ĐỒ ÁN CẦU THÉP TCVN 11823 ( GỒM fie thyết minh + bản vẻ)

ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.2 VẬT LIỆU .4 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: 1.3.2 Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo lớp mặt cầu : .4 1.3.3 Thiết kế thoát nước mặt cầu: 1.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM : .6 1.4.1 Chiều dài dầm tính tốn : 1.4.2 Chiều cao dầm : .6 1.4.3 Kích thước tiết diện ngang .6 1.5 THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH: .7 1.5.1 Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang: 1.5.2 Neo chống cắt( Neo mềm): 1.5.3 Mối nối dầm chính: 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU 11 2.1 Lan can 11 2.2 Lề hành 13 2.3 Bản mặt cầu 14 CHƯƠNG THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 16 3.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 16 3.1.1 Giai đoạn chưa liên hợp 16 3.1.2 Đặc trưng hình học giai đoạn (Giai đoạn liên hợp) 17 3.2 TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 22 SV: NGUYỄN ANH TUẤN ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 3.2.1 Tải trọng tác dụng lên cầu 22 3.2.2 Xác định hệ số phân bố ngang 25 3.2.3 Tĩnh Tải Tác Dụng Toàn Cầu 48 3.3 NỘI LỰC – TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH 48 3.3.1 CÁC MẶT CẮT KIỂM TOÁN 48 3.3.2 TÁC DỤNG CỦA HOẠT TẢI TÍNH MỎI 73 3.3.3 BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC .77 3.4 KIỂM TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN CẤU TẠO DẦM THÉP 98 3.4.1 Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung 98 3.4.2 Kiểm tra yêu cầu bốc xếp (Kiểm tra điều kiện thêm 22TCN 272-05) 99 3.5 KIỂM TRA KHẢ NĂNG THI CÔNG 100 3.5.1 Xác định lực hoá dẻo tiết diện dầm không liên hợp .100 3.5.2 Xác định vị trí trục trung hồ dẻo (PDA) .100 3.5.3 Xác định momen dẻo 101 3.5.4 Momen chảy My 101 3.5.5 Phân loại tiết diện chịu uốn 101 3.5.6 Điều kiện kiểm toán .103 3.6 KIỂM TOÁN DẦM THÉP LIÊN HỢP THEO CÁC TTGH .117 3.6.1 Tính tốn tham số kiểm toán 117 3.7 KIỂM TRA THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 125 3.7.1 Kiểm tra biến dạng đàn hồi yêu cầu .125 3.7.2 Biến dạng không hồi phục 127 3.8 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI VÀ NỨT GÃY .139 3.8.1 Thiết kế dầm theo TTGH nứt gãy .139 3.8.2 Kiểm toán theo TTGH mỏi 140 3.9 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ 143 SV: NGUYỄN ANH TUẤN ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 3.9.1 Phân loại tiết diện 143 3.9.2 Kiểm toán sức kháng uốn mặt cắt liên hợp chịu mômen uốn dương 144 3.9.3 Kiểm tra sức kháng cắt 153 3.10 THIẾT KẾ ĐỘ VỒNG NGƯỢC CẤU TẠO 155 3.11 TÍNH TỐN NEO CHỐNG CẮT 156 Neo chống cắt( Neo mềm): 156 3.11.1 Trạng thái giới hạn mỏi neo đinh 157 3.11.2 Trạng thái giới hạn cường độ neo đinh 160 3.12 THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 161 3.12.1 Sơ cấu tạo bố trí 161 3.12.2 Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian 163 3.12.3 Kiểm toán sườn tăng cường gối 166 3.12.4 Xem xét sức kháng dọc trục 167 3.13 THIẾT KẾ MỐI NỐI .169 3.13.1 Sơ cấu tạo bố trí 169 3.13.2 Tải trọng thiết kế mối nối 169 3.13.3 Sức kháng