Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án thiết kế cầu Bê tông cốt thép dự ứng lực theo TCVN 11823:052017. Số liệu chung: Dầm chữ T Căng sau; L = 33 (m); B = 0.5 + 11 + 0.5 = 12 (m); Cáp DUL tao 15.2 (mm) Tài liệu chỉ mang tính chất tham khảo, các số liệu có thể không đúng Tặng thêm 1 file đồ án ở file đính kèm, cảm ơn các bạn đã quan tâm
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN QUỐC GIA - THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ (TCVN 11823-05:2017) γc = 2500 - Tỷ trọng bê tông: - Modun đàn hồi: E p = 0.043 yc1.5 f c' = 29440 (MPa) f r = 0.63 f c' = 3.451 (MPa) - Modun chống cắt - Tỷ số modun đàn hồi: 1.1 Số liệu thiết kế (Đề 7C3F) 1.1.1 Số liệu chung - Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-05 : 2017 (kg/m3) nr = 1.15 1.1.2.2 Cốt thép thường - Dầm dài (L): L = 33 (m) Thép dùng thiết kế loại thép AASHTO M270, cấp 250, (ASTM A709M, cấp 250 ) - Mặt cắt ngang (B): B = Lc + 0.0 + 11 + 0.0 + Lc Các tiêu vật lý chủ yếu sau: Với bề rộng phần xe chạy 11m, khơng có lề hành kích thước gờ chắn Lc = 0.5m => B = 12 (m) - Cường độ tính tốn chịu uốn: Ru = 250 - Modun đàn hồi thép: Eth = 200.000 (MPa) (MPa) - Bê tông dầm chủ: 50 (MPa) - Vật liệu kết cấu: BTCT Dự ứng lực - Loại cáp DUL: Tao 15.2 (mm) - Cốt thép thường G40, G60 tương đương - Tao cáp: - Loại dầm Dầm chữ T, căng sau - Tiêu chuẩn ASTM A416 - 85: Cấp 270 - Hoạt tải: HL93 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860 (MPa) - Giới hạn chảy: fpy = 0,9 fpu = 1674 (MPa) - Ứng suất kích: fpj = 0,75 fpu = 1395 (MPa) - Cường độ tính tốn cốt thép làm neo: 1.1.2 Vật liệu 1.1.2.1 Bê tông - Dầm bê tông đúc sẵn: - Cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày: fci’ = 50 (MPa) - Tỷ trọng bê tơng: (Khi tính tĩnh tải) γc = 2500 (kg/m3) - Modun chống cắt: 15.2 - Modun đàn hồi: Ec = 0.0017 23 c f = ' ci f r = 0.63 f ci' = - Hệ số poisson: 39142.83 (MPa) 4.455 (MPa) 0.3 1.2 Cấu tạo kết cấu nhịp 1.2.1 Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp - Chiều dài nhịp chính: - Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài nhịp tính tốn: SVTH: HỒNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 30.0 197000 (MPa) L = 33 (m) a = 0,3 (m) Ltt = 33 – 0.3x2 = 32,4 (m) 1.2.2 Thiết kế mặt cắt ngang cầu - Số lượng dầm chủ: fc’ = Ep = (mm) Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu: - Bản bê tông đổ sau: - Cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày: (MPa) 1.1.2.3 Cốt thép DƯL Ghi chú: Tải trọng người 3000 N/m2, IM = 33% cho THSH & THCĐ - Modun đàn hồi: 250 (MPa) - Khoảng cách dầm chủ: Nb = B 12 = = S dầm S = 2000 (mm) Page | ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Lề người bố trí mức với mặt đường xe chạy, ngăn cách với - Cao vát cánh: 200 (mm) đường xe chạy gờ chắn bánh - Chiều rộng vút bầu: 200 (mm) Gồm mặt cắt - Chiều cao vút bầu: 200 (mm) 25 dầm - Phần hẫng: 1000 (mm) 1000 (mm) - Chiều cao dầm liên hợp: hc = hb = 1800 (mm) - Bố trí dầm ngang vị trí gối cầu; L/2; L/4: - Số lượng dầm ngang: N n = ( N b − 1) *5 = - Phần cánh hẫng: Sk = - Chiều dày mặt cầu: hb = 200 (mm) (hmin = - Chiều dày lớp phủ: t1 = 75 (mm) - Chọn độ dốc ngang cầu: i = 2% - Tạo độ dốc ngang cầu cách thay đổi chiều cao đá kê gối: dùng đá kê gối có chiều cao tăng dần sau (Chiều cao tối thiểu 150 mm): +) Gối 1: 200 (mm) +) Gối 2: 200 + S x 2% = 200 + 2000 x 2% = 240 (mm) +) Gối 3: 240 + S x 2% = 240 + 2000 x 2% = 280 (mm) 1.2.3 Kích thước dầm chủ Kích thước dầm chủ lựa chọn sau: Hình 1.1 Mặt cắt nhịp - Chọn chiều cao dầm chủ: Đối với nhịp giản đơn BTCT dự ứng lực cầu ô tô lấy h 1 = − = (1.83 − 1.5) L 18 22 Với L = 33 (m) => Chọn h = 1800 (mm) - Chiều dày bản: hb = 200 (mm) - Chiều dày bụng: bw = 200 (mm) - Chiều cao bầu: h1 = 200 (mm) - Bề rộng bầu: b1 = 600 (mm) - Bề rộng cánh: bb = 2000 (mm) - Rộng vát cánh: 200 (mm) Hình 1.2 Mặt cắt gối SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN LAN CAN 2.1 Số liệu thiết kế - Lan can tính tốn dùng cho cấp thử nghiệm TL4 – chấp nhận áp dụng cho đại đa số đường tốc độ cao, đường cao tốc, quốc lộ với hỗn hợp xe tải xe hạng nặng +) Lực ngang: Ft = 240 (kN) Chiều dài tác dụng lực: Lt = 1070 (mm) +) Lực dọc: FL = 80 (kN) Chiều dài tác dụng lực: LL = 1070 (mm) +) Lực đứng, hướng xuống: Fv = 80 (kN) Chiều dài tác dụng lực: Lv = 5500 (mm) +) Điểm đặt lực: He = 810 (mm) +) Chiều cao nhỏ lan can: H = 810 (mm) - Trong cầu thông thường lực Fv FL không gây nguy hiểm cho lan can nên xét lực Ft - Bê tông: γc = 25×10-6 (N/mm3) - Thép M270 cấp 250 có giới hạn chảy thép: f y = 250 (MPa) - Khối lượng riêng thép làm lan can: s = 7.85 10−5 (N/mm3) - Cường độ bê tông lan can: 30 (MPa) - Modul đàn hồi bê tơng: Ec = 29400 (MPa) Hình 2.1 Chi tiết lan can 2.2.2 Kiểm tra khả chịu lực lan can 2.2.2.1.Tải trọng tác dụng lên lan can: - Modul đàn hồi thép: Es = 2x105 (MPa) 2.2 Thiết kế phần lan can 2.2.1 Thiết kế lan can - Chọn chiều cao lan can 1580 (mm) +) Chiều cao phần bệ đỡ: h1 = 1070 (mm) +) Chiều cao phần lan can: h2 = 510 (mm) - Chọn lan can ống thép có: +) Đường kính D = 900 (mm) +) Đường kính ngồi: d = 100 (mm) - Khoảng cách cột: 2000 (mm) Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can - Theo phương thẳng đứng (phương y): +) Tĩnh tải: Trọng lượng thân lan can SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP → g = s GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ •Với: l = D2 − d 1002 − 902 = 7.85 10−5 = 0.117 (N/mm) 4 D = 0.95 : hệ số dẻo cho thiết kế thông thường theo yêu cầu +) Hoạt tải: R = 1: hệ số dư thừa (mức thông thường) Lực phân bố: w = 0.37 (N/mm) = 1 0.95 = 0.95 Lực tập trung: P = 890 (N) - Theo phương ngang (phương x): có hoạt tải • DC = 1.25 : hệ số tải trọng cho tĩnh tải +) Lực phân bố: w = 0.37 (N/mm) • LL = 1.75 : hệ số tải trọng cho hoạt tải +) Lực tập trung: P = 890 (N) M = 0.95 2.2.2.2 Nội lực lan can 1.25 58500 + 1.75 (185000 + 1780000) + 1.75 185000 + 1.75 1780000 2 = 4669351 (N.mm) - Theo phương y: 2.2.2.3 Khả chịu lực lan can +) Momen tĩnh tải mặt cắt nhịp: M n M g L2 0.117 20002 M = = = 58500 (N.mm) 8 y g Trong đó: • = : hệ số sức kháng +) Momen hoạt tải mặt cắt nhịp: • Tải phân bố: • M: momen lớn tĩnh tải hoạt tải M wy = w L 0.37 2000 = = 185000 (N.mm) 8 2 • Mn = fy S • S: momen kháng uốn tiết diện, • Tải tập trung: P L 890 2000 M = = = 1780000 (N.mm) 8 Ta có: S = y P 32 (1003 − 903 ) = 26605 (mm3) - Theo phương x: M n = 250 26605 = 6651250 (N.mm) +) Tải phân bố: Ta có: M n = 1 6651250 (N.mm) M = 4669351 (N.mm) M wy = w L2 0.37 20002 = = 185000 (N.mm) 8 → Vậy lan can đủ khả chịu lực 2.2.2.4 Khả chịu lực cột lan can +) Tải tập trung: - Ta tiến hành tính tốn cột lan can với sơ đồ tính tốn thể hình 2.3 P L 890 2000 M = = = 1780000 (N.mm) 8 y P - Trong q trình tính tốn, để đơn giản ta kiểm tra khả chịu lực xô ngang vào cột kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng trọng lượng thân - Tổ hợp nội lực tác dụng lên lan can: M = DC M gy + LL ( M wy + M Py ) + LL M wx + LL M Px Trong đó: • : hệ số điều chỉnh tải trọng • = DlR SVTH: HỒNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ Momen kháng uốn tiết diện chân cột: 100 103 10 1803 2 + 952 (100 10 ) + 12 I 12 S= = = 229267 (mm3) Y 100 Hình 2.3 Chi tiết cột lan can - Kiểm tra khả chịu lực cột lan can: +) Kích thước: • Chiều cao cột h2= 510 (mm) • Chiều cao lực tác dụng ht = 460 (mm) Hình 2.4 Mặt cắt chân cột lan can +) Lực tác dụng: có hoạt tải • Lực phân bố w = 0.37 (N/mm) lan can hai bên cột truyền vào lực → M n = f y S = 250 229267 = 57316750 (N.mm) tập trung Pw Ta có: Pw = w L 0.37 2000 = 2 = 740 (N) 2 • Lực tập trung P = 890 (N) → Lực tập trung vào cột là: Ptt = Pw + P = 740 + 890 = 1630 (N) M n = 57316750 (N.mm) → Vậy cột thỏa mãn điều kiện chịu lực 2.2.2.5 Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung - Các cấu kiện chữ I phải đảm thỏa mãn yêu cầu cấu tạo sau: +) Momen mặt cắt chân cột lan can theo phương ngang cầu là: 0.1 M = P 150 + P 460 = 1630 450 + 1630 460 = 1483300 (N.mm) +) Mặt cắt đảm bảo khả chịu lực khi: M Mn Với : hệ số sức kháng, =1 Sức kháng tiết diện chân cột lan can: M n = f y S SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 M = 1483300 (N.mm) I yc Iy 0.9 Trong đó: • Iy: Momen quán tính mặt cắt thép trục thẳng đứng mặt phẳng bẳn bụng, tính sau: Iy = 180 103 10 1003 + 2 = 1681667 (mm4) 12 12 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ • Iyc: Momen quán tính cánh chịu nén mặt phẳng thép quanh trục đứng mặt phẳng bụng, tính sau: 10 1003 I yc = = 833333 (mm4) 12 0.1 I yc Iy = 833333 = 0.495 0.9 1681667 Trong đó: • Mx = 652000 (N.mm): Momen tác dụng vào cột lan can • li: Khoảng cách hàng bu lơng • lmax = 100 (mm): Là khoảng cách xa hàng bu lơng • m = 2: Số bu lông hàng → Vậy thỏa yêu cầu cấu tạo chung → N max = 2.3 Tính tốn bu lông neo 2.3.1 Chọn số liệu thiết kế - Bu lơng tính tốn: 12 (Ab=113.1 mm2) M lmax m li2 = 0.652 0.1 = 1.63 (kN) Tn = 36.1 (kN) ( 0.12 ) → Bu lông đảm bảo sức kháng kéo - Số lượng: - Cường độ: Fub = 420 (MPa) - Bề dày đế: 10 (mm) - Kiểm tra sức kháng cắt: Điều kiện: Ru Rn Trong đó: • Ru = Pw + P 740 + 890 2 = = 815 (N) = 0.815 (kN) 4 • Rn = 0.38 Ab Fub N s : Sức kháng cắt bu lơng tinh vị trí có ren - Với Ns = số lượng mặt cắt tính tốn cho bu lơng: Rn = 0.38 113.1 420 = 36102 (N) = 36.1 (kN) Ru = 0.815 (kN) → Vậy bu lông thỏa điều kiện chịu cắt Hình 2.5 Chi tiết bố trí bu lơng 2.4 Tính tốn phần bê tơng đỡ lan can - Ta tiến hành kiểm tra khả chịu lực bó vỉa dạng tường sau: 2.3.2 Kiểm tra sức kháng kéo - Sức kháng kéo danh định bu lơng: +) Sơ đồ tính tốn lan can dạng tường sơ đồ dẻo +) Chọn cấp lan can cấp TL – dùng cho cầu có xe tải: Tn = 0.76 Ab Fub = 0.76 113.1 420 = 36102 (N) = 36.1 (kN) +) Khơng bố trí dầm đỉnh → Mb = - Lực kéo lớn bu lông: N max = M lmax m li2 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ • Mw: Sức kháng uốn tường (sức kháng uốn thép ngang đơn vị chiều dài) • Mc: Sức kháng uốn tường hẫng (sức kháng uốn thép đứng đơn vị chiều dài) - Chia lan can thành đoạn có chiều dài tường thay đổi sau: +) Đoạn I: Chiều cao 650 (mm) +) Đoạn II: Chiều cao 190 (mm) +) Đoạn III: Chiều cao 230 (mm) Tính tốn đoạn I (H = 650 mm): bố trí đường kính 14 (mm) - Thép mặt bên trái thép mặt bên phải nên sức kháng uốn âm dương đoạn I - Cốt thép gồm đường kính 14 (mm) cho phía: As = 142 = 615.752 (mm2) - ds = 290 – 50 = 240 (mm): trọng tâm cốt thép kéo đến mép vùng nén - f c' = 30 (MPa) → 1 = 0.85 − xHình 2.6 Kích thước phần bê tơng đỡ lan can Phương lực tác dụng Lực tác dụng (kN) Chiều dài lực tác dụng Phương nằm ngang Ft = 240 Lt = 7070 Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500 Phương dọc cầu FL = 80 LL =1070 - a= - c= As f y ' c 0.85 f b a 1 = = 0.05 0.05 ( f c' − 28 ) = 0.85 − ( 30 − 28 ) = 0.835 7 615.752 250 = 20.82 (mm) 0.85 30 290 20.82 = 24.93 (mm) 0.835 - Hệ số sức kháng: ds 240 − 1 = 0.65 + 0.15 − 1 = 1.94 0.9 → Chọn = 0.9 để tính 24.93 c = 0.65 + 0.15 2.4.1 Xác định MwH - MwH : sức kháng momen toàn chiều cao tường trục đứng toán a M n1 = As f y d s − = 0.9 615.752 250 240 − - Chiều cao lan can là: 1070 (mm) - Diện tích mặt cắt ngang lan can Alc: 388150 (mm ) 20.82 = 31808362.878 (N.mm) = 32 106 (N.mm) - Sức kháng danh định chịu tải trọng ngang Rw Rw = L 8M b + 8M w H + M c Lc − Lt H Trong đó: • Rw: Tổng sức kháng ngang lan can • Mb: Sức kháng uốn dầm đỉnh (nếu có) SVTH: HỒNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 c Tính tốn đoạn II (H =190 mm) - Do độ nghiêng bên phải lớn nên sức kháng momen âm dương tính riêng biệt, sau lấy trung bình - Phần dương (Căng thớ bên trái): +) b = 190 (mm) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Cốt thép gồm đường kính 12 (mm) với As = 113.1 (mm2) +) Cốt théo chịu kéo gồm bên trái, đường kính 12 (mm) với As = 113.1 (mm2) +) d s = +) a = 290 + 500 = 395 (mm2) As f y ' c 0.85 f b = - ds = 500 – 50 = 450 (mm) - f c' = 30 (MPa) → 1 = 0.85 − 113.1 250 = 5.8 (mm) 0.85 30 190 - a= a 5.8 = = 6.95 (mm) +) c = 1 0.835 - c= +) Hệ số sức kháng: a 5.8 = 10 106 (N.mm) - Phần âm (Căng thớ bên phải): ' c 0.85 f b a 1 = = 113.1 250 = 4.44 (mm) 0.85 30 250 4.44 = 5.32 (mm) 0.835 - Hệ số sức kháng: d 395 = 0.65 + 0.15 s − 1 = 0.65 + 0.15 − 1 = 0.9 → Chọn = 0.9 để tính tốn 6.95 c M n 2T = As f y d s − = 0.9 113.1 250 395 − = 10030525.74 (N.mm) 6.95 As f y 0.05 0.05 ( f c' − 28 ) = 0.85 − ( 30 − 28 ) = 0.835 7 ds 450 − 1 = 0.65 + 0.15 − 1 = 13.2 0.9 → Chọn = 0.9 để tính 5.32 c = 0.65 + 0.15 toán a 4.44 M n3 = As f y d s − = 0.9 113.1 250 450 − = 11394882 (N.mm) 2 = 11.4 106 (N.mm) +) b = 190 (mm) +) Cốt théo chịu kéo gồm bên phải, đường kính 12 (mm) với As = 113.1 (mm2) +) d s = 290 − 50 = 240 (mm2) +) a = +) c = As f y ' c 0.85 f b a 1 = = 2.4.2 Tính sức kháng uốn tường trục ngang Mc - Đoạn I: Cốt thép chịu kéo thép đứng có đường kính 14 (mm) với diện tích As 113.1 250 = 5.8 (mm) 0.85 30 190 = 153.9 (mm2) bố trí khoảng cách 100 (mm) Khi đó, diện tích thép chịu kéo đơn vị chiều 5.8 = 6.95 (mm) 0.835 dài: As = 153.9 = 1.539 (mm2/mm) 100 Tất đoạn tính với chiều rộng đơn