Chương 5: Kiểm toán các bộ phận cầu thép

Chương 5: Kiểm toán phận cầu thép 5.1 Kiểm toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: Ñöôøng haøn h = 10mm R20 S.T.C S2-1 Hình 4.67: Cấu tạo sườn tăng cường trung gian 5.1 Kiểm toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: - Khoảng cách sườn tăng cường: = 3000 mm - Số lượng sườn tăng cường trung gian dầm : x 11 = 22 + Chiều rộng sườn tăng cường: bt = 170 mm + Chiều dày sườn tăng cường: = 15 mm + Chiều cao sườn tăng cường: D = 1360 mm + Khoảng cách đầu mối hàn gờ tăng cường với bụng mép gần đường hàn cánh với bụng: A = 80 mm 5.1 Kiểm toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: •Kiểm tra độ mảnh: - Điều kiện kiểm tra: bt ≤ k E Fys Trong đó: bt =170 mm: Chiều rộng sườn tăng cường tp=15 mm: Chiều dày sườn tăng cường k = 1.49 : Hệ số oằn F170 chảy nhỏ gờ tăng cường 200000 ys = 345 Mpa: Cường độ = 11.3 ≤ 1.49 × = 35.875 ⇒ Thoả mãn 15 345 5.1 Kiểm toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: •Kiểm tra chiều rộng phần thò (phần chìa) bt :  d E ≤ b t ≤ 0.48.t p  50 + 30 Fys  16 × t ≥ b ≥ 0.25 × b p t f  -Trong đó: + d: chiều cao mặt cắt dầm thép + Fys : cường độ chảy nhỏ gờ tăng cường (MPa) + bf : bề rộng cánh chịu nén bf = bc = 350 mm + tp: chiều dày phân tố chìa  1500 200000 Thay số:  50 + = 100 ≤ 170 ≤ 0.48 × 15 × = 173.36  30 345 16 × 15 = 240 ≥ 170 ≥ 0.25 × 350 = 87.5  Bề rộng phần chìa bt thoả mãn 5.1 Kiểm toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: •Kiểm tra cường độ: Điều kiện kiểm tra cường độ: F Vu    yw  As ≥  0.15 × B.D.t w (1 − C) − 18 × t w   Vr    Fys  Trong đó: + Vr : sức kháng cắt tính toán + Vu : lực cắt tải trọng tính toán trạng thái giới hạn cường độ + As : diện tích sườn tăng cường A s = × b t t p = × 170 × 15 = 5100 mm +B=1 + Fyw : cường độ chảy nhỏ bụng + Fys : cường độ chảy nhỏ sườn tăng cường + C : tỷ số ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt 5.1 Kiểm toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: •Kiểm tra cường độ: D Ek > 1,38 x tw Fyw Với: k =5+ d0 D ( ) 1440 ⇒ = 96 > 1.38 × 15 Vậy =5+ ( 3000 1440 ) = 6.125 200000 × 6.125 = 82.41 Thoả mãn 345 1.52 1.52 200000 × 6.125   Ek   C= × = × = 0.588 ÷ ÷ 2 345   D   Fyw   1440   t ÷  15 ÷  w    5.1 Tính toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian: •Kiểm tra cường độ: Thay số: + Dầm biên: 4650411    345  5100 mm ≥ 0.15 × × 1440 × 15 × (1 − 0.588) × − 18 × 15      345  4048296 = − 2516.57 mm + Dầm giữa: 79366013   345  5100 mm ≥  0.15 × × 1440 × 15 × (1 − 0.588) × − 18 × 15      345  4650411 = − 3760.1mm Thoả mãn 5.1 Tính toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối: Ñöôøng haøn h = 10mm R20 S.T.C S2-1 Hình 4.68: Cấu tạo sườn tăng cường gối 5.1 Tính toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối: - Tại gối đặt cặp sườn tăng cường gối - Khoảng cách sườn (tính từ tim) dl = 150 mm Mỗi dầm có sườn tăng cường gối + Chiều rộng sườn tăng cường gối: bt = 170 mm + Chiều dày sườn tăng cường gối: = 15 mm + Chiều cao sườn tăng cường gối: D = 1440 mm Hai đầu sườn tăng cường hàn vào hai cánh cánh dầm 5.1 Tính toán sườn tăng cường: 5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối: •Kiểm tra độ mảnh: bt ≤k E Fys Trong đó: bt =170 mm: Chiều rộng sườn tăng cường tp=15 mm: Chiều dày sườn tăng cường k = 1.49 : Hệ số oằn Fys =170 345 Mpa: Cường độ 200000 chảy nhỏ gờ tăng cường = 11.3 ≤ 1.49 × = 35.875 ⇒ Thoả mãn 15 345 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.2 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Sơ đồ tính + tải trọng : Sơ đồ tính là dầm được ngàm đầu hình vẽ: 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.2 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang - •Dầm chủ: Sơ đồ tính + tải trọng : + Diện tích dầm chủ: As = 48600 mm2 + γs = 7.85 x 10-5 N/mm3 P1 = x As x γs = x 34000 x 48600 x 7.85 x 10-5 -Bản mặt cầu: = 907993.8 N + Chiều dày: ts = 200 mm + γbêtông = 2.5 x 10-5 N/mm Q1 = 34000 x 15400 x ts x γbêtông 34000 x 15400 x 200 x 2.5 x 10-5 = 2618000 N - Bản = vút: + Diện tích phần vút: 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Sơ đồ tính + tải trọng : Avút = x (bc.th + x ½ x th2 )= 7-5x (350 3x 100 + x ½ x 1002)= 315000 mm2 + γbêtông = 2.5 x 10 N/mm P2 = 34000 x Avút x γbêtông = 34000 x 315000 x 2.5 x 10-5 = 267750 N Lan can + Lề hành + Bó vỉa: P3 = 6467,5 x 34 = 219895 N -Tiện ích: Q3 = 1x 34000 = 34000 N -Liên kết ngang: ⇒ Q4 = 12(2 x1,67 + x1,18)164 = 11217, N 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Sơ đồ tính + tải trọng : -Neo: Q4 = 0.5 x 34000 = 17000 N -Sườn tăng cường: ⇒ Q5 = 22 x 281, 72 + x 296, + 20 x 296, = 14491, 44 N -Mối nối: (chọn trước): Q7 = 0.5 x 34000 = 17000 N Tổng trọng lượng cầu: P = P1+ P2+ P3+ Q1+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q7 = 4107347,84 N 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Sơ đồ tính + tải trọng : Bảng tổ hợp tải trọng STT Tên tải trọng Dầm chủ P1 Giá trị (N) 907993.8 Bản mặt cầu Q1 Bản vút P1 2618000 315000 Lan can+lề hành+ bó vỉa P3 Tiện ích Q2 219895 34000 Liên kết ngang Q3 Neo Q4 11217.6 17000 Sườn tăng cường Q5 Mối nối Q6 14491.44 17000 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Nội lực + Tổ hợp nội lực : Khi kích dầm, xét dầm chịu tải trọng thẳng đứng ở giữa P 4107347,84 tt P = = = 293382 N ×7 ×7 Mômen tại giữa nhịp: (sơ đồ gối) P tt l 293382 × 3400 M= = = 249374700 Nmm 4 Mômen tại ngàm: M n = −0.7 × M = −0.7 × 249374700 = −174562290 Nmm Mômen tại giữa nhịp: 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Nội lực + Tổ hợp nội lực : M g = 0.5 × M = 0.5 ×249374700 =124687350 Nmm Lực cắt tại gối: P 293382 Vg = = =146691 N 2 Bảng tổ hợp nội lực STT Nội lực Momen tai nhịp Giá trị 124687350 Đơn vị Nmm Momen ngàm -174562290 Nmm Lực cắt gối 146691 N 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang Ta thiế t kế theo tiêu chuẩn ASTM, chọn thép M270M cấp 345W ta có: •Thiết kế : Vật liệu + Kích thước : -Cường độ chảy nhỏ nhất Fy- = 345 Mpa = 50 ksi -Cường độ chịu kéo nhỏ nhất Fu = 485 Mpa Giả thiết là tiết diện đặc với ứng suất cho phép là: Fb = 0.66 x 345 = 227.7 Mpa Mômen kháng uố thiết: Mn cần174562290 Sx = Fb = 227.7 = 766632.81 mm3 Tra bảng thép trang 212 giáo trình “ thiết kế kết cấu thép” GS.TS Đoàn Định Kiến, ta chọn thép W12x35 có: Sx = 747250.12 mm3 d = 261.62 mm ; bf = 