Đồ án thiết kế cầu thép

ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho CHNG I GII THIU NHIM V N MễN HC THIT K CU THẫP 1.1. ti: Thit k cu: Cu dm thộp khụng liờn hp 1.2 S liu thit k: Chiu di dm: L = 21.6 m Kh cu: K = + x 1m Ti trng thit k: Hot ti HL93 Ti trng ngi: kN/m2 1.2 Ni dung thit k: 1.2.1.Thit k dm ch: - Tớnh toỏn tit din dm - Tỡm v trớ ct bt bn biờn hay thay i kớch thc bn biờn (nu cú) - Tớnh toỏn cu to dm ch (mi hn liờn kt dm biờn v vỏch dm, sn tng cng, mi ni dm) 1.2.2.Thit k liờn kt ngang: 1.3 Tiờu chun ỏp dng: Tiờu chun c ỏp dng l tiờu chun 22TCN 272 - 05 SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho CHNG II LA CHN TIT DIN DM CH V TNH TON NI LC CA DM CH 2.1 S b chn dng mt ct ngang v tit din dm: 2.1.1 C s tớnh toỏn: - Dm thộp t hp c lm t thộp cụng trỡnh M270 cp 250 theo bng (A6.4.1.1) cú cng chy nh nht Fy = 250MPa v cng chu kộo nh nht Fu = 400MPa - Tng quỏt {A6.10.1} Thit k dm chu un theo: + TTGH cng + TTGH s dng + TTGH mi v t góy cho cỏc chi tit 2.1.2 Chn dng mt ct ngang v chiu di tớnh toỏn : - Chiu rng phn xe chy: B1 = 8m - Chiu rng phn ngi i b: B2 = x 1m - Chn dng b trớ phn ngi i b cựng mc vi phn xe chy, dựng vch sn rng 25cm - Chiu rng lan can: B3 = 50cm Vy: Chiu rng ton mt cu c xỏc nh: B = B1 + 2B2 + 2B3 =8+2.1+2.0,5+2.0,25= 11,5m 2.1.2.1 Chiu di tớnh toỏn: Chiu di tớnh toỏn cu dm gin n nhp: Ltt = Ld - 2.a = 21.62.0,3= 21m Vi a: khong cỏch t u dm n tim gi, chn a=0,3m 2.1.2.2 S lng dm ch: - S dm ch: Nb = dm 2.1.2.3 Chn kiu dm ch; - Dm thộp ch I 2.1.2.4 B trớ dm ch trờn mt ngang: - Khong cỏch S gia cỏc dm ch: S = 2300mm SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho - Khong cỏch t dm biờn n mộp ngoi ca bn mt cu l: Sk = 11500 (N b 1).S 10500 (5 1).2100 = = 1050cm 2 2.1.2.5 Cỏc lp ph mt cu Cỏc lp mt cu c chn nh sau: Lp ph asphan, lp mui luyn v lp phũng nc cú dy tớnh chung l 75mm.Cú dung trng lp=22,5 kN/m3 400 2.1.2.6 Lan can: Chn lan can cú hỡnh dng nh sau: 200 100 250 600 250 500 Hỡnh 2.1 Mt ct ngang lan can cu 2.1.2.7 Chiu dy bn mt cu - Ta cú cỏc yờu cu v cu to bn mt cu: - Chiu dy ti thiu ca bn mt cu BTCT c quy nh iu (A9.7.1.1) l 175mm (khụng k lp hao mũn) - Khi chn chiu dy bn phi cng thờm lp hao mũn 15mm - i vi bng hng ca dm biờn cựng phi thit k chu ti trng va chm ro chn nờn chiu dy bn phi tng lờn 25mm (chiu dy ti thiu mỳt hng l 200mm) theo quy nh iu (A13.7.5.3.1) Vy ta quyt nh chn chiu dy bn mt cu ts = 200mm Dng mt ct ngang cu c chn nh hỡnh v: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 500 1000 250 1150 8000 2300 2300 250 1000 500 2300 2300 1150 Hỡnh 2.2 Dng mt ct ngang cu 2.1.3 S b chn tit din dm : 2.1.3.1Chn chiu cao dm ch: 2.1.3.1.1Chn theo iu kin kinh nghim : -Chn tit din dm tha v yờu cu cu to i vi cu dm gin n nh sau: D = (1/12 ữ 1/15).L = (1/12 ữ 1/15) 21,6 = ( 1,44 ữ 1,8) m Vi tit din khụng liờn hp: Ta chn chiu cao ca dm ch D=1500 mm 2.1.3.1.2.Chn theo iu kin kinh t : Tc l chn chiu cao cho lng thộp ớt nht cú th, c xỏc nh theo iu kin: D = k.3 M Fy (2.1) Trong ú: -k: h s kinh nghim ph thuc cu to bn biờn v sn dm, thng ly k=5,5- 6,5 (giỏ tr ln i vi dm hn nhp nh v giỏ tr nh i vi dm hn nhp ln ) -M: mụmen cú h s ti tit din gia nhp -Fy : cng chy ca thộp dm ch a.Tớnh trng lng kt cu nhp: - Trng lng phõn b trờn di ca dm ch cú th c xỏc nh theo cụng thc ca Streletski : DCdc = 1,75.k + 1,5.DW + 1, 25.(DC bmc + DC lc ) a.l Fy / 1, 25.(1 + ).a.l SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B (2.2) Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho Trong ú: -DCs : trng lng bn mt cu v lan can tớnh cho 1m dm ch (tớnh cho mt dm ch chu) DCbmc = bmc t s B 25.0, 2.11,5 = = 11,5 kN/m n Ti trng lan can tay cho 1m di dm ch: (0,1.0,5 + 0,5.