Thiết kế cầu dây văng 9

Thiết kế cầu dây văng

Trang 1

- Tháp cầu đợc thiết kế là tháp mềm bằng BTCT , dạng hình thang gồm 2 cột BTCT ngàm trực tiếp vào trực tiếp vào móng

- Do điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực đặt tháp ở 2 phía cầu là tơng tự nh nhau do đó để thuận tiện cho công tác tính toán và thiết kế thì ta thiết kế tháp cầu 2 bên là nh nhau , do vậy ta chỉ cần tính toán cho 1 tháp

- Phơng án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đờng kính φ1,5m.- Tháp cầu đợc cấu tạo nh sau :

+) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 53,05 m+) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 10,3 m

+) Chiều cao từ đáy dầm đến dây văng thấp nhất : htt = 25 m+) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =18 m

+) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 2,5m- Cầu có hai mặt phẳng dây bố trí thẳng đứng.

24 cọc khoan nhồi D = 150cm , L=44m

Trang 2

I.2– Tải trọng kết cấu nhịp tác dụng lên tháp cầu - Tải trọng tính cho 1 dầm chủ ( 1 làn thiết kế cầu)

+) Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn : DCTC = 123,65 KN/m+) Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 24,16 KN/m+) Tĩnh tải tiêu chuẩn toàn bộ : gTT = 147,82 KN/m+) Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 154,57 KN/m+) Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC =36,24 KN/m+) Tĩnh tải tính toán toàn bộ : gTT = 190,81 KN/mII – Xác định tải trọng tác dụng lên tháp

II.1 – Nguyên tác chung khi tính toán tháp

- Do tính chất đối xứng của 2 nhánh cột tháp do đó tải trọng đợc xác định cho một nửa cầu từ đó tính toán và thiết kế cho một nhánh

cột tháp

- Các mặt cắt cần kiểm toán với tháp cầu

- Mặt cắt I-I : Mặt cắt bệ móng tháp- Mặt cắt II-II : mặt cắt chân tháp

- Mặt cắt III-III : mặt cắt tại vị trí thanh ngang dới (tại vị trí gối cầu)

- Mặt cắt IV-IV : mặt cắt tại vị trí thanh ngang trên (điểm neo dây dới cùng trên tháp)

II.2 – Xác định các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên tháp

II.2.1 Xác định tải trọng do trọng l– ơng bản thân của tháp

iiiiiiiv

Trang 3

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị KN.mM1x KN.mM2x KN.mM3x KN.mM4x

Trọng lợng phần thân tháp Ptt 689.9 0 5005.5 5005.5 0Trọng lợng phần đỉnh tháp Pdt 156.3 0 0.0 1093.8 0Trọng lợng dầm ngang trên Pdnt 562.5 0 3656.3 7593.8 0Trọng lợng dầm ngang dới Pdnd 1811.3 0 24451.9 0.0 0Trọng lợng nửa tháp tháp Pth 4650.1

Trong đó : M1x, M3x, M3x, M4x : là mômen của tải trọng với các mặt cắt kiểm toán.

II.2.2 Xác định tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải trên KCN.–1 – Nguyên tắc xác định nội lực do hoạt tải

- Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải trên KCN đợc tính trực tiếp trên mô hình bằng phần mềm Sap 2000

- Tĩnh tải trên KCN gồm có :

+) Lực căng trớc trong dây văng.+) Tĩnh tải giai đoạn I

+) Tĩnh tải giai đoạn II.

- Với mỗi tổ hợp thì nội lực do hoạt tải gây ra đợc lấy giá trị lớn nhất trong các hiệu ứng sau :

+) Hiệu ứng 1 : Xe tải thiết kế + tải trọng làn + tải trọng Ngời Cự ly bánh giữa các trục sau của xe tải thay đổi từ 4,3 ữ9,0

+) Hiệu ứng 2 : Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn + tải trọng Ngời- Nội lực do hoạt tải gây ra đợc lấy giá trị lớn nhất trong 2 trờng hợp xếp tải 2 – Tổng hợp nội lực tiêu chuẩn tại các mặt cắt do tĩnh tải và hoạt tải trên KCN.- Bảng tổng hợp nội lực tại mặt cắt I – I và II - II

