Bảng kiểm toán kết cấu cống (2 5x2)m

PHỤ LỤC TÍNH TỐN CỐNG HỘP (2.5x2.0)m 6/18/2018 Dù ¸n: phân khu A - kđt phía bắc ql5, thuộc kđt phố nối huyện mỹ hào, huyện văn lâm - tỉnh hưng yên bước: vẽ thi công cống hộp 2.5x2.0m Ng.TÝnh: kiĨm tra sù chÞu lùc cđa kÕt cÊu cèng Nguyễn Thị Trâm Ng Soát: Trần Quang Đức I PHN CHUNG THƠNG TIN CHUNG • Dự án: • Mặt cắt ngang: • Kết cấu: •Dạng móng: • Đơn vị: Cống hộp (2.5x2.0)m Cơng hộp bê tơng cốt thép Móng cọc Chiều dài 11.8 m Góc 1.26 rad Khối lượng kg Lực kN Ứng suất Mpa TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ -Tiêu chuẩn thiết kế đường Việt Nam (TCVN 4054-05) - Tiêu chuẩn thiết kế cầu (22TCN 272-05) VẬT LIỆU 3.1 Bê tông thân cống - Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày - Trọng lượng đơn vị - Mô đun đàn hồi - Hệ số giãn nở nhiệt 1.5 Ec =0.043y'c f'c - Hệ số pốt xơng 0.5 Þ fc' = yc = 25 2500 = 24.53 Mpa kg/m3 kN/m3 Ec = 26875.0 Mpa ac = 1.08E-05 m= 0.2 fy = Es= 197000 3.2 Cốt thép thường Theo ASTM - Cường độ chảy - Mô đun đàn hồi -1- 400 Mpa Mpa II DỮ LIỆU THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG TRÊN CỐNG • Chiều rộng đường • Chiều rộng xe chạy • Số thiết kế • Chiều rộng người thiết kế • Số người thiết kế • Chiều dày lớp tạo dốc • Chiều dày lớp áo đường • Chiều dài đoạn cống tính tốn ĐẤT ĐẮP TRÊN CỐNG - Trọng lượng riêng vật liệu đắp cống - Trọng lượng riêng đất đắp mang cống B= W = NL = Wp NLng htb haó đường = L= gs = Þ gs = gs1= Þ gs1= 23.00 m 15.00 m 4.00 m -m 1.10 m 11.80 m 2100 20.60 1800 17.66 kg/m3 kN/m3 kg/m3 kN/m3 CÁC KÍCH THƯỚC CỐNG STT 10 11 12 13 14 15 16 Các thông số Chiều cao đất đắp trung bình Chiều dày Chiều cao bên cống Chiều rộng bên cống Chiều dày Chiều dày sườn cống Vát Mở rộng chân cống Chiều rộng toàn cống Chiều cao toàn cống Chiều dài đoạn cống tính tốn Cao độ đường đỏ cống Cao độ tim cống Cao độ tim cống Cao độ mực nước thiết kế Ký hiệu Hđ t1 H B t2 t3 t v Bc Hc Lc CĐ1 CĐ2 CĐ3 MNTK -2- Giá trị 1.10 0.30 2.00 2.50 0.30 0.30 0.30 0.30 3.10 2.60 11.80 3.880 2.630 0.330 1.980 Đơn vị m m m m m m m m m m m m m m m III MƠ HÌNH TÍNH TỐN MẶT CẮT NGANG CỐNG - Mơ hình tính tốn kết cấu cống mơ hình khung phẳng với chiều dài đốt cống tính toán 1m IV TẢI TRỌNG TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CỐNG - Trọng lượng thân cống chương trình SAP2000 tự động tính tốn theo thơng số đây: yc= 24.53 Trọng lượng riêng bê tông cốt thép kN/m3 Tên trường hợp tải trọng này: DC1 ÁP LỰC NƯỚC MNTK q1(kN/m) q2(kN/m) q=1*Hw*gn - Áp lực nước thẳng đứng xác định theo công thức: ( Tính cho 1m dài cống) Trong đó: Hw: Chiều cao mực nước cống gn: Trọng lượng riêng nước q= kN/m2 15.00 q=1*H*gn ( Tính cho 1m dài cống) - Áp lực ngang