Đang tải... (xem toàn văn)
File tính toán thiết kế dầm thép. Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN27205 Chiều dài nhịp : L = 32 m Khổ cầu : + Bề rộng xe chạy : + Lề người đi bộ : + Bề rộng toàn cầu : Tải trọng thiết kế : HL93 + 3.103 Mpa
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm MỤC LỤC I SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung 1.2 Tính chất vật liệu chế tạo dầm 1.3 Các hệ số tính tốn II CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1 Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang 2.3 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu .7 2.4 Chiều cao dầm chủ 2.5 Cấu tạo bê tông mặt cầu .8 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ III XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 11 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 11 3.1.1 Trường hợp 11 3.1.2 Trường hợp 12 3.2 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I 13 3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II .15 3.3.1 Mặt cắt tính tốn giai đoan II .15 3.3.2 Xác định bề rộng tính tốn bê tơng .16 3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép .17 3.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên .17 3.3.5 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm .24 3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn chảy dẻo .31 3.4.1 Mặt cắt tính tốn 31 3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà mặt cắt 31 3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén .33 3.4.4 Xác định mômen chảy My 34 3.4.5 Xác định mômen dẻo Mp 36 IV XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ 39 4.1 Cấu tạo hệ liên kết kết cấu nhịp .39 4.1.1 Hệ liên kết ngang mặt cắt gối 39 4.1.2 Hệ liên kết ngang mặt cắt trung gian .40 Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm 4.1.3 Hệ sườn tăng cường dầm thép 42 4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu .44 4.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn I 45 4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II 47 V XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 49 5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy 49 5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang dầm biên .49 5.1.2 Tính hệ số phân bố ngang dầm .50 5.2 Tính hệ số phân bố ngang hoạt tải HL - 93 50 5.2.1 Điều kiện tính tốn .50 5.2.2 Tính tham số độ cứng dọc 50 5.2.3 Tính hệ số phân bố ngang mơmen 51 5.2.4 Tính hệ số phân bố ngang lực cắt .52 5.3 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang 52 5.3.1 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang dầm biên .52 5.3.2 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang dầm 53 5.3.3 Xác định hệ số phân bố ngang tính tốn .53 VI TÍNH TỐN NỘI LỰC 54 6.1 Các mặt cắt tính tốn nội lực 54 6.2 Đường ảnh hưởng nội lực 55 6.2.1 Vẽ ĐAH mômen mặt cắt tính tốn 55 6.2.2 Đường ảnh hưởng lực cắt 55 6.2.3 Tính diện tích đường ảnh hưởng 55 6.3 Xác định nội lực mặt cắt tính tốn 56 6.3.1 Tính nội lực tĩnh tải .56 6.3.2 Tính nội lực tải trọng tải trọng Người 57 6.3.3 Tính nội lực xe tải thiết kế (Truck) xe trục thiết kế( Tandem) 58 6.3.4 Tổng hợp nội lực 65 VII KIỂM TRA TÍNH CÂN XỨNG CỦA MẶT CẮT DẦM CHỦ .67 7.1 Kiểm tra tính cân xứng chung mặt cắt 67 7.2 Kiểm tra độ mảnh sườn dầm mặt cắt đặc 67 7.3 Kiểm tra độ mảnh cánh chịu nén mặt cắt đặc .68 7.4 Kiểm tra tương tác sườn dầm với cánh chịu nén mặt cắt đặc chắc.68 VIII KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I 70 8.1 Kiểm toán sức kháng uốn dầm chủ .70 Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm 8.1.1 Sức kháng uốn mặt cắt liên hợp đặc 70 8.1.2 Kiểm toán khả chịu lực dầm 71 8.2 Kiểm toán sức kháng cắt dầm chủ 71 8.2.1 Xác định hệ số c 71 8.2.2 Sức kháng cắt dầm chủ 72 8.2.3 Kiểm toán khả chịu cắt dầm 74 IX KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH MỎI .75 9.1 Ngun tắc tính tốn 75 9.2 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất uốn 75 9.2.1 Công thức kiểm toán 75 9.2.2 Xác định ứng suất dầm tải trọng mỏi 75 9.2.3 Kiểm toán ứng suất mỏi uốn 77 9.3 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất cắt 77 9.3.1 Công thức kiểm toán 77 9.3.2 Xác định ứng suất cắt dầm tải trọng mỏi 77 9.3.3 Kiểm toán ứng suất mỏi cắt 78 X KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH SỬ DỤNG .79 10.1 Kiểm toán độ võng kết cấu nhịp .79 10 Nguyên tắc chung .79 10 Kiểm tra độ võng tĩnh tải theo phân tích đàn hồi 79 10 Kiểm tra độ võng hoạt tải thép phân tích đàn hồi 80 10 Tính độ vồng 83 10.2 Kiểm toán dao đọng kết cấu .84 XI TÍNH TỐN BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG .86 11.1 Kiểm toán sườn tăng cường mặt cắt gối .86 11.1.1 Bố trí sườn tăng cường mặt cắt gối 86 11.1.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 87 11.1.3 Kiểm tra sức kháng ép mặt .87 11.1.4 Kiểm tra sức kháng nén dọc trục 88 11.1.5 Kiểm tra độ mảnh giới hạn .89 11.2 Kiểm toán sườn tăng cường mặt cắt trung gian 89 11.2.1 Bố trí sườn tăng cường trung gian 89 11.2.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 90 11.2.3 Kiểm tra mơmen qn tính sườn Tăng cường 91 11.2.4 Kiểm tốn diện tích sườn tăng cường 91 Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ mơn Cần Hầm XII TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT 93 12.1 Nguyên tắc chung 93 12.2 Xác định tải trọng tác dụng lên neo 93 12.2.1 Sự phát sinh lực trượt lực bóc 93 12.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo .93 12.3 Xác định khả chịu lực neo .94 12.3.1 Loại neo sử dụng 94 12.3.2 Sức kháng cắt neo 94 12.3.3 Sức kháng mỏi neo .95 12.4 Bố trí neo 96 12.5 Kiểm toán neo theo đinh mũ theo TTGH Mỏi 97 XIII TÍNH TỐN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG 98 13.1 Lực tác dụng lên liên kết 98 13.1.1 Lực gây trượt cánh bụng 98 13.1.2 Áp lực phân bố tải trọng bánh xe 99 13.2 Xác định chiều cao đường hàn 99 13.2.1 Cường độ đường hàn góc 99 13.2.2 Xác định chiều cao đường hàn .100 XIV TÍNH TỐN MỐI NỐI DẦM 101 14.1 Khả chịu lực bu lông 101 14.2 Tính tốn mối nối bụng 103 14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm 103 14.2.2 Cấu tạo mối nối bụng .104 14.2.3 Kiểm toán khả chịu lực bulông 105 14.3 Tính tốn mối nối cánh 107 14.3.1 Mối nối cánh .107 14.3.2 Mối nối cánh 108 XV TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU .111 15.1 Cấu tạo mặt cầu 111 15.2 Xác định nội lực mặt cầu 111 15.2.1 Diện tích tiếp xúc bánh xe 111 15.2.2 Chiều dài tính tốn .111 15.2.3 Bề rộng tính tốn .112 15.2.4 Xác định nội lực trong(bản liên tục) 112 15.2.5 Xác định nội lực hẫng 116 Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ mơn Cần Hầm 15.3 Tính