Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép

Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải. Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải.Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải.Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải.Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải.Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải.Đồ án môn học cầu thép thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép. Đồ án thiết kế cầu đại học giao thông vận tải.

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I - Khổ cầu: B - K = m – m - Chiều dài dầm chính: L = 42 m - Số dầm chính: dầm - Khoảng cách dầm chính: 1.88 m - Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 60 - Khoảng cách sườn tăng cường: 1.5 m - Số liên kết ngang: 15 - Khoảng cách liên kết ngang: m - Khoảng cách trụ lan can: 2m 1.2 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ: - Bản mặt cầu tính theo hẫng làm việc theo phương ngang cầu - Dầm chính: Tính dầm giản đơn Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách dầm 1.88 m - Kiểm toán 1.3 VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG: - Thanh cột lan can (phần thép): Thép M270M cấp 250 fy  250 MPa  s  7.85  105 N / mm - Lề hành, lan can: fc'  30 MPa Bêtông:   2.5  10 5 N / mm Thép AII: fy  280 MPa  s  7.85  105 N / mm - Bản mặt cầu, vút fc'  30 MPa Bêtông:  C  2.5  10 5 N / mm Thép AII: fy  280 MPa  s  7.85  105 N / mm - Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang Thép M270M cấp 345: fy  345 MPa  s  7.85  105 N / mm Thép góc: L 102 x 76 x 12.7: fy  240 MPa  s  7.85  105 N / mm Trang 55 545 750 150 650 850 200 100 200 100 3260 Trang 380 150 1560 610 220 200 1000 1.5% 1000 1200 375 1880 1880 BÊ TÔN G ATFAN 50mm LỚP VẢI NHỰ A PHÒNG NƯỚC 30mm LỚP MUI LUYỆN 20mm 4500 1.5% 11400 1880 9000 1880 4500 1880 TỶ LỆ 1:25 TỶ LỆ 1:25 11400 1/2 MẶ T CẮT NGANG TẠI GIỮA DẦM 1/2 MẶT CẮT NGANG TẠI ĐẦ U DẦM 1000 1.5% 1200 1000 200 CHƯƠNG II LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1 LAN CAN: 2.1.1 Thanh lan can: - Chọn lan can thép ống đường kính D =80 mm đường kính d = 70 mm - Khoảng cách cột lan can là: L = 2000 mm - Khối lượng riêng thép lan can:  S  7.85  105 N / mm3 - Thép cacbon số hiệu M270M cấp 250: fy = 250 MPa 2.1.1.1 Tải tác dụng lên lan can: 2000 g = 0.093 N/mm P = 890 N y w = 0.37 N/mm w = 0.37 N/mm x P = 890 N 2000 Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can - Theo phương thẳng đứng (y): + Tónh tải: Trọng lượng tính toán thân lan can g   S D2 - d 802 - 70  7.85 10 -5  3.14   0.093N / mm 4 + Hoạt tải: tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Theo phương ngang (x): + Hoạt tải: tải phân bố: w = 0.37 N/mm + Tải tập trung P = 890 N đặt theo phương x y 2.1.1.2 Nội lực lan can: * Theo phương y: - Mômen tónh tải mặt cắt nhòp: Mgy  g  L2 0.093  20002   46500 N.mm 8 - Mômen hoạt tải mặt cắt nhòp: + Tải phân bố: M yw  w  L2 0.37  20002   185000 N.mm 8 + Tải tập trung: Trang M yP  P  L 890  2000   445000 N.mm 4 * Theo phương x: - Mômen hoạt tải mặt cắt nhòp: + Tải phân bố: M xw  w  L2 0.37  20002   185000 N.mm 8 + Tải tập trung: M xP  P  L 890  2000   445000 N.mm 4 * Tổ hợp nội lực tác dụng lên lan can: M    ( DC M gy   LL M yw )2  (  LL M xw )2  (  LL M xP )2  (  LL M yP )2  Trong đó: + η : hệ số điều chỉnh tải trọng:   D I R Với: D  1.05 : hệ số dẻo cho phận liên kết không dẻo I  1.05 : hệ số quan trọng cầu quan trọng R  1.05 : hệ sốù dư thừa phận không dư thừa    1.05  1.05  1.05  1.16 +  DC  1.25 : hệ số tải trọng cho tónh tải +  LL  1.75 : hệ số tải trọng cho hoạt tải  (1.25  46500  1.75  185000)2  (1.75  185000)2   M  1.16    2    (1.75  445000)  (1.75  445000)  1858274.73 N.mm 2.1.1.3 Kiểm tra khả chòu lực lan can: M r  f M n  M Trong đó: + f : hệ số sức kháng: f = + M: mômen lớn tónh hoạt tải + Mn: sức kháng tiết diện M n  fy  S S mômen kháng uốn tiết diện 4 D3   d   3.14  803   70   S 1       1      20800.78 mm 32   D   32   80    M n  250  20800.78 = 5200194.87 N.mm M r  f M n   5200195 = 5200194.87 N.mm > 1858274.73 N.mm Vậy lan can đảm bảo khả chòu lực Trang 2.1.2 Cột lan can: Ta tính toán với cột lan can giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2) P" +DC3 h2 = 545 h1=150 I I h = 695 P" P" Hình 2.