CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MỐ CẦU VÀ MÓNG MỐ M1

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MỐ CẦU VÀ MÓNG MỐ M1 A THIẾT KẾ MỐ CẦU I SỐ LIỆU CHUNG - Mố tính toán: mố M1 - Loại cầu: bê tông cốt thép dự ứng lực - Loại dầm: Super – T - Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 – 05 II SỐ LIỆU KẾT CẤU PHẦN TRÊN Hạng mục Kí hiệu • Số lượng dầm N • Chiều dài dầm L • Chiều dài nhòp tính toán Ls • Bề rộng mặt cầu B • Khổ cầu W • Số xe n • Số lề người nng •Bề rộng lề người bng •Tải trọng hành q • Hệ số xe m • Hệ số xung kích IM •Trọng lượng riêng bê tông γc •Số lượng mối nối nmn •Diện tích mối nối Fmn •Số lượng dầm ngang ndn •Diện tích dầm ngang Fdn •Chiều rộng dầm ngang dọc cầu bdn •Diện tích gờ lan can Fglc •Chiều dày lớp bê tông tạo dốc t •Chiều cao gối cầu hg ng Số lượng gối cầu •Chiều cao từ đáy dầm tính đến lớp phủ h Số liệu đặc trưng dầm Super T dài 39.18m - Diện tích mặt cắt ngang nhòp A0 - Diện tích mặt cắt ngang đoạn dầm đặc A1 - Chiều dài đoạn dầm đặc L1 - Chiều dài đoạn dầm lại L0 - Diện tích dầm ngang đầu dầm Fdn III XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 115 Giá trò 8.00 39.18 38.48 14.00 17.00 4.00 2.00 1.20 3.00 0.65 0.25 25.00 3.00 0.09 14.00 0.936 0.70 0.27 0.08 0.08 8.00 2.00 Đơn vò Dầm m m m m Làn Lề m KN/m2 kN/m3 m2 Dầm m2 m m2 m m Chiếc m 0.626m2 1.605m2 5m 34.18m 0.936m2 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Tónh tải Trọng lượng riêng vật liệu: - Trọng lượng riêng bê tông γc = 25kN/m3 - Trọng lượng riêng lớp phủ γlp = 23.5kN/m3 - Trọng lượng riêng đất đắp: γđ = 18kN/m3 a Tónh tải (DC) lớp phủ (DW) : kết cấu phần - Dầm chủ: (A × L + A × L ) × γ c × N (0.626 × 34.18 + 1.605 × 5) × 25 × DC dc = = = 2942 kN 2 - Bản mặt cầu: h × W × L × γ c 0.2 × 17 × 39.18 × 25 DC bmc = f = = 1665.15kN 2 - Lớp bê tông tạo dốc: t × B × L × γ c 0.08 × 14 × 39.18 × 25 DC bttd = = = 548.52 kN 2 - Mối nối: n × Fmn × γ c × L × 0.09 × 25 × 39.18 DC mn = mn = = 132.233kN 2 - Dầm ngang: A × b dn × n dn × γ c 0.936 × 0.7 × 14 × 25 DC dn = dn = = 104.125kN 2 - Gờ lan can: × Fglc × L × γ c × 0.27 × 39.18 × 25 DC glc = = = 261.135kN 2 - Lan can: DC lc = 30.1kN - Lớp phủ: t lp × B × L × γ lp 0.05 × 14 × 39.18 × 23.5 = 322.26 kN 2 Bảng kết tónh tải kết cấu phần •Dầm super - T 2942 kN Bản mặt cầu 1665.15 •Lớp bê tông tạo dốc 548.520 kN •Đèn chiếu sáng 4.0000 kN •Mối nối 132.233 kN •Dầm ngang 104.125 kN •Gờ lan can 261.135 kN •Lan can 30.10 kN kN Tổng tónh tải DC 5687.26 Trọng lượng lớp phủ mặt cầu DW 322.26 kN kN Tổng cộng 6009.41 b Tónh tải trọng lượng thân Mố: kết cấu phần DW = SVTH: TRẦN TÂN TIẾN = 116 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN - Loại mố : Mố chữ U bê tông cốt thép M300 đặt móng cọc khoan nhồi  Kích thước hình học Mố: Kích thước mố theo phương dọc cầu SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 117 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Kích thước mố theo phương ngang cầu STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Số liệu kích thước hình học theo phương dọc cầu Ký Đơn Tên kích thước hiệu vò a1 m Chiều rộng bệ mố (dọc cầu) a2 m Bề rộng tường cánh (phần ) a3 m Bề dày tường thân a4 m Khoảng cách từ tường thân đến mép bệ a5 m Bề rộng tường cánh (phần đuôi ) a6 m Bề rộng tường cánh (toàn bộ) a7 m Khoảng cách từ tường đầu đến mép bệ a8 m Bề dày tường đầu a9 m Kích thước phần đỡ dẫn a10 m Khoảng cách từ tim gối đến mép tường thân a11 m Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu a12 m Chiều rộng đất đắp trước mố b1 m Chiều dày bệ mố b2 m Kích thước tường cánh (phương đứng) b3 m Kích thước tường cánh (phương đứng) b4 m Kích thước tường cánh (phương đứng) b5 m Chiều cao mố (từ đáy bệ đến đỉnh tường đầu) b6 m Chiều cao tường thân SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 118 Giá trò 7.000 2.500 1.800 2.700 1.800 6.100 4.100 0.400 0.300 0.850 0.450 4.000 2.000 3.040 1.440 1.500 7.400 3.500 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19 20 21 22 23 GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN b7 Chiều cao tường đầu b8 Tổng chiều cao tường thân tường đầu b9 Chiều cao gối cầu b10 Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ độ tới đỉnh gờ lan can b11 Kích thước mấu đỡ độ Kích thước theo phương ngang cầu Ký Đơn vò STT Tên kích thước hiệu tính c1 m Bề dày tường cánh c2 m Chiều rộng bệ mố (phương ngang cầu) c3 m Bề rộng mố (phương ngang cầu ) c4 m Bề rộng gối cầu m m m m m 1.900 5.400 0.08 1.200 0.300 Giá trò 0.50 17.00 17.00 0.40  Tónh tải trọng lượng thân mố: Tónh tải tiêu chuẩn gây trọng lượng thân mố tính sau: Pi = Vi.