOMO Upi-800H 2000L (loại CP2) cao su hình thanh rỗng với biến dạng 60% ♦ Thành phần lực va theo phương vuông góc mép bến : F q = 83.2 T ♦ Thành phần lực va song song với mép bến: F n = µF q =0.5 x 83.2 =43.1 T 36 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 µ: Hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu của lớp mặt thiết bò đệm (vật liệu là polyethylene) 2.5.5 Tính toán lực neo tàu . Chiều dài tàu L max = 218m ⇒ Chọn 6 bích neo(bố trí trên bến là 12 neo) : Lực neo tác động lên một bích neo : S Sn β Sq Sv α βα cos.sin.n tot Q S = Q tot : Thành phần lực vuông góc với mép bến Vận tốc gió : V n = 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2% Khi tàu đầy hàng : Q tot = 1918.3 + 12.85 = 1931.2 KN Khi không có hàng : Q tot = 2547.9 + 8.05 = 2555.95 KN n: Số bích neo bằng 6 Tàu neo tại mép bến : Đầy hàng : α = 30 o , β = 20 0 Không chứa hàng : α = 30 o , β = 40 0 ⇒ Lực neo tác động lên một bích neo : ♦ Khi tàu đầy hàng 5.68685 20306 2.1931 == ×× = KN o Cos o Sin S T S q = 6 2.1931 = 321.9 KN = 32.19T S n = Sx Cos30 0 x Cos20 0 = 55.74T S v = Sx Sin20 0 = 23.43 T ♦ Khi không có hàng 37 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 22.11118.1112 40306 95.2555 == ×× = KN o Cos o Sin S T S q = 6 95.2555 = 426 KN = 42.6 T S n = S x Cos30 0 x Cos40 0 = 73.78 T S v = S x Sin40 0 = 71.49 T Vận tốc gió : V n = 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20% Khi tàu đầy hàng : Q tot = 852.38 + 12.85 = 856.23 KN Khi không có hàng : Q tot = 1132.29 + 8.05 = 1140.34 KN n: Số bích neo bằng 6 Tàu neo tại mép bến : Đầy hàng : α = 30 o , β = 20 0 Không chứa hàng : α = 30 o , β = 40 0 ⇒ Lực neo tác động lên một bích neo : ♦ Khi tàu đầy hàng 69.309.306 20306 23.865 == ×× = KN o Cos o Sin S T S q = 6 23.865 = 114.2 KN = 11.4T S n = Sx Cos30 0 x Cos20 0 = 24.97T S v = Sx Sin20 0 = 10.49 T ♦ Khi không có hàng 6.492.496 40306 34.1140 == ×× = KN o Cos o Sin S T S q = 6 34.1140 = 190 KN = 19 T S n = S x Cos30 0 x Cos40 0 = 32.9 T S v = S x Sin40 0 = 31.88 T Vậy lực tác dụng lên bến do tàu là: Vận tốc gió : V n = 37.5 m/s ứng với suất đảm bảo là 2% Lực neo khi không hàng: S q = 42.6 T S n = 73.78 T S v = 71.49 T Lực neo khi có hàng: S q = 32.19 T 38 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 S n = 55.74 T S v = 23.43 T Vận tốc gió : V n = 25 m/s ứng với suất đảm bảo là 20% Lực neo khi không hàng: S q = 19 T S n = 32.19 T S v = 31.88 T Lực neo khi có hàng: S q = 11.4 T S n = 24.97 T S v = 10.49 T Lực va: F q = 83.2T F n = 43.1T 3 Chều dài tính toán và sức chòu tải của cọc . 3.1 Số liệu về cọc bêtông ứng suất trước . 