nước xác định theo cơng thức Trong đó: H: Chiều cao cột nước gn: Trọng lượng riêng nước q1= kN/m2 0.00 q2= kN/m2 15.0 Tên trường hợp tải trọng này: WP ÁP LỰC ĐẤT (tính theo tiêu chuẩn 22TCN272-05) 3.1 Áp lực đất thẳng đứng - Áp lực đất thẳng đứng xác định theo cơng thức sau: p=Bc*Hđ*gs kN/m ( Tính cho 1m dài cống) Trong đó: Hđ: Chiều cao đất đắp 1.10 m gs: Trọng lượng riêng đất đắp 20.6 kN/m3 Bc: Chiều rộng m dài cống 1.00 m 22.66 kN/m2 Þ p= Tên trường hợp tải trọng này: EV -3- 22TCN-3.11.5 3.2 Áp lực ngang đất 3.2.1 Áp lực ngang trọng lượng thân đất - Áp lực ngang đất trọng lượng thân đất xác định theo công thức Mpa ( Tính cho 1m dài cống) Trong đó: Ka: Hệ số áp lực chủ động gs: Trọng lượng riêng đất đắp z: Chiều cao đất đắp q1(kN/m) q1(kN/m) q2(kN/m) q2(kN/m) Tính hệ số áp lực đất chủ động ka theo lý thuyết Coulomb Hệ số áp lực đất chủ động tính theo cơng thức: với Trong đó: d - Góc ma sát đất đắp tường - Góc ma sát có hiệu b - Góc đất đắp với phương nằm ngang hình q - Góc đất đắp sau tường với phương thẳng đứng Tất góc hình mang dấu (+) Bảng liệu g' g'1 Trọng lượng riêng có hiệu(đối với đất cống) Trọng lượng riêng có hiệu(đối với đất mang cống) Góc ma sát có hiệu d b q Ka Góc ma sát tường Góc nghiêng Góc nghiêng tường Hệ số áp lực đất chủ động q1 q2 Tên trường hợp tải trọng này: EH -4- = 20.6 = 17.7 = 30.0 = 17.0 = 0.0 = 90.0 = 0.382 kN/m3 kN/m3 độ độ độ độ 9.844 kN/m2 27.957 kN/m2 22TCN-3.11.6.2 3.2.2 Áp lực ngang đất hoạt tải chất thêm - Áp lực ngang đất hoạt tải áp dụng tải trọng xe đặt bề mặt đất đắp khoảng cách chiều cao tường tính đến bề mặt - Áp lực tăng thêm hoạt tải xác định theo cơng thức: Dp=k*gs*g*heq*(10^-9) Trong đó: Dp: áp lực không đổi tăng thêm hoạt tải (Mpa) gs : trọng lượng riêng đất k: heq: hệ số áp lực ngang đất (kg/m ) chiều cao côt đất tương đương xe tải thiết kế: ÞDp= 9.950 (kN/m2) Tên trường hợp tải trọng này: 1288 mm = LS HOẠT TẢI 4.1 Tải trọng thiết kế HL 93 HL93 - Xe tải 4.3 m P2 4.3 to 9.14 m (sử dụng 4.3 m) P1 P1 HL93 - Tải trọng Tải trọng thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu giả thiết phân bố chiều rộng 3000mm w kN/m HL93 - Xe trục 1.2 m 110 kN 110kN P3 P3 Phân bố tải trọng bánh xe giả định hay quy đổi tải trọng trục bánh xe tải trọng dải phân bố với góc 45 độ hướng từ diện tích mặt tiếp xúc đến đỉnh cống hộp Diện tích tiếp xúc vệt bánh xe tính sau: Diện tích tiếp xúc lốp xe bánh xe có hay hai lốp giả thiết hình chữ nhật có chiều rộng 510mm chiều dài tính mm lấy sau: X L = 2,28 x 10-3 g (1 + lM/100)P Trong đó: g - hệ số tải trọng = lM P 1.75 - lực xung kích tính phần trăm = 72500 N cho xe tải thiết kế = 55000 N cho xe hai trục thiết kế Áp lực hoạt tải W= P (1 + IM /100) m A -5- 51 Y A Trong đó: W = áp lực hoạt tải (kN/m2) P = Tổng tải trọng bánh xe (kN) IM = Hệ số xung kích (%) A = Diện tích phân bố (m ) m = Hệ số xe Bảng tính tải trọng hoạt tải gây đỉnh cống Tên chiều cao đất đắp Hđ a L x y Hệ số xe m Tải trọng trục P (do bánh xe) TT A w Xe tải 1.10 0.51 0.34 2.71 2.54 1.20 145.00 72.50 3.10 6.89 14.92 4.2 Xung kích (IM) Lực xung kích cấu kiện vùi tính sau: -4 IM = 33(1,0 - 4,1x10 DE)³ 0% Xe hai trục 1.10 0.51 0.26 2.71 2.46 1.20 110.00 55.00 3.10 6.66 11.70 kN kN kN/m2 m2 kN/m2 (22TCN - 3.6.2) = Trong đó: DE - chiều dày tối thiểu lớp đất phủ phía kết cấu (mm) -6- Đơn vị m m m m m 18.12 % = 1100 mm V TỔ HỢP TẢI TRỌNG TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ CÁC HỆ SỐ TẢI TRỌNG STT Tải trọng Tổ hợp tải trọng - Trạng thái giới hạn Cường độ II Cường độ III Cực hạn I Cực hạn II Min Max Min Max Min Max Min Max 0.90 1.25 0.90 1.25 0.90 1.25 0.90 1.25 0.65 1.50 0.65 1.50 0.65 1.50 0.65 1.50 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 0.50 1.35 0.50 0.50 1.35 0.50 0.50 1.35 0.50 0.50 1.35 0.50 0.50 1.35 0.50 0.50 0.50 0.50 1.40 0.40 1.00 0.90 1.50 0.90 1.50 0.90 1.50 0.90 0.50 1.35 0.50 0.50 1.00 1.00 1.00 1.00 - Cường độ I Min Max DC 0.90 1.25 DW 0.65 1.50 PT 1.00 1.00 CR&SH 0.50 PL 1.75 LL 1.75 IM 1.75 CE 1.75 BR 1.75 11 TU 0.50 12 TG 13 WS 14 WL 15 EH, EV 0.90 1.50 16 LS 1.75 17 SE 1.00 18 EQ 10 CT Trong đó: DC: Tĩnh tải DW: Tải trọng lớp phủ PT: Tải trọng DƯL CR & SH: Co ngot từ biến PL: Tải trọng hành LL: Hoạt tải IM: Xung kích CE: Lực ly tâm BR: Lưc hãm CT: Lưc va xe TU: Nhiệt độ TG: Gradient WS: Gió lên kết cấu WL: Gió lên hoạt tải EH, EV: Áp lực đất theo phương ngang thẳng đứng LS: Hoạt tải chất thêm SE: Hiệu ứng lún EQ: Hiệu ứng động đất -7- Sử dụng Min Max 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 0.30 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 - KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỐNG VI KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MẶT CẮT NGANG CỐNG CÁC MẶT CẮT KIỂM TRA NỘI LỰC TRONG MẶT CẮT - Sử dụng SAP2000 Xét hai trường hợp để tìm Qmax Mmax sau: Trường hợp 1: cắt ngang cống vị trí khơng có cọc: TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ -8- TRẠNG THÁI SỬ DỤNG Trường hợp 2: cắt ngang cống vị trí đóng cọc: TRẠNG THÁI CƯỜNG ĐỘ SỬ DỤNG 1: -9- TRẠNG THÁI SỬ DỤNG - 10 - GIÁ TRỊ NỘI LỰC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG Nội lực (max) 1-1 M (kN.m) 25.96 Q (kN) 63.11 2-2 23.44 0.00 3-3 25.96 63.11 4-4 22.91 66.29 Mặt cắt 5-5 26.18 10.16 6-6 22.91 66.29 7-7 25.96 42.06 8-8 7.39 14.70 9-9 22.91 28.79 Mặt cắt 5-5 38.38 14.84 6-6 34.32 97.99 7-7 40.10 65.93 8-8 11.57 22.04 9-9 