THÔNG TIN TÀI LIỆU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT DỰ ỨNG LỰC SUPER-T SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM CHƯƠNG I TÍNH TOÁN LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH I TÍNH TOÁN LAN CAN 1.1 Cấu tạo chung 150 250 153 100 1400 192 100 200 600 303 400 20x150=3000 1050 Hai lan can dạng thép ống Tiết diện lan can: D = 95 mm, d = 86 mm Khoảng cách hai lan can: 400 mm Khoảng cách hai trụ lan can: 3000 mm Bề rộng lề hành: 1500 mm Bề dầy lề hành: 100 mm Thanh Trụ lan can làm vật liệu thép có mạ kẽm γ T = 7850 kG/m3 = 77008.5 N/m3 1.2 Tính toán lan can 1.2.1 Sơ đồ tính toán SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM P = 890 N qth = 0.09853 N/mm W = 0.37 N/mm W = 0.37 N/mm Lth 95 86 P= 890 N Ta xem bỏ qua tác dụng chống Thanh lan can xem dầm liên tục, để đơn giản tính toán ta đưa sơ đồ dầm giản đơn để tính sau điều chỉnh hệ số 1.2.2 Tải trọng tính toán Tónh tải gồm trọng lượng thân lan can q th = A th × γ th = ( π× D / − π× d / ) × 77008.5 2 = π × 0.095 / − π × 0.086 / × 77008.5 = 98.53 N/m = 0.09853 N/mm Hoạt tải thiết kế gồm: + Lực tập trung P = 890 N theo phương + Tải trọng phân bố chiều dài lan can Lth : W = 0.37 N/mm theo hai phương 1.2.3 Kiểm toán Lan can thoả mãn điều kiện chịu lực khi: φM n ≥ η∑ γ i M i = Mp M n = fy × S + φ : hệ số sức kháng φ = +η : hệ số điều chỉnh tải trọng DL PL + γ : hệ số tải trọng ( γ p = 1.25 với tónh tải, γ p =1.75 với hoạt tải người) + Mi : mômen lớn tỉnh hoạt tải + Mn : sức kháng tiết diện + S : sức kháng lan can Chọn hệ số tải trọng ηD = cho thiết kế thông thường ηR = cho mức dư thông thường ηI = 1.05 cầu quan trọng η = ηD × ηR × ηI = 1.05 > 0.95 Momen nhịp trạng thái giới hạn cường độ: DL 2 M1 = η × ( γ PL p × (P × L th /4 + w × L th /8)+ γ p × q th × L th /8) = 1.05 × (1.75 × ( 890 × 3000/4 + 0.37 × 3000 /8) + 1.25 × 0.09853 × 3000 /8) = 2136870 N.mm ( SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI ) CĐ03116 Trang 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM M = η × γ PL × (P × L th /4 + w × L2th /8) p = 1.05 × 1.75 × ( 890 × 3000/4 + 0.37 × 3000 /8) = 1991391 N.mm Momen tổng hợp mặt cắt nhịp trạng thái giới hạn cường độ : M = M12 + M 22 = 2136870 + 19913912 = 2920933 N.mm Ta đưa sơ đồ dầm giản đơn sơ đồ dầm liên tục hệ số điều chỉnh : Momen nhịp trạng thái giới hạn cường độ: M gn = 0.5 × M = 0.5 × 2920933 = 1460467 N.mm Momen gối trạng thái giới hạn cường độ : M g = 0.7 × M = 0.7 × 2920933 = 2044653 N.mm ⇒ Lấy momen gối để tính toán Mp = Mg = 2044653 N.mm Tính sức kháng lan can 86 3 S = 0.1× D × (1 − α ) = 0.1ì 95 ì ữ = 28157.7 mm3 95 với α = d/D = 86 /95 Lan can làm thép CT3 có fy = 240 MPa M = φ × fy × S= × 240 × 28157.7 = 6757847 N.mm Mp = 2044653 N.mm < M = 6757847 N.mm Vaäy lan can đảm bảo khả chịu lực 1.3 Tính toán trụ lan can 1.3.1 Sơ đồ tính toán CHI TI EÁT N2 11 10 C HI TIEÁ T N5 87 19 CHI TIE ÁT N6 R5 R48 51 22 50 70 II 30 40 R5 40 362 75 69 69 50 50 12 50 08 19 10 29 69 II 30 II-II 130 10 57 02 I 22 30 CHI TIẾT N1 MA ËT CẮ T I-I I 22 87 Chọn hệ số tải trọng ηD = cho thiết kế thông thường ηR = cho mức dư thông thường ηI = cho thiết kế thông thường η = ηD × ηR × ηI = > 0.95 1.3.2 Tải trọng tác dụng Tấm thép N1: L T1 = 1570 mm V1 = t × b × L = 0.006 × 0.13 × 1.57 = 0.001225 m3 SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 113 