Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép - Chương 4: Tính toán cầu dầm thép, cầu dầm thép bê tông liên hợp cung cấp cho người học các kiến thức về xác định sức kháng cắt danh định, kiểm toán tiết diện dầm. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
9/21/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU THÉP NGUYỄN NGỌC TUYỂN Bộ môn Cầu Công trình ngầm website: http://48cdhn2.tk/ 4‐2012 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) • 4.3.5. Xác định sức kháng cắt danh định Trường hợp bụng khơng có sườn tăng cường. – Tùy theo độ mảnh sườn dầm mà sườn dầm làm việc chảy dẻo do cắt, bị ổn định đàn dẻo bị ổn định đàn hồi • Khi • Khi D E 2.46 tw Fyw 2.46 sức kháng cắt theo điều kiện chảy dẻo: E D E 3.07 Fyw t w Fyw Vn V p 0.58 Fyw Dtw sức kháng cắt theo điều kiện sườn bị ổn định đàn dẻo đó: Vn 1.48tw2 EFyw 140 9/21/2012 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) • Khi D E 3.07 tw Fyw sức kháng cắt theo điều kiện sườn bị ổn định đàn hồi đó: Vn 4.55tw3 E D Trường hợp bụng có sườn tăng cường – Đối với mảnh sườn dầm nằm khoang tiết diện đặc 141 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) • Khi M u 0,5 f M p Vn V p Cs • Khi M u 0,5 f M p Vn RCsV p CV p đó: CS C 0.87 1 C d 1 o D M r Mu R 0.6 0.4 M r 0, 75 f M y V p 0.58 Fyw Dtw • Mu = mơmen lớn mảnh sườn dầm nghiên cứu do các tải trọng tính tốn (Nmm) 142 9/21/2012 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) • • • • • • • • Vn = sức kháng cắt danh định (N) Vp = lực cắt dẻo (N) Mr = sức kháng uốn tính tốn (N‐mm) f = hệ số sức kháng uốn My = mômen chảy (N‐mm) D = chiều cao bụng = khoảng cách sườn tăng cường (mm) C = tỷ số ứng suất cắt gây ổn định với cường độ chảy cắt, tỷ số C phải xác định theo quy định C 1 C 1.10 Ek D Fyw tw D Ek 1.10 tw Fyw 1.10 Ek D Ek 1.38 Fyw tw Fyw 143 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) C • Trong 1.10 Ek D Fyw tw k 5 D Ek 1.38 tw Fyw D 144 9/21/2012 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) – Đối với mảnh sườn dầm nằm khoang tiết diện khơng đặc • Khi fu 0.75 f Fy Vn V p Cs • Khi f u 0.75 f Fy Vn RCsV p CV p Trong • fu= ứng suất lớn cánh chịu nén panen xem xét tải trọng tính tốn 145 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) – Đối với mảnh sườn dầm nằm khoang đầu (6.10.7.3.3c) Vn CV p 146 9/21/2012 4.4. Kiểm toán tiết diện dầm • 4.4.1. Trạng thái giới hạn cường độ – Đối với tiết diện đặc chắc: M i Mr i • M i i = mơ men ngoại lực có kể hệ số tải trọng • Mr = là sức kháng uốn tiết diện, sức kháng xác định biểu thức Mr = φMn – Đối với tiết diện không đặc tiết diện mảnh f f Fr 147 Kiểm toán tiết diện dầm (t.theo) f f Fr • ff = ứng suất kéo nén cánh dầm; • Fr = Cường độ kháng uốn cho phép cánh dầm; Fr = φFn = Fn (thông thường φ = 1); • Fn = Cường độ kháng uốn danh định cánh dầm; – Khi kiểm tra sức kháng cắt V V i i r • V i i = lực cắt do ngoại lực có kể hệ số tải trọng • Vr = là sức kháng cắt tiết diện, sức kháng xác định biểu thức Vr = φVn 148 