166.62 mm 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Thiết kế : Vật liệu + Kích thước : Thép W12x35 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Kiểm toán:  Kiểm tra điều kiện tiết diện đặc: -Bụng : d 261.62 640 640 = = 34.33 < = = 90.5 tw 7.62 Fy 50 -Cánh : bf 2t f ⇒ = 166.62 65 65 = 6.31 < = = 9.19 ×13.21 Fy 50 tiết diện đặc ⇒ Fb = 0.66 Fy = 0.66 ×345 = 227.7 Mpa Ứng suất làm việc : f = M 174562290 = = 203.61 Mpa S 747250.12 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Kiểm toán: Kiểm tra chiều dài không giằng: Với tiết diện đặc, chiều dài không giằng không vượt quá giá trị nhỏ của hai giá trị sau đây: Lc = Lc = 20000 20000 = = 3365.26 mm d 261.62 × Fy ×50 Af 166.62 ×13.21 76b f Fy = 76 ×166.62 =1790.84 mm 50 Vậy không thoả chiều dài không giằng 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Kiểm toán: Kiểm tra chiều dài không giằng: Xác định Lu: 102 ×103 Cb Lu = rT Fy Trong đó: rT = 44.2 mm Cb = 1.75 + 1.05 × M  M1 + 0.3 ×  ÷ M2  M2  124687350  124687350  = 1.75 + 1.05 × + 0.3 ×  ÷ = 2.65 174562290  174562290  102 × 103 × 2.65 ⇒ Lu = 44.2 = 3249.83 mm 50 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Kiểm toán: Kiểm tra chiều dài không giằng: Và Lc = 20000 20000 = = 3365.26 mm d 261.62 × Fy × 50 Af 166.62 ×13.21 Vậy thoả chiều dài không giằng cho tiết diện không đặc ⇒ Fb = 0.6 Fy = 0.60 ×345 = 207 Mpa Ứng suất làm việc : M 174562290 f = = = 203.61 Mpa < Fb = 207 Mpa S 747250.12 ⇒ Thoả mãn 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Kiểm Kiểmtoán: tra khả chịu cắt: Điều kiện kiểm toán: V fv = ≤ Fv d tw Trong đó: V 135949.85 fv = = = 68.20 Mpa dtw 261.62 × 7.62 Tỉ số độ mảnh / bụng: h 261.62 − × 13.21 380 380 = = 30.87 < = = 53.74 tw 7.62 Fy 50 5.4 Tính toán liên kết ngang: 5.4.1 Hệ liên kết ngang đầu dầm : Dầm ngang •Kiểm Kiểmtoán: tra khả chịu cắt: ⇒ Fv = 0.4 × Fy = 0.4 × 345 = 138 Mpa So sánh: Fv = 138 Mpa > f v = 68.20 Mpa Thoả mãn [...]... mm 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi: Từ mặt cắt II-II đến mặt cắt III-III chọn bước neo p = 300 mm Từ mặt cắt III-III đến mặt cắt V-V chọn bước neo p = 400 mm Khoảng cách từ mặt cắt có mômen bằng 0 đến mặt cắt có mômen lớn nhất có tất số neo là: n = 67 neo 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng... 9.647 × 202 = − 3858.66 N ≤ = 7600 N 2 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi: Vậy lấy Zr = 7600 N để tính toán + Xác định bước neo theo trạng thái giới hạn mỏi: Bước của các neo chống cắt không dược nhỏ hơn: n.Z r I P ≤ Vsr Q Trong đó: p : bước của các neo chống cắt dọc theo trục n = 2: số lượng các neo chống cắt trong một mặt cắt ngang I :... 1348437 N Thỏa mãn (Dầm giữa) 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Thiết kế neo : •Chọn neo hình nấm có: + Đường kính đinh: d = 20 mm + Chiều cao: h = 200 mm + Chọn 2 hàng neo + Khoảng cách giữa tim của neo đến mép của bản cánh trên là 75 mm + Khoảng cách giữa hai hàng neo là 200 mm 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra điều kiện về cấu tạo và vị trí:... 