γc (kN) Trong đó: Vi : Thể tích phận kết cấu (m3) γc: Trọng lượng riêng bê tông: γc = 25 KN/m3 - Thể tích phận kết cấu Vi: + Bệ mố: Vbm = b1 × a1 × c2 = 2x7x17 = 238 (m3) + Tường thân: Vtth = a3 × b6 × c3 = 1.8x3.5x17 = 107.1 (m3) + Tường đầu: Vtđ = a8 × b7 × c3 = 0.4x1.9x17 = 12.9 (m3) + Mấu đỡ độ: Vmđ = (b11+ a9/2) × a9 × (c3 -2 × c1) = (0.3 + 0.3/2)x0.3x(17-2x0.5) = 2.2 (m3) + Tường cánh (phần đuôi): Vtcd = (2b4+ b3) × a5 × c1 = (2x1.5 + 1.44)x1.8x0.5 = 4.0 (m3) + Tường cánh (phần thân): Vtct = × (b2 + b3 + b4) × a2 × c1 = 2x(3.04 + 1.44+2.5)x2.5x0.5 = 15.0 (m3) + Gối cao su: Vgcs = ng × (a11 × b9 × c4) = 8x(0.45x0.078x0.4) = 0.1 (m3) + Tường tai: Vtt =1.4x1.5x0.15 = 0.6 (m3) Bảng tính toán tónh tải trọng lượng thân mố γc Thể tích Vi Trọng lượng Pi STT Tên kết cấu 3 KN/m (m ) (KN) Bệ mố 238.0 25 5950.00 Tường thân 107.1 25 2677.50 Tường đầu (trên) 12.9 25 323.00 SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 119 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mấu đỡ độ Tường cánh (phần đuôi) Tường cánh (phần thân) Đá kê gối Tường tai GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN 2.2 4.0 15.0 0.1 0.6 Tổng 25 25 25 25 25 54.00 99.90 373.75 2.81 15.75 9496.71  Nội lực trọng lượng thân mố: Các lực tác dụng lên mố trọng lượng thân sinh Mô men, Lực dọc, Lực cắt tiết diện tính toán - Mô men tiết diện cần tính: Mi = Pi.ei Trong : Pi: Các lực gây mômen tiết diện tính toán (kN) ei: Độ lệch tâm điểm đặt lực so với trục trung hoà mặt cắt cần tính toán Qui ước dấu Moment: Mô men mang dấu dương hướng phía đường, dấu âm hướng phía sông  Xét mặt cắt A – A: - Độ lệch tâm ei Pi so với trục trung hòa mặt cắt A – A: + Bệ mố: ebm = (m) + Tường thân: a a ) = 0.1 (m) etth = − ( − a − ) = −( − 2.7 − 2 2 + Tường đầu: a a ) = 0.8 (m) etđ = − ( − a − a + ) = −( − 2.7 − 1.8 + 2 2 + Mấu đỡ độ: a a ) = 1.15 (m) emđ = − ( − a − a − ) = −( − 2.7 − 1.8 − 2 2 + Tường cánh (phần đuôi): a2 b a2 × b a × b3 a ) /(a × b + )= etcd = − 0.1 + ( × + 2 1.82 1.44 1.8 × 1.5 1.8 × 1.44 = − 0.1 + ( × + ) /(1.8 × 1.5 + ) = 4.203 (m) 2 + Tường cánh (phần thân): a a = 2.15 = (m) etct = − 0.1 − = − 0.1 − 2 2 + Đá kê gối: a a ) = -0.45(m) egcs = − ( − a − 0.15 − 11 ) = −( − 2.7 − 0.15 − 2 2 + Tường tai: a a 4.1 ) = 1.25 (m) ett = − ( − a − ) = −( − 2.7 − 2 2 SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 120 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Bảng tính nội lực cho tiết diện A-A trọng lượng thân STT Kết cấu Bệ mố P1 Tường thân P2 Tường đầu P3 Mấu đỡ độ P4 Tường cánh (đuôi) P5 Tường cánh (phần thân) P6 Đá kê gối P7 Tường tai P8 P(KN) 5950.00 2677.50 323.00 54.00 99.90 373.75 2.81 15.75 9496.71 Tổng cộng Tiết diện A-A e(m) M(KN.m) 0.000 0.000 0.100 267.750 0.800 258.400 1.150 62.100 4.203 419.850 2.150 803.563 -0.450 -1.264 1.250 19.688 - 1830.086  Xét mặt cắt B – B: - Độ lệch tâm ei Pi so với trục trung hòa mặt cắt A – A: + Tường thân: etth = (m) + Tường đầu: a a − = 0.7 (m) etđ = − = 2 2 + Mấu đỡ độ: a a 1.8 0.3 + = 1.05 (m) emđ = + = 2 2 + Đá kê gối: a a − − = 0.3 (m) egcs = − a − 11 = 2 2 + Tường tai: a a 1.8 − 0.4 − = −1.55 (m) ett = − a − = 2 2 Bảng tính nội lực cho tiết diện B-B trọng lượng thân  STT Kết cấu Tường thân P2 Tường đầu P3 Mấu đỡ độ P4 Đá kê gối P7 Tường tai P8 3064.83 Tổng cộng Xét mặt cắt C – C: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN P(KN ) 2677.50 323.00 54.00 2.81 15.75 121 Tiết diện B-B e(m) M(KN.m) 0.00 0.00 0.70 226.10 1.05 56.70 0.30 0.84 -1.55 -24.41 259.23 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN - Độ lệch tâm ei Pi so với trục trung hòa mặt cắt A – A: + Tường đầu: etđ = (m) + Mấu đỡ độ: a a 0.4 0.3 + = 0.35 (m) emđ = + = 2 2 Bảng tính nội lực cho tiết diện C-C trọng lượng thân Tiết diện C-C STT Kết cấu P(KN ) e(m) M(KN.m) 0.00 0.00 Tường đầu P3 323.00 0.35 18.90 Mấu đỡ độ P4 54.00 Tổng cộng 377.00 18.90 Hoạt tải xe ô tô (LL) tải trọng người (PL): a Hoạt tải xe kết cấu nhòp (LL) Sơ đồ hoọat tải kết cấu nhòp - Tung độ đường ảnh hưởng: L s − 1.2 39.48 − 1.2 ' ×1 = × = 0.97 y 1' = y = ; y = Ls 39.48 L − 4.3 39.48 − 4.3 y2 = s ×1 = × = 0.89 Ls 39.48 L − 8.6 39.48 − 8.6 y3 = s ×1 = × = 0.78 Ls 39.48 - Diện tích đường ảnh hưởng: WL = × × L s = 0.5 × 39.48 = 19.24 - Phản lực hoạt tải gây ra: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 122 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Ri = Pi yi (Với Pi tải trọng trục xe tải xe hai trục) RL = PL WL (Với PL= 9.3 kN/m : tải trọng làn) Bảng kết tính toán phản lực hoạt tải xe tải trọng Tải Tung độ đường ảnh Phản lực Tải trọng Vò trí trọng Đơn vò hưởng Ri trục 1' 1.00 110 110.00 kN Xe hai trục thiết kế 2' 0.97 110 106.57 kN 0.78 35.0 27.18 kN Xe tải HL93 0.89 145.0 128.80 kN thiết kế 1.00 145.0 145.00 kN Tải trọng WL 19.24 9.3 178.93 kN kN Hoạt tải xe (LL) 1443.390 b Tải trọng hành (PL) - Tải