- Cao trình đáy cống:
3.6. TÍNH LỰC NÂNG HẠ CỬA VAN
3.6.1. Trọng lượng của van
- Cửa van làm bằng thép cao 4,47m, rộng 4m.
Bảng 3.5. Trọng lượng cửa van.
Loại thép Dạng thép Số lượng L (m) L (m) G (Kg/m) G (Kg) Dầm chính I 5 4 20 26,87 537,4 Dầm phụ Tấm 4 4,47 17,88 18,84 336,86 Dầm biên U 2 4,47 8,94 20,75 185,51 Dầm đỉnh - đáy U 2 4 8 20,75 166 Bản mặt Tấm 2 4.4,47.0,01 7850kG/m3 2807,16 Các chi tiết khác 500 Tổng G 4532.93
- Vậy trọng lượng cửa van: Gv = 4,54T
3.6.2. Chọn máy nâng cửa van và phai - Chi tiết xem phụ lục 3.6 - Chi tiết xem phụ lục 3.6
Chương 3: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cửa Van Phong Điền-Cần Thơ
-Lực hạ van:
+ Do sử dụng cần trục để nâng chuyển cửa van nên việc hạ van xuống hoàn tồn dựa vào trọng lượng cửa van, do đĩ phải tìm cột nước thích hợp đẻ hạ cửa van xuống. Gọi h là mực nước trên cống thích họp để hạ van ta cĩ lực hạ van:
Nh = G – A – T2 > 0
Trong đĩ: G: là trọng lượng cửa van, G = 4,54T
A: là lực đẩy Archimet, A = V.n = 0,22.4.h.1 = 0,88h T2: lực ma sát do các bộ phận chống thấm, T2 = 1,28T
4,54 – 1,2h – 1,28 > 0
h < 2,72m
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
CHƯƠNG 4
TÍNH TỐN CẦU CƠNG TÁC 4.1. SỐ LIỆU TÍNH TỐN
- Chiều cao thơng thuyền: Htt = 3m - Chiều cao cửa van: Hv = 4,47m - Cao trình đỉnh trụ: đtrụ = +1,47m - Chiều rộng cống: Bv = 4m
- Chọn sơ bộ bề dày trụ biên: tb = 1m - Chọnsơ bộ bề dày trụ pin: tp = 1,2m - Sức nâng: Q = 20T
- Cao trình mực nước thượng lưu max: tlmax = +0,82m - Cao trình mực nước hạ lưu max: hlmax = +0,97m - Bê tơng B20 cĩ các thơng số kỹ thuật sau:
+ Ứng suất chịu nén: Rb = 11,5MPa + Ứng suất chịu kéo: Rbt = 0,9MPa
+ Modun đàn hồi: Eb = 27.103MPa
- Thép CII (chịu lực và cấu tạo) cĩ các thơng số kỹ thuật sau:
+ Ứng suất chịu kéo - nén: Rs = Rsc = 280MPa
+ Mơdun đàn hồi: Ea = 21.103MPa
- Thép CI (thép đai)cĩ các thơng số kỹ thuật sau
+ Ứng suất chịu kéo - nén của thép đai: Rsw = 175MPa Rs = 225MPa
4.2. KÍCH THƯỚC CẦU CƠNG TÁC
- Cầu cơng tác gồm 3 nhịp: nhịp 1 và 2 ở thân cống, nhịp 3 ởnhà để phai vì độ lún của thân cống và nhà để phai khơng đều nên ta bố trí khe lún giữa cầu cơng tác ở thân cống và cầu
cơng tác nhà để phai.
4.2.1. Chiều dài nhịp
- Chọn bằng khoảng cách các tim trụ:
L = Bv + 0,5.tb + 0,5.tp = 4 + 0,5.1 + 0,5.1,2 = 5,1m
4.2.2. Bề rộng nhịp
- Chọn bằng kích thước để phai chất thành 2 lớp, 5 dãy và người đi lại trong nhà để phai. + Số phai: S = n + no
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
Trong đĩ: no: số phai vận hành, v 0 p H n h
= với hp là chiều cao phai.
