tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán phương án 2
Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Chương 5 Tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán nội lực phương án 2 1 Giới thiệu kết cấu phương án 2. Kết cấu cầu chính gồm có 5 phân đoạn,giữa mỗi phân đoạn có khe lún 2 cm. Cọc sử dụng là cọc BTCT 45cmx45cm,dài 40 m gồm 3 đoạn. Bước khung ngang là 3 m,bước khung dọc là 4 m. Kích thước cầu chính là 55x31m. Bố trí cọc BTCT 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: 14 dầm ngang DN tiết diện 60x80cm. 8 dầm dọc DD có tiết diện 60x60cm. 2 dầm cần trục DCT có tiết diện 60x80cm.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 70 trụ tựa (mỗi phân đoạn có 14 trụ), cao trình đáy trụ là +2.19m, kích thước trụ 2.0x3.05x3.0m.Đệm tựa tàu được bố trí cách 1 trụ treo một đệm, tổng số đệm sử dụng cho bến 1a là 35 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 55.0x31m riêng vò trí tiếp giáp cầu dẫn rộng 31.5m, chiều dày bản mặt cầu 35 cm, 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. 65 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 2 Tải trọng tác dụng lên bến (tính cho 1 phân đoạn). 2.1 Tónh tải. ♦ Tải trọng do bản sàn dày 35 cm: g bs =1.1x 31x55x0.35x2.5 = 1641T ♦ Tải trọng do dầm ngang DN tiết diện 60x80 cm(14 dầm) dài 31m: g DN = 14x1.1x0.6x(0.8-0.35)x31x2.5 = 322.24T ♦ Tải trọng do 8 dầm dọc DD1 có tiết diện 60x60 dài 55m: g DD1 = 8x1.1x0.6x(0.6-0.35)x55x2.5 = 181.5T ♦ Tải trọng do 2 dầm cầu trục DCT tiết diện 60x80 cm dài 55m: g DCT = 2x1.1x0.6x(0.8-0.35)x55x2.5 = 81.67T ♦ Tải trọng do trụ tựa tàu:(14 trụ) 2.0x3.05x3.0. g TT = 14x1.1x2.0x3.05x3.0x2.5 = 704.55T ♦ Tải trọng do hàng hóa:4T/m 2 . g HH = 1.05x4x55x(31-2.75-2x2) = 5601.75T Tổng tónh tải là: G=1641T + 322.24T + 181.5T + 81.67T + 704.55T + 5601.75T = 8532.71T 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. 66 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 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 . 2.5.1Diện tích chắn gió & lực gió tác dụng lên tàu . 67 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 a) Theo phương ngang tàu . ♦ Diện tích chắn gió theo phương ngang tàu : A q = q α L 2 t,max (TCVN 222- 95) Tra bảng L t ,max = 218 m => khi đầy hàng q α = 0.078 khi không có hàng q α =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% 68 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 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 2.5.2Tải 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 2.5.3Tính 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% 69 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Khi đầy hàng : Q tot = W q + Q ω =1918.3 + 12.85 = 1931.2 KN 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 2.5.4Tính 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: 70 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 F n = µF q =0.5 x 83.2 =43.1 T µ: Hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu của lớp mặt thiết bò đệm (vật liệu là polyethylene) 2.5.5Tính 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 71 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 ♦ Khi không có hàng 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 72 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 S v = 71.49 T Lực neo khi có hàng: S q = 32.19 T 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 Tính sức chòu tải thẳng đứng của cọc. Theo tiêu chuẩn về móng cọc TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ. 3.1 Sức chòu tải theo vật liệu. Q v = ϕ(R n .F b + R a .F a ) ϕ : Hệ số uốn dọc lấy theo l 0 /b = 40/0.45 = 89→ ϕ = 0.65 R n : Cường độ chòu nén tính toán của bê tông làm cọc. Với bê tông M300 có R n = 130KG/cm 2 . F b : Diện tích tiết diện ngang của cấu kiện F b = 0.45×0.45 = 0.2025m 2 . R a : Cường độ chòu kéo của cốt thép làm cọc. Với thép AIIl thì R a = 3400KG/cm 2 . F a : Diện tích cốt thép trên tiết diện ngang của cọc chọn:8φ20 (F a = 25.12cm 2 ) Q v = ϕ.(R n .F b + R a .F a ) Q v = 0.65×(130×0.2025x10 4 + 3400×25.12) = 226.6T 3.2 Sức chòu tải của cọc theo đất nền . 