THUYẾT MINH TÍNH TOÁN cầu bê TÔNG cốt THÉP

TRNG I HC GIAO THễNG VN TI H NI VIN K THUT XY DNG B MễN KT CU XY DNG THUYT MINH TNH TON CU Bấ TễNG CT THẫP GVHD : TRN VIT HNG SVTH : TRN NG KHOA LP : KT CU XY DNG MSSV : 0907156 THIT K MT CU Bấ TễNG CT THẫP DUL Cỏc s liu cho trc Loi dm Dm I BTCTDUL L=26m Tiờu chun thit k Kh cu 22TCN 272-05 8+2*1.5 (m) Hot ti thit HL93 Ti trng b hnh Chiu di dm L=26m Chiu di nhp tớnh toỏn Ls=25.4m B rng cu B=12m B rng g lan can c=0.5m Chiu rng phn xe chy w=11m Chiu rng l b hnh bp=0m S dm ch N g=5 dm Khong cỏch gia cỏc dm S=2,4m S ln xe N l=2 H s ln M lf =1.00 Cỏp DUL s dng loi tao 12.7mm gm si theo tiờu chun ASTM A416-90, mỏc 270 Loi cỏp DUL : Cú chựng thp Gii hn bn ca thộp DUL : f pu = 1860 MPa Gii hn chy ca thộp DUL : f py = 0.9* f pu = 0.9*1860 = 1674 MPa Cỏc gii hn ng sut cho cỏc bú cỏp DUL Trc m neo cú th cho phộp dung fs ngn hn 0.9 * f py = 0.9*1674 = 1507 MPa Ti cỏc neo 0.7 * f pu = 0.7 *1860 = 1302 MPa cui vng mt mỏt tm m neo sau b neo trng thỏi gii hn s dng sau ton b mt mỏt Mụ un n hi ca thộp DUL E p = 195000MPa ng kớnh danh nh tao D p = 12.7 mm S tao trờn bú nstr = 12tao Din tớch danh nh bú Aps = 1184mm ng kớnh quy i ca mt bú cỏp D ps = 38.8mm ng kớnh ng ghen Dduct = 12.7 mm H s ma sỏt = 0.25 H s ma sỏt lc k = 0.004 Chiu di tt neo set = 0.006m ng sut cỏp DUL kớch Lc cng cỏp f pj = 1395MPa P = 1652 KN Bờ tụng dm Trng lng n v bờ tụng Cng nộn quy nh ca bờ tụng ( 28 ngy) Cng nộn quy nh ca bờ tụng cng kộo ng sut tm thi trc xy cỏc mt mỏt ng sut nộn ng sut kộo ng sut trng thỏi gii hn s dng sau xy cỏc mt mỏt ng sut nộn Do tng DUL hu hiu v cỏc ti trng thng xuyờn gõy Do hot ti tng cng vi ẵ tng ca DUL hu hiu v cỏc ti trng thng xuyờn gõy ng sut kộo iu kin n mũn: n mũn thụng thng Mụ un n hi ca bờ tụng dm Mụ un n hi ca bờ tụng ti thi im cng kộo H s tớnh i T s ng sut ch nht Cng chu kộo un ca bờ tụng m tng i bao quanh trung bỡnh nm Bờ tụng bn mt cu ti ch Cng nộn quy nh ca bờ tụng( 28 ngy) ng sut nộn cho phộp Mụ un n hi ca bờ tụng bn mt cu H s tớnh i gia bn bờ tụng v dm bờ tụng Cụt thộp thng Theo tiờu chun Vit Nam Gii hn chy quy nh ca ct thộp Mụ un n hi ca ct thộp PHN 1: NI DUNG THUYT MINH Chn tit din mt ct dm ch 1.1 B trớ mt ct ngang cu Tng chiu di ton cu l 33m hai u dm m bờn 0.4m kờ gi Nh vy chiu di nhp tớnh toỏn ca nhp cu l 32.2m Cu gm dm cú mt ct ch I ch to bng bờ tụng cú f c = 50 MPa , bn mt cu chiu dy 20cm, c ti ch bawngd bờ tụng f c = 40MPa , to thnh mt ct liờn hp Trong quỏ trỡnh thi cụng ,kt hp vi thay i chiu cao ỏ kờ gi