chương 5 thiết kế kỹ thuật mố cầu tà nẩu

Chng 5: Thit k k thut m cu CHNG 5: THIT K K THUT M CU N TU 5.1 Kớch thc hỡnh hc ca kt cu 5.1.1 Kớch thc thit k m mặt cắt i - i II III II III 1/2 ặt cắt ii - ii g1 g3 g2 1/2 ặt cắt iii - iii g4 I GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu 5.1.1.1 Cỏc kớch thc c bn Tờn gi cỏc kớch thc Ký hiu Giỏ tr n v Chiu cao m hmo 682 cm Chiu rng m bmo 800 cm Loi gi Gi Cao su f 0.5 Chiu cao tng nh htd 258 cm B dy tng nh dtd 50.0 cm Chiu cao tng thõn htt 424 cm B dy tng thõn dtt 150 cm Chiu di tng cỏnh ltc 600 cm Chiu cao uụi tng cỏnh h1c 235 cm Chiu di tit din chõn tng cỏnh lcc 310 cm B dy cỏnh dtc 50.0 cm Chiu di bn quỏ lqd 560 cm Chiu dy bn quỏ dqd 30.0 cm Chiu rng bn quỏ bqd 1200 cm Chiu cao b múng hm 200 cm Chiu di b múng lm 610 cm B rng b múng bm 800 cm H s ma sỏt gi vi bờ tụng 5.2 Xỏc nh ti trng tỏc dng lờn m 5.2.1 Nguyờn tc chung tớnh toỏn m 5.2.1.1 Cỏc ti trng tỏc dng lờn m - Mố mực nớc thông thuyền hầu nh không ngập nớc nên không tính tải trọng va xô tầu bè không tính tải trọng gió Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có = 18 kN/m3 = 350 - Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm : Trọng lợng thân mố Phản lực thẳng đứng trọng lợng KCN GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu Phản lực thẳng đứng hoạt tải đứng KCN Lực hãm dọc cầu Ma sát gối cầu áp lực đất sau mố Phản lực truyền xuống từ độ 5.2.1.2 Cỏc mt ct cn kim toỏn vi m - Mặt cắt I-I : Mặt cắt bệ móng mố - Mặt cắt II-II : mặt cắt chân tờng đỉnh - Mặt cắt III-III : mặt cắt chân tờng thân - Mặt cắt IV-IV : mặt cắt chân tờng cánh III III II II IV IV IV IV I I 5.2.2 Xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố 5.2.2.1 Xác định tải trọng trọng lơng thân mố - Bảng tổng hợp tải trọng trọng lợng thân mố Mặt cắt I - I Mặt cắt II - II Tên Gtc phận e1 M1 e2 M2 (kN) mố (m) (kN.m) (m) (kN.m) Tờng thân Tờng đỉnh Tờng cánh +) Khối 1272 258 0.800 0.150 1017.6 38.7 0.000 0.3 0.00 77.4 0.000 0.000 0.00 0.00 Mặt cắt IV - IV M4 e4 (kN.m (m) ) 0.000 0.00 0.000 0.00 85.18 -383.31 0.000 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 +) Khối 152.43 -612.15 0.000 0.00 0.000 0.00 2.888 353.72 +) Khối Tờng cánh Bệ móng mố Bản độ Gờ kê độ Đất đắp sau mố +) Khối 264.66 484.27 -4.50 4.016 -1.5 -396.99 -1392.45 0.000 0.00 0.00 0.000 0.00 0.00 2.888 454.78 808.50 0.00 0.000 1.200 1.200 0.00 0.00 0.000 0.00 -540.00 0.000 0.400 0.400 -180.00 0.000 0.00 -6.00 0.000 0.00 -6440.17 0.000 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 -9831.89 0.000 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 +) Khối 2440.0 292.32 15.00 1431.1 2448.1 0.000 0.500 0.500 -4.5 4.016 -146.16 -7.50 GVHD : O C Lí -18.00 Mặt cắt III - III e3 (m) M3 (kN.m) SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu +) Khối Đất đắp sau mố 4446.3 8325.6 -1.5 -6669.49 22941.5 0.000 0.00 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 5.2.2.2 Xỏc nh ti trng tnh ti v hot ti trờn kt cu nhp - Chiều dài nhịp tính toán : L = 33 m - Sơ đồ xếp tải nhịp dẫn nh sau : +) Tổng diện tích ĐAH : S = 16 +) Diện tích ĐAH dơng: S+ = 16 +) Diện tích ĐAH âm: S- = - Tĩnh tải kết cấu nhịp đợc tính cho toàn cầu +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTC = 21.42 (kN/m) +) Tĩnh tải tính toán giai đoạn I :DCTT = 1.25x 21.42= 26.775 (kN/m) +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTC = 10.121 (kN/m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn II :DWTT = 1.5x 10.121= 15.18(kN/m) - Hoạt tải kết cấu nhịp đợc tính cho +) Tải trọng Ngời : qNG = 2x6 = 12 (kN/m) +) Tải trọng : qLan = 2x9.3 = 18.6 (kN/m) +) Xe tải thiết kế : PXT = 2x 325 = 650 (kN) +) Xe trục thiết kế : PXT = 2x 220 = 440 (kN) - Xếp xe tải thiết kế xe trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH xếp xe tải GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 0.00 0.00 Chng 5: Thit k k thut m cu P (kN) 145 145 35 Pi.Yi Y 1.000 0.890 0.779 301.29 +) Tung độ ĐAH xếp xe trục P (kN) - Bảng tính toán áp lực Y mố 110 1.00 110 0.969 Tờn cỏc i lng áp lực thẳng đứng tải trọng áp lực thẳng đứng tải trọng Ngời áp lực thẳng đứng xe tải áp lực thẳng đứng xe trục Tổ hợp : Xe tải + Làn + Ngời Tổ hợp : Xe tải + Làn + Ngời Phản lực lớn hoạt tải KCN (xếp làn) áp lực thẳng đứng tĩnh tải giai đoạn I áp lực thẳng đứng tĩnh tải giai đoạn II Tổng áp lực tĩnh tải hoạt tải KCN Cánh tay đòn với mặt cắt I -I Cánh tay đòn với mặt cắt II -II Cánh tay đòn với mặt cắt III III Cánh tay đòn với mặt cắt IV IV Pi.Yi 216.62 từ KCN truyền xuống Plan PNg PXT P2T P1 P2 Pht Tiêu chuẩn 184.86 117.00 301.29 216.62 1206.31 1036.95 1206.31 Tính toán 323.51 204.75 659.08 473.85 2374.68 2004.20 2374.68 Đơn vị kN kN kN kN kN kN kN PttI PttII PKCN e1 e2 e3 e4 2929.67 789.95 4925.92 0.650 -0.050 0.000 0.000 3662.09 1184.92 7221.68 0.650 -0.050 0.000 0.000 kN kN kN m m m m 5.2.2.3 Xỏc nh ti trng hot ti trờn bn quỏ - Chiều dài độ : Lqd = 5.6 (m) Bề rộng độ : Bqd = (m) Xe tr?c 1200 110KN 110KN Xe t?i 4300N 4300 145KN 145KN 35KN 5600 - Vẽ ĐAH phản lực gối độ vị trí vai kê +) Tổng diện tích ĐAH : S = 2.8 +) Diện tích ĐAH dơng : S+ = 2.8 +) Diện tích ĐAH âm : S- = - Xếp xe tải xe trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH xếp xe tải P (kN) 145 145 Y 0.140 1.000 +) Tung độ ĐAH xếp xe trục 35 0.000 GVHD : O C Lí Pi.Yi 165.30 SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu P (kN) Y 110 0.760 110 1.000 Pi.Yi 193.60 - Bảng tính toán áp lực truyền lên vai kê hoạt tải độ Tên đại lợng Tải trọng áp lực thẳng đứng tải trọng áp lực thẳng đứng tải trọng Ngời áp lực thẳng đứng xe tải áp lực thẳng đứng xe trục Tổ hợp : Xe tải + Làn + Ngời Tổ hợp : Xe trục + Làn + Ngời Tổng áp lực hoạt tải qua độ (2 làn) Cánh tay đòn với mặt cắt I -I Cánh tay đòn với mặt cắt II -II Cánh tay đòn với mặt cắt III -III Cánh tay đòn với mặt cắt IV -IV Plan PNg PXT P2T P1 P2 Pht bqd e1 e2 e3 e4 Tiêu chuẩn 23.70 15.00 165.30 193.60 408.00 464.60 464.60 -0.500 -1.200 -0.400 0.800 Tính toán 41.48 26.25 361.59 423.50 858.64 982.45 982.45 -0.500 -1.200 -0.400 0.800 Đơn vị kN kN kN kN kN kN kN m m m m 5.2.3 Xỏc nh cỏc ti trng nm ngang tỏc dng lờn m 5.2.3.1.Tớnh toỏn ỏp lc t tỏc dng lờn m a Các công thức tính toán áp lực đất H EH = K B - Công thức tính áp lực đất tĩnh Trong : +) K = Ka (hệ số áp lực đất chủ động ) tờng chắn công xon +) K = KO (hệ số áp lực đất tĩnh ) tờng chắn trọng lực K O = sin - Công thức tính hệ số áp lực đất : +) Tính hệ số áp lực đất tĩnh KO sin( + ) sin( ) r = + sin( ) sin( +2 ( )+ ) sin Ka = +) Tính hệ số áp lực đất chủ động Ka r sin sin( ) Trong : +) : Góc ma sát đất đắp tờng : = 24o +) : Góc phơng đất đắp với phơng ngang : = 2o +) : Gócgiữa phơng đất đắp với phơng thẳng đứng : = 90o +) : Góc nội ma sát đất đắp : = 35o +) : Góc nội ma sát đất đắp nhỏ : = 30o +) : Góc nội ma sát đất đắp lớn : = 40o LS = K a heq H B - Công thức tính áp lực đất hoạt tải sau mố Trong : +) H : Chiều cao tờng chắn chịu áp lực đất GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu +) B : Bề rộng tờng chắn chịu áp lực đất +) K : Hệ số áp lực đất chủ động +) : Trọng lợng riêng đất +) heq : Chiều cao lớp đất tơng đơng hoạt tải - Chiều cao lớp đất tơng đơng hoạt tải xác định theo chiều cao tờng chắn : Chiều cao tờng chắn Chiều cao lớp đất tơng đơng H (mm) heq (mm) 1700 1500 3000 1200 6000 760 610 9000 b Bảng hệ số tính toán áp lực đất Tên gọi đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị 24 độ Góc ma sát đất tờng độ Góc mặt đất với phơng ngang 90 độ Góc lng tờng với phơng ngang 35 độ Góc ma sát có hiệu đất đắp 2.942 Hệ số r1 0.250 Hệ số áp lực đất chủ động (=35 