ĐỒ ÁN CẦU BTCT T CĂNG SAU THẦY LỰU TRƯỜNG GTVT HCM Sinh viên lớp CD12B gồm những phần yêu cầu như : Dầm chủ dầm ngang bản mặt cầu,bố trí tao cao tính to cáp khả năng chịu lực,Tính toán theo yêu cầu TCVN 27205 Đồ án được duyệt..
ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU TÓM TẮT ĐỀ BÀI I ĐỀ BÀI: 1B1D: Số liệu cụ thể sau: -Chiều dài nhòp tính toán: L = 33500 mm -Kích thước mặt cắt ngang: B – K : 11500 – 1200 mm Trong đó: B: bề rộng lòng đường K: bề rộng lề hành (không tính kích thước lan can) -Vật liệu: Cấp bêtông: fc’= 40 Mpa -Loại thiết diện dầm chính: Chữ T căng trước -Hoạt tải: HL93 II CHỌN SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ: -Lan can: Khoảng cách trụ lan can: 2000 mm -Bản mặt cầu : Tính theo dầm, làm việc theo phương ngang cầu -Dầm ngang: Tính dầm liên tục có gối dầm Số dầm ngang: dầm Khoảng cách dầm ngang: 5600 mm -Dầm ngang bố trí : dầm nằm đầu nhòp dầm chính, dầm nằm -Dầm chính: Chọn số dầm : dầm Khoảng cách dầm chính: S = 1630 mm Dầm thiết kế dầm giản đơn -Lan can, tay vòn ống sắt tráng kẽm -Ôáng thoát nước ống nhựa PVC φ100 -Kiểm toán: III VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG: -Lan can: Bêtông: fc’ = 30 MPa Thép: f y = 280MPa -Dầm ngang, dầm chính, mặt cầu: ' Bêtông: f c = 40Mpa Thép: f y = 280Mpa -Trình tự thi công : + Thi công đúc toàn khối dầm + BMC + căng cáp UST công trường , sau cẩu lắp lên cầu + Vớùi dầm biên lúc đặt cốt thép phải chừa thép chống trượt cho bó vỉa + Sau cẩu lắp lên cầu ta tiến hành thực mối nối ướt cho BMC dầm ngang SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU CHƯƠNG I : LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH 1.1.XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU LỰC THANH LAN CAN : -Thanh trụ lan can làm thép có , gồm hai loại có bề dày δ = mm -Thanh trên: +Đường kính : D1 = 100 mm +Đường kính : d1 = 92 mm -Thanh dưới: +Đường kính : D = 80 mm +Đường kính : d = 72 mm -Khoảng cách hai trụ lan can liền kề m 1.1.1.Tải trọng tác dụng lên lan can: -Trọng lượng thân lan can : gtt = γ s × F γ s = 7.85 × 10-5 N/mm3 = 78.5 KN/m3 3.14 π F1 = ÷× (D12 − d 2 ) = × (100 − 922 ) = 1491.5 mm 4 3.14 π F2 = ÷× (D 2 − d 2 ) = × (802 − 722 ) = 954.56 mm 4 -Vì hai chòu lực tác dụng giống nên ta kiểm toán khả chòu lực thứ hai.(thanh dưới) gtt =7.85 × 10-5 × 954.65 = 0.075 N/mm 1.1.2 Hoạt tải tác dụng lên lan can : -Tải phân bố : W = 0.37 N/mm -Tải trọng tập trung : Ptt = 890 N -Hoạt tải P đặt lan can tính lan can dầm giản đơn, với gối hai cột lan can nhòp 1.1.3 Nội lực lan can : -Do tónh tải: l2 20002 Mγtinhtai g= tt × tt1.25 × =0.075× × 46875Nmm = 8 -Do hoạt tải: l γ ht × P × l M hoattai = M x = Mγy = w × + ht × Trong đó: M x : moment hoạt tải theo phương thẳng đứng M y : moment hoạt tải theo phương ngang SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU 20002 1.75 × 890 × 2000 M hoattai = M x = M y = 1.75 × 0.37 × + = 1102500Nmm -Nhận xét: Giá trò moment nhòp kể đến yếu tố ngàm uốn xiên : M g = 0.7 (M tinhtai + M x ) + M 2y = 0.7 (46875 + 1102500) + 1102500 =1114863 Nmm Sơ đồ tính sau: P=0.89KN w=0.37KN/m gtt=0.075KN/m 2000 w+gtt P=0.89KN Hình 1.1 Sơ đồ tính toán lan can 1.1.4 Kiểm tra tiết diện lan can chọn : -Mômen kháng uốn lan can : π 3.14 3 3 S = ÷× (D − d ) = ÷× (80 − 72 ) = 13615.04mm 32 32 -Ta kiểm tra sức kháng uốn lan can từ công thức : M = φ × S × fy = 0.9 × 