THIẾT KẾ LAN CAN

THIẾT KẾ LAN CAN

Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn CHƯƠNG II THIẾT KẾ LAN CAN II.1 . THÔNG SỐ THIẾT KẾ LAN CAN Chiều cao tường bê tông: H w = 865 mm Cường độ bê tông : f’ c = 30 Mpa Cường độ chảy của thép : f y = 420 Mpa Bảng thông số hình học của lan can: A B b 1 b 2 b 3 180 380 535 255 75 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: SVTH: Phạm Văn Tý 1 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn 22 196200.0196200)75380()255280()535180( mmmS lc ==×+×+×= Trọng tâm của mặt cắt lan can 380 75 180 280 535255 ( ) 3 730665005.3775380)202.5255280()597.5535180( mmSx =××+××+××= ( ) 3 2407800019075380)140255280()90535180( mmSy =××+××+××= mm Slc Sy Xc 122.7 196200 24078000 === mm Slc Sx Yc 372.4 196200 73066500 === Trọng lượng của lan can: P DB = 0.196200 x 24 = 4.709 kN Điều kiện kiểm toán : Lan can thiết kế phải thỏa mãn các điều kiện sau: R ≥ F t Y ≥ H e Trong đó: R : tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can F t : lực va ngang của xe vào lan can Y : chiều cao của điểm đặt R về phía trên mặt cầu H e : 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 => F t = 240 KN SVTH: Phạm Văn Tý 2 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn => He min = 810 mm => L t = 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 = R w -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 b w c t w M *L 2 R 8*M 8*M *H 2*L - L H w    = + +  ÷ ÷    R w : tổng sức kháng của tường lan can L c : chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy; L t : chiều dài phân bố của lực va F t theo phương dọc ; M b : sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M w tại đỉnh tường M w : sức kháng uốn của tường theo phương đứng; M c : sức kháng uốn của tường theo phương ngang; H w : 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 ; SVTH: Phạm Văn Tý 3 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn 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: A s = 3*π*10 2 /4 = 235.62 mm 2 Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b1: d s = 180 – (50+14+10/2) = 111 mm Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 1: a=A s *f y /(0.85*f’ c * b) a= 235.62*420/(0.85*30*535) = 7.25 mm Hệ số: β 1 = 0.85-0.05*(f’ c -28)/7 = 0.836 Chiều cao vùng chịu nén quy ước c= a/β 1 = 7.25/0.836 = 8.68 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 1: 42.00.078 111 68.8 <=== se 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 ρ ≥ ρmin = A s /b d 0 0 ' 0.214 420 30 *03.0*03.0 == y c f f %245.0 180*535 62.235 min == ρ => ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT SVTH: Phạm Văn Tý 4 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn Khả năng chịu lực của tiết diện theo phương thẳng đứng M w1 H 1 : * * * * 2 w n s y s a M H M A f d ϕ ϕ   = = −  ÷   φ là hệ số kháng uốn, φ =0.9; A s là diện tích cốt thép chịu kéo; d s 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 M w1 H 1 = 0.9*235.62*420*(111 – 7.25/2) = 9563093.41 N.mm * ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 2: Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b2 : A s = 2* π* 10 2 /4 = 157.08 mm 2 Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b2: d s = (180+380)/2 – (50 +14+10/2) = 211 mm Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 2: a=A s *f y /(0.85*f’c*b) a = 157.08*420/(0.85*30*255) = 10.15 mm Hệ số β 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836 