Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học thiết kế cầu thép được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823:2017. Do kiến thức có hạn nên khó tránh những sai sót trong quá trình thực hiện, em rất mong nhận được sự phê bình góp ý của quý thầy cô, đó là những bài học quý báu giúp em vững bước hơn trên con đường hành nghề.
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THÉP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN HỢP NHỊP GIẢN ĐƠN Ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG Chuyên ngành: Xây dựng cầu đường Giáo viên hướng dẫn: Giáo viên phản biện : Sinh viên thực : Nguyễn Tấn Đạt Mã số sinh viên : 17H1090004 Lớp : CD17CLCA T.P Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học thiết kế cầu thép xây dựng dựa tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823:2017 Do kiến thức có hạn nên khó tránh sai sót q trình thực hiện, em mong nhận phê bình góp ý q thầy cơ, học q báu giúp em vững bước đường hành nghề Để thực tốt đồ án này, em xin chân thành cảm q thầy khoa Cơng trình giao thơng Viện đào tạo chất lượng cao tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến xxxxxxx– người thầy tận tình tâm huyết với nghề nhà giáo, cảm ơn buổi học hay, câu chuyện vui đến lớp hết kiến thức q báu tích góp gần 10 năm hành nghề thầy Em xin đại diện lớp kính chúc thầy ln mạnh khỏe, vui vẻ thành công sống Chân thành cảm ơn! Đạt Nguyễn Tấn Đạt SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: MỤC LỤC Chương TỔNG HỢP SỐ LIỆU 10 1.1 Số liệu thiết kế 10 1.2 Vật liệu 11 1.3 Thiết kế sơ mặt cắt ngang 11 1.3.1 Chọn số lượng dầm n, khoản cách dầm S, chiều dài cánh hẫng Lc .11 1.3.2 Thiết kế thoát nước mặt cầu 11 1.3.3 Sơ kích thước 12 1.3.3.1 Bề dày mặt cầu, lớp phủ 12 1.3.3.2 Kích thước dầm 12 1.3.3.3 Sườn tăng cứng đứng 12 Chương THIẾT KẾ LAN CAN VÀ BẢN MẶT CẦU .14 2.1 Lan can 14 2.2 Lề hành 16 2.3 Bản mặt cầu 17 Chương THIẾT KẾ DẦM CHỦ .18 3.1 Đặt trưng hình học tiết diện .18 3.1.1 Giai đoạn chưa liên hợp (NC) 18 3.1.2 Giai đoạn liên hợp (tính cho đầm trong) 20 3.1.2.1 Bề rộng hữu hiệu 20 3.1.2.2 Giai đoạn liên hợp ngắn hạn .20 3.1.2.3 Giai đoạn liên hợp dài hạn 22 3.2 Tải trọng hệ số số phân bố ngang 25 3.2.1 Tải trọng tác dụng lên cầu 25 3.2.1.1 Tĩnh tải .25 3.2.1.2 Hoạt tải 27 3.2.2 Xác định hệ số phân bố ngang dầm 28 3.2.2.1 Hệ số phân bố ngang cho dầm trong: 29 3.2.2.3 Dầm biên 32 3.3 Nội lực dầm 35 3.3.1 Xét dầm .36 3.3.1.1 Xét mặt cắt I-I (vị trí đầu dầm) 36 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: 3.3.1.2 Xét mặt cắt nhịp (II-II) .37 3.3.1.3 Xét mặt cắt III-III (mối nối) .39 3.3.1.4 Xét mặt cắt IV-IV (Vị trí LKN gần mặt cắt nhịp nhất) .40 3.3.2 Tổng hợp nội lực: 42 3.3.2.3 Nôi lực trạng thái cường độ 44 3.3.2.5 Nội lực TTGHSD .45 3.4 