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM Tấm thép N2 : A2 = 95240 mm2 = 0.09524 m2 V2 = A2 × t2 = 0.09524 × 0.006 = 0.000571 m3 Tấm thép đáy N6 : V6 = 0.13 × 0.22 × 0.01 = 0.000286 m3 Các chống hai cột lan can N5 (19 chống): V5 = 19 × A4 × t = 19 × 0.019048 × 0.01= 0.00362 m3 Thể tích lan can N3 với chiều dài lan can 3000mm 2 V3 = × π × 0.095 / − π × 0.086 / × = 0.007676 m3 ( ) Ta qui tải trọng tác dụng lên cột lan can: Qc = (V1 + V2 +V3 +V4 + V5) × γ th = (0.001225 + 0.000571 + 0.000286 + 0.00362 + 0.007676) × 77008.5 = 1030.19 N Hoạt tải thiết kế gồm lực tập trung P = 890 N vaø W = 0.37 N/mm phân bố chiều dài lan can ( L th ), qui thành lực P1 tác dụng lên cột lan can hình vẽ Tónh tải gồm trọng lượng thân phân bố dọc theo chiều dài cột lan can q h thay đổi dần từ xuống P1 = P + W × L th = 890 + 0.37 × 3000 = 2000 N Lực dọc mặt cắt chân cột lan can : Lực dọc tónh tải : NDC1 = Qc = 1030.19 N Lực dọc hoạt tải : NLL = × P1 = × 2000 = 4000 N Momen mặt cắt chân cột lan can : MLL = 2000 × 703 + 2000 × 303 = 2012000 N.mm 1.3.3 Nội lực chân cột Nội lực mặt cắt chân cột lan can trạng thái giới hạn cường độ : Lực dọc : PL DC Nu = η × ( γ p × NLL + γ p × NDC1) = × (1.75 × 4000 + 1.25 × 1030.19) = 8287.738 N Momen : PL Mu = η × γ p × MLL = × 1.75 × 2012000 = 3521000 N.mm 1.3.4 Kiểm tra khả chịu lực bulông chân cột 130 220 208 50 120 50 Dùng bulông φ20 CT3 Diện tích tiết diện thân bulông (trừ giảm yếu ren ) laø : F = 2.45 cm = 245 mm Cường độ kéo nhỏ bulông : Fub = 170 MN/m2 = 170 N/mm2 Sức kháng cắt danh định bulông trạng thái giới hạn cường độ Vì đường ren bao gồm mặt phẳng cắt nên theo (6.13.2.7-1, 22TCN-272-05) SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ta có: GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM R n = 0.38 × A b × Fub × N s A b - diện tích bulông tương ứng với đường kính danh định , A b = 245 mm Fub - cường độ kéo nhỏ bulông Ns - số lượng mặt phẳng chịu cắt tính cho bulông , Ns = Rn = 0.38 × 245 × 170 × = 15827 N Sức kháng kéo danh định bulông trạng thái giới hạn cường độ Tn = 0.76 × A b × Fub (6.13.2.10.2-1 22TCN-272-05) A b diện tích bulông tương ứng với đường kính danh định Fub cường độ kéo nhỏ bulông Tn = 0.76 × 245 ×170 = 31654 N Lực cắt tác dụng lên bulông : 1 Nc = × × P1 = × × 2000 = 1000 N < Rn = 15827 N 4 Lực kéo tác dụng lên bulông : M u × l1 Nk = m × ∑ li l1 khoảng cách dãy bulông cùng, l1 = 120 mm m số bulông dãy , m = 3521000 × 120 Nk = = 14670 N < Tn = 31654 N × 120 Vậy bulông đảm bảo khả chịu lực 10 293 1060 400 57 II TÍNH TOÁN LỀ BỘ HÀNH 2.1 Sơ đồ tính : 350 1100 250 100 600 1400 200 PL=3 N/mm DL=2.5 N/mm Chiều dày lề hành : 100 mm Chiều dài nhịp tính toán : Ltt = 1100 mm Tải trọng người hành tác dụng lên lấy kPa = × 10-3 N/mm2 SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM Xét đơn vị chiều dài theo phương dọc cầu để tính toán, lấy bề rộng 1000 mm Tải trọng người hành : PL = × 10-3 × 1000 = N/mm Tải trọng thân tác dụng lên lề hành: DL = γ betong × A Trong A diện tích mặt cắt ngang theo phương dọc cầu A = tbh × 1000 = 100 × 1000 = 100000 mm2 γ betong = 2500 kg/m3 = 24.5 × 10-6 N/mm3 tbh – bề dầy DL = 25 × 10-6 × 100000 = 2.5 N/mm Chọn hệ số tải trọng ηD = cho thiết kế thông thường ηR = cho mức dư thông thường ηI = 1.05 cầu quan trọng η = ηD × ηR × ηI = × × 1.05 = 1.05 > 0.95 Momen nhịp trạng thái giới hạn cường độ : DL PL Mu = η × ( γ p × DL + γ p × PL ) × L tt /8 =1.05 × (1.25 × 2.5+1.75 × 3) × 11002/ = 1582875 N.mm Momen nhịp trạng thái giới hạn sử dụng : DL PL Ms = η × ( γ p × DL+ γ p × PL) × L tt /8 =1 × (1 × 2.45+1 × 3) × 11002/8 = 990000 N.mm Ta lấy momen nhịp dầm giản đơn để thiết kế cốt thép 2.2 Tính toán cốt thép Chiều cao tiết diện : h = 100 mm Chiều rộng tiết dieän : b = 1000 mm f c' = 28 MPa = 28 N/mm2 Cường độ chảy cốt thép f y = 280 N/mm2 Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ 20 mm Chọn thép φ 10 Chiều cao có hiệu mặt cắt : ds = h – - φ /2 = 100 – 20 – 10/2 = 75 mm Chọn hệ số sức kháng : φ = 0.9 Chiều dày khối ứng suất tương đương : a = ds - d s − × Mu ×1582875 = 75 - 752 − = 0.992 mm ' φ× 0.85 × f c × b 0.9 × 0.85 × 28 ×1000 f c' = 28 MPa = 28 N/mm2 neân β1 = 0.85 β1 - hệ số qui đổi vùng nén (Theo 5.7.2.2 22TCN272 – 05) Chiều cao trục trung hoà: c = a/ β1 = 0.992/0.85 = 1.167 mm Tính giá trị c/ds = 1.167/75 = 0.0156 < 0.42 Diện tích cốt thép SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM 0.85 f c' × a × b 0.85 × 28 × 0.992 × 1000 As = = = 84.3 mm2 fy 280 Hàm lượng cốt thép: A 84.3 ρ= s = = 0.000843 b × h 1000 × 100 Hàm lượng thép tối thiểu: 0.03 × f c' 0.03 × 28 ρmin = = = 0.003 (theo 5.7.3.3.2-1 22 TCN -272-05) fy 280 Vì ρ < ρmin nên lấy ρ = ρmin để tính toán diện tích cốt thép A s = ρmin × b × h = 0.003 × 1000 × 100 = 300 mm2 Chọn φ10 a200 để bố trí cốt thép chịu momen dương củabản lề hành Bố trí cốt thép chịu momen âm momen dương Kiểm tra lại điều kiện c/ds < 0.42 Với cốt thép bố trí phạm vi 1m bố trí φ10 A s = × π × 102/4 = 471.24 mm2 As × f y 471.24 × 280 = Ta tính lại a = = 6.522 mm ' 0.85 × f c × b ×β1 0.85 × 28 ×1000 × 0.85 Tính lại chiều cao trục trung hoà: c = a/ β1 = 6.522/0.85 = 7.673 mm Tính giá trị c/ds = 7.673/75 = 0.1023 < 0.42 (thỏa) 100 20 1000 200 2.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng Momen tác dụng trạng thái giới hạn sử dụng : M s = 990000 N.mm Diện tích cốt thép chịu kéo : A s = 471.24 mm2 Chiều cao có hiệu mặt cắt : d s = 75 mm Giả sử dầm đặt điều kiện khí hậu bình thường nên có Z = 30000 N/mm Diện tích trung bình bêtông bọc quanh thép chịu kéo Ae A= = (25 × ) × 1000/5 = 10000 mm2 n Ae – diện tích bêtông bọc quanh nhóm thép chịu kéo n – số lượng cốt thép nằm vùng kéo Ứng suất cho phép cốt thép : fsa = Z/(d c × A)1/3 = 30000 /(25 ×10000 )1/ =476.2 MPa > 0.6 × f y =0.6 × 280 =168 MPa Lấy fsa = 0.6 × f y = 168 MPa Môđun đàn hồi cốt thép thường : E s = 200000 MPa ' Môđun đàn hồi bêtông : E c = 0.043 × γ1.5 c × fc SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI với γ c = 2400 kg/m3 CĐ03116 Trang 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM dc M 0-0 ds x 1.5 = 0.043 × 2400 × 28 = 26752.5 MPa Tỷ số mun đàn hoài : n = E s / E c = 200000/26752.5 = 7.47594 b Lấy momen trục – 0: bx2/2 = n × As × ds - n × As × x n × As 7.47594 × 471.24 Đặt e = = = 3.523 mm 1000 b Bề rộng bêtông chịu nén : x=-e+ e + 2e × d s = - 3.523 + 3.523 + × 3.523 × 75 = 19.733 mm Momen quán tính tiết diện trục - 0: Icr = b × x / + n × A s × (d s − x) = 1000 × 19.733 3/3 + 7.47594 × 471.24 × (75 – 19.733)2 = 13321941.4 mm4 Ứng suất bêtông trọng tâm cốt thép : f s = n × M s × (d s − x) / Icr = 7.47594 × 990000 × (75 – 19.733)/ 13321941.4 = 30.704 MPa Kieåm tra : f s = 30.704 MPa < f sa = 168 MPa => Thỏa điều kiện trạng thái giới hạn sử dụng III KIỂM