Đồ án Thực trạng thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP BÊTÔNG LIÊN HỢP Số hiệu đầu vào: Nhịp tính toán : Ltt=39.5m Số dầm : n:=6 Khoảng cách giữa các dầm : S:=2.3m Tổng bề rộng cầu: B:=14m Bề rộng phần xe chạy: Bxc:=13m Bề rộng lan can: Blc:=2x0.5m Mặt cắt ngang cầu chiều dày lớp phủ mặt cầu:75mm Vật liệu : Bê tông dầm f’c:=30 Mpa Thép fy:=400Mpa Trọng lượng riêng: Bê tông:2400kg/m3 Lớp phủ:2250kg/m3 Chi tiết lan can PHẦN I : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU I.1 .Chọn chiều dày bản S:=2300 (mm) hmin:= =>chọn chiều dày bản mặt cầu : hs=200(mm) > 175(mm) OK Vì bản hẫng của dầm ngoài phải thiết kế với tải trọng xe va vào lan can,nên chiều dày bản hẫng tăng thêm 25 mm để có ho=225mm I.2.Trọng lượng các bộ phận 1Kg=9.81N Lan can có mặt cắt ngang như hình vẽ trên,diện tích 326510 mm2,trọng lượng lan can coi như một tải trọng tập trung Pb=2400.10-9 x 9.81 x 326510 Pb=7.687 () (kg/mm3) ( ) (mm2) Lớp phủ mặt cầu dày 75mm WDW:=2250.10-9 x 9.81 x 75 WDW=1.655 x 10-3 () Bản chịu lực dày 200 mm WS := 2400.10-9 x 9.81 x 200 WS=4.709 x 10-3 ( ) Bản hẫng dày 225 mm Wo:=2400.10-9x9.81x225 Wo=5.3x10-3 I.3.Tính toán nội lực bản mặt cầu Tính toán nội lực cho 1mm bản theo phương dọc cầu.Bản mặt cầu được xem như các dải bản nằm vuông góc với dầm chủ. Tính toán bản mặt cầu: Dùng phương pháp dải bản.Coi bản như một dầm liên tục kê trên các gối cứng là các dầm chủ.Nội lực được tính bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng(dah) nội lực.Trong đồ án này,do mặt cắt ngang cầu có 6 dầm nên có thể sử dụng tung độ dah trong phụ lục A-“Cầu BTCT trên đường ôtô”.Lê Đình Tâm_2005.Dạng đah môment tại các tiết diện 200,204,205,300 và đường ảnh hưởng lực cắt tại gối 200 như trang sau.Trong ví dụ này chỉ tính nội lực cho tiết diện 200,204,300. Sơ đồ :dầm liên tục kê trên các gối cứng Tải trọng:Lớp phủ mặt cầu,lan can,hoạt tải Sơ đồ tính toán nội lực bản mặt cầu I.3.1.Do trọng lượng bản thân bản: S=2300 mm ; h=200 mm WS=4.709 x 10-3 Mômen dương và âm tại giữa nhịp và gối của dầm liên tục có thể lấy: M= M=2111,59 Việc xếp tĩnh tải mặt cầu và sự phân bố mômen âm và dương trên dải bản rộng 1mm rộng thể hiện trên hình vẽ Các đường ảnh hưởng của bản mặt cầu cho trong bản A1,phụ lục A. Đối với tải trọng phân bố đều,các diện tích trong bảng nhân với S để tính lực cắt và S2 để tính mômen. R200_WS:= Wsx diện tích thực không có đoạn hẫng x S R200_WS= 4,709.10-3 x(0.3928)x2300 R200_WS= 4,25 M204-WS:=Ws x diện tích thực không có đoạn hẫng x S2 M204-WS:= 4.709.10-3 x(0.0772) x 23002 M204_WS=1923,10 M300_WS:=WSx diện tích thực không có đoạn hẫng x S2 M300_WS=4,709.10-3 x (-0.1071) x 23002 M300_WS=-2667,93 I.3.2.Do bản hẫng ho=225 mm, WO= 5,3 .10-3 L=1250mm Việc đặt tĩnh tải lên bản hẫng thể hiện trên hình vẽ Theo bảng A1 phản lực của dầm T ngoài và momen là: R200=Wo.(diện tích ĐAH đoạn hẫng).L R200-Wo=5,3.10-3.(1+0.635)L R200_Wo=8,91 M200=-Wo M200_Wo=-4140,63 M204=Wo.(diện tích ĐAH đoạn hẫng).L2 M204-Wo=5,3.10-3.(-0.2460).12502 M204_Wo=-2037,2 M300=Wo.(diện tích ĐAH đoạn hẫng).L2 M300-Wo=5,3.10-3.(0.1350)12502 M300-Wo=1117,97 I.3.3.Do lan can(barrier): tác dụng lên sơ đồ dầm liên tục Tải trọng lan can coi như một lực tập trung có giá trị Pb=7.687 đặt tại trọng tâm của lam can.Xếp tải lên đah để tìm tung độ đah tương ứng.Tra bảng với: L:=1250-193=1057(mm) R200=Pb * tung độ đah R200-b:=Pb * (1+1,270.) R200_b=12.17 M200=Pb* tung độ đah * L M200-b=Pb* (-1.000)L M200-b=- 8125.16 M204=Pb* tung độ đah * L M204-b:=Pb*(-0.4920)*L M204-b=-5699,5 M300=Pb* tung độ đah * L M300-b:=Pb*(0.27)*L M300-b=2193.8 I.3.4.Do lớp phủ mặt đường dày 75mm(Dead load of Wearing) WDW=1.655 x 10-3 Dùng bảng tra với L:=1250-500=750(mm) R200=WDW*[(diện tích đah đoạn hẫng)*L+(diện tích đah không hẫng)*S] R200-DW:=WDW*[(1,0+0.635)*L+(0.3928)*S] R200-DW=2,99 M200= WDW*(diện tích đah đoạn hẫng)*L2 M200-DW:=WDW*(-0.500)*L2 M200-DW= -465,5 M204=WDW*[(diện tích đah đoạn hẫng)*L2+(diện tích đah không hẫng)*S2] M204-DW:=WDW*[(-0.2460)*L2+(0.0772)*S2] M204-DW=446,87 M300=WDW*[(diện tích đah đoạn hẫng)*L2+(diện tích đah không hẫng)*S2] M300-DW:=WDW*[(-0.135)*L2+(-0.1071)*S2] M300-DW= -1063,33 I.3.5.Xác định nội lực do hoạt tải Các tải trọng trục thiết kế là 145kN gồm 2 bánh xe và đặt cách nhau 1800mm theo phương ngang cầu.Tim bánh xe cách 1 khoảng tối thiểu 600 mm từ mép làn thiết kế.Khi tính phần bản hẫng,tim bánh xe có thể đặt cách mép lan can một đoạn là 300mm.Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối: X:=450 mm Chiều rộng có hiệu của bản chịu tải trọng bánh xe của bản mặt cầu đỗ tại chỗ Khi tính bản hẫng SW:=1140+0.833 X SW=1515 mm Khi tính mômen dương SW:=660+0.55 S SW=1925 mm Khi tính mômen âm SW:=1220+0.25 S SW=1795 mm Số làn xe thiết kế = phần nguyên(bề rộng phần xe chạy/3500 mm) NL:= [ ]=3, vậy số làn NL=3 Hệ số làn m=1.2 cho một làn xe m=1 cho hai làn xe m=0.85 cho ba làn xe a.Mômen âm tại tiết diện 200 do hoạt tải trên phần hẫng Chiều rộng làm việc của dải bản SW=1515 mm Chỉ xếp một làn xe m=1.2 M200-LL:=- M200-LL=-25841,6 b.Mômen dương lớn nhất do hoạt tải tại vị trí 204 Chiều rộng làm việc của dải bản SW=1925 mm Chất tải một làn xe: Hệ số làn xe : m:=1.2 M204_LL_1:=1.2(0,2040-0,0237).2300. M204-LL-1=18741,83 Chất tải cho 2 làn xe. Hệ số làn xe: m:=1 M204_LL_2:=1.(0,2040-0,0237+0,0086-0,0019).2300. M204-LL-1=16198,57 M204-LL :=max(M204-LL-1 , M204-LL-2) M204-LL=18741,83 =>vậy trường hợp một làn xe khống chế c.Mômen âm lớn nhất tại gối 300 trong do hoạt tải Chiều rộng làm việc của dải bản SW= 1795 mm Chất tải 1 làn xe bất lợi hơn: Hệ số làn xe : m=1,2 M300-LL:=1,2.