Đồ án thiết kế dầm I BTCT UST

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT Giáo viên hướng dẫn : Th.S Đoàn Tùng Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Tuyên MS: 9888.54 Phùng Minh Vũ MS: 2876.54 Đinh Tiến Vị MS: 8004.54 Lớp quản lý : 54KSGT Nhóm : 10 I. Số liệu thiết kế - Chiều dài nhịp tính toán: L = 38 m - Tổng bề rộng cầu: B = 16.5m - Bề rộng lan can: B clc = 2x0,5m - Bề rộng phần xe chạy: W =15.5 m - Số dầm: n = 7 - Kết cấu: bán lắp ghép - Khoảng cách các dầm: S = 2,4 m - Chiều dày lớp phủ mặt cầu: 75mm - Khoảng cách hẫng: S h = 1050 mm II. Căn cứ thiết kế 1. Chiều cao dầm chủ [A5.14.2.2] Chiều cao dầm chủ được xác định theo quy định về chiều cao tối thiểu như sau: min 0.045*hL 2. Chiều dày tối thiểu [A5.14.1.2] Cánh trên >= 50 mm Vách >= 165 mm Cánh dưới >= 125 mm 3. Chiều rộng bản cánh có hiệu [A4.6.2.6.1] Dầm trong: i b  " 1 4 nhịp có hiệu " 1 12 2 cs hb   "khoảng cách dầm chủ kề nhau" Dầm ngoài : 2 i e b b  " 1 8 nhịp có hiệu " 1 6 2 cs hb   "chiều rộng bản hẫng ". ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 2 4. Chiều dày bản mặt cầu. Chiều dày bản mặt cầu được xác định theo [A2.52.6.3-1], với bản là bê tông cốt thép thiết kế cho dầm đơn giản : 3000 30 s S h   Trong đó S là khoảng cách giữa hai dầm chủ kề nhau tính bằng mm. III. Sơ đồ tiết diện ngang Từ những căn cứ trên, theo số liệu thiết kế ta chọn tiết diện chữ I đúc sẵn có kích thước như hình vẽ: 800 1000200250 1800 80120150 600 200 300 200200 300 600 100100100100100 1. Kiểm tra tiết diện với các yêu cầu cấu tạo : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 3 - Chiều cao dầm chủ: h = 2000mm > min 0.045*hL = 0.045* 38000 = 1710 mm -> thỏa mãn. - Chiều dày: Cánh trên =200 mm > 50 mm Vách cánh =200 > 165 mm Cánh dưới = 250 > 125 mm -> thỏa mãn. 2. Chiều rộng bản cánh có hiệu: Dầm trong : i b  " 1 4 nhịp có hiệu = 1 4 .38000 = 9500 mm " 1 12 2 cs hb   = 1 12 200 600 2    = 2700 mm "khoảng cách dầm chủ kề nhau =2400 mm" Suy ra S c = 2400mm với dầm trong Dầm ngoài : 2 i e b b  " 1 8 nhịp có hiệu = 1 8 .38000 = 4750 mm" “ 1 6 2 cs hb   = 6*200+0,5.600 = 1500 mm” "chiều rộng bản hẫng 1050mm ". b e = 2400/2+1050 = 2250mm 3. Chiều dày bản mặt cầu. Chiều dày bản mặt cầu được xác định theo : 3000 30 s S h   = 2400 3000 180 30   mm -Thiên về an toàn sơ bộ ta chọn bản mặt cầu có chiều dài là h b =200mm -Trên mặt cầu bố trí 1 lớp phủ bê tông nhựa có chiều dày nhỏ nhất là 75mm, được bố trí sao cho tạo ra độ dốc ngang 2% sang hai bên lề đường. 4. Dầm ngang. Với chiều dài nhịp 38m ta chọn 7 dầm ngang cách nhau 6.3m. 2 dầm ngang ở hai đầu cầu có chiều cao bằng chiều cao dầm chủ, dầm ngang giữa cầu có chiều cao bằng 1.6m SƠ BỘ MẶT CẮT NGANG CẦU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 4 16500 1050 105024002400 7750500 7750 500 2400 24002400 2400 900 Vật liệu: Bª t«ng b¶n: f’ c = 30 Mpa Bª t«ng dÇm : f , c = 55 Mpa Cèt thÐp : f y = 400 Mpa Träng l-îng riªng :  Bª t«ng : 2400 kg/m 3  Líp phñ : 1875 kg/m 3 PHẦN I: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 1.1 Chọn chiều dày bản h min = 30 3000S = 2400 3000 30  =180mm Thiên về an toàn ta chọn h=200 1.2 Trọng lượng các bộ phận 1Kg=9.81N ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 5 Lan can có mặt cắt ngang như hình vẽ trên, diện tích 326510mm2, trọng lượng lan can coi như một tải trọng tập trung P b = 2400.10 -9 .9,81.326510 = 7,687 N/mm Lớp phủ mặt cầu dày 75mm W DW = 1875.10 -9 .9,81.75 W DW = 1.38.10 -3 N/mm2 Bản mặt cầu dày 200mm W S = 2400.10 -9 .9,81.200 W S = 4,709.10 -3 N/mm2 1.3 Tính toán nội lực bản mặt cầu Tính toán nội lực cho 1 mm bản theo phương dọc cầu. Dùng phương pháp dải bản. Coi bản như một dầm liên tục kê trên các gối cứng là các dầm chủ. Nội lực được tính bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng (dah) nội lực. +Sơ đồ: dầm liên tục kê trên gối cứng +Tải trọng: Lớp phủ mặt cầu, lan can, hoạt tải TA CÓ SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG 163 255 482 500 900 270 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 6 1.3.1 Do trọng lượng bản thân bản Do bản mặt cầu và bản hẫng Ws=4.709x10^-3 N/mm 1050 2400 2400 2400 R 200ws = W S .[(dt đah đoạn hẫng).L + (dt đah không hẫng) .S] R 200ws = 4,709.10 -3 [(1+0,635. 1050 2400 ).1050 + 0,3928.2400] = 10.75 N/mm M 200ws = W S .[( tung độ dah đoạn hẫng).L 2 + (tung độ dah không hẫng) .S 2 ] = 4,709.10 -3 .[(-0.5).1050 2 + 0] = -2595.83 Nmm/mm M 204ws = W S .[( tung độ dah đoạn hẫng).L 2 + (tung độ dah không hẫng) .S 2 ] ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 7 = 4,709.10 -3 .[(-0.246).1050 2 + 0,0772. 2400 2 ] = 816.81 Nmm/mm M 300ws = W S .[( tung độ dah đoạn hẫng).L 2 + (tung độ dah không hẫng) .S 2 ] = 4,709.10 -3 .[(0,135).1050 2 + (-0,1071). 2400 2 ] = -2204.09 Nmm/mm 1.3.2 Do lan can: (tác dụng lên sơ đồ dầm liên tục) 857 Pb= 7.68 N/mm 1050 2400 2400 2400 Tải trọng lan can coi như một lực tập trung có giá trị P b = 7.68 N/mm đặt tại trọng tâm của lan can. Xếp tải lên dah để tìm tung độ dah tương ứng. Tra bảng với: L = 1050-193 =857 mm R 200 b = P b .tung độ dah R 200 b = P b .(1+1,270.L/S) R 200 b = 11.163 N/mm M 200 b = P b .(tung độ dah).L M 200 b = P b. (-1,000).L M 200 b = -6581.76 Nmm/mm M 204 b = P b .(tung độ dah).L M 204 b = P b. (-0,4920).L M 204 b = -3238.23 Nmm/mm M 300 b = P b .(tung độ dah).L M 300 b = P b. (0,27).L M 300 b = 1777.08 Nmm/mm 1.3.3 Do lớp phủ mặt đường dày 75mm Ws=1.38x10^-3 N/mm 1050 2400 2400 2400 200 300 400 100 W DW =1,38.10 -3 Dùng bảng tra với: L = 1050-500 = 550 mm R 200 = W dw . [(diện tích dah đoạn hẫng).L+(diện tích dah không hẫng).S ] = 1,38.10 -3 [(1+0,635. 