Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil

Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil Bảng tính trụ thân cột Mathcad + Midas civil

8 Tải trọng do va xô tμu thuyền (CV)

9 Tải trọng động đất (EQ)iii tổ hợp các tải trọng tác dụng

iv mô hình hoá midas 7.01 tính toán nội lực trụ

v Kiểm toán theo các trạng thái giới hạn

Trang:-1-i giới thiệu chung

1 giới thiệu chung

Tên công trình: đường vμo ubnd phường bình trưng đông

Hạng mục kết cấu: kết cấu phần dưới

Loại hình kết cấu: Trụ thân cột bêtông cốt thép

Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 - 05

Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a := 0.3m

Chiều dμi tính toán: Ls := Lb 2 aư ⋅ = 17.4 m

Chiều cao gờ đỡ lan can: hg := 0.77m

Hình 1.1: Các kích thước cơ bản của trụ cầu

Kí hiệu Giá trị (m) Kí hiệu Giá trị (m)

Lμn thiÕt kÕ 3600 mm

HL93 - T¶i träng lμn

•

Trang:-5-ii c¸c t¶i träng t¸c dông lªn trô

DCtd Atd Lb

⋅ ⋅γcB2

Trang:-7-Trọng lượng của một đá kê gối: DCđá := G1 G2⋅ ⋅hđá⋅γc DCđá = 5.102 kN⋅

Sử dụng gối cao su có kích thước: 35x50x5cm với trọng

Tổng trọng lượng của đá kê gối vμ thớt gối sẽ lμ: DCđ_gối := DCđá DCgối+ DCđ_gối 5.302 kN= ⋅

2 hoạt tải vμ người đi bộ

2.1 hoạt tải theo phương dọc cầu xếp trên một lμn

qnd = 3 KN/m 2

1

PL t PL p

2.2 Người đi bộ theo phương dọc cầu xếp trên 1 lμn

Hình 2.4: Sơ đồ phân bố tải trọng người đi bộ theo phương dọc cầu

Trang:-11-Lực hãm xe nằm ngang cách phía trên mặt đường khoảng cách: hBR := 1.8m

Tổng giá trị lực hãm xe được tính: BR:= 0.25 nlan⋅ ⋅mlan⋅(2 145⋅ kN+35kN)

BR = 207.188 kN⋅Phản lực lên 20 gối do lực hãm xe lμ như nhau vμ được tính bằng: Hx := BRn = 10.359 kN⋅

Chiều cao lan can

Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm chắn gió của kết c ấu phần trên

KíCH T HƯớ c kết cấu hứng g ió (m)

Bề rộng mặt cầu

Chiều cao dầm vμ bề dμy lớp phủ

Chiều cao toμn bộ kết cấu phần trên

Bảng 2.7: Các thông số của kết cấu hứng gió

Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức: V = VB S⋅

Trong đó: VB : Tốc độ gió giật cơ bản VB 53m

s

:=

S: Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió S := 1.00 (22 TCN 272 - 05 3.8.1.1-1)

Từ đây xác định đ−ợc tốc độ gió thiết kế nh− sau: V := VB S⋅ V 53m

s

=

5.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình (WS) (22 TCN 272 - 05 3.8.1.2)

5.1.1 Tải trọng gió ngang (P D )

Tải trọng gió ngang PD phải đ−ợc lấy theo chiều tác dụng nằm ngang vμ đặt tại trọng tâm của các

phần diện tích thích hợp vμ đ−ợc tính theo công thức nh− sau:

PD 0.0006 V= ⋅ 2⋅At⋅Cd ≥ 1.8 At⋅ (kN)Trong đó: V: vận tốc gió thiết kế V 53m

Bảng 2.8: Tổng hợp các tải trọng gió ngang P D tác dụng lên các bộ phận

Bảng 2.9: Tổng hợp các tải trọng gió dọc tác dụng lên các bộ phận

5.1.3 Tải trọng gió ngang (P D ) với tốc độ gió 25m/s

Tải trọng gió đ−ợc tính với tốc độ gió 25m/s, xác định theo công thức:

PD 0.0006 V= ⋅ 2⋅At⋅Cd ≥ 1.8 At⋅ (kN)Trong đó: V: vận tốc gió thiết kế V 25 m

s

:=

At : diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái không có hoạt tải tác dụng