Sức kháng cắt dầm thép 45 3.4.1 Sức kháng cắt khoang không sườn tăng cường (khoang đầu) .46 3.4.2 Sức kháng cắt khoang có sườn tăng cường 46 3.5 Kiểm toán khả thi công (Điều 10.3 TCVN 11823:2017) .47 3.5.1 Xác định mô men dẻo Mp, mô men chảy My 47 3.5.1.1 Mô men dẻo Mp 47 3.5.1.3 Mô men chảy My 48 3.5.2 Phân loại tiết diện 49 3.5.2.1 Bản bụng (Điều A2 phụ lục A) 49 3.5.2.2 Bản cánh nén (Điều A3 phụ lục A) .50 3.5.3 Tính tham số kiểm toán sức kháng uốn giai đoạn thi công 51 3.5.3.1 Ứng suất cánh không xét uốn ngang ( Điều 10.1.6) 51 3.5.3.2 Sức kháng ổn định uốn danh định bụng theo (Điều 10.1.9) 51 3.5.3.3 Ứng suất uốn ngang (Điều 10.1.6) 52 3.5.4 Sức kháng uốn 55 3.5.4.1 Bản cánh chịu nén giằng gián đoạn 55 3.5.4.2 Bản cánh chịu kéo có giằng gián đoạn 56 3.5.4.3 Bản cánh kéo nén giằng liên tục 56 3.6 Kiểm tra sức kháng uốn tiết diện liên hợp (Điều 10.7) 56 3.6.1 Xác định mô men dẻo Mp, mô men chảy My 56 3.6.1.1 Mô men dẻo Mp 56 3.6.1.3 Mô men chảy My 60 3.6.2 Phân loại tiết diện chịu uốn 63 3.6.3 Xác định sức kháng uốn danh định Mn 64 3.6.4 Kiểm toán sức kháng uốn dầm liên hợp .64 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: 3.6.4.1 Xác đinh modul mặt cắt đàn hồi xoay quanh trục mặt cắt cánh Sxf .64 3.6.4.2 Xác định chiều cao chịu nén Dc đàn hồi bụng (Điều 3.1 phụ lục D) 64 3.6.4.3 Xác định ứng suất uốn ngang cánh (Điều 10.1.6) .66 3.6.5 Phương trình kiểm tốn sức kháng uốn 70 3.7 Kiểm toán theo TTGH sử dụng 70 3.7.1 Kiểm tra biến dạng không phục hồi (điều 10.4.2.2) .70 3.7.1.1 Ứng suất biên chiều cao vùng nén đàn hồi Dc .71 3.7.1.2 Ứng suất uống ngang TTGHSD 72 3.7.2 Ứng suất bê tông 74 3.7.3 Kiểm toán độ võng dầm 75 3.7.3.1 Độ võng tĩnh tải 75 3.7.3.2 Độ võng hoạt tải 76 3.8 Kiểm toán TTGH mỏi 78 3.8.2 Kiểm toán mỏi biên ( .79 3.8.2.1 Sức kháng mỏi danh định 79 3.8.2.2 Ứng suất mỏi 80 3.8.3 Kiểm toán mỏi vách đứng ( 81 3.8.3.1 Lực cắt xe tải mỏi tĩnh tải gây vị trí đầu dầm (mặt cắt I-I) 81 3.8.3.2 Sức kháng cắt .82 Chương THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN DẦM THÉP 83 4.1 Neo chống cắt 83 4.1.1 Sơ kích thước bố trí 83 4.1.2 Thiết kế bước neo dọc cầu theo TTGH mỏi 84 4.1.2.2 Xác định biên độ lực cắt ngang 85 4.1.2.4 Sức kháng mỏi chịu cắt neo riêng lẻ 88 4.1.3 Kiểm tra sức kháng neo đinh 89 4.2 Sườn tăng cứng .90 4.2.1 Yêu cầu mơ men qn tính 90 4.2.2 Kiểm toán sườn tăng cứng gối .91 4.2.2.1 Sức kháng tựa sườn gối .91 4.2.2.2 Sức kháng dọc trục .92 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: 4.3 Thiết kế mối nối (Tham khảo “Steel bridge design handbook-splice design”) 93 4.3.1 Thiết kế mối nối cánh (bản cánh khống chế) 93 4.3.1.1 Xác định số lượng bu long theo sức kháng cắt 93 4.3.1.2 Kiểm tra bulong theo sức kháng trượt .95 4.3.2 Mối nối cánh (bản cánh không khống