tốn bố trí cốt thép .118 15.3.1 Nội dung tính tốn bố trí cốt thép 118 15.3.2 Bố trí cốt thép chịu lực mặt cầu .122 Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN LIÊN HỢP THÉP - BTCT I SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU: 1.1 SỐ LIỆU CHUNG: - Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272-05 - Chiều dài nhịp : L = 32 m - Khổ cầu : 8.0 �2 �0.5m + Bề rộng xe chạy : B 8 m + Lề người : �2 m + Bề rộng toàn cầu : Bcâu 13 m HL93 + 3.10-3 Mpa - Tải trọng thiết kế : - Vật liệu chế tạo kết cấu : +Thép cacbon M270 + Bê tông có cường độ chịu nén : f c' 28Mpa - Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối bulông cường độ cao 1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM - Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy quy định nhỏ f y 250Mpa Cường độ kéo đứt quy định nhỏ f u 450Mpa - Cốt thép chịu lực mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ f y 420Mpa - Vật liệu chế tạo mặt cầu: ' + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c 28Mpa + Trọng lượng riêng bêtông: c 24kN / m3 + Mô đun đàn hồi bêtông đựơc xác định theo công thức: E c 0, 043 c1,5 f c ' 0, 043.24001,5 28 26752,5(MPa) - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép hợp kim M270M cấp 345W Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 CÁC ĐẠI LƯỢNG Bộ mơn Cần Hầm KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Mác thép M272M Cấp thép 345W Giới hạn chảy thép fy 345 Giới hạn kéo đứt thép fu 485 Môđun đàn hồi thép Es �105 n n' ĐƠN VỊ Mpa Mpa Mpa Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép + Không xét tượng từ biến + Có xét đến tượng từ biến 24 1.3 CÁC HỆ SỐ TÍNH TỐN: -Hệ số tải trọng : +Tĩnh tải giai đoạn I : 1 1.25 +Tĩnh tải giai đoạn II : 1.5 +Đồn xe ơtơ đồn người : n 1.75 IM 1.25 - Hệ số xung kích : - Hệ số : Trong trường hợp tải trọng chiều dài nhịp L tt ≥ 25 m phải xét thêm hệ số xe m + Theo tiêu chuản 22TCN 272-05 hệ số m lấy sau : BẢNG : HỆ SỐ LÀN XE m SỐ LÀN XE n ≥3 Lê Tuấn Dũng HỆ SỐ LÀN m 1.2 1.0 0.85 0.65 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ mơn Cần Hầm II KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHỦ: 2.1 CHIỀU DÀI TÍNH TỐN CỦA KẾT CẤU NHỊP: - Chiều dài nhip: Lnh = 32 m - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0.3 m � Chiều dài tính tốn KCN: L tt L 2.a 32 �0.3 31.4m 2.2 LỰA CHỌN SỐ DẦM CHỦ TRÊN MẶT CẮT NGANG: - Số dầm chủ mặt cắt ngang : dầm chủ 2.3 QUY MÔ THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU - Mặt cắt ngang cầu 1/2 MặT CắT Tạ I Gố I 1/2 MặT CắT GIữA NHịP Lớ p bê tông nhựa dày 5cm Lớ p bê tông bảo vệdày 4cm Lớ p phòng n c dày 1cm Lớ p mui luyện dày 2-13cm Vạch sơn 2% Bản mặ t cầu dày 20cm 2% Vạch s¬n - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: CÁC KÍCH THƯỚC Bề rộng phần xe chạy Số xe thiết kế Lề người Chiều rộng gờ chắn bánh Chiều cao gờ chắn bánh Chiều rộng chân lan can Chiều cao chân lan can Chiều rộng toàn cầu Số dầm chủ thiết kế Khoảng cách dầm chủ Chiều dài cánh hẫng 2.4 CHIỀU CAO DẦM CHỦ: Lê Tuấn Dũng KÍ HIỆU Bxe n b le b gc h b clc h clc Bcau nd S d oe GIÁ TRỊ 800 2x200 0 2x50 50 1300 220 ĐƠN VỊ cm cm cm cm cm cm cm 100 Cm dầm Cm Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính tốn + Số lượng dầm chủ mặt cắt ngang + Quy mô tải trọng khai thác - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cường độ Mu ≤ Mr Trong đó: +Mu: Mơmen lớn tải trọng sinh +Mr : Khả chịu lực mặt cắt dầm chủ - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng (độ võng) LL � Trong đó: + ΔLL: Là độ võng kết cấu nhịp hoạt tải + [Δ]: Độ võng cho phép 800 1.Tải trọng xe nói chung: Tải trọng xe, tải trọng người kết hợp hai tải trọng này: 1000 - Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm + Chiều cao dầm thép: H sb 1 �� H sb 31.4 1.047 L 30 30 � Chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng : D w 140cm + Chiều dày bụng : t w 3cm + Chiều dày cánh dưới: t b 3cm + Chiều cao toàn dầm thép: H sb 140 146cm 2.5 CẤU TẠO BẢN BÊ TƠNG MẶT CẦU: - Kích thước bêtơng xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày bản: t s 16 �25 cm - Theo quy định 22TCN272 – 05 chiều dày bê tông mặt cầu phải lớn 175 cm.Đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm � Ở ta chọn chiều dày bêtông mặt cầu t s 18cm - Bản bêtơng có cấu tạo dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn khơng cần tạo vút Mục đích việc cấu tạo vút bêtông nhằm tăng chiều cao dầm � Tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí hệ neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtơng mặt cầu: CÁC KÍCH THƯỚC Chiều dày bê tông Chiều cao vút Bề rộng vút Chiều dài phần cánh hẫng Chiều dài phần cánh KÍ HIỆU ts th bh GIÁ TRỊ 18 5 ĐƠN VỊ cm cm cm d 0e 100 110 cm cm S/ 2.6 TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ DẦM CHỦ: - Mặt cắt ngang dầm chủ CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG DẦM CHỦ - Kích thước cấu tạo Lê Tuấn Dũng 10 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm As' Bêtông ch?u nén ds' As'.fy a H ds c c a TTH 10.85.fc'.b.a TTH Mtt As.fy as As b Hình :Sơ đồ tính với mặt cắt chữ nhật A + Đặt : 1 0.85f c' b : B 1.0.85f c' bd p C M tt A s' f y d p d s' A s f y d s d p + Giải hệ phương trình (*) tìm chiều cao vùng chịu nén a: c + Chiều cao vùng chịu nén thực tế: Trong đó: a 1 + M tt :Mơmen tính tốn tải trọng + A s : Diện tich cốt thép thường chịu kéo ' + A s : Diện tich cốt thép thường chịu nén ' + d s ,d s : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo chịu nén đến mặt cắt bêtông + dp : Khoảng cách từ trọng tâm bêtông đến mép mặt cắt + b : Bề rộng tính tốn mặt cắt + fy : Cường độ cốt thép thường + a , c : Chiều cao phần chịu nén tính tốn lý thuyết mặt cắt + 1 : Hệ số quy đổi khối ứng suất - Xác định lượng cốt thép dự ứng lực cần bố trí: + Cân phương trình lực theo phương ngang ta có: Lê Tuấn Dũng 116 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm A ps f ps A sf y A s' f y 1 0.85f c' ba + Hàm lượng cốt thép dự ứng lực cần bố trí là: As' f y 0.851f c' ba A s f y A ps f ps � c � f ps f pu � 1 k � � d � p � � , Với: b.Tính duyệt khả chịu mômen � f � k 2� 1.04 py � � f pu � � � - Xác định chiều cao vùng chịu nén mặt cắt : + Sau bố trí cốt thép DƯL chiều cao vùng chịu nén mặt cắt thay đổi ta phải xác định lại chiều cao vùng chịu nén mặt cắt theo công thức: + Chiều cao vùng chịu nén lý thuyết: A ps f pu A s f y A s' f y c f 0.85f c'1b kA ps pu dp + Chiếu cao vùng chịu nén tính tốn : a 1c - Xác định ứng suất trung bình cốt thép dự ứng lực: � � f � c � f ps f pu � 1 k � k 2� 1.04 py � � d � � f pu � p � � � � , - Sức kháng uốn danh định mặt cắt: � a� � a � ' �' a � M n A ps f ps � d p � A s f y � d s � A s f y � ds � � 2� � 2� � 2� - Sức kháng uốn tính tốn: M r M n Trong đó: + A ps + dp : Diện tích cốt thép DƯL : Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép DƯL ' ' f + f c : Cường độ bêtông mặt cầu tuổi 28 ngày , c =28 Mpa + : Hệ số sức kháng , lấy 1.0 cấu kiên chịu uốn + b : Bề rộng tính tốn mặt cắt + 1 : Hệ số chuyển đổi ứng suất Lê Tuấn Dũng 117 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm f c' 28 28 28 1 0.85 0.05 0.85 0.05 � 0.85 7 + f pu : Cường độ kéo dứt thép DƯL + f py : Giới hạn chảy thép DƯL f pu 1860Mpa f py 1670Mpa - Kiểm toán mặt cắt: + Khả chịu lực mặt cắt: Mr �1.3 max M tt �M r M u + Hàm lượng thép : Hàm lượng thép DƯL thép thường phải giới hạn cho c �0.42 de Với: de A psf ps d p A sf yd s A ps f ps A s f y Trong đó: max + M tt : Mơmen tính toán lớn tải trọng + M n , M r : Sức kháng uốn danh định sức kháng uốn tính tốn + d e : Là khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo thép chịu kéo c.Tính duyệt khả chịu lực cắt - Cơng thức kiểm tốn: Vu �Vn Trong đó: + : Hệ số sức kháng cắt xác định theo bảng 5.5.2.2-1 0.9 (đối với kết cấu BTCT thường) + Vn : Sức kháng cắt danh định xác định theo quy định điều 5.8.3.2 Vn1 Vc Vs Vp � � Vn � Vn Vn Vp � Vc 0.083 f c' b v d v V c + : Khả chịu cắt bêtông Lê Tuấn Dũng 118 Thiết kế môn học Cầu thép F1 + Vs : Khả chịu cắt cốt thép đai Bộ môn Cần Hầm Vs A v f y d v cot g cot g sin S ' + Vn 0.25f c b vd v + Vp : Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực cắt tác dụng ,là dương ngược chiều lực cắt.Với kết cấu BTCT thường.Vp = + dv : Chiều cao chịu cắt có hiệu xác định điều 5.8.2.7 + bv : Bề rộng có hiệu ,lấy bề rộng lớn chiều cao dv +S: Cự ly cốt thép đai + : Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo quy định điều 5.8.3.4 + : Góc nghiêng ứng suất nén chéo xác định điều 5.8.3.4 o Lấy 45 + : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ).Nếu cốt đai thẳng đứng o lấy 90 + Av Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S 15.3.1 Bố trí cốt thép chịu lực mặt cầu - Cốt thép thường bố trí thành lưới ,mỗi lưới gồm thép ASTM706M đặt cạnh với khoảng cách @20cm Khoảng cách từ lưới thép tới bêtông a = a’ = cm 60 12@220 L =32920 150 16@220 L = 12900 Hình : Bố trí cốt thép mặt cầu 15.3.2 Kiểm tốn khả chịu lực mặt cắt chịu mô men dương: a Tính tốn bố trí cốt thép: Lê Tuấn Dũng 119 Thiết kế môn học Cầu thép F1 - Bề rộng tính tốn : bs =187 cm Bộ môn Cần Hầm - Chiều cao mặt cắt : t s = 18 cm - Diện tích mặt cắt Ag = 187.18 = 3366 cm2 - Sơ đồ tính sau : - Bố trí cốt thép thưòng chịu kéo: + Đường kính cốt thép: d = 1,6 cm d 3,31416.22 3,142 cm 4 + Diện tích mặt cắt ngang ath = + Số lưới bố trí n = lưới + Khoảng cách từ lưới cốt thép tới mép bê tông as = cm + Số phạm vi bê rộng mặt cắt nth = 10 + Khoảng cách @ = 20 cm + Tổng diẹn tích cốt thép hịu kéo: As n.ath nth 1.3,142.10 31, 42 cm - Bố trí cốt thép thường chịu nén: + Đường kính cốt thép d = 1,6 cm d 1, 62 2, 011 cm + Diện tích mặt cắt ngang ath = + Số lưới bố trí n = lưới + Khoảng cachs từ lưới cốt thép tới mép bê tông as’ = cm + Số phạm vi mặt cắt: 10 + Khoảng cách @ = 20 cm + Tổng diện tích cốt thép chịu nén: As' n.ath nth 1.2, 011.10 20,11 cm Chú ý tính tốn ta giả sử không xét tới cốt htep thường chịu nén - Bố trí cốt