độ) Ka1 30 độ Góc ma sát nhỏ 2.706 Hệ số r2 0.303 Hệ số áp lực đất chủ động (=30 độ) Ka2 40 độ Góc ma sát lớn 3.163 Hệ số 0.203 Hệ số áp lực đất chủ động (=40 độ) Ka3 4240 LS EH 2000 0.5H 0.4H H 2580 c Tính áp lực đất mặt cắt đáy móng (mặt cắt I-I) - Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt đáy móng : - Bảng tính áp lực đất mặt cắt đáy móng : H m Giá trị 8.82 Kí hiệu độ Kí hiệu B m 7.0 heq m 0.619 r Ka độ 24 EH kN GVHD : O C Lí độ eEH m độ 90 LS kN eLS m VS kN eVS m SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu Giá trị 35 30 40 2.942 2.706 3.163 0.250 1223.86 3.528 0.303 1483.33 3.528 0.203 993.78 3.528 171.78 208.20 139.49 4.41 4.41 4.41 5.38 -1.625 5.38 -1.625 5.38 -1.625 4240 2580 6820 LS EH 2000 0.5H 0.4H H d Tính áp lực đất mặt cắt chân tờng thân (mặt cắt II-II) - Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt chân tờng thân : - Bảng kết tính áp lực đất mặt cắt chân tờng thân H B m m Giá trị 6.82 7.0 Kí hiệu độ r Giá trị 35 2.942 30 2.706 40 3.163 Kí hiệu heq m 0.719 Ka 0.250 0.303 0.203 độ 24 EH kN 731.75 886.88 594.18 độ eEH m 2.728 2.728 2.728 độ 90 LS kN 154.29 187.00 125.28 eLS m 3.41 3.41 3.41 VS kN 0.00 0.00 0.00 eVS m 0.000 0.000 0.000 VS kN 0.00 eVS m 0.000 2580 EH 2000 4240 6820 H 0.5H 0.4H e Bảng tính toán áp lực đất mặt cắt chân tờng đỉnh (mặt cắt III-III) - Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt chân tờng đỉnh : - Bảng kết tính áp lực đất mặt cắt chân tờng đỉnh H B m m Giá trị 2.58 7.00 Kí hiệu độ r Giá trị 35 2.942 Kí hiệu heq m 1.34 Ka 0.250 độ độ độ 24 90 EH eEH LS kN m kN 104.72 1.0324 108.78 GVHD : O C Lí eLS m 1.29 SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu 30 2.706 0.303 126.92 1.032 131.84 1.29 0.00 0.000 40 3.163 0.203 85.03 1.032 88.33 1.29 0.00 0.000 f Bảng tính toán áp lực đất mặt cắt chân tờng cánh (mặt cắt IV-IV) - Để tính đợc áp lực đất tác dụng lên tờng cánh ta chia tờng cánh thành khối sau tính áp lực đất tác dụng lên tờng cánh khối: 6820 1800 5875 3100 - Bảng kết tính áp lực đất mặt chân tờng cánh : Kí hiệu độ độ độ độ r Giá trị 24 90 35 3.01 H B heq EH Kí hiệu Khối m m m kN Giá trị 6.82 3.1 0.719 316.28 1.8 3.9 1.600 27.71 3.1 3.9 1.267 82.21 Ka 0.244 eEH m 0.569 4.025 3.442 LS kN 66.68 49.27 67.20 eLS m 0.569 4.025 3.442 5.2.3.2 Tớnh ti trng lc hóm xe - Lực hãm xe đợc lấy 25% trọng lợng trục xe tải hay xe trục thiết kế tất xe chạy chiều - Lực hãm xe đợc đặt theo phơng dọc cầu , điểm đặt cách mặt đờng xe chạy 1.8 m - Do thiết kế mố đặt gối di động nên lực hãm xe theo phơng dọc cầu : BR = T 5.2.3.3 Tớnh ti trng lc ma sỏt gi cu - Lực ma sát gối cầu phải đợc xác định sở giá trị cực đại hệ số ma sát mặt trợt Lực ma sát FR đợc xác định theo công thức sau : FR = fmax N Trong : +) fmax : hệ số ma sát bê tông với gối di động cao su : fmax = 0,5 Kí hiệu Tên gọi đại lợng GVHD : O C Lí Giá trị Đơn vị SVTH : NGUYN VN TUN Page Chng 5: Thit k k thut m cu Hệ số ma sát gối với bê tông fmax 0.5 Tổng áp lực KCN truyền xuống mố PKCN 7221.68 kN Lực ma sát gối cầu FR 3610.84 kN Cánh tay đòn với mặt cắt I -I e1 6.050 m Cánh tay đòn với mặt cắt II -II e2 4.050 m Cánh tay đòn với mặt cắt III -III e3 m Cánh tay đòn với mặt cắt IV -IV e4 m 5.2.3.4.Tớnh ti trng ỏp lc giú tỏc dng lờn m a.Tính áp lực gió ngang - Tải trọng gió ngang phải đợc lấy theo chiều tác dụng nằm ngang đặt trọng tâm trọng tâm phần diện tích chắn gió PD = 0,0006.V At Cd 1,8 At - Công thức tính áp lực gió ngang : Trong : +) V : Tốc độ gió thiết kế V = VB.S +) VB : Tốc độ gió giây với chu kì xuất 100 năm thích hợp với vùng tính gió vị trí cầu nghiên cứu xây dựng Ta giả thiết công trình đợc xây dựng khu vực IV (tra bảng) ta có : VB = 59 m/s +) S : Hệ số điều chỉnh áp lực gió : S = 1.09 +) At : Diện tích cấu kiện chắn gió ngang +) Cd : Hệ số cản gió phụ thuộc vào tỷ số