Cd :Hệ số cản quy định trong hình 3.8.1.2.1-1 22 TCN272-05

Thân trụ

Trang:-13-Bảng 2.10: Tổng hợp các tải trọng gió ngang P D với V = 25m/s tác dụng lên các bộ phận

5.1.4 Tải trọng gió dọc với tốc độ gió 25m/s

Tải trọng gió dọc lấy bằng 0.25 lần tải trọng gió ngang tương ứng

Bảng 2.9: Tổng hợp các tải trọng gió dọc tác dụng lên các bộ phận

5.2 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL)

5.2.1 Tải trọng gió ngang

Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ biểu thị bằng tải trọng phân bố có cường độ: wn 1.5kN

m

:=

Điểm đặt lực tác dụng cách mặt đường: hWL := 1.8m

Tổng tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ: WL := wn Lb⋅ WL = 27 kN⋅

Tải trọng gió ngang tác dụng lên mỗi gối: WL1:= WLn WL1 1.35 kN= ⋅

5.2.2 Tải trọng gió dọc

Tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ biểu thị bằng tải trọng phân bố có cường độ: wd 0.75kN

m

:=

Điểm đặt lực tác dụng cách mặt đường: hWL := 1.8m

Tổng tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ: WL := wd Lb⋅ WL = 13.5 kN⋅

Tải trọng gió ngang tác dụng lên mỗi gối: WL2:= WLn WL2 0.675 kN= ⋅

áp lực tĩnh của nước được giả thiết lμ tác động thẳng góc với mặt cản nước áp lực được tính toán

bằng tích của chiều cao mặt nước phía trên điểm tính nhân với tỷ trọng của nước vμ gia tốc trọng

trường Thực hiện việc tính toán với mực nước cao nhất

Chiều cao tính từ mực nước cao nhất đến:

Chiều cao tính từ mực nước thấp nhất đến:

Diện tích chắn dòng của trụ (tính với mực nước cao nhất):

Ap2 := Ap1+(B1 B2+ )⋅B5 Ap2 = 18.4 m2

Lực cản dọc của dòng chảy: Fd2 := p Ap2⋅ Fd2 = 41.377 kN⋅

6.3.2 áp lực dòng chảy theo phương ngang

áp lực dòng chảy theo phương ngang phân bố đều trên kết cấu phần dưới do dòng chảy lệch

với chiều dọc của trụ một góc θ được xác định theo công thức:

p = 5.14 10⋅ ư4⋅CL⋅V2 (22 TCN 272 - 05 3.7.3.2-1)

Trong đó:

p: áp lực dòng chảy theo phương ngang

CL :Hệ số cản của trụ theo phương ngangVới cầu thiết kế có trục vuông góc với dòng chảy, khi đó góc θ := , tra bảng xác0

định hệ số cản của trụ theo phương ngang:CL:= 0

7 Tải trọng do tμu thuyền va xô

Do đoạn sông Giồng Ông Tố mμ cầu đi qua không có yêu cầu về thông thuyền nên với tải trọng va xôtμu thuyền không được xét đến khi tính toán trụ

8 tải trọng do động đất

Kí diễn giải giá trị Đơn

Csm Hệ số đáp ứng động đất đμn hồi Csm=1.2AS/Tm^2/3?2.5A

Động đất tác dụng lên các cấu kiện

Xμ mũ trụ

Csmx Hệ số đáp ứng động đất đμn hồi theo phương X: 0.225

Bảng 2.10: Bảng tổng hợp phân tích động đất cho trụ

Trang:-17-iii tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ

1 Các thμnh phần lực tác dụng lên trụ

Tổng hợp các thμnh phần lực tác dụng lên trụ sẽ bao gồm:

Phản lực gối do kết cấu phần trên

Phản lực gối do lớp phủ

Phản lực gối do đá kê gối vμ gối cầu

Hoạt tải + Người xếp hai lμn đúng tâm trên hai nhịp

Hoạt tải + Người xếp hai lμn đúng tâm trên một nhịp

Hoạt tải xếp hai lμn hai nhịp lệch về phía hạ lưu + Người

Lực hãm xe

Tải trọng gió tác dụng lên công trình (KCPT) > 25m/s

Tải trọng gió tác dụng lên công trình (KCPT) = 25m/s

Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ

Lấy hệ số γp max/min = 1.25/0.9 cho tải trọng DC

Lấy hệ số γp max/min = 1.5/0.65 cho tải trọng DW

iv TÝnh néi lùc trô b»ng ch−¬ng tr×nh midas civil 7.0.1

Model - Properties - Sectins

C¸c lo¹i mÆt c¾t ®−îc khai b¸o nh− sau: C¸c ®iÓm offset lμ:

Trang:-19-3 tạO MÔ HìNH KếT CấU

Việc mô hình hoá kết cấu bao gồm tạo các phần từ từ nút sau đó gán các thuộc tính bao gồm mặt cắt

vμ vật liệu, kết quả mô hình hoá kết cấu được biểu diễn dưới hình sau:

Trang:-21-4 t¹o ®iÒu kiÖn biªn

- Gèi: Model - Boundaries - Supports

- Liªn kÕt cøng gi÷a Xμ mò vμ th©n trô Model - Boundaries - Elatic Link

Chän Link Type: Rigid Type

5 g¸n t¶i träng

T¹o c¸c t¶i träng nh− sau: Load - Static Load Case

Các loại tải trọng đã được nói rõ như phần trên

- Gán các loại tải trong vμo nút (tại vị trí gối)

+ DCbt - Tải trọng bản thân: Load - Seft - weight

+ Những tải trọng khác lμ tải trọng nút: Lμ những tải trọng từ kết cấu phần trên tác dụng tại nút lμ

những vị trí gối, những tải trọng tác dụng lên trụ có điểm đặt tại trọng tâm kết cấu chịu lực

Load - Nodal Loads

+ Lần lượt gán tải trọng: chú ý về chiều của mômen vμ các lực ngang đảm bảo cho kết cấu chịu lựcbất lợi, giá trị của tải trọng tác dụng tại nút đã được tính toán ở phần trước

6 tạo tổ hợp tải trọng

Results - Combinations

Tạo các loại tổ hợp CĐ1, CĐ2, CĐ3, ĐB, SD, ứng với mỗi loại tổ hợp xét 3 trường hợp

Trang:-23-+ Hoạt tải Trang:-23-+ Người xếp 2 lμn đúng tâm, trên hai nhịp

+ Hoạt tải + Người xếp 2 lμn đúng tâm, trên 1 nhịp

+ Hoạt tải xếp trên hai lμn 2 nhịp lệch về phía hạ lưu + Người

Các hệ số tải trọng đã được đề cập ở phần trên

Trang:-25-7 xem kết quả

Nhấn F5 để chạy bμi toán

Xem kết quả: Result - Forces - Beam Diagrams

v kiểm toán theo các ttgh

Chiều cao có hiệu của mặt cắt: de := hưa de 1.15 m=

1.1 Kiểm toán với mômen dương

Đường kính thanh cốt thép chịu kéo: ϕk := 22mm

Khoảng cách tới mép bêtông chịu kéo: dk a ϕk

•

Đường kính thanh cốt thép chịu nén: ϕn:= 22mm

Khoảng cách tới mép bêtông chịu nén: dn a ϕn

2

ư

Số lượng thanh cốt thép chịu kéo: nn := 16

Tổng diện tích thanh cốt thép: A's nn π⋅ ϕn

2

4

⋅:= A's = 60.821 cm⋅ 2

Chiều cao lμm việc của mặt cắt: de := hưdk de 1.161 m=

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: β1 := 0.85

Trang:-27-Khoảng cách từ trục trung hoμ đến mặt chịu nén:

c As fy⋅0.85 f'c⋅ ⋅β1⋅b

Đường kính thanh cốt thép chịu kéo: ϕk := 22mm

Khoảng cách tới mép bêtông chịu kéo: dk a ϕk

•

Đường kính thanh cốt thép chịu nén: ϕn:= 22mm

Khoảng cách tới mép bêtông chịu nén: dn a ϕn

2

ư

Số lượng thanh cốt thép chịu kéo: nn := 16

Tổng diện tích thanh cốt thép: A's nn π⋅ ϕn

2

4

⋅:= A's = 60.821 cm⋅ 2

Chiều cao lμm việc của mặt cắt: de := hưdk de 1.152 m=

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: β1 := 0.85

Khoảng cách từ trục trung hoμ đến mặt chịu nén:

c As fy⋅0.85 f'c⋅ ⋅β1⋅b

Trang:-29-KiÓm tra hμm l−îng cèt thÐp tèi thiÓu:

ChiÒu cao chÞu c¾t cña cÊu kiÖn: dv := max⎡⎣ (h−2 dk⋅ ), 0.9de, 0.72 h⋅ ⎤⎦ dv = 1.104 m