thép DUL giả định: + Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DUL đến mép bê tông atp = cm + Chiều cao có hiệu mặt cắt dp = h – atp = 18 – = 13 cm - Lấy tổng mơmen vói trọng tâm cốt thép DUL ta có: Lê Tuấn Dũng 120 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm � a� ' M tt 1 0.85f c' ba � d p � A sf y d p d 's A sf y d s d p � 2� 1 0.85f c' b a 0.85f c' bd p a M tt A s' f y d p d s' A sf y d s d p (*) � A + Đặt : 1 0.85f c' b 0,85.0,85.28.10 1.187 189,15 2 : B 1.0.85f c' bd p 0,85.0,85.28.0,1.187.13 4917,913 C M tt A s' f y d p d s' A sf y d s d p 87,004.100 0.420.101.(13 5) 31, 42.420.10 1.(13 13) 8700, Như ta có phương trình bậc 2: 189,15.a 4917,913.a 8700, Giải ta có a = 1,9 cm � Chiều cao vùng chịu nén thực tế c 1,9 2, 235 cm 0,85 - Xác định lượng cốt thép DUL cần bố trí: k 2.(1, 04 f py ) 2.(1, 04 1670 ) 0, 2843 1860 f pu + Hệ số + Ứng suất trung bình cốt thép DUL: f ps f pu (1 k c 2, 235 ) 1860.(1 0, 2843 ) 1769, 09 MPa dp 13 + Cân phương trình lực theo phương ngang ta có: Aps f ps As f y As' f y' 1.0,85 f c' b.a + Hàm lượng cốt thép DUL cần bố trí là: Aps As' f y' 0,85.1 f c' b.a As f y f ps 0,85.0,85.28.101.187.1,9 31, 42.420.10 1 3,396 cm 1 1769, 09.10 - Bố trí cốt thép DUL: + Số bó cốt thép DUL n = bó + Diện tích cốt thép DUL Aps = cm2 b Tính duyệt khả chịu mô men: - Xác định chiều cao vùng chịu nén lý thuyết Lê Tuấn Dũng 121 Thiết kế môn học Cầu thép F1 c Asf y 0.85f c' 1b Bộ môn Cần Hầm 31, 42.420.101 3, 49 cm 0,85.28.10 1.0,85.187 - Xác định chiều cao vùng chịu nén tính tốn a 1c 0,85.3, 49 2,9665 cm DA lam toi day - Sức kháng uốn danh định mặt cắt 15.8 � � a� � M n Asf y � d s � 1791�420 �� 150 � 106.89 �10 Nmm 106.89kNm 2 � � � � - Sức kháng uốn tính tốn mặt cắt M r M n 0.9 �106.89 96.20kNm - Kiểm tốn khả chịu mơ men M r 96.20kNm M tt 43.87kNm � ĐẠT !!! - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa,hàm lượng cốt thép tối thiểu c 1.89 0.126 0.42 de 15 � ĐẠT !!! Với de = ds = 15cm M r 92.20 2.056 �1.33 M tt 43.87 � ĐẠT !!! * Tính duyệt khả chịu cắt - Ta có : bv = b = 187cm + Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv d e a 15 1.58 14.21cm � � d v max � 0.9d e 0.9 �15 13.50cm � 0.72h 0.72 �20 14.40cm � *Vậy chọn dv = 14.40cm = 144mm v ' + Tính tỷ số f c Trong : Lê Tuấn Dũng 122 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm Vu 171.21 �103 v 0.706Mpa v b v d v 0.9 �1870 �144.0 + Vu : Lực cắt tính tốn + Φv : Hệ số sức kháng cắt Φv = 0.9 v 0.706 0.024 0.25 f c' 30 � ĐẠT !!! + Tính εx Giả định θ = 40o x M tt d v 0.5Vu cot g EsAs 43.87 �106 144 0.5 �171.21 �103 �cot g40o 0.00114 �105 �1791 Lần : Tra bảng ta : θ = 37.35o x � M tt d v 0.5Vu cot g Es As 43.87 �106 144 0.5 �171.21 �103 �cot g37.35o 0.001164 �105 �1791 Lần : Tra bảng ta : θ = 37.64o x M tt d v 0.5Vu cot g Es As 43.87 �106 144 0.5 �171.21 �103 �cot g37.64 o 0.00116 �105 �1791 � Sử dụng θ = 37.64o tra bảng ta β = 2.14 + Tính Vs Vs Vu 0.083 f c' b v d v v 171.21 �103 0.083 �2.14 � 30 �1870 �144 71.739N 0.9 � Bê tông đủ chịu cắt nên cốt đai ta bố trí theo cấu tạo Av : Diện tích cốt thép đai cự ly S.Ta bố trí sau : Lê Tuấn Dũng 123 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm Av = 9x113=1017mm2 - Ta bố trí cốt đai có S = 44 cm = 440 mm - Sử dụng cốt đai có đường kính φ12 � Diện tích cốt đai tra bảng ta