Thuyet minh CBT cot thep du ung luc

Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Chiều dài toàn dầm L=19200 - Khoảng cách đầu dầm đến tim gối a=400 - Khẩu độ tính toán Ltt=L-2a=18400 - Quy trình thiết kế 22 TCN272-05 - Tải trọng thiết kế HL93 - Mặt xe chạy B1=8800 - Lan can B2=500 - Tổng bề rộng cầu B=B1+2B2= 8800+1000=9800 - Dạng kết cấu nhịp Cầu dầm nhịp giản đơn - Dạng mặt cắt I - Vật liệu kết cấu BTCT DƯL - Công nghệ chế tạo Căng trước - Cấp bê tông dầm chủ f’c1=50 Mpa ’ - Cấp bê tông mặt cầu f c2=30 Mpa ’ - Cấp bê tông dầm ngang f c3=40 Mpa γ - Tỷ trọng bê tông kN/m3 c =25 - Loại cốt thép dự ứng lực:Tao sợi xoắn đường kính Dps=12.7 mm - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn fpu=1860 Mpa - Thép thường, G60 fu= 620 Mpa (γ ) × (γ ) × - Mô đun đàn hồi dầm Ecdam=0.043 × - Mô đun đàn hồi mặt cầu Ecban=0.043 × - Mô đun đàn hồi thép - Mô đun đàn hồi tao thép DƯL Es= 200000 Mpa Eps=197000 Mpa mm mm mm f c'1 =38007 Mpa f c'2 = 29440 Mpa c c mm mm mm THIẾT KẾ CẤU TẠO 2.1 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu - Số lượng dầm chủ Nb= dầm - Khoảng cách hai dầm chủ S= 2000 mm - Phần cánh hẫng Sk= 900 mm - Số lượng dầm ngang Nn= 12 dầm (Bố trí dầm ngang vị trí mặt cắt đầu dầm vị trí nhịp) - Chiều dày mặt cầu hf= 210 mm - Lớp bê tông atphan t= 50 mm 2.2 Thiết kế dầm chủ Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép - Chiều cao dầm I - Chiều cao bầu - Chiều cao vút - Chiều cao sườn dầm - Chiều cao vút - Chiều cao cánh - Chiều rộng bầu - Chiều rộng sườn dầm - Chiều rộng cánh dầm - Chiều rộng vút - Chiều cao cánh Hướng dẫn: Phạm Minh Trí H= h1= h2= h3= h4= h5= b1= b2= b3= b4= b5= b6= 1150 180 190 485 115 120 554 180 400 200 187 110 mm mm mm mm mm mm;h6= mm mm mm mm mm mm 60 mm 2.3 Bố trí chung Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí HỆ SỐ TÍNH TOÁN 3.1 Hệ số tải trọng γ DC γ DW γ LL TTGH Cường độ 1.25 1.5 1.75 Sử dụng 1 3.2 Hệ số điều chỉnh tải trọng *Hệ số điều chỉnh TTGH CĐ1 - Tính dẻo: cho thiết kế thong thường chi tiết theo 22TCN272-05 ηD = - Tính dư thừa: cho mức dư thông thường ηR = - Tầm quan trọng cho cầu điển hình ηI = η = ηD ηR ηI = → Hệ số điều chỉnh tải trọng η = ηD ηR ηI = * Hệ số điều chỉnh TTGH SD 3.3 Hệ số - Số xe thiết kế: - Hệ số làn m=1.2 m=1 3.4 Lực xung kích IM IM =25% TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 4.1 Xác định chiều dày mặt cầu 1.2 * ( S + 3000) 1.2 * ( 2000 + 3000) = = 200mm 30 30 hf ≥ 175mm hf= Từ (1), (2) Chọn hf= 210 (1) (2) mm 4.2 Xác định mô men cho mặt cầu phía 4.2.1 Xác định mô men tĩnh tải gây - Tĩnh tải mặt cầu DCbmc=hf x γ c =0.21*25=5.25 Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa kN/m2 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí - Tĩnh tải lớp phủ DWlp=t x γ c =0.05*25=1.25 - Mô