550/2400]. 550+0,3928.2400] = 2.1704 N/mm M 200 = W dw . (diện tích dah đoạn hẫng).L 2 = 1,38.10 -3 .(-0,500).550 2 = -208.73 Nmm/mm M 204 = W dw . [(diện tích dah đoạn hẫng).L 2 +(diện tích dah không hẫng). S 2 ] = 1,38.10 -3 .[(-0,2460).550 2 +0,0772.2400 2 ] = 510.95 Nmm/mm M 300 = W dw . [(diện tích dah đoạn hẫng).L 2 +(diện tích dah không hẫng).S 2 ] = 1,38.10 -3 .[(0,135).550 2 -0,1071. 2400 2 ] = -794.96 Nmm/mm ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 8 1.3.4 Xác định nội lực do hoat tải gây ra: Các tải trọng trục thiết kế là 145kN gồm 2 bánh xe và đặt cách nhau 1800mm theo phương ngang cầu. Khi tính phần bản hẫng, tim bánh xe đặt cách mép lan can một đoạn là 300mm. Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối: X = 1050-500-300 = 250 mm Chiều rộng bản có hiệu của bản chịu tải trọng bánh xe của bản mặt cầu đổ tại chỗ. Khi tính bản hẫng SW = 1140+0,833.X =1348.25 mm Khi tính mômen dương SW = 660+0,55.S =1980 mm Khi tính mômen âm SW = 1220+0,25.S =1820 mm Số làn xe thiết kế = Phần nguyên ( bề rộng xe chạy /3500 mm) N L = 15500 3500 = 4.42 Vậy số làn N L = 4 Hệ số làn xe m = 1.2 cho 1 làn xe m = 1 cho 2 làn xe m = 0.85 cho 3 làn xe m = 0.65 cho >3 làn xe a.Mô men âm tại tiết diện 200 do hoạt tải trên phần hẫng Chiều rộng làm việc của dải bản: SW=1348.25 mm Chất tải một làn xe m=1,2 1050 200 1600 1800 72.5 KN 72.5 KN 2400 2400 2400 M 200_LL = 1,2.72500.250 1348.25  = -13195.81 Nmm/mm b. Mômen dương lớn nhất do hoạt tải tại vị trí 204 Chiều rông làm việc của dải bản: SW=1980 mm + Chất tải một làn xe: m=1,2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 9 1050 100 200 300 400 DAH M 204 1800 72.5 KN 72.5 KN 2400 2400 Mômen dương lớn nhất là : M 204-LL1 =1,2.(0,204-0,0195).2400. 3 72,5.10 1980 =19456.36 Nmm/mm + Chất tải hai làn xe: Hệ số làn xe là m=1 M 204_LL 2 =1.(0,2040-0.0195+0,0086-0,00165).2400. 72500 1890 =17625.55 Nmm/mm 1050 100 200 300 400 1800 72.5 KN 72.5 KN DAH M 204 1800 72.5 KN 72.5 KN 840 2400 2400 500 600 2400 2400 M 204_LL =max(M 204_LL_1 , M 204_LL_2 ) = M 204_LL_1 =19456.36 Nmm/mm c.Mômen âm lớn nhất tại gối 300 trong do hoạt tải 2400 2400 2400 1050 100 200 300 400 DAH M 300 1800 72.5 KN 72.5 KN 900 900 , Chiều rông làm việc của dải bản SW=1820 mm Chất tải một làn xe bất lợi hơn m=1.2 M 300_LL =1,2.(-0,1007-0,0781).2400. 72500 1820 = -20512.88 Nmm/mm ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 10 Ta có bảng sau: 1.3.5 Tổ hợp tải trọng Trạng thái giới hạn cường độ I Công thức tổng quát tính hiệu ứng do tải trọng gây ra M = η [γ DC .(M WS +M b ) + γ DW .M DW + γ ll .(1+IM).M ll ] Trong đó η= 1; γ DC = 1,25; γ DW = 1,5; γ ll =1,75 M 200 = 1.