Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 137 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
137
Dung lượng
3,69 MB
Nội dung
ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Thiết kế kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp BTCT với số liệu đầu vào sau: + Chiều dài tính tốn : Ltt = 25 m + Bề rộng phần xe chạy : B= m + Bề rộng lề hành : K= 2x1.5 m + Tải trọng thiết kế : HL93 1.2 VẬT LIỆU: -Thép làm dầm chủ: Thép M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa -Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang khung ngang), sườn tăng cường: M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa -Thép mặt cầu, lề hành: + Thép đai : CI có Fy = 240MPa + Thép chịu lực, cấu tạo : CII có Fy = 280MPa -Thép làm lan can, cột lan can: M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy = 250 MPa -Bê tông mặt cầu, lan can, lề hành : = 30 MPa C30 có f C� -Trọng lượng riêng thép : γS =7.85×10 -5 N/mm -5 γ C =2.5×10 N/mm -Trọng lượng riêng bê tơng có cốt thép : 1.3 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU: 1.3.1 Chọn Số Lượng Dầm n, Khoảng Cách Dầm S, Chiều Dài Cánh Hẫng LC: Bề rộng toàn cầu: Btc=6000 + x 1500+ x 250 = 9500 mm Btc = ( n -1) �S+ �L c � � � Lc ; �S � � Btc ; n S Ta có: Khoảng cách dầm chính: S = 1.6 - 2.5m Chọn số dầm n = 5, khoảng cách dầm S = 2000 mm, chiều dài hẫng Lc = 750 mm 1.3.2 Thiết Kế Độ Dốc Ngang Cầu, Cấu Tạo Các Lớp Mặt Cầu: Độ dốc ngang thiết kế: 2% SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Tạo dốc thay đổi chiều cao đá kê gối: Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng dần để tạo độ dốc ngang mặt đường sau hoàn thiện Chiều cao tối thiểu gối 120 mm Chiều cao gối thiết kế: + Gối 1: 120 mm + Gối 2: 120 + S x 2% = 160 mm + Gối 3: 160 + S x 2% = 200 mm Các gối lại : Đối xứng 1.3.3 Thiết Kế Thoát Nước Mặt Cầu: Đường kính ống: D ≥ 100mm Diện tích ống nước tính sở 1m mặt cầu tương ứng với cm2 ống nước Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều dài ống vượt qua đáy dầm 100mm Diện tích mặt cầu S = L x B tc = 25.6 x 9.5 = 243.2 m cần bố trí 243.2 cm = 24320 mm2 ống nước � A1ơng 3.14 �1002 7850 mm Số ống cần thiết: n= 24320 = 3.098 7850 Vậy ta chọn ống, bố trí đối xứng bên bên ống, khoảng cách ống 8m SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Hình 1.1: Mặt cắt ngang cầu 1.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM: 1.4.1 Chiều Dài Dầm Tính Tốn: Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là: a = 300 mm Chiều dài dầm tính tốn: Ltt = 25.6 m 1.4.2 Chiều Cao Dầm: Chiều cao dầm chọn từ chiều cao tối thiểu quy trình theo kinh nghiệm thiết kế: � � d �0.033L = 0.033×25600 = 845 mm � �D t �0.04L = 0.04×25600 =1024 mm � 1 1 �D t = L÷ L = 25600÷ 25600 = 1024÷1280 mm 25 20 25 20 � Vậy chọn chiều cao dầm thép: Chiều cao dầm liên hợp: SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN d = 950 mm Dt = 1210 mm MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 1.4.3 Kích Thước Tiết Diện Ngang: Chiều cao phần vút: Chiều dày bê tông: Chiều cao sườn dầm: Chiều dày sườn dầm: Chiều rộng cánh trên: Chiều dày cánh trên: Chiều rộng cánh dưới: Chiều dày cánh dưới: Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp hV = 60 mm tS = 200 mm D = 890 mm tW = 15 mm bC = 350 mm tC = 30 mm bf = 450 mm tf = 30 mm 1.5 THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH: 1.5.1 Sườn Tăng Cường, Hệ Liên Kết Ngang: Hình 1.3: Bố trí STC hệ liên kết ngang SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, khơng bố trí sườn tăng cường dọc Bố trí sườn tăng cường đứng gối đầu dầm, khoảng cách 200 mm Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1500 mm, riêng đoạn đầu dầm (từ đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) bố trí cách khoảng 1000 mm – 1200 mm Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang thép cán chữ I, loại dầm cánh rộng W610x230 Tại sườn tăng cường đứng cách khoảng 3m bố trí hệ khung ngang thép L100 x 100 x 10 (cho xiên ngang) Bề dày tất sườn tăng cường 14mm, kích thước lại xem hình vẽ Neo chống cắt: Hình 1.4: Bố trí neo chống cắt Thiết kế loại neo hình nấm với số liệu sau: Đường kính đinh: dS = 20 mm Chiều cao: h = 200 mm Thiết kế hàng neo với khoảng cách tim neo đến mép 75 mm, khoảng cách hàng neo 200 mm 1.5.2 Mối Nối Dầm Chính: Mối nối sử dụng bulơng cường độ cao Số lượng mối nối 2, đặt đối xứng qua tim cầu, cách đầu dầm 9050 mm Vậy dùng dầm thép I nối lại, có dầm thép I dài 9050 mm dầm thép I dài 7500 mm SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP CHƯƠNG 2: GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU Ở phần thiết kế cấu tạo bố trí thép, tính tĩnh tải, khơng tính tốn nội lực tính tốn cốt thép 2.1 LAN CAN: Hình 2.1: Cấu tạo cột lan can Cột lan can: chiều dài nhịp 25.6 m, bố trí khoảng cách cột lan can m bên cầu gồm 13 cột lan can, 12 cặp liên kết, 12 cặp tay vịn Một cột lan can tạo thép: T1 100 x 1740 x T2 140 x 740 x T3 100 x 150 x Thể tích thép : Thể tích thép T1 : VT1 = 100 x 1740 x =870000 mm3 Thể tích thép T2 : VT2 = 140 x 740 x =518000 mm3 Thể tích thép T3 : VT3 = 100 x 150 x = 75000 mm3 Vcotlancan =870000+518000+75000=1463000 mm π Vlienket =2× ×(902 -822 )×100=216142 mm Thanh liên kết: SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO π Vtayvin =2× ×(802 -702 )×2000=4712389 mm Tay vịn: Tổng trọnglượng lan can tồn cầu: DC =γ×(V +V lienket+V tayvin) s cotlancan = 7.85×10-5 ×(1463000×13+216142×12+4712389×12) = 6136 N Tính 1mm theo phương dọc cầu: P lancan = 6136 =0.24 N/mm 25600 2.2 LỀ BỘ HÀNH: Hình 2.2: Lề hành Lề hành: (tính 1mm theo phương dọc cầu) V1 =1×(250×700+150×220)=208000 mm V2 =1×155×1310=203050 mm V3 =1×(150×205+190×360)=99150 mm P1 =V1×γc =208000×2.5×10-5 =5.2 N P2 =V2 ×γc =203050×2.4×10-5 =4.873 N P3 =V3 ×γ c =99150×2.5×10-5 =2.479 N SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Vậy: DC3 =P lancan +P1 +P2 +P3 =12.792 N Vị trí đặt DC3: Xác định cách cân momen điểm A (mép trái bê tông gắn lan can) x'= P lancan ×x lancan +P1×x1 +P2 ×x +P3 ×x DC3 = 0.24×125+5.2×157+4.873×905+2.479×1602 =721 mm 12.792 Vậy DC3 cách mép trái đoạn 721 mm Chọn bố trí cốt thép lề hành hình sau: Thép dùng cho lề hành thép CII có Fy = 280 MPa Bê tơng sử dụng có f’c = 30 MPa Sử dụng cốt thép dọc Ø14 cốt đai Ø10 cho bó vĩa phần bê tông gắn lan can Lớp bê tông bảo vệ abv = 30 mm cho bó vĩa phần bê tông gắn lan can Cốt thép dọc cho đan cốt đai Ø14 có lớp bê tơng bảo vệ 36 mm Hình 2.3: Bố trí thép lề hành SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 2.3 BẢN MẶT CẦU: Bản mặt cầu tính tốn theo sơ đồ: Bản congxon loại dầm Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục sau tính tốn dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục mặt cầu Cốt thép dùng mặt cầu thép CII có cường độ F y = 280 MPa, bê tơng dùng cho mặt cầu loại bê tơng có cường độ chịu nén f’c = 30 MPa Do phạm vi hẹp đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép mặt cầu theo yêu cầu cấu tạo hình Cốt thép dọc ngang BMC sử dụng thép Ø14a200, cốt thép đai Ø10a400, lớp bê tơng bảo vệ 30 mm Hình 2.4: Bố trí thép mặt cầu SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 3.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC: 3.1.1 Giai Đoạn Chưa Liên Hợp: Hình 3.0: Đặc trưng hình học dầm Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép: A s =bc t c +D.t w +bf t f =350×30+890×15+450×30=37350 mm Moment tĩnh dầm thép trục X-X: t t � � � D� K X-X = �Ai ×yc,iX-X = bc ×t c × c + D×t w × �t c + �+ b f ×t f × �t c +D+ f � 2� � 2� � =350×30× 30 30 � �890 � � +890×15× � +30 �+450×30× �30+890+ � 2� �2 � � =19121250 mm3 Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép dầm: s,t YNC =c= K X-X 19121250 = =512 mm As 37350 s,b s,t YNC = d - YNC = 950-512 = 438 mm SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 10 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 4.3.4 Thiết Kế Mối Nối Bản Bụng: Xét dầm biên: MDC1s MDC2s MDC3s MDWs 0.75×Mn Y s,t NC Y s,t LT Y s,t ST Y s,b NC 331468200 719176500 363804480 147177000 4528868143 512 278 115 438 N.mm N.mm N.mm N.mm N.mm mm mm mm mm Y s,b LT Y s,b ST 672 835 5910423298 11785258236 15964610295 mm mm mm4 mm4 mm4 INC ILT IST Các momen Mw có tâm xoay trục trung hồ tiết diện dầm,để tính cho mối nối bụng phải quy tâm xoay trọng tâm nối,cần phân tích thành momen tĩnh tải giai đoạn 1(chưa liên hợp),tĩnh tải giai đoạn 2(liên hợp dài hạn) hoạt tải(liên hợp ngắn hạn) Đối với GĐ1 (DC1+DC2) trục xoay momen uốn trục trung hoà giai đoạn ,lệch tâm so với trọng tâm thép nối bụng nên ta phải dời trục trung hoà giai đoạn đến trục trung hồ nối.Tương tự ta tính tốn GĐ (DC3+DW) GĐ2’(LL+PL) Mơmen qn tính bụng so với trục trung hòa qua giai đoạn: D3 �t w � s,t D � I = +� YNC - t c ��D �t w 12 � � w NC = 8903 ×15 � 890 � +� 512-30 �×890×15 = 899436065 12 � � mm D3 �t w � s,t D � I = + �YST - t c ��D �t w 12 � � w ST 8903 ×15 � 890 � = +� 115-30 �×890×15 = 2608344795 12 � � SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 mm 123 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO D3 �t w � s,t D � I = +� YLT - t c ��D �t w 12 � � w LT 8903 ×15 � 890 � = +� 278-30 �×890×15 = 1400658809 12 � � mm Mômen tác dụng vào bụng theo tỷ lệ mơmen qn tính: GĐ1: M NC w I wNC = ×(M sDC1 +M sDC2 ) =159884950 I NC N.mm Ứng suất mép bản bụng: s,t f NC = M wNC s,t ×(YNC - t c ) = 85.67 MPa NC Iw Ứng suất mép bản bụng: f s,b NC M wNC s,b = NC ×(YNC - t f ) = 72.54 Iw MPa Xác định NNC: Lực dọc tác dụng vào bụng: NC N NC =Δ×A =w-6.57×15×890= f 87682.8 N (gây nén bụng) Khoảng cách tâm nối bụng với trục trung hòa GĐ1(mang dấu "-" TTH nằm trọng tâm nối) elech tam = D 890 - Dc = - 481.95 = -36.95 mm 2 SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 124 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO GĐ2: I LT M = w (M sDC3 +M sDW ) = 60729319 I LT N.mm LT w Ứng suất mép bụng thép: s,t f LT = M LT s,t w ×(YLT - t c ) = 10.74 LT Iw MPa Ứng suất mép bụng thép: M LT s,b f = LTw ×( YLT - t f ) = 27.85 Iw s,b LT MPa Xác định NLT: Lực dọc tác dụng vào bụng: LT N LT = Δ×A =w 8.55×15 ×890 = 114182.6 f N GĐ’2: M ST w = IST w (0.75 �M n -M sDC1 -M sDC2 -M sDC3 -M sDW ) = 484796684 N.mm IST Ứng suất mép bụng thép: s,t fST = MST s,t w ×( YST - t c ) = 15.86 MPa ST Iw Ứng suất mép bụng thép: MST s,b f = STw ×( YST - t f ) = 149.56 Iw s,b ST SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MPa MSSV:1551090355 125 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Xác định NST: Lực dọc tác dụng vào bụng: ST NST = Δ×A =w 66.85× 15×890 = 892474.2 f N Thiết kế sơ số lượng bulông theo phương đứng bụng dầm: Khoảng cách tối thiểu bulơng: 22/3 ×d = 22/3 × 22 = 35 mm Khoảng cách tối đa bulơng: S ≤ (100 + 4×tw ;175) = (100+4×15 ;175) =160 mm Khoảng cách tối thiểu từ mép nối đến bulơng ngồi 38 mm bulơng có đường kính d = 22 mm Ta chọn tâm nối trùng với tâm bụng dầm bố trí theo phương đứng 10 bulơng, khoảng cách bulông theo phương đứng 70 mm, theo phương ngang 70 mm, khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép nối 50mm Xác định số lượng bulông cho mối nối bụng Từ công thức xác kiểm tra khả chịu lực lớn bulong (bulơng ngồi cùng) sau : Bulơng trên: � �(M NC +M LT +MST )×l -N +N LT +N ST tren W W max Tmax = � W + NC n1×n � n �li2 � � � � �V � max �+ � � � �R n =176000 � �n1×n � � � N Trong đó: Tmax Là lực tác dụng lớn vào bulông ST M wNC , M LT w , M w Lần lượt momen tác dụng vào bụng qua giai đoạn lmax Là khoảng cách hàng bulông xa NNC, NLT, NST Là lực dọc tác dụng vào bụng qua giai đoạn n1 