(0,5 + 0, 25).0, 25 + 0,5.(0, 25 + 0, 2).0, 25).25 + 2.0,0004.78,5 DClc = = 2,025 kN/m Nờn ta cú: DCs = DC bmc + DC lc = 11,5 + 2,025 = 13,525 kN/m - DW: trng lng lp ph mt cu tớnh cho 1m dm ch DW = DW = 0,075.10,5.22,5 = 3,544 kN/m n - l: nhp tớnh toỏn ca dm, l = 21m - Fy: cng chy nh nht ca thộp lm dm, kN/m2 Dựng thộp cụng trỡnh M270 cp 250 cú Fy = 250Mpa = 2,5.105 kN/m2 - : trng lng th tớch ca thộp, =78,5 kN/m3 - a : h s c trng ti trng ng vi dm gin n a=5 - : h s xột n trng lng ca h liờn kt gia cỏc dm ch (ly ph thuc vo chiu di nhp),=0,1 - 0,12 - k0 :Ti trng tng ng ca tt c cỏc loi hot ti tỏc dng lờn dm ti 1/4 nhp k n c h s phõn b ngang, h s ln xe v h s xung kớch * Tớnh h s phõn phi ngang hot ti: dựng phng phỏp ũn by +Dm biờn: H s phõn b ngang: 1 + Xe: mg LL = m . y i = 1, .(1,022 + 0, 239) = 0,757 2 + Ngi i b: g PL = i = (1, 283 + 0,848).1 = 1,066 SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp 500 GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 1000 PL 600 1800 LL õah Ro 0.239 0.848 1.283 2300 1.022 1150 Hỡnh 2.3 ng nh hng theo phng phỏp ũn by ca dm biờn +Dm trong: 1000 600 PL 1800 1200 LL LL LL 2300 0.761 2300 0.152 1150 1800 õahR1 0.717 500 Hỡnh 2.4 ng nh hng theo phng phỏp ũn by ca dm H s phõn b ngang: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 1 + Xe: mg LL = m . y i = .(0,761 + 0,717) = 0,739 2 +Ngi i b: g PL = i = 0,152.1 = 0,076 *Xỏc nh hot ti tỏc dng lờn dm ti 1/4 nhp k0: 110 4,3m 1,2m 35 145 145 110 4,3m PL= 3(kN/m) 5,25 1,788 2,563 3.938 2,863 HL 9,3(kN/m) W=41,349 d.a.h M L/4 21 Hỡnh 2.5 ng nh hng mụmen ti mt ct 1/4 nhp P y = 145.(3,938 + 2,863) + 35.1,788 = 1048,725kN Hiu ng xe trc: P y = 110.(2,863 + 2,563) = 596.86kN < 1048,725kN Hiu ng trc: i i i i Ti trng tng ng ca tt c cỏc loi hot ti tỏc dng lờn dm ti 1/4 nhp k c h s phõn b ngang, h s ln xe v h s xung kớch: +Dm biờn: (1 + IM) Pi y i + TTL] + g PL T.PL (1 + 0, 25) = 0,757.[ 1048,725 + 9,3] + 1,066.1.3 = 34, 238 0,5.21.3,938 k = mg PL [ +Dm trong: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho (1 + IM) Pi y i + TTL] + g PL T.PL (1 + 0, 25) = 0,739.[ 1048,725 + 9,3] + 0,076.1.3 = 30,53 0,5.21.3,938 k = mg PL [ Thay vo cụng thc (2.2) ta cú: 1,75.k + 1, 25.DC + 1,5.DW a.l Fy 1, 25.(1 + )a.l 1,75.34, 238 + 1, 25.13,525 + 1,5.3,544 = 5.21 = 2,837kN / m 2,5.105 1, 25.(1 + 0,1).5.21 78,5 DCdc = Trng lng thộp ca h liờn kt, thng c xem l mt hm s ca trng lng dm ch ggl = .DC(dc) = 0,1.2,873 = 0,2837 kN/m b.Mụmen tỏc dng lờn dm ln nht ti mt ct gia nhp; Gi DC l tnh ti trờn m di mt dm cỏc b phn kt cu v liờn kt gõy ra: DC = DCdc + DCLK + DCbmc+lc = 2,837 +0,2837 + 13,525 = 16,646 kN/m 1,2m 110 4,3m 4,3m 35 145 145 110 PL=3 (kN/m) HL 9,3 (kN/m) DW=3.544 (kN/m) DC= 16,646 (kN/m) d.a.h M L/2 3,1 4,65 5,25 3,1 W=55,125 10.5 21 Hỡnh 2.6 ng nh hng mụmen ti mt ct gia nhp SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho Mu = .{( DC DC + DW DW). + LL mg LL [(1 + IM). Pi y i + TTL.] + PL g PL T.PL.} =1.{(1,25.16,646+1,5 3,544).55,125+1,75.0,739.(1,25 1048,725+ 9,3.55,125) +1,75 0,076 55,125} = 3820,383 kN.m Chiu cao dm chn theo iu kin kinh t, thay vo cụng thc (2.2) ta cú; D = k M 3820,383 = 6,5 = 1.613(m) Fy 2.5.105 m bo tit din chn l khụng mnh thỡ ta phi chn chiu cao v b dy theo mt t l nht nh, nh vy thỡ tit din s rt ln Do ú m bo cỏc iu kin v n nh v tit din khụng mnh thỡ ta chn theo cụng thc kinh nghim cú d=1500mm 2.1.3.2 Tit din ng nht hay lai: Vỡ ta d kin s dựng cựng mt loi thộp cụng trỡnh cho tt c cỏc chi tit nờn tit din c coi l ng nht Theo (A6.10.4.3) ú h s lai Rh = 1,0 2.1.3.3 Chn tit din dm ch: * Cỏc c s chn tit din: Chiu dy nh nht ca bn vỏch: t w 8mm