BÒ réng b¶n bông h÷u hiÖu trong chiÒu cao chÞu c¾t: bv := b bv = 1.7 m

Gãc nghiªng cña cèt thÐp ngang víi trôc däc: α:= 90deg

HÖ sè chØ kh¶ n¨ng cña bªt«ng bÞ nøt chÐo truyÒn lùc kÐo: β := 2

Sức kháng của cốt thép đai chịu cắt: Vs Av fy

⋅ ⋅dv⋅(cot θ( )+cot α( ))⋅sin α( )

s

:=

Vs = 932.407 kN⋅Xác định giá trị lực cắt so sánh: Vss := 0.25 f'c⋅ ⋅bv⋅dv Vss 1.408 10= ì 4⋅kN

Sức kháng cắt danh định của cấu kiện: Vn := min Vss Vc Vs⎡⎣ , ( + ) ⎤⎦

Vn 2639.055 kN= ⋅

Sức kháng cắt tính toán: Vr := ϕ⋅Vn Vr = 2.375ì103⋅kN

Kiểm toán sức kháng cắt: KT9 "Đạt" if Vu Vr<

"Không đạt" otherwise:=

KT9 = "Đạt"

Kiểm tra nứt thớ dưới

•

Tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra lμ tổ hợp tải trọng ở TTGH Sử Dụng

Mômen uốn tính toán: Mu:= 726.00kN m⋅

ứng suất kéo trong cốt thép ở TTGH sử dụng: fsa Z

dk A⋅

( )

1 3:= fsa = 241.312 MPa⋅

Kiểm tra các điều kiện về nứt thớ dưới:

Tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra lμ tổ hợp tải trọng ở TTGH Sử Dụng

Mômen uốn tính toán: Mu:= 1445.80kN m⋅

ứng suất kéo trong cốt thép ở TTGH sử dụng: fsa Z

dk A⋅

( )

1 3:= fsa = 241.312 MPa⋅

Kiểm tra các điều kiện về nứt thớ dưới:

2 Kiểm toán thân trụ

Dữ liệu ban đầu:

Đường kính thân trụ cột: D:= C1 1.2m=

⎝ ⎞⎟ ⎠44

Quy đổi mặt cắt ngang về hình vuông có mômen quan tính tương đương = b4/12, xác định các kíc

thước hình học của mặt cắt quy đổi:

Hình 5.1: Sơ đồ quy đổi mặt cắt thân trụ

2.1 Tính toán khả năng chịu lực của cấu kiện chịu nén

Tổ hợp dùng để kiểm tra lμ tổ hợp theo TTGH Cường Độ I

2.2 KiÓm to¸n kh¶ n¨ng chÞu m«men cña th©n trô theo c¸c h−íng

Quy −íc: ChØ sè 1 biÓu thÞ theo ph−¬ng ngang cÇu

ChØ sè 2 biÓu thÞ theo ph−¬ng däc cÇu

C¸c th«ng sè vμ d÷ liÖu tÝnh to¸n nh− sau:

M«men tÝnh to¸n lín nhÊt: Mu1:= 183.54kN m⋅ Mu2:= 746.41kN m⋅Lùc c¾t tÝnh to¸n lín nhÊt: Vu1 := 79.82kN Vu2 := 142.19kN

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: β1:= 0.85 β2:= 0.85

Khoảng cách từ trục trung hoμ

2.3 TÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña th©n trô

C¸c th«ng sè vμ d÷ liÖu tÝnh to¸n nh− sau:

BÒ réng b¶n bông h÷u hiÖu trong chiÒu cao

Gãc nghiªng cña øng suÊt nÐn chÐo: θ1 := 45deg θ2 := 45deg

Gãc nghiªng cña cèt thÐp ngang víi trôc däc: α1:= 90deg α2:= 90deg

Søc kh¸ng cña cèt thÐp ®ai chÞu c¾t: Vsi Avi fy

⋅ ⋅dvi⋅(cot θ( )i +cot α( )i )⋅sin α( )i

2.4 Kiểm tra điều kiện chống nứt

Tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra lμ tổ hợp tải trọng ở TTGH Sử Dụng

Mômen uốn tính toán: Mu1:= 327.91kN m⋅ Mu2:= 471.52kN m⋅

k 0.2060.206

1 3