34.32 45.44 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ Nội lực (max) 1-1 M (kN.m) 40.10 Q (kN) 97.27 2-2 35.62 0.00 3-3 40.10 97.26 4-4 34.32 97.99 - 11 - KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MẶT CẮT 2.1 Khả chịu mômen uốn 22TCN 5.7.3.2 b h As' a Fd d As c • Cốt thép thường chịu kéo Hạng mục 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 6-6 7-7 8-8 9-9 mm D16 D18 D16 D16 D18 D16 D16 D14 D16 Thanh D14 D14 D14 D14 D14 D14 D14 D14 D14 Ký hiệu Đơn vị Đường kính cốt thép D Số lượng cố thép D Diện tích cốt thép Chiều dày lớp bê tông bảo vệ mm As as Thanh 3 3 3 3 mm2 mm 1869 50 2243 50 1869 50 1869 50 2243 50 1869 50 1869 50 1539 50 1869 50 1-1 300 2-2 300 3-3 300 4-4 300 5-5 300 6-6 300 7-7 300 8-8 300 9-9 300 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 • Mặt cắt ngang Hạng mục Ký hiệu Đơn vị h mm Chiều cao mặt cắt Chiều rộng mặt cắt Diện tích mặt cắt ngang A=h*bw b mm A mm2 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 300000 • Tải trọng Ký hiệu Đơn vị Mu KN.m 1-1 40.10 2-2 35.62 3-3 40.10 4-4 34.32 5-5 38.38 6-6 34.32 7-7 40.10 8-8 11.57 9-9 34.32 Hạng mục Ký hiệu Đơn vị ds mm Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm CT chịu kéo b1=0.85-0.05*(fc-28)/7≥0.65 Hệ số khối ứng suất quy đổi b1 c=As*fy/(0.85*fc'*b 1*b Khoảng cách từ trục trung hòa tới mặt chịu nén c mm a=c*b1 a mm Chiều cao khối ứng suất tương đương 1-1 250.0 2-2 250.0 3-3 250.0 4-4 250.0 5-5 250.0 6-6 250.0 7-7 250.0 8-8 250.0 9-9 250.0 Hạng mục Mơmen lớn • Kiểm tra Sức kháng uốn danh định Mn=As*fy*(ds-a/2) Mn Mr=f*Mn j Mr Hệ số sức kháng uốn Sức kháng uốn có hệ số 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 40.38 48.45 40.38 40.38 48.45 40.38 40.38 33.25 40.38 35.19 42.22 35.19 35.19 42.22 35.19 35.19 28.98 35.19 kN.m 173.8 205.4 173.8 173.8 205.4 173.8 173.8 145.0 173.8 kN.m 0.9 156.4 0.9 184.8 0.9 156.4 0.9 156.4 0.9 184.8 0.9 156.4 0.9 156.4 0.9 130.5 0.9 156.4 OK OK OK OK OK OK OK OK OK 1-1 40.38 2-2 48.45 3-3 40.38 4-4 40.38 5-5 48.45 6-6 40.38 7-7 40.38 8-8 33.25 9-9 40.38 Kiểm tra 2.2 Giới hạn cốt thép 2.2.1 Lượng cốt thép lớn Điều kiện kiểm tra: c/de 6*d Kho¶ng cách cọc theo chiều dọc cống: = 1500 (mm) = 5*d d: lµ kÝch th­íc cäc 300 (mm) => khoảng cách trung bình cọc => hệ sè cã h÷u hiƯu cđa nhãm cäc h QRnc => Sức kháng đỡ nhóm cọc = 5.5*d = 0.95 = 44.03 Số cọc cần thiết đoạn cống hộp V n Tổ hợp tải trọng kN (cọc) Cường độ IA 4092.93 Cường độ IB 4579.61 13.94 15.60 Cường độ IIA 4050.05 13.80 Cường độ IIB 4536.72 15.46 Sử dụng 3151.99 10.74 Sử dụng 3127.48 10.66 Kết luận: Bố trí 16 cọc có kích thước (0,3x0,3)m, chiều dài L = 12m đoạn cống điển hình chiều dài 11,8m 22 (T) 46.3 (T)