(-0,1022-0,0787).2300. M300-LL:=-20166,07 Tổng hợp số liệu: -Do trọng lượng bản thân bản - Do lan can R200_WS= 4,25 R200_b= 12,17 M200_WS= 0 M200-b= - 8125,16 M204_WS= 1923,10 M204-b= -5699,5 M300_WS= - 2667,92 M300-b= 2193.8 -Do bản hẫng R200_Wo= 8,91 M204_Wo= -2037,2 M200_Wo= -4140,63 M300-Wo=1117,97 -Do lớp phủ mặt đường R200-DW=2,99 -Do hoạt tải M200-DW= -465,5 M200-LL=-25841,6 M204-DW= 446,87 M204-LL=18741,83 M300-DW= -1063,33 M300-LL:=-20166,07 I.3.6.Tổ hợp tải trọng Công thức tổng quát tính hiệu ứng do tải trọng gây ra Ru= Trạng thái giới hạn cường độ 1 :=1 :=1.25 :=1.5 :=1.75 IM:=25% Mômen âm tại gối 200 M200:= . [1.25(M200_Wo+ M200-b)+1.5.M200-DW +1.75(1+IM)M200-LL] M200=- 72558.99 Hay M200=-72.56 Mômen dương tại vị trí 204:do trọng lượng bản thân của bản hẫng và trọng lượng lan can gây ra momen âm làm giảm hiệu ứng bất lợi của momen dương tại vị trí 204 nên lấy với hệ số 0.9 M204:=.[1,25.(M204_Ws)+0.9(M204-Wo+M204-b)+1.5.M204-DW +1.75(1+IM)M204-LL] M204=35740,35 Hay M204=35,74 Mômen âm tại vị trí 300: do trọng lượng lan can và bản hẫng gây ra mômen dương làm giảm hiệu ứng bất lợi của mômen âm tại vị trí 300 nên lấy với hệ số 0.9 M300:=.[(1.25M300-WS +0.9(M300_Wo+M300-b)+1.5.M300-DW +1.75(1+IM)M300-LL] M300= -46062,59 Hay M300=-46,06 I.4.Tính toán cốt thép chịu mômen dương-Kiểm tra TTGH cường độ I.4.1.Bố trí cốt thép Gỉa thiết sử dụng thép số No.15 db:= 16mm Ab:=200 mm2 fy=400Mpa fc’=30MPa Chiều cao có hiệu của bản bê tông khi uốn dương và âm lấy khác nhau vì các lớp bảo vệ trên và dưới khác nhau. Lớp bảo vệ Mặt cầu bê tông trần chịu hao mòn :60mm Đáy bản bê tông đổ tại chổ :25mm chiều cao có hiệu của bản mặt cầu chiều cao có hiệu của bản tại tiết diện giữa nhịp chịu mômen dương: ddương:= 200mm -25mm- ddương=167mm Hệ số kháng uốn :=0.9 Momen dương lớn nhất(TTGH cường độ I): Mu:=M204 Mu=35,74 Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo trong bê tông thường(lấy gần đúng): Jd:=0.9ddương jd=150,3 mm Sơ bộ chọn diện tích cốt thép chịu kéo AS:= AS=0.661 () Tra phụ lục B,bảng B4,’Cầu BTCT trên đường ôtô’Lê Đình Tâm,chọn No.15@300mm Diện tích cốt thép thực: AS:= As=0.667 ( ) Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu trên một đơn vị chiểu rộng bản: minAS:=0.03(1)ddương AS=0.667 () > minAS=0.37575() OK Kiểm tra lượng cốt thép lớn nhất được giới hạn theo yêu cầu về tính dẻo Với giả thiết phân bố ứng suất nén theo hình chữ nhật.Chiều cao khối ứng suất hình chữ nhật vùng nén: a:= a=10,46 mm Hệ số quy đổi ứng suất := 0.85 Nếu fc’28Mpa 0.85- Nếu 28 fc’56Mpa 0.65 Nếu fc’56 Mpa fc’=30Mpa =>=0,836 Ta có: c:=. c =12,51mm Vậy ==0,075 0,42 OK I.4.2.Kiểm tra cường độ tiết diện(TTGH cường độ I) Sức kháng uốn của tiết diện  : =.AS.fy.(ddương-) =38,84 () > M204=35,74 () OK I.5.Tính toán cốt thép chịu momen âm-Kiểm tra TTGH cường độ 1 a.Tính cho bản hẫng I.5.1.Bố trí cốt thép Gỉa thiết sử dụng thép số No.15 db:= 16mm Ab:=200 mm2 fy=400Mpa fc’=30Mpa Chiều cao có hiệu của bản mặt cầu Chiều cao có hiệu của bản tại tiết diện giữa nhịp chịu momen âm. dam := 225mm-60mm- dam=157mm Hệ số kháng uốn :=0.9 Momen âm lớn nhất(TTGH cường độ I): Mu:=M200 Mu=-72.56 Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo trong bê tông thường(lấy gần đúng): jd:=0.9dam jd=141.3 mm Sơ bộ chọn diện tích cốt thép chịu kéo AS:= AS=1.43 () Tra phụ lục B,bảng B4,’Cầu BTCT trên đường ôtô’Lê Đình Tâm,chọn No.20@200mm Diện tích cốt thép thực: AS’:= As’=1.5 ( ) Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu trên một đơn vị chiểu rộng bản: minAS:=0.03(1)dam AS=1.5 () > minAS=0.35325() OK Kiểm tra lượng cốt thép lớn nhất được giới hạn theo yêu cầu về tính dẻo Với giả thiết phân bố ứng suất nén theo hình chữ nhật.Chiều cao khối ứng suất hình chữ nhật vùng nén: a:= a=23.53 mm Hệ số quy đổi ứng suất := 0.85 Nếu fc’28Mpa 0.85- Nếu 28 fc’56Mpa 0.65 Nếu fc’56 Mpa fc’=30Mpa =>=0.836 Ta có: c:=. c =28.15mm Vậy ==0.18 0.42 OK I.4.2.Kiểm tra cường độ tiết diện(TTGH cường độ I) Sức kháng uốn của tiết diện  : =.AS.fy.(dam-) =78.43 () > M200=74,56() OK b.Tính cho bản trong I.5.1.Bố trí cốt thép Gỉa thiết sử dụng thép số No.15 db:= 16mm Ab:=200 mm2 fy=400Mpa fc’=30Mpa Chiều cao có hiệu của bản mặt cầu Chiều cao có hiệu của bản tại tiết diện giữa nhịp chịu momen âm. dam := 200mm-60mm- dam=132mm Hệ số kháng uốn :=0,9 Momen âm lớn nhất(TTGH cường độ I): Mu:=M200 Mu=-46,06 Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo trong bê tông thường(lấy gần đúng): jd:=0.9dam jd=118.8 mm Sơ bộ chọn diện tích cốt thép chịu kéo AS:= AS=1,077() Tra phụ lục B,bảng B4,’Cầu BTCT trên đường ôtô’Lê Đình Tâm,chọn No.15@200mm Diện tích cốt thép thực: AS’:= As’=1.000 ( ) Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu trên một đơn vị chiểu rộng bản: minAS:=0.03(1)dam AS=1.00 () > minAS=0.297() OK Kiểm tra lượng cốt thép lớn nhất được giới hạn theo yêu cầu về tính dẻo Với giả thiết phân bố ứng suất nén theo hình chữ nhật.Chiều cao khối ứng suất hình chữ nhật vùng nén: a:= a=15.69 mm Hệ số quy đổi ứng suất := 0.85 Nếu fc’28Mpa 0.85- Nếu 28 fc’56Mpa 0.65 Nếu fc’56 Mpa fc’=30Mpa =>=0.836 Ta có: c:=. c =18.77 mm Vậy ==0.14 0.42 OK I.4.2.Kiểm tra cường độ tiết diện(TTGH cường độ I) Sức kháng uốn của tiết diện  : =.AS.fy.(dam-) =55.18 () > M204=46,06 () OK I.6 Kiểm tra nứt thớ dưới theo các trạng thái giới hạn sử dụng =1 IM=25% =1 cho cả tĩnh tải và hoạt tải Kiểm tra nứt tại tiết diện 204,momen tại tiết diện này tính theo TTGH sử dụng: M204:= [1.