t w + 3d = + 3.1,5 = 11,5( mm) Ngoi chiu dy nh nht ca bn vỏch phi cũn ph thuc vo t s rng/dy hoc cao/dy ca bn biờn v bn vỏch: t f 1,1t w D b f 24 t f T cỏc iu kin trờn ta chn dm cú tit din nh sau: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 16 25 1500 400 25 GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 1450 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp Hỡnh 2.7 Cu to mt ct ngang dm ch Cỏc c trng hỡnh hc ca dm c tớnh toỏn: - Din tớch mt ct ngang: A= 16.1450 + 2.400.25 = 43200 mm2 - Mụmen quỏn tớnh ca tit din dm: 1 1450 3 I = 16.1450 + 400.25 + 400.25 + 12.5 ữ ữ = 1, 494.1010 mm 12 12 ữ - Mụmen quỏn tớnh ca tit din i vi trc thng ng mt phng bn bng: Iy = 1 1450.163 + .25.4003 = 267,162.106 mm 12 12 - Mụmen quỏn tớnh ca bn cỏnh chu nộn ca tit din quanh trc thng ng mt phng bn bng: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 10 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 3.2.2.3 Sc khỏng trt ca bulụng: (A.6.13.2.8) Sc khỏng trt danh nh ca bulụng liờn kt phi c ly nh sau: Rn = Kh.Ks.Ns.Pt (A.6.13.2.8-1) (3.7) Trong ú: - Ns: s lng mt ma sỏt tớnh cho mi bulụng, Ns=2 - Pt: lc kộo yờu cu nh nht ca bulụng quy nh bng (A6.13.2.8-1) ta cú Pt=179 kN - Kh: h s kớch thc l qui nh bng (A6.13.2.8-2), Kh=1 - Ks: h s iu kin b mt qui nh bng (A6.13.2.8-3), b mt loi B Ks=0,5 Thay vo cụng thc (3.7) ta cú: Rn = Kh.Ks.Ns.Pt = 1,0.0,5.2.179000.10-3 = 179 kN Vy sc khỏng trt ca mt bu lụng l: Rr=s.Rn=0,8.179=143,2 kN 3.2.2.4 Tớnh toỏn mi ni biờn dm: Mi ni biờn dm c thit k bng bulụng cng cao ng kớnh d = 20mm cú cng chu kộo nh nht 820 MPa ng sut ti trng tõm liờn kt bn biờn xem nh mộp trờn ca bn biờn t n gii hn chy Fy: f c = Fy 2.y 2.687,5 = 250 = 237,069MPa D 1450 Chn thộp bn ni cú tit din 400x 20mm v 2x 180x 20mm - Din tớch bn ni: Ag = 400 20 + 180 20 = 15200 (mm2) - Din tớch l bulụng: d kin b trớ hng bulụng: Al = 20 22 = 3520 (mm2) - Din tớch thc: An = 15200 3520 = 11680 (mm2) > Agf = 400.25=10000 (mm2) Ni lc tớnh toỏn bn biờn: Nb = ff An = 237,069 11680 10-3 = 2768,966 (kN) Vy s bulụng cn thit b trớ cho liờn kt bn biờn l: n= N b 2768,966 = = 19.34 (bulụng) Chn n = 20 (bulụng) Rr 143, SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 56 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 25 20 20 50 80 140 80 50 Hỡnh 3.4 Mt ct ngang mi ni biờn dm 3.2.3 Tớnh toỏn mi ni sn dm ch: 3.2.3.1 Tớnh toỏn ni lc sn dm ti mi ni: - Mụmen quỏn tớnh sn dm: IS = 16.14503 = 4,0648.109 mm 12 - Momen quỏn tớnh dm ch: Ix = 1,494 1010 mm4 - Ni lc sn dm nh sau: + Lc ct: Vmi ni = 544,792 kN + Momen: M = M mụinụi Ic 4,0648.109 = 3740, 037 = 1017,57kNm I 1,494 1010 3.2.3.2 Chn v b trớ inh liờn kt: Cng dựng cựng loi bulụng cng cao nh liờn kt biờn dm: ng kớnh d = 20mm, ng kớnh l chun 22mm, cng chu kộo nh nht 820MPa Bn ni c chn cú tit din: 12x 1300 mm Ngoi nhng chỳ ý v cu to ca bulụng phn biờn dm ta cũn cú mt s chỳ ý v cu to ca phn mi ni sn dm: - Bc dc ca bulụng k khụng vt quỏ: 12.t = 12.12 = 144 (mm) SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 57 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho - Khong cỏch ngang gia cỏc hng bulụng k khụng vt quỏ: 24.t = 24.12 = 288 (mm) 3.2.3.3 Tớnh toỏn mi ni sn dm ch: - Sn dm cng c tớnh toỏn theo tit din gim yu: din tớch gim yu ca tit din bn ni phi din tớch sn dm cn ni - n gin tớnh toỏn ta cú th ly din tớch gim yu bng 15% din tớch ca sn dm cn ni Do ú: + Din tớch nguyờn sn dm: A = 1450 16 = 23200 mm2 + Din tớch l inh: Al = 0,15 23200 = 3480 mm2 + Din tớch gim yu ca bn ni: Agy = 1300 12 - 3480 = 27720 mm2 > A =23200mm2 Chn v b trớ liờn kt nh hỡnh v: 50 100 100 100 100 100 50 Y Pb Pv O R X 50 100 100 60 Hỡnh 3.6 Cu to liờn kt sn dm Mụmen tỏc dng cõn bng vi tng mụmen khỏng l tng mụmen khỏng ca cỏc inh nhúm M = Pb J M c Pb = c J (3.8) Trong ú: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 58 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho - M: mụmen tỏc dng, M = 1017,57 + 0,15 544,792 = 1099,29 kNm - Pb: lc M gõy inh xa nht nhúm inh - J: tng bỡnh phng khong cỏch ca cỏc inh nhúm tớnh i vi trng tõm ca nhúm inh (mm2 ) x =26.100 = 26.10 mm = y =2.3.