Thuyet minh pa2

Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm đồ án thiết kế tốt nghiệp Phần I: giới thiệu chung Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn vĩnh cửu,với tiêu chuẩn kĩ thuật : -Khổ cầu : + 2x1.5 m -Tải trọng thiết kế : Hoạt tải HL93 tải trọng ngời : KN/m2 -Khổ thông thuyền : Sông thông thuyền cấp V : B = 25 m H = 3.5 m +Điều kiện địa hình : Khu vực xây dựng cầu thuộc địa hình vùng trung du ,tại vị trí vợt sông địa hình tơng đối phẳng,có bãi sông tơng đối rộng Cao độ tự nhiên dòng chủ dao động từ 8.3 m đến 14.7 m,của phần bãi sông từ 14.0 m đến 14.7 m +Điều kiện địa chất Địa chất khu vực xây dựng cầu qua khảo sát địa chất tiến hành khoan lỗ khoan nh sau : Cả lỗ khoan gồm lớp : Lớp : Cát hạt mịn Lớp : Sét dẻo cứng Lớp : Sét pha cát Lớp : Cát lẫn sỏi sạn +Điều kiện thuỷ văn -Sông vùng trung du,thông thuyền cấp V.Nớc chảy theo mùa hình thành dòng chảy rõ rệt, mùa lũ MNCN 18.0 m Mùa cạn MNTN 12.5 m -Hớng tim cầu cắt vuông góc với hớng dòng chảy -Lu tốc trung bình dòng chảy v = 2.0 m/s ,lu lợng thiết kế : -Sau xây dựng cầu dự kiến chiều sâu xói chung : xói cục vị trí trụ khoảng 1.9 m Trên sở lựa chọn phân tích phơng án vợt sông ,em xin đề xuất hai phơng án cầu vị trí phơng án :Dầm bê tông cốt thép ƯST phơng án: cầu Dầm thép liên hợp bê tông cốt thép Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm Phần ii :thiết kế sơ Chơng I :phơng án i cầu dầm bê tông cốt thép ứng suất trớc 1.Giới thiệu phơng án Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép ƯST gồm nhịp bố trí theo sơ đồ : 4x32 Chiều dài toàn cầu L = 134.65 m Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm dầm tiết diện chữ I ,cự ly dầm 2.0 m Dầm bê tông cốt thép đúc sẵn chế tạo theo công nghệ kéo sau.Chiều cao dầm chủ H = 160 cm,bản bê tông mặt cầu dầy 20 cm.Bê tông dầm có cờng độ chịu nén tuổi 28 ngày f c' = 30MPa ,cốt thép dùng loại bó tao xoắn tao 15.2mm ,cờng độ chịu kéo quy định thép ứng suất trớc : f pu = 1860MPa (A.5.4.4.1) Mô đun đàn hồi thép ứng suất trớc Eb = 197000MPa ; giới hạn chảy thép ứng suất trớc : f py = 0,9 f pu = 0,9.1860 = 1670MPa Thép sử dụng thép có độ chùng dão thấp hãng VSL Thuỵ Sỹ : ASTM A416 Grade 270 Hệ số ma sát = 0.23 Hệ số ma sát lắc mm bó cáp K = 6.6.10 (mm ) theo bảng (A.5.9.5.5.2b) Thép thờng : Giới hạn chảy tối thiểu cốt thép f y = 420MPa Mô đun đàn hồi : E s = 200000MPa Dầm đợc thi công theo phơng pháp lắp ghép ,liên kết với mối nối dầm ngang bê tông để lại Chiều dầy ván khuôn bê tông cm rộng 135 cm chạy dọc theo chiều dài dầm Dọc theo chiều dài nhịp bố trí dầm ngang kích thớc 120x20 cm thi công đúc chỗ sau gác dầm Mố cầu mố chữ U bê tông cốt thép,bê tông đúc chỗ bê tông có f c' = 28MPa Mố đặt móng BTCT tiết diện cọc 40x40 cm , chiều dài cọc 20.0 m gồm 18 cọc chia thành hành : hàng cọc đứng hành cọc xiên với độ xiên 7:1 Trụ cầu dạng trụ đặc thân hẹp hai đàu tròn đúc chỗ.Móng cọc đài cao gồm 21 cọc BTCT 40 x40 cm chiều dài 20 m.Các cọc đợc chia thành hành gồm hàng cọc đứng hành cọc xiên độ xiên 7:1 2Tính toán thiết kế sơ 2.1Tính toán sơ kết cấu nhịp 2.1.1.Kích thớc đặc trng hình học dầm chủ Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp 25 400 400 25 150 160 20 150 môn : cầu hầm 100 5x200 100 Dầm chữ I ,dầm biên dầm có kích thớc nh nhau.Các kích thớc dầm nh sau : Các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đvị 160 cm Chiều cao dầm chủ H b 85 cm Bề rộng cánh b1 65 cm Bề rộng bầu dầm dới h1 25 cm Chiều cao bầu dầm h2 20 cm Chiều cao vút bầu h3 11 cm Chiều cao chỗ vút cánh b2 20 cm Bề rộng bụng dầm bs 20 cm Chiều dầy mặt cầu h4 cm Chiều cao gờ ts cm Chiều dầy ván khuôn mặt cầu 25 20 160 12 11 85 65 65 Mặt cắt ngang dầm nhịp 2.2 2.Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu(A.2.5.2.6.3-1) Yêu cầu : hmin = 0,045.L Trong : L : Chiều dài nhịp tính toán L = 31400 mm hmin : Chiều cao tối thiểu kết cấu nhịp kể mặt cầu hmin = 1600 + 200 = 1800 mm ệ hmin = 0,045.31400 = 1440 mm < H = 1800 mm => Thoả mãn Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm 2.2.3.Xác định bề rộng cánh hữu hiệu Đối với dầm Bề rộng cánh hữu hiệu lấy giá trị nhỏ : 1 Ltt = 31400 = 7850mm 4 200 12.t s + max = 12.200 + 850 = 2825mm 850 Khoảng cách trung bình dầm kề S = 2000 mm Đối với dầm biên Bề rộng cánh đợc lấy 1/2 bê rộng hữu hiệu dầm kề 2000 = 1000mm cộng trị số nhỏ : 1 Ltt = 31400 = 3925mm 8 200 6.t s + max = 6.200 + 850 = 1412.5mm 850 Bề rộng phần cánh hẫng = 1000 Bề rộng hữu hiệu cánh dầm : Bề rộng cánh hữu hiệu dầm biên 2000 mm Bề rộng cánh hữu hiệu dầm 2000 mm 2.2.3.Tính toán nội lực dầm chủ tĩnh tải Tải trọng tác dụng lên dầm chủ Tĩnh tải : Tĩnh tải giai đoạn I DC tĩnh tải giai đoạn II DW Hoạt tải xe HL-93 tải trọng ngời Nội lực căng cáp ứng suất trớc Ngoài tải trọng : Co ngót , từ biến , nhiệt độ , gió , động đất 2.2.4.Tĩnh tải rải lên dầm chủ Tĩnh tải giai đoạn I : Các đại lợng Trọng lợng dầm chủ 1m dài Trọng lợng dầm ngang 1m dài Trọng lợng bê tông mặt cầu Trọng lợng đỡ bê tông Trọng lợng phần mở rộng bầu dầm Tĩnh tải giai đoạn I Sv: nguyễn thị hiền Kí hiệu g DC1 g DC g DC g DC g DCmr DC Giá trị 15.794 1.098 10 2.53125 1.919 31.918 Đơn vị KN/m KN/m KN/m KN/m KN/m KN/m lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm Bảng tổng hợp tĩnh tải giai đoạn II: Tên gọi đại lợng Cấu tạo lề ngời bộ: Bề rộng lề ngời Chiều rộng trung bình lề NĐB: TL lề NĐB/ 1m dài dầm chủ Cấu tạo lớp phủ mặt cầu: Chiều dày lớp bêtông atphal: Chiều dày lớp bêtông bảo vệ: Chiều dày lớp chống thấm: Chiều dày lớp bêtông mui luyện: Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: Bề rộng phần xe chạy: TL lớp phủ mặt cầu/ 1m dài dầm chủ Trọng lợng lan can Trọng lợng phần chân lan can Trọng lợng lan can + tay vịn Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II Tĩnh tải tính toán giai đoạn II Kí hiệu Giá trị Đơn vị hle Ble qle 150 10 3.45 cm cm kN/m hap hbv hct hml hmc Bxe qmc 3 12 800 2.76 cm cm cm cm cm cm KN/m gclc qlc DWtc DWtt 1.5625 0.838 8.61 12.916 KN/m KN/m KN/m KN/m 2.2.5 Tính toán hệ số phân bố tải trọng 2.2.5.1.Tính hệ số phân bố ngang mặt cắt gối Tại mặt cắt gối dầm đợc kê trực tiếp lên gối lên độ võng dầm chủ Do độ cứng dầm chủ lớn cao với độ cứng kết cấu ngang , nên mặt cắt gối hệ số phân bố ngang đợc tính theo nguyên tắc đòn bẩy Vẽ đờng ảnh hởng phản lực gối Ri: Xếp tải trọng bất lợi lên đờng ảnh hởng : Với dầm biên ta xếp tải trọng Ngời Đối với dầm ảnh hởng tải trọng Ngời không đáng kể nên ta xếp hoạt tải thiết kế Hệ số phân bố ngang đợc xác định theo công thức sau : g= Yi Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm 3K N /m 250 1500 1000 1.375 1.0 0.625 1.5 2000 Đối với dầm : 60 180 K N 150 K N 160 20 K N /m 0.3 1.0 0.8 0.5 2x2000 2.2.5.2.Tính hệ số phân bố ngang mặt cắt nhịp : a Điều kiện tính toán : Phơng pháp tính hệ số phân bố ngang theo 22 TCN272-05 áp dụng cho cầu thoả mãn điều kiện sau: Bề rộng mặt cầu không thay đổi suốt chiều dài nhịp Số dầm chủ trừ có quy định khác Các dầm chủ song song với có độ cứng xấp xỉ Phần hẫng đờng xe chạy 910 mm trừ có quy định khác b.Tính tham số độ cứng dọc (4.6.2.2.1-1) Công thức tính tham số độ cứng dọc : Kg = n ( I +A.eg2) với n = Eb Ec Bảng kết tính tham số độ cứng dọc : Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm Tên gọi đại lợng Số dầm chủ thiết kế Mô đun đàn hồi vật liệu chế tạo dầm Mô đun đàn hồi vật liệu chế tạo T/số môđun đ/hồi