13 tính toán thiết kế trụ tháp cầu

Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ chơng ix thiết kế trụ tháp Nguyễn Ngọc Thạch 44 237 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ I Kích thớc hình học kết cấu I.1 Cấu tạo tháp trụ tháp - Tháp cầu đợc thiết kế tháp mềm BTCT , phần dới đợc thiết kế đặc phần dạng mặt cắt hình chũ nhật gồm cột BTCT ngàm trực tiếp vào thân trụ phần dới - Do điều kiện địa hình địa chất khu vực đặt tháp phía cầu tơng tự nh để thuận tiện cho công tác tính toán thiết kế ta thiết kế tháp cầu bên nh , ta cần tính toán cho tháp - Phơng án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đờng kính 1,5m - Tháp cầu đợc cấu tạo nh sau : +) Chiều cao toàn tháp h th = 25 m +) Chiều cao từ đỉnh bệ tháp đến mặt cầu : hct= 10,5m +) Chiều cao từ mặt cầu đến đỉnh tháp : htt = 14,5m 1 2 3 I.2 mặt cắt cần kiểm toán + Mặt cắt 1-1: Mặt cắt chân tháp + Mặt cắt 2-2: Mặt cắt chân trụ (mặt cắt đỉnh bệ) + Mặt cắt 3-3: Mặt cắt đáy bệ Nguyễn Ngọc Thạch 44 238 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ I.3 tải trọng tác dụng lên trụ - Tĩnh tải: +) Do trọng lợng thân trụ, KCN +) Tĩnh tải giai đoạn 2( Lớp phủ mặt cầu tiện ích khác) + Do lực căng cáp văng +) Các loại tải trọng nằm ngang Do KCN làm việc trụ tạo thành khung cứng nên nội lực mặt cắt đợc tổ hợp từ giai đoạn thi công đến giai đoạn khai thác - Hoạt tải: Nội lực hoạt tải gây đợc lấy giá trị lớn hiệu ứng sau : +) Hiệu ứng : Xe tải thiết kế + tải trọng + tải trọng Ngời Cự ly bánh trục sau xe tải thay đổi từ 4,3 ữ 9,0 +) Hiệu ứng : Xe trục thiết kế + tải trọng + tải trọng Ngời +) Hiệu ứng : 90% Xe tải thiết kế + 90% tải trọng + tải trọng Ngời Khoảng cách xe tải 15 m Cự ly bánh trục sau xe tải không đổi 4,3 IIXác định nội lực mặt cắt giai đoạn thi công - Nội lực giai đoạn thi công TLBT kết cấu lực căng cáp văng gây - Nội lực tĩnh tải hoạt tải KCN đợc tính trực tiếp mô hình phần mềm Midas/Civli 6.3.0 : t r ụ Giá trị TC t r ụ t há p t Theo phơng dọc cầu Giai đoạn Mômen KNm Xong DH -5390.9 HL -8576.5 Xong XD -9287 Giá trị TT Giai đoạn t h p t1 Lực cắt KN 408.008 -647.44 708.112 Theo phơng ngang cầu Lực Lực dọc Mômen cắt Lực dọc KN KNm KN KN -13648.11 -6523.816 622.78 -13648.1 -13787.82 -6594.856 628.82 -13787.8 -13663.6 Theo phơng dọc cầu Mômen Lực cắt Lực dọc Nguyễn Ngọc Thạch 44 239 -6527.688 -622.7 -13663.6 Theo phơng ngang cầu Mômen Lực Lực dọc Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp KNm Xong DH -6738.6 HL -10721 Xong XD -11609 IIiXác định nội lực đồ KN KN KNm -510.01 17060.14 -8154.77 -809.3 17234.78 -8243.57 -885.14 -17079.5 -8159.61 mặt cắt giai đoạn khai cắt KN KN -778.47 -17060 -786.02 -778.38 thác -17235 -17080 III.1 Do tải trọng nằm ngang - Các tải trọng nằm ngang gôm có tải trọng sau đây: + Lực hãm xe + Lực ma sát gối cầu + Tải trọng gió + áp lực nớc III.1.1 Do lực hãm xe - Lực hãm xe đợc lấy 25% trọng lợng trục xe tải hay xe trục thiết kế BR = 25%. Ptruc tất xe chạy chiều Với xe trục: BR=0,25.(110+110)=55 KN Với xe trục: BR= 0,25.