(M204_WS +M204_b+M204_Wo) + 1(M204_DW) + 1(1+IM)M204_LL] M204=18060,56 Tiết diện bản bao gồm cốt thép và bê tông được đưa về tiết diện bêtông tương đương.Diện tích cốt thép được chuyển đổi thành diện tích bêtông tương đương bằng cách nhân với tỉ số modul đàn hồi n,có trọng tâm trùng với trọng tâm cốt thép n:= Trong đó Modul đàn hồi của bêtông: Ec:=0.043. Wc1,5 . Tỷ trọng của bêtông: Wc:=2400 fc’=30MPa Ec=2.769x104 Mpa Modul đàn hồi của thép : Es :=200000Mpa Tỉ số modul đàn hồi : n := n=7.222 Lấy n=7 Tiết diện bản Tiết diện bêtông tương đương Vì lớp bê tông bảo vệ phía trên bản mặt cấu khá lớn(60mm)nên giả thiết trục trung hòa nằm trên cốt thép chịu nén As’,chiều cao miền chịu nén là: x<68mm Lấy tổng mômen tĩnh đối với trục trung hòa ta có: 0,5.b.x2 = n.A’s(d’-x)+n.As.(d-x) với b:=1mm d’:=68 mm d:=167 mm As=0,667 (mm2) As’=1.00(mm2) Giải phương trình bậc 2 đối với x,thu được: x:= x=39,79(mm) < 68 (mm). vậy trục trung hòa đúng như giả thiết Mômen quán tính của tiết diện đàn hồi chuyển đổi : Icr := + n.A’s(d’-x)2+n.As.(d-x)2 Icr:=102125,27 mm4 ứng suất trong cốt thép chịu kéo As : fs=n. M204:= 18060,56 .thay vào công thức.ta có: fs:=7. =157,48 Mpa vậy fs:= 157,48 Mpa Nứt được kiểm tra bằng cách phân giới hạn ứng suất kéo trong bê tông fsfsa=0.6fy dc = chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng cho đến tâm của thanh hay sợi đặt gần nhất; nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dày của lớp bê tông bảo vệ dc không được lớn hơn 50 mm A = diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được bao bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa,chia cho số lượng của các thanh hay sợi (mm2) ; nhằm mục đích tính toán,phải lấy chiều dày tịnh của lớp bê tông bảo vệ không được lớn hơn 50 mm. Z = thông số bề rộng vết nứt(N/mm). Chiều dày lớp bảo vệ tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến trọng tâm của thanh gần nhất(nhưng không lớn hơn 50 mm) dc:min(33mm;50mm) dc=33 mm Tham số chiều rộng vết nứt lấy trong điều kiện môi trường khắc nghiệt : Z :=23000 () diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo chính chia cho số thanh.Dùng thanh số No.15 cách nhau từ tim đến tim 200mm A:=2.(33mm)(300mm)=19800 mm2 Ta có: fsa:= fsa= 281.66 MPa Kiểm tra : fs= 157,48 MPa fsa=265,05 Mpa OK fs=157,48 MPa < 0.6fy=240 Mpa I.7.Kiểm tra nứt thớ trên theo các trạng thái giới hạn sử dụng Kiểm tra nứt tại tiết diện 200,300,momen tại các tiết diện này tính theo TTGH sử dụng =1 IM=25% M200:= [1.(M200_WS +M200_Wo+M200_b) + 1(M200_DW) + 1(1+IM)M200_LL] M200=-45033,29 M300:= [1.(M300_WS+M300_Wo +M300_b) + 1(M300_DW) + 1(1+IM)M300_LL] M300=-25627,08 a. đối với bản hẫng Tiết diện bản bao gồm cốt thép và bê tông được đưa về tiết diện bêtông tương đương.Diện tích cốt thép được chuyển đổi thành diện tích bêtông tương đương bằng cách nhân với tỉ số modul đàn hồi n,có trọng tâm trùng với trọng tâm cốt thép n=7 Tiết diện bản Tiết diện bêtông tương đương Tại vị trí 200.cốt thép phía dưới chịu nén ký hiệu là As’,cốt thép phía trên bản chịu kéo ký hiệu là A.Gỉa thiết trục trung hòa nằm trên cốt thép chịu nén As’ như hình vẽ,tức là chiều cao miền chịu nén bây giờ x > 33mm lấy tổng momen tĩnh đối với trục trung hòa ta có: 0,5.b.x2 + (n-1).A’s(x-d’)=n.As.(d-x) với b:=1 mm; d’:=33mm ; d:=155,25 mm AS’:=0,667 mm2 As:=1,5 mm2 Thay số vào,ta có: 0,5.x2 + 6.(0,667).(x-33)=7.(1,5).(155,25-x) =>0,5x2 +14,502x -1762,191=0 Giải phương trình ta được: x = 46,64(mm). > 33(mm).Vậy trục trung hòa đúng như giả thiết Momen quán tính của tiết diện đàn hồi chuyển đổi : Icr := + (n-1).A’s(x-d’)2+n.As.(d-x)2 Icr=158422,46 mm4 ứng suất trong cốt thép chịu kéo As : fs:=n Thay số vào ta có fs=7.=216,17 Mpa vậy fs=216,17 Mpa Nứt được kiểm tra bằng cách giới hạn ứng suất kéo trong bê tông fsfsa=0.6fy Diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo chính chia cho số thanh.Thép chịu kéo tại vị trí 200 là thanh số No.20 cách nhau từ tim đến tim là 200mm A=2.(50mm).(200mm) A=20 000mm2 Tham số chiều rộng vết nứt lấy trong điều kiện môi trường khắc nghiệt: Z:=23 000 () Chiều dày lớp bảo vệ tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến trọng tâm của thanh gần nhất(nhưng không quá 50mm) : dc :=min(68mm,50mm) dc=50mm Ta có fsa:= fsa=230 Mpa Kiểm tra : : fs= 216,17 MPa fsa=230 Mpa OK fs=216,17 MPa < 0.6fy=240 Mpa a. đối với bản trong Tiết diện bản bao gồm cốt thép và bê tông được đưa về tiết diện bêtông tương đương.Diện tích cốt thép được chuyển đổi thành diện tích bêtông tương đương bằng cách nhân với tỉ số modul đàn hồi n,có trọng tâm trùng với trọng tâm cốt thép n=7 Tiết diện bản Tiết diện bêtông tương đương Tại vị trí 200.cốt thép phía dưới chịu nén ký hiệu là As’,cốt thép phía trên bản chịu kéo ký hiệu là A.Gỉa thiết trục trung hòa nằm trên cốt thép chịu nén As’ như hình vẽ,tức là chiều cao miền chịu nén bây giờ x > 33mm lấy tổng momen tĩnh đối với trục trung hòa ta có: 0,5.b.x2 + (n-1).A’s(x-d’)=n.As.(d-x) với b:=1 mm; d’:=33mm ; d:=132 mm AS’:=0,667 mm2 As:=1.000 mm2 Thay số vào,ta có: 0,5.x2 + 6.(0,667).(x-33)=7.(1,00).(132-x) =>0,5x2 +11,002x -1056,066=0 Giải phương trình ta được: x = 36,25(mm). > 33(mm).Vậy trục trung hòa đúng như giả thiết Momen quán tính của tiết diện đàn hồi chuyển đổi : Icr := + (n-1).A’s(x-d’)2+n.As.(d-x)2 Icr=80096,96 mm4 ứng suất trong cốt thép chịu kéo As : fs:=n Thay số vào ta có fs=7.