Tên tải trọng VtcKN Hxtc +KN Mytc +KN.m Hxtc -KN Mytc -KN.m

a - Nội lực do tĩnh tải

Lực căng trong dây văng -714.2 -399.3 -20671.5 -399.3 -20671.5Tĩnh tải giai đoạn I -10746 487.8 22677.3 487.8 22677.3Tĩnh tải giai đoạn II -3904 80.7 3219.8 80.7 3219.8

b Do hoạt tải trên KCN–

Ttải trọng làn -1545.4 281.3 7767.5 -234.7 -5907.5Tải trọng Ngời -747.8 136.1 3758.5 -113.6 -2858.5

Trang 4

- Bảng tổng hợp nội lực tại mặt cắt III-III (mặt cắt tại gối)

Ttải trọng làn -1545.4 281.3 7767.5 -234.7 -5907.5Tải trọng Ngời -747.8 136.1 3758.5 -113.6 -2858.5- Bảng tổng hợp nội lực tại mặt cắt IV-IV (mặt cắt neo dây)

Ttải trọng làn -1545.4 281.3 4869.8 -234.7 -3490.4Tải trọng Ngời -747.8 136.1 2356.3 -113.6 -1688.9Trong đó :

+) Vtc : Lực nén tiêu chuẩn tại các mặt cắt

+) HxTC + : Lực cắt tiêu chuẩn tại các mặt cắt , có chiều hớng ra sông.+) MyTC + : Mômen tiêu chuẩn tại các mặt cắt , có chiều hớng ra sông.+) HxTC - : Lực cắt tiêu chuẩn tại các mặt cắt , có chiều hớng về phía đờng.+) MyTC - : Mômen tiêu chuẩn tại các mặt cắt , chiều hớng về phía đờng.II.3 – Xác định các tải trọng ngang tác dụng lên tháp

II.3.1 – Tính tải trọng do lực hãm xe

- Lực hãm xe đợc lấy bằng 25% trọng lợng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế trên

tất cả các làn xe chạy cùng một chiều.

- Lực hãm xe đặt theo phơng dọc cầu , điểm đặt cách mặt đờng xe chạy 1,8 m.

= Ptruc

Trang 5

- Bảng tính toán lực hãm xe và mômen với các mặt cắt :

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Giá trị lực hãm tác dụng lên mố BR 121.875 KNCánh tay đòn với mặt cắt I -I e1y 18.33 mCánh tay đòn với mặt cắt II -II e2y 14.33 mCánh tay đòn với mặt cắt III -III e3y 0 mCánh tay đòn với mặt cắt IV -IV e4y 0 m

II.3.2 – Tính tải trọng do lực ma sát gối cầu

- Lực ma sát gối cầu phải đợc xác định trên cơ sở của giá trị cực đại của hệ số ma sát giữa các mặt trợt Lực ma sát FR đợc xác định theo công thức sau :

FR = fmax N Trong đó :

+) fmax : là hệ số ma sát giữa bê tông với gối neo : fmax = 0,3.+) N: 1/2 Tổng áp lực lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải trên KCN - Nội lực tại các mặt cắt do lực ma sát gối cầu :

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vịHệ số ma sát gối với bê tông fmax 0.05

áp lực do KCN truyền xuống tháp PKCN 7264.33 KN

Cánh tay đòn với mặt cắt I -I e1y 14.30 mCánh tay đòn với mặt cắt II -II e2y 10.30 mCánh tay đòn với mặt cắt III -III e3y 0.00 mCánh tay đòn với mặt cắt IV -IV e4y 0.00 m

II.3.3 – Tính tải trọng do áp lực gió tác dụng lên tháp

II.3.3.1 Tính áp lực gió ngang –

- Tải trọng gió ngang phải đợc lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt trọng tâm tại trọng tâm của các phần diện tích chắn gió

Công thức tính áp lực gió ngang :

Trang 6

Trong đó :

+) V : Tốc độ gió thiết kế V = VB.S

+) VB : Tốc độ gió cơ bản trong 3 giây với chu kì xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu đang nghiên cứu xây dựng

Ta giả thiết công trình đợc xây dựng tại khu vực I (tra bảng) ta có :VB = 38 m/s

+) Tốc độ gió xét thêm : VTC = 25 m/s

+) S : Hệ số điều chỉnh áp lực gió : S = 0,81 +) At : Diện tích cấu kiện chắn gió ngang +) Cd : Hệ số cản gió phụ thuộc vào tỷ số b/d

+) b : Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can : b = 16 m+) d : Chiều cao KCPT bao gồm cả lan can đặc nếu có : d = 2,83 m

=> Tỉ số b / d = 2,83 / 16 = 0,177 => Tra bảng ta có : Cd = 1,2- Ta phải tính áp lực gió ngang tác dụng lên mố và lên KCN.