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can Tónh tải tác dụng lên trụ lan can gồm có tải trọng thân cột trọng lượng lan can tay vòn truyền xuống DC3  γ S Vcot  γS Vtayvin Một cột lan can tạo thép ống thép liên kết tay vòn: T1 100 x 1740 x T2 140 x 740 x T3 100 x 150 x Hai ống thép liên kết tay vòn: có đường kính 90 mm, đường kính 82 mm, dài 100 mm Hai ống thép tay vòn: có đường kính 80 mm, đường kính 70 mm Thể tích thép ống thép sau: + Thể tích thép T1: VT1 = 100 x 1740 x =870000 mm3 + Thể tích thép T2: VT2 = 140 x 740 x =518000 mm3 + Thể tích thép T3: VT3 = 100 x 150 x = 75000 mm3 + Thể tích ống thép liê kết tay vòn: π Vlienket     902  822   100  216141.58mm3 + Thể tích cột lan can: Vcột = VT1 + VT2 + VT3 + Vliênkết = 870000 + 518000 + 75000 + 216141.58 = 1679141.58 mm3 + Thể tích ống thép tay vòn: Trang π Vtayvin     802  702   2000  4712388.98mm3 Suy tónh tải tác dụng lên trụ lan can: DC3 = 7.85 x 10-5 x 1679141.58 + 7.85 x 10-5 x 4712388.98 = 501.74 N Hoạt tải w, P tác dụng lên lan can truyền xuống cột lan can theo phương đứng phương ngang dạng lực tập trung - Kích thước: h  695 mm; h1  150 mm; h  545 mm - Lực tác dụng: + Lực phân bố: w = 0.37 N/mm lan can hai bên cột truyền vào cột lực tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N + Lực tập trung: P = 890 N + Suy lực tập trung vào cột là: P ''  P ' P  740+890 = 1630 N  Nội lực cột lan can mặt cắt I – I: - Momen: MI-I = P”.h + P”.h1 = 1630 x 695 + 1630 x 150 = 1377350 N.mm - Lực dọc: NI-I = P” + DC3 = 1630 + 501.74 = 2131.74 N - Lực cắt: VI-I = 2P” = x 1630 = 3260 N * Kiểm tra khả chòu lực cột lan can chòu momen: - Ta kiểm toán mặt cắt I-I: 140 100 47,5 47,5 Hình 2.3: Mặt cắt I-I - Mặt cắt I-I đảm bảo khả chòu lực khi: M r  f M n  M I I - Sức kháng tiết diện: M r  f M n  f  fy  S + S: mômen kháng uốn tiết diện 3    140   100   100   72.52   I 12  12  S   85355.56 mm Y 75  M r  f M n  f  fy  S   250  85355.56 = 21338888.89 N.mm Vậy M r  f M n  21338888.89 N.mm  M I I  1377350 N.mm Trang  Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả chòu lực * Kiểm tra độ mảnh cột lan can: K.  140 r Trong đó: + K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu +   695 mm : chiều dài không giằng (   h ) + r : bán kính hồi chuyển nhỏ (ta tính cho tiết diện đỉnh cột tiết diện nhỏ nhất) r I A 100 100 47,5 47,5 Hình 2.4: Tiết diện nhỏ cột lan can Với: I : mômen quán tính tiết diện: 3  100  3175000 mm I   100   100   52.52  12 12   A : diện tích tiết diện: A  100    100   1500 mm 3175000 r  46 mm 1500 K. 0.75  695    11.33  140 Vậy thỏa mãn điều kiện mảnh r 46  Kiểm tra cột chòu nén:  Kl  F Xác đònh: λ    y  πrS  E Trong đó: Fy = 250 MPa: Cường độ chảy E = 200000 MPa: Modul đàn hồi Trang 250  0.75  695  λ   0.0163  2.25   3.14  46  200000 Do λ  2.25 nên sức kháng nén danh đònh tính sau: Pn  0.66λ Fy AS  0.660.0163  250 1500  372474.55 N Sức kháng nén tính toán: Pr  c Pn Trong đó: c  0.9 : hệ số sức kháng dối với nén  Pr  0.9  372474.55  335227.1 N So sánh Pr = 335227.1 N > NI-I = 2131.74 N Vậy thỏa điều kiện cột chòu nén  Kiểm toán bulông neo cột thép: Sơ đồ bố trí bulông hình 2.5 90 30 20 30 100 20 60 4Ø16 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí bulông - Kiểm toán bulông chòu cắt: Sức kháng cắt danh đònh bulông lấy với trường