Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL

Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL nội dung Số LIệU THIếT Kế - Chiều dài toàn dầm - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối - Khẩu độ tính toán Ltt = L-2.a =39-2.0,4 = 39,2 m - Tải trọng thiết kế - Mặt xe chạy - Dải phân cách - Lề ngời - Lan can - Tổng bề rộng cầu B = 7+2.0,25+2.1,5+2.0,5 = 11,5 m - Dạng kết cầu nhịp - Dạng mặt cắt - Vật liệu kết cấu inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 L = 40 m a = 0,4 m + Hoạt tải HL-93 + Tải trọng ngời 3kPa B1 =7 m B2 = 0,25 m B3 =1,5 m B4 = 0,5 m Cầu dầm Super T BTCT DUL Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL - Công ngh ch to - Cp bê tông Cng trớc fc1 = 50 Mpa fc2 = 30 Mpa c = 2450 kg/m3 Dps = 15,2 mm fpu = 1860 Mpa fu = 620 Mpa fy = 420 Mpa 22TCN 272-05 Dm ch: Bn mt cu: - T trng bê tông - Loi ct thép DUL: Tao thép si xon ng kính - Cng chu kéo tiêu chuẩn - Thép thng:G60 - Quy trình thit k THIT K CU TO 2.1 La chn kích thc mt ct ngang cu - S lng dm ch - Khong cách gia dm ch - Phn cánh hng Sk = Nb =9 S = 2100 mm B ( N b 1) S 2.150 11,5.1000 ( 1) 2100 2.150 = = 2800mm 2 - Cu to bn mt cu Chiu dy trung bình ca bn Lp bê tông asphalt Lp phòng nc Lp bê tông bo v Lp mui luyn hf =200 mm t1 =50 mm t2 =10 mm t3 = 20 mm t4 = 20 mm /2 M/C L/2 1/2 M/C é? U D? M C? T KH? C 1300/2 1300/2 L?p mui luy?n 20mm L?p ch?ng th?m 10mm L?p bờ tụng b?o v? 20mm L?p ph? asphalt 50mm 2% 2.2 Thit k dm ch inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 1/10 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Chiu cao dm Super T Chiu cao bu di Chiu cao vút di Chiu cao vút Chiu cao sn Chiu cao cánh dm B rng bu dm di B rng ca sn B rng bn cánh Kích thớc vút Chiu cao ton dm inh Tun Anh H H h6 h5 h4 h2 h3 h1 b1 b1 b4 b5 b3 b6 b7 b2 b8 Vh Vb h Kt cu xõy dng K49 1800 800 210 50 300 75 1065 100 700 900 80 226 100 578 904 2060 100 25 25 2000 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Lck Ldac on ct khc on dm c 800 1300 mm mm Tim gối Tạo nhám đổ bê tông đầu dầm Vát góc 50x50 Btríu dm Super T Tính toán đặc trng hình học dầm super T, hệ số phân bố tải trọng 3.1 Tính toán đặc trng hình học mặt cắt dầm Super T Xét mt ct c trng gm: Mt ct gi x0 = m Mt ct cách gi dv x1 = 1,67 m Mt ct không dính bám x2 = m Mt ct không dính bám x3 = m Mt ct L/2 x4 = Ltt/2 = 39,2/2=19,6 m 3.1.1 Xét mặt cắt gi x0 Quy i tit din nhhình vẽ: bt0 b'1 bw0 Ta c: bt0 = 2060 mm inh Tun Anh h0 H' b8 h2 ht0 h1 b2 Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL hto = 100 mm bw0 = 979,91 mm Từ ta tính đợc DTHH mặt cắt gối Din tích mt ct: A0 = bt0.ht0+bw0.(H-ht0)=2060.100+979,91.(800-100) = 891937,5 mm2 Mô men tĩnh đáy dầm h H ' ht Sb = bt ht H ' t ữ+ ( H ' hto ) bw = 100 800 100 Sb = 2060.100 800 + ( 800 100 ) 979,91 = 394578125mm3 ữ Mô men tnh i vi thtrên dm ht H '+ ht + ( H ' hto ) bw = 2 100 800 + 100 St = 2060.100 + ( 800 100 ) 979,91 = 318971875mm3 2 St = bt ht Khong cách t trng tâ tit din n áy dm yb = Sb 394578125 = = 442,38mm A0 891937,5 Khong cách t trng tâm tit din n th dm yt = St 318971875 = = 357, 62 mm A0 891937, Mô men quán tính trục trung hòa Id ( H ' ht ) + b H ' h y H ' ht = h3 h = bt t + bt ht H ' t yb ữ + bw w0 ( t ) b0 12 12 ữ Id ( 800 100 ) + 1003 100 = 2060 + 2060.100 800 442,39 ữ + 979,91 12 12 2 2 800 100 12 4 +979,91 ( 800 100 ) 442,38 ữ = 0, 0489.10 mm = 0, 0489m 3.1.2 Xét mặt cắt cách gối đoạn dv Mt ct Super T c Quy i tit din nhhình v: inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL bt1 h1 b2 b1 H H H-h1 h2 ht1 b8 bw1 Ta c: bt1 = 2060 mm ht1 = 100 mm bw1 = 874,0809 mm H = 1800 mm Từ ta tính đợc DTHH nh sau: Din tích mt ct: A1 = bt1.ht1+bw1.