trượt bulông cường độ cao 169 3.13.4 Thiết kế mối nối cánh 170 3.13.5 Thiết kế mối nối cánh 171 3.13.6 Thiết kế mối nối bụng 173 3.14 THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG 178 3.14.1 Sơ cấu tạo bố trí 178 3.14.2 Thiết kế dầm ngang 179 3.14.3 Thiết kế hệ liên kết khung ngang 181 3.15 THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM 187 3.15.1 Liên kết hàn sườn tăng cường gối bụng dầm 187 SV: NGUYỄN ANH TUẤN ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 3.15.2 Liên kết hàn bụng cánh dầm .188 SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ Mã đề: Thiết kế kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp BTCT với số liệu đầu vào sau : + Chiều dài tính tốn : Ltt=33.5m + Bề rộng phần xe chạy : B= 11m + Bề rộng lề hành : K=2 x 1.4m + Tải trọng thiết kế : 0.65HL93 + Chọn bề rộng chân lan can: 0.25(m) 1.2 VẬT LIỆU - Thép làm dầm chủ : Thép M270M345 có cường độ chảy Fy = 345 MPa, Fu= 450 MPa - Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang khung ngang), sườn tăng cường : M270M345 có cường độ chảy Fy=345 MPa, Fu= 450 MPa - Thép mặt cầu, lề hành : + Thép đai : CI có Fy = 240 MPa + Thép chịu lực, cấu tạo : CB-300V có Fy = 300 MPa - Thép làm lan can, cột lan can : M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy = 250MPa � - Bê tông mặt cầu, lan can, lề hành : C30 có fC  28 MPa - Trọng lượng riêng thép :  S  7.85 �105 N / mm3 5 - Trọng lượng riêng bê tơng có cốt thép :  C  2.5 �10 N / mm 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=11000 + x 1400+ x 250 = 14300 mm - Ta có: Btc  (n  1) S  Lc � � � Btc Lc � S � � nS - Khoảng cách dầm chính: S = 1.6-2.2m - Chọn số dầm 7, khoảng cách dầm S = 2100 mm, chiều dài hẫng LC = 850 mm SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 1.3.2 Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo lớp mặt cầu : - Độ dốc ngang thiết kế : 2% - 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 150 mm - Chiều cao gối thiết kế: + Gối : 150 mm + Gối : 150 + S x 2%=192 mm + Gối : 192 + S x 2%=234 mm + Gối : 234 + S x 2%=276 mm - Các gối lại bố trí đối xứng 1.3.3 Thiết kế nước mặt cầu: - Đường kính ống: D≥100mm Diện tích ống nước tính sở 1m mặt cầu tương ứng với cm2 ống thoát nước Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều dài ống vượt qua đáy dầm 100mm - Diện tích mặt cầu S = L x Btc=34.2 x 14.3 = 489.06 m2 cần bố trí 489.06 cm2 = 48906mm2 ống nước � A1ơng  3.14 �1002  7850 mm - Số ống cần thiết : n 48906  6.23 7850 - Vậy ta chọn ống, bố trí đối xứng bên bên ống ,khoảng cách ống 9m Hình 1.1 Mặt cắt ngang cầu SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 1.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM : 1.4.1 Chiều dài dầm tính tốn : - Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a=0.35 m - Chiều dài dầm tính tốn : Ltt = 33.5 m 1.4.2 Chiều cao dầm : - Chiều cao dầm chọn từ chiều cao tối thiểu quy trình theo kinh nghiệm thiết kế: + Chiều cao dầm thép tối thiểu theo quy trình: d  0.033Ltt  0.033 �33500  1105.5 mm + Chiều cao dầm liên hợp tối thiểu theo quy trình: H  0.04Ltt  0.04 �33500  1340 mm + Chiều cao dầm liên hợp theo kinh