chế) 96 4.3.2.1 Xác định số lượng bu long theo sức kháng cắt 97 4.3.2.2 Kiểm tra bulong theo sức kháng trượt .99 4.3.3 Mối nối bụng .100 4.3.3.1 Sơ bố trí bulong bụng 100 4.3.3.2 Xác định lực tác dụng tác dụng lên bulong .101 4.3.3.3 Kiểm toán sức kháng cắt bulong bụng .102 4.3.3.4 Kiểm toán sức kháng trượt bulong bụng 103 4.4 Thiết kế nối 105 4.4.1 Sơ kích thước nối 105 4.4.2 Tính đặt trưng hình học nối 106 4.4.3 Kiểm toán mối nối cánh .108 4.4.4 Kiểm toán mối nối cánh 108 4.4.5 Kiểm tra mối nối bụng 109 4.5 Thiết kế hệ liên kết ngang 109 4.5.1 Sơ cấu tạo bố trí khung ngang 109 4.5.2 Thiết kế dầm ngang 110 4.5.2.1 Sơ đồ dặt kích nội lực 110 4.5.2.2 Chọn tiết diện dầm ngang 110 4.5.2.3 Thiết kế mối nối bulong dầm ngang sườn tăng cường: .111 4.5.3 Thiết kế liên kết khung ngang 113 4.5.3.1 Tải trọng 113 4.5.3.2 Nội lực 113 4.5.3.3 Kiểm toán giằng xiên .113 4.5.3.4 Thiết kế liên kết bulong LKN STC .114 4.5.4 Thiết kế đường hàn sườn dầm cánh 115 4.5.4.1 Mối nối hàng góc chịu kéo nén 115 4.5.4.2 Kiểm toán khả chịu cắt đường hàn 116 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: DANH MỤC BẢNG BIỂU 3.1.2.4Tổng hợp đặt trưng hình học 24 3.2.2.2Bảng tổng hợp tu ng độ DAH gối 32 3.2.2.4Nội suy tung độ đường ảnh hưởng gối R1 .34 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: 3.2.2.5 Tổng hợp HSPBN 35 3.2.2.6Tổng hợp tải trọng 35 3.3.2.1Tổng hợp tung độ ĐAH hoạt tải xe .42 3.3.2.2Tổng hợp nội lực chưa nhân hế số 43 3.3.2.4Tổng hợp nội lực TTGH cường độ I .44 3.3.2.6Tổng hợp nội lực TTGH sử dụng 45 3.5.1.2Lực dẻo tác dụng lên dầm thép 47 3.6.1.2Lực dẻo tiết diện liên hợp 57 3.6.1.4Thơng số đặt trưng hình học .60 3.6.1.5Mô men GHCD I 61 3.6.1.6Thông số đặt trưng hình học .62 3.6.1.7Mô men TTGHCD I 62 4.1.2.3Bảng tính biên độ lực cắt 88 4.1.2.5Bảng tính bước neo 89 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1Bố trí sườn tăng cứng 13 Hình 3.2Sườn tăng cứng gối 14 Hình 1.1 Chi tiết cột lan can 15 Hình 1.1Lề hành .16 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Hình 1.2 Vị trí lực tác dụng lên lan can, lề hành 17 Hình 1.3 Bố trí thép lề hành 17 Hình 1.1Mặt cắt ngang cầu 18 Hình 3.1 Kí hiệu kích thước 19 Hình 3.2 Tiết diện liên hợp ngắn hạn 21 Hình 3.1 Tiết diện liên hợp dài hạn .23 Hình 2.1Tải trọng xe HL93 28 Hình 1.1Mặt cắt bố trí thép hệ liên kết ngang .30 Hình 1.2và mặt cắt thép liên kết ngang L100x100x10 30 Hình 1.3Đường ảnh hưởng phản lực gối R2 .31 Hình 3.1ĐAH phản lực gối biên 32 Hình 3.2Đường ảnh hưởng phản lực gối R1 .34 Hình 1.1Sơ đồ xếp tải để tính nội lực mặt cắt I-I cho dầm 36 Hình 2.1Sơ đồ xếp tải để tính nội lực cho mặt cắt II-II .37 Hình 3.1Sơ đồ xếp tải tính nội lực mặt cắt III-III 39 Hình 4.1Sơ đồ xếp tải tính nội lực mặt cắt III-III 41 Hình 2.1Lực dẻo dầm chưa liên hợp 48 