- Bảng tính toán áp lực gió ngang tác dụng lên tháp cầu :Mặt

cắt VùngVBm/s

PD V tk

PD V = 25

Mx Vtk

Mx V=25I-I I 38 30.78 25 148.4 101.2 66.8 28.5 2886.6 1904.3II-II I 38 30.78 25 148.4 101.2 66.8 26.5 2684.3 1770.8III-III I 38 30.78 25 114.1 77.8 51.3 21.4 1663.7 1097.6IV-IV I 38 30.78 25 51.3 35.0 23.1 10.3 358.3 236.4- Bảng tính toán áp lực gió ngang tác dụng lên KCN :

Mặt

cắt Vùng m/sVB Vtkm/s Vtcm/s m2At V tkPD V = 25PD exm Mx Vtk V=25Mx I-I I 38 30.78 25 288.1 98.3 64.8 15.6 1534.2 1012.1II-II I 38 30.78 25 288.1 98.3 64.8 11.6 1141.2 752.9III-III I 38 30.78 25 288.1 98.3 64.8 0.0 0.0 0.0

II.3.3.2 Tính áp lực gió dọc –- Công thức tính áp lực gió dọc cầu

- Bảng tính toán áp lực gió dọc tác dụng lên tháp cầu :

P =0,0006 2 ≥1,8.

Trang 7

cắt Vùng m/sVB Vtkm/s Vtcm/s m2At V tkPD V = 25PD eym My Vtk V=25MyI-I I 38 30.78 25 106.1 72.4 47.7 28.5 2064.5 1361.9II-II I 38 30.78 25 106.1 72.4 47.7 26.5 1919.7 1266.4III-III I 38 30.78 25 85.5 58.3 38.5 21.4 1246.6 822.4IV-IV I 38 30.78 25 41.0 28.0 18.5 10.3 286.7 189.1- Ta bỏ qua áp lực gió tác dụng lên KCN theo phơng dọc cầu.

II.3.3.4 Tính áp lực gió thẳng đứng P– V

- áp lực gió thẳng đứng đợc đặt vào trọng tâm của tiết diện thích hợp.

- Công thức tính áp lực gió thẳng đứng : Trong đó :

+) V : Tốc độ gió thiết kế ứng với vùng xây dựng công trình.+) AV : Diện tích bề mặt chắn gió

- Do áp lực gió tác dụng thẳng đứng lên bề mặt mố là không đáng kể do đó ở đây ta chỉ tính áp lực gió tác dụng thẳng đứng lên KCN và truyền xuống mố

- Bảng tính toán áp lực gió thẳng đứng tác dụng lên KCN :

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Diện tích KCN chịu áp lực gió Av 2216 m2áp lực gió thẳng đứng với Vtk Pv 472.38 KNáp lực gió thẳng đứng với V=25m/s Pv 311.63 KN

Cánh tay đòn với mặt cắt II -II e2y 0 mCánh tay đòn với mặt cắt III -III e3y 0 mCánh tay đòn với mặt cắt IV -IV e4y 0 m

II.3.3.5 Tính áp lực gió tác dụng lên xe cộ : WL–

- áp lực gió tác dụng lên xe cộ chỉ đợc xét đến trong tổ hợp tải trọng theo TTGH ờng độ III

c áp lực gió tác dụng lên xe cộ đợc lấy bằng 1,5 KN/m , tác dụng theo hớng nằm ngang , ngang với tim dọc của kết cấu và đặt cách mặt đờng 1,8 m.

- áp lực gió tác dụng lên xe cộ đợc lấy bằng 0,75 Kn/m , tác dụng theo hớng nằm ngang , dọc với tim dọc của kết cấu và đặt cách mặt đờng 1,8 m.

- Kích thớc của xe thiết kế đợc giả định lấy nh sau :

P =0.00045.2.

Trang 8

+) Chiều dài xe : L = 14,5 m+) Chiều cao xe : hxe = 2,5 m+) Bề rộng xe : bxe = 2,0 m.

