THIẾT KẾ THÁP, MÔ HÌNH PHÂN TÍCH, KẾT CẤU
2-9-4 Thiết kế tháp 2-9-4-1 Mô hình phân tích kết cấu (1) Khái quát - Phân tích phải thực phần neo cáp hệ dây 75H15 61H15 có khác độ dµy cđa cÊu kiƯn T=120cm cho 75H15, t = 100 cm cho 61H15, 48H15 37H15 - Mô hình phân tích kết cấu phải tiến hành đỉnh neo cáp hệ dây văng - Mô hình xem xét nửa phần mặt cắt ngang tháp chiều cao mô hình giá trị trung bình phần đỉnh đáy H=5.304m cho 75H15, h= 5.442 cho 61H15 - Điều kiện đỡ đáy mô hình giả định cố định Với mục đích đào tạo, tài liệu mô tả mô hình phân tích cho cáp 75H15 làm ví dụ (2) Mô hình phân tích kết cấu Mô hình phân tích phần tử hữu hạn FEM cho cáp 75H15 nêu Hình 2-64 Hình 2-64a Mặt cắt ngang mô hình cho cáp 75H15 104 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2-9-4-2 T¶i träng (1) Trọng lượng riêng áp dụng tải trọng phân bố đồng theo chiều thẳng đứng lên phần tử (2) Các lực kéo dây văng nêu Bảng 2-64 áp dụng tải trọng phân bố đồng lên phần tử ụ cho neo cáp dây văng (3) Dự ứng lực coi ngoại lực Hình 65 thể đánh giá dự ứng lực ngoại lực Hình 2-64b Các phần tử hữu hạn theo phương dọc mô hình cho cáp 75H15 Hình 2-64c Mô hình phân tích FEM cho cáp 75H15 (bên trong) 105 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com H×nh 2-64d L1 L2 L3 R1 R2 R3 Mô hình phân tích FEM cho cáp 75H15 (bên ngoài) Bảng 2-64 Lực kéo dây văng Lực kéo Diện tích chất tải Tải trọng D(tf) D+L(tf) a(m) b(m) A(m ) D(tf/m2) D+L(tf/m2) 684.000 772.000 0.790 0.740 0.584 1170.431 1321.013 696.000 783.000 0.794 0.740 0.587 1190.965 1339.835 758.000 844.000 0.798 0.740 0.591 1297.056 1444.216 671.000 742.000 0.775 0.740 0.574 1148.186 1269.678 703.000 778.000 0.781 0.740 0.578 1202.943 1331.279 736.000 813.000 0.786 0.740 0.582 1259.411 1391.170 Hình 2-65 Phương pháp đánh giá dự ứng lực ngoại lực 106 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Sù ph©n bè cđa øng st căng kéo trước nêu Hình 2-66 Trong tính toán này, giả định mát dự ứng lực trượt neo 4mm (4) Xem xét dự ứng lực (a) Sự giảm dự ứng lực kết độ tự chùng bó cáp dù øng lùc ∆σpr = γ σ pt = 0.015 x 13300 = 199.5 (kgf/cm 2) đó, pr: Độ giảm dự ứng lực độ tự ch ùng bã c¸p dù øng lùc (kgf/cm2) γ: Tû lƯ tù chïng biĨu kiÕn cđa c¸c bã c¸p dù øng lùc 0.015 (loại có độ tự chùng thấp) pt: ứng suất kÐo c¸c bã c¸p dù øng lùc sau căng kéo = 13300.0 (kgf/cm 2) Hình 2-66 Phân bố ứng suất căng kéo dự ứng lực (Mô hình 75H) 107 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (b) Sù gi¶m dù øng lùc tõ biÕn co ngót khô bê tông p = n ϕ σ cp σ + n σ + cpt pt E ε p s ϕ 1 + (2-16) đó, p : Độ giảm dự ứng lực từ biến co ngót khô bê tông (kgf/cm2) : Hệ số từ biến bê tông = 2.6 s: Biến dạng co ngót bê tông = 2.0 x 10 -4 n: Tỷ lệ mô đun Young n = Ep/Ec = 2.0 x 106/3.2 x 105 = 6.25 Ep : Mô đun Young cđa c¸c bã c¸p dù øng lùc (kgf/cm 2) Ec : Mô đun Young bê tông (kgf/cm 2) cp: ứng suất mặt cắt ngang bê tông trọng tâm bó cáp dự ứng lực gây tải trọng trì liên tục (kgf/cm2) Các tải trọng trì liên tục trường hợp liên quan đến dự ứng lực sau căng kéo trước t ĩnh tải pt: ứng suất kéo cđa c¸c bã c¸p dù øng lùc sau căng kéo (kgf/cm2) cpt: Dự ứng lực trọng tâm bó cáp dự ứng lực sau căng kéo (kgf/cm 2) Giá trị cp, cpt, p nêu bảng 2-65 Bảng 2-65 Hệ thống dây văng S1 75H S2 75H S3 75H S4 75H S5 75H S6 75H σcp(kgf/cm2) 18.9 16.9 14.9 14.9 11.2 12.4 σcpt(kgf/cm2) 62.3 62.3 62.3 62.3 62.3 62.3 ∆σpϕ(kgf/cm2) 663 632 602 602 545 564 108 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com (c) Độ giảm dự ứng lực p(+) Bảng 2-66 Hệ thống dây văng S1 75H S2 75H S3 75H S4 75H S5 75H S6 75H σpγ(kgf/cm2) 199.5 199.5 199.5 199.5 199.5 199.5 σpϕ(kgf/cm2) 663 632 602 602 545 564 ∆σp(γ+ϕ)(kgf/cm2) 862.5 831.5 801.5 801.5 744.5 763.5 (d) Xem xÐt vÒ dù øng lùc Dù øng lùc ph©n tÝch FEM: σp1 = 13300 kgf/cm2 Dù øng lực có xét hậu tự chùng bó cáp dự ứng lực, dự ứng lực gây từ biến co ngót khô bê tông; σp2 σp2 = σpa – ∆σp(γ+ϕ) = 14400 – 801 = 13600 (kgf/cm 2) ®ã σpa ; t¹o dù øng lùc = 14400 kgf/cm 2-9-4-3 KÕt phân tích phần tử hữu hạn FEM 1) Kết mô hình cho hệ dây văng 75H15 Kết nêu Hình 2-67 Bảng 2-67 (chỉ thể kết số trạng thái làm việc tải trọng làm ví dụ) 109 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-67a Phân bố ứng suất dọc trạng thái DLWS đoạn neo S2 Y Z X Hình 2-67b Phân bố ứng suất ngang trạng thái DLWS đoạn neo S2 110 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-67c Phân bố ứng suất ngang trạng thái SLWS Y Z X Hình 2-67d Phân bố ứng suất theo phương thẳng đứng trạng thái SLWS 111 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2-9-4-4 ThiÕt kế mặt cắt ngang (1) Thiết kế sườn 1) Kiểm tra ứng suất kéo Dự ứng lực phải xét để kiểm soát ứng suất kéo gây lực kéo dây văng Các kết tính toán ứng suất mặt cắt ngang nêu Bảng 2-67 (chỉ cho hệ thống dây văng 75H trạng thái DLWS làm ví dụ) Tổ hợp ứng suất trạng thái DL WS (và trạng thái SLWS) thể ứng suất nén Do mặt cắt tháp có đủ độ an toàn kháng nứt ứng suất c1 c2 nêu bảng xuất vị trí thể Hình 2-68 c1 : ứng suất gần vị trí neo cáp c2 : ứng suất sườn tâm mặt cắt Hình 2-68 Bảng 2-67 Thành phần Hệ dây lực kéo văng ngang S1 S2 S3 S4 S5 S6 - 75H 75H 75H 75H 75H 75H 624.055 652.380 681.547 681.748 734.345 716.772 ứng suất kéo xuất mặt cắt Tổ hợp ứng suất trạng thái DLWS (kgf/cm2) ứng suất kéo Dù øng lùc thiÕt kÕ Dù øng lùc thiÕt kÕ HÖ thèng n σc1 σc2 σc1 σc2 σc1 σc2 -53.3 -55.7 -58.2 -58.2 -62.7 -61.2 -43.4 -45.4 -47.4 -47.4 -51.1 -49.9 12V13 12V13 12V13 12V13 12V13 12V13 4 4 4 70.7 70.7 70.7 70.7 70.7 70.7 62.3 62.3 62.3 62.3 62.3 62.3 17.4 15.0 12.5 12.5 8.0 9.5 18.9 16.9 14.9 14.9 11.2 12.4 112 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2) TÝnh to¸n khối lượng cốt thép tối thiểu yêu cầu Tính toán không cho thấy ứng suất kéo, đó, khối lượng cốt thép tối thiểu yêu cầu (min As ) tính công thức sau Min As =0.002.bw.a.sin đó, Min As : cốt thép sườn dầm tối thiểu đặt với khoảng cách