Thuyet minh CBT cot thep du ung luc

Trong đó:Vu là lực cắt tính toán ϕ là hệ số sức kháng cắt lấy ϕ=0.9 theo điều 5.5.4.2.1 Vn là sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3 - Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định bằ

Trang 1

THIẾT KẾ MÔN HỌC

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ

- Loại cốt thép dự ứng lực:Tao 7 sợi xoắn đường kính Dps=12.7 mm

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn fpu=1860 Mpa

- Mô đun đàn hồi của thép Es= 200000 Mpa

- Mô đun đàn hồi của tao thép DƯL Eps=197000 Mpa

2 THIẾT KẾ CẤU TẠO

2.1 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu

- Khoảng cách giữa hai dầm chủ S= 2000 mm

(Bố trí dầm ngang tại các vị trí mặt cắt đầu dầm và vị trí giữa nhịp)

- Chiều dày của bản mặt cầu hf= 210 mm

2.2 Thiết kế dầm chủ

Trang 2

- Chiều cao dầm I H= 1150 mm

- Chiều cao bầu dưới h1= 180 mm

- Chiều cao vút dưới h2= 190 mm

- Chiều cao sườn dầm h3= 485 mm

- Chiều cao vút trên h4= 115 mm

- Chiều cao cánh trên h5= 120 mm;h6= 60 mm

- Chiều rộng bầu dưới b1= 554 mm

Trang 3

*2.130

)3000(

*2

4.2 Xác định mô men cho bản mặt cầu phía trong

4.2.1 Xác định mô men do tĩnh tải gây ra

- Tĩnh tải bản mặt cầu DCbmc=hf xγc=0.21*25=5.25 kN/m2

Trang 4

4.2.2 Xác định mô men do hoạt tải gây ra

4.2.2.1 Mô men dương do hoạt tải gây ra

E+=660+0.55S=660+0.55*2000=1760 mm

×+

×

=

×+

145)

* Có một trục bánh xe trên dãy tính toán

- Diện tích đường ảnh hưởng

Trang 5

2m

4.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế

4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men dương do hoạt tải giữa nhịp

MLLtruck+=0.7Max(m1MLLtruck1+, m1MLLtruck2+, m2MLLtruck3)

Trang 6

=

×+

145)

* Có một trục bánh xe trên dãy tính toán

* Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán

y1= y2=0.23m

ω=0.23*0.46/2*2=0.1058 m2

- Mô men âm

MLLtruck2-=P-xω=58.54*0.1058=6.1935 kNm/m

Trang 7

4.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế

4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men âm do hoạt tải tại các gối của các dầm trong

MLLtruck-=0.7Max(m1MLLtruck1-,m1MLLtruck2-,m2MLLtruck3-)

Trang 8

4.3 Xác định mô men cho bản hẫng

4.3.1 Mô men do tĩnh tải

4.3.2 Mô men do hoạt tải gây ra

- Mô men do hoạt tải gây ra

E=1140+0.833X=1140+0.833*100=1223.3 mm

×+

×

=

×+

145)

Trang 9

360 100

LL Truck 460

900

4.4 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn cường độ 1

4.4.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong

4.4.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng

Mhang=η (γDC (MDCbmc+ MDClc )+ γDW MDWlp+ γLL (1+IM)MLLtruck)

4.5.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong

4.5.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng

Mhang=η (γDC (MDCbmc+ MDClc )+ γDW MDWlp+ γLL (1+IM)MLLtruck)

Trang 10

4.6.1.2 Lực cắt do hoạt tải gây ra

4.6.1.2.1 Trường hợp cho 1 làn xe thiết kế

Trang 11

ω=1/2*(1+0.64)*0.72+1/2*(0.4+0.04)*0.72=0.7488 m2

- Lực cắt do hoạt tải

VLL2+= P+xω=57.21*0.7488=42.84 kN

VLL2-= P-xω=58.54*0.7488=43.83 kN

4.6.1.2.3 Lực cắt do hoạt tải gây ra

VLLtruck+=Max(1.2 VLL1+,1 VLL2+)=Max(1.2*34.35,1*42.84)=42.84 kN

VLLtruck-=Max(1.2 VLL1-,1 VLL2-)=Max(1.2*35.15,1*43.83)=43.83 kN

Trang 12

jd f

- Dùng thép Grade60 có fy= 420 Mpa , fu=620 Mpa

- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu nén thớ trên BMC: atren= 60mm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu kéo thớ dưới BMC: aduoi=25mm