- Bảng tính toán áp lực gió tác dụng lên xe cộ :Mặt

cắt KN/m2qgd KN/m2qgn h xem L xem WLdKN eym KN.mMy WLnKN exm KN.mMxI-I 0.75 1.50 2.50 14.50 3.75 18.33 68.74 54.38 18.33 996.69II-II 0.75 1.50 2.50 14.50 3.75 14.33 53.74 54.38 14.33 779.19III-III 0.75 1.50 2.50 14.50 3.75 0.00 0.00 54.38 0.00 0.00IV-IV 0.75 1.50 2.50 14.50 3.75 0.00 0.00 54.38 0.00 0.00

II.3.3.6 Tính áp lực gió tác dụng lên hệ dây văng : P– dv

- Theo quy định của quy trình thì đối vơi KCPT kiểu dàn thì áp lực gió sẽ đợc tính riêng cho từng bộ phận riêng rẽ , cho cả nơi hứng gió và nơi khuất gió , không xét phân bao bọc Nh vậy đối với kết cấu Cầu Dây văng thì áp lực gió tác dụng lên KCPT đợc tính cho phần diện tích của các dây văng.

- áp lực gió tác dụng lên hệ dây văng chỉ tính theo phơng ngang cầu , còn theo ơng dọc cầu thì ta không xét đến

ph Diện tích chắn gió của hệ dây văng đợc tính theo công thức :

+) dong : là đờng kính ống bọc cáp dây văng , lấy dong = 0,5 m

- áp lực gió tác dụng lên hệ dây văng đợc chia làm 2 phần bằng nhau : một phần truyền lên tháp tại vị trí đầu trên của các dây văng , phần còn lại đợc truyền lên KCN tại vị trí đầu dới của các dây văng.

Bảng tính áp lực gió lên hệ dây văng theo phơng ngang cầu :

áp lực gió lên hệ dâyTruyền lên ThápTruyền lên KCN

d ong

m m2At Pdv V tk V=25Pdv exm VtkMx V=25Mx exm Mx Vtk V=25MxI-I 0.5 668.6 456.08 300.88 46.80 10672.34 7040.48 15.62 3560.87 2349.08

Trang 9

II-II 0.5 668.6 456.08 300.88 42.80 9760.17 6438.73 11.62 2648.70 1747.33III-III 0.5 668.6 456.08 300.88 32.50 7411.35 4889.22 0.00 0.00 0.00IV-IV 0.5 668.6 456.08 300.88 10.25 2337.42 1541.99 0.00 0.00 0.00

II.3.4 – Tính tải trọng do áp lực nớc tác dụng lên tháp

- Khi tính toán áp lực nớc tác dụng lên tháp cầu thì ta coi nh chỉ tính với mặt cắt đáy bệ tháp , còn các mặt cắt khác do ở cao độ cao hơn mực nớc nên áp lực nớc là không đáng kể do đó ta có thể bỏ qua

- Số liệu tính toán áp lực nớc :

+) Mực nớc cao nhất : MNCN = 1,65 m+) Mực nớc thấp nhất : MNTN = -1,10 m+) Cao độ đáy móng : CĐĐM = -5,60 m+) Cao độ đỉnh móng : CĐĐM = -1,60 m+) Chiều cao ngập nớc lớn nhất : hmax = 7,25 m+) Chiều cao ngập nớc nhỏ nhất : hmin = 4,50 m- Tác dụng theo phơng thẳng đứng (áp lực đẩy nổi )

+) Vn : Thể tích kết cấu ngập trong nớc.- Tính áp lực dòng chảy theo phơng dọc cầu :

Trong đó :

+) Ad : Diện tích cản dòng chảy theo phơng dọc cầu.+) WAd : áp lực dòng chảy theo phơng dọc cầu.+) V : Tốc độ dòng chảy thiết kế : , lấy V = 3 m/s

+) CD ; Hệ số cản dòng chảy theo phơng dọc cầu , CD phụ thuộc vào cấu tạo đầu trụ , với loại đầu trụ đa giác , tra bảng ta có CD = 1,40

- Tính áp lực dòng chảy theo phơng ngang cầu :Trong đó :

+) An : Diện tích cản dòng chảy theo phơng ngang cầu.+) WAn : áp lực dòng chảy theo phơng ngang cầu.+) V : Tốc độ dòng chảy thiết kế : , lấy V = 3 m/s

WA =5,14.10−4 2.

Trang 10

+) CL ; Hệ số cản dòng chảy theo phơng ngang cầu , CL phụ thuộc vào hớng của dòng chảy so với phơng ngang cầu , giả thiết hớng của dòng chảy so với phơng ngang cầu là θ = 90O , tra bảng ta có : CL = 1,00.