Là số lượng bulông dãy SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 126 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO n2 Là số bulông hàng Vmax Là lực cắt tác dụng vào bụng li Là khoảng cách hàng bulơng đối xứng Trong cơng thức ta có số bulơng dãy n 1=10 bulông, giá trị nội lực tác dụng vào bụng ta có, ẩn n2 số bulông hàng ST M wNC +M LT w +M w = 705410953 lmax = 640 N.mm mm N NC +N LT +NST = 918974 N �l = 640 i +4802 +3202 +1602 = 768000 mm Vmax = 1451813 N � �(M NC +M LT +MST )×l N +N +N tren w w max Tmax = � w + NC LT ST n1×n � n �li2 � � � �(M NC +M LT +MST )×l N +N +N w w max => � w + NC LT ST n1×n � n �li2 � � � � �V max � �+ � � � �R n � �n1×n � � � � � �V � max �+ � � � �R n � �n1×n � � � 2 � NC � � � ST (M w +M LT li2 �+ � Vmax ��li2 � w +M w )×n1 ×l max +(N NC +N LT +N ST )×� � � � � =>n � � � � li n1 �� �R n � � � � => n �3.95 BuLong Chọn n2 = bulông, số bulông cho bên mối nối 40 bulông SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 127 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Mối Nối Dầm Biên N3 Xét dầm trong: Tính tương tự dầm biên Ta được: n1 = 10 bulong dãy n2 = bulong hàng Mối Nối Dầm Trong N’3 SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 128 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 4.4 THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG: 4.4.1 Sơ Bộ Cấu Tạo Và Bố Trí: Liên kết khung ngang: có 20 liên kết khung ngang dầm Khoảng cách liên kết ngang 3000 mm Dùng thép L100×100×10 (cho xiên ngang) Thanh ngang dài: 1620 mm Thanh ngang dài: 1935 mm Thanh xiên dài: 603 mm Mỗi liên kết ngang có: 2×1 = liên kết ngang, 2×1 = liên kết xiên Liên kết ngang đầu dầm: Dầm ngang W610×230 dài 1935 mm 4.4.2 Thiết Kế Dầm Ngang: 4.4.2.1 Sơ Đồ Đặt Kích Và Nội Lực: Ta chọn vị trí đặt kích, cách điều đầu dầm ngang Khoảng cách từ đầu dầm ngang đến vị trí đặt kích: x = 450 mm Ta có dầm ngang tất nên số kích sử dụng 16 kích, lực kích mà kích cần phải kích P = Ptc/16 với Ptc tổng tải trọng cầu: (giả sử bỏ qua hiệu ứng xung kích kích dầm cầu) Sơ đồ đặt kích: Biểu Đồ Momen Uốn Ptc = n×DC1 +DC +2×DC3 +DW ×L =(5×4.662+50.575+2×12.792+10.35)×25600 = 2811366.4 � PK = Ptc 2811366.4 = =175710.4 nk 16 N N Nội lực dầm ngang: M max PK �X 175710.4 �450 79069680 N.mm SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 129 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 4.4.2.2 Chọn Tiết Diện Dầm Ngang: Từ công thức xác định ứng suất dầm momen uốn ta có momen kháng uốn cần thiết dầm ngang là: MW M max 79069680 316278.7 Fy 250 mm Dựa vào điều kiện chiều cao dầm ngang tối thiểu phải lớn ½ chiều cao dầm liên hợp h> 0.5 × (950+200+60) = 605 mm momen kháng uốn dầm Ta chọn tiết diện dầm ngang W610×230 có kích thước sau: Chiều cao dầm: d = 617.5 mm Bề rộng cánh: bf = 230.2 mm Bề dày cánh: tf = 22.2 mm Bề dày bụng: tw = 13.1 mm Dầm có momen kháng uốn: Wx = 