Trang CÔNG TRÌNH TÍNHTOÁNDẦMNGANG Thiết kế Kiểm tra Chủ nhiệm SỐ LIỆU CHUNG - Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05 - Hoạt tải thiết kế 1.00 HL-93 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 2.1 Hệ thống dầmngang liên kết với kết cấu nhòp * Quan điểm tính toán: - Dầmngang chòu lực phức tạp Mối nối dầm dọc dầmngang có tính ngàm chặt, tính chất có phụ thuộc vào độ cứng chống xoắn dầm dọc Dầmngang làm việc dầm hai đầu ngàm chòu uốn tác dụng lực thẳng đứng - Để tínhdầmngang ta xác đònh lực từ mặt cầu truyền xuống - Theo phương ngang cầu: lấy độ tínhtoándầmngang khoảng cách từ tim đến tim hai dầm - Tínhtoándầmngang cho trường hợp bất lợi nhất, dầmngang nhòp chòu lực bất lợi dầmngang đầu nhòp, nên thiết kế ta tínhtoándầmngang bố trí nhòp - Để thiên an toàntínhtoán ta giả thiết dầmngang chòu tónh tải mặt cầu lớp phủ khoang dầmngang - Để đơn giản tínhtoán ta tínhdầmngang theo phương ngang cầu theo sơ đồ dầm giản đơn sau nhân với hệ số điều chỉnh xét đến tính liên tục dầmngang hs+= + Hệ số điều chỉnh xét đến mô men dương 0.50 hs = + Hệ số điều chỉnh xét đến mô men âm 0.70 Số TT Khẩu độ tínhtoándầmngang - Khoảng cách tim đến tim dầmngang theo phương dọc cầu - Khoảng cách tim đến tim hai dầm Ký hiệu Ldn= Sdn= Giá trò 8.18 Ký hiệu hf= tap= ttd= tpn= bdn= hdn= Giá trò 0.20 0.05 0.04 0.005 0.25 0.97 Đơn vò m m m m m m Ký hiệu f'c= c= Ec= ap= td= Giá trò 30 25 29440 22.5 24 Đơn vò Mpa kN/m3 Mpa kN/m kN/m 1.70 Đơn vò m m 2.2 Đặc trưng hình học cấu kiện thiết kế Số TT Tên gọi kích thước cấu kiện - Chiều dày mặt cầu - Chiều dày lớp bê tông Atphan - Chiều dày lớp mui luyện tạo dốc - Chiều dày lớp phòng nước - Chiều rộng dầmngang - Chiều cao dầmngang 2.3 Đặc trưng vật liệu thiết kế Số TT Tên gọi đặc trưng vật liệu dùng thiết kế - Cường độ nén quy đònh bê tông tuổi 28 ngày - Tỷ trọng bê tông - Mô đun đàn hồi bê tông - Tỷ trọng bê tông Atphan - Tỷ trọng lớp mui luyện tạo dốc Trang - Tỷ trọng lớp phòng nước - Giới hạn chảy tối thiểu quy đònh cốt thép chòu kéo - Giới hạn chảy tối thiểu quy đònh cốt thép chòu nén - Mô đun đàn hồi thép 24 300 300 200000 pn= fy= f'y= Es= kN/m3 Mpa Mpa Mpa 2.4 Hệ số tải trọng dùng thiết kế TTGH CƯỜNG ĐỘ I SỬ DỤNG DC 1.25 1.00 DW 1.5 1.00 LL 1.75 1.00 * Ghi chú: + DC: hệ số tải trọng tải trọng thân phận kết cấu thiết bò phụ phi kết cấu + DW: hệ số tải trọng tải trọng thân lớp phủ mặt cầu tiện ích công cộng + LL: hệ số tải trọng hoạt tải 2.5 Hệ số điều chỉnh tải trọng TTGH CƯỜNG ĐỘ I SỬ DỤNG D 1.00 1.00 R 1.00 1.00 I 1.00 1.00 =DRI 1.00 1.00 * Ghi chú: + : hệ số điều chỉnh tải trọng, hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, tầm quan trọng khai thác + D: hệ số liên quan đến tính dẻo ghi điều 1.3.3 22TCN 272-05 + R: hệ số liên quan đến tính dư ghi điều 1.3.4 22TCN 272-05 + I: hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác ghi điều 1.3.5 22TCN 272-05 2.6 Hệ số xe - chất tải m1= - chất tải m2= XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DẦMNGANG 3.1 Xác đònh nội lực tónh tải gây Tải trọng thân cấu kiện 1.20 1.00 Số TT Tên cấu kiện kết cấu Ký hiệu Công thức tính Giá trò chfLdn= - Tải trọng mặt cầu DCbmc= 40.90 b h = - Tải trọng dầmngang DCdn= 6.06 c dn dn aptapLdn= - Tải trọng lớp bê tông Atphan DWap= 9.20 tdttdLdn= - Tải trọng lớp mui luyện tạo dốc DWml= 7.85 DWpn= - Tải trọng lớp phòng nước pntpnLdn= 0.98 Diện tích đường ảnh hưởng mô men mặt cắt nhòp lực cắt mặt cắt gối Đơn vò kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m Số TT Diện tích đường ảnh hưởng ký hiệu - Mô men mặt cắt nhòp M= V= - Lực cắt mặt cắt gối Mô men tónh tải gây mặt cắt nhòp Số TT Mô men - Mô men tải trọng mặt cầu - Mô men tải trọng dầmngang - Mô men tải trọng lớp bê tông Atphan - Mô men tải trọng lớp mui luyện tạo dốc Ký hiệu MDCbmc= MDCdn= MDWap= MDWml= Công thức xác đònh Sdn /8 Sdn/2 Giá trò 0.361 0.85 Đơn vò - Công thức tính DCbmcM DCdnM DCapM DWmlM Giá trò 14.78 2.19 3.32 2.84 Đơn vò kNm kNm kNm kNm Trang Số TT - Mô men tải trọng lớp phòng nước Lực cắt tónh tải gây mặt cắt gối MDWpn= Lực cắt - Lực cắt tải trọng mặt cầu - Lực cắt tải trọng dầmngang - Lực cắt tải trọng lớp bê tông Atphan - Lực cắt tải trọng lớp mui luyện tạo dốc - Lực cắt tải trọng lớp phòng nước Ký hiệu VDCbmc= VDCdn= VDWap= VDWml= VDWpn= DWpnM 0.35 kNm Công thức tính DCbmcV DCdnV DCapV DWmlV DWpnV Giá trò 34.77 5.15 7.82 6.67 0.83 Đơn vò kN kN kN kN kN 3.2 Xác đònh nội lực hoạt tải gây 3.2.1 Theo phương dọc cầu Ghi chú: Nét đứt thể vò trí đặt tải xe hai trục thiết kế Số TT Tải trọng Xe tải thiết kế Vò trí 1' 2' Tung độ đường ảnh hưởng 0.47 1.00 0.47 1.00 0.85 Tải trọng Phản lực 1/2 trục Ri 72.5 34.39 72.5 72.50 17.5 8.30 55 55.00 55 46.93 Xe hai trục thiết kế Tải trọng LLlan 8.18 3.1 25.36 Phản lực xe thiết kế RLL= 115.19 kN Phản lực tải trọng RLLlan= 25.36 kN/m 3.2.2 Theo phương ngang cầu - Xét ba trường hợp đặt tải riêng biệt tính mô men sau: + Trường hợp 1: bánh xe đặt nhòp tínhtoán cho chất tải + Trường hợp 2: bánh xe đặt nhòp tínhtoán cho chất tải + Trường hợp 3: bánh xe đặt nhòp tínhtoán cho chất tải Đơn vò kN kN kN kN kN kN/m Trang - Xét hai trường hợp đặt tải riêng biệt tính lực cắt sau: + Trường hợp 1: bánh xe đặt mặt cắt gối cho chất tải + Trường hợp 2: bánh xe đặt mặt cắt gối cho chất tải Số TT Trường hợp Trường hợp Trường hợp Trường hợp - Mô men xe thiết kế - Mô men tải trọng Số TT Trường hợp Trường hợp Trường hợp - Lực cắt xe thiết kế Phản lực gối, RLL 115.19 115.19 115.19 115.19 115.19 115.19 MLL= MLLlan= Phản lực gối, RLL 115.19 115.19 115.19 115.19 VLL= Tung độ đường ảnh hưởng 0.425 0.125 0.125 58.75 10.99 Đơn vò Lực cắt VLL 115.19 115.19 33.88 Đơn vò kNm kNm kNm kNm kNm