TOÁN VA XE CHO GỜ CHẮN BÁNH (BÓ VỈA) Chọn chọn mức độ thiết kế lan can cấp L-3 Theo bảng 13.7.3.3-1 22TCN-272-05 ta có: Chiều dài lực tác dụng(mm) Phương mằm ngang Ft = 240 Lt = 1070 Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500 Phương dọc cầu FL = 80 LL = 1070 Khi tính lực va vào bó vỉa xét vào trạng thái giới hạn đặt biệt Trong cầu thông thường lực Fv, FL không gây nguy hiểm cho bó vỉa nên việc tính toán xét lực phân bố FT chiều dài LT Phương lực tác dụng SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI Lực tác dụng (KN) CĐ03116 Trang 118 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM Lc FT LT Tính sức kháng bó vỉa Sức kháng bêtông xác định theo phương pháp đường chảy Đối với va xô phần đoạn tường Rw = 2L c − L t M c L2c 8M b + 8M w H + ÷ ( theo 13.7.3.4-1 cuûa 22TCN272-05) H Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức L L 8.H.(M b + M w H) Lc = t + t ÷ + ( theo 13.7.3.4-2 22TCN272-05) Mc Đối với va xô đầu tường mối nối Rw = 2L c − L t M c L2c M + M H + b ÷ w H ( theo 13.7.3.4-3 22TCN272-05) Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức L L H.(M b + M w H) Lc = t + t ÷ + Mc ( theo 13.7.3.4-4 22TCN272-05) Trong : Rw - sức kháng bó vỉa (N) Lc - chiều dài xuất cấu chảy (mm) Lt - chiều dài phân bố lực theo phương dọc (mm) Mb - sức kháng dầm đỉnh tường (N.mm) Mw - sức kháng uốn thép ngang đơn vị chiều dài (N.mm/mm) Mc - sức kháng uốn thép đứng đơn vị chiều dài (N.mm/mm) H - chiều cao bó vỉa (mm) Trong trường hợp tính cho bó vỉa Mb = Tính sức kháng uốn thép ngang toàn chiều cao bó vỉa Ta tính toán tính khả chịu lực toán cốt đơn tiết diện chữ nhật Xác định MWH Tiết diện tính toán có kích thước b = 250 mm h = 200 mm SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 119 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LAÂM DLt = M5 + M6 = 1467 + 1471.5 = 2938.5 N/m Hoạt tải: người PLt = 0.003 × 1400/2 = 2.10 N/mm = 2100 N/m CHƯƠNG II SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 123 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU - DẦM NGANG I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Chiều dày mặt cầu: 200 mm, γc = 2.5 T/m3 - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm lớp sau: + Lớp bêtông Atphalt dày 40 mm, γ1 = 2.25 T/m3 + Lớp phòng nước dày mm, γ2 = 1.5 T/m3 + Lớp muiluyện dày trung bình 26,3 mm, γ3 = 2,2 T/m3 - Trọng lượng trung bình lớp phủ: γ×h +γ×hγ×h+ 2.25×40+1.5×4+26,3 × 2,2 tb γ DW = 1 2 3 = = 2.18 T/m3 h1 +h + h 70,3 - Độ dốc ngang cầu: 2% Ta chọn bề rộng tính toán theo phương dọc cầu 1m Bề rộng phần xe chạy: 7.5m Bề rộng mặt cắt ngang cầu : Bmcn = B + × (1.4 + 0.25) = 10,8m Bề rộng hẫng : Bhẫng= 547 mm = 0.547 m Sơ đồ tính: Bản mặt cầu tính toán theo sơ đồ: Bản congsol loại dầm Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục sau tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục mặt cầu 75 547 1169 1050 2175 II TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN HẪNG (CONSOL) 2.1 Tính nội lực tónh tải tác dụng lên hẫng Để đơn giản tính toán thiên an toàn ta xem tónh tải hoạt tải truyền xuống hẫng vị trí đầu mút thừa SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM DCn = 6228.4 N DC2ban = 4905 N/m 547 Tónh tải tải trọng thân mặt cầu : DC2ban = ts × l × γ c = 0.2 × × 2500 = 500 kg/m = 4905 N/m Với: l - chiều dài theo phương dọc cầu bản, l = 1m γ c - khối lượng