nghiệm: H 1 1 Ltt � Ltt  �33500 � �33500  1340 �1675 mm 25 20 25 20 - Tăng chiều cao dầm thêm 10- 15% để đảm bảo độ võng => Vậy chọn chiều cao dầm thép: d = 1200 mm => Chiều cao dầm liên hợp: H = 1500 mm 1.4.3 Kích thước tiết diện ngang Hình 1.2 Tiết diện dầm liên hợp - Ta có kích thước tiết diện ngang sau: + Chiều cao phần vút : hV=100mm + Chiều dày bê tông : tS=200 mm SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP + Chiều dày sườn dầm : tW=12 mm + Chiều rộng cánh : bC=350 mm + Chiều dày cánh : tC=25 mm + Chiều rộng cánh : bf=420 mm + Chiều dày cánh : tf=45 mm GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO 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 - Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, khơng bố trí sườn tăng cường dọc( d< 2m) - Bố trí sườn tăng cường gối đầu dầm, khoảng cách 200 mm - Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1450 mm, riêng đoạn đầu dầm bố trí cách khoảng 700 mm (Hình vẽ) - Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang thép cán chữ I, loại dầm cánh rộng W 610 x 180 (Tiêu chuẩn ASTM A6) Hình 1.4 Bố trí dầm ngang đầu dầm SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO - Tại sườn tăng cường đứng cách khoảng 2900mm bố trí hệ khung ngang thép L100 x100x10 (cho xiên ngang) hình vẽ bên dưới: Hình 1.5 Bố trí hệ khung ngang D 1130 bt �  40   40  77.67(mm) 30 30 * Chọn bề rộng sườn tăng cường: (Kết cấu thép) => Chọn: + Bề rộng sườn tăng cường vị trí gối: bt  180 (mm) + Bề rộng sườn tăng cường trung gian vị trí gắn khung ngang: bt  150 ( mm) + Bề rộng sườn tăng cường trung gian: bt  150 (mm) Hình 1.6 Kích thước sườn tăng cường SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO * Chọn chiều dày sườn tăng cường (Cho tất sườn): � Fy 250 t s �2bs  �180 �  12.72 ( mm) � � E 200000 � t s �14 (mm) � => Chọn: ts  14 ( mm) * Kiểm tra điều kiện độ mảnh sườn tăng cường trung gian theo AASHTO: � d E � 1200 200000 50  �bt �0.48t p � 50   90 mm  150 mm  0.48 �14 �  190.07 mm � 30 F 30 250 y �� � � � 16 �14  224 mm  150 mm  0.25 �350  87.5 mm 16t p �bt �0.25b f � � => Thỏa điều kiện ổn định độ mảnh theo AASHTO 1.5.2 Neo chống cắt (Neo mềm) Hình 1.7 Bố trí neo chống cắt - Sử dụng loại đinh hàn M22 (Theo tiêu chuẩn ISO 13918) với kích thước sau: + Đường kính mũ đinh: 35mm + Chiều cao đinh: 250mm + Đường kính thân đinh: 22mm SV: NGUYỄN ANH TUẤN 10  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS Phan Quốc Bảo I D3 t w � s ,t D �  � YST   tc �.D.tw 12 � � w ST 11303 �12 � 1130 �  � 184.84   25 ��1130 �12  3668833723 mm 12 � � w I LT  D tw � s ,t D � � YLT   tc �.D.t w 12 � � 11303 �12 � 1130 �  � 410.33   25 ��1130 �12  1880631549 mm 12 � � - Mômen tác dụng vào bụng theo tỷ lệ mơmen qn tính: Giai đoạn M NC w I wNC 1735197884 = (M sDC +M sDC )= � 606044651.5  1370588877  I NC 9999796783.67 =342992001.8 Nmm - Ứng suất mép bản bụng f s ,t NC M wNC 342992001.8 s ,t = NC �(YNC -t c )= �(736.82  25) =140.7 MPa Iw 1735197884 - Ứng suất mép bản bụng: s ,b f NC = M wNC 342992001.8 s ,b �(YNC -t f )= �(463.18  45)=82.66 MPa NC Iw 1735197884 - Xác định NNC: Ta có :  NC ( f D f s ,t 1130 140.7 s ,t  tc  YNC ) � NC (  25  736.82) �  28.04 (MPa) s ,t YNC 736.82 - Lực dọc tác dụng vào bụng: N NC   NC 12 �1130  380222.4 N f �Aw  28.04 � (Gây nén bụng) Khoảng cách tâm nối bụng với trục trung hòa giai đoạn 1(mang dấu "-" TTH nằm trọng tâm nối) elech tam  D 1,130  Dc   712  147 mm 2 Giai đoạn M wLT = I wLT 1880631549 (M sDC +M sDW )= �(399371833.3  325320760) I LT 22524082257.58 = 60507670.8 Nmm - Ứng suất mép bụng thép: 184 ĐAMH TK CẦU THÉP f LTs ,t =  GVHD: TS Phan Quốc Bảo M wLT 60507670.8 s ,t �(YLT -t c )= � 410.33  25  12.4 MPa LT Iw 1880631549 - Ứng suất mép bụng thép: f LTs ,b = M wLT 60507670.8 � YLTs ,b  t f  = � 789.67  45   23.96 MPa LT Iw 1880631549 - Xác địnhNLT: Ta có:  LT f D f LTs ,t 1130 12.4 s ,t  (  tc  YLT ) � s ,t  (  25  410.33) �  5.43 (MPa) YLT 410.33 - Lực dọc tác dụng vào bụng: N LT   LT 12 �1130  73630.8 N f �Aw  5.43 � Giai đoạn M wST = I wST 3668833723 (M sPL +M sLL )= � 302616605.5  1940156360  I ST 31273093665.14  263113114.9 N mm - Ứng suất mép bụng thép: f STs ,t = M wST 263113114.9 �(YSTs ,t -t c )= � 184.84  25  =11.46 MPa ST Iw 3668833723 - Ứng suất mép bụng thép: f STs ,b = M wST 263113114.9 �(YSTs ,b -t f )= � 1015.16  45  =69.58 MPa ST Iw 3668833723 - Xác định NST:  LT f s ,t 1130 �D � � 11.46 s ,t � f ST  �  tc  YST � � s ,t  �  25  184.84 � �  25.12 (MPa) �2 � YST � � 184.84 - Lực dọc tác dụng vào bụng: N ST   ST 12 �1130  340627.2 N f �Aw  25.12 � - Thiết kế sơ số lượng bulông theo phương đứng bụng dầm: d  3d  �22  66  mm  + Khoảng cách tối thiểu bulông: + Khoảng cách tối đa bulông: S � 100  4t   100  �12  148 mm �175 mm + Khoảng cách tối thiểu từ mép nối đến bulơng ngồi 38mm bulơng có đường kính d = 22 mm + Ta chọn tâm nối trùng với tâm bụng dầm: Bố trí theo phương đứng 10 bulông,khoảng cách bulông theo phương đứng 80 mm,theo phương ngang 80 mm,khoảng cách từ tim bulơng ngồi đến mép nối 50mm 185 ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo + Xác định số lượng bulông cho mối nối bụng: * Từ công thức xác kiểm tra khả chịu lực lớn bulong (bu lơng ngồi cùng) sau: Bulơng trên: � �( M NC  M LT  M ST ) �l  N NC  N LT  N ST tren W W max Tmax = � W  n1 �n2 � n2 �li2 � � � � �V � max �+ � � � Rn  176000 N � �n1 �n2 � � � T rong đó: Tmax : Là lực tác dụng lớn vào bulơng ngồi M wNC , M wLT , M wST :lần lượt momen tác dụng vào bụng qua giai đoạn lmax : Là khoảng cách hàng bulông xa N NC , N LT , N ST : Là lực dọc tác dụng vào bụng qua giai đoạn n1 : Là số lượng bulông dãy n2 : Là số bulông hàng Vmax : Là lực cắt tác dụng vào bụng li : Là khoảng cách hàng bulông đối xứng * Trong cơng thức ta có số bulông dãy n1 = 10 bulông, giá trị nội lực tác dụng vào bụng ta có, ẩn n2 số bulơng hàng M wNC  M wLT  M wST  666612787.5 Nmm lmax  720  mm   N NC  N LT  N ST  34035.6 N �l i  7202  560  400  240  802  1056000 mm Vmax  322272.96 N � �( M NC  M LT  M ST ) �l  N NC  N LT  N ST tren W W max Tmax = � W  n1 �n2 � n2 �li2 � � � �( M NC  M LT  M ST ) �l  N NC  N LT  N ST W W max  � W  n1 �n2 � n2 �li2 � � 186 2 � � �V � max �+ � � � Rn  176000 N � �n1 �n2 � � � � � �V � max �+ � ��  Rn  � �n1 �n2 � � � ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo 2 � NC � � � ( M W  M WLT  M WST ) �n1 �lmax  ( N NC  N LT  N ST ) ��li2 � � Vmax �li2 � � � � �  n � � � � li n1 �   Rn  � � � �  n2 �3 BuLong (1) * Từ (1) (2) chọn n2 = bulông, số bulông cho bên mối nối 40 bulơng Hình 3.80 Bố trí bu lơng nối bụng 3.14 THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG 3.14.1 Sơ cấu tạo bố trí - Liên kết khung ngang: có 22 liên kết khung ngang dầm - Khoảng cách liên kết ngang 3,200 mm - Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho xiên ngang) - Thanh ngang dài: 2008 mm - Thanh xiên dài: 950 mm - Mỗi liên kết ngang có: x = liên kết ngang, x = liên kết xiên - Liên kết ngang đầu dầm: Dầm ngang W610x180 dài 2008 m 3.14.2 Thiết kế dầm ngang 3.14.2.1.1Sơ đồ đặt kích nội lực - Ta chọn vị trí đặt kích, cách điều đầu dầm ngang 187  ĐAMH TK CẦU THÉP - Khoảng cách từ đầu dầm ngang đến vị trí đặt kích: GVHD: TS Phan Quốc Bảo x Ldamngang  2100  525  mm  - Ta có dầm ngang tất nên số kích sử dụng 12 kích, lực kích mà kích cần phải kích P  Ptc / 12 với Ptc tổng tải trọng cầu (Giả sử bỏ qua hiệu ứng xung kích kích dầm cầu) - Sơ đồ đặt kích: Hình 3.81 Sơ đồ đặt kích Ptc   n �DC1  DC  �DC3  DW  �L cau  (7 �5.019  79.375  �11.605  18.973) �34200  5358832.2 N � PK  Ptc 5358832.2   446569.35 N nk 12 - Nội lực dầm ngang: M max  Pk �x  446569.35 �525  234448908.8  Nmm  3.14.2.1.2Chọn 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 234448908.8   937795.64  mm3  Fy 250 - Dựa vào điều kiện chiều cao dầm ngang tối thiểu phải lớn ½ chiều cao dầm liên hợp h > 0.5 x 1200 = 600 mm momen kháng uốn dầm Ta chọn tiết diện dầm ngang W610x180 có kích thước sau: Chiều cao dầm: Bề rộng cánh: Bề dày cánh: Bề dày bụng: - Dầm có momen kháng uốn: 188 d = 603 mm bf = 178.8 mm tf = 15 mm tw = 12 mm ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo �b f t 3f tw (d  2t f )3 d tf � �(  2�  b t (  ) � f f �12 12 2 � �I x  x � � Wx =  d d � 10.9 �(603  �15)3 178.8 �153 �603 15 �� �(  ��  178.8 �15 ��  �� � 12 12 �� �2 � �  603  1335849.67 mm  M W  937795.6 mm3 3.14.2.1.3Thiết kế mối nối bulông dầm ngang sườn tăng cường - Nội lực thiết kế bulông dầm ngang sườn tăng cường lấy sau: M  0.7 �M max =0.7 �234448908.8  164114236.2 Nmm � � V  Pk  446569.35 N � - Chọn hàng bulông có đường kính d=20 mm,mỗi hàng có bulơng - Khoảng cách hàng bulong 120mm,giữa dãy bulông 70 mm - Khoảng cách tim bulông đến mép của dầm ngang 61.5 mm - Sức kháng trượt tính tốn, Rr, bulơng liên kết bu lông ma sát, tổ hợp tải trọng sử dụng II phải tính sau: Rr  Rn Với Rn : Sức kháng danh định bu lông - Sức kháng trượt danh định bulông liên kết ma sát lấy sau: Rn  K h K s N s Pt Trong đó: Pt  176000  N  : lực kéo yêu cầu nhỏ bu lông M164 (A325M) K h : Hệ số kích thước lỗ quy định, với lỗ tiêu chuẩn K h  1.0 K s : Hệ số điều kiện bề mặt, với bề mặt loại B: Các bề mặt không sơn, làm thổi ép, bề mặt có lớp phủ sơn loại B làm thổi ép, K s  0.50 N s  1: Số lượng mặt ma sát tính cho bu lơng � Rn  �0.5 �� 176000  88000  N  - Khoảng cách bulơng nhóm: + Khoảng cách bu lông 6: l1 = 450 mm + Khoảng cách bu lông 5: l2 = 270 mm + Khoảng cách bu lông 4: l2 = 90 mm Lực tác dụng vào bu lơng ngồi (bu lông chịu lực tác dụng lớn nhất): Do mômen tác dụng: 189 ĐAMH TK CẦU THÉP NM   GVHD: TS Phan Quốc Bảo M bl1 164114236.2 �450   130249.39  N  n  l12  l22  l32  � 4502  2702  902  Do lực cắt tác dụng: Nv  V 446569.35   37214.11  N  nb 12 Tổng lực tác dụng vào bulơng ngồi cùng: N ub  N M2  NV2  130249.392  37214.112  135461.41  N  So sánh với Rn: Nub  135461.41  N   Rn  88000  N  � Khơng thỏa * Hướng giải quyết: Tăng kích thước dầm ngang, chọn dầm ngang, bố trí hàng bu lông, tăng khoảng cách bu lông theo phương dọc lên, N M giảm xuống => Tổng lực tác dụng vào bu lơng ngồi giảm xuống 3.14.3 Thiết kế hệ liên kết khung ngang 3.14.3.1 Tải trọng - Giả thiết giai đoạn khai thác lực gió tác dụng vào nửa dầm, mặt cầu lan can lúc mặt cầu chịu (Lúc bê tơng mặt cầu hình thành cường độ) Còn tải trọng gió tác dụng vào nửa truyền vào giằng Còn giai đoạn thi cơng bê tơng mặt cầu chưa hình thành cường độ nên lực gió tác động xem liên kết ngang chịu Vì nên kiểm tốn cho giằng phía ta kiểm tốn giai đoạn khai thác, kiểm tốn cho giằng kiểm tốn giai đoạn thi cơng * Ở giai đoạn thi công: + Hệ số tải trọng:   1.4 + Chiều cao chắn gió kết cấu: d1=1500mm (Bao gồm phần vút bề dày mặt cầu) + Chiều cao chắn gió dầm: d=1200mm * Ở giai đoạn khai thác: + Hệ số tải trọng:   1.4 + Chiều cao chắn gió kết cấu: d1=2900mm (Để đơn giản tính, ta xem tồn phần lan can thép chắn gió hồn tồn) + Chiều cao chắn gió dầm: d=1200mm - Tính lực gió: 190  ĐAMH TK CẦU THÉP * Áp lực gió ngang: GVHD: TS Phan Quốc Bảo PD  0.0006V At Cd �1.8 At  kN  Trong đó: + V  VB S : Tốc độ gió thiết kế Với: VB : tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm thích hợp với vùng tính gió vị trí cầu nghiên cứu, quy định Bảng 13 S : hệ số điều chỉnh khu đất chịu gió độ cao mặt cầu theo quy định Bảng14 - Giả thiết VB  38  m / s  cho vùng gió I S  0.81 , ta có: V  VB S  38 �0.81  30.78  m / s  + At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2) Khoảng cách dầm ngang 2900mm, ta có: * Khi tính cho giằng dưới: Atb  d 1.2 �Lb  �2.9  1.74  m  2 � d� � 1.2 � Att  � d1  � �Lb  � 1.5  �2.9  2.61  m  � � � 2� � * Khi tính cho giằng trên: + C d : Hệ số cản 191  ĐAMH TK CẦU THÉP b 11000  � Với tỷ số d 2900 => Áp lực gió ngang: 3.8 Cd GVHD: TS Phan Quốc Bảo 1.4 PD  0.0006V At Cd �1.8 At  kN  * Khi tính giằng dưới: PD  0.0006V At Cd  0.0006 �30.78 �1.74 �1.4  0.045  kN   1.8 At  1.8 �1.74  3.132  kN  � PD  3.132  kN  * Khi tính giằng trên: PD  0.0006V At Cd  0.0006 �30.78 �2.61�1.4  0.067  kN   1.8 At  1.8 �2.61  4.7  kN  � PD  4.7  kN  3.14.3.2 Nội lực + Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh dưới: � PDbot  3.132 �1.4  4.38  kN  +Lực gió nhân hệ số tác dụng vào cánh trên: � PDtop  4.7 �1.4  6.58  kN  + Góc ngang xiên 360 + Lực gió tác dụng vào giằng xiên: PDxien  PDtop cos36  6.58  8.13  kN  cos360 3.14.3.3 Kiểm tốn giằng - Sử dụng thép góc điều cạnh 100x100x10 - Có đặc trưng hình học: As 192 2,280 mm2 ĐAMH TK CẦU THÉP L b t rmin Fy  1,740 100 10 30.4 250 GVHD: TS Phan Quốc Bảo mm mm mm mm MPa * Kiểm tra độ mảnh cấu kiện Xét tỷ số: KL �140 rmin Trong đó: K : Hệ số chiều dài có hiệu Với liên kết