ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN TÍNH TOÁN TRỤ Do thời gian làm đồ án có hạn nên ta chỉ tính trụ chính T3. I. GIỚI THIỆU CHUNG: Trụ mang kết cấu nhòp là loại trụ thân đặc BTCT không dự ứng lực. Toàn cầu có 2 trụ chính. Tên trụ tính toán: T3 Quy trình tính toán: Theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05. II. KẾT CẤU PHẦN TRÊN: Từ số liệu và kết quả tính toán ở các chương trước ta có bảng tổng hợp số liệu của kết cấu phần trên như sau: Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò - Số lượng dầm N 1.000 dầm - Chiều dài tính toán nhòp chính Lc 70.000 m - Chiều dài tính toán nhòp biên Lb 45.500 m - Chiều cao trung bình dầm hộp Htb 2.485 m - Chiều cao gờ đỡ lan can Hg 0.450 m - Chiều cao lan can Hlc 0.815 m - Khổ cầu B 11.000 m - Bề rộng mặt cầu W 14.200 m - Số làn xe thiết kế n 4.000 làn - Hệ số làn xe m 0.85 - Hệ số xung kích IM 1.250 - Trọng lượng riêng bêtông 24.525 KN/m 3 - Trọng lượng riêng nước 10.000 KN/m 3 - Lớp phủ mặt cầu. 0.110 m MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 184 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN III. HÌNH DÁNG, KÍCH THƯỚC TRỤ: hb d d b2 d d h1 h2 b1 bn b4 bd b5 r d d d Hình 79: Hình dáng và kí hiệu kích thước trụ. Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò Số cọc trong mómg n 12.000 cọc Đường kính cọc d 1.000 m Cao độï mực nước cao nhất MNCN 1.000 m Cao độï mực nước thấp nhất MNTN -4.250 m Cao độ mực nước thông thuyền MNTT -2.030 m Cao độ mực nước thi công MNTC -2.030 m Cao độ mặt đất tự nhiên MĐTN 0.450 m Cao độ đỉnh móng CĐIM -4.535 m Cao độ đáy móng CĐĐM -7.000 m Chiều cao trụ h1 8.000 m Chiều cao phần vát h2 1.000 m Chiều rộng trụ theo phương ngang cầu b1 8.000 m Chiều rộng ngang cầu đỉnh trụ b2 5.000 m Chiều cao đá kê gối h2 0.300 m Chiều rộng trụ theo phương dọc cầu b4 3.000 m Chiều rộng đá kê gối b5 1.500 m Bán kính cong trụ r 1.500 m Chiều cao bệ cọc hb 2.500 m Chiều rộng bệï cọc theo phương dọc bd 8.000 m Chiều rộng bệï cọc theo phương ngang bn 14.200 m MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 185 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN 15001500 38001400 38003800 1590 2820 1590 5002000 30090002500 30097002500 750 1500 750 3000 1500 3000 3000 1500 1500 1600 1600 1500 1000 1000 8000 1500 1500 1500 1500 3800 1400 1500 4500 4500 1500 12000 3100 3100 4500 4500 1500 Hình 80: Hình dáng và kích thước trụ sau khi chọn sơ bộ. IV. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ: IV.1. Tónh tải: TLBT kết cấu phần trên: Công thức chung để xác đònh tónh tải là i i i P V= γ Trong đó: Pi : trọng lượng cuả cấu kiện Vi : thể tích các cấu kiện i γ : trọng lượng riêng cuả cấu kiện DC gồm : + Trọng lượng kết cấu phần trên : trọng lượng bản thân dầm , giá đỡ lan can , lan can, gờ chắûn +Trọng lượng kết cấu phần dưới hay trọng lïng cuả các bộ phận cấu tạo nên trụ DW gồm : +Trọng lượng cuả các lơp phủ mặt cầu. Chú ý sau: tải trọng bản thân của dầm ta chỉ tính cho một nữa chiều dài dầm. Bảng tổng hợp nội lực do tải trọng phần trên: MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 186 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Hạng mục Giá trò Đơn vò Trọng lượng thuộc DC. -Nhòp chính 8274.529 KN -Nhòp biên 5378.444 KN -Tải trọng lan can, lề bộ hành,… 729.455 KN Tổng 14382.428 KN Trọng lượng thuộc DW. -Trọng lượng lớp mui luyện, asfan,… 1594.478 KN TLBT trụ: Tương tự ta cũng tính được tải trọng do TLBT trụ: STT Hạng mục Thể tích (m 3 ) Tr/lượng (KN) 1 Bệ trụ 426.000 10447.650 2 Thân trụ 225.617 5533.263 3 Xà mũ 0.000 0.000 4 Đá kê gối 2.700 66.218 5 Tường che 0.000 