có : A1v = 113 mm2 - Diện tích cốt đai cự ly S : S = 9x113=1017mm2 c Kiểm toán khả chịu lực mặt cắt chịu mô men âm - Bề rộng tính tốn : bs 177cm - Chiều cao mặt cắt : t s 20cm * Tính tốn cốt thép chịu mơ men uốn - Sơ đồ tính sau : - Xác định chiều cao vùng chịu nén : + Giả định khoảng cách từ cốt thép DƯL đến đáy mặt cắt : atp = cm + Bố trí cốt thép thường hình với cốt chịu kéo gồm φ16 bề rộng tính tốn � tra bảng ta As = 1592 mm2 + Bỏ qua cốt thép chịu nén � Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến mép mặt cắt : d p H a 20 15cm Vậy ta có : 1 0.85f c' b 0.836 �0.85 �30 �1770 A 18859.98 2 B 0.85f c' bd p 0.836 �0.85 �30 �1770 �150 5657994.64 C M tt A s' f y d p d s' A s f y d s d p 54.9 �106 0 �420 � 150 1592 �420 � 150 150 54.9 �10 � Phương trình xác định chiều cao vùng chịu nén a : Aa Ba C � a 10.04mm 1.004cm a 1.004 c 1.20cm 0.836 - Chiều cao vùng chịu nén thực tế : - Xác định lượng cốt thép DƯL cần bố trí : Lê Tuấn Dũng 124 Thiết kế môn học Cầu thép F1 A ps Bộ môn Cần Hầm 0.85 �0.836 �30 �1770 1592 �420 0 f ps � Không cần bố trí cốt thép DƯL * Tính duyệt khả chịu mô men - Xác định chiều cao vùng chịu nén lý thuyết c As f y 0.85f b ' c 1592 �420 17.73mm 1.773cm 0.85 �30 �0.836 �1770 - Xác định chiều cao vùng chịu nén tính tốn a 1c 0.836 �1.773 1.481cm 14.81mm - Sức kháng uốn danh định mặt cắt 14.81 � � a� � M n A sf y � d s � 1592 �420 �� 150 � 95.343 �10 Nmm 95.343kNm � � 2� � - Sức kháng uốn tính tốn mặt cắt M r M n 0.9 �95.343 85.809kNm - Kiểm toán khả chịu mô men M r 85.809kNm M tt 54.9kNm � ĐẠT !!! - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa,hàm lượng cốt thép tối thiểu c 1.773 0.118 0.42 de 15 � ĐẠT !!! Với de = ds = 15cm M r 85.809 1.563 �1.33 M tt 54.9 � ĐẠT !!! * Tính duyệt khả chịu cắt - Ta có : bv = b = 177cm + Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv d e a 15 1.481 14.26cm � � d v max � 0.9d e 0.9 �15 13.50cm � 0.72h 0.72 �20 14.40cm � *Vậy chọn dv = 14.40cm = 144mm v ' + Tính tỷ số f c Trong : Lê Tuấn Dũng 125 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm Vu 170.07 �103 v 0.741Mpa v b v d v 0.9 �1770 �144.0 + Vu : Lực cắt tính tốn + Φv : Hệ số sức kháng cắt Φv = 0.9 v 0.741 0.0247 0.25 f c' 30 � ĐẠT !!! + Tính εx Giả định θ = 41o x M tt d v 0.5Vu cot g EsAs 54.9 �106 144 0.5 �170.07 �103 �cot g41o 0.001505 �105 �1592 Lần : Tra bảng ta : θ = 41.018o x � M tt d v 0.5Vu cot g Es As 54.9 �106 144 0.5 �170.07 �103 �cot g41.018o 0.001504 �105 �1592 Lần : Tra bảng ta : θ = 41.018o x M tt d v 0.5Vu cot g Es As 54.9 �106 144 0.5 �170.07 �103 �cot g41.018o 0.001504 �105 �1592 � Sử dụng θ = 41.018 tra bảng ta β = 1.948 + Tính Vs Vs Vu 0.083 f c' b vd v v 170.07 �103 0.083 �1.948 � 30 �1770 �144 36750N 0.9 � Bê tông đủ chịu cắt nên cốt đai ta bố trí theo cấu tạo Av : Diện tích cốt thép đai cự ly S.Ta bố trí sau : Lê Tuấn Dũng 126 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm Av = 9@13=1791mm2 - Ta bố trí cốt đai có S = 44 cm = 440 mm - Sử dụng cốt đai có đường kính φ12 � Diện tích cốt đai tra bảng ta có : A1v = 113 mm2 - Diện tích cốt đai cự ly S : S = 9x113=1017mm2 d Kiểm toán khả chịu lực hẫng - Bề rộng tính tốn : bs 130.66cm - Chiều cao mặt cắt : t s 20cm * Tính tốn cốt thép chịu mơ men uốn - Sơ đồ tính sau : - Xác định chiều cao vùng chịu nén : + Giả định khoảng