THIẾT KẾ LAN CAN

Trang 1

CHƯƠNG II THIẾT KẾ LAN CAN

II.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ LAN CAN

Chiều cao tường bê tông:

Hw = 865 mm Cường độ bê tông :

f’c = 30 Mpa Cường độ chảy của thép :

fy = 420 Mpa Bảng thông số hình học của lan can:

II.2 TÍNH TOÁN LAN CAN

Trọng lượng bản thân lan can

Chia tường thành 3 phần tại 3 vị trí thay đổi tiết diện như hình

vẽ:

- Tọa độ trọng tâm lan can

Trọng lượng lan can:

Diện tích mặt cắt ngang lan can:

Trang 2

S lc  ( 180  535 )  ( 280  255 )  ( 380  75 )  196200mm2  0 196200m2

Trọng tâm của mặt cắt lan can

380 75

180 280

380 75 37 5 73066500 3

) 202.5 255

280 ( ) 597.5 535

180

380 75 190 24078000 3

) 140 255 280 ( ) 90 535

180

mm Slc

Sy

196200

24078000



mm Slc

Sx

196200

73066500



Trọng lượng của lan can: PDB = 0.196200 x 24 = 4.709 kN

Điều kiện kiểm toán :

Lan can thiết kế phải thỏa mãn các điều kiện sau:

R ≥ Ft

Y ≥ He

Trong đó:

R : tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can

Ft : lực va ngang của xe vào lan can

Y : chiều cao của điểm đặt R về phía trên mặt cầu

He : chiều cao đặt lực va ngang của xe về phía trên mặt cầu

Xác định các số liệu tính toán:

- Mức thiết kế lan can cấp L3

=> Ft = 240 KN

Trang 3

=> Hemin = 810 mm => Lt = 1070 mm Xác định tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can R:

Sức kháng của hệ lan can chính là sức kháng của tường bê tông R = Rw

-Xác định sức kháng của tường bê tông:

a Đối với các va xô trong một phần đoạn tường :

Được xác định bằng phương pháp đường chảy như sau:

2

c c

M *L 2

w

Rw : tổng sức kháng của tường lan can

Lc : chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy;

Lt : chiều dài phân bố của lực va Ft theo phương dọc ;

Mb : sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với Mw tại đỉnh tường

Mw : sức kháng uốn của tường theo phương đứng;

Mc : sức kháng uốn của tường theo phương ngang;

Hw : chiều cao của tường bê tông ;

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỐT THÉP GỜ BÊ TÔNG

*GHI CHÚ:

Lớp bê tông bảo vệ : 50 mm;

Đường kính thanh cốt thép dọc là 10 mm ;

Trang 4

Đường kính thanh cốt thép đai là 14 mm ; Bước thanh cốt đai là 100 mm (đối với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối)

Bước thanh cốt đai là 225 mm (đối với một phần đoạn tường)

a.1 Tính toán sức kháng uốn của tường theo phương đứng

* ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 1:

Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b1:

As = 3**102/4 = 235.62 mm2

Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b1:

ds = 180 – (50+14+10/2) = 111 mm

Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 1:

a=As*fy/(0.85*f’c *b)

a= 235.62*420/(0.85*30*535) = 7.25 mm

Hệ số: 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

Chiều cao vùng chịu nén quy ước

c= a/1 = 7.25/0.836 = 8.68 mm

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 1:

42 0 0.078 111

68 8





s

e d

c d

c

=> ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu cho tiết diện 1:

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd 0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

535 * 180 0.245%

62 235



=> ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT

Trang 5

Khả năng chịu lực của tiết diện theo phương thẳng đứng Mw1H1:

* * * *

2

w n s y s

a

 

 là hệ số kháng uốn,  =0.9;

As là diện tích cốt thép chịu kéo;

ds là khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trong tâm cốt thép chịu kéo;

a là chiều cao vùng bê tông chịu nén

Mw1H1 = 0.9*235.62*420*(111 – 7.25/2) = 9563093.41 N.mm

Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b2 :