- Bảng tính toán áp lực nớc đối với mặt cắt I-I (mặt cắt đáy bệ )áp lực CD CL h maxm

h minm

W maxT

e m

W minT

MmaxT.mDọc cầu 1.40 1.00 7.25 4.50 1972.06 2.42 4765.82122.40 1.50 183.61Ngang cầu 1.40 1.00 7.25 4.50 1972.06 2.42 4765.82 34.97 1.50 52.46Đẩy nổi 1.40 1.00 7.25 4.50 1972.06 0.00 0.00 -2016 0.00 0.00II.4 – Tổng hợp nội lực tại các mặt cắt kiểm toán.

II.4.1 – hệ số tải trọng theo các TTGH cờng độ

1 - Bảng hệ số tải trọng theo các trọng thái giới hạn : (Bảng 3.4.1.1)

Tổ hợptải trọng

Trạng thái GHDCDDDWEHEVES

WA WS WL FR

Cờng độ I γn 1.75 1.00 0.00 0.00 1.00 0.5/1.2 γTG γSECờng độ II γn 0.00 1.00 1.40 0.00 1.00 0.5/1.2 γTG γSECờng độ III γn 1.35 1.00 0.40 1.00 1.00 0.5/1.2 γTG γSEĐặc biệt γn 0.50 1.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00Sử dụng 1.00 1.00 1.00 0.30 1.00 1.00 1/1.20 γTG γSEMỏi chỉ có LL

, IM và CE 0 0.75 1.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00

2 - Bảng các hệ số tải trọng cho tĩnh tải : (Bảng 3.4.1.2)

Loại tải trọng Kí hiệu Hệ số tải trọng

Trang 11

giới hạn

Hx KN

V KN

My KN.m

Hy KN

MxKN.mCờng độ I 122402 9061.5 152063.9 108743 -7600.0 -104056.6 3568.5 8623.9Cờng độ II 106162 5240.4 53936.3 92146 -4313.3 -21130.6 5404.0 60855Cờng độ III 118991 8209.7 130610.3 104975 -6940.8 -83699.5 4324.1 25160Sử dụng 87646 6011.1 64430.1 87646 -5198.4 -37927.1 3936.7 18001

2 – Nội lực mặt cắt II-II (mặt cắt chân tháp)Trạng thái

giới hạn

KN KNHx KN.mMy KNV KNHx KN.mMy Hy KN KN.mMxCờng độ I 33696 2814.2 70871 26688 -2129.2 -45326 0 41392Cờng độ II 26405 835.96 21001 19397 -372.39 -4597.8 917.75 64120Cờng độ III 32820 2361.7 59418 25812 -1727.3 -35963 377.79 48203Sử dụng 22847 1221.3 25919 22847 -814.97 -12668 184.11 37106

3 – Nội lực mặt cắt tại mặt cắt III –III (mặt cắt tại gối)Trạng thái

giới hạn

KN KNHx KN.mMy KNV KNHx KN.mMy Hy KN KN.mMxCờng độ I 31628 2183.8 41011 31628 -1500 -22382 0 17116Cờng độ II 22617 452.5 12497 22617 9.872 -857.19 747.49 40197Cờng độ III 29569 1784.8 34424 29569 -1151.6 -17392 291.33 26356Sử dụng 20252 729.04 12911 20252 -323.98 -3794.6 105.67 169564 – Nội lực mặt cắt mặt cắt IV – IV (mặt cắt neo dây)

Trạng thái giới hạn

KN KNHx KN.mMy KNV KNHx KN.mMy Hy KN KN.mMxCờng độ I 28874 1462 19105 28874 -1709.9 -17341 0 0Cờng độ II 20127 -110.85 2200 20127 -357.15 -1722.9 368.2 3774.1Cờng độ III 26875 1100.9 15225 26875 -1399.2 -13755 219.84 2253.3Sử dụng 18179 195.06 4707.1 18179 -724.15 -5473.8 52.05 533.51

Trang 12

III – Tính toán và bố trí cốt thép cho các mặt cắtIII.1 – Nguyên tắc Tính và bố trí cốt thép

III.1.1 Nguyên tắc chung–

- Theo phơng dọc cầu cốt thép tại các mặt cắt đợc tính toán và bố trí đảm bảo khả năng chịu lực theo cả 2 tổ hợp theo TTGH cờng độ I là

+) Tổ hợp Ia bất lợi ra phía sông +) Tổ hợp Ib bất lợi về phía đờng

- Theo phơng ngang cầu thì cốt thép đợc bố trí để đảm bảo khả năng chịu lực với một tổ hợp tải trọng ngang cầu.

III.1.2 Công thức kiểm tra điều kiện làm việc của mặt cắt –

- Do các mặt cắt chịu nén uốn đồng thời theo 2 phơng do đó trớc khi tính toán và bố trí cốt thép thì ta phải kiểm tra điều kiện làm việc của mặt cắt để áp dụng các đúng các công thức kiểm toán.

+) Nếu lực nén dọc trục Pu > 0,1.ϕ.fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức :

Với : PO = 0,85.fc.(Ag-Ast) + Asr.fy

+) Nếu lực nén dọc trục Pu < 0,1.ϕ.fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức :

Trong đó :

+) ϕ : Hệ số sức kháng với cấu kiện chịu nén dọc trục , ϕ = 0,75+) Pu : Lực nén tính toán trong mặt cắt dầm chủ

+) Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt

+) Mux : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng x+) Muy : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phơng y+) Mrx : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng x+) Mry : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phơng y

+) Prx : Sức kháng nén tính toán theo phơng x (khi chỉ xét độ lệch tâm ey)+) Pry : Sức kháng nén tính toán theo phơng y (khi chỉ xét độ lệch tâm ex)+) Prxy : Sức kháng nén tính toán theo 2 phơng

III.1.3 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen uốn –

Trang 13

- Cốt thép tại các mặt cắt đợc bố trí theo cấu tạo sau đó kiểm tra khả năng chịu lực của mặt cắt Nếu không đạt thì ta phải bố trí lại cốt thép

- Xác định chiều cao vùng chịu nén theo công thức của mặt cắt chữ nhật ta có :

- Tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt theo công thức của mặt cắt chữ nhật

+) Kiểm tra hàm lợng thép :

Trong đó :

+) fc : Cờng độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày ,

fc = 30 Mpa = 3 KN/cm2 ứng với bê tông mác M300.+) fy : Giới hạn bền của thép : fy = 420 Mpa = 42 KN/cm2

+) pmin : hàm lợng cốt thép chịu kéo bố trí

gSAAp á

+) ϕ : Hệ số sức kháng cắt đợc xác định theo bảng 5.5.2.2-1,

ϕ = 0.9 (với kết cấu BTCT thông thờng)

+) Vn : Sức kháng cắt danh định đợc xác định theo điều 5.8.3.2.

Với:

Trang 14

+) ' v vc

ααθ +=

pA f sinV

+) Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly S (mm2).

+) VP : Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu trên hớng lực cắt tác dụng, là ơng nếu ngợc chiều lực cắt (N) Với kết cấu BTCT thờng VP = 0

d-III.1.5 Kiểm toán khả năng chống nứt của mặt cắt.–

- Sử dụng tải trọng đợc tổ hợp theo TTGH sử dụng , tức là tải trọng tiêu chuẩn +) Tĩnh tải không xét hệ số tải trọng.

+) Hoạt tải không xét hệ số tải trọng , hệ số xung kích.

- Điều kiện kiểm toán : Các cấu kiện đợc thiết kế sao cho ứng suất kéo trong cốt thép chịu kéo ở TTGH sử dụng fsa phải thoả mãn :

Trong đó :

+) dC : Chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến tâm của thanh thép hay sợi thép đặt gần mép bê tông nhất Mục đích là nhằm đảm bảo chiều dày thực của lớn bê tông bảo vệ dc < 5 cm.

+) Abt : Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và đợc bảo bởi các mặt ngang và các đờng thẳng song song với trục TTH

csa

Trang 15

Và =>

Với : +) Nthanh : là số thanh thép thờng chịu kéo trong phạm vi Abt.

+) Z : là thông số bề rộng vết nứt (N/mm) Z đợc xác định nh sau :

1-Với điều kiện môi trờng thông thờng Z ≤30000 N/mm = 300 KN/cm 2- Với điều kiện môi trờng khắc nghiệt Z ≤23000 N/mm = 230 KN/cm 3 -Với kết cấu vùi dới đất Z ≤17500 N/mm = 175 KN/cm

Giả sử ta thiết kế cho kết cấu dầm chủ trong điều kiện môi trờng bình thờng khi đó ta lấy thông số bề rộng vết nứt : Z = 25000 N/mm = 250 KN/cm

- ứng suất trong cốt thép chịu kéo đợc tính theo công thức :

+) n : Tỉ số giữa mô đun đàn hồi của thép với môđun đàn hồi của bê tông

III.2 – Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt I – I (Mặt cắt đáy móng)

- Đối với mặt cắt đáy móng khi tính toán theo TTGH cờng độ I với 2 tổ hợp tải trọng bất lợi Ia và Ib thì sẽ có một tổ hợp tải trọng bất lợi hơn do đó ta sẽ tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt cho tổ hợp này sau đó cốt thép chịu tổ hợp thứ 2 sẽ đợc bố trí giống nh cốt thép chịu tổ hợp tải trọng lớn hơn.