riêng mặt cầu, γ c = 2500 kg/m3 ts - bề dầy mặt cầu, ts = 0.2 m Tónh tải lực tập trung đặt bó vỉa phía ngoài: DCn = DLn × = 6228.4 × = 6228.4 N Momen mặt cắt ngàm tónh tải gây ra: MDL = DC2ban × Bhang2/2 + DCn × Bhẫng = 4905 × 0.547 /2 + 6228.4 × 0.547 = 4141 N.m 2.2 Tính nội lực hoạt tải tác dụng lên hẫng Sơ đồ tính PLn = 2100 N 547 Hoạt tải người hành truyền xuống hẫng thông qua lực tập trung bó vỉa phía ngoài: PLn = 2100 × = 2100 N (tính cho 1m dài bản) (số liệu lấy phần tải trọng truyền xuống mặt cầu) Momen mặt cắt ngàm hoạt tải (người hành) gây : M LL = PLn × Bhang = 2100 × 0.547= 1154,17 N.m Chọn hệ số tải trọng ηD = cho thiết kế thông thường ηR = 1.05, hẫng tính dư ηI = 1.05 cầu quan trọng η = ηD × ηR × ηI = × 1.05 × 1.05 = 1.1025 > 0.95 2.3 Tổng hợp nội lực ▪ Momen mặt cắt ngàm trạng thái giới hạn cường độ: M(u− )hang = η × (MDL × γ DL + MLL × γ LL ) = 1.1025 × (4141 × 1.25 + 1154,17 × 1.75) = 7375,62 N.m ▪ Momen mặt cắt ngàm trạng thái giới hạn sử dụng : SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 125 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM M(s−)hang = η× (MDL × γDL + MLL × γ LL ) = × (4141 × + 1154 × 1) = 5294,91 N.m III TÍNH TOÁN BẢN GIỮA : Phương chịu lực phương ngang cầu Tính cho 1m dài theo phương dọc cầu Phần mặt cầu chịu tải trọng cục nằm khoảng cách mép hộp 1169 2175 Chọn hệ số tải trọng ηD = cho thiết kế thông thường ηR = 0.95, dầm có tính dư ηI = 1.05 cầu quan trọng η = ηD × ηR × ηI = × 0.95 × 1.05 = > 0.95 3.1 Tính nội lực tónh tải tác dụng lên Sơ đồ tính , tính dầm giản đơn sau nhân thêm hệ số điều chỉnh DW DC2 1169 Tónh tải lớp phủ: tb tb DW = γ DW × b × t DW = 2.18 × 10-5 × 1000 × 70,3 = 1.729 N/mm b chiều dài theo phương dọc cầu b = 1m =1000 mm tDW - bề dầy lớp phủ, tDW = 70,3 Tónh tải trọng lượng thân : DC2bản = γ c × b × t s = 2.4525 × 10−5 × 1000 × 200 = 4.905 N/mm γ c – khối lượng riêng bêtông mặt cầu, γ c = 2500 kg/m3 = 2.4525 × 10−5 N/mm3 ts – bề dầy ts = 200 mm SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 126 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM 1.729 N/mm 4.905 N/mm 1169 Momen nhịp tónh tải gây : 11692 11692 MDC = DCbản × = 4.905 × = 843616.5 N.mm 8 11692 11692 × × MDW = DW = 1.729 = 297374.8 N.mm 8 Momen nhịp tónh tải trạng thái giới hạn cường độ : DC DW M DL × M DW ) u = η× ( γ p × M DC + γ p = × (1.25 × 843616.5 +1.5 × 297374.8) = 1496831.3 N.mm DC DW ( γ P = 1.25; γ P = 1.5 ) Momen nhịp tónh tải trạng thái giới hạn sử dụng : M sDL = η× ( γ pDC × M DC + γ pDW × M DW ) = × (1 × 843616.5 +1 × 297374.8) = 1140991.3 N.mm 3.2 Tính nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm Hoạt tải tác dụng xuống tải trọng bánh xe Ta lấy trường hợp bánh xe trục 145 KN để có trường hợp bất lợi Ở ta không xét tải trọng nhịp S =1169 < 4600 (theo 3.6.1.3.3 22TCN272 – 05) 3.2.1 Trường hợp đặt bánh xe Ta có sơ đồ tính: 670 510 L SW 1169 249.5 670 249.5 p = 108.2 N/mm 1169 Bề rộng ảnh hưởng tải trọng bánh xe trục: tb b1 = 510 + × t DW = 510 + × 80 = 670 mm p lực bánh xe lên bản: SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 127 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM P 145000 = = 108.2 N/mm × b1 × 670 Diện làm việc bản: Đối với momen dương: SW + = 660 + 0.55 × S = 660 + 0.55 × 1169= 1303 mm Đối với momen âm: SW − = 1220 + 0.25 × S = 1220 + 0.25 × 1169 = 1512.25 mm Momen nhịp hoạt tải