As = 2* * 102/4 = 157.08 mm2

ds = (180+380)/2 – (50 +14+10/2) = 211 mm

a=As*fy/(0.85*f’c*b)

a = 157.08*420/(0.85*30*255) = 10.15 mm

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 10.15/0.836 = 12.14 mm

42 0 0.058 211

14 12





s

e d

c d

c

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd

0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

% 22 0 280

* 255

08 157



Trang 6

w n * * *s y s 2

a

 

Mw2H2 = 0.9*157.08*420*(211-10.15/2) = 12227146.58 N.mm

*ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 3:

As = *102/4 = 78.54 mm2

ds = 380 - (50+14+10/2) = 311 mm

a=As fy/(0.85*f’c*b)

a= 78.54*420/(0.85*30*75) = 17.25 mm

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 17.25/0.836 = 20.64 mm

42 0 0.066 311

64 20





s

e d

c d

c

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd

0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

Trang 7

% 276 0 380

* 75

54 78



w * n * * *s y s 2

a

 

Mw3H3 = 0.9*78.54*420*(311 – 17.25/2) = 8976954.58 N.mm

Vậy: Sức kháng uốn của tường theo phương đứng là:

MwH = ∑ MwiHi = 30767194.57 N.mm BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ MwH : Phân

đoạn

gờ bê

tông

Chiều

cao phân

đoạn bi

(mm)

Diện tích cốt thép

As

(mm2)

Chiều cao có hiệu d (mm)

b f

f A a

c

y s

' 85 0



(mm)

MwiHi = *As *fy *(d-a/2)

(N.mm)

MwH = ∑M (N.mm)

30767194.57

a.2.Tính toán sức kháng uốn của tường theo phương ngang (tính trên 1m dài theo

phương dọc cầu) :

* Bước thanh cốt đai là 100 mm (đối với các va chạm tại đầu tường hoặc

tại mối nối)

As = (1000/100)*142*/4 = 1539.38 mm2

ds =180 – (50 +14/2) = 123 mm

Trang 8

a=Asfy/(0.85*f’cb)

a= 1539.38*420/(0.85*30*1000) = 25.35 mm

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 25.35/0.836 = 30.34 mm

42 0 0.25 123

30.34





s

e d

c d

c

=> ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT

' min 0.03* c

y

f f

min = As/(b*d)

0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

1000 * 180 0.86%

38 1539



Tính khả năng chịu lực của tiết diện theo phương ngang như sau:

c n * * *s y s 2

a

 

Mc1 = 0.9*1539.38*420*(123- 25.35/2)mm = 64195.24 KN.mm

As = (1000/100)*142*/4 = 1539.38 mm2

Trang 9

d = (180+380)/2 – (50 +14/2) = 223 mm

a=As*fy/(0.85*f’c *b)

a = 1539.38*420/(0.85*30*1000) = 25.35 mm

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 25.35/0.836 = 30.34 mm

42 0 0.14 223

34 30





s

e d

c d

c

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd

0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

% 55 0 280

* 1000

38 1539



* * *

2

c n s y s

a

 

Mc2 = 0.9*1539.38*420*(223 – 25.35/2) = 122383.82 KN.mm

As = (1000/100)*142*/4 = 1539.38 mm2

Trang 10

ds = 380 - (50+14/2) = 323 mm

a=Asfy/(0.85*f’c *b)

a= 1539.38*420/(0.85*30*1000) = 25.35 mm;

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 25.35/0.836 = 30.34 mm

42 0 0.09 323

30.34





s

e d

c d

c

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd

0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

% 405 0 1000

* 380

38 1539



* * *

2

c n s y s

a

 

Mc3 = 0.9*1539.38*420*(323 – 25.35/2) = 180572.40 KNmm

Vậy: sức kháng uốn của tường theo phương ngang Mc :

Trang 11

M c (M ci b i) /H w

Mc = (64195.24 *535 + 122383.82 *255 + 180572.40 *75)/865 = 91439.60 KN.mm

BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ Mc

Phân

đoạn gờ

bê tông

Chiều

cao

phân

đoạn bi

(mm)

Diện tích cốt thép As (mm2)