Hình 3.1Biểu đồ ứng suất hai điểm giằng 53 Hình 2.1Khoảng cách từ đỉnh đến trục trung hòa dẻo 58 Hình 2.1Tính Dc mặt cắt chịu mơ men dương .65 Hình 1.1Độ vồng ngược 76 Hình 2.1Độ võng mặt cắt nhịp 76 Hình 1.1Xe tải mỏi 78 Hình 2.1ĐAH mô men mặt cắt II-II .80 Hình 1.1ĐAH lực cắt mặt cắt I-I 81 Hình 1.1Bố trí cấu tạo neo chống cắt 83 Hình 1.1 Các mặt cắt kiểm toán thiết kế bước neo 85 Hình 2.1Chất tải mặt cắt I-I 86 Hình 2.2Chất tải mặt cắt II-II 86 Hình 2.3Chất tải mặt cắt III-III 87 Hình 2.4Chất tải mặt cắt IV-IV 87 Hình 2.5Chất tải mặt cắt V-V 88 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Hình 4.1Mối nối dầm thép 105 Hình 1.1Tấm thép nối cánh 106 Hình 1.2Tấm thép nối bụng 106 Hình 1.3Tấm thép nối cánh 106 Hình 1.1Sơ đồ đặt kích 110 Hình 3.1Liên kết bulong dầm ngang sườn tăng cứng 112 Hình 4.1Bố trí bulong liên kết STC LKN .115 Chương TỔNG HỢP SỐ LIỆU 1.1 Số liệu thiết kế Thiết kế kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp BTCT với số liệu đầu vào sau: − Chiều dài toàn dầm: L = 31m; − Bề rộng phần xe chạy: B = 11.5m; SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: top f s = 179 = 243Mpa f s = max bot f = 243 s - Dầm trong: f stop = 179 = 179Mpa f os = bot f = 243 s Sức kháng trượt tính tốn bulong: Rr = Rn = K h K s N s Pt = × 0.5 × × 176000 =1 76000 N Lực cắt tính tốn lớn lên bulong: (P Ps = sv + Psh2 ) Lực cắt tính tốn thẳng đứng lớn lên bulong: Psv = Vsw + nb M total × m −1 ×g Ip Lực cắt tính tốn nằm ngang lớn lên bulong: n M total ì ìsữ H sw Psh = + nb Ip Xét dầm biên Vs < 0.5ϕvVs ⇔ 280174 < 0.5 × 1× 2713000 = 1356500 N ⇒ Vsw = 1.5Vs = 1.5 × 280174 = 414051N M sw 15 × 1000 = × 242 + 177 = 523,750,000 N mm 12 ( H sw = ) 15 × 1000 × ( 242 − 177 ) = 81250 N M s ,total = 523750000 + 81250 × 210 = 540,812,000 N mm Psv = 280174 + 40 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT 10 − × 80 = 84533 N 243200 523750000 × -MSSV: 17H1090004 104 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: −1 81250 523750000 × × 80 Psh = + = 27874 N 40 2432000 Ps = ( 84533 ) + 278742 = 89010 < Rr = 176000 N (Đạt) Hình 4.1 Mối nối dầm thép 4.4 Thiết kế nối 4.4.1 Sơ kích thước nối Bản nối cánh trên: t1 = 20mm - Tấm thép trên: N1 = ; b1 = 300mm t2 = 20mm - Tấm thép dưới: N = × b2 = 100mm SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 105 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Hình 1.1 Tấm thép nối cánh t3 = 15mm Bản bụng: N = ; b3 = 820mm Hình 1.2 Tấm thép nối bụng Bản cánh dưới: t4 = 30mm - Tấm thép trên: N = × ; b4 = 150mm t5 = 30mm - Tấm thép dưới: N = b5 = 380mm Hình 1.3 Tấm thép nối cánh 4.4.2 Tính đặt trưng hình học nối Momen quán tính tiết diện dầm chưa liên hợp I NC = 5,591,340,000mm Diện tích mặt cắt ngang nối SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 