THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TR×NH SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 Chiều dài nhịp: L = 42 m Khổ cầu: 8,0+2x1,0m: Bxe = m + Bề rộng phần xe chạy: ble = 2,0 m + Lề người bộ: blc = 0,5 m + Chân lan can: Bcau = 11 m + Bề rộng toàn cầu: Bcau= Bxe +2 ble +2 blc - Hoạt tải thiết kế: HL 93 + 3.10-3 MPa 1.2 Vật liệu chế tạo dầm - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: + Cường độ đứt quy định nhỏ nhất: + Môđun đàn hồi - Vật liệu bê tông chế tạo mặt cầu: fy fu E = = = 345 MPa 485 MPa 200000 MPa + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c' = 38 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: c = 24 kN/m3 1, ' + Môđun đàn hồi bêtông: E c  0,043. c f c Ec = 33133.725MPa - Vật liệu thép chế tạo dầm Thép hợp kim M270 cấp 345W fy = 385 MPa + Giới hạn chảy thép: fu = 450 MPa + Giới hạn kéo đứt thép: Es = 200000 MPa + Môđun đàn hồi thép: - Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối dầm bu lông cường độ cao 1.3 Các hệ số tính tốn - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: 1 = 1,25 0,9 + Tĩnh tải giai đoạn II: 2 = 1,5 0,65 + Hoạt tải HL93 đoàn người: h = 1,75 1,0 - Hệ số xung kích: - Hệ số (do thiết kế ln): Lê Đức Luân 1+ IM = m = 1,25 1,0 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH CU TO KT CU NHỊP 2.1 Chiều dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Lnh = a = Ltt = 42 m 0,4 m 41,2 m n 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang - Số dầm chủ nhiều : = dầm 2.3 Quy mơ mặt cắt ngang cầu Hình Cấu tạo kết cấu nhịp - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Số xe thiết kế: + Bề rộng lề bộ: + Bề rộng gờ chắn bánh: + Chiều cao gờ chắn bánh: + Bề rộng chân lan can: + Chiều cao chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: + Số dầm chủ thiết kế: + Khoảng cách dầm chủ: + Chiều dài phần cánh hẫng: Bxe nl ble bgc hgc bclc hclc Bcau n S = 800 cm = = 2x100 cm = cm = cm = 2x50 cm = 50 cm = 1100cm = dầm = 220 cm d oe = 110 cm 2.4 Chiều cao dầm chủ - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuộc vào: Lª Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + Chiu di nhp tớnh toán + Số lượng dầm chủ mặt cắt ngang + Quy mô tải trọng khai thác - Xác định theo điều kiện cường độ - Xác định theo kinh nghiệm - Ngoài việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng thép có thị trường để tránh việc phải cắt thép cách hợp lý - Trong bước tính toán sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: H sb 1   H sb  41,  1.373m L 30 30 => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: + Chiều dày cánh trên: + Chiều dảy cánh dưới: + Chiều cao toàn dầm thép: Dw = tt = tb = Hsb = 140 + + = 140 cm cm cm 148 cm 2.5 Cấu tạo bêtơng mặt cầu - Kích thước bêtông mặt cầu xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày thường chọn ts = (16  25) cm - Theo quy định 22 TCN 272 - 05 chiều dày bêtơng mặt cầu phải lớn 175 mm, đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực => Ở ta chọn ts = 18 cm - Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtông mặt cầu: ts = 18 cm + Chiều dày bê tông: th = 12 cm + Chiều cao vút bản: bh = 12 cm + Bề rộng vút bản: + Chiều dài phần cánh hẫng: d oe = 110 cm + Chiều dài phần cánh phía trong: S/2 = 110 cm Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Hỡnh Cấu tạo bêtông mặt cầu 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ Hình Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: + Chiều dày bụng: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: + Bề rộng cánh chịu nén: + Số tập bản: + Chiều dày bản: + Tổng chiều dày cánh chịu nén: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu kéo: + Bề rộng cánh chịu kéo: + Số tập bản: + Chiều dày bản: + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: - Tổng chiều cao dầm thép: - Cấu tạo bêtông: + Chiều dày bêtông: + Chiều cao vút bn: Lê Đức Luân Dw = tw = 140 cm cm bc n t tc = = = = 40 cm tập cm cm bt n t tt Hsb = = = = = 70 cm tập cm cm 148 cm ts th = = 18 cm 12 cm 66DLCD32 THIÕT KÕ MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Chiu cao ton b dm liờn hp: Lê Đức Luân Hcb = 148+18+12 = 178 cm 66DLCD32 THIÕT KÕ MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao kéo dọc khơng có đà giáo hay trụ đỡ Trong trường hợp dầm làm việc theo giai đoạn: Hình 4: Thi cơng kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc - Mặt cắt làm việc: Hình 5a Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn I - Giai đoạn I: Sau thi công xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính tốn: Trọng lượng thân dm Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Trng lng hệ liên kết dọc hệ lien kết ngang Trọng lượng bêtông phần bêtông đổ với - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp thép BTCT + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT + Tải trọng tính tốn: Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh Hoạt tải Hình 5b Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn II 3.1.2 Trường hợp - Cầu dầm liên hợp thi công phương pháp lắp ghép đà giáo cố định có trụ tạm đỡ Hình Thi công kết cấu nhịp đà giáo cố định Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Giai on 1: Trong q trình thi cơng tồn trọng lượng kết cấu nhịp tải trọng thi công đà giáo chịu, giai đoạn mặt cắt chưa làm việc - Giai đoạn 2: Sau dỡ đà giáo trọng lượng kết cấu nhịp truyền lên dầm chủ, mặt cắt làm việc giai đoạn mặt cắt liên hợp Như tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải Kết luận: Giả thiết cầu thi công phương pháp lắp ghép cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn trường hợp 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép đổ bêtông mặt cầu, nhiên dầm thép bêtông chưa tạo hiệu ứng liên hợp Hình Mặt cắt dầm giai đoạn I - Mặt cắt tính tốn mặt cắt dầm thép: - Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên): ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.4 + 140.3 + 70.4 = 860cm2 - Xác định mômen tĩnh mặt cắt trục 0-0 qua đáy dầm thép: t  t  D  So  b c t c  H sb  c   D w t w  w  t t   b t t t t 2    4   140   40.4.148    140.3.    70.4  55000cm3 2    - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt ct giai on I: Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Y1 Bộ môn CÔNG TRìNH So 55000 63,95cm A NC 860 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén: Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 148 – – 63,95 = 80,05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I : Yt1  H sb  Y1  148  63,95  84.05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yb1  Y1  63,95cm - Xác định mơmen qn tính mặt cắt dầm TTH I-I: + Mômen quán tính bụng: t w D3w  Dw  3.140  140  Iw   t w D w   t t  Y1    3.140    63,95  12 12     = 728391,6cm + Mơmen qn tính cánh chịu nén: b t t  40.43 4   Icf  c c  bc t c  H sb  Y1  c    40.4 145  63,95   12 2 12 2   = 1077274,1cm + Mơmen qn tính cánh chịu kéo: 2 2 b t t  70.43 4   I tf  t t  b t t t  Y1  t    70.4  63,95   12 2 12 2   = 1075079,1cm + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép: INC = Iw + Icf + Itf = 728391,6+1077274,1+1075079,1 = 2880744,8 cm4 - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép trục I-I: H  Y1  t c  t   S NC  b c t c  H sb  Y1  c   t w sb 2  148  63,95    4   40.4 148  63,95     22738.61cm3 2  - Mômen quán tính mặt cắt dầm thép trục Oy: Iy  t c b3c D w t 3w t t b3t 4.403 140.33 4.703       135981.67cm 12 12 12 12 12 12 Lª Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Bng tng hp kt qu tính tốn ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I Các đại lượng Diện tích mặt cắt dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt đáy dầm Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I Kí hiệu Giá trị ANC 860 So 55000 Y1 63.95 Yt 84.05 Đơn vị cm2 cm3 cm cm KC từ mép dầm thép đến TTH I-I Yb1 63.95 cm Mơmen qn tính phần bụng Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt TTH I-I MMQT mặt cắt dầm trục Oy Iw Icf Itf INc SNc Iy 728391.61 1077274.14 1075079.06 2880745 22738.61 135981.67 cm4 cm4 cm4 cm4 cm3 cm4 3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 3.3.1 Mặt cắt tính toán - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt 80% cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT - Mặt cắt tính tốn là: Mặt cắt liên hợp Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II ĐTHH tiết diện liên hợp Hình Mt ct dm giai on II Lê Đức Luân 10 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 3.3.2 Xỏc nh b rng tớnh toỏn ca bêtơng Hình Xác định bề rộng tính tốn cánh - Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ giá trị sau: 1 + L tt  41200  515cm 8 1   t w  + 6.ts + max   = 6.18 + 40 = 118cm  b c    + d oe = 110cm => Vậy: b1 = 110cm - Xác định b2: Lấy giá trị nhỏ giá trị sau: + 1 Ltt  4120  515cm 8 1   t w  + 6.ts + max   = 6.18 + 40 = 118cm  b c    S = 110cm + => Vậy: b2 = 110cm Do đó: - Bề rộng tính tốn bêtơng dầm biên: bs = b1 + b2 = 110+110 = 220cm - Bề rộng tính tốn bêtơng dầm trong: bs = 2.b2 = 2.110 = 220cm Lê Đức Luân 11 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 3.3.3 Xỏc nh h s quy đổi từ bêtơng sang thép - Vì tiết diện lien hợp có hai vật liệu thép bê tơng nên tính đặc trưng hình học ta phải tính đổi loại vật liệu Tính đổi bêtơng sang thép dựa vào hệ số n tỷ số môđun đàn hồi thép bêtông + Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n + Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n = 3n - Tra bảng hệ số quy đổi từ bêtông sang thép với f c' = 38 Mpa Ta có: n= n’=18 => Khi tính tốn phần bêtơng mặt cầu tính đổi sang thép cách chia ĐTHH phần bêtông cho hệ số n (khi không xét từ biến) n’(khi xét đến từ biến) 3.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên 3.3.4.1 Mặt cắt tính tốn Hình 10 Mặt cắt dầm biên 3.3.4.2 ĐTHH cốt thép bêtông - Cốt thép bêtơng mặt cầu bố trí thành hai lưới lưới cốt thép phía lưới cốt thép phía Để đơn giản tính cốt thộp theo phng dc cu Lê Đức Luân 12 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TR×NH Hình 11 Bố trí cốt thép bêtơng dầm biên - Lưới cốt thép phía trên: + Đường kính cốt thép:  = 12 mm 3.1416.1.2 = 1,131cm2 + Diện tích mặt cắt ngang thanh:   + Số mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 + Khoảng cách thanh: @ = 20mm + Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: art = 5cm - Lưới cốt thép phía dưới: + Đường kính cốt thép:  = 12 mm 3.1416.1.2 = 1,131cm2 + Số mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 + Khoảng cách thanh: @ = 20cm + Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: arb = 5cm - Tổng diện tích cốt thép bêtông: Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2 - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông: A (t  t  a rt )  A rb (a rb  t h ) 12,44.