vị, b = (mm): +) Hệ số sức kháng: ds 395 − 1 = 0.65 + 0.15 − 1 = 0.9 → Chọn = 0.9 để tính toán 6.95 c = 0.65 + 0.15 Vậy sức kháng tổng cộng tường trục thẳng đứng là: M w H = 49.43 106 (N.mm) a 5.8 M n P = As f y d s − = 0.9 113.1 250 240 − = 6033602.3 (N.mm) 2 = 6.03 106 (N.mm) +) Cốt thép chọn: As = +) d s = 290 − 50 + +) a = - Sức kháng trung bình đoạn là: M n2 10 106 + 6.03 106 = = 8.015 106 (N.mm) Tính tốn đoạn III (H = 230 mm) SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 +) c = As f y ' c 0.85 f b a 1 = = 153.9 = 1.539 (mm2/mm) 100 14 14 + = 254 (mm) 2 1.539 250 = 15.1 (mm) 0.85 30 1 15.1 = 18.1 (mm) 0.835 +) Hệ số sức kháng: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ ds 254 − 1 = 0.65 + 0.15 − 1 = 2.6 0.9 → Chọn = 0.9 để tính tốn 18.1 c = 0.65 + 0.15 a 15.1 M c1 = As f y d s − = 0.9 1.539 250 254 − = 90568 (N.mm) 2 - Đoạn II III: Chỉ xét thép chịu kéo (xét lực va từ bên phải mặt nghiêng) có neo xuống mặt cầu, diện tích thép bề rộng đơn vị As = +) d s = 200 + 190 + +) a = +) c = As f y ' c 0.85 f b a 1 = = 153.9 = 1.539 (mm2/mm) 100 14 14 + = 404 (mm) 2 1.539 250 = 15.1 (mm) 0.85 30 1 15.1 = 18.1 (mm) 0.835 +) Hệ số sức kháng: ds 404 − 1 = 0.65 + 0.15 − 1 = 3.8 0.9 → Chọn = 0.9 để tính tốn 18.1 c = 0.65 + 0.15 a 15.1 M c 2+3 = As f y d s − = 0.9 1.539 250 404 − = 137281 (N.mm) 2 - Trị số trung bình sức kháng momen trục ngang là: Mc = M c1h1 + M c 2+3h2+3 90568 650 + 137281 440 = = 109425 (N.mm) h1 + h2+3 650 + 440 - Chiều dài tường xuất cấu chảy: Lt L 8H ( M b + M w H ) 1070 1070 1070(0 + 49.43 10 ) + t + = + + = 2572.56 (mm) Mc 109425 2 Lc = - Sức kháng danh định chịc tải trọng ngang lan can: Rw = = L2 8M b + 8M w H + M c c Lc − Lt H 2572.562 + 49.43 106 + 109425 2572.56 − 1070 1070 = 713612 (N) = 713.612 (kN) Ta có Rw = 713.612 (kN) > Ft = 240 (kN) → Lan can đảm bảo khả chịu lực SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 Hình 2.7 Bố trí thép lan can – gờ chắn xe ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Trong trường hợp LC = 1000 (mm) - Bản hẫng xem dải đầu ngàm vào dầm chủ, đầu tự có 3.1 Số liệu tính tốn - Khoảng cách dầm chủ: L1 = 2000 (mm) chiều rộng làm việc SW = 1140 + 0.833 X (Với X khoảng cách từ điểm đặt tải trọng tới tim - Khoảng cách dầm ngang L2 = 8100 (mm) dầm chủ cùng) - Chiều dày mặt cầu: hf = 200 (mm) - Chọn chiều dày lớp phủ: hp = 75 (mm) - Chiều dài hẫng: hh = 1000 (mm) 3.2 Sơ đồ tính mặt cầu - Bản mặt cầu tính tốn theo sơ đồ: Bản congxon loại dầm Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ liên tục, sau tính tốn dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục mặt cầu Hình 3.3 Sơ đồ tính trường hợp bánh xe đặt đỉnh dầm Hình 3.1 Sơ đồ tải trọng tác dụng - Tính tốn mặt cầu theo phương ngang, có bề rộng b = (m) 3.3 Xác định nội lực hẫng +) Trọng lượng thân mặt cầu: DC1 = 1 h f bt = 1 0.2 25 = (kN/m) 3.3.1 Xác định chiều dài nhịp tính tốn - Đối với nhịp hẫng chiều dài tính tốn chiều dài cánh hẫng tính từ đầu ngồi → Moment trọng lượng thân gây ra: M DC = DC1 L mặt cầu đến tim dầm biên L = 1 = 2.5 (kN.m) 2 +) Trọng lượng lớp phủ dày 75 (mm): DW = 1 hp p = 1 0.075 22.5 = 1.6875 (kN/m) L → Moment trọng lượng lớp phủ gây ra: M DW = DW L = 1.6875 0.5 0.5 = 0.211 (kN.m) +) Trọng lượng lan can mét dài: •) Trọng lượng tường bê tông: Phần 1: P1 = A1 b bt = 1.07 0.25 1 25 = 6.6875 (kN) Hình 3.2 Chiều dài hẫng SVTH: HỒNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 Phần 2: P2 = A2 b bt = 0.25 0.25 1 25 = 1.5625 (kN) 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP f pR 101.504 75.382 GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ 54.613 51.272 CHƯƠNG 8: KIỂM TOÁN DẦM CHỦ 52.82 8.1 Kiểm toán dầm trạng thái giới hạn sử dụng 8.1.1 Kiểm tra ứng suất lúc căng kích - Các giới hạn ứng suất +) Ứng suất nén cho phép bê tông: f cc = 0.6 f ci = 0.6 50 = 30 (MPa) Bảng 7.13 Bảng tổng hợp tổng mát ứng suất +) Ứng suất kéo cho phép bê tông: f ct = 0.25 f ci = 0.25 50 = 1.77 (MPa) Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 f pF (MPa) 55 52.006 48.984 45.954 42.812 Dầm nguyên khối căng sau: f pA (MPa) 34.72 34.72 34.72 34.72 34.72 - Ứng suất thớ trên: f pES (MPa) 10.72 23.3 30.3 29.5 28.3 f pSR (MPa) 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 f pCR (MPa) 62.04 171.98 266.36 289.21 288.58 f pR (MPa) 101.504 75.382 54.613 51.272 52.82 f pT (MPa) 280.484 373.89 451.48 467.16 463.73 +) Pi : Lực DƯL kích, Pi = ( 0.74 f pu − f ps ) Aps Tỉ lệ % 13.77 18.357 22.167 22.936 22.768 +) MDC1: Momen trọng lượng thân dầm (GĐ 1) (mm2) - Tính tốn ứng suất tải trọng gây ft = − Pi Pi ( d ps − yt ) M + yt − DC1 yt A0 I0 I0 - Ứng suất thớ dưới: fb = − Pi Pi ( d ps − yt ) M + yb − DC1 yb A0 I0 I0 Trong đó: +) A0: Diện tích mặt cắt nguyên dầm GĐ (mm2) +) I0: Momen quán tính tiết diện nguyên dầm GĐ (mm4) +) yt0: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện +) yb0: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện +) f ci' : Cường độ bê tông lúc tạo ứng suất trước +) f ps : Mất mát ứng suất giai đoạn truyền lực (mất mát ứng suất tức thời) Bảng 8.1 Bảng tổng hợp nội lực tĩnh tải có hệ số phân bố ngang SVTH: HỒNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 Nội lực Loại tải trọng M (kNm) DC1 0 L/8 L/4 3L/8 L/2 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 49 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ Vì giá trị fb nên thớ chịu nén, ta so sánh với ứng suất nén cho phép: Bảng 8.2 Tổng mát ứng suất tức thời Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 f pF (MPa) 55 52.006 48.984 45.954 42.812 f pA (MPa) 34.72 34.72 34.72 34.72 34.72 f pES (MPa) 10.72 23.3 30.3 29.5 28.3 f pS (MPa) 100.44 110.026 114.004 110.174 105.832 Bảng 7.5 Bảng đặc trưng hình học giai đoạn fcc = 0.6 fci = 30 (MPa) > fb = 15.04 (MPa) → Đạt điều kiện - Kiểm tra tương tự với thớ lại ta kết bảng sau: Bảng 8.3 Bảng tổng hợp kiểm tra giới hạn ứng suất thớ dầm Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 Pi 6252204 6205232.6 6185740.4 6204507.4 6225783.2 dps - yto 200.8 609.8 909.1 970.5 970.5 Ao 1405100 844700 844700 844700 844700 Io 4.54 x 1011 3.47 x 1011 3.45 x 1011 3.44 x 1011 3.44 x 1011 Mặt cắt Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 MDC1 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 ap (mm) 887.2 530.6 233 172 172 yto 712 659.6 657.9 657.5 657.5 Ao (mm2) 1405100 844700 844700 844700 844700 fti 2.48 3.26 1.94 2.52 2.95 kx-x (mm3) 1528652720 963284860 964743100 965042000 965042000 Giới hạn ƯS 24 24 24 24 24 ybo (mm) 1088 1140.4 1142.1 1142.5 1142.5 Kết luận Đạt điều kiện Đạt điều kiện Đạt điều kiện Đạt điều kiện Đạt điều kiện yto (mm) 712 659.6 657.9 657.5 657.5 Io (mm4) 4.54x1011 3.47x1011 3.45x1011 3.44 x 1011 3.44 x 1011 Bảng 8.4 Bảng tổng hợp kiểm tra giới hạn ứng suất thớ dầm Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 Pi 6252204 6205232.6 6185740.4 6204507.4 6225783.2 dps - yto 200.8 609.8 909.1 970.5 970.5 +) MDC1 = 3107.2 (kN.m) Ao 1405100 844700 844700 844700 844700 +) f pu = 1860 (MPa) Io 4.54x1011 3.47x1011 3.45x1011 3.44 x 1011 3.44 x 1011 MDC1 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 yto 712 659.6 657.9 657.5 657.5 ybo (mm) 1088 1140.4 1142.1 1142.5 1142.5 fbi 7.46 14.42 16.67 15.73 15.04 Giới hạn ƯS 24 24 24 24 24 Kết luận Đạt điều kiện Đạt điều kiện Đạt điều kiện Đạt điều kiện Đạt điều kiện - Tính tốn mặt cắt L/2: +) Aps = 4900 (mm2) Pi = ( 0.74 f pu − f ps ) Aps = ( 0.74 1860 − 105.832 ) 4900 = 6225783.2 (MPa) - Kiểm tra giới hạn ứng suất thớ trên: 6225783.2 6225783.2 (1628 − 657.5 ) 3107.2 106 ft = − + 657.5 − 657.5 = −2.95 (MPa) 844700 3.44 1011 3.44 1011 Vì giá trị ft nên thớ chịu nén, ta so sánh với ứng suất nén cho phép: fcc = 0.6 fci = 30 (MPa) > ft = 2.95 (MPa) → Đạt điều kiện - Kiểm tra giới hạn ứng suất thớ dưới: fb = − 6225783.2 6225783.2 (1628 − 657.5 ) 3107.2 + 1142.5 − 1142.5 = −15.04 (MPa) 11 844700 3.44 10 3.44 1011 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 50 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ 8.1.2 Kiểm tra ứng suất nén lúc sử dụng (thớ dầm) 8.1.2.1 Do tác động ứng suất dự ứng lực tải trọng thường xuyên - Ứng suất nén cho phép bê tông: f cc = 0.45 f ci = 0.45 50 = 22.5 (MPa) - Dầm nguyên khối căng sau, ứng suất thớ trên: P Pi ( d ps − yt ) M M M +M f t1 = − i + yt − DC1 yt − − DC ytg − DW ' LC ytg' A0 I0 I0 Ig Ig Bảng 8.5 Bảng tổng hợp giá trị nội lực tĩnh tải Nội lực Loại tải trọng L/8 L/4 3L/8 L/2 DC1 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 DC2 95.9 164.4 205.4 219.2 DW 193.8 332.2 415.2 442.9 LANCAN 708.8 1214.9 1518.7 1619.9 mg(LL+IM)+PL 1019.2 1723.6 2113.6 2242.3 DC1 383.6 287.7 191.8 95.9 DC2 227 20.3 13.5 6.8 DW 54.7 41 27.3 13.7 mg(LL+IM)+PL 392.9 328.5 215.4 210.6 155.6 M (kNm) Trong đó: +) Pi : Lực DƯL kích, Pi = ( 0.74 f pu − f ps ) Aps +) MDC1: Momen trọng lượng thân dầm (GĐ 1) Q (kN) +) MDC2: Momen trọng lượng mối nối +) MDW: Momen trọng lượng lớp phủ +) MLC: Momen trọng lượng lan can +) A0: Diện tích mặt cắt nguyên dầm GĐ (mm2) +) I0: Momen quán tính tiết diện nguyên dầm GĐ (mm4) +) Ig: Momen quán tính tiết diện nguyên dầm GĐ (mm4) +) I g' : Momen quán tính tiết diện nguyên dầm GĐ (mm4) +) yt0: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện GĐ +) yb0: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện GĐ +) ytg: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện GĐ +) ybg: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện GĐ Bảng 7.5 Bảng đặc trưng hình học giai đoạn Mặt cắt Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 ap (mm) 887.2 530.6 233 172 172 Ao (mm2) 1405100 844700 844700 844700 844700 kx-x (mm3) 1528652720 963284860 964743100 965042000 965042000 ybo (mm) 1088 1140.4 1142.1 1142.5 1142.5 yto (mm) 712 659.6 657.9 657.5 657.5 Io (mm4) 4.54x1011 3.47x1011 3.45x1011 3.44 x 1011 3.44 x 1011 +) ybg' : Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện GĐ ' tg +) y : Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện GĐ +) f ci' : Cường độ bê tông lúc tạo ứng suất trước +) f ps : Mất mát ứng suất giai đoạn truyền lực (mất mát ứng suất tức thời) SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 Bảng 7.6 Bảng đặc trưng hình học giai đoạn Mặt cắt Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 n 5.42 5.42 5.42 5.42 5.42 ap (mm) 887.2 530.6 233 172 172 Ag (mm2) 1431658 871265.2 871258 871258 871258 k0-0 (mm3) 1549214978 977380359.9 970932793.7 969609976 969609976 ybg (mm) 1082.1 1121.8 1114.4 1112.9 1112.9 ytg (mm) 717.9 678.2 685.6 687.1 687.1 Ig (mm4) 4.55x1011 3.56x1011 3.66x1011 3.68x1011 3.68x1011 51 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ Bảng 7.7 Bảng đặc trưng hình học giai đoạn Bảng 8.7 Bảng tổng hợp kiểm tra giới hạn ứng suất thớ dầm Mặt cắt Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 c (mm) -16.41 -27.69 -28.05 -28.12 -28.12 A’g (mm2) 1471658 916058 916058 916058 916058 k0-0 (mm3) -24236000 -25365760 -25697280 -25764480 -25764480 1141.02 1141.02 658.98 658.98 y’bg (mm) y’tg (mm) I’g (mm4) 1098.51 701.49 4.83 x 10 1149.49 650.51 11 1142.45 657.55 11 3.70 x 10 3.80 x 10 11 11 3.82 x 10 3.82 x 1011 Bảng 8.6 Bảng tổng hợp tổng mát ứng suất Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 Pi 5202232 4742563 4360657 4281963 4296908 dps - yto 200.8 609.8 909.1 970.5 970.5 Ao 1405100 844700 844700 844700 844700 Io 4.54x1011 3.47x1011 3.45x1011 3.44 x 1011 3.44 x 1011 Ig 4.55x1011 3.56x1011 3.66x1011 3.68x1011 3.68x1011 I’g 4.83 x 1011 3.70 x 1011 3.80 x 1011 3.82 x 1011 3.82 x 1011 ytg 717.9 678.2 685.6 687.1 687.1 y’tg 701.49 650.51 657.55 658.98 658.98 MDC1 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 MDC2 95.9 164.4 205.4 219.2 f pT (MPa) 280.484 373.89 451.48 467.16 463.73 MDW 193.8 332.2 415.2 442.9 MLC 708.8 1214.9 1518.7 1619.9 yto 712 659.6 657.9 657.5 657.5 ybo (mm) 1088 1140.4 1142.1 1142.5 1142.5 +) MDC1 = 3107.2 (kN.m) ft1i 2.06 5.44 6.69 8.48 9.23 +) MDC2 = 219.2 (kN.m) Giới hạn ƯS 18 18 18 18 18 +) MDW = 442.9 (kN.m) Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt - Ta tính tốn mặt cắt L/2: +) Aps = 4900 (mm2) +) MLC = 1619.9 (kN.m) 8.1.2.2 Do hoạt tải ½ tổng lực dự ứng lực hữu hiệu tải trọng thường xuyên +) f pu = 1860 (MPa) Pi = ( 0.72 f pu − f pT ) Aps = ( 0.72 1860 − 463.73) 4900 = 4289803 (MPa) - Ứng suất nén cho phép bê tông: f cc = 0.4 f ci' = 0.4 50 = 20 (MPa) Bảng 8.8 Bảng tổng hợp nội lực hoạt tải HL93 - Kiểm tra giới hạn ứng suất thớ trên: 4289803i 4289803 (1628 − 657.5 ) 3107.2 106 + 657.5 − 657.5 844700 3.44 1011 3.44 1011 ( 442.9 + 1619.9 ) 106 658.98 = −9.23( MPa) 219.2 106 − 687.1 − 3.68 1011 3.82 1011 f t1 = − fcc = 45 fci = 22.5 (MPa) > ft1 = 9.23 (MPa) → Đạt điều kiện - Tính tốn tương tự với vị trí cịn lại, ta kết bảng sau: Tải trọng Nội lực Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 Xe 3T M 1036.2 1743.3 2121.4 2245.5 - Ứng suất thớ trên: ( 2245.5 + ) 10 658.98 = −9.42 M +M ft = 0.5 ft1 − LL ' PL ytg' = 0.5 ( −9.23) − (MPa) Ig 3.82 1011 fcc = 0.4 fci' = 20 (MPa) > SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 