(550 + 450 + 350 Jx = Jy i 2 i 2 2 + 2502 + 1502 + 502) = 429.104mm2 Vy J = Jx + Jy = 455.104mm2 - c: khong cỏch t inh xa nht n trng tõm nhúm inh c= Nh vy ta cú: Pb = 5502 + 1002 = 559,017mm M.c 1099, 29 103.559, 017 = = 135,1kN J 455.104 Lc ct ti trng gõy l: Pv = V 544,792 = = 13.97kN n 39 Vy lc ct ln nht tỏc dng lờn inh xa nht ti trng cú h s v lc ct mụmen gõy l: 2 2 x 550 100 y R = Pb max ữ + Pv + Pb max ữ = 135,1 + 13,97 + 135,1 ữ c c 559,017 559,017 ữ = 138,28 kN Vy R=138,28 kN Rr =143,2 kN Vy mi ni sn dm m bo chu lc 3.2.4 Tớnh toỏn mi hn: 3.2.4.1 Tớnh toỏn sc khỏng ca mi ni hn gúc: (A.6.13.3.2.4) 3.2.4.1.1.Mi hn gúc chu kộo v nộn: - Sc khỏng tớnh toỏn ca mi hn gúc chu kộo v nộn song song vi ng hn phi ly theo sc khỏng tớnh toỏn ca kim loi c bn, tc l: R = 250MPa 3.2.4.1.2.Mi hn gúc chu ct: - Cỏc liờn kt hn dựng ng hn gúc chu ct trờn din tớch hiu dng phi c ly theo tr s nh hn ca hoc sc khỏng tớnh toỏn ca thộp c bn hoc sc khỏng tớnh toỏn ca kim loi hn ly nh sau: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 59 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp Rr = 0,6.e2.Fexx GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho (A6.13.3.2.2b-1) (3.9) Trong ú: - e2: l h s sc khỏng i vi thộp hn (A6.5.4.2), e2 = 0,8 - Fexx: cng phõn loi ca kim loi hn (MPa) Chn que hn E70XX Thay vo cụng thc (3.9) ta cú: Rr = 0,6.e2.Fexx = 0,6.0,8.0,69.70.10 = 231,84MPa 3.2.4.2 Cu to mi hn gúc tit din dm ch: {A.6.13.3.4} 3.2.4.2.1 Cu to mi hn gúc: - Mi hn gúc cú dng hỡnh tam giỏc Kớch thc mi hn c tớnh l cnh tam giỏc - Cng mi hn c tớnh theo chiu dy l on nh nht tớnh t gúc tam giỏc n mt mi hn - Mi hn gúc dựng ni bn biờn ( bn biờn trờn v di) v vỏch dm cú dng liờn kt kiu ch T 3.2.4.2.2 Kớch thc ca cỏc ng hn gúc: (A.6.13.3.4) - Kớch thc mi hn gúc phi c thit k cho cỏc lc ti trng tớnh toỏn khụng vt quỏ sc khỏng tớnh toỏn ca liờn kt nh ó tớnh trờn - Kớch thc ln nht ca ng hn gúc cú th c s dng dc theo cỏc mộp ca cỏc b phn liờn kt phi c ly nh sau: + i vi vt liu dy nh hn 6,0mm: chiu dy ca vt liu, v + i vi vt liu dy 6,0mm hoc ln hn: nh hn chiu dy ca vt liu 2mm - Kớch thc nh nht ca ng hn c qui nh theo bng (A.6.13.3.4-1) Khi chiu dy thộp c bn T 20mm l 6mm T > 20mm l 8mm - T nhng qui nh trờn ta chn kớch thc ng hn nh sau: + Vi kớch thc mi hn cho trc, bn dy cú tc ngui nhanh hn v s kim ch ln hn bn mng, ngn nga vt nt co ngút ngui, tu theo chiu dy bn ni m ta chn chiu dy ca kớch thc mi hn khỏc + ng hn phi cú sc khỏng khỏng li tỏc dng ca ti trng cú h s SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 60 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho + i vi mi ni bn biờn ca dm vi vỏch dm cú chiu dy bn thộp nh nht l 16mm, nh vy chn ng hn cú chiu dy hh = 8mm 3.2.4.2.3 Tớnh toỏn ni lc ng hn gúc: - n gin v an ton ta xột V ln nht tt c cỏc giai on ca dm tớnh toỏn Gi T l lc ct hay lc trt trờn mt n v chiu di T= V.Sc I (3.10) Trong ú: - V: l lc ct tớnh toỏn ln nht, thng ly ti gi ti trng cú h s gõy V = 948,47 kN - Sc: l mụmen tnh ca biờn dm i vi trc trung ho tit din Sc = 500.25.687,5 = 8,59375.106mm3 - I: l momen quỏn tớnh ca tit din nguyờn i vi trc trung ho tit din I = 1,5098.1010mm4 Thay vo cụng thc (3.10) ta cú: V.Sc 948, 47.103.8,59375.106 