(18  12  5)  12,44.(5  12) Yr  rt s h  Ar 24,88 = 21cm Trong đó: + ts: Chiều dày bêtông + th: chiều dầy vút dầm + Diện tích mặt cắt ngang thanh:   Lª Đức Luân 13 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 3.3.4.3 THH ca mt ct liên hợp ngắn hạn - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn sử dụng để tính tốn tải trọng ngắn hạn hoạt tải, giai đoạn ta không xét đến ảnh hưởng tượng từ biến - Diện tích mặt cắt: + Diện tích bêtông: Aso = bs.ts = 220.18 = 3960cm2 + Diện tích phần vút bêtơng: A h  bc t h  .b h t h  40.12  12.12  624cm 2 + Diện tích tồn bêtơng: As = Aso + Ah = 3960 + 624 =4584 cm2 + Diện tích mặt cắt liên hợp ngắn hạn: A 4584 AST  A NC  s  A r  860   24,88  1648,88cm n Trong đó: + n: Tỷ số môđun đàn hồi thép bêtơng + Ar : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng + ANC : Diện tích dầm thép - Mômen tĩnh bêtông cốt thép TTH I-I tiết diện thép: t  t    {b s t s  H sb  Y1  t h  s   b c t h  H sb  Y1  h   n 2 2     .t h b h  H sb  Y1  t h }  A r (H sb  Y1  Yr )   20  12    S1x  {220.20.148  63,95  12    40.12.148  63.95     2     .12.12.148  63,95  12 }  24,88.(148  63,95  22)  81357,2cm3   - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II): S1x  S1x 81357,2   49,34cm AST 1684,88 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: Dc2 = Hsb – tc – Y1 – Z1 = 148 – – 63,95– 49,34 = 30,71cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: Z1  YtII  H sb  Y  Z1  148  63,95  43,94 34,71cm Lê Đức Luân 14 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YbII  Y  Z1  63,95  49,34  113,29cm - Xác định mơmen qn tính tiết diện liên hợp: + Mơmen qn tính phần dầm thép: I IINC  I INC  A NC Z1  2880745  860.49,342  4974433, 3cm + Mơmen qn tính phần bêtơng: t s    b s t s  Is   b s t s  H sb  Y1  Z1  t h   n  12     220.203 18       220.12.148  63,95  49,34  12     12    = 2065878, 2cm + Mơmen qn tính phần vút cánh: t  b t b t  I h  { c h  b c t h  H sb  Y1  Z1  t h  s   h h n 12 2 36  2   .b h t h  H sb  Y1  Z1  t h  }   40.123 18  40.123   {  40.12.148  63,95  49,34  12    12 2 36  2   .12.12.148  63,95  49,34  12  }  177478,5cm   + Mơmen qn tính phần cốt thép bản: Ir  A r  Hsb  Y1  Z1  Yr   24,88.(148  63,95  49,34  21) = 77210,2cm + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST  I IINC  I s  I h  I r  4974433,3  2065878,2  177478,5  77210, 2=7295000,1cm - Mơmen tính bêtông với TTH II-II tiết diện liên hợp: t  t    Ss  {bs t s  H sb  Y1  Z1  t h  s   bc t h  Hsb  Y1  Z1  h   n 2 2     .t h b h  H sb  Y1  Z1  t h }  A r (H sb  Y1  Z1  Yr )   Lê Đức Luân 15 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 18 12    Ss  {220.20.148  63,95  49,34  12    40.12.148  63,95  49,34    2 2     .12.12.148  63,95  49,34  12 }  24,88.(148  63,95  49,34  21)    42433,1cm 3.3.4.4 ĐTHH mặt cắt liên hợp dài hạn - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn sử dụng để tính tốn tải trọng dài hạn tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, giai đoạn ta phải xét đến ảnh hưởng tượng từ biến - Diện tích mặt cắt: + Diện tích bêtơng: A so' = bs.ts = 220.18 = 3960cm2 + Diện tích phần vút bêtông: A h '  bc t h  .b h t h  40.12  12.12  624cm 2 + Diện tích tồn bêtông: As’ = Aso + Ah = 3960 + 624 = 4584 cm2 + Diện tích mặt cắt liên hợp dài hạn: A 4584 A LT  A NC  's  A r  860   24,88  1139,55cm n 18 Trong đó: ' + n : Tỷ số môđun đàn hồi thép bêtơng + Ar : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng + ANC : Diện tích dầm thép - Mômen tĩnh bêtông cốt thép TTH I-I tiết diện thép: ts  th    { b t H  Y  t   b t H  Y      s s sb h c h sb n' 2 2     .t h b h  H sb  Y1  t h }  A r (H sb  Y1  Yr )   S1x  S1x '  18  12    {210.20.148  63,95  12    40.12.148  63.95    18 2 2     .12.12.148  63,95  12 }  24, 88.