hợp đường ren nằm mặt phẳng cắt: Rn = 0.38AbFubNS Trong đó: Ab: Diện tích bulông theo đường kính danh đònh πd 2b 3.14 162 Ab    201.06 mm 4 Fub = 420 MPa: Cường độ kéo nhỏ bulông NS = 1: Số mặt phẳng cắt cho bulông  R n  0.38  201.06  420   32089.484 N Lực cắt tác động lên bulông: Trang Pu  VI I 3260   815 N 4 So sánh Rn = 32089.484 N > Pu = 815 N (thỏa) - Kiểm tra điều kiện ép mặt: Do la lỗ tiêu chuẩn khoảng cách bulông không nhỏ 2db khoảng cách tónh đến đầu nhỏ 2db nên sức kháng danh đònh tính sau: Rn = 1.2LctFu Trong đó: t = mm: Chiều dày nối Fu = 400 MPa: Cường độ chòu kéo vật liệu liên kết Lc = 74 mm: Khoảng cách tónh lỗ lỗ đầu theo phương tác dụng lực  R n  1.2  74   400  177600 N So sánh Rn = 177600 N > Pu = 815 N (thỏa) Vậy bulông đảm bảo khả chòu lực 2.2 LỀ BỘ HÀNH: 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề hành gồm: * Xét 1000 mm dài theo phương dọc cầu - Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = N/mm - Tónh tải: DL = 1000 x 100 x 2.5 x 10-5 = 2.5 N/mm 820 PL DL 820 Hình 2.6: Sơ đồ tính nội lực lề hành 2.2.2 Tính nội lực: - Mômen mặt cắt nhòp: DL.L2 2.5  8202   210125 N.mm 8 PL.L2  8202    252150 N.mm 8 + Do tónh tải: MDL  + Do hoạt tải: M PL Chọn hệ số tải trọng Trang ηD  1.05 : Hệ số dẻo cho phận liên kết không dẻo ηR  1.05 : Hệ số dư thừa cho phận không dư thừa ηl  1.05 : Hệ số quan trọng cho cầu quan trọng  η  ηD ηR ηl  1.05  1.05  1.05  1.16 - Trạng thái giới hạn cường độ: M U     DC  M DC   PL  M PL   1.16  (1.25  210125  1.75  252150)  816545.75 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng: MS   M DC  M PL   210125  252150  462275 N.mm 2.2.3 Tính cốt thép: - Tiết diện chòu lực b x h = 1000 x 100 mm - Chọn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông: - ds = h – a’ = 100 – 20 = 80 mm - Xác đònh chiều cao vùng nén a: a  d S  d S2   MU  0.85  fC'  b  80  802   816545.75  0.45 mm 0.9  0.85  30  1000 - Bản lề hành có 28 MPa < f'c = 30 Mpa < 56 Mpa  1  0.85  0.05 0.05 (f 'c  28)  0.85   (30  28)  0.836 7 - Xác đònh khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà c: c a 0.45   0.538 mm 1 0.836 - Xác đònh trường hợp phá hoại cho toán cốt đơn: c 0.538   0.007  0.42  toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo ds 80 - Xác đònh diện tích cốt thép: AS  0.85  f 'c  a  b 0.85  30  0.45  1000   40.98 mm fy 280 - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: A S  A Smin  0.03  b.h f 'c 30  0.03  1000  100   321.43 mm fy 280 Lấy AS = ASmin = 321.43 mm2 - Chọn 10a200  1000 mm có thép (diện tích As = 392.5 mm2) theo phương dọc lề hành bố trí 10a200 Trang 10 k.L Fy  E .r 345 0.75  1500    0.0326 200000 3.14  82.33   0.0326  0.25  Pn  0.66  Fy A      0.660.0326  345  16500  5615910.419 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9  5615910.419  5054319.377 N  1535900.37 N  Thỏa mãn (dầm biên) Pr  0.9  5615910.419 = 5054319.377 N  1391402.62 N  Thỏa mãn (dầm giữa) 4.9.2 Tính toán liên kết ngang: - Kích thước liên kết ngang: + Khoảng cách liên kết ngang 3000 mm + Dùng thép L 102 x 76 x 12.7 (cho xiên ngang) + Trọng lượng mét dài: g lk  164 N Thanh ngang dài:L = 1550 mm Thanh xiên dài:L = 1055 mm + Mỗi liên kết ngang có: x 1= liên kết ngang x = liên kết xiên + Mỗi dầm có 15 liên kết ngang - Ta giả thiết lực gió tác dụng vào nửa dầm, mặt cầu lan can truyền vào mặt cầu, tải trọng gió tác dụng vào nửa truyền vào cánh Ngoài ra, dầm thép có chuyển vò cưỡng gối hệ liên kết ngang đoạn  Trang 134 PW Hình 4.69: Tải trọng gió tác dụng lên cầu theo phương ngang - Tính lực gió: + Áp lực gió: PD = 0.0024 MPa + Hệ số tải trọng:   1.4 + Chiều cao chắn gió kết cấu: d1 = 3260 mm + Chiều cao chắn gió dầm: d = 1560 mm + Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh dưới: Wbf    PD  d 1.4  0.0024  1560   2.6208 N/mm 