[1,25.(M 200-ws + M 200-b ) + 1,5. M 200-DW + 1,75.(1+IM).M 200-ll ] = 1.[1,25.(-2595.83-6581.76)+1,5.(-208.73)+1,75.1.25.( -13195.81) = -40650.92 Nmm/mm M 204 = 1.[1,25.(M 204-ws + M 204-b ) + 1,5. M 204-DW + 1,75.(1+IM).M 204-ll ] = 1.[1,25.(816.81-3238.23)+1,5.(510.95)+1,75.1.25.( 19456.36) = 40300.44 Nmm/mm M 300 = 1.[1,25.(M 300-ws + M 300-b ) + 1,5. M 300-DW + 1,75.(1+IM).M 300-ll ] = 1.[1,25.( -2204.09+1777.08)+1,5.( -794.96)+1,75.1.25.( -20512.88) = -46598.13Nmm/mm 1.4 Tính toán cốt thép chịu mômen dương 1.4.1 Bố trí cốt thép: Cường độ vật liệu là f ’ C =30MPa và f Y =400 MPa - Giả thiết dùng N 0 .15,d b =16 mm,A b =200 mm 2 - Lớp bảo vệ dày 25 mm - Mu=M204=40300.44Nmm/mm - Suy ra: h 0 = s 16 h 25 2  = 200 – 25 – 8 = 167 mm - Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo trong bê tông thường : J d = 0,9 d dương=0.9x167=150,3 mm Sơ bộ chọn diện tích cốt thép chịu kéo theo: A s = y 40300.44 0,745 f . 0,9.400.150,3 u d M j   mm 2 /mm Vậy chọn N 0 15 a250 (có A s = 0,8 mm 2 /mm) Tiết diện M ws M lancan M dw M ll 200 -2595.83 -6581.76 -208.73 -13195.81 204 816.81 -3238.23 510.95 19456.36 300 -2204.09 1777.08 -794.96 -20512.88 [...]... 2 chieu rong ban hang be = 2400 1 1 + Min { 38000 ; 6.200 + 200 ; 1050 } 8 2 2 be = 2250 mm */ diện tích tiết diện dầm : Dầm đơn giản dầm I : Ag = 580 000 mm2 20 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 250 200 1800 200 800 600 21 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC -Tiết diện liên hợp:... t i hai làn trở lên: 26 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC e = 0.6  de 550 = 0.6 + = 0,783 3000mm 3000 mgMEcat = mgMIcat *e mgMEcắt = 0,816.0,793 =0,65 Bảng tổng hợp kết quả tính toán hệ số phân ph i Dầm trong 1 làn chất mgSImômen t i mgSIcắt Dầm trong nhiều làn mgMImômen chất t i mgMIcắt Dầm biên1 làn chất mgSEmômen t i mgSEcắt Dầm biên... cấu tạo thép bản (không thể hiện cốt thép dầm) 16 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC No10a450 No15a225 200 25 25 No15a250 No10a175 PHẦN II: THIẾT KẾ DẦM CHỦ Số liệu ban đầu 17 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Quy trình : 22TCN-272-05 Nhịp tính toán : Ltt = 38 m Khổ cầu : B =... => thoả mãn Cánh dư i = 200mm > 125mm => thoả mãn 2.1.2 Tính toán đặc trưng hình học  chiều rộng bản cánh có hiệu : 19 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 1 nhip có hieu 4 1 bi ≤ 12.h c  bs 2 Khoang cach cac dam Dầm trong : 1 4 bi = Min { 38000 ; 12.200 + 1 200 ; 2400 } 2 bi = 2400 mm Dầm biên : 1 nhip co hieu 8 1 b 1050 be – i ≤ + 6.h c... 1800 mm Chiều dày lớp bêtông bảo vệ t i thiểu đ i v i cốt thép chủ là : 50 mm  chọn kích thước kh i dầm đúc 18 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 100 250 200 