kNm kNm kNm Tung độ đường ảnh hưởng 1.000 1.000 0.294 149.07 Mô men MLL 48.96 14.40 14.40 kN kN kN kN kN Trang - Lực cắt tải trọng VLLlan= 25.87 kN 3.3 Tổ hợp nội lực theo TTGH - Công thức tổ hợp tải trọng sau: Mô men=(DCMDC+DWMDW+LL1+IM)MLL+MLLlan))hs Lực cắt=(DCVDC+DWVDW+LL1+IM)VLL+VLLlan)) Số TT TTGH CƯỜNG ĐỘ SỬ DỤNG Mô men (kNm) Mô men dương Mô men âm 89.36 125.11 53.95 75.53 Lực cắt (kN) 444.25 267.45 TÍNH THÉP VÀ BỐ TRÍ THÉP 4.1 KIỂM TRA TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP (Cốt thép chòu mô men dương) 4.1.1 Chọn cốt thép bố trí - Hệ số sức kháng dùng cho uốn kéo bê tông cốt thép - Chọn bố trí cốt thép 14 22 + Bố trí thớ dầm + Bố trí thớ dầm - Lớp bảo vệ thớ dầmtính đến trọng tâm cốt thép - Lớp bảo vệ thớ dầmtính đến trọng tâm cốt thép 4.1.2 Kiểm toán theo TTGH CĐ 4.1.2.1 Kiểm tra sức kháng uốn - Kiểm toán theo công thức: Mr=Mn=(Asfy(ds-a/2)-A'sf'y(d's-a/2))M+CĐ1 - Trong đó: =0.9 A's = 307.88 mm2 As = att= atd= 760.27 85 85 mm2 mm mm + As: diện tích cốt thép thường chòu kéo, mm2 + A's: diện tích cốt thép thường chòu nén, mm2 + ds: khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo, mm ds= 885 mm + d's: khoảng cách từ thớ chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu nén, mm d's= 85 mm + a: chiều dày khối ứng suất tương đương, mm a A s f y A s' f y' 85 f c' b w 21.29 - Xác đònh sức kháng uốn tínhtoán Mr: Mr = 173.30 KIỂM TOÁN mm kNm OK 4.1.2.2 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa - Kiểm toán theo công thức: c/de0.42 - Trong đó: + de: khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chòu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chòu kéo, mm de=ds= 885 mm + c: khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hòa, mm c=a/1= 25.47 mm + 1: hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy đònh điều 5.7.2.2 Trang 1= - Xác đònh giá trò c/de= 0.836 0.03 KIỂM TOÁN OK 4.1.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu - Kiếm toán theo công thức: Pmin0.03f'c/fy - Trong đó: + Pmin: tỷ lệ thép chòu kéo diện tích nguyên, + Xác đònh giá trò 0.03f'c/fy= 0.003 Pmin= 0.0031 KIỂM TOÁN OK 4.1.3 Kiểm toán theo TTGH SD (Kiểm tra nứt) - Các cấu kiện phải cấu tạo cho ứng suất kéo cốt thép thường TTGH SD cho: f s f sa Z d c A 1 / f y - Trong đó: + dc: chiều cao phân bê tông tính từ thớ chòu kéo tâm hay sợi đặt gần Nhằm mục đích tínhtoán phải lấy chiều dày tònh lớp bê tông bảo vệ dc không lớn 50 mm dc= 50 mm + A: diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chòu kéo bao mặt mặt cắt ngang đường thẳng song song với trục trung hòa chia cho số lượng hay sợi Nhằm mục đích tínhtoán phải lấy chiều dày tònh lớp bê tông bảo vệ không lớn 50mm A= 21250 mm2 + Z: thông số bề rộng vết nứt, N/mm Z= 30000 N/mm - Xác đònh điều kiện kiểm toán: 0.6fy= 180 Mpa fs 180 Mpa fsa= 294 Mpa - Xác đònh