Đồn án cầu (Trường ĐH Xây dựng Hà Nội)

Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP Giáo viên hớng dẫn : Nguyễn Hớng Dơng Sinh viên thực hiện: Phùng Trung Thành Lớp quản lí : KV 23 MÃ sè sinh viªn : 030623 Sè thø tù : 37 Số liệu đầu vào: Chiều dài dầm L = 17 m Nhịp tính tốn Ltt = 17 – 2x0.3m = 16.4m Chiều cao dầm h = 1.2 m Số dầm n=6 Khoảng cách dầm S = 2.1 m Tổng bề rộng cầu B = 12.5 m Bề rộng phần xe chạy BXC = 11.5 m Bề rộng lan can BLC = 2.0,5m Chiều dày lớp phủ mặt cÇu 75 mm mặT CắT NGANG cầu tl 1:100 500 500 Lớp phủ mặt cầu : 75 mm 900 1250 1250 200 200 900 mặt cầu btct : 200 mm 1000 1800 1800 1800 1800 1800 1000 11000 SINH VI£N : Phùng Trung Thành_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP mặT CắT dọc dầm dầm ngang dÇm ngang 400 300 300 16900 17500 dÇm ngang 400 300 Vật liệu : Bêtông dầm : f ,c = 30 Mpa Cèt thÐp : fy = 400 Mpa Träng lợng riêng : + Bê tông : 2400 kg/m3 + Líp phđ : 2250 kg/m3 + Cèt thÐp : γs=7850 kg/m3 Lan can SINH VI£N : Phïng Trung Thµnh_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP PHN 1: THIẾT KẾ PHẦN BẢN MẶT CẦU: 1.1 Chọn chiều dày S = 2100 (mm) hS = AS = S + 3000 2100 + 3000 = = 170 30 30 hmin = 170 chọn hmin ≥ 175mm Vậy chọn chiều dày mặt cầu hs = 200mm 1.2 Trọng lượng phận Lan can có mặt cắt ngang hình vẽ trên, diện tích 326510mm2, trọng lượng lan can coi tải trọng tập trung Pb = 2400.10-9.9,81.326510 =7,68 N/mm Lớp phủ mặt cầu dày 75mm WDW = 2250.10-9.9,81.75 = 1,655.10-3 N/mm2 Bản chịu lực dày 200mm WS = 2400.10-9.9,81.200 = 4,709.10-3 N/mm2 1.3 Tính tốn nội lực mặt cầu Tính tốn nội lực cho mm theo phương dọc cầu Tính tốn mặt cầu theo giai đoạn làm việc: + Trước BT mối nối phần đông cứng: tính theo sơ đồ mút thừa cánh dầm chữ T chịu trọng lượng than + Sauk hi BT mối nối đông cứng: Dùng phương pháp dải Coi dầm liên tục kê gối cứng dầm chủ Nội lực tính cách xếp tải lên đường ảnh hưởng (dah) nội lực SINH VI£N : Phïng Trung Thµnh_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP +Sơ đồ: dầm liên tục kê gối cứng +Tải trọng: Tải trọng thân, lớp phủ mặt cầu, lan can, hoạt tải TA CÓ SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG: DAH M200 DAH M204 DAH M205 DAH M300 DAH R200 SINH VIÊN : Phùng Trung Thành_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP 1.3.1 Do trng lng thân: * Do trọng lượng thân: S = 2100 mm Ws = 4.709.10-3 N/mm Wws R200ws = WWS(diện tích đah dầm ngồi L+ diện tích đah dầm trong.S ) =4,709.10-3 + [(1+0,635.L/S).L+(0,3928.S) ] R200ws = 4,709.10-3 + [(1+0,635.1000/2100).1000+(0,3928.2100) ] = 9,7 N/mm M200ws= WWS.(diện tích đah dầm ngồi) L2 = 4,709.10-3 (-0,5).10002 = -2354.5 Nmm/mm M204ws = WS (diện tích đah dầm trong).S2 + diện tích đah dầm ngoài).L2 = 4,709.10-3[.0,0772.18002 + (-0.246).10002 = 10620.1 Nmm/mm M300ws = WS (diện tích đah dầm trong).S2 + diện tích đah dầm ngoài).L2 = 4,709.10-3[-0,1071.18002 + 0.135.10002 = -998.33 Nmm/mm 1.3.2 Do lan can: Tải trọng lan can coi lực tập trung có giá trị Pb =7.68 N/mm đặt trọng tâm lan can xếp tải lên dah để tìm tung độ dah tương ứng Tra bảng với : L = 1000 – 193 = 807 mm SINH VIÊN : Phùng Trung Thành_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP 193 Pb 807 200 100 1000 1800 400 300 1800 1800 R200 = P b.