2 + Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh trên: d 1560    Wtf  γ  PD   d1    1.4  0.0024   3260    8.3328 N/mm 2    4.9.2.1 Tính toán tải trọng gió tác dụng vào khung ngang: Khoảng cách liên kết ngang: Lb = 3000 mm Lực gió tác dụng vào giằng dưới: Fbf  Wbf  L b  2.6208  3000  7862.4 N Lực gió tác dụng vào giằng trên: Ftf  Wtf  L b  8.3328  3000  24998.4 N Góc giằng xiên phương ngang: α  500 Lực gió tác dụng vào giằng xiên: Fd  Ftf 24998.4   38890.61 N cosα cos50 4.9.2.2 Kiểm tra giằng dưới: Ta sử dụng thép góc không cạnh 102 x 76 x 12.7 có đặc trưng hình học sau: Trang 135 As = 2097 mm2 L = 1550 mm + Kiểm tra độ mảnh cấu kiện Xét tỷ số: rmin = 22 mm Fy = 240 Mpa K.L  140 rmin Trong đó: K = 0.75: hệ số chiều dài hiệu dụng Thay số: 0.75  1550  52.84  140  Thỏa mãn 22 + Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày: b E  k t Fy Trong đó: k = 1.49 : hệ số oằn giằng Thay số: 102 200000  8.03  1.49   43.01  Thỏa mãn 12.7 240 + Kiểm toán cường độ: Xác đònh Pn: k.L Fy E .r 240 0.75  1550    0.339 200000 3.14  22   0.339  2.25  Pn  0.66  Fy A       0.66 0.339  240  2097  437154.61 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9  437154.61 = 393439.15 N  7862.4 N  Thỏa mãn 4.9.2.3 Kiểm tra giằng xiên: Ta sử dụng thép góc không cạnh 102 x 76 x 12.7 có đặc trưng hình học sau: As = 2097 mm2 rmin = 22 mm L = 1055 mm Fy = 240 Mpa + Kiểm tra độ mảnh cấu kiện Xét tỷ số: K.L  140 rmin Trong đó: K = 0.75: hệ số chiều dài hiệu dụng Trang 136 Thay số: 0.75  1055  35.97  140  Thỏa mãn 22 + Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày: b E  k t Fy Trong đó: k = 1.49 : hệ số oằn giằng Thay số: 102 200000  8.03  1.49   43.01  Thỏa mãn 12.7 240 + Kiểm toán cường độ: Xác đònh Pn: k.L Fy E .r 240 0.75  1055    0.157 200000 3.14  22   0.157  2.25  Pn  0.66  Fy A       0.66 0.157  240  2097  471496.06 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9  471496.06.75 = 424346.46 N  38890.61 N  Thỏa mãn 4.9.2.4 Kiểm tra giằng trên: Lực gió giằng giả thiết chéo truyền lực gió trực tiếp vào mặt cầu Để cung cấp độ ổn đònh ngang cho cánh suốt trình thi công ta chọn thép góc 102 x 76 x 12.7 giằng 4.9.2.5 Kiểm tra hệ liên kết ngang: Ta giả sử dầm bò chuyển vò cưỡng đoạn  hoạt tải gây Ta xác đònh lực dọc hệ liên kết ngang xác đònh ứng suất xem có thỏa mãn điều kiện sau: kN/cm2     Sơ đồ hình học hệ: Trang 137 (3) (5 ) ) (6 (1) (2) (4) d ? Hình 4.70: Sơ đồ tính toán hệ liên kết ngang X1 f2 = 37.507mm độ võng hoạt tải gây vò trí dầm f1 = 18.7535mm độ võng dầm (nội suy) Chuyển vò cưỡng vò trí gối tựa hoạt tải gây ra:  = f2 - f1 = 18.7535mm Đây hệ dàn siêu tónh với bậc siêu tónh n = Ta chọn hệ sau: Ta có phương trình tắc:  11 X  1z  (*) Trang 138 0 i1 Thanh EFi di N EF d tg 2 EF d EF d tg EF d cot g EF EF d cos d cos sin   sin   N i1 N i1 di EF1 d tg EF N i1 X -920098.69 d tg EF d cot g 2 EF d 2 sin  cosEF d 2 sin  cosEF -920098.69 -772054.47 1201103.54 1201103.54 Với  góc hợp xiên phương ngang 0 N i1 N i1 d    11   di   tg  cot g    EF1 EF  sin  cos   Thay  = 500, d = 1880mm, E = 200000Mpa, F = 2097mm2  11  2.038 10 5 ; 1z = 18.7535 (*)  X1 = -920098.69N ng suất nén lớn là:  N max 1201103.54   572.77 N / mm  57.277 kN / cm     24kN / cm F 2097 Vậy hệ liên kết ngang không ổn đònh 4.9.3 Tính toán neo chòu cắt (neo hình nấm) (Lực cắt dầm biên lớn dầm nên ta kiểm toán cho dầm biên) * Chọn neo hình nấm có: + Đường kính đinh: d = 20 mm + Chiều cao: h = 200 mm + Chọn hàng neo + Khoảng cách tim neo đến mép cánh 75 mm + Khoảng cách hai hàng neo 200 mm * Kiểm toán neo: - Bố trí chung: + Chiều cao vút: hvut = 100 mm neo chôn vào bê tông: h – hvut = 200 – 100 = 100 mm + Đỉnh neo cách mép bê tông 100 mm cách mép 100 mm + h 200   10   Thỏa mãn d 20 Vậy thỏa mản điều kiện cấu tạo bố trí - Trạng