Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 1 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM I CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 BUILDING DESIGN CALCULATION PROGRAM FOR BEAM I IN REINFORCED PRESTRESSED IN ACCORDANCE WITH 22TCN 272-05 STANDARDS SVTH: Nguyễn Mạnh Thình, Trương Quang Thuần Lớp 09xc1, 09xc2 Khoa kỹ thuật xây dựng, Trường Cao Đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng GVHD: Th.S Trần Đức Long Khoa kỹ thuật xây dựng, Trường Cao Đẳng Công Nghệ, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Trong đề tài nhóm tác giả tập trung nghiên cứu sử dụng mềm Microsoft excel kết hợp với phần mềm Origin pro8.0 để xây dựng chương trình tính toán thiết kế dầm I cầu bê tông cốt thép ứng suất trước mang tính tự động hóa cao, đáp ứng yêu cầu kĩ thuật và giảm tối đa thời gian tính toán thiết kế. Từ khóa: Ứng suất trước, dầm, bê tông cốt thép, thép cường độ cao, nội lực. ABSTRACTS In the topic the authors focus on using Microsoft Excel software combined with Origin pro8.0 software to build a calculation program which is called I beam, pre- reinforced concrete prestressed highly automation, to meet the demand of technical requirements and minimize the design calculations time. Key words: Prestressing, Beam, Reinforced concrete, high strength steel, internal force. 1. Đặt vấn đề Cầu dầm đơn giản bê tông cốt thép ứng suất trước ngày càng được sử dụng phổ biến ở nước ta bởi ngoài việc đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật, hình dáng kiến trúc thì kỹ thuật thi công cầu cũng khá đơn giản. Tuy nhiên việc tính toán thiết kế cầu lại tốn khá nhiều thời gian. Làm việc theo tính chất thủ công không còn đem lại hiệu quả. Với đòi hỏi của nền kinh tế thị trường hiện nay, thời gian là yếu tố quan trọng, có tính quyết định. Để đáp ứng những yêu cầu đó nhóm tác giả đã xây dựng một chương trình tính toán thiết kế mang tính tự động hóa cao cho kết quả tính toán chính xác, giảm tối đa thời gian tính toán thiết kế. 2. NỘI DUNG TÍNH TOÁN 2.1 Trình tự tính toán - Tính toán khối lượng ( DC, DW) - Tính toán các hệ số phân bố - Tính toán nội lực - Tổ hợp nội lực - Tính toán cốt thép giữa nhịp - Tính toán đặc trưng hình học của tiết diện - Tính toán mất mát ứng suất - Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 2 - Kiểm toán theo trạng thái giới hạn mỏi - Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I - Kiểm toán sức kháng cắt 2.2 Nội dung tính toán 2.2.1. Cơ sở thiết kế Nhập các số liệu tính toán (L, T,K, tải trọng) 2.2.2.Hệ số phân bố tải trọng 2.2.2.1. Tính hệ số phân bố momen Trường hợp 1 làn chất tải : 0,4 0,3 0,1 3 0,06 ( ) .( ) .( ) 4300 . g SI momen tt tt s k SS mg L L t Trường hợp hai hoặc nhiều làn chất tải 0,6 0,2 0,1 3 0,075 ( ) .( ) .( ) 2900 . g SI momen tt tt s k SS mg L L t Khi tính toán mỏi: ( i) 1,2 si si momen momen mo mg mg 2.2.2.2. Tính hệ số phân bố lực cắt Trường hợp một làn chất tải 0,36 7600 SI V S mg =+ Trường hợp hai hoặc nhiều làn chất tải 2 0,36 ( ) 3600 10700 SI V SS mg 2.2.3.Tính toán nội lực 2.2.3.1. Tính toán nội lực do tĩnh tải, hoạt tải W LL ( . . W). + . . (1 ). . . . . h PL DC D LL i i n PL PL M DC D mg IM p y L g PL W LL ( . . W). + . . (1 ). . . . . h PL DC D LL i i n PL PL V DC D mg IM p y L g PL 2.2.3.2. Vẽ đường ảnh hưởng bằng phần mềm Origin pro 8.0. Chọn các thông số cần vẽ: HÌNH 1. Chọn thông số cần vẽ Kết quả xuất ra: Hình 2. Kết quả vẽ đường ảnh hưởng Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 3 2.2.4.Trạng thái giới hạn sử dụng 2.2.4.1Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ 2.2.4.1.1 Bê tông 2.2.4.1.2. Thép cường độ cao 2.2.4.1.3. Cốt thép thường 2.2.4.2.Sơ bộ chọn bó cốt thép kéo sau Chiều rộng bản cánh có hiệu: 1 BMC suon 1 êu dai huu hiêu 4 min 12h ax(b :0,5 ê rông ban trên) khoang cach dâm chu chi b m b 2.2.4.3.Tính sơ bộ giữa nhịp f bg = - + + 3,54 MPa . Để thoả mãn điều kiện cường độ, có thể dùng biểu thức gần đúng sau đây: . .