(tung độ dah) R200_b = Pb.(1 + 1.270 L/S) = 7.687.(1 + 1.270.807/1800) = 12.064 N/mm M200 = Pb.tung độ dah.L M200_b = Pb.(- 1.000).L = 7.687.(- 1.000).807 = - 6203.4 Nmm/mm M204 = Pb.tung độ dah.L M204_ b = Pb.(- 0,4920).L = 7.687.(- 0.4920).807 = - 3052.8 Nmm/mm M300 = Pb.tung độ dah L M300_ b = P b.(0,27).L= 7.687.(0,27).807 = 1675 Nmm/mm SINH VI£N : Phïng Trung Thµnh_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP 1.3.3 Do lớp phủ mặt đường dày 75mm 10000 w DW 200 100 1000 300 1800 500 400 1800 1800 600 1800 700 1800 1000 WDW = 1.655.10-3 R200= WDW [(diện tích dah dầm ngồi.L + diện tích đah dầm trong.S)] R200_DW = 1.655.10-3 [ {(0,3928.S) + (1,03 + 0,635.L/S).L}] = 1.655.10-3 [ (0,3928.1800) + (1,03 + 0,635.500/1800).500] =2,17 N/mm M200 = WDW [(diện tích dah dầm ngoài) L2 M200_DW = 1.655.10-3.(-0.5) 5002 = -206,875 Nmm/mm M204= WDW [(diện tích dah dầm trong.S2)+ (diện tích dah dầm ngoài.L2) ] M204_DW = 1.655.10-3[(0.0772.18002)+ (-0.246.5002) ] = 312.180 Nmm/mm M300= Wdw [(diện tích dah dầm trong).S2 )+ (diện tích dah dầm ngoài.L2)] M300_DW = 1.655.10-3.[(-0.1071).18002 + (-0.135) 5002]= -630.147 Nmm/mm 1.3.4 Xác định nội lực hoat tải gây ra: Các tải trọng trục thiết kế 145kN gồm bánh xe đặt cách 1800mm theo phương ngang cầu Tim bánh xe cách 600mm từ mép thiết kế Khi tính phần hẫng, tim bánh xe đặt cách mép lan can đoạn 300mm Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối: X = 200 mm Chiều rộng có hiệu chịu tải trọng bánh xe mặt cầu đổ chỗ Khi tính mơmen dương SW = 660+0.55.S = 1650 mm Khi tính mơ men âm SW = 1220+0.25.S = 1670 mm Số xe thiết kế = Phần nguyên (bề rộng xe chạy/3500 mm) NL = 10000 = 2.857 3500 Vậy số NL = SINH VI£N : Phïng Trung Thành_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CèT THÐP Hệ số xe m = 1.2 cho xe m=1 cho hai xe m = 0.85 cho ba xe a.Mô men dương lớn hoạt tải vị trí 204 Chiều rộng làm việc dải SW = 1650 mm Chất tải xe: hệ số xe: m = 1.2 M204_LL_1 = 1.2.(0.2040-0.0315).1800.(72500/1650) = 16371.8 Nmm/mm Chất tải xe: Hệ số xe: m = M204_LL_2 = 1.(0.2040-0.0315+ 0.0086-0.0027).1800.(72500/1650) = 14196.8 Nmm/mm M204_LL = max(M204_LL_1,M204_LL_2) = 16371.8 Nmm/mm b.Mô men âm lớn gối 300 hoạt tải SINH VI£N : Phïng Trung Thµnh_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP Chiu rộng làm việc dải SW = 1670 mm Chất tải xe bất lợi hơn: Hệ số xe: m = 1.2 M300_LL = 1.2.(-0.1004 – 0.0737).1800.72500/1670 = - 16325.8 Nmm/mm 1.3.5 Tổ hợp tải trọng Công thức tổng quát tính hiệu ứng tải trọng gây ra: Ru=η.Σγi.Qi Trạng thái giới hạn cường độ I η =1 γDC=1,25 γDW=1,5 γLL=1,75 IM=0,25 Mơmen dưong vị trí 204: Do trọng lượng thân trọng lượng lan can gây mômen âm làm giảm hiệu ứng bất lợi mơmen dương vị trí 204 nên lấy với hệ số 0,9 M204=η.[0.9.(M204_WS+ M204 b)+1.5.M204_DW+1.75.