Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 2 cuốn sách gồm các chương sau: Ví dụ tính toán dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực mạt cát chữ T lắp ghép, thiết kế dầm Super T bêtông cốt thép dự ứng lực. Đây là tài liệu tham khảo bổ ích dành cho các kỹ sư cầu đường và các sinh viên năm cuối của chuyên ngành đào tạo kỹ sư cầu đường.
ChưoTig VÍ DỤ TÍNH TỐN DẨM CẦư BÊ TƠNG CỐT THÉP D ự ÚNG L ự c MẶT CẮT CHỮT LẮP GHÉP S Ố L IỆ U T H IẾ T K Ế Thiết k ế Cầu bê tòng cốt thép D Ư L nhịp giản đơn theo sô' liệu sau; - Loại dầm: Dầm T BTCr D Ư L kéo trước - Chiều dài toàn dầm L = 25m - K h ố cầu K = + X 1,5m - Tái trọng thiết kế: HL93 - Tao cáp D Ư L 15,2 mm - Bê tỏng grade 40 (MPa) - Quy trình thiết kế: 2 C N 272-05 - Tải trọng thiết kế: HL93, đồn người hành kPa N Ơ I D Ư N G T ÍN H T O Á N 4.1 C Á C LOẠI VẬT LIỆU 4.1.1 C ố t T h é p Sử dụng tao ihép 15,2inm thép có độ chùng dão thấp theo tiêu chuấn ASTM A416 G radc 270 - CườiiL’ đò kco quy định thép D D L : fp„= 1860 M Pa (T C N 4 ) - Giới han chay thép DƯL: = 0,9.fp, = 1670 M Pa - M ôđun đàn hổi thép DƯ L: Ep = 197000 MPa - ứng suáỉ iroiig thép ứng suất kích f p j= ,8 fp , = ]488 MPa 50 (TCN 5.4.4,1) 4.1.2 V ật liệu bêtóng C ườna độ chịu nén bêtơng tuổi 28 Iigày f! = 40 M Pa Cuờno dộ chịu néii bẻtông tạo ứng suất trước = 0,9 = 36 M Pa M õđun đàn hồi cúa BT dầin: E^, = 0 y '; 'ự í ; = 3 9 ,4 M P a (TCN 5.4.2.4-1) Cường dộ chịu kéo uốn; = , = 3,V8 MPa (TCN 5.4.2.6) 4.2 BỐ TRÍ C H U N G M Ậ T CẮT N G A N G CẦU T ổn g chiều dài loàn dđni 25m dế hai đẩu dầm bên 0,3m để kê gối Như chiều dài nliịp tính lốn cúa nhịp cầu 24.4m Cẩu gồm dầm có mặl cắl chũ’ T ch ế tạo bêlơng có = 40 MPa Lớp phủ mặt cầu gồm có lớp: lóp chống nước có chiều dày 0,4cm, lớp bêtơng atphan trẽn có chiều dàv cm Lóp phủ lạo độ dốc ngang cách kê cao gối cầu 11000 r \ \ 2400 -/■ 2400 \ / 2400 ị 1200 12000 ỉỉiiih 4.1: Mặt cắt ll^ơnii kết ccíu nhịp K hoáng cách giũ'a dầm chủ s = 2400 mm 4.2.1 C h ọ n m ăt cắt ngaiiịỉ d ầ m ch ủ Đ ién kiện chọn liểí diện (then T C N 5.14.1.2.2) Chiều dày phần không nhỏ hơn: - Bán cánh Irên; 50mm - Sườn dầm, không kéo sau: 125mm - Sirờn dầm, kéo - p-''n cánh dưới: sau; 165inm 125mm 15 4,2 J , L C h ọn s dầ m chủ có tiết diện hình c h ữ T với kích thước sau Chiều dày bán 20 cm Chiềư cao dầm H 120 cm Chiéu rộng báu bb 60 cm Chiều cao bầu h = 32 cm Chiều dày bụng bw = 20 cm Chiều rộng bán cánh 180 cin Rộng vái cánh 20 cm Cao vál cánh 10 cm 20 cm Chiều rộng vút báu 20 cm Chiều cao 20 cm 120 cm Bán kính cong vLÌt R, bầu Phần hảng Các kí :h thước khác hình vẽ 180 20 60 I l ỉ n h 4.2: M ậ ĩ cắí ỉĩgciìì^ cliiiìì M ặl cắt dầm chủ m ặt cắt lại gối (m rộng sườn dầm ) Kiơnì Ira điều kiện chiều cao kết cấu nhịp lối thiểu (TCN -1 ) u cẩu hiiìui” 0,045L dó L - chicLi dài nhịp tính tốn L = 24400nim - chiểu cao lối thiếu kết cấu nhịp