men tĩnh tải BMC gây MDCbmc=DCbmcl2/10= 5.25*22/10=2.1 kNm/m - Mô men tĩnh tải lớp phủ gây MDWlp= DClpl2/10=1.25*22/10=0.5 kNm/m Áp dụng phương pháp tính gần D Cbmc kN/m2 DWl p 4.2.2 Xác định mô men hoạt tải gây 4.2.2.1 Mô men dương hoạt tải gây E+=660+0.55S=660+0.55*2000=1760 mm p 145 P+= × (b + h ) × E + = × (0.51 + 0.21) × 1.760 = 57.21 kN/m2 f Trong đó: P=145 kN hf=210mm b=510 mm b+ hf=510+210=720 mm=0.72 m 4.2.2.1.1 Trường hợp xe thiết kế * Có trục bánh xe dãy tính toán - Diện tích đường ảnh hưởng y1=0.32m ; y2=0.5 m ; y3=0.32 m ω =(0.32+0.5)*0.72/4*2=0.2952 m2 - Mô men dương MLLtruck1+=P+x ω =57.21*0.2952=16.89 kNm/m 2m y3=0.32m y2=0.5m y1=0.32m 1m 0.72m * Có hai trục bánh xe dãy tính toán Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí - Diện tích đường ảnh hưởng y1= y2=0.23m ω =0.23*0.46/2*2=0.1058 m2 - Mô men dương MLLtruck2+=P+x ω =57.21*0.1058=6.0523 kNm/m 2m 1.8m y2=0.23m 1m y3=0.58m 0.72m y1=0.23m 0.72m 4.2.2.1.2 Trường hợp hai xe thiết kế - Diện tích đường ảnh hưởng y1=0.02 m ; y2=0.38 m ω =(0.02+0.38)*0.72/2*2=0.288 m2 - Mô men dương MLLtruck3+=P+x ω =57.21*0.288=16.4765 kNm/m 2m 1.2m 1m y1=0.02m y2=0.38m 0.72m y3=0.58m 0.72m 4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men dương hoạt tải nhịp MLLtruck+=0.7Max(m1MLLtruck1+, m1MLLtruck2+, m2MLLtruck3) - Trường hợp xe thiết kế * Có trục bánh xe dãy tính toán m.MLLtruck1+=1.2*16.89=20.268 kNm/m * Có hai trục bánh xe dãy tính toán m.MLLtruck2+=1.2*6.0523=7.263 kNm/m - Trường hợp hai xe thiết kế Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí m.MLLtruck3+=1*16.4765=16.4765 kNm/m Kết luận: ta có mô men dương nhịp MLLtruck+=0.7Max(20.268,7.263,16.4765)=14.19 kNm/m 4.2.2.2 Mô men âm hoạt tải gây E-=1220+0.25S=1220+0.25*2000=1720 p 145 P-= × (b + h ) × E − = × (0.51 + 0.21) × 1.720 = 58.54 f mm kN/m2 Trong đó: P=145 kN hf=210mm b=510 mm b+ hf=510+210=720 mm=0.72 m 4.2.2.1.1 Trường hợp xe thiết kế * Có trục bánh xe dãy tính toán - Diện tích đường ảnh hưởng y1=0.32m ; y2=0.5 m ; y3=0.32 m ω =(0.32+0.5)*0.72/4*2=0.2952 m2 - Mô men âm MLLtruck1-=P-x ω =58.54*0.2952=17.28 kNm/m 2m y3=0.32m y2=0.5m y1=0.32m 1m 0.72m * Có hai trục bánh xe dãy tính toán - Diện tích đường ảnh hưởng y1= y2=0.23m ω =0.23*0.46/2*2=0.1058 m2 - Mô men âm MLLtruck2-=P-x ω =58.54*0.1058=6.1935 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 2m 1.8m 0.72m y2=0.23m 1m y1=0.23m y3=0.58m 0.72m 4.2.2.1.2 Trường hợp hai xe thiết kế - Diện tích đường ảnh hưởng y1=0.02 m ; y2=0.38 m ω =(0.02+0.38)*0.72/2*2=0.288 m2 - Mô men âm MLLtruck3-=P-x ω =58.54*0.288=16.86 kNm/m 2m 1.2m 1m y1=0.02m y2=0.38m 0.72m y3=0.58m 0.72m 4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men âm hoạt tải gối dầm MLLtruck-=0.7Max(m1MLLtruck1-,m1MLLtruck2-,m2MLLtruck3-) - Trường hợp