=214,45 Mpa vậy fs=214,45 Mpa Nứt được kiểm tra bằng cách giới hạn ứng suất kéo trong bê tông fsfsa=0.6fy Diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo chính chia cho số thanh.Thép chịu kéo tại vị trí 200 là thanh số No.15 cách nhau từ tim đến tim là 200mm A=2.(50mm).(200mm) A=20 000mm2 Tham số chiều rộng vết nứt lấy trong điều kiện môi trường khắc nghiệt: Z:=23 000 () Chiều dày lớp bảo vệ tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến trọng tâm của thanh gần nhất(nhưng không quá 50mm) : dc :=min(68mm,50mm) dc=50mm Ta có fsa:= fsa=230 Mpa Kiểm tra : : fs= 214,45 MPa fsa=230 Mpa OK fs=214,45 MPa < 0.6fy=240 Mpa I.8.Cốt thép phân bố : Cốt thép phân bố theo chiều dọc cầu đặt ở phía đáy bản có tác dụng phân phối tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt chịu lực theo phương ngang.Diện tích cốt thép này được tính theo phần trăm cốt thép chính chịu momen dương. phan_tram :=67% Trong đó Sc là chiều dài có hiệu của bản,trong thí dụ này là khoảng cách giữa hai vách dầm.Vì bề rộng vách là khá bé nên ta có thể xem Sc :=2300 phan_tram :=min( ;67) phan_tram=67% Bố trí 67%(dương As)=67%(0.80)=0.536 Chọn No10@150 có As=0.667 I.9.Cốt thép chống co ngót Lượng cốt thép tối thiểu theo mỗi phương minAs:=0.75. Ag-diện tích tiết diện nguyên.Với bản cao 200mm,rộng 1mm Ag:=200 mm2 Fy=400 MPa min As=0.75.=0.375 Cốt thép chống co ngót phải bố trí chia đều cho cả hai mặt trên và dưới.Như vậy hàm lượng thép phân bố mỗi phương là 0.19 .Ngoài ra khoảng cách lớn nhất của cốt thép này không vượt quá 3 lần chiều dày bản hoặc 450 mm.Phía dưới đã có thép phân bố(đã tính toán ở trên).Vậy chọn thép chống co ngót phía trên No10@450,có As=0.222 . I.10.Sơ họa cấu tạo thép bản PhÇn II: thiÕt kÕ dÇm chñ II.1. C¸c sè liÖu ®Çu vµo: Quy tr×nh: 22TCN – 272 – 05 Quy m« cÇu: - NhÞp tÝnh to¸n (tÝnh gi÷a hai tim gèi): Ltt = 39.5 m - ChiÒu dµi cÇu: L = Ltt + 2x0,3 = 40.1 m - Khæ cÇu: B’ = 14.0 m - BÒ réng phÇn xe ch¹y: B = 13.0 m - Líp phñ dµy: ta = 75mm - Kho¶ng c¸ch dÇm chñ: S = 2300 mm VËt liÖu: C­êng ®é bª t«ng 28 ngµy tuæi: f’C = 30Mpa C­êng ®é cèt thÐp b¶n : f’y = 400 Mpa C­êng ®é thÐp dÇm : fy = 380 Mpa Khèi l­îng riªng cña thÐp: WS =7850 kg/m3 Khèi l­îng riªng cña bª t«ng: WC = 2400 kg/m3 Khèi l­îng riªng cña líp phñ mÆt cÇu: WfWS = 2250 kg/m3 II.2. Lùa chän dÇm chñ. II.2.1. TiÕt diÖn dÇm chñ. DÇm chñ ch÷ I thÐp c¸n. Ta cã quan hÖ gi÷a chiÒu cao vµ chiÒu dµi nhÞp lµ: => h ~ 1.32 m NÕu tÝnh c¶ bÒ dµy b¶n =>H ~ 1.58 m VËy: * Chän h = 1,4 m lµ chiÒu cao dÇm chñ. * BÒ dµy b¶n v¸ch lµ 1.6 cm. * ChiÒu réng cña b¶n c¸nh trªn ta chän sao cho ®ñ bè trÝ neo lµ ®­îc v× c¸nh trªn ®· liªn kÕt víi b¶n bª t«ng. Chän bÒ réng c¸nh trªn lµ 35cm. Chän chiÒu dµy b¶n c¸nh trªn lµ 2 cm. (chän theo ®iÒu kiÖn tiÕt diÖn æn ®Þnh cña tiÕt diÖn ch÷ I) * ChiÒu réng b¶n c¸nh d­íi lµ 40cm, chiÒu dµy b¶n ®¸y lµ 4 cm MÆt c¾t ngang cÇu MÆt b»ng cña cÇu II.2.2. TÝnh to¸n ®Æc tr­ng tiÕt diÖn h×nh häc cña dÇm chñ. Ta cã kÝch th­íc tiÕt diÖn dÇm chñ nh­ sau: Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Vách 21440 690 14.79x106 -117.69 296.95x106 3208.14x106 Cánh trên 7000 10 0.07x106 -797.69 4454.14x106 0.23x106 Cánh dưới 8800 1371 12.06x106 563.31 2792.42x106 0.35x106 Bản táp 5400 1391 7.51x106 583.31 1837.37x106 0.15x106 42640 34.44x106 9380.88x106 3208.87x106 - Kho¶ng c¸ch tõ trôc qu¸n tÝnh chÝnh cña tiÕt diÖn ®Õn ®¸y vµ ®Ønh tiÕt diÖn: Yd = = 807.688 mm Yt = hdc – Yd = 1400 – 807.688 = 592.312 mm -M« men qu¸n tÝnh cña dÇm I=3208.87 x106+9380.88x106=12589.75x106 mm4 II.2.3. TÝnh to¸n néi lùc. II.2.3.1 §­êng ¶nh h­ëng néi lùc trong dÇm chñ. a, §­êng ¶nh h­ëng m«men uèn. Ta xÐt ®­êng ¶nh h­ëng m«men t¹i c¸c vÞ trÝ 101,102, 103, 104 vµ 105 trong dÇm ®¬n gi¶n. b, §­êng ¶nh h­ëng lùc c¾t. Ta xÐt ®­êng ¶nh h­ëng lùc c¾t t¹i c¸c vÞ trÝ 100,102, 103, 104 vµ 105 trong dÇm ®¬n gi¶n. II.2.3.2. HÖ sè ph©n phèi ho¹t t¶i. KiÓm tra ph¹m vi ¸p dông b¶ng tra s½n hÖ sè ph©n phèi ngang cña AASHTO 1100mm ≤ S ≤ 4900mm S = 2300mm OK 110mm ≤ tS ≤ 300mm tS =200mm OK 6m ≤ L ≤ 73 m L = 39.5m OK Sè dÇm chñ ≥ 4 Sè dÇm chñ = 6 OK Sè lµn xe: NL = PhÇn nguyªn() = 3 TÝnh hÖ sè ph©n phèi t¶i träng cho dÇm trong Víi 1 lµn xe chÊt t¶i, ph©n phèi ho¹t t¶i khi tÝnh m«men dÇm trong lµ: Víi S =2300 mm L=39500 mm ts=200 mm Kg=n(I+A) n= I=14384.61x106 (mm4) A=51200 (mm2) eg=yd/2+ts/2=514.645 (mm) =>Kg==2.02x1011(mm4) VËy =0.377 Víi hai hoÆc nhiÒu lµn xe chÊt t¶i, ph©n phèi ho¹t t¶i khi tÝnh m«men dÇm trong lµ =0.546 Víi mét lµn chÊt t¶i, ph©n phèi ho¹t t¶i lùc c¾t ®èi víi dÇm trong lµ: Víi S = 2300mm = 0,663 Víi hai hoÆc nhiÒu lµn xe chÊt t¶i, ph©n phèi lùc c¾t dÇm trong lµ: = 0.793 T×m hÖ sè ph©n phèi ngang cho dÇm biªn: TÝnh hÖ sè ph©n phèi ngang cña ho¹t t¶i ®èi víi m«men uèn: Víi 1 lµn chÊt t¶i, hÖ sè ph©n phèi ho¹t t¶i khi tÝnh m«men dÇm biªn dïng ph­¬ng ph¸p ®ßn bÈy: ChiÒu dµi c¸nh hÉng: de = 1250 – 500 = 750mm - 300 ≤ de ≤ 1700mm OK Tung ®é ®­êng ¶nh h­ëng øng víi c¸c b¸nh xe: Víi mét lµn xe, hÖ sè lµn xe: m = 1,2 = 0,5(1,065 + 0,283).1,2 = 0,809 (khèng chÕ) Víi hai lµn xe chÊt t¶i trë lªn, hÖ sè ph©n phèi ho¹t t¶i khi tÝnh m«men dÇm biªn: = 1,038 = 1,038.(0,546) = 0,567 TÝnh ph©n phèi ho¹t t¶i khi tÝnh lùc c¾t cho dÇm biªn: Mét lµn chÊt t¶i: HÖ sè lµn xe: m = 1,2 =0,5(1,065 + 0,283).1,2 = 0,809 (khèng chÕ) Hai lµn xe chÊt t¶i trë lªn: = 0,85.