T= = = 539,867N / mm I 1,5098 1010 - Trng hp cú thờm mt bỏnh xe hot ti t ti gi cu ta phi k thờm ti trng trung ca bỏnh xe ú vo, gi Q l lc ct P tỏc dng lờn ng hn trờn mt n v chiu di: Q= n h (1 + IM ).P (N/mm) L + 2.H SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B (3.11) Trang 61 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho P H L 45 510 L + 2H Hỡnh 3.7 Phõn phi ti trng bỏnh xe Trong ú: - P: l ti trung ca bỏnh xe hot ti P = 145000N - IM: l h s xung kớch, trng hp tớnh mi ni bn biờn vo sn dm IM = 75% - H: l khong cỏch tớnh t mt cu xe chy n trng tõm ng hn H = 200 +100+ = 304mm - L: l chiu rng vt tỏc dng ca bỏnh xe hot ti tỏc dng lờn mt cu tớnh theo phng dc cu L = 2,28.10-3 (1+IM/100).P (3.12) Trong ú: + P= 72500 N i vi xe ti thit k + = 0,95: H s ti trng Thay vo cụng thc (3.12) ta cú: L = 2,28.10-3 0,95.(1,75).72500 = 274,811mm Thay vo cụng thc (3.11) ta cú: Q= 1,75.1,75.145000 = 503,01N / mm 274,811 + 2.304 SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 62 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho + ng sut tỏc dng lờn ng hn lc ct T trờn mt n v chiu di gõy ra: RT = T/(2.hh)= 539,867 = 33,742 N/mm2 2.8 + ng sut tỏc dng lờn ng hn Q gõy l: RV = Q 503,01 = = 31,438 /mm2 2.h h 2.8 Tng ng sut tỏc dng lờn ng hn: R = RT2 + RV2 = 33, 7422 + 31, 4382 = 46,118 N / mm = 46,118 MPa So sỏnh vi sc khỏng ct tớnh toỏn ca thộp ng hn ta cú: R = 46,118 MPa < Rr = 231,84 MPa Vy ng hn thit k ó m bo cng CHNG 4: THIT K LIấN KT NGANG 4.1.Mt ct ch I: - Trong cỏc cu cú kt cu nhp khụng liờn hp cú nỏch bờtụng v cỏc loi kt cu nhp cu khỏc cú kh nng lm vic nh mt tm cng nm ngang, phi gi thit ti trng giú lờn na trờn ca dm biờn, lờn mt sn, xe c, lan can, v cỏc cu kin ph SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 63 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho trờn cu s truyn lc trc tip lờn kt cu nhp, ang lm vic nh tm cng ngn ngang, ri truyn ti trng n cỏc gi ta Phi gi thit ti trng giú trờn na di ca dm biờn s tỏc dng hng ngang vo bn cỏnh di ca dm - i vi cỏc cu cú kt cu nhp khụng lm vic nh mt tm cng nm ngang thỡ phi ỏp dng quy tc ũn by cho vic phõn b ti trng giú lờn cỏc bn cỏnh trờn v di ca dm - Phi gi thit cỏc bn cỏnh trờn v di ca dm chu ti trng giú ngang truyn ti trng n cỏc im ging lin k bng tỏc ng un Nhng im ging nh vy t ti cỏc nỳt ging giú hoc ti cỏc khung ngang v cỏc v trớ vỏch ngn - Cỏc lc ngang tỏc dng lờn cỏc im ging qua bn cỏnh dm phi c truyn n cỏc gi ta bng mt nhng ng truyn ti sau: + Tỏc dng gin ca ging giú ngang mt phng bn cỏnh dm + Tỏc dng khung ca cỏc khung ngang hoc cỏc vỏch ngn truyn lc lờn mt cu hoc ging giú mt phng ca bn cỏnh dm khỏc, v sau ú qua tỏc dng vỏch ngn ca mt cu, hoc tỏc dng gin ca ging giú lờn cỏc gi ta + S un theo chiu ngang ca bn cỏnh dm cỏc lc ngang gõy v tt c cỏc bn cỏnh dm khỏc cựng mt mt phng s truyn lc lờn cỏc u cui ca nhp, vớ d, mt cu khụng cú tỏc dng nh mt tm cng nm ngang v khụng cú ging giú mt phng ca c hai bn cỏnh dm 4.2.Tiờu thit k: - Ngi k s thit k phi chng minh l ó cú mt ng truyn ti trng rừ rng v trc tip xung kt cu phn di ca cụng trỡnh v tt c cỏc thnh phn kt cu, cỏc mi liờn kt cú kh nng chu tỏc dng ca ti trng phự hp vi ng truyn ti trng ó chn - Dũng truyn lc trờn ng truyn ti trng ó gi nh phi phự hp vi tt c cỏc thnh phn kt cu v k c cỏc chi tit b tỏc ng, nhng khụng phi ch gii hn nh th, phi k c cỏc bn bn cỏnh v vỏch ng ca cỏc dm hay gin ch, cỏc khung ging ngang, cỏc liờn kt, cỏc mt phõn gii ca cỏc dm - bn vi tt c cỏc b phn ca h thng gi cu truyn t mt phõn gii ca bn cỏnh trờn thụng qua s khng ch ca cỏc bu lụng neo hoc cỏc b phn tng t khỏc ca kt cu bờn di - Trong vic phõn tớch v thit k cỏc vỏch ngn u v cỏc