0 4, 47 n 0,5 = = 8,94 n: số phai dự trữ, chọn n = 2. S = 9 + 2 = 11phai - Kích thước phai: 4,4.0,3.0,5m
- Chiều rộng phai chiếm chỗ: b1 = 11/2.0,3 = 1,8m - Chọn bề rộng hai lề người đi: b2 = 0,7m
- Vậy chiều rộng mép trong cầu cơng tác: B = b1 + 2.b2 = 1,8 + 2.0,7 = 3,2m
4.2.3. Chiều dài dầm trục và dầm cơng tác
- Chiều dài dầm trục và dầm cơng tác phần nhà để phai: Lnp = L + 2.a = 5,1 + 2.1 = 7,1m
- Chiều dài dầm trục và dầm cơng tác phần trên cống:
Lcct= 2.L + 2.a = 2.5,1 + 2.1 = 12,2m Với: a = 1m là chiều dài đoạn dầm consol
- Phần tiếp giáp giữa nhà phai và khung cầu cơng tác cĩ khe lún = 0,03m
4.2.4. Cao trình đỉnh dầm cơng tác
DCT = smax + Htt + Hdct
Trong đĩ: DCT: cao trình đỉnh dầm cơng tác
smax: cao trình mực nước sơng cao nhất
Hdct: chiều cao dầm cơng tác
DCT = +0,97 + 3 + 0,5 = +5,47m
DGT = smax + Htt = +0,97 + 3 = +3,97m
4.2.5. Cao trình đỉnh dầm cầu trục
DCTr = smax + Htt + Hdct + Hv + d + Hdt
Trong đĩ: Htt: chiều cao thơng thuyền, Htt = 3m Hv: chiều cao cửa van, Hv = 4,47m
smax: mực nước sơng max, smax = +0,97m
d: độ cao an toàn, chọn d = 0,5m
Hdct : chiều cao dầm cơng tác = 0,5m
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
DCTr=smax+Htt+Hdt+Hv+d+Hdct=+0,97+3+0,5+4,47+0,5+0,6 = +10,04m
Chọn DCTr = +10,5m
4.2.6. Cao trình sàn mái
SM = DCT + H1 + Hdđsm
Trong đĩ:SM: cao trình sàn mái
DCT: cao trình đỉnh dầm cầu trục
Hdđsm: chiều cao dầm đỡ sàn mái = 0,3m
H1: khoảng thơng thuỷ của xe cần trục, chọn H1 = 2,6m
SM = +10,5 + 2,6 + 0,3 = +13,4m
4.2.7. Xác định kích thước dầm và cột
- Chọn sơ bộcho kích thước dầm và cột cầu cơng tác:
+ Cột được chia thành 3 đoạn: trên vai cột, vai cột, dưới vai cột.
+ Phần trên vai: (300*300)mm
+ Chiều cao cột phần vai cột: (300*700)mm + Chiều cao cột phần dưới vai: (300*500)mm + Chọn kích thước dầm cầu trục: (300*600)mm + Chọn kích thước dầm cơng tác: (250*500)mm
Hình 4.1. Khung cầu cơng tác
4.3. TÍNH TỐN SÀN MÁI 4.3.1. Số liệu tính tốn
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
+Chiều rộng bản sàn: L1 = 3,7m + Chiều dài bản sàn: L2 = 5,1m + Chiều dày bản sàn: l3 = 0,1m
Hình 4.2. Sơ đồ tính tốn nội lực bản sàn - Tải trọng tác dụng lên sàn:
Tỉnh tải:
+ Vữa lĩt #50 tạo độ dốc dày trung bình 4cm: 1,1.0,04.1800 = 79,2kG/m2 + Quét 2 lớp Flinkote chống thấm dày 1,5cm: 1,1.2.0,015.1500 = 49,5kG/m2 + Sàn BTCT dày 10cm: 1,1.0,1.2500 = 275kG/m2
+ Vữa trát #75 d ày 1.5cm: 1,1.0,015.1800 = 29,7kG/m2
g = 79,2 + 49,5 + 275 + 29,7 434kG/m2
Hoạt tải:
+ Theo TCVN 2737:1995 hoạt tải tác dụng lên sàn mái: ptc = 75kG/m2 ptt = 1,3.75 = 97,5kG/m2 + Ta cĩ: 2 1 L 5,1 1, 45 2
L 3, 7 . Vậy tính tốn sàn mái theo sàn 2 phương. + Tính tốn nội lực sàn mái:
Vật liệu:
+ Bê tơng B20 cho sàn: Rb = 11,5MPa + Thép CI: Rs = 225MPa
Tính nội lực: ( Xem phụ lục 4.8 ) - Tính tốn thép sàn mái: ( Xem phụ lục 4.9) - Bố trí thép sàn mái:
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
Hình 4.3. Mặt bằng, mặt cắt bố trí thép sàn mái
4.3.2. Tính tốn nội lực và bố trí thép dầm dọc đỡ sàn mái nhà để phai
- Tải trọng tác dụng lên dầm:
- Chọn kích thước dầm dọc của sàn mái là: (300*300)mm.