(0,793) = 0,673 B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n hÖ sè ph©n phèi DÇm trong mét lµn chÊt t¶i 0,377 0,663 DÇm trong nhiÒu lµn chÊt t¶i 0,546 0,793 DÇm biªn mét lµn chÊt t¶i 0,809 Khèng chÕ 0,809 Khèng chÕ DÇm biªn nhiÒu lµn chÊt t¶i 0,567 0,673 Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn, cã thÓ dïng hÖ sè ph©n phèi t¶i träng khi tÝnh m«men 0,809, hÖ sè ph©n phèi ho¹t t¶i khi tÝnh lùc c¾t 0,809 ®Ó tÝnh to¸n. II.2.3.3. TÜnh t¶i t¸c dông lªn dÇm. - T¶i träng b¶n th©n dÇm chñ (tÝnh trªn 1m dµi dÇm) DCdam = WS.g.Ag Trong ®ã: WS = 7850kg/m3 ; g = 9,81 m/s2 ; Ag = 43408mm2 =0,043408m2 DCdam = WS.g.Ag = 7850x(9,81)x(0,043408) = 3342,785 N/m = 3,343 kN/m - T¶i träng b¶n th©n lan can (chia ®Òu cho 6 dÇm); DClancan = = = 1256,68 N/m =1,257 kN/m -T¶i träng b¶n th©n cña b¶n (chia ®Òu cho 6 dÇm) DCb¶n = = =11183,4 N/m=11,183 kN/m T¶i träng c¸c bé phËn cña kÕt cÊu: DC = DCdam + DClancan+DCb¶n = 15,783 kN/m - T¶i träng b¶n th©n líp phñ mÆt cÇu: Gi¶ thiÕt phÇn tÜnh t¶i cña líp phñ mÆt cÇu ®îc ph©n bè ®Òu gi÷a tÊt c¶ c¸c dÇm chñ, ta cã: DW = = = 35867,8 N/m=3,587 kN/m II.2.3.4. TÝnh to¸n néi lùc kh«ng hÖ sè: IM = 25% HÖ sè ph©n phèi lùc c¾t = 0,809 HÖ sè ph©n phèi m«men = 0,809 T¶i träng t¸c dông lªn dÇm bao gåm: Träng lîng b¶n th©n . Träng lîng líp phñ Ho¹t t¶i HL-93 + Xe t¶i (truck) + Xe hai trôc (Tandem) + T¶i träng lµn (Ln) a.TiÕt diÖn 100. Lùc c¾t t¹i tiÕt diÖn 100: VDC_100 = DC.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t100) = 15,783x19,75=311,714 kN VDW_100 = DW.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 100) = 3,587x19,75 = 70,843 kN VLn_100 = 9,3x(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 100) = 9,3x(19,75)x(0,809) = 148,593 kN VTruck_100 = [145x1 + 145x(0,891) + 35x(0,782)](1+IM) = 304,958 kN VTa_100 = [110x(1+0,970)].(IM + 25) = 0,809x110x1,97x1,25 = 219,138 kN VLL_100 = max(VTruck_100 + VLn_100; VTa_100 + VLn_100) = max(453,551; 367,731) = 453,551 kN b, TiÕt diÖn 101 M«men: MDC_101 = DC.(diÖn tÝch ®ah m«men 101) = 15,783x(3,555x39,5/2) = 1108,144 kNm MDW_101 = DW.(diÖn tÝch ®ah m«men 101) = 3,587x(3,555x39,5/2) = 251,848 kNm MLn_101 = 9,3. (diÖn tÝch ®ah m«men 101). = 9,3x(3,555x39,5/2)x(0,809) = 528,248 kNm MTr_101 = [145x(3,555) + 145x(3,125) + 35x(2,695)]x(1+IM) = 1074,883 kNm MTa_101 = [110x(3,555) + 110x(3,435)].(1+IM) = 777,55 kNm MLL_101 = max(MTr_101 + MLn_101; MTa_101 + MLn_101) = 1603,131 kNm Lùc c¾t: VDC_101 = DC.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 101) = 15,783x[(0,9x.35,55/2) – (0,1x3,95/2)] = 249,371 kN VDW_101 = DW.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 101) = 3,587x[(0,9x35,55/2) – (0,1x3,95/2)] = 56,675 kN VLn_101 = 9,3.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 101’). = 9,3x(0,9x35,55/2)x0,809 = 120,360 kN VTr_101 = (145x0,9 + 145x0,791 + 35x0,682)(1+0,25) = 0,809x(269,065)x1,25 = 272,092 kN VTa_101 = [110x(0,9) + 110x(0,870)](1+IM) = 0,809x[194,7]x1,25 = 196,89 kN VLL_101 = max(VTr_101 + VLn_101; VTa_101 + VLn_101) = max(392,452; 317,25) = 392,452 kN c, TiÕt diÖn 102 M«men MDC_102 = DC.(diÖn tÝch ®ah m«men 102) = 15,783x6,32x39,5/2 = 1970,034 kNm MDW_102 = DW.(diÖn tÝch ®ah m«men 102) = 3,587x 6,32x39,5/2 = 447,729 kNm MLn_102 = 9,3. (diÖn tÝch ®ah m«men 102). = 9,3x6,32x39,5/2x(0,809) = 939,108 kNm MTr_102 = [145.(6,32) + 145.(5,46) + 35.(4,60)].(1+IM) = 0,809.(1869,1).(1+0,25) = 1890,127 kNm MTa_102 = [110.(6,32) + 110(6,08)].(1+IM) = 0,809.(1364).(1+0,25) = 1379,345 kNm MLL_102 = max(MTr_102 + MLn_102; MTa_102 + MLn_102) = 2829,235 kNm Lùc c¾t VDC_102 = DC.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 102) = 15,783x[(0,8x31,6/2) – (0,2x7,9/2)] = 187,029 kN VDW_102 = DW.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 102) = 3,587x[(0,8x31,6/2) – (0,2x7,9/2)] = 42,506 kN VLn_102 = 9,3.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 102’). = 9,3x(0,8x31,6/2)x0,809 = 95,099 kN VTr_102 = (145x0,8 + 145x0,691 + 35x0,582)(1+0,25) = 0,809x(236,565)x1,25 = 239,226 kN VTa_102 = [110x(0,8) + 110x(0,770)](1+IM) = 0,809x[172,7]x1,25 = 174,643 kN VLL_102 = max(VTr_101 + VLn_101; VTa_101 + VLn_101) = max(334,325; 269,742) = 334,325 kN d, TiÕt diÖn 103 M«men MDC_103 = DC.(diÖn tÝch ®ah m«men 103) = 15,783x8,295x39,5/2 = 2585,670 kNm MDW_103 = DW.(diÖn tÝch ®ah m«men 103) = 3,587x 8,295x39,5/2 = 587,645 kNm MLn_103 = 9,3. (diÖn tÝch ®ah m«men 103). = 9,3x8,295x39,5/2x(0,809) = 1232,580 kNm MTr_103 = [145.(8,295) + 145.(7,005) + 35.(5,715)].(1+IM) = 2445,733 kNm MTa_103 = [110.(8,295 + 110(7,935)].(1+IM) = 1805,385 kNm MLL_103 = max(MTr_102 + MLn_102; MTa_102 + MLn_102) = 3678,313 kNm Lùc c¾t VDC_103 = DC.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 103) = 15,783x[(0,7x27,65/2) – (0,3x11,85/2)] = 124,686 kN VDW_103 = DW.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 103) = 3,587x[(0,7x27,65/2) – (0,3x11,85/2)] = 28,337 kN VLn_103 = 9,3.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 103’). = 9,3x( 0,7x27,65/2)x0,809 = 72,811 kN VTr_103 = (145.0,7 + 145.0,591 + 35.0,482)(1+0,25) = 206,361 kN VTa_103 = [110.(0,7) + 110.(0,670)](1+IM) = 152,395 kN VLL_103 = max(VTr_101 + VLn_101; VTa_101 + VLn_101) = 279,172 kN e, TiÕt diÖn 104 M«men: MDC_104 = DC.(diÖn tÝch ®ah m«men 104) = 15,783x9,48x39,5/2 = 2955,051 kNm MDW_104 = DW.(diÖn tÝch ®ah m«men 104) = 3,587. 9,48.39,5/2 = 671,594 kNm MLn_104 = 9,3. (diÖn tÝch ®ah m«men 104). = 9,3.9,48.39,5/2.(0,809) = 1408,663 kNm MTr_104 = [145.(9,48) + 145.(7,76) + 35.(6,90)].(1+IM) = 2772,140 kNm MTa_104 = [110.(9,48) + 110(9,000)].(1+IM) = 2055,669 kNm MLL_104 = max(MTr_102 + MLn_102; MTa_102 + MLn_102) = 4180,803 kNm Lùc c¾t VDC_104 = DC.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 104) = 15,783x[(0,6x23,7/2) – (0,4x15,8/2)] = 62,343 kN VDW_104 = DW.