Chiều cao vùng chịu nén quy ước c= a/β 1 = 10.15/0.836 = 12.14 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 2: 42.00.058 211 14.12 <=== se d c d c => ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu cho tiết diện 2: ' min 0.03* c y f f ρ ≥ ρmin = A s /b d 0 0 ' 0.214 420 30 *03.0*03.0 == y c f f %22.0 280*255 08.157 min == ρ SVTH: Phạm Văn Tý 5 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn => ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT Khả năng chịu lực của tiết diện theo phương thẳng đứng M w2 H 2 : * * * 2 w n s y s a M H M A f d ϕ ϕ   = = −  ÷   φ là hệ số kháng uốn, φ =0.9; A s là diện tích cốt thép chịu kéo; d s 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 M w2 H 2 = 0.9*157.08*420*(211-10.15/2) = 12227146.58 N.mm *ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 3: Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b3 : A s = π*10 2 /4 = 78.54 mm 2 Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b3: d s = 380 - (50+14+10/2) = 311 mm Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 3: a=A s f y /(0.85*f’ c *b) a= 78.54*420/(0.85*30*75) = 17.25 mm Hệ số β 1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836 Chiều cao vùng chịu nén quy ước c= a/β 1 = 17.25/0.836 = 20.64 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 3: 42.00.066 311 64.20 <=== se d c d c => ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu cho tiết diện 3: ' min 0.03* c y f f ρ ≥ ρmin = A s /bd 0 0 ' 0.214 420 30 *03.0*03.0 == y c f f SVTH: Phạm Văn Tý 6 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tơng GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn %276.0 380*75 54.78 min == ρ => ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT Khả năng chịu lực của tiết diện theo phương thẳng đứng M w2 H 2 : * * * * 2 w n s y s a M H M A f d ϕ ϕ   = = −  ÷   φ là hệ số kháng uốn, φ =0.9; A s là diện tích cốt thép chịu kéo; d s là khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trong tâm cốt thép chịu kéo; a là chiều cao vùng bê tơng chịu nén M w3 H 3 = 0.9*78.54*420*(311 – 17.25/2) = 8976954.58 N.mm Vậy: Sức kháng uốn của tường theo phương đứng là: M w H = ∑ M wi H i = 30767194.57 N.mm BẢNG TÍNH TỐN GIÁ TRỊ M w H : Phân đoạn gờ bê tơng Chiều cao phân đoạn b i (mm) Diện tích cốt thép A s (mm 2 ) Chiều cao có hiệu d (mm) bf fA a c ys '85.0 = (mm) M wi H i = φ * A s * f y * (d-a/2) (N.mm) M w H = ∑φM (N.mm) 1 535 235.62 111 7.25 9563093.41 30767194.57 2 255 157.08 211 10.15 12227146.58 3 75 78.54 311 17.25 8976954.58 a.2.Tính tốn 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) * ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 1: Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b1: A s = (1000/100)*14 2 *π/4 = 1539.38 mm 2 Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b1: d s =180 – (50 +14/2) = 123 mm SVTH: Phạm Văn Tý 7 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 1: a=A s f y /(0.85*f’ c b) a= 1539.38*420/(0.85*30*1000) = 25.35 mm Hệ số β1 = 0.85-0.05*(f’ c -28)/7 = 0.836 Chiều cao vùng chịu nén quy ước c= a/β1 = 25.35/0.836 = 30.34 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 1: 42.00.25 123 30.34 <=== se 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 ρ ≥ ρ min = A s /(b*d) 0 0 ' 0.214 420 30 *03.0*03.0 == y c f f %86.0 180*1000 38.1539 min == ρ => ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT Tính khả năng chịu lực của tiết diện theo phương ngang như sau: * * * 2 c n s y s a M M A f d ϕ ϕ   = = −  ÷   φ là hệ số kháng uốn, φ =0.9; A s là diện tích cốt thép chịu kéo; d s 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 M c1 = 0.9*1539.38*420*(123- 25.35/2)mm = 64195.24 KN.mm * ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 2: Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b2 : A s = (1000/100)*14 2 *π/4 = 1539.38 mm 2 Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b2: SVTH: Phạm Văn Tý 8 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn d = (180+380)/2 – (50 +14/2) = 223 mm Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 2: a=A s *f y /(0.85*f’ c *b) a = 1539.38*420/(0.85*30*1000) = 25.35 mm Hệ số β1 = 0.85-0.05*(f’c-28)/7 = 0.836 Chiều cao vùng chịu nén quy ước c= a/β1 = 25.35/0.836 = 30.34 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 2: 42.00.14 223 34.30 <=== se d c d c => ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu cho tiết diện 2: ' min 0.03* c y f f ρ ≥ ρmin = A s /bd 0 0 ' 0.214 420 30 *03.0*03.0 == y c f f %55.0 280*1000 38.1539 min == ρ => ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT Tính khả năng chịu lực của tiết diện theo phương ngang như sau: * * * 2 c n s y s a M M A f d ϕ ϕ   = = −  ÷   φ là hệ số kháng uốn, φ =0.9; A s là diện tích cốt thép chịu kéo; d s 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 M c2 = 0.9*1539.38*420*(223 – 25.35/2) = 122383.82 KN.mm * ĐỐI VỚI TIẾT DIỆN 3: Diện tích cốt thép ở phân đoạn gờ b3 : SVTH: Phạm Văn Tý 9 MSSV: 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc. Nguyễn Văn Sơn A s = (1000/100)*14 2 *π/4 = 1539.38 mm 2 Chiều cao có hiệu ở phân đoạn gờ b3: d s = 380 - (50+14/2) = 323 mm Chiều cao khối ứng suất tương đương của phân đoạn gờ 3: a=A s f y /(0.85*f’ c *b) a= 1539.38*420/(0.85*30*1000) = 25.35 mm; Hệ số β1 = 0.85-0.05*(f’ c -28)/7 = 0.836 Chiều cao vùng chịu nén quy ước c= a/β1 = 25.35/0.836 = 30.34 mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa cho tiết diện 3: 42.00.09 323 30.34 <=== se d c d c => ĐK_Hàm lượng tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu cho tiết diện 3: ' min 0.03* c y f f ρ ≥ ρmin = A s /bd 0 0 ' 0.214 420 30 *03.0*03.0 == y c f f %405.0 1000*380 38.1539 min == ρ => ĐK_Hàm lượng tối thiểu: ĐẠT Khả năng chịu lực của tiết diện theo phương thẳng đứng M w2 H 2 : Tính khả năng chịu lực của tiết diện theo phương ngang như sau: * * * 2 c n s y s a M M A f d ϕ ϕ   = = −  ÷   φ là hệ số kháng uốn, φ =0.9; A s là diện tích cốt thép chịu kéo; d s 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 M c3 = 0.9*1539.38*420*(323 – 25.35/2) = 180572.40 KNmm SVTH: Phạm Văn Tý 10 MSSV: 1070926 [...]... 1070926 Thuyết minh đồ án cầu bê tông GVHD: Msc Nguyễn Văn Sơn Bảng tính toán giá trị Rw Lt Mb Mc (mm) (KNmm) (KNmm/m) 1070 0 91439.60 I 3 KIỂM TOÁN LAN CAN MwH (Nmm) 30767194.57 Lc (mm) 1294.79 Rw (KN) 273.74 R ≥ 240 KN (1) Y ≥ 810 mm (2) KẾT LUẬN: Lan can thỏa mãn ĐK_chịu lực SVTH: Phạm Văn Tý 16 MSSV: 1070926 ... w H ) Lt Lc = +  ÷ +  2  2 Mc   ÷ ÷  Trong đó: H là chiều cao tường Lc = 1070 + 2 1070 2 8 * 0.865( 0 + 30767194.57  +  2  42461.23   )  =1074.67 mm    Vậy sức kháng của tường lan can là :   M *L2  2 Rw =  8*M b + 8M w H + c c ÷ ÷ Hw   2*L c - L t   2 42461.23 * 1074.67 2   Rw = 8 * 0 + 8 * 30767194.57 +  865  2 * 1074.67 - 1070    = 561143.13   N Bảng