trọng hành phải thiết kế với hoạt tải xe thiết kế không xét xung kích cho hoạt tải Tải trọng có độ lớn phân bố - Người lề hành: q = 3x10-3 Mpa = 3KN/m2 - Trò số tải trọng hành: PL = q × bng × nng × Ls/2 Trong đó: bng = 1.2m : Bề rộng lề người nng = : Số lề người Ls = 38.48 : Chiều dài nhòp tính toán => PL = 90.04 kN Lực hãm xe BR - Lấy 25% trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục thiết kế tất xe chạy hướng - Lực hãm xe nằm ngang theo phương dọc cầu, cách mặt cầu:1.8m - Ở gối di động đặt mố nên ta có: BR = Lực ma sát (FR) - Lực ma sát chung gối cầu phải xác đònh sở giá trò cực đại hệ số ma sát mặt trượt - FR xác đònh sau: FR = fmax × N(kN) Trong đó: + fmax hệ số ma sát bê tông gối cầu (di dộng) lấy hệ số 0.3 + N phản lực gối tónh tải hoạt tải (không kể xung kích gây ra): = 5282kN => FR = 0.3x5282 = 1584.5 kN Lực li tâm (CE) - Lực ly tâm lấy tích số trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục với hệ số C lấy sau: v2 C= × g× R Trong đó: Tốc độ thiết kế : v = 80km/h = 22m/s SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 123 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Gia tốc trọng lực: g = 9.81m/s2 Bán kính cong xe: R = 4000m Đặt cách mặt xe chạy 1.8m => Hệ số tính toán lực ly tâm: C = 0.02m => Lực ly tâm: CE = nxCxmx(2x145+35) = 4x0.02x0.65x(2x145+35) = 14.18 KN Tải trọng gió (WS, WL) a Tải trọng gió tác dụng lên công trình WS - Tải trọng gió ngang: Tải trọng gió ngang PD phải lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt trọng tâm phần diện tích thích hợp, tính sau: PD = 0.0006 × V2 × At × Cd >= 1.8 × At (KN) Trong đó: V : Tốc độ gió thiết kế = 38 m/s V25 : Tốc độ gió xét thêm = 25 m/s V=VB × S VB : Tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm thích hợp với vùng tính gió vò trí cầu nghiên cứu Vùng tính gió VB (m/s) I 38 S: Hệ số điều chỉnh khu đất chòu gió độ cao mặt cầu theo quy đònh (3.8.1.1-2) Độ cao mặt cầu S 10 (m) 1.00 At Cd b d : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2) : Hệ số cản phụ thuộc vào tỷ số b/d = 1.2 ( 3.8.1.2.1.1 – 22 TCN 272-05) : Chiều rộng toàn cầu bề mặt lan can(mm) = 16400mm : Chiều cao KCPT bao gồm lan can (mm) = 2292mm Bảng tính toán tải trọng gió ngang WS xét tới mặt cắt A-A ez At PD Mx PD25 Mx25 Kết cấu (m) (m2) (KN) (KNm) (KN) (KNm) Mố 4.572 37.17 45.09 206.14 19.51 89.22 KCPT 5.814 39.67 48.11 279.73 20.82 121.07 Tổng 93.20 485.87 40.34 210.30 Bảng tính toán tải trọng gió ngang WS xét tới mặt cắt B-B ez At PD Mx PD25 Mx25 Kết cấu (m) (m2) (KN) (KNm) (KN) (KNm) 3.07 37.17 45.09 138.51 19.51 59.95 Mố 4.31 39.67 48.11 207.56 20.82 89.84 KCPT Tổng SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 93.20 124 346.07 40.34 149.79 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN => M = × 5816 × − × 1463 × + − × 2386 = 15763kN.m Vậy sai số là: M − My 15763 − 15234 × 100% = × 100% = 3.47% My 15234 Kết luận: Các sai số thực tế chấp nhận Tính mômen MZ lực cắt QZ (Theo phương pháp K.X.Zavriêv) Phản lực ngang mômen đỉnh cọc là: Hn = 619 kN ; Mn = -2386 kN.m Phản lực ngang mômen cao trình mặt đất xác đònh sau: H0 = Hn = 619 kN M0 = Hn.L0 + Mn = 619x0.71 - 2386 = -1947 kN.m Chuyển vò đơn vò δ ik cọc cao trình mặt đất xác đònh theo công thức sau: Ứng với trường hợp móng ngàm sâu vào tầng đá: B D − B1 D × α EI A B1 − A B2 B C − B1 C = δ 0HM = × α EI A B1 − A B2 A C − A C = × α.EI A B1 − A B2 δ 0HH = δ 0MH δ 0MM Trong đó: α : Hệ số tính đổi mb tt α=5 Với b tt = k k D EI k = 0.9 : Hệ số kinh nghiệm (Đối với cọc có tiết diện tròn) 1 k2 = 1+ = 1+ = 1.67 : Hệ số kể đến làm việc khác toán D 1.5 không gian toán phẳng m: Đặc trưng hệ số hm = 2( D + 1) = 2(1.5 + 1) = 5m Vì hm = 5m nhỏ chiều dày lớp sét, màu vàng nâu, trạng thái dẻo cứng, dày 6.4m SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 167 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Lấy hệ số tỷ lệ m = 500 T/m4 = 5000 kN/m4 EI = 7949750 kN.m2: Độ cứng chòu uốn tiết diện cọc mb tt 5000 × 0.9 × 1.67 × 1.5 = = 0.27 => α = EI 7949750 Các hệ số hàm ảnh hưởng Ai, Bi, Ci, Di tra bảng phụ thuộc chiều sâu tính đổi cọc đất Ta có: h = αh = 0.27 × 14.29 = 3.86m Tra bảng tìm giá trò hàm số ảnh hưởng cách nội suy tuyến tính: B2 D1 − B1 D = 2.3974 A B1 − A B2 B2 C1 − B1C = 1.5955 A B1 − A B2 A C1 − A C = 1.7262 A B1 − A B2 Thay vào công thức ta có: B D − B1 D 1 δ 0HH = × = × 2.3974 = 15.3 × 10 −6 m / kN α EI A B1 − A B2 0.27 × 7949750 B C − B1 C 1 δ 0MH = δ 0HM = × = × 1.5955 = 2.75 × 10 −6 kN −1 A B − A B α EI 0.27 × 7949750 1 A C − A C 1 δ 0MM = × = × 1.7262 = 0.804 × 10 −6 kN.m −1 α.EI A B1 − A B2 0.27 × 7949750 Chuyển vò cao trình mặt đất cọc : y = δ 0HH H + δ 0HM M = 15.3 × 10 −6 × 619 + 2.75 × 10 −6 × (−1947) = 4.12 × 10 −3 m ϕ = −(δ 0MH H + δ 0MM M ) = −[2.75 × 10 −6 × 619 + 0.804 × 10 −6 × (−1947)] = −1.37 × 10 −4 m Moment Mz, lực cắt Qz xác đònh theo công thức sau: + Mômen M(z): H D M ( Z ) = α EI.y A + α.