CHƯƠNG III thiet ke san

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU 3.1 Tính toán thiết kế sàn 3.1.1 Sơ đồ tính 3.1.2 Tải trọng tác dụng lên sàn  Thông số ô sàn điển hình tính toán Loại sàn lx (m) ly (m) λ=lx/ly S1 4.65 4.5 1.033 Dày (m) 0.35 Lớp phủ (m) 0.1 a Tải trọng thân Pd= 0.35*25+0.1*24= 11.15 kN/m2 b Tải trọng hàng hóa Ps= 40 kN/m2 c Tải tác động xe tải hàng hóa Khi sàn việc hai phương chịu tải trọng xe tải, điều kiện tải trọng tới hạn xác định jhi nhiều xe tải xếp theo phương cạnh ngắn (l2) Do tải bánh xe chúng tác động theo phương cạnh dài (l1) Các tải trọng quy đổi tương đương tải phân bố theo phương trình: Pm= P/c*(0.25l1+0.5l2) Pm: tải trọng phân bố qui đổi P: tải trọng bánh xe l1: nhịp theo phương cạnh dài l2: nhịp theo phương cạnh ngắn c: bề rộng phủ bì theo phương vuông góc trục dọc bánh xe Pm= 67.5*4/3*( 0.25*4.65+0.5*4.5)=26.37 kN/m2 d Tải nâng Chiều cao sóng lớn nhất: Hmax= 1m ( điều kiện hoạt động bến container) γw= 10.1 kN/ m3 Tải nâng pu = 1.7*4.1*10.1 = 70.4 kN/m2 e Tổng hợp tải trọng phân bố tác động lên sàn Ô sàn Pd (kN/m2) Ps (kN/m2) Pm (kN/m2) Pu (kN/m2) S1 11.15 40 26.37 70.4 f Tải trọng tập trung Tải trọng ô tô H30 dùng để tính toán kiểm tra chọc thủng sàn Diện tích tiếp xúc bánh xe mặt cầu thể hình sau: 3.1.3 Nội lực sàn a Nội lực tải trọng phân bố Moment uốn gây tải trọng phân bố sàn xác định từ đồ thị, xem sàn ngàm cạnh Do λ = 1.033≥ nên Mx= Xply2 My= Yplx2 λ:tỉ số cạnh λ= lx/ly Mx: moment uốn tên đơn vị bề rộng dọc theo trục x My: moment uốn tên đơn vị bề rộng dọc theo trục y X: hệ số Mx Y: hệ số My lx: chiều dài nhịp dọc theo trục x ly: chiều dài nhịp dọc theo trục y p: cường độ tải phân bố Moment uốn tính ba điểm hình sau Lực cắt S xác định thông qua hệ số lực cắt Q S = Qplmin Q: hệ số lực cắt p: cường độ tải trọng lmin: chiều dài nhịp theo phương cạnh ngắn Bảng kết monent uốn tải phân bố: lx/ly lx Coefficient ly X 1.03 4.6 5 Self - weight Y Mx My -0.0513 0.0206 -0.0513 0.0206 Overburden load Mx -11.58 4.97 4.65 -12.37 My Vehicle load Mx -41.55 17.82 16.69 -44.37 Uplift My Mx -27.40 11.75 11.00 -29.25 -17.84 -7.65 19.05 Bảng kết lực cắt tải trọng phân bố lx Coefficient ly Q 4.65 4.5 0.44 0.47 Self - weight Sx Sy 22.81 24.37 Overburden load Sx Sy 81.8 87.42 Vehicle load Sx Sy 53.9 57.6 b Nội lực tải tập trung Nội lực tải trọng tập trung xác định từ đồ thị Pigeaut Uplift Sx Sy -35.13 -37.53 My -7.16 Diện tích tiếp xúc tải trọng bánh xe lên ô sàn Moment uốn Mx = 0.8*(M1+υM2)P My = 0.8*(M2+υM1)P Lực cắt Khi u ≥ v, Sx= P/2u+v Sy = P/3u Khi u < v, Sx= P/3v Sy = P/2v+u Trong đó: Mx, My: moment uốn đơn vị bề rộng dọc theo trục x trục y tương ứng υ= 0.2: hệ số Poisson P: tải trọng tập trung M1,M2: hệ số phân bố moment tương ứng u,v: hai cạnh diện chịu tải Kết tính toán trình bày bảng sau:   P(kN) lx ly 120 4.6 5 u (m) v (m) u/lx v/ly M1 0.75 1.15 0.16 0.26 0.1650 1.15 0.75 0.25 0.17 0.1600 M2 0.135 0.158 Mx (kN.m/m) My (kN.m/m) Sx (kN/m) Sy (kN/m) 18.43 16.13 34.78 39.34 18.39 18.24 39.34 34.78 c Tổng hợp kết nội lực Item Bending moment Mx (kNm/m) At At support midspan Shear force My (kNm/m) At At support midspan seft - weight (D) -12.3680 4.9665 -11.5829 4.6512 24.3683 22.8129 Overbuden load (S) -44.3694 17.8169 -41.5530 16.6860 87.4200 81.8400 Vehicle distrubuted (Wm1) -29.2545 11.7474 -41.5530 11.0018 57.6396 53.9604 Vehicle concentrated (Wm2) -18.4320 18.4320 -18.2400 18.2400 34.7826 39.3443 78.0868 -31.3565 -73.1302 -29.3661 -153.8526 -144.0323 131.7092 123.3022 Uplift (Wu) Ultimate limit state (performance items 1,2 and 4) 1.1D+1.2S -66.8480 26.8434 -62.6048 25.1395 1.1D+1.2Wm1 -48.7102 19.5600 -62.6048 18.3185 95.9726 89.8467 1.1D+1.2Wm2 -35.7232 27.5815 -34.6292 27.0043 68.5443 72.3073 66.9556 -26.8867 -83.5548 -25.1800 -131.9212 -123.5007 0.9D+1Wu serviceability limit in state ( performance item and 7) 1D+0.5S -34.5526 13.8749 -32.3594 12.9942 68.0783 63.7329 1D+0.5Wm1 -26.9952 10.8402 -32.3594 10.1521 53.1881 49.7931 1D+0.5Wm2 -21.5840 14.1825 -20.7029 13.7712 41.7596 42.4850 Fatigue limit state ( performance item 9) 1.0D -12.3680 4.9665 -11.5829 4.6512 24.3683 22.8129 1.0Wm2 -18.4320 18.4320 -18.2400 18.2400 34.7826 39.3443 3.1.5 Tính toán kiểm tra khả chịu lực sàn theo trạng thái giới hạn 3.1.5.1 Kiểm tra theo trạng thái giới hạn cường độ Tính toán kiểm tra khả chịu uốn a Tính toán cốt thép Diện tích cốt thép cần thiết Asn trường hợp γiMd/ Mud =1.0 tính từ phương trình: Asn = d: chiều cao có hiệu γb=1.1: hệ số cấu kiện An= 1.7bwf’cd bw: bề rộng sườn cấu kiện f’cd: độ bền nén thiết kế bê tông fyd: độ bền kéo thiết kế cốt thép b Tính toán sức chịu uốn thiết kế Khẳ chịu uốn thiết kế Mud Mud = As: diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo pw= As/bwd γb= 1.1 • Chiều cao có hiệu sàn Chọn thép A III,ϕ18 có fyd = 365 Mpa Bê tông sàn mac 600 có f’c = 27 Mpa, hệ số vật liệu bê tông 1.3 nên f’cd = 20.769 Mpa Bảng kết tính toán uốn Parallel to the face line Perpendicular to the face line At support At midspan At support At midspan Width bw (mm) 1000 1000 1000 1000 d (mm) 339 253 357 271 Md (kNm) 66.956 26.887 83.555 25.180 f'cd (N/mm2) 20.769 20.769 20.769 20.769 fyd (N/mm2) 365 365 365 365 35307.692 35307.692 35307.692 35307.692 606.448 324.574 720.374 283.075 Arrangement of reinforcement D18@200 D18@200 D18@200 D18@200 As (mm2) 1272.348 1272.348 1272.348 1272.348 Pw 0.0038 0.0050 0.0036 0.0047 Mu (kNm) 137.57 101.26 145.17 108.86 fiMd/Mu 0.584 0.319 0.691 0.278 Judgment OK OK OK OK An Asn (mm2) Vậy sàn đủ khả chịu lực uốn c Tính toán kiểm tra khả chịu cắt Theo tiêu chuẩn JSCE, phần tử phẳng ứng xử dầm nên xem phần tử tuyến tính tính toán kiểm tra lực cắt Vì vậy, sàn S1 sàn làm việc hai phương khuynh hướng chịu tác động lớn lực cắt, việc tính toán kiểm tra lực cắt bỏ qua d Kiểm tra khả chọc thủng An toàn sàn chống chọc thủng tính toán kiểm tra theo phương trình: γi Trong đó: Vd: lực chọc thủng thiết kế Vpcd: khẳ chống cắt thiết kế Vpcd = βdβpβr f’pcdupd/γb βr= 1+1/(1+0.25u/d) f’cd: sức bền nén thiết kế bê tông u: chu vi diện chịu tải up: chu vi tiết diện ngang vị trí cách d/2 tính từ diện chịu tải d: chiều cao có hiệu, giá trị trung bình cốt thép theo hai phương p: hệ số cốt thép γb= 1.3: hệ số cấu kiện f’pcd= 0.2f’cd1/2 = 0.2*20.7691/2= 0.91 N/mm2 d = (253+271)/2= 262 mm βd= (1000/d)1/4 = 1.4 Diện tích cốt thép chịu lực theo phương song song với cầu tàu: 1272.348 mm2 Diện tích cốt thép chịu lực theo phương vuông góc với cầu tàu: 1272.348 mm2 pw= As/(bwd)=1272.348/(1000*262)=0.0049 βp= (100pw)1/3 = (100*0.0049)1/3= 0.786 u=(0.2+0.6)*2=1600 mm βr= 1+ 1/(1+0.25u/d)= 1+ 1/(1+0.25*1600/262)=1.396 up=(600+2*(100+d/2)+(200+2*(100+d/2))*2=3432 mm Vpcd= βd.βp.βr.f'pcd.up.d/γb= 971268 N=971.268 kN Vk=120 kN Vd= γjVk= 1.2*67.5 = 144 kN γi*Vd/Vpcd=0.148