ngang thoỏt nc Lp ph mt u gm lp : Lp phũng nc cú chiu dy 0.4m Lp bờ tụng asphalt trờn cựng cú chiu dy 7cm Lp ph to dc ngang bng cỏch kờ cao cỏc gi cu Khong cỏch gia cỏc dm ch l s = 2400mm 1.2 Chn mt ct ngang dm ch h4 h5 h6 b4 b6 H h3 b2 h1 h2 b5 b1 Dm ch cú tit din nh sau: Kớ hiu b1 b2 b3 b4 b5 b6 h1 h2 h3 h4 h5 h6 H S liu kớch thc Tờn kớch thc Chiu rng Chiu rng ỏy dm Chiu rng sn dm Chiu rng cỏnh trờn Chiu rng phn cỏnh trờn ca cỏnh Chiu rng phn dc ca ỏy dm Chiu rng phn dc ca cỏnh dm Chiu ngang Chiu cao cỏnh di Chiu cao nỏch di Chiu cao sn dm Chiu cao nỏch dm Chiu cao cỏnh trờn Chiu cao phn trờn cỏnh Chiu cao dm u dm 650 200 850 650 225 325 250 200 890 100 120 80 1650 650 650 100 100 100 120 80 120 80 100 250 250 200 1650 1650 225 890 200 650 650 Hỡnh : Mt ct dm ch Hỡnh : Mt ct ti gi 1.3 Chiu dy ti thiu t Cỏnh trờn 50 mm Vỏch 165 mm Cỏnh di 125mm t t Chiu cao kt cu nhp ti thiu Yờu cu : h = 0.045*L ú L:Chiu di nhp tớnh toỏn L=32200mm hmin :Chiu cao ti thiu ca kt cu nhp hmin= 1650+200=1850mm hmin=0.045*L=0.045*32.2=1.449m Suy ra: hmin=0,045.L=0,045.32200=1449mm < h = 1850mm => Tha Xỏc nh chiu rng bn cỏnh hu hiu 3.1 Di vi dm gia B rng bn cỏnh hu hiu cú th ly giỏ tr nh nht ca ẳ chiu di nhp ( 32200 = 8050 mm) 12 ln dy trung bỡnh ca bn cng vi s ln nht ca b dy bn bng dm hoc ẵ b rng bn cỏnh trờn ca dm 200 = 12*200 + max 850 = 2825mm Khong cỏch trung bỡnh gia cỏc dm k (s=2400mm) 3.2 i vi dm biờn B rng bn cỏnh hu hiu cú th c ly bng ẵ b rng hu hiu ca dm k trong(2300/2=1150) cng vi tr s nh nht ca: 1/8 chiu di nhp hu hiu ( 32200 = 4025 mm) ln chiu dy trung bỡnh ca bn cng vi s ln hn gia ẵ dy bn bng hoc ẳ dy bn cỏnh trờn ca dm chớnh * 200 ữ 6* 200 + max ữ = 1412.5mm *850 ữ ữ B rng bn hng Kt lun : B rng bn cỏnh hu hiu Dm gia(bi) Dm biờn (be) Tớnh c trng hỡnh hc i vi mt ct dm ch 2400m m 2250m m 650 100 100 120 80 4 225 1650 890 200 250 200 650 Din tớch ton mt ct S = S1 + S + S3 + 2S + S5 + S6 S = 650* 250 + 200* 225 + 1200*200 + 110*325 + 120*850 + 650*80 S = 637250mm2 Din tớch tam giỏc ti ch vỏt bn cỏnh S4 = 325*110 = 35750mm 2 Momen tnh ca mt ct i vi trc 0-0 i qua mộp di dm thộp: i vi mt ct ti gi Din tớch ton mt ct S = S1 + S + S3 + 2S 2 S = 650*1450 + 3400 + 120*850 + 80*650 S = 1099900mm2 Din tớch tam giỏc ti ch vỏt bn cỏnh S2 = 34*100 = 1700mm 2 Chiu dy cỏnh quy i h5qd = h5 + 2S2 S 2*1700 650*80 + = 120 + + = 198mm b3 b2 b3 850 650 850 2 Tớnh toỏn bn mt cu 5.1 Thit k cu to bn mt cu a Chn kớch thc bn mt cu Nhp tớnh toỏn ca bn ly t hai mộp ca thõn dm I = 2400 *100 = 2200mm Chiu dy bn mt cu l h=200mm b Cu to ỏo ng Lp ỏo ng c cu to gm: + Bờ tụng asphalt ht mn dy: 70 mm + Lp phũng nc :4 m 1800 600 gm = 1.041 1200 0.28 2400 1.2*(0.28 + 1.041) = 0, 7926 Khng ch Hai ln thit k chu ti gm=e gbờn trong ú e = 0.77 + de 700 = 0.77 + = 1.02 2800 2800 g m = 1.02*0.673 = 0.687 b H s phõn phi hot ti theo ln i vi lc ct + i vi dm gia (ASSHTO Bng 4.6.2.2.3a-1): Mt ln thit k chu ti g v = 0.36 + s 2400 = 0.36 + = 0.676 7600 7600 Hai ln thit k chu ti gv= 0,2 + S S 2400 2400 = 0,2 + =0.465 Khng ch 7600 10700 7600 10700 + i vi dm biờn (AASHTO bng 4.6.2.2.3b-1): Mt ln thit k chu ti S dng quy tc ũn by, tng t nh tớnh h s phõn b cho mụmen trờn ,ta cú g v =0.7926 Khng ch Hai ln thit k chu ti gv = e gbờn Trong ú e = 0.6 + g m = 0.8333*0.465 = 0.38 de 700 = 0.6 + = 0.8333 3000 3000 (Quy tc ũn by gi thuyt rng bn mt cu phng nm ngang n thun c bi cỏc dm v s dng tnh hc xỏc nh phõn b hot ti cho cỏc dm Theo Quy trỡnh AASHTO (4.6.2.2.1)khi dựng phng phỏp ũn by phi a vo h s ln m i vi ln chu ti m=1.2 Mụ hỡnh nguyờn tỏc ũn by cho dm biờn c ch trờn hỡnh v 1000 2400 1200 1.02 7.2 Tớnh toỏn h s phõn phi ca ti trng ngi i b S dng phng phỏp ũn by, Tớnh cho c mụmen v lc ct, coi ti trng phõn b ngi l lc trung: g = 1.08 *1 = 1.08 Võy h s phõn phi ca hot ti v ngi i b: Bng 7.2 Mụ men un Lcct Ngi i b Dm gia 0.673 0.676 1.08 Dm biờn 0.7926 0.7926 1.08 7.3 Xỏc nh ni lc Hot ti xe ụtụ thit k v quy tc xp ti (iu 3.6.1.3) Hot ti xe HL93 - Hot ti xe ụtụ trờn mt cu hay kt cu ph tr (HL- 93) s gm mt t hp ca : Xe ti thit k hoc hai trc thit k Ti trng ln thit k - Hiu ng lc ca ti trng ln thit k khụng xột lc xung kớch - Quy tc xp ti (A.3.6.1.3) Hiu ng lc ln nht phi c ly theo giỏ tr ln hn ca cỏc trng hp sau : + Hiu ng ca xe hai trc thit k t hp vi hiu ng ti trng ln thit k(HL93M) + Hiu ng ca mt xe ti thit k cú c ly trc bỏnh thay i nh iu (A.3.6.1.2.2) t hp vi hiu ng ca ti trng ln thit k (HL93K) i vi cỏc mụmen õm gia cỏc im un ngc chiu chu ti trng ri u trờn cỏc nhp v i phn lc gi gia thỡ ly 90% hiu ng ca hai xe ti thit k cú khong cỏch trc bỏnh trc xe ny n trc bỏnh sau xe l 15000mm t hp 90% hiu ng ca ti trng ln thit k ; khong cỏch gia cỏc trc 145KN ca mt xe ti phi ly bng 4300mm(HL93S) Cỏc trc bỏnh xe khụng gõy hiu ng lc ln nht ang xem xột phi b qua Chiu di ca ln xe thit k hoc mt phn ca nú m gõy hiu ng lc ln nht phi c cht ti trng ln thit k Ti trng ngi i b (PL) - Ti trng ngi i b KN/m2 (iu A.3.6.1.5) phõn b trờn 1,5m nờn ti trng ri u ca ngi i b l 3.1 = KN/m v phi tớnh ng thi cựng hot