kế bán mặi cáu, h^ị^-1200mm 0,045L = 0,045-24400 = 1098 mm < l'hỏa inãn 2 X c đ ịn h c h iề u r ộ n g h ả n cá n h h ữ u h iệ u (T C N ố) L Ỉ Đ ổ i r / dầm ^iữa Bề rộng bán cánh hũ’u hiệu có ihể lấy giá trị nhỏ cúa: 52 24400 + 1/4 chiều dài nhịp = 6100 mm + 12 lần độ d y trung bình c ủ a bán cộng với số lón bề dày bụng dầm 1/2 bề rộng cánh tiên cúa dẩin 12 = X 200 + max '200 = 3300m m 0 /2 + K hoáns cách trung bình dầm kề (= 2400) b, = 0 m m 4.2.1.2.2 Đ ói với dầm biên Bể rộng cánh dầm hữu hiệu lấy băng 1/2 bề rộng hữu hiệu cúa dầm kề (= 2400/2 = 1200) cộng trị số nhỏ cúa: 24400 + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiêu = - ■ ' = 3050 + lần chiểu dày trung bình bán cộng với sò lớn 1/2 độ dày bụng 1/4 bề dàv bán cánh cúa dầm ' X 200 + max 200/2 [1 0 /4 = 1650 m m + Bề rộng phẩn hảng = 1200 mm -> b^, = 1200 + 1200 = 2400 mm Kết luận: Bc rộng bán cánh dầin hữu hiệư Dám (b.) 2400 in m Dàm biên (b^,) 2400 in m 4.3 TÍNH TO Á N BÁN MẢT CẦU 11000 600 / \ \ /: \ 1200 2400 — \ 2400 1200 - T - 12000 c lỉiỉih : S( / í!ổ líỉìlì bciỉi Dỉặí câu 153 3.1 Phương pháp tính tốn nội !ực m ặt cầu Áp dụng phương pháp tính tốn gần theo TCN 4.6.2 (điều 4.6.2 22TCN 272-05) M ặt cầu phân tích m ột dầm liên tục dầm 3.2 X ác định nội lực m ặt cầu tĩnh tải S đ tính vị trí tính nội lực: Theo TC N 4.6.2.1: Khi áp dụng theo phương pháp giải phải lấy m ô m en dương cực trị để đặt tải cho tất vùng có m m en dương, tưcmg tự m ô m en âm ta cần xác định nội lực lớn sơ đồ Trong d ầm liên tục nội lực lớn gối nhịp D o sơ đồ tính dầm liên tục nhịp đối xứng, vị trí tính tốn nội lực là: a, b, c, d, e hình 4.3 T heo TCN 4.6.2.1.6: "Các dải phải coi dầm liên tục dầm giản đơn, chiều dài nhịp phải lấy khoảng cách tâm đến tâm cấu kiện đỡ N hằm xác định hiệu ứng lực dải, cấu kiện đ ỡ phải giả thiết cứng vô hạn Các tải trọng bánh xe mơ hình hố n h tải trọng tập trung tải trọng vệt m chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc T C N 3.6.1.2.5 cộng với chiều cao m ặt cầu" T rong lính coi tải trọng bánh xe tải trọng tập trung Xác định nội lực tĩnh tái: T ỷ trọng cấu kiện lấy theo Bảng 3.5.1.1 Tiêu chuẩn T ĩnh tải tác dụng lên m ặt cầu gồm tĩnh tải rải d o TTBT m ặt cầu, TTBT lớp phủ, lực tập trung lan can tác dụn g lên phần hẫng Đ ối với tĩnh tải, ta tính cho m ét dài m ặt cầu Bản mặt cầu dày 200m m , tĩnh tải rải TT B T m ặt cầu: gDCíbmcr 0 X 0 X X 10 " = ,6 k N /m Thiết k ế lớp phủ dày 74m m , tĩnh tải rải TTBT lớp phủ: gDw = 74.2250.10 ''= 1,665 kN /m Tải trọng lan can cho phần hẫng; Thực chất lực tập trung quy đổi lan can không đặt m ép m ặt cầu để đơn giản tính tốn thiên an tồn ta coi đặt mép P D C íL an can) = ,5 kN /m + Đ ể tính nội lực cho m ặt cắt b, c, d, e ta vẽ đường ảnh hưởng m ặt cắt rối xếp tải lên đường ảnh hưởng Do sơ đồ tính tốn m ặt cầu hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta dùng chương trình Sap2000 để vẽ tính tốn 154 + Cơng thức xác định nội lực tínii tốn; My = T] (Yp-M [3CI + Ỵp M + Yp M pw) r| - hệ số liên quan dến tính dẻo, tính dư, quan trọng khai thác xác địiứi theo TCN 1.3.2 n = n,-nDTiR^0-95 Hệ sơ' liên quan đến tính déo rìi) = 0,95 (theo TCN 1.3.3) Hệ số liên quan dến tính dư r|[^ = 0,95 (theo TCN 1.3.4) Hê số liên quan dến tầm quan trọng khai thác r|| = 1,05 (theo TCN 1.3.5) 1 = ,9 Ỵp- hệ sô' tĩnh tái (22TCN 272-05, Bảng 3.4.1-2) Loại tải trọng IT G H Cường dộ TTGH Sử dụng DC: Cấu kiện thiết bị phụ 1,25/0,9 DW: Lớp phù mạl cầu tiẹn ích 1,5/0,65 4.3,2.1 N ộ i lực m ặ t cắt a M ỏm en mặt cắl a mơmen phần hẫng Sơ đổ tính dạng c ơng xôn chịu uốn Lớp phủ 1,665 kN/m Lan can ' ' T♦ T ị w V ■ w w / / r w V - Bản mặt cáu 4,8 kN/m i l : : : J 900mm I200mm Hình 4.4: Sơ (tồ ííỉìli hưiì hang „ M, = n 1200x1200 yn 2x10" x 0 x 0 x 1.5 _ n ,n-3 - + yp - + Y p g 2x 10 ' Trong TH G H Cường đ ộl 4.8x1200x1200x1,25 1,665x900x900x1,5 M = - 0.95 — ^ -+ - — — + , 664 X 1200 X 1, 25 X 10 2x 10 " 2x10"' =-l 1,711 kNm T ro n ” TH G H sử dụng M =-0,95 4,8 X 1200 X 1200 X 1,665 X 900 X 900 X + + ,6 x 0 x x ' 2x10 2x10' =-9,24 kNm 155 4.3.2.2 Nội lực mặt cắt b s ° 0 0 0 0 r j t ^ =| s Đ sR s ? ô ô V đ S ôđ j/ o o r> *i* ^ ^ / ĩ 111 M S55ỉ5£Sr^ s s s s S ộ s s Ị Ị so lo i o o S S ÍÍS « > ÌS Ỉ o a o o i o cn ƠI — — — o 8888 o ó ó o ó o o o o ^ o ?i ỏ o o o s? ■ -S " H ỉnh 4.5: Đường ảnh hưởng niôm cn Iiỉặi cắt b Đ ế tạo ứng lực lớn tĩnh tải, phần Đ áh dương ta xếp tĩnh tải với hệ số > phần Đảh âm ta xếp tĩnh tải với hệ số < Cụ thể xếp sau: Bản mặt cáu A xép tải phán Đảh dương Bản mặt cáu / 1 Phù 1 /1 1 r ri Âh E33I* m ỵ \ỵ Xếp tải phắn Đảh âm H ỉn h 4,6: Xếp ỉái đườỉì^ chìlì lỉiừhìíỊ ỉỉìơmen Mu = TI (Ỵp.M ,X'| + Yp M „C2 + Yp M ,)w) - Trên phần Đảh dương: Với bán mạt cầu lấy hệ số Ỵp= 1,25 tronc T H G H Cường độ 1, T H G H SD Với lóp phú lây liệ số Y p= 1,3 TH G H Cường độ 1, T H G H SD - Trẽn phần Đảh âm: Với bán inặl cầu lấy liệ số Y |,= 0,9 Iroiig TH GH Cườiiíỉ độ 1, Y |,= : Irong TH G H sử dụng Với lóp phú lấv hệ sỏ' Ỵ|,= 0,65 THGH Cuừna độ 1, irong TH G H sử duiia 156 Sau giái sơ đồ bằni> Sap 2000 kết môm en M ị, bảng Phẩn Đảh THGH sử dụng 'niG I cường độ Bán mặt cầu Lớp phù Bản mặt cẩu Lớp phủ Dư^ng 3,621 1,484 2,880 0,992 ÂlT N' -0,441 -0,222 -1,526 -0,334 1.992 1,2243 1,2334 0,3658 Tổng nội lưi 1,92435 (kN.m) 3.1075 (kN.m) 3.2.3 N ộ i lực m ặ t cắt c ru ró ỉỉin h J Dicờiì^ áỉilì hưịiì^ ÌÌÌƠÌÌỈCÌỊ ỉại tỉỉặỉ cát c Làm tươn^ tư Iihư Irên, ta có báng kếl sau: Âm Dương 1 Ting nội lưc THGH Sử dụng THCỈI [ Cưímí; độ ^hần Đáh Bán niậi cầu Lớp phù Bán mặl cáu Lớp phủ -4.123 -1, 1813 -3,329 -1,16 ,6 3 0,913 0,1742 -3 -1,5 -2.422Í -0,990 -4,8772 (kN.m) ! -3,4212 (kN.m) ^.3.2.4 N ó i lưc m ặt cất cl l i 05 ẽẽ (f ỡ' õ gSggpssos °oo” Soooo„ ỉỉìn h 4.8: Diiờiì^ íliilì liư()'íì^ nìỏỉììCỉì ỈỢỈ ỉììặi cắt d 57 THGH Cường độ THGH Sử dụng Phần Đảh Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cẩu Lớp phủ Dương 3,137 1,5014 2,5101 0,853 Âm -1,20 -0,2901 -1,3253 -0,443 I 1,95 0,923 1,1823 0,4012 Tổng nội lực 1,5864 (kN.m) 2,8723 (kN.m) 4.3.2.5 N ộ i lực m ặ t c ắ t e í 15 >0 s Ì s õ' •• ễ I ós ềé loo « i «“ S ■» 0« ?; ĩ« O - sĨ s® ẽĨ ặ s “ £ ĩo o% ĩ rJa o ó ^ *» o íi''* sO ® ằ 'ôđ úúúúũúúú^o \ S |5 s ii|i p??' '^ \ ĩ t l ■ - !s“rụs"^ ~ s " \ § \ l \ / , \ ? -: (VI A \ / _ 9 ?o ' ỉ io tá0^ / \ _ ẽ o / -V « ; w ỉ ọrvoio »■ g " lọ / is ■ ■'?Ịị ị Ị í I H inh 4.9: Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt e THGH Sử dụng THGH Cường độ Phần Đảh Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cầu Lớp phủ Âm -4,056 -1,5902 -3,2451 -1,0625 Dương 0,7823 0,2007 0,8722 0,3235 I -3,2703 -1,4025 -2,3725 -0,7812 Tổng nội lực -3,1452 (kN.m) -4,3724 (kN.m) 4.3.3 Xác định nội lực hoạt tải người T ả i trọng thiết k ế dùng cho m ặ t cầu quy tắc x ế p tải Á p dụng quy định T C N 3.6.1.3.3 (22TCN 272-05): D o nhịp s = 2400 < 46 0 m m phải (lược thiết k ế theo bánh xe trục 145RN Xe tải thiết k ế xe hai bánh thiết k ế phải b ố trí chiều ngang cho lim tải trọng bánh xe khơng gần (TCN 3.6.1.3.1): + 300m m tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết k ế m út thừa + 600m in tính từ m ép xe thiết kế: Khi thiết k ế phận khác Do cầu khống có dải phân cách xe thiết k ế có tliể vào phần hành Khi xếp xe lên đường ảnh hưởng cho gây hiệu ứng lực cực hạn âm dương 158 Be rông dải tương đương: áp dụng TC N 4.6.2.1.3 M ỏ m e n dương s w = 660 + 0,55S = 660 4-0,55 X 240 = 1980 m m M ô m en âm M' s w = 1220 + 0,25S = 1220 + 0,25 X 2400 = 1820 mm Phần hẫng: s w = 1140 + 0,833X X = 0 - 0 - 0 = 300mm ^ S W = 1140 + ,8 3 X 0 = ,9 m m X - khoảng cách tìr tái trọng đến điểm gối tựa (mm), X = 300 mm s - khoảng cách trục cấu kiện đỡ S^V - bề rộng dải tương đương p - tải trọng trục xe (N) T i trọ n ^ hộ ìiành T heo TC N 3.6.1.5 lấy tải trọng người X 10 ’ MPa phải tính đồng thời hoạt tải xe thiết kế 3 N ộ i lực xe tải HL-93 Do xe tải xe trục có khoảng cách trục theo chiều ngang cầu (ISOOinm) nhimg xe tải HL-93 có trục sau (145 kN) nặng xe trục (110 kN) nên ta tính nội lực mặt cầu xe tải HL-93 V ẽ àư n^ ảnh hưởng xếp tải 1800 72,5 kN 72,5 kN c ĩír có 'L H ình 4.10: Xếp xe tải thiết kê dường ánh hưởng Mb 600 1800 600 1800 - ■■■/ - 72.6 72,5 72.5 ^•fflTĩTĩĩĩĩìỉlỊ|ICi)ilìỉl[ĨỈỈỈÌĨĨÌTTTìTm^ !ll co Ỡ) CD o Ĩ H ình 4.11: Xép xe ĩảì íìỉiếỉ k ế lên diiờng ảỉìlì lìíỉg Mc 159 72.5 72,5 r o Ẩ ĨIlIK M- o’ H ỉnh J : Xếp xe tải tlìiết k ế lên đườỉìg dììlỉ hưởng Md 1800 600 600 r ~" f 72.5 -^.rníỉẩi 72.5 1800 f 72.5 72,5 ũìíh ỉf : ỉimw o H inh 4.13: Xép xe tởi ĩìùết kếlêỉì dường ảnh lỉuàtìg Me P=72,5/2 300 o H inh 4.14: Sơ đồ tỉnlì mơmeiì plìần lỉẩỉìg bdn mật cáii + Công thức xác định m ôm en TH G H Cường độ ch o mét dài inặt cầu: M , Y - ( P , + I M ) I y , ^ ''Ix c tà i HI.