(1+IM).M204_LL] = 1.[0.9.( 10620.1 + - 3052.8) + 1.5.312,180 + 1.75.(1 + 0.25).16371.8 = 43092.2 Nmm/mm M204= 43.09 kNm/m Mômen âm vị trí 300: Do trọng lượng lan can gây mômen dương làm giảm hiệu ứng bất lợi mômen âm vị trí 300 nên lấy hệ số 0.9 M300=η.[1.25.M300_ws+0.9.(M300_b) + 1.5.M300_DW + 1.75.(1+IM).M300_LL] = 1.[1.25.-998.33+0.9 1675+1.5.(-630.147)+1.75.(1+0.25).-16325.8 SINH VI£N : Phùng Trung Thành_MSSV:030623 Page Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP = - 36398.3 Nmm/mm M300= - 36.4 kNm/m 1.4 Tính tốn cốt thép chịu mơmen dương- kiểm tra TTGH Cường độ 1: 1.4.1 Bố trí cốt thép: - Lớp bảo vệ [ Bảng A5.12.3.1]: + Mặt cầu bêtơng trần chịu hao mịn 60 mm + Đáy bêtông đổ chỗ 25 mm Giả thiết sử dụng thép số No.15 d b= 16mm; A b=200mm2; fy=400MPa d_am d_duong N Chiều cao có hiệu mặt cầu Chiều cao có hiệu tiết diện nhịp chịu mômen dương: ddương=200mm-25mm-d b/2 =167 mm Hệ số kháng uốn Φ = 0,9 Mômen dương lớn (TTGH cường độ I): Mu = M204, Mu= 43.09 kNm/m Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén bêtông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo bêtông thường (lấy gần đúng): Jd=0,9.ddương = 0,9.167=150,3mm Sơ chọn diện tích cốt thép chịu kéo theo Mu As= φ =0,796 mm2/mm f y * jd SINH VI£N : Phïng Trung Thành_MSSV:030623 Page 10 Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THÐP VLL-102 = 206.296 kN b Tiết diện 103: Mômen MDC-103 = DC*Diện tích Dah mơmen103 MDC-103 = 19.987.29.99 = 599.410 kNm MDW-103 = 2.76 29.99 = 82.772 kNm MLn-103 = 9,3 29.99.0,645= 179.895 kNm MTruck-103 = (145.3.549 + 145.2.259 +35.0.969).1,25.0,645 = 706.335 kNm MTandem-103 = (110 3.549 +110.3.189).1,25.0,645 = 597.576 kNm MLL-103 = 886.23 kNm Lực cắt: VDC-103 = DC* Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt 103 VDC-103 = 19.987.(4.1405-0.7605) = 67.556 kN VDW-103 = 2.76 (4.1405-0.7605) = 9.93 kN VLn-103 = 9,3 4.1405.0,672 = 25.876 kN VTruck-103 = (145.0,7+145.0,446+35.0,191).1,25.0,672 = 145.198 kN VTandem-103 = (110.0,7+110.0,63).1,25.0,672 = 122.892 kN VLL-103 = 171.074 kN SINH VI£N : Phïng Trung Thành_MSSV:030623 Page 32 Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THÐP c Tiết diện 104: Mơmen MDC-104 = DC*Diện tích Dah mômen104 MDC-104 = 19.987.34.27 = 684.954 kNm MDW-104 = 2.76.34.27 = 94.585 kNm MLn-104 = 9,3 34.27.0,645 = 205.569 kNm MTruck-104 = (145.1.476+145.4,056 +35.2.336).1,25.0,645 = 712.644 kNm MTandem-104 = (110 4,056 +110.3.576).1,25.0,645 = 676.863 kNm MLL-104 = 918.213 kNm Lực cắt: VDC-104 = DC* Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt 104 VDC-104 = 19.987.(3.042 – 1.352) = 33.778 kN VDW-104 = 2.76.