Thuyet minh do an thiet ke cau thep MAU a3

BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP ĐỒ ÁN CẦU THÉP I.SỐ LIỆU CHO Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-2017 Chiều dài nhịp (L): 18.0 m Chiều dài nhịp tính tốn (Ltt) : 17.4 m Khổ cầu: K = 8.0 m Tải trọng : HL - 93 I.1.Vật liệu I.1.1.Thép Thép dùng để thiết kế loại thép AASHTO M270M, cấp 250, (ASTM A709M, cấp 250 ) Các tiêu vật lý chủ yếu sau : Cường độ tính tốn chịu uốn (Ru): 250 Mpa Mô đun đàn hồi thép (Eth): 200.000 Mpa Cường độ tính tốn cốt thép làm neo: 250 Mpa I.1.2.Bê tông Cường độ nén bêtông tuổi 28 ngày Cường độ chịu kéo uốn : f = 28 f = 0,63 Mpa = 3.33 Mpa Mô đuyn đàn hồi (Eb): Ec =0,043 = 28 442 Mpa I.2.Các kích thước hình học I.2.1.Mặt cắt ngang +Số lượng dầm chủ (n): +Khoảng cách dầm chủ (d): 2.2 m + chiều cao dầm liên hợp (hd): 1400 mm +Chọn chiều cao dầm thép (hth): 1080 mm +Chọn chiều dày BTCT (hc): 200 mm +Chọn chiều dày vút BTCT(hv): 120 mm +Chọn chiều rộng vút BTCT (bv): 120 mm +Chiều cao phần BTCT (hbt): 320 mm +Chọn chiều rộng phần tiếp xúc BT biên dầm thép (bs) : 300 mm +Chọn kích thước biên dầm thép (bb x hb ) : 300 x 20 mm +Chọn kích thước biên thứ (b1 x h1) : 300 x 20 mm +Chọn kích thước biên thứ hai (b2 x h2) : 400 x 24 mm ⇒ chiều cao sườn dầm thép hs = 1080 - 64 = 1016 mm Chọn δs = 16mm Chọn kích thước sườn dầm thép (hs x δs ): 1016 x 16 mm I.2.2.Lan can, hành Kích thước lan can, hành thể hình I.2.3.Liên kết ngang : Các vách ngang khung ngang cho dầm thép cán phải cao nửa chiều cao dầm Do ta chọn liên kết ngang sau : Chọn liên kết ngang thép hình góc cạnh L102x102x9.5 có đặc trưng hình học sau : + Diện tích : A = 1850 mm + Chiều cao : d = 102 mm + Chiều dày cánh : = 9.5 mm BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP + Khối lượng đơn vị chiều dài : 14.6 kg/m = 0.143 N/mm Mặt cắt ngang , bố trí dầm ngang thể hình I.2.4.Các lớp phủ mặt đường Mặt đường gồm lớp : -Bê tơng asphal dày 7.5 cm -Lớp phòng nước dày 0,3 cm Hình 1- Bố trí chung cầu = + Do = + 1100 = 2200 mm bè t r Ýc Hình 2- Tit din liờn hp thộp v BTCT mặt c nga ng i=2% II.TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC II.1.Xác định chiều rộng có hiệu cánh +Đối với dầm : = Do = 2200 mm +Đối với dầm : i=2% II.2.Xác định đặc trưng hình học phần dầm thép +Diện tích phần dầm thép (Ft): Ft = bbhb + δshs + b1h1 + b2h2 = 30x2 +1.6x101.6 + 30x2 + 40x2.4 = 378.56 (cm2) + Mômen tĩnh trục qua trọng tâm sườn dầm thép (St) : St = (bbhb)y1+ (δshs)y2+ (b1h1)y3+ (b2h2)y4 = 30x2x(-51.8) +1,6.101.6.(0) + 30.2,0.(51.8) + 40.2,4.(54) = 5184 (cm3) + Vị trí trọng tâm phần dầm thép (Yct) : Yct= St / Ft = 5184/378.56 = 13.7 (cm) ⇒ Vị trí trục trung hồ cách trọng tâm sườn dầm thép phía là: 13.7 cm + Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mép dầm thép (Ytt) : Ytt= 2.0 +101.6/2 + 13.7 = 66.5 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mép dầm thép (Ytd): BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Ytd = 2,0 + 2,4 + 101.6/2 – 13.7 = 41.5 (cm) + Mơmen qn tính phần dầm thép trục trung hoà dầm thép : t=30.23/12 + 30.2.(-65.5)2 + 1,6.101,63/12 + 1,6.101,6.(-13.7)2 + 30.23/12 + 30.2.(38.1)2 + 40.2,43/12 + 40.2,4.(40.3)2 = 20+257,415+139,836.3+30,511+20+ 87,096.6+46.08+155,912.6 = 670 857 58 (cm4) +S = = 10088.08 (cm ) +S = = 16165.24 (cm ) Hình – Khoảng cách từ trục trung hồ đến điểm tính tốn + Mômen tĩnh trục qua phần tiếp xúc bê tông dầm thép : Sb = 220.20.(-22) + 12.12.(-8) + 30.12.(-6) = -100 112 (cm3) + Vị trí trọng tâm phần BT (Ycb): Ycb= Sb /Fb = - 100 112/4 904 = - 20,4 (cm) ⇒Vị trí trục trung hồ cách mép BT phía đoạn là: 20.4 ( cm) + Mơmen qn tính phần BT trục trung hoà phần BT: b= 220.203/12 + 4400.(-1.6)2 + 2[12.123/36 + 144.(12.4)2/2] + 30.123/12 + 360.(14.4)2 = 146 666,67 + 11 264+ 23 293,44 + 320 + 74 649,6 = 260 193,71(cm4) II.4 Đặc trưng hình học tiết diện liên hợp a) Tiết diện liên hợp ngắn hạn + Tỷ số môđun đàn hồi thép bêtông (n) là: n=Et/Eb =200 000/28 442 = 7,03 + Diện tích tương đương : Ftđ = Fb/n+ Ft= 904/7,03 + 378.56 = 1076,14 (cm2) + Mômen tĩnh trục qua mép tiếp xúc bêtông dầm thép : Stđ = (Fb.Ycb)/n +Ft.Ytt = 4904.(-20.4)/7.03 + 378,56.66.5 = 10 943,57 (cm3) + Vị trí trọng tâm tiết diện liên hợp (Yctđ1) : Yctđ = Stđ/Ftđ = 10 943,57/1076,14 = 10,17 (cm) ⇒ Vị trí trục trung hồ cách mép dầm thép phía đoạn là: 10,17 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Ytđ1) : Ytđ1 = hth + Yctđ = 108 – 10,17 = 97.83 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Ytđ2) biên bêtông (Ytđ3): Ytđ2 = Ytđ3 = Yctđ = 10,17 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên bêtông (Ytđ4): Ytđ4 = hbt + Yctđ = 32 + 10,17 = 42,17 (cm) + Mơmen qn tính tiết diện liên hợp : tđ1 = b/n1 + Fb.Y2ttb1/n1 + t + Ft.