dầm môđun đ/hồi Mô men quán tính mặt cắt dầm I Diện tích mặt cắt ngang dầm KC từ t/tâm dầm đến trọng tâm Tham số độ cứng dọc K/hiệu ndc Eb Es N Giá trị 40 30 1.333 Đơn vị Dầm MPa MPa It At eg Kg 66436484 6317.5 88.89 cm4 cm2 cm mm4 1,4386.1012 4.2.5 Tính hệ số phân bố ngang mô men (4.6.2.2.2a-1) Điều kiện áp dụng công thức : 1100 S 4900 mm 110 ts 300 mm 6000 L 73000 mm Nb Hệ số phân bố ngang mô men cho dầm : 0.4 S S Trong trờng hợp có xếp tải : g = 0.06 + 4300 L 0.6 Trờng hợp có xếp tải : S S g = 0.75 + 2900 L 0.2 0.3 Kg L.t s Kg L.t s 0.1 0.1 Cầu thiết kế với số xếp tải : 0.6 2000 2000 g = 0.075 + 2900 31400 0.2 1,4386.1012 31400.200 0.1 = 0.6243 Hệ số phân bố ngang mô men cho dầm biên : Với xếp tải : g = e gdâmgiữa = 1,038 0.6243 = 0.648 Trong : e = 0.77 + de 750 = 0.77 + = 1.038 2800 2800 4.2.6.Tính hệ số phân bố ngang lực cắt (4.6.2.2.3a-1) Điều kiện áp dụng : 1100 S 4900 mm 110 ts 300 mm 6000 L 73000 mm Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm x10 K g x1012 Hệ số phân bố ngang lực cắt cho dầm : Trờng hợp có xếp tải Trờng hợp có xếp tải : g = 0.36 + : S 7600 S S g = 0.2 + 7600 10700 Cầu đợc thiết kế xe chạy nên ta có: 2000 2000 g = 0.2 + = 0.2092 7600 10700 Hệ số phân bố ngang lực cắt cho dầm biên : Trờng hợp số xe xếp tải ta có: g = e gdâmgia Với : g = + de 750 = + = 0.85 3000 3000 Cầu đợc thiết kế xe chạy nên ta có : g = 0.85 0,2092 = 0.178 4.2.7 Tính hệ số phân bố ngang mặt cắt Theo phơng dọc dầm hệ số phân bố ngang phân bố ngang thay đổi theo quy luật đờng cong ,tuy nhiên để đơn giản tính toán ta coi HSPBN thay đổi quy luật đờng thẳng Quy luật thay đổi HSPBN theo phơng dọc cầu trờng hợp cầu có dầm ngang : Tại mặt cắt gối HSPBN tính theo phơng pháp đòn bẩy Tại mặt cắt nhịp HSPBN tính theo công thức 22TCN 272-05 Bảng kết tính hệ số phân bố ngang mô men mặt cắt dầm biên : STT Tên mặt cắt K/hiệu x Hệ số phân bố ngang mô men (m) g2t gLàn gNg gxetải Mặt cắt gối 0-0 0.0 0.1 0.1 0.75 1.5 M/cắt cách gối 1.5m I-I 3.8 0.1 0.1 0.75 1.5 Mặt cắt L/4 II-II 7.6 0.648 0.648 0.648 1.5 Mặt cắt mối nối III-III 9.7 0.648 0.648 0.648 1.5 Mặt cắt L/2 IV-IV 15.2 0.648 0.648 0.648 1.5 Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm Bảng kết tính hệ số phân bố ngang mô men mặt cắt dầm : Hệ số phân bố ngang mô men STT Tên mặt cắt K/hiệu x (m) g2t gLàn gNg gxetải 0.55 0.75 Mặt cắt gối 0-0 0.0 0.55 0.281 Mặt cắt cách gối I-I 3.8 0.55 0.55 0.75 0.281 1.5m Mặt cắt L/8 II-II 7.6 0.624 0.624 0.624 0.281 Mặt cắt L/4 III-III 9.7 0.624 0.624 0.624 0.281 Mặt cắt L/2 IV-IV 15.2 0.624 0.624 0.624 0.281 Bảng kết hệ số phân bố ngang lực cắt mặt cắt dầm biên: STT Tên mặt cắt K/hiệu x Hệ số phân bố ngang lực cắt (m) gxetải g2t gLàn gNg Mặt cắt gối 0-0 0.0 0.1 0.1 0.75 1.5 Mặt cắt cách gối 1.5m I-I 3.8 0.1 0.1 0.1 1.5 Mặt cắt L/4 II-II 7.6 0.2092 0.2092 0.2092 1.5 Mặt cắt L/8 III-III 9.7 0.2092 0.2092 0.2092 1.5 Mặt cắt L/2 IV-IV 15.2 0.2092 0.2092 0.2092 1.5 Bảng kết hệ số phân bố ngang lực cắt mặt cắt dầm biên: STT Tên mặt cắt K/hiệu x Hệ số phân bố ngang lực cắt (m) gxetải g2t gLàn gNg Mặt cắt gối 0-0 0.0 0.55 0.55 0.75 0.281 Mặt cắt cách gối I-I 3.8 0.55 0.55 0.55 0.281 1.5m Mặt cắt L/8 II-II 7.6 0.178 0.178 0.178 0.281 Mặt cắt L/4 III-III 9.7 0.178 0.178 0.178 0.281 Mặt cắt L/2 IV-IV 15.7 0.178 0.178 0.178 0.281 II Tính toán xác định nội lực II.I Xác định mặt cắt tính toán nội lực: Về nguyên tắc tính toán nội lực ta thờng chia dầm chủ thành nhiều mặt cắt, khoảng cách mặt cắt từ 1ữ2 m Tuy nhiên thực tế ta cần Sv: nguyễn thị hiền lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm xác định nội lực mặt cắt quan trọng phục vụ cho việc tính duyệt dầm chủ: Bảng toạ độ mặt cắt tính nội lực: STT Tên MC Kí hiệu x Đơn vị MC Gối 0-0 m MC cách gối 1.5m I-I m 1.5 MC L/8 II-II m 3.925 Mặt cắt L/4 III-III m 7.85 Mặt cắt L/2 IV-IV m 15.7 II.2 Vẽ đờng ảnh hởng nội lực mặt cắt: II.2.1 Tính diện tích đờng ảnh hởng Diện tích đờng ảnh hởng mômen mặt cắt tim gối đoạn x tính theo công thức: + = x.