I. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ
5. TẢI TRỌNG GIÓ:(22TCN272-05 mục 3.8.1)
Kích thước kết cấu hứng gió (m) Kí hiệu Giá trị (m)
Bề rộng mặt cầu W 11
Chiều cao dầm và bề dày lớp phủ hg 1,5 Chiều cao toàn bộ kết cấu trên hs 1,7
Chiều cao đá kê gối hb 0.2
Chiều cao xà mũ hcb 1.2
Chiều cao lan can hlc 1
Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng
tâm chắn gió của kết cấu phần trên hcg 1,4
Chiều cao thân trụ hc 6
Chiều cao bệ trụ h 2
Bề rộng xà mũ dn 11
Bề rộng thân trụ dc 6
Chiều sâu dòng chảy hSF 1.1
Chiều dày lớp đất phủ trên mặt trụ hso 0.5 Tốc dộ gió thiết kế tính theo công thức:
V = VB.S
VB : tốc dộ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện trong 100 năm.
(22TCN272-05 3.8.1.1-1)
Ở đây vùng tính gió là vùng III nên VB = 53 m/s
S : hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt đất (22TCN272-05 3.8.1.1-2) => S = 1
=> V = 53.1 = 53 m/s.
5.1. Tải trọng gió tác động lên công trình (WS):
5.1.1.Tải trọng gió ngang PD:
PD = 0,0006.V2.At.Cd ≥ 1,8.At (kN) Trong đó :
V : tốc độ gió thiết kế , V = 53 m/s
At : diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2) - Diện tích chắn gió của phần lan can tay vịn:
At.lc = ( 1 2) 0,5 (26 26) 1
2 lc 2
l l
+ h +
ì ì = ì ì0,5=13 (m2) l1, l2 : Chiều dài nhịp trái và nhịp phải
0,5 : Hệ số rỗng
- Diện tích chắn gió của kết cấu nhịp :
At.kcn =( 1 2) (26 26) 1,7 44, 2
2 kcn 2
l l
+ h +
ì = ì = (m2)
- Diện tích chắn gió lên xà mũ trụ:
At.xmt = 1,2ì11=13,2 (m2) - Diện tích chắn gió của thân trụ:
At.tt = 1,4(hc-hFS)= 1,4(6-3) = 4,2 (m2) Cd : hệ số cản.
Z1: cánh tay đòn tính đến xà mũ (m).
Z2: cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ (m).
Z3: cánh tay đòn tính đến đáy bệ (m).
Tải trọng gió ngang
Tải trọng gió tác dụng lên Kết cấu nhịp Lan can Xà mũ Thân trụ
V 53 53 53 53
At 44,2 13 13,2 4,2
Cd 1 0,8 0,8 1
0,0006.V2.At.Cd 83,01 18,22 17,8 6,128
1,8.At 79,56 23,4 23,76 7,56
Pd 79,56 23,4 23,76 7,56
Z1 2,3 3,3 0,8
Z2 8,3 9,3 6,8 6
Z3 10,3 11,3 8,8 8
5.1.2. Tải trọng gió dọc PD:
Tải trọng gió dọc lấy bằng 0,25 lần tải trọng gió ngang tương ứng Tải trọng gió dọc
Tải trọng gió tác dụng lên Xà mũ Thân trụ
V 53 53
At 17,8 4,2
Cd 0,8 1
0,0006.V2.At.Cd 17,8 6,128
1,8.At 23,76 7,56
Pd 5,94 1,532
Z1 0.8
Z2 6,8 6
Z3 8,8 8
5.2. Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL):
-Theo TCN 3.8.1.3 ta có: Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ biểu thị bằng tải trọng phân bố 1,5 KN/m, tác dụng theo phương nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở 1800 mm trên mặt đường.
- Nhịp cầu dài 26 (m), cho nên ta giả thiết rằng trên cầu xuất hiện xe trên cả một nhịp. Lúc này chiều dài chắn gió của xe chính là chiều dài nhịp.