4.7.2 Bố trí cốt thép chịu mô men dương cho bản mặt cầu (cho 1m bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH CĐ1

4.7.2.1 Kiểm tra sức kháng uốn (TCN 5.7.3.2.1)

- Mô men tính toán cho mô men dương của bản mặt cầu là

Mu =34.42 kNm

Trang 13

Kiểm tra: c/de=0.0151/0.178=0.085≤0.42 ĐẠT

4.7.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu (TCN 5.7.3.3.2)

- Điều kiện: ρmin ≥ 0,03 f'c /fy

- ρmin tỷ lệ thép chịu kéo và diện tích nguyên

As/hf=0.00077/0.21=3.67x10-3

- 0.03f'c /fy=0.03*30/420=2.14x10-3

⇒ ρmin =3.67x10 -3 ≥ 0,03 f'c /fy=2.14x10 -3 ĐẠT

4.7.2.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN 5.10.3)

- 22TCN272-05 cự ly các cốt thép không được vượt quá hoặc 1.5 chiều dày của BMC hoặc 450mm

Cự ly tối đa giũa các cốt thép

Smax=min(1.5hf,450)=min(1.5*210,450)=315mm

- TCN 5.10.3.1.1 đối với bê tông đúc tại chổ, cự ly tịnh giữa các thanh song song trong

một lớp không được nhỏ hơn:1.5 lần đường kính danh định của thanh hoặc 1.5 lần kích thước tối đa của cấp phối thô hoặc 38 mm

Smin=max(1.5x14;1.5x20;38)=38 mm

- Chọn 5φ14a200 ĐẠT

- Trong 1m chiều dài bản đảm bảo bố trí 5 thanh thép

4.7.2.5 Kiểm toán bản theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3.2)

Kiểm toán theo công thức: V u ≤ϕV n

Trang 14

Trong đó:

Vu là lực cắt tính toán

ϕ là hệ số sức kháng cắt lấy ϕ=0.9 theo điều 5.5.4.2.1

Vn là sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3

- Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định bằng trị số nhỏ hơn của:

bv là bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng nhỏ nhất trong chiều cao dv

dv là chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng chiều cự ly đo thảng góc vói trục trung hòa giữa hợp lực chịu kéo và hợp lực chịu nén do uốn

d f

Trang 15

4.7.3 Bố trí cốt thép chịu mô men âm cho bản mặt cầu (cho 1m bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH CĐ1

- Biểu thức để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép chịu kéo khi tính sức kháng mô men như sau

u

jd f

- Dùng thép Grade60 có fy’= 420 Mpa , fu’=620 Mpa

- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu nén

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu nén thớ trên BMC: atren=60 mm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu kéo thớ dưới BMC: aduoi=25mm

- Mô men tính toán cho mô men âm của bản mặt cầu là

Trang 16

Kiểm tra: c/de=0.0151/0.143=0.106≤0.42 ĐẠT

- Điều kiện: ρmin ≥ 0,03 f'c / fy’

As’/hf=0.00077/0.21=3.67x10-3

- 0.03f'c / fy’=0.03*30/420=2.14x10-3

⇒ ρmin =3.67x10 -3 ≥ 0,03 f'c /fy=2.14x10 -3 ĐẠT

4.7.3.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN5.10.3)

- TCN 5.10.3.2 cự ly các cốt thép không được vượt quá hoặc 1.5 chiều dày của BMC

hoặc 450mm

- Cự ly tối đa giũa các cốt thép

Smax=min(1.5hf,450)=min(1.5*210,450)=315mm

Smin=max(1.5x14;1.5x20;38)=38 mm

- Chọn 5φ14a200 ĐẠT

4.7.3.5 Kiểm toán bản theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3.3)

Trong đó:

ϕ là hệ số sức kháng cắt lấy ϕ=0.9 theo điều 5.5.4.2.1

Trang 17

dv là chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng chiều cự ly đo thảng góc vói trục trung hòa giữa hợp lực chịu kéo và hợp lực chịu nén do uốn.

d f

bv=1000mm

dv= max(0.9de;0.72h;210-25-60)=max(0.9x178;0.72x210;125)=160.2mm

Phương pháp đơn giản đối với mặt cắt không dự ứng lực: đối với các mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và có ít nhất một lượng cốt thép ngang tốithiểu quy định trong điều 5.8.2.5 hoặc khi có tổng chiều cao thấp hơn 400mm, ta có thể dùng các giá trị:

f

s b

- Mô men tính toán cho mô men của bản hẫng là

Trang 18

Kiểm tra: c/de=0.0121/0.143=0.085≤0.42 ĐẠT

- Điều kiện: ρmin ≥ 0,03 f'c /fy

As/hf=0.00061544/0.21=2.931x10-3

- 0.03f'c /fy=0.03*30/420=2.14x10-3

⇒ ρmin =2.931x10 -3 ≥ 0,03 f'c /fy=2.14x10 -3 ĐẠT

4.7.4.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN 5.10.3)

hoặc 450mm Cự ly tối đa giũa các cốt thép

Smax=min(1.5hf,450)=min(1.5*210,450)=315mm

Smin=max(1.5x14;1.5x20;38)=38 mm

- Chọn 4φ14a250 ĐẠT

4.7.4.5 Kiểm toán bản theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3)

Trong đó:

Vn1=Vc+Vs+Vp hoặc

Vn2=0.25f’

c2bvdv+Vp

Trang 19

Trong đó:

Vc là sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tông

Vs là sức kháng cắt của cốt thép chịu cắt

d f

f

s b

Trang 20

Nếu không ta tiến hành bố trí như đã tính toán cho phần bản hẫng để đảm bảo tính kinh tế.

dc không được lớn hơn 50mm

A diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được baobởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa, chia cho sốlượng của các thanh hay sợi (mm2), nhằm mục đích tính toán, phải lấy chiều dài tịnh củalớp bê tông bảo vệ không được lớn hơn 50mm

Z thống số bề rộng vết nứt

dc=aduoi+φ14/2=25+7=32mm<50mm thỏa điều kiện đặt ra

fy=420Mpa

y 1/3

c

A) (d

Z ≤

=

Trang 21

Z=23000 N/mm (đối với các cấu kiện trong môi trường khắc nghiệt và khi thiết kế theo phương ngang cầu)

4.9.1 Kiểm tra cốt thép chịu mô men dương

- Mô men dương dùng để tính ứng suất kéo trong cốt thép là:

4.9.2 kiểm tra cốt thép chịu mô men âm

- Mô men âm dùng để tính ứng suất kéo trong cốt thép là:

Trang 22

4.10 Tính toán bố trí thép phân bố (TCN 9.7.3.2)

- Cốt thép chính vuông góc với làn xe

α =3840/ S =3840/ 2000=86%>67%

- Chọn diện tích thép cấu tạo là Asct=67/100*0.00077=5.16 cm2

- chọn 5φ12a250, diện tích Asctchon=5.652 cm 2 >Asct=5.16cm 2 ĐẠT

Cốt thép phụ theo chiều dọc được đặt dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang

5.2.1 Tính mô men do hoạt tải HL93

5.2.1.1 Theo phương dọc cầu

Trang 23

4.3m 4.3m

Truck

35/2 145/2

145/2

9.4m 9.4m

Đường ảnh hưởng phản lực lên dầm ngang

5.2.1.2 Theo phương ngang cầu

- Mô men do xe ba trục thiết kế gây ra

MTruck1= y1 RTruck+ y2 RTruck=0.05*121.37*2=12.17 kNm/m

- Mô men xe ba trục dùng để tính toán là

MLLtruck=0.7max(m1MTruck1; m1MTruck2; m2Mtruck3)