+ Tải trọng sàn mái truyền vào dầm dọc cĩ dạng hình thang. Ta qui tải tương đương về
dầm: td s 1 1 q .K.q .L 2 (kG/m) Trong đĩ:K 1 2. 2 3 với 1 2 L 3, 6 0,326 2.L 2.5,1 2 3 K 1 2.0,326 0,326 0,928
qs: tổng tải phân bố điều trên sàn, qs = gtt+ ptt = 434 + 97,5 = 531,5kG/m2
td 1 q .0, 928.531, 5.3, 6 887, 8 2 kG/m + Trọng lượng bản thân dầm: qd = n.b.h. =1,1.0,3.0,3.2500 = 248kG/m + Tổng tải trọng phân bố trên dầm: qd = qtd + qd = 887,8 + 248 = 1136kG/m - Xác định nội lực:
Hình 4.4. Sơ đồ tính tốn nội lực dầm dọc sàn - Mơmen ở giữa nhịp:
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
2 2 2 n q.L 1136.5,1 M 3694 8 8 kG.m - Lực cắt tại gối: 2 q.L 1136.5,1 Q 2897 2 2 kG -Tính tốn thép cho dầm dọc sàn:
- Tương tự như tính tốn thép sàn mái, ta cĩ:
Bảng 4.5. Tính thép dầm dọc của sàn mái. Vị Trí Momen Giá trị M h a ho b am ζ As C.Thép As μ% n Φ Nhịp Mnh 369400 30 5 25 30 0,171 0,906 5,82 3 16 6,03 0,8
+ Kiểm tra điều kiện khả năng chịu cắt của Bê tơng và điều kiện Bê tơng khơng bị phá hoại
trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chín:
1 k 0 Qk .R .b.h 0 k 0 Qk .R .b.h 1 k 0 k .R .b.h 0, 6.8,8.30.253960kG > Qmax = 2897kG.
Bê tơng đủ khả năng chịu cắt, khơng phải tính cốt đai.
0 n 0
k .R .b.h 0, 35.110.30.2528875kG > Qmax = 2897kG.
Bê tơng khơng bị vở vì ứng suất nén chính.
- Do Bêtơng đã thoả điều kiện chịu cắt nên bố trí cốt đai cấu tạo Φ6a200.
- Bố trí thép đai Φ6a200 ở đoạn ¼ dầm và Φ6a250 ở đoạn giữa dầm.
- Bố trí thép cho dầm dọc sàn:
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
- Xét chiều dày lớp bảo vệ:
att = 2,5 + 2 = 2,5 + 1, 6 2 = 3,3cm < a = 5cm(Thỏa TCXDVN356-2005). - Xét độ thơng thủy: t0 = (b – 2.a – n.Φ)/(n – 1) = ( 30 – 2.2,5 – 3.1,6)/(3 – 1) = 10,1cm >5cm(Thỏa TCXDVN356-2005). - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s 0 A 4, 62 % .100 .100 0, 26% b.h 40.45 μMax = 3% (Hạn chế việc sử dụng thép) μMin = 0,1%
μMin< μ < μMax. Hàm lượng cốt thép trên thỏa điều kiện.
