Thiết kế cầu giàn thép nguyễn cương (1)

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí MỤC LỤC CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP 1.1 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 1.1.1 Số liệu đầu vào 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế 1.1.3.Tiêu chuẩn thiết kế .3 1.2.Các trạng thái giới hạn 1.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ I 1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng 1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi đứt gãy .3 1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu 1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp 1.5 Chọn sơ kích thước 1.5.1.Bản mặt cầu 1.5.1.1.Phần xe chạy 1.5.2 Dầm dọc .5 1.5.3 Dầm ngang 1.5.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU,LIÊN KẾT DẦM DỌC VÀO DẦM NGANG , DẦM NGANG VÀO GIÀN CHỦ .6 2.1.Thiết kế dầm dọc .6 2.1.1 Chọn tiết diện 2.1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc 2.1.2.1.Nội lực tĩnh tải 2.1.2.2.Nội lực hoạt tải .9 2.1.3 Kiểm tra tiết diện .12 2.1.3.1.Trạng thái giới hạn cường độ I 12 2.1.3.2 Kiểm tra mỏi vách đứng .12 2.1.3.3 Kiểm tra độ mảnh 14 2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt 15 2.1.3.5 Yêu cầu cấu tạo .16 2.1.3.6 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 16 2.1.3.7 Kiểm tra mỏi đứt gãy 17 2.2 Thiết kế dầm ngang .18 2.2.1 Chọn tiết diện 18 2.2.2 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang 19 2.2.3 Xác định nội lực dầm ngang .21 2.2.3 Kiểm tra tiết diện .24 2.2.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ I 24 2.2.3.2 Kiểm tra mỏi vách đứng` 24 2.1.3.3 Kiểm tra độ mảnh 26 2.1.3.4 Kiểm tra điều kiện chống cắt 26 SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 2.1.3.5 Yêu cầu cấu tạo .27 2.1.3.6 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 27 2.2.3.7.Kiểm tra mỏi đứt gãy 28 2.3 Thiết kế liên kết dầm dọc vào dầm ngang .29 2.3.1.Xác định số bu lông liên kết cá với cánh dầm dọc 29 2.3.2 Xác định số bu lông liên kết sườn dầm dọc thép góc liên kết 31 2.3.3 Tính số lượng bulơng 32 2.4 Thiết kế liên kết dầm ngang vào nút 33 2.4.1.Cơng thức tính 33 2.4.2.Tính số lượng bulông 34 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ THANH QUY TỤ TAI NÚT 36 3.1 Xác định nội lực qui tụ nút số .36 3.1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên giàn 36 3.1.1.1.Tính trọng lượng kết cấu nhịp: 36 3.1.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên giàn chủ 38 3.1.2 Tổ hợp nội lực 40 3.2 Chọn tiết diện .40 3.2.1 Tính nội lực .40 3.2.2.Chọn tiết diện .43 3.3.Kiểm tra tiết diện 45 3.3.1 Kiểm tra chịu kéo uốn kết hợp 45 3.3.1.1 Sức kháng kéo: .45 3.3.1.2.Yêu cầu giới hạn độ mảnh 46 3.3.1.3 Kiểm tra chịu kéo uốn kết hợp(A.6.8.2.3.) 47 3.3.2 Kiểm tra chịu nén uốn kết hợp 48 3.3.2.1 Sức kháng nén có hệ số: (A6.9.2.1) 48 3.3.2.2 Kiểm tra chịu nén uốn kết hợp(A6.9.2.2) 49 3.3.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định cục (A6.9.4.2) 50 3.3.