b/d +) b : Chiều rộng toàn cầu bề mặt lan can : b = 13 m +) d : Chiều cao KCPT bao gồm lan can đặc có : d = 3.28 m => Tỉ số b / d = 13 / 3.28 = 3.96 => Tra bảng ta có : Cd = 1.3 - Ta phải tính áp lực gió ngang tác dụng lên mố lên KCN Tên gọi đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Vùng Vùng thiết kế công trình IV VB m/s Tốc độ gió ứng với vùng thiết kế 59.00 S Hệ số điều chỉnh áp lực gió 1.09 V m/s Tốc độ gió tính toán 64.31 Cd Tốc độ gió xét thêm 25.00 Cd Hệ số cản gió 1.30 - Bảng tính toán áp lực gió ngang tác dụng lên công trình : Vùng VB V Vtk Kí hiệu S Cd TK m/s m/s m/s Giá trị IV 59.00 1.09 64.31 25.00 1.30 At PD Vtk PD V25 e1x e2x e3x e4x m2 kN kN m m m m Mố 33.882 109.30 16.52 5.000 0.000 0.000 3.000 KCN 78.000 125.81 19.01 6.050 4.050 0.000 0.000 GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 10 Chng 5: Thit k k thut m cu 5.4.4 Ti trng bt li ti mt ct chõn tng nh( mt ct III- III) a Tổ hợp tải trọng bất lợi phía sông ( Tổ hợp I-a) GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 22 Chng 5: Thit k k thut m cu b Tổ hợp tải trọng bất lợi phía đờng ( Tổ hợp I-b) 5.5 Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt 5.5.1 Nguyờn tc tớnh v b trớ ct thộp 5.5.1.1 Nguyờn tc chung - Cốt thép mặt cắt I-I , II-II , III-III đợc tính bố trí để đảm bảo chịu đợc tổ hợp tải trọng theo TTGH cờng độ I với tổ hợp bất lợi : GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 23 Chng 5: Thit k k thut m cu +) Tổ hợp Ia bất lợi phía sông +) Tổ hợp Ib bất lợi phía đờng - Đối với mặt cắt IV-IV ta bố trí cốt thép chịu tải trọng theo phơng ngang cầu 5.5.1.2 Cụng thc kim tra iu kin lm vic ca mt ct - Do mặt cắt chịu nén uốn đồng thời theo phơng trớc tính toán bố trí cốt thép ta phải kiểm tra điều kiện làm việc mặt cắt để áp dụng công thức kiểm toán +) Nếu lực nén dọc trục Pu > 0,1..fc.Ag ta kiểm toán theo công thức : 1 1 = + Prxy Prx Pry PO Với : PO = 0,85.fc.(Ag-Ast) + Asr.fy +) Nếu lực nén dọc trục Pu < 0,1..fc.Ag ta kiểm toán theo công thức : M ux M uy + 1,0 M rx M ry Trong : +) : Hệ số sức kháng với cấu kiện chịu nén dọc trục , = 0,75 +) Pu : Lực nén tính toán mặt cắt dầm chủ +) Ag : Diện tích nguyên mặt cắt +) Mux : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng x +) Muy : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng y +) Mrx : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng x +) Mry : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng y +) Prx : Sức kháng nén tính toán theo phơng x (khi xét độ lệch tâm ey) +) Pry : Sức kháng nén tính toán theo phơng y (khi xét độ lệch tâm ex) +) Prxy : Sức kháng nén tính toán theo phơng 5.5.1.3 Tớnh toỏn v b trớ ct thộp chu mụ men un - Cốt thép mặt cắt đợc bố trí theo cấu tạo sau kiểm tra khả chịu lực mặt cắt Nếu không đạt ta phải bố trí lại cốt thép - Xác định chiều cao vùng chịu nén theo công thức mặt cắt chữ nhật ta có : a= AS fY AS ' fY 0,85 fC b cm - Xác định chiều cao vùng chịu nén thực : c = a cm c < 0,42 dS - Kiểm tra hàm lợng thép tối đa : - Tính mômen kháng uốn danh định mặt cắt theo công thức mặt cắt chữ nhật a a M n = Aá S fY ( d S ) AáS ' fY ( d S ' ) 2 - Mômen kháng uốn tính toán mặt cắt : GVHD : O C Lí T.m SVTH : NGUYN VN TUN Page 24 Chng 5: Thit k k thut m cu Mr = .Mn Với : Hệ số sức kháng , với kết cấu BTCT không DƯL lấy : = 0,9 - Công thức kiểm tra hàm lợng thép tối thiểu +) Kiểm tra theo cờng độ : Mr > 1,33 TT M max ' Pmin 0,03 fc fy +) Kiểm tra hàm lợng thép : Trong : +) fc : Cờng độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày , fc = 30 Mpa +) fy : Giới hạn bền thép : fy = 420 Mpa +) pmin : hàm lợng cốt thép chịu kéo bố trí pmin = AS Ag Với : AS : Diện tích cốt thép chịu kéo bố trí Ag : Tiết diện nguyên mặt cắt 5.5.1.4 Kim toỏn kh nng chu ct ca mt ct - Công thức kiểm toán : Vu Vn Trong