1. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM.

✍ XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MẶT CẮT DẦM 1.1 Chiều dài dầm (L) chiều dài nhịp tính tốn (l): L = l + (0, ÷ 0, 6)=16+0,5=16,5 m 1.2 Chiều cao dầm h: Chiều cao dầm chọn theo điều kiện cường độ điều kiện độ võng Chiều cao chọn sơ theo công thức sau: Đối với cầu dầm giản đơn bêtơng cốt thép thường chiều cao dầm khơng nhỏ 0,07l Sau ta chọn h chẵn đến 5cm - Chiều cao dầm chọn không thay đổi suốt chiều dài nhịp Nên chọn: h = 80 ÷150cm - Giả sử, chọn chiều cao dầm: 1.3 Bề rộng sườn dầm (bw): h = 100cm - Tại mặt cắt gối dầm, chiều rộng sườn dầm định theo tính tốn ứng suất kéo chủ, nhiên ta chọn bề rộng sườn dầm không đổi suốt chiều dài dầm (l ≤ 20m) Đối với dầm giản đơn nhịp nhỏ , chọn bề rộng sườn dầm: bw = 20 ÷ 30cm - Giả sử, chọn bề rộng sườn dầm: bw = 20cm 1.4 Chiều dày cánh (hf): - Chiều dầy cánh chọn phụ thuộc vào điều kiện chịu lực cục vị trí xe tham gia chịu lực tổng thể với phận khác, cầu khơng có dầm ngang cánh nên chọn dầy Đối với dầm đúc chỗ chiều dầy cánh không nhỏ 1/20 lần khoảng cách trống đường gờ, nách dầm sườn dầm dầm đúc sẵn khơng nhỏ bf + 300 ≥ 165m b hf = 50mm Theo 22TCN-272-05 ( f : Khoảng cách trung bình m 30 hai tim dầm) = 18cm - Giả sử chọn chiều dày cánh: hf 1.5 Chiều rộng cánh (b): Bề rộng cánh hữu hiệu dầm bên không lấy lớn trị số nhỏ ba trị số sau: với l chiều dài nhịp hữu hiệu - (12h f + bw )=12×18+20=236m Khoảng cách tim hai dầm -1- Bề rộng cánh tính tốn dầm biên lấy 1/2 bề rộng hữu hiệu dầm kề bên, cộng thêm trị số nhỏ của: l=2m - (6h f + 0, 5bw )=6×18+0,5×20=118m - Chiều dài phần cánh hẫng Khi tính bề rộng cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hiệu lấy độ tính toán nhịp giản đơn khoảng cách điểm thay đổi mômen uốn (điểm uốn biểu đồ mômen) tải trọng thường xuyên nhịp liên tục, thích hợp mơmen âm dương Ở đây, giả sử lấy: b = 160cm 1.6 Chọn kích thước bầu dầm (b1,h1): Kích thước phần bầu dầm phải vào việc bố trí cốt thép chủ mặt cắt dầm để định ( số lượng thanh, khoảng cách thanh) Tuy nhiên chọn sơ ban đầu ta chưa biết cốt thép chủ nên phải tham khảo đồ án điển hình nên đảm bảo kích thước cho bề rộng bầu phải bố trí tối thiểu cột cốt thép chiều cao bầu phải bố trí tối thiểu hàng cốt thép Có thể chọn: b = 30 ÷ 45cm - Bề rộng bầu dầm: - Chiều cao bầu dẩm (h1): Đối với dầm đúc chỗ chiều cao phần bầu dầm không nhỏ 140cm 1/16 khoảng cách trống đường gờ khoảng cách dầm ngang Đối với dầm đúc sẵn chiều cao phần bầu dầm khơng nhỏ 125 mm Có thể chọn: h1 = 20 ÷ 30cm Tiếp giáp sườn dầm bầu dầm, thường cấu tạo vát 1:1 b = 33cm; h1 = 19cm Giả sử chọn: 1.7 Tính sơ trọng lượng thân dầm 1(m) dài: - Diện tích mặt cắt ngang dầm, (hình 2): - Trọng lượng thân dầm mét dài là: DC = γ c Ac = 25×0,490925 ≈ 12,3(kN / m) Ở lấy trọng lượng thể tích bê tơng : 1.8 Quy đổi tiết diện tính tốn: γ = 25kN / m c b b hf m íi hf S1 bw bw h S2 h1 h1 m íi b1 b1 Tiết diện cầu Tiết diện quy đổi Hình Quy đổi tiết diện Chiều dày cánh mới: 2S1 h fmíi = h +b−b f w Chiều dày bầu dầm mới: h1míi = h + 2S b − bw S1 , S diện tích tam giác chỗ vát (như hình 1) Thay số, ta có: - Chiều dày cánh quy đổi: × 50 = 18 + = 18,71 (cm) h mo i f f 160 − 20 -Chiều cao bầu dầm mới: × 21,125 moi h1 = 19 + 33 − 20 = 22, 25(cm) Hình Tiết diện sơ h 186.7 1700 222.5 1250 200 330 Hình Tiết diện tính tốn XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 2.1 Xác định mơ men 2.1.1 Vẽ đường ảnh hưởng mômen tiết diện: - Giả sử chiều dài nhịp tính tốn : l = 16m - Chia dầm thành 10 đoạn tương ứng với mặt cắt đánh số từ đến 10, đoạn dầm dài 1,8m - Đường ảnh hưởng mômen tiết diện: 10 1.9m 19 m 1.44 D.a.h M 2.56 D.a.h M yt 3.36 D.a.h M 3.84 D.a.h M 4.00 D.a.h M Hình Đường ảnh hưởng mơ men 2.1.2 Tính tốn: Để tính mơ men mặt cắt đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi lên đường ảnh hưởng mơ men mặt cắt Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng rải tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng tập trung a- Đối với TTGH cường độ, mô men M mặt cắt thứ (i) dầm xác định theo cơng thức sau: M i,cd = η [(1, 25.DC +1, 5.DW +1, 75.mg M PLL )ωM +1, 75.k.mg M (1+ IM )∑ LLi,M yi,M ] b- Đối với TTGH sử dụng, mô men M mặt cắt thứ (i): M i,sd = η [(1, 0.DC +1, 0.DW +1, 0.mg M PLL )ωM +1, 0.k.mg M (1+ IM )∑ LLi,M yi,M ] Trong công thức trên: PLL : Tải trọng rải (9,3kN/m) LLi, : Tải trọng tập trung bánh xe hoạt tải thiết kế ứng với ĐAH mô men mặt cắt i M mgM : Hệ số phân bố ngang tính cho mơmen (đã tính hệ số xe m) (1+IM) : Hệ số xung kích ωM : Diện tích ĐAH mơ men mặt cắt thứ i, tương ứng tải trọng rải k : Hệ số cấp đường Ở đây, k = yi, : Tung độ ĐAH mô men tương ứng tải trọng bánh xe xét (tim bánh xe) M Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH mô men mặt cắt 5: 110kN 110kN TandemLoad 1,2m 145kN 4,3m 145kN 35kN 4,3m TruckLoad LaneLoad DW DC 4.5 y1 y5 y2, y4 §ah M5 y3 Hình Xếp tải lên đường ảnh hưởng mơ men Để tiện tính tốn ta lập bảng theo mẫu sau: Bảng 1-Giá trị mômen M Mặt xi cắt (m) yi,M ωM y1 y2 y3 y4 y5 (m ) truck M i,cd (kNm) truck M i,sd (kNm) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (11) 0 0 0 0 0 1.6 3.2 4.8 6.4 8.0 So sánh giá trị ghi cột (9) với cột (10), thấy hoạt tải TruckLoad gây hiệu ứng mô men lớn so với hoạt tải TandemLoad Ta lấy giá trị để thiết kế dầm Vẽ biểu đồ bao mômen cho dầm TTGH cường độ: 1.6m 7 10 16m M … … … … … … … … … … … … … … Hình Biểu đồ bao mơmem M (KNm) 2.2 Xác định lực cắt 2.2.1 Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tiết diện: 10 1.6m 16m 1+ §ah V0 0,9 - + §ah V1 0,1 0,8+ - §ah