(Ytt - Ytđ12) = 260 193,71/7,03 + 904.(-30,57)2./7,03 + 670 857 ,58 + 378,56.(56,33)2 =37 011,91 + 651 907,55 + 670 857,58 + 201 196,96 = 560 974 (cm4) II.3.Đặc trưng hình học phần BTCT Hình 4- Tính đặc trưng hình học phần bê tơng +S = = 251 816.5 (cm ) +S = = 26 177.80 (cm ) Hình – Khoảng cách trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn + Diện tích phần bêtơng : Fb = 220.20 + 12.12 + 12.30 = 904 (cm2) 3 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP +S = = 23749.29 (cm ) Hình – Tiết diên liên hợp dài hạn 0-0 : Trục trung hoà tiết diện liên hợp 1-1 : Trục trung hoà sườn dầm thép 2-2 Trục trung hoà dầm thép 3-3 : Trục trung hồ phần bêtơng b) Tiết diện liên hợp dài hạn + Diện tích tương đương : Ftđ = Fb/3n+ Ft= 4904/21.09 + 378.56 = 611.09 (cm2) + Mômen tĩnh trục qua mép tiếp xúc bêtông dầm thép : Stđ = (Fb.Ycb)/3n +Ft.Ytt = 4904*(-20.4)/21.09 + 378.56*66.5 = 20430.68 (cm3) + Vị trí trọng tâm tiết diện liên hợp (Yctđ1) : Yctđ = Stđ/Ftđ = 20430.68/611.09 = 33.43 (cm) ⇒ Vị trí trục trung hồ cách mép dầm thép phía đoạn là: 33.43 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Y tđ1) : Ytđ1 = hth + Yctđ = 108-33.43 = 74.57 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Ytđ2) biên bêtông (Ytđ3): Ytđ2 = Ytđ3 = Yctđ = 33.43 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên bêtông (Ytđ4): Ytđ4 = hbt + Yctđ = 32 + 33.43 = 65.43 (cm) + Mômen quán tính tiết diện liên hợp : tđ1 = b/3n + Fb.Y2ttb1/3n + t + Ft.(Ytt - Ytđ12) = 260193.71/21.09 + 4904*(-53.83)2/21.09 + 670857.58 + 378.56*(33.07)2 = 12337.3+673787.02+670857.58+414002.64 = 770 984.54 (cm4) +S = III TÍNH HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG III.1) Hệ số phân phối mômen Các thông số : S = 2200 mm L = 17400 mm t = 200 mm Xác định tham số độ cứng dọc : Với : Khoảng cách trọng tâm dầm thép bêtông , = 665+204 = 869 mm Trong phương trình , tham số lấy theo dầm khơng liên hợp , ta có : = 7.03*(6 708 575 800 + 37856*869 ) = 2.48*10 III.1.a) Hệ số phân phối mômen dầm + Khi có chất tải : mm = 52 976 (cm ) BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 0.06+0.765*0.538*1.06 = 0.496 +Khi có hai chất tải : P/2 P/2 0.075+0.847*0.66*1.06 = 0.668 III.1.b) Hệ số phân phối mơmen dầm ngồi : + Khi có xe chất tải : sử dụng nguyên tắc đòn bẩy Sơ đồ nguyên tắc đòn bẩy để xác định hệ số phân phối hình R R*2200 = R = 0.636P III.2.a) Hệ số phân phối lực cắt cho dầm + Khi có xe chất tải : Vậy ta có : => + Khi có hai xe chất tải : d = 1100 – 400 - = 692 mm Do ta lấy e = 0.77+ = 0.649 + Khi có hai xe chất tải : = 1.017 >1 = 1.017*0.668 = 0.679 = 0.769 III.2.b) Hệ số phân phối lực cắt cho dầm + Khi có xe chất tải : sử dụng nguyên tắc đòn bẩy = 0.763 + Khi có hai xe chất tải : với e = 0.6 + Sơ đồ tính hệ số phân phối theo phương pháp đòn bẩy = 0.6 + = 0.831 = 0.639 IV TÍNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI Ta tính lực cắt mơmen cho vị trí 100 , 101 105 a) Lực cắt mơmen vị trí gối Sơ đồ xếp tải hình : a.1) Do tải trọng 5 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Ta có : Ta có : = 80 910 N = 80.91 kN = 254.94 kN =0 a.2) Do xe truck *10 416.5 kNm = 289.17 kN =0 110 kN 110 kN Xe Tandem 145 kN 145 kN 35 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm V101 110 kN 110 kN Xe Tandem 145 kN a.3) Do xe Tandem 145 kN 35 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm = 212.41 kN =0 M101 b) Lực cắt mơmen vị trí 101 Sơ đồ xếp tải hình : b.1) Do tải trọng Ta có : 1740 b.3) Do xe Tandem Ta có : = 65 537 N = 65.537 kN *10 = 126.71 kNm b.2) Do xe Truck = 190.41 kN ]*10 = 331.32 kNm BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP c) Lực cắt mơmen cho vị trí 105 Sơ đồ xếp tải hình : c.1) Do tải trọng 110 kN 110 kN Xe Tandem = 20 227.5 N = 22.23 kN 145 kN 145 kN *10 = 351.96 kNm 35 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm c.2) Do xe Truck Ta có : V105 = 118.02 kN 110 kN 110 kN Xe Tandem *10 145 kN 145 kN 35 kN Xe Truck 1026.75 kNm Lane =9.3 N/mm M105 c.4) Do xe Tandem Ta có : = 102.41 kN ]*10 = 891 kNm 891 kNm d) Lực cắt mômen vị trí 102, 103, 104 7 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Cách tính giống Từ ta lập bảng giá trị nội lực cho tiết diện sau : Bảng nội lực vị trí dầm Tải trọng Nội lực 0.1L 0.2L 0.3L 0.4L 0.5L V 80.91 65.54 51.78 39.65 29.13 20.23 Lane M 0.00 126.71 225.25 295.65 337.88 351.96 V 289.17 254.94 220.71 186.48 152.25 118.02 Truck M 0.00 416.50 719.90 910.20 987.40 1026.75 V 212.41 190.41 168.41 146.41 124.41 102.41 Tandem M 0.00 331.32 586.08 764.28 865.92 891.00 Từ sơ đồ xếp tải hình , ta tính lực cắt mơmen vị trí x : với Từ ta tính lực cắt mơmen tải trọng đơn vị w=1 N/mm = 1kN/m gây 