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 50 3.3.4 Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi 50 3.3.4.1 Chu kỳ tải trọng .51 3.3.4.2.Biên độ ứng suất cho phép mỏi 51 3.3.4.3.Biên độ ứng suất lớn nhất: .51 CHƯƠNG IV :THIẾT KẾ NÚT GIÀN SỐ IV 53 4.1.Tính số bulông liên kết giàn 54 4.1.1 Tính sức kháng danh định bu lông .55 4.1.2 Bố trí bulơng: dựa vào u cầu sau: 56 4.2.Tính tốn nút giàn số 56 CHƯƠNG V : BẢNG PHỤ LỤC 62 SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP 1.1 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 1.1.1 Số liệu đầu vào: - Chiều dài nhịp tính tốn : ltt = 80 m - Khổ cầu : K = 8+2x1.0 m - Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải thiết kế: 0.65HL93 + Đoàn người: 400 daN/m2 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế: - Thiết hế hệ dầm mặt cầu :dầm dọc , dầm ngang , liên kết dầm dọc vào dầm ngang liên kết dầm ngang vào dàn chủ - Thiết kế tiết diện dàn nút tự chọn - Thiết kế nút dàn 1.1.3.Tiêu chuẩn thiết kế Thiết kế theo quy trình 22TCN 272-05 1.2.Các trạng thái giới hạn 1.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ I U = η.{1.25DC + 1.5DW + 1.75(LL+IM+PL)} IM = 25% (1.1) 1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng U = 1,0.(DC + DW) +1,0.(LL+IM+PL) IM = 25% (1.2) 1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi đứt gãy U = 0,75.(LL+IM) (1.3) IM = 15% Trong đó: LL: hoạt tải xe IM: lực xung kích DC: tỉnh tải phận kết cấu liên kết DW: tỉnh tải lớp phủ mặt cầu PL: hoạt tải người η = ηD.ηR.ηI: hệ số điều chỉnh tải trọng, lấy theo 22TCN 272-05 SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Bảng1.1: Các hệ số Hệ số độ dẻo ηD Hệ số dư thừa ηR Hệ số quan trọng ηI η=ηD.ηR.ηI (1.3.3) (1.3.4) (1.3.6) (1.3.2.1) Cường độ 0.95 0.95 1.05 0.95 Sử dụng 1.0 1.0 KAD 1.0 Mỏi 1.0 1.0 KAD 1.0 1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu -Thép kết cấu M270 cấp 250 có FY = 250Mpa -Bê tơng mặt cầu có f’c = 30Mpa - Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao 1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp - Chọn giàn có đường biên song song Giàn có 10 khoang, chiều dài khoang d = 8,0 m - Chiều cao giàn chủ: 1  h    xl 11 8.0m  10  (1.4) ' 36' 18' 56d 7.5 Tuy nhiên ta hồn tồn khơng có tự để lựa chọn chiều cao dàn , phụ thuộc vào kích thước xe chạy cầu , cầu ơtơ có đường xe chạy duới có chiều cao không < 7.3 m ( 24 ft) Chọn sơ h =10.0 m Chiều dài khoang d=8m Khi góc xiên α hợp xiên phương nằm ngang α = 51020’25’’ 10×5m Hình 1.1: Sơ đồ giàn chủ * Khoảng cách tim giàn chủ : Đối với cầu xe chạy : Bố trí hai giàn chủ với khoảng cách lớn khổ đường xe chạy 1-1,5m để kể đến phần đá vỉa bề rộng giàn Ta chọn khoảng cách hai giàn chủ B = 9.0 m SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 1.5 Chọn sơ kích thước 1.5.1.Bản mặt cầu: 1.5.1.1.Phần xe chạy:(A9.7.1.1) - Bản mặt cầu có chiều dày tối thiểu 175 mm,cộng thêm 15 mm hao mòn Vậy chiều dày 190 mm Phía lớp phủ mặt cầu dày 7.5cm gồm lớp: BTAP, lớp phòng nước 1.5.1.2 Phần hành: - Mặt đường phần hành làm BTCT dày 10cm, có rải lớp phủ BTN dày 2cm Ta tính được: -Trọng lượng mặt cầu đường xe chạy đường người đi: DC1 = 0,19.2,5.8,5.9,81 + 0,1.2,5.2.1,0.9,81 = 44.51(kN/m) -Trọng lượng lớp phủ mặt cầu đường xe chạy đường người đi: DW = 2,25.9,81.0,075.8,0+ 2.1,0.2,25.9,81.0,02 = 14.13 (kN/m) -Trọng lượng lan can, phòng hộ : DC2 = 1,4 (kN/m) -Trọng lượng đá vĩa: DC2(dv) = (0,3.0,2+0,5.0,45.0,05 )2,5.9,81=1,75(kN/m) 1.5.2.Dầm dọc: - Chọn dầm dọc,khoảng cách dầm dọc 1,5 m - Chiều cao dầm dọc kích thước khác tính xác phần thiết kế dầm dọc 1.5.3 Dầm ngang: - Các dầm ngang đặt nút giàn chủ, cách khoảng khoang giàn d = 8,0 m - Chiều cao dầm ngang kích thước khác tính xác phần thiết kế dầm ngang 1.5.