5.3 Thiết kế các mối nối dầm thép: 5.3.1 Mốisốnối bằngbulông bu lông CĐC Chọn lượng cho bản :bụng: • Thiết kế bu lông: Chọn 144 bu lông cường d = 22 mm, mỗi bên mối nối đặt Tính bu lông cho độ bảncao bụng: 72 bulông chia làm n = 6 dãy mỗi dãy có 12 bulông, khoảng cách giữa các - Khoảng cáchhàng giữangang các bulà: lông bu lông theo b1 trong = 90nhóm: mm, theo hàng đứng là b2 = Khoảng cách giữa 2 bu... MPa : môđun đàn hồi của bê tông Fu = 345 MPa : cường độ kéo nhỏ nhất của neo 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ: 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 của một neo chống cắt (xét đến sự thất thường trong chế tạo) Q r = ϕsc Q n = 0.85... Chiều cao bản vút: hvut = 100 mm vậy neo chôn vào bản bê tông: h – hvut = 200 – 100 = 100 mm + Đỉnh neo cách mép trên bản bê tông 100 mm và cách mép dưới 100 h 200 mm = = 10 ≥ 4 ⇒ Thỏa mãn d 20 Vậy thỏa mản điều kiện về cấu tạo và bố trí 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi: + Sức kháng mỏi của một đinh: 2 38.d 2 Zr = α.d ≥ 2 α = 238 − 29.5... Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ: Trong đó:  0.85 × f 'c b i t s Vh = min   Fyw D.t w + Fyc bc t c + Fyf bf t f  0.85 × 30 × 2287.5 × 200 = 11666250 N Vh = min   345 × 1440 × 15 + 345 × 350 × 20 + 345 × 450 × 20 = 12972000 N ⇒ Vh = 1166250 N 11666250 ns = = 126 92080.5 So sánh: n = 134 ≥ n s = 126 ⇒ Thỏa mãn 5.3 Thiết kế các. .. 5.3 Thiết kế các mối nối dầm thép: 5.3.1 Mối nối bằng bu lông CĐC : • Thiết kế bu lông: Tính bu lông cho bản cánh trên: N 2323930 nb = = = 13.2 bulông (dầm giữa) Rb 176000 Để thiên về an toàn ta chọn: nb = 24 bu lông, bố trí 4 hàng mỗi hàng 6 bulông 5.3 Thiết kế các mối nối dầm thép: 5.3.1 Mối nối bằng bu lông CĐC : • Thiết kế bu lông: Tính bu lông cho bản cánh dưới: Lực do tải trọng tính toán tác dụng... tất số neo là: n = 67 neo 5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ): 5.2.1 Kiểm toán neo : Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ: Kiểm toán sức kháng cắt: Q r ≤ ϕsc Q n Trong đó: Qr ϕsc : Sức kháng cắt tính toán của một neo chống cắt = 0. 85: Hệ số sức kháng đối với các neo chống cắt ' Q n = 0.5 × A sc fc E c ≤ A sc Fu Asc = 314 mm2 : diện tích mặt cắt ngang của neo chống cắt f’c = 30 MPa : cường... trong = 90nhóm: mm, theo hàng đứng là b2 = Khoảng cách giữa 2 bu lông 1 và 12: l1 = 1210 mm 110 mm Khoảng cách giữa 2 bu lông 2 và 11: l2 = 990 mm Khoảng cách giữa 2 bu lông 3 và 10: l3 = 770 mm Khoảng cách giữa 2 bu lông 4 và 9: l4 = 550 mm Khoảng cách giữa 2 bu lông 5 và 8: l5 = 330 mm Khoảng cách giữa 2 bu lông 6 và 7: l6 = 110 mm 1200 70 90 x 5 = 450 160 90 x 5 = 450 70 BAÛN NOÁI N-1 20 70 55 2020 ... 0.660.314 × 3 45 ×1 650 0 = 56 159 10.419 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr = 0.9 × 56 159 10.419 = 50 54319.377 N ≥ 126 357 5 N Thỏa mãn (Dầm biên) Pr = 0.9 × 56 159 10.419 = 50 54319.377 N ≥... = 167 .5 × 15 × = 10 050 mm Thay số: Br = × 10 050 × 3 45 = 3467 250 ≥ 126 357 5 ⇒ Thoả mãn (dầm biên) Br = × 10 050 × 3 45 = 3467 250 ≥ 1348437 ⇒ Thoả mãn (dầm giữa) 5. 1 Tính toán sườn tăng cường: 5. 1.1... 18 × 15      3 45  4048296 = − 251 6 .57 mm + Dầm giữa: 79366013   3 45  51 00 mm ≥  0. 15 × × 1440 × 15 × (1 − 0 .58 8) × − 18 × 15      3 45  4 650 411 = − 3760.1mm Thoả mãn 5. 1 Tính