WL = 1,5ì26 = 39 KN 5.2.2.Tải trọng gió dọc PD:
- Tải trọng nằm dọc của gió tác dụng lên xe cộ bằng tải trọng phân bố = 0,75 KN/m tác dụng theo hướng nằm dọc, dọc với tim dọc kết cấu và đặt ở độ cao 1800 mm so với mặt đường.
WL = 0,75ì26 = 19,5 KN
6. TẢI TRỌNG NƯỚC (WA): (22TCN272-05 mục 3.7) 6.1. Áp lực nước tĩnh:
-Áp lực thủy tĩnh tính theo công thức: WA=
2 .h2 γW
Trong đó:
+ h:Chiều sâu cột nước.
+ γW =10 KN/m3:Trọng lượng riêng của nước:
Chú ý: Trong đồ án bệ trụ được chôn sâu một phần dưới đất, tuy nhiên khi tính áp lực thủy tĩnh ta giả thiết rằng toàn bộ bệ trụ chịu tác dụng của áp lực thủy tĩnh, hình vẽ dưới đây.
Bảng 43: Áp lực thủy tĩnh tại các mặt cắt đang xét
Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Tính tại mặt cắt đỉnh bệ
- Chiều cao cột nước tính từ MNTT đến đỉnh bệ h1 3,5 m
Áp lực nước tĩnh WA 61,25 KN/m
Tính tại mặt cắt đáy bệ
- Chiều cao cột nước tính từ MNTT đến mặt cắt đáy bệ h2 5,5 m
Áp lực nước tĩnh WA 151,25 KN/m
Tính tại mặt cắt đỉnh trụ WA 0 KN/m
Vị trí đặt lực từ mặt cắt đang xét (tại mặt cắt đỉnh bệ) : h= 3,5/2 = 2,75m Vị trí đặt lực từ mặt cắt đang xét (tại mặt cắt đáy bệ) : h = 5,5/2 = 3,25m 6.2. Lực đẩy nổi B:
Lực đẩy nổi là một lực đẩy hướng lên trên được lấy bằng tổng của các thành phần thẳng đứng của áp lực tĩnh đã được tính ở trên tác dụng lên tất cả các bộ phận nằm dưới mực nước:
B = γw.V0
Trong đó:
V0 : là thể tích phần ngập trong nước.
γw: dung trọng của nước, γw = 10 (kN/m3) Bảng 44: Áp lực đẩy nổi
Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Tính tại mặt cắt đỉnh bệ
Chiều cao cột nước tính từ MNTT đến đỉnh bệ h1 3,5 m
Thể tích Vo 31,678 m3
Áp lực đẩy nổi B 316,79 KN
Tính tại mặt cắt đáy bệ
Chiều cao cột nước tính từ MNTT đến mặt cắt đáy bệ h2 5,5 m
Thể tích Vo 49,778 m3
Áp lực đẩy nổi B 497,78 KN
6.3. Áp lực dòng chảy p :
6.3.1. Áp lực dòng chảy theo phương dọc : Được tính theo công thức:
p = 5,14.10-4.CD.V2 Trong đó:
p : áp lực dòng chảy (MPa)
CD: hệ số cản của trụ theo phương dọc, với trụ đầu tròn CD = 0,7 V: vận tốc nước thiết kế, V = 2,56 (m/s)
p = 5,14. 10-4.0,7.2,562 = 0,00236 (MPa) - Tại mặt cắt đỉnh bệ:
Diện tớch chắn dũng của trụ: 1,6ì3,5 = 5,6 m2 Cánh tay đòn: Z2 = 1,75 m
=> p = 0,00236.103 . 5,6 = 13,216 kN - Tại mặt cắt đáy bệ:
Diện tớch chắn dũng của trụ: 1,6ì5,5+2ì6 = 20,8 m2 Cánh tay đòn: Z3 = 3,75 m
=> p = 0,00236.103 .20,8 = 46,088 kN 6.3.2. Áp lực dòng chảy theo phương ngang :
P : áp lực dòng chảy (MPa)
CL: hệ số cản của trụ theo phương dọc, với trụ đầu tròn CL = 0 V: vận tốc nước thiết kế, V = 2,56 (m/s)
P = 0