3 tru

T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Chơng VI Tính toán trụ cầu i giới thiệu chung Kết cấu trụ trụ đặc BTCT đỗ chỗ Trên cầu có trụ, nhng mặt cắt sông đối xứng nên ta tính toán trụ điển hình T1 Đây trụ nằm mực nớc sâu Đặc điểm địa chất công trình: Lớp 1: Sét pha Lớp 2: Sét nâu Lớp 3: Cát hạt nhỏ chặt Lớp : Cát hạt vừa Kích thớc trụ : Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Kích thớc trụ(m) Chiều cao thân trụ H(m) Chiều rộng thân trụ A1(m) Chiều dài thân trụ A2(m) Chiều rộng bệ B1(m) Chiều dài bệ B2(m) Chiều cao bệ h(m) Phần trụ vát có đầu vát rộng b(m) Phần trụ tiết diện không đổi d(m) MNCN MNTT MNTN Khoảng cách từ đỉnh bệ đến MNCN Khoảng cách từ đỉnh bệ đến MNTT Khoảng cách từ đỉnh bệ đến MNTN 17.5 4.5 12 16.5 4.0 1.0 16.5 -1.5 -6.5 -12.8 17.00 12.00 5.7 Kết cấu móng trụ: Để chọn đợc loại hình móng trụ loại cọc , ta vào đặc điểm địa chất công trình, đặc điểm tải trọng sơ đồ kết cấu nhịp Đối với loại cầu BTCT chúng có tải trọng thân lớn, mặt khác kết cấu nhịp cầu liên tục điều quan trọng phải hạn chế đợc trị số lún trụ dầm siêu tĩnh ảnh hởng lún quan trọng Do móng trụ phải đợc đặt vào tầng địa chất tốt để hạn chế tối đa lún tăng khả chịu tải trọng Trong đồ án cao độ mũi cọc nên đặt vào lớp đất cuối lớp đất tốt nhất, ta chọn móng trụ loại móng cọc khoan nhồi đờng kính 1500mm ii Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: 1.Tĩnh tải kết cấu phần tác dụng lên trụ: Tĩnh tải kết cấu phần gồm: Trọng lợng thân dầm + Thiết bị phụ (DC) Trọng lợng lớp phủ mặt cầu + lan can gờ chắn đỡ lan can Để tính toán tải trọng kết cấu phần tác dụng lên trụ ta dùng phần mềm Midas/civil để tính gía trị phản lực gối tải trọng kết cấu phần dụng lên trụ Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Khi dùng phần mềm Midas/civil ta mô tả tải trọng DC, DW tải trọng rải chiều dài cầu Khi tính ta thu đợc kết nh sau: Phản lực gối tĩnh tải thân Phản lực gối tĩnh tải phần Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tĩnh tải giai đoạn gồm trọng lợng thân dầm DC1 33384.64 KN Tải trọng giai đoạn II gồm lớp phủ mặt cầu lan can gờ chắn lan can DW 2557.57 KN Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình 2.Tĩnh tải trọng lợng thân trụ bệ trụ (DC2) STT Hạng mục Bệ trụ Thân trụ Xà mũ Đá kê gối Tờng che Khối neo Tổng cộng Thể tích Trọng lợng (DC2) m3 792 630 0.864 0.76 823.72 KN 19800 15750 20 19 51341.5 Hoạt tải xe thiết kế (LL) Để tính phản lực gối tru T1 ta bố trí xe tải thiết kế xe cách 15m hai trục sau xe cách 4.3m (không bố trí xe hai trục thiết kế ) tải trọng tải trọng ngời tải trọng phơng tiện thô sơ chạy phần lề ngời đi, ta qui đổi thành tĩnh tải để gây trờng hợp bất lợi ta xếp tải trọng ngời hai nhịp liên tiếp vị trí trụ T1.Hiệu ứng hai xe tải thiết kế lấy 90% kết hợp với hiệu ứng 90% tải trọng thiết kế ngời hành phơng tiện thô sơ lề ngời 4.3m 4.3m 35 145 15m 145 4.3m 4.3m 35 145 145 