ft1 = 9.42 (MPa) → Đạt điều kiện 52 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Tính tốn tương tự với vị trí cịn lại, ta kết bảng sau: 8.1.3 Kiểm tra ứng suất kéo lúc sử dụng (thớ dầm) - Ứng suất nén cho phép bê tông: f cc = 0.6 f ci' = 0.6 50 = 30 (MPa) Bảng 8.8 Bảng tổng hợp kiểm tra giới hạn ứng suất thớ dầm Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 I’g 4.83 x 1011 3.70 x 1011 3.80 x 1011 3.82 x 1011 3.82 x 1011 y’tg 701.49 650.51 657.55 658.98 658.98 Mngười(PL) 0 0 MLL(3T) 1036.2 1743.3 2121.4 2245.5 ft1i 2.06 5.44 6.69 8.48 9.23 ft2i 1.03 4.95 7.06 8.77 9.42 Giới hạn ƯS 16 16 16 16 16 Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt - Ứng suất kéo cho phép bê tông: f ct = 0.5 f ci' = 0.5 50 = 3.54 (MPa) - Ứng suất thớ dưới: fb = − Pf A0 + Pf ( d ps − yt ) I0 yb − M DC1 M M + M DW + M LL + M PL yb + DC ytg + DC ytg' ' I0 Ig Ig -Tính toán mặt cắt L/2: +) Aps = 4900 (mm2) +) MDC1 = 3107.2 (kN.m) +) MDC2 = 219.2 (kN.m) +) MDW = 442.9 (kN.m) +) MDC3 = MLC = 1619.9 (kN.m) 8.1.2.3 Do tổng lực dự ứng lực hữu hiệu, tải trọng thường xuyên tải trọng tức thời +) MLL/3T = 2245.5 (kN.m) - Ứng suất nén cho phép bê tông: f cc = f = 0.6 50 = 30 (MPa) ' ci +) f pu = 1860 (MPa) - Ứng suất thớ trên: Pi = ( 0.75 f pu − f ps ) Aps = ( 0.75 1860 − 105.832 ) 4900 = 6316923.2 (MPa) ( 2245.5 + ) 10 658.98 = −14.03 (MPa) M LL + M PL ytg' = −9.23 − ' Ig 3.82 1011 f t = f t1 − fcc = 0.6 fci' = 30 (MPa) > 63169232.2 6316923.2 970.5 106 106 − 1142.5 + 1142.5 + 1112.9 844700 3.44 1011 3.44 1011 3.68 1011 (1619.9 + 442.9 + 2245.5 + ) 1141.02 = 1.39( MPa) + 3.82 1011 fb = − ft = 14.03 (MPa) → Đạt điều kiện - Tính tốn tương tự với vị trí cịn lại, ta kết hình: fct = 3.54 (MPa) > f b = 1.39 (MPa) → Đạt điều kiện - Tính tốn tương tự với vị trí cịn lại ta kết bảng sau: Bảng 8.9 Bảng tổng hợp kiểm tra giới hạn ứng suất thớ dầm Bảng 8.10 Bảng tổng hợp kiểm tra ứng suất thớ dầm Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 I’g 4.83 x 1011 3.70 x 1011 3.80 x 1011 3.82 x 1011 3.82 x 1011 Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 y’tg 701.49 650.51 657.55 658.98 658.98 Pi 6343344 6296372.6 6276880.4 6295647.4 6316923.2 Mngười(PL) 0 0 dps - yto 200.8 609.8 909.1 970.5 970.5 MLL(3T) 1036.2 1743.3 2121.4 2245.5 Ao 1405100 844700 844700 844700 844700 ft1i 2.06 5.79 7.28 9.22 10.01 Io 4.54x1011 3.47x1011 3.45x1011 3.44 x 1011 3.44 x 1011 ft3i 2.06 7.67 10.40 13.01 14.03 Ig 4.55x1011 3.56x1011 3.66x1011 3.68x1011 3.68x1011 Giới hạn ƯS 24 24 24 24 24 I’g 4.83 x 1011 3.70 x 1011 3.80 x 1011 3.82 x 1011 3.82 x 1011 Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt ybg (mm) 1082.1 1121.8 1114.4 1112.9 1112.9 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 53 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ 8.1.4.1 Tính độ vồng (Xét mặt cắt L/2) y’bg (mm) 1098.51 1149.49 1142.45 1141.02 1141.02 MDC1 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 - Tính độ vịng đàn hồi trọng lượng thân dầm lúc truyền lực ngang MDC2 95.9 164.4 205.5 219.1 +) Độ võng trọng lượng thân dầm chủ: MDW 193.8 332.2 415.2 442.9 MLC 708.8 1214.9 1518.7 1619.9 Mngười 0 0 yto 712 659.6 657.9 657.5 657.5 +) Eci : Modul đàn hồi bê tông lúc truyền lực căng; Eci = 36337 (MPa) ybo 1088 1140.4 1142.1 1142.5 1142.5 +) Ig: Momen quán tính mặt cắt nguyên (GĐ 2); Ig = 3.44 x 1011 (mm4) fbi 7.57 6.86 4.13 0.25 1.44 Giới hạn ƯS 24 (nén) 24 (nén) 24 (nén) 24 (nén) 3.162 (kéo) Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt DC1 = qDC1 L4tt 384 Eci I Trong đó: +) qDC1: Trọng lượng rải thân dầm; qDC1 = 24.87 (N/mm) +) Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn; Ltt = 32400 (mm) DC1 = 24.87 324004 = 28.55 (mm) 384 36337 3.44 1011 - Tính dộ vồng ngược lực căng trước lúc truyền lực căng 8.1.4 Kiểm tra độ vồng, độ võng dầm - Biến dạng độ võng TTGHSD gây hư hỏng bề mặt vết nứt cục +) Sơ đồ tính tốn: bê tông mặt cầu Độ võng thẳng đứng độ rung phương tiện giao thơng ảnh hưởng xấu tới tâm lí người sử dụng, gây cảm giác khơng an tồn cho lái xe Để hạn chế ảnh hưởng này, tiêu chuẩn quy định độ võng không bắt buộc sau: = Ltt (khơng có lề hành) 800 HÌnh 8.1 Sơ đồ tính tốn độ vồng ngược +) Độ vồng ngược lực căng lúc truyền lực: W L4tt v = 384 Eci I g - Khi tính độ võng hoạt tải, độ võng phải lấy giá trị lớn kết tính tốn sau: +) Tính với xe tải thiết kế +) Tính với 25% xe tải thiết kế + tải trọng Trong đó: +) Hoạt tải tính tốn có xét đến hệ số xung kích 1+IM +) Eci : Modul đàn hồi bê tông lúc truyền lực căng; Eci = 36337 (MPa) - Tất xe thiết kế xếp tải dầm chịu tải trọng Do hệ +) Ig: Momen qn tính mặt cắt nguyên ; Ig = 3.68 x 1011 (mm4) số phân bố để tính độ võng ngược tính sau: +) Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn; Ltt = 32400 (mm) gv = nlx = = 0.33 n - Trong đó: +) nlx : Số xe thiết kế +) n: Số dầm chủ SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 +) W = Ps e +) Ps: Dự ứng lực sau tất mát +) Abó : Diện tích bó cáp dự ứng lực +) e: Khoảng cách từ trọng tâm cáp dự ứng lực đến trọng tâm dầm; e = d ps − yt = 970.5 (mm) 54 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Độ vồng dầm: = v − DC1 − DC − DW + LC = 40.39 − 28.55 − 7.5 − 30.3 = −25.96 (mm) Ps = 4900 ( 0.72 1860 − 462.28 ) = 4296908 (N) v= P e L4tt 5 4296908 970.5 324004 s = = 40.39 (mm) 384 Eci I g 384 36337 3.68 1011 8.1.4.2 Tính độ võng đàn hồi dầm ngang 8.1.4.4 Tính độ võng hoạt tải có xét đến lực xung kích - Độ võng tải trọng làn: lan qlan L4tt = 384 Ec I g' - Coi trọng lượng dầm ngang tác dụng lên dầm rải 1m chiều dài dầm Trong đó: - Độ võng đàn hồi dầm ngang, ván khuôn mặt cầu tính sau: +) Ec : Modul đàn hồi bê tông; Ec = 36337 (MPa) DC = qDC L4tt 384 Ec I g +) I g' : Momen quán tính mặt cắt nguyên ; I g' = 3.82 x 1011 (mm4) +) Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn; Ltt = 32400 (mm) Trong đó: +) qlan: Trọng lượng làn; qlan = 9.3 (N/mm) +) Ec : Modul đàn hồi bê tông; Ec = 36337 (MPa) +) Ig: Momen quán tính mặt cắt nguyên ; Ig = 3.68 x 1011 (mm4) lan = 9.3 324004 = 9.6 (mm) 384 36337 3.82 1011 +) Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn; Ltt = 32400 (mm) - Độ võng xe tải thiết kế: +) qDC2: Trọng lượng dầm ngang; qDC2 = (N/mm) +) Đối với tải trọng xe tính tốn độ võng ta phải xếp tải vị trí bất lợi để tính độ DC 324004 = = 7.5 (mm) 384 36337 3.68 1011 8.1.4.3 Tính độ võng đàn hồi lớp phủ lan can võng lớn mặt cắt tính tốn +) Đối với kết cấu nhịp giản đơn độ võng dầm tải trọng tập trung P gây tính theo