13615.04 × 280 = 3430990.08 Nmm -Ta thấy : M > Mg -Vậy lan can đủ khả chòu lực 1.1.5.Xác đònh khả chòu lực cột lan can thép -Chọn sơ kích thước cột lan can: + Phần cánh T1:140 × 1584 × 160 + 120 × 760 ×10 + Phần đế T3:172 × 140 × 10 + Phần sườn T2: + Ống nối d = 90mm d = 70mm ,dài 100mm , dày 4mm SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang GVHD : THS.MAI LỰU 760 R4 R5 350 754 360 60 R50 R6 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL Hình1.2 thước cột lan 172 T3:140X172X10 T1:140X1584X6 160 T2:140X754X10 Các kích can -Ta có trọng lượng cột lan can : 160 + 120 78500 ((140 × 1584 × + ( ) × 754 × 10 + 160 × 140 × 10) × + 109 π π 78500 2 2 × 100 = 221N + (( × (90 − 82 ) + × (70 − 62 )) × 4 109 -Hoạt tải w , P tác dụng lên lan can truyền xuống cột lan can theo phương đứng phương ngang dạng lực tập trung +Lực tập trung w gây ra: P1 = w × l = 0.37 × 2000 = 740N +Lực tập trung P gây ra: P2 = P = 890N -Ta xác đònh lực tập trung trụ lan can : P = P1 + P2 = 740 + 890 = 1630 N -Mômen chân trụ lan can M = P × 710 + P × 350 = 1630 × (350 +710) = 1727800 N.mm P 350 P 710 P 350 360 60 P=1630N Hình 1.3 Sơ đồ tính cột lan can SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU -Kiểm tra sức kháng uốn trụ lan can chân cột công thức : 140 10 172 Hình 1.4: Mặt cắt chân cột lan can M p = φ × S × fy S : mômen kháng uốn trụ lan can chân cột có tiết diện mặt cắt chữ I S = yc × F , F :diện tích mặt cắt ngang tiết diện F = × 140 × + 160 × 10 =3280 mm2 , yc =86 S = yc × F = 86 × 3280 = 282080 mm3 Suy : Mp = 0.9 × 282080 × 280 = 71084160 N.mm -Nhận xét Mp > M Vậy cột lan can thỏa điều kiện sức kháng 1.2.TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO BÓ VĨA : 1.2.1.Tính lan can người bộ: - Thép bó vóa thiết kế dựa lực va xe, sau xác đònh thép cho bó vóa ta cần bố trí cốt thép đối xứng cho phần lan can bên Cấp lan can thiết kế cấp ba L3 dùng cho hầu hết đường cao tốc có xe tải xe nặng - Thiết kế cốt thép cho bó vóa, dựa vào khả chòu lực tiết diện Vì ta chọn thép đặt vào cấu kiện sau xác đònh khả chòu lực tiết diện kiểm tra điều kiện, thỏa cốt thép chọn hợp lý dùng cốt thép để bố trí - Cấp lan can L3 có số liệu sau : Ft = 240000 N , Lt =1070 mm FL = 80000N , LL=1070 mm FV = 80000N , LV=5500 mm He(min) = 810 mm Ở ta chọn He chiều cao đá vóa 300 mm SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU 40 200 220 300 2Ø14 40 40 Ø14a200 120 40 Hình 1.5 Bố trí cốt thép bó vóa 200 a/Xác đònh Mw : -Mw : sức kháng thép ngang đơn vò chiều dài ( theo phương đứng ) Tính đơn vò chiều dài mm -Đây toán xác đònh khả chòu lực tiết diện chữ nhật: b = mm h = 200 mm f 'c = 30 MPa f y = 280 Mpa Hình1.6 Tiết diện tính toán M w -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu tiết diện: +Lượng thép tiết diện : 1φ14 , d = 300 - 80 = 220 mm (khoảng cách thép dọc bó vỉa) d 154 As = = 0.7mm 220 As = +Tỉ lệ cốt thép chòu kéo diện tích nguyên A 0.7 ρ = s = = 0.0035 b × h × 200 +So sánh với: SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU f c' 30 0.03 × = 0.03 × = 0.0032 fy 280 ρmin f c' > 0.03 × thoả điều kiện hàm lượng cốt thép tiết diện fy -Ta chọn thép tính toán có d = 14 mm khoảng cách 220 mm -Chọn khoảng cách từ mép đến trọng tâm thép chòu lực theo phương dọc bó vóa là: 40mm ds = h – 40 = 200 – 40 =160 mm -Diện tích cốt thép : π × d2 3.14 × 142 As = = = 0.7 mm × 220 × 220 As × f y 0.7 × 280 → a= = = 7.686 mm ' 0.85 × f c × b 0.85 × 30 × -Do 28 MPa ≤ f c ' ≤ 56 MPa 0.05 0.05 β1 = 0.85 − × [ f c '− 28] = 0.85 − × [ 30 − 28] = 0.836 7 a 7.686 c= = = 9.194 mm β1 0.836 c 9.194 → = = 0.0575 < 0.45 ds 168 -Suy ra: a 7.686 M w = φ.A s f y (d s − ) = 0.9 × 0.7 × 280 × (160 − ) = 27546.1 N/mm/mm 2 b/Xác đònh Mc : -Mc : sức kháng thép đứng đơn vò chiều dài ( theo phương ngang ) Tính đơn vò chiều dài mm -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu tiết diện: +Lượng thép tiết diện: 1φ14 ; d=200mm (khoảng cách thép đứng) d 154 As = = 0.77 mm 200 As = +Tỉ lệ cốt thép chòu kéo diện tích nguyên: A 0.77 ρ = s = = 0.00385 b × h × 200 +So sánh với: f' 30 0.03 × c = 0.03 × = 0.0032 fy 280 SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL -Ta thấy : ρ f c' ≥ 0.03 × fy GVHD : THS.MAI LỰU thoả điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu 200 -Đây toán xác đònh khả chòu lực tiết diện chữ nhật ,ta thực toán kiểm tra khả chòu lực tiết diện đặt cốt đơn b = mm h = 200 mm f 'c = 30 Mpa f y = 280 Mpa Hình1.7 Tiết diện tính toán M c -Ta chọn thép tính toán có d = 14 mm khoảng cách 200 mm -Vì theo ta chọn khoảng cách từ mép đến trọng tâm thép chòu lực theo phương dọc bó vóa là: 40 mm Nên suy khoảng cách từ mép thớ bêtông đến trọng tâm d d 14 14 thép chòu lực theo phương đứng là: 40 - ( + ) = 40 - ( + ) = 26 mm 2 2 +Suy ra: ds = h – 26 = 200 – 26 = 174 mm -Diện tích cốt thép : π × d2 3.14 × 142 As = = = 0.77 mm × 200 × 200 +Suy ra: As × f y 0.77 × 280 a= = = 8.45 mm ' 0.85 × f c × b 0.85 × 30 × -Do 28 MPa ≤ f c ' ≤ 56 MPa 0.05 0.05 β1 = 0.85 − × [ f c '− 28] = 0.85 − × [ 30 − 28] = 0.836 7 -Chiều cao vùng bêtông chòu nén trường hợp phá hoại cân : a 8.45 c= = = 10.11 mm β1 0.836 c 10.11 = -Kiểm tra: = 0.0058 < 0.45 d s 174 a 8.45 ) = 32943.14 N/mm/mm -Suy ra: M c = φ.A s f y (d s − ) = 0.9 × 0.77 × 280 × (174 − 2 SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU c/Xác đònh Rw : -Chiều dài tới hạn dạng đường chảy là: L L 8.H.(M b + M w H) Lc = t + ( t )2 + 2 Mc 1070 1070 × 300 × (27546.1 × 300) + ( ) + = 1477.5mm 2 32943.14 Trong : M b = (sức kháng tường đỉnh ) -Sức kháng nhỏ tường: Lc = R w = M c L2c 8.M + 8.M H + ÷= b w 2Lc − L t H 32943.14 × (1477.5) × × 27546.1 × 300 + = × 1477.5 − 1070 300 = 324485.5 N -Điều kiện kiểm tra : R w = 324485.5 N ≥ Ft = 240000 N → Thõa yêu cầu -Vậy lựa chọn hợp lý, lấy cốt thép chọn bố trí thép cho đá vóa + Thép ngang φ 14 a 220 + Thép đứng φ 14 a 200 1.2.2 Tính thép lề người : Sơ đồ tính : gpl = 3KN/m gb = 2.5KN/m 1000 Hình 1.8 Sơ đồ tính toán lề hành Ta tính cho m dài Chiều dày hb = 100 mm Bề rộng lề hành lb = 1000 mm a/Tải trọng tác dụng : -Tónh tải trọng lượng thân : gb = 1000 × hb × γ bt =1000 × 100 × 2.5 × 10-5 = 2.5 N/mm =2.5KN/m -Hoạt tải người truyền xuống, họạt tải tính 300 kg/m phân bố chiều dài : g pl = × 10-3 × 1000 = N/mm = KN/m b/Xét trạng thái giới hạn cường độ : SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU g l g b l 2b 2.5 × 1000 × 10002 + 1.75 pl b = 1.25 × + 1.75 × = 8 8 = 1046875 N.mm =1.046875 KNm -Để đơn giản việc tính toán ta lấy giá trò mômen dầm để thiết kế thép 1000 100 M u = 1.25 Hình 1.10 : Tiết diện tính toán lề hành -Chọn khoảng cách từ thớ bêtông đến trọng tâm thép chòu lực :25mm b = 1000 mm h = 100 mm f’c = 30 MPa f y = 280 Mpa -Ta có : ds = 100 – 25 = 75 mm × Mu × 1046875 