106 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Anoi = 20× 300 + 2× 20× 100 + 2× 15× 820 + 2× 30× 150 + 30× 380 = 55000 (mm2 ) Gọi trục X-X trục qua mép nối N 5, momen tĩnh mặt cắt ngang nối trục X_X: t t D kX _ X = b5.t5 + 2b4.t4 × + tt + t5 ÷+ 2t3.h3. + tt + t5 ÷ 2 2 t t1 +2b2t2 × − + D + tt + t5 ÷+ bt + d + t5 ÷ 1 2 30 1000 30 = 380× 30× + 2ì 150ì 30ì + 30 + 30ữ+ 2ì 15ì 820ì + 30 + 30ữ −20 20 +2ì 100ì 20ì + 1000 + 30 + 30ữ+ 380ì 20ì + 1050 + 30ữ = 25,362,000(mm3) Khoảng cách từ TTH đến mép nối N5 Y5b = KX_ X AN = 25362000 55000 = 461(mm) Khoảng cách từ TTH đến mép nối N1 YNt = ( t5 + d + t1 ) − Y5b = ( 30 + 1050 + 20) − 461= 639mm Xác định momen quán tính I Noi b t3 t 2b t3 t = 5 + b5t5 Y5b − ÷ + 4 + 2b4t4 Y5b − t5 − tt − ÷ 12 2 12 2 + ( ) 2t3 Y5b − t5 − tt − 95 3 + ( ) 2t3 Y1t − t1 − tc − 85 3 2 t t t1 2b2t23 t2 bt 11 + + 2b2t2 Y1 − t1 − tc − ÷ + + bt Y − ÷ 1 12 2 12 2 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 107 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: 380 × 303 30 × 150 × 303 = + 380 ì 30 ì 461 ữ + 12 12 30 × 150 × ( 461 − 30 − 30 − 95 ) +2 × 150 × 30 × 461 − 30 − 30 − ÷ + × 15 × ( 639 − 20 − 20 − 85 ) × 100 × 203 + + 12 2 20 300 × 20 20 +2 × 100 × 20 × 639 − 20 − 20 − ÷ + + 300 ì 20 ì 639 ữ 12 = 8,922, 434, 089mm Độ lệch tâm nối so với trục trung hòa chưa liên hợp: s,b e = (Y5b − t5) − YNC = (461− 30) − 443 = −12mm 4.4.3 Kiểm toán mối nối cánh Khả chịu lực kéo nối (xét cho mặt cắt giảm yếu ) T1 = (A1 + A2 ) fy = (b1 − 2d)t1 + 2(b2 − d)tN fy = (300 − 2× 22) × 20 + 2× (100 − 22) × 20 × 345 = 2,842,800N Lực tải trọng tác dụng lên nối: T1 = = Mu t YN AN I Noi 2577550218 × 693 × (20 × (300 − 22) + × 20 × (100 − 22) = 1,737,707 N 8922434089 Kiểm tra: [ T1 ] = 2,842,800 N > T1 = 1,737,707 N (Đạt) 4.4.4 Kiểm toán mối nối cánh Khả chịu lực kéo nối (xét cho mặt cắt giảm yếu ) T1 = (A4 + A5) fy = 2(b4 − d)t4 + (b5 − 2d)t5 fy = 2× (150 − 22) × 30 + (380 − 4× 22) × 30 × 345 = 5,671,800N Lực tải trọng tác dụng lên nối: SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 108 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP T1 = GVHD: Mu t YN AN I Noi 2577550218 × 461× (2 × (150 − 22) × 30 + (300 − × 22) × 30) 8922434089 = 1,869,785 N = Kiểm tra: [ T1 ] = 5,671,800 N > T1 = 1,869,785 N (Đạt) 4.4.5 Kiểm tra mối nối bụng Kiểm tra nối bụng từ điều kiện đảm bảo khả chịu cắt: Lực cắt tác dụng: V = 537057N Sức kháng cắt tính tốn: f v = 0.58 f y = 0.58 × 345 = 200.1 Khả chịu cắt bụng: [V ] = AN × fV = [2.t3.