cơng thức: - Độ võng đàn hồi lớp phủ, lan can tính sau: DW + LC = ( qDW + qLC ) Ltt 384 Ec I g' LL Trong đó: Trong đó: +) Ec : Modul đàn hồi bê tông; Ec = 36337 (MPa) +) I g' : Momen quán tính mặt cắt nguyên ; I g' = 3.82 x 1011 (mm4) +) Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn; Ltt = 32400 (mm) +) qDW: Trọng lượng lớp phủ; qDW = 16.875 (N/mm) +) qLC: Trọng lượng lan can; qLC = 60 (N/mm) (16.875 + 12.4 ) 32400 = = 30.3 (mm) 384 36337 3.82 1011 DW + LC P ( Ltt − a ) x L2tt − ( Ltt − a ) − x = g v (1 + IM ) ' Ltt Ec I g +) Ec : Modul đàn hồi bê tông; Ec = 36337 (MPa) +) I g' : Momen quán tính mặt cắt nguyên ; I g' = 3.82 x 1011 (mm4) +) Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn; Ltt = 32400 (mm) +) 1+ IM: Hệ số xung kích; 1+IM = 1.33 +) gv: Hệ số phân bố ngang hoạt tải; gv = 0.33 +) a: Khoảng cách từ trọng tâm đến gối bên trái +) x: Khoảng cách tính từ mặt cắt tính tốn đến gối bên trái Ở ta tính mặt cắt nhịp nên x = SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 Ltt 32400 = = 16200 (mm) 2 55 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Xếp xe bất lợi để tính độ võng lớn mặt cắt nhịp áp dụng cơng thức để tính độ võng trục xe gây ra, ta bảng sau: Các đại lượng +) Bỏ qua sức kháng kéo bê tơng +) Giả thiết biểu đồ biến dạng hình tam giác +) Giả thiết biểu đồ ứng suất bê tơng hình chữ nhật có: Kí hiệu P3 (kN) P2 (kN) P1 (kN) Đơn vị Tải trọng trục P 145 145 35 kN Giá trị cạnh là: 0.85 f c' Khoảng cách trục đến gối trái a 11900 16200 20500 mm Chiều cao biểu đồ: a = 1 c Độ võng trục thứ i Δpi 3.17 3.56 0.78 mm Tổng độ võng xe tải thiết kế ΔLL 7.51 mm Trong đó: +) f = : Hệ số sức kháng uốn theo quy định - Kiểm toán độ võng hoạt tải: +) Độ võng cho phép hoạt tải là: = - Sức kháng uốn dầm phải đảm bảo: M r = f M n M u max Ltt 32400 = = 40.5 (mm) 800 +) Mu.max: Momen uốn lớn mặt cắt nhịp (kN.m) +) Mn: Momen kháng uốn danh định (kN.m) +) Độ võng xe tải thiết kế LL = 7.51 (mm) +) Mr: Momen kháng uốn tính toán (kN.m) +) Độ võng 25% xe tải thiết kế + làn: 25% LL + lan = 0.25 7.51 + 9.61 = 11.48 (mm) +) Công thức tính sức kháng uốn: +) Độ võng hoạt tải gây mặt cắt nhịp: a hf a a a M n = Aps f ps d p − + As f y d s − − As' f y' d s' − + 0.85 f c' ( b − bw ) h f 1 − 2 2 2 2 max ( LL ; 25% LL + lan ) = 11.48 (mm) < = 40.5 (mm) +) Bỏ qua lượng cốt thép thường ta có: 8.2 Kiểm toán dầm trạng thái giới hạn cường độ - TTGH CĐ phải xét đến để đảm bảo cường độ ổn định cục ổn định tổng thể a hf a M n = Aps f ps d p − + 0.85 f c' ( b − bw ) h f 1 − 2 2 dự phòng để chịu tổ hợp tải trọng theo thống kê định để cầu chịu +) Nếu tính với mặt cắt hình chữ nhật: phạm vi tuổi thọ thiết kế a M n = Aps f ps d p − 2 8.2.1 Kiểm toán cường độ chịu uốn - Các giả thuyết tính tốn: +) Đối với cấu kiện có cốt thép thép DƯL dính bám hồn tồn, chiều dài Trong đó: +) Aps: Diện tích cốt thép DƯL (mm2) dính bám tao thép DƯL khơng dính bám cục bọc ứng biến tỷ lệ thuận với +) fps: Ứng suất trung bình cốt thép DƯL sức kháng uốn danh định dầm (Mpa) khoảng cách tính từ trục trung hồ +) dp: Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép DƯL (mm) +) Đối với cấu kiện có bó tao cáp dự ứng lực khơng dính bám hồn tồn hay khơng +) b: Bề rộng mặt chịu nén cấu kiện (mm) dính bám phần nghĩa tao thép ống bọc hay dính bám, chênh lệch ứng +) bw: Chiều dày bụng (mm) biến bó thép mặt cắt bê tông ảnh hưởng độ võng yếu tố hình học +) hf: Chiều dày cánh chịu nén dầm I, hf = ts (mm) bó thép phải đưa vào tính tốn ứng suất bó thép +) 1 : Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất theo quy định: +) Nếu bê tơng khơng bị kiềm chế, ứng biến thích dụng lớn thớ chịu nén ngồi khơng lớn 0,003 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 1 = 0,85 với f c' 28 (MPa) 1 = 0,65 với f c' 56 (MPa) 56 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Diện tích cốt thép dự ứng lực As = 4900 (mm2) f c' − 28 1 = 0,85 − 0,05 với 28 f c' 56 (MPa) Với f c' = 30 (MPa) 1 = 0,85 − 0,05 - Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép DƯL dp = 1628 (mm) 30 − 28 = 0.836 +) a = 1 c :Chiều dày khối ứng suất tương đương (mm) +) Ứng suất trung bình cốt thép DƯL sức kháng uốn danh định xác định theo công thức sau: f py 1670 c f ps = f pu 1 − k với k = 1.04 − = 1.04 − = 0.28 f pu 1860 dp Ta có: Aps f pu + As f y − As' f y' − 0.85 1 f c' ( b − bw ) h f Aps f pu − 0.85 1 f c' ( b − bw ) h f c= = f pu f ' 0.85 1 f c bw + k Aps 0.85 1 f c' bw + k Aps pu dp dp +) Trường hợp trục trung hòa qua sườn (chiều dày cánh chịu nén hf < c) Khi coi mặt Hình 8.2 Biểu đồ ứng suất mặt cắt L/2 cắt chữ T +) Trường hợp trục trung hịa khơng qua sườn (chiều dày cánh chịu nén hf > c) Khi coi mặt cắt chữ nhật phải thay bw b +) Quy đổi mặt cắt chữ T, xét mặt cắt L/2: - Giả sử TTH qua cánh hình 8.2 Cân theo phương ngang ta khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép cánh dầm tính cơng thức sau: c= Aps f pu − 0.85 1 f c' ( b − bw ) h f 4900 1860 − 0.85 0.836 30 ( 2000 − 200 ) 222 = = −44 (mm) f pu 1860 ' 0.85 0.836 30 200 + 0.28 4900 0.85 1 f c bw + k Aps 1628 dp Vì c < nên tính lại chiều cao vùng nén c theo công thức: c= Aps f pu 0.85 1 f b f + k Aps ' c f pu dp = 4900 1860 1860 0.85 0.836 30 2000 + 0.28 4900 1628 = 206.2 (mm) Chiều cao chịu nén c = 206.2 (mm) < hf =222 (mm) Vậy chọn trục trung hòa qua cánh thỏa mãn - Chiều cao vùng nén hữu hiệu: a = 1 c = 0.836 206.2 = 172.4 (mm) - Ứng suất cáp dự ứng lực: c 206.2 f ps = f pu 1 − k = 1860 1 − 0.28 = 1794.1(mm) dp 1628 Hình 8.1 Mặt cắt dầm vị trí L/2 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 c 206.2 = = 0.127 0.375 = d p 1628 57 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Sức kháng uốn danh định mặt cắt nhịp: a 172.4 10 M n = Aps f ps d p − = 1 4900 1860 1628 − = 1.43 10 (N.mm) = 14300 (kN.m) 2 c 206.2 = = 0.127 → Đạt d ps 1628 Kiểm tra tương tự với mặt cắt lại ta kết bảng sau: Ta có M r = 14300 (kN.m) M u max = 10036.6 (kN.m) → Đạt điều kiện Bảng 8.12 Bảng tổng hợp kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa Tính tốn tương tự với vị trí cịn lại ta kết bảng sau: Bảng 8.11 Bảng tổng hợp kết kiểm tra chịu uốn L/8 L/4 3L/8 L/2 c/dps 0.16 0.14 0.129 127 0.127 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 dp 912.8 1269.4 1567 1628 1628 c 203.4 205.8 206 206.2 206.2 - Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: k 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 Tại mặt cắt cấu kiện chịu uốn, lượng cốt thép thường cốt thép dự ứng β1 0.836 0.836 0.836 0.836 0.836 fps 1775.1 