- Theo tính toán ta thấy tổ hợp tải trọng Ia lớn hơn tổ hợp Ib do đó ta tính toán và bố trí cốt thép theo tổ hợp này.

III.2.1 – Xác định công thức kiểm toán mặt cắt

- Đặc trng hình học của mặt cắt :

+) Chiều cao mặt cắt : h = 12000 cm+) Bề rộng mặt cắt : b = 38000 cm

Trang 16

+) DiÖn tÝch nguyªn cña mÆt c¾t : Ag = 4,56 106 cm2

- Néi lùc tÝnh to¸n t¹i mÆt c¾t I – I+) Pu = 122402 KN

+) Mux = 8623,87 KN.m+) Muy = 152063,9 KN.m

- Gi¸ trÞ so s¸nh : 0,1.ϕ.fc.Ag = 0,1 0,75 4*4,56.106 = 1368000 KN- So s¸nh ta cã :

Pu = 122402 KN < 1368000 KN =>KiÓm to¸n theo ®iÒu kiÖn chÞu uèn 2 ph¬ng - C«ng thøc kiÓm to¸n :

III.2.2 – Bè trÝ cèt thÐp theo ph¬ng däc cÇu

1 Bè trÝ cèt thÐp chÞu m«men uèn : Muy–KÝ

> 1=> §¹t- KiÓm tra hµm lîng cèt thÐp tèi thiÓu :

n thanh

VryKN0 0.00 90 2 45 2985149 0.00 2462400 2462400 2216160

Trang 17

Kết luận : Nh vậy ta thấy với tiết diện bê tông của mặt cắt cũng đã đảm bảo khả năng

chịu lực cắt nhng ta vẫn bố trí cốt thép đai theo cấu tạo

3 Kiểm toán khả năng chông nứt của mặt cắt–Kí

My tcKN.m

cm Es/Ec

n thanh

Giá trị 64430 200 16.4 1183.6 6.35 300 1847.26 0.0004 0.070 0.977dc

cm cm2Abt cm2A

m2 6

.4 124640 415.47 25.20 14.44 3.02

- Kiểm tra ứng suất sử dụng trong cốt thép chịu kéo :

Ta có fsa = 14,44 KN/cm2 < 0,6.fy = 25,2 KN/cm2 => Đạt- Kiểm tra ứng suất trong cốt thép chịu kéo :

Ta có fs = 3,02 KN/cm2 < fsa = 14,44 KN/cm2 => Đạt- Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu chống nứt.

III.2.3 – Bố trí cốt thép theo phơng ngang cầu

1 Bố trí cốt thép chịu mômen uốn : Mux–Kí

- Kiểm tra cờng độ mặt cắt :

> 1,33 => Đạt- Kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu :

Trang 18

Giá trị 3568.5 1200 2736 1343317 984960 30 16 0.123 0 0.00n

VrxKN0 0.00 90 2 45 2985149 0.00 2462400 2462400 2216160

Kết luận: Nh vậy ta thấy với tiết diện bê tông của mặt cắt cũng đã đảm bảo khả năng

3 Kiểm toán khả năng chống nứt của mặt cắt–Kí

Mx tcKN.m

m cmats cmds Es/Ecn

thanh cm2As ρ

Giá trị 18001 200 16.9 3783.1 5.71 100 615.75 0.0001 0.039 0.99dc

cm cm2Abt cm2A

Ta có fs = 0,78 KN/cm2 < fsa = 14,55 KN/cm2 => Đạt

- Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu chống nứt.

III.2.4 – Kiểm toán mặt cắt theo điều kiện chịu uốn 2 phơng.