10 điểm dầm V TÍNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI 1) Tĩnh tải giai đoạn I + Trọng lượng thân dầm ghép : Vx (kN ) = 7850*9.81*10 *378.56*10 = 2.915 (N/mm ) + Trọng lượng dầm ngang – sườn tăng cường : Ta làm tốn thiết kế ta lấy trọng lượng dầm ngang sườn tăng cường theo trọng lượng dầm chủ : - Trọng lượng dầm ngang sườn tăng cường tác dụng lên dầm chủ phía : = 2.915*12% = 2.915*0.12 = 0.35 (N/mm) -Đối với dầm chủ phía ngồi , ta lấy trọng lượng dầm ngang sườn tăng cường nửa so với dầm : = 0.35*0.5 = 0.175 (N/mm) + Trọng lượng bêtông : Trọng lượng bêtông : DC = 2500x9.81x10 = 2.4525x10 Trọng lượng : x200x2200 = 10.791 N/mm 2) Tĩnh tải giai đoạn II + Trọng lượng lớp phủ bêtông nhựa dày 75 mm : DW = 2250x9.81x x75x2200 = 3.642 N/mm + Trọng lượng lan can : 2.4525x10 x157125 = 3.854 N/mm 3) Tổng hợp nội lực tĩnh tải Để đơn giản cho tính tốn , ta tính nội lực cho dầm chủ số vị trí tải trọng phân bố đơn vị gây Sơ đồ xếp tải : w =1 N/mm =0 8.70 =0.1 6.96 =0.2 5.22 =0.3 3.48 =0.4 1.74 =0.5 0.00 0.00 13.62 24.22 31.79 36.33 37.85 VI TỔ HỢP TẢI TRỌNG Các hệ số tải trọng 1) Hệ số sức kháng a) Trạng thái giới hạn cường độ Uốn kéo Cắt xoắn Nén neo b) Trạng thái giới hạn khác 2) Hệ số thay đổi tải trọng Cường độ 1.00 0.90 0.80 1.00 Sử dụng Mỏi Dẻo dai , 0.9 1.0 1.0 Dư thừa , 0.95 1.0 1.0 Quan trọng , 1.05 KAD KAD 0.95 1.0 1.0 3) Tổ hợp tải trọng Trạng thái giới hạn cường độ I : U = [1,25DC + 1,5DW + 1,75(LL+IM +PL) + 1,0 FR + TG] Trạng thái giới hạn sử dụng I : U = 1,0(DC + DW ) + 1,0(LL+IM +PL) + 0,3(WS) + WL + 1,0FR Trạng thái giới hạn mỏi : U= 0,75(LL+IM) 4) Hệ số xe Số xe chất tải m 1.2 1.0 5) Hệ số xung kích BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Các phận cơng trình Mối nối mặt cầu Mỏi Các loại khác ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP IM% 75 15 25 M (kNm ) [1.25DC+1.5DW +1.75(LL+IM) V (kN) [1.25DC+1.5DW +1.75(LL+IM) 0.00 1016.9 1779.4 2287.4 2540.8 2644.4 755.92 643.50 533.13 424.85 318.62 214.47 b) Dầm ngồi + Các thơng số tải trọng : - Hệ số phân phối mômen : 6) Tổ hợp tải trọng a) Dầm + Các thông số tải trọng : - Hệ số phân phối mômen : Khi có xe chất tải : 0.763 Khi có hai xe chất tải : - Hệ số phân phối lực cắt : 0.679 0.496 Khi có xe chất tải : = 0.763 0.668 Khi có hai xe chất tải : + Hệ số xung kích : IM = 25% + DC1 = 13.881 N/mm + DC2 = 7.496 N/mm = 0.639 Khi có xe chất tải : Khi có hai xe chất tải : - Hệ số phân phối lực cắt : Khi có xe chất tải : = 0.649 Bảng tổng hợp nội lực cho dầm chủ phía ngồi Khi có hai xe chất tải : = 0.769 + Hệ số xung kích : IM = 25% (đổi lại IM=33% theo TCVN 11823-2017) + DC1 = 14.056 N/mm + DC2 = DW = 3.642 N/mm Nội lực DC1 Bảng tổng hợp nội lực cho dầm Loại tải trọng DC1 0.00 Khoảng cách đến gối 0.1L 0.2L 0.3L 0.4L 191.44 340.44 446.84 510.65 0.5L 532.02 DW 0.00 49.60 88.21 115.78 132.31 137.85 0.00 432.42 751.58 957.51 1050.1 1092.45 Nội lực M (kNm) mg (LL+IM) DC1 DW V kN mg (LL+IM) 122.29 97.83 73.37 48.91 31.69 25.35 19.01 12.67 340.18 295.46 251.98 209.74 Loại tải trọng Lan can DW M (kNm) DC1 Lan can V kN 24.46 mg (LL+IM) DW 0.00 6.34 0.00 168.75 129.00 mg (LL+IM) M (kNm ) [1.25DC+1.5D W +1.75(LL+IM ) Khoảng cách đến gối 0.00 0.1L 189.06 0.2L 336.20 0.3L 441.28 0.4L 504.30 0.5L 525.40 0.00 52.49 93.34 122.52 140.02 145.87 0.00 0.00 49.60 493.92 88.21 858.47 115.78 1093.6 132.31 137.85 1199.54 1247.81 120.7 33.53 96.61 72.46 48.31 24.15 0.00 26.82 20.12 13.41 6.71 0.00 31.69 337.5 0.00 25.35 293.16 19.01 250.01 12.67 208.11 6.34 167.43 0.00 128.00 1178.66 2062.9 2652.7 2947.9 3068.05 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG V (kN) [1.25DC+1.5D W +1.75(LL+IM ) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 789.5 670.07 552.67 437.33 324.04 212.80 VII KIỂM TRA ỨNG SUẤT TRONG DẦM + Xem xét việc chất tải tình đổ bêtông : Giai đoạn I : Trọng lượng dầm dầm thép chịu ( DC ) Giai đoạn II : Tải trọng tĩnh chất thêm ( lan can lớp phủ mặt cầu – DW ) tiết diện liên hợp dài hạn chịu (3n = 21.09) Giai đoạn III : Hoạt tải xung kích ( LL+IM) tiết diện liên hợp ngắn hạn chịu (n=7.03) Đối với dầm giản đơn tiết diện không đổi việc kiểm tra ứng suất pháp tiến hành theo mơmen uốn tiết diện nhịp (Ltt/2), ứng suất tiếp kiểm tra theo lực cắt tiết diện gối VII.1) TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ Ta kiểm tra dầm trạng thái giới hạn cường độ với giả thiết dầm làm việc giai đoạn đàn hồi Đối với tất mặt cắt chịu uốn dương , phải lấy yêu cầu độ mảnh bụng mặt cắt đặc phải coi thoả mãn a) Kiểm tra ứng suất dầm thép a.1) Dầm ngồi +Mơmen tải trọng có hệ số : M = 1.25*525.4 = 656.75 kNm M = 1.25*145.87 + 1.5*137.85 = 389.12 kNm M = 1.75*1247.81 = 2183.67 kNm +ứng suất thớ đỉnh dầm