=0.7max(14.604;72.821;48.548)= 50.97 kNm/m

- Mô men do tải trọng làn dùng để tính toán là

MLLlan=0.7*14.57=10.2 kNm/m

Trang 24

Mô men tại do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:

- Mô men do trọng lượng bản mặt cầu gây ra

MDCbmc= DCbmcl2/8=10.5*22/8=5.25 kNm/m

Trang 25

- Mô men do trọng lương lớp phủ

5.2.1.2.1.3 Tổ hợp mô men theo TTGH CĐ1 và TTGH SD

- MCĐ1=η(γDC(MDCbmc+ MDCdn)+ γDW MDWlp+ γLL (1+IM)MLLtruck+γLL MLLlan)

Trang 26

- Dùng thép Grade60 có fy= 420 Mpa , fu=620 Mpa

- Cấp bê tông dầm ngang có f’

c3=40 MpaThử chọn:

10 thanh thép φ20 để bố trí thớ trên

10 thanh thép φ20 để bố trí thớ dưới

10φ20⇒As= 3140 mm2=31.4 cm2

10φ20⇒As’= 3140 mm2=31.4 cm2

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu nén thớ trên DN: atren= 100mm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu kéo thớ dưới DN: aduoi=100mm

5.3.2 Kiểm toán dầm ngang theo trạng thái giới hạn CĐ1 vá sức kháng cắt

- Mô men tính toán cho dầm ngang là:

Mu=140.8 kNm

- Chọn số thanh thép

Trang 27

β =0.85-0.05(fc3’-28)/7=0.85-0.05*(40-28)/7=0.7643 (TCN 5.7.2.2)

de= ds=0.86m

Kiểm tra: c/de=0.0/0.86=0.0≤0.42 ĐẠT

- Điều kiện: ρmin ≥ 0,03 f'c3 /fy

As/hf=0.00314/0.970=3.237x10-3

- 0.03f'c3 /fy=0.03*40/420=2.857x10-3

⇒ ρmin =3.237x10 -3 ≥ 0,03 f'c3 /fy=2.857x10 -3 ĐẠT

5.3.2.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN 5.10.3.1.1)

một lớp không được nhỏ hơn:1.5 lần đường kính danh định của thanh hoặc 1.33 lần kích thước tối đa của cấp phối thô hoặc 25mm

Cự ly tối thiểu giữa các cốt thép:

Smin=max(1.5φ20,1.5x20,38)=max(30,30,38)=38

- TCN 5.10.6.3 cự ly tịnh giữa các thanh cốt thép dọc không cùng một lớp không được

vượt quá 610mm

hoặc 450mm

Trang 28

Cự ly tối đa giũa các cốt thép trong cùng một lớp

Smax=min(1.5h,450)=min(1.5*970,450)=450mm

- Chọn và bố trí thép ở vùng chịu nén và kéo: mỗi vùng 3 hàng cốt thép như hình vẽ

5.3.2.5 Kiểm toán dầm ngang theo điều kiện kháng cắt (TCN5.8.3)

Kiểm toán theo công thức: V u ≤ϕV n (TCN5.8.2.1)

Trong đó:

Vu là lực cắt tính toán=335.98 kN/m

d f

bv=200mm

dv= max(0.9de;0.72h;970-100-100)=max(0.9x858;0.72x970;770)=772.2mm

Dùng bản hoặc hình tra của tiêu chuẩn:

- Ứng suất trong bê tông phải xác định theo:

Mpa x

x d

b

V

v

v v

7722.02.09.0

98

cot5.0

≤

+

=

s s

u v

u x

A E

g V d

M

θε

02.000026.000314

.0200000

29cot98.3355.07722.0

108

x

ε

Tra hình 5.8.3.4.2.1 TCN ta có:

6

Trang 29

Tại những chổ yêu cầu có cốt thép ngang như quy định trong điều 5.8.2.4, diện tích cốt

thép không được ít hơn: (TCN 5.8.2.5)