(H-ht1)=2060.100+874,08.(1800-100) = 1691937,5 mm2 Mô men tĩnh đáy dầm h H ht1 Sb1 = bt1.ht1 H t1 ữ+ ( H ht1 ) bw1 = 100 1800 100 Sb1 = 2060.100 1800 + ( 1820 100 ) 874, 08 = 1623546875mm3 ữ 2 Mô men tĩnh thớ dầm ht1 H + ht1 + ( H ht1 ) bw1 = 2 100 1800 + 100 St1 = 2060.100 + ( 1800 100 ) 874, 08 = 1421940625mm3 2 St1 = bt1.ht1 Khong cách từ trọng tâm tiết diện đến đáy dầm yb1 = Sb1 1623546875 = = 959,58mm A1 1691937,5 Khong cách từ trọng tâm tiết diện đến thớ dầm yt1 = St1 1421940625 = = 840, 42mm A1 1691937,5 Mô men quán tính TTH inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL ( H ht1 ) h3 h H ht1 I d = bt1 t1 + bt1.ht1 H t1 yb1 ữ + bw1 + bw1 ( H ht1 ) yb1 ữ = 12 12 2 ( 1800 100 ) + 1003 100 = 2060 + 2060.100 1800 959,58 ữ + 874, 08 12 12 Id 1800 100 12 4 +874, 08 ( 1800 100 ) 959,58 ữ = 0,5045.10 mm = 0,5045m h2 b8 h3 Vb Vh ht2 3.1.3 Xét mt ct c trng x2,x3,x4 Quy i tit din nh hình v: H bw2 b4 hb2 h6 h5 h4 b5 b1 bb2 Ta c: bt2 = 1242,25 mm ht2 = 100 mm bw2 = 221,82 mm hb2 = 210 mm bb2 = 700 mm Tó ta tính đợc DTHH nh sau: Din tích mt ct: A2 = bt2.ht2+bw2.(H-hb2-ht2)+bb2.hb2= =1242,25.100+221,82.(1820-100-210) +700.210=601740 mm2 Mô men tĩnh đáy dầm h H ht1 hb h Sb = bt ht H t1 ữ+ ( H ht hb ) bw hb + + bb hb t = ữ 2 100 1800 100 210 210 Sb = 1242, 25.100 1800 = ữ+ ( 1800 100 210 ) 221,82 210 + ữ+ 700.210 2 Sb = 548470575mm3 Mô men tĩnh thớ dầm inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL St = bt ht ht1 H ht1 hb h + ( H ht hb ) bw ht + + bb hb H t ữ = ữ 2 St = 1242, 25.100 100 1800 100 210 210 + ( 1800 100 210 ) 221,82 100 + ữ+ 700.210 1800 ữ= 2 St = 534661425mm3 Khong cách từ trọng tâm tiết diện đến đáy dầm yb = Sb = 1740 = 911, 47 mm A2 Khong cách từ trọng tâm tiết diện đến thớ dầm yt = St 534661425 = = 888,53mm A2 601740 Mô men quán tính lấy TTH ( H ht hb ) + b H h h y H ht1 hb h + ht32 h I d = bt + bt ht H t yb ữ + bw w1 ( t1 b2 ) b2 b2 ữ 12 12 2 hb32 h +bb + bb hb yb b ữ = 12 Id 1003 100 = 1242, 25 + 1242, 25.100 1800 911, 47 ữ + 12 ( 1800 100 210 ) +221,82 12 1800 100 210 + 221,82 ( 1800 100 210 ) 911, 47 210 ữ + 2103 210 12 4 +700 + 700.210 911, 47 ữ = 0, 223.10 mm = 0, 223m 12 - Bng tng hp c trng hình hc mt ct dm: Mt ct A(m2) Sb(m3) St(m3) yb(m) yt(m) x0 0,8919 0,3945 0,319 0,4424 0,3576 x1 1,6919 1,6235 1,4219 0,9596 0,8404 x2 0,6017 0,5485 0,5347 0,9115 0,8885 x3 0,6017 0,5485 0,5347 0,9115 0,8885 x4 0,6017 0,5485 0,5347 0,9115 0,8885 3.2 H s ln S ln thit k: Theo d liu bi ta có b rng xe chy B = 7m Do vy s ln thit k l n=2 ln H s ln: Vi s ln thit k n = ln h s ln l m = 3.3 Phân b hot ti theo ln i vi mô men Cng chu nén ca bê tông lm dm: fc1 =50 Mpa Mô đunn hi ca dm: inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Id(m4) 0,0489 0,5045 0,0223 0,0223 0,0223 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL 0, 043. c f c'1 = 0, 043.2450 50 = 36872,5 Mpa Ecdam = Cng chu nén ca bê tông lm bn mt cu: fc2 = 30 Mpa Mô đunn hi ca bn mt cu: 0, 043. c f c'2 = 0, 043.2450 30 = 28561,31569 Mpa Ecban = 3.3.1 H s phân b hot ti i vi mô mentrong dm gia - Vi