bánh xe gây ra: 108.2 × 670 670 p × b1 b × (1169 − ) = 15188750 N.mm M1banh = × (S − ) = 4 Momen nhịp hoạt tải trạng thái giới hạn cường độ : 1banh M1banh = η× γ LL u p × m × (1 + IM) × M = × 1.75 × 1.2 × (1 + 0.25) × 15188750 = 39770793 N.mm Momen nhịp hoạt tải trạng thái giới hạn sử dụng : 1banh M1banh = η× γ LL s p × m × (1 + IM) × M = × × 1.2 × (1 + 0.25) × 15188750 = 22783125N.mm p= 3.2.2 Trường hợp đặt baùnh xe 1200 SW 1169 p = 77.54 N/mm 1169 b1’ = b1 + 1200 = 670 + 1200 = 1870 mm > S = 1169 mm SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 128 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM SW + = 660 + 0.55 × S = 660 + 0.55 × 1169= 1303mm SW − = 1220 + 0.25 × S = 1220 + 0.25 × 1169 = 1512.25 mm p lực bánh xe lên baûn: P 145000 p= = = 77.54 N / mm b'1 1870 Momen nhịp: p × S2 77.54 × 11692 M2banh = = = 13336210 N.mm 8 Momen tính trạng thái giới hạn cường độ : ( m = 1) 2banh Mu2banh = η× γ LL p × m × (1 + IM) × M = × 1.75 × × (1+0.25) × 13336210 = 29100027 N.mm Momen tính trạng thái giới hạn sử dụng : (m = 1) 2banh M2banh = η× γ LL s p × m × (1 + IM) × M = × × × (1+0.25) × 13336210 = 16670263 N.mm 1banh 2banh So sánh ta thấy : Mu = 39770793 N.mm > Mu = 29100027 N.mm 2banh M1banh = 22783125N.mm > Ms = 16670263 N.mm s LL 1banh Ta laáy : M u = Mu = 39770793 N.mm M sLL = M1banh = 22783125 N.mm s 3.3 Tổng hợp nội lực: Đưa sơ đồ dầm liên tục nhờ hệ số điều chỉnh : Trạng thái giới hạn cường độ : Momen âm gối : M (u− ) = 0.7 × (M uDL + M uLL ×1000 / SW − ) = 0.7 × (1496831.3 + 39770793 × 1000/1512.25) = 19444976.6 N.mm Momen dương nhịp : LL + M (u+ ) = 0.5 × (M DL u + M u × 1000 / SW ) = 0.5 × (1496831.3 + 39770793 × 1000/1303) = 15984516 N.mm Trạng thái giới hạn sử dụng : Momen âm gối : M s( − ) = 0.7 × (M sDL + M sLL ×1000 / SW − ) = 0.7 × (1140991.3 + 22783125 × 1000/1512.25) = 11337724.1 N.mm Momen dương nhịp : M s( + ) = 0.5 × (M sDL + M sLL × 1000 / SW + ) = 0.5 × (1140991.3 + 22783125 × 1000/1303) = 9298659.1 N.mm BAÛNG TỔNG HP NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU: Trạng thái Cường độ Sử dụng SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI Momen âm Momen dương Momen âm CĐ03116 Bản hẫng 7375620 5294910 Bản 19444977 15984516 11337724 Trang 129 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM Momen dương 9298659 Giá trị dùng để kiểm tra Trạng thái giới hạn Cường độ Sử dụng Momen âm 19444976.6 Momen dương 15984516.0 Momen âm 11337724.1 Momen dương 9298659.1 IV THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU : Vật liệu: + Bê tông mặt cầu : f c' = 30 MPa - Cường độ nén quy định tuổi 28 ngày ` 1.5 E c = 0.043 × γ1.5 × 30 = 29440.1 MPa c × f c = 0.043 × 2500 + Cốt thép : f y = 280 MPa =280 N/mm2 -Giới hạn chảy tối thiểu cốt thép E s = 200000 MPa 4.1 Thiết kế cốt thép cho momen dương Theo điều 9.7.2.5 M u = 15984516.0 N.mm Chiều cao tiết diện : h = 200 mm Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm Chọn khoảng cách từ mép mặt cầu đến trọng cốt thép chịu kéo: dc = 40 mm Chiều cao có hiệu mặt cắt : ds = h - dc = 200 – 40 = 160 mm Choïn hệ số sức kháng : φ = 0.9 Chiều dày khối ứng suất tương đương : × Mu ×15984516.0 a = ds - d s − = 160 - 160 − = 4.414 mm ' φ× 0.85 × f c × b 0.9 × 0.85 × 30 ×1000 ' Vì 28 MPa < f c = 30 Mpa < 56MPa neân β1 = 0.85 – 0.05 × ( f c' - 28)/7 = 0.85 – 0.05 × (30 - 28)/7 = 0.836 Chiều cao trục