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 104) = 3,587x[(0,6x23,7/2) – (0,4x15,8/2)] = 14,169 kN VLn_104 = 9,3.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 104’). = 9,3x( 0,6x23,7/2).0,809 = 53,494 kN VTr_104 = (145x0,6 + 145x0,491 + 35x0,382)(1+0,25) = 173,495 kN VTa_104 = [110x(0,6) + 110x(0,570)](1+IM) = 130,148 kN VLL_104 = max(VTr_101 + VLn_101; VTa_101 + VLn_101) = 226,989 kN f, TiÕt diÖn 105 M«men: MDC_105 = DC.(diÖn tÝch ®ah m«men 105) = 15,783x9,875x39,5/2 = 3078,178 kNm MDW_105 = DW.(diÖn tÝch ®ah m«men 105) = 3,587x 9,875x39,5/2 = 699,577 kNm MLn_105 = 9,3. (diÖn tÝch ®ah m«men 105). = 9,3x9,875x39,5/2x(0,809) = 1467,357 kNm MTr_105 = [145x(9,875) + 145x(7,725) + 35x(7,725)]x(1+IM) = 2854,127 kNm MTa_105 = [110x(9,875 + 110x(9,275)]x(1+IM) = 2130,198 kNm MLL_105 = max(MTr_102 + MLn_102; MTa_102 + MLn_102) = 4321,484 kNm Lùc c¾t: VDC_105 = DC.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 105) = 15,783x[(0,5x19,75/2) – (0,5x19,75/2)] = 0 kN VDW_105 = DW.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 105) = 3,587x[(0,5x19,75/2) – (0,5x19,75/2)] = 0 kN VLn_105 = 9,3.(diÖn tÝch ®ah lùc c¾t 105’). = 9,3x( 0,5x19,75/2)x0,809 = 37,148 kN VTr_105 = (145x0,5 + 145x0,391 + 35x0,282)(1+0,25) = 140,629 kN VTa_105 = [110x(0,5) + 110x(0,470)](1+IM) = 107,900 kN VLL_105 = max(VTr_101 + VLn_101; VTa_101 + VLn_101) = 177,777 kN Tõ c¸c tiÕt diÖn 100, 101, 102, 103, 104, 105 ta cã b¶ng thèng kª mét nöa tiÕt diÖn cña dÇm chñ. Nöa cßn l¹i cña dÇm chñ xÐt t­¬ng tù ®èi xøng víi phÇn ®· xÐt nªn ta lËp ®­îc b¶ng : B¶ng gi¸ trÞ néi lùc t¹i c¸c tiÕt diÖn Nội lực Loại tải trọng Tiết diện 100 101 102 103 104 105 V(kN) DC(bao gồm cả bản+dầm+lan can) 311.713 249.371 187.028 124.685 62.343 0.000 DW 70.843 56.675 42.506 28.337 14.169 0.000 LL+IM 454.551 392.452 334.325 279.172 226.989 177.777 M(kNm) DC(bao gồm cả bản+dầm+lan can) 0.000 1108.143 1970.034 2585.671 2955.052 3078.177 DW 0.000 251.848 447.729 587.645 671.594 699.577 LL+IM 0.000 1603.131 2829.236 3678.313 4180.802 4321.483 II.2.4 Tæ hîp t¶i träng. II.2.4.1. Tr¹ng th¸i giíi h¹n c­êng ®é I - HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng: η = ηoηRηI=0,95x0,95x1,05 = 0.95 - HÖ sè t¶i träng: γDC = 1,25; γDW = 1,5; γLL = 1,75 TiÕt diÖn 105: M105 = ηx(γDC.MDC_105 + γDW.MDW_105 + γLL.MLL_105) = 0,95x(1,25x3078.177+1,5x699,577+1,75x4321,483) =11836,698 kNm. V105= ηx(γDC.VDC_105 + γDW.VDW_105 + γLL.VLL_105) =ηx(1,25.0+1,55.0+1,75.177,777) =295,554 kN. Lµm t­¬ng tù víi c¸c tiÕt diÖn cßn l¹i ta ®­îc b¶ng c¸c gi¸ trÞ cña tæ hîp néi lùc nh­ sau:  B¶ng tæ hîp néi lùc theo TTGH c­êng ®é Nội lực Loại tải trọng Tiết diện 100 101 102 103 104 105 V(kN) DC(bao gồm cả bản+dầm+lan can) 311.713 249.371 187.028 124.685 62.343 0.000 DW 70.843 56.675 42.506 28.337 14.169 0.000 LL+IM 454.551 392.452 334.325 279.172 226.989 177.777 M(kNm) DC(bao gồm cả bản+dầm+lan can) 0.000 1108.143 1970.034 2585.671 2955.052 3078.177 DW 0.000 251.848 447.729 587.645 671.594 699.577 LL+IM 0.000 1603.131 2829.236 3678.313 4180.802 4321.483 Tổ hợp V(kN) 1226.802 1029.341 838.482 652.568 471.592 295.554 M(kNm) 0.000 4340.008 7681.033 10023.074 11416.729 11836.698 II.2.4.2. Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông - HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng: η = 1,0 - HÖ sè t¶i träng: γDC = 1,0; γDW = 1,0; γLL = 1,3 TiÕt diÖn 105: M105 = γDC.MDC_105 + γDW.MDW_105 + γLL.MLL_105 = 1,0x3078,177+1,0x699,577+1,3x4321,483 =9395,682 kNm. V105= γDC.VDC_105 + γDW.VDW_105 + γLL.VLL_105 =1,0.0+1,0.0+1,3.177,777 =231,110 kN. Lµm t­¬ng tù víi c¸c tiÕt diÖn cßn l¹i ta ®­îc b¶ng c¸c gi¸ trÞ cña tæ hîp néi lùc nh­ sau: Nội lực Loại tải trọng Tiết diện 100 101 102 103 104 105 V(kN) DC(bao gồm cả bản+dầm+lan can) 311.713 249.371 187.028 124.685 62.343 0.000 DW 70.843 56.675 42.506 28.337 14.169 0.000 LL+IM 454.551 392.452 334.325 279.172 226.989 177.777 M(kNm) DC(bao gồm cả bản+dầm+lan can) 0.000 1108.143 1970.034 2585.671 2955.052 3078.177 DW 0.000 251.848 447.729 587.645 671.594 699.577 LL+IM 0.000 1603.131 2829.236 3678.313 4180.802 4321.483 Tổ hợp V(kN) 973.473 816.233 664.157 515.946 371.597 231.110 M(kNm) 0.000 3444.061 6095.769 7955.123 9061.689 9395.682 II.2.4.3. Tr¹ng th¸i giíi h¹n mái: U=0,75(LL+IM) IM=15% M«men do t¶I träng mái t¹i gi÷a nhÞp =145.9,875+145.5,375+35.7,725 =2481,625 kNm Bá hÖ sè lµn cho ho¹t t¶i mái: ===0,674 M«men cã hÖ sè bao gåm c¶ xung kÝch IM=15% lµ Mmái=0,75x(0,674)x(2481,625)x(1,15) =1442,631 kNm. 2 LÇn m«men do ho¹t t¶i cã hÖ sè bao gåm c¶ xung kÝch IM=15% lµ M’mái=2xMmái=2x1442,631=2885,262 kNm II.3 KiÓm to¸n dÇm chñ: ii.3.1.xem xÐt viÖc chÊt t¶i vµ t×nh huèng ®æ bª t«ng: Tr­êng hîp 1 : Träng l­îng dÇm vµ b¶n (D1).Do dÇm thÐp chÞu Tr­êng hîp 2 : T¶i träng tÜnh chÊt thªm (b¶n,líp phñ vµ lan can) (D2,D3 vµ D4).Do tiÕt diÖn liªn hîp dµi h¹n chÞu. Tr­êng hîp 3: Ho¹t t¶i vµ xung kÝch (LL+IM).Do tiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n chÞu. ii.3.2. X¸c ®Þnh chiÒu réng cã hiÖu cña b¶n c¸nh. §èi víi dÇm trong chiÒu réng cã hiÖu b¶n c¸nh lµ trÞ sè nhá nhÊt cña: a.Mét phÇn t­ chiÒu dµi nhÞp trung b×nh. b.12 lÇn chiÒu dµy trung b×nh cña b¶n céng víi trÞ sè lín h¬n cña chiÒu dµy v¸ch hoÆc mét nöa chiÒu réng biªn trªn cña dÇm. c.Kho¶ng c¸ch trung b×nh cña hai dÇm kÒ nhau. Gi¶ thiÕt chiÒu réng biªn trªn lµ 200 mm mm bi = min mm 2300 mm Do ®ã bi = 2300 mm. §èi víi dÇm ngoµi chiÒu réng cã hiÖu b¶n c¸nh