ϕ EI.B3 + M C + α => M(z) = 2387.69A3 – 294.06B3 – 1947C3 + 2292.59D3 + Lực cắt Q(z): Q ( Z ) = α EI.y A + α ϕ EI.B + α.M C + H D => Q(z) = 644.68A4 – 79.4B4 – 525.69C4 + 619D4 Các hệ số A3, B3, C3, D3, A4, B4, C4, D4 tra bảng phụ thuộc vào h = αh Theo số tài liệu nghiên cứu Liên Xô cũ cho h = 4m điều kiện liên kết chân cọc không ảnh hưởng nhiều đến chuyển vò đầu cọc Do bảng tính toán giá trò hàm số ảnh hưởng lập đến h = αh = 4m SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 168 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Bảng kết tính Mz h (m) 0.74 1.48 2.22 2.96 3.7 4.44 5.19 5.93 6.67 7.41 8.15 8.89 9.63 10.37 11.11 12.96 14.81 − (m) MO A3 B3 C3 D3 Mz (kN.m) 0.000 -0.001 -0.011 -0.036 -0.085 -0.167 -0.287 -0.455 -0.676 -0.956 -1.295 -1.693 -2.141 -2.621 -3.103 -3.541 -3.919 -1.614 0.000 0.000 -0.002 -0.011 -0.034 -0.083 -0.173 -0.319 -0.543 -0.867 -1.314 -1.906 -2.663 -3.600 -4.717 -6.000 -9.544 -11.731 1.000 1.000 1.000 0.998 0.992 0.975 0.938 0.866 0.739 0.530 0.207 -0.271 -0.949 -1.877 -3.108 -4.688 -10.340 -17.919 0.000 0.200 0.400 0.600 0.799 0.994 1.183 1.358 1.507 1.612 1.646 1.575 1.352 0.917 0.197 -0.891 -5.854 -15.076 -1947 -1491 -1056 -650 -293 251 435 562 636 665 657 618 557 481 394 160 -79 h 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.5 Biểu đồ moment Mz (kN.m) SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 169 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Bảng kết tính Qz h (m) 0.74 1.48 2.22 2.96 3.7 4.44 5.19 5.93 6.67 7.41 8.15 8.89 9.63 10.37 11.11 12.96 14.81 − (m) h 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.5 MO A4 B4 C4 D4 Qz (kN) -0.020 -0.080 -0.180 -0.320 -0.499 -0.716 -0.967 -1.248 -1.547 -1.848 -2.125 -2.339 -2.437 -2.346 -1.969 1.074 9.244 -0.003 -0.021 -0.072 -0.171 -0.333 -0.575 -0.910 -1.350 -1.906 -2.578 -3.360 -4.228 -5.140 -6.023 -6.765 -6.789 -0.358 0.000 -0.003 -0.016 -0.051 -0.125 -0.259 -0.479 -0.815 -1.299 -1.966 -2.849 -3.973 -5.355 -6.990 -8.840 -13.692 -15.611 1.000 1.000 0.997 0.989 0.967 0.917 0.821 0.652 0.374 -0.057 -0.692 -1.592 -2.821 -4.449 -6.520 -13.826 -23.140 619 606 571 515 446 369 288 209 135 68 12 -34 -69 -94 -114 -121 -129 -129 Biểu đồ lực cắt Qz (kN) SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 170 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Tính cốt thép cho cọc Chọn thép dọc thép đai bố trí cho cọc sau: - Đường kính cốt thép dọc: φ = 32mm - Diện tính cốt thép: Ab = 3.14 × 322/4 = 804 mm2 - Số lượng thép dọc: n = 32 - Tổng diện tích thép: As = 32 × 804 = 25728 mm2 - Đường kính cốt đai: dùng đai xoắn φ v = 10mm a Kích thước mặt cắt kiểm toán Để đơn giản thiết kế, quy đổi thiết diện hình tròn thiết diện hình vuông có cạnh = a - Mômen quán tính thiết diện hình tròn: πD 3.14 × 1.5 I tr = = = 0.25m 64 64 - Mômen quán tính thiết diện hình vuông: a4 Iv = 12 Quy đổi thiết diện hình tròn thiết diện hình vuông: I tr = I v = 0.25m => a = 12 × 0.25 = 1.32m Kích thước mặt cắt kiểm toán sau: - Chiều rộng mặt cắt: bw = 1320 mm - Chiều cao mặt cắt: h = 1320 mm - Chiều dày lớp phủ bê tông: dc = d’c =100 mm - Cường độ chòu nén bê tông f’c = 35 MPa - Cường độ thép: fy = 420 MPa SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 171 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN b Kiểm tra cấu kiện chòu uốn Giá trò Momen Mmax cọc chòu tải trọng ngang là: Mmax = 1947 kN.m - Công thức kiểm toán: M u ≤ φM n = M r Mr : Sức kháng uốn tính toán (N.mm) Mr = ϕ.[0.85f’c a.b.(ds - a/2) + A’s(fy – 0.85f’c)(ds – d’c)] Trong đó: ϕ : Hệ số sức kháng, với cấu kiện chòu uốn: ϕ = 0.9 25728 ' = 6432mm A’s: Diện tích thép: A s = A s = fy = 420 Mpa : Cường độ thép dc: Chiều dày lớp phủ bê tông: dc = d’c = 100mm φ 32 = 1204 mm ds : Chiều cao có hiệu mặt cắt: d s = h − d c − = 1320 − 100 − 2 a= cβ1 : Chiều dày khối ứng suất tương đương β1 : Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: 0.05 0.05 β1 = 0.85 − × (fc' − 28) = 0.85 − × (35 − 28) = 0.8 7 + Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén: A s fy 6432 × 420 c= = = 85.99 mm ' 0.85fc b w β1 0.85 × 35 × 1320 × 0.8 => a = c.β1 = 85.99x0.8 = 69mm => Trò số sức kháng uốn tính toán: Mr = ϕ.[0.85f’c a.b.