BTL KÊT CẤU THÉP GTVT

Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP Giáo viên hướng dẫn Sinh viên Lớp : Đào Văn Dinh : Nguyễn Văn Minh : Cầu Đường Oto & Sân Bay, K-57 A NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế dầm chủ, nhịp giản đơn đường ơtơ, có mặt cắt chữ I dầm thép ghép hàn nhà máy lắp ráp mối nối công trường bulông độ cao, không liên hợp B CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC Chiều dài nhịp dầm Số xe thiết kế L nL = = 16 2.0 m Khoảng cách dầm chủ Tĩnh tải BTCT mặt cầu Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích Hoạt tải xe ơtơ thiết kế Số lượng giao thơng trung bình hàng ngày/một Tỷ lệ xe tải luồng Hệ số phân bố ngang tính cho mơmen Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng Hệ số phân bố ngang tính cho mỏi Hệ số cấp đường Sd wDC2 wDW HL-93 = = = = 2.2 7.5 4.5 9.3 m kN/m kN/m kN/m ADT = 20000 10 11 12 13 14 Vật liệu: -Thép chế tạo dầm -Bu lông CĐC 15 Tiêu chuẩn thiết kế Nguyễn Văn Minh (160100580) ktruck = mgM = mgV = mgD = mgF = m = Thép M270 cấp 345 E = 200000 Fy = 345 Fu = 450 ASTM A325 11823-2017 xe/ngày/làn 0.20 0.52 0.48 0.50 0.50 0.50 Mpa Mpa Mpa Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép C NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ Chọn mặt cắt dầm, tính đặc trưng hình học; Tính vẽ biểu đồ bao nội lực phương pháp đường ảnh hưởng; Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn cường độ I, sử dụng mỏi; Tính tốn thiết kế sườn tăng cường; Tính tốn thiết kế mối nối cơng trường; Bản vẽ: - Vẽ mặt dầm, mặt cắt đại diện - Vẽ mối nối - Thống kê sơ vật liệu - Khố giấy A1 Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép BÀI LÀM I CHỌN MẶT CẮT DẦM Mặt cắt dầm chọn theo phương pháp thử sai, tức ta chọn kích thước mặt cắt dầm dựa vào kinh nghiệm quy định khống chế tiêu chuẩn thiết kế kiểm tốn lại, khơng đạt ta phải chọn lại kiểm tốn lại Q trình lặp lại thoả mãn 1.1 Chiều cao dầm thép Chiều cao dầm chủ có ảnh hưởng lớn đến giá thành cơng trình, phải cân nhắc kỹ lựa chọn giá trị Đối với cầu đường ơtơ nhịp giản đơn ta chọn sơ theo công thức kinh nghiệm Vậy ta chọn d = 1200 (mm) 1.2 Bề rộng cánh dầm Chiều rộng cánh dầm lựa chọn sơ theo công thức kinh nghiệm sau: Vậy ta chọn: Chiều rộng cánh chịu nén: bc = 500 mm Chiều rộng cánh chịu kéo: bf = 500 mm 1.3 Chiều dày cánh bụng dầm Theo quy định quy trình (A6.7.3) chiều dày tối thiểu cánh, bụng dầm 8mm Chiều dày tối thiểu chống rỉ yêu cầu vận chuyển, tháo lắp thi công Ta chọn: Chiều dày cánh chịu nén: tc = 25 mm Chiều dày cánh chịu kéo: tt = 25 mm Chiều dày bụng dầm: tw = 14 mm Do chiều cao bụng là: Mặt cắt dầm sau chọn có hình vẽ: Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép 25 400 Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép 1.4 Tính đặc trưng hình học mặt cắt dầm Đặc trưng hình học mặt cắt dầm tính tốn lập thành bảng sau: Cánh A (mm ) 12500 h(mm ) 1188 A.h (mm3) 14843750 Bản bụng 16100 600 9660000 