THIẾT kế kết cấu NHỊP cầu bê TÔNG dự ỨNG lực

TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BM XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG Nhóm: 8 Họ và tên: Đ MSSV: 1111014016 Họ và tên: TRẦN TẤN TÀI MSSV: 1111014017 Ngành: Xây dựng cầu và đường 1. Đầu đề đồ án: THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC 2. Số liệu thiết kế: Chiều dài nhịp chính: L=31 m Bề rộng phần xe chạy: B=12 m Mặt cắt ngang dầm chủ: tiết diện chữ I Kết cấu nhịp: giản đơn Tải trọng thiết kế: HL – 93 Hình thức DƯL dầm chính: căng trước Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN – 272 – 05 3. Nhiệm vụ đồ án: - Thiết kế bố trí chung cho nhịp cầu. - Tính toán thiết kế lan can. - Tính toán thiết kế bản mặt cầu. 4. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 5. Ngày hoàn thành và nộp đồ án: PHẦN ĐÁNH GIÁ CỦA CBHD CB GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN …………………………………………… (ký và ghi rõ họ tên) …………………………………………… …………………………………………… …………………………………………… Nhóm 8 Page 1 Ø14a150 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn BÀI THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG - THIẾT KẾ LAN CAN I. Chọn kích thước và cấu tạo của lan can: - Chiều cao lan can: H = 865 mm - Chiều rộng lan can: B = 400 mm - Cường độ bê tông: f ” c = 30 Mpa - Cấp lan can thiết kế L – 3 - Lớp bê tông bảo vệ a = 30 mm - Đường kính cốt thép dọc: 12 mm - Đường kính cốt thép đai: 14 mm - Bước cốt đai: 150 mm Hình 1: Cấu tạo lan can. Hình 2: Bố trí thép trong lan can. Bảng I – 1: Bảng thong số hình học của lan can: B B 1 B 2 B 3 b 1 b 2 b 3 400 200 50 150 540 200 125 Nhóm 8 Page 2 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn II. KIỂM TOÁN LAN CAN: 1. Trọng lượng của lan can: Đối với tiết diện thay đổi ta qui đổi về tiết diện chữ nhật tương đương có diện tích bằng với diện tích ban đầu nhưng không làm thay đổi chiều cao. - Ta chia lan can làm 3 phần từ trên xuống: + Phần 1: Tiết diện của phần 1 được qui đổi như sau: P 1 = A 1 * γ bt = 0.225*0.54*25= 3.04 (kN/m) + Phần 2: Tiết diện của phần 2 được qui đổi như sau: Nhóm 8 Page 3 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn P 2 = A 2 * γ bt = 0.325*0.2*25= 1.63 (kN/m) + Phần 3: Tiết diện của phần 2 được qui đổi như sau: P 3 =A 3 * γ bt =0.4*0.125*25=1.25(kN/m) - Tổng trọng lượng của lan can: ⇒ P = P 1 + P 2 + P 3 = 3.04 + 1.63 + 1.25 = 5.92 (kN/m) 2.Điều kiện để kiểm toán lan can: Lan can thiết kế phải thỏa mãn điều kiện sau: R F t Và:Y H e Trong đó : R-tổng sức kháng cực hạn của lan can F t -lực va ngang của xe của lan can. Y-khoảng cách từ mặt cầu tới điểm đặt lực R H e -chiều cao lực va ngang của xe vào lan can phía trên mặt cầu. 3. Xác định sức kháng uốn của lan can: 3.1.Xác định lực va ngang của xe F t : Cầu được thiết kế cho đường có vận tốc cao với hỗn hợp các xe tải và các xe nặng > Tương ứng với mức thiết kế lan can thuộc mức L-3 Theo điều S.13.7.3.3 22 TCN-272-05, có : F t = 240KN H e (min)= 810mm Nhóm 8 Page 4 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn L t = 1070mm 3.2.Xác định tổng sửc kháng cực hạn của lan can: Theo điều 13.7.3.4.1 22 TCN272-05, sức kháng của lan can bê tông được xác định bằng phương pháp đường chảy như sau: + Đối với các va chạm trong một phần đoạn tường: 2 w 2 8 8 2 c c b w c t M L R M M H L L H     × = × + × +  ÷  ÷ −     Chiều dài tường tới hạn L c trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy phải lấy bằng: ( ) 2 w 8 2 2 b t t c c H M M H L L L M × + ×   = + +  ÷   + Đối với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối: 2 w 2 2 c c b w c t M L R M M H L L H     × = × + × +  ÷  ÷ −     Chiều dài tường tới hạn L c trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy phải lấy bằng: ( ) 2 w 2 2 b t t c c H M M H L L L M × + ×   = + +  ÷   Trong đó: R w - tổng sức kháng uốn của lan can bê tông. L c - chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy. L t - chiều dài phân bố lực va theo hướng dọc F t (mm), điều 13.7.3.3-1. M c - sức kháng uốn của tường theo phương đứng (N-mm/mm). M w - sức kháng uốn của tường theo phương ngang (N-mm/mm). Nhóm 8 Page 5 1 ' 339.12 420 10.34( ). 0.85 30 540 0.85 s y c A f a mm f b × × = = = × × × × TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn M b - sức kháng uốn phụ them của dầm cộng thêm với M w tại đỉnh tường (N-mm) M b =0. H- chiều cao lan can bê tông. 2.2.a. Sức kháng uốn theo phương ngang M w : - Ta chia lan can làm 3 đoạn:  Đoạn 1: Có: b 1 =540 mm. B 1 =225 mm. - Diện tích cốt thép chịu kéo: ( ) 2 2 2 . 3.14 12 3 339.12 4 4 s d A n mm π × × = × = × = Trong đó: A s - diện tích thanh cốt thép chịu kéo. n- số thanh cốt thép chịu kéo. d- đường kính thanh cốt thép. - Chiều cao hữu hiệu d e : Trong đó: A 0 - chiều dày lớp bê tông bảo vệ. d cdai - đường kính thanh thép đai. d cdoc - đường kính thanh thép dọc. B 1 - bề rộng đoạn 1. - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: Nhóm 8 Page 6 ( ) 1 0 . 12 225 30 14 175 2 2 cdoc e cdai A d d B d mm      ÷  ÷  ÷     = − + + = − + + = min 339.12 0.359% 540 175 ρ = = × 1 1 10.34 0.9 339.12 420 175 21770059.35( . ) 2 2 s y e w a M b A f d N mm φ      ÷  ÷     = × × × − = × × × − = ( ) 1 10.34 12.37 0.836 a c mm β = = = ( ) ( ) ' 1 0.05 0.05 0.85 28 0.85 30 28 0.836 7 7 c f β = − − = − − = TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn Trong đó: b 1 - chiều rộng vùng bê tông chịu nén của đoạn 1. - Các kí hiệu giống như trên: Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén: Chiều cao vùng chịu nén quy ước: Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa ( Điều 5.7.3.3.1 22TCN-272-05 ) 12.37 0.071 0.42 175 e c d = = < Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu (Điều 5.7.3.3.1 22TCN-272-05) ' min min 1 30 0.03 0.03 0.214% 420 c y s e f f A b d ρ ρ × = × = = Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT - Sức kháng uốn của tường đoạn 1 theo phương ngang: Trong đó: φ - hệ số kháng uốn, φ = 0.9 a -chiều cao vùng bê tông chịu nén. Nhóm 8 Page 7 ( ) 2 2 2 3.14 12 2 226.08 4 4 s d A n mm π × × = × = × = ( ) 2 0 . 12 325 30 14 275 2 2 cdoc e cdai A d d B d mm      ÷  ÷  ÷     = − + + = − + + = 2 ' 226.08 420 18.62 . 0.85 30 200 0.85 s y c A f a mm f b × × = = = × × × × ( ) ( ) ' 1 0.05 0.05 0.85 28 0.85 30 28 0.836 7 7 c f β = − − = − − = TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn A s - diện tích cốt thép chịu kéo. d e - khoảng cách từ thớ chịu nén đến cốt thép chịu kéo.  Đoạn 2: Có: b 2 = 200 mm. B 2 = 325 mm. - Diện tích côt thép chịu kéo: Trong đó: A s - diện tích cốt thép chịu kéo. n- số thanh cốt thép chịu kéo. d- đường kính thanh cốt thép. - Chiều cao hữu hiệu d e : Trong đó: A 0 - chiều dày lớp bê tông bảo vệ. d cdai - đường kính thanh thép đai. d cdoc - đường kính thanh thép dọc. B 2 - bề rộng đoạn 2. - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: Trong đó: b 2 - chiều rộng vùng bê tông chịu nén đoạn 2. - Các ký hiệu giống như trên. Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén: Nhóm 8 Page 8 2 2 18.62 0.9 226.08 420 275 22705399.79( . ) 2 2 s y e w a M b A f d N mm φ      ÷  ÷     = × × × − = × × × − = ( ) 1 18.62 . 0.836 22.27 a c mm β = = = TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn Chiều cao vùng chịu nén quy ước: Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu (Điều 5.7.3.3.1 22TCN-272-05) 22.27 0.081 0.42 275 e c d = = < Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu (Điều 5.7.3.3.1 22TCN-272-05) ' min min 1 30 0.03 0.03 0.214% 420 c y s e f f A b d ρ ρ × = × = = min 226.08 0.41% 200 275 ρ = = × Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT - Sức kháng uốn của tường đoạn 2 theo phương ngang: Trong đó: φ - hệ số kháng uốn, φ = 0.9. a- chiều cao vùng bê tông chịu nén. A s - diện tích cốt thép chịu kéo. d e - khoảng cách từ thớ chịu nén đến bê tông chịu kéo.  Đoạn 3: Có: b 3 = 125 mm. B 3 = 400 mm. Nhóm 8 Page 9 ( ) 3 0 12 400 30 14 350 2 2 cdoc e cdai d d B A d mm      ÷  ÷  ÷     = − + + = − + + = ( ) 2 2 2 3.14 12 1 113.04 4 4 s d A n mm π × × = × = × = 3 ' 113.04 420 14.89 . 0.85 30 125 0.85 s y c A f a mm f b × × = = = × × × × ( ) ( ) ' 1 0.05 0.05 0.85 28 0.85 30 28 0.836 7 7 c f β = − − = − − = ( ) 1 14.89 . 0.836 17.81 a c mm β = = = TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths. Nguyễn Văn Sơn - Diện tích cốt thép chịu kéo: . Trong đó: A s - diện tích cốt thép chịu kéo. n- số thanh cốt thép chịu kéo. d- đường kính thanh cốt thép. - Chiều cao hữu hiệu d e : . Trong đó: A 0 - chiều dày lớp bê tông bảo vệ. d cdai - đường kính thanh thép đai. d cdoc - đường kính thanh thép dọc. B 3 - bề rộng đoạn 3. - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: Trong đó: b 3 - chiều rộng vùng bê tông chịu nén của đoạn 3. - Các ký hiệu giống như trên. Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén: Chiều cao vùng chịu nén quy ước: Nhóm 8 Page 10 [...]... minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn + Đối với các va xô tại đầu tường hoặc mối nối: - Ta có: Rw= 299.433kN > Ft=240kN (THỎA) Y=865mm > He=810mm (THỎA) KẾT LUẬN: LAN CAN ĐỦ ĐIỀU KIỆN CHỊU LỰC THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Tiêu chuẩn thiết kế: 272 TCN-272-05 - Số lượng dầm chủ: 6 dầm - Khoảng cách dầm chính: 2150 mm - Bề rộng phần xe chạy: 12000 mm - Số làn xe thiết kế: 3 làn -... Tính dẻo: cho các thiết kế thông thường và các chi tiết theo đúng 22TCN272-05 D - Tính dư thừa: cho các mức dư thông thường R Nhóm 8 =1 Page 21 =1 TThuyết minh đồ án cầu bê tông - GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn Tầm quan trọng cho các cầu điển hình I =1 → hệ số điều chỉnh tải trọng: • Hệ số điều chỉnh TTGH SD: = D R I = 1 = D R I = 1 Hệ số làn: - Số làn thiết kế: 3 làn - Hệ số làn thiết kế: Hệ số làn 1 làn... Page 26 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn y1 y3 a.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế: - Diện tích đường ảnh hưởng: y1 =0.053 m; y2=0.379 m; y3=0.5 m; y4= 0.379 m; y5=0.053 m ω =2*(0.053+0.379)*0.72/2= 0.311 m2 - Moment dương: MLLtruck3+=p+*ω =54.64*0.311= 17 kNm/m y1 y2 a.3 Trường hợp ba làn xe thiết kế: Nhóm 8 Page 27 y4 y5 TThuyết minh đồ án cầu bê tông - GVHD: Ths Nguyễn Văn... TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn y1 y3 b.