mt ln thiết kế chu ti 0,35 S g mg = ữ 910 0,25 S d 2ữ Ltt 0,35 2100 = ữ 910 0,25 2100.1820 ữ 38200 = 0, 2984 - Vi hai hoc nhiu ln thit k chu ti 0,6 g mg 0,125 S S d = ữ 2ữ 1900 Ltt 0,6 0,125 2100 2100.1820 = ữ ữ 1900 38200 = 0,5011 Chn giá tr cc i lm h s phân bmô men thit k ca dm gia gmg =max(gmg1 ;gmg2)=max(0,3023 ;0,5044) = 0,5011 - Kim tra iu kin áp dụng : H s phân b ngang c tính theo công thức thỏa mãn cáciu kin sau : S 1800 mm v S 3500 mm H 450 mm v H 1700 mm Ltt 6000 mm v Ltt 43000 mm Nb Kim tra ta thy H =1800 mm > 1700 mm = >Không thỏa mãn Vy áp dng phng pháp đòn bẩy - Phng pháp đòn bẩy : Hình vẽ : inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL 1800 1200 1800 1800 Xe thi?t k? T?i tr?ng ln S S y3' y1' y1' y2' Ta có : y1' = S 900 2100 900 = = 0,5714 S 2100 y2' = S 2.600 2100 1200 = = 0, 4286 S 2100 y3' = S 1800 2100 1800 = = 0,1429 S 2100 y4' = + Vi xe ti thit k : g HL = m.max y1' ữ, ( y3' + + y2' + y4' ) = g HL = 0,5714 + Vi ti trng ln Thiên v an ton coi ti trng ln theo phng ngang cu l ti trng trung gmglan = 1,2.1 = 1,2 3.3.2 H s phân b hot ti i vi mô men dầm biên - Vi mt ln thit k chu ti : Dùng phơng pháp đòn bẩy Hình vẽ : inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Bề rộng hữu hiệu: bv = bw Vậy: Mt ct bv 900 1.67 700 100 100 19.6 100 Chiều cao chịu cắt hữu hiệu: dv = 1,67 m Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo Góc nghiêng ứng suất nén chéo ứng suất cắt bê tông đợc xác định theo công thức TCN 5.8.2.9-1 Lực cắt nhân hệ số mặt cắt kiểm tra lực cắt x1 = 1,67 :Vu = VuCD1g Tại mặt cắt xét Vu = VuCD1g = 1432,4 kN Hệ số sức kháng: V = 0,9 ứng suất cắt bê tông 1,358 MPa v = > f c1 ' = 0,0266 Bảng TCN 5.8.3.4.2-1 thể giá trị cho mặt cắt có cốt thép ngang + Lục dọc DUL: Fps1 = 3937248 N + ứng suất thép DUL ứng suất bê tông xung quanh 0: 1193,152 MPa +Chiều dài truyền lực hữu hiệu thép DƯL : Lt=60.Dps=0,912 mm Mu = 2479,809 kN.m + Để xác định ứng biến thép dọc ta giả định thông số = 27 = -0.001695 Nên ứng biến tính theo công thức: inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Mu + 0,5.Vu cot g A ps1 f po dv x = E c Ac + E s As + E p A ps1 Ac :Diên tích bê tông phía chịu uốn dầm Ac = A1 h = 939965, 28mm H Tính lại giá trị ứng biến: 3,15 = 0, 0266 , f c Thông số ; x = 3,15.10 Tra bảng đợc = 27 ; = 5,116 Góc xiên ứng suất nén phù hợp với giả thiết tiếp tục sử dụng để tính toán + Sức kháng cắt danh định mặt cắt: Vc = 0, 083. f c,1 bv1.d v = 3553,846kN 9.1.2 Chọn cốt thép đai chống cắt + Để thuận lợi cho thi công chọn đờng kính cốt đai không đổi nhng khoảng cách thay đổi theo giảm lực cắt theo chiều dài dầm + Chọn cốt thép đai : Dctđ =16mm + Bớc cốt đai : Sctd + Nh diện tích cốt đai chịu cắt cự li Sctd : Ta có bảng tính nh sau: Mt ct bv mm 900 700 100 100 100 Sctd mm 100 150 200 250 250 Av mm2 127.015 148.185 28.226 35.282 35.282 1.67 19.6 Góc nghiêng cốt đai: = 1363,339 kN 9.2 Tính duyệt lực cắt theo TTGH cờng độ Cờng độ kháng cắt danh định mặt cắt x1 = 1,67 m inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Vn=Vc+Vs+VP= 3553,846+1363,339+0 = 4917,18 kN Cờng độ kháng cắt phải thỏa mãn điều kiện: Với ta có:Vr = 0,9.4917,18 = 4425,466 kN > Vu = 1432,4 kN =>> Đạt 9.3.Kiểm tra lại bố trí cốt đai Khoảng cách tối đa: Nội lực tính toán mặt cắt: i= ; Amaxi = if[Vui< (0,1.f1.bvi.dv),min(0,8.dv,0,6m),min(0,4.dv,0,3m) Mt ct 1.67 19.6 Vui