thép : f = = 140.43 Mpa < 250 Mpa a.2) Dầm +Mơmen tải trọng có hệ số : M = 1.25*532.02 = 665.03 kNm M = 1.5*137.85 = 206.78 kNm M = 1.75*1092.45 = 1911.8 kNm +ứng suất thớ đỉnh dầm thép : f = = = 65.92+3.9+7.6 = 77.42 Mpa < 250 Mpa +ứng suất thớ đáy dầm thép : f = = = 41.14+8.71+ 73 = 122.88 Mpa < 250 Mpa b) Kiểm tra sức kháng uốn +Điều kiện kiểm tra : Trong : M - Mômen kháng uốn tiết diện M - Mômen kháng uốn danh định tiết diện , dầm làm việc giai đoạn đàn hồi , M = M = = 65.1+7.35+8.67 = 81.12 Mpa < 250 Mpa +ứng suất thớ đáy dầm thép : - Hệ số sức kháng , trạng thái giới hạn cường độ + Xác định mômen chảy giới hạn M : Tổ hợp tải trọng : f = =1 = 0.95*1.25*525.4 = 623.92 kNm = 0.95*(1.25*145.87+1.5*137.85) = 369.66 kNm Ứng suất đáy dầm đạt giới hạn chảy trước Xét phương trình : = = 40.63+16.38+ 83.42 10 10 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Để kiểm độ võng dầm chủ , ta xếp tải lên tất Khi tính tốn độ võng , hệ số phân phối mơmen lấy số chia cho số dầm : g = 250 = 38.6+15.57+ M =0.5 Do tính tốn độ võng , giá trị mơmen gây hoạt tải cần nhân với hệ số mg = 1.0*0.5 = 0.5 =195.83*26177.8*10 = 5126398574 Nmm = 5126.4 kNm Từ ta có : = 623.92+369.66+5126.4 = 6119.98 kNm 3068.05 + Kiểm tra sức kháng uốn : M => Đạt b) Kiểm tra sức kháng cắt + Công thức tính độ võng : 6119.98 Với ; I = 1770984.54x10 mm Sơ đồ xếp tải kiểm tra võng hình sau : +Điều kiện kiểm tra : Với = 1.0 36.25 kN 36.25 kN 145 kN 145 kN 8.75 kN 25% Xe Truck (A6.5.4.2) + Xác định sức kháng cắt danh định V : Đối với bụng sường tăng cường 35 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm Xét điều kiện :  dah M105 Vậy ta có : = 0.58*150*1016*16 = 1414272 N = 1414.272 kN 8700 Mk 105 + Kiểm tra điều kiện : 789.52 -> Đạt d) Thiết kế sườn tăng cường gối +Các gờ tăng cường gối phải đặt lên bụng dầm thép cán tất vị trí gối điểm tải trọng tập trung khác mà : Vu > 0,75 ϕb Vn (6.10.8.2.1-1) : ϕb = hệ số sức kháng gối quy định Điều 6.5.4.2 , ϕb = 1.00 Vu = lực cắt tải trọng tính tốn (N) Vn = sức kháng cắt danh định từ Điều 6.10.7 (N) +Kiểm tra điều kiện : Vu > 0,75 ϕb Vn 789.52 kN > 0.75*1.00*1414.272 = 1060.7 kN -> Khơng cần bố trí sườn tăng cường gối VII.2) TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG a) Kiểm tra độ võng ngắn hạn Hệ dầm cho dầm đơn giản , độ võng giới hạn : 11 -3 4.35x10 kNm 1414.272 M105 (Truck) 834.61kNm 1026.75 kNm 595.39 kNm M105 (25%Truck) 208.66 kNm 256.69 kNm 148.85 kNm M105 (Lane) 351.96 kNm 11 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP - Với xe Truck : Ứng suất cánh : f = f = 52.08+5.36+6.44 = 63.88 Mpa 80.625 < 259.63 -> Thoả mãn Thay số vào ta có : = 4.2 mm Từ ta tính : ar = = =3.44 - Với 25% xe Truck +Lane : = 0.25*4.2 + = 3.55 mm So sánh với trị số giới hạn độ võng ta thấy thoả -> Điều kiện độ võng đạt b) Kiểm tra giới hạn ứng suất cánh TTGH kiểm tra để đảm bảo độ võng tĩnh không ảnh hưởng đến giao thông cầu Ứng suất cánh không vượt : ff ≤ 0,95 Rb Rh Fyf Rh = hệ số lai quy định Điều 6.10.4.3.1,với tiết diện đồng R h = 1.0 Rb = hệ số truyền tải trọng quy định Điều 6.10.4.3.2 : + Với cánh chịu nén : Ta kiểm tra điều kiện : Rb = = 1Rb = 1-0.00154*(80.625-259.63) = 1.276 Ứng suất cánh : f = 63.88 Mpa Kiểm tra điều kiện : ff ≤ 0,95 Rb Rh Fyf  63.88 0.95*1.276*1*250 = 303.05 -> Đạt + Với cánh chịu kéo : Rb = Ứng suất cánh : f = f = 32.5+11.95+61.97 = 106.42 Mpa Kiểm tra điều kiện : ff ≤ 0,95 Rb Rh Fyf  106.42 0.95*1*1*250 = 237.5 -> Đạt Trong : - D = 665 – 20 = 645 mm - t = 16 mm = 4,64 cấu kiện có diện tích cánh chịu nén nhỏ diện tích cánh chịu kéo + Mơmen lớn TTGH sử dụng vị trí 105 cho dầm : M = 1.0*( DC+DW ) + 1.3*(LL+IM) M = 1.0*(525.4 + 145.87+137.85) + 1.3*(1247.81) M = 525.4 + 283.72 + 1622.153 (kNm) c)Kiểm tra độ võng tĩnh tải c.1) Độ võng dầm thép chịu tĩnh tải phần I +Dầm : DC1 = 13.881 N/mm = 12.35 mm +Dầm : DC1 = 14.056 N/mm = 12.51 mm c.1) Độ võng dầm liên hợp chịu tĩnh tải +Dầm : DC2 = 7.496 N/mm 12 12 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 145 kN 145 kN = 2.52 mm Vậy độ võng tổng cộgn dầm liên hợp chịu tĩnh tải : = 12.35 + 2.52 = 14.87 mm +Dầm : DC2 = 3.64217.698 N/mm = 1.23 mm Vậy độ võng tổng cộgn dầm liên hợp chịu tĩnh tải : 35 kN Xe Truck M105 8700 Hệ số xung kích IM = 15% Từ sơ đồ ta tính Tải trọng mỏi : = 0.75* = (680.75+351.96 )+0.15*680.75 = 1134.83 kNm = 0.75* 1134.83 = 851.12 kNm = 12.51 + 1.23 = 13.74 mm +Dùng trị số 15 mm để tạo độ võng ngược cho tất dầm VII.3) KIỂM TRA MỎI VÀ ĐỨT GÃY A) KIỂM TRA MỎI Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc vào chu kỳ tải trọng cấu tạo liên kết Đứt gãy phụ thuộc vào cấp vật liệu nhiệt độ Khi tính mỏi xét xe tải mỏi a) Chu kỳ tải trọng Giả thiết cầu nằm đường cao tốc