Làn Ngời Tổ hợp tải trọng thẳng đứng hoạt tải tác dụng lên trụ nh sau: (PL*PL + LL*LL +IM)* Trong : Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình PL : Tải trọng ngời LL : Tải trọng xe tải thiết kế tải trọng i : Hệ số tải trọng : Hệ số điều chỉnh tải trọng IM : Lực xung kích lấy bẳng 25% hoạt tải tác dụng Xuất từ Midas Civil ta đợc: Kết phản lực thẳng đứng tiêu chuẩn hoạt tải tác dụng lên gối vị trí trụ T1 là: NLL = 2745.25 (KN) Tải trọng hm xe (BR) Lực hãm xe đựơc truyền từ kết cấu xuống trụ qua gối đỡ Tuỳ theo loại gối cầu dạng liên kết mà tỉ lệ truyền lực ngang xuống trụ khác Do tài liệu tra cứu ghi chép tỉ lệ ảnh hởng lực ngang xuống trụ nên tính toán, lấy tỉ lệ truyền 100% Lực hãm đợc lấy 25% trọng lợng trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho đợc đặt tất thiết kế đợc chất tải theo quy trình coi nh chiều Các lực đợc coi nh tác dụng theo chiều nằm ngang cách phía mặt đờng 1800mm theo hai chiều dọc để gây hiệu ứng lực lớn Tất thiết kế phải đợc chất tải đồng thời cầu coi nh chiều tơng lai Phải áp dụng hệ số quy định điều 3.6.1.1.2 Trong đồ án, xe xếp tải đỉnh trụ xe HL-93S trục 2x145+35 KN, xếp với thiết kế , hệ số 1.0 BR= 0.25ì2x1.0x(2ì145+35)= 207.188 (KN) 5.Lực ly tâm (CE): Lực ly tâm nằm ngang cách phía mặt đờng : hCE = 1.8 (m) CE = Tạ Công Luân B44 4V2 gR Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Trong đó: v- Vận tốc thiết kế đờng ôtô v= 80 (m/s) g- Gia tốc trọng trờng g= 9.807 (m/s2) R- Bán kính cong xe R= .(Cầu thẳng) CE= 6.Lực va tàu (CV) Theo quy trình 22TCN272-05 (Điều 3.14) : Cầu vợt cấp sông Dựa vào cấp sông ta tra bảng 3.14.2-1 để có tải trọng tầu thiết kế Loại tầu tự hành 2000DWT Vận tốc va tầu thiết kế bảng 3.14.3-1, lấy vận tốc bình quân năm dòng chảy liền kề trụ tính toán Vs=2m/s => V= 3.3+Vs=3.3+2.5= 5.3 m/s Theo 3.14.11.1, để tính ổn định tổng thể, lực va thiết kế đợc coi lực tập trung tác dụng lên kết cấu phần dới mức nớc cao trung bình năm Giá trị lực theo phơng thẳng góc với trụ lấy 100% Ps, với phơng ngang cầu lấy 50% Ps Trong , Ps tính công thức : Ps = 1.2 ì 105 V DWT (3.14.5-1) Trong : Ps lực va tĩnh tơng đơng (N) DWT tải trọng tàu.(Mg) V vận tốc va tàu (m/s) ặ Ps = 1.2 ì 10 ì 5.3 2000 = 284 x10 N = 28400 (kN) Lực đẩy nổi: Để an toàn ta tính áp lực đẩy với mực nớc thấp Lực đẩy đợc tính theo công thức: B= W.Vo Giá trị Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nớc từ MNTN đến mặt cắt đỉnh bệ Đơn vị h1 5.60 m 526.46 Chiều cao cột nớc từ MNTN đến mặt cắt đáy bệ B1 h2 12.00 KN m áp lực đẩy B2 886.46 KN áp lực đẩy Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình áp lực nớc tĩnh: áp lực nớc tĩnh tác dụng lên trụ đợc tính theo công thức: WA = .h2/2 Giá trị Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nứơc từ MNTT đến mặt cắt đỉnh bệ áp lực nớc tĩnh (WA) 11.90 Đơn vị m Vị trí đặt lực tính từ mặt cắt xét 3.97 KN m Tính mặt cắt đáy bệ Chiều