1798.15 1809.58 1811.41 1811.41 a 169.4 171.1 178.2 172.4 172.4 1 1 Mn (kN.m) 7801 11044 13733 14300 14300 +) Mu moment tính tốn có xét đến hệ số Mr (kN.m) 7801 11044 13733 14300 14300 +) Mcr moment kháng nứt tính sở phân tích ứng suất đàn hồi cường độ chịu Mu (kN.m) 4451.4 7593.5 9427.7 10036.6 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT lực, chịu kéo phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính tốn Mr, phải lớn giá trị sau: Mr ≥ (1.2 x Mcr 1.33 Mu ) Trong đó: kéo uốn fr bê tông +) fr: cường độ chịu kéo uốn bê tông Cường độ chịu kéo uốn (modun phá hoại): Nếu khơng có số liệu xác định thí nghiệm vật lý cường độ chịu kéo uốn ft tính 8.2.2 Kiểm tra hàm lượng thép - Lượng thép tối đa: c 0,42 - Cơng thức kiểm tra: de Trong đó: +) de: Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo (mm) de = A ps f ps + A s f y +) Đối với bê tơng có tỷ trọng thơng thường: 0.63 +) Đối với bê tơng cát có tỷ trọng thấp: 0.52 +) Đối với bê tông tỷ trọng thấp loại: 0.45 +) c: Khoảng cách từ TTH đến thớ bê tơng chịu nén ngồi (mm) A ps f ps d p + A s f yd s MPa, xác định sau: c 206.2 = = 0.127 d p 1628 f 'c f 'c f 'c - Kiểm toán mặt cắt nhịp +) Điều kiện kiểm tốn: Mr ≥ (1.2Mcr;1.33Mu) Trong đó: +) Mr: sức kháng uốn tính tốn dầm, Mr (giữa nhịp) = 14300 (kN.m) +) Bỏ qua lượng cốt thép thường: de = dp +) Mu : moment uốn TTGH cường độ, Mu (giữa nhịp) = 10036.6 (kN.m) - Kiểm toán mặt cắt nhịp: +) Mcr: moment nứt, moment gây ứng suất kéo uốn TTGHSD SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 58 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ - Xác định moment gây nứt Mcr: 1.2Mcr (kN.m) 6911.724 10497.552 13531.332 14220.588 14264.58 Mu 4451.4 7593.5 9427.7 10036.6 1.33Mu (kN.m) 5920.4 10099.4 12538.8 13348.7 Min(1.2Mcr;1.33Mu) 5920.4 10099.4 12538.8 13348.7 Mr (kN.m) 7801 11044 13733 14300 14300 Kiểm tra ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT +) Cường độ chịu kéo uốn (Điều 5.4.2.6): fr = 0.63 f 'c = 0.63 30 = 3.45 (MPa) Để thớ dầm bị nứt moment gây nứt cần phải xác định momen phụ thêm: P P (d - y ) M M M + M DW + M f r = - f - f ps to ybo + DC1 ybo + DC ybg + DC y 'bg Io Io Ig I 'g Ao 8.3 Kiểm tra sức kháng cắt mặt cắt 6316923.2 6316923.2 970.5 3107.2x 10 1.2 x 3.98 = 1.1 x − − 1142.5 + 1142.5 11 11 3.44 x 10 844700 3.44 x 10 219.1x 106 (1919.9 + 442.9 + M) x 106 + 1112.9 + 1141.02 3.68x1011 3.82 x 1011 8.3.1 Công thức kiểm tra - Sức kháng cắt dầm phải đảm bảo: Vr = vVn Vu.max Trong đó: +) v : Hệ số sức kháng cắt theo quy định => M = 4833.56 (kN.m) +) Vumax: Lực cắt lớn (kN) => Mcr = MDC1 + MDC2 + MDC3 + MDW + Mngười + M = 11887.15 (kN.m) +) Vn: Sức kháng cắt danh định (kN) => Min (1.2Mcr; 1.33Mu) = ( 14264.58;13348.7) = 13348.7(kN.m) +) Vr: Sức kháng cắt tính tốn (kN) Vậy đảm bảo điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu - Xác định sức kháng cắt danh định: Kiểm tra tương tự mặt cắt lại ta kết bảng sau: Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định trị số nhỏ của: Bảng 8.13 Bảng tổng hợp kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu ' Vn = Vc + Vs + Vp Vn = 0,25 f c b v d v + Vp Mặt cắt L/8 L/4 3L/8 L/2 MDC1 1359.5 2330.4 2913.1 3107.2 MDC2 95.9 164.4 205.5 219.1 MDW 193.8 332.2 415.2 442.9 MLC 708.8 1214.9 1518.7 1619.9 Mngười 199.51 342.3 427.98 456.4 Pf (MPa) 6343344 6296372.6 6276880.4 6295647.4 6316923.2 e (mm) 200.8 609.8 909.1 970.5 970.5 +) dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu (mm) fr (MPa) 3.98 3.98 3.98 3.98 3.98 +) bv: Chiều cao bụng hữu hiệu lấy chiều rộng nhỏ chiều cao dv (mm) M 5759.77 5662.19 5985.83 5237.71 4833.56 Mcr 5759.77 8747.96 11276.11 11850.49 11887.15 Trong đó: +) Vc: Sức kháng cắt danh định ứng suất kéo bê tông (A.5.8.3.3) Vc = 0.083. f c' b v d v +) Vs: Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt (TCN 5.8.3.3) Vs = S +) S: Cự ly cốt thép đai (mm) +) : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo +) SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 A v f y d v ( cot g + cot g ) sin : Góc nghiêng ứng suất nén chéo (độ) 59 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ +) : Góc nghiêng của cốt thép đai trục dọc (độ), = 90 fpe= 0.75fpu-∆fpT +) Av: Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s (mm2) +) fpu= 1860 (MPa) +) Vp: Thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu hướng lực cắt tác dụng, dương ngược +) ∆fpT: Tổng mát ứng suất (MPa) Vpi= ni×aps×fpe×sin(αi ) chiều lực cắt (N) Bảng 8.15 Bảng tổng hợp thành phần dự ứng lực thẳng đứng 8.3.2 Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv - Chiều cao chịu cắt hữu hiệu, lấy cự ly đo thẳng góc với trục trung hồ hợp lực kéo lực nén uốn, khơng lấy trị số lớn 0,9de 0.72h (mm) dv= de-a/2 ( Ở de=dps khơng bố trí cốt thép cấu tạo) Bó cáp Diện tích bó cáp Gối L/8 Gối de (mm) 912.8 a (mm) 169.4 L/8 1269.4 171.1 L/4 1567 178.2 3L/8 1628 172.4 L/2 1628 172.4 Đơn vị 980 275.5 243.4 211 177.4 143.5 980 223.4 194.7 165.8 138.7 110.5 980 174.5 152.7 130.7 108.6 86.1 980 98.8 86.1 74.02 61.4 48.7 980 21.56 19.3 16.46 13.72 10.78 Tổng Api x sin(αi ) 793.76 696.2 597.98 499.82 399.58 Ứng suất cốt thép DƯL 0.75fpu (chưa kể mát ứng suất) 1395 1395 1395 1395 1395 Tổng mát ứng suất 280.484 373.89 451.48 467.16 463.73 Ứng suất hữu hiệu cốt thép DƯL (sau mát ứng suất) fpe 1298.786 1288.62 1284.14 1287.42 1291.23 Vp (N) 884658 710897 564206 463753 372117 mm 1800 1800 1800 1800 mm de - a/2 (mm) 828.1 1183.9 1477.9 1541.8 1541.8 mm 0.9de (mm) 821.52 1142.5 1410.3 1465.2 1465.2 mm 0.72h (mm) 1296 1296 1296 1296 1296 mm dv (mm) 1296 1296 1477.9 1541.8 1541.8 mm 8.3.3 Xác định Vp Tổng giá trị tuyệt đối thay đổi góc đường cáp DƯL 𝛼 L/8 L/4 3L/8 L/2 Bó 0.285 0.251 0.217 0.182 0.147 Bó 0.23 0.2 0.17 0.142 0.113 Bó 0.179 0.1565 0.1338 0.111 0.088 Bó 0.101 0.088 0.0756 0.0627 0.0497 Bó 0.022 0.0197 0.0168 0.014 0.011 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 mm 1800 +) fpe: Ứng suất có hiệu cốt thép DƯL sau mát (Mpa) (kéo) L/2 Api x sin(αi ) h (mm) Mặt cắt 3L/8 (mm2) Bảng 8.14 Bảng tổng hợp giá trị dv Mặt cắt L/4 8.3.4 Tính tốn ứng suất cắt v sức kháng cắt danh định Vn V − v Vp Công thức: v = u v b v d v Vn = 0,25f c' b v d v + Vp 60 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ Trong đó: +) v : Hệ số sức kháng cắt, v = 0,9 +) Vu: Lực cắt TTGHCĐ +)Vp: Thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu hướng lực cắt tác dụng, dương ngược chiều lực cắt (N) Vp = f e A psi sin i +) fe: Ứng suất hữu hiệu cốt thép DƯL (sau tất