kN 1554 1432.4 1336.6 1124 252.21 MuCD1g 0.1*fc1'*bv*dv kNm kN 7684.599 2479.81 5976.91 4289.61 853.8443 7834.22 853.8443 14667.1 853.8443 Smax mm 600 600 300 300 600 Chọn khoảng cách cốt đai: Mt ct Sc(mm) 100 1.67 150 200 250 19.6 250 9.4.Tính duyệt cốt thép dọc chịu xoắn Để mặt cắt không bị xoắn cốt thép dọc phải đợc bố trí cân xứng cho mặt cắt, khả chịu kéo cốt thép phần chịu kéo uốn cấu kiện có tính đến tr ờng hợp không phát huy hết cốt thép Phơng trình lực yêu cầu cốt thép dọc: 9.4.1.Tại mặt cắt kiểm tra lực cắt x1=1,67m M u1 Vu1 + 0,5Vs V p cot g d V T1 = v = 3431,507 N inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Diện tích cốt thép chịu mô men dơng : Aps1 = 3360 mm2 Lực dọc tơng đơng cốt thép Td1 = Fps1 = 3937,248 kN Kiểm tra : Td1> T1 =>> Đạt 9.4.2.Tại mặt cắt gối Với = 1726,704 KN Tại gối Vp =0 kN Lực dọc DUL: Vậy: =1694,424 KN Do đầu dầm cắt khấc không bố trí cốt thép DUL nên ta bố trí D32 dọc để chịu lực dọc chịu cắt D32 = 32 mm Diện tích thanh:= 804.2477 Diện tích cốt thép thờng chịu lực As phải đảm bảo điều kiện: Lực dọc tơng đơng cốt thép thờng: Td1 = As.fy T0 Vậy diện tích cốt thép thờng: Số lợng D32 tối thiểu: Chọn nD32.min = 8; As = nD32.AD32 = 8.804,2477 = 6433,982 mm2 Lực dọc tơng đơng Td1 = As.fy = 6433,982.420 = 2702,272 kN Kiểm tra: Td1= 2702,982 kN> T0 = 1694,424 kN =>> Đạt 10 Tính toán mặt cầu 10.1 Cấu tạo mặt cầu - Chiều dày bê tông mặt cầu: hf = 200 mm - Kiểm tra chiều dày tối thiểu S + 3000 2100 + 3000 = = 170 30 30 mm Ta thấy hf = 200mm > 170 mm => Đạt yêu cầu - Cấu tạo lớp phủ mặt cầu inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL + Lớp phủ asphalt 50mm + Lớp bê tông bảo vệ 20mm + Lớp chống thấm 10mm + Lớp mui luyện 20mm 10.2 Tính nội lực mặt cầu 10.2.1 Diện tích tiếp xúc vệt bánh xe Diện tích bánh xe có lốp đơn lớp kép giả thiết hình chữ nhật có chiều rộng B = 510mm chiều dài xác định theo công thức: L = 2, 28.103. (1 + IM ).P Trong đó: : Hệ số tải trọng hoạt tải =1,75 1+IM: Hệ số xung kích, 1+IM=1,25 P: áp lực bánh xe: Với xe tải thiết kế P =7250N - Với xe tải thiết kế ta tính đợc L = 361,6 mm 10.2.2 Tính nội lực hẫng 10.2.2.1 Tĩnh tải tác dụng Tĩnh tải tác dụng cho dải rộng m theo phơng ngang cầu + Do trọng lợng thân: DC1 = 1.hf.c = 1.0,2.2450=490 kg/m = 4,8 kN/m Tải trọng thân tải trọng rải chiều dài x1= 1,2 m nên ta có M DC1 = DC1.x12 =3,461 kNm + Do trọng lợng lan can: Theo số liệu tính phần trớc ta có DC2 = 383,5 kg/m = 3,762 kN/m Trọng lợng cho mét dài: DC2 = 3,762 kN Tải trọng lan can tải trọng tập trung có điểm đặt lực cách ngàm khoảng x2 = Sk +150- 0,5.500 = 1100 mm MDC2 = DC2.x2 = 3,762.1,1 = 4,138 kNm + Do gờ chắn bánh xe Tải trọng gờ chắn bánh không tác dụng lên cánh hẫng + Trọng lợng lớp phủ mặt cầu 1.(t1. + t2 + t3 + t4 ) = 226 kg/m = 2,22 kN/m Tải trọng lớp phủ mặt cầu tải trọng rải chiều dài x3 = 0,85 m inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL => M DW = DW x32 =0,801 kN.m 10.2.2.2 Hoạt tải tác dụng - Do tải trọng ngời đi: Quy tải trọng ngời tải trọng tập trung, lực tác dụng đặt tim lề ngời => Tải trọng ngời tác dụng bên phạm vi cánh hẫng - Do xe tải thiết kế: Không tác dụng lên cánh hẫng Vậy mô men tĩnh tải tác dụng ngàm: Trạng thái giới hạn cờng độ: M hÊ D = 1,25 M DC1 +1,25.MDC2+1,5 M DW =10,7 kNm Trạng thái giới hạn sử dụng: M hSD = M DC1 +M + M DW = 8,4 kNm DC2 10.2.3 Tính nội lực kê hai cạnh 10.2.3.1 Tĩnh tải tác dụng + Do trọng lợng thân DC= 1.hf.c = 1.0,2.2450=490 kg/m = 4,8 kN/m M DC = DC.S = 10 2,12 kNm => + Do lớp phủ mặt cầu 1.