tính toán kết cấu cầu chính

tính toán kết cấu cầu chính

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU CHÍNH (BẾN TÀU 50.000DWT) 4.1. PHÂN TÍCH TẢI TRỌNG 4.1.1. TĨNH TẢI Chỉ có tải trọng bản thân. Nhưng do đã khai báo trong SAP2000, nên không cần khai báo ra. 4.1.2. HOẠT TẢI 1. Tải trọng hàng hóa (q hh = 4 (T/m 2 ) Xét trường hợp hàng hoá phân bố đều khắp mặt bến 2. Tải trọng do tàu tác dụng lên công trình a. Tải trọng do gió và dòng chảy a.1. Tải trọng do gió Lực do gió theo phương ngang W q , phương dọc W n được xác đònh như sau : a.1.1. Trường hợp tàu không hàng Theo phương ngang: W q = 73.6x10 -5 x A q xV q 2 x ξ Diện tích cản gió theo phương ngang tàu A q (m 2 ) được xác đònh tùy thuộc vào loại tàu: A q = 4350m 2 : theo phụ lục 1 trang 12 hướng dẫn đồ án công trình bến. V q = 38 (m/s): Vận tốc gió theo phương ngang tàu ứng với tần suất 1%. ξ = 0,512: Hệ số phụ thuộc vào kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió theo hướng ngang. ⇒ W q = 73.6x10 -5 x4350x38 2 x0.512 =2367.03 (KN) Theo phương dọc: W n = 49,0x10 -5 x A n x V n 2 x ξ Diện tích cản gió theo phương dọc tàu A n (m 2 ) có thể xác đònh tùy thuộc vào loại tàu và chiều rộng B (m) của tàu tính toán: A n = 985m 2 : theo phụ lục 1 trang 12 hướng dẫn đồ án công trình bến V n = 38 (m/s): Vận tốc gió theo phương dọc tàu ứng với tần suất 1% ξ = 1 : Hệ số phụ thuộc vào kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió theo hướng dọc. ⇒ W n = 49.0x10 -5 x985x38 2 x1 = 699.95 (KN) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 57 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH a.1.2. Trường hợp tàu đầy hàng Theo phương ngang: W q = 73.6x10 -5 x A q x V q 2 x ξ Diện tích cản gió theo phương dọc tàu A n (m 2 ) có thể xác đònh tùy thuộc vào loại tàu và chiều rộng B (m) của tàu tính toán: A q = 2370m 2 : theo phụ lục 1 trang 12 hướng dẫn đồ án công trình bến V q = 38 (m/s): Vận tốc gió theo phương ngang tàu ứng với suất bảo đảm 2%. ξ = 1 : Hệ số phụ thuộc vào kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió theo hướng ngang. ⇒ W q = 73.6x10 -5 x2370x38 2 x1 = 2518.8 (KN) Theo phương dọc: W n = 49,0x10 -5 x A n x V n 2 x ξ Diện tích cản gió theo phương dọc tàu A n (m 2 ) có thể xác đònh tùy thuộc vào loại tàu và chiều rộng B (m) của tàu tính toán: A n = 825m 2 : theo phụ lục 1 trang 12 hướng dẫn đồ án công trình bến ( B = 25m) V n = 38 (m/s): Vận tốc gió theo phương dọc tàu ứng với tần suất 1% ξ = 1 : Hệ số phụ thuộc vào kích thước nằm ngang lớn nhất của mặt cản gió theo hướng dọc. ⇒ W n = 49.0x10 -5 x825x38 2 x1 = 358.74 (KN) a.2. Tải trọng do dòng chảy Lực do dòng chảy theo phương ngang Q w , phương dọc N w được xác đònh như sau: a.2.1. Trường hợp tàu không hàng Theo phương ngang: Q ω = 0.59 x A 1 x V 1 2 A 1 = L t x T: Diện tích chắn nước theo phương ngang tàu L t = 212(m): Chiều dài tàu T = 3.3(m): Mớn nước của tàu chưa có hàng ⇒ A 1 = 212x3.3 = 699.6 (m 2 ) V 1 = 0,18 (m/s): Vận tốc dòng chảy theo phương ngang tàu ⇒ Q ω = 0.59x699.6x0.18 2 =13.37 (KN) Theo phương dọc: THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 58 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH N ω = 0.59 x A t x V t 2 A t = B t x