(b3 − nv.d)].fV = [2× 15× (820 − 10× 22)]× 200,1 = 3,601,800N Kiểm toán: [ V ] = 3601800 N > V = 537057 N (Đạt) Kết luận: Vậy kích thước nối chọn đảm bảo khả chịu lực 4.5 Thiết kế hệ liên kết ngang 4.5.1 Sơ cấu tạo bố trí khung ngang Liên kết khung ngang: có 20 liên kết khung ngang dầm; Khoảng cách liên kết ngang 2500 mm; Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho xiên ngang) Thanh ngang dài: 1725 mm; Thanh ngang dài: 1725mm; SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 109 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP Thanh xiên dài: GVHD: 700 mm; Mỗi liên kết ngang có liên kết ngang, liên kết xiên; Liên kết ngang đầu dầm: Dầm ngang W760x265 dài 1755 m 4.5.2 Thiết kế dầm ngang 4.5.2.1 Sơ đồ dặt kích nội lực Vị trí đặt kích cách hai đầu dầm ngang, khoảng cách từ đầu dầm ngang đến vị trí đặt kích: x = 450mm Ta có 10 dầm ngang tất nên số kích sử dụng nk = 20 kích, lực kích mà kích P cần phải kích P = tc với Ptc tổng tải trọng cầu: (giả sử bỏ qua hiệu ứng xung 20 kích kích dầm cầu) Sơ đồ đặt kích: Hình 1.1 Sơ đồ đặt kích P tc = ( DC1 + DC + DC + DW ) Lcau = (7 × 2.77 + × 10.19 + × 1.744 + × 2.025) × 25000 = 2709575 N Lực kích kích Pk = Ptc 27095575 = = 135, 479 N nk 20 Nội lực dầm ngang: M max = PK x = 135479 × 450 = 60,965,438N 4.5.2.2 Chọn tiết diện dầm ngang Từ công thức xác định ứng suất dầm momen uốn ta có momen kháng uốn cần thiết dầm ngang là: Sneed = W M max 60965438 = = 176711mm3 Fy 345 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 110 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Dựa vào điều kiện chiều cao dầm ngang tối thiểu phải lớn ½ chiều cao dầm liên hợp h > 0.5x(1100 +200+100) = 700 mm momen kháng uốn dầm.Ta chọn tiết diện dầm ngang W760x265 có kích thước sau: Chiều cao dầm: d = 760 mm Bề rộng cánh: bf = 265 mm Bề dày cánh: tf = 25.4mm Bề dày bụng: tw = 15.6 mm Dầm có momen kháng uốn: b f t 3f d t 2× ( + 2 + b f t f ( − f ) ÷ 12 12 2 ữ 2ìI x-x Sx = = d d 265 × 25, 43 15,6 × (760 − × 25, 4) 760 25, 2× + 2 + 265 × 25, ì ( ) ữ 12 12 2 = 760 need = 3610920 mm > SW = 176711mm tw ( d − 2t f )3 4.5.2.3 Thiết kế mối nối bulong dầm ngang sườn tăng cường: Nội lực thiết kế bulông dầm ngang sườn tăng cường lấy sau: M = 0,7 × M max =0,7 × 60965438 = 42,675,807N.mm V = Pk = 135479 N Chọn hàng bulơng có đường kính d = 22mm,mỗi hàng có bulông Khoảng cách hàng bulong 160mm, dãy bulông 60mm Khoảng cách tim bulông đến mép của dầm ngang 65 mm Khả chống trượt bulông: Rn = Kh.Ks.Ns.Pt Trong đó: - Kh = : hệ số kích thước lỗ; - Ks = 0.5 : hệ số điều kiện bề mặt; - Ns=1 : số mặt trượt bulông; - Pt = 176000 N : lực căng yêu cầu tối thiểu SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 111 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: ⇒ R n = 1× 0,5 ×1 ×176000 = 88000N Khoảng cách bulơng nhóm: Khoảng cách bu lơng 5: l1 = 640 mm Khoảng cách bu lơng 3: l2 = 320 mm Hình 3.1 Liên kết bulong dầm ngang sườn tăng cứng Lực tác dụng vào bu lơng ngồi cùng: Do mơmen tác dụng: NM = M b.l1 42675807× 640 = = 53345N 2 (l1 + l ) ( 6402 + 3202 ) Do lực cắt tác dụng: NV = V 135479 = =13548N nb 10 Tổng lực tác dụng vào bulơng ngồi cùng: Nub = N2M + N2V = 533452 + 135482 = 55039N Kiểm tra khả chịu lực bulong N ub = 55039 Mối nối đủ khả chịu lực SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 112 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: 4.5.3 Thiết kế liên kết khung ngang 4.5.3.1 Tải trọng Giả thiết lực gió tác dụng vào nửa dầm, BMC lan can truyền vào mặt cầu Cịn tải trọng gió tác dụng vào nửa truyền vào cánh dưới: Tính lực gió: - Áp lực gió: pg = 0,0024 MPa ; - Hệ số tải trọng: γ = 1,4; - Chiều cao chắn gió kết cấu: d1=1050 +100 + 180 +700+370 = 2400mm; - Chiều cao chắn gió dầm: d2=1050mm Lực gió có nhân hệ số tác dụng vào cánh dưới: Wbt = γ pg d 1.4 × 0.0024 × 1050 = = 1.764 N / mm 2 Lực gió nhân hệ số tác dụng vào cánh trên: Wc = γ pg (d1 − d2 1050 ) = 1.4 × 0.0024 × (2400 − ) = 6.376 N / mm 2 4.5.3.2 Nội lực Khoảng cách LKN: Lb=2500mm Lực gió tác dụng vào giằng dưới: Ft = Wbt × L b = 1.764× 2500 = 4410N Lực gió tác dụng vào giằng trên: Fc = Wc × L b = 6.376× 2500 = 15940N Góc ngang xiên 390 Lực gió tác dụng vào giằng xiên: Fd = Ft 15940 = = 20510N cosα cos390 4.5.3.3 Kiểm toán giằng xiên - Ta sử dụng thép góc cạnh L100x100x10 có đặc trưng hình học sau: + As = 1920mm ; + I x = 1770000mm ; SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP + rmin = GVHD: Ix 1770000 = = 30,362mm ; As 1920 + L = 750mm Kiểm tốn độ mảnh K L 0.75 × 750 = = 18.52 < 240 (Thỏa Điều 8.4 TCVN) rmin 30.362 b 100 E × 105 = = 10 ≤ k = 1.49 × = 35.875 t 10 Fy 345 Trong đó: - K=0.75: hệ số chiều dài hiệu dụng; b :tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày với k = 1,49 : hệ số oằn t giằng Kiểm tra cường độ Xác định Pn: K L Fy λ = ÷ π.r E 345 0.75 × 750 = = 0.01Fd = 20510 N (Thỏa mãn) 4.5.3.4 Thiết kế liên kết bulong LKN STC Chọn bulơng có đường kính d = 22mm; Xác định khả chịu lực bulông: Khả chống trượt: Rnt = Kh Ks Ns Pt Trong đó: SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 114 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: - Kh = 1: hệ số kích thước lỗ - Ks = 0,5: hệ số điều kiện bề mặt - Pt = 176000N: lực căng yêu cầu tối thiểu ứng với d=22mm ⇒ R nt = 1× 0,5 ×1×176000 = 88000 N Xác định số bulông cho liên kết ngang: Thanh giằng trên: n b = Fbt 15940 = = 0,18 bulông R nt 88000 Thanh giằng xiên: n b = Fd 20510 = = 0, 23 bulông R nt 88000 Thanh giằng dưới: n b = Ft 4410 = = 0, 05 bulông R nt 88000 Vậy số lượng bulong thiết kế chọn hình vẽ: Hình 4.1 Bố trí bulong liên kết STC LKN 4.5.4 Thiết kế đường hàn sườn dầm cánh 4.5.4.1 Mối nối hàng góc chịu kéo nén Ứng suất nén tác dụng vào mối hàn góc trên: - Dầm biên han ftop = fc Dc 405 = 121× = 115Mpa Dc + tc 405 + 20 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 115 