(ds - a/2) + A’s(fy – 0.85f’c)(ds – d’c)] => Mr = 0.9x[0.85x35x103x0.069x1.32x(1.204 – 0.069/2)] + + 6432x10-6(420 - 0.85x35)x103x(1.204 – 0.1) = 5346 kN.m Mu : Mô men tính toán: Mu = 1947 KN.m Kiểm tra: Mu = 1947 kN.m < Mr = 5346 kN.m Vậy cốt thép dọc đủ sức kháng uốn + Kiểm tra giới hạn cốt thép: - Lượng cốt thép tối đa: Hàm lượng thép dự ứng lực không dự ứng lực phải giới hạn cho: c ≤ 0.42 de Trong đó: c khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà: c = 86 mm de làkhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chòu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chòu kéo, de = ds = 1204mm c 86 = = 0.07 < 0.42 Ta có d e 1204 Điều kiện hàm lượng thép tối đa thỏa mãn - Lượng cốt thép tối thiểu : Đối với cấu kiện không cốt thép dự ứng lực lượng cốt thép tối thiểu quy đònh coi thỏa mãn nếu: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 172 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Pmin ≥ 0.03 GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN f 'c fy Trong đó: Pmin tỷ lệ cốt thép chòu kéo với diện tích nguyên f’c cường độ bê tông(MPa) fy giới hạn chảy thép (MPa) As 6432 = = 4.05 × 10 −3 Ta có: Pmin = b × d s 1320 × 1204 fc' 35 = 0.03 × = 2.5 × 10 −3 fy 420 f' > 0.03 c fy 0.03 => Pmin Điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn c Kiểm tra cấu kiện chòu cắt Kiểm toán theo công thức: V ≤ φVn - Hệ số sức kháng: φv = 0.9 - Diện tích cốt thép ngang: Chọn đai xoắn φ10 a150 để bố trí cho cọc - Vu lực cắt tính toán: Vu = Q(z)max = 619 KN - Vn sức kháng danh đònh: Sức kháng danh đònh Vn phải lấy trò số nhỏ của: Vn1 = Vc + Vs Vn2 = 0.25f’cbvdv Trong đó: Vc : Sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông Vc = 0.083β f 'c bv d v Vs : Sức kháng cắt cốt thép ngang A v × fy × d v × (cot gθ + cot gα) × sin α Vs = s bv = bw = 1.32m: Bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv (xác đònh theo điều 5.8.2.7 – 22 TCN 272 – 05) dv = 1.204 m: Chiều cao chòu cắt hữu hiệu (xác đònh theo điều 5.8.2.7-22 TCN 272-05) β : Hệ số biểu thò khả bê tông bò nứt chéo truyền lực kéo (xác đònh theo điều 5.8.3.4 – 22 TCN 272 – 05) : β = θ : Góc nghiêng ứng suất nén (xác đònh theo điều 5.8.3.4 – 22 TCN 272 – 05) θ = 45 α : Góc ngang cốt thép nghiêng trục dọc Av = : Diện tích cốt thép chòu cắt cự ly s (mm2) Kết tính toán: - Sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông: Vc = 0.083 × × 35 × 1000 × 1.32 × 1.204 = 1561 kN - Sức kháng cắt cốt thép ngang : SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 173 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Diện tích cốt đai mặt cắt cự ly bước cốt đai s ctd = 150mm b ×s 1.32 × 0.15 A v = 0.083 × v ctd × fc'1 = 0.083 × × 35 = 0.23 × 10 −3 m fsy 420 Vs = A v × fy × d v s ctd = 0.23 × 10 −3 × 420 × 10 × 1.204 = 775kN 0.15 - Sức kháng cắt danh đònh: Vn1= Vc + Vs = 1561 + 775 = 2336 kN Vn2 = 0.25 f'c bv dv = 0.25 × 35 × 1000 × 1.32 × 1.024 = 11827 kN => Lấy sức kháng cắt danh đònh: Vn = Vn1 = 2336 kN => Sức kháng cắt tính toán : Vr = φvVn = 0.9x2336 = 2102 kN Kiểm tra: Vu = 619 kN < Vr = 2102 kN Kết luận: Tiết diện đủ sức kháng cắt Tính thép cho đài cọc a Tính theo điều kiện chọc thủng Chọn chiều cao đài cọc h = 2m, ta thấy lăng thể chọc thủng bao trùm cọc nên tượng chọc thủng không xảy b Tính toán phá hoại mặt phẳng nghiêng - Bề rộng đài cọc: b = 17 m - Cạnh tiết diện mố song song với lăng thể chọc thủng: a k = 17 m - Sức chòu kéo bê tông: Rp = 0.63 × fc' = 0.63 × 35 = 3.73MPa = 3730 kN/m2 - Tổng nội lực cọc mép đài lăng thể chọc thủng: Pnp = 4x5816 = 23264 kN Chiều cao làm việc h0 xác đònh từ điều kiện sau: + Khi b ≤ a k + h0 Pnp ≤ b × h0 × R p + Khi b > a k + h0 Pnp ≤ (a k + h0 ) × h0 × R p Từ rút ra: h ≥ − ak a 2k Pnp − 17 17 23264 + + = + + = 0.36 m Rp 3730 Chọn chiều cao làm việc đài: h0 = 1.875 m Kiểm tra lại điều kiện: b = 17 < a k + h = 17 + 1.875 = 18.875 => Pnp = 23264 kN ≤ (a k + h ) × h × R p = (17 + 1.875) × 1.875 × 3730 = 132007 kN Chọn chiều cao đài h = m c Tính toán chòu uốn  Kiểm toán mặt cắt D – D Lực cắt mômen mặt cắt D – D:(Trạng thái giới hạn cường độ III) Q = 5006 kN M = 6575 kN.m Lực dọc momen đầu cọc: Pcọc = 5816 kN Mcọc = 2386 kN.m Cánh tay đòn từ tim cọc đến mặt cắt D – D là: e = 1m => Lực cắt momen dùng kiểm toán là: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 174 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Q = 5006 + 5816 = 10822kN M = 5816x1 + 6575 + 2386 = 14777 kN.m Kích thước mặt cắt kiểm toán: - Chiều rộng mặt cắt: bw = 17000 mm - Chiều cao mặt cắt: h = 2000 mm - Chiều dày lớp phủ bê tông: dc = 100 mm - Cường độ chòu nén bê tông f’c = 30 MPa - Cường độ thép: fy = 420 MPa • Kiểm tra cấu kiện chòu uốn: - Công thức kiểm toán: Mu ≤ φMn = Mr Mr : Sức kháng uốn tính toán: Mr = ϕ.As.fy.(ds - a/2) Trong đó: ϕ : Hệ số sức kháng, với cấu kiện chòu uốn: ϕ = 0.9 As: Diện tích thép: Chọn thép 84φ25@200 => As = 42563mm2 fy = 420 Mpa : Cường độ thép dc: Chiều dày lớp phủ bê tông: dc = 100mm ds : Chiều cao có hiệu mặt cắt: ds = 2000 – 100 – 25/2 = 1888 mm a= cβ1 : Chiều dày khối ứng suất tương đương β1 : Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: 0.05 0.05 β1 = 0.85 − × (fc' − 28) = 0.85 − × (30 − 28) = 0.84 7 + Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén: A s fy 42563 × 420 c= = = 49mm ' 0.85fc b w β1 0.85 × 30 × 17000 × 0.84 => a = c.