T: Diện tích chắn nước theo phương dọc tàu B t = 27.5(m): Bề rộng tàu T = 3.3(m): Mớn nước của tàu chưa có hàng ⇒ A t = 27.5x4.3 = 90.75 (m 2 ) V t =1.8 (m/s): Vận tốc dòng chảy theo phương dọc tàu ⇒ Q ω = 0.59x90.75x1.8 2 = 173.48 (KN) a.2.2. Trường hợp tàu đầy hàng Theo phương ngang: Q ω = 0.59 x A 1 x V 1 2 A 1 = L t x T: Diện tích chắn nước theo phương ngang tàu T = 12(m): Mớn nước của tàu đầy hàng ⇒ A 1 = 212x12 =2544 (m 2 ) V 1 = 0.18 (m/s) : Vận tốc dòng chảy theo phương ngang tàu ⇒ Q ω = 0.59x2544.8x0.18 2 =48.63 (KN) Theo phương dọc: N ω = 0.59 x A t x V t 2 A t = B t x T: Diện tích chắn nước theo phương dọc tàu T = 12(m): Mớn nước của tàu đầy hàng ⇒ A t = 27.5x12 = 330 (m 2 ) V t =1.8 (m/s) : Vận tốc dòng chảy theo phương dọc tàu ⇒ Q ω = 0.59x330x1.8 2 = 630.83 (KN) a.3. Tổng tải trọng do gió và dòng chảy tác dụng lên tàu Bảng : Kết quả tính tải trọng do gió và dòng chảy Phương tác dụng Tải ngang tàu (KN) Tải dọc tàu (KN) Tải trọng Không hàng Đầy hàng Không hàng Đầy hàng Do gió Do dòng chảy Gió + Dòng chảy 2367.03 13.38 2380.41 2518.8 48.63 2567.43 699.95 173.48 873.43 358.74 630.83 989.57 b. Tải trọng tựa tàu THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 59 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Tải trọng phân bố q do tàu đang neo đậu ở bến tựa trên công trình dưới tác động của gió, dòng chảy được xác đònh như sau : d l tot Q 1,1q = b.1. Trường hợp tàu không hàng Q tot = 2380.41(KN): Lực ngang do tác động tổng hợp của gio, dòng chảy. l d =87m : Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình.(chiều dài thành tàu) ( theo phụ lục 1 trang 13 hướng dẫn đồ án công trình bến ) )/(1.30 87 41.2380 1.1 mKNq ==⇒ b.2. Trường hợp tàu đầy hàng Q tot = 1435.7 (KN): Lực ngang do tác động tổng hợp của gió, dòng chảy l d =109m : Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình (chiều dài thành tàu) ( theo phụ lục 1 trang 13 hướng dẫn đồ án công trình bến ) )/(9.25 43.2567 1.1 109 mKNq ==⇒ Nhận xét: Trường hợp tàu không hàng, thành phần của lực tựa tàu lớn hơn trường hợp tàu đầy hàng nên ta chọn lực tựa tàu trong trường hợp tàu không hàng để làm tải trọng tính toán (so sánh với lực va). c. Tải trọng va tàu, chọn thiết bò đệm Khi tàu cập vào công trình bến cảng thì động năng va của tàu được xác đònh theo công thức : 2 2 vD q E × = ψ D = 62500 (T): Lượng nước của tàu tính toán. ψ = 0.65: Hệ số lấy theo bảng 30 trang 21- hướng dẫn đồ án công trình bến. v=0.097(m/s): Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu, lấy theo bảng 29 trang20-HD đồ án công trình bến. )(12.191 2 097.062500 65.0 2 KJE q = × ×=⇒ ⇒ Chọn thiết bò đệm : LMD - 400H - 2000L(CL1)(Tài liệu Pi-TYPE FENDERS - SUMITOMO - Trang 12)  Thành phần vuông góc với mép bến của lực va khi tàu cập vào công trình: Xác đònh căn cứ vào trò số động năng va tàu: ⇒ F q = 32 (T) = 320 (KN) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 60 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH  Thành phần song song với mép bến của lực va khi tàu cập vào công trình được xác đònh theo công thức: F n = µF q µ : Hệ số ma sát, phụ thuộc vào vật liệu lớp mặt của thiết bò đệm Lớp mặt là cao su: µ = 0.5 ⇒ F n = 0.5x32 = 16 (T) = 160 (KN) d. Tải