V2 0,2 0,7 + §ah V3 - 0,3 0,6 - + §ah V4 0,4 0,5 - + 0,5 Hình Đường ảnh hưởng lực cắt §ah V5 2.2.2 Tính tốn: Để tính lực cắt mặt cắt đó, ta tiến hành xếp tải bất lợi lên đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt Tính diện tính đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng rải tính tung độ đường ảnh hưởng tương ứng tải trọng tập trung a- Đối với TTGH cường độ, lực cắt V mặt cắt thứ (i) dầm xác định theo công thức sau: ] Vi,cd = η [(1, 25.DC +1, 5.DW )ωV +1, 75.mgV PLL ω1V +1, 75.k.mgV (1+ IM )∑ LLi,V yi,V b- Đối với TTGH sử dụng, lực cắt V mặt cắt thứ (i): Vi,sd = η [(1, 0.DC +1, 0.DW )ωV + +1, 0.mgV PLLω1V +1, 0.k.mgV (1+ IM )∑ LLi,V yi,V ] Chẳng hạn, xếp tải lên ĐAH lực cắt mặt cắt 0; 5: 110kN 110kN TandemLoad 1,2m 145kN 145kN 35kN 4,3m TruckLoad 4,3m LaneLoad DW DC + §ah V0 y1 y5 y4 110kN y2 y2 110kN TandemLoad 1,2m 145kN 145kN 35kN 4,3m TruckLoad 4,3m LaneLoad DW DC 0,9 0,1 + y1 y5 y4 §ah V1 y2 y3 110kN 110kN TandemLoad 1,2m 145kN 145kN 4,3m 35kN 4,3m TruckLoad LaneLoad DW DC - 0,5 + 0,5 y1 y5 y4 §ah V5 y2 y3 Hình Xếp tải lên đường ảnh hưởng lực cắt Để tiện tính tốn ta lập bảng theo mẫu sau: Bảng 2-Giá trị lực cắt V yi,V xi Mặt cắt (m) (1) (2) 0 ωV y1 y2 y3 y4 y5 (3) (4) (5) (6) (7) ω1V (m) (m) (8 ) (9) Vtruck i,cd (kN ) (10) V truck i,sd (kN ) (12) 1,6 3,2 4,8 6,4 So sánh giá trị ghi cột (10) với cột (11), thấy hoạt tải TruckLoad gây hiệu ứng lực cắt lớn so với hoạt tải TandemLoad Ta lấy giá trị để thiết kế dầm Vẽ biểu đồ bao lực cắt cho dầm TTGH cường độ: V.TÍNH TỐN CHỐNG CẮT : - Biểu thức kiểm toán:φ.Vn>Vu Vn:Sức kháng cắt danh định, lấy giá trị nhỏ của:Vn=Vc+Vs Hoặc Vn=0.25xƒ c’xbvxdv(N) Vc=0.083xβx xbvxdv Av f v d v (cot gθ + cot gα) sinα S Vs= Trong đó: +bv: Bề rộng bụng hữu hiệu, lấy bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv,vậy bv=bw=20cm +dv: Chiều cao hữu hiệu +S(mm): Cự ly cốt thép đai +β: Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo +θ: Góc nghiêng ứng suất nén chéo + β, θ:đựoc xác định cách tra đồ thị tra bảng +α: Góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc , α =900 +φ: Hệ só sức kháng cắt, với bêtông thường, φ=0.9 +Av: Di ện t ích c ốt th ép b ị c c ự ly s (mm) +Vs: Khả chịu lực cắt cốt thép(N) +Vc: Khả chịu lực cắt bêtơng(N) +Vu: Lực cắt tính tốn Bước 1:Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv a dv=max{0.9de;0.72h;d- } Ta có bảng sau: Vị trí tính de(mm) a(mm) 0.9 de de-a/2 0.72h dv(mm) 12 1200 59,7 1080 1170,15 936 1170,15 10 1203 49,7 1082,7 1178,15 936 1178,15 1206,3 39,8 1085,67 1186,4 936 1186,4 1211,7 29,8 1090,53 1196,8 936 1196,8 Bước 2:Kiểm tra điều kiện chịu lực cắt theo khả chịu lực bêtông vùng nén Xét mặt cắt cánh gối đoạn dv, xác định nội lực đường bao phương pháp nội suy Điều kiện kiểm tra lực cắt Vu mặt cắt