bu-lông hàn hai đầu: K = 0,750 0.75 �2008  49.54 140 � 30.4 Thỏa mãn Tỷ số bề rộng mặt cắt /chiều dày: b E �k t Fy Trong đó: k  1.49 : Hệ số oằn giằng Thay số: 100 200000  10 �1.49 �  42.1 � 10 250 Thỏa mãn * Kiểm toán cường độ: + Xác định Pn : 2 �KL � Fy �0.75 �2008 � 250  � � �  0.311  2.25 �� � r � E �  �30.4 � 200000 � Pn  0.66 �Fy �A  0.660.311 �250 �2280  500902.29  N  + Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9 �500902.29  450812.06  N   PDbot  6580  N  � 3.14.3.4 Kiểm toán giằng * Kiểm tra độ mảnh cấu kiện - Giống phần kiểm toán giằng * Kiểm toán cường độ: + Xác định Pn : 193 Thỏa mãn ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo 2 �KL � Fy �0.75 �2008 � 250  � � �  0.311  2.25 �� � r � E �  �30.4 � 200000 � Pn  0.66 �Fy �A  0.660.311 �250 �2280  500902.29  N  + Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9 �500902.29  450812.06  N   PDbot  4380  N  � Thỏa mãn 3.14.3.5 Kiểm toán giằng xiên - Sử dụng thép góc điều cạnh 100x100x10 - Có đặc trưng hình học: As L b t rmin Fy 2,280 1,740 100 10 30.4 250 mm2 mm mm mm mm MPa * Kiểm tra độ mảnh cấu kiện Xét tỷ số: KL �140 rmin Trong đó: K : Hệ số chiều dài có hiệu Với liên kết bu-lơng hàn hai đầu: K = 0,750 0.75 �950  23.44  140 � 30.4 Thỏa mãn Tỷ số bề rộng mặt cắt /chiều dày: b E �k t Fy Trong đó: k  1.49 : Hệ số oằn giằng Thay số: 100 200000  10 �1.49 �  42.1 � 10 250 Thỏa mãn * Kiểm toán cường độ: + Xác định Pn : 194  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS Phan Quốc Bảo 2 �KL �Fy �0.75 �950 � 250  � � �  0.07  2.25 �� � r � E � �30.4 � 200000 � Pn  0.66 �Fy �A  0.660.07 �250 �2280  553659.72  N  + Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr  0.9 �553659.72  498293.75  N   PDbot  8130  N  � Thỏa mãn 3.14.3.6 Thiết kế liên kiết bulơng LKN STC - Chọn bulơng có đường kính d=22mm - Xác định khả chịu lực bulơng: - Sức kháng trượt tính tốn, Rr, bulông liên kết bu lông ma sát, tổ hợp tải trọng sử dụng II phải tính sau: Rr  Rn Với Rn : Sức kháng danh định bu lông - Sức kháng trượt danh định bulông liên kết ma sát lấy sau: Rn  K h K s N s Pt Trong đó: Pt  176000  N  : lực kéo yêu cầu nhỏ bu lông M164 (A325M) K h : Hệ số kích thước lỗ quy định, với lỗ tiêu chuẩn K h  1.0 K s : Hệ số điều kiện bề mặt, với bề mặt loại B: Các bề mặt không sơn, làm thổi ép, bề mặt có lớp phủ sơn loại B làm thổi ép, K s  0.50 N s  1: Số lượng mặt ma sát tính cho bu lông � Rn  �0.5 �� 176000  88000  N  - Xác định số bulông cho liên kết ngang: + Thanh giằng trên: nb  PDtop Fnt  6580  0.075 88000  8130  0.092 88000  4380  0.05 88000 + Thanh giằng xiên: nb  PDtop Fnt + Thanh giằng dưới: nb  195 PDtop Fnt  ĐAMH TK CẦU THÉP GVHD: TS Phan Quốc Bảo - Vậy ta chọn bulông d = 22 mm cho liên kết giằng trên, giằng xiên giằng 3.15 THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM - Loại que hàn sử dụng E430 có cường độ chịu kéo 485 (MPa) - Các liên kết đường hàn góc nghiên cứu: + Liên kết hàn sườn tăng cường gối bụng dầm + Liên kết hàn bụng cánh dầm - Chọn chiều dày đường hàn góc d = 10 mm 3.15.1 Liên kết hàn sườn tăng cường gối bụng dầm - Liên kết hàn góc sườn tăng cường gối bụng dầm (gồm