xe thiết kế * Có trục bánh xe dãy tính toán m.MLLtruck1-=1.2*17.28=20.736 kNm/m * Có hai trục bánh xe dãy tính toán m.MLLtruck2-=1.2*6.1935=7.4322 kNm/m - Trường hợp hai xe thiết kế m.MLLtruck3-=1*16.86=16.86 kNm/m Kết luận: ta có mô men âm gối dầm MLLtruck-=0.7Max(20.736,7.4322,16.86)=14.515 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 500 100 350 100150 610 4.3 Xác định mô men cho hẫng 4.3.1 Mô men tĩnh tải - Tĩnh tải mặt cầu DCbmc=hf x γ c = 5.25 kN/ m2 - Tĩnh tải lớp phủ DWlp= 1.25 kN/m2 - Tĩnh tải lan can DClc= 0.5*0.35*25= 4.375 kN/m DWlp DCl c DCbm c - Mô men tĩnh tải mặt cầu gây MDCbmc= DCbmc.lbmc2/2=5.25*0.92/2=2.126 kNm/m - Mô men lớp phủ mặt cầu gây MDClp= DClp.llp2/2=1.25*0.42/2=0.1 kNm/m - Mô men tĩnh tải lan can gây MDClc=DClcxllc=4.375*0.65=2.843 kNm/m 4.3.2 Mô men hoạt tải gây - Mô men hoạt tải gây E=1140+0.833X=1140+0.833*100=1223.3 mm p 145 P= × (b + h ) × E − = × (0.51 + 0.21) × 1.2233 = 82.32 kN/m2 f MLLtruck=P.lLL2/2=82.32*0.462/2=8.71 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí LLTruck 460 360 100 900 4.4 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn cường độ 4.4.1 Mô men dương nhịp tác dụng lên BMC phía M+=η ( γ DC MDCbmc+ γ DW MDWlp+ γ LL (1+IM)MLLtruck+) =1.25*2.1+1.5*0.5+1.75*(1+0.25)*14.19=34.42 kNm/m 4.4.2 Mô men âm gối BMC phía M-=η ( γ DC MDCbmc+ γ DW MDWlp+ γ LL (1+IM) MLLtruck-) =1.25*2.1+1.5*0.5+1.75*(1+0.25)*14.515=35.13 kNm/m 4.4.3 Mô men tác dụng lên hẫng Mhang=η ( γ DC (MDCbmc+ MDClc )+ γ DW MDWlp+ γ LL (1+IM)MLLtruck) =1.25*(2.126+2.843)+1.5*0.1+1.75*(1+0.25)*8.71=26.8 kNm/m Bảng kết theo TTGH CĐ1: Mô men Kết + M 34.42 kNm/m M 35.13 kNm/m Mhang 25.41 kNm/m 4.5 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn sử dụng 4.5.1 Mô men dương nhịp tác dụng lên BMC phía M+= η ( γ DC MDCbmc+ γ DW MDWlp+ γ LL (1+IM)MLLtruck+) =1*2.1+1*0.5+1*(1+0.25)*14.19=20.34 kNm/m 4.5.2 Mô men âm gối BMC phía M-=η ( γ DC MDCbmc+ γ DW MDWlp+ γ LL (1+IM) MLLtruck-) =1*2.1+1*0.5+1*(1+0.25)*14.515=20.74 kNm/m 4.5.3 Mô men tác dụng lên hẫng Mhang=η ( γ DC (MDCbmc+ MDClc )+ γ DW MDWlp+ γ LL (1+IM)MLLtruck) =1*2.126+1*0.1+1*2.843+1*(1+0.25)*8.71=16.75 kNm/m Bảng kết theo TTGH SD: Mô men Kết + M 20.34 kNm/m M 20.74 kNm/m Mhang 15.86 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 4.6 Xác định lực cắt cho BMC 4.6.1 Xác định lực cắt cho BMC phía 4.6.1.1 Lực cắt tĩnh tải gây - Diện tích đường ảnh hưởng ω =1/2*1*2=1 m2 - Lực cắt BMC gây VDCbmc=DCbmc ω =5.25*1=5.25 kN - Lực cắt lớp phủ gây VDWlp=DWlp ω =1.25*1=1.25 kN 4.6.1.2 Lực cắt hoạt tải gây 4.6.1.2.1 Trường hợp cho xe thiết kế 2m 0.72m 0.2 y1=0.64 y2=0.1 0.72m - Diện tích đường ảnh hưởng ω =1/2*(1+0.64)*0.72+1/2*0.1*0.2=0.6004 m2 - Lực cắt hoạt tải VLL1+=P+x ω =57.21*0.6004=34.35 kN VLL1-=P-x ω =58.54*0.6004=35.15 