(145+35+35)=53,75 KN - Lực hãm xe đặt theo phơng dọc cầu , điểm đặt cách mặt đờng xe chạy 1,8 m - Tổng số làn: nlàn=2, hệ số - Với lực hẫm trụ chịu nửa - Bảng tính toán lực hãm xe mômen với mặt cắt : Truck MC 1-1 MC 2-2 MC3-3 Tan dom MC 1-1 MC 2-2 MC3-3 e(m) 12.3 16.3 e(m) 12.3 16.3 M(KNm) 676.5 896.5 M(KNm) 661.125 876.125 III.1.2 Tính tải trọng lực ma sát gối cầu - Do trụ đợc cấu tạo trụ khung nên không chịu tác dụng lực hẫm III.1.3 Do tải trọng gió III.1.3.1 - Gió tác dụng lên trụ tháp: WS Nguyễn Ngọc Thạch 44 240 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ - Tải trọng gió ngang phải đợc lấy theo chiều tác dụng nằm ngang đặt trọng tâm trọng tâm phần diện tích chắn gió PD = 0,0006.V At C d 1,8 At - Công thức tính áp lực gió ngang : Trong : +) V : Tốc độ gió thiết kế V = VB.S +) VB : Tốc độ gió giây với chu kì xuất 100 năm thích hợp với vùng tính gió vị trí cầu nghiên cứu xây dựng Ta giả thiết công trình đợc xây dựng khu vực I (tra bảng) ta có : VB = 38 m/s +) Tốc độ gió xét thêm : VTC = 25 m/s +) S : Hệ số điều chỉnh áp lực gió : S = 1,09 +) At : Diện tích cấu kiện chắn gió ngang +) Cd : Hệ số cản gió phụ thuộc vào tỷ số b/d Tra bảng ta có : Cd = 1,2 => Vận tốc gió: V=38.1,09=41,42m/s Dọc cầu Mặ t cắ t 2- 1500 3000 Ngang cầu 3000 10000 Dọc cầu 1500 Mặ t cắ t 1- Ngang cầu 1500 13000 Bảng nội lực mặt cắt tải trọng gió gây Dọc cầu Pd(KN) Phần Phần tháp trụ 39.15 e(m) Phần Phần tháp trụ 7.25 M(KNm) Q(KN) MC 1-1 At(m2) Phần Phần tháp trụ 21.75 KNm 283.838 MC 2-2 21.75 84.5 39.15 152.1 17.75 3.25 1189.24 MC3-3 21.75 84.5 39.15 152.1 21.75 7.25 1954.24 KN 39.15 191.2 191.2 Nguyễn Ngọc Thạch 44 241 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp Ngang cầu MC 1-1 MC 2-2 MC3-3 đồ At(m2) Phần Phần tháp trụ Pd(KN) Phần Phần tháp trụ e(m) Phần Phần tháp trụ 43.5 43.5 43.5 78.3 78.3 78.3 7.25 17.75 21.75 19.5 19.5 35.1 35.1 3.25 7.25 M(KNm ) KNm 567.67 1503.9 1957.5 Q(KN) KN 78.3 113.4 113.4 III.1.3.2 - Gió tác dụng lên kết cấu nhịp: WSKCN - Đối với trụ ta coi nh trụ chịu áp lực gió tác dụng lên nửa nhịp bên nhịp biên Theo phơng ngang cầu trụ làm việc nh khung cứng nên trụ chịu 1/2 nội lực - Bảng tính toán áp lực gió ngang tác dụng lên KCN Ngang cầu Mặt cắt 11 Mặt cắt 22 Mặt cắt 33 At(m2) 281.25 281.25 281.25 Pd(KN) 347.4123 347.4123 347.4123 e(m) M(KNm) 0 2041.04 74 2735.87 11.75 15.75 Q(KN) 173.706 16 173.706 16 173.706 16 III.1.3.3 Gió tác dụng lên xe cộ: WL - áp lực gió tác dụng lên xe cộ đợc xét đến tổ hợp tải trọng theo TTGH cờng độ III - áp lực gió ngang tác dụng lên xe cộ đợc lấy 1,5 KN/m , tác dụng theo hớng nằm ngang , ngang với tim dọc kết cấu đặt cách mặt đờng 1,8 m - áp lực gió dọc tác dụng lên xe cộ đợc lấy 0,75 KN/m , tác dụng theo hớng nằm ngang , dọc với tim dọc kết cấu đặt cách mặt đờng 1,8 m - Kích thớc xe thiết kế đợc giả định lấy nh sau : Theo phơng dọc cầu +) Chiều dài xe : L = 14,5 m Theo phơng ngang cầu +) Bề rộng xe : Bxe = 2,0 m, xếp tất xe - Bảng tính toán áp lực gió tác dụng lên xe cộ : Ngang cầu Nguyễn Ngọc Thạch 44 p(KN/m) L(m) e(m) 242 M(KNm) Q(KN) Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ Mặt cắt 1-1 Mặt cắt 2-2 Mặt cắt 3-3 Dọc cầu Mặt cắt 1-1 Mặt cắt 2-2 Mặt cắt 3-3 1.5 8.6 0 6.45 1.5 8.6 12.3 79.335 6.45 1.5 8.6 16.3 105.135 6.45 p(KN/m) B(m) e(m) M(KNm) Q(KN) 0.75 0 1.2 0.75 12.3 14.76 1.2 0.75 16.3 19.56 1.2 III.1.3.4 Gió theo phơng ngang tác dụng hệ cáp văng: WSCV - Theo quy định quy trình đối vơi KCPT kiểu dàn áp lực gió đợc tính riêng cho phận riêng rẽ , cho nơi hứng gió nơi khuất gió , không xét phân bao bọc Nh kết cấu Cầu Dây văng áp lực gió tác dụng lên KCPT đợc tính cho phần diện tích dây văng - áp lực gió tác dụng lên hệ dây văng tính theo phơng ngang cầu , theo phơng dọc cầu ta không xét đến - Diện tích chắn gió hệ dây văng đợc tính theo công thức : Adv = Ldv d ong Trong : +) L dv : tổng chiều dài dây văng biên nửa nhịp L dv = 4x319,2=1278,6 m +) dong : đờng kính ống bọc cáp dây văng , lấy dong = 0,15 m - áp lực gió tác dụng lên hệ dây văng đợc chia làm phần : phần truyền lên tháp vị trí đầu dây văng , phần lại đợc truyền lên KCN vị trí đầu dới dây văng Theo phơng ngang cầu trụ chịu nội lực - Bảng tính áp lực gió lên hệ dây văng theo phơng ngang cầu : At(m2 Ngang cầu Nguyễn Ngọc Thạch 44 Pd(KN) phản lực đầu neo e(m) Neo 243 M(KNm) Q(KN) Neo Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ tháp Mặt cắt 1-1 Mặt cắt 2-2 Mặt cắt 3-3 KCN 95.76 59.143474 8.89 191.52 118.28695 19.39 9.25 191.52 118.28695 23.39 13.25 262.892 74 1693.86 91 2167.01 69 29.57173 68 118.2869 47 118.2869 47 III.1.3.5 Tải trọng gió theo phơng thẳng đứng: Pv - áp lực gió thẳng đứng đợc đặt vào trọng tâm tiết diện thích hợp - Công thức tính áp lực gió thẳng đứng: Trong đó: +) V : Tốc độ gió thiết kế ứng với vùng xây dựng công trình +) AV : Diện tích bề mặt chắn gió - Đối với trụ ta coi nh trụ chịu áp lực gió tác dụng lên nửa nhịp nửa nhịp biên Theo phơng thẳng đứng trụ chịu 1/2 nội lực - Bảng tính toán áp lực gió thẳng đứng tác dụng lên KCN: Av(m2 Mặt cắt 11 Mặt cắt 22 Mặt cắt 33 1631.25 1631.25 1631.25 N(KN) 419.7898 419.7898 419.7898 III.2 Do tải trọng thẳng đứng - Các tải trọng thẳng đứng gồm có tải trọng sau: + Trọng lợng thân trụ + Phản lực trọng lợng thân KCN truyền xuống + Phản lực trọng tĩnh tải giai đoạn truyền xuống + Phản lực hoạt tải truyền xuống + áp lực nớc thẳng đứng - Các loại tải trọng tác dụng lên sơ đồ KCN hoàn chỉnh ,do ta sử dụng Midas/Civil 6.3.0 để xác định trực tiếp giá trị nội lực mặt cắt Nguyễn Ngọc Thạch 44 244 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ Các giá trị nội lực đợc ghi bảng dới phần tổng hợ nội lực IV Tổng hợp nội lực mặt cắt kiểm toán IV.1 hệ số tải trọng theo TTGH cờng độ IV.1.1 - Bảng hệ số tải trọng theo trọng thái giới hạn : (Bảng 3.4.1.1) Tổ hợp tải trọng LL DC IM DD CE DW BR EH PL Trạng thái GH EV LS ES EL n Cờng độ I 1.75 n 0.00 Cờng độ II n 1.35 Cờng độ III n 0.50 Đặc biệt Sử dụng 1.00 1.00 0.75 Mỏi có LL , IM CE TG TU CR SR WA WS WL FR 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.00 1.40 0.40 0.00 0.30 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 SE 0.5/1.2 0.5/1.2 0.5/1.2 0.00 1/1.20 0.00 TG TG TG 0.00 TG 0.00 SE SE SE 0.00 SE 0.00 IV.1.2 - Bảng hệ số tải trọng cho tĩnh tải : (Bảng 3.4.1.2) Loại tải trọng Kí hiệu Cấu kiện thiết bị phụ Kéo xuống (xét ma sát âm) Lớp phủ mặt cầu tiện ích áp lực ngang đất +) Chủ động +) Nghỉ Các ứng suất lắp giáp bị hãm áp lực đất thẳng đứng +) ổn định tổng thể +) Kết cấu tờng chắn +) Kết cấu vùi cứng +) Khung cứng +) KC vùi mềm +) Cống hộp thép mềm Tải trọng chất thêm DC DD DW EH Nguyễn Ngọc Thạch 44 245 EL EV ES Hệ số tải trọng Lớn Nhỏ 1.25 0.90 1.80 0.45 1.50 0.65 1.50 1.35 1.00 0.90 0.90 1.00 1.35 1.35 1.30 1.35 1.95 1.50 1.50 N/A 1.00 0.90 0.90 0.90 0.90 0.75 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ IV.2 tổ hợp nội lực IV.2.1- Mặt cắt 1-1: Mặt cắt chân tháp Nguyễn Ngọc Thạch 44 246 Cầu Đờng Bộ B-K Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp h m 12,36 b m 3.00 Iy m4 471.62 Ix m4 27.80 A m2 37.07 - Các thông số kỹ thuật trụ : + Cờng độ thép fy + Mô đun đàn hồi thép = 420.00MPa Es = 200000Mpa + Cờng độ bê tông fc = 30.00 Mpa + Trọng lợng riêng bê tông c = 25.00 kN/m3 Ec = + Mô đun đàn hồi bê tông 29440.09Mpa V.3.2.Bố trí cốt thép kiểm toán mặt cắt - Công thức kiểm toán: Prxy = 1 + Prx Pry po (5.7.4.5-1) Trong Po = 0,85f'c(Ag-Ast) + fyAst Prxy Pry (5.7.4.5-2) = Sức kháng dọc trục tính toán uốn theo hai phơng (N) = 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) Cờng độ chịu lực dọc trục tính toán : Pr = Pn Đối với cấu kiện có cốt thép đai: Pr =0.75 0.8(0.85fC(Ag-AS)+fyAS) Bố trí cốt thép theo phơng x: Ta bố trí 44 32 với khoảng cách a=20cm Bố trí cốt thép theo phơng y: Ta bố trí 140 32 với khoảng cách a=20cm Kết bảng sau: Đại lợng Pry Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 Ag(m2 ) 37.07 n As(mm2 P(kN) ) 140 23311.4 455387.5 284 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Prx 37.07 44 Po 37.07 184 407383.7 16076.8 59082.2 520438.6 Prxy 407383.7 Ta thấy :Prxy = 407383.73kN> PTT = 20779.81kN Kết luận: Đạt V.3.3.Kiểm toán khả chịu cắt tiết diện Chọn cốt đai có 16 bớc cốt đai s=20cm - Theo phơng y: Hạng mục Phơng dọc Y Chiều cao chịu cắt hữu hiệu theo dvy phơng Y Lực cắt tính toán theo phVuy ơng Y sy Cự ly cốt thép ngang theo phơng Y Diện tích cốt đai chịu cắt cự ly sy Vcy Sức kháng danh định bê tông Sức kháng cắt cốt thép chịu Vsy cắt Vn Một giá trị Vn = min(Vn1,Vn2) Vn = min(Vc + Vs,0.25 f'c bv dv) Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 285 Kí hiệu Đơn Giá trị vị dvy 2880.00 mm Vuy 8790.6 kN sy 600.0 mm Avy 760.2 mm2 Vcy 32198.2 kN Vsy 1535.0 kN 0.25 f'c bv 266893 kN dv Vny 33733.2 kN Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Vry Sức kháng cắt cấu kiện Vr = f Vn Vry 30359.9 kN - Theo phơng x: Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị Phơng ngang X Hệ số sức kháng Chiều cao chịu cắt hữu hiệu theo phdvx ơng X Hệ số khả bê tông bị nứt b chéo q Góc nghiêng ứng suất nén chéo Góc nghiêng cốt thép ngang với a trục dọc Lực cắt tính toán theo phVux ơng X sx Cự ly cốt thép ngang theo phơng X Diện tích cốt đai chịu cắt cự ly Avx sx Vcx Sức kháng danh định bê tông f Vsx Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt Vn Một giá trị Vn = min(Vn1,Vn2) Vn = min(Vc + Vs, 0.25 f'c bv dv) Vrx Sức kháng cắt cấu kiện Vr = f Vn f 0.90 dvx 12236.19 mm b 2.00 q 45.00 độ a 90.00 độ Vux 1092.87 kN sx 100.00 mm Avx 1986.00 mm2 Vcx Vsx 33376.16 kN 102227 kN 10 0.25 f'c bv 275314.4 kN dv 135603 Vnx kN Vrx 122042.9 kN Bảng kiểm toán khả chống cắt theo TTGH: TTGH Dọc cầu Ngang cầu Vrx Kiểm tra Vuy Vry Kiểm tra Vry>Vuy Vrx>Vux kN kN kN kN 5665.45 30359.91 OK 785.26 122042.93 OK 8790.55 30359.91 OK 959.67 122042.93 OK OK 1092.8 OK 1779.91 30359.91 122042.93 7278.87 30359.91 OK 1001.5 122042.93 OK Vux Các tổ hợp Sử dụng Cờngđộ I Cờngđộ II Cờngđộ III Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 286 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Kết luận: Mặt cắt đủ khả chịu cắt theo trạng thái giới hạn V.3.4.Kiểm toán khả chống nứt mặt cắt Sử dụng TTGH sử dụng để tính toán : n Theo phơng dọc cầu: Mtcmax= 8387,34 KNm k j Ms As fs 0.6 fy Kiểm fsa tra (%) KNm mm MPa MPa MPa fs < 0.6 fy fs < fsa 0.3 0.8 50796.2 111188 215.2 252.0 448.1 7.0 0.72 OK OK 00 Kiểm tra ứng suất sử dụng cốt thép chịu kéo : Ta có fs =215.25Mpa < 0,6.fy = 252.00 Mpa => Đạt Ta có fs =215.25Mpa < fsa = 448.14Mpa => Đạt Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu chống nứt - Theo phơng ngang cầu: Mtcmax= 50796,28KNm n k (%) 7.0 j Ms KNm As fs 0.6 fy mm2 MPa MPa fsa Kiểm tra MPa fs < 0.6 fy fs < fsa OK OK 0.1 0.6 8387.3 34944 25.1 252.0 248.6 0.78 Kiểm tra ứng suất sử dụng cốt thép chịu kéo : Ta có fsa = 25.12Mpa < 0,6.fy = 252.00 Mpa => Đạt Ta có fs = 25.12Mpa < fsa = 248.64Mpa => Đạt Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả chịu chống nứt V.4 Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt III III(Mặt cắt đáy bệ) V.4.1.Kiểm toán cấu kiện chịu uốn a.Theo phơng ngang cầu: Tổ hợp dùng để kiêm tra Cờngđộ Mx = 8387.34 N = 99424.41 Sức kháng uốn cấu kiện kNm kN Mr = Mn Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 287 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Trong đó: : Hệ số sức kháng, = 0.90 As : Diện tích cốt thép thờng chịu kéo, chọn 76 32, As = 60359,2 mm2 A's : Diện tích cốt thép thờng chịu nén, chọn 76 32, A's = 60359,2 mm2 fy : Giới hạn chảy quy định cốt thép, fy = 420.00 MPa f'y : Giới hạn chảy quy định cốt thép chịu nén, f'y = 420.00 MPa ds : Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén, ds = 23190 mm d's : Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu nén đến mép chịu kéo, d's = 60 mm : Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất, = 0.835 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén, c =90.00 mm a : Chiều dày khối ứng suất tơng đơng, a = 75.21mm a , ' ' a : Sức kháng danh định (N.mm), M n =As f y (d s - )-A s f y (d s - ) 2 Thay số ta đợc: Mn = 305553.40 kNm Mn Mr : Sức kháng tính toán, Mr = 274998.04 kNm Kiểm tra khả chịu lực : Mr > Mx Đạt b.Theo phơng dọc cầu: Tổ hợp dùng để kiêm tra Cờngđộ III My = 154681.19 N = Sức kháng uốn cấu kiện : 99424.41 kNm kN Mr = Mn Trong đó: As : Diện tích cốt thép thờng chịu kéo, chọn 132 32, As = 104834.4mm2 A's : Diện tích cốt thép thờng chịu nén, chọn 132 32, A's = 104834.4mm2 Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 288 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp ds : Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén, d s = 11940 mm d's : Khoảng cách từ tâm cốt thép chịu nén đến mép chịu kéo, d's = 60 mm c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén, c = 174.36 mm a : Chiều dày khối ứng suất tơng đơng, a = 145.71mm Mn : Sức kháng danh định (N.mm), Thay số ta đợc: Mn = 830736 kNm Mr : Sức kháng tính toán, Mr = 747662.4 kNm Kiểm tra khả chịu lực : Mr > My Đạt V.4.2.Kiểm toán khả chịu cắt tiết diên Bố trí cốt thép đai có đờng kính với khoảng cách @=200mm Khi ta có: - Theo phơng dọc cầu: Đơn Các đại lợng kiểm toán theo phơng Y Kí hiệu Giá trị Hệ số sức kháng Chiều cao chịu cắt hữu hiệu theo ph- 0.90 dvy 19486.19 2.00 45.00 độ 90.00 độ 1092.87 100.00 1986.00 212606.72 162797.11 kN mm mm2 kN kN 1753757.5 kN 375403.8 337863.5 Đạt kN kN ơng Y Hệ số khả bê tông bị nứt chéo Góc nghiêng ứng suất nén chéo Góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc Lực cắt tính toán theo phơng Y Cự ly cốt thép ngang theo phơngY Diện tích cốt thép chịu cắt sy Sức kháng danh định bê tông Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt Một giá trị Vn = min(Vn1,Vn2) Vn = min(Vc + Vs, 0.25 f'c bv dv) Sức kháng cắt cấu kiện Vr = Vn Kiểm toán - Theo phơng ngang cầu: Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 Vuy sy Avy Vcy Vsy 0.25 f'c bv dv Vny Vry Vry> Vuy 289 vị mm Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Đơn Các đại lợng kiểm toán theo phơng X Kí hiệu Giá trị Hệ số sức kháng Chiều cao chịu cắt hữu hiệu theo ph- 0.9 dvx 7200 45 độ ơng X Hệ số khả bê tông bị nứt chéo Góc nghiêng ứng suất nén chéo Góc nghiêng cốt thép ngang với trục vị mm dọc Lực cắt tính toán theo phơng X Cự ly cốt thép ngang theo phơng X Diện tích cốt thép chịu cắt sx 90 độ Vux sx Avx kN mm mm2 Sức kháng danh định bê tông Vcx 444.4 200 100.53 90012725 Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt Vsy 0.25 f'c bv Một giá trị Vn = min(Vn1,Vn2) dv Vn = min(Vc + Vs, 0.25 f'c bv dv) Sức kháng cắt cấu kiện Vr = Vn Kiểm toán Vnx Vrx Vrx> Vux 1520028.1 kN kN 742500 kN 742500 668250 Đạt kN kN V.4.3.Kiểm toán nứt TTGH sử dụng - Momen tính toán trục X: Mx= 101087.19kN - Momen tính toán trục Y: My= 8387.34kN Căn vào công thức kiểm toán trình bày ta có: - Kiểm toán nứt theo phơng X: - n (%) k 7.0 0.04 0.54 fs Mpa 98.38 0.6 fy Mpa 252.00 fsa Mpa 282.31 j Ms KNm 101087.1 0.82 Kiểm tra fs < 0.6 fy fs < fsa Đạt Đạt As m2 0.104834 Kiểm toán nứt theo phơng Y: n 7.0 fs (%) 0.03 0.6 fy Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 k 0.45 fsa j Ms KNm 0.85 8387.34 Kiểm tra 290 As m2 0.060359 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Mpa 8.35 Mpa 252.00 Mpa 213.04 fs < 0.6 fy Đạt fs < fsa Đạt VI Tính toán cọc khoan nhồi VI.1 Tính nội lực cọc tổ hợp tải trọng theo phơng dọc cầu Đờng kính D =1.5 m a =0.12 m Chiều dài L =40m Diện tích F =1.767 m2 Chu vi U =4.712 m Mômen quán tính I =0.1104 m4 Chiều rộng tính toán cọc: Hệ số Do htđ Hệ số độ cứng = matt/EI)1/ att = 0.9(D+1) att=0.9*(1.5+1)=2.25 Chiều sâu htd = h m h (m) (m) (kN/m4) 5000 0.322 40 12.88 > 2.5, nên ta tính toán nh cọc có độ cứng hạn chế VI.1.1 Sơ đồ khung phẳng dọc: Số hàng cọc (số khung phẳng) n = hàng Tải trọng tác dụng lên khung phẳng: V (KN) 6808 H (KN) 2555 M (KN.m) 33141 Hàm số ảnh hởng: Hàm số ảnh hởng thay đổi theo chiều sâu ztd=.z 40 0.3220 z(m) ztđ(m) 12.879 A1 -5.853 40 0.3220 z(m) ztđ(m) 12.879 40 0.3220 z(m) ztđ(m) 12.879 z(m) z(m) z(m) Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 291 A2 -6.533 A3 -1.614 A4 9.244 B1 -5.941 B2 B3 -12.159 -11.737 B4 -0.388 C1 -0.927 C2 C3 C4 -10.609 -17.921 -15.623 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp 0.3220 z(m) 40 z(m) ztđ(m) 12.879 D1 4.548 D2 D3 D4 -3.767 -15.076 -23.145 Chuyển vị đầu cọc: HH - chuyển vị ngang đầu cọc gây H = HM - góc quay đầu cọc gây H = MH - chuyển vị ngang đầu cọc gây M = MM - góc quay đầu cọc gây M = PP - chuyển vị thẳng đứng đầu cọc gây V = Công thức tính toán: ( B D B4 D3 ) + K h ( B2 D4 B4 D2 ) HH = EI ( A3 B4 A4 B3 ) + K h ( A2 B4 A4 B2 ) HM = MH = ( A3 D4 A4 D3 ) + K h ( A2 D4 A4 D2 ) EI ( A3 B4 A4 B3 ) + K h ( A2 B4 A4 B2 ) ( A3C4 A4C3 ) + K h ( A2C4 A4C2 ) EI ( A3 B4 A4 B3 ) + K h ( A2 B4 A4 B2 ) h k h Dh = + n = + EF Ch Fh EF 5.m.h.Fh MM = PP 0.322 E.I (kN.m2) 3251558.05 Kh HH (m) HM (m) MH (m) MM (m) PP (m) 0.000022 0.00000 0.00000 0.00000 0.000001 48 48 17 Chuyển vị đáy bệ: MH = MM = HH HH MM MH MH HM = HM HH MM MH MH HH MM MH MH = HH MM MH PP = PP Ta đợc kết nh sau: HH (kN) HM (kN) MH (kN) MM (kN) PP (kN) 115906.82 -333296.26 -333296.26 1556903.76 618165.97 Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 292 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Từ hệ phơng trình: rvv V+ rvu U+ rv - P = ruv V+ ruu U+ ru- H = rv V+ ru U+ rww - M =0 Móng gồm cọc thẳng đứng, thì: rvu = ruv = rv = rvv = PP ruu = HH r = MM + x2PP ru = ru = HM Ta có: Khoảng cách Số cọc mặt phẳng rvv ruu r ru (m) 4.5 3512026.99 695440.92 33047604.76 -1999777.58 Giải hệ phơng trình ta đợc: v= V rvv u= r H ru M ruu r ru2 = ruu M ru H ruu r ru2 Kết nh sau: V (kN) 6808.1 H (kN) 2554.77 Chuyển vị đáy bệ M v (kN.m) (m) 33141.47 0.0018 u (m) (rad) 0.0092 0.0019 Nội lực cọc: Nội lực dọc trục cọc i: Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 Ni = (v + .xi)iPP 293 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Qi = u.iHH + .iHM Mi = .iMM + u.iMH Lực cắt đầu cọc i: Momen uốn đầu cọc i: Kết nh sau: nội lực cọc Ni (rad) (kN) Cọc No v (m) u (m) 0.0018 0.0018 0.0092 0.0092 0.0019 0.0019 5608.94 3339.56 Qi (kN) Mi (kNm) 425.79 425.79 69.23 69.23 VI.1.2 Sơ đồ cọc đơn: Lực tác dụng lên cọc đơn: Vo(KN) 5608.94 Ho(kN) 425.79 Mo(kNm) 69.23 Chuyển vị đầu cọc: + Chuyển vị ngang đầu cọc tính toán theo công thức: + Góc quay tính toán theo công thức: Yo Yo = Ho.HH + Mo.HM 0.00989 m o = -0.0022 rad o = -(Ho MH + Mo MM) Mômen uốn cọc: M H M z = E.I Yo A3 + o B3 + o C3 + o D3 EI EI z(m) z(m) 0.00 0.64 1.29 1.93 2.58 Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 z (m) 0.643935 1.287870 1.931805 2.575741 tđ A3 0.00 B3 0.00 C3 1.00 D3 0.00 Mz(kNm) 69.23 -0.04 -0.01 1.00 0.64 804.21 -0.35 -0.23 0.91 1.26 1067.75 -1.17 -2.56 -1.15 -3.48 0.33 -1.75 1.64 0.98 882.07 505.74 294 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp 10 3.22 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 3.86 4.51 5.15 5.80 6.44 7.08 7.73 8.37 9.02 9.66 10.30 10.95 11.59 12.23 12.88 3.219676 3.863611 4 4 4 4 4 4 4 -3.89 -7.55 -6.87 -2.62 173.16 -2.67 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -1.61 -11.49 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -11.74 -15.77 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -17.92 -12.09 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 -15.08 5.96 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 -0.32 B4 0.00 -0.09 -0.71 -2.34 -5.03 -7.22 -3.14 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 C4 0.00 -0.02 -0.34 -1.72 -5.17 -11.02 -15.76 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 D4 1.00 1.00 0.88 0.11 -2.65 -9.36 -20.59 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 Qz(kNm) 425.79 266.14 2.24 -164.08 -192.00 -131.20 -29.30 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 Lực cắt cọc: M H Qz = E.I Yo A4 + o B4 + o C4 + o D4 EI EI z(m) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 z(m) 0.00 0.64 1.29 1.93 2.58 3.22 3.86 4.51 5.15 5.80 6.44 7.08 7.73 8.37 Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 z (m) 0.644 1.288 1.932 2.576 3.220 3.864 4 4 4 tđ A4 0.00 -0.21 -0.82 -1.75 -2.43 -1.08 6.34 9.24 9.24 9.24 9.24 9.24 9.24 9.24 295 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp 28 30 32 34 36 38 40 9.02 9.66 10.30 10.95 11.59 12.23 12.88 4 4 4 9.24 9.24 9.24 9.24 9.24 9.24 9.24 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -0.39 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -15.62 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 -23.14 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 VI.2 Kiểm toán sức chịu tải cọc theo đất Ta có lực dọc trục lớn cọc Nmax= 5608.94 (KN) Trọng lợng cọc: Qcọc = 1733.57 (KN) Sức chịu tải cọc: [P]= 10692 (KN) Vậy Nmax + Qcọc= 7342.51(KN) < [P]=10692 (kN): Đạt VI.3 Kiểm toán cọc theo vật liệu: Đờng kính cọc D = 1.5 m Diện tích mặt cắt ngang cọc A = 1.767 m2 Quy đổi cọc tròn hình vuông có diện tích, có cạnh =1329 mm Nội lực lớn cọc: Mmax = 892.35 KNm Qmax = 246.61 KN Bố trí 24 No32, diện tích 804 mm2 a) Kiểm toán sức kháng uốn Mô t B rng ca mt ct Chiu sõu ca mt ct Chiu dày lp bo v cú hiu Chiu sõu t th chu nộn n TT cốt thép ng kớnh ct thộp S lng Tng din tớch cốt thép H s ng sut ch nht Kcỏch t mộp th chu nộn n trc trung hũa Chiu sõu ca ch nht ng sut Sc khỏng un tính toán Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 Giá trị b h dsc ds As c a Mn 296 Đơn vị 1329 1329 50 1263 32 24 mm mm mm mm mm mm 19301,95 0.836 238.39 mm 199.29 mm kN 7075.39 m Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Mụmen un tính toán ca mt ct Mu Kim tra Mụmen tớnh toỏn FMn > Mu Lng ct thộp ln nht Kim tra lng ct thộp ln nht Mụun tnh ca mt ct 1.2 Mcr Kim tra mụmen nt T s ct thộp T s gia FMn / Mu Kim tra lng ct thộp nh nht (FMn/Mu > 1.33) b) 1067.75 OK 0.189 c/de OK 39152306 S 1621.211 86 OK Mr>1.2Mcr 0.009102 22 Mn/Mu 6.626 OK Kiểm toán sức kháng cắt: Tng lc ct tính toán Chiu sâu có hiu Gúc B rng bn bng hu hiu Giỏ tr ng kính Bc ct Din tớch cốt thép Kh nng chu ct ca CT Kh nng chu ct ca BT Vs+Vc Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 Vu dv q 425.8 1137 45 bv 1329 b Ds s Av Vs Vc 22 150 380 1210.20 1374.26 2584 297 kN mm o mm mm mm mm2 kN kN kN Cầu Đờng kN m mm kN m Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp 0.25*fc*bv*dv Sc khỏng ct tính toán Kim tra Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 11336.01 2326 OK fVn 298 kN kN Cầu Đờng ... thân trụ phần dới - Do điều kiện địa hình địa chất khu vực đặt tháp phía cầu tơng tự nh để thuận tiện cho công tác tính toán thiết kế ta thiết kế tháp cầu bên nh , ta cần tính toán cho tháp -...Bộ môn cầu hầm án tốt nghiệp đồ I Kích thớc hình học kết cấu I.1 Cấu tạo tháp trụ tháp - Tháp cầu đợc thiết kế tháp mềm BTCT , phần dới đợc thiết kế đặc phần dạng mặt cắt... Dọc cầu Mặ t cắ t 2- 1500 3000 Ngang cầu 3000 10000 Dọc cầu 1500 Mặ t cắ t 1- Ngang cầu 1500 130 00 Bảng nội lực mặt cắt tải trọng gió gây Dọc cầu Pd(KN) Phần Phần tháp trụ 39.15 e(m) Phần Phần tháp