Là đồ án tốt nghiệp đại học giao thông vận tải trong bộ môn Kết cấu Xây dựng ,...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN o0o Sau thời gian học tập trường Đại học Giao Thông Vận Tải- Hà Nội với bảo, dạy dỗ tận tình thầy trường Đại học Giao Thơng Vận Tải nói chung thầy Viện Kỹ Thuật Xây Dựng nói riêng em tích lũy nhiều kiến thức bổ ích để trang bị cho công việc kỹ sư tương lai Hơn bốn năm học tập làm Đồ án tốt ngiệp trường, giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, thầy cô môn Kết cấu xây dựng nỗ lực thân em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thạc sỹ Phạm Thị Thanh Thủy thầy cô mơn Kết cấu Xây dựng tận tình giúp đỡ em thời gian học tập trình làm đồ án Cảm ơn thầy có chia sẻ chân thành công việc knh nghiệm lúc sinh viên trường Đồ án tốt nghiệp đánh giá, tổng kết trình học tập suốt trình sinh viên Do hạn chế chuyên môn kiến thức thực tế cảu thân nên tránh khỏi sai sót Em mong bảo góp ý thầy để giúp em hồn thiện kiến thức chun mơn cảu thân để phục vụ cho công tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên: Đặng Xuân Hướng SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH ẢNH SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TRÌNH 1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế Cầu thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu hành: 22TCN 272-05 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô: TCVN 4054-05 Tiêu chuẩn vùng gió: TCVN 2737-1995 Tiêu chuẩn CEB-FIP co ngót từ biến 1.1.2 Vị trí Cầu vượt ngang B44 thuộc gói thầu EX4- dự án xây dựng đường Quốc lộ Nghệ An-Hà Tĩnh Cầu nằm nút giao đường quốc lộ đường 538, vượt qua quốc lộ lý trình Km39+612,812 Cầu nằm địa phận xã Nhân Thành, huyện Yên Thành, tĩnh Nghệ An 1.1.3 Điều kiện tự nhiên 1.1.3.1 Điều kiện địa hình Cầu nằm đoạn tuyến QL1 Khu vực dự kiến xây dựng tương đối phẳng, khu vự đông dân cư, chủ yếu ruộng lúa 1.1.3.2 Điều kiện địa chất Địa chất khu vực tương đối đồng Các lớp đất bố trí từ xuống thep thứ tự sau: − − − − − − − − − − Lớp 1: Đất bùn mặt Lớp 2: Sét dẻo, sét dẻo, bụi dẻo, dẻo mềm Lớp 3: Sét dẻo, sét dẻo, bụi dẻo, dẻo cứng Lớp 4: Sét dẻo, sét dẻo, bụi dẻo, chảy Lớp 5: Sét dẻo, dẻo mềm, sét dẻo, dẻo mềm Lớp 6: Sét dẻo, dẻo mềm, sét dẻo, dẻo cứng, nửa cứng Lớp 7: Cát sét, cát sét lẫn bụi, chặt vừa Lớp 8: Cát bụi, cát cấp phối kém, lẫn bụi, cát sét lẫn bụi, chặt, chặt vừa Lớp 9: Cát cấp phối kém, lẫn bụi, sét, cát bụi, cát cấp phối tốt lẫn bụi, chặt Lớp 10: Sỏi sạn cấp phối lẫn bụi, sỏi sạn cấp phối kém, sỏi sạn lẫn bụi, chặt 1.1.4 Kết cấu cầu Chiều dài tính đến mố: L=215m Gồm nhịp dầm rỗng liên tục bê tông dự ứng lực SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sơ đồ nhịp: 25+30+3@35+30+25m Mặt cắt ngang cầu rộng 16m chia làm nhánh cầu 1.1.4.1 Kết cấu phần • Kết cấu gồm nhịp liên tục, sử dụng dầm rỗng bê tông dự ứng lực, thi công đổ chỗ đà giáo cố định • Chiều cao dầm khơng đổi tồn chiều dài cầu h=1450mm, bề rộng nhánh cầu B=8m • Lớp phủ mặt cầu bê tơng asphalt dày 70mm, lớp phòng nước dày 4mm 1.1.4.2 Kết cấu phần Kết cấu mố: Mố cầu loại mố chữ U kết cấu bê tông cốt thép đổ chỗ, đắp đất theo mái dốc 1:1 Kết cấu trụ: Trụ dạng thân cột bê tông cốt thép, mặt cắt thân trụ hình chữ nhật dạng vuốt tròn hai đầu Móng: Dùng móng cọc khoan nhồi bê tơng cốt thép đường kính D=1,2m 1.1.5 Số liệu tính tốn 1.1.5.1 Hoạt tải thiết kế: Hoạt tải xe ôtô mặt cầu hay kết cầu phụ trợ gọi HL-93 bao gồm: Xe tải thiết kế xe trục thiết kế Tải trọng thiết kế a Xe tải thiết kế (TRK) Xe tải thiết kế gồm có trục 35kN, 145kN, 145kN, trục 35kN 145kN cách 4,3m hai trục 145kN cách từ 4,3m đến 9m để gây hiệu ứng lực lớn SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 35 kN 145 kN 145 kN 4300mm 4300mm÷9000mm 600mm nãi chung 300mm mót thõa cđa cầu 1800mm Làn thiết kế3600mm Hỡnh 1- 1: Xe ti thiết kế b Xe trục thiết kế (TDM) Xe trục gồm cặp trục 110 kN đặt cách 1200mm Cự ly chiều ngang bánh xe đặt cách 1800mm Hình 1- 2: Xe hai trục thiết kế c Tải trọng thiết kế Tải trọng tải trọng dải có trọng lượng 9,3kN/m phân bố theo chiều dọc, theo chiều ngang giả thiết phân bố bề rộng 3000mm Ứng lực tải trọng khơng xét đến lực xung kích Hình 1- 3: Tải trọng thiết kế SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.6 Vật liệu 1.1.6.1 Bê tông Bảng 1- 1: Thông số đặc trưng bê tông sử dụng Mục Khối lượng riêng Trụ, bệ trụ Đơn vị Dầm kg/m3 2450 2450 MPa 45 30 MPa 36056,6 29440,09 /0C 1,08E-05 1,08E-05 MPa -30 -15 MPa 1,677 2,74 mố f'c Cường độ chịu nén đặc trưng tuổi 28 ngày thí nghiệm mẫu hình trụ E c = 0,043γ1,5 f'c Mô đun đàn hồi Hệ số dãn nở nhiệt α Giới hạn chịu nén trạng thái giới hạn sử dụng 0,5f'c Giới hạn chịu kéo trạng thái giới hạn sử dụng 0, 25 f'c 0,5 f'c 1.1.6.2 Cốt thép thường Thép sử dụng cho cơng trình theo tiêu chuẩn ASTM A706M cấp 420 f y = 420 MPa Cường độ kéo chảy Mô đun đàn hồi Es = 200000MPa 1.1.6.3 Cốt thép dự ứng lực Cốt thép dự ứng lực sử dụng theo tiêu chuẩn ASTM 416M Grade 270 có thơng số sau: Bảng 1- 2: Thông số đặc trưng thép dự ứng lực Thông số Loại Áp dụng Diện tích tao Cường độ kéo đứt fpu SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG Đơn vị mm MPa Loại 12T 15,2mm Loại 3T 15,2mm Sợi 15,2 mm Cáp dự ứng lực dọc Cáp dự ứng lực ngang 139,4 139,4 1860 1860 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cường độ kéo chảy fpy Mô đun đàn hồi Es Hệ số ma sát/ đơn vị chiều dài Hệ số ma sát góc Độ tụt neo Độ chùng % Lực kích Khối lượng MPa MPa m-1 Rad-1 mm kN kg/m 1680 197000 6,60E-04 0,25 3,5% (độ chùng thấp) 179,2 1,094 1680 197000 6,60E-04 0,25 3,5% (độ chùng thấp) 179,2 1094 1.1.7 Các hệ số tính tốn 1.1.7.1 Hệ số tải trọng Bảng 1- 3: Hệ số tải trọng STT Kí hiệu tải trọng 10 11 DC DW LL IM BR PL WS WL TU CR&SH TG 12 CT TỔ HỢP TẢI TRỌNG Cường độ II Cường độ III max max 1,25 0,90 1,25 0,90 1,50 0,65 1,50 0,65 1,35 1,35 1,35 1,35 1,40 0,40 1,00 0,50 0,50 0,50 0,50 Cường độ I max 1,25 0,90 1,50 0,65 1,75 1,75 1,75 1,75 0,50 0,50 Sử dụng max 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,30 1,00 1,20 1,20 0,50 0,50 1.1.7.2 Hệ số xung kích Hệ số xung kích xét cho hoạt tải xe thiết kế vơi ( + IM ) = 1, 25 1.1.7.3 Hệ số xe Bảng 1- 4: Hệ số m Số m 1,2 0,85 >3 0,65 SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN TRÊN 2.1 KCH THC HèNH HC Bxe = ì 3,5m Bề rộng phần xe chạy: Blc = 0,5m • Bề rộng lan can: Bcau = × 3,5 + × 0,5 = 8m • Bề rộng tồn cầu: Lcau = 215m • Chiều dài cầu: 2.2 TẢI TRỌNG 2.2.1 Tĩnh tải thân (DC) Trọng lượng thể tích bê tông: γ c = 24,50 kN / m3 Tĩnh tải thân kết cấu phần kết cấu phần tính tốn tự động phần mềm phần tích kết cấu dựa mơ hình kết cấu Các phận khơng có mơ hình xem ngoại lực 2.2.2 Tĩnh tải giai đoạn khai thác 2.2.2.1 Tải trọng lan can Chiều cao chân lan can: blc = 0,5 m Tĩnh tải rải chân lan can bê tông: qclc = 8, kN / m Tĩnh tải rải tay vịn lan can thép: qtv = 0,1 kN / m → Tổng tĩnh tải rải lan can tác dụng lên kết cấu: qlc = 8,5 kN / m 2.2.2.2 Tĩnh tải rải lớp phủ mặt cầu: Trọng lượng riêng bê tông Asphalt SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG = 23kN / m3 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trọng lượng riêng lớp phòng nước = 18kN / m3 B p = Bcau − Blc − Bgpc = − × 0,5 − = m Bề rộng có lớp phủ: Chiều dày lớp bê tơng Asphalt : 70mm Lớp phòng nước: mm q p = × 0, 07 × 23 + × 0, 004 × 18 = 11, 77 kN / m → Tổng tĩnh tải rải lên kết cấu: 2.2.3 Hoạt tải HL93 2.2.3.1 Hoạt tải xe ô tô thiết kế Hoạt tải xe ô tô mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đặt tên HL93 bao gồm tổ hợp gồm: • Xe tải (xe trục) xe trục thiết kế tải trọng thiết kế Xe tải thiết kế nặng 325kN Tải trọng xe trục thiết kế bao gồm cặp tải trọng trục 110kN cách 1,2m Khoảng cách bánh xe 1,8m Tải trọng xe 9,3kN/m, phân bố theo dọc cầu bề rộng xe 2.2.3.2 Tác dụng hoạt tải xe thiết kế Ứng lực lớn phải lấy theo giá trị lớn trường hợp sau: Hiệu ứng xe trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng thiết kế tải trọng xe tải với khoảng cách trục doa động từ 4,3m đến 9,0m tổ hợp với hiệu ứng tải trọng thiết kế Đối với momen âm điểm uốn ngược chiều chịu tải trọng rải nhịp phản lực gối lấy 90% hiệu ứng hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe cách trục bánh sau xe 15m tổ hợp 90% hiệu ứng cảu tải trọng thiết kế, khoảng cách trục 145kN xe 4,3m 2.2.4 Lực xung kích Tác động tĩnh học xe tải hay xe trục thiết kế không kể lực li tâm lực hãm phải tăng thêm tỉ lệ phần trăm theo quy định cho bảng cho lực xung kích Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh lấy bằng: (1+IM) SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 10 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP R=120 SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 94 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3- 6: Bố trí cọc khoan nhồi 3.1.5.5 Xác định nội lực cọc Kết nội lực lớn cọc tính tốn phần mềm FB-Pier: Hình 3- 7: Kết nội lực cọc từ phần mềm FB-PIER • Lực dọc lớn cọc: N max = 4296 kN M max = 365,9kN m • Mơ men uốn lớn cọc: Vmax = 780, 4kN • Lực cắt lớn cọc: • Chuyển vị thẳng đứng lớn theo phương z: • Chuyển vị ngang đứng lớn theo phương x: • Chuyển vị ngang đứng lớn theo phương y: ∆ max = 0, 0015m z ∆ max = 0, 00125m x ∆ max = 0, 00026m y a Kiểm toán cọc theo trạng thái giới hạn cường độ Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn: N max + N bt = 4296 + 1492 = 5788kN < Q = 8780, 45kN Vậy thỏa mãn sức kháng cọc đơn Trong đó: + + + Q= Sức chịu tải giới hạn cọc Nbt = Trọng lượng thân cọc N max = Nội lực lớn cọc SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 95 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b Kiểm toán sức kháng dọc trục nhóm cọc Cơng thức kiểm tốn sau: N ≤ QR = ϕ g × Qg Trong đó: + + + + N= Tổng lực gây nén nhân hệ số QR = Sức kháng dọc trục tính tốn nhóm cọc ϕ g = 0, 65 ϕg = Hệ số sức kháng đỡ nhóm cọc, đất sét Qg = Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc • Xác định Qg đất dính: Đối với đất dính xác định sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc sau: Q g= min( η× Tổng sức kháng dọc trục cọc đơn;Sức kháng trụ tương Qg1 , Qg đương)=min( ) Trong đó: η= Hệ số hữu hiệu lấy sau: − − η = 0, 65 η =1 Đối với khoảng cách tim cọc 2,5 lân đường kính Với khoảng cách tim cọc đến tim cọc lần đương kính Với khoảng cách từ tim cọc đến tim cọc lần đường kính (3,6m) nội suy tuyến tính ta có η = 0, Tổng sức kháng dọc trục cọc đơn: Qg1 = ncoc × Q ×η = × 8780, 45 × 0, = 30731,58kN Sức kháng dọc trục tương đương Theo AASHTO, móng (trụ) khối tương đương để kiểm tra phá hoại khối thường áp dụng nhóm cọc đất dính, Cho nhóm cọc có chiều rộng X, chiều dài Y chiều sâu Z hình vẽ, sức kháng đỡ phá hoại khối tính theo N là: SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 96 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Qg = ( X + 2Y ) × Z × Su + X × Y × N c × Su Z 0, × X 0, × Z ≤ 2,5 → N c = × 1 + × 1+ X Y X Z 0, × X ≥ 2, → N c = 7,5 × 1 + X Y Trong đó: X = + Y= + Chiều rộng nhóm cọc Chiều dài nhóm cọc Z= + Chiều sâu nhóm cọc Nc = Z/X Hệ số phụ thuộc vào tỉ số + Su = + Su = + Cường độ chịu cắt khơng nước trung bình dọc theo chiều sâu cọc Cường độ chịu cắt khơng nước chiều sâu đáy móng Bảng 3- 28: Sức kháng trụ tương đương Lớp đất Chiều rộng X(m) Chiều dài Y(m) Z (m) Z/X Nc Su (kPa) Qg2 (kN) 5200 7200 2970 0,57 6,37 57,5 17961,21 5200 7200 2000 0,38 6,16 7,5 2102,40 5200 7200 2500 0,48 6,27 25 7421,00 10 5200 7200 5400 1,04 6,91 45 17669,52 11 5200 7200 6400 1,23 7,13 22,5 9578,16 Tổng 54732,29 Sức kháng đỡ dọc trục danh định nhóm cọc: Qg = ( Qg1 , Qg ) = ( 30731,58;54732, 286 ) = 30731,58kN Qg Xác định đất rời: QRg = n c ×QR = × 8780, 45 = 43902, 25kN Sức kháng dọc trục nhóm cọc: SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 97 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QRg = 0, 65 × 30731,58 + 0,36 × 43902, 25 = 35780,34kN Kiểm toán: N = 17855 < QR = 35780,3kN =>Thỏa mãn sức kháng dọc trục nhóm cọc c Kiểm toán cọc theo trạng thái giới hạn sử dụng Xác định độ lún ổn định: Độ lún móng cọc tác dụng tải trọng lấy từ kết tính nội lực chương trình FB-PIER: ∆ max = 0, 0015m z Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc: Chuyển vị ngang đỉnh cọc lấy từ kết tính nội lực chương trình tính FB- PIER là: ∆ max = 0, 00125m x ∆ max = 0, 00026m y Theo tiêu chuẩn quy định: chuyển vị ngang đầu cọc ∆ ≤ 0, 038m =>Vậy chuyển vị ngang đầu cọc thỏa mãn điều kiện cho phép 3.2 THIẾT KẾ TRỤ CẦU 3.2.1 Sơ lựa chọn kích thước trụ cầu SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 98 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 99 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3- 8: Kích thước trụ 3.2.2 Tải trọng Do kết cấu cầu có dạng khung nên tải trọng tác dụng lên cầu để xác định nội lực trụ giống kết cấu phần theo mục 11Equation Section (Next)2.1 Tĩnh tải (DC), tĩnh tải (DW), lực hãm (BR), tải trọng gió (WL,WS), nhiệt phân bố (TU), gradient nhiệt (TG) tương tự tải trọng tính tốn kết cấu phần Hoạt tải HL93 bao gồm: Xe tải + Làn Xe trục + Làn 90% hiệu ứng xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe cách bánh sau xe 15m + 90% hiệu ứng tảo trọng thiết kế (khoảng cách trục 145kN xe lấy 4,3m) 3.2.3 Nội lực 3.2.4 Ngun tắc tính tốn Sự làm việc cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đổ bê tông chỗ đà giáo cố định phụ thuộc vào biện pháp, cơng nghệ thi cơng, trình tự thi công Mỗi loại tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp theo sơ đồ tính tốn riêng thời điểm tác dụng khác, cần phải lập sơ đồ tính kết cấu nhịp theo trạng thái thời điểm tác dụng loại tải trọng xác định nội lực sơ đồ riêng theo nguyên lý độc lập tác dụng, sau tổ hợp giá trị nội lực theo nguyên lý cộng tác dụng Để xác định nội lực kết cấu nhịp ta thực bước sau: Vẽ đường ảnh hưởng kết cấu nhịp Xếp tải trọng lên đường ảnh hưởng Tĩnh tải xếp toàn kết cấu Hoạt tải xếp vị trí cho gây nội lực bất lợi cho kết cấu Tổng hợp giá trị nội lực nguy hiểm trạng thái giới hạn Các công việc thực phần mềm MIDAS Civil Version 2011 Tổ hợp nội lực bao gồm: SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 100 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cường độ I: 1, 75 ×1, 25 × HL93TRK ( HL93TDM ) 1, 25 DC + 1,5DW + max + 0,5 ( TU + CR + SH ) + 1, 75BR 0,9 × 1, 75 × 1, 25 × HL93S + 0,9 × 1, 75 × Lan Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cường độ II: 1, 25DC + 1,5 DW + 1, 4WS + 0,5 ( TU + SH + CR ) Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cường độ III: 1,35 ×1, 25 × HL93TRK ( HL93TDM ) 1, 25DC + 1,5DW + max + 0,5 ( TU + CR + SH ) + 1,35BR + 0, 4WS + 1WL 1,52 × HL93S + 0,9 ×1,35 × Lan Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn sử dụng: 1, 25 × HL93TRK ( HL93TDM ) DC + DW + max + 1, ( TU + CR + SH ) + BR + 0,5TG 0,9 ×1, 25 × HL93S + 0,9 × Lan 3.2.5 Kết nội lực gây mặt cắt nguy hiểm • Nội lực lớn mặt cắt đỉnh trụ: Bảng 3- 29: Nội lực mặt cắt đỉnh trụ Dọc cầu V (kN) M (kNm) Ngang cầu V (kN) M (kNm) 9983,52 165,86 6009,49 744,08 2173,84 CĐ2 CĐ3 7700,32 9518,51 109,78 96,2 352,94 4686,87 230,63 543 40,63 1680,72 SỬ DỤNG 12086,1 12,67 -3610,85 323,52 1269,75 Trạng thái giới hạn N (kN) CĐ1 • Nội lực lớn mặt cắt đỉnh bệ Bảng 3- 30: Nội lực mặt cắt đỉnh bệ Trạng thái giới hạn N (kN) CĐ1 Dọc cầu Ngang cầu V (kN) M (kNm) V (kN) M (kNm) 10791,4 165,86 4522,78 744,08 1438,38 CĐ2 8508,16 138,37 2229,37 230,63 1050,08 CĐ3 10115,8 90,24 2368,93 543 1471,66 SỬ DỤNG 13288,9 7,76 3588,53 323,52 1600,61 • Nội lực mặt cắt đáy bệ SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 101 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 3- 31: Nội lực mặt cắt đáy bệ Trạng thái giới hạn N (kN) CĐ1 Dọc cầu Ngang cầu V (kN) M (kNm) V (kN) M (kNm) 13248,4 165,86 6730,42 744,08 1437,69 CĐ2 10965,2 145,39 2690,63 230,63 1333,84 CĐ3 10205,8 89,24 3034,21 543,00 1440,12 SỬ DỤNG 16947,2 12,78 5053,39 323,52 1810,29 3.2.6 Kiểm toán mặt cắt I-I (Mặt cắt đỉnh bệ) x y 2940 1500 Btr y a1 x a1 a2 Hình 3- 9: Mặt cắt đỉnh bệ 3.2.6.1 Các kích thước mặt cắt đáy trụ Htr (m) 8,145 Btr (m) 1,5 a1(m) 0,8 a2(m) 1,6 Iy(m) 3,17786143 Ix(m) 0,8269911 F(m) 4,4106193 Quy đổi mặt cắt ngang mặt cắt chữ nhật có mơ men qn tính tương đương, giữ ngun b, xác định h Kết thu sau: Bảng 3- 32: Thông số mặt cắt quy đổi Thành phần Chiều cao mặt cắt Bề rộng mặt cắt Chiều cao có hiệu mặt cắt SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG Kí hiệu Btr h d 102 Giá trị 1,50 2,94 2,84 Đơn vị m m m KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chiều dày lớp phủ bê tông Cường độ thép Mô đun đàn hồi thép Cường độ bê tông Trọng lượng riêng bê tông dc fy Es fc gc 0,10 420,00 200000,00 30,00 24,00 m Mpa Mpa Mpa kN/m3 Mô đun đàn hồi bê tơng Ec 27691,47 Mpa 3.2.6.2 Tính tốn khả chịu lực cấu kiện chịu nén uốn a Kiểm toán chịu uốn Tổ hợp dùng để kiểm tra tổ hợp cường độ I (N=10791,4 kN) Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều: 1 1 = + − Prxy Prx Pry φ Po Pu > 0,1.φ f Ag ' c Nếu kiểm tra theo (1) M ux M uy + ≤1 M rx M ry Pu < 0,1.φ f c' Ag Nếu kiểm tra theo (2) Trong đó: + φ= Hệ số sức kháng cấu kiện chịu nén dọc trục =0,75 M ux = + Mơ men tính tốn tác dụng theo phương trục x + M uy = Mô men tính tốn theo phương trục y f = ' c + + + Cường độ chịu nén bê tơng Ag = Diện tích mặt cắt ngun Pu = Lực dọc trục tính tốn lớn M rx = + Sức kháng uốn tính tốn đơn trục mặt cắt theo phương trục x + M ry = Sức kháng uốn tính tốn đơn trục mặt cắt theo phương trục y Kết tổ hợp nội lực có: + Pu = 10791, 4kN 0,1φ f c' Ag = 10800kN + SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 103 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP M ux M uy + ≤1 M rx M ry Tiến hành kiểm toán theo công thức (2) Bảng 3- 33: Giá trị Thông số tính tốn Ký hiệu M rx M ry Ngang cầu Mơ men tính tốn Chiều cao mặt cắt Bề rộng mặt cắt Diện tích mặt cắt Mơ men qn tính Dọc cầu Đơn vị 6730,42 2,94 1,50 4,41 3,18 KNm m m m2 m4 100,00 29,00 15,00 660,52 9907,80 mm mm thannh 2,84 0,85 m Mu 1437,69 h 1,50 b 2,94 Ag 4,41 Ig 0,83 Cốt thép chịu kéo Khoảng cách tới mép bê tông chịu kéo dc 100,00 Đường kính D 29,00 Số lượng n 25,00 Diện tích 660,52 Tổng diện tích As 16513,00 Sức kháng uốn tính tốn Chiều cao làm việc mặt cắt ds 1,40 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 0,85 Khoảng cách từ trục trung hòa đến c 213,32 mặt chịu nén Chiều cao khối ứng suất tương đương a 181,32 Sức kháng danh định Mn 9080,88 Hệ số sức kháng φ 0,90 65,29 mm 55,50 11704,27 0,90 mm Sức kháng uốn tính tốn 10533,84 Mr 8172,79 mm2 Bảng 3- 34: Kiểm tra điều kiện uốn theo phương TTGH Mux Muy Sử dụng 3588.5 1600.6 CĐ I 4522.8 1438.4 CĐ II 2229.4 1050.1 CĐ III 2368.9 1471.7 Mrx Mry 8172.788 10533.841 Mux/Mrx+Muy/Mry 0.591 ĐẠT 0.689 ĐẠT 0.372 ĐẠT 0.429 ĐẠT b Kiểm tra điều kiện độ mảnh Cơng thức tính tốn: λ= k × lu r Trong đó: SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 104 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + + + k= lu = r= Hệ số chiều dài có hiệu Chiều dài khơng giằng cột Bán kính qn tính Kiểm tra: − Nếu − Nếu λ > 22 → λ < 22 → Xét đến độ mãnh kết cấu Không cần xét đến độ mảnh kết cấu Kết thu sau: Bảng 3- 35: Kiểm tra ảnh hưởng độ mảnh Các thông số Mô men quán tính Diện tích mặt cắt Bán kính quán tính mặt cắt Hệ số phụ thuộc liên kết Chiều dài tính tốn Tỉ số độ mảnh Kí hiệu Ig Ag r K lu λ Kiểm tra Ngang Dọc 0,83 3,18 4,41 4,41 0,43 0,85 1,00 1,00 8,15 8,15 18,81 9,60 Không cần xét đến ảnh hưởng độ mảnh Đơn vị m4 m2 m m c Kiểm toán khả chịu cắt Sức kháng cắt danh định Vn: Vn1 = 0,25 × f c' × b v × d v Vn = Vn2 = Vc + Vs Vc = 0,083 × β f'c × b v × d v Vs = A v × f y × d v (cotgθ + cotgα ) × sinα S Trong đó: + + β= s= Hệ số khả bị nứt chéo truyền lực, β =2 Cự li cốt đai (mm) SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 105 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Av = s Diện tích cốt thộp chịu cắt cự ly (mm) φ = 450 φ= + Góc nghiêng ứng suất nén chéo, α= α = 900 + Góc nghiêng cốt đai so với trục dọc, Tính Nếu : Vr = ϕv × Vn với ϕv = 0,9 Vu ≤ Vr ⇒ OK Av ≥ Av ⇒ OK S ≤ S max = 600mm ⇒ OK Kết sau: Bảng 3- 36: Kiểm tra sức kháng cắt trụ Các thơng số Đơn vị kN Kí hiệu Ngang cầu Dọc cầu Lực cắt tính tốn Vu 1600,61 4522,78 Hệ số sức kháng φ 0,90 0,90 Chiều cao chịu cắt cấu kiện dv 1300,00 2740,41 mm Bề rộng bụng hữu hiệu chiều cao chịu cắt cấu kiện bv 2940,41 1500,00 mm Góc nghiêng ứng suất nén chéo θ 45,00 45,00 Góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc α 90,00 90,00 Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo β 2,00 2,00 Vn Vr 11467,61 150,00 16,00 2,00 402,12 3475,52 1463,73 28669,03 4939,25 4445,33 12331,86 150,00 16,00 2,00 402,12 3737,45 3085,56 30829,64 6823,01 6140,71 Vr>Vu ĐẠT ĐẠT Giá trị 0,1.f'c.dv.bv Cự ly cốt thép đai Đường kính cốt thép đai Số lượng cốt thép đai cự ly s Tổng diện tích cốt thép đai Sức kháng danh định bê tông Sức kháng cốt thép đai chịu cắt Giá trị 0.25*f'c*dv*bv Sức kháng danh định cấu kiện Sức kháng tính tốn Kiểm tốn SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG s D n Av Vc Vs 106 kN mm mm2 kN kN kN kN kN KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP d Kiểm tra nứt • Xem xét khả nứt bê tông f r > fc → f r < fc → không cần kiểm tra nứt Kiểm tra nứt bê tông Trong đó: fc = 6.M bd :Ứng suất lớn phần bê tông chịu kéo f r = 0, 63 f c' : ứng suất kéo lớn mà bê tông chịu trước nứt f s ≤ f sa = • Ứng suất cốt thép: Z ≤ 0,6 f y dc A Với Z=3000 mm môi trường thông thường fs = nM n ( d e − c ) I cr I cr = Với bc + nAs ( d − c ) Kết sau: Bảng 3- 38: Kết tính duyệt độ mở rộng vết nứt trụ Kí hiệu Ngang cầu Dọc cầu Mơ men tính tốn Chiều cao mặt cắt Bề rộng mặt cắt Bề dày lớp bê tông bảo vệ Ms h b dc 1438,38 1,50 2,94 50,00 4522,78 2,94 1,50 50,00 Đơn vị kNm m m mm K/c từ mặt chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ds 1450,00 2890,41 mm D n As n=Es/Ec 29,00 25 16513,00 7,22 29,00 15 9907,80 7,22 mm mm2 Các thông số Đường kính cốt thép chịu kéo Số lượng thép chịu kéo Tổng diện tích cốt thép chịu kéo Tỷ số mô đun đàn hồi SVTH: ĐẶNG XUÂN HƯỚNG 107 KẾT CẤU XÂY DỰNG-K52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hàm lượng cốt thép % r 0,37 0,22 k = − ρ × n + ρ × n2 + 2ρ × n k 0,86 0,80 Tính j=1-k/3 Ứng suất trung bình tâm nhóm cốt thép j fs 0,71 84,31 0,73 215,54 Mpa Tham số độ mở rộng vết nứt Z 30000,00 30000,00 N/mm Diện tích phần bê tơng bao bọc cốt thép chia cho số cốt thép A 344498,77 580982,57 fsa fs