kN 4.6.1.2.2 Trường hợp cho hai xe thiết kế 2m y2=0.4 0.72m y1=0.64 1.2m y3=0.04 0.72m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 10 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép MDCdam(kNm) f cgp (Mpa) ∆f pES (Mpa) Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 9.75 92.03 9.72 177.61 12.21 304.47 13.4 380.6 14.83 405.96 14.64 59.24 59.05 74.21 81.42 90.09 88.97 6.7.2 Mất mát ứng suất co ngót (TCN 5.9.5.4.2) - Với cấu kiện kéo trước: ∆f pSR = (117 − 1.03H ) = 117 − 1.03 × 80 = 34.6 Mpa - Trong đó: H độ ẩm tương đối môi trường, lấy trung bình hàng năm(%) H=80% 6.7.3 Mất mát ứng suất từ biến bê tông (TCN 5.9.5.4.3) - Mất mát dự ứng suất từ biến bê tông lấy bằng: ∆f pCR = 12 f cgp − ∆f cdp Trong đó: f cgp ứng suất bê tông trọng tâm thép dự ứng lực lúc truyền lực, Mpa ∆f cdp thay đổi ứng suất bê tông trọng tâm thép dự ứng lực tải trọng thường xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực dự ứng lực.Mpa ∆f cdp = M DC1trong I 11 e1 + M DC 2trong I 22 e2 = ( 705.94 115.2 × 0.3722 + × 0.7336) × 10 −3 = 6.68Mpa 0.0512 0.1544 MDC1trong Do tĩnh tải tác dụng thường xuyên giai đoạn gây (không kể trọng lượng thân dầm tải trọng thân dầm tải trọng tác động vào lúc thực dự ứng lực) MDC2trong Do tĩnh tải tác dụng thường xuyên giai đoạn gây (bao gồm tải trọng lớp phủ mặt cầu: DW) e1 khoảng cách từ trọng tâm thép dự ứng lực giai đoạn đến tục trung hòa e2 khoảng cách từ trọng tâm thép dự ứng lực giai đoạn đến trục trung hòa I11 mô men quán tính qua trục trung hòa mặt cắt giai đoạn I22 mô men quán tính qua trục trung hòa mặt cắt giai đoạn ⇒ ∆f pCR = 12 f cgp − ∆f cdp =12 × 14.64-7 × 6.68=135.95 Mpa *Bảng kết tính toán cho mặt cắt lại Mặt cắt x1 x2 x3 MDC1trong (kNm) 116.53 308.85 MDC2trong (kNm) 19.02 50.4 e1(m) 0.2289 0.2493 0.2578 e2 (m) 0.5173 0.538 0.6171 ∆f cdp 0.00 0.59 1.79 (Mpa) ∆f pCR (Mpa) 116.99 112.50 134.00 Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 52 x4 529.46 86.4 0.3183 0.6788 3.71 x5 661.82 108 0.3722 0.7336 5.32 x6 705.94 115.2 0.3722 0.7336 6.68 134.80 140.65 135.95 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 6.7.4 Mất mát ứng suất tự chùng (TCN 5.9.5.4.4) 6.7.4.1 Mất mát ứng suất tự chùng lúc truyền lực Trong phận kéo trước, mát tự chùng thép dự ứng lực, tạo ứng suất ban đầu vượt 0.5fpu Đối với tao thép tự chùng thấp: ∆ fpR1 =  log( 24.0t )  f pj − 0.55 f pj  40  f py  Trong đó: t thời gian tính ngày từ lúc tạo ứng suất đến lúc truyền lực, t=3 ngày fpj ứng suất ban đầu bó thép vào cuối lúc kéo fpj=0.7fpu=1302 Mpa fpy cường độ chảy quy định thép dự ứng lực fpy=0.9fpu=1674 Mpa ⇒ ∆ fpR1 = log( 72 ) 1302  − 0.551302 = 13.77 Mpa  40 1674  6.7.4.2 Mất mát ứng suất tự chùng sau truyền lực - Đối với tao thép dự ứng lực có tự chùng thấp: ∆f pR = 0.3 × (138 − 0.4∆f pES − 0.2(∆f pSR + ∆f pCR )) = 20.49 Mpa Mpa Mặt cắt x2 25.49 x3 22.38 x4 21.47 x5 20.07 x6 20.49 6.7.5 Tổng mát ứng suất là: Mặt cắt x1 x2 ∆f pT (Mpa) 249.78 245.41 x3 278.95 x4 286.06 x5 299.19 x6 293.78 ∆f pR x1 25.2 TÍNH DUYỆT DẦM *Quy ước: ứng suất nén mang dấu dương (+), ứng suất kéo mang dấu âm (-) 7.1 Tính duyệt theo trạng thái giới hạn sử dụng 7.1.1 Kiểm tra giai đoạn thi công (Lúc căng cáp dự ứng lực) Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 53 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí Tải trọng tác dụng gồm: trọng lượng thân dầm, lực căng (chỉ xét mát dự ứng lực tức thời lúc truyền lực) Tính cho mặt cắt nhịp:x6 Công thức: 28 Ft = ∑ f pti A psi cos α i =1 Trong đó: f pt = f pj − ∆f pR1 = 1302-13.77=1288.23 Mpa fpj=0.7fpu=1302 Mpa α = ⇒ cos α = 38 -3 ⇒ Ft = ∑ f pti A psi cos α =1288.23x10 x2.764x10 =3560.67 kN i =1 * Ứng suất thớ (TCN5.9.4.1.1) M DC1damtrong Ft Ft e1 + y1d − y1d A1 I 11 I 11 3560.67 3560.67 × 0.3722 405.96 fd = ( + × 0.4862 − × 0.4862) × 10 −3 = 18.44 Mpa 0.3668 0.0512 0.0512 ' 0.6 f ci' = 0.6 × 0.75 × f cdam = 0.6 × 0.75 × 50 = 22.5Mpa fd = Kiếm tra : f d = 18.44Mpa < 0.6 f ci' = 22.5Mpa ⇒ ĐẠT Bảng kết mặt cắt lại: Mặt cắt x1 x2 Ft (kN) 3424.47 3424.47 f d (Mpa) 14.75 14.08 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT x3 3424.47 16.24 ĐẠT x4 3424.47 16.92 ĐẠT x5 3560.67 18.68 ĐẠT x6 3560.67 18.44 ĐẠT * Ứng suất thớ dầm (TCN 5.9.4.1.2) Tính cho mặt cắt nhịp Công thức: 28 Ft = ∑ f pti A psi cos α i =1 Trong đó: f pt = f pj − ∆f pR1 = 1302-13.77=1288.23 Mpa fpj=0.7fpu=1302 Mpa α = ⇒ cos α = 38 -3 ⇒ Ft = ∑ f pti A psi cos α =1288.23x10 x2.764x10 =3560.67 kN i =1 * Ứng suất thớ ft = M DC1damtrong Ft Ft e1 − y1t + y1t A1 I 11 I 11 Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 54 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép ft = ( Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 3560.67 3560.67 × 0.3722 405.96 − × 0.6638 + × 0.6638) × 10 −3 = −2.21Mpa 0.3668 0.0512 0.0512 ' = −3.55Mpa - − 0.58 f cidam ' = −3.55Mpa ⇒ ĐẠT Kiếm tra : f t = −2.21Mpa > −0.58 f cidam Bảng kết tính cho mặt cắt lại Mặt cắt x1 x2 x3 Ft (kN) 3424.47 3424.47 3424.47 f t (Mpa) -2.52 -1.73 0.057 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT ĐẠT x4 3424.47 -0.94 ĐẠT x5 3560.67 -2.54 ĐẠT x6 3560.67 -2.21 ĐẠT 7.1.2 Kiểm tra dầm giai đoạn khai thác 7.1.2.1 Do tổng lực dự ứng lực tải trọng thường xuyên *Kiểm tra điểm A: ứng suất thớ (TCN 5.9.4.2.1) Tính toán cho mặt cắt nhịp:x6 fA = M DC y 2t I 22 Trong đó: MDC2 mô men tĩnh tải giai đoạn gây ra, MDC2=115.2 kNm I22 mô men quán tính qua trục trung hòa mặt cắt liên hợp giai đoạn 2, I22=0.1544m4 y2t khoảng cách từ trục trung hòa đến mép mặt cầu, y2t=0.5124m 115.2 × 0.5124 = 0.38Mpa 0.1544 ' = 0.45 × 30 = 13.5Mpa ⇒ ĐẠT Kiểm tra theo điều kiện: f A = 0.38Mpa ≤ 0.45 f cban ⇒ fA = Tính cho mặt cắt lại: Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 55 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Mặt cắt f A (Mpa) Kiểm tra x1 ĐẠT Hướng dẫn: Phạm Minh Trí x2 0.064 ĐẠT x3 0.17 ĐẠT x4 0.29 ĐẠT x5 0.36 ĐẠT x6 0.38 ĐẠT * Kiểm tra điểm B: ứng suất thớ dầm (TCN 5.9.4.2.1) Ứng suất thớ dầm tĩnh tải giai đoạn 1, tĩnh tải giai đoạn tổng lực dự ứng lực Tính toán cho mặt cắt nhịp:x6 fB = F pe A1 − F pe e1 I 11 y1t + M DC1 M y1t + DC y 2t I 11 I 22 Trong đó: 28 F pe = ∑ f pe A ps cos α (Tổng lực dự ứng lực) i =1 f pe = f pj − ∆f pT = 1302 − 293.78 = 1008.22Mpa , ứng suất cốt thép dự ứng lực sau mát toàn ứng suất f pe = 1008.22 Mpa ≤ 0.8 f py = 1339.2 Mpa ⇒ ĐẠT ⇒ F pe = 1008.22x2.764=2786.72 kN MDC1 mô men tĩnh tải giai đoạn gây ra: MDC1=1111.9 kNm MDC2 mô men tĩnh tải giai đoạn gây ra: MDC2=115.2 kNm ⇒ fB = 2786.72 2786.72 × 0.3722 1111.9 115.2 − × 0.6638 + × 0.6638 + × 0.5124 = 8.95Mpa 0.3668 0.0512 0.0512 0.1544 ' Kiểm tra theo điều kiện: f B = 8.95Mpa ≤ 0.45 f cdam = 22.5Mpa ⇒ ĐẠT Tính cho mặt cắt lại: Mặt cắt x1 x2 x3 x4 x5 x6 Fpe (kN) 2782.1 2782.1 2782.1 2782.1 2786.72 2786.72 f B (Mpa) -2.04 0.17 4.72 7.20 8.02 8.95 Kiếm toán ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 7.1.2.2 Do hoạt tải cộng với 1/2 (Tổng lực dự ứng lực hữu hiệu tải trọng thường xuyên) *Kiểm tra điểm A:Ứng suất thới (TCN 5.9.4.2.1) fA = / × M DC + M LL I 22 Trong đó: MDC2 mô men tĩnh tải giai đoạn MDC2=115.2 kNm MLL mô men hoạt tải HL93: M MLL= mg damtrong ((1 + IM ) M LLtruck + M LLlan ) =1347.76 kNm / × 115.2 + 1347.76 ⇒ fA = ( × 0.5124) × 10 − = 4.66 Mpa 0.1544 Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 56 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí ' Kiểm tra theo điều kiện: f A = 4.66 Mpa ≤ 0.4 f cban = 0.4 × 30 = 12 Mpa ⇒ ĐẠT Tính cho mặt cắt lại: Mặt cắt x1 x2 MLL kNm 243.78 f A Mpa 0.86 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT x3 639.10 2.23 ĐẠT x4 1063.4 3.69 ĐẠT x5 1294.55 4.48 ĐẠT x6 1347.76 4.66 ĐẠT *Kiểm tra điểm B: Ứng suất thớ dầm (TCN 5.9.4.2.1)  M M M  F pe F pe e1  − y1t + DC1 y1t + DC y 2t  + LL y 2t  A1 I 11 I 11 I 22  I 22 1347.76 ⇒ f B = × 8.95 + × 0.5124 × 10 −3 = 9.01Mpa 0.1544 ' Kiểm tra theo điều kiện: f B = 9.01Mpa ≤ 0.4 f cdam = 0.4 × 50 = 20 Mpa ⇒ ĐẠT fB = Tính cho mặt cắt lại: Mặt cắt x1 x2 f B Mpa -1.02 0.91 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT x3 4.50 ĐẠT x4 7.15 ĐẠT x5 8.30 ĐẠT x6 9.01 ĐẠT * Kiểm tra điểm C: Ứng suất thớ dầm (TCN 5.9.4.2.2)  M M M  F pe F pe e1  + y1t − DC1 y1t − DC y 2t  − LL y 2t  A1 I 11 I 11 I 22  I 22 2786.72 2786.72 × 0.3722 1111.9 115.2 f C = (1 / 2( + × 0.6638 − × 0.6638 − × 0.5124) − 0.3668 0.0512 0.0512 0.1544 