9/21/2012 Kiểm toán tiết diện dầm (t.theo) • 4.4.2. Trạng thái giới hạn sử dụng – Khi kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng phải xét hai điều kiện: f 1 • Về độ võng: với dầm đơn giản L 800 1000 f 1 Lh 300 375 với dầm hẫng • Về ứng suất: – Trong dầm thép không liên hợp: – Trong dầm thép liên hợp với BTCT: f f 0.80 Rb Fyf f f 0.95 Rb Fyf 149 Kiểm tốn tiết diện dầm (t.theo) • 4.4.3. Trạng thái giới hạn mỏi – Có thể xảy với thép mối hàn – Kiểm toán nơi chịu ứng suất kéo thực (chỉ có kéo) nơi mà ứng suất nén do tải trọng tĩnh tiêu chuẩn hai lần trị số ứng suất kéo do hoạt tải gây mỏi – Điều kiện kiểm tra: f F n đó: • (Δf) = Biên độ ứng suất do tải trọng mỏi: • (ΔF)n = Sức kháng mỏi danh định, xác định sau: F n A 3 F TH N 150 9/21/2012 Kiểm toán tiết diện dầm (t.theo) – Nhắc lại: “Hoạt tải gây mỏi” • Xe tải thiết kế với khoảng cách 2 trục nặng khơng đổi 9m có xét đến hệ số xung kích hệ số cho 1 làn xe • Hệ số tải trọng hoạt tải lấy theo bảng quy trình 3.4.1.1 γ = 0.75 • Hệ số xung kích: 1+IM = 1.15 • Tải trọng người lấy 3x10‐3 MPa tính đồng thời với xe tải thiết kế đường hành rộng 0.6m 151 Kiểm tốn tiết diện dầm (t.theo) • A = Hệ số lấy từ bảng phụ thuộc chi tiết kiểm tra mỏi; • N = chu kỳ ứng suất suốt thời kỳ sử dụng công trình; • (ΔF)TH = giới hạn mỏi (tra bảng) • Đối với thép ở các chi tiết liên kết đường hàn góc, ở đó khơng liên tục (ΔF)n lấy sau: H 0.094 1.23 t c p F c F n F n n t p • = bề dày • H = chiều cao đường hàn góc • (ΔF)cn = sức kháng mỏi danh định tương ứng với loại chi tiết C 152 9/21/2012 Kiểm toán tiết diện dầm (t.theo) – Hiên tượng mỏi xảy với sườn dầm do dao động sườn mảnh. Kiểm tra mỏi thông qua kiểm tra: (1) ứng suất nén do uốn (2) ứng suất cắt – (1) Ứng suất nén do uốn khi khơng có sườn tăng cường ngang phải đảm bảo yêu cầu sau: • fcf = Fyw tw • f cf 32.5E Dc 2D c E 5,70 tw Fyw 2D c E 5,70 tw Fyw đó: • fcf = ứng suất nén đàn hồi lớn cánh dầm chịu nén (khi tính theo đàn hồi) do tĩnh tải tiêu chuẩn hoạt tải mỏi 153 Kiểm tốn tiết diện dầm (t.theo) • Fyw = cường độ chảy nhỏ quy định bụng (MPa) • Dc = chiều cao bụng chịu nén phạm vi đàn hồi (m) – (2) Ứng suất cắt phải đảm bảo u cầu sau: vcf 0.58CFyw đó: • vcf = ứng suất cắt đàn hồi lớn ở bản bụng do tác dụng tải trọng dài hạn tiêu chuẩn tải trọng mỏi; • C = tỷ số ứng suất cắt gây ổn định cường độ chảy cắt nói ở phần sức kháng cắt; • Fyw = cường độ chảy nhỏ quy định bụng (MPa) 154 ... tw Fyw 143 Tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) C • Trong 1.10 Ek D Fyw tw k 5 D Ek 1.38 tw Fyw D 144 9/21/2012 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép... trọng tính tốn 145 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (t.theo) – Đối với mảnh sườn dầm nằm khoang đầu (6.10.7.3.3c) Vn CV p 146 9/21/2012 4. 4. Kiểm tốn tiết diện dầm • 4. 4.1. Trạng thái... 0 .4 M r 0, 75 f M y V p 0.58 Fyw Dtw • Mu = mơmen lớn mảnh sườn dầm nghiên cứu do các tải trọng tính tốn (Nmm) 142 9/21/2012 Tính tốn thiết kế kết cấu nhịp cầu