(L x ) Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt mặt cắt cách tim gối đoạn x tính theo công thức : + = ( L x )2 2.L ; - = x2 2L ; = + + - Bảng tính toán diện tích đờng ảnh hởng nội lực mặt cắt : Sv: nguyễn thị hiền 10 lớp :cầu đbộ k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm Pd 53.097 Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ 8.4 Cánh tay đòn tính đến đáy bệ 10.4 Tải trọng gió tác dụng lên lan can: Ký hiệu Giá trị V 25 At 24 Cd 1.0 1.8xAt 43.2 0.0006xV2xAtxCd 13.643 Pd 13.643 Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ 9.55 Cánh tay đòn tính đến đáy bệ 11.55 35.028 8.4 10.4 KN m m Giá trị Đơn vị 30.78 m/s 24 m2 1.0 43.2 KN 9.0 KN 9.0 KN 9.55 M 11.55 M Bảng tổng hợp lực gió ngang lên Cầu: Tổng hợp Ngang (KN) Mômen (KN.m) Ngang (KN) V=25 m/s V=25 m/s V=30.78m/s Mặt cắt đỉnh bệ Mặt cắt đáy bệ 44.03 44.03 369.835 468.241 66.74 66.74 Mômen (KN.m) V=30.78m/s 576.305 709.785 9.3 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 theo trạng thái giới hạn sử dụng tổ hợp tải trọng mặt cắt đáy bệ: sv: nguyễn thị hiền 38 lớp :cầu đờng k39-t8 Đồ án thiết kế tốt nghiệp Tổ hợp Cờng độ 1a Trọng lợng thân trụ Trọng lợng thân móng Tĩnh tải KCN phần Tĩnh tải KCN phần Hoạt tải HL93+ Làn(2 làn) Hoạt tải ngời (2làn) Lực hãm xe áp lực thuỷ tĩnh(MNTN) Tổng cộng sv: nguyễn thị hiền Ký hiệu môn : cầu hầm Hệ số Tải trọng Lực tiêu chuẩn My Hy (kN.m) (kN) V (kN) Mx (kN.m) Đứng (kN) Lực tính toán My Hx (kN) (kN.m) (P) 1.25 2455.11068 3068.89 (P) 1.25 1938 2422.5 (DC) 1.25 5082.3098 1905.87 6352.89 2382.33 (DW) 1.5 1252.546 469.705 1878.82 704.557 (LL) 1.75 1745.876 654.704 3055.28 1145.73 (PL) 1.75 282.6 141.3 494.55 247.275 (BR) 1.75 (WA) 162.5 Mx (kN.m) 0.375 2148.25 284.375 3759.44 378.313 378.313 12756.4425 3171.57 540.813 2526.56 378.313 662.688 378.313 4137.75 17272.9 lớp 1:cầu đờng k39-t8 4479.9 Độ lệch Tâm (m) 13.22 Đồ án thiết kế tốt nghiệp môn : cầu hầm Tổ hợp nội lực mặt cắt II II : Mặt cắt đỉnh bệ móng : Hệ số Tải trọng Tổ hợp Cờng độ 1a Trọng lợng thân trụ Trọng lợng thân móng Tĩnh tải KCN phần Tĩnh tải KCN phần Hoạt tải HL93+ Làn(2 làn) Hoạt tải ngời(2làn) Lực hãm xe áp lực thuỷ tĩnh(MNTN) Tổng cộng sv: nguyễn thị hiền Ký hiệu V (kN) Lực tiêu chuẩn My Hy (kN.m) (kN) Mx (kN.m) V (kN) Lực tính toán My Hy (kN) (kN.m) (P) 1.25 2455.11 3068.89 (P) 1.25 0 (DC) 1.25 5082.3098 1905.87 6352.89 2382.33 (DW) 1.5 1252.546 469.705 1878.82 704.557 (LL) 1.75 1745.876 654.704 3055.28 1145.73 (PL) 1.75 282.6 141.3 494.55 247.275 (BR) 1.75 (WA) 162.5 Mx (kN.m) 2148.25 284.375 3759.44 378.313 378.313 10818.4425 3171.57 540.813 2526.56 378.313 662.688 378.313 4137.75 lớp 2:cầu đờng k39-t8 14850.4 4479.9 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm tính toán bố trí cốt thép 1.Nguyên tắc tính toán bố trí cốt thép 1.1 Nguyên tắc chung Các mặt cắt I-I , II- II ,III-III cốt thép chịu lực đợc tính toán bố trí để đảm bảo khả chịu lực tổ hợp tải trọng theo TTGH cờng độ I với tổ hợp bất lợi : Tổ hợp Ia : Tổ hợp theo phơng dọc cầu Tổ hợp II : Tổ hợp tải trọng theo phơng ngang cầu 8.6.1.Các công thức tính duyệt Do mặt cắt chịu nén uốn đồng thời theo phơng trớc tính toán bố trí cốt thép ta phải kiểm tra điều kiện làm việc mặt cắt để áp dụng công thức kiểm toán Nếu lực nén dọc trục Pu > 0,1. f c' Ag ta kiểm toán theo công thức : 1 1 = + Prxy Prx Pry PO (5.7.4.5-1) M