Bản mặt cầu tính toán cốt thép thường

CHƯƠNG 5 BẢN MẶT CẦU TÍNH TOÁN CỐT THÉP THƯỜNG 1. Tính toán nội lực : -Việc tính toán để bố trí cốt thép thường trong thực tế rất phức tạp , vì khi tải trọng đặt lệch sẽ gây ra hiện tượng xoắn trong dầm. -Để xét đến điều kiện làm việc thực tế của dầm thì phải tính theo sơ đồ kết cấu không gian. -Trong đồ án này không tính dầm theo sơ đồ không gian, mà chỉ tính dầm theo sơ đồ kết cấu phẳng, với giả thiết các bộ phận của dầm làm việc cục bộ . 1.1 Tĩnh toán lực tác dụng lên phần hẫng : 1.1.1 Tính tải tác dụng . -Lớp phủ mặt cầu . +Lớp bê tông nhựa dày 7 cm g2= 0.07x 1 x 2.5 = 0.175 ( T/m). +Lớp cách nước dày 0.4 cm ( không kể đến ) +Lớp tạo dốc có chiều dày thay đổi từ 3 cm đến 7.5 cm Lấy trung bình 5.5 cm. G3= 0.055 x 1 x 2.5 = 0.14 (T/m) +Trọng lượng của lan can : g4 = 0.05 (T/m) +Trọng lượng cột đèn: Bố trí cột đèn với khoảng cách là 25 m 1 cột Trọng lượng của 1 cột là : 0.22 T G5 = 0.22/25=0.008 (T/m) Vậy tổng tĩnh tải tác dụng là: GTc = g1 + g2 + g3 + g4 + g5 = 0.175 +0.14 + 0.05 + 0.0088 = 0.3738 (T/m) GTT= GTcx1.4 = 0.3738x1.4 = 0.523(T/m) Mômen do tĩnh tải gây ra . MTT1=1.4xMtc1=1.4x0.41=0.574(Tm) 1.1.2. Hoạt tải. - Đối với xe H30 Ta có sơ đồ tính: a1= a2+2H = 0.2+2x0.1=0.4m b1=b2+2H = 0.6+2x0.1=0.8m a1: chiều rộng vệt bánh xe b1: chiều dài vệt bánh xe. Chiều rộng làm việc của bản: Mômen gây nên do hoạt tải H30 với -Đối với xe XB80 Ta có sơ đồ tính : a1=a2+2H=0.2+2x0.1=0.4m b1=b2+2H=0.8+2x0.1=1m a1: chiều rộng vệt bánh xe a2: chiều dài vệt bánh xe. Chiều rộng làm việc của bản: Mômen gây nên do hoạt tải XB80 với Tổng mômen do tĩnh tải và hoạt tải là : M = 0.56+8.06 = 8.62 (T/m) 1.2 Tính toán tải trọng tác dụng phần trong : Sơ đồ tính toán của hoạt tải : -Tính toán như một kết cấu khung phẳng chịu tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải, việc xác định hoạt tải tác dụng theo trường hợp bản kê trên hai cạnh . -Đối với xe H30. -Chiều dài của diện tích dọc theo nhịp bản : C+b1= C+b2+2H=1.1+0.6+2x0.14 = 1.98 m Trong đó: C: khoảng cách 2 trục xe gần nhất theo chiều ngang b2: bề rộng của bánh xe H: chiều dày lớp phủ mặt cầu -Chiều rộng làm việc của bản : Trong đó : a1=a2+2H= 0.2+2.0.14 = 0.48m b1=b2+2H= 0.6+2.0.14 = 0.88m vì a = 1.78m < = 2.96m chọn a = 2.96m - Ta có tải trọng rải đều tương đương: Đối với xe bánh nặng XB80: Trường hợp này sơ đồ tính cũng như bảng kê trên hai cạnh: Ta có: b1 = b2 + 2H = 0.8 + 2. 0,14 = 1,08m Theo phương dọc cầu chiều rộng làm việc của hai trục bánh xe cách nhau 1,2m sẽ trùng lên nhau nên: a = 3. 1,2 + a2 + 2.H + l/3 >2l/3 + 3.6 a = 3,6 + 0,2 + 2.0,14 + 4.44/3 = 5.56 2l/3 + 3.6 = 2 . 