- Mômen uốn tính toán theo trục Oy : Muy = 152063,9 KN.m - Mômen uốn tính toán theo trục Ox : Mux = 8623,87 KN.m- Mômen kháng uốn tính toán theo trục Oy : Mry = 823671 KN.m- Mômen kháng uốn tính toán theo trục Ox : Mrx = 879551 KN.m- Tỉ số kiểm tra :

MMM

Trang 19

III.3 – Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt II – II (Mặt cắt chân tháp)

+) Diện tích nguyên của mặt cắt : Ag = 70000 cm2

- Nội lực tính toán tại mặt cắt I I– II+) Pu = 33696 KN

+) Mux = 41392 KN.m+) Muy = 70871 KN.m

- Giá trị so sánh : 0,1.ϕ.fc.Ag = 0,1 0,75 4 70000 = 21000 KN- So sánh ta có :

Pu = 33696 KN > 21000 KN => Kiểm toán theo điều kiện chịu nén lệch tâm :- Công thức kiểm toán :

III.3.2 – Bố trí cốt thép chịu uốn theo phơng dọc cầu

1 Bố trí cốt thép chịu mômen uốn : Muy–Kí

n thanh

Ascm2Giá trị 70871 350 200 70000 32 8 20 48.9 301.1 1286.80

Trang 20

hiệu KN.mMy tcKN/cmZ cmats cmds Es/Ec n thanh cm2As ρ k jGiá trị 25919 200 48.9 301.1 5.71 160 1286.8 0.021 0.387 0.87

6.4 19560 122.25 25.2021.707.68

- Kiểm tra ứng suất sử dụng trong cốt thép chịu kéo :

Ta có fsa = 21,7 KN/cm2 < 0,6.fy = 25,2 KN/cm2 => Đạt- Kiểm tra ứng suất trong cốt thép chịu kéo :

III.3.3 – Bố trí cốt thép chịu uốn theo phơng ngang cầu

- Kiểm tra cờng độ mặt cắt :Ta có : 1,632

Pmin = 0,016 > 0,03 fc/ fy = 0,002 => Đạt

- Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu lực2 Kiểm toán khả năng chịu cắt của tiết diện –

Kí hiệu

Trang 21

hiệu KN.mMx tc KN/cmZ cmats cm Es/Ecds thanhn cm2As ρ k jGiá trị 37106 200 21.4 178.6 5.71 140 1125.95 0.018 0.362 0.88

Ta có fs = 20,99 KN/cm2 < fsa =22,69 KN/cm2 => Đạt

III.3.4 – Kiểm toán cờng độ mặt cắt theo điều kiện chịu nén lệch tâm

- Lực nén tính toán : Pu = 33696 KN

- Sức kháng dọc trục tính toán theo trục Oy : Pry = 172602 KN- Sức kháng dọc trục tính toán theo trục Ox : Prx = 168877 KN- Sức kháng dọc trục : PO = 0,85.fc.(Ag-Ast) + Asr.fy = 331132 KN- Sức kháng dọc trục theo 2 phơng :

=> Prxy = 1/ 7,69.10-6 = 130064 KN > 33696 KN => Đạt- Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu nén lệch tâm.

- Cốt thép đợc bố trí trên mặt cắt nh sau :

32@100

Trang 22

III.4 – Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt III – III (Mặt cắt tại gối)

+) Diện tích nguyên của mặt cắt : Ag = 63000 cm2

- Nội lực tính toán tại mặt cắt III – III+) Pu = 31628 KN

+) Mux = 17116 KN.m+) Muy = 41011 KN.m

- Giá trị so sánh : 0,1.ϕ.fc.Ag = 0,1 0,75 4 63000 = 18900 KN- So sánh ta có :

Pu = 31628 KN > 18900 KN => Kiểm toán theo điều kiện chịu nén lệch tâm :- Công thức kiểm toán :

III.4.2 – Bố trí cốt thép chịu uốn theo phơng dọc cầu

1 Bố trí cốt thép chịu mômen uốn : Muy–Kí

Pmin = 0,013 > 0,03 fc/ fy = 0,002 => Đạt

- Kết luận : Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu lực2 Kiểm toán khả năng chịu cắt của tiết diện –

Kí hiệu

n nhánh

Ascm2Giá trị 2184 200 227 21430 18144 30 16 0.024 0 0.00

Trang 23

n thanh

VryKN0 0.00 90 2 45 47622 0.00 45360 45360 40824

hiệu KN.mMy tc KN/cmZ cmats cmds Es/Ec thanhn cm2As ρ k jGiá trị 12911 200 26.4 288.6 5.71 100 804.25 0.0139 0.3273 0.89

III.4.3 – Bố trí cốt thép chịu uốn theo phơng ngang cầu

cm c/ds MnxKN.m

KN P min 0.03..fc/fyGiá trị 29.331 36.66 0.195 54472 49025 2.864 194457 145843 0.012 0.003

- Kiểm tra cờng độ mặt cắt :

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	1,74 MB