(148  63,95  21)  28861, 56cm3 Lê Đức Luân 16 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II): S1x ' 28861,56 Z    25,33cm A LT 1139, 55 ' - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: D 'c = Hsb – tc – Y1 – Z1' = 146 – – 63,95 – 25,33 = 54,72 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YtII'  H sb  Y  Z1'  148  63,95  25,33  58,72cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YbII '  Y  Z1'  63,95  25,33  89,28cm - Xác định mơmen qn tính tiết diện liên hợp: + Mơmen qn tính phần dầm thép: I IINC'  I INC  A NC Z1'  2880745  860.25,332  3432406,2cm4 + Mơmen qn tính phần bêtông: t s    b s t s  I  '  b s t s  H sb  Y1  Z1  t h   n  12    ' s  220.203 18       220.12.148  63,95  25,33  12     1404077,3cm  18  12    + Mômen quán tính phần vút cánh: t  b t b t  I  ' { c h  b c t h  H sb  Y1  Z1  t h  s   h h n 12 2 36  ' h 2   .b h t h  H sb  Y1  Z1  t h  }   40.123 18  40.123   {  40.12.148  63,95  25,33  12    18 12 2 36  2   .12.12.148  63,95  25,33  12  }  147691,5cm   + Mơmen qn tính phần cốt thép bản: Ir '  A r  Hsb  Y1  Z1  Yr   24,88.(148  63,95  25,33  21)2 = 158126,0cm + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn: I LT  I IINC'  I s'  I 'h  I 'r = 3432406,2 + 1404077,3 + 147691,5 + 158126,0 = 5142301,0 cm4 Lê Đức Luân 17 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Mụmen tớnh ca bn bờtụng với TTH II-II tiết diện liên hợp: Ss'  t  t    {bs t s  Hsb  Y1  Z1  t h  s   bc t h  Hsb  Y1  Z1  h   ' n 2 2     .t h b h  H sb  Y1  Z1  t h }  A r (Hsb  Y1  Z1  Yr )   18  12    Ss'  {220.20.148  63,95  25,33  12    40.12. 148  63,95  25,33    18 2 2     .12.12.148  63,95  25,33  12 }  24,88.(148  63,95  25,33  21)    21781,4cm Bảng tổng hợp kết tính ĐTHH mặt cắt dầm biên MC ngắn hạn MC dài hạn Kí Kí hiệu Giá trị hiệu Giá trị bs 220 bs 220 Aso 3960 Aso 3960 Ah 624 Ah 624 As 4584 As 4584 Ar 24.88 Ar 24.88 Ast 1648.88 Alt 1139.55 S1x 81357.2 S'1x 28861.6 Z1 49.34 Z'1 25.33 INC,2 4974433 I'NC,2 3432406 Is 2065878 I's 1404077 Ih 177478 I'h 147691 Ir 77210 I'r 158126 IST 7295000 ILT 5142301 Ss 42433.1 S's 21781.4 Đặc Trưng hình học dầm biên Bề rộng cánh tính tốn BT Diện tích BT Diện tích phần vút Diện tích tồn BT Diện tích cốt thép BT Diện tích mặt cắt tính đổi Mơmen tĩnh MC đv trục I-I Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II MMQT dầm thép với trục II-II MMQT với trục II-II MMQT phần vút với trục II-II MMQT cốt thép MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II MM tnh ca bn vi trc II-II Lê Đức Lu©n 18 Đơn vị cm cm2 cm2 cm2 cm2 cm2 cm3 cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm4 cm4 66DLCD32 THIÕT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 3.3.5 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm 3.3.5.1 Mặt cắt tính tốn Hình 12 Mặt cắt dầm 3.3.5.2 ĐTHH cốt thép bêtông - Cốt thép bêtơng mặt cầu bố trí thành hai lưới lưới cốt thép phía lưới cốt thép phía Để đơn giản tính cốt thép theo phương dọc dầm Hình 13: Bố trí cốt thép bêtơng dầm - Lưới cốt thép phía trên: + Đường kính cốt thép:  = 12 mm 3.1416.1.2 = 1,131cm2 + Diện tích mt ct ngang thanh: Lê Đức Luân 19 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + S trờn mt ct ngang dầm: nrt = 11 + Khoảng cách thanh: @ = 20mm + Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: art = 5cm - Lưới cốt thép phía dưới: + Đường kính cốt thép:  = 12 mm 3.1416.1.2 = 1,131cm2 + Số mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 + Khoảng cách thanh: @ = 20cm + Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: arb = 5cm - Tổng diện tích cốt thép bêtông: Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2 - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bêtông: A (t  t  a rt )  A rb (a rb  t h ) 12,44.(18  12  5)  12,44.(5  12) Yr  rt s h  Ar 24,88 = 21cm Trong đó: + ts: Chiều dày bêtông + th: chiều dầy vút dầm + Diện tích mặt cắt ngang thanh:   3.3.5.3 ĐTHH mặt cắt liên hợp ngắn hạn - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn sử dụng để tính tốn tải trọng ngắn hạn hoạt tải, giai đoạn ta không xét đến ảnh hưởng tượng từ biến - Diện tích mặt cắt: + Diện tích bêtơng: Aso = bs.ts = 220.18 = 3960cm2 + Diện tích phần vút bêtông: A h  bc t h  .b h t h  40.12  12.12  624cm 2 + Diện tích tồn bêtông: As = Aso + Ah = 3960 + 624 =4584 cm2 + Diện tích mặt cắt liên hợp ngắn hạn: A 4584 AST  A NC  s  A r  860   24,88  1648,88cm n Trong ú: Lê Đức Luân 20 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TR×NH + n: Tỷ số mơđun đàn hồi thép bêtơng + Ar : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng + ANC : Diện tích dầm thép - Mômen tĩnh bêtông cốt thép TTH I-I tiết diện thép: t  t    {b s t s  H sb  Y1  t h  s   b c t h  H sb  Y1  h   n 2 2     .t h b h  H sb  Y1  t h }  A r (H sb  Y1  Yr )   20  12    S1x  {220.20.148  63,95  12    40.12.148  63.95     2     .12.12.148  63,95  12 }  24,88.(148  63,95  22)  81357,2cm3   - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II): S1x  S1x 81357,2   49,34cm AST 1684,88 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: Dc2 = Hsb – tc – Y1 – Z1 = 148 – – 63,95– 49,34 = 30,71cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: Z1  YtII  H sb  Y  Z1  148  63,95  43,94  34,71cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YbII  Y  Z1  63,95  49,34  113,29cm - Xác định mơmen qn tính tiết diện liên hợp: + Mơmen qn tính phần dầm thép: I IINC  I INC  A NC Z1  2880745  860.49,342  4974433, 3cm + Mơmen qn tính phần bêtông: t s    b s t s  Is   b s t s  H sb  Y1  Z1  t h   n  12     220.203 18       220.12.148  63,95  49,34  12     12    = 2065878, 2cm + Mơmen qn tính phn vỳt bn cỏnh: Lê Đức Luân 21 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH t  b t b t  I h  { c h  b c t h  H sb  Y1  Z1  t h  s   h h n 12 2 36  2   .b h t h  H sb  Y1  Z1  t h  }   40.123 18  40.123   {  40.12.148  63,95  49,34  12    12 2 36  2   .12.12.148  63,95  49,34  12  }  177478,5cm   + Mômen quán tính phần cốt thép bản: Ir  A r  Hsb  Y1  Z1  Yr   24,88.(148  63,95  49,34  21) = 77210,2cm + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST  I IINC  I s  I h  I r  4974433,3  2065878,2  177478,5  77210, 2=7295000,1cm - Mômen tính bêtơng với TTH II-II tiết diện liên hợp: t  t    Ss  {bs t s  H sb  Y1  Z1  t h  s   bc t h  Hsb  Y1  Z1  h   n 2 2     .t h b h  H sb  Y1  Z1  t h }  A r (H sb  Y1  Z1  Yr )   18  12    Ss  {220.20.148  63,95  49,34  12    40.12.148  63,95  49,34    2 2     .12.12.148  63,95  49,34  12 }  24,88.