-93 - r|-^— !— — 1,7 ,5 I y , ^ M tài 1i L - - 160 = , - — 1,98 SW^ y.(P ,+ IM ).Iy, ^ 1,75.72,3.1,2 Z y , 11 ! — ^ = , — SW ' 1,82 ^ ^ M , ^ ,7 , 5.X ‘^ ‘ x c 1.11 111, -93 = ,9 - 2.1,3899 sw T |- ^ - — irong đó: Ỵ= 1,75 (xem phần 7), TỊ = 0,95 y - tung đô đườnc ảnh hườiiíĩ - -0,95 = -1 ,6 kNm 2.1.3066 M , = ,9 1.75.72,5.1.2.( ,4 - ,0 ) = ,5 kN m 1,98 N/ - n O ^ l’^ ,5 ( f + 0,164 + 0) _ M,, = - ,9 - — - = - ,7 kNm 1.82 ,9 liZ ™ :Ị X M 1,98 z ^ 26,64106 kN m ^ ^ , , , ( + 0, + , - h O ) _ M = - ,9 _ _ r : ; — - = -27,5765 kNm 1,82 Báníí kèì q m ơmen mặt cắt xe tải HL-93 Trạng thái giói hạn cường độ Mãl cát Gỉá irị (kNm) a b c d e -15,609 32,59384 -28J686 26,64106 -27,5768 + Công thức xác định inômcn liong TH G H Sử dụng cho m ét dài mặt cầu: M , , „ , • = „ r ( P , + I M ) Z y , Xctáiiii.-93 la - r| ^— ^ ^ -^ „ „,1.72,5.1,2.1y, = 0,95 1,98 sw ^ M , = ^ y - ( P : ^ I M ) I y , , , l.7 Z y , SW^ M lãi iiL-03 1,82 y -(P i+ IM ).x l.l,2 ,5 x - ri-!— - = 0,95 sw " 2.1,3899 dó: y = ( Baiiii TCN 3.4.1-2), i] = 0,95, y,: tune dộ dườn" ảnh hưởng M = -0 ,9 — 72 ' = -8 9 /1 kN m 2.1,3899 = 18.62505 k N 1,98 161 = -16.4392 kNm 1,82 ( - , ) ^ , ^ ^ ^ ^ kN m 1,98 ^ (0 ,1 ) kNm 1,82 Bảng kết m ôn ien m ặt cắi d c xe lải H L-93 Trạng thái giới hạn sử dụng Mặt cắt Giá irị (kNm) a b c d e -8,91971 18,62505 -16,4392 15,22346 -15,758 3 N ộ i lực tả i trọ n g ngư ời đ i hộ Xếp tải trọng người lên Đ ảh m ặt cắt a b, c, d, e ta có bảng kết sau: Mặt cắt THGH a b c d e Cường độ -0,97 1,15 -Ow3 0,191 -0,332 Sử dụng -0,55 0,632 -0,412 0,107 -0,183 3 T ổ hợp n ội lực d o tả i trọ n g Tổ hợp nội lực tải trọng cho mặt cầu bảng sau: Mật cắt THGH b c d e -28,29 36.85134 -34,3758 29,70436 -32,2809 -18,1597 21,1814 -20,274 16,91686 -19,0862 a Cường độ Sử dụng V ậy nội lực để thiết k ế m ặt cầu Mômen Dương Âm Hảng Cường độ 36.85134 -34,3758 -28,29 Sử dụng 21,1814 -20,274 -18,1597 4.3.4 Vật liệu thiết kê ch o m ặt cầu + Bê tông mặt cầu = 40 M Pa cường đô nén quy định tuổi tuổi 28 ngày £ „ ^ 33994 48 MPa 162 + Cốt thép fy = 420 MPa giới hạn chảy tối thiểu quy định cốt thép E, = 200000 MPa 4.3.5 T ính toán cốt thép chịu lực + Lớp bảo vệ Theo Bảng 5.12.3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 M ép bản- a = 60m m chịu mài mòn vấu lốp xe M ép bản: a = 25 mm + Sức kháng uốn Bán M, = ệM,, ộ - hệ số sức kháng quv định theo TCN 5,5.4.2.1 (Ị) = 0,9 trạng thái giới hạn cường độ J (cho BTCr thường) M| - sức kháng uốn tính tốn - sức kháng uốn danh định Đ ối với cấu kiện chịu uốn phân bố ứng suất gần đún g theo hình chữ nhật quy định TCN 5.7.2.2 M,, xác định TCN 5.7.3.2.3 / íd \ ^ / - - + A s í'V V \ a ' s " 2; -A T s y / \ l 2J + ,8 f;(b -b J Ị3 ,h , 2 Vì khơng có cốt thép ứng suất trước, b - bỵv coi A' = Irong