a = d s − d s2 − = 75 − 752 − ' φ × 0.85 × f c × b 0.9 × 0.85 × 30 × 1000 = 0.61 mm ≤ f -Do 28 MPa c ' ≤ 56 MPa 0.05 0.05 β1 = 0.85 − × (f c' − 28) = 0.85 − × (30 − 28) = 0.836 7 a 0.61 c= = = 0.73 -Suy : β1 0.836 c 0.73 = = 0.097 < 0.45 ds 75 As = 0.85 × f 'c × b × a 0.85 × 30 × 1000 × 0.61 = = 49.18mm2 fy 280 -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu : +Tỉ lệ cốt thép chòu kéo diện tích nguyên: A 49.18 ρ = s = = 4.918 × 10−4 b × h 1000 × 100 +So sánh với: f c' 30 0.03 × = 0.03 × = 3.2 × 10−3 fy 280 -Ta thấy: ρ f c' ≤ 0.03 × fy -Vậy không thỏa hàm lượng cốt thép tối thiểu Bố trí theo A smin SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 10 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL fcgp = − 6926640 − GVHD : THS.MAI LỰU 6926640 × 661.262 2846.308 × 106 × 661.26 + = −13.909MPa 2.4843 × 1011 2.4843 × 1011 Ep 197000 ∆f = × f pgp = × (13.909) = 86.4367MPa pES E 31700.0206 ci 745322.91 4.7.2.Mất mát ứng suất chùng nhảo giai đoạn truyền lực: Δf pR1 Ta có: ∆f pR1 = log(24.t) f pi ( − 0.55).f pi 40 f py f pi = f pj − ∆f pES − ∆f pR1 f py =0.9 × f pu = 0.9 × 1860 =1674 Mpa t :thời gian giả đònh từ lúc căng cốt thép đến lúc cắt ngày -Vòng lặp đầu: Giả sử: ∆fpR1 = f pj = 0.74 × f pu = 0.74 × 1860 = 1376.4MPa f pi = f pj − ∆f pES = 0.74 × 1860 − 86.4367 = 1289.9633 MPa log(24 × 5) 1289.9633 × − 0.55 ÷× 1289.9633 = 14.7908MPa 40 1674 +Tính lại f pi ∆f pR1 f pi = f pj − ∆f pES − ∆f pR1 = 1376.4 – 86.4367 -14.7908 = 1275.1726 Mpa → ∆f pR1 = ∆f pR1 = -Lặp lần 2: f pi =f log(24 × 5) 1275.1726 × − 0.55 ÷× 1275.1726 = 14.0355MPa 40 1674 pj − ( ∆f pES + ∆f pR1 ) = 0.74 × 1860 − (86.4367 + 14.0355) = 1275.9278MPa P = 5320 × 1275.9278 = 6787935.873N i f cpg = M − Pi Pi e − e + g e Ag Ig Ig fcgp = − 6787935.873 745322.91 − 6787935.873 × 661.262 2.4843 × 1011 + 2864.30758 × 106 × 661.26 2.4843 × 1011 = −13.4786MPa 197000 × (13.4786) = 83.7630MPa 31700.0206 f = f − ( ∆f + ∆f ) = 0.74 × 1860 − (83.7630 + 14.0355) = 1278.6015MPa pES pR1 pi pj ∆f pES = ∆f pR1 = -Lặp lần 3: f pi =f log(24 × 5) 1278.6015 × − 0.55 ÷× 1278.6015 = 14.2094MPa 40 1674 pj − ( ∆f pES + ∆f pR1 ) = 0.74 × 1860 − (83.7630 + 14.2094) = 1278.4276MPa P = 5320 × 1278.4276 = 6801234.8N i SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 78 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL f cpg = GVHD : THS.MAI LỰU M − Pi Pi e − e + g e Ag Ig Ig fcgp = − 6801234.8 745322.91 − 6801234.8 × 661.262 2.4843 × 1011 + 2846.30758 × 106 × 661.26 2.4843 × 1011 = − 13.52MPa 197000 × (13.52) = 84.0194MPa 31700.0206 f = f − ( ∆f + ∆f ) = 0.74 × 1860 − (84.0194 + 14.2094) = 1278.1712MPa pES pR1 pi pj ∆f pES = log(24 × 5) 1278.1712 × − 0.55 ÷× 1278.1712 = 14.1875MPa 40 1674 Δf 4.7.3.Mất mát ứng suất co ngót : pSR Theo 22TCT272-05 có: Δf pSR =117-1.03H ∆f pR1 = Trong :h độ ẩm tương đối lấy 70% Vậy: Δf pSR =117-1.03 × 70 = 44.9 Mpa 4.7.4.Mất mát ứng suất từ biến: ∆f pCR Theo 22TCN272-05 ∆f pCR = 12 f cgp − ∆f cdp M P P e g fcgp = − i − i e + e A g Ig Ig fcgp = − ∆f cdp 6926640 745322.91 M + M DW = DC3 e Ig − 6926640 × 661.262 2.4843 × 1011 + 2846.3076 × 106 × 661.26 2.4843 × 1011 Trong đó: + M DC3 = × 6.09 × 140.2813 = 854.313 KNm 140.2813 = 580.610 KNm e= d ps -y tg = 1397.8947 - 736.64 = 661.26 mm Δf cdp = = −13.91MPa + M DW = × 4.1389 × (854.313 + 580.610 ) × 106 × 661.26 = 3.8194MPa 2.4843 × 1011 Δf