ux M uy + 1,0 M rx M ry (5.7.4.5-3) Với : P0 = 0,85 f c' (Ag Ast ) + Asr f y Nếu lực nén dọc trục Pu < 0,1. f c' Ag ta kiểm toán theo công thức : Trong : : Hệ số sức kháng với cấu kiện chịu nén dọc trục , = 0,75 Pu : Lực nén tính toán mặt cắt cấu kiện Ag : Diện tích nguyên mặt cắt Mux : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng x Muy : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng y Mrx : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng x Mry : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng y Prx : Sức kháng nén tính toán theo phơng x Pry : Sức kháng nén tính toán theo phơng y Prxy : Sức kháng nén tính toán theo phơng 8.6.2.Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen uốn Cốt thép mặt cắt đợc bố trí theo cấu tạo sau kiểm tra khả chịu lực mặt cắt Nếu không đạt ta phải bố trí lại cốt thép Xác định chiều cao vùng chịu nén theo công thức mặt cắt chữ nhật ta có: M r = M n a= AS f Y AS ' f Y 0,85 f c' b cm Xác định chiều cao vùng chịu nén thực : c = a cm Mômen kháng uốn danh định mặt cắt theo công thức mặt cắt chữ nhật a a M n = Aá S fY (d S ) AáS ' fY (d S ' ) (KN.m) 2 Mômen kháng uốn tính toán mặt cắt : Sv:nguyễn thị hiền - 28 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm M r = M n Với : : Hệ số sức kháng , với kết cấu BTCT không DƯL lấy : = 0.9 Kiểm tra hàm lợng thép tối đa : c < 0,42 dS (5.7.3.3.1-1) Công thức kiểm tra hàm lợng thép tối thiểu Mr > 1,33 TT M max Kiểm tra theo cờng độ : ' Kiểm tra hàm lợng thép : Pmin 0,03 fc fy (5.7.3.3.2-1) Trong : f c' : Cờng độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày , f c' = 28MPa f y : Giới hạn bền thép : fy = 420 Mpa pmin : Hàm lợng cốt thép chịu kéo bố trí pmin = AS Ag AS : Diện tích cốt thép chịu kéo bố trí Ag : Tiết diện nguyên mặt cắt 1.3 Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt Sử dụng tải trọng đợc tổ hợp theo TTGH sử dụng tức tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn Tĩnh tải không xét đến hệ số tải trọng Hoạt tải không xét hệ số tải trọng , hệ số xung kích +Điều kiện kiểm toán : Các cấu kiện đợc thiết kế cho ứng suất kéo cốt thép chịu kéo TTGH sử dụng fsa phải thoả mãn : Với : f S f sa = Z 0,6 f y = 0,6.42 = 25,2( KN / cm2 ) (d c A)1 / Trong : dC : Chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo đến tâm thép hay sợi thép đặt gần mép bê tông Mục đích nhằm đảm bảo chiều dày thực lớn bê tông bảo vệ dc < cm Abt : Diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo đợc bảo mặt ngang đờng thẳng song song với trục TTH A= Abt nthanh Với : Nthanh : số thép thờng chịu kéo phạm vi Abt Z : thông số bề rộng vết nứt (N/mm) Z đợc xác định nh sau : Với điều kiện môi trờng thông thờng Z 30000 N/mm =300 KN/cm Với điều kiện môi trờng khắc nghiệt Z 23000 N/mm = 230 KN/cm Với kết cấu vùi dới đất Z 17500 N/mm = 175 KN/cm Sv:nguyễn thị hiền - 29 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm Giả sử ta thiết kế cho kết cấu dầm chủ điều kiện môi trờng bình thờng ta lấy thông số bề rộng vết nứt : Z = 25000 N/mm = 250 KN/cm - ứng suất cốt thép chịu kéo đợc tính theo công thức : fS = M tc AS j.d S Trong : MTC : mômen mặt cắt theo TTGH sử dụng AS : Diện tích cốt thép chịu kéo bố trí dS : Chiều cao có hiệu mặt cắt j : Thông số tính toán : j = 1- k/3 Với k đợc tính theo công thức : k = n + n + 2. n Hàm lợng cốt thép chịu kéo bố trí : = AS b.d S n: Tỉ số mô đun đàn hồi thép với môđun đàn hồi bê tông n= E s 200000 = = 7.032 28440 Ec Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt đáy móng(mc i-i) 1.1Bố trí cốt thép chịu mômen uốn theo phơng dọc cầu - Kiểm tra điều kiện làm việc mặt cắt : Lực nén tác dụng lên mặt cắt : V = 17272.9 KN Hệ số sức kháng theo điều kiện chịu nén : = 0.75 Chiều rộng mặt cắt : b = 1300 cm Chiều cao mặt cắt : h = 300 cm Diện tích mặt cắt : Ag = 1300.300 = 390000cm Giá trị kiểm toán : 0,1. f c Ag = 0,1.2,8.0,75.474500 = 81900 KN Vu = 17292.9 < 0,1. f c Ag = 81900 KN Ta có : M ux M uy + 1,0 M rx M ry Sv:nguyễn thị hiền (5.7.4.5-3) - 30 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm Bố trí cốt thép cho mặt cắt : M uy h b Ag Mômen uốn tính toán Chiều cao mặt cắt Bề rộng mặt cắt Diện tích mặt cắt Đờng kính cốt thép Số cốt thép hàng Diện tích cốt thép Giới hạn chảy thép Chiều cao vùng chịu nén Chiều cao vùng chịu nén thực Chiều cao có hiệu mặt cắt Kiểm tra lợng cốt thép tối đa Kết luận KN.m cm cm 4479.9 300 1300 cm cm 390000 2.2 nt Thanh 66 As cm fy a c MPa cm cm 42 3.40399 4.00469 ds cm 282.2 c / ds Mômen kháng uốn danh định mặt cắt Mô men kháng uốn tính toán mặt cắt Kiểm toán theo điều kiện cờng độ Kết luận Kiểm toán hàm lợng cốt thép tối thiểu 0.01419 Đạt M ny KN.m 29541.9 y r KN.m 26587.7 M M r / M tt Pmin 0.03 f / f y ' c Điều kiện kiểm toán Kết luận 250.76 5.93488 Đạt 0.00707 0.002 Đạt Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực 1.3 Kiểm toán khả chịu cắt : Hệ số sức kháng cắt đợc xác định theo bảng 5.5.2.2-1, = 0.9 (với kết cấu BTCT thông thờng) Vn : Sức kháng cắt danh định đợc xác định theo điều 5.8.3.2 Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn = ' Vn2 = 0.25f c b v d v + Vp Vc = 0.083 f c' b vd v Vs = A vf y d v (cotg + cotg )sin s Vp = A str f p sin i i =1 dv : chiều cao chịu cắt có hiệu đợc xác định điều 5.8.2.7 , 0.72h d v = max d e bv : bề rộng bụng có hiệu, lấy bệ rộng lớn chiều cao dv s : Cự ly cốt thép đai Sv:nguyễn thị hiền - 31 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo đợc quy định điều 5.8.3.4 , lấy = : Góc nghiêng ứng suất nén chéo đợc xác định điều 5.8.3.4 Lấy = 45o : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng đứng, = 900 Av : Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S (mm2) VP : Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu hớng lực cắt tác dụng, dơng ngợc chiều lực cắt (N) Với kết cấu BTCT thờng Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt chân thân trụ 1.1Bố trí cốt thép chịu mômen uốn theo phơng dọc cầu - Kiểm tra điều kiện làm việc mặt cắt : Lực nén tác dụng lên mặt cắt : V = 17272.9 KN Hệ số sức kháng theo điều kiện chịu nén : = 0.75 Chiều rộng mặt cắt : b = 1200 cm Chiều cao mặt cắt : h = 140 cm Diện tích mặt cắt : Ag = 1200.140 = 168000cm Giá trị kiểm toán : 0,1. f c Ag = 0,1.2,8.0,75.474500 = 81900 KN Vu = 17292.9 < 0,1. f c Ag = 81900 KN Ta có : M ux M uy + 1,0 M rx M ry (5.7.4.5-3) Bố trí cốt thép cho mặt cắt : M uy h b Ag Mômen uốn tính toán Chiều cao mặt cắt Bề rộng mặt cắt Diện tích mặt cắt Đờng kính cốt thép Số cốt thép hàng Diện tích cốt thép Giới hạn chảy thép Chiều cao vùng chịu nén Chiều cao vùng chịu nén thực Chiều cao có hiệu mặt cắt Kiểm tra lợng cốt thép tối đa Kết luận 4479.9 300 1300 cm cm 390000 2.2 nt Thanh 66 As cm fy a c MPa cm cm 42 3.40399 4.00469 ds cm 282.2 c / ds Mômen kháng uốn danh định mặt cắt Mô men kháng uốn tính toán mặt cắt Kiểm toán theo điều kiện cờng độ Kết luận Sv:nguyễn thị hiền KN.m cm cm - 32 -: 250.76 0.01419 Đạt M ny KN.m 29541.9 y r KN.m 26587.7 M M r / M tt 5.93488 Đạt cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm Pmin Kiểm toán hàm lợng cốt thép tối thiểu 0.03 f / f y ' c Điều kiện kiểm toán Kết luận 0.00707 0.002 Đạt Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực 1.3 Kiểm toán khả chịu cắt : Hệ số sức kháng cắt đợc xác định theo bảng 5.5.2.2-1, = 0.9 (với kết cấu BTCT thông thờng) Vn : Sức kháng cắt danh định