ti xe thit k * S tớnh: S tớnh ca dm ch l dm gin n nờn khong cỏch gia cỏc trc ca xe ti thit k Truck u ly = 4,3 m * Cỏch xp xe ti lờn ng nh hng: Xp xe cho hp lc ca cỏc trc xe v trc xe gn nht cỏch u tung ln nht ca ng nh hng 7.3.1 Momen hot ti gõy 7.3.1.1 Do hot ti HL93 gõy V ng nh hng mụmen ti cỏc mt ct tớnh toỏn ri xp ti tớnh toỏn 35(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x) => x= 1,455 m MTruck=pi.yi 35 KN Trong ú Pi: Trng lng cỏc trc xe Yi: Tung ng nh hng Hợp lực 4,3m 145 KN x=1,455m 4,3m 145 KN x=1.455m P1=35 P1=145 4.3m P1=145 4.3m y1 y2 y3 Hỡnh v: S xp ti bt li ca xe trc ti mt ct i Bng 7.3.1.1 Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 yi (m) 6.038 8.050 0.78 P1 (KN) 35 35 35 35 y1 (m) 2.267 5.536 P2 (KN) 145 145 145 145 y2 (m) 5.492 7.686 0.0707 P3 (KN) 145 145 145 145 y3 (m) 5.144 6.264 0.691 M (KN.m) 1621.597 2216.519 110.445 7.3.1.2 Do hot ti xe trc gõy ra(Tandem) Hợp lực 110(1.2-x)=110x => x= 0.6 m 1,2m x=0,6m V ng nh hng ti cỏc mt ct tớnh toỏn Hợp lực 110 KN 110 KN 1,2m P2 =110 P1 =110 x=0,6m y1 yi y2 ĐAH Mặt Cắt i Hỡnh v: S xp ti bt li ca xe trc Mt ct yi (m) y1 (m) y2 (m) P1 (KN) P2 (KN) M (KN.m) Gi L/4 L/2 0.8 6.038 8.050 0.780 5.813 7.90 0.4875 5.813 7.60 0.758 110 110 110 110 110 110 110 110 1278.86 1705.00 137.005 7.1.3.3 Do hot ti ln gõy Ti trng ln l ti trng di u trờn ton dm vi tr s P=9.3kN/m V ng nh hng mụmen ti cỏc mt ct v tớnh mụmen ti cỏc mt ct theo cụng thc sau: M Lane = 9.3* : Din tớch ng nh hng ú 32200 9.3kN/m Tại mặt cắt nhịp y 9.3kN/m Tại mặt cắt =1/4Ltt y 9.3kN/m Tại mặt cắt cách gối 0.8m y Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 7.3.1.4 Do ti ngi gõy yi (m) 6.038 8.050 0.780 wi (m2) 97.204 129.605 12.558 Pi (KN) 9.3 9.3 9.3 9.3 M (KN.m) 903.995 1205.327 116.789 Ti trng ngi l ti trng di u.trờn ton b chiu di ca dm M nguoi = 3* Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 ú : Din tớch ng nh hng yi (m) wi (m ) 6.038 8.05 0.78 Pi (KN) 97.204 129.605 12.558 3 3 M (KN.m) 291.611 388.815 37.674 7.3.2 Lc ct hot ti gõy 7.3.2.1 Do hot ti xe HL93 gõy ra: V ng nh hng mụmen ti cỏc mt ct tớnh toỏn ri xp ti tớnh toỏn VTruck=pi.yi ú Pi: Trng lng cỏc trc xe Yi: Tung ng nh hng 4,3 M 35 KN 4,3 M 145 KN 145 KN Y1 y2 y3 Hỡnh v: S xp ti bt li ti mt ct i xe ti trc Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 y1 0.733 0.483 0.233 0.708 y2 0.866 0.616 0.366 0.842 y3 0.75 0.5 0.975 7.3.2.2 Do hot ti xe trc gõy ra: P1 (KN) 35 35 35 35 P2 (KN) 145 145 145 145 P3 (KN) 145 145 145 145 Q (KN) 296.225 