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ: SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 11.5m Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 11.5 m 8x5m 10x5m Hình 1.2: Liên kết dọc dọc giàn chủ CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ DẦM MẶT CẦU,LIÊN KẾT DẦM DỌC VÀO DẦM NGANG , DẦM NGANG VÀO GIÀN CHỦ 2.1.Thiết kế dầm dọc Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy , làm việc dầm liên tục nhiều nhịp,có nhịp tính tốn khoảng cách dầm ngang , dầm dọc có tác dụng làm giảm độ lớn mặt cầu 2.1.1 Chọn tiết diện - 5.2 Chọn tiết diện: Dùng tiết diện tổ hợp hàn : tiết diện chữ I bao gồm sườn dầm,các biên ghép với mối hàn góc Chọn tiết diện dầm dọc thỏa mãn điều kiện cấu tạo sau : - Chiều cao: 1   15  1   15  + Theo điều kiện cấu tạo:D =   .d   .8,0 (1,0 ÷ 0,533) m + Theo điều kiện kinh tế: D = k M 382,73 6,5.3 = 0,749m Fy 250.10 Chiều cao sườn dầm bề dày sườn có quan hệ với theo công thức tw  D thép cacbon 12,5 - Trong trường hợp ,bề dày sườn : tW ≥ 12mm - Chiều dày biên: tf ≥ SVTH: VÕ MINH TIẾN bf không lớn 50mm 30 Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí - Bề rộng biên: bf ≤ 30tf 800mm - Khi tW ≤ phải bố trí sườn tăng cường đứng theo tính tốn d  2.t f 50 Tổng hợp điều kiện ta chọn sơ dầm ngang có kích thước sau: D =600 mm, bf = 240mm, tf = 16mm, tW = 12mm Ta có tW 12 = = 0.021 > nên ta khơng bố trí sườn tăng cường d  2.t f 600  2.16 50 đứng Ngoài để tránh ổn định cục , độ mảnh yêu cầu phải thoả mãn b E k t Fy (A6.9.4.2) (2.9) Với - b : bề rộng (mm) , lấy theo bảng 4.3 sách cầu thép trang 155 - t : bề dày t = tf = 16 (mm) - k : hệ số ổn định Tra bảng 4.3 sách cầu thép ; k = 0,56  Ta có 120 200000 7,5 0,56 15,84  Đạt 16 250 → Diện tích mặt cắt ngang dầm dọc 144,96 cm2 Trọng lượng thân dầm dọc : 144,96.10-4.7,85.9,81=1,12 kN/m 2.1.2 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc Sự phân bố tải trọng theo phương ngang cầu lên dầm dọc xác định theo phương pháp đòn bẩy Hình 2.2 thể phân bố tải trọng lên dầm dọc SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Hình 2.2 Đường ảnh hưởng áp lực lên dầm Bảng 2.1: Hệ số phân phối ngang dầm dọc Dầm Số xe chất tải Hệ số xe m mg 0.65 HL 93 =m.0,5  yi Dầm Dầm Dầm 1 1,2 1,2 1,0 0,46 0,6 0,6 2.1.2.1.Nội lực tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc bao gồm : lớp phủ mặt cầu DW, đá vĩa , thân dầm dọc Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc : Tải trọng thân dầm dọc DC1 = 0,99 kN/m Trọng lượng mặt cầu DC2=0,19.2,5.9,81= 4,66 kN/m2 Trọng lượng lớp phủ DW=0,075.2,25.9,81=1,655 kN/m2 Trọng lượng đá vỉa : DC2(dv)=1,75kN/m Tổng quát ta đặt tải trọng lên đường ảnh hưởng áp lực dầm , tĩnh tải xác định theo cơng thức sau gtt = 1.5.DW  D¦W +1,25.