đợc xác định theo điều 5.8.3.2 Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn = ' Vn2 = 0.25f c b v d v + Vp Vc = 0.083 f c' b vd v Vs = A vf y d v (cotg + cotg )sin s Vp = A str f p sin i i =1 dv : chiều cao chịu cắt có hiệu đợc xác định điều 5.8.2.7 , 0.72h d v = max d e bv : bề rộng bụng có hiệu, lấy bệ rộng lớn chiều cao dv s : Cự ly cốt thép đai : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo đợc quy định điều 5.8.3.4 , lấy = : Góc nghiêng ứng suất nén chéo đợc xác định điều 5.8.3.4 Lấy = 45o : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng đứng, = 900 Av : Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S (mm2) VP : Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu hớng lực cắt tác dụng, dơng ngợc chiều lực cắt (N) Với kết cấu BTCT thờng Sv:nguyễn thị hiền - 33 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm Tính toán bố trí cọc móng 1.Tính toán sức chịu tải cọc 1.1.1Sức chịu tải cọc theo vật liệu Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu: ( Qvl = 0,85 f c' Ac + f y As ) Trong : Ac : Diện tích phần bêtông tiết diện cọc f c' : Cờng độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày f y : Giới hạn chảy thép chế tạo cọc As : Diện tích phần cốt thép tiết diện cọc : Hệ số sức kháng với kết cấu chịu nén ta lấy = 0.75 Ta có bảng tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu : Các đại lợng Cờng độ chịu nén bê tông Thép chế tạo cọc Cờng độ chịu kéo thép Hệ số điều kiện làm việc Hệ số đồng vật liệu Đờng kính cọc Đờng kính cốt thép cọc Số cốt thép cọc Diện tích phần bêtông Diện tích cốt thép cọc Hệ số uốn dọc Sức chịu tải cọc theo vật liệu Kí hiệu f ' c fy m k a Đơn vị KN / m KN / m nth m m Thanh AC m2 AS m2 Qvl KN Giá trị 28000 300000 0.9 0.7 0.4 0.022 0.15696 0.00304 0.75 3485.64 1.1.1Sức chịu tải cọc theo đất Ta có số liệu địa chất khu vực xây dựng mố nh sau : STT Lớp đất H Cát hạt mịn 1.2 17.2 Cát lẫn sạn sỏi 1.5 19.2 Sét pha cát 1.8 18.1 0.5 Sét dẻo cứng Vô hạn 18.5 0.3 Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo đất : Do cha có hớng dẫn tính toán theo 22TCN272-05 nên sử dụng công thức tính toán sức chịu tải theo đất theo quy trình 22TCN 18-79 : n Qdn = k m2 U f i tc Li + Ac Rtc Trong : Sv:nguyễn thị hiền - 34 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm Qdn : Sức chịu tải theo đất k : Hệ số đồng vật liệu cọc , k = 0.7 m2 : Hệ số điều kiện làm việc với số cọc móng nhỏ 21 cọc m2 = 0.9 U : Chu vi cọc n : Số lớp đất mà cọc xuyên qua Li : Bề dầy tầng đất thứ i mà cọc qua f i tc : Lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn tra bảng phụ thuộc vào tính chất lớp đất chiều dầy trung bình lớp đất có cọc qua AC : Diện tích mặt cắt ngang cọc R TC : Cờng độ đất dới mũi cọc tra bảng phụ thuộc vào chiều sâu đóng cọc tính chất đất.Tra bảng với chiều sâu đóng cọc 22.25 m đất dới mũi cọc sét dẻo cứng có độ sệt I L = 0.2 ta có R TC = 6230 KN / m i : Hệ số tra bảng phụ thuộc vào Bảng tính toán lực ma sát giới hạn đơn vị : IL Li STT Chiều sâu Tb f i TC ( KN / m ) I i f i TC ( KN / m ) Lớp 3.4 36.2 1.2 43.44 Lớp 5.25 56.5 2.5 141.25 Lớp 7.4 0.4 32.9 1.8 59.22 Lớp 15.125 0.2 72.175 13.75 992.4063 1236.316 Thay số vào công thức tính sức chịu tải theo đất : n Qdn = k m2 U f i tc Li + Ac Rtc Qdn = 0,7.0,9.