đó; ^ diện tích cốt thép chịu kéo khơng ứng suất trước (mm^) ưiới hạn chảy quy định cốt thép (MPa) - khoảng cách lái trọng lừ thớ nén ngồi đến trọng târn cốt thép chịu kéo khơng ứng suấl irước (mm) - diện tích cốt thép chịu nén (inm“) íy - giói hạn chay quy định cốt thép chịu nén (MPa) clp - khoảne cách í thớ nsồi cùnc chịu nén đến táiiì cốt thép chịu nén (mm) 1' - cườníz d() chịu nén qưv dịnh cùa bê tõng tuổi 28 neàv (MPa) b bé rộim cua lììaỉ cliịu nón cấu kiện (mm) t\^, - chiều da\’ cua ban bụng mặt cát trịn (inm) [Ìị - hệ số chu!i (Ì(Si bieu dổ ứníi suất quy định Irong TCN 2 163 h| - chiều dày cánh chịu nén cấu kiện dầm I T (mm) a = cP| - chiều dày khối ứiig suất tương đương (mm) (theo TCN 5.7.2.2) a -rR - A „.f „ + A „ f - A ' f' ' ^ R = 0.85f' p,b,, ' A f s y 0.85f' b Tlieo trạng thái giới hạn cường độ I Cốt thép phải bố trí cho mặt cắt đủ khả chịu lực 4.3.5.1 B tr í cốt th ép chịu m ôm en ám m ặt cầu (ch o I m m ặt cầu) kiểm toán th eo T H G H C n g độ I + K hông xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bơ trí cho m ôm en dương mật cầu) + M m en tính tốn cho m ơm en âm m ặt cầu M^= 34,3758 kNm + Ta chọn trước số kiểm toán cưcmg độ + Bố trí cốt thép ệ l => Diện tích cốt thép A ,= 3,1416.16 ^ J 4 m m ' d = t - - ^ = 0 - - — = 132 m m ' P| = 0,85 - (12/7)0,05 = 0,764 > 0,65 thoả m ãn theo TC N 2 c ^ AJ ,3 x T -_ _ _ - r — - = 18,2796 m m , x 0 ,7 x 0 0,85f; P|b, a = p |.c = 0,764 X 18,2796 = 13,966 m m M = A ,.f, (d - - ) = ,3 X X (1 - - = ,3 M , = ệ.M„ = 0,9 X 63,343 - 57,009 kN m > M , - 34,3758 T hoả mãn Vậy mặt cắt thoả mãn cường độ + Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (TCN 3 ) c Phải thoa mãn điều kiện — < ,4 àc d^ = d p = 13^ inm (do coi Ap, = (TCN 3 1-2)) c - khoảiig cátii từ thớ chịu nén dến trục TH , c = 18,2796 ^ 18,2796 ^ d, 132 < 0,42 Tlioả m ãn Vây mặt cắt nhịp thoả m ãn hàm lượng thép đa 164 + Lư(,mg cốt thép tối thiểu Phải thoả mãn P n i,n > ,0 ^ : pjT^in= tỷ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên ,0 3 1800x200 , ^ = 0,03 — = , f, 420 X 0,095 = 0,00285 ->Pm.n>0,03^' fy Vậy mật cắt thoả mãn hàm lượng thép tối thiểu, Cự ly tối đa cốt thép "rheo TCN 5.10.3.2 cự ly cốt thép không vượt 1,5 chiều dày cấu kiện 450m m < 1.5 X 200 = 300 (mm ) 43.5.2 B ố trí cốt thép dương cho mặt cầu (cho Im mặt cầu) kiểm toán th eo TH G H C ường độ I + Khơng xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mỏinen âm củ a m ặt cầu) + M óm en tính tốn cho m ơm en dương m ật cầu M , = 36,85134 kNm + Ta chọn trước sơ kiểm tốn cường độ + Bố trí cốt thép ệ l = > D iện tích cốt thép A^= X = ,6 m m ^ d_ = t - 25 - — = 200 - 25 - — = 168 mm p s 2 p, = 0,85 - (12/7)0,05 = ,76 > 0,65 A,fy ,6 x _ c = - = — —:— -7— — —— = 12,44 m m 0,85f; P|b, ,8 x x ,7 x 2 a = P |.c = ,7 X ,4 = , m m M„ = A,.f,.