(DC2  DC +DC1+ DC2(dv)ydv) (2.2) Trong : SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí  D¦W ,  DC : Diện tích đường ảnh hưởng áp lực dầm xét tương ứng với lớp phủ mặt cầu, mặt cầu ydv: tung độ đường ảnh hưởng ứng với trọng tâm đá vỉa Bảng 3: Kết tính tốn tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm dọc DW(kN/m2)  DW DC2(kN/m2)  DC DC1 ydv Dầm 1,655 1,021 4,66 1,333 1,2 1,250 Dầm 1,655 1,521 4,66 1,583 1,2 -0,250 Dầm 1,655 1,5 4,66 1,5 1,2 0,000 Nội lực tính tốn tĩnh tải xác định theo công thức : M= gtt  M ; V= gtt V gtt(kN/m) 17,27 13,40 13,96 (2.6) Hình : Đường ảnh hưởng tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm Từ cơng thức (2.6) ta có bảng tính sau : Bảng : Mơ men tĩnh tải tính tốn Tiết diện nhịp  DAH M1/2(kN.m) Dầm 8.0 138.16 Dầm 8.0 107.2 Dầm 8.0 111.68 Bảng 5: Lực cắt tĩnh tải tính toán Tiết diện gối  DAH V1/2(kN) Dầm 4.0 69.08 Dầm 4.0 53.6 Dầm 4.0 55.84 SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Tiết diện 1/4  DAH M1/4(kN.m) 6.0 103.62 6.0 80.4 6.0 83.76 Tiết diện 1/4  DAH V1/4(kN) 2.5 43.175 2.5 33.5 2.5 34.9 Trang: Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 2.1.2.2.Nội lực hoạt tải Hiệu ứng lớn hoạt tải gây lấy theo giá trị lớn trường hợp sau - Xe hai trục thiết kế +tải trọng + tải trọng người (hệ số xung kích IM=25%) ( HL93M) - Xe tải thiết kế +tải trọng + tải trọng người (hệ số xung kích IM=25%) ( HL93K) Ở ta không xét tải trọng người ( dầm dọc không chịu tải trọng người) * Tại tiết diện 100 (gối) : +Xe tải +Xe tanđem + Tải trọng *Tại tiết diện 1/4 nhịp M100 = V100 = 145(1+0,46) =211.7 kN M100 =0 V100=110(1+0,8)=198 kN Vln100=0.65 9,3.4=24.18kN, Mln100=0 +Xe tải M102,5 = 145.(1.5+0.425)=279.125kN V102,5= 145 (0.75+0.213)=139.635 kN Xe tanđem M102,5 =110(1.5+1.2)=297kN V102,5=110(0,75+0,6)=148.5 kN ln + Tải trọng V 102,5= 0,65.9,3.2.5=15,11kN, Mln102,5=0,65.9,3.6 =36.27kN * Tại tiết diện 105( nhịp) SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 10 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí lực MPa 43' Nén 0.75 500 73.982 250 200000 0.325 200 45' Nén 0.75 500 74.482 250 200000 0.321 256.88 43 Nén 0.75 901.39 95.428 250 200000 0.636 164.08 - Tính Pr= φc Pn ; với φc: hệ số sức kháng nén, φ = 0.9 lấy A.6.5.4.2 4368.4 5620.1 3149.4 Bảng 3.18: Chịu lực Nén Nén Nén Thanh 43' 45' 43 Pn, kN 4368.4 5620.1 3149.4 φ 0.9 0.9 0.9 Pr, kN Pu, kN 3931.6 3844.9 5058.1 5032.3 2834.4 2432.8 Kết luận Đạt Đạt Đạt 3.3.2.2 Kiểm tra chịu nén uốn kết hợp(A6.9.2.2) Công thức kiểm tra: M M uy  PU PU  1 ,  0,2   ux  Pr 2,0.Pr  M rx M ry  PU P 0,8  M ux M uy  0,2 U   1 , Nếu Pr Pr 0,9  M rx M ry  Nếu Ta có bảng kiểm tra: Bảng 3.19: Chịu An, Thanh 43' 45' 43 Thanh 43' 45' 43 lực Nén Nén Nén cm2 200 256.88 164.08 Chịu lực Nén Nén Nén Pu/Pr 0.978 0.98 0.858 SVTH: VÕ MINH TIẾN gDC, kN/m 1.54 1.98 1.26 L, (3.10) (3.11) Mux, cm kNm 500 4.8125 500 6.1875 901.39 7.0985 Áp dụng CT -3.10 -3.10 -3.10 Fy, MPa 250 250 250 VT Mux/Mrx (4.13) 0.0161 0.9923 0.0159 0.9961 0.0217 0.8773 Lớp: 04X3A Sx, Mrx, cm3 kNm 684.17 299.32 890.65 389.66 747.09 326.85 VP (4.13) 1 Kết luận Đạt Đạt Đạt Trang: 50 (Mux/Mrx) 0.0161 0.0159 0.0217 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 3.3.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định cục (A6.9.4.2) - Để tránh ổn định cục bộ, tỉ số rộng/dày chịu nén phải thỏa mãn: Đối với đứng: Đối với ngang: bd E k , k = 0,56 td FY (3.12) bn E ≤ k , k = 1,49 tn Fy (3.13) Trong đó: k: hệ số ổn định tấm, lấy theo bảng 4.5, Tr.155 bd: chiều rộng tấm, lấy h/2, mm td, tn: chiều dày đứng, ngang, mm bn: chiều rộng ngang, lấy bn = b – 2.td E: môđuyn đan hồi, E = 200000MPa FY: cường độ chảy, FY = 250MPa - Ta có bảng kiểm tra: Bảng 3.20: Kiểm tra ổn định cục đứng Chịu Thanh lực bd,mm td,mm k E,MPa Fy,MPa 43' Nén 160 20 0.56 200000 250 45' Nén 160 26 0.56 200000 250 43 Nén 200 14 0.56 200000 250 bd/td 6.15 14.29 k.