0.000 6 Khối neo 1.520 37.278 Tổng cộng 655.837 16084.409 Tổng hợp nội lực do tónh tải kết cấu phần dưới tại các mặt cắt: I I II II Hình 81: Các mặt cắt kiểm toán IV.2. Hoạt tải: Hoạt tải HL93: MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 187 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Xe tải thiết kế: Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng 145KN, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm Hình 82: Xe tải thiết kế. Xe hai trục thiết kế: Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm Để tính phản lực cho trụ dùng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15m, bỏ qua những trục không gây hiệu ứng cực đại. Lấy 90% hiệu ứng của hai xe nêu trên kết hợp với 90% tải trọng làn. Hình 83: Tải trọng xe 2 trục thiết kế. Tải trọng làn: Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9,3N/mm. xếp theo phương dọc cầu, theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xe dòch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất. MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 188 1200mm 110 kN 110 kN 9,3KN/m ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Hình : Tải trọng làn. Hoạt tải người (PL): Ta xếp hoạt tải người lên đường ảnh hưởng phản lực gối để gây ra nội lực lớn nhất, chú ý tính cho cả hai bên cầu. Sơ đồ xếp xe theo phương dọc như hình (H.): Phản lực gối do tải trọng người và làn: do PL Lan Value 9 N/m 9.3 N/m S (mm 2 ) 68569 68569 V (N) 617121 637691.7 Phản lực gối do xe tải thiết kế: Xe 3 truc Xe 1 Xe 2 Value 35000 N 145000 N 145000 N 35000 N 145000 N 145000 N Y (mm) 0.689 0.768 0.838 0.998 1 1 V (N) 581915 Phản lực gối do xe tải hai trục thiết kế: Xe 2 truc Xe 1 Xe 2 Value 110000 N 110000 N 110000 N 110000 N Y (mm) 1 1 0.937 0.924 V (N) 424710 MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 189 4300 4300 15000 4300 4300 1200 15000 1200 1.000 1.000 0.998 0.838 0.937 0.924 0.838 0.768 0.689 Hình 84: Sơ đồ xếp xe lên đường ảnh hưởng phản lực gối. ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Xếp xe theo phương ngang để gây ra momen Mx max. MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 190 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN 0.1 1.80 1.20 1.80 0.60 1.60 2.5 3.00 3.00 1.30 Hình 85: Xếp xe theo phương ngang cầu để Mx max. Qua so sánh ta thấy xe tải thiết kế gây ra nội lực bất lợi hơn. Vậy tải trọng HL93 gồm tải trọng làn kết hợp với tải trọng xe thiết kế. Bảng tổng hợp phản lực tác dụng lên trụ do hoạt tải. Hạng mục Giá trò Đơn vò Người đi bộ 637.692 KN HL93 (3 làn) 3146.16 KN HL93 (2 làn) 2457.15 KN Momen Mx do việc đặt xe lệch tâm (ứng với 2 làn xe). = = × × × × = 581915 0.9 1.25 2 3 3927.9 1000 xe x M Pe KNm = = × × × = 637691.7 0.9 2 3 3443.5 1000 lan x M Pe KNm ⇒ = + =3927.9 3443.5 7371.4 LL x M KNm IV.3. Lực hãm xe (BR): Lực hãm xe đựơc truyền từ kết cấu trên xuống trụ qua gối đỡ. Tuỳ theo từng loại gối cầu và dạng liên kết mà tỉ lệ truyền của lực ngang xuống trụ khác nhau. Do các tài liệu tra cứu không có ghi chép về tỉ lệ ảnh hưởng của lực ngang xuống trụ nên khi tính toán, lấy tỉ lệ truyền bằng 100%. Có nghóa là toàn bộ lực ngang gây ra do lực hãm xe được truyền hết xuống gối cầụ. Điểm đặt của lực hãm xe tại cao độ gối cầu của trụ thiết kế. Lực hãm được lấy bằng 25% trọng lượng của các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo quy trình và coi như đi cùng một chiều. Các lực này được coi như tác dụng theo chiều nằm ngang MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 191 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN cách phía trên mặt đường 1800mm theo cả hai chiều dọc để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều trong tương lai. Phải áp dụng hệ số làn quy đònh trong điều 3.6.1.1.2. Cầu xếp 4 làn xe nên lực hãm xe được tính như sau: ( ) 25%. . . 