Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu bê tông cốt thép 1 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển (tt)

Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu bê tông cốt thép 1 cung cấp cho người học các kiến thức: Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT, ví dụ kiểm toán độ võng dầm do hoạt tải,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

3/11/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ mơn Cầu Cơng trình ngầm Website: http://www.nuce.edu.vn Website: http://bomoncau.tk/ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG  CẦU BTCT 1 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website mơn học: http://caubetong1.tk/ Link dự phòng:  https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐ vietnamese/cau‐btct‐1 Hà Nội, 1‐2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) 6.6.7.2 Kiểm tra độ võng – Biến dạng do tải trọng khai thác lớn gây hư hỏng lớp mặt cầu, nứt cục mặt cầu…  – Ngoài ra, biến dạng lớn gây cảm giác khơng an tồn cho người qua cầu.   Do vậy, điều 2.5.2.6.2 quy định sau:  Độ võng giới hạn kết cấu chịu hoạt tải xe: • Với dầm (hoặc bản) đơn giản ≤ Lnhịp /800 • Với dầm hẫng ≤ Lhẫng /300  Độ võng giới hạn kết cấu chịu hoạt tải xe và/hoặc người: • Với dầm (hoặc bản) đơn giản ≤ Lnhịp /1000 • Với dầm hẫng ≤ Lhẫng /375 456 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Khi tính võng do hoạt tải có kể đến hệ số xung kích (1+IM) và hệ số xe. Theo (3.6.1.3.2), hoạt tải phải lấy trị số lớn 2 tổ hợp sau: • Một xe tải 3 trục có xét IM • Tải trọng + 25% hiệu ứng xe tải 3 trục có xét IM – Theo (2.5.2.6.2), tất chất tải dầm chủ giả thiết chịu tải nhau. Nghĩa hệ số phân phối ngang tải trọng số xe chia cho số dầm chủ (g = nl/ndc).  – Theo (5.7.3.6.2), khi tính gần độ võng tức thời (do hoạt tải) có thể dùng mơ đun đàn hồi bê tơng Ec mơ men  qn tính tiết diện ngun Ig 457 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) q b x P EI EI L L x – Độ võng nhịp do tải phân bố q: q.L4   384 E.I – Độ võng điểm cách gối trái 1 đoạn x của dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung cách gối trái 1 đoạn b: P.b.x 2 x   L  b  x2  E.I L 458 3/11/2014 Ví dụ kiểm tốn độ võng dầm do hoạt tải Đề bài: Cho kết cấu nhịp có chiều dài Ltt = 32.2m. Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm chủ. Tổng bề rộng cầu B =12m, bề rộng chân lan can Blc = 0.5m. Giả thiết mô đun đàn hồi bê tông làm dầm Ec = 3394kN/cm2 mô men quán tính quy đổi trung bình dầm Jc = 46388502cm4 u cầu: Kiểm tốn xem dầm có thỏa mãn u cầu độ võng do hoạt tải? 4.3m     4.3m 35KN 145KN 145KN 9.3 KN/m Ltt = 32.2 m 459 Ví dụ kiểm tốn độ võng dầm do hoạt tải 460 3/11/2014 Ví dụ kiểm tốn độ võng dầm do hoạt tải 461 Ví dụ kiểm tốn độ võng dầm do hoạt tải 462 3/11/2014 Ví dụ kiểm tốn độ võng dầm do hoạt tải 463 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • 6.6‐8. Kiểm tra sức kháng cắt – Công thức kiểm tra: Vu  Vn Trong đó: • Vu = lực cắt tính tốn theo TTGH cường độ • ɸ = hệ số sức kháng cắt (với kết cấu BTCT lấy ɸ = 0.9) • Vn = sức kháng cắt danh định Vc  Vs Vn   ' 0.25 f c bv d v 464 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Vc = sức kháng cắt danh định bê tông Vc  0.083 f c' bv d v • Vs = sức kháng cắt danh định cốt thép sườn