cao cột nớc từ MNTT đến mặt cắt đáy bệ 5.70 m 162.45 KN 1.90 m 708.05 áp lực nớc tĩnh (WA) Vị trí đặt lực tính từ mặt cắt xét Tải trọng gió 9.1.Tải trọng gió tác dụng lên công trình (WS) 9.1.1.Tải trọng gió ngang cầu Tốc độ gió thiết kế V phải đợc xác định theo công thức : (3.8.1.1-1) V = VB.S Trong : VB - Tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu nghiên cứu, nh quy định bảng 3.8.1.1- Đối với tính trụ cần xét với trờng hợp tốc độ gió + Tơng ứng với vùng tính gió cấp cao IV tra bảng VB = 59m/s Đợc xét tổ hợp cờng độ II + Tơng ứng với vận tốc gió V = 25m/s Đợc xét tổ hợp cờng độ I S - Hệ số điều chỉnh với khu đất chịu gió độ cao mặt cầu theo quy định, tra bảng 3.8.1.1-2 Tra S = 1.14, với khu vực mặt thoáng nớc, độ cao mặt cầu so với mặt nớc 20m ặ V = 59ì1.14= 67.26 m/s Tải trọng gió đợc đặt trọng tâm diện tích bề mặt chắn gió Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Tính theo công thức : PD = 0,0006.V2.At.Cd  1,8At (KN) (3.8.1.2.1-1) Trong : V - Tốc độ gió thiết kế xác định theo phơng trình 3.8.1.1-1 (m/s) At - Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2) Cd Hệ số cản tra bảng quy trình Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu V= 67.26 m/s ắ Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp Ký hiệu Giá trị Đơn vị V 67.26 m/s At m2 1346.80 Cd 1.8*At 0.0006*V2*At*Cd Pd Cánh tay đòn tính đến xà mũ Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ 1.30 2424.24 1516.93 2424.24 2.58 20.08 23.08 kN kN kN m m m ắ Tải trọng gió tác dụng lên lan can Ký hiệu V At Giá trị 67.26 Cd 1.8*At 0.0006*V2*At*Cd Pd Cánh tay đòn tính đến xà mũ Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Tạ Công Luân B44 90.00 1.30 162.00 101.37 210.60 5.10 22.60 25.60 Đơn vị m/s m2 kN kN kN m m m Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình ắ Tải gió tác dụng lên thân trụ ứng với MNCN Ký hiệu Giá trị Đơn vị V 67.26 m/s At 8.94 m2 Cd 1.8*At 0.0006*V2*At*Cd Pd Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ 16.09 24.27 24.27 8.51 11.51 kN kN kN m m ắ Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ ứng với MNTN Ký hiệu Giá trị Đơn vị V 67.26 m/s At m2 679.32 Cd 1.8*At 0.0006*V2*At*Cd Pd Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Cánh tay đòn tính đến đáy bệ 1.00 kN kN kN m m 1222.78 588.56 1222.78 -57.98 -54.98 Bảng tổng hợp lực gió ngang tác dụng lên Cầu: Tổng hợp Ngang Oy(kN) Mômen (kN.m) Mặt cắt đỉnh bệ với MNCN 2842.02 35676.04 Mặt cắt đỉnh bệ với MNTN 2891.69 35873.21 Mặt cắt đáy bệ với MNCN 2842.02 44203.37 Mặt cắt đáy bệ với MNTN 2891.69 44549.55 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu V=25 m/s ắ Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp ắ Tải trọng gió tác dụng lên lan can ắ Tải gió tác dụng lên thân trụ ứng với MNCN ắ Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ ứng với MNTN Tạ Công Luân B44 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình 9.1.2.Tải trọng gió dọc cầu Tính tơng tự nh tải gió ngang cầu (3.8.1.2.2), nhiên giá trị không đáng kể Theo (3.8.1.2.2) tải trọng gió lấy 0.25 lần tải trọng gió ngang 9.2.Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ Theo điều 3.8.1.3, xét tổ hợp tải trọng cờng độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào kết cấu xe cộ Phải biểu thị tải trọng ngang gió lên xe cộ tải phân bố 1.5 KN/m, tác dụng theo hớng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu đặt 1.8m mặt đờng Phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ tải trọng phân bố 0.75 kN/m tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu đặt cao độ 1800mm so với mặt đờng Wlngang=1.5x102=153 (kN) Wldoc =0.75x13.4=10.5 (kN) Mặt cắt Đỉnh bệ Đáy bệ Z (m) 25.3 28.3 Tải trọng gió ngang P(KN) M(KN.m) 153 2570.4 153 3029.4 Tải trọng gió dọc P(KN) M(KN.m) 10.5 176.4 10.5 207.9 Trong đó: Z khoảng cách từ điểm đặt lực đến mặt cắt xét III Tổ hợp tải trọng Để xác định giá trị nội lực bất lợi nhất, ta cần xét tất tổ hợp tải trọng bất lợi xảy Theo quy trình, ta có tổ hợp tải trọng sau: Tổ hợp tải trọng cờng độ Ia cho hệ số tải trọng thờng xuyên lớn nhất.(Xét xe) Tổ hợp tải trọng cờng độ Ib cho hệ số tải trọng thờng xuyên nhỏ .(Xét xe) Tổ hợp tải trọng cờng độ Ic cho hệ số tải trọng thờng xuyên nhỏ .(Xét xe) Tổ hợp tải trọng cờng độ IIa cho hệ số tải trọng thờng xuyên lớn Tổ hợp tải trọng cờng độ IIb cho hệ số tải trọng thờng xuyên nhỏ Tạ Công Luân B44 10 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Tổ hợp tải trọng cờng độ IIIa cho hệ số tải trọng thờng xuyên lớn .(Xét xe) Tổ hợp tải trọng cờng độ IIIb cho hệ số tải trọng thờng xuyên nhỏ .(Xét xe) Tổ hợp tải trọng cờng độ IIIb cho hệ số tải trọng thờng xuyên nhỏ .(Xét xe) Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn đặc biệt theo phơng dọc cầu Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn đặc biệt theo phơng ngang cầu Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng Kết tổ hợp tải trọng đợc thể bảng sau: Bảng tổ hợp tải trọng xét mặt cắt Đỉnh bệ Tổng hợp Đứng (kN) Lực tiêu chuẩn Ox My Oy Mx Lực tính toán Ox My Oy Đứng (kN) (kN.m) (kN) (kN.m) (kN) (kN) (kN.m) (kN) (kN.m) Cờng độ 1a 47682 163 4274 0 61742 Cờng độ 1b 45534 163 4274 0 42409 Cờng độ 1c 45450 163 4274 8667 42262 Cờng độ 2a 44936 0 1939 38324 56938 Cờng độ 2b 44936 0 1939 38324 39752 Cờng độ 3a 47682 2108 43693 0 60645 Cờng độ 3b 45535 2108 43693 0 41311 Cờng độ 3c 47999 163 4274 1093 28666 43746 Đặc biệt 48083 14363 35755 0 58712 Đặc biệt 48083 163 4274 28400 62963 58712 Sử dụng 47682 163 4274 7932 159329 47682 Tạ Công Luân B44 Mx 11 284 284 284 0 997 997 219 14281 81 163 7479 7479 7479 0 21537 21537 5770 33618 2137 4274 0 2715 2715 0 529 28400 2487 Lớp Cầu Đờng Anh 0 15167 53654 53654 0 20691 62963 48956 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Bảng tổ hợp tải