(t1. + t2 + t3 + t4 ) = M DW = 226 kg/m = 2,22 kN/m DW S = 10 0,978 kN.m => 10.2.3.2 Hoạt tải tác dụng Vì S=2100mm Md = 0,5.M0 = 25,718 kNm + Trạng thái giới hạn sử dụng: + MDW + m.(1+IM).LLd LL = 15,07 kNm - Mô men âm mặt cắt ngàm + Trạng thái giới hạn cờng độ M dSD = 0,5.(M DC M = p1.M DC + p M DW + m. n LLa (1 + IM ).LL =51,695 kNm = > Ma = 0,8.M0 = 41,36 kNm + Trạng thái giới hạn sử dụng M aSD = 0,8.(M + M + m.(1+IM).LL LL = 24,23 kNm DC DW a 10.3 Bố trí cốt thép cho mặt cầu 10.3.1 Bố trí cốt thép phía dới mặt cầu theo phơng ngang cầu Mặt cắt tính toán: + Chiều rộng: b = 1000mm + Chiều cao: h = hf=200mm - Sử dụng cốt thép thờng ASTM A706M D13có + Đờng kính = 12,7mm + Diện tích thanh: Av =129mm2 + Giới hạn chảy cốt thép: fy = 420Mpa - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ : 40mm inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL - Lợng cốt thép đợc chọn dựa vào mô men uốn nhịp TTGHCD có giá trị M umax = 25,718 kNm As = - Diện tích cốt thép cần thiết: M u max f yd s Trong đó: ds : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ chịu nén bê tông, ds =hf 40 = 200 - 40 = 160mm => As = 25,718.106 = 382,715mm 420.160 n= - Số cần thiết: A s 382,715 = = 2,97thanh Av 129 =>Chọn nd = @200mm, Với As = 5.129 = 645 mm2 Chọn bớc cốt thép sp = 200mm 10.3.2 Bố trí cốt thép phía mặt cầu theo phơng ngang cầu - Mặt cắt tính toán + Chiều rộng: b = 1000mm + Chiều cao: h = hf =200mm - Sử dụng cốt thép thờng ASTM A706M D16có: + Đờng kính = 15,9mm + Diện tích thanh: Av =199mm2 + Giới hạn chảy cốt thép: fy = 420Mpa - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là: 40mm - Lợng cốt thép đợc chọn dựa vào mô men uốn nhịp TTGHCD lấy giá trị lớn giá trị sau: + Mô men vị trí ngàm hẫng: Mngam = 10,7kN.m + Mô men vị trí gối kê hai cạnh: Mgoi = 41,36 kNmkN.m => Mumax = 41,36kN.m inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL As = - Diện tích cốt thép cần thiết: M u max f yd s' ' Trong đó: d s :Là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ chịu nén ' bê tông, d s = hf 40 = 200 - 40 = 160mm => As = 41,36.106 = 615,41mm 420.160 n= - Số cốt thép cần thiết: A s 615,41 = = 3,1thanh Av 199 ' =>Chọn ntr = @200mm Với A s =5.199 = 995 mm2 Chọn bớc cốt thép sp = 200mm 5D16@200 5D13@200 10.4 Kiểm toán theo TTGH Cờng độ 10.4.1 Công thức kiểm toán - Tính sức kháng mô men: a .M n = .A s f y d ữ Trong + :hệ số sức kháng = 0,9 + Mn: Mô men khánh danh định + As :Là diện tích cốt thép + d: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép mặt cắt inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL + a :Chiều cao vùng chịu nén bê tông: a = 1.c + c: Khoảng cách từ thớ chịu nén đến TTH - Kiểm toán theo TTGHCD Mr = Mn Mumax + :Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d tầm quan trọng khai thác xác định theo: = I D R 0.95 + I: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác I = 1,05 + D: H sliên quan đến tính dẻo D = 0,95 R = 0,95 R = 1,05 + R: H sliên quan đến tính d với liên tục + R: H sliên quan đến tính d với hẫng Vy: = 0.95 vi liên tục v = 1.05 vi bn hng - Kim tra hm lng ct thép c 0,42 d + Lng ct thép ti a: e As f c' = = 0,03 b.d fy + Lng ct thép ti thiu: 10.4.2 Tính cho mặt cắt chịu mô men dơng lớn - Mt ct chu mô men dng ln nht: Mt ct gia nhp ca s bn kê hai cnh có: Mumax = 25,718 kN.m - Mt ct kim toán l mt ct ch nht: + Chiu cao: h = ts = 200mm + B rng: b = 1000mm Gần đúng, thiên an toàn bỏ qua cốt thép chịu nén: As = Ta tính đợc: => c= a= As f y ' c 0,85 f 1000 = 945.420 0,85.30.1000 =10,623 mm a 10, 623 = 0,836 =12,71 mm (f = 0,85 0,05 Trong ó: Mô men kháng danh định: ' cs 28 ) = 0,85 0,05 ( 30 28) a M n = As f y d ữ = 41,9 kNm Mô men kháng tính toán: inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 = 0,836 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Mr = M n = 0,9.41,9 = 37,71 kNm Kiểm toán ta thấy: M > M u =0,95.25,718= 24,43 kNm r + Hàm lợng cốt thép tối đa: c 12,71 = = 0,08 < 0,42 d e 160 =>t + Hàm lợng cốt thép tối thiểu As 645 = = 0,004 b.d 1000.160 f c' 30 = 0,03 = 0,03 = 0,0021 fy 420 = => > =>t 10.4.3 Tính cho mặt cắt gối kê hai cạnh - Mô men dng ln nht ti mt ct gi: Mumax= 41,36kN.m - Mt ct kim toán l mt ct ch nht: + Chiu cao: h = hf= 200mm + B rng: b = 1000mm - Gần đúng, thiên an toàn, bỏ qua cốt thép chịu nén As = Từ ta tính đợc: => c= a= As f y = ' c 0,85 f 1000 995.420 = 0,85.30.1000 =16,39 mm a 16,39 = = 0,8361 19,61 mm Mô men kháng danh định: a M n = As f y d ữ = 63,44 kNm Mô men kháng tính toán: M = M n = 0,9.63,44 = 57,1 kNm r Kiểm toán ta thấy: Mr > M u =0,95.41,36= 39,29 kNm + Hàm lợng cốt thép tối đa: c 19,61 = = 0,122 < 0,42 d e 160 =>t + Hàm lợng cốt thép tối thiểu inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL As 995 = = 0,0062 b.d 1000.160 f c' 30 = 0,03 = 0,03 = 0,0021 fy 420 = => > =>t 10.4.3 Tính cho mt ct ngm ca bn hng - Mô men dng ln nht ti mt ct gi: Mumax= 10,7kN.m - Mt ct kim toán l mt ct ch nht: + Chiu cao: h = hf= 200mm + B rng: b = 1000mm - Gần đúng, thiên an toàn, bỏ qua cốt thép chịu nén As = Từ ta tính đợc: c= a= As f y ' c 0,85 f 1000 = 995.420 0,85.30.1000 =16,39 mm a = 19,61 mm => Mô men kháng danh định: a M n = As f y d ữ = 63,44 kNm Mô men kháng tính toán: M = M n = 0,9.63,44 = 57,1 kNm r Kiểm toán ta thấy: Mr > M u =1,05.10,7= 11,24 kNm + Hàm lợng cốt thép tối đa: c 19,61 = = 0,122 < 0,42 d e 160 =>t + Hàm lợng cốt thép tối thiểu As 995 = = 0,0062 b.d 1000.160 f c' 30 = 0,03 = 0,03 = 0,0021 fy 420 = => > =>t 10.5 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng - Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng kiểm toán nứt bêtông - Công thức kiểm tra: fct= 0,8.fr Trong đó: + fr: Cờng độ chịu kéo uốn bêtông inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL f r = 0,63 f cs' = 0,63 30 = 3,45MPa = > fr = 0,8.3,45 = 2,76 Mpa + fct: ứng suất kéo thớ mặt cắt nguyên - Nếu fct >0,8.fr, mặt cắt bị nứt Kiểm soát điều kiện hạn chế bề rộng vết nứt: Z f s fsa = ;0,6f y ữ 1/3 (d c A) Trong đó: + fs: Là ứng suất cốt thép chịu kéo nội lực tổ hợp tải trọng sử dụng gây + A: Là diện tích vùng bê tông chịu kéo có trọng tâm với cốt thép chịu kéo A + fy: Giới hạn chảy cốt thép thờng + dc: Là chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính từ tâm cốt thép đến thớ chịu kéo bê tông + Z: Là thông số bề rộng vết nứt Với cấu kiện môi trờng khắc nghiệt: Z = 23000N/mm Với cấu kiện môi trờng thông thờng: Z = 30000N/mm 10.5.1 Tính cho mặt cắt nhịp kê hai cạnh - Mô men uốn lớn mặt cắt nhịp sơ đồ kê hai cạnh có:M a = 15,07 kN.m - Mặt cắt kiểm toán mặt cắt chữ nhật: + Chiều cao: h = hf= 200mm + Bề rộng: b = 1000mm - Xác định fct: f ct = Ma 6.M a 6.15,07.106 y t = = = 2,26MPa Ig b.h 1000.2002 - Ta có: fct = 2,26MPa Mặt cắt cha nứt 10.5.1 Tính cho mặt cắt gối kê hai cạnh - Mô men uốn lớn mặt cắt nhịp sơ đồ kê hai cạnh có: Ma = 24,23kN.m - Mặt cắt kiểm toán mặt cắt chữ nhật: + Chiều cao: h = hf= 200mm + Bề rộng: b = 1000mm - Xác định fct: inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL f ct = Ma 6.M a 6.24,23.106 y t = = = 3,63MPa Ig b.h 1000.200 - Ta có: fct = 3,63MPa >0,8.fr = 0,8.3,45 = 2,76MPa =>Mặt cắt nứt Kiểm toán độ mở rộng vết nứt: Ta có: Chiều dày hữu hiệu từ thớ chịu nén tới trọng tâm lực kéo cốt thép chịu kéo de = hf dc = 200-40 = 160 mm Diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo A = 2.dc.sp = 2.40.200 = 16000 mm2 Thông số bề rộng vết nứt: với điều kiện bình thờng Z = 30000N/mm Từ ta tính đợc: Z ( dc A ) = 348,11Mpa ứng suất kéo cho phép cốt thép thờng trạng thái giới hạn sử dụng f s không đợc vợt giá trị sau: Z ;0,6f ữ y (d c A)1/3 = min(348,11;252) = 252 Mpa fsa = Hệ số quy đổi từ thép sang bê tông n= Es ED =7 Diện tích cốt thép quy đổi là: Aqs = As1.n = 1393,493 mm2 Xác định trục trung hòa: Trục trung hòa đợc xác định dựa vào phơng trình sau: Aqd ( d e y ) = sp y y Giải ta đợc: y = 11,34 mm Mô men quán tính quy đổi là: I tt = Aqd ( d e y ) + sp y3 = 3, 081.107 mm ứng suất cốt thép là: fs = n.M tt sp ( de y ) I tt =163,73 Mpa Ta thấy fs = 163,73 Mpa < fsa = 252 Mpa =>> Đạt 10.5.3 Tính cho mặt cắt ngàm hẫng - Mômen uốn mặt cắt ngàm hẫng: Ma = 8,4kN.m inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL - Mặt cắt kiểm toán mặt cắt chữ nhật: + Chiều cao: h =hf= 200mm + Bề rộng: b = 1000mm - Xác định fct: Ma 6.M a 6.8,4.106 f ct = y t = = = 1,26MPa Ig b.h 1000.2002 + - Ta có: fct = 1,26MPa Mặt cắt cha nứt - The End - inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 [...]... 3480 Diện tích cốt thép DUL bầu dầm tại mặt cắt gối Tọa độ trọng tâm cốt thép DUL bầu dầm tại gối(tính đến đáy dầm) Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm cốt thép đến thớ trên dầm Super T + Mặt cắt Ltt /2: x4 = 19,6 m inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Hng Ta S thanh n.y A 75 13 975 B 125 13 1625 C 175 12 2100 D 225 4 900 E 275 2 550 F 1740 2 3480 Diện tích cốt thép DUL bầu dầm... dng K49 Ko db2 Ltt/2 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL A 75 0 7 7 11 13 B 125 0 7 7 11 13 C 175 0 6 6 10 12 D 225 0 4 4 4 4 E 275 0 2 2 2 2 F 1740 2 2 2 2 Tọa độ các nhóm cốt thép dự ứng lực tính đến đáy dầm có đơn vị là mm Tính toạ độ trọng tâm cốt thép DƯL ở phần bầu dầm tại các mặt cắt + Mặt cắt trên gối x0 = 0 m Diện tích cốt thép DUL bầu dầm tại mặt cắt Diện tích cốt thép DUL thớ trên dầm tại... Tọa độ trọng tâm cốt thép DUL bầu dầm tại gối(tính đến đáy dầm) = 0 Tọa độ trọng tâm cốt thép thớ trên Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm cốt thép đến thớ trên dầm Super T = = 60mm + Mặt cắt dv: x1 = 1,67 m Hng A B C D E F inh Tun Anh Ta S thanh n.y 75 7 525 125 7 875 175 6 1050 225 4 900 275 2 550 1740 2 Kt cu xõy dng K49 3480 2 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Diện tích cốt thép DUL bầu dầm tại mặt... Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL -Dầm giữa +Giai đoạn cha liên hợp bản mặt cầu DCdc=1676,32 kg/m + Giai đoạn khai thác: Đã đổ bản bê tông mặt cầu DCg=DCdc+DCbmg+DClcg+DCvk+ DCvn=1681,5+1029+55,37+20,54=2781,23 kg/m DWg=479,6 kg/m - Dầm biên + Giai đoạn cha liên hợp bản bê tông mặt cầu DCdc=1676,32 kg/m +Giai đoạn khai thác: Đã đổ bản bê tông mặt cầu DCb=DCdc+DCbmb+DCgc+DClcb+... cắt ngang cốt thép DƯL có thể tính gần đúng: Apsg = 2 Mu 14667,126.106 = = 0,85 f pu 0,9.H 0,85.1860.0,9.1800 Apsg= 6101,37097 mm2 inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Apsg - Số tao cáp DƯL cần thiết theo công thức trên: ncg= Aps1 = 6084,53 = 47,152 140 - Vậy chọn nc=44 tao thép Dps=15,2mm - Diên tích thép DƯL trong dầm Aps=nc.Aps1=44*140 = 6160 mm2 5.2 Bố trí cốt thép DƯL... cốt thép DUL bầu dầm tại gối(tính đến đáy dầm) =150 mm Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm cốt thép DUL đến thớ trên dầm Super T mm + Mặt cắt không dính bám 1: x2 = 3 m Hng Ta S thanh n.y A 75 7 525 B 125 7 875 C 175 6 1050 D 225 4 900 E 275 2 550 F 1740 2 3480 Diện tích cốt thép DUL bầu dầm tại mặt cắt gối Tọa độ trọng tâm cốt thép DUL bầu dầm tại gối = 141.67 mm Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm cốt thép. .. 4.1.5 Lan can có tay vịn Phần thép có trọng lợng DCt = 16 kg/m Bó vỉa cao hB4 = 0,3 m Phần bê tông có trọng lợng inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL DCbt = B4.hB4.c = 0,5.0,3.2450 = 367,5 kg.m Tổng: DClc =DCt +DCbt = 383,5 kg/m -Gờ chắn:DCgc = B2.hB4.c = 0,25.0,3.2450 = 183,8 kg/m 4.1.6 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng Lớp bê tông asphalt t1=0,05m 1 = 2300kg... 2.2266E+11 2.2266E+11 - Mô đun đàn hồi của bê tông : Ecdầm=37239,4 Mpa - Mô đun đàn hồi của thép : Ep=197000Mpa inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Ep n1= Ecdam Hệ số quy đổi thép sang bê tông : + Diện tích mặt cắt dầm giai Igd1 tính đổi(tính cả cốt thép) Aeq=Amc+(n1-1).Aps - = 5, 29 Bảng tính diện tích quy đổi ở giai đoạn 1 Mt ct Amc x mm2 0 891937.5 1.67 1691937.5 3 601740 6 601740... 0,5714 gvgLan = gLan1 = 1,2 3.4.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt của dầm dọc biên - Với một làn thiết kế chịu tải: Dùng phơng pháp đòn bẩy Đã tính trong phần trên inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL gHL2 = 0 gPL2 = -1,0286 gLn2 = 0,7467 - Hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tải:g-vb2=-0,5609 Kiểm tra điều kiện áp dụng công thức : + de 0mm v de 1700 mm + S 3500 mm Ta... dầm inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL DCd0 = c A0.Lck.2 = 2450.0,8919.0,8.2=3496,4 kg - Xét đoạn dầm đặc Lấy diện tích tiết diện A1 = 1,69194 m2 c = 2450 kg/m3 Tỷ trọng bê tông dầm chủ Trọng lợng đoạn dầm DCd1 = c A0.Ldac.2 = 2450.1,6919.1,3.2=10777,6 kg - Xét đoạn dầm còn lại Lấy diện tích tiết diện A = 0,6017 m2 c = 2450 kg/m3 Tỷ trọng bê tông dầm chủ Trọng lợng đoạn dầm ... kháng uốn danh định :hệ số sức kháng (lấy =0,9) -Coi nh thớ dới có CTDƯL chịu lực Với mặt cắt chữ T quy đổi sức kháng danh định Mn đợc xác định nh sau: Với mặt cắt chữ nhật sức kháng danh định... dẻo i= 04 inh Tun Anh Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL Chiều dày khối ứng suất tơng đơng: atd = c.1 fps ứng suất trung bình cốt thép DUL với sức kháng uốn danh định theo TCVN5.7.3.11... 39,2/2=19,6 m 3.1.1 Xét mặt cắt gi x0 Quy i tit din nhhình vẽ: bt0 b'1 bw0 Ta c: bt0 = 2060 mm inh Tun Anh h0 H' b8 h2 ht0 h1 b2 Kt cu xõy dng K49 Thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL hto = 100 mm bw0 =