đó: f S f sa = Z 0,6 f y = 24.2(kN / cm ) 1/ ( d c A) +) : Hệ số sức kháng cắt đợc xác định theo quy định bảng 5.5.2.2-1, = 0.9 (với kết cấu BTCT thông thờng) +) Vn : Sức kháng cắt danh định đợc xác định theo quy định điều 5.8.3.2 Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn = ' Vn2 = 0.25f c b v d v + Vp Với: Vc = 0.083 f c' b v d v +) Vs = A v f y d v ( cotg + cotg ) sin s +) Vp = A s tr f p sin i i =1 +) +) dv : chiều cao chịu cắt có hiệu đợc xác định điều 5.8.2.7 , Lấy dv = 0,72 h GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 25 Chng 5: Thit k k thut m cu +) bv : bề rộng bụng có hiệu, lấy bệ rộng lớn chiều cao dv +) s : Cự ly cốt thép đai +) : Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo đợc quy định điều 5.8.3.4 , lấy = +) : Góc nghiêng ứng suất nén chéo đợc xác định điều 5.8.3.4 Lấy = 45o +) : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng đứng, = 900 +) Av : Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S (mm2) +) VP : Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu hớng lực cắt tác dụng, dơng ngợc chiều lực cắt (N) Với kết cấu BTCT thờng VP = 5.5.1.5 Kim toỏn kh nng chng nt ca mt ct - Sử dụng tải trọng đợc tổ hợp theo TTGH sử dụng , tức tải trọng tiêu chuẩn +) Tĩnh tải không xét hệ số tải trọng +) Hoạt tải không xét hệ số tải trọng , hệ số xung kích - Điều kiện kiểm toán : Các cấu kiện đợc thiết kế cho ứng suất kéo cốt thép chịu kéo TTGH sử dụng fsa phải thoả mãn : Trong : +) dC : Chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo đến tâm thép hay sợi thép đặt gần mép bê tông Mục đích nhằm đảm bảo chiều dày thực lớn bê tông bảo vệ dc < cm +) Abt : Diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo đợc bảo mặt ngang đờng thẳng song song với trục TTH mặt cắt A= Abt nthanh Và => Với : +) Nthanh : số thép thờng chịu kéo phạm vi Abt +) Z : thông số bề rộng vết nứt (N/mm) Z đợc xác định nh sau : - Đối với điều kiện môi trờng thông thờng Z 30000 N/mm - Đối với điều kiện môi trờng khắc nghiệt Z 25000 N/mm - Đối với kết cấu vùi dới đất Z 17500 N/mm Giả sử ta thiết kế cho kết cấu dầm chủ điều kiện môi trờng bình thờng ta lấy thông số bề rộng vết nứt : Z = 25000 N/mm - ứng suất cốt thép chịu kéo đợc tính theo công thức : fS = M tc AS j.d S Trong : +) MTC : mômen mặt cắt theo TTGH sử dụng +) AS : Diện tích cốt thép chịu kéo bố trí +) dS : Chiều cao có hiệu mặt cắt +) j : Thông số tính toán : j = 1- k/3 k = n + n + 2. n Với k đợc tính theo công thức : GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 26 Chng 5: Thit k k thut m cu = AS b.d S +) : Hàm lợng cốt thép chịu kéo bố trí : +) n : Tỉ số mô đun đàn hồi thép với môđun đàn hồi bê tông n= E S 2000 = = 6.35 EC 3150 5.5.2 Tớnh toỏn v b trớ vt thộp ti mt ct I I ( mt ct ỏy múng) - Đối với mặt cắt đáy móng tính toán theo TTGH cờng độ I với tổ hợp tải trọng bất lợi Ia Ib có tổ hợp tải trọng bất lợi ta tính toán bố trí cốt thép mặt cắt cho tổ hợp sau cốt thép chịu tổ hợp thứ đợc bố trí giống nh cốt thép chịu tổ hợp tải trọng lớn - Theo tính toán ta thấy tổ hợp tải trọng Ia lớn tổ hợp Ib ta tính toán bố trí cốt thép theo tổ hợp 5.5.2.1 Bố trí cốt thép chịu mô men uốn - Bảng tính toán bố trí cốt thép - Kiểm tra cờng độ mặt cắt : Mr 57460 = = 1.67 M tt 3439.2 Ta có : > 1,33 => Đạt - Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu : Pmin = 0,003 > 0,03 fc/ fy = 0,002 => ạt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực 5.5.2.2 Kiểm toán khả chịu cắt tiết diện Kết luận: Nh ta thấy với tiết diện bê tông mặt cắt đảm bảo khả chịu lực cắt nhng ta bố trí cốt thép đai theo cấu tạo GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 27 Chng 5: Thit k k thut m cu 5.5.2.3 Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt - Kiểm tra ứng suất sử dụng cốt thép chịu kéo : Ta có fsa = 25.1 