trọng tác dụng lên công trình do lực kéo dây neo, chọn bích neo tàu Lực neo S được xác đònh theo công thức sau: βα CosSinn tot Q S ×× = Q tot : Lực ngang do tác động tổng hợp của gió, dòng chảy n: Số lượng bích neo làm việc (Lấy theo bảng 2-7 trang 38-công trình bến) α , β : góc nghiêng của dây neo (Lấy theo bảng 2-8 trang 38-công trình bến) Hình chiếu lực neo S lên các phương THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 61 S V S q S S n β α ĐƯỜNG MÉP BẾN CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Bảng : Kết quả tính toán lực neo: Trạng thái tàu Q tot (KN) α(độ) β(độ) n (cái) S(KN) Tàu đầy hàng 2380.41 30 20 6 844.4 Tàu không hàng 2567.43 30 40 6 1117.2 Hình chiếu lực neo S lên các phương:  Theo phương vuông góc với mép bến : S q = n tot Q  Theo phương song song với mép bến : S n = S × Cos α × Cos β  Theo phương thẳng đứng: S v = S × Sin β Bảng : Kết quả tính toán S Q , S n , S v Trạng thái tàu Q tot (KN) S( KN) S q (KN) S n (KN) S v (KN) Tàu đầy hàng 2380.41 844.4 369.7 687.2 288.8 Tàu không hàng 2567.43 1117.2 427.9 741.2 718.1 Lực căng lớn nhất của một dây neo: 1117.2(KN) Tra bảng 11-4, trang 355- Công trình bến ⇒ Chọn bích neo loại: J125 e. Phân phối lực ngang do tàu 50.000DWT tác dụng lên công trình e.1. Xác đònh chiều dài tính toán các cọc e.1.1. Chiều dài chòu uốn của cọc Chiều dài chòu uốn của cọc được xác đònh sơ bộ theo công thức: dη 0 L uốn L += L o : Chiều dài tự do của cọc d = 0,7 (m): Đường kính ngoài của cọc η = 5 ÷ 10: Hệ số phụ thuộc vào đất nền (đất yếu) ⇒ Chọn η = 10 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 62 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Bảng : Kết quả tính toán chiều dài chòu uốn của cọc Hàng cọc L o (m) L u (m) Hàng cọc A Hàng cọc B Hàng cọc C Hàng cọc D Hàng cọc E Hàng cọc F Hàng cọc G Hàng cọc H 14.640 14.575 15.535 14.636 13.596 12.613 11.492 10.645 21.640 21.575 22.535 21.636 20.596 19.613 18.492 17.645 e.1.2. Chiều dài chòu nén của cọc Chiều dài chòu nén của cọc được xác đònh theo công thức : L nén = L o + 7 P EF 3 10 − × L o : Chiều dài tự do của cọc E = 3.6 × 10 6 (T/m 2 ) : Modun đàn hồi của vật liệu cọc F : Diện tích mặt cắt ngang của cọc F = (0.35 2 -0.24 2 )3.14 = 0.204 (m 2 ) P= 180.2 (T): Sức chòu tải của cọc theo đất nền Bảng : Kết quả tính toán chiều dài chòu nén của cọc Hàng cọc L o (m) L nén (m) Hàng cọc A Hàng cọc B Hàng cọc C Hàng cọc D Hàng cọc E Hàng cọc F Hàng cọc G Hàng cọc H 14.640 14.575 15.535 14.636 13.596 12.613 11.492 10.645 14.643 14.578 15.538 14.639 13.599 12.616 11.495 10.648 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 63 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH e.1.3. Diện tích qui đổi và đường kính qui đổi của cọc: F L L F n u qd . = Trong đó: Fqd- diện tích qui đổi của cọc (m 2 ) Lu- chiều dài chòu uốn của cọc(m) Ln- chiều dài chòu nén của cọc (m) F- diện tích thực của cọc ( m 2 ) 14.3 4F D qd = Bảng tính diện tích qui đổi và đường kính qui đổi của cọc: Lu Ln Fth Fqd Dqd 21,6 14,6 0,385 0,569 0,851 21,6 14,6 0,385 0,570 0,852 22,5 15,5 0,385 0,558 0,843 21,6 14,6 0,385 0,569 0,851 20,6 13,6 0,385 0,583 0,862 19,6 12,6 0,385 0,599 0,873 18,5 11,5 0,385 0,619 0,888 17,6 10,6 0,385 