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: - Dầm han ftop = fc × Dc 418 = 119 × = 114Mpa Dc + tc 418 + 20 Ứng suất kéo tác dụng vào mối hàn góc dưới: - Dầm biên f bothan = ft D − Dc 1000 − 405 = 178 × = 169 Mpa D − Dc + tt 1000 − 405 + 30 - Dầm f bothan = ft D − Dc 1000 − 418 = 166 × = 159Mpa D − Dc + tt 1000 − 418 + 30 Ứng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: - Dầm biên: 0.75 Fy 0.75 × 345 han han f = max max( f ; f ) + F = max max(115;168) + 345 = 259 Mpa top bot y 2 - Dầm trong: 0.75 Fy 0.75 × 345 han han f = max max( f ; f ) + F = max max(114;159) + 345 = 259 Mpa top bot y 2 Kiểm toán ứng suất f han = 259 ≤ f y = 345Mpa (Đạt) 4.5.4.2 Kiểm toán khả chịu cắt đường hàn Ứng suất cắt: τ= VSc 2I × 0.707D Trong đó: - V: lực cắt vị trí gối theo trạng thái giới hạn cường độ; + Vu = 886000 N (dầm biên) ; SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 116 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: + Vu = 882000 N (dầm giữa) - Sc : momen tĩnh mặt cắt dầm (liên hợp ngắn hạn) + Sc = 16,488,500mm3 (dầm trong); + Sc = 16,845,000 mm3 (dầm biên) - I: momen quán tính mặt cắt dầm: + IST = 18,646,822,000 (dầm biên); + IST = 18,268,256,000 (dầm giữa) - D =10mm chiều dày đường hàn Thay số ta được: - Dầm biên: τ= 886000 × 16845000 = 57 N / mm 2 × 18646822000 × 0.707 × 10 - Dầm biên: τ= 882000 × 16488500 = 56 N / mm 2 × 18268256000 × 0.707 × 10 Ứng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trị max giá trị sau: - Dầm biên: 0.75Fy 0.75 × 345 = 259Mpa τ tk = max τ + Fy = max 57 + 345 = 259 Mpa = 201Mpa - Dầm trong: 0.75Fy 0.75 × 345 = 259Mpa τ tk = max τ + Fy = max 56 + 345 = 259 Mpa = 200Mpa 57 Kết luận: Ứng suất đường hàn τ = < ứng suất cho phép [ τ ] = 259Mpa Vậy 56 đường hàng đảm bảo khả chịu lực SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 117 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823:2017 Nguyễn Viết Trung, “Ví dụ tính tốn cầu dầm liên hợp” Steel bridge design handbook-splice design Slide giảng cầu thép trường đại học Giao thơng vận tải thành phố Hồ Chí Minh SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 118 ...ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học thiết kế cầu thép xây dựng dựa tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823:2017 Do kiến thức có hạn nên khó tránh sai sót trình thực... 17H1090004 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Hình 4.1Mối nối dầm thép 105 Hình 1.1Tấm thép nối cánh 106 Hình 1.2Tấm thép nối bụng 106 Hình 1.3Tấm thép nối cánh ... 2 Độ dốc ngang thiết kế : in = 2% 1.3.2 Thiết kế thoát nước mặt cầu SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT -MSSV: 17H1090004 11 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD: Diện tích ống nước tính sở 1m2 mặt cầu phải có cm2