cách từ cốt thép DƯL đến đáy mặt cắt : atp = cm + Bố trí cốt thép thường hình với cốt chịu kéo gồm φ16 bề rộng tính tốn � tra bảng ta As = 995 mm2 + Bỏ qua cốt thép chịu nén � Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến mép mặt cắt : d p H a 20 15cm Vậy ta có : 1 0.85f c' b 0.836 �0.85 �30 �1306.6 A 13922.29 2 B 0.85f c' bd p 0.836 �0.85 �30 �1306.6 �150 4176686.9 C M tt As' f y d p d s' A s f y d s d p 32.58 �106 0 �420 � 150 995 �420 � 150 150 32.58 �106 � Phương trình xác định chiều cao vùng chịu nén a : Aa Ba C � a 8.01mm 0.801cm a 0.801 c 0.96cm 0.836 - Chiều cao vùng chịu nén thực tế : - Xác định lượng cốt thép DƯL cần bố trí : Lê Tuấn Dũng 127 Thiết kế môn học Cầu thép F1 A ps Bộ môn Cần Hầm 0.85 �0.836 �30 �1770 955 �420 0 f ps � Không cần bố trí cốt thép DƯL * Tính duyệt khả chịu mô men - Xác định chiều cao vùng chịu nén lý thuyết c Asf y 0.85f b ' c 955 �420 14.4mm 1.44cm 0.85 �30 �0.836 �1306.6 - Xác định chiều cao vùng chịu nén tính tốn a 1c 0.836 �1.44 1.20cm 12.0mm - Sức kháng uốn danh định mặt cắt 12.0 � � a� � M n A sf y � d s � 995 �420 �� 150 � 60.17 �10 Nmm 60.17kNm � � 2� � - Sức kháng uốn tính tốn mặt cắt M r M n 0.9 �60.17 54.153kNm - Kiểm tốn khả chịu mơ men M r 54.153kNm M tt 32.58kNm � ĐẠT !!! - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa,hàm lượng cốt thép tối thiểu c 1.44 0.096 0.42 de 15 � ĐẠT !!! Với de = ds = 15cm M r 54.153 1.66 �1.33 M tt 32.58 � ĐẠT !!! * Tính duyệt khả chịu cắt - Ta có : bv = b = 130.66 cm + Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv d e a 15 1.2 14.4cm � � d v max � 0.9d e 0.9 �15 13.50cm � 0.72h 0.72 �20 14.40cm � *Vậy chọn dv = 14.40cm = 144mm v ' + Tính tỷ số f c Trong : Lê Tuấn Dũng 128 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm Vu 141�103 v 0.833Mpa v b v d v 0.9 �1306.6 �144.0 + Vu : Lực cắt tính tốn + Φv : Hệ số sức kháng cắt Φv = 0.9 v 0.833 0.0278 0.25 f c' 30 � ĐẠT !!! + Tính εx Giả định θ = 41o x M tt d v 0.5Vu cot g Es As 32.58 �106 144 0.5 �141�103 �cot g41o 0.0015444 �105 �995 Lần : Tra bảng ta : θ = 41.178o x � M tt d v 0.5Vu cot g EsAs 32.58 �106 144 0.5 �141�103 �cot g41.178o 0.0015419 �105 �995 Lần : Tra bảng ta : θ = 41.17o x M tt d v 0.5Vu cot g Es As 32.58 �106 144 0.5 �141�103 �cot g41.17 o 0.001542 �105 �995 � Sử dụng θ = 41.17 tra bảng ta β = 1.93 + Tính Vs Vs Vu 0.083 f c' b v d v v 141 �103 0.083 �1.93 � 30 �1306.6 �144 8415.89N 0.9 � Bê tông đủ chịu cắt nên cốt đai ta bố trí theo cấu tạo Ta bố trí cốt đai có S = 44 cm = 440 mm Sử dụng cốt đai có đường kính φ12 Lê Tuấn Dũng 129 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cần Hầm THE END Lê Tuấn Dũng 130 ... mặt cắt dầm trong (dầm 2) a Mặt cắt tính tốn Theo cấu tạo dầm biên dầm thiết kế có kích thước gần giống nhau,chỉ khác kích thước vút bê tơng hình vẽ Lê Tuấn Dũng 25 Thiết kế môn học Cầu thép F1... mặt cắt dầm trong (dầm 3) a Mặt cắt tính tốn Theo cấu tạo dầm biên dầm thiết kế có kích thước gần giống nhau,chỉ khác kích thước vút bê tơng hình vẽ Lê Tuấn Dũng 26 Thiết kế môn học Cầu thép F1... Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép hợp kim M270M cấp 345W Lê Tuấn Dũng Thiết kế môn học Cầu thép F1 CÁC ĐẠI LƯỢNG Bộ mơn Cần Hầm KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Mác thép M272M Cấp thép 345W Giới hạn chảy thép fy