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế: - Diện tích đường ảnh hưởng: y1 =0.053 m; y2=0.379 m; y3=0.5 m; y4= 0.379 m; y5=0.053 m ω =2*(0.053+0.379)*0.72/2= 0.311 m2 - Moment dương: MLLtruck3-=p-*ω =57.29*0.311= 17.82 kNm/m y1 Nhóm 8 Page 30 y2 y4 y5 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn b.3 Trường hợp ba làn xe thiết kế: - Do nằm... số kháng uốn, φ = 0.9 a- chiều cao vùng bê tông chịu nén As- diện tích cốt thép chịu kéo de- khoảng cách từ thớ chịu nén đến bê tông chịu kéo Tổng sức kháng uốn theo phương ngang: ⇒ M w H w = ∑ M wi × bi = (21770059.35 + 22705399.79 + 14637073.7) = 59112532.84 ( N mm ) Bảng I-2: bảng tính giá trị MwHw: Nhóm 8 Page 11 TThuyết minh đồ án cầu bê tông Phân đoạn bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn Chiều Diện... kế: 3 làn - Bề rộng lan can: 2x400 mm - Bề rộng toàn cầu: 12800 mm - Chiều dài nhịp: 31000 mm - Trọng lượng bê BT: 2500 Kg/m3 - Cường độ BT: 32 Mpa - Cường độ chảy dẻo thép: 420 Mpa - Trọng lượng BT Asphan: 2250 Kg/m3 - Lớp BT bảo vệ trên: 60 mm - Lớp BT bảo vệ dưới: 30 mm + Số liệu thiết kế bản mặt cầu: Nhóm 8 Page 20 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn  Lớp BT Asphan: 50 mm ... = 225 −  30 + ÷ = 188 ( mm ) 2 ÷ 2   59112532,84 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn A0- chiều dày lớp bê tông bảo vệ dcdai- đường kính thanh thép đai B1- bề rộng đoạn 1 - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: As × f y 1.026 × 420 a= = = 16.9(mm) ' 0.85 × f c × b 0.85 × 30 ×1 Trong đó: b- chiều rộng vùng bê tông chịu nén Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén: β1 = 0.85 − ( ) 0.05 ' 0.05... làn m= 1 3 làn m= 0.85 Lớn hơn 3 làn m= 0.65 Lực xung kích IM: Cấu kiện IM (%) Mối nối bản mặt cầu -Tất cả các giới hạn Tất cả các cấu kiện khác Nhóm 8 Page 22 75 TThuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn -Trạng thái giới hạn mỏi và giòn 15 -Tất cả các trạng thái giới hạn khác 25 I BẮT ĐẦU TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU: i Xác định chiều dày bản mặt cầu: + Khoảng cách giửa các dầm chính: S= 2150... 30 + ÷ = 288 ( mm )  2 ÷ 2    Trong đó: A0- chiều dày lớp bê tông bảo vệ dcdai- đường kính thanh thép đai B2- bề rộng đoạn 2 Nhóm 8 Page 14 TThuyết minh đồ án cầu bê tông - GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn Chiều cao vùng bê tông chịu nén: As × f y 1.026 × 420 a= = = 16.9(mm) ' 0.85 × f c × b 0.85 × 30 ×1 Trong đó: b- chiều rộng vùng bê tông chịu nén Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén: β1 = 0.85 − ( ) 0.05... ÷ = 363 ( mm ) 2  2   Trong đó: A0- chiều dày lớp bê tông bảo vệ dcdai- đường kính thanh thép đai B3- bề rộng đoạn 3 - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: As × f y 1.026 × 420 a= = = 16.9(mm) ' 0.85 × f c × b 0.85 × 30 ×1 Trong đó: b- chiều rộng vùng bê tông chịu nén Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén: Nhóm 8 Page 16 TThuyết minh đồ án cầu bê tông β1 = 0.85 − GVHD: Ths Nguyễn Văn Sơn ( ) 0.05 ' 0.05 . HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG Nhóm: 8 Họ và tên: Đ MSSV: 1111014016 Họ và tên: TRẦN TẤN TÀI MSSV: 1111014017 Ngành: Xây dựng cầu và đường 1. Đầu đề đồ án: THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC 2 chính: căng trước Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN – 272 – 05 3. Nhiệm vụ đồ án: - Thiết kế bố trí chung cho nhịp cầu. - Tính toán thiết kế lan can. - Tính toán thiết kế bản mặt cầu. 4. Ngày giao nhiệm. F t =240kN (THỎA) Y=865mm > H e =810mm (THỎA) KẾT LUẬN: LAN CAN ĐỦ ĐIỀU KIỆN CHỊU LỰC THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Tiêu chuẩn thiết kế: 272 TCN-272-05 - Số lượng dầm chủ: 6 dầm - Khoảng