√(E/Fy) 15.8 15.8 15.8 Kết luận Đạt Đạt Đạt Bảng 3.21: Kiểm tra ổn định cục ngang Chịu Thanh lực bn,mm tn,mm k E,MPa Fy,MPa 43' Nén 360 20 1.49 200000 250 45' Nén 348 26 1.49 200000 250 43 Nén 372 14 1.49 200000 250 bn/tn 18 13.38 26.57 k.√(E/Fy) 42.1 42.1 42.1 Kết luận Đạt Đạt Đạt 3.3.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng Không kiểm tra 3.3.4 Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi Các phận nhà máy chế tạo xưởng mối nối hàn rãnh liên tục song song với phương ứng suất Dùng bulông cường độ cao chịu ma sát cho liên kết đầu Cả hai đầu liên kết thuộc loại chi tiết mỏi loại B SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 51 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 3.3.4.1 Chu kỳ tải trọng Giả sử lưu lượng xe trung bình hàng ngày ADT = 15000 xe/làn/ngày có ba xe tải, tỉ lệ xe tải đoàn xe 0,2 (lấy theo Bảng 6.2 Tr.189 sách Cầu thép) ADTT = 0,2.ADT = 0,2.(15000).(3 làn) = 9000 xe tải/ngày - Số xe tải ngày cho xe trung bình tuổi thọ thiết kế tính tốn theo biểu thức: ADTTSL = PxADTT Trong đó: + P: phần xe tải đơn, lấy theo Bảng 6.1 Tr.189 sách Cầu thép, với xe P = 0,8 => ADTTSL = 0,8.9000 = 7200 xe tải/ngày N = 365.100.(n).(ADTTSL) (phương trình 6.7 Tr.189) = 365.100.1.7200 = 262,8.106 chu kỳ n = 1,0 lấy theo Bảng 6.3 Tr.190 sách Cầu thép 3.3.4.2.Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B Sức kháng mỏi danh định tính theo biên độ ứng suất lớn cho phép sau:  A (ΔF)n =   N 1/ ≥ (ΔF)TH Trong đó: + A: số mỏi thay đổi theo loại chi tiết mỏi, lấy Bảng 6.5 Tr.193 sách Cầu thép, với chi tiết loại B => A = 39,3.1011 Mpa + N: số chu kỳ cho xe tải qua, N = 262,8.106 + (ΔF)TH: số ngưỡng biên độ ứng suất mỏi, lấy Bảng 6.5 Tr.193 sách Cầu thép, với chi tiết loại B => (ΔF)TH = 110 Mpa  39,3 x1011 Ta tính được: (ΔF)n =   262,8.10    1/ 24,64 MPa < 1 (ΔF)TH = 110 = 2 55MPa Do (  F)n = 55 MPa 3.3.4.3.Biên độ ứng suất lớn nhất: Được giả thiết lai lần biên độ ứng suất gây hoạt tải mỏi qua Tuy nhiên biên độ ứng suất không cần nhân với sức kháng mỏi chia cho Đối với mỏi:Nmỏi = 0,75.(1+IM)NLLmoi NLLmoi: nội lực lớn chưa hệ số chưa kể lực xung kích xe tải mỏi gây Lực xung kích tính mỏi IM = 15% SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 52 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí  Xác định NLLmoi xe tải mỏi gây NLLmoi = mgLL∑Pi.yi với mgLL= 0,826 ( xe tải mỏi gây ra,không xét hệ số xe) SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 53 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 3' 5' 2' 4' 4.3m 7' 9' 10 8' 10' 6' 50 m 9.0m 145kN 1.333 35kN 145kN Dah N43' 0.8267 1.0667 0.6080 11 Pi.yi = 295.82 4.3m 9.0m 145kN 145kN 35kN 0.4014 0.5047 1.2018 4.3m 0.7209 0.1442 145kN 0.3605 145kN 35kN 145kN 0.0409 1.2018 9.0m Pi.yi = 438.215 4.3m 9.0m 4.3m Dah N45' 1.12 1.256 1.599 2.667 35kN 145kN 9.0m 145kN 1.2018 0.5216 Dah N43 Pi.yi = 212.098 9.0m 145kN Dah N44' Pi.yi = 149.9 1.000 0.140 35kN 145kN 0.7379 0.8412 0.2404 1.2018 35kN 145kN 4.3m Dah N45 Pi.yi- =74.613 Pi.yi+ =191.76 Hình 3.5 Ảnh hưởng tải trọng mỏi SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 54 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Ta tính biên độ ứng suất nội lực bảng dưới, mối