đường hàn góc) phải đảm bảo đủ sức kháng lại lực cắt gối - Sức kháng cắt đường hàn lấy tích số giá trị nhỏ sức kháng tính tốn kim loại hàn sức kháng tính tốn vật liệu liên kết với diện tích hiệu dụng chịu cắt đường hàn + Sức kháng tính tốn kim loại hàn: Rr  0.6 �f e �Fexx  0.6 �0.8 �485  232.8  MPa  Với * f e : Hệ số sức kháng kim loại hàn, f e  0.8 F  485  MPa  * Fexx : Cường độ theo phân loại kim loại hàn, exx + Sức kháng tính tốn vật liệu liên kết: Rr  v �0.58 �Fy �Avg Với * v : Hệ số sức kháng cắt, v  1.0 * Avg : Diện tích nguyên chi tiết liên kết chịu cắt Avg  n �heff �teff Và * n : Số lượng đường hàn góc tính tốn, n  * heff : Chiều dài đường hàn hiệu dụng đường hàn góc heff  D  120  1130  120  1010  mm   Max  4T , 40  * teff : teff  Chiều cao hiệu dụng đường hàn góc d 10   7.07  mm  2 => Diện tích nguyên chi tiết liên kết chịu cắt 196 ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo Avg  n �heff �teff  �1010 �7.07  57125.6  mm  => Sức kháng tính tốn vật liệu liên kết: Rr  v �0.58 �Fy �Avg  1.0 �0.58 �250 �57125.6  8283212  N  * Kiểm tra sức kháng cắt đường hàn góc: Rr  8283212  N   Vu  1048467.51  N  � Thỏa mãn 3.15.2 Liên kết hàn bụng cánh dầm - Ứng suất nén tác dụng vào mối hàn góc trên: D 569.01 f t  h  f t � c  264.78 �  276.95  MPa  Dc  tc 569.01  25 (dầm biên) D 562.33 ft  h  f t � c  261.01 �  273.15  MPa  Dc  tc 562.33  25 (dầm giữa) - Ứng suất kéo tác dụng vào mối hàn góc dưới: D  Dc 1130  569.01 f bh  f b �  299.18 �  276.96  MPa  d  Dc  tc 1200  569.01  25 (dầm biên) D  Dc 1130  562.33 fbh  f b �  303.08 �  280.82  MPa  d  Dc  tc 1200  562.33  25 (dầm giữa) - Ứng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: * Dầm biên: �0.75 �Rb Rh Fyc 0.75Fnc �0.75 �1.0 �1.0 �250  187.5  MPa  � � � � f  max �f t h  Fnc  max �f t h  Rb Rh Fyc  max �276.95  1.0 �1.0 �250  263.48  MPa  � � � � � � 0.75 �Rh Fyt � �0.75 �1.0 �1.0 �250  187.5  MPa  �0.75 Fnt � � � f  max �ft h  Fnt  max �ft  h  Rh Fyt  max �276.96  1.0 �1.0 �250  263.48  MPa  � � � � � � * Dầm giữa: �0.75 �Rb Rh Fyc 0.75Fnc �0.75 �1.0 �1.0 �250  187.5  MPa  � � � � f  max �f t h  Fnc  max �f t h  Rb Rh Fyc  max �273.15  1.0 �1.0 �250  261.58  MPa  � � � � � � 0.75 �Rh Fyt � � 0.75 �1.0 �1.0 �250  187.5  MPa  �0.75Fnt � � � f  max �ft h  Fnt  max �ft h  Rh Fyt  max �280.82  1.0 �1.0 �250  265.41  MPa  � � � � � � => Chọn giá trị tính tốn: => 197 f  265.41  MPa  f  265.41  MPa   250  MPa  � Không thỏa ĐAMH TK CẦU THÉP  * Hướng giải quyết: Tăng cấp thép lên 345 (MPa) 198 GVHD: TS Phan Quốc Bảo ... tơng (tính phần vát) đến mép dầm thép: t � t � �1 � Bi ×t s × �t h + s � +b c ×t h × h +2 × � ×t h2 × ×t h � �2 � � 2� c''= Bi ×t s +t h ×(b c +t h ) 200 � 100 � �1 � 2100×200× � 10 0+ +3 50×100× +2 ×... 981.4 6( mm) Vậy vị trí đặt DC3 cách mép ngồi bó vỉa đoạn 981.46 (mm) 2.3 BẢN MẶT CẦU Bản mặt cầu tính toán theo sơ đồ: Bản congxon loại dầm Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ dầm... hV=100mm + Chiều dày bê tông : tS=200 mm SV: NGUYỄN ANH TUẤN  ĐAMH TK CẦU THÉP + Chiều dày sườn dầm : tW=12 mm + Chiều rộng cánh : bC=350 mm + Chiều dày cánh : tC=25 mm + Chiều rộng cánh : bf=420