214.975 133.725 288.245 V ng nh hng ti cỏc mt ct ri xp ti lờn phn din tớch dng ca ng nh hng v tớnh toỏn: Hợp lực P2 =110 P1 =110 1,2m y2 y1 ĐAH Mặt Cắt i Hỡnh v: S xp ti bt li ti mt ct i xe trc Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 y1 (m) 0.963 0.713 0.463 0.914 y2 (m) 0.75 0.5 0.975 P1 (KN) 110 110 110 110 P2 (KN) 110 110 110 110 Q (KN) 215.93 160.93 105.93 207.84 7.3.2.3.Do ti trng ln gõy ra: L ti trng di u trờn sut chiu di ca dm v Plan=9.3kN/m VLane = 9.3* Trong ú Mt ct Gi L/4 L/2 0.8 : Din tớch ng nh hng y1 (m) 0.75 0.5 0.975 wi (m2) 16.100 9.056 4.025 12.558 Pi (KN) 9.3 9.3 9.3 9.3 Q (KN) 149.730 84.223 37.433 116.789 7.3.2.4 Do ti trng ngi gõy ra: L ti trng di u trờn sut chiu di ca dm v Pnguoi=3kN/m Vnguoi = 3. ú Mt ct Gi L/4 : Din tớch ng nh hng y1 (m) 0.75 wi (m2) 16.100 9.056 Pi (KN) 3 Q (KN) 48.300 27.169 L/2 0.8 0.5 0.975 4.025 12.558 3 12.075 37.674 - Nhn xột: Ni lc ti cỏc mt ct di tỏc dng ca Tendom luụn luụn nh hn Truck Vy ta ch tớnh toỏn ni lc ca dm ch di tỏc dng ca DeadLoad+TruckLoad+LaneLoad+PeopleLoad 7.3.3 T hp ni lc T hp theo trng thỏi gii hn cng I T hp Mụ men theo trng thỏi gii hn cng I(iu 3.4.1.1) M U = ( P M DC1 + P M DC2 + P M DW + 1.75M LL + IM + 1.75 M LP ) + T hp Lc ct theo trng thỏi gii hn cng I(iu 3.4.1.1) VU = ( P VDC1 + PVDC2 + PVDW + 1.75VLL + IM + 1.75 VLP ) Trong ú : MLL : Mụmen hot ti tỏc dng lờn dm ch (ó tớnh h s phõn b ngang) MU : Mụ men tớnh toỏn theo trng thỏi gii hn cng I ca dm gia VU : Lc ct tớnh toỏn theo trng thỏi gii hn cng I ca dm gia P : Xỏc nh mc1.3.2 : H s liờn quan n tớnh do, tớnh d, v s quan trng khai thỏc xỏc nh theo iu 1.3.2 =iDR 0.95 H s liờn quan n tớnh D = 0.95 (theo iu 1.3.3) H s liờn quan n tớnh d R = 0.95(theo iu 1.3.4) H s liờn quan n tm quan trng khai thỏc i = 1.05 (theo iu 1.3.5) = 0,95 IM = H s xung kớch IM = 25% Theo iu 3.4.1-1 M LL+ IM = g MLL ( ( + IM ) M xetai + M lan ) VLL+ IM = g VLL ( ( + IM ) Vxetai + Vlan ) gM, gV:h s phõn b ti trng cho lc ct v mụmen H s ti trng v t hp theo trng thỏi gii hn s dng I M U = M DC1 + M DC2 + M DW + M LL + IM + M DN VU = VDC1 + VDC2 + VDW + VLL + IM + VDN Bng ni lc hot ti (TruckLoad+ People load + Lane Load) Bng 7.3.3.1 Mụmen hot ti MC Dm x (mm) Gi L/4 8050 L/2 16100 0.8 800 n v mm TTGH Cng Dm Dm ngoi 0 3606.445 3883.171 4884.678 5259.485 327.361 352.480 KN.m KN.m TTGH S dung Dm Dm ngoi 0 2169.290 2335.742 2938.152 3163.600 196.909 212.018 KN.m KN.m Bng 7.3.3.2 Lc ct hot ti MC Dm x (mm) Gi L/4 8050 L/2 16100 0.8 800 n v mm TTGH Cng Dm Dm ngoi 771.308 238.622 515.883 458.026 294.054 261.075 698.642 620.287 KN KN TTGH S dung Dm Dm ngoi 463.945 411.912 310.306 275.504 176.875 157.038 126.097 111.955 KN KN Bng tng kt ni lc dm ch Bng 7-a Mụmen tớnh toỏn MC Dm Gi L/4 L/2 0.8 n v x (mm) 8050 16100 800 mm TTGH Cng Dm 8031.988 10784.913 899.061 KN.m Dm ngoi 8787.555 11798.121 986.037 KN.m TTGH S dung Dm Dm ngoi 0 5825.217 6394.903 7812.318 8575.367 669.188 736.388 KN.m KN.m Bng 7-b Lc ct tớnh toỏn TTGH Cung TTGH S dung MC Dm Gi L/4 L/2 0.8 n v x (mm) 8050 16100 800 mm Dm 1504.256 928.167 477.292 1395.512 KN Dm ngoi 1050.875 914.918 464.139 1392.558 KN Dm 1069.431 650.892 328.246 701.779 KN Dm ngoi 1084.181 653.656 325.105 751.133 KN Cỏc c trng vt liu cho dm ch 8.1 Thộp 8.1.1 Thộp ng sut trc S dng tao thộp 0.6 Grade 270 Mt bú tao 12.7mm Din tớch tao 98,71 mm2 Cng kộo quy nh ca thộp ng sut trc: f pu = 1860 MPa (A.5.4.4.1) Gii hn chy ca thộp ng sut trc : f py = 0,9 f pu = 1674MPa (A.5.4.4.1) Mụdun n hi ca thộp ng sut trc : E p = 197000 MPa S dng thộp cú chựng dóo thp ca hng VSL: ASTM A416 85 Grade 270 H s ma sỏt = 0,23 H s ma sỏt lc trờn 1mm bú cỏp K = 6,6ì10-7 (mm-1) (A.5.9.5.2.2b) ng sut thộp ng sut kớch f pj = 0,8 f pu = 1488MPa ng sut thộp sau cỏc mt mỏt giai on s dng : 0,83.f py = 0.83*1674 = 1386.1 MPa ng sut thộp sau cỏc mt mỏt giai on khai thỏc : 0,8.f py = 0,8.1674 = 1336 MPa Chiu di tt neo : L = 0.002m / 1neo 8.1.2 Thộp thng Gii hn chy ti thiu ca ct thộp thanh: f y = 420 MPa Mụdun n hi 8.2 Bờ tụng T trng ca bờ tụng: c = 24,53KN / m : E s=200000 MPa Cng chu nộn ca bờ tụng quy nh tui 28 ngy f 'c = 50 MPa Cng chu nộn ca bờtụng lỳc bt u t ti hoc to ng sut trc : f 'ci = 0.85 f 'c = 0.85*50 = 42.5MPa Mụdun n hi ca bờtụng lm dm : Ec = 0,043. c1,5 f ' c = 38007 MPa Mụdun n hi ca bờtụng lm dm lỳc cng kộo: E ci = 0,85 E c = 0,85 ì 38007 = 32305MPa H s quy i hỡnh ng sut (5.7.2.2): = 0,85 0,05 ì ( f 'c 28) = 0,693 Cng chu kộo un: f r = 0,63 f ' c = 4,45MPa (A.5.4.2.6) Chn v b trớ cỏp d ng lc 9.1 Chn cỏp d ng lc Cú th tớnh s b din tớch cỏp ỳng sut trc da vo gii hn ng sut kộo bờ tụng , v gi thuyt tng mt mỏt õy ta tớnh cho dm biờn vỡ dm biờn chu mụmen un v lc ct ln hn dm Gii hn ng sut kộo bờ tụng(S ti th di) THGH S dng l 0,5 f c' = 0,5 50 = 3.354Mpa (iu 5.9.4.2.2-1) fDC1+ fDC2+ fDW+ fLL+IM+fDN+ fPSF ... Theo tiờu chun Vit Nam Gii hn chy quy nh ca ct thộp Mụ un n hi ca ct thộp PHN 1: NI DUNG THUYT MINH Chn tit din mt ct dm ch 1.1 B trớ mt ct ngang cu Tng chiu di ton cu l 33m hai u dm m bờn 0.4m