mát) Cường độ nén bê tông f’c 40 40 40 40 40 Tỷ số kiểm tra v f c' 0.0532 0.0377 0.0170 -0.0020 -0.0208 Kiểm tra tỷ số v 0.25 f c' ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Kiểm tra φvVn>Vu ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT +) α: Góc nghiêng cáp DƯL so với phương ngang - Xác định tỷ số v v : Yêu cầu < 0.25 không đạt phải tăng chiều cao dầm f c' f c' Bảng 8.16 Bảng tổng hợp kết ứng suất cắt v sức kháng cắt danh định Vn DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Các đại lượng tính tốn Kí hiệu Bề rộng bụng hữu hiệu (mm) bv Chiều cao chịu cắt hữu hiệu (mm) dv 1296 1296 1506.8 1570 1570 Lực cắt (N) Vu 1292900 991400 692100 394900 100100 Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 [1] Các ví dụ tính toán cầu dầm chữ I, T, Super T – GSTS Nguyễn Viết Trung (Tham khảo 200 200 200 200 200 trình tự thực hiện) https://drive.google.com/file/d/1R2pnw4aSaFTA6dh0SxfxYu7-HHA_5usR/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/19KSfPJFfQHwbsTRyfVI5Brs765KE4Bnj/view?usp=sharing [2] Cầu BTCT- TS Mai Lựu (bản đầy đủ phải photo, tham khảo tìm hiểu chất) https://drive.google.com/file/d/11vo_D-Bfw8iAiPWJeHVMGdeT1JBPlY7z/view?usp=sharing Thành phần lực DƯL hữu hiệu (N) Vp Hệ số sức kháng cắt φv 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 Ứng suất cắt v 2.13 1.51 0.68 -0.08 -0.83 884658 710897 564206 463753 372117 [3] TCVN 11823:2017 https://drive.google.com/open?id=17etJ82PIgYEKvNe0WGERu786x8uL5sdz [4]Tra cáp dự ứng lực: https://drive.google.com/file/d/1y3lrJaecFcZ8dD3Pux8ne1iSuoq9Sl7K/view?usp=sharing Sức kháng danh định Vn 3476658 3302897 3577806 3603753 3512117 Trị số φvVn 3128992.2 2972607.3 3220025.4 3243377.7 3160905.3 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 61 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP MỤC LỤC GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ 3.6.2 Kiểm tra nứt momen dương 14 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DẦM NGANG .15 CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT .1 4.1 Cơ sở lý thuyết 15 1.1 Số liệu thiết kế (Đề 7C3F) 4.1.1 Giả thiết tính tốn 15 1.1.1 Số liệu chung 4.1.2 Số liệu tính tốn 15 1.1.2 Vật liệu 1.1.2.1 Bê tông 4.2 Xác định nội lực dầm ngang nhịp 15 1.2 Cấu tạo kết cấu nhịp 1.2.1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp 4.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang 15 1.2.2 Thiết kế mặt cắt ngang cầu .1 4.2.2 Nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang theo TTGH 16 1.2.3 Kích thước dầm chủ 4.2.3 Xác định nội lực hoạt tải 16 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN CAN 4.2.4 Tổng hợp nội lực dầm ngang 17 2.1 Số liệu thiết kế 4.3 Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 17 2.2 Thiết kế phần lan can .3 4.3.1 Số liệu thiết kế 17 2.2.1 Thiết kế lan can .3 4.3.2 Kiểm toán cốt thép mặt cắt nhịp 18 2.2.2 Kiểm tra khả chịu lực lan can 4.4 Kiểm tra nứt cho dầm ngang 19 2.3 Tính tốn bu lơng neo .6 4.4.1 Kiểm tra nứt cho momen dương 19 2.3.1 Chọn số liệu thiết kế 4.4.2 Kiểm tra nứt cho momen âm 20 2.3.2 Kiểm tra sức kháng kéo CHƯƠNG 5: HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 21 2.4 Tính tốn phần bê tông đỡ lan can .6 5.1 Xác định đặc trưng hình học tiết diện 21 2.4.1 Xác định MwH 5.1.1 Quy đổi mặt cắt dầm chủ 21 2.4.2 Tính sức kháng uốn tường trục ngang Mc 5.2 Tính tốn đặc trưng hình học dầm 22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 10 3.1 Số liệu tính tốn 10 5.2.1 Xác định bề rộng hữu hiệu cánh dầm (theo mục 4, 6.2.6.1 TCVN 1182304/2017) 22 3.2 Sơ đồ tính mặt cầu .10 5.2.2 Tính tốn đặc trưng hình học 22 3.3 Xác định nội lực hẫng 10 5.3 Xác định hệ số phân bố ngang 24 3.3.1 Xác định chiều dài nhịp tính tốn 10 5.3.1 Hệ số phân bố ngang theo phương pháp tra bảng 24 3.4 Xác định nội lực dầm 11 5.3.2 Hệ số phân phối momen dầm 24 3.4.1 Nội lực tĩnh tải 11 5.3.3 Hệ số phân phối momen dầm biên 24 3.4.2 Nội lực hoạt tải 11 5.3.4 Hệ số phân phối lực cắt cho dầm 24 3.5 Thiết kế cốt thép mặt cầu .13 5.3.5 Hệ số phân phối lực cắt cho dầm biên 25 3.5.1 Thiết kế cho phần chịu momen âm .13 5.3.6 Hệ số phân bố ngang lan can 25 3.5.2 Thiết kế cho phần chịu momen dương 13 CHƯƠNG 6: NỘI LỰC DẦM CHỦ .26 3.6 Kiểm tra nứt cho mặt cầu .14 6.1 Nội lực hoạt tải 26 3.6.1 Kiểm tra nứt momen âm 14 6.1.1 Lực cắt momen vị trí gối 26 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 62 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS ĐỖ TIẾN THỌ 6.1.2 Lực cắt momen vị trí L/2 27 7.3.5 Mất mát từ biến 47 6.1.3 Lực cắt momen vị trí L/4 27 7.3.6 Mất mát chùng cốt thép 48 6.1.4 Lực cắt momen vị trí L/8 28 CHƯƠNG 8: KIỂM TOÁN DẦM CHỦ .49 6.1.5 Lực cắt momen vị trí 3L/8 28 8.1 Kiểm toán dầm trạng thái giới hạn sử dụng 49 6.2 Nội lực tĩnh tải 29 8.1.1 Kiểm tra ứng suất lúc căng kích 49 6.2.1 Tĩnh tải dầm chủ 29 8.1.2 Kiểm tra ứng suất nén lúc sử dụng (thớ dầm) 51 6.2.2 Tĩnh tải dầm ngang 29 8.1.2.1 Do tác động ứng suất dự ứng lực tải trọng thường xuyên 51 6.2.3 Trọng lượng mặt cầu 30 8.1.3 Kiểm tra ứng suất kéo lúc sử dụng (thớ dầm) 53 6.2.4 Trọng lượng lớp phủ 30 8.1.4 Kiểm tra độ vồng, độ võng dầm 54 6.2.5 Trọng lượng lan can .30 8.2 Kiểm toán dầm trạng thái giới hạn cường độ 56 6.2.6 Nội lực tĩnh tải dầm .30 8.2.1 Kiểm toán cường độ chịu uốn 56 6.2.7 Nội lực tĩnh tải vị trí L/4 31 8.2.2 Kiểm tra hàm lượng thép 58 6.2.8 Nội lực tĩnh tải vị trí L/8 31 8.3 Kiểm tra sức kháng cắt mặt cắt 59 6.2.9 Nội lực tĩnh tải vị trí 3L/8 .32 8.3.1 Công thức kiểm tra 59 6.2.10 Nội lực tĩnh tải dầm biên 32 8.3.2 Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv 60 6.3 Tổ hợp tải trọng 33 8.3.3 Xác định Vp 60 6.3.1 Các hệ số tải trọng 33 8.3.4 Tính tốn ứng suất cắt v sức kháng cắt danh định Vn 60 6.3.2 Bảng nội lực hoạt tải 33 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 6.3.3 Tổ hợp tải trọng cho dầm 33 6.3.4 Tổ hợp tải trọng cho dầm biên 36 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DẦM CHỦ 37 7.1 Bố trí cáp cho dầm chủ .37 7.1.1 Ứng suất cho phép bê tông trạng thái giới hạn sử dụng .37 7.1.2 Tính diện tích cốt thép 37 7.1.3 Chọn sơ số bó cáp dự ứng lực 40 7.2 Tính tốn đặc trưng hình học 41 7.2.1 Giai đoạn 1: Dầm kht lỗ ống đặt cáp có diện tích Ap0 chưa có mối nối .41 7.2.2 Giai đoạn 2: Dầm căng cáp bơm vữa 42 7.2.3 Giai đoạn 3: Tiết diện bít lỗ có mối nối 43 7.3.1 Mất mát ma sát 44 7.3.2 Mất mát ép sít neo .45 7.3.3 Mất mát nén đàn hồi 46 7.3.4 Mất mát co ngót 47 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 63