β1 = 49x0.84 = 41mm => Trò số sức kháng uốn tính toán: Mr = ϕ.As.fy.(ds – a/2) = 30046 kN.m Mu : Mô men tính toán: Mu = 14777 KNm Kiểm tra: Mu = 14777 kN.m < Mr = 30046 kN.m Vậy cốt thép dọc đủ sức kháng uốn Kiểm tra giới hạn cốt thép: - Lượng cốt thép tối đa: Hàm lượng thép dự ứng lực không dự ứng lực phải giới hạn cho: c ≤ 0.42 de Trong đó: c khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà: c = 49mm de làkhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chòu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chòu kéo, de = ds = 1888mm c 49 = = 0.026 < 0.42 Ta có d e 1888 Điều kiện hàm lượng thép tối đa thỏa mãn • Kiểm tra cấu kiện chòu cắt Kiểm toán theo công thức: V ≤ φVn SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 175 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Hệ số sức kháng: φv = 0.9 Diện tích cốt thép ngang: không bố trí cốt thép ngang => Av = mm2 Vu lực cắt tính toán: Vu = 10822 KN Vn sức kháng danh đònh: Sức kháng danh đònh Vn phải lấy trò số nhỏ của: Vn1 = Vc + Vs Vn2 = 0.25f’cbvdv Trong đó: Vc : Sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông Vc = 0.083β f 'c bv d v Vs : Sức kháng cắt cốt thép ngang A v × fy × d v × (cot gθ + cot gα) × sin α Vs = s bv = bw = 17m: Bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv (xác đònh theo điều 5.8.2.7 – 22 TCN 272 – 05) dv = 1.875 m: Chiều cao chòu cắt hữu hiệu (xác đònh theo điều 5.8.2.7-22 TCN 272-05) β : Hệ số biểu thò khả bê tông bò nứt chéo truyền lực kéo (xác đònh theo điều 5.8.3.4 – 22 TCN 272 – 05) : β = θ : Góc nghiêng ứng suất nén (xác đònh theo điều 5.8.3.4 – 22 TCN 272 – 05) θ = 45 α : Góc ngang cốt thép nghiêng trục dọc Av : Diện tích cốt thép chòu cắt cự ly s (mm2) Kết tính toán: - Sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông: Vc = 0.083 × × 30 × 1000 × 17 × 1.875 = 28985 kN - Sức kháng cắt cốt thép ngang : Vs = kN => Vn1 = Vc + Vs = 28985 + = 28985 kN Vn2 = 0.25 f'c bv dv = 0.25 × 30 × 1000 × 17 × 1.875 = 239095 kN => Lấy sức kháng cắt danh đònh: Vn = 28985 kN => Sức kháng cắt tính toán : Vr = φvVn = 0.9x28985 = 26087 kN Kiểm tra: Vu = 10822 kN < Vr = 26087 kN Kết luận: Tiết diện đủ sức kháng cắt • Kiểm tra nứt Tổ hợp dùng để kiểm toán: Trạng thái giới hạn sử dụng - Ứng suất cốt thép chòu kéo trạng thái giới hạn sử dụng không vượt 0,6fy (điều 5.7.3.4 – 22 TCN 272 – 05) fsa fs ≤  0.6 × f y Ms = 1270 kN.m Lớp bảo vệ: a = 100mm Khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 176 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN 25 = 100 + 12.5 = 113mm Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén bê tông là: d s = t s − a1 = 2000 − 113 = 1887mm a1 = a + Diện tích cốt thép đặt 17000mm là: 3.14 × 25 A s = 84 × = 42563mm Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là: A c = 17000 × × a1 = 17000 × × 113 = 3842000 mm Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh thép: A 2890000 A= c = = 45738mm 84 84 Tỷ số môđun đàn hồi thép môđun đàn hồi bêtông: E 200000 n= s = = 6.79 Ec 29440 Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén bêtông là:  6.79 × 42563   n × As  × ds × b × 1888 × 17000 ×  1+ − 2 = ×  1+ − 2 = 220 mm b n × As 17000 6.79 × 42563     Mômen quán tính tiết diện : b × x3 17000 × 220 I cr = + n × A s × (d s − x) = + 6.79 × 42563 × (1888 − 220) = 86.3 × 1010 mm 3 ⇒ Ứng suất thép chòu mômen là: n × Ms 6.7 × 1270 × 10 −3 fs = × (d s − x) = × (1888 − 220) × 10 −3 = 16.44MPa 10 −12 I cr 86.3 × 10 × 10 x= Ứng suất cho phép cốt thép : Thông số bề rộng vết nứt : Z=23000 N/mm ⇒ Ứng suất cho phép cốt thép là: Z 23000 f sa = =3 = 139 MPa d ×A 100 × 45738 c Mặt khác ta lại có : 0.6fy = 0.6x420 = 252 Mpa Theo điều kiện khả chòu nứt: fsa = 139 MPa fs = 16.44MPa ≤  0.6 × fy = 252 MPa Vậy thoả mãn điểu kiện kiểm toán nứt trạng thái giới hạn sử dụng  Kiểm toán mặt cắt E – E Lực cắt mômen mặt cắt E – E:(Trạng thái giới hạn cường độ III) Q = 8871 kN; M = 21436 kN.m Lực dọc momen đầu cọc: Pcọc = 5816 kN; Mcọc = 2386 kN.m Khoảng cách từ tim cọc đến mặt cắt E – E: e = 1m => Lực cắt momen dùng kiểm toán là: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 177 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Q = 8871 + 5816 = 14687kN M = 5816x1 + 21436 + 2386 = 29638 kN.m Kích thước mặt cắt kiểm toán - Chiều rộng mặt cắt: bw = 17000 mm - Chiều cao mặt cắt: h = 2000 mm - Chiều dày lớp phủ bê tông: dc = 100 mm - Cường độ chòu nén bê tông f’c = 30 MPa - Cường độ thép: fy = 420 MPa • Kiểm tra cấu kiện chòu uốn: - Công thức kiểm toán: Mu ≤ φMn = Mr Mr : Sức kháng uốn tính toán (N.mm) Mr = ϕ.As.fy.