liên tỉnh miền nông thôn với lưu lượng 20000 xe cộ một ngày Tỉ lệ xe tải luồng = 0.2 : ADTT = 0.2*ADT = 0.2*20000*2làn ADTT = 8000 xe tải /ngày p = 0.85 ADTT = p*ADTT = 0.85* 8000 = 6800 xe tải /ngày Số chu kỳ lần xe tải qua cho dầm đơn giản nhịp 17400 mm n=1( Bảng A6.6.1.2.5.2 ) Vậy : N = 365*100*1*6800 = 248.2*10 chu kỳ b) Sức kháng mỏi danh định (∆F)n = (∆F)n = ( ≥ (∆F)TH d) Kiểm tra điều kiện mỏi bụng chịu uốn + Đối với bụng khơng có sường tăng cường dọc , xét điều kiện : D = 665 – 20 = 645 mm Thay số vào ta có : -> Thoả mãn +Tải trọng dùng để tính tốn : Tải trọng thường xuyên chưa nhân hệ số + lần tải trọng mỏi = 525.4 kNm = 145.87+137.85 = 283.72 kNm = 851.12 kNm Ứng suất lớn bụng dầm thép : ) = 32.08 Mpa Mặt khác : (∆F)TH = 0.5*165 = 82.5 Mpa Do : (∆F)n = 82.5 Mpa c) Biên độ ứng suất lớn Sơ đồ tính tải trọng mỏi : 13 Biên độ ứng suất lớn : = 32.51 Mpa + Kiểm tra điều kiện mỏi : 2*f < (∆F)n  2*32.51 = 65.02 < 82.5 -> Điều kiện mỏi thoả mãn = 32.5+11.95+65.03 = 109.48 < 250 e) Kiểm tra mỏi cho sườn chịu cắt -> Đạt 13 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Khi có xe tải mỏi xe hệ số phân phối lực cắt dầm lớn dầm ta kiểm tra mỏi cho dầm -> Thoả mãn Với = 0.6*F = 0.6*250 = 150 Mpa Do C=1 +Kiểm tra điều kiện : : = 122.29 kNm 5.01 = 31.69 kNm 2*  Xét điều kiện : + Điều kiện kiểm tra : + Tải trọng dùng để kiểm tra : Tải trọng dài hạn tiêu chuẩn : 0.58*1*150 = 87 -> Đạt = 2*[0.769*(145*0.5+35* *0.5)] = 2* 62.56 kNm VIII) KIỂM TRA CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO a) Tỉ lệ chung Sơ đồ xác định tải trọng mỏi gây lực cắt 35 kN Xe Truck 145 kN 145 kN + Tính mômen V105 tĩnh : Điều kiện kiểm tra : Điều kiện kiểm tra phần tính đặc trưng hình học tiết diện thoả mãn b) Độ mảnh vách Đối với vách sườn tăng cường dọc : Tiết diện (mm ) Bản sườn (mm ) 2227072 3148787 (mm ) 6929933 + Ứng suất cắt lớn sườn Nội lực Do tĩnh tải Do tĩnh tải Do hoạt tải S(mm3) I(mm4) 2227072 670857.58*10 1770984.54*10 3148787 6929933 560 974*10 Q (kN) max 122.29 2.54 31.69 0.35 2* 62.56 2.12 Tổng + Xác định C : Giả thiết bụng khơng cần có sường tăng cường ngang nên : =5 14 5.01 D - chiều cao vách chịu nén trạng thái đàn hồi , D lấy giai đoạn có dầm thép làm việc đổ bêtông ( cầu nhịp giản đơn – bêtơng chưa làm việc phần dầm thép chịu nén lớn ) Do : D = 665 – 20 = 645 mm Tải trọng tính tốn : = 0.95*1.25*532.02 = 631.77 kNm Ứng suất cánh : ( dầm trong) = 62.63 Mpa Kiểm tra điều kiện : -> Đạt c) Độ mảnh biên chịu nén +Đối với cánh chịu nén có mặt cắt đặc : 14 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP ]*10 = 806.7 kNm -> Đạt Do ta cần tính tốn theo quy định điều 6.10.4.1.7 việc gằng cánh chịu nén có mặt cắt đặc Các giằng không cần vĩnh cửu , làm việc chờ bêtơng mặt cầu khơ cứng sau tháo + Chiều dài không giằng :  Vậy M = 0.95*1.75*[0.763*( 1.25*948.55+312.86 )] = 1900.89 kNm Sơ đồ tính M +Tính M - mơmen nhỏ tác dụng tải trọng tính tốn đầu chiều dài không giằng (N-mm) 110 kN 110 kN Xe Tandem Để an tồn ta phải lấy giá trị M lớn để tính tốn Khoảng cách dầm ngang 2900 mm , giả thiết chiều dài khơng giằng khoảng cách dầm ngang ( tức ta giằng cánh chịu nén vị trí 35 kN 145 kN 145 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm dầm ngang ) -> L = 2900 mm sơ đồ bố t r ÝdÇm ngang M105 5800 + Tính mơmen dẻo M : Xác định trục trung hoà dẻo : giả thiết trục trung hoà dẻo cách mép biên biên khoảng y Xét cân lực dẻo : Từ sơ đồ bố trí dầm ngang , ta nhận thấy M đạt giá trị lớn vị trí dầm ngang thứ tính từ đầu gối (khoảng cách từ vị trí đến nhịp 2900 mm Tính mơmen M tải trọng tính tốn : - Do tải trọng : *10 = 312.86 kNm - Do xe Truck *10 948.55 kNm -Do xe Tandem 15 15 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP +Kiểm tra tỷ số chiều cao đinh neo đường kính đinh neo : y = 808 mm Vậy ta có: M =250*300*20*798+250*1016*16*280+250*300*20*238+250*400*24*260 -> Đạt +Khoảng cách ngang - Khoảng cách từ tim đến tim neo không nhỏ lần đường kính neo (80 mm) - Khoảng cách tĩnh mép biên mép neo gần nhất 25 mm Chiều rộng biên 300mm , ta bố trí đinh neo mặt cắt ngang +Lớp phủ độ chôn : Neo phải chôn mặt cầu 50 mm lớp phủ tĩnh neo phải 50 mm c) Sức kháng mỏi neo M = 1,197,000,000+1,137,920,000+357,000,000+624,000,000 M = 3,315,920,000 Nmm = 3315.92 kNm +Tính r - Bán kính hồi chuyển nhỏ mặt cắt thép trục thẳng đứng (mm) I = I = 45,000,000+346,795+45,000,000+128,000,000 I = 218,346,795 (mm ) Trong : Vậy = - 9.65 Do = 19*20 = 7600 (chu kỳ) d) Xác định biên dộ lực cắt LL+IM cho TTGH mỏi Để xác định biên độ lực cắt ta cần xác định lực cắt lớn nhỏ 10 vị trí dầm Sơ đồ đặt xe để gây hiệu ứng lực lớn bên + Biên độ lực cắt vị trí 100 : A =37856 ( mm ) Vậy : r = N = 365*100*1*6800 = 248.2*10 (chu kỳ) Xác định = 75.95 mm Do xe Truck : V : = 145*1+145* = 223.25 kN +35* +Kiểm tra điều kiện : Do xe Tandem : V 2900 2900 4867.36 mm Vậy điều kiện giằng cánh chịu nén thoả mãn IX.) TÍNH TỐN BỐ TRÍ NEO CHỐNG CẮT Neo chống cắt cần bố trí suốt chiều dài nhịp cho cầu liên hợp hệ giản đơn a) Lựa chọn đinh sử dụng Dùng neo đinh hình nấm đường kính 20 mm , chiều cao 100 mm b) Kiểm tra yêu cầu cấu tạo đinh neo 16 Do : =V Xác định = 110*1+110* = 212.42 kN +V = 223.25 + 0.5*9.3*17400*10 = 304.16 kN : =0 Biên độ lực cắt : V = 0.75*1.15*(0.73/1.2)*( = 0.5246875*(304.16 – ) = 159.59 kN ) SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH LỰC CẮT LỚN NHẤT DO TẢI TRỌNG LL+IM 16 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP 110 kN 110 kN Xe Tandem Bảng tổng hợp biên độ lực cắt tải trọng mỏi gây 35 kN Xe Truck 145 kN 145 kN Vị trí Lane =9.3 N/mm 100 101 102 103 104 105 V100 110 kN 110 kN Xe Tandem 145 kN 145 kN Lực cắt dương max không hệ số (kN) 304.16 256.29 220.19 186.07 153.55 122.65 Lực cắt âm không hệ số (kN) -15.23 -39.65 -65.7 -93.37 -122.65 Biên độ lực cắt (kN) 159.59 142.46 136.34 132.10 129.56 128.71 e) Tính tốn bước neo 35 kN Xe Truck + Mơmen qn tính tiết diện liên hợp ngắn hạn : I = 2560974*10 mm + Mômen tĩnh tiết diện chuyển đổi trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn : Lane =9.3 N/mm Q = 200* +Bước neo V105 + Biên độ lực cắt vị trí 105 : Xác định Do xe Truck : V Do xe Tandem : V Do : =V Xác định Bảng tính tốn bước neo vị trí dầm Vị trí n 100 101 p (mm) 7600 I (mm ) 2560974*10 Q ( mm ) 19133428 (kN) 159.59 7600 2560974*10 19133428 142.46 214 102 7600 2560974*10 19133428 136.34 224 103 7600 2560974*10 19133428 132.10 231 104 7600 2560974*10 19133428 129.56 236 105 7600 2560974*10 19133428 128.71 237 191 : = 145*0+145*0.5+35* = 81.35 kN = 110*0.5+110* = 102.42 kN +V : = 102.42 + 0.5*0.5*9.3*8700*10 = 122.65 kN = - 122.65 ( đối xứng cho vị trí 105 ) Biên độ lực cắt : V = 0.75*1.15* (0.73/1.2)*( ) = 0.5246875*[122.65 - (-122.65) ] = 128.71 kN Tính tốn tương tự cho vị trí khác ta có bảng tổng hợp biên độ lực cắt sau 17 *305.7 = 19133428 mm +Từ bảng ta nhận thấy bước neo yêu cầu khơng thay đổi nhiều , ta bố trí sau : Trong khoảng dầm từ vị trí 100 đến vị trí 102 : n = ; p = 190 mm ; số neo yêu cầu N = 3*19 neo Trong khoảng dầm từ vị trí 102 đến vị trí 105 : n = ; p = 220 mm ; số neo yêu cầu N = 3*24 neo 17 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Ngồi , từ vị trí đầu dầm đến vị trí 100 cần có thêm hàng neo chống cắt hai hàng neo chống bóc Vậy tổng số neo đinh hình nấm cần thiết cho nửa dầm : N = 3*(20+24) = 132 (neo) Tổng số neo cho tồn dầm 2*132+3*1= 267 neo f) Tính toán số neo theo trạng thái giới hạn cường độ +Sức kháng tính tốn neo chống cắt Q phải lấy sau : Trong : Q - sức kháng danh định neo - Hệ số sức kháng neo chống cắt , +Sức kháng danh định neo : Ta có : A = Do ta lấy số neo yêu cầu 129 neo theo TTGH mỏi X ) TÍNH TỐN LIÊN KẾT BIÊN DẦM VÀO SƯỜN DẦM Thơng thường việc kết hợp mối hàn nhà máy bulông cường độ cao công trường biện pháp tốt kết cấu thép Do ta sử dụng mối nối hàn để liên kết biên vào vách dầm sử dụng bulông cường độ cao để nối dầm a) Chọn liên kết hàn +Biên dầm sườn dầm liên kết với mối hàn góc có bề mặt cong lõm, tỷ số hai cạnh mối hàn 1:2 +Chiều cao cạnh lớn mối hàn = 0.85 (6.5.42) =314.16 mm f = 28 Mpa F = 400 Mpa hiệu đường hàn h = = 0.7* 10 = mm +Kiểm tra yêu cầu cấu tạo liên kết hàn : - Chiều dày lớn liên kết hàn : => Thoả mãn Do ta lấy Q = 125664 N=125.664 Đơn vị +Sức kháng tính tốn neo : = 0.85*125.664 = 106.81 kN +Số neo chống cắt u cầu tiết diện có mơmen dương lớn điểm có mơmen khơng : Trong V lấy giá trị nhỏ hai giá trị sau : V = = 0.85*28*2200*200*10 = 10472 kN = 9464 kN Do ta lấy lực cắt ngang danh định V = 9464 kN +Số neo chống cắt yêu cầu : = = 88.6 Số neo chống cắt so với 129 neo tính theo TTGH mỏi 18 = 0,7 -> Chiều dày có = 16 mm -> = 14 mm - Chiều dày có nhỏ : ta có T = 16 mm < 20 mm -> = mm => Thoả mãn +Chiều dài có hiệu nhỏ đường hàn góc phải lớn lần kích thước phải lớn 40 mm -> Thoả mãn ( chiều dài đường hàn chiều dài dầm ) b) Tính tốn ứng suất trượt +Xét tải trọng tác dụng theo giai đoạn Lấy giá trị Vmax giai đoạn dầm để tính tốn để đảm bảo chịu lực đơn giản +Kết tính tốn cho theo bảng: Lực trượt tác dụng vào mối hàn qua giai đoạn E = 28442 Mpa V = 0.85* =10 mm , hệ số mối hàn Vmax_i Sb Ii T0-i kN cm3 cm4 N/mm Tải trọng tác dụng Tĩnh tải Tĩnh tải 122.29 65.22 3930 39496.6 670857.58 1770984.54 71.64 Hoạt tải 340.18 21875.3 2560974 145.45 290.57 Trong đó: Vmax-i : Lực cắt lớn giai đoạn thứ “i’’ Sb : Mômen tĩnh tiết diện biên dầm thép biên dầm thép BTCT trục trung hoà tương ứng I : Mơmen qn tính