pCR = 12 × 13.91 − × 3.8194 = 140.1705MPa 4.7.5.Mất mát ứng suất chùng nhão giai đoạn khai thác : Δf pR2 Δf pR2 = 138 - 0.4 × Δ fpES - 0.2 × (Δf pSR +Δf pCR ) Δf pR2 = 138 - 0.4 × 84.0194- 0.2 × (44.9+140.1705) = 67.3781MPa Vậy tổng mát ứng suất: ∆f pT = (∆f pES + ∆f pR1 ) + (∆f pSR + ∆f pCR + ∆f pR ) = 84.0194 +14.1875 + 44.9 + 140.1705 + 67.3781 = 350.6556MPa SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 79 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU 4.8 TÍNH TOÁN CHỊU UỐN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC: - Nhận xét: Các giá trò ứng suất thớ mặt cắt phải thoả mãn ứng suất kéo nén cho phép lúc dầm với đảm bảo khả chòu lực Giới hạn ứng suất bê tông ' -Ứng suất nén cho phép: f n = 0.6 × f ci = 0.6 × 34.7826 =20.8696 MPa -Ứng suất kéo cho phép: f k =0.25 × f ci' = 0.25 × 34.7826 = 1.474MPa Vậy ta chọn ứng suất kéo cho phép = 1.38MPa 4.8.1.Tại mặt cắt nhòp : -Ứng suất thớ trên: M P P e f t = − i + i y tg − g y tg A g Ig Ig e = d ps - y tg = 1397.89 - 736.64 = 661.26 mm M g = 2846.308 KNm A g = 745322.91 mm2 Ig = 2.4843 × 1011 mm4 n Pi = ∑ A psj f pij cos α j j=1 f pi = f pj − ∆f pR1 − ∆f pES = 1376.4 − 14.1875 − 84.019 = 1278.1931MPa n số tao cáp =38 tao → Pi = 1278.1931 × 140 × (38 × cos 0 ) = 6799987.286N ft = - 6799987.286 6799987.286 × 661.26 2846.308 × 106 × 736.64 − × 736.64 2.4843 × 1011 + 745322.91 2.4843 × 1011 = - 4.23MPa Gía trò nội lực âm có nghóa thớ xét nén phải so sánh sánh với ứng suất nén cho phép Như tính ứng suất nén cho phép là: f n = 20.8696MPa ⇒ f t = 4.23MPa 9285.018 KNm ⇒ Đạt ĐẶC TRƯNG h bf hf dps C a fps Mu φ φ Mn(KNm) KT: φ Mn >Mu GỐI 1600 1445 200 1063.421 302.449 231.157 1711.879 9468.605 ĐẠT C.GỐI 2.4M 1600 1445 218.07 1149.737 373.362 285.356 1690.877 2515.729 10275.604 ĐẠT C.GỐI Ltt/4 1600 1445 218.07 1350.061 391.778 299.431 1708.867 7019.812 12253.177 ĐẠT GIỮA NHỊP 1600 1445 218.07 1397.895 395.611 302.359 1747.353 9285.018 12725.528 ĐẠT 4.10.2.Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: -Tính mặt cắt nhòp mặt cắt lại ta tiến hành lập bảng -Điều kiện kiểtm tra: C 395.661 = = 0.283 < 0.42 ⇒ Đạt d ps 1397.895 Bảng kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa măït cắt GỐI C.GỐI 2.4M C.GỐI Ltt/4 GIỮA NHỊP C 302.449 373.362 391.778 395.611 dps 1063.421 1149.737 1350.061 1397.895 C/ dps 0.284 0.325 0.290 0.283 KIỂM TRA ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 87 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU 4.10.3.Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: Ta tính mặt cắt nhòp mặt cắt lại ta tiến hành lập bảng Điều kiện kiểm tra: Mr ≥ min(1.2 × Mcr , 1.33 × Mu) Mu:Mômen tải trọng tác dụng trạng thái giới hạn cường độ Mcr:Mômen nứt(mômen làm cho ứng suất kéo lớn dầm -Tìm Mcr: Mcr = MDC1+ MDC2+MDC3+MDW+M M:Mômen phụ thêm -Tìm mômen phụ thêm từ công thức sau Ta kiểm tra mặt cắt nhòp fr: Cường độ chòu kéo uốn bêtông fr = 0.63 × f 'c =0.63 × 40 =3.984 Mpa P f = 5425623.812 N Ig :Mômen quán tính tiết diện kể mối nối ướt Ig = 2.6288 × 1011 mm4 P P e ( M DC1 + M DC3 + M DW ) y Ig f r + f + f y bg − bg Ag Ig Ig M= y bg 5425623.812 5425623.812 × 691.413 2.6288 × 1011 × 3.984 + + × 893.519 11 782326.857 2.6288 × 10 = 893.519 6 ( 2703.9922 × 10 + 811.5975 × 10 + 511.5798 × 106 ) × 893.519 2.6288 × 1011 = 2647403002Nmm − 839.511 = 2647.403 KNm Mcr = MDC1+MDC3 +MDW+M = 2703.992 + 811.597 + 551.580 + 2647.403 = 6714.572 KNm Điều kiện kiểm tra: Mr ≥ min(1.2 × Mcr , 1.33 × Mu) 1.2 × Mcr = 1.2 × 6714.57242 = 8057.487 KNm 1.33 × Mu = 1.33 × 9285.0179 = 12349.074 KNm min(1.2 × Mcr , 1.33 × Mu) = 8057.487 KNm Mr = φ Mn = 12725.5282 KNm > min(1.2 × Mcr , 1.33 × Mu) = 8057.487 KNm Vậy : ĐẠT SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 88 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU Đặc trưng GỐI C.GỐI 2.4m C.GỐI Ltt/4 GIỮA NHỊP 11 11 11 Ig (mm ) 2.7985 × 10 2.5412 × 10 2.609 × 10 2.6288 × 1011 fr (Mpa) 3.984 3.984 3.984 3.984 Pf (N) 5417016.488 5417016.488 5422965.142 5425623.812 Ag (mm ) 1159829.71 782326.857 782326.857 782326.857 e (mm) 358.417 453.035 645.465 645.465 Ybg (mm) 894.996 903.298 895.404 893.519 MDC1(Nmm) 719342384.5 2027994631 2703992198 MDC3(Nmm) 215909074.5 608698240.5 811597461.2 MDW(Nmm) 146736628.6 413684917.5 551579758.9 6 Mu(Nmm) 2515.7293 × 10 7019.8119 × 10 9285.0179 × 106 M(Nmm) 4647672597.31 4440864739.19 3630579277.68 2647403002.35 Mcr(Nmm) 4647672597.31 5522852826.84 6680957066.18 6714572420.59 1.2* Mcr (1) 5577207117 6627423392 8017148479 8057486905 6 1.33*Mu (2) 3345.92 × 10 9336.35 × 10 12349.074 × 106 Min((1), (2)); 6627423392 8017148479 8057486905 (3) φ 1 1 6 φ Mn(Nmm) × × × 9468.6051 10 10275.6041 10 12253.1772 10 12725.5282 × 106 KT φ Mn > (3) ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 4.11.TÍNH TOÁN LỰC CẮT: Tính mặt cắt dầm, mặt cắt lại lập bảng -Bước1 :Xác đònh chiều cao chòu cắt hữu hiệu d v : + Để đơn giản tính toán, khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo ta lấy sau: d ps − 0.5a = 1510 − 0.5 × 302.359 = 1246.7153 mm d v = max 0.9d ps = 0.9 × 1397.8948 = 1258.1053 mm 0.72h = 0.72 × 1600 = 1152 mm =>dv = 1258.1053 mm Trong đó: d ps : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo đến mép vùng chòu nén xa a : Chiều cao vùng chòu nén h : chiều cao tiết diện + Theo tính toán dầm biên dầm có lực cắt lớn nên ta lấy lực cắt dầm biên dầm tính toán v -Bước2 : Tính ứng suất cắt danh đònh v kiểm tra tỉ số ứng suất cắt f c' SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 89 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU + Ta có: Vu = 244466.2 N Mu = 9285.018 × 106 Nmm Vp :Giá trò lực cắt cáp xiên gây Vp =APS × sinα × fPf Từ bảng trên: Vp = cáp xiên bW : bề rộng bụng hữu hiệu =200mm Vu 244466.2 − Vp φ = = 1.0795 Mpa 0.9 v= V 200 × 1258.1053 b w d v v 1.0795 + Lập tỉ số: ' = = 0.02699 < 0.25 fc 40 -Bước3 : Giả sử ước tính trò số θ = 40o tính biến dạng dọc ε x theo phương trình sau Giả sữ θ = 400 + Môđun đàn hồi bêtông: Ec = 0.043 γ1.5 f c' = 0.043.25001.5 40 = 33994.485 Mpa f pf = f pj − ∆f pT =1376.4 – 356.546 = 1019.854 Mpa Pf = 5425623.81 Mpa e = dps – ytg = 1397.895 – 706.481 = 691.413 mm − Pf Pf e −5425623.81 5425623.81 × 691.4132 f pc = − − = = -16.775 Mpa Ag Ig 782326.857 2.6288 ×1011 f p0 = f pf + f pc Ec E p = 1019.854 + -16.775 197000 = 1117.067 Mpa 33994.485 Cho: As = Mu + 0.5(Vu − Vp ).cot gθ − A ps f p0 dV = εx = A s E s + A ps E p 9285.0179 × 106 + 0.5 × 244466.2 × cotg400 − 5320 × 1117.067 = 1258.1053 5320 × 197000 = 0.001526 < 0.002 v -Bước4: Dùng giá trò tính f ' ε x xác đònh θ theo hình 5.8.3.4.2-1 c + Tra bảng 5.8.3.4.2-1 TCN 272-05 dựa vào tỷ số v = 0.02699 ε x = 0.001526 f c' Ta có => θ = 410 Vì θ = 410 Sai số nhỏ nên ta chọn θ = 410 => β=1.95 SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 90 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU -Bước :Xác đònh cường độ yêu cầu cốt thép vách theo phương trình sau + Lực cắt yêu cầu cho thép đai: V 2444662.2 Vs = u − Vp − β fc' bw dv = − × 1.95 × 40 × 200 × 1258.1053 ΦV 12 0.9 12 =13028.019 N -Bước 6:Tính khoảng cách cốt đai yêu cầu +Khoảng cách thép đai A v f vy d v cot g410 226.195 × 280 × 1258.1053 × 1.15 S= = =7033.6 mm Vs 13028.019 + Để thuận tiện cho thi công, chọn đường kính cốt đai không đổi khoảng cách thay đổi theo giảm cắt dọc theo chiều dài dầm +Dùng thép đai thép AII đường kính Φ 12, đai hai nhánh có 2.π.d 2.π.122 AV = = = 226.195 mm2 4 -Bước :Tính bước đai theo điều kiện cấu tạo: + Kiểm tra bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo: Vu 244466.2 = Ta có: ' = 0.024 < 0.1 f c b w d v 40 × 200 × 1258.1053 Suy ra: A V × f vy 226.195 × 280 = = 603.26mm S ≤ 0.083 × f cp × b w 0.083 × 40.200 min(0.8 × d v ;600mm) = 600mm S ≤ 600 mm Chọn theo cấu tạo khoảng cách cốt đai S = 200 mm -Bước 8: Kiểm tra khả chòu kéo cốt dọc có lực cắt A v f vy d v cot g410 226.195 × 280 × 1258.1053 × cot g410 = + Tính lại Vs = 200 S =458315.95N +Kiểm tra thép dọc: (bỏ qua thép dọc) M u Vu A ps f ps ≥ + − VP − 0.5 × Vs ÷.cot gθ φ f d v φ V 9285.0179 × 106 244466.2 + − 0.5 × 458315.95 ÷.cot g410 5320 × 1747.353 ≥ 1× 1258.1053 0.9 9295917.96 > 7429001.4 => ĐẠT Ta thấy có cáp DƯL thoả điều kiện, ta chọn thép dọc với mục đich cấu tạo Các mặt cắt khác tính tương tự, riêng mặt cắt gối, thay bw = b1 = 600 SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 91 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL Vu(N) Mu(Nmm) Vp(N) dv(mm) v(Mpa) v/fc' fpo(Mpa) εx.103 θ (độ) β Vs(kN) S (tính) Kiểm tra S (mm) S(chọn) (mm) Đường kính cốt đai Vs(chọn) Aps.fps φf = 1, φv = 0,9 Mu/(φf.dv) + (Vu/φv - Vp 0,5.Vs).cotg(θ) Kiểm tra thép dọc GVHD : THS.MAI LỰU TỔNG KẾT THIẾT KẾ LỰC CẮT GỐI C.GỐI 2.4M C.GỐI Ltt/4 C.GỐI Ltt/2 1233827.6 1083287.6 743034.7 244466.2 2515.729 × 106 7019.812 × 106 9285.018 × 106 194180.2 194180.2 77672.08 1152 1152 1215.055 1258.105 1.702 4.381 3.077 1.079 0.0426 0.1095 0.0769 0.02699 1061.33 1085.33 1110.21 1117.07 -0.238 -0.208 0.3 1.526 27 23.5 30 41 6.78 6.5 2.47 1.95 220168.185 431569.29 13028.019 1293176.59 CT 762.14 308 7033.6 < 201 [...]... (2.737 + 30.16 ) = 11.057 KNm 1.5565 Từ kết quả trên ta lấy giá tò mômen lớn nhất để thiết kế cốt thép cho BMC : + Mômen dương lớn nhất là ở dầm giữa đặt một bánh xe : 1 2 M u = 19.644 KNm + Mômen âm lớn nhất là ở gối đặt một bánh xe : Mugoi = -26.409 KNm 2.3 THIẾT KẾ THÉP CHO BMC : 2.3.1.BMC được tính toán theo bài toán đặt cốt đơn: Cắt dãy bản 1m dài theo phương dọc cầu để tính thép Kích thước tiết diện... mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ : bản congsol và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong ta nhân với hệ số xét đến tính liên tục của bản mặt cầu -Tải trọng tác dụng : -Lan can và lề bộ hành : DC3 -Trọng lượng bản thân BMC : DC2 -Trọng lượng bản thân lớp phủ : DW -Hoạt tải :LL, PL 630 1630 1630 Hình 2.1 Sơ đồ tính toán... L3=670 S=1630 Hình 2.3 Sơ đồ tính bản cạnh dầm biên do tónh tải SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 16 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU b/ Hoạt tải do người đi truyền xuống thành lực tập