thái giới hạn mỏi: Trang 139 + Sức kháng mỏi đinh: 38  d 2 Với   238  29.5  log N Z r  .d  Trong đó: d = 20 mm : đường kính đinh neo N  248.2  106 : số chu kỳ tính bước Thay số:   238  29.5  log 248.2  106  9.647 MPa 38  202  7600 N Z r  9.647  20  3858.66 N  Vậy lấy Zr = 7600 N để tính toán + Xác đònh bước neo theo trạng thái giới hạn mỏi: Bước neo chống cắt không dược nhỏ hơn: p n.Zr I Vsr Q Trong đó: p : bước neo chống cắt dọc theo trục n = 2: số lượng neo chống cắt mặt cắt ngang I : mômen quán tính tiết diện liên hợp ngắn hạn I = 54054431148.51 mm Q : mômen thứ diện tích quy đổi trục trung hòa liên hợp ngắn hạn t s be t y  th  s n 200  1940 200   352.35  100   26788975 mm Q     Vsr : phạm vi lực cắt xác đònh cho trạng thái giới hạn mỏi Vsr ta tính cho mặt cắt: I-I; II-II; III-III Tính bước neo khoảng từ mặt cắt I-I đến II-II Vsr = VI-I = 88509.73 N Thay số: p  7600  54054431148.51  346.52 mm 88509.73  26788975 Tính bước neo khoảng từ mặt cắt II-II đến III-III Vsr = VII-II = 63087.14 N Thay số: p  7600  54054431148.51  486.16 mm 63087.14  26788975 Tính bước neo khoảng từ mặt cắt III-III đến V-V Vsr = VIII-III = 54601.47 N Trang 140 Thay số: p  7600  54054431148.51  561.71 mm 54601.47  26788975 Với điều kiện bước neo từ tim đến tim không vượt 600 mm không nhỏ lần đường kính đinh (120 mm) Nên ta chọn bước đai sau: Từ đầu dầm đến mặt cắt II-II chọn bước neo p = 300 mm Từ mặt cắt II-II đến mặt cắt III-III chọn bước neo p = 450 mm Từ mặt cắt III-III đến mặt cắt V-V chọn bước neo p = 550 mm Khoảng cách từ mặt cắt có mômen đến mặt cắt có mômen lớn có tất số neo là: n = 55 neo - Trạng thái giới hạn cường độ: Sức kháng tính toán neo chống cắt Q phải lấy sau: Q r  sc Q n Trong đó: + Qn : sức kháng danh đònh + sc  0.85 : hệ số sức kháng neo chống cắt Q n  0.5  A sc fc' E c  A sc Fu Trong đó: Asc = 314 mm2: diện tích mặt cắt ngang cuả neo chống cắt f’c = 30 MPa : cường độ chòu nén 28 ngày quy đònh bê tông Ec = 27691.47 MPa: mô đun đàn hồi bê tông Fu = 345 MPa : cường độ kéo nhỏ neo Thay số: Q n  0.5  314  30  27691.47  143097.9 N  314  345  108330 N Do đó: lấy Qn = 108330 N để tính toán Sức kháng cắt tính toán neo chống cắt (xét đến thất thường chế tạo) Q r  sc Q n  0.85  108330 = 92080.5 N Số lượng neo chống cắt bố trí mặt cắt mômen dương lớn điểm mômen ns  Vh Qr Trong đó:  0.85  f 'c bi t s Vh    Fyw D.t w  Fyc bc t c  Fyf bf t f Thay số:  0.85  30  1940  200  9894000 N Vh    345  1500  15  345  350  20  345  450  20  13282500 N  Vh  9894000 N Thay số: Trang 141 9894000  107.45 92080.5 n  110  ns = 107.45  Thỏa mãn ns  4.9.4 Tính toán mối nối dầm thép: (mối nối bu lồng cường độ cao) 4.9.4.1 Tính toán ứng suất cánh bụng: Từ biểu đồ ứng suất tổng giai đoạn ta phân tích biểu đồ ứng suất thành biểu đồ ứng suất khác đơn giản + Biểu đồ 1: có trục trung hòa trùng với trục trung hòa biểu đồ ứng suất giai đoạn + Biểu đồ 2: biểu đồ có dạng hình chữ nhật Hình 4.71: Biểu đồ ứng suất bụng Sử dụng tam giác đồng dạng ta tính được: Trong đó: B = ft = 371.7 MPa (dầm biên) B = ft = 356.97 MPa (dầm giữa) A = fb = 399.92 MPa (dầm biên) A = fb = 344.72 MPa (dầm giữa) Yo = 974.04 mm Yb = 585.96 mm Dc = 731.47 mm (dầm biên) Dc = 773.62 mm (dầm giữa) tc = 20 mm Ta được: Y = Yo – Dc - tc = 974.04 –731.47 – 20 = 222.57 mm (dầm biên) Y = Yo – Dc - tc = 974.04 –773.62 – 20 = 180.42 mm (dầm giữa) fw  C  Y 222.57 A   399.92  151.91 MPa (dầm biên) Yb 585.96 Trang 142 fw  C  Y 180.42 A   344.72  106.14 MPa (dầm giữa) Yb 585.96 f1b = A - C = 399.92  151.91 = 248.01 MPa (dầm biên) f1b = A - C = 344.72  106.14 = 238.58 MPa (dầm giữa) f1t = B + C = 371.7 + 151.91 = 523.61 MPa (dầm biên) f1t = B + C = 356.97 + 106.14 = 463.11 MPa (dầm giữa) 4.9.4.2 Sức kháng tính toán bu lông: * Sức kháng cắt: - Số mặt phẳng cắt cho bu lông: Ns = - Chọn bu lông cường độ cao có: d = 22 mm Cường độ chòu kéo nhỏ bu lông: Fub = 820 MPa - Diện tích bu lông: A  3.14  d2 222  3.14   379.94 mm 4 - Khi đường kính ren nằm mặt phẳng cắt sức kháng cắt cho bu lông R n c  0.48  A b Fub Ns  0.48  397.94  820   299088.77 N * Sức kháng trượt: R n t  K h K s N s Pt Trong đó: + Pt = 176000 N: lực kéo yêu cầu nhỏ + Kh = 1: hệ số kích thước lỗ + Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt Thay số: R n t   0.5   176000  176000 N Gía trò sức kháng nhỏ nhất: R n  min(R n c ,R n t )  176000 N 4.9.4.3 Tính số bu lông cho mối nối dầm: * Tính bu lông cho cánh trên: Lực tải trọng tính toán tác dụng lên cánh trên: N  f1t A c Với: Ac diện tích cánh trên: Ac = bc.tc = 350 x 20 = 7000 mm2 Vậy: N = 523.61 x 7000 = 3665270 N (dầm biên) N = 463.11 x 7000 = 3241770 N (dầm giữa) Số bulông cần thiết cho mối nối nb: N 3665270   20.82 bulông (dầm biên) Rn 176000 N 3241770 nb    18.42 bulông (dầm giữa) Rn 176000 nb  Trang 143 Để thiên an toàn ta chọn: nb = 24 bu lông, bố trí hàng hàng bulông * Tính bu lông cho cánh dưới: Lực tải trọng tính toán tác dụng lên cánh dưới: N  f1b (A f  A 'f ) Trong đó: + Af diện tích cánh dưới: Ac = bf.tf = 450 x 20 = 9000 mm2 + A’f diện tích phủ: A’f = b’f.t’f = 550 x 20 = 11000 mm2 Thay số: N = 248.01 x (9000 + 11000) = 4960200 N (dầm biên) N = 238.58 x (9000 + 11000) = 4771600 N (dầm giữa) Số bulông cần thiết cho mối nối nb: N 4960200   28.18 bulông (dầm biên) Rn 176000 N 4771600 nb    27.11 bulông (dầm giữa) Rn 176000 nb  Để thiên an toàn ta chọn: nb = 36 bu lông, bố trí hàng hàng bulông * Tính bu lông cho bụng: - Lực dọc tác dụng vào dầm thép tiết diện liên hợp: N  fw A w Trong đó: + Aw diện tích bụng: Aw = D.tw = 1500 x 15 = 22500 mm2 Thay số: N = 151.91 x 22500 = 3417975 N (dầm biên) N = 106.14 x 22500 = 2388150 N (dầm giữa) - Mômen tác dụng vào dầm thép tiết diện liên hợp: b M  f1b SNC  248.01  30877264.52  7657870373.61 N.mm (dầm biên) b M  f1b SNC  238.58  30877264.52  7366697769.18 N.mm (dầm giữa) - Momen phân phối nội lực vào cánh bụng: Mômen quán tính bụng so với trục trung hòa: D3 t w D I  Yo   t c D.t w 12 1500  15 1500   974.04   20 12  5155477236 mm      1500  15 Mômen tác dụng vào bụng theo tỷ lệ mômen quán tính: Trang 144 M b  M I I NC = 7657870373.61  5155477236 18092841919.2  2182077119.98 mm (dầm biên) I 5155477236 M b  M = 7366697769.18  I NC 18092841919.2  2099108742.73 mm (dầm giữa) - Lực cắt tác dụng vào dầm chính: Vu = 650352.03 N (dầm biên) Vu = 464428.36 N (dầm giữa) - Lực cắt tác dụng vào bụng: V N  Vu2  34179752 + 650352.032  3479297.47 N (dầm biên) V N  Vu2  2388150 + 464428.362  2432890.08 N (dầm giữa) Chọn số lượng bulông cho bụng: Chọn 144 bu lông cường độ cao d = 22 mm, bên mối nối đặt 72 bulông chia làm n = dãy dãy có 12 bulông, khoảng cách bu lông theo hàng ngang là: b1 = 90 mm, theo hàng đứng b2 = 110 mm 1200 70 90 x = 450 160 90 x = 450 70 BẢN NỐI N-1 20 70 55 2020 20 BẢN NỐI N-2 BULÔNG d = 22 1600 110 x 11 = 1210 BẢN NỐI N-3 20 2020 55 70 BULÔNG d = 22 BẢN NỐI N-4 20 70 90 x = 720 160 90 x = 720 70 BẢN NỐI N-5 1740 Hình 4.72: Bố trí bu lông nối - Khoảng cách bu lông nhóm: Khoảng cách bu lông 12: l1 = 1210 mm Khoảng cách bu lông 11: l2 = 990 mm Khoảng cách bu lông 10: l3 = 770 mm Khoảng cách bu lông 9: l4 = 550 mm Khoảng cách bu lông 8: l5 = 330 mm Khoảng cách bu lông 7: l6 = 110 mm - Lực tác dụng vào bu lông (bu lông chòu lực tác dụng lớn nhất) Trang 145 + Do mômen tác dụng: M b l1 n.(l  l  l32  l  l 52  l6 ) 2182077119.98  1210   (1210  990  7702  5502  330  110 )  127160.67 N (dầm biên) M b l1 NM  2 n.