kN/cm2 < 0,6.fy = 25.20 kN/cm2 => Đạt - Kiểm tra ứng suất cốt thép chịu kéo : Ta có fs = 2.7 kN/cm2 < fsa = 25.1 kN/cm2 => Đạt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu chống nứt 5.5.3 Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt II - II (Mặt cắt chân tờng thân) 5.5.3.1 Bố trí cốt thép chịu mô men bất lợi phía sông a Bố trí cốt thép chịu mô men uốn - Bng kim toỏn kh nng chu un - Kiểm tra cờng độ mặt cắt : M r 1040 = = 1.828 M tt 569 Ta có : > 1,33 => Đạt - Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu : Pmin = 0.003 >0.03 fc/ fy = 0.002 =>t - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực b Kiểm toán khả chịu cắt tiết diện GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 28 Chng 5: Thit k k thut m cu Kết luận: Nh ta thấy với tiết diện bê tông mặt cắt đảm bảo khả chịu lực cắt nhng ta bố trí cốt thép đai theo cấu tạo c Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt - Kiểm tra ứng suất sử dụng cốt thép chịu kéo : Ta có fsa = 21.5 kN/cm2 < 0,6.fy = 25.20 kN/cm2 => Đạt - Kiểm tra ứng suất cốt thép chịu kéo : Ta có fs = 15.3 kN/cm2 < fsa = 21.5 kN/cm2 => Đạt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu chống nứt 5.5.3.2 Bố trí cốt thép chịu mô men bất lợi phía đờng a Bố trí cốt thép chịu mô men uốn - Bảng tính toán bố trí cốt thép - Kiểm tra cờng độ mặt cắt : GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 29 Chng 5: Thit k k thut m cu Mr 1229 = = 1.65 M tt 742.6 Ta cú : > 1,33 => Đạt - Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu : Pmin = 0,003 > 0,03 fc/ fy = 0,002 => t - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực b Kiểm toán khả chịu cắt tiết diện Kết luận: Nh ta thấy với tiết diện bê tông mặt cắt đảm bảo khả chịu lực cắt nhng ta bố trí cốt thép đai theo cấu tạo c Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt - Do tổ hợp tải trọng theo TTGH sử dụng gây nội lực bất lợi theo phía sông ta không cần kiểm toán khả chống nứt tiết diện mặt cắt bố trí cốt thép chịu tổ hợp tải trọng Ib (bất lợi phía đờng) 5.5.4 Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt III - III (Mặt cắt chân tờng đỉnh) - Đối với mặt cắt chân tờng đỉnh tổ hợp tải trọng theo TTGH cờng độ I Ia Ib gây nội lực bất lợi phía đờng ta tính toán bố trí cốt thép cho mặt cắt để đảm bảo chịu tổ hợp tải trọng Ib (bất lợi phía đờng) Bố trí cốt thép chịu mô men uốn - Bảng tính toán bố trí cốt thép - Kiểm tra cờng độ mặt cắt : GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 30 Chng 5: Thit k k thut m cu Mr 111 = = 4.58 M tt 24.3 Ta có : > 1,33 => Đạt - Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu : Pmin = 0,001 < 0,03 fc/ fy = 0,002 => Khụng t Điều kiện hàm lợng cốt thép tối thiểu không đạt diện tích mặt cắt lớn Do ta cần đảm bảo khả chịu lực mặt cắt đợc Kiểm toán khả chịu cắt tiết diện Kết luận: Nh ta thấy với tiết diện bê tông mặt cắt đảm bảo khả chịu lực cắt nhng ta bố trí cốt thép đai theo cấu tạo Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu chống nứt 5.5.5 Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt IV - IV (Mặt cắt chân tờng cánh) Bố trí cốt thép chịu mô men uốn - Bảng tính toán bố trí cốt thép GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 31 Chng 5: Thit k k thut m cu - Kiểm tra cờng độ mặt cắt : Mr 290 = = 1.539 M tt 188 Ta có : > 1,33 => Đạt - Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu : Pmin = 0.003 > 0.003 fc/ fy = 0.002 => Đạt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực Kiểm toán khả chịu cắt tiết diện Kết luận: Nh ta thấy với tiết diện bê tông mặt cắt đảm bảo khả chịu lực cắt nhng ta bố trí cốt thép đai theo cấu tạo Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt - Kiểm tra ứng suất sử dụng cốt thép chịu kéo : Ta có fsa = 21.9kN/cm2 < 0,6.fy = 25.20 kN/cm2 => Đạt - Kiểm