trọng xét mặt cắt Đáy bệ Tổng hợp Đứng Lực tiêu chuẩn Ox My Oy Mx (kN) (kN) (kN.m) (kN) (kN.m) Cờng độ 1a 67482 Cờng độ 1b 65335 Cờng độ 1c 65251 Cờng độ 2a 64737 Cờng độ 2b 43054 Cờng độ 3a 40907 Cờng độ 3b 43371 Cờng độ 3c 43455 Đặc biệt 43455 Đặc biệt 43054 Sử dụng 67482 163 163 163 2108 2108 163 14363 163 163 163 4274 4274 4274 43693 43693 4274 35755 4274 4274 4274 0 1939 0 1093 28400 7932 0 8667 38324 0 28666 62963 159329 Lực tính toán Ox My Oy Đứng (kN) Mx (kN) (kN.m) (kN) (kN.m) 86493 284 7479 60229 284 7479 60082 284 7479 57572 0 2715 54860 997 21537 37146 997 21537 39581 219 5770 529 52927 14281 33618 52927 81 2137 28400 43054 163 4274 2487 86493 284 7479 0 15167 53654 0 20691 62963 48956 IV.Kiểm toán tiết diện trụ nguy hiểm với tổ hợp tải trọng: Nội dung cần kiểm toán: Kiểm khả chịu nén uốn hai chiều Kiểm toán khả chịu cắt thân trụ Kiểm toán nứt Duyệt mặt cắt đỉnh bệ Mặt cắt tính toán vị trí nguy hiểm trình làm việc trụ, em chọn mặt cắt vị trí ngàm thân trụ vào móng trụ để tổ hợp nội lực tính toán 1.1.Kiểm toán khả chịu nén uốn hai chiều: + Nếu lực tính toán dọc trục không nhỏ 0.1fc'Ag : 1 1 = + Prxy Prx Pry p o (5.7.4.5-1) Trong Po = 0,85f'c(Ag-Ast) + fyAst Tạ Công Luân B44 12 (5.7.4.5-2) Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình + Nếu tải trọng tính toán dọc trục nhỏ 0.1fc'Ag : M ux M uy + 1.0 M rx M ry (5.7.4.5-3) : = Hệ số sức kháng cấu kiện chịu nén dọc trục = 0.75 (nén dọc trục cốt đai vuông góc) Ag = Diện tích nguyên mặt cắt.(mm2) Ast = Giới hạn chảy quy định cốt cốt thép.(MPa) Prxy = Sức kháng dọc trục tính toán uốn theo hai phơng (N) Pry = Sức kháng dọc trục tính toán xác định sở tồn độ lệch tâm ex (N) Prx = Sức kháng dọc trục tính toán xác định sở tồn độ lệch tâm ey (N) Pu = Lực dọc trục tính toán (N) Mux = Mô men tính toán tác dụng theo trục X(N.mm) Muy = Mô men tính toán tác dụng theo trục Y(N.mm) ex = Độ lệch tâm lực dọc trục tính toán tác dụng theo hớng trục X nghĩa Muy/Pu(mm) ey = Độ lệch tâm lực dọc trục tính toán tác dụng theo hớng trục X nghĩa Mux/Pu(mm) Sức kháng dọc trục tính toán Prxvà Pry không đợc lấy lớn tích số hệ số sức kháng sức kháng nén danh định lớn 1.2 Giả thiết cốt thép trụ Hàm lợng cốt thép so với diện tích nguyên đợc xác định theo công thức: AS 0.08 Ag (5.7.4.2-1) As 0.08 Ag = 0.08 ì 36000000 = 2880000 mm Nh bố trí cốt thép trụ : Bố trí cốt thép theo hai phơng ta chọn đờng kính cốt thép 32 Bố trí cốt thép chịu lực theo hàng, khoảng cách cốt thép 200 mm Số lợng côt thép bố trí: n= 2x128= 256 Chọn khoảng bảo vệ cốt thép đai 50mm, Tạ Công Luân B44 13 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình As=256x3.14x322/4 =186550.27(mm2) 1.3.Quy đổi tiết diện tính toán: Cách quy đổi hình chữ nhật có chiều rộng chiều rộng trụ, chiều dài lấy giá trị cho diện tích mặt cắt quy đổi diện tích thực Diện tích cốt thép theo cạnh tiết diện quy đổi nh cũ Mặt cắt nguyên