Cánh 12500 13 Tổng 41100 600 Mặt cắt Trong đó: • Ai • hi : : : • I0i • • : : I0 (mm4) 651042 177435416 A.y2 (mm4) 4314453125 Itotal (mm4) 4315104167 1774354167 156250 651042 4314453125 4315104167 24660000 177565625 8628906250 1040456250 Diện tích phần tiết diện thứ i (mm2) Khoảng cách từ trọng tâm phần tiết diện thứ i đến đáy dầm (mm) Mơmen qn tính phần tiết diện thứ i trục nằm ngang qua trọng tâm (mm4) Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy dầm (mm) Khoảng cách từ trọng tâm phần tiết diện thứ i đến trọng tâm mặt cắt dầm (mm) Từ ta tính được: Mặt cắt Dầm thép ybot ytop ybotmid ytopmid Sbot Stop Sbotmid Stopmid mm 550 mm 550 mm 538 mm 538 mm3 1,73.107 mm3 1,73.107 mm3 1,77.107 mm3 1,77.107 Trong đó: • ybot • ytop • ybotmid • ytopmid • Sbot • Stop • Sbotmid Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép • Stopmid 1.5 Tính tốn trọng lượng thân dầm thép Diện tích mặt cắt ngang dầm thép Trọng lượng riêng thép làm dầm Trọng lượng thân dầm thép A = = = 41100 mm2 78,5 kN/m 3.23 kN/m II TÍNH TỐN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC 1.Tính tốn M, V theo phương pháp đường ảnh hưởng Chia dầm thành đoạn Chọn số đoạn dầm: Nđd=10 đoạn Chiều dài đoạn dầm: Lđd=1,6 m Trị số đường ảnh hưởng mơmen tính tốn theo bảng sau: Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép 14 xi (m) 1.600 3.200 4.800 6.400 8.000 Đ.a.h Mi (m) 1.440 2.560 3.360 3.840 4.000 AMi (m ) 11.520 20.480 26.880 30.720 32.000 1100 Mặt cắt Trong đó: • Xi • Đ.a.h Mi • AMi : : : Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i Tung độ đường ảnh hưởng Mi Diện tích đường ảnh hưởngMi Đ.a.h M1 1.440 Đ.a.h M2 2.560 Đ.a.h M3 3.360 Đ.a.h M4 3.840 Đ.a.h M5 4.000 Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 400 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ lấy sau: Mơmen tiết diện tính theo cơng thức: Đối với TTGHCĐI: Đối với trạng thái giới hạn sử dụng: Trong đó: • LLL : : Tải trọng rải = 9.3 KN/m Hiệu ứng xe tải thiết kế • : Hiệu ứng xe trục thiết kế • • mgM • WDC • WDW • 1+IM • AMi •k : Hệ số phân bố ngang tính cho mơmen : Tải trọng rải thân dầm thép BTCT mặt cầu : Tải trọng rải lớp phủ mặt cầu tiện ích cầu : Hệ số xung kích : Diện tích đường ảnh hưởng Mi : Hệ số cấp đường Xếp xe tải xe trục thiết kế lên đường ảnh hưởng để xác định giá trị tung độ đường ảnh hưởng tương đương với trục bánh xe cho đường ảnh hưởng Sau xếp tải tính tốn, ta thu kết sau: Bảng trị số mômen theo TTGHCĐI Mặ t cắt xi (m ) 1.6 3.2 AMi (m ) ∑LLMiTruck yi (kN.m) ∑LLMiTandem yi (kN.m) MiDC (kN.m ) MiDW (kN.m ) MiLL (kN.m) MiCĐ (kN.m) 11.520 20.480 375.550 647.100 303.600 536.800 146.74 260.86 73.87 131.33 295.53 514.29 516.142 906.485 Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép 4.8 6.4 8.0 26.880 30.720 32.000 814.650 908.300 913.000 699.600 792.000 814.000 342.39 391.30 407.60 172.37 196.99 205.20 656.28 737.75 750.58 1171.030 1326.039 1363.382 Bảng trị số mômen theo TTGHSD Mặ t