Tính toán độ tin cậy dầm cầu BTCT, dạng phân bố chuẩn, phân bố logarit chuẩn, Tính toán momen và lực cắt lớn do hoạt tải HL93 (chỉ tính tải trọng làn) cho dầm cầu phía trong, chất >2 làn xe. Tính theo phương pháp gần đúng của AASHTOLRFD, Tính nội lực theo TTGH sử dụng (hệ số tải trọng bằng 1), Loại kết cấu nhịp là dầm I+bản đổ tại chổ, nội lực sơ bộ, Phân tích nội lực và thiết kế cốt thép dọc, cốt đai cho kết cấu nhịp cầu BTCT thường bằng phần mềm SAP2000 hoặc CSIBridge Mô hình hóa kết cấu, phân tích nội lực. In các biểu đồ bao nội lực M,Q cho tổ hợp tải trọng cường độ 1: (1.25DC+1.5DW+1.75HL93).
Bài 1: Tính tốn độ tin cậy dầm cầu BTCT Cho biết số liệu sau Mã đề Hiệu ứng tải trọng Qtb (kN.m) Độ lệch chuẩn sQ (KN.m) 6000 500 Sức kháng danh định cấu kiện Rn (KN.m) 8000 Hệ số thiên lệch sức kháng lR Hệ số biến thiên sức kháng VR 1.040 0,12 Yêu cầu tính tốn độ tin cậy dầm, trường hợp giả thiết sau 1.1) Cả Q R có dạng phân bố chuẩn 1.2) Cả Q R có dạng phân bố logarit chuẩn 1.2) Q phân bố chuẩn, R phân bố logarít chuẩn Giải: Ta có: Sức kháng danh định cấu kiện TB Rtb = l R ´ Rn = 1, 04´ 8000 = 8320( KN m) Trong đó: λR hệ số thiên lệch sức kháng Rn sức kháng danh định cấu kiện s R = VR ´ Rtb = 0,12´ 8320 = 998, 4( KN m) Trong đó: VR hệ số biến thiên sức kháng Rtb sức kháng danh định cấu kiện trung bình Trường hợp 1: Cả Q R có dạng phân bố chuẩn Độ tin cậy b1 = ( Rtb - Qtb ) s R2 +sQ2 = (8320 - 6000) 998, 42 + 5002 = 2, 0777 Trong đó: Rtb sức kháng danh định cấu kiện trung bình Qtb hiệu ứng tải trọng (KN.m) σR2 σQ2 phương sai R Q Trường hợp 2: Cả Q R có dạng phân bố Logarite chuẩn Ta có: Hệ số biến thiên tải trọng VQ = sQ 500 = = 0, 0833 Qtb 6000 Rtb ) Qtb 8320 ) 6000 Độ tin cậy b = = = 2, 2376 VR +VQ 0,122 + 0, 08332 ln( ln( Trong đó: VR hệ số biến thiên sức kháng, đại lượng lại diễn giải Trường hợp 3: Q có dạng phân bố chuẩn, R có dạng logarite chuẩn Độ tin cậy tính theo cơng thức: b3 = = Rn l R (1- kVR ).[1- ln(1- kVR ) ] - Qtb [ RnVRl R (1- kVR ) ] + s Q2 8000´ 1, 04´ (1- 2´ 0,12) ´ [1- ln(1- 2´ 0,12) ] - 6000 [8000´ 0,12´ 1, 04´ (1- 2´ 0,12)] + 500 = 2, 2653 Trong đó: k hệ số, thực hành lấy k=2 Các đại lượng lại thích Bài 2: Tính tốn momen lực cắt lớn hoạt tải HL93 (chỉ tính tải trọng làn) cho dầm cầu phía trong, chất >2 xe Cho biết số liệu sau đây: + Kết cấu nhịp dạng bán lắp ghép, dầm I+ đổ chổ + Bê tông dầm f'c=40Mpa; bê tông f'c=30 mpa Chiều dài nhịp giản đơn L(m) 25 Mã đề Khoảng cách dầm S(m) Số dầm chủ N Chiều cao dầm chủ (m) Chiều dày sườn dầm (m) 2,2 1,7 0,2 Chiều rộng Chiều dày cánh qui mặt đổi cầu (m) (m) 0,4 0,17 Ghi chú: + Tính theo phương pháp gần AASHTO-LRFD + Tính nội lực theo TTGH sử dụng (hệ số tải trọng 1) + Loại kết cấu nhịp dầm I+bản đổ chổ + Tính tốn nội lực sơ Giải: Diện tích mặt cắt ngang dầm: A = 150´ 400´ + 200´ (1700 - 150´ 2) = 400000mm Momen quán tính dầm: é t s3 ù h - 2´ t s ) ( t h s J = êb ´ + b ´ t s ´ ( - ) ú´ + t ´ ê 12 2 ú 12 ë û 2ù é ỉ 1700 - 2´ 150) ( 1503 1700 150 ỳ ữ = ờ400 + 400 150 ỗ = 1,1803 1011 mm ữ ỗ ữỳ + 200 ỗ ố ứ 12 2 12 ỳ ë û h t Khoảng cách từ trọng tâm đến trọng tâm dầm: eg = + b = 935(mm) Tham số độ cứng: Kg = n ´ ( J + eg2 ´ A) = 1,3´ (1,1803´ 1011 + 9352 ´ 400000) = 6, 0804´ 1011 (mm ) Với n tỷ số mô đun đàn hồi dầm Hệ số phân bố hoạt tải cho dầm theo phương pháp gần AASHTO LRFD Hệ số phân bố mô men cho nhiều chịu tải: 0.1 mg M LL 0.6 0.2 ỉKg ỉS ổS ữ ỗ ữ ữ ỗ ỗ ữ = 0, 686(lan / dam) = 0.075 +ỗ ç ÷ ÷ ç 3÷ ÷ ÷ ç ç ç ÷ è2900 ø èL ø èL ´ tb ø Hệ số phân bố lực cắt cho nhiều chịu tải: mg VLL = 0.2 + S 3600 æ S ữ ỗ ữ ỗ ữ = 0, 769(lan / dam) ỗ ố10700 ứ Mụ men ln nht ti v trí nhịp tải trọng gây (tính theo trạng thái giới hạn SD M sử dụng): M 1/2( LL ) = mg LL ´ 9,3´ w Trong đó: ω diện tích đường ảnh hưởng 9,3 kN/m L/2 L/4 L=25m Đường ảnh hưởng mô men mặt cắt L/2 ổ SD ỗ1 25 25 ữ M 1/2( ữ LL ) = 0, 686 9,3 ỗ ữ= 498, 422( KN m) ỗ ố2 4ứ Lc ct ln gây vị trí gối tải trọng (tính theo trạng thái giới hạn sử V + dụng): VkSD ( LL ) = mg LL × 9,3 × ω Trong đó: ω + diện tích đường ảnh hưởng dương lực cắt 9,3 kN/m 1 L=25m Đường ảnh hưởng lực cắt vị trí gối 1 2 VkSD( LL + PL ) = 0, 769 × 9,3 × × 25 ×1÷ = 89,396( KN ) Bài 3: Phân tích nội lực thiết kế cốt thép dọc, cốt đai cho kết cấu nhịp cầu BTCT thường phần mềm SAP2000 CSIBridge Cho biết liệu sau: + Vật liệu bê tông dầm, mặt cầu: f'c=30Mpa + Thép dọc chịu lực, thép đai dầm chủ: fy=420 Mpa + Chiều rộng gờ chắn bánh hai bên: 2*0.5 m + Tải trọng lan can phân bố bên+gờ chắn bánh: 350 kg/m + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: 10cm; dung trọng lớp phủ : 2.4 T/m3 + Có dầm ngang, chiều cao dầm chủ, dày 20 cm nhịp hai đầu dầm chủ Chiều dài nhịp giản đơn L(m) 12 Mã đề Chiều cao dầm chủ hd (m) Chiều dày sườn dầm T (m) Chiều dày 0,3 20 mặt cầu (cm) Bề rộng phần xe chạy B (m) Số xe 10,9 Số dầm chủ, n (dầm) Khoảng cách dầm chủ S(m) 1,7 u cầu: 1) Mơ hình hóa kết cấu, phân tích nội lực In biểu đồ bao nội lực M,Q cho tổ hợp tải trọng cường độ 1: (1.25DC+1.5DW+1.75HL93) Trong đó: + DC tải trọng thân kết kết tĩnh tải lại (trừ lớp mặt cầu) + DW tĩnh tãi lớp mặt cầu + HL93 hoạt tải thiết kế cầu theo 22TCN 272-05 2) Thiết kế cốt thép cho dầm dọc, dầm ngang In biểu đồ cốt thép chủ, cốt đai sơ họa bố trí cốt thép cho dầm dọc, dầm ngang Thiết kế cốt thép cấu kiện BTCT theo AASHTO Giải: 1) Mơ hình hóa kết cấu: - Khởi động chương trình SAP2000- V14 + Chọn đơn vị kN,m,C - Tạo mơ hình + File\New model tổ hợp phím (Ctrl+N)=> Xuất hộp thoại + Chọn Beam => Xuất hộp thoại Number of span: Số nhịp =1 Span length: Chiều dài nhịp L=12 m ⇒ Chọn OK ta được: - Khai báo vật liệu làm dầm chủ, dầm ngang + Define\Material…=> Xuất hộp thoại + Chọn Modify/ Show Material…và điền thông số vật liệu ta hộp thoại sau : Chọn OK ta được: Do vật liệu dầm chủ dầm ngang bê tông nên ta khai báo bê tơng lần, sau chọn OK đóng hộp thoại - Định nghĩa mặt cắt ngang + Khai báo mặt cắt ngang dầm chủ: + Chọn Define\Section Properties\Frame section…=> Xuất hộp thoại Chọn Add New Property => Xuất hộp thoại • Chọn kiểu mặt cắt Frame section property type chọn Steel -> Kiểu Tee + Dầm cuối nhịp * Biểu đồ lực cắt Q: + Dầm biên đầu nhịp + Dầm biên nhịp + Dầm biên cuối nhịp + Dầm đầu nhịp + Dầm giữa nhịp + Dầm cuối nhịp Thiết kế kết cấu dầm * Định nghĩa tiêu chuẩn thiết kế - Design\Concrete Frame Design\View/Revise Preferences=> Xuất hộp thoại * Chọn tổ hợp tải trọng thiết kế - Nhấn CUONGDO1 - Add - Design\Concrete Frame Design\Select Design Combos=> Xuất hộp thoại - Nhấn Set Automatic Design Load Combination Data => Xuất hộp thoại Nhấn OK * Thiết kế kết cấu - Design\Concrete Frame Design\Start Design/Check of Structure=> Xuất hộp thoại - Kết cốt thép; đơn vị KN; cm + Click chuột phải vào dầm để xem kết + Dầm biên Nhấn Details => Xuất hộp thoại (xem kết thiết kế chống uốn) Nhấn Tabular Data – (để xuất kết sang dạng bảng biểu, phần mềm Excel) Vào File\Export Current table\ To Excel + Dầm giữa: Nhấn Details => Xuất hộp thoại (xem kết thiết kế chống uốn) Nhấn Tabular Data – (để xuất kết sang dạng bảng biểu, phần mềm Excel) + Dầm ngang nhịp Nhấn Details => Xuất hộp thoại (xem kết thiết kế chống uốn) Nhấn Tabular Data – (để xuất kết sang dạng bảng biểu, phần mềm Excel) * SƠ HỌA CỐT THÉP - Dầm dọc biên: + Diện tích cốt đai: 3,7105cm2 + Diện tích cốt thép chịu uốn trên: 1,2706 cm2 + Diện tích cốt thép chịu uốn nằm dưới: 39,825cm2 - Dầm dọc giữa: + Diện tích cốt đai: 1,1692cm2 + Diện tích cốt thép chịu uốn trên: 8,1746 cm2 + Diện tích cốt thép chịu uốn nằm dưới: 69,005 cm2 => Như chọn cốt thép chung cho dầm dọc: + Cốt đai: chọn ∅8, a = 300mm + Cốt thép chịu uốn trên: ∅10, a = 200mm + Cốt thép chịu uốn dưới: ∅20, a =200mm - Dầm ngang: + Diện tích cốt đai: 0,3163 cm2 + Diện tích cốt thép chịu uốn trên: 1,8512 cm2 + Diện tích cốt thép chịu uốn nằm dưới: 2,719cm2 => Như chọn cốt thép chung cho dầm ngang: + Cốt đai: chọn ∅6, a = 300mm + Cốt thép chịu uốn trên: ∅10, a = 200mm + Cốt thép chịu uốn dưới: ∅10, a =200mm ... Combo => xuất hộp thoại Chọn OK Phân tích mơ hình * Thiết lập tùy chọn trước phân tích - AnalyzeAnalyze Options…=> xuất hộp thoại * Thiết lập trường hợp tải để phân tích - AnalyzeRun Analyze(F5)=>... dầm T (m) Chiều dày 0,3 20 mặt cầu (cm) Bề rộng phần xe chạy B (m) Số xe 10,9 Số dầm chủ, n (dầm) Khoảng cách dầm chủ S(m) 1,7 u cầu: 1) Mơ hình hóa kết cấu, phân tích nội lực In biểu đồ bao nội... (1.25DC+1.5DW+1.75HL93) Trong đó: + DC tải trọng thân kết kết tĩnh tải lại (trừ lớp mặt cầu) + DW tĩnh tãi lớp mặt cầu + HL93 hoạt tải thiết kế cầu theo 22TCN 272-05 2) Thiết kế cốt thép cho dầm dọc, dầm ngang In