tra ứng suất cốt thép chịu kéo : Ta có fs = 20.3 kN/cm2 > fsa = 21.9 kN/cm2 => t - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu chống nứt 5.6 Thiết kế móng cọc 5.6.1 Tính bố trí cọc móng - Móng bệ tháp đợc thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 100cm 5.6.1.1 Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 32 Chng 5: Thit k k thut m cu Qcoc = ( 0,85 f c Ac + f y As ) ' - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu - Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Tên gọi đại lợng Kí hiệu Mác bê tông chế tạo cọc fc Đờng kính cọc thiết kế D Đờng kính cốt thép d Số thép thiết kế nthanh Diện tích phần bê tông Ac Diện tích phần cốt thép As Hệ số uốn dọc Cờng độ chịu kéo thép fy Sức chịu tải cọc theo vật liệu Qvl 5.6.1.2 Tính toán sức chịu tải cọc theo đất Giá trị 3000 1.0 26 18 0.785 0.011 0.75 24000 1701.58 Đơn vị T/m2 m m2 m2 T/m2 T QR = pq Q p + ps Qs W - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo đất Trong đó: Q =q A P P p : sức kháng đầu cọc, KN Q =q A S q s s : sức kháng thân cọc , KN p : sức kháng đơn vị đầu cọc ,KN/m2, tra bảng 10.8.3.4.2.1 ta có: q p =0.064xN N: số búa SPT cha hiệu chỉnh , lấy N=50 q s :sức kháng đơn vị thân cọc , KN/m2 Đất rời : q tra bảng 10.8.3.4.2.1 ta có :Theo Reese Wright với N Số cọc bố trí móng n = (cọc) Chiều dài cọc bố trí 7.6 m GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 34 Chng 5: Thit k k thut m cu 5.6.2 Kiểm toán nội lực dọc trục cọc móng Tính duyệt sức chịu tải cọc + Nguyên lý tính: Kiểm tra điều kiện tính toán theo cọc bệ cao hay cọc bệ thấp Để tính toán theo cọc bệ thấp độ chôn sâu đáy bệ phải thoả mãn điều kiện sau: 2.H a h 0,75 tg(450 - 0,5) Trong đó: 0,75: hệ số xét đến ma sát bệ móng với đất H: Là lực ngang tác dụng lên bệ móng H = 7513.30 (kN) a: Cạnh bệ móng thẳng góc với hớng tác dụng lực a = (m) - Trọng lợng riêng đất từ đáy bệ lên = 18 (kN/m2) - Góc ma sát đất bệ móng = 30o Thay số liệu vào công thức ta có: ì 7513.30 ì 18 H min= 0,75 tg(450 - 150) =3.12 (m) Chiều sâu bệ móng: h= 3.5 (m) > 3.12(m)tiến hành tính toán theo móng cọc bệ thấp a Công thức tính nội lực cọc móng - ta tính toán cho trờng hợp ngoại lực tác dụng mặt phẳng tính toán , nghĩa tác dụng theo phơng dọc ngang cầu Khi cọc mép có giá trị nội lực lớn nhỏ - Nội lực dọc trục cọc đợc tính theo công thức : P M y x n Qn = n ni x i2 Trong : +) Qn : Nội lực dọc cọc thứ n + P :Tng ỏp lc thng ng tỏc dng lờn ỏy b + My: Mụ men i vi trc i qua trng tõm ca nhúm cc +) xn : Khoảng cách từ hàng cọc thứ n đến trục xét +) xi : Khoảng cách từ hàng cọc thứ i đến cọc xét +) ni : Số cọc hàng cọc thứ i b Kiểm toán khả chịu lực cọc - Tải trọng sử dụng tính toán nội lực cọc tổ hợp tải trọng theo TTGH cờng độ I Theo tính toán ta thấy tổ hợp tải trọng Ia (bất lợi phía sông) gây nội lực bất lợi móng cọc ta kiểm toán theo tổ hợp tải trọng ta có : P = 12046.47 kN My = 2515.20 kN.m - Với tổ hợp tải trọng Ia cọc bất lợi cọc với nội lực : +) Nội lực lớn cọc GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 35 Chng 5: Thit k k thut m cu Qn = 12046.47 2515.20 * 2.05 + ì 2.05 + ì (2.05) +) Nội lực nhỏ cọc 12046.47 2515.20 * 2.05 Qn = ì 2.05 + ì (2.05) =2654.68 kN < Qcoc = 3037.5 kN => Đạt =2156.60 kN < Qcoc = 3037.5 kN => Đạt GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 36 [...]... 12046.47 kN My = 251 5.20 kN.m - Với tổ hợp tải trọng Ia thì cọc bất lợi nhất là cọc ngoài cùng với nội lực : +) Nội lực lớn nhất trong cọc GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 35 Chng 5: Thit k k thut m cu Qn = 12046.47 251 5.20 * 2. 05 + 5 3 ì 2. 05 2 + 2 ì (2. 05) 2 +) Nội lực nhỏ nhất trong cọc 12046.47 251 5.20 * 2. 05 Qn = 5 3 ì 2. 05 2 + 2 ì (2. 05) 2 =2 654 .68 kN < Qcoc = 3037 .5 kN => Đạt =2 156 .60 kN < Qcoc... 0.00 Hệ số tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất 1. 