0,638 0,902 e.2.2. Sơ đồ phân phối lực tác dụng lên một phân đoạn: Sơ đồ phân phối lực va: THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 64 C Y X F q = 32.0T T F n = 16.0T CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Sơ đồ phân phối lực neo 3. Tải trọng do cần trục tác dụng lên công trình a. Theo phương dọc bến: Sơ đồ tải trọng cần trục tác dụng vào khung dọc p lực lớn nhất lên 1 bánh xe là : 37.5T b. Theo phương ngang bến: - Áp lực max lên một chân khi cẩu: P max chân = 300T ⇒ Áp lực max tác dụng lên một bánh xe khi cẩu: P 0 = 8 300 = 37.5 (T) - Độ vươn phía trước kể từ tim ray ngoài: 35 (m) - Độ vươn phía sau kể từ ray trong: 22 (m) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 65 C Y X S q = 42.79 T S n = 74.12T CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH - Khoảng cách 2 ray : 18.0 (m) - Sức nâng: 30-50(T) Sơ đồ tính toán áp lực lên chân cần trục P tương ứng (1 chân) P max (1 chân)= 300T - Áp lực lên một chân còn lại (P tương ứng ) Sơ đồ dời lực về tâm O P tương ứng (1 chân) P max (1 chân)= 300T Sau khi dời lực 50T về O, tại O xuất hiện lực 50T chia đều cho 4 chân, moment M sẽ gây nên áp lực nén lên 2 chân A và áp lực kéo lên 2 chân B THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 66 [...]... NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 71 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH MOMENT 2-2: DIARAM ( TOHOPBAO) ELEMENT FORCES SHELL ELEMENT STRESSES – SOLIDS: S11 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 72 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH ELEMENT STRESSES – SOLIDS: S22 ELEMENT STRESSES – SOLIDS: S33 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 73 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH 4.4 TÍNH TOÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP 4.4.I ĐẶC TRƯNG... trình 4.2 SƠ ĐỒ TÍNH :(khung không gian của cầu chính ) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 69 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH 4.3 TÍNH TOÁN NỒI LỰC KHÔNG GIAN BẰNG SAP2000: Ta có một số biểu đồ tiêu biểu sau đây: MOMENT 3-3 DIAGRAM(TOHOPBAO) ELEMENT FORCES FRAMES SHEAR2-2 DIAGRAM (TOHOPBAO) ELEMENT FORCES FRAMES THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 70 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH TORSION... dụng lên khung ngang tính toán Cần trục SSG mỗi chân cần trục gồm 8 bánh, khoảng cách giữa các bánh xe 1.2m THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 67 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH 4.1.3 CÁC TRƯỜNG HP TẢI TRỌNG 1 TRƯỜNG HP LỰC NEO TÁC DỤNG VÀO CÔNG TRÌNH: Sn Sv 2 TRƯỜNG HP LỰC VA TÁC ĐỘNG VÀO CÔNG TRÌNH : Fq Fn THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 68 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH 3 CÁC TRƯỜNG... -7.915 -7.867 -7.890 85 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH 1 Số liệu tính toán: Bản có chiều dày 35cm, cấu tạo như hình vẽ: Cấu tạo bản BÊTÔNG NHỰA DÀY 6cm BẢN BÊTÔNG 35cm Xét ô bản có giá trò nội lực lớn nhất để tính (xem bản kết quả )  Moment theo phương cạnh ngắn: Mmax = 12.3 Tm Mmin = -13.84 Tm  Moment theo phương cạnh dài : Mmax = 6.72 Tm Mmin = -7.9 Tm 2 