trung : 3 × 1×1 PPL = = = 1.5 KN 2 c/ Hoạt tải do xe HL93 -Do dãy bản chính nằm ngang có nhòp không quá 4.6 m dãy bản ngang được thiết kế theo xe 3 trục -Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu: b1 = b2 + 2 × hDW... trọng làn phân bố đều trên phương dọc cầu : q 9.3 q' = ×Ω = × 2.87056 = 8.899 KN/m 3 3 3.3.2.THEO PHƯƠNG NGANG CẦU: 3.3.2.1.Xét xe 3trục : a.Mômen : -Đặt Po ' như hình vẽ sau sẽ xác đònh được mômen lớn nhất trong dầm ngang 1800 P' 0=73.001KN P'0=73.001KN 1630 Hình 3.6 Sơ đồ tính toán mômen do xe 3 trục theo phương ngang cầu SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 30 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU -Giá trò... toán bản mặt cầu SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 13 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU 2.2.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN BMC : 2.2.1.Tính cho bản consol: Trọng lượng riêng của bêtông là : -5 - γ C = 2.5 × 10 N/mm3 = 25 KN/m3 Trọng lượng riêng của thép là : −5 - γ S = 7.85 × 10 N/mm3 = 78.5 KN/m3 a/Tónh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương dọc cầu : -Trọng lượng bản thân bản mặt cầu: DC 2 =... -Khoảng cách hai dầm ngang : l1 = 5.6 m -Giả thiết dầm ngang là các dầm đơn giản có hai gối là hai dầm chính -Khẩu độ tính toán của dầm ngang là khoảng cách giữa tim hai dầm dọc -Dầm ngang chòu lực từ bản mặt cầu truyền xuống -Chiều cao tính toán tính luôn bề dày của bản mặt cầu Sơ đồ tính dầm ngang : 4300 P1 4300 P2 P3 1630 DẦM NGANG DẦM CHỦ 5600 y1 5600 1 y3 y2 Hình 3.1 Mặt bằng dầm ngang và Đ.A.H phản... × (2.737 + 33.502 ) = 12.130 KNm 1.5565 2.2.3.2.Trường hợp đặt hai bánh xe cách nhau 1.2m (xét xe lấn làn) " Ta có: b1 = b1 + 1200 = 0.796 +1.2= 1.996 m SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 20 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU 1200 hDW b b1=796 b b1=796 L SW 1630 P=72.65KN/m DC+DW 1630 Hình 2.6 Sơ đồ tính bản cạnh dầm giữa đặt hai bánh xe p= Suy ra: P 145 = = 72.65KN / m ' b1 1.996 a.Nội lực do xe 3... 0'0.5 SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 31 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU V = 0.95 × 1.75 × ( 1 + 0.25 ) × 1.2 × 73.0013 × 0.5 = 91.024KN 3.3.2.2.Xét xe 2trục : a.Mômen : " -Đặt P0 như hình vẽ sau sẽ xác đònh được mômen lớn nhất trong dầm ngang 1800 P0"=86.713KN P0"=86.713KN 1630 Hình 3.9 Sơ đồ tính toán mômen do xe 2 trục theo phương ngang cầu -Giá trò moment tại mặt cắt giữa nhòp : l ... 1× (1× 5 × S2 8 1.632 1.632 + 1× 3.24 × ) =2.737 KNm 8 8 c.Hoạt tải do xe HL93: SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 19 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL GVHD : THS.MAI LỰU +Tổng bề rộng vệt bánh xe : b1 = b2 + 2 × hDW = 510 + 2 × 143 = 796 mm +Hoạt tải của tải trọng xe qui về băng tai theo phương ngang cầu: P 145 p= = = 91.1 KN/m 2 × b1 2 × 0.796 +Bề rộng của bản làm việc khi tính mômen tại giữa nhòp: SW − = 1220 + 0.25... trung do bánh xe truyền xuống dầm ngang : P0 = 1200 110KN 0.0126= ξ 5600 y1= 1 110KN ξ =0.0126 y2=0.5768 5600 Hình 3.4 Đ.A.H áp lực dầm ngang cho xe 2 trục -Dựa vào đường ảnh hưởng áp lực ta xác đònh được : y1 = 1 SVTH : PHAN ĐỨC CHƯỞNG Trang 29 ĐAMH:TK CẦU BTCT DUL l ( 1 − 1.2) × (1ξ) − yξ2 = + 2 l1 2 GVHD : THS.MAI LỰU = 0.0126 + (2.8 − 1.2) × (1 − 0.0126) = 0.5768 2.8 -Tải trọng tập trung do bánh xe