hàn đứng ngang, nằm gần trục trung hoà nên ta cần xét lực dọc trục, tính chất tiết diện thực dùng trường hợp xấu f= N moi 0.75(1  IM )( N t  ( N c )) = An An Nt: Lực kéo xe tải mỏi gây Nc: Lực nén xe tải mỏi gây Bảng 3.22: Nt(kN ) Nc(kN) NLLmoi 1+IM γLL 43' -244.3 244.35 1.15 0.75 45' -361.9 361.96 1.15 0.75 45 158.39 -61.63 220.02 1.15 0.75 43 31.67 -190.7 222.34 1.15 0.75 44' 123.82 123.82 1.15 0.75 (3.14) An , Nmoi,kN cm2 210.75 159.68 312.19 204.46 189.77 128.42 191.77 135.86 106.79 68.928 f, MPa (∆F)n,MPa 13.2 55 15.27 55 14.78 55 14.12 55 15.49 55 CHƯƠNG IV :THIẾT KẾ NÚT GIÀN SỐ IV Các giàn phải liên kết với thông qua nút liên kết Để tránh lệch tâm, liên kết phải đối xứng qua trục Tốt liên kết có sức kháng sức kháng Chiều dày nút phải đủ để chịu lực cắt, lực dọc uốn tiết diện lâm giới, nơi có ứng suất lớn Cần tránh việc thay đổi tiết diện đột ngột, cần thay đổi nên cắt vát, uốn lượn để dễ coi tránh ứng suất tập trung Khi xác định nội lực giàn, ta giả thiết liên kết khớp nút Tuy nhiên thực tế nút giàn liên kết cứng Giàn liên kết khớp có cấu tạo phức tạp khơng có ưu điểm đặc biệt chịu lực mà tạo cho kết cấu chịu lực xung kích Vì ta chọn liên kết nút giàn bulông cường độ cao thông qua nút Bản nút đơn hay kép tùy theo giàn hay vách đứng Bản nút nơi liên kết thanh, nguyên tắc cắt đứt nối với thơng qua nút Ngồi liên kết chịu lực giàn, nút nơi để liên kết giằng gió, dầm ngang, khung ngang, tạo thành kết cấu không gian ba chiều Dầm ngang đựơc liên kết với nút thông qua thép góc nối trực tiếp vách đứng dầm ngang với nút Các xiên giàn gió liên kết với nút thông qua đặt nằm ngang, liên kết với nút thơng qua thép góc Nút giàn vị trí quan trọng để liên kết thanh, giao điểm đường tim tốt giao điểm nút để tránh tải trọng tác dụng lệch tâm Trong trường hợp ghép từ mối hàn nhà máy Liên kết thông qua nút tiến hành trường tốt SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 55 Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí bulông bulông cường độ cao Đối với tiết diện vách đứng nút đơn Các tiết diện H hộp liên kết nút kép Bản nút thường cấu tạo hai thép liền Khi cạnh tự nút chịu nén, cần tăng cường sườn thép góc để chống ổn định Khi thiết kế, cần ý đến khả ứng suất nút thi công ngược dấu ứng suất khai thác Bản nút thiết kế theo phương pháp tiết diện dựa cường độ qui ước vật liệu Theo phương pháp tiết diện bao gồm việc nghiên cứu ứng suất nhiều mặt phẳng nút giàn Tuy nhiên gặp nút có hình dạng bất thường dùng phương pháp phần tử hữu hạn Khi thiết kế nút yêu cầu chịu lực phải thõa mãn yêu cầu cấu tạo cẩu lắp Lực dọc tác dụng từ vào khỏi nút giàn tạo thành khối ứng suất cắt quanh liên kết, giả thiết có góc nghiêng khoảng 300 Trình tự thiết kế nút giàn: Vẽ đường tim giàn 2.Xác định phận cần liên kết mặt phẳng giàn dầm ngang, hệ liên kết dọc 3.Xác định loại hình liên kết 4.Cấu tạo đầu cần nối Bản nút thiết kế theo cường độ thiết kế trung bình giàn chịu tải trọng có hệ số không nhỏ 75% cường độ thiết kế Cường độ thiết kế lấy trị số nhỏ của: + Cường độ + Khả cột nhịu nén + Cường dộ dựa tỉ số rộng /dày Các góc xiên phải đặt sát với vách đứng biên đứng Bulông để liên kết nút phải đặt trọng tâm Xác định đường bao nút Bước chủ yếu phụ thuộc vào xiên 6.Xác định chiều dày nút thỏa mãn điều kiện Tr.144 sách Cầu thép Ta kiểm tra phần