(ds - a/2) Trong đó: ϕ : Hệ số sức kháng, với cấu kiện chòu uốn: ϕ = 0.9 As: Diện tích thép: Chọn thép 135φ30@125 => As = 86724 mm2 fy = 420 Mpa : Cường độ thép dc: Chiều dày lớp phủ bê tông: dc = 100mm ds : Chiều cao có hiệu mặt cắt: ds = 2000 – 100 – 30/2 = 1885 mm a= cβ1 : Chiều dày khối ứng suất tương đương β1 : Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: 0.05 0.05 β1 = 0.85 − × (fc' − 28) = 0.85 − × (30 − 28) = 0.84 7 + Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén: A s fy 86724 × 420 c= = = 100 mm ' 0.85fc b w β1 0.85 × 30 × 17000 × 0.84 => a = c.β1 = 100x0.84 = 90mm => Trò số sức kháng uốn tính toán: Mr = ϕ.As.fy.(ds – a/2) = 61793 kN.m Mu : Mô men tính toán: Mu = 29638 KNm Kiểm tra: Mu = 29638 kN.m < Mr = 61793 kN.m Vậy cốt thép dọc đủ sức kháng uốn + Kiểm tra giới hạn cốt thép: - Lượng cốt thép tối đa: Hàm lượng thép dự ứng lực không dự ứng lực phải giới hạn cho: c ≤ 0.42 de Trong đó: c khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà: c = 100mm de làkhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chòu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chòu kéo, de = ds = 1885mm c 100 = = 0.053 < 0.42 Ta có d e 1885 SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 178 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Điều kiện hàm lượng thép tối đa thỏa mãn - Lượng cốt thép tối thiểu : Đối với cấu kiện không cốt thép dự ứng lực lượng cốt thép tối thiểu quy đònh coi thỏa mãn nếu: f' Pmin ≥ 0.03 c fy Trong đó: Pmin tỷ lệ cốt thép chòu kéo với diện tích nguyên f’c cường độ bê tông(MPa) fy giới hạn chảy thép (MPa) As 86724 = = 2.7 × 10 −3 Ta có: Pmin = b × d s 17000 × 1885 fc' 30 = 0.03 × = 2.14 × 10 −3 fy 420 f' > 0.03 c fy 0.03 => Pmin Điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn • Kiểm tra cấu kiện chòu cắt Kiểm toán theo công thức: V ≤ φVn - Hệ số sức kháng: φv = 0.9 - Diện tích cốt thép ngang: không bố trí cốt đai => Av = mm2 - Vu lực cắt tính toán: Vu = 14687 KN - Vn sức kháng danh đònh: Sức kháng danh đònh Vn phải lấy trò số nhỏ của: Vn1 = Vc + Vs Vn2 = 0.25f’cbvdv Trong đó: Vc : Sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông Vc = 0.083β f 'c bv d v Vs : Sức kháng cắt cốt thép ngang A v × fy × d v × (cot gθ + cot gα) × sin α Vs = s bv = 17m: Bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv (xác đònh theo điều 5.8.2.7 – 22 TCN 272 – 05) dv = 1.885m: Chiều cao chòu cắt hữu hiệu (xác đònh theo điều 5.8.2.7-22 TCN 27205) β : Hệ số biểu thò khả bê tông bò nứt chéo truyền lực kéo (xác đònh theo điều 5.8.3.4 – 22 TCN 272 – 05) : β = θ : Góc nghiêng ứng suất nén (xác đònh theo điều 5.8.3.4 – 22 TCN 272 – 05) θ = 45 α : Góc ngang cốt thép nghiêng trục dọc Av : Diện tích cốt thép chòu cắt cự ly s (mm2) Kết tính toán: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 179 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN - Sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông: Vc = 0.083 × × 30 × 1000 × 17 × 1.885 = 29136 kN - Sức kháng cắt cốt thép ngang : Vs = kN => Vn1 = Vc + Vs = 29136 + = 29136 kN Vn2 = 0.25 f'c bv dv = 0.25 × 30 × 1000 × 17 × 1.885 = 239095 kN => Lấy sức kháng cắt danh đònh: Vn = 29136 kN => Sức kháng cắt tính toán : Vr = φvVn = 0.9x29136 = 26222 kN Kiểm tra: Vu = 14687 kN < Vr = 26222 kN Kết luận: Tiết diện đủ sức kháng cắt • Kiểm tra nứt: Tổ hợp dùng để kiểm toán: Trạng thái giới hạn sử dụng - Ứng suất cốt thép chòu kéo trạng thái giới hạn sử dụng không vượt 0,6fy (điều 5.7.3.4 – 22 TCN 272 – 05) fsa fs ≤  0.6 × f y Ms = 11987 kN.m Lớp bảo vệ: a = 75mm Khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép: 28 a1 = a + = 75 + 14 = 89mm Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén bê tông là: d s = t s − a1 = 2000 − 89 = 1911mm Diện tích cốt thép đặt 17000mm là: 3.14 × 28 A s = 135 × = 86724 mm Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là: A c = 17000 × × a1 = 17000 × × 89 = 3026000 mm Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh thép: A 3026000 A= c = = 22415mm 135 135 Tỷ số môđun đàn hồi thép môđun đàn hồi bêtông: E 200000 n= s = = 6.79 Ec 29440 Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén bêtông là:  6.79 × 86724   n × As  × ds × b × 1885 × 17000 x= ×  1+ − 2 = ×  1+ − 2 = 296 mm b n × As 17000 6.79 × 86724     Mômen quán tính tiết diện : b × x3 17000 × 296 I cr = + n × A s × (d s − x) = + 6.79 × 86724 × (1885 − 296) = 168.3 × 1010 mm 3 ⇒ Ứng suất thép chòu mômen là: n × Ms 6.7 × 11987 × 10 −3 fs = × (d s − x) = × (1885 − 296) × 10 −3 = 77.1MPa I cr 168.3 × 1010 × 10 −12 Ứng suất cho phép cốt thép : Thông số bề rộng vết nứt : Z=23000 N/mm SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 180 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN ⇒ Ứng suất cho phép cốt thép là: Z 23000 f sa = =3 = 193MPa d ×A 100 × 22415 c Mặt khác ta lại có : 0.6fy = 0.6x420 = 252 Mpa Theo điều kiện khả chòu nứt: fsa = 193MPa fs = 77.1MPa ≤  0.6 × fy = 252 MPa Vậy thoả mãn điểu kiện kiểm toán nứt trạng thái giới hạn sử dụng SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 181 MSSV: CD02099 [...]