(dp - - ) = 769,69 X 420x (168 '2, ) x 10'''= 52,773 kNm M, = ệ.M,,= 0,9 X 52,773 = 47,495 kN m > M^, = 6,8 k N m Thoả mãn Vậy mặt cắt thoả mãn cường độ 165 + Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (TCN 5.7.3.3.1) Q Phải thoả m ãn điều kiện < 0.42 d , = dp= 168 mm (do coi Aps = (TCN 5.7.3.3.1-2)) c - khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục T H , c = 9,952 c 12 44 — = = ,0 74 < 0,42 Thoả m ãn de 168 Vậy mặt cắt thoả mãn hàm lượng thép tối đa + Lượng cốt thép tối thiểu Phải thoả m ãn P m i n > , Í - đó: Pmin= tỷ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên Pmin= = ,0 1800x200 f' ,0 ^ = 0,0 — fy 40 = ,0 X0 ,0 = ,0 420 ■ ^ P m in > ,0 ^ Vậy m ặt cắt thoả m ãn hàm lượng thép tối thiểu Cự ly tối đa (.ốt ihcp Theo TCN 5.10.3.2 cự ly cốt thép kh ô ng vượt 1,5 chiều dày cấu kiện 450m m X 200 = 300 (mm) Bơ' tr í c ố t th ép ám ch o p h ầ n h ẫn g m ặ t cầu (ch o I m m ặt cầu) kiểm toán th eo T H G H C n g độ I Đ ể thuận tiện cho thi cơng: Bố trí mặt phẳng lưới cốt thép cho mặt cầu nên cốt thép âm cho phần hẫng bố trí giống cốt thép âm (5 (ị)16) Chỉ tiến hành kiểm toán + M ỏ m en tính tốn cho m m en âm cùa mặt cầu: Mu = ,2 kN.m Do m m en tính tốn My < M m en tính tốn m ôm en âm mặt cầu nên chắn kiểm toán kiểm toán cường độ thoả mãn 166 B ô 'trí cố t th ép co n g ó t nhiệt độ T heo TC N 5.10.8 cốt thép cho ứng suất co ngót nhiệt đ ộ phải đặt gần bề mặt bê tông lộ trước thay đổi nhiệt độ hàng ngày Đối với cấu kiện m ỏng hcín 1200m m diện tích cốt thép hướng khống nhỏ hơn: A ^> 0J5^ Ag tơng diện tích mặt cắt Chiều dày có hiệu 200 m m => Chiều dày thực =200 + 30 = m m => Ag= 230 X = 230m m ' A > 0,75 ^ = 0,75 — = 0.431 mm^ / mm 400 Cốt thép co ngót nhiệt độ khơng đặt rộng 3,0 lần chiều dày cấu kiện (3,200 = 00 m m ) 450 mm Cốt thép co ngót nhiệt độ theo phưcmg dọc cầu 0,5A , = 0,2065 Sử dụn g N °10 @ có A, = 0,22mmVmm 4.3.5.5 K iểm tra m ặ t cầu theo trạng thái giói hạn sử d ụ n g (kiểm toán nứt) Theo TC N 5.5.2 vấn đề phải kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dung nứt, biến dạng ứng suất bê tông Do iihịp nhỏ khơng có thép dự ứng lực nên đ án kiểm toán nứt m ặt cầu theo TC N 5.7.3.4 Các cấu kiện phải cấu tạo cho ứng suất kéo cố t thép trạng thái giới hạn sử dụng không vượt (T C N -1) đó; d^, - chiểu cao phần bê tơng tính từ thớ ngồi chịu kéo tâm hay sợi đặt gần nhất; nhằm mục đích tính tốn phải lấy chiều dày tĩnh lớp bê tông bảo vệ dj không lớn 50 mm z - thơng sổ bề rộng vết niìt (N/mm) Lấy z = 23000 N/mrn cấu kiện môi trường khác nghiệt thiết kế theo phương ngang + f - ứne suất kéo cốt thép trạng thái giới hạn sử dụng + A - diện tích phần bê tơng có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo dược bao bời mặt cắt cuả mặt cắt naanq đường thảng song song với trục trung hoà, chia cho số lượng hay sợi (mm^) 167 5 K iểm tra nứt đ ố i với m ôm en dương M ôm en dưcmg lớn M = 21, 