khung ging, cn xột ti hờ gi theo phng nm ngang vi mt s lng gi thớch hp mnh v cỏc yờu cu v liờn kt ca cỏc cu kin ging tham gia vo h thng chu lc theo phng ngang phi phự hp vi cỏc iu khon c ch nh cho vic thit k cỏc cu kin chớnh - Cỏc b phn ca cỏc vỏch ngn v khung ging ngang ngi thit k xỏc nh v coi nh l mt phn ca ng truyn ti trng ng t t kt cu bờn trờn xung, cỏc gi phi c thit k v cu to gi c tớnh n hi (cn c vo cỏc SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 64 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho tiờu chun ỏp dng cho din tớch thụ) chu mi trn ng t thit k bt k l loi gi no Cỏc iu khon dựng thit k cỏc cu kin chớnh s c ỏp dng cho cỏc b phn trờn 250 1000 500 Lặ C GIOẽ 400 3500 LẽP B? TNGATPHAN DA? Y 70MM 200 600 LẽP PHO? NGNặẽC DA? Y 5MM BAN M T Cệ U BTCT DA? Y 200MM PWT 2675 75 2% 1400 75 PWB 2100 2100 1050 Hỡnh 4.1 S tớnh lc giú tỏc dng lờn dm 4.3 Tớnh toỏn: V trớ bt li nht ca dm chu lc ngang l ti bn biờn di Do ú ta kim tra ti v trớ ny nu tha thỡ dm kh nng chu lc ngang 4.3.1 Tớnh toỏn cho bn biờn di: + Lc giú tỏc dng vo na di dm mt mỡnh bn biờn di chu ht + Lc giú tỏc dng vo biờn di : pw D Wbot = (N/mm) Trong ú : + pw : ti trng giú ngang trờn mt n v din tớch(N/mm2) + =1,4: h s ti trng giú tỏc dng lờn kt cu c ly theo TTGHCII (t hp ti trng liờn quan n cu chu giú vi tc vt quỏ 25m/s) +D=1400mm: chiu cao dm + PD : ti trng ngang giú c tớnh nh sau: 22TCVN272-05 (3.8.1.1) SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 65 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho PD = 0, 0006.V At Cd 1,8 At kN V = tc giú xỏc nh theo phng trỡnh (3.8.1.1-1) V= VB.S - Gi thit cu c xõy dng ti Nng, tra TCVN 2737 1995 ta thy nng thuc vựng giú IIB VB=45 m/s - Tra theo bng (3.8.1.1-2) ta c giỏ tr S=1,09 Thay vo cụng thc ta cú: V = VB.S = 45.1,09= 49,05 m/s + At = din tớch ca cu kin hay kt cu phi tớnh ti trng giú ngang (m 2) At = 5,6.2,675=14,98 m2 + Cd= 1,0 : H s cn c quy nh theo hỡnh 3.8.1.2.1.1 Thay vo cụng thc trờn ta cú: PD = 0, 0006.49,052 14,98.1 = 21, 62 1,8 At = 1,8.14,98 = 26,96 kN Vy PD= 26,96 kN Lc giú tỏc dng trờn mt n v din tớch: Vy lc giú phõn b trờn din tớch kt cu l: PD 26,96.103 = = 0,0018 N/mm2 pw = A t 14,98.106 + Lc giú tỏc dng vo biờn di : Wb = .Pw D 1, 4.0,0018.1400 = = 1,764N / mm (N/mm) 2 PWb = Wb L b = 1,764.5,6 = 9,878kN WBot.Lb2/10 Lb Lb Lb Lb WBot SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 66 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho Hỡnh 4.2 S chu lc ngang ca bn biờn di Mụmen ln nht tỏc dng lờn bn biờn ti trng giú l: Wb L2b 1,764.5,6 MW = = = 5,532kN.m 10 10 ng sut nộn ln nht cú th xut hin bn biờn l: M W 5,532.106 fc = = = 14,752MPa < [f y ] = 250MPa 25.3002 Wc Vy bn biờn kh nng chu lc ngang 4.3.2 Tớnh toỏn cho khung ngang: Dm ngang v khung ngang l b phn ngang cu lm nhim liờn kt cỏc dm dc li vi Nhim v ca dm ngang v khung ngang: Truyn lc giú ngang vo dm cu v t dm cu vo gi To iu kin n nh dm hoc bn biờn giai on lp rỏp v t mt cu Phõn b tnh ti v hot ti lờn dm dc hoc dm ch - B trớ: + Dm ngang v khung ngang cng cao cng tt i vi dm cỏn ớt nht bng 1/2 chiu cao dm ch + Dm ngang v khung ngang cn tng thớch khỏng li lc giú tỏc dng lờn phn gia cỏc liờn kt ngang + Dm ngang v khung ngang u dm ch cn tng xng chuyn tt c cỏc lc giú tớch ly xung gi + Cng ớt s lng liờn kt ngang cng tt bi vỡ mi ni ca chỳng gõy mi Ti trng giú cũn li truyn vo vựng m bi dm ngang mt cu, phn lc truyn cho gi bng cho c dm Phn lc truyn vo khung ngang l: 1400 ) = 27,871kN Ton b lc ngang tỏc dng vo khung cỏc ngang chu nờn mi chu mt lc l: PWT = 1, 4.0,0018.5,6.