150 120 80 600 200 100 1800 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 600 + kiểm tra tiết diện v i các yều cầu cấu tạo _ chiều cao dầm chủ : h = 1800 mm > hmin = 0.045 x 38000 =1710mm => thoả mãn _ chiều dày : cánh trên =... ngang của hoạt t i đ i v i mômen uốn: V i 1 làn xe chất t i, hệ số phân ph i hoạt t i khi tính mômen dầm biên dùng phương pháp đòn bẩy: 25 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 0.5P 0.5P 600 1800 1050 550 2400 R Y2 1 Y1 Chiều d i cánh hẫng: de = 1050mm-500mm = 550mm 300mm  de  1700mm de = 550 mm (thoả mãn) Tung độ Dah dư i các bánh xe: y1 =... Khoảng cách dầm chủ : S = 2.4 m f c' = 55 Mpa Cường độ cốt thép vật liệu Bê tông dầm : thường : fy = 400 Mpa Kh i lượng riêng của thép : Ws = 7850 kg m3 Kh i lượng riêng của bêtông : Wc = 2400 kg m3 Kh i lượng riêng của lớp phủ mặt cầu : Wfws = 1875 kg m3 2.1 Lựa chọn tiết diện dầm chủ 2.1.1 Tiết diện dầm  dầm chủ chữ I, liên hợp, bán lắp ghép Chiều d i nhịp là 38m theo AASHTO ta chọn chiều cao dầm chủ... Tính toán n i lực không hệ số Hoạt t i do xe ôtô thiết kế và quy tắc xếp t i theo TCN3.6.1.3 Hoạt t i xe HL93 IM = 25 % Hệ số phân ph i - mgcắt = 0,82 - mgmômen = 0,73 T i trọng tác dụng lên dầm bao gồm: -DC: Trọng lượng tĩnh t i của các bộ phận kết cấu và liên kết -DW: Trọng lượng của các lớp mặt cầu và thiết bị - Hoạt t i HL93: + Xe t i (Truck) + Xe 2 trục (Tandem) + T i trọng làn (LN) Tiết diện 100... trong dầm đơn giản có dạng: 23 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 1 2.2.2 Hệ số phân ph i hoạt t i Lực xung kích : IM = 0,25 [ 3.6.2.2-1] Tham số độ cứng dọc: 2 Kg = n*  I g  Ag * eg  Tỉ số môdun đàn h i : n = 55 =1,354 30 Mômen quán tính chính trung tâm của dầm chủ: Ig =2,34.1011 mm4 Diện tích dầm chủ: Ag = 580 000 mm2 Khoảng cách giữa...  Số dầm chủ Số dầm chủ = 7 (Thoả mãn) Tính hệ số phân ph i t i trọng cho dầm trong: V i một làn xe chất t i, phân ph i hoạt t i khi tính mômen dầm trong là: MgSImômen 0.4 0.3 S    S   Kg  = 0.06    *  * 3   4300mm   L   L * ts  Thay số v i S = 2400mm ts = 200 mm 0.1 L = 38000mm Kg = 5,6.1011 mm4 24 Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT . ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC Nhóm 10: Nguyễn Ngọc Tuyên - Đinh Tiến Vị - Phùng Minh Vũ 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT Giáo viên hướng. -> thỏa mãn. - Chiều dày: Cánh trên =200 mm > 50 mm Vách cánh =200 > 165 mm Cánh dưới = 250 > 125 mm -> thỏa mãn. 2. Chiều rộng bản cánh có hiệu: Dầm trong : i b. hưởng (dah) nội lực. +Sơ đồ: dầm liên tục kê trên gối cứng +Tải trọng: Lớp phủ mặt cầu, lan can, hoạt tải TA CÓ SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG 163 255 482 500 900 270 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ỨNG