... theo hướng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu cầu và đặt cách mặt đường: 1.8m + Vì tại mố đặt gối cầu di động nên ta có: WLD = 0 c Tải trọng gió thẳng đứng + Chỉ tính tải trọng này cho các trạng thái giới hạn không liên quan đến gió lên hoạt tải và chỉ tính khi lấy hướng gió vuông góc với trục dọc của cầu + Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng PV tác dụng vào trọng tâm của diện tích thích hợp theo... Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu khác có một bề mặt cản gió lớn song song với tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc Vì vậy ở đây ta không phải tính đến tải trọng gió dọc b Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL) - Tải trọng gió ngang + Áp lực gió ngang tác dụng lên xe cộ được lấy bằng 1.5 KN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt... của diện tích thích hợp theo công thức: PV = 0.00045 × V2 × AV (kN) Trong đó: V : Tốc độ gió thiết kế = 38m/s AV : Diện tích phẳng của mặt cầu: AV = WxL/2 = 17x39.18/2 = 333.03m2 =.> Trò số tải trọng thẳng đứng PV : PV = 214kN 7 Nội lực do trọng lượng đất đắp - Chiều cao đất đắp sau mố: b8 = 5.400 m - Chiều rộng mố chòu tác dụng của các lớp: c5 = c3 -2 × c1 = 17 – 2x0.5 = 16 m - Diện tích tác dụng của... tải sau mố LS - Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi bằng chiều cao tường chắn, tác dụng của hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao heq - Áp lực ngang do hoạt tải sau mố tính theo công thức: LS = K × heq × gđ × H × c5 (KN) Vò trí hợp lực đặt tại 0.5H heq: Chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn (m) Bảng tính toán nội lực do áp lực ngang hoạt tải sau Mố Tiết... NGHIỆP IV TỔ HP TẢI TRỌNG Tổ hợp tải trọng theo công thức: Q = GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN ∑η i × γi × Qi 1 Mặt cắt A – A BẢNG TÓM TẮT TẢI TRỌNG XÉT TỚI MẶT CẮT A-A TÊN TẢI TRỌNG β Tính tải nhòp và mố (DC) Lớp phủ (DW) Áp lực ngang của đất (EH) Tính tải đất đắp (EV) Hoạt tải xe ô tô (LL) Lực hãm xe (BR) Tải trọng người đi (PL) Áp lực ngang do hoạt tải sau mố (LS) Áp lực thẳng đứng do hoạt tải sau mố (VS)... xe cộ (WL) β DC β DW β EH βEV β LL βBR βPL βLS Ngang cầu Dọc cầu Ngang cầu Dọc cầu βVS βWS βWS βWS βWL βWL ΣV ΣHx kN ΣHy ΣMx 13046 476.9 1853.9 6336.0 1443.4 0.00 90.0 345.73 496.8 1068.12 93.20 40.34 486 210 0.00 29.39 0.00 214.0 0.00 0.00 0.00 0.00 -114.49 -9212.5 171 Gió thẳng đứng (PV) β WS 1584.5 Lực ma sát (FR) βFR Ghi chú: Giá trò WS, ngang cầu của hàng dưới là ứng với v = 25m/s BẢNG TỔ HP TẢI... CẮT B-B TÊN TẢI TRỌNG Tính tải nhòp và mố (DC) Lớp phủ (DW) Áp lực ngang của đất (EH) Hoạt tải xe ô tô (LL) Lực hãm xe (BR) Tải trọng người đi (PL) Hoạt tải sau mố (LS) Gió lên công trình (WS) Gió lên xe cộ (WL) Ngang cầu Dọc cầu Ngang cầu Dọc cầu Gió thẳng đứng (PV) Lực ma sát (FR) β β DC β DW β EH βEV β BR βPL βLS βWS βWS β WS β WL β WL β WS βFR ΣV ΣHx kN ΣHy ΣMx 6621.9 476.94 987.2 1443.4 0.00 90.04... e(m) M(KN.m) 3888.00 2.2000 8553.6 1 Đất sau mố Ps = b8 × Stđ × γđ 2 Đất trước mố Ptr = b12 × a12 × c3 × γđ × 1/2 2448.00 -2.1333 -5222.4 6336.00 3331.2 Tổng cộng Kết cấu SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 125 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN 8 Nội lực do áp lực đất EH, LS a Áp lực ngang của đất EH Sơ đồ áp lực đất - Áp lực ngang của đất đắp lên mố tính theo công thức: EH = (γđ × H2 × K... c5 × (a1 – a3 – a4) = 16x(7 – 1.8 – 2.7) = 40 m2 - Chiều cao đắp đất trước mố: b12 = 4 m - Chiều rộng đất đắp trước mố: a12 = 4 m - Trọng lượng riêng của lớp đất đắp: γđ = 18 kN/m3 - Độ lệch tâm ei so với trục trung hòa của mặt cắt A – A: a a + 0 1 7 2 5 + 0 1 = − = 2.2 (m) + Đất sau mố: sm = 1 − 2 2 2 2 2 a a 7 4 + Đất trước mố: tm = − ( 1 − a 4 + 12 = −( − 2.7 + ) = −2.1333 (m) 2 3 2 3 Bảng tính nội... ngang hoạt tải sau Mố Tiết diện Áp lực ngang do hoạt tải sau mố (LS) H(m) heq (m) LS (KN) M (KNm) A-A 7.4 0.690 345.73 -1279.20 B-B 5.4 0.848 310.06 -837.16 C-C 1.9 1.567 201.55 -191.47 Với: M = 0.5 x H x LS Ngoài Áp Lực ngang LS nói trên, còn phải tính đến Áp Lực thẳng đứng (VS) do lớp đất tương đương tác dụng tới mặt cắt A-A khi thiết kế mố Trò số VS được tính như sau: VS = heq × gđ × (a1 – a3 – a4)