4.4. TÍNH TỐN SÀN CONSOL
- Sàn consol gồm cĩ 2 sàn giống nhau ta chọn sàn tầng dưới thiết kế đại diện.
4.4.1. Số liệu tính tốn Hình 4.6. Sơ đồ sàn consol dầm cơng tác Hình 4.6. Sơ đồ sàn consol dầm cơng tác - Tải trọng tác dụng: Tĩnh tải: + Vữa lĩt #50 dày 4cm: 1,1.0,04.1800 = 79,2kG/cm2 + Sàn BTCT dày 10cm: 1,1.0,1.2500 = 275kG/cm2 + Vữa trát #70 dày 1,5cm: 1,1.0,015.1800 = 29,7kG/cm2 gtt = 79,2 + 275 + 29,7 = 384kG/cm2 Hoạt tải:
+ Tải phân bố trên sàn, po = 400kG/m2
ptt = 1,2.400 = 480kG/m2
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
Vật liệu:
+ Bê tơng B20: Rb=11,5MPa + Thép CI: Rs= 225MPa
4.4.2. Thiết kế lan can
- Chọn thép thanh lan can và trụ lan can Φ40, dày 5mm. Chiều cao trụ lan can 1m, khoảng
cách giữa các trụ là 1m.
Hình 4.7. Sơ đồ bố trí lan can
- Tải trọng thẳng đứng của của lan can:
2 2 2 2 lc 1 2 t 1 1 g 3. . .(r r ).L. 3. .3,14.(0, 04 0, 035 ).1.7850 9 4 4 kG/m 4.4.3. Tính tốn nội lực và bố trí thép sàn consol - Tải trọng tác dụng: + Tải thẳng đứng: Pđ = 130 + 9 = 139kG
+ Momen do lực xơ ngang rây ra: M’= 130.1=130kG.m
+ Tải trọng phân bố trên sàn: q = (gtt + ptt).L = (384 + 480).1 = 864kG/m. - Chiều dài tính tốn:
Ltt = 1 + 0,5.0,3 = 1,2m
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
- Nội lực: 2 2 ' tt max d tt q.L 864.1, 2 M P .L M 139.1, 2 130 919 2 2 kG.m - Tính tốn cốt thép:
- Các cơng thức tính tốn thép tương tự như tính thép sàn mái.
Bảng 4.6. Tính thép sàn consol. Vị Trí Momen Giá trị M h a ho b am ζ As C.Thép As μ% Φ a Gối Mg 91900 10 1,5 8,5 100 0,111 0,941 4,01 6 200 4,52 0,53 4.5. TÍNH TỐN NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ THÉP CHO DẦM CƠNG TÁC
- Dầm cơng tác gồm cĩ 2 loại cùng tiết diện (300*500)mm:
+ Loại 1: dầm liên tục 2 nhịp cĩ 2 mút thừa, nằm phía bên thân cống.
+ Loại 2: dầm đơn cĩ 2 mút thừa, nằm phía bên nhà để phai.
4.5.1. Tính tốn thép dầm cơng tác loại 1
- Tải trọng tác dụng:
Tĩnh tải:
- Do sàn truyền vào: gs = g.L1= 384.1 = 384kG/m - Do lan can truyền vào: glc = 9kG/m
- Trọng lượng bản thân dầm: gd = n.b.h.bt = 1,1.0,3.0,5.2500 = 413kG/m
g = 384 + 9 + 413 = 806kG/m
Hoạt tải:
p = ptt.L = 480.1 = 480kG/m - Tính tốn nội lực:
- Sử dụng phần mềm Sap2000 để tính tốn nội lực cho dầm với các trường hợp đặt tải (xem
phụ lục 4.1)
- Tính tốn thép:
- Các cơng thức tính tốn thép dầm cơng tác loại 1 tương tự như tính thép dầm dọc sàn
mái.(xem phụ lục 4.10 )
+ Kiểm tra điều kiện khả năng chịu cắt của Bê tơng và điều kiện Bê tơng khơng bị phá hoại
trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:
1 k 0
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
0 k 0
Qk .R .b.h
1 k 0
k .R .b.h 0, 6.8.8.30.457128kG > Qmax = 3974kG
Bê tơng đủ khả năng chịu cắt, khơng phải tính cốt đai.