(l1  l  l32  l  l 52  l6 ) 2099108742.73  1210   (1210  990  7702  5502  330  110 )  122325.68 N (dầm giữa) NM  2 + Do lực cắt tác dụng: V 3479297.47   96647.15 N (dầm biên) nb 36 V 2432890.08 NV    67580.28 N (dầm giữa) nb 36 NV  - Tổng lực tác dụng vào bulông cùng: N ub  N 2M  N 2V = 127160.672 + 96647.152 = 159720.09 N (dầm biên) N ub  N 2M  N 2V = 122325.682 + 67580.282 = 139752.16 N (dầm giữa) So sánh với Rn: N ub = 159720.09 N < R n  176000 N (dầm biên) N ub = 139752.16 N < R n  176000 N (dầm giữa) Thỏa mãn 4.9.4.4 Tính bu lông cho liên kết ngang: Xác đònh khả chòu lực bulông: Khả chống trượt: Rnt = Kh x Ks x Ns x Pt Trong đó: + Kh = 1: hệ số kích thước lỗ + Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt + Pt = 176000 N: lực căng yêu cầu tối thiểu  R nt  1 0.5  176000  176000 N Xác đònh số bulông cho liên kết ngang: + Thanh giằng trên: nb  Ftf 24998.4   0.14 bulông R nt 176000 + Thanh giằng xiên: nb  Fd 35353.1   0.2 bulông R nt 176000 + Thanh giằng dưới: Trang 146 nb  Fbf 7862.4   0.05 bulông R nt 176000 Vậy ta chọn bulông d = 20 mm cho liên kết giằng trên, giằng xiên giằng 4.9.5.Kiểm toán mối nối hàn góc dầm thép: 4.9.5.1.Mối nối hàn góc chòu kéo nén: ng suất nén tác dụng vào mối hàn góc trên: Dc 731.47  371.7   361.81 Mpa (dầm biên) Dc  t c 731.47  20 Dc 773.62 ft  356.97   347.97 Mpa (dầm giữa) Dc  t c 773.62  20 f t-h  f t  f t-h ng suất kéo tác dụng vào mối hàn góc dưới: D  Dc 1500  731.47  399.92   380.13 Mpa (dầm biên) d  Dc  t c 1560  731.47  20 D  Dc 1500  773.62 fb  344.72   326.73 Mpa (dầm giữa) d  Dc  t c 1560  773.62  20 f b-h  f b  f b-h ng suất vò trí mối hàn chồng cánh phủ dầm thép: D  Dc  t f 1500  731.47  20  399.92   390.03 Mpa (dầm biên) d  Dc  t c 1560  731.47  20 D  Dc  t f 1500  773.62  20 fb  344.72   335.72 Mpa (dầm giữa) d  Dc  t c 1560  773.62  20 f b-h  f b  f b-h Ta dùng fb-h = 380.13 Mpa (dầm biên) ft-h = 347.97 Mpa (dầm giữa) để kiểm toán ng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trò max giá trò sau: 0.75Fy 0.75  345  258.75 Mpa   f  max  max  f t-h ,f b-h   Fy  max  380.13  345  362.565 Mpa      362.565 Mpa (dầm biên) 0.75Fy 0.75  345  258.75 Mpa   f  max  max  f t-h ,f b-h   Fy  max  347.97  345  346.485 Mpa      346.485 Mpa (dầm giữa) So sánh: + Dầm biên: f = 362.565Mpa > Fy = 345Mpa fb-h = 390.03Mpa > Fy = 345Mpa + Dầm giữa: f = 346.485Mpa > Fy = 345Mpa fb-h = 335.72Mpa < Fy = 345Mpa  Không thỏa mãn Trang 147 4.9.5.2.Mối nối hàn góc chòu cắt: Theo kết tính toán nội lực vò trí mặt cắt lực cắt gối lớn Do ta dùng lực cắt gối để kiểm toán Công thức xác đònh ứng suất cắt:   VSc 2I  0.707D Trong đó: V: lực cắt vò trí gối theo trạng thái giới hạn cường độ Vu = 1535900.37 N (dầm biên) Vu = 1391402.62 N (dầm giữa) c S : momen tónh mặt cắt dầm Sc = 33998548.92 mm3 (dầm biên) Sc = 33703398.4 mm3 (dầm giữa) I: momen quán tính mặt cắt dầm IST = 54054431148.51 mm (dầm biên) IST = 53585269195.79 mm (dầm giữa) Chọn đường hàn góc có D = 10mm Thay số ta được: 1535900.37  33998548.92   68.32 Mpa (dầm biên)  54054431148.51 0.707 10  1391402.62  33703398.4  61.89 Mpa (dầm giữa)  53585269195.79  0.707 10 ng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trò max giá trò sau: 0.75Fy 0.75  345  258.75 Mpa    tk  max   Fy  max  68.32  345  206.66 Mpa      258.75 Mpa (dầm biên) 0.75Fy 0.75  345  258.75 Mpa    tk  max   Fy  max  61.89  345  203.445 Mpa      258.75 Mpa (dầm giữa) Chọn que hàn theo AWS E7016-X có Fexx = 390Mpa Sức kháng tinh toán mối hàn phải lấy giá trò giá trò sau: Fy 345 Mpa    187.2 Mpa 0.6  0.8  390  187.2 Mpa 0.6e2 Fexx  tt   So sánh:  tk  258.75 Mpa   tt  187.2 Mpa Vậy mối hàn không đảm bảo khả chòu lực Trang 148 [...]