( .0,95. . ) n PS PU s y u M A f A f M 2.2.5 .Các đặc trưng hình học của tiết diện Tính các đặc trưng hình học của tiết diện theo 3 giai đoạn 2.2.6 Mất mát ứng suất Tổng mất mát ứng suất trước trong kết cấu căng sau được xác định theo TCN 5.9.5.1: PRPCRPSR ES PPAPFPT fffffff 2.2.6.1.Do ma sát KX e PJ f PF f 1. 2.2.6.2.Mất mát do co ngắn đàn hồi f cgp = + - 2.2.6.3.Mất mát do co ngót = 93-0,85.H 2.2.6.4.Mất mát do từ biến Được xác định theo công thức: = 12 -7 2.2.6.5.Mất mát do tự chùng của dự ứng lực = 2.2.6.6.Mất mát do dão lúc truyền lực = . . 2.2.6.7. Mất mát do dão của thép sau khi truyền = . Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 4 2.2.7.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 2.2.7.1.Giai đoạn 1 Công thức kiểm tra: ứng suất nén: = ứng suất kéo: = 2.2.7.2.Giai đoạn 2 Công thức kiểm tra: ứng suất nén: = ứng suất kéo: = 2.2.7.3.Giai đoạn 3 Kiểm tra theo công thức: ứng suất nén: = ứng suất kéo: = 2.2.8.Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ 2.2.8.1.Ứng suất trong bó cốt thép ΦM n = Φ 2.2.9.Kiểm toán trạng thái giới hạn mỏi 1 1 W 0 0 0 2 2 ( ) . . p p p b DC a DC b D moi b b b N N e y M M M M f y y A I I I 2.2.11.Kiểm toán sức kháng cắt 2.2.11.1.Xác định V p 2.2.11.2. Xác định d v và b v 2.2.11.3.Xác định q và Công việc tra bảng và được thực hiện tự động bằng cách tạo hàm nội suy tự động trong macro. Đây là một đoạn code tra bảng mội suy 2 chiều tự động. Function thinhnoisuy(ByVal giatricot As Double, ByVal giatrihang As Double, vungchon As Range) Dim i As Long, j As Long Dim trunggian Dim NoiSuy1 As Double, NoiSuy2 As Double For i = 1 To UBound(vungchon.Value, 2) If giatricot = vungchon(1, i) Then For j = 1 To UBound(vungchon.Value, 1) - 1 If (giatrihang - vungchon(j, 1)) * (giatrihang - vungchon(j + 1, 1)) <= 0 Then trunggian = (vungchon(j + 1, i) - vungchon(j, i)) / (vungchon(j + 1, 1) - Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012 5 vungchon(j, 1)) thinhnoisuy = vungchon(j, i) + (giatrihang - vungchon(j, 1)) * trunggian GoTo Thoat: End If Next j ………………………………………………………………………………………. Thoat: End Function III. KẾT LUẬN - Xây dựng được chương trình tính toán thiết kế dầm I trọn vẹn - Kết quả tính toán chính xác - Tính tự động hóa cao, thời gian tính toán giảm tối đa, đem lại hiệu quả cho công việc. - Chương trình được áp dụng cho sinh viên ngành cầu đường làm đồ án môn học và có thể áp dụng cho các đơn vị thiết kế. - Chương trình được xây dựng theo một trình tự logic, tường minh, dễ hiểu nên rất thuận tiện cho người sử dụng. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tiến Oanh, Nguyễn Trâm, Lê Đình Tâm, Thi công cầu bê tông cốt thép, Nhà xuất bản xây dựng. [2] Bộ giao thông vận tải, Tiêu chuẩn kỹ thuật Công trình giao thông tập VIII “Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, Nhà xuất bản Giao thông vận tải Hà Nội – 2005. [3] Lê Đình Tâm, Cầu bêtông cốt thép trên đường ôtô, tập 1, tập 2, Nhà xuất bản xây dựng, 2005 [4] Trần Mạnh Tuấn, Tính toán kết cấu bêtông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2002, Nhà xuất bản xây dựng -2003 . tập Báo cáo H i nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đ i học Đà Nẵng năm 2012 1 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM I CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN 22TCN. Function III. KẾT LUẬN - Xây dựng được chương trình tính toán thiết kế dầm I trọn vẹn - Kết quả tính toán chính xác - Tính tự động hóa cao, th i gian tính toán giảm t i đa, đem l i hiệu. nghiên cứu sử dụng mềm Microsoft excel kết hợp v i phần mềm Origin pro8.0 để xây dựng chương trình tính toán thiết kế dầm I cầu bê tông cốt thép ứng suất trước mang tính tự động hóa cao, đáp ứng