(2675 SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 67 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp FN = GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 27,871 = 13,936kN - Ta i xỏc nh : mnh ca õy ta s dng thộp hỡnh L : 100x100x12 Tra cỏc c trng hỡnh hc sỏch Kt cu thộp- Cu kin c bn ta cú: r y = 30,2 mm ; As=2270mm2 Kt cu chu nộn phi tha yờu cu mnh sau: kl 0,5.2100 = = 34,77 < 140 (i vi cỏc b phn liờn kt) ry 30, kl Fy 0,5.2100 250 = = ữ = 0,153 ry ữ ữ E 30, 2. ữ 200000 Ta thy: = 0,153 < 2, 25 Ta cú sc khỏng nộn ca liờn kt l: Pn = 0,66.Fy A s = 0,66 0,153.250.2270.10 = 532,545kN So sỏnh: Pr = c Pn = 0,9.532,545 = 479, 29kN > FN = 13,936kN Vy kt cu hon ton chu c lc ngang TI LIU THAM KHO Thit k cu thộp- Tỏc gi: TS Nguyn Xuõn Ton- TH.S Nguyn Vn M Tiờu chun thit k cu 22TCN272-05 C s thit k v vớ d tớnh toỏn cu dm v cu dn thộp Tỏc gi Nguyn Bỡnh H v Nguyn Minh Hựng ( Nh xut bn xõy dng) PGS.TS Nguyn Vit Trung Kt Cu Nhp Cu Thộp SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 68 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho Mc Lc CHNG I GII THIU NHIM V N MễN HC THIT K CU THẫP 1.2 S liu thit k: 1.2 Ni dung thit k: .1 1.3 Tiờu chun ỏp dng: CHNG II LA CHN TIT DIN DM CH V TNH TON NI LC CA DM CH 2.1 S b chn dng mt ct ngang v tit din dm: 2.1.1 C s tớnh toỏn: 2.1.2 Chn dng mt ct ngang v chiu di tớnh toỏn : .2 2.1.2.1 Chiu di tớnh toỏn: 2.1.2.2 S lng dm ch: 2.1.2.3 Chn kiu dm ch; 2.1.2.4 B trớ dm ch trờn mt ngang: SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 69 ỏn mụn hc: Thit k cu thộp GVHD: Th.S Nguyn Duy Tho 2.1.2.5 Cỏc lp ph mt cu .3 2.1.2.7 Chiu dy bn mt cu 2.1.3 S b chn tit din dm : 2.1.3.1Chn chiu cao dm ch: 2.1.3.1.1Chn theo iu kin kinh nghim : .4 2.1.3.1.2.Chn theo iu kin kinh t : .4 (2.1) 2.1.3.2 Tit din ng nht hay lai: 2.1.3.3 Chn tit din dm ch: 2.2 Tớnh toỏn dm ch: 11 2.2.1 S liu u vo: .11 2.2.1.1 Cỏc yu t mt ct ngang v c tớnh c hc ca vt liu: 11 2.2.1.2 nh hng ca ti trng: 11 2.2.1.2.1 nh hng ca tnh ti; 11 2.2.1.2.2 nh hng ca hot t 11 i 2.2.1.3 H s sc khỏng 12 2.2.1.4 Chn h s iu chnh ti trng cho cỏc trng thỏi gii hn (TTGH): 12 Tớnh toỏn ni lc ti cỏc tit din ta ó tớnh toỏn trờn, kt qu c tng hp theo bng sau: .40 2.5.2.V biu bao mụmen un ca dm: 41 2.6 Thit k sn tng cng (A6.10.8.1): 43 2.6.1 Thit k sn tng cng ngang trung gian: (A6.10.8.1) .43 2.6.1.1 mnh: .43 2.6.1.2 cng (A.6.10.8.1.3): 44 2.6.1.3 Cng : .45 2.6.2.Thit k sn tng cng gi: (A6.10.8.2) 46 2.6.2.1 mnh (6.10.8.2.2): 47 2.6.2.2 Sc khỏng ca gi (6.10.8.2.3): 48 2.6.2.3 Sc khỏng nộn dc trc (6.10.8.2.4): .48 CHNG 3: THIT K MI NI DM 51 3.1 GII THIU CHUNG: {A.6.13} 51 3.1.1 Cỏc loi liờn kt hin nay: 51 3.1.2 Phõn on dm ch: 51 3.2 Tớnh toỏn: 52 3.2.1.Tớnh toỏn ni lc ti tit din mi ni: 52 3.2.1.1 Mụmen: .52 3.2.1.2 Lc ct: 53 3.2.1.3 Tng hp ni lc: 54 3.2.2 Xỏc nh sc khỏng danh nh ca mt bulụng: 54 3.2.2.1 Sc khỏng ct ca bulụng: (A.6.13.2.7) .54 3.2.2.2 Sc khỏng ộp mt ca bulụng: (A.6.13.2.9) .55 3.2.2.3 Sc khỏng trt ca bulụng: (A.6.13.2.8) 56 CHNG 4: .63 THIT K LIấN KT NGANG .63 4.2.Tiờu thit k: 64 4.3 Tớnh toỏn: 65 4.3.1 Tớnh toỏn cho bn biờn di: 65 4.3.2 Tớnh toỏn cho khung ngang: 67 Mc Lc 69 SVTH: Bựi Lờ Tin Anh Lp 12X3B Trang 70 [...]... Lớp 12X3B Trang 16 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép Nội lực/Vị trí GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo a Tiêu chuẩn AASHTO Hệ số phân bố (mg)c - Một làn xe thiết kế: c Lực cắt dầm mgVSI = 0,36 + A4.6.2.2.3a_1 S 7600 - 2 hay nhiều làn xe thiết kế: trong mgVMI = 0,2 + S S 2 ) -( 3600 10700 - Một làn xe thiết kế: Dùng nguyên tắc đòn bẩy d Lực cắt dầm A4.6.2.2.3b_1 - 2 hay nhiều làn xe thiết kế: mgVMG = e x mgVMI... 