Chiều cao

có hiệu d (mm)

b f

f A a

c

y s

' 85 0



(mm)

* * *

2

a

M  A f d 

(KN.mm)



(KN.mm)

91439.60

*Bước thanh cốt đai là 225 mm (đối với một phần đoạn tường)

As = (1000/225)*142*/4 = 684.17 mm2

ds =180 – (50 +14/2) = 123 mm Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 1:

a=Asfy/(0.85*f’cb) a= 684.17 *420/(0.85*30*1000) = 11.27 mm

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(fc’-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 11.27/0.836 = 13.48 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 1:

123 0.11 0.42

13.48





s

e d

c d c

=> ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd

Trang 12

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

% 38 0 180

* 1000

684.17



















2

a d f A M

M c  n  s y s

Mc1 = 0.9*684.17*420*(123- 11.27/2) = 30352.63 KN.mm

As = (1000/225)*142*/4 = 684.17 mm2

d = (180 + 380)/2 – (50 + 14/2) = 223 mm

a=Asfy /(0.85*f’c *b)

a = 684.17*420/(0.85*30*1000) = 11.27 mm

Hệ số 1 = 0.85 - 0.05*(fc’-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 11.27/0.836 = 13.48 mm

42 0 0.06 223

48 13





s

e d

c d

c

' min 0.03* c

y

f f

min = A/bd

Trang 13

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

% 244 0 280

* 1000

684.17



* * *

2

c n s y s

a

 

Mc2 = 0.9*684.17*420*(223 – 11.27 /2) = 56214.22 KN.mm

As = (1000/225)*142*/4 = 684.17 mm2

ds = 380 - (50+14/2) = 323 mm

a=Asfy/(0.85*f’cb)

a= 684.17*420/(0.85*30*1000) = 11.27 mm

Hệ số 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836

c= a/1 = 11.27/0.836 = 13.48 mm

323 0.04 0.42

48 13





s

e d

c d c

Trang 14

' min 0.03* c

y

f f

min = As/bd

0

'

0.214 420

30

* 03 0

* 03

y

c

f f

% 18 0 1000

* 380

17 684



* * *

2

c n s y s

a

 

Mc3 = 0.9*684.17*420*(323 – 11.27/2) = 82075.81 KN.mm

Vậy: sức kháng uốn của tường theo phương ngang Mc :



Mc = (30352.63 *535 + 56214.22 *255 + 82075.81 *75)/865 = 42461.23 KN.mm

BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ Mc

Phân

đoạn gờ

bê tông

Chiều

cao

phân

đoạn bi

(mm)

Diện tích cốt thép As (mm2)

Chiều cao

có hiệu d (mm)

b f

f A a

c

y s

' 85 0



(mm)

* * *

2

a

M  A f d 

(KN.mm)



(KN.mm)

42461.23

a Đối với các va chạm tại giữa tường:

Trang 15

 

2

b w

c

8*H* M M H

L

Trong đó: H là chiều cao tường

42461.23

7 30767194.5 0

0.865

* 8 2

1070 2

1070 L

2



























 Vậy sức kháng của tường lan can là :

2

c c

b w

M *L 2

w       H 

561143.13 865

1074.67

* 42461.23 7

30767194.5

* 8 0

* 8 1070 -1074.67

*

2

2 R

2































Bảng tính toán giá trị Rw

Do không có dầm đỉnh nên M b  0

b Đối với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối:

2

c

H * M M H

Lc

91439.60

7 30767194.5 0

865 2

1070 2

1070 L

2

























































w

2 c c w

b t

L M H M M L -2L

2

Rw

865

1294.79

* 91439.60 7

30767194.5 0

1070 -1294.79

* 2

2 R

2































Bảng tính toán giá trị Rw

Trang 16

(mm) (KNmm) (KNmm/m) (Nmm) (mm) (KN)

I 3 KIỂM TOÁN LAN CAN

R ≥ 240 KN (1)

Y ≥ 810 mm (2)

KẾT LUẬN: Lan can thỏa mãn ĐK_chịu lực.

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	770,5 KB