25 0.90 1.80 0. 45 1 .50 0. 65 1 .50 1. 35 1.00 0.90 0.90 1.00 1. 35 1. 35 1.30 1. 35 1. 95 1 .50 1 .50 N/A 1.00 0.90 0.90 0.90 0.90 0. 75 SVTH : NGUYN VN TUN Page 12 Chng 5: Thit k k thut m cu 5. 3.2.Tổng hợp nội lực tại mặt cắt đáy móng ( mặt cắt I - I) a Bảng tổng hợp nội lực tiêu chuẩn GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 13 Chng 5: Thit k k thut m cu b - Bảng tổng hợp... có fs = 20.3 kN/cm2 > fsa = 21.9 kN/cm2 => t - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu chống nứt 5. 6 Thiết kế móng cọc 5. 6.1 Tính và bố trí cọc trong móng - Móng bệ tháp đợc thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 100cm 5. 6.1.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 32 Chng 5: Thit k k thut m cu Qcoc = ( 0, 85 f c Ac + f y As ) ' - Công thức tính toán sức... trị IV 59 .00 1.09 64.31 25. 00 1.30 1.80 0. 75 1 .50 h xe L xe b xe WLd WLn e1 e2 e3 e4 Kí hiệu m m m kN kN m m m m Giá trị 2 .50 14 .50 2.00 0.0 54 .38 9.80 7.80 0.00 0.00 e Tính tải trọng do áp lực nớc tác dụng lên mố Do mố nằm cao hơn MNCN nên không tính tải trọng do áp lực nớc 5. 3 Tng hp ti trng ti cỏc mt ct 5. 3.1 Bng h s ti trng theo cỏc trng thỏi gii hn cng 5. 3.1.1 Bng h s ti trng theo cỏc trng thỏi...Chng 5: Thit k k thut m cu b.Tính áp lực gió dọc - Đối với mố trụ có kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu có bề mặt chắn gió là đáng kể thì ta sẽ phải xét đến áp lực gió dọc Tuy nhiên do ở đây ta thiết kế mố cho kết cấu nhịp cầu dẫn giản đơn L = 33 m do đó diện tích chắn gió là không đáng kể vì vậy trong trờng... Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 27 Chng 5: Thit k k thut m cu 5. 5.2.3 Kiểm toán khả năng chống nứt của mặt cắt - Kiểm tra ứng suất sử dụng trong cốt thép chịu kéo : Ta có fsa = 25. 1 kN/cm2 < 0,6.fy = 25. 20 kN/cm2 => Đạt - Kiểm tra ứng suất trong cốt thép chịu kéo : Ta có fs = 2.7 kN/cm2 < fsa = 25. 1 kN/cm2 => Đạt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu chống nứt 5. 5.3 Tính toán và bố trí cốt thép tại... lợng Kí hiệu Mác bê tông chế tạo cọc fc Đờng kính cọc thiết kế D Đờng kính cốt thép d Số thanh thép thiết kế nthanh Diện tích phần bê tông Ac Diện tích phần cốt thép As Hệ số uốn dọc Cờng độ chịu kéo của thép fy Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 5. 6.1.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Giá trị 3000 1.0 26 18 0.7 85 0.011 0. 75 24000 1701 .58 Đơn vị T/m2 m m2 m2 T/m2 T QR = pq Q p + ps Qs... 22 Chng 5: Thit k k thut m cu b Tổ hợp tải trọng bất lợi về phía đờng ( Tổ hợp I-b) 5. 5 Tính toán và bố trí cốt thép tại các mặt cắt 5. 5.1 Nguyờn tc tớnh v b trớ ct thộp 5. 5.1.1 Nguyờn tc chung - Cốt thép đối với các mặt cắt I-I , II-II , III-III đợc tính và bố trí để đảm bảo chịu đợc tổ hợp tải trọng theo TTGH cờng độ I với 2 tổ hợp bất lợi : GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 23 Chng 5: Thit... tải trọng Kí hiệu Cấu kiện và thiết bị phụ Kéo xuống (xét ma sát âm) Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích áp lực ngang của đất +) Chủ động +) Nghỉ Các ứng suất lắp giáp bị hãm áp lực đất thẳng đứng +) ổn định tổng thể +) Kết cấu tờng chắn +) Kết cấu vùi cứng +) Khung cứng +) KC vùi mềm +) Cống hộp thép mềm Tải trọng chất thêm DC DD DW EH EL EV ES GVHD : O C Lí 0 .5/ 1.2 0 .5/ 1.2 0 .5/ 1.2 0.00 1/1.20 0.00 TG TG... toán khả năng chống nứt của mặt cắt - Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu chống nứt 5. 5 .5 Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt IV - IV (Mặt cắt chân tờng cánh) 1 Bố trí cốt thép chịu mô men uốn - Bảng tính toán và bố trí cốt thép GVHD : O C Lí SVTH : NGUYN VN TUN Page 31 Chng 5: Thit k k thut m cu - Kiểm tra cờng độ mặt cắt : Mr 290 = = 1 .53 9 M tt 188 5 Ta có : > 1,33 => Đạt - Kiểm tra hàm