3.1.1 Các đặc trưng của cọc ống BTDƯL sử dụng cho cầu chính . ♦ Đường kính ngoài: D = 700mm ♦ Đường kính trong: d = 480mm ♦ Bề dày thành cọc: T = 110mm ♦ Khả năng chòu tải nén(Axial working load) P ≤ 220T ♦ Momen uốn nứt(Cracking moment) Mcr :loại C M ur ≤ 39.25 Tm 3.1.2 Các đặc trưng của cọc ống BTDƯL sử dụng cho cầu dẫn . ♦ Đường kính ngoài:D = 600mm ♦ Đường kính trong:d = 380mm ♦ Bề dày thành cọc:T = 110mm ♦ Khả năng chòu tải nén(Axial working load) P ≤ 170T ♦ Momen uốn nứt(Cracking moment) Mcr :loại C M ur ≤ 22.7Tm 3.2 Sức chòu tải của cọc cầu chính D= 700 mm . Với kết cấu bến như phương án 1 ta chọn cọc bêtông ứng lực trước có chiều dài là 35m gồm 3 cọc nối nhau,với bước khung ngang là 4.5m,khung dọc là 5.2m.Tính toán sức chòu tải với cọc ở vò trí ngoài cùng vò trí trụ tựa. 3.2.1 Sức chòu tải theo vật liệu. Sức chòu tại theo vật liệu được cho ở số liệu bên trên là 220T. 3.2.2 Sức chòu tải theo đất nền. 39 Chương 4: Tải trọng-Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Theo tiêu chuẩn về móng cọc TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Sức chòu tải của cọc được kiểm tra theo sức chòu tải của đất nền. Tính cho cọc ngoài cùng, độ sâu cọc cắm vào lớp đất 5a : với cọc BTCTULT có tiết diện d=700 mm ,L=35m. Lớp 1 2 3 4 5a Chiều dày(m) 5.6 4.25 4.35 7.35 12.3 a. Tính theo chỉ tiêu cơ lí đất nền. Sức chòu tải của cọc theo cơ lí của đất nền được tính là sức chòu tải của một cọc do ma sát và phản lực mũi cọc gây ra: Sức chòu tải tính toán ( cho phép) của cọc đơn theo đất nền : Q a = tc tc k Q Trong đó : K tc : hệ số an toàn lấy k tc = 1.4 ( do sức chòu tải được xác đònh bằng tính toán , kể cả theo thử động cọc mà không kể đến biến dạng đàn hồi của đất). Q tc : Sức chòu tải tiêu chuẩn tính theo đất nền của cọc đơn. 40 [...]... chuyển đến giữa dầm Dùng tổ hợp tải trọng để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất cho kết cấu công trình 51 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 5.1 Sơ đồ các trường hợp đặt tải 5.1.1 Hàng hóa 5.1.2 Lực va 52 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 5.1.3 Lực neo 5.1.4 Cần trục 53 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 5.2 Các kết quả nội lực Lực dọc trong cọc lớn nhất... 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 qhh = 4T/m2 qbt Va 4.3 Tónh tải + Hàng Hóa +Neo + Cần trục: Pct Pct qhh = 4T/m2 qbt Neo 47 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 4.4 Tónh tải + Hàng Hóa + Va + Cần trục: Pct Pct qhh = 4T/m2 qbt Va 4.5 Tónh tải + Neo: qbt Neo 48 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 4.6 Tónh tải + Va: qbt Va Bảng tổ hợp tải trọng TT Tổ hợp Loại tải. .. Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Mômen âmtrong dầm ngang lớn nhất (Biểu đồ bao) tại khung số 2 Mômen âm M11 theo phương cạnh ngắn 61 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Mômen dương M11 theo phương cạnh ngắn 62 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Mômen dương M22 theo phương cạnh dài Mômen âm M22 theo phương cạnh dài 63 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng. .. bao) tại khung số 1 54 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Lực cắt âm trong dầm cần trục lớn nhất (Biểu đồ bao) Lực cắt dương trong dầm cần trụclớn nhất (Biểu đồ bao) 55 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Lực cắt