Mặt cắt quy đổi Bê tông mác 300 có fc = 30Mpa fci = 2.74Mpa Cờng độ thép fY = 420 Mpa 1.4 Tổ hợp kiểm toán : Dựa vào bảng tổ hợp ta có tổ hợp bất lợi cho kiểm toán khả chịu nén uốn hai chiều tổ hợp cờng độ 1a 2.4 Xét tới hiệu ứng độ mảnh: + Tính bán kính quán tính rx , ry = Jx A Chú ý tính cho mặt cắt nguyên Tạ Công Luân B44 14 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình + Chiều dài chịu nén lu: phụ thuộc vào chiều cao cấu kiện cần tính toán + Tính tỉ số độ mảnh: K ì lu rx , y Trong đó: K: hệ số chiều dài hữu hiệu, với cột không giằng, K = Nếu K ì lu < 22 bỏ qua hiệu ứng độ mảnh rx , y K ì lu < 100 có xét hiệu ứng độ mảnh, tức trị số Mux, Muy rx , y Nếu 22 < đợc nhân thêm hiệu ứng độ mảnh (hệ số khuếch đại moment) Hệ số khuếch đại mômen: b = Cm 1.0 Pu Pe (4.5.3.2.2b 6) Trong đó: Cm = 0.6 + 0.4 M 1b 0.4 M 2b (4.5.3.2.2b 6) M1b = mô men bé đầu mút mô men lớn đầu mút M2b = Do : Cm = = 0.75 Pe: lực nén dọc trục Euler Pe = EI ( Kl u ) (4.5.3.2.2b - 5) E : mođun đàn hồi bêtông I : Mô men quán tính mặt cắt với trục xét Kết tính theo phơng nh sau: B Ngang cầu Dọc cầu Tạ Công Luân B44 J r 4500 1.3E+14 2040.57 6750 5.3E+13 1300.02 15 lu 17500 17500 K ì lu rx , y Kết luận 17.15 Không xét 26.92 Xét Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Tổ hợp khống chế lực dọc lớn tổ hợp cờng độ: Ptt = 61742 (KN) Hx = 284 (KN) My= 7479 (KN.m) Ta thấy: 0.1 fcAg = 71591.81 (kN) Mà PTT = 61742 (KN) PTT < 0.1 fcAg Nên công thức kiểm toán là: M ux M uy + 1.0 M rx M ry (5.7.4.5-1) Mô men tính toán tác dụng theo trục X ( N.mm ) Mux = Mô men tính toán tác dụng theo trục Y ( N.mm ) Muy = Mrx = Sức kháng uốn tính toán đơn trục mặt cắt theo phơng trục X(N.mm) (5.7.4.5) Mry = Sức kháng uốn tính toán đơn trục mặt cắt theo phơng trục Y (N.mm) (5.7.4.5) Xác định Mrx vàMry: Sức kháng tính toán theo trục x y (Nmm) a Mrx = ì As ì fy ds Trong đó: = 0.9 hệ số sức kháng uốn cho bê tông cốt thép ds : Khoảng cách từ trọng tâm đám cốt thép tới mép chịu nén (trừ lớp bê tông bảo vệ đờng kính thép) fy : Giới hạn chảy thép As : Bố trí sơ tính diện tích thép gần theo hai phơng c= As ì f y 0,85 ì f ' c ìb a = c.1; = 0.85 Tạ Công Luân B44 16 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình b : Bề rộng mặt cắt (theo phơng khác nhau) n 80 176 Dọc cầu Ngang cầu Tổ hợp Cờng độ 1a Cờng độ 1b Cờng độ 1c Cờng độ 2a Cờng độ 2b Cờng độ 3a Cờng độ 3b Cờng độ 3c Đặc biệt Đặc biệt ds b 4500 4400 61947.6 6970.80 6750 As 25728 Lực tính toán My (kN.m) Pu (KN) 47682 45534 45450 44936 7479 7479 7479 0 21537 21537 5770 33618 2137 44936 47682 45535 47999 48083 48083 a Mr(N.mm) 141.25 8.75E+10 133.4 8E+10 Mx (kN.m) 0 15167 53654 0 20691 62963 48956 Mx My My/Mry Cờng độ 1a 7479 0.07 Cờng độ 1b 7479 0.07 0.00 0.07 Đạt 7479 0.07 0.24 0.31 Đạt 0.00 0.83 0.83 Đạt Cờng độ 1c 15167 Cờng độ 2a 53654 Mx/Mrx 0.00 Tổng Kết luận Tổ hợp Đạt 0.07 Cờng độ 2b 0 0.00 0 Đạt Cờng