1347.76 ( × 0.5124)) × 10 −3 = -1.35 Mpa 0.1544 fC = ' = −0.5 50 = −3.53Mpa ⇒ ĐẠT Kiểm tra theo điều kiện: f C = −1.35Mpa − 0.5 f cdam Tính cho mặt cắt lại: Mặt cắt x1 x2 f B Mpa 6.6 4.67 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT x3 3.08 ĐẠT x4 0.44 ĐẠT x5 -0.07 ĐẠT x6 -1.35 ĐẠT 7.2 Tính duyệt theo trạng thái giới hạn cường độ 7.2.1 Tính duyệt theo mô men uốn *Tính cho mặt cắt đại diện nhịp: x6 - Ứng suất trung bình cáp dự ứng lực: Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 57 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép f ps = f pu (1 − k Hướng dẫn: Phạm Minh Trí c 57.43 ) = 1860(1 − 0.28 ) = 1836Mpa (TCN 5.7.3.1.1-1) dp 1246 Trong đó: k = 2(1.04 − f py f pu ) (TCN 5.7.3.1.1.-2) Trong đó: f py =0.9 f pu ⇒ k = 2(1.04 − 0.9) = 0.28 c= A ps f pu + As f y − As' f s' − 0.85β f c' (b − bw )h f f pu (TCN 5.7.3.1.1.4) 0.85 f c' β 1bw + kA ps dp Trong đó: c khoảng cách từ trục trung hòa đến mép chịu nén ' f cdam − 28 × 0.05 = 0.693 (TCN 5.7.2.2) Giả thiết cốt thép thường chịu kéo chịu nén không, As , As' = 0.0 Giả thiết trục trung hòa qua dầm liên hợp: b- bw =0 A ps f pu ⇒c= f pu ' 0.85 f cdam β1bw + kA ps dp β hệ số quy đổi hình khối ứng suất, β1 = 0.85 − bw chiều rộng bụng, bw =3m A ps diện tích thép dự ứng lực, A ps = 2.764 × 10 −3 m f pu cường độ chịu kéo, f pu = 1860 Mpa d p = d e = 1.246m , khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực ⇒c= 2.764 × 10 × 1860 = 57.43mm < 210mm 1860 0.85 × 50 × 0.693 × 3000 + 0.28 × 2.764 × 10 × 1246 a chiều dày khối ứng suất tương đương, a = β 1c = 39.8mm (TCN 5.7.2.2) ⇒ Trục trung hòa qua cánh dầm, tính cho tiết diện hình chữ nhật; Kiểm toán theo điều kiện: φM n ≥ min(1.2M cr ;1.33M uSD ) (TCN 5.7.3.3.2) a 0.0398    M n = A ps f ps  d p −  = 2.764 × 10 −3 × 1836 × 10 1.246 −  = 6223.24kNm 2    ⇒ φM n = 6223.24kNm Trong φ = 1.0 hệ số sức kháng Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 58 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí Tính ứng suất kháng nứt thớ dầm : Mcr ' = 0.63 50 = 4.45Mpa Cường độ chịu kéo uốn: f r = 0.63 f cdam Ứng suất thớ dầm: f C = −1.35Mpa Để nứt ta phải tác dụng ứng suất phụ thêm là: ∆ f = f r − f C = 4.45 − 1.35 = 3.1Mpa Mô men phụ thêm là: ∆ M = ∆ f I 22 y2d =( 3.1 × 0.1544 ) × 10 = 564.7 kNm 0.8476 Vây ứng suất kháng nứt là: M cr = M DC1dam + M DC1bmc + M DC1dn + M DC1vk + M DW + M LL + ∆ M =3139.56 kNm ⇒ 1.2 M cr = 3767.48kNm Kiểm tra điều kiện: φM n = 6222.1kNm ≥ min(1.33M uSD ;1.2 M cr ) = 3767.48kNm ⇒ ĐẠT Tính cho mặt cắt lại: Mặt cắt x1 x2 x3 x4 x5 x6 d p (m) 1.064 1.085 1.127 1.19 1.246 1.246 f ps Mpa 1832.13 1832.66 1833.67 1835.04 1836.15 1836.15 φM n (kNm) 5288.19 5396.07 5611.84 5935.52 6223.24 6223.24 1.33M uSD (kNm) 575.45 1429.49 2416.30 2983.47 3147.15 2633.09 2742.32 