Av=0.083

y

v c

f

s b

5.3.2.6 Chọn bố trí cốt thép đai cho dầm ngang (TCN 5.10.6)

TCN5.10.6.3 Trong các bộ phận chịu nén hoặc giằng, tất cả các thanh dọc phải được

bao quanh bởi các cốt dầm ngang tương đương với:

- Thanh No.10 cho các thanh No.32 hoặc nhỏ hơn

- Thanh No.15 cho các thanh No.36 hoặc lớn hơn

- Với thanh No.13 cho các bó thanh

Ta chọn thép φ14để bố trí cốt đai cho dầm ngang

- Cự ly giữa các cốt đai không được vượt quá hoặc kích thước nhỏ nhất của bộ phận chịu nén hoặc 300mm

sđai=min(970,300)=300mm ⇒Chọn khoảng cách giữa các cốt đai sđai=200 mm

TCN5.10.6.3 cũng quy định ở mọi phía dọc theo cốt đai không được bố trí thanh nào

xa quá ( từ tim đến tim) 610mm, tính từ thanh dọc được giữ chuyển dịch ngang đó Khi

bố trí cốt thép dọc trong dầm ngang phải thỏa đối với quy định này

TCN5.10.6.3 quy định: các cốt đai phải được bố trí sao cho mọi góc và thanh dọc đặt

xen kẽ có được điểm tựa ngang nhờ có phần bẻ góc của một cốt đai với góc cong không quá 1350

Trang 30

TCN5.10.2.1 với cốt thép ngang đã chọn như trên φ14 uốn 900 cộng đoạn kéo dài 6φ

dc không được lớn hơn 50mm

A diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được baobởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa, chia cho sốlượng của các thanh hay sợi (mm2), nhằm mục đích tính toán, phải lấy chiều dài tịnh củalớp bê tông bảo vệ không được lớn hơn 50mm

c

A) (d

Z ≤

=

Trang 31

- Ứng suất kéo của cốt thép dưới bằng

fs=n(d-x) Mu+/ Icr=6.793*(858-171) *82840/11733845=32.94 Mpa

⇒ fs=32.94 Mpa≤252 Mpa ĐẠT

6 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

6.1 Xác định hệ số phân bố ngang (TCN 4.6.2.2.2)

6.1.1 Xác định hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men

Thiết kế sơ bộ, các số hạng Kg/(Lts3) và I/j các số hạng được tính như sau:

- Khoảng cách dầm: S=2000mm

- Chiều dày bản: hf=ts=210 mm

- Diện tích tiết diện dầm: Ag=484144 mm2

- Khoảng cách giữa trọng tâm của dầm và của BMC: eg=713.2mm

- Tỷ số mô đun đàn hồi Ec=0.043 × ( ) '

3

3 0 4 0

430006

.0

=

s

g SI

momen

Lt

K L

S S

mg

4560.006.119200

20004300

200006

.0

3 0 4

0

3

2 0 6 0

2900075

.0

=

s

g MI

momen

Lt

K L

S S

mg

6145.006.119200

20002900

2000075

.0

2 0 6

0

Trang 32

Phạm vi áp dụng: thỏa ⇒ =max( ; MI )=0.6145

momen

SI momen

damtrong

mg

6.1.1.3 Hệ số phân bố cho mô men dầm ngoài cho một làn xe thiết kế

Sơ đồ tính theo phương pháp đòn bẩy

*5.0

*2.15

.02

Kết quả hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men

-6.1.2 Xác định hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

6.1.2.1 Hệ số phân bố cho lực cắt dầm trong khi một làn chất tải

760036

200036

Trang 33

107003600

2

luccat

7206.010700

20003600

20002

.0

damtrong

mg

6.1.2.3 Hệ số phân bố cho lực cắt dầm ngoài cho một làn xe thiết kế

Sơ đồ tính theo phương pháp đòn bẩy

*5.0

*2.15

.02

Kết quả hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	3,77 MB