(3.042 – 1.352) = 4.664 kN VLn-104 = 9,3 3.042.0,672 = 19.001 kN VTruck-104 = (145.0,6+145.0,346+35.0,091).1,25.0,672 = 117.898 kN VTandem-104 = (110.0,6+110.0,53).1,25.0,672 = 104.412 kN VLL-104 = 136.909 kN d Tiết diện 105: SINH VI£N : Phïng Trung Thành_MSSV:030623 Page 33 Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CèT THÐP Mơmen MDC-105 = DC*Diện tích Dah mơmen105 MDC-105 = 19.987.35.701 = 713.556 kNm MDW-105 = 2.76.35.701 = 98.53 kNm MLn-105 = 9,3 35.701.0,645 = 214.153 kNm MTruck-105 = (145.4.225+145.2.075+35.2.075).1,25.0,645 = 795.064 kNm MTandem-105 = (110.4.225+110.3.625).1,25.0,645 = 696.196 kNm MLL-105 = 1009.217 kNm Lực cắt: VDC-105 = DC* Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt 105 VDC-105 = kN VDW-105 = kN VLn-105 = 9,3.2.1125.0.672 = 13.202 kN VTruck-105 = (145.0,5+145.0,246) 1,25.0,672 = 90.863 kN VTandem-105 = (110.0,5+110.0,430).1,25.0,672 = 85.932 kN VLL-105 = 104.065 kN 2.3 Tổ hợp tải trọng: SINH VI£N : Phïng Trung Thµnh_MSSV:030623 Page 34 Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP 2.3.1 TTGH sử dụng: - Hệ số hiệu chỉnh tải trọng: η =1 - Các hệ số tải trọng: γDC=1; γDW=1; γLL=1 Tính tiết diện 10i: Mơmen M10i = γDC*MDC-10i + γDw*MDw-10i +γLL*MLL-10i Lực cắt V10i = γDC*VDC-10i + γDw*VDw-10i +γLL*VLL-10i Tương ứng với tiết diện ta có bảng sau: Tdiện M (kNm) Q (kN) 100 472.119 101 693.391 396.364 Tổ hợp TTGHSD 102 1216.292 321.623 103 1568.412 248.56 104 1697.752 175.351 105 1821.303 104.065 2.3.2 TTGH cường độ I: - Hệ số hiệu chỉnh tải trọng: η =1 - Các hệ số tải trọng: γDC=1,25; γDW=1,5; γLL=1,75 Tính tiết diện 10i: Mơmen M10i = γDC*MDC-10i + γDw*MDw-10i +γLL*MLL-10i Lực cắt V10i = γDC*VDC-10i + γDw*VDw-10i +γLL*VLL-10i Tương ứng với tiết diện ta có bảng sau: Tdiện M (kNm) Q (kN) 100 735.933 Tổ hợp TTGHCĐ I 101 102 103 1076.151 1884.393 2424.323 621.417 508.675 398.7195 SINH VI£N : Phïng Trung Thµnh_MSSV:030623 104 2604.943 288.809 105 2805.870 182.114 Page 35 Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CốT THéP 2.4 S b chn v b trớ cốt thép: Cường độ bêtông : fy = 30 MPa Cường độ chảy cốt thép : fy = 400 MPa Chiều cao uốn dự kiến d = Chiều cao dầm - Lớp bêtơng bảo vệ - 1/2 đường kính cốt thép dự kiến Lớp bêtông bảo vệ cốt thép chủ dày 50mm Dự kiến sử dụng cốt thép No.30 có đường kính 30mm, diện tích Ab= 700mm2 d = 1250mm – 50mm – 1/2.30mm = 1185mm Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến trọng tâm miền bêtông chịu nén j.d Với j = 0.875 Diện tích cốt thép dự kiến tiết diện nhịp tính thơng qua moomen tiết diện 105 TTGH cường độ AS = M 105 2805.870 = = 6765mm f y jd 400.0.875.1185 Chọn 12 No.30 Cốt đai chọn No.10 Kiểm tra db = 30 mm ds = 11.3 mm ds = 2.11.3 > 0.5db = 0.5.30 Bố trí cốt thép S 5.12.3.1 + Chiều dày cốt thép tối thiểu lớp bêtông bảo vệ cốt chủ điều kiện thông thường với nhỏ D36 40mm + Chiều dày cốt thép tối thiểu lớp bêtông bảo vệ cốt đai 50mm-12mm=38mmm khơng 25mm +Đối với bêtông đúc sẵn sản xuất nhà máy, cự ly tĩnh song song lớp khơng nhỏ hơn; Đường kính danh định = 30mm 1.33 lần kích thước lớn cốt liệu: 1.33.15mm = 19.95 mm 25mm SINH VI£N : Phïng Trung Thành_MSSV:030623 Page 36 Đồ áN THIếT Kế CầU BÊTÔNG CèT THÐP +Bố trí lớp cốt thép, lớp thanh,khoảng cách tĩnh lớp không 150mm, khơng nhỏ 25mm đường kính danh định 30mm,các lớp đặt thẳng hàng với lớp Cốt thép bố trí nhau: 200 65 5555 >d>1.33 max cèt liÖu 25