fs: + Hệ số quy đổi thép sang bê tông n= 6.79 + Tính đặc trưng tiết diện chuyển đổi cho mặt cắt rộng 1mm có hai lớp cốt thép Giả thiết cốt thép phía nằm vùng chòu nén so với trục trung hòa + Tổng mô men tónh trục trung hòa, ta có: 0.5bx2+nA’s(x-d’s)=nAs(ds-x) x= 168.03 mm Giả thiết + Tổng mô men quán tính tiết diện nứt chuyển đổi là: Icr=bx3/3+nAs(ds-x)2+nA's(x-d’s)2 Icr= 12258910 mm4/mm + Ứng suất kéo gây nứt thớ dầm là: + fs=n(ds-x)M SD/Icr= 85.75 Mpa KIỂM TOÁN 4.2 KIỂM TOÁN TẠI MẶT CẮT NGÀM (Cốt thép chòu mô men âm) 4.2.1 Chọn cốt thép bố trí - Hệ số sức kháng dùng cho uốn kéo bê tông cốt thép =0.9 - Chọn bố trí cốt thép As = + Bố trí thớ dầm 22 OK 760.27 mm Trang 14 A's = att= atd= + Bố trí thớ dầm - Lớp bảo vệ thớ dầmtính đến trọng tâm cốt thép - Lớp bảo vệ thớ dầmtính đến trọng tâm cốt thép 4.2.2 Kiểm toán theo TTGH CĐ 4.2.2.1 Kiểm tra sức kháng uốn - Kiểm toán theo công thức: Mr=Mn=(Asfy(ds-a/2)-A'sf'y(d's-a/2))M-CĐ1 - Trong đó: 307.88 85 85 mm2 mm mm + As: diện tích cốt thép thường chòu kéo, mm + A's: diện tích cốt thép thường chòu nén, mm + ds: khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo, mm ds= 885 mm + d's: khoảng cách từ thớ chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu nén, mm d's= 85 mm + a: chiều dày khối ứng suất tương đương, mm a A s f y A s' f y' 85 f c' b w 21.29 - Xác đònh sức kháng uốn tínhtoán Mr: Mr = 173.30 mm kNm KIỂM TOÁN OK 4.2.2.2 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa - Kiểm toán theo công thức: c/de0.42 - Trong đó: + de: khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chòu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chòu kéo, mm de=ds= 885 mm + c: khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hòa, mm c=a/1= 25.47 mm + 1: hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy đònh điều 5.7.2.2 1= 0.836 - Xác đònh giá trò c/de= 0.03 KIỂM TOÁN OK 4.2.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu - Kiếm toán theo công thức: Pmin0.03f'c/fy - Trong đó: + Pmin: tỷ lệ thép chòu kéo diện tích nguyên, + Xác đònh giá trò 0.03f'c/fy= 0.003 KIỂM TOÁN 4.2.2.4 Kiểm tra cấu kiện chòu cắt - Kiểm toán theo công thức: Vr=VnVu - Trong đó: + : hệ số sức kháng cắt, =0.9 + Vr: sức kháng cắt tính toán, kN + Vu: lực cắt tính toán, Vu= Pmin= 0.0031 OK 444.25 kN Trang + Vn: sức kháng cắt danh đònh, xác đònh trò số nhỏ Vn1=Vc+Vs+Vp Vn2=0.25f'cbvdv+Vp + Vc: sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông, kN + Vs: sức kháng cắt cốt thép chòu cắt, kN + Vp: thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu hướng lực cắt tác dụng, kN + bv: bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng nhỏ chiều cao dv, mm bv= 250 mm + dv: chiều cao chòu cắt hữu hiệu, mm dv=max(0.9de, 0.72h, ds-a/2)= 874.36 mm V c 083 Vs f c' b v d v Av f y d v (cot g cot g ) sin s - Trong