... III BẢN MẶT CẦU 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: - Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: S = 1880 mm - Bản mặt cầu làm việc theo một phương - Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau: + Lớp b tông Atphan dày 50 mm + Lớp vải nhựa phòng nước dày 30 mm + Lớp mui luyện dày 20 mm - Độ dốc ngang cầu: 1.5 % 3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU: - Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản. .. Bản congxon và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu Shẫng S S Để đơn giản ta tính theo sơ đồ Hình 3.1: Sơ đồ tính bản mặt cầu Trang 16 3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXOL: (BẢN HẨNG) Shẫng 300 200 200 100 650 1600 750 Hình 3.2: Sơ đồ tính cho bản côngxon 3.3.1... tương ứng với các giá trò nội lực ở TTGH cường độ vừa tính ở trên: 3.6.1 Thiết kế cho phần bản chòu mômen âm: Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trò nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau: - Mômen âm: M u   21329385.87 N.mm - Chiều rộng tiết diện tính toán: b  1000 mm - Chiều cao tiết diện tính toán: h  200 mm - Cường độ cốt thép: fy  280 MPa - Cấp b tông: f 'c... Ф14 và có A S  769.3 mm 2 Trang 32 3.6.2 Thiết kế cho phần bản chòu mômen dương: Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trò nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau: - Mômen dương: M u   15205874.34 N.mm - Chiều rộng tiết diện tính toán: b  1000 mm - Chiều cao tiết diện tính toán: h  200 mm - Cường độ cốt thép: fy  280 MPa - Cấp b tông: f 'c  30 MPa - Tải trọng tác dụng:... theo phương dọc cầu) 150 180 - Tiết diện tính toán b x h = 1000 x 180 mm và bố trí cốât thép (hình 2.8) 30 5Ø14 100 200 200 200 200 100 1000 Hình 2.8: Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa the phương đứng - Cốt thép dùng 14a200 , 1000 mm dài có 5 thanh - Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: .2 3.14  142 AS  5   5  769.3... ứng với trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng thuộc các trường hợp đặt bánh xe trên bản dầm là: - Trạng thái giới hạn cường độ: + Mômen dương: M u   15205874.34 N.mm + Mômen âm: M u   21329385.87 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng: + Mômen dương: MS   7903219.7 N.mm + Mômen âm: MS   11084784.32 N.mm Trang 31 3.6 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU: Ta sẽ thiết kế cốt thép. .. tính toán b x h = 300 x 180 mm và bố trí cốt thép (hình 2.9) 180 42 2Ø14 300 40 220 40 138 Hình 2.9: Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu - Cốt thép dùng 2 14 mm - Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: AS  2  .2 3.14  142  2  307.72 mm 2 4 4 - a’= 42 mm d S  h  a'  180  42  138 mm - Xác đònh chiều cao... TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA: 3.5.1 Tónh tải và nội lực do tónh tải tác dụng lên bản dầm giữa: 3.5.1.1 Tónh tải: - Cũng giống như trường hợp bản dầm cạnh dầm biên nhưng đối với bản dầm giữa thì sẽ không có tải trọng bó vỉa và tải trọng lớp phủ mặt cầu sẽ phân bố đầy dầm - Trọng lượng bản thân: DC"2  1000  h f   C  1000  200  2.5  10 5  5 N / mm - Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Tổng chiều... tải tác dụng lên bản dầm giữa: - Chỉ có xe3 trục, ở đây ta không xét tải trọng làn vì nhòp bản S =1880 mm < 4600 mm theo quy đònh không cần xét tải trọng làn - Ở đây sẽ có 3 trường hợp đặt tải: + Trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe + Trường hợp có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đó khoảng cách giữa 2 bánh xe là 1200 mm + Trường hợp có 2 bánh xe của cùng một xe đặt trong bản khi đó khoảng...  2    8529000 N.mm 3.4 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN: Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ, nhòp của bản là khoảng cách giữa hai dầm S = 1880 mm, cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối, xét cho dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu 3.4.1 Tónh tải và nội lực do tónh tải tác dụng lên bản dầm biên: 3.4.1.1 Tónh tải: - Trọng lượng bản thân: DC"2  1000  h f   C  1000  200