cắt xi (m ) 1.6 3.2 4.8 6.4 8.0 AMi (m ) ∑LLMiTruck yi (kN.m) ∑LLMiTandem yi (kN.m) MiDC (kN.m ) MiDW (kN.m ) MiLL (kN.m) MiSD (kN.m) 11.520 20.480 26.880 30.720 32.000 375.550 647.100 814.650 908.300 913.000 303.600 536.800 699.600 792.000 814.000 123.57 219.68 288.32 329.51 343.24 51.84 92.16 120.96 138.24 144.00 231.09 402.15 513.18 576.89 586.92 406.501 713.989 922.463 1044.641 1074.163 Biểu đồ bao mômen cho dầm trạng thái giới hạn cường độM (kNm) Trị số đường ảnh hưởng lực cắt tính tốn theo bảng sau: Mặt cắt Trong đó: • xi • Đ.a.h Vi • AVi • A1,Vi : : : : xi m 0.000 1.500 3.000 4.500 6.000 7.500 Đ.a.h Vi m 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 AVi m2 7.500 6.000 4.500 3.000 1.500 0.000 A1,Vi m2 7.500 6.075 4.800 3.675 2.700 1.875 Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i Tung độ đường ảnh hưởng Vi Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng Vi Diện tích đường ảnh hưởng Vi (phần diện tích lớn hơn) Nguyễn Văn Minh (160100580) Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép Ta có hình vẽ đường ảnh hưởng lực cắt mặt cát dầm sau: 10 Ðah V0 0.9 Ðah V1 0.1 0.8 Ðah V2 0.2 0.7 Ðah V3 0.3 0.6 Ðah V4 0.4 0.5 Ðah V5 0.5 10 Nguyễn Văn Minh (160100580) 10 Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép Trong đó: •,A •N N = (100 năm).(365 ngày).n.(ADTT SL ) = (100 năm).(365 ngày).n.p.ADTT N = (100 năm).(365 ngày).n.p.k truck ADT.n L •n • ADTT SL • ADTT • k truck Tra bảng A.6.6.1.2.5-1, với chi tiết loại B Tra bảng A.6.6.1.2.5-3, với chi tiết loại B Tra bảng A.6.6.1.2.5-2, với dầm giản đơn L = 18m Tra bảng A.3.6.1.3.2-1, với số xe n = 2làn Vậy Và Do A = 4.E+12 (ΔF)TH = 110.0 = n 1.0 p ADT ktruck ADTT N = = = = = Mpa3 Mpa 0.85 15000 xe/ngày/làn 0.2 4500 xe/ ngày 1.40E+08 chu kỳ Mpa Mpa = Mpa Và 5.2.2 Kiểm toán đứt gãy Vật liệu thép làm dầm phảI có độ dẻo dai chống đứt gãy theo quy định tiêu chuẩn Thép sử dụng theo tiêu chuẩn AASHTO thoả mãn 24 Nguyễn Văn Minh (160100580) 24 Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57 Bộ môn Kết Cấu Bài tập lớn: Kết cấu thép VI TÍNH TỐN THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG Bố trí sườn tăng cường đứng Ta có: 3D Vậy ta chọn: Khoảng cách STC đứng trung gian Khoảng cách khoang cuối Chiều rộng STC đứng trung gian Chiều dày STC đứng trung gian Kiểm toán STC đứng trung gian 2.1 Kiểm toán độ mảnh = 3150 mm d0 d01 bp = = = = 2400 1500 180 16 mm mm mm mm Chiều rộng chiều dày STC đứng trung gian phải giới hạn độ mảnh để ngăn ổn định cục vách dầm: (A10.8.1.2) (19) Thỏa mãn KT (19) (20) Thỏa mãn KT (20) Trong đó: •D • Tp • Bp • Fys • Bf : : : : : Chiều cao mặt cắt dầm thép chiều dày STC chiều rộng STC Cường độ chảy nhỏ quy định STC Chiều rộng cánh dầm 2.2 Kiểm toán độ cứng Độ cứng STC phải thoả mãn phương trình sau: (A6.10.8.1.3) (21) Thỏa mãn KT (21) (22) Trong đó: • D0=1500 mm : Khoảng cách STC đứng trung gian 25 Nguyễn Văn Minh (160100580) 25 Cầu Đường Oto & Sân Bay - K57