CHƯƠNG 4: KẾT CẤU CẦU THÉP KHÔNG HỆ GIẰNG TRUNG GIAN
4.5. Phân tích khả năng chịu lực mô hình kết cấu không hệ giằng trung gian trong giai đoạn khai thác
Thông qua hệ số tới hạn cr, Để xem xét kết cấu hệ các hệ cầu không hệ giằng trung gian có làm việc ổn định khi đƣa vào sử dụng hay không, Tác giả so sánh với hệ cầu dầm truyền thống sử dụng các loại hệ giằng liên kết ngang X, K, I, Z đã đƣợc tối ưu hóa kết cấu dùng để mô phỏng chương 3, chọn các trường hợp: TH 1-3 với
600( ), t 10(mm)
s mm đảm bảo độ ổn định của kết cấu PPcr ( cr 1) vừa tối ƣu
64
về mặt vật liệu thép so với các trường hơp TH 2-4, TH 7-5 và TH 8-6 được thể hiện qua bảng 4.8 vừa tăng khả nắng sức chống cắt, chống trƣợt của kết cấu cầu thép không hệ giằng trung gian:
Bảng 4.8: So sánh khối lượng vât liệu của các trường hợp tối ưu kết cấu.
STT Đơn vị Số lƣợng Chiều dài
(m)
Tổng chiều dài (m)
Khối lƣợng Riêng (kg/ m)
Tổng khối lƣợng (kg)
I 23033.90
1 I150 I 150 x 75 x 5 x 7 m 175 2.5 437.5 14 6125.00
2 PL 35900 x 6000 x 10 Tấm 1 16908.90 16908.90
II 23884.79
1 I150 I 150 x 75 x 5 x 7 m 151 2.5 377.5 14 5285.00
2 PL 35900 x 6000 x 11 Tấm 1 18599.79 18599.79
III 23370.68
1 I150 I 150 x 75 x 5 x 7 m 88 2.5 220 14 3080.00
2 PL 35900 x 6000 x 12 Tấm 1 20290.68 20290.68
IV 24851.57
1 I150 I 150 x 75 x 5 x 7 m 82 2.5 205 14 2870.00
2 PL 35900 x 6000 x 13 Tấm 1 21981.57 21981.57
TH 7-5 (t=12 mm, s=1200 mm)
TH 8-6 (t=13 mm, s=1300 mm) Mô tả
TH 1-3 (t=10 mm, s=600 mm)
TH 2-4 (t=11 mm, s=700 mm)
4.5.1. Mô hình hóa kết cấu
4.5.1.1 Tải trọng thiết kế trong giai đoạn khai thác Trong giai đoạn khai thác tải trong tác dụng gồm có:
+ Tĩnh tải: Lớp phủ bản mặt cầu, tải trọng lan can.
+ Hoạt tải: Tải trọng xe HL93, tải trọng làn.
+ Sử dụng trạng thái giới hạn cường độ I để đánh giá ổn định của kết cấu.
Tải trọng tính toán được thể hiện như bảng dưới đây:
Bảng 4.9: Tải trọng mô phỏng trong giai đoạn khai thác Tải trọng Các dạng tải Hệ số tải trọng Giá trị
Tĩnh tải Lớp phủ mặt cầu 1.5 1.575KN m/ 2
Lan can 1.25 11.52(KN m/ 2)
Hoạt tải Tải trọng làn thiết kế 1.75 9.3KN m/
Tải trọng xe 3 trục 1.75 Hoạt tải HL93 4.5.1.2 Mô hình phân tích
Mô hình hệ kết cấu không hệ giằng trung gian sử dụng trường hợp TH 1-3 được tối ƣu về mặt kết cấu và vật liệu để mô phỏng trong giai đoạn khai thác với khoảng cách thanh neo thép hình I150 s=600 (mm), bề dày tấm thép t = 10 (mm):
65
Hình 4.6: Mô hình kết cấu không hệ giằng trung gian trong giai đoạn khai thác 4.5.1.3 Kết quả phân tích
Từ mô hình phân tích thu đƣợc kết quả giá trị ứng suất dầm chính ( / 2)
KT KN m
và độ võng tổng thể ( )m trong giai đoạn khai thác trường hợp TH 1- 3 với khoảng cách thanh neo thép hình I150 s=600 (mm), bề dày tấm thép t = 10 (mm):
Hình 4.7: Ứng suất dầm chính KT(KN m/ 2) mô hình kết cấu không hệ giằng trung gian trong giai đoạn khai thác.
66
Hình 4.8: Độ võng do hoạt tải ( )m mô hình kết cấu không hệ giằng trung gian trong giai đoạn khai thác
Trong trường hợp phân tích giai đoạn khai thác: TH 1-3:
Ứng suất dầm chính: KT 279971(KN m/ 2) Độ võng do hoạt tải: 0.0403891( )m
4.5.2. Đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu không hệ giằng trung gian trong cả 2 giai đoạn thi công và khai thác
Để đánh giákhả năng chịu lực của kết cấu không hệ giằng trung gian, Tác giả so sánh với hệ cầu dầm truyền thống sử dụng các loại hệ giằng liên kết ngang X, K, I, Z đã được tối ưu hóa tiết diện kết cấu dùng để mô phỏng chương 3, chọn các trường hợp: TH 1-3 với s600(mm), t10(mm) vừa đảm bảo độ ổn định của kết cấu
PPcr ( cr 1) vừa tối ƣu về mặt vật liệu:
Hình 4.9: Biểu đồ so sánh độ võng do hoạt tải (mm) của các loại kết cấu trong giai đoạn khai thác.
67
Hình 4.10: Biểu đồ tổng ứng suất dầm dầm chính girder(KN m/ 2) của các loại kết cấu trong giai đoạn thi công và khai thác
Qua biểu đồ hình 4.10, kết quả giá trị ứng suất trường hợp TH 1-3 với khoảng cách thanh neo thép hình I150 s =600 (mm) và bề dày tấm thép t = 10 (mm) của kết cấu không hệ giằng trung gian và hệ cầu dầm truyền thống sử dụng hệ giằng liên kết ngang X, K, I, Z thỏa mãn ứng suất giới hạn cho phép của dầm chính
415( )
CP MPa
, chứng tỏ các hệ kết cấu đều đảm bảo khả năng chịu lực trong cả 2 giai đoạn thi công và khai thác. Giá trị ứng suất hệ kết cấu không hệ giằng trung gian lớn hơn kết cấu truyền thống sử dụng các hệ liên kết ngang tối ƣu 13%. Ngoài ra, biểu đồ hình 4.11 còn cho thấy giá trị độ võng do hoạt tải của kết cấu không hệ giằng trung gian TH 1-3 lớn hơn kết cấu truyền thống sử dụng các hệ liên kết ngang tối ƣu 13.3% những vẫn thỏa mãn giới giạn cho phép theo TCVN 11823 -2017.
Điều này là hợp lí vì kết cấu hệ dầm không hệ giằng trung gian có độ cứng nhỏ hơn nên ứng suất phát sinh lớn hơn nhƣng vẫn đảm bảo sự làm việc ổn định của kết cấu.