sau 7.Thiết kế mối nối (tại nút) theo khả chịu lực Bố trí nút liên kết phụ để cân với cần nối (bản đệm, táp) Xác định vị trí lỗ bulơng khoảng cách đến hai đầu 4.1.Tính số bulơng liên kết giàn Chọn bulơng cường độ cao có đường kính danh định 20mm, đường kính lỗ chuẩn 22mm Số bu lơng cần thiết xác định từ điều kiện cân cường độ liên kết(quan niệm bu lơng phá hoại) Khi số bu lơng tính : SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 56 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí n Pr Rn (4.1) Trong đó: Pr: sức kháng Rn: sức kháng danh định nhỏ bulông 4.1.1 Tính sức kháng danh định bu lơng Trong cầu , mối nối bu lông chịu ép mặt không dùng liên kết chịu ứng suất đổi dấu , nút ta dùng liên kết bu lông cường độ cao chịu ma sát  Sức kháng trượt danh định bu lông (A6.13.2.8) Rn = KhKSNSPt (4.2) Trong đó: KS: hệ số điều kiện bề mặt qui định, chọn bề mặt loại B, KS = 0,5 Kh: hệ số kích thước lỗ, với lỗ tiêu chuẩn Kh = NS: số lượng mặt ma sát cho bulông, Ns = Pt: lực căng tối thiểu yêu cầu bulông, với bulông 22mm A325M, P t = 176MPa vậy: Rn = 1.0,5.1.176 = 88kN → Sức kháng tính tốn bu lông Rntt = Rn  bb =88.0,8 =70,4kN Do AASHTO yêu cầu liên kết với nút phải truyền 75% cường độ thiết kế giá trị trung bình tải trọng có hệ số cường độ thiết kế ta chọn giá trị lớn → Sức kháng thiết kế thanh= Max( 0,75Pr , (Pr+Nmax)/2) - Ta tính chọn số bulơng để liên kết giàn nút số bảng sau: Bảng 4.1: chịu Pr n(bu Thanh lực Pr(kN) 75%Pr Nmax 0.5(Pr+Nmax) (chọn) Rn(kN) lông) 43' nén 3931.6 2948.7 3844.9 3888.25 3888.3 70,4 55,23 45' nén 5058.1 3793.58 5032.3 5045.2 5045.2 70,4 71,67 43 nén 2834.4 2125.8 2432.8 2633.6 2633.6 70,4 37,4 45 kéo 3492.9 2619.68 1729.7 2611.3 2619.68 70,4 37,21 44' kéo 1874.8 1406.1 1141.2 1508 1508 70,4 21,42 Số lượng bulông thực tế chọn bố trí giàn nút 4.1.2 Bố trí bulông: dựa vào yêu cầu sau: - Khoảng cách tối thiểu tim bulông đến tim bulông không nhỏ ba lần đường kính: d ≥ 3.22 = 66mm SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 57 số BL chọn 56 72 38 38 22 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí => Chọn dmin = 70 mm - Để đảm bảo ép xit mối nối, chống ẩm, khoảng cách từ hàng bulơng ngồi đến cạnh tự nối hay thép hình phải thỏa mãn: S ≤ (100 + 4t) ≤ 175, với t chiều dày nhỏ nối hay thép hình - Khoảng cách nhỏ từ lỗ bulông đến mép qui dịnh bảng A.6.13.2.6.6-1 không lớn lần chiều dày nối mỏng 125mm - Bước dọc bu lông liên kết phận chịu nén khơng vượt q lần đường kính bu lông (4.22=88mm)trên đoạn chiều dài 1,5 lần chiều rộng lớn 4.2.Tính tốn nút giàn số Căn vào số lượng bố trí nút, diện tích tiết diện thanh, số lượng bu lơng liên kết để định cấu tạo nút, bố trí phải thoả mãn nguyên tắc cấu tạo bu lông Chọn sơ chiều dày nút δ = 20mm working line Pr43'=3888.3kN Pr45'=5045.2kN 192 D 56 A L=659 C 56 L=659 A 30° 26 372 372 Pr43=2633.6kN 26 44' working line Pr =1508 kN Pr45=2619.68kN working line Hình 5.1 Nguyên tắc thiết kế nút giàn Kiểm tra nút giàn số thỏa mãn điều kiện sau: 4.2.1 Tải trọng tác dụng lên xiên chia thành thành phần song song vng góc với đường A-A hình 15 (ngang đứng) Ứng suất cắt xuất dọc theo tiết diện nguyên theo đường A-A qua hàng bulông cuối Tổng ứng suất cắt phải cân với lực ngang xiên SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 58 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí (nếu có chiều) Ứng suất cắt (gọi f V) không vượt fy/1.35√3 Trong fy cường độ chảy thép, MPa Tại mặt cắt A-A, mặt có bề rộng 1520 mm, chiều dày 20mm ứng suất cắt thiết kế fy = 250 =106,92 Mpa, hình chiếu tải trọng xuống 1,35 1,35 phương nằm ngang ( Pr45  Pr43 )cos  =(2633,6 +2619,68)0,5547=2913,99 KN 2913,99.10 Ta thấy: fV = =47,93 MPa < 106,92MPa => đạt 1520.20.2 4.2.2.