3027.88 3439.59 3891.04 3767.48 1.2 M cr (kNm) 575.45 1429.49 2416.30 2983.47 3147.15 Min( 1.33M uSD kNm ;1.2 M cr ) Kiểm tra ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Kiểm tra hàm lượng cốt thép dự ứng lực tối đa: Điều kiện kiểm toán: Mặt cắt c de c de Kiểm tra c ≤ 0.42 ( (TCN 5.7.3.3.1) de x1 0.05694 1.064 x2 0.05696 1.085 x3 0.05699 1.127 x4 0.05703 1.19 x5 0.05706 1.246 x6 0.05706 1.246 0.0535 0.0525 0.05057 0.04792 0.0458 0.0458 ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 7.2.2 Tính duyệt theo lực cắt Kiểm toán dầm theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3) * Tính cho mặt cắt x6, mặt cắt giưa nhịp Kiểm toán theo công thức: Vu ≤ ϕVn (TCN5.8.2.1) Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 59 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí Trong đó: Vu lực cắt tính toán=208.16 kN ϕ hệ số sức kháng cắt lấy ϕ =1.0 theo điều 5.5.4.2.1 TCN Vn sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3 TCN - Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định trị số nhỏ của: Vn1=Vc+Vs+Vp (TCN 5.8.3.3-1) ’ Vn2=0.25f cbvdv+Vp (TCN 5.8.3.3-2) Trong đó: Vc sức kháng cắt danh định ứng suất kéo bê tông Vs sức kháng cắt cốt thép thường chịu cắt Vp sức kháng cắt thép dự ứng lực chịu cắt bv bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng nhỏ chiều cao dv dv chiều cao chịu cắt hữu hiệu, lấy chiều cự ly đo thẳng góc với trục trung hòa hợp lực chịu kéo hợp lực chịu nén uốn ' bv d v Vc=0.083 β f cdam (TCN 5.8.3.3-3) Av f y d v (cot gθ + cot gα ) sin α Vs= (TCN 5.8.3.3-4) s bv=180mm Bỏ qua cốt thép thường chịu kéo: dv= max(0.9de;0.72h;1246)=max(0.9x1246;0.72x1360;1246)=1246 mm Dùng hình tra tiêu chuẩn: - Ứng suất bê tông phải xác định theo: Vu − ϕV p 208.16 v= =( ) × 10 −3 = 0.928Mpa ⇒ v/f’cdam=0.928/50=0.019 ϕbv d v 1.0 x 0.18 x1.246 Trong Vp =0 mặt cắt nhịp x6 - Ứng biến cốt thép phía chịu kéo uốn cấu kiện phải xác định theo (TCN5.8.3.4) Mu + 0.5Vu cot gθ − A ps f p dv εx = ≤ 0.02 (TCN 5.8.3.4.2.2) E s As + E p A ps Trong đó: As diện tích cốt thép không dự ứng lực phía chịu kéo uốn cấu kiện , bỏ qua cốt thép thường As =0.0 mm2 A ps diện tích cốt thép dự ứng lực, mặt cắt nhịp A ps =2.764x10-3 m2 f p Ứng suất thép dự ứng lực ứng suất bê tông xung quanh không Tính f p f p = f pe − F pe A2 × Ep E cdam = 1008.22 − ( 2786.72 197000 × ) × 10 −3 = 987.36Mpa 0.6923 38007 Thay vào công thức ta được: Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 60 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 3921.36 + 0.5 × 208.16 × cot g 27 − 2.764 × 987.36 246 εx = = 0.0011 ≤ 0.002 197000 × 2.764 Tra hình 5.8.3.4.2.1 TCN ta có: β = 2.3 θ = 27 α góc nghiêng cốt thép ngang dọc trục 900 Ta có: 0.1 f c' bv d v =0.1x50x103 x0.18x1.246=1121.4 kN ' bv d v =1121.4 kN Vu=208.16 kN