b»ng mét nöa chiÒu réng cã hiÖu cña dÇm trong kÒ bªn céng nhá nhÊt cña: a.Mét phÇn t¸m chiÒu dµi nhÞp cã hiÖu. b.S¸u lÇn chiÒ dÇy trung b×nh cña b¶n céng sè lín h¬n cña mét nöa chiÒu dµy v¸ch hoÆc mét phÇn t­ chiÒu réng cña biªn trªn cña dÇm c.ChiÒu réng cña phÇn hÉng mm bc = + min mm 1250 mm Do ®ã bc = + 1250 = 2400 mm. VËy ta chän chiÒu réng cã hiÖu cña b¶n c¸nh b»ng bi=2300 mm. ii.3.2. TØ sè m«®un. n:==7.22 ta lÊy n=7 (®· tÝnh ë phÇn b¶n). ii.3.3. B¶n t¸p : V× tÝnh kinh tÕ dÇm nhÑ vµ thÊp víi b¶n t¸p réng nhÊt cã thÓ cho thiÕt kÕ tèt nhÊt.ChiÒu dµi cña b¶n t¸p ph¶i tho¶ m·n Lcp 2 ds +900 Trong ®ã ds lµ chiÒu cao cña tiÕt diÖn thÐp = 1400 mm. Lcp 2 x 1400 + 900 =3700 mm. ii.3.4.C¸c tÝnh chÊt cña tiÕt diÖn thö nghiÖm : a.TiÕt diÖn thÐp ë gi÷a nhÞp: Tõ c¸c tÝnh chÊt cña tiÕt diÖn ®· chän ë phÇn trªn ta cã b¶ng c¸c ®Æc tr­ng cña tiÕt diÖn: Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Vách 21408 689 14.75x106 -128.44 353.17x106 3193.80x106 Cánh trên 7000 10 0.07x106 -807.44 4563.74x106 0.23x106 Cánh dưới 9600 1370 13.15x106 552.56 2931.08x106 0.46x106 Bản táp 5400 1391 7.51x106 573.56 1776.43x106 0.15x106 43408 35.48x106 9624.42x106 3194.64x106 Ix=(3194,64x106+9624,42x106)=12819,06 x106 mm4. y’== mm. yt= - 817,442 mm. yb=1400-817,442=582,558 mm St= mm3 Sb= mm3 TiÕt diÖn nguyªn b¶n t¹i gi÷a nhÞp TiÕt diÖn liªn hîp n=7 t¹i tiÕt diÖn gi÷a nhÞp. Ta chän vót lµ 40 mm,chiÒu dµy thùc cña b¶n lµ 200 mm (kh«ng kÓ 15 mm líp hao mßn),vµ chiÒu réng cã hiÖu lµ 2300 mm.Ta cã b¶ng c¸c ®Æc tr­ng tiÕt diÖn liªn hîp. 350 1400 20 300 50 18 22 16 200 40 TiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n (n) t¹i gi÷a nhÞp. Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Bê tông (bits/n) 65714.286 -140 -9.20x106 -372.94 9139.71x106 219.05x106 Thép 43408 817.44176 35.48x106 576.58 14430.69x106 12819.06x106 109122.29 26.28x106 23962.98x106 13038.10x106 Ix=(13038,10x106+23962,98x106)=37001,08 x106 mm4. y’== mm. yt= - 240,863 mm yb=1400-240,863=1159,137 mm St= mm3 Sb= mm3 TiÕt diÖn liªn hîp 3n=21 t¹i tiÕt diÖn gi÷a nhÞp. Lµm t­¬ng tù tr­êng hîp tiÕt diÖn liªn hîp n ta cã b¶ng c¸c ®Æc tr­ng tiÕt diÖn liªn hîp 3n nh­ sau: TiÕt diÖn liªn hîp dµi h¹n (3n) t¹i gi÷a nhÞp Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Bê tông (bits/3n) 21904.762 -140 -3.07x106 -626.07 8585.81x106 73.02x106 Thép 43408 817.44176 35.48x106 321.11 4475.85x106 12819.06x106 65312.762 32.42x106 13345.50x106 12892.07x106 Ix=(12892,07x106+13345,50x106)=26237,58 x106 mm4. y’== mm. yt= - 496,333 mm. yb=1400-496,333=903,667 mm St= mm3 Sb= mm3 ii.3.5. KiÓm tra mái cña v¸ch chÞu uèn: C¸c b¶n bông kh«ng cã s­ên t¨ng c­êng däc ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: Trong ®ã: :ChiÒu cao v¸ch chÞu nÐn trong ph¹m vi ®µn håi: Muèn t×m Dc ta ph¶i x¸c ®Þnh c¸c øng suÊt do t¶i träng kh«ng hÖ sè g©y ra t¹i ®Ønh vµ ®¸y dÇm thÐp. XÐt m«men t¹i tiÕt diÖn 105 do MDC (b¶n+dÇm+lan can)=3078,177 kNm vµ WDC (dÇm)=3,343 kN/m WDC (b¶n)=11,183 kN/m WDC (lan can)=1,257 kN/m MD1=2833,023 kNm MD3=245,154 kNm MD2=MDW=699.577 kNm. MLL+IM=4321.483 kNm. ỨNG SUẤT TẠI ĐỈNH DẦM THÉP DO CÁC MÔ MEN KHÔNG HỆ SỐ Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) St thép(mm3) St liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 2833.023 -15.682 -180.655 D2 699.577 -52.863 -13.234 D3 245.154 -52.863 -4.638 LL+IM 4321.483 -153.619 -28.131 Cộng -226.658 ỨNG SUẤT TẠI ĐÁY DẦM THÉP DO CÁC MÔ MEN KHÔNG HỆ SỐ Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) Sb thép(mm3) Sb liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 2833.023 22.005 128.746 D2 699.577 29.035 24.095 D3 245.154 29.035 8.444 LL+IM 0.000 4321.483 31.921 135.380 Cộng 296.664 ft=226,658 Mpa (nÐn) vµ fb=296,664 (kÐo). Dc===586,359(mm) tf:ChiÒu dµy b¶n biªn trªn. y’:Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m ®Õn biªn trªn. tw:ChiÒu dµy v¸ch (b¶n bông) => tw=16 mm. E :M«dun ®µn håi cña thÐp E=2x105 Mpa Fyc:C­êng ®é ch¶y cña thÐp Fyc=345 Mpa => < =138.684 Do ®ã ph¶i nhá h¬n RhxFyc Trong ®ã: - øng suÊt nÐn uèn ®µn håi lín nhÊt trong biªn chÞu nÐn do t¶i träng tÜnh kh«ng hÖ sè vµ hai lÇn t¶i träng mái. Rh=1.0 ỨNG SUẤT NÉN ĐÀN HỒI LỚN NHẤT TRONG BIÊN CHỊU NÉN KHI UỐN DO TẢI TRỌNG TĨNH KHÔNG HỆ SỐ VÀ HAI LẦN TẢI TRỌNG MỎI Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) St thép(mm3) St liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 2833.023 -15.682 -180.655 D2 699.577 -52.863 -13.234 D3 245.154 -52.863 -4.638 LL+IM 2885.262 -153.619 -18.782 Cộng -217.309 VËy fcf= 217,309 Mpa < 1x345=345 Mpa. II.3.6 KiÓm to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c­êng ®é. ii.3.6.1 KiÓm tra tû lÖ c¸c phÇn tö : Iy=x20x3503+x1338x163+x24x4003+x18x3003 =240,415x106 mm4. Iyc=x20x3503=71,458x106 mm4. §¹t. ii.3.6.2. øng suÊt cña dÇm thÐp theo TTGH c­êng ®é: øng suÊt ë ®Ønh vµ ®¸y cña dÇm thÐp trong TTGH c­êng ®é cho trong c¸c b¶ng sau: ỨNG SUẤT NÉN Ở ĐỈNH DẦM THÉP DO TẢI TRỌNG CÓ HỆ SỐ Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) St thép(mm3) St liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 3541.278 -15.682 -225.819 D2 1049.366 -52.863 -19.851 D3 306.443 -52.863 -5.797 LL+IM 7562.596 -153.619 -49.230 Cộng -300.696 h=0.95 -285.662 ỨNG SUẤT KÉO Ở иy DẦM THÉP DO TẢI TRỌNG CÓ HỆ SỐ Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) Sbthép(mm3) Sb liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 3541.278 22.005 160.932 D2 1049.366 29.035 36.142 D3 306.443 29.035 10.554 LL+IM 7562.596 31.921 236.914 