4.44/3 + 3,6 = 6,56m vì a = 5,56m < 2l/3 + 3,6 = 6.56m nên chọn a = 6,56m để tính. Tải trọng rải đều tương đương: Sau khi tính ra được tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên phần hẫng và phần bên trong sử dụng phần mền SAP2000 để tính ra nội lực tại các vị trí của các mặt cắt hình hộp Sơ đồ đặt tĩnh tải: Sơ đồ đặt hoạt tải đoàn xe H30 : Biểu đồ moment của tĩnh tải + Đoàn xe H30 Biểu đồ lực cắt của tĩnh tải + Đoàn xe H30 Sơ đồ đặt hoạt tải đoàn xe XB80 Biểu đồ moment của tĩnh tải + Đoàn xe XB80 Biểu đồ lực cắt của tĩnh tải + Đoàn xe XB80 - Từ các biểu đồ moment trên ta thấy biểu đồ moment do trường hợp 1 (tĩnh tải + đoàn xe H30) gây ra là lớn hơn tải trọng do trường hợp 2 (tĩnh tải + xe XB80) gây ra nên dựa vào biểu đồ moment của trường hợp 1 (tĩnh tải + đoàn xe H30) để bố trí và kiểm toán cốt thép thường. - Tính toán và kiểm toán cốt thép thường tại các mặt cắt như hình vẽ sau: BẢNG TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH CỐT THÉP CẦN BỐ TRÍ TẠI CÁC MẶT CẮT CHO 1M DÀI Tên mặt cắt Bề dày bản Moment tại các mặt cắt Các Giá Trị Của Công Thức a ho b Rd Rn A a g Fct cm Tm cm cm cm Kg/cm2 Kg/cm2 cm2 1 30 10.37 2.5 27.5 100 2400 240 0.057 0.065 0.969 16.215 2 30 4.83 2.5 27.5 100 2400 240 0.0266 0.03 0.985 7.43 3 30 1.17 2.5 27.5 100 2400 240 0.00644 0.01 0.995 1.78 4 30 1.17 2.5 27.5 100 2400 240 0.00644 0.01 0.995 1.78 5 30 0.93 2.5 27.5 100 2400 240 0.00512 0.01 0.995 1.42 2. Kiểm toán cường độ: - Kiểm toán mặt cắt 1-1. Theo tính toán trên ta chọn cốt thép f16 , f= 2,010cm2 , cường độ thép CT II có Rt = 2400Kg/cm2 trong 1 mét dài có 13 thanh. Fa = 26,13 cm2 , h = 30cm , ho = 27,5cm. + Chiều cao vùng chịu nén + Điều kiện về cường độ: M£ [M]=RaFa(h0 – 0,5 X) = 2400 x 26,13 x (27,5- 0,5 x 2,613) = 1642646,772 Kgcm = 16,42646772 Tm Vì M = 10,37 Tm < [M]= 16,42646772 Tm (đạt) - Kiểm toán mặt cắt 2- 2 Theo tính toán trên chọn thép f12, f = 1,131cm2, cường độ thép Rt = 2400 Kg/cm2 trong 1m dài có 12 thanh . Fa = 13,572 cm2 , h = 30cm , h0 = 27,5cm + Chiều cao vùng chịu nén : + Điều kiện về cường độ : M£ [M]=RaFa(h0 – 0,5 X) = 2400 x 13,572 x (27,5- 0,5 x 1,3572) = 873648,0979Kgcm = 8,736480979Tm Vì M = 4,83 Tm < [M]= 8,736480979Tm (đạt) - Kiểm toán mặt cắt 3-3. Theo tính toán trên ta chọn cốt thép f16 , f= 2,010cm2 , cường độ thép CT II có Rt =2400Kg/cm2 trong 1 mét dài có 10 thanh. Fa = 20,10 cm2 , h = 30cm , ho = 27,5cm. + Chiều cao vùng chịu nén + Điều kiện về cường độ: M£ [M]=RaFa(h0 – 0,5 X) = 2400 x 20,10 x (27,5- 0,5 x 2,01) = 1278118,8 Kgcm = 12,781188Tm Vì M = 1,17Tm < [M]= 12,781188Tm (đạt) - Kiểm toán mặt cắt 5- 5 Theo tính toán trên chọn thép f12, f = 1,131cm2, cường độ thép Rt = 2400 Kg/cm2 trong 1m dài có 12 thanh . Fa = 13,572 cm2 , h = 30cm , h0 = 27,5cm + Chiều cao vùng chịu nén : + Điều kiện về cường độ : M£ [M]=RaFa(h0 – 0,5 X) = 2400 x 13,572 x (27,5- 0,5 x 1,3572) = 873648,09Kgcm = 8,7364809Tm Vì M = 0,93 Tm < [M]= 8,7364809Tm (đạt) Tại các mặt cắt trên ngoài cốt thép chịu lực ta bố trí thêm cốt thép cấu tạo f12 a200 thép phương dọc và ngang các khối.