(1,6.1.1.1236.316 + 0,16.6230 ) = 1874.791KN 1.1.2Sức chịu tải tính toán cọc Ta có sức chịu tải tính toán cọc : QTT = min(QVL , QDN ) = min(3485.64;1874.791) KN QTT = 1874.79 KN 2.tính Toán số cọc móng Ta có công thức xác định số lợng cọc móng : n = P Qcoc Trong : : Hệ số xét đến loại móng cọc độ lớn mômen với móng cọc đài cao = 1.4 ữ 1.6 Qcoc : Sức chịu tải tính toán cọc : Qcoc = 1874.79 KN P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 17272.9 KN Thay vào công thức ta có số cọc cần thiết móng : n = P 17272.9 = 1,5 = 13.819coc Qcoc 1874.89 Sv:nguyễn thị hiền - 35 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm Chọn số cọc bố trí móng 21 cọc đờng kính 40x40,Bố trí thành hàng hàng cọc có hàng cọc thẳng hàng cọc xiên với độ xiên 7:1.Chiều dài cọc 20.0 m đợc chia làm đốt đốt có chiều dài 10.0 m chúng đợc nối với mối hàn Sơ đồ bố trí cọc móng : 50 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 o C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 98 98 30 500 6x200 50 Sơ đồ bố trí cọc móng kiểm toán theo trạng thái giới hạn I 11.4.1 Công thức xác kiểm toán sức chịu tải cọc -Công thức kiểm toán sức chịu tải cọc : N max + N bt N tt N max : Nội lực tính toán cọc chịu lực bất lợi N bt : Trọng lợng thân cọc N tt : Sức chịu tải tính toán cọc N bt = Ac bt Lcoc = 0,16.19,25.25 = 77 KN Bớc 1: Tính chiều dài chịu nén chiều dài chịu uốn cọc (1) Chiều dài chịu nén: LN Công thức tính: LN = L0 + L1 LN = 0.0 + 19.25 = 19.25 m Trong đó: L0= 0.0 m : Chiều dài cọc phía mặt đất sau xói lở L1 = 19.25 m : Chiều dài cọc ngập đất (2) Chiều dài chịu uốn cọc: LM Công thức tính : Khi L1< 2d LM = L0 + 2d - L1 Khi L1 2d LM = L0 + d (1-1) (1-2) Trong : Sv:nguyễn thị hiền - 36 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm d = 0.4 m : đờng kính hay cạnh cọc vuông = : hệ số tuỳ thuộc vào tính chất đất, đất tốt nên lấy = Có : L1 = 19.25 m > 2d = 6.0,4 = 4.8 m Tính chiều dài chịu uốn theo công thức (1-2) : LM= L0 + d = 0.0 + 0,4 = 2.8 (m) Bớc 2: Tính toán hệ số phơng trình tắc: rvv v + rvu u + rv = N ( tt ) ruv v + ruu u + ru = H x ( tt ) r v + r u + r = M u y ( tt ) v Tính hệ số rik : 21 rvv = E Fi cos i L Ni 21 ruu = E 21 r = E 21 Fi J sin i + 12 E 3i cos i L Ni LMi 21 Fi J xi cos i + E i L Ni LMi 21 ruv = rvu = E Fi sin i cos i L Ni 21 rv = rv = E 21 ru = ru = E Fi xi cos i = (Do bố trí đối xứng nên L Ni x i = 0) 21 Fi J x i sin i cos i E 2i cos i L Ni LMi ru = ru = 0.00748E Trong : i = 8.13 0: Góc nghiêng cọc thứ (i) so với phơng thẳng đứng xi: Khoảng cách cọc (i) đến gốc toạ độ O lực tác dụng dọc cầu, xi khoảng cách từ tim cọc i đến trục bệ theo phơng ngang cầu nc = 21 : Số lợng cọc thiết kế 0.114475.v + 0.014698u + 0. = 17272.9 E 0.014698v + 0.08429u 0.02267 = 662.688 E 0.v 0.02267u + 0.751124 = 4479.9 E Sv:nguyễn thị hiền - 37 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm v = 153118,81 E u = 17374,9 E = 5439.862 E *Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức sau: Ni = EFi (v cos i + u sin i + xi cos i ) L Ni Sv:nguyễn thị hiền - 38 -: cầu đờng k39-t8 đồ án thiết kế tốt nghiệp môn :cầu hầm 1.2 Kiểm toán nội lực dọc trục cọc Công thức kiểm toán nội lực dọc trục cọc: Nmax + N Ptt 1234.644 + 77 = 1401.644KN < PTT = 1874.791 KN Đạt Trong đó: Nmax = 1324.644 kN : Lực dọc trục cọc chịu nén lớn N bt = Ac bt Lcoc = 0,16.19,25.25 = 77 KN Ptt = 1874.791 kN : Sức chịu tải tính toán thiết kế cọc 1.3.Kiểm toán tải trọng ngang trục cọc Điều kiện kiểm toán: H x (tt ) nc P + Tx tc m 662.688 = 0.233 1.00 Đạt 7.80 + 7.1324,644 sin 8.130 + 7.1236,764 sin 8.130 Trong : Hx(tt) = 662.688 kN: Ngoại lực ngang tính toán tác dụng bệ m = : Hệ số điều kiện làm việc (Phụ lục 28 - điều 7,16 - tr438 - Tiêu chuẩn Kỹ thuật công trình giao thông đờng 22TCN 18-79- NXB GTVT, với số lợng cọc lớn 11 ( nc = 21 ) lấy m = 1.00) Ptc = 8T = 8.9,81 = 80 kN : Lực ngang tiêu chuẩncủa cọc (Bảng - Phụ lục 26 tr490 - Tiêu chuẩn Kỹ thuật công trình giao thông đờng 22TCN 18-79NXB GTVT, với cọc BTCT đờng kính 40x40 cm đất dới đáy bệ chiều sâu LM = 2.8 cát Sv:nguyễn thị hiền 1: cầu đờng k39-t8