a góc (cm2) bw : Tổng chiều dày sườn dầm (cm), 240 cm 75H15 200 hệ thống khác a : khoảng cách cốt thép sườn dầm, 30 cm : góc cốt thép sườn dầm đến trục cấu kiện Khối lượng cốt thép tối thiểu yêu cầu nêu Bảng 2-68 Bảng 2-68 Khối lượng cốt thép tối thiểu yêu cầu Tên dây văng bw (m) Khối lượng cốt thép yêu cầu Cốt thép đặt As (cm2) S1 ~ S28 1.500 2.250 D18 @ 300 (2) Cèt thÐp cho vïng chÞu kÐo cđa khèi neo Một ứng suất kéo xuất khu vực chịu kÐo cđa khèi neo nh thĨ hiƯn träng H×nh 2-69 ứng suất kéo vượt cường độ chịu kéo bê tông, cốt thép chịu kéo phải đặt để chịu lực kéo để khống chÕ vÕt nøt nÕu cã xt hiƯn Mét khèi lỵng cốt thép chịu kéo yêu cầu tính toán theo quy trình sau kết tính toán nêu B¶ng 2-69 ST = Σ σct,i.Ac,i As = ΣT/σ s,lim Trong ®ã, σ ct,i Ac,i ΣT As øng suÊt kÐo phÇn tư i (kgf/cm 2) diƯn tÝch cđa phÇn tư i (cm ) Tỉng lùc kÐo vùng chịu kéo khối neo (kgf) Khối lượng cốt thép yêu cầu phải đặt vùng chịu kéo cđa khèi neo σ s,lim : øng st giíi h¹n cña cèt thÐp (kgf/cm 2) : : : : 113 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com B¶ng 2-69 Đơn vị T s,lim As kgf Kgf/cm2 cm2 Khối lượng cốt thép yêu cầu 75H15 DLWS SLWS 98,527 116,878 1,400 2,300 70.376 50.817 61H15 DLWS SLWS 101,763 117,753 1,400 2,300 72.688 51.197 Khèi lỵng cèt thÐp yêu cầu (As,r) khối lượng cốt thép thực tế (As,d) nêu Bảng 2-70 (chỉ cho hệ thống dây văng 75H trạng thái DLWS làm ví dụ) vùng chịu kéo khối neo Hình 2-69 Phần tư ®ã xt hiƯn øng st kÐo 114 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com øng suÊt DLWS Hình 2-70 ứng suất DLWS Hình 2-71 115 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Bảng 2-70 Khối lượng cốt thép yêu cầu đặt thực tế Thành Tên dây văng Asr (cm2) Asd (cm2) phần Số Loại Asr Asr Asd ngang tuyến khoảng yêu lực kéo cách F.E.M cầu D28ctc150 67.320 82.107 S1 75H 624.055 70.376 70.376 82.107 “ S2 75H 652.380 73.522 82.107 S3 75H 681.547 “ 73.544 82.107 S4 75H 681.748 “ 79.218 82.107 S5 75H 734.345 “ 77.322 82.107 S6 75H 716.772 “ - σs (kgf/cm2) 1148 1200 1254 1254 1351 1318 Ghi chú: Thành phần ngang lực kéo giá trị trạng thái DLWS Cốt thép phải đặt khoảng cách 3.0m bên vị trí neo cđa c¸p S28 2-9-4-5 Bè trÝ cèt thÐp th¸p H×nh 2-72 Bè trÝ cèt thÐp 116 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ... D28ctc150 67. 320 82.1 07 S1 75 H 624.055 70 . 376 70 . 376 82.1 07 “ S2 75 H 652.380 73 .522 82.1 07 S3 75 H 681.5 47 “ 73 .544 82.1 07 S4 75 H 681 .74 8 “ 79 .218 82.1 07 S5 75 H 73 4.345 “ 77 .322 82.1 07 S6 75 H 71 6 .77 2... 696.000 78 3.000 0 .79 4 0 .74 0 0.5 87 1190.965 1339.835 75 8.000 844.000 0 .79 8 0 .74 0 0.591 12 97. 056 1444.216 671 .000 74 2.000 0 .77 5 0 .74 0 0. 574 1148.186 1269. 678 70 3.000 77 8.000 0 .78 1 0 .74 0 0. 578 1202.943... σc2 -53.3 -55 .7 -58.2 -58.2 -62 .7 -61.2 -43.4 -45.4 - 47. 4 - 47. 4 -51.1 -49.9 12V13 12V13 12V13 12V13 12V13 12V13 4 4 4 70 .7 70 .7 70 .7 70 .7 70 .7 70 .7 62.3 62.3 62.3 62.3 62.3 62.3 17. 4 15.0 12.5