2×I x-x = d = �b �t t �(d -2 �t f )3 2× w +2 �� f f +b f �t f � 12 12 � �d t f �� �� - �� �2 �� � d �230.2×22.23 13.1×(617.5 - 2×22.2) �617.5 22.2 �� 2× +2 �� +230.2×22.2× � �� � 12 12 2 �� � � � =3599772 mm3 617.5 > M W = 316278.7 mm3 4.4.2.3 Thiết Kế Mối Nối Bulông Giữa Dầm Ngang Và Sườn Tăng Cường: Nội lực thiết kế bulông dầm ngang sườn tăng cường lấy sau: M b = 0.7×M max = 0.7× 79069680 = 55348776 N.mm V = Pk = 175710.4 N Chọn hàng bulơng có đường kính d = 22 mm, hàng có bulơng Khoảng cách hàng bulong 70 mm, dãy bulông 60mm Khoảng cách tim bulông đến mép của dầm ngang 99 mm Khả chống trượt bulơng: Rn = Kh×Ks×Ns×Pt Trong đó: Kh = : Hệ số kích thước lỗ Ks = 0.5 : Hệ số điều kiện bề mặt Ns=1 : Số mặt trượt bulông Pt = 176000 (N) : Lực căng yêu cầu tối thiểu SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 130 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO � R n �0.5 �1 �176000 88000 N Khoảng cách bulông nhóm: Khoảng cách bu lơng 7: l1 = 420 mm Khoảng cách bu lông 6: l2 = 280 mm Khoảng cách bu lông 5: l3 = 140 mm, l4 = mm Bố Trí Bulơng Dầm Ngang Với Sườn Tăng Cường Đầu Dầm Lực tác dụng vào bu lơng ngồi (bulơng chịu lực tác dụng lớn nhất): Do mômen tác dụng: NM M b �l1 55348776 �420 42358.76 N 2 n �(l1 l l3 ) �(4202 2802 1402 ) Do lực cắt tác dụng: NV V 175710.4 12550.74 N n1 �n2 �7 Tổng lực tác dụng vào bulơng ngồi cùng: N ub N2M N2V = 44179 N So sánh với Rn: N ub = 44179 N < Rn 88000 N =>Mối nối đủ khả chịu lực SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 131 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 4.4.3 Thiết Kế Hệ Liên Kết Khung Ngang: 4.4.3.1 Tải Trọng: Giả thiết lực gió tác dụng vào nửa dầm, BMC lan can truyền vào BMC Còn tải trọng gió tác dụng vào nửa truyền vào cánh dưới: + Tính lực gió: -áp lực gió: - pD =0.0024 MPa Hệ số tải trọng: 1.4 - Chiều cao chắn gió kết cấu: d1 = 950+60+200+700+750 = 2660 mm - Chiều cao chắn gió dầm: d2 = 950 mm + Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh dưới: �pD �d2 1.4 ×0.0024 ×950 Wbf = =1.596 2 + Lực gió nhân hệ số tác dụng vào cánh trên: d� 950 � � � Wtf �pD ��d1 � 1.4 ×0.0024 × �2660 =7.342 2� � � � � 4.4.3.2 Nội Lực: Khoảng cách LKN: Lb = 3000 mm Lực gió tác dụng vào giằng dưới: Fbf =Wbf ×L b =1.596 ×3000 = 4788 (N) Lực gió tác dụng vào giằng trên: Ftf =Wtf ×L b = 7.342 ×3000 = 22024.8 Góc ngang xiên 26 Lực gió tác dụng vào giằng xiên: Fd = Ftf cos = 22024.8 cos 260 (N) = 24504.84 (N) 4.4.3.2.1 Kiểm Toán Thanh Giằng Trên: Thanh giằng giả thiết Vì chéo truyền lực gió trực tiếp vơ BMC Để cung cấp ổn định ngang cho cánh suốt q trình thi cơng ta chọn thép góc: Thanh L100×100×10 gắn bulong SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 132 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 4.4.3.2.2 Kiểm Toán Thanh Giằng Dưới: Ta sử dụng thép góc cạnh L100×100×10 có đặc trưng hình học sau: A s =1920 mm ; I x =1770000 mm ; rmin = Ix 1770000 = = 30.362 mm As 1920 ; L = 1935 mm a) Kiểm tra độ mảnh cấu kiện: K �L 0.75 �1935 47.8 140 � rmin 30.362 Thỏa mãn Xét tỷ số: Trong đó: K = 0.75 Hệ số chiều dài hiệu dụng Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày với k = 1.49 Hệ số oằn giằng b 100 E 200000 = =10 �k× = 1.49× = 42.14 t 10 Fy 250 b) Kiểm toán cường độ: Pφ r P c �n Với: c = 0.9 Hệ số sức kháng nén Xác định Pn: �K�L � Fy � �� � �rmin � E �0.75 �1935 � 250 � 0.289 < 2.25 �� �3.14 �30.362 � 200000 � Pn 0.66 �Fy �A s 0.660.289 �250 �1920 425686.07 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr 0.9 �425686.07 =383117.46 N �Fbf = 4788 N � Thỏa mãn 4.4.3.2.3 Kiểm Toán Thanh Giằng Xiên: Ta sử dụng thép góc cạnh L100×100×10 có đặc trưng hình học sau: A s =1920 mm I x =1770000 mm ; ; rmin = Ix 1770000 = = 30.362 mm As 1920 ; L = 603 mm a) Kiểm tra độ mảnh cấu kiện: Xét tỷ số: K �L 0.75 �603 14.895 140 � rmin 30.362 Thỏa mãn SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 133 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Trong đó: K = 0.75: hệ số chiều dài hiệu dụng Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày với k = 1.49 Hệ số oằn giằng b 100 E 200000 = =10 �k× = 1.49× = 42.14 t 10 Fy 250 b) Kiểm toán cường độ: Pφ r P c �n Với: c = 0.9 Hệ số sức kháng nén Xác định Pn: �K �L � Fy � �� � �rmin � E � 0.75 �603 � 250 � 0.028 < 2.25 �� �3.14 �30.362 � 200000 � Pn 0.66 �Fy �A s 0.660.028 �250 �1920 474428.26 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr 0.9 �474428.26 = 426985.43 N �Fd =24504.84 N � Thỏa mãn 4.4.3.2.4 Thiết Kế Liên Kiết Bulông Giữa LKN Và STC: Chọn bulơng có đường kính d = 22 mm Xác định khả chịu lực bulông: Khả chống trượt: Rnt = Kh×Ks×Ns×Pt Trong đó: Kh = Hệ số kích thước lỗ Ks = 0.5 Hệ số điều kiện bề mặt Pt = 176000 (N) Lực căng yêu cầu tối thiểu ứng với d = 22 mm � R nt �0.5 �1 �176000 88000 N Xác định số bulông cho liên kết ngang: Thanh giằng trên: nb Ftf 22024.8 0.25 R nt 88000 bulông nb Fd 24504.84 0.28 R nt 88000 bulông Thanh giằng xiên: SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 134 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Thanh giằng dưới: nb Fbf 4788 0.05 R nt 88000 bulông Vậy ta chọn bulông d = 22 mm cho liên kết giằng giằng xiên, giằng chọn bulông 4.5 THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM: 4.5.1 Mối Nối Hàn Góc Chịu Kéo Và Nén: Ứng suất nén tác dụng vào mối hàn góc trên: D 341.8 f t-h f s,t � c 123.5 � 113.6 Dc t c 341.8 30 MPa D 321.6 f t-h f s,t � c 121.6 � 111.2 Dc t c 321.6 30 MPa (dầm biên) (dầm trong) Ứng suất kéo tác dụng vào mối hàn góc dưới: D Dc 890 341.8 f b-h f s,b � 192.1 � 182.2 MPa d Dc t c 950 341.8 30 (dầm biên) D Dc 890 321.6 f b-h f s,b � 206.9 � 196.5 MPa d Dc t c 950 321.6 30 (dầm trong) Ứng suất vị trí mối hàn chồng cánh phủ dầm thép: D Dc t f 890 341.8 30 f b-h f s,b � 192.1 � 192.1 MPa d Dc t c 950 341.8 30 D Dc t f 890 321.6 30 f b-h f s,b � 206.9 � 206.9 d Dc t c 950 321.6 30 (dầm biên) MPa (dầm trong) Ta dùng fh = 182.2 MPa (dầm biên) fh = 196.5 MPa (dầm trong) để kiểm toán Ứng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: Dầm biên: 0.75 �Fy � � 0.75 �250 187.5 MPa � � f max �max f t-h , f b-h Fy max � 182.2 250 216.1 MPa � � 216.1 � � MPa Dầm trong: 0.75 �Fy � � 0.75 �250 187.5 MPa � � f max �max f t-h , f b-h Fy max � 196.5 250 223.3 MPa � � 223.3 MPa � � So sánh: SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 135 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP Dầm biên: GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO f = 216.1 (MPa) < Fy = 250 (MPa) fb-h = 182.2 (MPa) < Fy = 250 (MPa) f = 223.3 (MPa) < Fy = 250 (MPa) fb-h = 195.5 (MPa) < Fy = 250 (MPa) � Thỏa mãn Dầm trong: 4.5.2 Mối Nối Hàn Góc Chịu Cắt: Theo kết tính tốn nội lực vị trí mặt cắt lực cắt gối lớn Do ta dùng lực cắt gối để kiểm toán V �Sc �I �0.707 �D Cơng thức xác định ứng suất cắt: Trong đó: V: lực cắt vị trí gối theo trạng thái giới hạn cường độ Vu = 657401 (N) (dầm biên) Vu = 978127 (N) (dầm trong) Sc Momen tĩnh mặt cắt dầm Sc = 15566774 (mm3) (dầm biên) Sc = 16096488 (mm3) (dầm trong) I: momen quán tính mặt cắt dầm IST = 15964610295 (mm4) (dầm biên) IST = 16523281497 (mm4) (dầm trong) Chọn đường hàn góc có D = 10 mm Thay số ta được: 657401 �15566774 45.3 �15964610295 �0.707 �10 MPa 978127 �16096488 67.4 �16523281497 �0.707 �10 MPa (dầm biên) (dầm trong) Ứng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: 0.75 �Fy � � 0.75 �250 187.5 MPa � � tk max � Fy max �45.3 250 147.7 MPa 187.5 MPa � � � � (dầm biên) 0.75 �Fy � � 0.75 �250 187.5 MPa � � tk max � Fy max �67.4 250 158.7 MPa 187.5 MPa � � � � (dầm trong) Chọn que hàn theo AWS E7016-X có F SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN exx = 390 (MPa) MSSV:1551090355 136 ĐA THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO Sức kháng tính toán mối hàn phải lấy giá trị giá trị sau: � 250 MPa Fy � � tt � � 187.2 MPa 0.6 × φe2 × Fexx 0.6 �0.8 �390 187.2 MPa � � So sánh: tk 187.5 MPa > tt 187.2 MPa Vậy mối hàn đảm bảo khả chịu lực SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN MSSV:1551090355 137 ... Mép dầm thép: s,t s,t YST = YNC - c�= 512 - 418 = 94 mm Mép d ưới dầm thép: s,b s,b YST = YNC +c� = 438 + 418= 856 mm Mép d ưới bê tông: c,b s,t YST = YST =94 mm Mép bê tông: s,t YSTc,t = YST... mép dầm: Mép dầm thép: s,t s,t YLT = YNC -c� = 512- 256 = 256 mm Mép dầm thép: s,b s,b YLT = YNC +c� = 438+ 225= 694 mm Mép bê tông: s,t YLTc,b = YLT = 694 mm Mép bê tông: c,t s,t YLT = YLT + t... dùng mặt cầu thép CII có cường độ F y = 280 MPa, bê tông dùng cho mặt cầu loại bê tơng có cường độ chịu nén f’c = 30 MPa Do phạm vi hẹp đồ án mơn học nên ta bố trí cốt thép mặt cầu theo yêu cầu cấu