0.25 35 145 145 0.85 3 207.2 tr BR P m n KN= = × + + × × = IV.4. Lực li tâm (CE): Cầu thiết kế thẳng nên CE =0KN. IV.5. Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu công trình (SW): Công thức xác đònh: 2 2 0,0006. . 1,8( / ) B d P V C KN m= ≥ Trong đó: V tốc độ gió thiết kế được tính theo công thức: .= B V V S V B - Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu đang nghiên cứu, như quy đònh trong bảng 3.8.1.1- 1. Đối với tính trụ cần xét với 2 trường hợp của tốc độ gió + Tương ứng với vùng tính gió cấp cao nhất I tra bảng VB = 38m/s. Được xét trong tổ hợp cường độ II + Tương ứng với vận tốc gió V = 25m/s. Được xét trong tổ hợp cường độ I S - Hệ số điều chỉnh với khu đất chòu gió và độ cao mặt cầu theo quy đònh, tra bảng 3.8.1.1-2 . C d : Hệ số cản được quy đònh trong A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d. Trong đó: b = Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm) d = Chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc, nếu có (mm). Quy đònh lấy hệ số tối thiểu là 0.9. Trong bài, ta lấy hệ số cản gió C d =1,2 . Kích thước các bộ phận chắn gió: STT Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò 1 Chiều cao toàn bộ kết cấu phần trên hc 3.750 m 2 Chiều cao gối cầu và đá kê gối hb 0.300 m 3 K/cách đáy dầm đến trọng tâm KCPT d 1.875 m MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 192 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN 4 Chiều cao thân trụ ht 9.000 m 5 Bể rộng thân trụ bt 3.000 m 6 Chiều sâu nước chảy hsf -2.480 m Tốc độ gió thiết kế: Kí hiệu Giá trò V I V II V B 25 38 m/s S 1.09 1.09 V 27.25 41.42 m/s Tải trọng gió ngang P D : Tải trọng gió ngang tác dụng lên phần trên công trình: Kí hiệu Giá trò V I V II At 216.547 216.547 m² Cd 1.200 1.200 1.8At 389.785 389.785 kN 0.0006V²A t C d 115.776 267.488 kN P D 389.785 389.785 kN Z1 10.875 10.875 m Z2 13.375 13.375 m Trong đó: Z1 : Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ. Z2 : Cánh tay đòn tính đến đáy bệ. Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ: Kí hiệu Giá trò V I V II At 19.500 19.500 m² Cd 1.200 1.200 1.8At 35.100 35.100 kN 0.0006V²A t C d 10.426 24.087 kN MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM 193 [...]... 215.88 215.88 215.88 V KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN: V.1 Kiểm toán tiết diện đỉnh móng (I-I): Tiết diện trụ chọn được vát cạnh theo một bán kính bằng một nửa chiều rộng thân trụ, khi tính toán quy đổi tiết diện về hình chữ nhật để gần với mô hình tính toán theo lý thuyết Cách quy đổi ra một hình chữ nhật có chiều rộng bằng chiều rộng của trụ, chiều dài lấy giá trò sao cho có momen quán tính tương đương 8.00 3.00... hồi n 6.992 Bề rộng mặt cắt MPa V.1.1 Kiểm toán khả năng chòu uốn của tiết diện: Ta kiểm toán theo tính chất mặt chòu uốn hai phương Kiểm tra điều kiện N < 0.1φ.f'c.Ag Trong đó: N : lực nén lớn nhất tác dụng lên mặt cắt φ : hệ số sức kháng, cấu kiện chòu nén: j=0.75 Ag: diện tích mặt cắt Lực nén lớn nhất tác dụng: Nmax=max(CĐI, CĐII, CĐIII, ĐB)=32765.88KN Tính 0.1φ.f'c.Ag=0.1x0.75x30x16.069=37754.31KN... toán nội lực ứng với tổ hợp nội lực TTGH CĐI (3 làn): Mx=103.34KNm My=7071.7KNm Đối với cấu kiện chòu nén dọc trục, khi lực nén dọc tác dụng lệch tâm, biến dạng do tải trọng sẽ làm tăng độ lệch tâm của lực dọc so với trọng tâm của kết cấu gây hiệu ứng độ mảnh Vì vậy khi tính kết cấu chòu nén dọc cần phải xác đònh độ mảnh KLu để xem xét hiệu ứng đó r Xác đònh độ mảnh theo phương dọc: Bán kính quán tính: ... 