âm trong dầm dọc lớn nhất (Biểu đồ bao) Lực cắt dương trong dầm dọc lớn nhất (Biểu đồ bao) 56 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Mômen âm trong... dọc lớn nhất (Biểu đồ bao) 57 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Mômen dương trong dầm cần trục lớn nhất (Biểu đồ bao) Mômen âm trong dầm cần trụclớn nhất (Biểu đồ bao) 58 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Lực cắt dương trong dầm ngang lớn nhất (Biểu đồ bao) tại khung số 3 59 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Lực cắt âm trong dầm ngang lớn nhất (Biểu... chòu tải của cọc theo đất nền Vò trí 1 2 3 4 45 5 6 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Lo 14.19 14.22 14.75 13.25 11.75 10.25 8.75 7.25 Ln 82.42 82.52 83.05 81.55 80.05 78.55 77.05 75.55 4 Tổ hợp tải trọng Từ những tải trọng tác dụng lên kết cấu công trình ta tổ hợp các trường hợp có thể gây nguy hiểm cho công trình như sau: 4.1 Tónh tải + Hàng Hóa +Neo: qbt qhh = 4T/m2 Neo 4.2 Tónh tải. .. Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 10 Comb10 X X x 11 Comb11 X X 12 Comb12 X X X 13 Comb13 X X X 14 Comb14 X X X 15 Comb15 X X X 16 Comb16 X X X 17 Comb17 X X 18 Comb18 X X 19 Comb19 X X 20 Comb20 X x 21 Comb21 X 22 Comb22 X X 23 Comb23 X X 24 Comb24 X X 25 Comb25 X X 26 Comb26 X 27 Comb27 X 28 Comb28 X 29 Comb29 X x x x x X X X X X X x x X x x x x 50 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng. .. Phương án 1 5 Giải sơ đồ kết cấu tìm nội lực Kết cấu bến là khung không gian gồm cọc,dầm,bản.Sơ đồ khung không gian được giải bằng phần mềm Sap 2000 Tải trọng bản thân được gán trực tiếp vào dầm,bản .Lực neo,va được gắn lên khung Tải trọng cần trục là tải trọng di động nên được gán nhiều trường hợp lên dầm cầu trục:bánh xe cầu trục di chuyển từng nấc 1m bằng khoảng cách giữa 2 bánh xe kề nhau cho đến... kết quả trên, ta có sức chòu tải của cọc do thành phần lực ma sát là: Qs = uΣ( fsi×li ) Qs=2.2( 3.49x4.35 + 4.61x7.35+ 4.29x9.11) = 194 T ♦ Sức chòu tải mũi cọc: Qp = Ap×qp Trong đó : qp : Cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc Ap : Tiết diện ngang của mũi cọc Cọc d=70cm : AP =3.14x0.352 = 0.385 m 2 43 Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1  Cường độ chòu tải của đất dưới mũi cọc : qp... Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Z = 14.81 m  fs52 = 5.08 T/m2 Z = 16.81m  fs53 = 5.218 T/m2 Z = 18.81 m  fs54 = 5.481 T/m2 Z = 19.31 m  fs55 = 5.531 T/m2 ∑fsihi=(2.3x2.35+3.6x2)+(2.42x1.35)+(2.53+2.63+2.71)x2+(4.87x2.11)+( 5.08+5.281+5.481)x2 +5.531 = 79.1T Từ số liệu đó ta thế vào công thức: Qtc= m×(mr×qp×AP+∑mf×fsi×li) Qtc =325 ×0.385 +2.2× 79.1 = 298.6 T Sức chòu tải tính toán . Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 Chương 4 Tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán nội lực phương án 1 1 Giới thiệu. Chương 4: Tải trọng- Tổ hợp tải trọng – Phương án 1 4.6 Tónh tải + Va: q bt Va Bảng tổ hợp tải trọng TT Tổ hợp Loại tải BT VA Neo1 Neo2 HH