1,00 1,00 mỏi 1,00 1,00 1,00 1,00 Trang 12 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 2.2.2 Tính toán: 2.2.2.1 Tính nội lực do hoạt tải: 2.2.2.1.1 Chọn số lượng làn xe: (A3.6.1.1.1) w = 8,0 m => Số làn xe thiết kế = số nguyên[w/3500] = 2 làn 2.2.2.1.2 Hệ số phân bố mômen: (A4.6.2.2.2) - Việc tính toán một cách chính xác sơ đồ tính không gian của cầu là hết sức phức tạp, do đó người ta... người ta dùng cách tính gần đúng bằng cách đưa sơ đồ cầu thực tế về sơ đồ cầu phẳng khi đó phải kể thêm hệ số phân bố ngang của hoạt tải - Loại tiết diện ngang (a), S = 2300 (mm), L = 21600 (mm) Theo dạng mặt cắt a trong bảng A4.6.2.2.2a_1, ta có các công thức tính hệ số mômen như sau: SVTH: Bùi Lê Tiến Anh – Lớp 12X3B Trang 13 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép Nội lực/Vị trí GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo... 3000 Tính toán cho dầm trong: - Tải trọng thiết kế một làn xe: mgSIV = 0,36 + S 2300 = 0,36 + = 0,663 7600 7600 - Tải trọng thiết kế 2 hay nhiều hơn 2 làn xe: 2 mg MI V 2 S 2300  2300   S  = 0, 2 + − − ÷ = 0, 2 + ÷ = 0,793 3600  10700  3600  10700  b Tính toán cho dầm biên: - Tải trọng thiết kế một làn xe: Tính theo qui tắc đòn bẩy, đã tính ở trên: mgVSE = 0,757 - Tải trọng thiết kế 2 hay nhiều... Mômen lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra, Mu=4612,308 kN.m - Mr : Sức kháng uốn tính toán, Mr=Mp=5790 kN.m - My : Mômen chảy của tiết diện, My= 8100 kN.m - ϕf : Hệ số sức kháng uốn, ϕf =1 - Vp: Lực cắt dẻo, được xác định theo công thức: Vp = 0,58.Fyw D.t w = 0,58.250.1450.16.10−3 = 3364kN SVTH: Bùi Lê Tiến Anh – Lớp 12X3B Trang 33 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo - D:... tải trung bình ngày đêm trên cầu - p: một phần số xe tải trong làn đơn - Giả thiết đường liên quốc gia thuộc vùng nông thôn liên quốc gia với lượng giao thông trung bình hằng ngày ADT = 20000xe/1ngày.1làn - Theo bảng 3.12 (sách Thiết kế cầu thép của TS Nguyễn Xuân Toản- Th.S Nguyễn Văn Mỹ trang 68) ta có: Tỉ lệ xe tải trong luồng là 0,2 - Theo bảng 3.11 (sách Thiết kế cầu thép của TS Nguyễn Xuân Toản-... hoặc đá vỉa và ngược lại là âm Tính toán cho dầm trong: + Tính tỉ số ( Kg Lt s3 )0,1: Khoản cách giữa các dầm: S = 2100mm Chiều dài nhịp : L = 23000mmm Chiều dày bản: ts = 200mm Môđun đàn hồi của bê tông mặt cầu: Ec = 0,043 y1c,5 f c' = 0,043.25001,5 30 = 29440,09 MPa Môđun đàn hồi của dầm thép SVTH: Bùi Lê Tiến Anh – Lớp 12X3B Trang 14 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo Es =... – Lớp 12X3B Trang 31 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 2.4.1.4 Liên kết dọc bản biên chịu nén đối với tiết diện đặc chắc: (A6.10.4.1.7) Chiều dài không được giằng Lb (mm) là:   M    r E  L b ≤ 0,124 − 0,0759  1 ÷  y   M P    Fyc   (2.13) Trong đó: - Lb: Chiều dài không được giằng (mm) - ry: Bán kính hồi chuyển nhỏ nhất của tiết diện thép đối với trục thẳng... đi bộ 2.2.2.2.1 Mômen do hoạt tải gây ra: SVTH: Bùi Lê Tiến Anh – Lớp 12X3B Trang 18 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo - Ta thấy hệ số phân bố ngang của hoạt tải bao gồm HL-93 và người đi bộ ở dầm biên lớn hơn so với dầm giữa nên ta dùng các hệ số này để tính toán - Ta thấy tiến hành tính toán nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện L/8, 3L/8, L/4 và L/2 của dầm chủ a... 12X3B Trang 19 Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo = 1,0.{0,757.1,00.[(1+0,25).630,93+ 9,3 24,119]+ 1,066 1,00 3 24,119}=843,95 kN.m b Mômen tại mặt cắt L/4: 1,2m 110 4,3m 145 110 4,3m 35 145 PL= 3(kN/m²) 5,25 1,788 2,563 2,863 3.938 HL 9,3(kN/m) d.a.h M L/4 W=41,349 21 Hình 2.10 Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt L/4 Bảng tính toán hoạt tải xe L x Tải trọng bánh 145 145 21 5,25