trung hoaø : c = a/ β1 = 4.414/0.836 = 5.28 mm Tính giá trị c/ds = 5.28/160 = 0.033 < 0.42 0.85 × f c' × a × b ×β1 0.85 × 30 × 4.414 ×1000 × 0.836 As = = = 336 mm2 fy 280 A 336 ρ= s = Hàm lượng cốt thép : = 0.00168 b × h 1000 × 200 0.03 × f c' 0.03 × 30 ρ = Hàm lượng thép tối thiểu : = = 0.0032 fy 280 Vì ρ < ρmin nên lấy ρ = ρ để tính toán diện tích cốt thép SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 130 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM A s = ρmin × b × h = 0.0032 × 1000 × 200 = 640 mm2 Chọn φ16 a150 để bố trí cốt thép chịu momen dương mặt cầu 4.2 Thiết kế cốt thép cho momen âm M u = 19444976.6 N.mm Chiều cao tiết diện : h = 200 mm Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm Chọn khoảng cách từ mép mặt cầu đến trọng cốt thép chịu kéo: dc = 40 mm Chiều cao có hiệu mặt cắt : ds = h - dc = 200 – 40 = 160 mm Chọn hệ số sức kháng : φ = 0.9 Chiều dày khối ứng suất tương đương : × Mu × 19444976.6 a = ds - d s − = 160 - 160 − = 5.386 mm ' φ× 0.85 × f c × b 0.9 × 0.85 × 30 ×1000 ' Vì 28 MPa < f c = 40 Mpa < 56MPa neân β1 = 0.85 – 0.05 × ( f c' - 28)/7 = 0.85 – 0.05 × (30 - 28)/7 = 0.836 Chiều cao trục trung hoà : c = a/ β1 = 5.386 / 0.836 = 6.445 mm Tính giá trị c/ds = 6.445 /160 = 0.04 < 0.42 0.85 × f c' × a × b ×β1 0.85 × 30 × 5.386 ×1000 × 0.836 As = = = 410 mm2 fy 280 A 410 ρ= s = Hàm lượng cốt thép : = 0.00205 b × h 1000 × 200 0.03 × f c' 0.03 × 30 ρ = Hàm lượng thép tối thiểu : = = 0.0032 fy 280 Vì ρ < ρmin nên lấy ρ = ρ để tính toán diện tích cốt thép A s = ρmin × b × h = 0.0032 × 1000 × 200 = 640 mm2 Chọn φ16 a150 để bố trí cốt thép chịu momen âm mặt cầu 100 200 40 50 50 V KIỂM TRA Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 5.1 Kiểm tra nứt với momen âm Momen tác dụng trạng thái giới hạn sử dụng : M s = 11337724.1 N.mm 162 × = 1407.4 mm2 Diện tích cốt thép: A s = π × SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 131 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM Chiều cao có hiệu mặt cắt : d s = h - d c = 200 - 40 = 160 mm Giả sử dầm đặt điều kiện khí hậu bình thường nên có Z = 30000 N/mm Diện tích trung bình bêtông bọc quanh thép A = (40 × ) × 1000/7 = 11428.57 mm2 Ứng suất cho phép cốt thép : f sa = Z /(d c × A)1/ = 30000 /(40 × 11428.57 )1/ = 389.44 MPa > 0.6 × f y = 0.6 × 280 =168 MPa Lấy f sa = 0.6 × f y = 0.6 × 280 = 168 MPa Môđun đàn hồi cốt thép thường : E s = 200000 MPa ' Môđun đàn hồi bêtông : E c = 0.043 × γ1.5 c × fc với γ c = 2500 kg/m3 dc M 0-0 ds x 1.5 = 0.043 × 2500 × 30 = 29440.1 MPa Tỷ số mun đàn hồi : n = E s / E c = 200000/29440.1 = 6.793 b Lấy momen trục – 0: bx2/2 = n × As × ds - n × As × x n × As 6.793 ×1407.4 Đặt e = = = 9.561 mm 1000 b Bề rộng bêtông chịu nén : x=-e+ e + 2e × d s = - 9.561 + 9.561 + × 9.561 × 160 = 46.573 mm Momen quán tính tiết diện trục - 0: Icr = b × x / + n × A s × (d s − x) = 1000 × 46.573 3/3 + 6.793 × 1407.4 × (160 – 46.573)2 = 156686156 mm4 Ứng suất bêtông trọng tâm cốt thép : f s = n × M s × (d s − x) / Icr = 6.793 × 11337724.1 × (160 – 46.573)/ 156686156 = 55.76 MPa Kieåm tra : f s = 55.76 MPa < f sa = 168 MPa => Thỏa điều kiện trạng thái giới hạn sử dụng 5.2 Kiểm tra nứt với momen dương Ms = 9298659.1 N.mm Làm tương tự : f s = n × M s × (d s − x) / Icr = 6.793 × 9298659.1 × (160 – 46.573)/ 156686156 = 45.73 MPa Kieåm tra : f s = 45.73 MPa < f sa = 168 MPa => Thỏa điều kiện trạng thái giới hạn sử dụng SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 132 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM VI TÍNH TOÁN DẦM NGANG Do dầm Super Tee dầm ngang bố trí hai đầu dầm, nên ta xét trường hợp nguy hiểm xe đặt cục lên dầm ngang đầu dầm Chiều dài tính toán : L = 1286 mm (theo phương ngang cầu) Bề rộng dầm ngang: b = 680 mm (theo phương dọc cầu) Chiều cao dầm ngang trước đổ mặt cầu: h =700 mm Chiều cao dầm ngang sau đổ mặt cầu: h’ = 700+200 = 900 mm (lấy phần thiết kế cấu tạo dầm chính) Bêtông dầm ngang sử dụng có cường độ: 30MPa Cốt thép đầm ngang: fy = 280 MPa Chọn hệ số tải trọng ηD = 1; ηR = 1; ηI = 1.05 η = ηD × ηR × ηI = 1.05 > 0.95 Tính toán theo phương ngang cầu theo sơ đồ dầm giản đơn xét đến tính liên tục thông qua hệ số điều chỉnh 6.1 Tính nội lực tónh tải tác dụng lên dầm ngang: DW DCb + DCdn 1286 Tónh tải lớp phủ: tb tb DW = γ DW × b × t DW = 2.18 × 10-5 × 680 × 70,3 = 1.1757 N/mm tb Với: γ DW - khối lượng riêng trung bình lớp phủ b chiều dài theo phương dọc cầu dầm ngang b = 680 tDW - bề dầy lớp phủ Tónh tải mặt cầu : DCbản = γ c × b × t s = 2.4525 × 10−5 × 680 × 200 = 3.3354 N/mm γ c – khối lượng riêng bêtông mặt cầu γ c = 2500 kg/m3 = 2.4525 × 10−5 N/mm3 ts – bề dầy ts = 200 mm Tónh tải trọng lượng thân: DCdn = b × h × γ c = 680 × 700 × 2.4525 × 10-5= 11.674 N/mm Momen nhịp tónh tải gây : MDC = (DCbản+DCdn) × L2/8 = (3.3354 +11.674) × 12862/8 = 3102790 N.mm MDW = DW × L2/8 = 1.1757 × 12862/8 = 243046 N.mm Momen nhịp tónh tải trạng thái giới hạn cường độ : DC DW M DL × M DW ) u = η× ( γ p × M DC + γ p = 1.05 × (1.25 × 3102790 +1.5 × 243046) = 4455209 N.mm DC DW ( γ P = 1.25; γ P = 1.5 ) Momen nhịp tónh tải trạng thái giới hạn sử dụng : SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 133 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.TRẦN NHẬT LÂM M sDL = η× ( γ pDC × M DC + γ pDW × M DW ) = × (1 × 3102790 +1 × 243046) = 3345836 N.mm 6.2 Tính nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm ngang Hoạt tải tác dụng xuống tải trọng bánh xe Ta lấy trường hợp bánh xe trục 145 KN để có trường hợp bất lợi Để thuận tiện cho việc tính toán thiên an toàn ta xem tải trọng bánh xe truyền xuống dầm ngang tải trọng tập trung nhịp, có giá trị là: P = 145/2 = 72.5 kN Ở ta không xét tải trọng nhịp L =1286 < 4600 (theo 3.6.1.3.3 22TCN272 – 05) Ta coù sơ đồ tính: P=72.5kN 1286 Momen nhịp hoạt tải bánh xe gây ra: M = P × L/4 = 72500 × 1286/4 = 2330900 N.mm Momen nhịp hoạt tải trạng thái giới hạn cường độ : Mu = η× γ LL p × (1 + IM) × M = 1.05 × 1.75 × (1 + 0.25) × 2330900 = 5353800 N.mm Momen nhịp hoạt tải trạng thái giới hạn sử dụng : Ms = η× γ LL p × (1 + IM) × M = × × (1 + 0.25) × 2330900 = 2913600 N.mm 6.3 Tổng hợp nội lực: Đưa sơ đồ dầm liên tục nhờ hệ số điều chỉnh : Trạng thái giới hạn cường độ : Momen âm gối : LL M (u− ) = 0.7 × (M DL u + Mu ) = 0.7 × (4455209 + 5353800) = 6866306 N.mm Momen dương nhịp : LL M (u+ ) = 0.5 × (M DL u + Mu ) = 0.5 × (4455209 + 5353800) = 4904504 N.mm Trạng thái giới hạn sử dụng : Momen âm gối : M s( − ) = 0.7 × (M sDL + M sLL ) = 0.7 × (3345836+2913600) = 4381605 N.mm Momen dương nhịp : M s( + ) = 0.5 × (M sDL + M sLL ) = 0.5 × (3345836+2913600) = 3129718 N.mm 6.4 Tính toán cốt thép cho momen âm SVTH: ĐẶNG VĂN TÀI CĐ03116 Trang 134
Ngày đăng: 17/10/2016, 05:33
Xem thêm: