THIẾT KẾ CẦU THÉP 1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1. Số liệu chung Quy trình thiết kế: 22TCN 27205 Chiều dài nhịp: L = 26 m Khổ cầu: G= 8,0+2.1,5 m + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 8,0 m + Lề người đi bộ: ble = 1,5 m + Chân lan can: blc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu: Bcau= 9,0+2.1,5+2.0,5 Bcau = 12 m Hoạt tải thiết kế: 0,5HL 93 + 3.103 MPa 1.2. Vật liệu chế tạo dầm Thép chế tạo neo liên hợp: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu: + Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: = 32 MPa + Trọng lượng riêng của bêtông: = 25 kNm3 + Môđun đàn hồi của bêtông: Ec = 30405,59 MPa Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép các bon + Giới hạn chảy của thép: fy = 345 MPa + Giới hạn kéo đứt của thép: fu = 485 MPa + Môđun đàn hồi của thép: Es = 200000 MPa Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ bằng đường hàn. + Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường độ cao. 2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1. Chiều dài tính toán KCN Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: Lnh = 26,0 m Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 m Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh 2.a Ltt = 25,4 m 2.2. Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang Số dầm chủ nhiều : n = 6 dầm 2.3. Quy mô mặt cắt ngang cầu Hình 1. Cấu tạo kết cấu nhịp Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 800 cm + Số làn xe thiết kế: nl = 2 làn + Bề rộng lề đi bộ: ble = 2.150 cm + Bề rộng chân lan can: bclc = 2.50 cm + Chiều cao chân lan can: hclc = 50 cm + Bề rộng toàn cầu: Bcau = 1200 cm + Số dầm chủ thiết kế: n = 6 dầm + Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 200 cm + Chiều dài phần cánh hẫng: = 100 cm 2.4. Chiều cao dầm chủ Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính toán. + Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang. + Quy mô tải trọng khai thác. Xác định theo điều kiện cường độ. Xác định theo kinh nghiệm. Ngoài ra việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản thép hiện có trên thị trường để tránh việc phải cắt bản thép một cách hợp lý. Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bản bụng: Dw = 140 cm + Chiều dày bản cánh trên: tt = 4 cm + Chiều dảy bản cánh dưới: tb = 4 cm + Chiều cao toàn bộ dầm thép: Hsb = 140 +4 +4= 148cm 2.5. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu Kích thước của bản bêtông mặt cầu được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng cục bộ. Chiều dày bản thường chọn ts = (16 25) cm Theo quy định của 22 TCN 272 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175 mm, đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực. => Ở đây ta chọn ts = 20 cm. Bản bê tông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí neo liên kết. Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu: + Chiều dày bản bê tông: ts = 20 cm + Chiều cao vút bản: th = 12 cm + Bề rộng vút bản: bh = 12 cm + Chiều dài phần cánh hẫng: = 100 cm + Chiều dài phần cánh phía trong: S2 = 110 cm 2.6. Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ Hình 2. Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ Cấu tạo bản bụng: + Chiều cao bản bụng: Dw = 140 cm + Chiều dày bản bụng: tw = 3 cm Cấu tạo bản cánh trên hay bản cánh chịu nén: + Bề rộng bản cánh chịu nén: bc = 40 cm + Số tập bản: n = 1 tập + Chiều dày 1 bản: t = 4 cm + Tổng chiều dày bản cánh chịu nén: tc = 4 cm Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo: + Bề rộng bản cánh chịu kéo: bt = 70 cm + Số tập bản: n = 1 tập + Chiều dày 1 bản: t = 4 cm + Tổng chiều dày bản cánh chịu kéo: tt = 4 cm Tổng chiều cao dầm thép: Hsb = 148 cm Cấu tạo bản bêtông: + Chiều dày bản bêtông: ts = 20 cm + Chiều cao vút bản: th = 12 cm Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp: Hcb = 148+20+12 = 180 cm 3. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1. Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp Giai đoạn I: Sau khi thi công xong dầm thép. + Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép Hình 3. Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn I + Tải trọng tính toán: 1. Trọng lượng bản thân dầm. 2. Trọng lượng hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang. 3. Trọng lượng bản bêtông và những phần bêtông được đổ cùng với bản Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp giữa thép và bản BTCT. + Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT. Hình 4. Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn II + Tải trọng tính toán: 1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh. 2. Hoạt tải. Giai đoạn III: Giai đoạn khai thác và đưa cầu vào sử dụng.
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY THIẾT KẾ CẦU THÉP SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung - Quy trình thiết kế: - Chiều dài nhịp: - Khổ cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Lề người bộ: + Chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: Bcau= 9,0+2.1,5+2.0,5 - Hoạt tải thiết kế: 22TCN 272-05 L = 26 m G= 8,0+2.1,5 m Bxe = 8,0 m ble = 1,5 m blc = 0,5 m Bcau = 12 m 0,5HL 93 + 3.10-3 MPa 1.2 Vật liệu chế tạo dầm - Thép chế tạo neo liên hợp: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: - Vật liệu bê tông chế tạo mặt cầu: fy = 420 MPa fy = 420 MPa + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c' = 32 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: γc = 25 kN/m3 1, ' E = , 043 γ f c c c + Môđun đàn hồi bêtông: - Vật liệu thép chế tạo dầm: + Giới hạn chảy thép: + Giới hạn kéo đứt thép: + Môđun đàn hồi thép: - Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối dầm bu lông cường độ cao CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP Ec = 30405,59 MPa Thép bon fy = 345 MPa fu = 485 MPa Es = 200000 MPa 2.1 Chiều dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Lnh = a = Ltt = 26,0 m 0,3 m 25,4 m n 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang - Số dầm chủ nhiều : SVTH: LÊ VIẾT HUY = dầm TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MƠN HỌC CẦU THÉP 2.3 Quy mơ mặt cắt ngang cầu GVHD: TH.S NGƠ THANH THỦY Hình Cấu tạo kết cấu nhịp - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Số xe thiết kế: + Bề rộng lề bộ: + Bề rộng chân lan can: + Chiều cao chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: + Số dầm chủ thiết kế: + Khoảng cách dầm chủ: + Chiều dài phần cánh hẫng: 2.4 Chiều cao dầm chủ Bxe nl ble bclc hclc Bcau n S = 800 cm = = 2.150 cm = 2.50 cm = 50 cm = 1200 cm = dầm = 200 cm d oe = 100 cm - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính tốn + Số lượng dầm chủ mặt cắt ngang + Quy mô tải trọng khai thác - Xác định theo điều kiện cường độ - Xác định theo kinh nghiệm - Ngoài việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng thép có thị trường để tránh việc phải cắt thép cách hợp lý - Trong bước tính tốn sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: Hsb 1 ≥ ⇒ Hsb ≥ 25,4 = 0,86m = 86cm L 30 30 => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: + Chiều dày cánh trên: + Chiều dảy cánh dưới: + Chiều cao toàn dầm thép: SVTH: LÊ VIẾT HUY Dw tt tb Hsb = 140 cm = cm = cm = 140 +4 +4= 148cm TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP 2.5 Cấu tạo bêtơng mặt cầu GVHD: TH.S NGƠ THANH THỦY - Kích thước bêtơng mặt cầu xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày thường chọn ts = (16 ÷ 25) cm - Theo quy định 22 TCN 272 - 05 chiều dày bêtông mặt cầu phải lớn 175 mm, đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực => Ở ta chọn ts = 20 cm - Bản bê tông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtông mặt cầu: + Chiều dày bê tông: ts = 20 cm + Chiều cao vút bản: th = 12 cm + Bề rộng vút bản: bh = 12 cm d oe + Chiều dài phần cánh hẫng: + Chiều dài phần cánh phía trong: 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ = S/2 = 100 cm 110 cm Hình Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: + Chiều dày bụng: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: + Bề rộng cánh chịu nén: + Số tập bản: + Chiều dày bản: + Tổng chiều dày cánh chịu nén: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu kéo: SVTH: LÊ VIẾT HUY Dw = tw = 140 cm cm bc n t tc 40 cm tập cm cm = = = = TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Bề rộng cánh chịu kéo: bt = 70 cm + Số tập bản: n = tập + Chiều dày bản: t = cm + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: tt = cm - Tổng chiều cao dầm thép: Hsb = 148 cm - Cấu tạo bêtông: + Chiều dày bêtông: ts = 20 cm + Chiều cao vút bản: th = 12 cm - Chiều cao toàn dầm liên hợp: Hcb = 148+20+12 = 180 cm XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp - Giai đoạn I: Sau thi công xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép Hình Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn I + Tải trọng tính tốn: Trọng lượng thân dầm Trọng lượng hệ liên kết dọc hệ liên kết ngang Trọng lượng bêtông phần bêtông đổ với - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp thép BTCT + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT SVTH: LÊ VIẾT HUY TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MƠN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGƠ THANH THỦY Hình Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn II + Tải trọng tính tốn: Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh Hoạt tải - Giai đoạn III: Giai đoạn khai thác đưa cầu vào sử dụng 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I - Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên): ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.4 + 140.3 + 70.4 = 860cm2 - Xác định mômen tĩnh mặt cắt trục 0-0 qua đáy dầm thép: t t D So = b c t c H sb − c + D w t w w + t t + b t t t t 2 4 140 = 40.4.148 − ÷+ 140.3. + ÷+ 70.4 = 55000cm3 2 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I: Y1 = So 55000 = = 63,95cm A NC 860 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén: Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 148 – – 63,95 = 80,05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I : Yt1 = H sb − Y1 = 148 − 63,95 = 84.05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yb1 = Y1 = 63,95cm - Xác định mômen quán tính mặt cắt dầm TTH I-I: + Mơmen qn tính bụng: SVTH: LÊ VIẾT HUY TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY 2 t w D3w Dw 3.140 140 Iw = + t w D w + t t − Y1 ÷ = + 3.140 + − 63,95 ÷ 12 12 = 728391,6cm4 + Mơmen qn tính cánh chịu nén: 2 bc t 3c t c 40.43 4 Icf = + bc t c Hsb − Y1 − ÷ = + 40.4 145 − 63,95 − ÷ 12 2 12 2 = 1077274,1cm4 + Mơmen qn tính cánh chịu kéo: 2 b t t 3t t t 70.43 4 I tf = + b t t t Y1 − ÷ = + 70.4 63,95 − ÷ 12 2 12 2 = 1075079,1cm4 + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép: INC = Iw + Icf + Itf = 728391,6+1077274,1+1075079,1 = 2880744,8 cm4 - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép trục I-I: t ( H − Y1 − t c ) S NC = b c t c H sb − Y1 − c + t w sb 2 148 − 63,95 − ) 4 ( = 40.4 148 − 63,95 − ÷+ = 22738,61cm3 2 - Mơmen qn tính mặt cắt dầm thép trục Oy: t c b3c D w t 3w t t b3t 4.403 140.33 4.703 Iy = + + = + + = 135981.67cm 12 12 12 12 12 12 3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 3.3.1 Xác định bề rộng tính tốn bêtơng Hình Xác định bề rộng tính tốn cánh - Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ giá trị sau: SVTH: LÊ VIẾT HUY TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY 1 L tt = 25400 = 317,5cm + 1 t w b 40 c + 6.ts + max = 6.20 + = 130cm o + d e = 100cm => Vậy: b1 = 100cm - Xác định b2: Lấy giá trị nhỏ giá trị sau: 1 Ltt = 2540 = 317,5cm + 1 t w b c 40 + 6.ts + max = 6.20 + = 130cm S + = 100cm => Vậy: b2 = 100cm Do đó: - Bề rộng tính tốn bêtơng dầm biên: bs = b1 + b2 = 100+110 = 200cm - Bề rộng tính tốn bêtơng dầm trong: bs = 2.b2 = 2.100 = 200cm 3.3.2 Xác định hệ số quy đổi từ bêtơng sang thép - Vì tiết diện lien hợp có hai vật liệu thép bê tơng nên tính đặc trưng hình học ta phải tính đổi loại vật liệu Tính đổi bêtơng sang thép dựa vào hệ số n tỷ số môđun đàn hồi thép bêtông + Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n + Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n = 3n ' - Tra bảng hệ số quy đổi từ bêtông sang thép với f c = 32 Mpa Ta có: n= n’=24 => Khi tính tốn phần bêtơng mặt cầu tính đổi sang thép cách chia ĐTHH phần bêtông cho hệ số n (khi không xét từ biến) n’(khi xét đến từ biến) 3.3.3 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên 3.3.3.1 Mặt cắt tính tốn SVTH: LÊ VIẾT HUY TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGƠ THANH THỦY Hình Mặt cắt dầm biên 3.3.3.2 ĐTHH cốt thép bêtông - Cốt thép bêtông mặt cầu bố trí thành hai lưới lưới cốt thép phía lưới cốt thép phía Để đơn giản tính cốt thép theo phương dọc cầu Hình Bố trí cốt thép bêtơng dầm biên - Lưới cốt thép phía trên: + Đường kính cốt thép: φ = 1,2cm α= 3,1416.1, 22 = 1,131cm2 + Diện tích mặt cắt ngang thanh: + Số mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 + Khoảng cách thanh: @ = 19 cm + Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: a rt = 5cm - Lưới cốt thép phía dưới: + Đường kính cốt thép: φ = 1,2cm 3,1416.1, 22 α= + Diện tích mặt cắt ngang thanh: = 1,131cm2 SVTH: LÊ VIẾT HUY TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Số mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 + Khoảng cách thanh: @ = 19cm + Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: arb = 5cm - Tổng diện tích cốt thép bêtơng: Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2 - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông: Yr = A rt (t s + t h − a rt ) + A rb (a rb + t h ) 12,44.(20 + 12 − 5) + 12, 44.(5 + 12) = Ar 24,88 = 22cm Trong đó: + ts: Chiều dày bêtơng + th: chiều dầy vút dầm 3.3.3.3 ĐTHH mặt cắt liên hợp ngắn hạn - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn sử dụng để tính tốn tải trọng ngắn hạn hoạt tải, giai đoạn ta không xét đến ảnh hưởng tượng từ biến - Diện tích mặt cắt: + Diện tích bêtơng: Aso = bs.ts = 200.20 = 4000cm2 + Diện tích phần vút bêtơng: A h = bc t h + .b h t h = 40.12 + 12.12 = 624cm 2 + Diện tích tồn bêtơng: As = Aso + Ah = 4000 + 624 = 4624 cm2 + Diện tích mặt cắt liên hợp ngắn hạn: AST = A NC + As 4624 + A r = 860 + + 24,88 = 1462,88cm n Trong đó: + n: Tỷ số mơđun đàn hồi thép bêtơng + Ar : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng + ANC : Diện tích dầm thép - Mômen tĩnh bêtông cốt thép TTH I-I tiết diện thép: t t {b s t s H sb − Y1 + t h + s + b c t h H sb − Y1 + h + n 2 2 .t h b h H sb − Y1 − t h } + A r ( H sb − Y1 + Yr ) S1x = SVTH: LÊ VIẾT HUY TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY 20 12 S1x = {200.20.148 − 63,95 + 12 + ÷ + 40.12.148 − 63,95 + ÷ + 2 .12.12.148 − 63,95 − 12 ÷} + 24,88.(148 − 63,95 + 22) = 62721,5cm 3 - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II): Z1 = S1x 62721,5 = = 42,88cm AST 1462,88 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: Dc2 = Hsb – tc – Y1 – Z1 = 148 – – 63,95– 42,88 = 37,17 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YtII = Hsb − t c − Y − Z1 = 148 − − 63,95 − 42,88 = 41,17cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YbII = Y + Z1 = 63,95 + 42,88 = 106,83cm - Xác định mômen qn tính tiết diện liên hợp: + Mơmen qn tính phần dầm thép: I IINC = IINC + A NC Z1 = 2880745 + 860.42,882 = 4461676,3cm4 + Mơmen qn tính phần bêtơng: t s b s t s I s = + b s t s H sb − Y1 − Z1 + t h + n 12 2 200.203 20 = + 200.12.148 − 63,95 − 42,88 + 12 + ÷ ÷ 12 2 ÷ = 2011966,9cm + Mơmen qn tính phần vút cánh: t b t b t I h = { c h + b c t h H sb − Y1 − Z1 + t h + s + h h n 12 2 36 2 .b h t h H sb − Y1 − Z1 − t h } 40.123 20 40.123 = { + 40.12.148 − 63,95 − 42,88 + 12 + ÷ + 12 36 2 .12.12. 148 − 63,95 − 42,88 − 12 ÷ } = 177891,8cm + Mơmen qn tính phần cốt thép bản: I r = A r ( H sb − Y1 − Z1 + Yr ) = 24,88.(148 − 63,95 − 42,88 + 22) 2 = 99292,0cm 10 SVTH: LÊ VIẾT HUY 10 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY tc D1 + Ứng suất mép dầm thép M : f1b = M D1 b 1590,80.100 y I = 63,95 = 3,532kN / cm = 35,32MPa I NC 28807445 - Ứng suất dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II: tc + Mômen uốn tĩnh tải tiêu chuẩn GĐII : M D2 = 832,30 kN.m + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp dài hạn : I LT = 4776931,4cm t + Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II’-II’: y II ' = 62,36cm b + Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II’-II’: y II ' = 85,64cm tc + Ứng suất mép dầm thép M D2 : f 2t = − M D2 t 832,30.100 y II ' = − 63,01 = −1,098kN / cm = −10,98MPa I LT 4776931,4 tc + Ứng suất mép dầm thép M D2 : f 2b = M D2 b 832,30.100 y II ' = 84,99 = 1,481kN / cm = 14,81MPa I LT 4776931,4 - Tổng ứng suất dầm thép tĩnh tải tiêu chuẩn : + Ứng suất mép dầm thép: f t = f1t + f 2t = -57,39 Mpa + Ứng suất mép dầm thép: f b = f1b + f 2b = 50,12Mpa - Kiểm toán ứng suất cánh dầm thép: f t = −57,39 Mpa < 0,95.R b R h Fyc = 0.95.1,00.1,00.345 = 327,75Mpa => Kết luận: Đạt - Kiểm toán ứng suất cánh dầm thép: f b = 50,12Mpa < 0,95.R b R h Fyc = 0.95.1,00.1,00.345 = 327,75Mpa => Kết luận: Đạt 9.1.3 Kiểm tra độ võng hoạt tải theo phân tích đàn hồi 9.1.3.1 Nguyên tắc kiểm tra - Khi tính độ võng tuyệt đối lớn phải đặt tải tất xe đường hành - Khi tính chuyển vị tương đối lớn số lượng vị trí đặt tải phải chọn để cho hiệu ứng chênh lệch lớn - Tải trọng tính tốn tải trọng tiêu chuẩn có xét lực xung kích IM hệ số xe khơng xét đến hệ số tải trọng - Độ võng hoạt tải cần lấy theo giá trị lớn của: 52 SVTH: LÊ VIẾT HUY 52 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Kết tính tốn xe tải thiết kế + người + Kết tính tốn 25% xe tải thiết kế với tải trọng thiết kế + người 9.1.3.2 Tính độ võng tải trọng tải trọng người - Cơng thức tính tốn: Độ võng dầm mặt cắt nhịp tải trọng dải tính theo cơng thức: g.q.L4 ∆= 384 E.I Trong : + L : Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp, Ltt = 2540cm + E : Mô đun đàn hồi dầm chủ, E = 200000Mpa = 20000kN/cm2 + g : Hệ số phân bố ngang hoạt tải + I : Mơmen qn tính mặt cắt LH ngắn hạn, IST = 6750827 cm4 - Tính độ võng tải trọng làn: + Tải trọng lane dải đều: qlan =4,5 kN/m = 0,045 kN/cm + Hệ số phân bố ngang tải trọng lane: glan = 0,655 => Độ võng tải trọng làn: ∆ lane g.q.L4 0,6.0,045.25404 = = = 0,223cm 384 E.I 384 20000.6750827 - Tính độ võng tải trọng người: + Tải trọng người dải đều: qngưoi = 4,5 kN/m = 0,045 kN/cm + Hệ số phân bố ngang tải trọng người: glan = 1,575 => Độ võng tải trọng ngưòi: ∆ Nguoi g.q.L4 1,575.0,045.2540 = = = 0,284cm 384 E.I 384 20000.6750827 9.1.3.3 Tính độ võng xe tải thiết kế - Đối với tải trọng xe tính tốn độ võng ta phải xếp tải vị trí bất lợi để tính độ võng lớn mặt cắt tính tốn - Đối với kết câu nhịp giản đơn độ võng dầm giản tải trọng tập trung P gây tính theo công thức ∆ LL = g.(1 + IM) P.(L − a).x L2 − (L − a) − x 6.L.E.I Trong đó: + a : Khoảng cách tính từ tải trọng đến gối bên trái + x : Khoảng cách từ mặt cắt tính tốn đến gối bên trái, ta tính độ võng lớn mặt cắt nhịp nên x = 12,70 m + 1+IM : Hệ số xung kích, + IM = 1,25 + L : Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp, Ltt = 2540cm + E : Mô đun đàn hồi dầm chủ, E = 200000Mpa = 20000kN/cm2 53 SVTH: LÊ VIẾT HUY 53 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + g: Hệ số phân bố ngang hoạt tải + I : Mơmen qn tính mặt cắt LH ngắn hạn, IST = 6750827 cm4 - Xếp xe tải bất lợi để tính độ võng lớn mặt cắt nhịp áp dụng công thức để tính độ võng trục xe gây ta có: Kí hiệu Các đại lượng P3 P2 P1 Đơn vị 72,5 72,5 17,5 KN a 8,40 12,70 17,0 m ∆ pi 0,111 0,137 0,028 cm Tải trọng trục Khoảng cách trục đến gối trái Độ võng trục thứ i ∆ truck Tổng độ võng xe tải thiết kế 0,275 cm 9.1.3.4 Kiểm toán độ võng hoạt tải - Theo quy định, để đảm bảo điều kiện độ cứng độ võng dầm chủ hoạt tải sinh phải nhỏ độ võng cho phép ∆ LL ≤ [ ∆ ] Trong đó: + ∆ LL : Độ võng lớn hoạt tải ∆ + [ ] : Độ võng cho phép - Khi khơng có tiêu chuẩn khác, độ võng giới hạn sau áp dụng cho kết cấu thép, nhôm bê tong [ ∆] = L tt 800 + Tải trọng xe nói chung: - Tổng hợp độ võng hoạt tải gây mặt cắt nhịp : ∆ l an = 0,223cm + Độ võng tải trọng lane: + Độ võng tải trọng người: ∆ ng = 0,284cm + Độ võng xe tải thiết kế: ∆ truck = 0,275 cm ∆1 = 0, 275 + 0, 284 = 0,56cm + Độ võng xe tải + người: + Độ võng 25% xe tải thiết kế + + người: ∆ = 0, 25.0, 275 + 0, 223 + 0, 284 = 0,576cm => Độ võng hoạt tải gây mặt cắt nhịp : ∆ LL = max(∆1 , ∆ ) = 0,576cm - Kiểm toán độ võng hoạt tải: ∆ LL L tt 2540 = 2,54cm = 0,576cm < 1000 = 1000 54 SVTH: LÊ VIẾT HUY 54 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP => Kết luận: Đạt GVHD: TH.S NGƠ THANH THỦY 9.1.4 Tính độ vồng - Để đảm bảo khai thác tốt cầu thiết kế với độ vồng ngược Giá trị độ vồng ngược lấy hợp lý là: ∆ v = ∆ DC + ∆ DW + ∆ LL - Tính độ võng dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I: + Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I: DCtc = 19,73 kN/m = 0,197kN/cm DC tc L4 0,197.25404 ∆ DC = = = 1,856cm 384 E.I 384 20000.2880745 + Độ võng : - Tính độ võng dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II: + Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWtc= 10,32 kN/m = 0,103 kN/cm + Độ võng : ∆ DW DC tc L4 0,103.2540 = = = 0,585cm 384 E.I 384 20000.477 - Độ võng dầm hoạt tải : ∆ LL = 0,576cm - Độ vồng thiết kế dầm : + Độ vồng tính tốn : 1 ∆ v = ∆ DC + ∆ DW + ∆ LL = 1,856+0,585+ 0,576 = 2,73cm 2 tk + Độ vồng thiết kế : ∆ v = 4cm 9.2 Kiểm tra dao động kết cấu nhịp - Công thức tính chu kì dao động dầm giản đơn: Td= 2.L2 q t tc Π E s IST g Trong đó: + L: chiều dài tính tốn kết cấu nhịp tc tc + q tt : Tĩnh tải tiêu chuẩn, q t = DC tc + DWtc = 0,197+0,103=0,30kN/cm + E: Môđun đàn hồi dầm thép, E = 200000MPa = 20000kN/cm2 + g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2 = 981cm/s2 => Ta tính chu kì dao động theo phương thẳng đứng KCN 2.L2 q t tc 2.25402 0,30 = = 0,196s Π E s IST g 3.1416 20000.981.6750827 Td= - Đối với cầu đường ôtô cầu thành phố: + Chu kì tính tốn dao động tự theo phương thẳng đứng không nằm khoảng từ (0,3 - 0,7)s 55 SVTH: LÊ VIẾT HUY 55 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGƠ THANH THỦY + Chu kì dao động theo phương ngang cầu không trùng bội số chu kì dao động thẳng đứng - Kiểm tốn chu kì dao động: Chu kì dao động dầm chủ theo phương thẳng đứng: T = 0,196s ∉ (0,3 ÷ 0,7)s => Kết luận: Đạt 10 TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT 10.1 Nguyên tắc chung - Các neo chống trượt bố trí mặt tiếp xúc bêtơng cánh dầm thép để tính tốn neo cần phải xác định lực cắt (hay lực trượt) nằm ngang sức kháng cắt neo, sau tính tổng số neo cần bố trí - Ngồi việc tính tốn khả chịu cắt neo theo điều kiện cường độ phải kiểm tốn khả chịu lực neo theo điều kiện mỏi 10.2 Xác định tải trọng tác dụng lên neo 10.2.1 Sự phát sinh lực trượt lực bóc - Khi dầm liên hợp chịu uốn biến dạng khơng bêtông thép phát sinh lực trượt lực bóc làm bong bêtơng khỏi dầm thép - Các tải trọng sinh lực trượt lực bóc: + Tĩnh tải giai đoạn II (có xét tới từ biến) + Hoạt tải + Sự thay đổi nhiệt độ + Co ngót bêtơng - Để đảm bảo cho bêtông không bị bong khỏi dầm thép tạo hiệu ứng liên hợp ta phải bố trí neo liên kết Như neo cầu dầm thép liên hợp phận quan trọng nhằm đảm bảo cho bêtông dầm thép làm việc - Tính tốn neo liên hợp có nội dung sau: + Tính lực tác dụng lên neo: lực trượt lực bóc + Tính khả chịu lực loại neo + Tính tốn bố trí neo 10.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo - Lực trượt tải trọng tác dụng lên neo xác định theo công thức: + Trường hợp 1: Trục trung hòa dẻo nằm bêtông lực nén C nhỏ cường độ toàn phần Tuy nhiên cân yêu cầu C lực kéo tiết diện thép, ta có: C = Vh = fywDtw + fytbttt + fycbftf + Trường hợp 2: Trục trung hòa dẻo nằm tiết diện dầm thép lực nến C = V h cường độ toàn phần tính theo cơng thức: 56 SVTH: LÊ VIẾT HUY 56 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY b c t s + t h bc + b h t h ÷ = 0,85.f ' A C = Vh = 0,85.f c' c S n Trong đó: ' + f c : Cường độ nén 28 ngày quy định bêtông bản.Mpa + bs: Bề rộng tính tốn (mm) + ts: Chiều dày (mm) + As: Diện tích bêtơng bao gồm phần vút, As = 4824cm2 + fyw, fyt, fyc: Cường độ chảy nhỏ quy định sườn dầm, cánh chịu kéo cánh chịu nén dầm thép (Mpa) + Dw: Chiều cao sườn dầm chủ (mm) + bt, bc: Chiều rộng cánh chịu kéo cánh chịu nén (mm) + ts,ts,ts: Chiều dầy sườn dầm, cánh chịu nén cánh chịu kéo (mm) - Khi mặt cắt dầm phát triển đến giai đoạn chảy dẻo trục trung hòa dẻo PNA dầm chủ qua sườn dầm nên ta tính lực trượt giai đoạn chảy dẻo theo công thức: Vh = 0,85.f c' As = 0,85.3,2.4624 = 12577, 28kN 10.3 Xác định khả chịu lực neo 10.3.1 Loại neo sử dụng - Sử dụng loại neo đinh mũ chịu cắt có cấu tạo hình vẽ: Hình 37: Neo đinh mũ 10.3.2 Sức kháng cắt neo - Công thức tính tốn: Q n = 0,5.A sc f c' E c ≤ A sc f u Q r = φsc Q n Trong đó: 57 SVTH: LÊ VIẾT HUY 57 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + φsc : Hệ số sức kháng neo chống cắt, φsc = 0,85 + Qn: Sức kháng cắt danh định + Qr: Sức kháng cắt tính tốn + Asc: Diện tích mặt cắt ngang neo đinh chịu cắt (mm2) + fc: Cường độ nén 28 ngày quy định bêtông (Mpa) + Ec: Môđun đàn hồi bêtông (Mpa) + f : Cường độ kéo đứt quy định thộp làm neo, f u = 450MPa u - Tính khả chịu cắt neo đinh mũ: + Đường kính thân neo: d = 22mm = 2,2cm + Chiều cao neo: hneo = 20cm 3,1416.2,2 A sc = = 3,081cm + Diện tích mặt cắt ngang thân neo: + Cường độ chịu kéo đứt thép làm neo: f u = 485MPa - Sức kháng danh định neo: Q n = 0,5.A sc f c' E c = 0,5.3,081 32.30405,59.10-2 = 182, 48kN - Kiểm tra: Q n = 182,48 < A sc Fu = 3,081.485.10−1 = 184,36kN => Kết luận: Đạt - Sức kháng cắt tính tốn neo: Qr= φsc Q n = 0,85.182,48 = 159,36 kN 10.3.3 Sức kháng mỏi neo - Sức kháng mỏi neo đinh mũ: Zr = α.d ≥ 19.d Với α = 238 − 29,5log N Trong đó: + d: Đường kính neo, d = 22mm + N: Số chu kì mỏi: N = (365)(100)n(ADTT)SL + n: Số chu kỡ phạm vi ứng suất lượt chạy qua xe tải n = + ADTT: Số xe tải ngày theo chiều tính trung bình tuổi thọ thiết kế, ADTT = 0,85.7000 = 5950 => N = 365.100.1.5950 = 2,17.108 => α = 238 − 29.5log ( 2,17.10−8 ) = −7,936 2 −3 - Kiểm tra: Ta có α = −7,936 < 19.d = 19.22 10 = 9,196 Vậy lấy Zr = 19.d2 = 9,196 kN 10.4 Bố trí neo - Lực trượt danh định tác dụng lên neo: Vh = 12577,28 kN 58 SVTH: LÊ VIẾT HUY 58 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY - Sức kháng tính tốn neo: Qr = 159,36 kN - Số neo cần thiết bố trí đoạn dầm từ mặt cắt có lực cắt lớn đến mặt cắt có lực cắt n= Vh 12577, 28 = = 78,92neo Qr 159,36 - Bố trí neo: + Số neo hàng: nn = neo + Số hàng neo chiều dài dầm: nh = 45 hàng + Tổng số neo bố trí 1/2 chiều dài dầm: p= + Bước neo bố trí: ∑ n = 90 neo 12700 = 300mm (45 − 1) = 30 cm Hình 38: Bố trí neo đinh mũ chịu cắt 10.5 Kiểm tra neo đinh mũ theo TTGH mỏi - Theo điều kiện cường độ ta tính số neo sau bố trí neo có bước neo p (khoảng cách neo theo chiều dọc dầm) theo sức kháng mỏi bước neo phải thoả mãn: p≤ n n Zr IST Vsr Ss Trong đó: + p : Bước neo theo phương dọc cầu p = 30cm + n n : Số lượng neo mặt cắt ngang, n = neo n + IST: Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn, IST = 6750827cm 59 SVTH: LÊ VIẾT HUY 59 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Ss: Mơmen tĩnh diện tích tiết diện tính đổi trục trung hồ mặt cắt ngắn hạn, Ss = 36872,7cm + Vsr : Lực cắt xe tải thiết kế có xét xung kích xác định cho trạng thái giới hạn mỏi, Vsr = VtcLL ( + IM ) γ m = 86,58.1,15.0,75 = 74,68kN + Zr : Sức kháng mỏi neo riêng lẻ, Zr = 9,196 kN - Kiểm toán: n n Zr IST 2.9,916.6750827 = = 45,09cm V S 74,68.36872,7 sr s p = 30cm < => Kết luận: Đạt 11 KIỂM TOÁN MỐI NỐI DẦM CHỦ 11.1 Khả chịu lực bulông - Bulông sử dụng mối nối dầm bulông cường độ cao, khả chịu lực bulơng sức kháng trượt ma sát tập thép liên kết lực kéo trước thân bulông - Chọn bulơng thiết kế cho mối nối có đặc tính sau: + Loại bulơng thiết kế : M164( hay A325M theo ASTM) + Đường kính bulơng : d = 22mm = 2,2 cm + Đường kính lỗ bulơng : dlo = 24mm = 2,4 cm - Sức kháng trượt danh định bulông: R n = K h K s Ns Pt - Sức kháng trượt tính tốn: R r = φ.R n Trong đó: + N s : Số mặt cắt qua thân bulông, N s = + Pt : Lực căng tối thiểu yêu cầu bulông, tra bảng: Pt = 176 KN + K h : Hệ số kích thước lỗ, tra bảng: K h = 1,0 + K s : Hệ số điều kiện bề mặt, tra bảng K s = 0,33 + φ : Hệ số sức kháng trượt, φ = 1,0 - Vậy sức kháng trượt bulông: + Sức kháng trượt danh định: R n = K h K s Ns Pt = 1,0.0,33.1.176 = 116,16kN + Sức kháng trượt tính tốn: R r = φ.R n = 1,0.116,16 = 116,16kN 11.2 Tính tốn mối nối bụng 11.2.1 Cấu tạo mối nối dầm 60 SVTH: LÊ VIẾT HUY 60 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY - Để đảm bảo khai thác tốt tăng cường độ cứng cho dầm thép nhờ hiệu ứng vòm dầm thép nên thiết kế có độ vồng ngược Giá trị độ vồng ngược lấy là: ∆ v = ∆ DC + ∆ DW + ∆ LL = 2,729 cm - Độ vồng tính tốn : ∆ v = 2,729 cm tk - Độ vồng thiết kế : ∆ v = cm = 40mm 1 2 4 3 11.2.2 Cấu tạo mối nối bụng - Trong thiết kế mối nối dầm ta thường chọn cấu tạo táp bố trí bulơng mối nối trước sau kiểm tra khả chịu lực bulông, thông thường ta cần kiểm tra khả chịu lực bulông chịu lực bất lợi - Bố trí bulơng mối nối bụng: + Số cột bulông: nc = cột + Số cột bulông: nh = 12 hàng + Tổng số bulông bên mối nối: n = 3x12 = 36 hàng + Khoảng cách hàng: ah = 10 cm + Khoảng cách cột: ac = cm + Khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép thép: amep = cm - Kích thước táp : + Chiều dày táp : t = cm 61 SVTH: LÊ VIẾT HUY 61 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Bề rộng táp : bbt = [(3-1).8+ 2.5] +1 = 53 cm + Chiều cao táp : hbt = [(12-1).10+2.5] = 120 cm - Bảng toạ độ hàng bulông: Hàng Tổng x y (cm) (cm) -8 55 -8 45 -8 35 -8 25 -8 15 -8 r (cm2) 3089 2089 1289 689 289 89 7534 Cột x y r2 (cm) (cm) (cm2) 55 3025 45 2025 35 1225 25 625 15 225 25 7150 x (cm) 8 8 8 y (cm) 55 45 35 25 15 r2 (cm2) 3089 2089 1289 689 289 89 7534 + Tổng bình phương khoảng cách từ bulơng đến gốc toạ độ: ∑r i = 2.( 7534+7150 + 7534 ) = 44436cm + Khoảng cách từ bulông xa đến gốc toạ độ : => rmax = x 2max + y max = 82 + 552 = 55,58cm + Góc phương bán kính rmax so với trục Ox : x α max = arccos max ÷ = arccos = 81,72o ÷ 55,58 rmax 11.2.3 Kiểm tốn khả chịu lực bulơng - Gọi Mtt Vtt nội lực tính tốn lớn mặt cắt nối dầm (mặt cắt III-III), tra bảng tổng hợp nội lực tính tốn ta có : + Mtt = 5031,55 kN.m + Vtt = 380,91kN - Lực tác dụng: Sườn dầm chịu phần mômen M tt theo tỷ lệ mơmen qn tính tiết diện sườn dầm với tiết diện toàn dầm chủ toàn lực cắt V tt Như vây lực tác dụng vào mối nối sườn dầm là: + Lực cắt: Vw = 380,91kN + Mômen Mw = Iw M tt I Trong đó: + Vw : Lực cắt bụng chịu 62 SVTH: LÊ VIẾT HUY 62 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Vtt: Lực cắt tính tốn vị trí mối nối + Mtt: Mơmen tính tốn vị trí mối nối + M w : Mômen bụng chịu + I: Mơmen qn tính tiết diện dầm chủ, IST = 6750827cm + I w : Mômen quán tính tiết diện bụng t w D3w 3.1403 Iw = = = 686000cm 12 12 I 686000 M w = w M tt = 5031,55 = 511,29kN.m I 6750827 => - Lực cắt coi phân bố cho hàng đinh nên có n đinh đinh chịu lực: V 380,91 Tv = w = = 10,58kN n 36 - Lực tác dụng lên đinh chịu lực bất lợi mômen M là: 2 M w rmax M w x max + y max 511,29.102.55,58 TM = = = = 63,95kN 44436 ∑ ri2 ∑ (x i2 + yi2 ) Trong đó: + n: Số đinh bố trí bên táp mối nối + x i : Khoảng cách từ hàng đinh thứ i đến trục Oy + x max : Khoảng cách từ hàng đinh xa đến trục Oy + yi : Khoảng cách từ hàng đinh thứ i đến trục Ox + y max : Khoảng cách từ hàng đinh xa tới trục Ox - Phân tích TM thành hai thành phần theo phương x y ta có: TMx = TM sin α = 63,95.sin 81,72o = 63, 28kN TMy = TM cos α = 63,95.cos81,72o = 9,21kN Trong đó: + α : Góc hợp lực TM với trục y + TMx : Lực tác dụng theo phưong trục x + TMy : Lực tác dụng theo phưong trục y - Lực tác dụng lên đinh xa nhất( đinh chịu lực bất lợi nhất) là: T = (TMy + TV ) + TMx = ( 9, 21 + 10,58 ) + 63, 282 = 66,31kN - Kiểm toán khả chị lực đinh xa nhất: T = 66,31kN ≤ R br = 116,16kN 63 SVTH: LÊ VIẾT HUY 63 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY => Kết luận: Đạt, mối nối bụng đủ khả chịu lực 11.3 Tính tốn mối nối cánh 11.3.1 Mối nối cánh - Sơ đồ tính: No n n No L1 - Lực tác dụng: Mối nối cánh chịu tác dụng lực dọc: N N = f y A fth Trong đó: fy + : Cường độ chảy nhỏ thép th + A f : Tiết diện thu hẹp cánh Ta dự kiến bố trí cột bulơng bên cánh trên, diện tích thu hẹp cánh xác định sau: A fth = b c t c − 4.d lo t c = 40.4 − 4.2,4.4 = 121,6cm => Vậy lực dọc tác dụng lên cánh là: N = f y A fth = 34,5.121,6 = 4195, 20kN - Xác định số đinh cần bố trí: No No 4195,20 ≤ R br => n ≥ = = 36,11 b n R r 116,16 bulông - Bố trí bulơng liên kết mối nối cánh trên: + Số cột bulông: nc = cột + Số cột bulông: nh = hàng + Tổng số bulông bên mối nối: n = 4x7 = 28bulông + Khoảng cách hàng: ah = cm + Khoảng cách cột: ac = cm + Khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép thép: amep = 5cm + Khe hở mép dầm thép: a k = 1,8 cm (đây khe hở đảm bảo cho việc tạo độ vồng mối nối) - Kích thước táp : + Chiều dày táp: t = 3cm ng + Bề rộng táp ngoài: b bt = 40cm tr + Bề rộng táp ngoài: b bt = 16cm 64 SVTH: LÊ VIẾT HUY 64 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP + Chiều dài táp: GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY L bt = ( − 1) + 2.5 + 1,8 = 117,8cm - Cấu tạo mối nối cánh trên: MỈ t cắ t 1-1 Mặ t cắ t 2-2 11.3.2 Mối nối cánh - Sơ đồ tính: No n n No L1 - Lực tác dụng: Mối nối cánh chịu tác dụng lực dọc: N N = f y A fth Trong đó: fy + : Cường độ chảy nhỏ thép th + A f : Tiết diện thu hẹp cánh Ta dự kiến bố trí cột bulơng bên cánh trên, diện tích thu hẹp cánh xác định sau: A fth = b t t t − 4.d lo t t = 70.4 − 4.2,4.4 = 222,4cm => Vậy lực dọc tác dụng lên cánh là: N = f y A fth = 34,5.222,4 = 7672,8kN - Xác định số đinh cần bố trí: No No 7672,8 ≤ R br => n ≥ = = 66,05 n R br 116,16 bulơng - Bố trí bulông liên kết mối nối dưới: 65 SVTH: LÊ VIẾT HUY 65 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY + Số cột bulông: nc = cột + Số cột bulông: nh = hàng + Tổng số bulông bên mối nối: n = 6x7 = 42bulông + Khoảng cách hàng: ah = 8cm + Khoảng cách cột: ac = 10cm + Khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép thép: amep = 5cm + Khe hở mép dầm thép: a k = 1cm (đây khe hở đảm bảo cho việc tạo độ vồng mối nối) - Kích thước táp : + Chiều dày táp: t = 3cm ng + Bề rộng táp ngoài: b bt = 70cm tr + Bề rộng táp ngoài: b bt = 32cm + Chiều dài táp: L bt = ( − 1) + 2.5 + = 117cm - Cấu tạo mi ni bn cỏnh di: Mặ t cắ t 3-3 Mặ t cắ t 4-4 66 SVTH: Lấ VIT HUY 66 TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9