(148  63,95  49,34  21)    42433,1cm 3.3.5.4 ĐTHH mặt cắt liên hợp dài hạn - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn sử dụng để tính tốn tải trọng dài hạn tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, giai đoạn ta phải xét đến ảnh hưởng tượng từ biến - Diện tích mặt cắt: + Diện tích bêtơng: A so' = bs.ts = 220.18 = 3960cm2 + Diện tích phần vút bêtơng: A h '  bc t h  .b h t h  40.12  12.12  624cm 2 Lê Đức Luân 22 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + Din tích tồn bêtơng: As’ = Aso + Ah = 3960 + 624 = 4584 cm2 + Diện tích mặt cắt liên hợp dài hạn: A LT  A NC  As 4584  A r  860   24,88  1139,55cm ' n 18 Trong đó: ' + n : Tỷ số mơđun đàn hồi thép bêtơng + Ar : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng + ANC : Diện tích dầm thép - Mơmen tĩnh bêtơng cốt thép TTH I-I tiết diện thép: ts  th    { b t H  Y  t   b t H  Y      s s sb h c h sb n' 2 2     .t h b h  H sb  Y1  t h }  A r (H sb  Y1  Yr )   S1x  S1x '  18  12    {210.20.148  63,95  12    40.12.148  63.95    18 2 2     .12.12.148  63,95  12 }  24, 88.(148  63,95  21)  28861, 56cm3 Lê Đức Luân 23 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TR×NH - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ I-I đến II-II): S1x ' 28861,56 Z    25,33cm A LT 1139, 55 ' - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: D 'c = Hsb – tc – Y1 – Z1' = 146 – – 63,95 – 25,33 = 54,72 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YtII'  H sb  Y  Z1'  148  63,95  25,33  58,72cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: YbII '  Y  Z1'  63,95  25,33  89,28cm - Xác định mơmen qn tính tiết diện liên hợp: + Mơmen qn tính phần dầm thép: I IINC'  I INC  A NC Z1'  2880745  860.25,332  3432406,2cm4 + Mômen quán tính phần bêtơng: t s    b s t s  I  '  b s t s  H sb  Y1  Z1  t h   n  12    ' s  220.203 18       220.12.148  63,95  25,33  12     1404077,3cm  18  12    + Mơmen qn tính phần vút cánh: t  b t b t  I  ' { c h  b c t h  H sb  Y1  Z1  t h  s   h h n 12 2 36  ' h 2   .b h t h  H sb  Y1  Z1  t h  }   40.123 18  40.123   {  40.12.148  63,95  25,33  12    18 12 2 36  2   .12.12.148  63,95  25,33  12  }  147691,5cm   + Mômen quán tính phần cốt thép bản: Ir '  A r  Hsb  Y1  Z1  Yr   24,88.(148  63,95  25,33  21)2 = 158126,0cm + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn: I LT  I IINC'  I s'  I 'h  I 'r = 3432406,2 + 1404077,3 + 147691,5 + 158126,0 = 5142301,0 cm4 Lê Đức Luân 24 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Mụmen tớnh ca bêtông với TTH II-II tiết diện liên hợp: Ss'  t  t    {bs t s  Hsb  Y1  Z1  t h  s   bc t h  Hsb  Y1  Z1  h   ' n 2 2     .t h b h  H sb  Y1  Z1  t h }  A r (Hsb  Y1  Z1  Yr )   18  12    Ss'  {220.20.148  63,95  25,33  12    40.12. 148  63,95  25,33    18 2 2     .12.12.148  63,95  25,33  12 }  24,88.(148  63,95  25,33  21)    21781,4cm Bảng tổng hợp kết tính ĐTHH mặt cắt dầm MC ngắn hạn MC dài hạn Kí Kí hiệu Giá trị hiệu Giá trị bs 220 bs 220 Aso 3960 Aso 3960 Ah 624 Ah 624 As 4584 As 4584 Ar 24.88 Ar 24.88 Ast 1648.88 Alt 1139.55 S1x 81357.2 S'1x 28861.6 Z1 49.34 Z'1 25.33 INC,2 4974433 I'NC,2 3432406 Is 2065878 I's 1404077 Ih 177478 I'h 147691 Ir 77210 I'r 158126 IST 7295000 ILT 5142301 Ss 42433.1 S's 21781.4 Đặc Trưng hình học dầm Bề rộng cánh tính tốn BT Diện tích BT Diện tích phần vút Diện tích tồn BT Diện tích cốt thép BT Diện tích mặt cắt tính đổi Mơmen tĩnh MC đv trục I-I Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II MMQT dầm thép với trục II-II MMQT với trục II-II MMQT phần vút với trục II-II MMQT cốt thép MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II MM tĩnh vơi trục II-II Lê Đức Luân 25 n v cm cm2 cm2 cm2 cm2 cm2 cm3 cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm4 cm4 66DLCD32