đó: + s: cự ly cốt thép ngang, mm + : hệ số khả bê tông bò nứt chéo truyền lực kéo + : góc nghiêng ứng suất nén chéo (độ) + : góc nghiêng cốt thép ngang trục dọc (độ) + Av: diện tích cốt thép chòu cắt cự ly s (mm2) - Đối với mặt cắt không dự ứng lực ta xác đònh giá trò sau: = = 45 Độ = 90 Độ - Ta có: Vu= 444.25 kN < 0.1f'cbvdv= 655.77 kN - Cự ly tối đa cốt thép ngang s 600.00 mm schon= - Chọn cự ly cốt thép ngang 100.00 mm 14 = - Chọn diện tích cốt thép ngang cự ly s Av= 153.94 mm - Kiểm tra điều kiện đặt cốt thép ngang Trừ bản, đế móng cống, cốt thép ngang phải đặt Vu>0.5(Vc+Vp), kiểm tra: Vu= 444.25 kN > 0.5(Vc+Vp)= 89.44 kN Kiểm tra lượng cốt thép ngang tối thiểu - Kiểm tra lượng cốt thép ngang tối thiểu theo công thức: Av=0.083 Sqrt(f'c)bvs/fy= 37.88 mm Lượng cốt thép ngang tối thiểu bố trí đạt - Thay giá trò vào công thức ta được: Vn1=Vc+Vs+Vp= 602.54 kN Vn2=0.25f'cbvdv+Vp= 1639.42 kN Vr=Vn= - Sức kháng cắt tínhtoán là: 542.28 kN KIỂM TOÁN OK 4.2.3 Kiểm toán theo TTGH SD (Kiểm tra nứt) - Các cấu kiện phải cấu tạo cho ứng suất kéo cốt thép thường TTGH SD cho: f s f sa Z d c A 1 / f y - Trong đó: + dc: chiều cao phân bê tông tính từ thớ chòu kéo tâm hay Trang sợi đặt gần Nhằm mục đích tínhtoán phải lấy chiều dày tònh lớp bê tông bảo vệ dc không lớn 50 mm dc= 50 mm + A: diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chòu kéo bao mặt mặt cắt ngang đường thẳng song song với trục trung hòa chia cho số lượng hay sợi Nhằm mục đích tínhtoán phải lấy chiều dày tònh lớp bê tông bảo vệ không lớn 50mm A= 21250 mm + Z: thông số bề rộng vết nứt, N/mm Z= 30000 N/mm - Xác đònh điều kiện kiểm toán: 0.6fy= 180 Mpa fs 180 Mpa fsa= 294 Mpa - Xác đònh fs: + Hệ số quy đổi thép sang bê tông n= 6.79 + Tính đặc trưng tiết diện chuyển đổi cho mặt cắt rộng 1mm có hai lớp cốt thép Giả thiết cốt thép phía nằm vùng chòu nén so với trục trung hòa + Tổng mô men tónh trục trung hòa, ta có: 0.5bx2+nA’s(x-d’s)=nAs(ds-x) x= 168.03 mm Giả thiết + Tổng mô men quán tính tiết diện nứt chuyển đổi là: Icr=bx3/3+nAs(ds-x)2+nA's(x-d’s)2 Icr= 12258910 mm4/mm + Ứng suất kéo gây nứt thớ dầm là: fs=n(ds-x)M+SD/Icr= 120.05 KIỂM TOÁN KẾT LUẬN Mpa OK DẦMNGANG THIẾT KẾ ĐỦ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC ... v (cot g cot g ) sin s - Trong đó: + s: cự ly cốt thép ngang, mm + : hệ số khả bê tông bò nứt chéo truyền lực kéo + : góc nghiêng ứng suất nén chéo (độ) + : góc nghiêng cốt thép ngang. .. tối đa cốt thép ngang s 600.00 mm schon= - Chọn cự ly cốt thép ngang 100.00 mm 14 = - Chọn diện tích cốt thép ngang cự ly s Av= 153.94 mm - Kiểm tra điều kiện đặt cốt thép ngang Trừ bản, đế... đế móng cống, cốt thép ngang phải đặt Vu>0.5(Vc+Vp), kiểm tra: Vu= 444.25 kN > 0.5(Vc+Vp)= 89.44 kN Kiểm tra lượng cốt thép ngang tối thiểu - Kiểm tra lượng cốt thép ngang tối thiểu theo công