của tiết diện giai đoạn làm việc thứ “i’’ T0-i : Lực trượt đơn vị chiều dài ứng với giai đoạn thứ “i’’ +Lực trượt tổng cộng đơn vị chiều dài: T= = 71.64 + 145.45 + 290.57 = 507.66 (N/mm) +Ứng suất tiếp mối hàn lực trượt: = = 36.26 18 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP (N/mm ) +Ứng suất tiếp gây lực trượt cục bánh xe : Trong : IM = 25% P = 72.5 kN – tải trọng bánh xe Diện tích tiếp xúc bánh xe hình chữ nhật có chiều rộng 510 mm chiều dài cho : = 2.28* *(1+ )*P = 2.28*1.5*(1+0.25)*72.5 = 310 mm Vậy : = 20.88 (N/mm ) +Sức kháng tính tốn đường hàn ( ) : phải lấy giá trị nhỏ hai giá trị sau : Sức kháng tính tốn kim loại hàn : = 0.6*0.8*250 = 120 Mpa - Sức kháng tính toán vật liệu liên kết : Với : - = hệ số sức kháng cắt theo quy định điều 6.5.4.2 , =1.0 a) Tính tốn đặc trưng hình học tiết diện giảm yếu +Chọn loại bulông : sử dụng bulông M164 (A325M) với d = 20 mm , kích thước lỗ tiêu chuẩn 22 mm +Khi sử dụng mối nối liên kết bulông , tiết diện bị giảm yếu Giả sử ta đặt hai hàng bulông mạt cắt ngang biên dầm thép Tiết diện sườn bị giảm yếu 15 % a.1) Đặc trưng hình học phần dầm thép +Diện tích phần dầm thép : FT = (Fb - Flô) + (F1 - Flô) + (F2 - Flô) + Fs.0,85 = (60 – 2*2.2*2) + (60 – 2*2.2*2) + (96 – 2*2.2*2.4) + 162.56*0.85 = 326.016 cm2 + Mômen tĩnh trục qua trọng tâm sườn dầm thép (St) : St = (bbhb)y1+ (δshs)y2+ (b1h1)y3+ (b2h2)y4 = 51.2*(-51.8) +138.176*(0) + 51.2*(51.8) + 85.44*(54) = 4613.76 (cm3) + Vị trí trọng tâm phần dầm thép (Yct) : Yct= St / Ft = 4613.76/326.016 = 14.2 (cm) ⇒ Vị trí trục trung hồ cách trọng tâm sườn dầm thép phía là: 14.2 cm + Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mép dầm thép (Ytt) : Ytt= 2.0 +101.6/2 + 14.2 = 67 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mép dầm thép (Ytd): Ytd = 2.0 + 2.4 + 101.6/2 – 14.2 = 41 (cm) + Mơmen qn tính phần dầm thép trục trung hoà dầm thép : t = 30*23/12 + (51.2)*(-66)2 + 0.85*1.6*101.63/12 + 138.176*(-14.2)2 + 30*23/12 + 51.2*(37.6)2 + 40*2.43/12 + 85.44*(39.8)2 = 20 + 223027 + 118,860.84 + 27 862 + 20 + 72 384.5 + 46.08 + 135340.4 = 577 560.8 (cm4) - F = 250 Mpa Vậy : +S = ( N) Do sức kháng tính cho đơn vị diện tích : = 145 Mpa Do ta lấy : = 120 Mpa +Kiểm tra điều kiện :  Mpa => Liên kết hàn đảm bảo điều kiện chịu lực XI ) TÍNH TỐN MỐI NỐI DẦM Giả thiết thực tế , điều kiện sản xuất , vận chuyển thi công , chiều dài tối đa 10 m , ta cần tính tốn mối nối dầm Để giảm giá thành thi công , ta sử dụng mối nối bulông cường độ cao 19 = 8620.3 (cm ) +S = = 14086.8 (cm ) a.2) Đặc trưng hình học phần bêtơng + Diện tích phần bêtông : Fb = 220.20 + 12.12 + 12.30 = 904 (cm2) + Mômen tĩnh trục qua phần tiếp xúc bê tông dầm thép : Sb = 220.20.(-22) + 12.12.(-8) + 30.12.(-6) = -100 112 (cm3) + Vị trí trọng tâm phần BT (Ycb): Ycb= Sb /Fb = - 100 112/4 904 = - 20,4 (cm) ⇒Vị trí trục trung hồ cách mép BT phía đoạn là: 20.4 ( cm) + Mơmen qn tính phần BT trục trung hoà phần BT: b= 220.203/12 + 4400.(-1.6)2 + 2[12.123/36 + 144.(12.4)2/2] + 30.123/12 + 360.(14.4)2 = 146 666,67 + 11 264+ 23 293,44 + 320 + 74 649,6 = 260 193,71(cm4) 19 BỘ MÔN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP a.3) Đặc trưng hình học tiết diện liên hợp ngắn hạn + Tỷ số môđun đàn hồi thép bêtông (n) là: n=Et/Eb =200 000/28 442 = 7,03 + Diện tích tương đương : Ftđ = Fb/n+ Ft= 904/7.03 + 326.016 = 1023.6 (cm2) + Mômen tĩnh trục qua mép tiếp xúc bêtông dầm thép : Stđ = (Fb.Ycb)/n +Ft.Ytt = 4904.(-20.4)/7.03 + 326.016*67 = 7612.4 (cm3) + Vị trí trọng tâm tiết diện liên hợp (Yctđ1) : Yctđ = Stđ/Ftđ = 7612.4/1023.6 = 7.4 (cm) ⇒ Vị trí trục trung hồ cách mép dầm thép phía đoạn là: 7.4 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Y tđ1) : Ytđ1 = hth + Yctđ = 108 – 7.4 = 100.6 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Ytđ2) biên bêtông (Ytđ3): Ytđ2 = Ytđ3 = Yctđ = 7.4 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên bêtông (Ytđ4): Ytđ4 = hbt + Yctđ = 32 + 7.4 = 39.4 (cm) + Mơmen qn tính tiết diện liên hợp : tđ1 = b/n1 + Fb.Y2ttb1/n1 + t + Ft.(Ytt - Ytđ1) = 260 193.71/7.03 + 904*(-27.8)2/7.03 + 577 560.8+ 326.016*(59.6)2 = 37 011.91+ 539 119 + 577 560.8+ 158 061 = 311 753 (cm4) +S = +S = = 53 159 (cm ) +S = = 21 016 (cm ) b) Tính tốn nội lực vị trí nối dầm tải trọng tính tốn +Vị trí nối dầm cách đầu dầm khoảng 8000 m m => vị trí cách gối khoảng 8000 – 300 = 7700 mm => = 0.4425 +Nội lực tải trọng tính tốn gây vị trí nối dầm (tính cho dầm ngồi ) - Do tĩnh tải : DC1 = 13.881 N/mm V= = 13.89 kN = 13.881*17400*(0.5 - 0.4425) = 13 887.94 N M= = 0.5*13.881*17400 *(0.4425 - 0.4425 ) = 518 379 002.8 Nmm = 518.38 kNm - Do tĩnh tải : DC2 = 7.496 N/mm = 312 399 (cm ) +S = = 22980 (cm ) a.4.) Tiết diện liên hợp dài hạn + Diện tích tương đương : Ftđ = Fb/n+ Ft= 904/21.09 + 326.016 = 558.54 (cm2) + Mômen tĩnh trục qua mép tiếp xúc bêtông dầm thép : Stđ = (Fb.Ycb)/n +Ft.Ytt = 4904.