dầm Vs  Av f y d v  cot   cot   sin  s • dv = chiều cao chịu cắt hữu hiệu, là khoảng  0.9d e cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến  d v  max 0.72h trọng tâm vùng nén không nhỏ  a 2 giá trị (0.9de 0.72hdầm) – 5.8.2.7 de   Với de = khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo tới thớ chịu nén xa 465 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) Vc  0.083 Vs  f c' bv d v Av f y d v  cot   cot   sin  s • bv = bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv a de h bv h/2  0.9d e  d v  max 0.72h  a de   466 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) Vc  0.083 Vs  f c' bv d v Av f y d v  cot   cot   sin  s • s = cự ly cốt đai • β = hệ số xét đến khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo ‐ 5.8.3.4 • θ = góc nghiêng ứng suất nén chéo (độ) ‐ 5.8.3.4 • α = góc nghiêng cốt thép đai so với trục dọc (độ) • Av = diện tích cốt thép chịu cắt cự ly “s” (mm2) 467 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Khi cốt đai bố trí thẳng đứng α = 90o, lúc cơng thức tính sức kháng cắt danh định cốt thép sườn dầm viết lại sau: Vs  Av f y d v  cot   s 468 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Xác định β θ cách tra bảng dựa vào hai thông số (ν/f’c) và (εx), trong đó:   • ν = ứng suất cắt bê tơng v Vu với ɸ là hệ số sức kháng lấy theo 5.5.4.2  bv d v • εx = biến dạng dọc trục cốt thép ở phía chịu kéo uốn dầm x  đó:   M u / dv   0.5Vu cot  Es As  0.002 Mu = mô men tính tốn (N.mm)  Vu = lực cắt tính tốn (N) 469 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Xác định thơng số β (cho mặt cắt có cốt đai) ‐ điều 5.8.3.4.2 TCN272‐05 v f 'c Ví dụ:  v  0.1 &  x  1.5  103    1.72 f 'c 470 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Xác định thơng số θ (cho mặt cắt có cốt đai) ‐ điều 5.8.3.4.2 TCN272‐05 v f 'c Ví dụ:  v  0.1 &  x  1.5  103    38o f 'c 471 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) 472 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Trình tự bước kiểm tốn dầm chịu cắt có cốt thép sườn: • B1 Xác định giá trị biểu đồ bao Vu, Mu theo TTGH  cường độ • B2 Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv • B3 Xác định ứng suất cắt danh định v = Vu/(ɸdvbv) và sau xác định tỷ số v/f’c  Nếu tỷ số > 0.25 thì cần phải tăng tiết diện chịu cắt • B4 Giả thiết góc nghiêng ứng suất nén chéo θ = 40˚ => xác định biến dạng dọc trục cốt thép vùng chịu kéo εx • B5 Tra bảng xác định β θ. So sánh giá trị θ tìm với giá trị giả thiết. Nếu có sai số lớn => cần phải tính lặp lại εx • B6 Xác định Vc, Vs => kiểm tra sức kháng cắt 473 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Chọn cốt đai chống cắt: • Để thuận lợi cho thi cơng, thơng thường chọn đường kính cốt đai không đổi khoảng cách s thay đổi tăng dần theo giảm dần lực cắt dọc theo chiều dài dầm • Xác định cường độ chịu cắt yêu cầu cốt thép đai (cốt thép vách dầm): Vs  Vu   Vc  Vu   0.083 f c' bv d v 474 10 3/11/2014 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Xác định khoảng cách yêu cầu cốt đai s Av f y d v  cot   cot   sin  Vs Trong đó:  Av = diện tích cốt đai;  fy = cường độ chảy cốt đai 475 Tính tốn thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Ngồi ra, theo (5.8.2.7) bước cốt đai chống cắt phải thỏa mãn điều kiện sau: • Khi Vu