Kết quả tính BTCT bản a Theo phương cạnh... 8.065(cm2) 2800 ⇒ Đặt theo cấu tạo φ14a200, AII (Fa = 9.234cm2) Fa µ = b.h 0 × 100%= 9.234 100 × 30 × 100% = 0.308% THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 87 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH BỐ TRÍ THÉP BẢN 4.5 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN MỞ RỘNG VẾT NỨT (TÍNH THEO TTGHII) Tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt cần đảm bảo bề rộng vết nứt: at < [at] = 0.25(mm) Bề rộng khe nứt của cấu kiện BTCT được xác đònh... trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn Chiều rộng cánh dầm đưa vào tính toán là: bc = b + 2.c1 Trong đó: c1 là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau: + Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm : 0.5400 = 200(cm) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 75 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH + Một phần sáu nhòp tính toán của dầm : 1 (450) = 75 (cm) 6 + Chín lần chiều cao bản cánh:... CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 77 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH DAMDOC161 DAMDOC171 DAMDOC171 DAMDOC251 DAMDOC251 0.5 0 0.5 0 0.5 -0.962 -0.541 -0.541 -0.526 -0.526 -27.410 -27.199 -27.199 -27.438 -27.438 -25.998 -26.145 -12.875 -36.752 -23.967 1137 1147 1147 957 957 Từ kết quả giải nội lực cho ra kết quả như sau: Mmax =50.3 Tm Mmin = -39Tm Qmax = 27.4 T 1 Tính toán cốt thép dọc a Tiết diện chòu moment... cm THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 78 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Cánh nằm trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn Chiều rộng cánh dầm đưa vào tính toán là: bc = b + 2.c1 Trong đó: c1 là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau: + Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0.5380 = 190(cm) + Một phần sáu nhòp tính toán của dầm : 1 (500) = 83.33 (cm) 6 + Chín lần chiều... -137.01 -137.01 M3 Ton-m -110.827 -69.093 -59.589 -46.332 FrameElem Text 1047 1047 1057 1057 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 81 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Từ kết quả giải nội lực cho ra kết quả như sau: Mmax =202.2 Tm Mmin = -116.3 Tm Qmax = 143.3 T 1 Tính toán cốt thép dọc a Tiết diện chòu moment âm (ở gối): M = 116.3 Tm = 11630000 (Kgcm) Cánh nằm ở vùng chòu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng cánh... trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn Chiều rộng cánh dầm đưa vào tính toán là: bc = b + 2.c1 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 82 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH Trong đó: c1 là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau: + Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0.5365 = 182.5(cm) + Một phần sáu nhòp tính toán của dầm : 1 (500) = 83.33 (cm) 6 + Chín lần chiều cao bản cánh: . CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU CHÍNH (BẾN TÀU 50.000DWT) 4.1. PHÂN TÍCH TẢI TRỌNG. 4.2. SƠ ĐỒ TÍNH :(khung không gian của cầu chính ) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 69 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN KẾT CẦU CẦU CHÍNH 4.3. TÍNH TOÁN NỒI LỰC