độ 3a 21537 0.29 0.00 0.29 Đạt 21537 0.29 0.28 0.57 Đạt 5770 0.04 0.04 Đạt Cờng độ 3b 20691 Cờng độ 3c Đặc biệt 62963 33618 0.31 0.58 0.89 Đạt Đặc biệt 48956 2137 0.02 0.52 0.54 Đạt Tạ Công Luân B44 17 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình kiểm tra nứt: Tổ hợp dùng để kiểm toán tổ hợp sử dụng Các cấu kiện phải đợc cấu tạo cho ứng suất kéo cốt thép thờng trạng thái giới hạn sử dụng, fsa, không vợt quá: f = Z (d c A)1 / 0.6 f y Trong đó: Dc : chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo tâm hay sợi đặt gần nhất, nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dày tĩnh lớp bê tông bảo vệ dc không đợc lớn 50 mm A : diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo đợc bao mặt cắt ngang đờng thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số lợng hay sợi Nhằm mục đích tính toán, phải lấy chiều dày tịnh lớp bê tông bảo vệ không đợc lớn 50 mm Z : thông số bề rộng vết nứt (N/mm) Đợc lấy 30000 N/mm cấu kiện điều kiện thông thờng Ta có kết bảng: - Trờng hợp ngang cầu: A fsa 0.6fy Kết luận Z dc 30000 50 61947.6 121.364 243 Đạt - Trờng hợp dọc cầu: Z dc 30000 50 A 25728 fsa 168.265 0.6fy 243 Kết luận Đạt Kiểm tra khả chịu cắt thân trụ: 3.1 Lý thuyết tính toán: Sức kháng cắt Vn: Vn1 = 0,25 ì f 'c ìbv ì d v Vn = Vn = Vc + Vs Trong Vc = 0,083 f c, bv.dv : Hệ số khả bị đứt chéo truyền lực, = Av ì f y ì d v (cot g + cot g )sin Vs = Vs = s Tạ Công Luân B44 18 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Trong đó: S : Cự li cốt đai ,S= 200mm Av : Diện tích cốt thép đai phạm vi S, Av= 314mm2 : Góc nghiêng ứng suất nén chéo, = 450 = 900( góc nghiêng cốt đai so với trục dọc) Tính Vt = v Vn ( = 0.9): 3.2 Nội dung kiểm toán: Nếu đồng thời : Vu Vr Av Avmin S Srmax => Đạt Kiểm tra khả chịu cắt mặt cắt đỉnh móng với tổ hợp tải trọng cờng độ 2a tổ hợp tải trọng có lực cắt lớn Để thuận tiện cho việc theo dõi ta lập thành bảng số liệu khả chịu cắt nh sau: Bảng xác định sức kháng cắt theo phơng X Hạng mục Ký hiệu Giá trị Đơn vị Xét theo phơng X 0.900 dVX 2859 Hệ số đánh giá khả nứt chéo bê tông 2.000 Góc nghiêng ứng suất chéo 45.000 độ Góc nghiêng ứng suất chéo với trục dọc 90.000 độ Lực cắt tính toán VUX KN Cự ly cốt thép đai SX 200.00 mm Diện tích cốt đai chịu cắt cự ly S AVX 314.00 mm2 Sức kháng danh định bê tông VCX 2374.1 KN Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt VSX 4421.260 KN 0,25 fc.bv.dv 2812.5 KN Vn= min(Vc+Vs.0,25.fc.bv.dv) Vnx 2812.5 KN Sức kháng cắt cấu kiện: Vrx 2531.2 KN Hệ số sức kháng Chiều cao mặt cắt hữu hiệu Min ( Vn1, Vn2 ) Tạ Công Luân B44 19 mm Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Ta thấy: Vu = < Vr = 2531.2 AV = 314 mm2 > AVmin S = 200 mm < Smax = 600 mm Đạt Bảng xác định sức kháng cắt theo phơng Y (ngang cầu) Hạng mục Ký hiệu Giá trị Đơn vị 0.9 dVY 4300 Hệ số đánh giá khả nứt chéo bê tông 2.000 Góc nghiêng ứng suất chéo 45.000 độ Góc nghiêng ứng suất chéo với trục dọc 90.000 độ Lực cắt tính toán VUY 441.4 KN Cự ly cốt thép đai SY 600.0 mm Diện tích cốt đai chịu cắt cự ly S AVY 760.2 mm2 Sức kháng danh định bê tông VCY 27253.3 KN Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt VSY 2291.8 KN 0,25 .fc.bv.dv 228033 KN VnY 29545.2 KN Vry 26590.7 KN Xét theo phơng Y Hệ số sức kháng Chiều cao mặt cắt hữu hiệu Min ( Vn1, Vn2 ) Vn= min(Vc+Vs; 0,25.fc.bv.dv) Sức kháng cắt cấu kiện: Ta thấy: Vu = 441.4 kN < Vr = 26590.7 kN AV = 760.2 mm2 > AVmin mm S = 200 mm < Smax = 600 mm Đạt Vậy điều kiện chịu lực cắt đợc thoả mãn V Tính bố trí cọc móng - Móng trụ đợc thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 150cm - Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Tạ Công Luân B44 20 Lớp Cầu Đờng Anh coc Q 0.=( fc,.85 + A fyc R Q pq Q = + p ps T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu - Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Tên gọi đại lợng Kí hiệu Giá trị Mác bê tông chế tạo cọc M300 Thép chế tạo cọc AIII Đơn vị Đờng kính cọc thiết kế D 1.5 Đờng kính cốt thép d 28 Số thép thiết kế nthanh 24 Diện tích phần bê tông Ac 1.76715 m2 Diện tích phần cốt thép As 0.01478 m2 Hệ số uốn dọc m 0.9 Cờng độ chịu nén bê tông fc ' 1150 T/cm2 Cờng độ chịu kéo thép fy 30000 T/m2 Sức chịu tải cọc theo vật liệu Qvl 1953.65 T Vậy Sức chịu tải cọc theo vật liệu Qvl=1953.65 T = 19536.5KN - Tính toán sức chịu tải cọc theo đất - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo đất - Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo đất + sức kháng thành cọc Loại đất D (m) Li (m) As (m2) Su (T/m2) Sét pha Sét nâu Cát nhỏ Cát vừa 1.5 1.5 1.5 1.5 13.4 2.26 10.32 53.72 10.65 48.63 18.85 6.80 6.25 8.13 12.86 0.55 0.55 0.5 0.49 qs (T/m2) Qs (T) qs 3.74 3.44 4.06 6.30 200.79 36.60 197.65 118.76 0.65 0.55 0.45 0.45 Qthan = 5300.69T Tổng sức kháng thành cọc: Vậy Qthan = 955.149 T = 9551.49 KN Tạ Công Luân B44 21 Lớp Cầu Đờng Anh n= ,1 9913 = 16 11 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình + sức kháng mũi cọc Sức kháng mũi cọc D m 1.5 qp As(m ) N KN/m2 1.767 35 2240 Sức kháng mũi cọc Qmui Qp KN 3958.4 2573 Q cọc theo đất Qr 9913.16 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 36457 KN Qi tính toán cọc Qcoc 9913.16 KN Chiều dài cọc Lcoc 30 m Loại đất Cát qp 0.65 KN L coc - Tính toán số cọc móng Số cọc trọng móng đợc tính theo công thức sau: n = P Qcoc Trong : +) : Hệ số xét đến loại móng độ lớn mô men với móng cọc đài cao ta lấy = 1,5 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán cọc : Qcoc = 9913.16 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng lớn truyền lên đáy bệ cọc : P = 74553.7 KN => Số cọc bố trí móng n = 12(cọc) Bố trí thành hàng hàng cọc - Chiều dài cọc bố trí 30 m Tạ Công Luân B44 22 Lớp Cầu Đờng Anh T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Tạ Công Luân B44 23 Lớp Cầu Đờng Anh