1814 kNm /m (xem bảng mục 4.3.3.3) Tính Xác định vị trí trục trung hồ: + Lấy m ơmen tĩnh với trục qua cạnh mặt cắt: s = b.h —+ n.A^.d + n A '.d '= 531492.18 m m ’ đó: n hệ sô' chuyển từ cốt thép bê tơng + Diện tích mặt cắt A = b.h + n.A , + n.A' = 7324 4 4 mm' s 531492 + Khoảng cách từ TTH đến m ép măt cắt: y = — = = 72,564 mm A ,4 4 Xác định m ơm en qn tính mặt cắt: I = ,7 + 8575,32 + 41255 ,3 = 1062475 mm" ú h g suất cốt thép m ép bản: 200000 ị 21,1814.72, o M I ; ~ 3 9 ,4 l 10624750 \ = 85,109 MPa / dj, = 25 + 14/2 = 32m m < 50 mm 32 1800 A = ^ — = 8 0 mm^ (diện tích phần bê tơng có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo bao mặt cắt mật cắt ngang đường thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số lượng hay sợi) z => sa = 23000 — = ,3 MPa < ,6 f = 0.6 (32.28800)'^^ ^ 1/3 = 236,345 MPa > X 420 = 252 MPa = ,109 MPa Thoả mãn 5 K iểm tra nứ t d ố i với m ôm en âm M m en âm lófn M = -2 ,2 72 4k N m /m (xem bảng m ục 4.3.3.3) Khoảng cách từ TTH đến m ép mặt cắt: y = 200 - ,5 = 127,436 mm ứ i g suất cốt thép m ép bản: í My^ 200000 Icr ; ” 33994,48 20,2724 X (127,436- 68) X 10^^ = 66,72 MPa 10624750 = 60 +16/2 = 68 mm > 50 mm => lấy d = 50 mm (theo TCN 5.7.3.4) 168 ^ _ 2x50x1800 _ Ạ = -1 :: = 36000 mm => L = - ^ Ĩ 7 = ^^^^^^-777 = 189 M P a < , f = , x = 252 M Pa (d ,A )^ (5 x 0 )'^ ' lấy fj.3= 189 MPa > Ĩ ị, = 66,72 M Pa Thoả mãn V ậ v m ặ t cầu thoả mãn đ iều kiện kiểm toán nứt trạng th i giới hạn s dụng K iêm tra bơ'trí thép th eo th iết k ế kinh nghiệm Phải đặt lớp cốt thép đẳng hướng, fy > 400 M Pa Cốt thép phải gần mặt tốt Lớp đáy: Số lượng thép tối thiểu cho lớp 0,57 mmVmm Theo thiết kế cốt thép theo phương chứứi l,llm m V m m theo phương dọc 0,8mmVmm > 0,57mmVmm (th o ả m ã n ) Lớp đỉnh: Sô' lượng thép tối thiểu cho lớp 0,38 mmVmm Theo thiết k ế cốt thép theo phương 1,1 ImmVmnri theo phương dọc ơ,22 mmVmm < 0,38miĩi7mm => phải cốt thép theo phương dọc chọn N °10 @ 0 Aj.= 0,5mm Vmni K h oảng cách lớn cốt thép 450m m 4.4.TÍNH TỐN NỘI L ự c DẦM c h ủ d o t ĩn h tả i 'iVu trọng tác dụng trẻn clầin chủ Tĩnh tải: Tĩnh tải giai đoạn D C l tĩnh tải giai đoạn (D C 2+ DW) H oạt tải gồm lực xung kích (LL+IM): Xe H L 93 Nội lực d o căng cáp ứng suất trước Ngồi cịn tải trọng: Co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió, độn g đất (không xét) 4.4.1 T ĩn h tải rải lên dầm chủ T ỷ trọng cấu kiện lấy theo bảng 3.5.1.1 22TCN 272-05, giả thuyết tính tĩnh tải phân bố cho dầm , riêng lan can d ầ m biên chịu + Tải trọng thân dầm Tĩnh tải rải lên dẩm chủ xuất giai đoạn căng ứng suất trước ể D C I(d c ) “ Y "^ g đó: y - trọng lượng riêng dầm, y = 24 kN/m’ Ag - diện tích mặt cắt ngang dầm chưa mở rộng Với kích thước chọn trên, ta tính Ag= 7324.4444cm\ Do dầm có mở rộng phía gối nên tính thêm phần mở rộng ta có trọng lượng thân dầm chù goci(dc) “ 20,23 kN/m 169