1 n 0
k .R .b.h 0,35.110.30.4551975kG > Qmax = 3974kG
Bê tơng khơng bị vỡ vì ứng suất nén chính.
- Do Bê tơng đã thoả điều kiện chịu cắt nên bố trí cốt đai cấu tạo Φ8a200.
- Bố trí thép đai Φ8a200 ở đoạn ¼ dầm và Φ8a250 ở đoạn giữa dầm.
- Bố trí thép:
Hình 4.18. Bố trí thép dầm cơng tác loại 1
- Xét chiều dày lớp bảo vệ:
att = 2,5 + 2 = 2,5 + 1, 2 2 = 3,1cm < a = 5cm (Thỏa TCXDVN 356-2005) - Xét độ thơng thủy: t0 = (b – 2.a – n.Φ)/(n – 1) = (30 – 2.2,5 – 4.1,2)/(4 –1) = 6,7cm > 5cm(Thỏa TCXDVN356-2005) - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s 0 A 4.52 % .100 .100 0,34% b.h 30.45 μMax = 3% (Hạn chế việc sử dụng thép) μMin = 0,1%
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
4.5.2. Tính tốn thép dầm cơng tác loại 2
- Tải trọng tác dụng:
- Tương tự như đối với dầm cơng tác loại 1.
- Tính tốn nội lực:
- Sử dụng phần mềm Sap2000 để tính tốn nội lực cho dầm với các trường hợp đặt tải (xem
phụ lục 4.2) - Tính tốn thép:
- Các cơng thức tính tốn thép dầm cơng tác loại 1 tương tự như tính thép dầm cơng tác loại 1.
Bảng 4.8 Tính thép dầm cơng tác loại 2. Vị trí Giá trị M a h ho b αm ζ As Chọn thép As Kg.cm cm cm cm cm cm2 Φ Chọn Gối 64300 6 50 44 30 0,010 0,994 0,53 2Ф12 2,26 0,17 Nhịp 374355 6 50 44 30 0,056 0,971 3,13 4Φ12 4,52 0,25
+ Kiểm tra điều kiện khả năng chịu cắt của Bê tơng và điều kiện Bê tơng khơng bị phá hoại
trên tiết diện nghiêng theo ứng suất nén chính:
1 k 0 Qk .R .b.h 0 k 0 Qk .R .b.h 1 k 0 k .R b h 0, 6.8,8.30.457128kG > Qmax = 3327kG
Bê tơng đủ khả năng chịu cắt, khơng phải tính cốt đai.
1 n 0
k .R .b.h 0,35.110.30.4551975kG > Qmax = 3327kG
Bê tơng khơng bị vỡ vì ứng suất nén chính.
- Do Bêtơng đã thoả điều kiện chịu cắt nên bố trí cốt đai cấu tạo Φ8a200.
Chương 4: TKKT Cống Rạch Rồng Tính Tốn Cầu Cơng Tác Phong Điền-Cần Thơ
- Bố trí thép:
Hình 4.27. Bố trí thép dầm cơng tác loại 2
- Xét chiều dày lớp bảo vệ:
att = 2,5 + 2 = 2,5 + 1, 2 2 = 3,1cm < a = 5cm(Thỏa TCXDVN 356-2005) - Xét độ thơng thủy: t0 = (b – 2a – n.Φ)/(n – 1) = (30 – 2.2,5 – 4.1,2)/(4 – 1) = 6,7cm > 5cm(Thỏa TCXDVN 356-2005) - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: s 0 A 4,52 % .100 .100 0,34% b.h 30.45 μMax = 3% (Hạn chế việc sử dụng thép) μMin = 0,1%
μMin< μ < μMax. Hàm lượng cốt thép trên thỏa điều kiện.
4.6. TÍNH TỐN DẦM CẦU TRỤC
- Dầm cầu trục gồm cĩ 2 loại, cĩ tiết diện như sau (300*600)mm