73 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 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 BTCT có tiết diện 450cmx450 cm ,L=40m. 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. 74 [...]... các trường hợp đặt tải 5.1.1 Hàng hóa 5.1 .2 Lực va 87 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 5.1.3 Lực neo 88 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 5.1.4 Cần trục 5 .2 Các kết quả nội lực Lực dọc trong cọc lớn nhất 89 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen trong cọc lớn nhất Lực cắt âm trong dầm cần trụclớn nhất (Biểu đồ bao) 90 Chương 5: Tải trọng -Tổ. .. X 20 Comb20 X x 21 Comb21 X CT4 X 12 CT3 X 3 CT2 x 2 CT1 X x x x X X X x x x x x X X X X X 85 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 22 Comb 22 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 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 20 00... 96 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen âmtrong dầm ngang lớn nhất (Biểu đồ bao) 97 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen âm M11 theo phương cạnh ngắn 98 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen dương M11 theo phương cạnh ngắn 99 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen dương M 22 theo phương cạnh dài 100 ... 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 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 + Hàng Hóa +Va: qhh = 4T/m2 qbt Va 4.3 Tónh tải + Hàng Hóa +Neo + Cần trục: 82 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Pct Pct qhh = 4T/m2 qbt Neo 4.4 Tónh tải. .. Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen âm trong dầm cần trục lớn nhất (Biểu đồ bao) Lực cắt dương trong dầm ngang lớn nhất (Biểu đồ bao) 94 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Lực cắt âm trong dầm ngang lớn nhất (Biểu đồ bao) 95 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen dương trong dầm ngang lớn nhất (Biểu đồ bao) 96 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng. .. 5.02m fs41 = 2. 42 T/m2 Z = 6.7 m fs 42 = 2. 53 T/m2 Z = 8.7 m fs43 = 2. 63 T/m2 Z = 10.7 m fs44 = 2. 71 T/m2 Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn, hạt nhỏ-trung 75 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Z = 12. 75 m fs51 = 4.87 T/m2 Z = 14.81 m fs 52 = 5.08T/m2 Z = 16.81 m fs53 = 5 .28 1 T/m2 Z = 18.81 m fs54 = 5.481 T/m2 Z = 20 .81 m fs55 = 5.681 T/m2 Z = 22 .81 m fs56 = 5.881 T/m2 Z = 24 .81... Pct qhh = 4T/m2 qbt Va 83 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 4.5 Tónh tải + Neo: qbt Neo 4.6 Tónh tải + Va: qbt Va 84 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Bảng tổ hợp tải trọng TT Tổ hợp Loại tải BT VA Neo1 Neo2 HH 1 Comb1 x Comb2 X X Comb3 X X X 4 Comb4 X X X 5 Comb5 X X X 6 Comb6 X X X 7 Comb7 X X 8 Comb8 X X 9 Comb9 X X 10 Comb10 X X 11 Comb11 X Comb 12 X X X 13 Comb13... ngang cọc F= 0 .20 25m2 P: sức chòu tải của cọc theo đất nền Vò trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Lo 14.19 14 .22 15.39 14.39 13.39 12. 39 11.39 10.39 9.39 8.39 7.39 Ln 42. 89 42. 92 44.09 43.09 42. 09 41.09 40.09 39.09 38.09 37.1 36.1 80 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 1 2 3 4 5 6 7 8 DẦM CT 80X100 9 10 11 12 13 14 DẦM DỌC 60X80 +5 .25 +2. 19 10:1 m=3 - 12. 0 CỌC 45X45CM 4 Tổ hợp tải trọng 81 DẦM NGANG... mềm Sap 20 00 86 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 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 khi cần trục di chuyển đến giữa dầm Dùng tổ hợp tải trọng để tìm ra nội lực nguy... bao) 90 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Lực cắt dương trong dầm cần trục lớn nhất (Biểu đồ bao) Lực cắt âm trong dầm dọc lớn nhất (Biểu đồ bao) 91 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Lực cắt dương trong dầm dọc lớn nhất (Biểu đồ bao) Mômen âm trong dầm dọc lớn nhất (Biểu đồ bao) 92 Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Mômen dương trong dầm dọc lớn . 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 Chương 5 Tải trọng và các tổ hợp tải trọng tính toán nội lực phương án 2 1 Giới thiệu kết cấu phương án 2. . Chương 5: Tải trọng -Tổ hợp tải trọng - Phương án 2 2 Tải trọng tác dụng lên bến (tính cho 1 phân đoạn). 2. 1 Tónh tải. ♦ Tải trọng do bản sàn dày