162 = 2× = 402mm 2 đai 2 nhánh ⇒ Av = 2 4 4 0 402 × 300 × 7260 × cotg 45 ⇒ Vs = = 4378985.64N = 4378.98KN 200 Sức kháng cắt danh đònh: Vn1 = 0.25.fc' b v d v = 0.25 × 30 × 3000 × 7260 = 1.6 × 10 8 N = 1.6 × 10 5 KN  Vn1 = 1.6 × 10 5 KN  ⇒ Vn = min   Vn2 = Vc + Vs = 24181.132KN  Sức kháng cắt tính toán: Vr = ϕVn = 0.9 × 24181.132 = 21763.02 KN Với ϕ = 0.9 hệ số sức kháng Kiểm tra điều kiện: Vu... ứng suất trong cốt thép ở TTGH SD với sơ đồ tính đàn hồi nứt fsa: ứng suất cho phép trong cốt thép Kiểm toán khả năng chòu nứt theo phương dọc: Tiết diêïn b x h = 7355 x 3000 mm , d s = 2950 mm b ds x fc fs As Hình 88: Sơ đồ ứng suất khi tính khả năng chòu nứt tiết diện MSSV : CD06081 205 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Tính ứng suất trong cốt thép: M f s = s... m -p lực đẩy nổi B 68.937 KN Tính tải tại mặt cắt đỉnh trụ B 0 KN Tính tải tại mặt cắt đỉnh bệ -Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đỉnh bệ -p lực đẩy nổi Tính tải tại mặt cắt đáy bệ -Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đáy bệ p lực nước tónh (WA): p lực nước tónh tính theo công thức: γ w h 2 WA = 2 Trong đó: γ w : trọng lượng riêng của nước h : chiều sâu mực nước tính đến mặt cắt đang xét ứng... cản của trụ theo phương dọc Với trụ đầu tròn CD = 0.7 m/s V : Vận tốc nước thiết kế , V =2.5m/s ⇒ p = 5.14 × 10−4 × 0.7 × 2.52 = 2.249 × 10 −3 MPa = 2.249 KN / m 2 Bảng kết quả áp lực dòng chảy vuông góc: Hạng mục Giá trò Đơn vò Tính tại mặt cắt đỉnh bệ -Diện tích chắn của trụ 16.605 m2 -Lực cản của dòng chảy 37.340 KN -Vò trí đặt lực tính từ mặt cắt đang xét 2.768 m -Diện tích chắn của trụ 24.000... thức: Mux Muy + ≤1 Mrx Mry Trong đó: Mux,Muy: momen do tải trọng gây ra theo trục x và y MSSV : CD06081 201 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN Mrx, Mry : sức kháng danh đònh theo trục x và y Tính sức kháng danh đònh Mrx theo phương x: a  Mrx = ϕ As fy  ds − ÷ 2  Với φ: hệ số sức kháng, đối với cấu kiện chòu uốn j=0.9 ds: chiều cao có hiệu, ds=7305mm Bố trí...  6.992 × 24069  2 × 2950 × 7355  =  1 + − 1÷ = 345.25mm  ÷ 7355 6.992 × 24069   x= Momen quán tính của tiết diện nứt : b.x 3 2 I cr = + n As ( d s − x ) 3 7355 × 345.253 2 = + 6.992 × 24069 × ( 2950 − 345.25 ) = 1.24267 × 1012 mm4 3 Momen tính toán ở TTGH SD theo phương dọc: Ms=5519.05KNm ⇒ fs = Tính fsa 5519.5 × 106 × 2950 − 345.25 × 6.992 = 80.8 MPa 1.24 × 1012 ( fsa = ) Z 3 d A c Thông số... As   6.992 × 23071  2 × 7305 × 3000  =  1 + − 1÷ = 834.2mm  ÷ 3000 6.992 × 23071   x= Momen quán tính của tiết diện nứt : b.x 3 2 + n As ( d s − x ) 3 3000 × 834.23 2 = + 6.992 × 23071× ( 7305 − 834.2 ) = 7.33 ×1012 mm 4 3 I cr = Momen tính toán ở TTGH SD theo phương dọc: Ms=10334KNm ⇒ fs = Tính fsa 10334 × 106 × 7305 − 834.2 × 6.992 = 39.40 MPa 7.33 × 1012 ( fsa = ) Z 3 d A c Thông số vết . không dự ứng lực. Toàn cầu có 2 trụ chính. Tên trụ tính toán: T3 Quy trình tính toán: Theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05. II. KẾT CẤU PHẦN TRÊN: Từ số liệu và kết quả tính toán ở các chương trước. ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN TÍNH TOÁN TRỤ Do thời gian làm đồ án có hạn nên ta chỉ tính trụ chính T3. I. GIỚI THIỆU CHUNG: Trụ mang kết cấu nhòp là loại trụ thân đặc BTCT. 54169.2168 V. KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN: V.1. Kiểm toán tiết diện đỉnh móng (I-I): Tiết diện trụ chọn được vát cạnh theo một bán kính bằng một nửa chiều rộng thân trụ, khi tính toán quy đổi tiết diện