(-20.4)/21.09 + 326.016*67 = 17100 (cm3) + Vị trí trọng tâm tiết diện liên hợp (Yctđ1) : Yctđ = Stđ/Ftđ = 17100/558.54 = 30.6 (cm) ⇒ Vị trí trục trung hồ cách mép dầm thép phía đoạn là: 30.6 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Y tđ1) : Ytđ1 = hth + Yctđ = 108 – 30.6 = 77.4 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dầm thép (Ytđ2) biên bêtông (Ytđ3): Ytđ2 = Ytđ3 = Yctđ = 30.6 (cm) + Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên bêtông (Ytđ4): Ytđ4 = hbt + Yctđ = 32 + 30.6 = 62.6 (cm) + Mơmen qn tính tiết diện liên hợp : 20 tđ1 = b/n1 + Fb.Y2ttb1/n1 + t + Ft.(Ytt - Ytđ1) = 260 193.71/21.09 + 904*(-51)2/21.09 + 577 560.8+ 326.016*(36.4)2 = 12 337.3 + 604803 + 577 560.8 + 431 958 = 626 659 (cm4) V= = 7.5 kN = 7.496*17400*(0.5 - 0.4425) = 7499.75 N M= = 0.5*7.496*17400 *(0.4425 - 0.4425 ) = 279 934 371.1 Nmm = 279.93 kNm - Do hoạt tải : sơ đồ tính nội lực hoạt tải hình *) Do tải trọng = 25 144.74 N = 25.15 kN *10 = 347.31 kNm *) Do xe Truck = 128.04 kN *10 20 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Sức kháng tính tốn R liên kết bắt bulông trạng thái giới hạn cường độ phải lấy sau : 1035.26 kNm *) Do xe Tandem = 115.06 kN Trong : - sức kháng danh định bulơng , liên kết vật liệu c.1) Sức kháng danh định bulông (A6.13.2.7) ]*10 = 885.94 kNm +Kiểm tra điều kiện áp dụng công thức : L = 1016 mm < 1270 mm -> Thoả mãn +Với mặt phẳng cắt khơng có ren , sức kháng bulơng : Trong : 110 kN 110 kN Xe Tandem 35 kN Xe Truck 145 kN 145 kN A = = 314.16 mm F = 820 Mpa Lane =9.3 N/mm N =2 V101 110 kN 110 kN = 2.4*20*16*250 = 192000 N = 192 kN c.3) Sức kháng cắt vật liệu liên kết (A6.13.5) Xe Tandem 35 kN 145 kN 145 kN Xe Truck = 1.0*0.58*1016*16*0.6*250 = 1414272 N R = 1414.27 kN c.4) Sức kháng trượt bulông Lane =9.3 N/mm M101 +Vậy nội lực vị trí mối nối dầm gây hoạt tải : V = 0.95*1.75* mg *(LL+IM) = 0.95*1.75*mg *(1.25* 0.95*1.75*0.763*(1.25*128.04+25.15) = 187.43 kN M = 0.95*1.75* mg (LL+IM) = 0.95*1.75* mg (1.25* = 0.95*1.75*0.763*(1.25*1035.26+347.31) = 2082.08 kNm c) Sức kháng bulông = 1*0.33*2*142 = 93.7 kN Từ giá trị ta lấy sức kháng tính tốn bulơng d) Tính tốn mối nối sườn dầm +Đối với dầm liên hợp , mômen sườn dầm chịu : 7700 21 Vậy R = 0.38*314.16*820*2 = 85 953.9 N = 195.78 kN c.2) Sức kháng cắt vât liệu liên kết (A6.13.2.9) Với bulơng có khoảng cách trống lỗ không nhỏ 2d = 20 mm : = 93.7 kN ) ) = 131.7+32.2+363.6 = 527.5 kNm 21 BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP +Lực cắt sườn dầm chịu : = 13.89+7.5+187.43 = 208.82 kN +Bố trí bulơng : Bố trí hàng đinh hàng đinh (mỗi bên) có: y1 = 84; y2 = 56 ; y3 = 28 ; → Σy2k = 10976 cm2 -Lực tác dụng lên đinh lực cắt : = 34.8 kN -Lực tác dụng lên đinh mômen : = 67.3 kN Kiểm tra điều kiện :  Vậy liên kết bulông mối nối sườn dầm đủ chịu lực +Chọn tiết diện nối : gồm có kích thước 940X370X10 mm Tổng diện tích nối sườn Fns= 2*94*1.0 = 188 cm2 > Fs= 162.56 cm2 Nd = = 140.72*(300*20-2*26*20 +400*24-2*26*24) Nd = 1922800 N = 1922.8 kN +Số bulông cường độ cao để liên kết : nd = Nd/[Sr] = 1922.8/(93.7) = 20.5 → chọn nd = 24 +Chọn tiết diện nối: - Biên : Bản phía có kích thước : 300x16 mm phía có kích thước: 100x16 mm - Tổng diện tích nối biên : F = (30*1.6 – 2*2.6*1.6) + (2*10*1.6 – 2*2.6*1.6) = 63.36 cm2 > Ftr = 60 cm2 → đảm bảo yêu cầu cấu tạo - Biên : phía có kích thước: 120x30 mm Bản phía có kích thước : 400x30 mm -Tổng diện tích nối biên (chịu kéo): F = (40*3.0 – 2*2.6*3.0) + (2*12*3.0 – 2*2.6*3.0) = 160.8 cm2 > Fd = 156 cm2 → đảm bảo yêu cầu cấu tạo đạt u cầu e) Tính tốn mối nối biên +Ứng suất biên dầm thép : = 60.13+5.3+6.67 = 72.1 Mpa +Ứng suất biên dầm thép : = 36.8+13.32+90.6 = 140.72 Mpa +Nội lực tính tốn biên dầm: Ntr = = 72.1*(300*20- 2*26*20) = 369152 N = 369.2 kN Số bulông cường độ cao để liên kết : ntr = Ntr /[ ] = 369.2/(93.7) = 3.9 → Chọn ntr = +Nội lực tính toán biên dầm : 22 22 ... a.2) Do xe truck *10 416.5 kNm = 289.17 kN =0 110 kN 110 kN Xe Tandem 145 kN 145 kN 35 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm V101 110 kN 110 kN Xe Tandem 145 kN a.3) Do xe Tandem 145 kN 35 kN Xe Truck Lane... c.1) Do tải trọng 110 kN 110 kN Xe Tandem = 20 227.5 N = 22.23 kN 145 kN 145 kN *10 = 351.96 kNm 35 kN Xe Truck Lane =9.3 N/mm c.2) Do xe Truck Ta có : V105 = 118.02 kN 110 kN 110 kN Xe Tandem... trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn : Lane =9.3 N/mm Q = 200* +Bước neo V105 + Biên độ lực cắt vị trí 105 : Xác định Do xe Truck : V Do xe Tandem : V Do : =V Xác định Bảng tính tốn bước neo