Ứng suất nén xuất mép nút dọc theo tiết diện A-A thành phần lực thẳng đứng xiên tác dụng điểm C D thành phần lực đứng chịu nén phản lực dầm ngang Ứng suất nén không vượt ứng suất cột có chiều dài tự L b Nếu tỉ số mảnh L/r =3.46.L/t mép nút chịu nén lớn 120, ứng suất nén mép bị vượt quá, phải cấu tạo thêm thép góc tăng cường Tỉ số L/r tiết diện tạo thép góc cộng 300mm cho phép cột Ngồi kiểm tra L/r nút chịu nén, tỉ số rộng /dày b/t cạnh tự phải kiểm tra để đảm bảo ứng suất không vượt 348 Fy Đối với nút số ∑N = (N34 – N45).sinα = (2432,8 – 1729,7).sin55018’36’’ = 578,12 KN Ứng suất mép tiết diện A-A : fc = P 6M  A td với P : ứng suất theo phương thẳng đứng ; P=578,12KN A: diện tích nút mặt cắt A-A ; A=2.20.1520=60800 mm2 M : mômen gây lực P tiết diện kiểm tra ; M= P.sin  e e : khoảng cách từ trọng tâm đứng đến điểm C(hoặc D) ; e=192mm 578,12.10 6.578,12.0,832.192.10  =15.50 Mpa 60800 2.20.1520 + ta có b=L=659 mm, t=20mm→b/t=32,95 256,88 cm2 Được bố trí sau SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 61 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí BẢ N NÚ T DÀ Y 20mm BẢ N TÁ P DAØ Y 12 mm Đối với 43’ biên có bề dày nhỏ biên 45’ nên bố trí thêm đệm dày mm THANH 43' BẢ N ĐỆ M DÀ Y 6mm Bố trí thành phần nút sau: SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 62 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 2BÂ 320X20 80×8 60 1520 10 55 80×8 55 I 60 60 I 400 80 100 80 62 51 70 51 7×100 80 8× 8× 80 40 400 70 70 II 400 40 120 80 100 80 70 40 400 BN 372X12 BN 376X12 2BÂ 400X14 400 BN 372X14 BN 348X26 60 80 240 BN360X20 40 II 2BÂ 200X12 2BÂ 400X14 Hình 5.3: Mặt cắt diện nút giàn số SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 63 2BÂ 320X26 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG V : BẢNG PHỤ LỤC  Phụ lục + Các tài liệu tham khảo 1- Giáo trình cầu thép , tác giả GS Lê Đình Tâm 2- Tiêu chuẩn 22TCN 272-05& AASHTO LRFD 1998 3- Steel design hand book ( section: truss bridges) 4- Bài giảng cầu thép – Gv.ThS Nguyễn Văn Mỹ 5- Kết cấu nhịp cầu thép – tác giả Nguyễn Viết Trung 6- Cơ sở thiết kế ví dụ tính tốn cầu dầm cầu dàn thép – tác giả Nguyễn Bình Hà Nguyễn Minh Hùng ( Nhà xuất xây dựng) SVTH: VÕ MINH TIẾN Lớp: 04X3A Trang: 64 ... 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế: - Thiết hế hệ dầm mặt cầu :dầm dọc , dầm ngang , liên kết dầm dọc vào dầm ngang liên kết dầm ngang vào dàn chủ - Thiết kế tiết diện dàn nút tự chọn - Thiết kế nút dàn 1.1.3.Tiêu... cho kết cấu -Thép kết cấu M270 cấp 250 có FY = 250Mpa -Bê tơng mặt cầu có f’c = 30Mpa - Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao 1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp - Chọn giàn có đường biên song song Giàn. .. 2.3 Thiết kế liên kết dầm dọc vào dầm ngang Liên kết gồm có : cá biên , thép góc liên kết đứng vai kê Ta tiến hành chọn trước cấu tạo liên kết , sau tiến hành tính tốn ,kiểm tra - Giả thiết