Cộng 444.543 h=0.95 422.316 II.3.6.3.KiÓm to¸n M«men: a.X¸c ®Þnh tiÕt diÖn cã ch¾c kh«ng : §é m¶nh cña v¸ch: KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn sau: Bá qua lùc dÎo trong cèt thÐp däc cña b¶n X¸c ®Þnh -chiÒu cao chÞu nÐn cña v¸ch Lùc dÎo: C¸c kÝch th­íc c¬ b¶n vµ lùc dÎo thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ. B¶n kN. => =0.85x30x0.836x200x2.3=9806,28 kN Biªn chÞu nÐn Pc=Fycxbcxtc=345x350x20x10-3=2415 kN. V¸ch ®øng Pw=FycxDxtw=345x1338x16x10-3=7385,76 kN. Biªn chÞu kÐo Pt=Fycxbtxtt=345x400x24x10-3=3312 kN. T¸p Ptap=Fycxbtapxttap=345x300x18x10-3=1863 kN Do Ps+Pc=12221,28 kN<Pw+Pt+Ptap=12560,76 kN. TTHD n»m trong v¸ch ®øng.Gi¶ thiÕt trôc trung hoµ ®øng c¸ch trªn mÐp v¸ch ®øng 1 kho¶ng y ta cã: Ps+Pc+Pw=Pw+Pt+Ptap 9806,28+2415+7385,76=7385,76+3312+1863 y=30,75 mm. Dcp=y=30,75 mm Yªu cÇu vÒ ®é m¶nh cña v¸ch ®­îc tho¶ m·n.TiÕt diÖn ®­îc ph©n lo¹i lµ ch¾c vµ: TÝnh m«men dÎo LÊy tæng m«men víi TTHD: B¶n: Biªn chÞu nÐn:2415x(30,75+10)x10-3=98,411 kNm V¸ch chÞu nÐn:x7385,76xx10-3=2,610 kNm V¸ch chÞu kÐo:7385,76xx10-3=4694,948 kNms Biªn chÞu kÐo :3312x(12+1338-30,75)x10-3=4369,356 kNm. T¸p: 1863x(1338-30,75+24+9)x10-3=2496,886 kNm. VËy =13693,582 kNm =>=>§¹t b.TÝnh søc kh¸ng uèn §èi víi nhÞp ®¬n gi¶n,søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ®­îc x¸c ®Þnh: >=11836,698 kNm =>§¹t c.KiÓm tra tÝnh dÎo dai chÞu m«men Nh­ ®· tÝnh ë trªn:M«men do t¶i träng cã hÖ sè g©y øng suÊt lµ: 285,662 vµ 422,316 (Mpa) t­¬ng øng víi øng suÊt ë biªn trªn vµ biªn d­íi .V× ë b¶n biªn d­íi øng su©t ®µn håi v­ît c­êng ®é ch¶y cña b¶n biªn (345 Mpa),tiÕt diÖn cÇn tho¶ m·n: Ta cã Dp lµ kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh b¶n ®Õn TTHD Dp=200+40+20+30,75 =290,75 mm d= chiÒu cao cña tiÕt diÖn thÐp =1400 mm ts=chiÒu dµy b¶n bª t«ng =200 mm th=chiÒu cao vót bª t«ng =40 mm => ii.3.6.4.KiÓm to¸n lùc c¾t: a-KiÓm to¸n t¹i tiÕt diÖn ®Çu dÇm: §èi víi dÇm cã v¸ch kh«ng t¨ng c­êng X¸c ®Þnh søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh: Vn KiÓm tra ®iÒu kiÖn mÊt æn ®Þnh hay kh«ng cña v¸ch: Ta cã: VËy ta cã : =>v¸ch mÊt æn ®Þnh ®µn håi Ta cã:Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña v¸ch lµ: kN VËy kN =>§¹t ThiÕt kÕ s­ên t¨ng c­êng gèi:KiÓm tra ®iÒu kiÖn: VËy kh«ng yªu cÇu s­ên t¨ng c­êng gèi b-KiÓm to¸n t¹i tiÕt diÖn 103: T¹i tiÕt diÖn 103 cã Mu=10023,074 kNm. Mp=13693,582 kNm. Vu=652,568 kN. => =>Vn=R Trong ®ã R=0.6+0.4 Mu=10023,074 kNm = =>R=0.6+0.4=0.814 =>Vn=0.814x=0.814x2785,770=2267,617 kN. => Vr=Vn= 2267,617 kN >Vu=652,568 kN. Đạt. II.3.6.5. KiÓm to¸n víi tiÕt diÖn t¹i thêi ®iÓm bª t«ng kh«ng ®«ng cøng. a-TØ lÖ chung: §iÒu nµy ®· ®­îc tho¶ m·n trong phÇn kiÓm tra bªn trªn. b-Uèn TiÕt diÖn ph¶i tho¶ m·n ®é m¶nh cña b¶n biªn chÞu nÐn ®é m¶nh cña v¸ch vµ yªu cÇu liªn kÕt däc cña b¶n biªn chÞu nÐn. §é m¶nh cña v¸ch KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn sau: ë ®©y ta xÐt tiªt diÖn kh«ng liªn hîp nªn Dcp=Dc=y’-tf=817,442-20=797,442 (mm) => > =90.53 -§èi víi v¸ch kh«ng cã s­ên t¨ng c­êng däc ta kiÓm tra tiÕp ®iÒu kiÖn: Trong ®ã : Dc ChiÒu cao vïng chÞu nÐn ë tr¹ng th¸i ®µn håi (mm) fc =øng suÊt trong b¶n c¸nh chÞu nÐn do t¶i träng cã hÖ sè(Mpa) fc lµ do t¶i träng khi thi c«ng,D1 ®· tÝnh trong b¶ng øng suÊt uèn lín nhÊt ë ®Ønh dÇm thÐp do m«men d­¬ng g©y ra. M105=0,95x1,25x2833,023=3364,215 (kNm) Ta cã fc==214,527 (Mpa) VËy VËy tiÕt diÖn (tr­íc khi bª t«ng ®«ng cøng) lµ tiÕt diÖn kh«ng ch¾c §é m¶nh cña biªn chÞu nÐn: Yªu cÇu nµy ®Ó ng¨n b¶n c¸nh trªn kh«ng mÊt æn ®Þnh côc bé tr­íc khi b¶n bª t«ng ®«ng cøng ` §¹t Liªn kÕt däc b¶n biªn chÞu nÐn: KiÓm tra kho¶ng c¸ch yªu cÇu gi÷a c¸c liªn kÕt Trong ®ã : r1 B¸n kÝnh qu¸n tÝnh nhá nhÊt cña b¶n c¸nh chÞu nÐn cña tiÕt diÖn thÐp lÊy víi trôc th¼ng ®øng: Ta cã :It= §Æt c¸c liªn kÕt däc t¹i c¸c ®iÓm 1/10 nhÞp Do ®ã; Lb= C¸c liªn kÕt nµy kh«ng cÇn vÜnh cöu v× b¶n sÏ t¹o liªn kÕt biªn chÞu nÐn ngay khi bª t«ng ®«ng cøng. KiÓm to¸n chÞu m«men: Ứng suất uốn danh định: Rh=1 ®èi víi tiÕt diÖn ®ång nhÊt Rb ®­îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn sau: Do ®ã Rb=1 Fn=1x1xFyc=345 (Mpa) Ứng suất tại mép trên của biên trên là ft= Ứng suất tại mép dưới của biên dưới là fb= Ứng suất lớn hơn ft=214,527 Mpa < Fn =345 Mpa §¹t II.3.7.KiÓm to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông: II.3.7.1.KÝch th­íc vµ c¸c yªu cÇu cÊu t¹o: a-ChiÒu dµy c¸c bé phËn: ChiÒu dµy cña v¸ch kh«ng nhá h¬n 8(mm) Ta cã: Tho¶ m·n b-KiÓm tra ®é vâng kh«ng b¾t buéc §é vâng cho phÐp khi cã ho¹t t¶i sö dông §é vâng §é vâng lÊy theo trÞ sè lín h¬n cña KÕt qu¶ tÝnh to¸n cña xe t¶i thiÕt kÕ ®¬n 25% cña xe t¶i thiÕt kÕ cïng víi t¶i träng lµn HÖ sè ph©n bè cho ®é vâng cã thÓ lÊy b»ng sè lµn thiÕt kÕ chia cho sè dÇm v× tÊt c¶ c¸c lµn thiÕt kÕ ®Òu chÊt t¶i vµ tÊt c¶ c¸c dÇm thiÕt kÕ ®Òu ®­îc gi¶ thiÕt vâng nh­ nhau §é vâng do xe t¶i ®¬n §é vâng lín nhÊt cña vâng ®¹t ®­îc khi xe t¶i xÕp nh­ sau: Trong ®ã P1=P2=0,5.(145).(1+IM)=0,5.145.1,25=90,63(KN) P3=0,5.35.1,25=21,9(KN) §é vâng t¹i ®iÓm bÊt k×, do t¶i träng tËp trung §é vâng lín nhÊt cña dÇm ®¬n gi¶n do lùc tËp trung dÆt t¹i gi÷a nhÞp x¸c ®Þnh nh­ sau: + + =0,0340(m)=34,0 mm §é vâng do 25% xe t¶i thiÕt kÕ víi t¶i träng lµn thiÕt kÕ: §é vâng do t¶i träng lµn: LÊy ®Ó kiÓm tra: Ta cã: =>§¹t c-KiÓm tra yªu cÇu cÊu t¹o(§é vång ngù¬c) §é vâng ë gi÷a nhÞp do t¶i träng ph©n bè ®Òu cña dÇm ®¬n gi¶n lµ: Ta cã b¶ng tÝnh sau: Trong ®ã W –t¶i träng ph©n bè ®Òu ®· tÝnh ë phÇn tÝnh néi lùc dÇm chñ Tæ hîp ®é vâng ta cã b¶ng tÝnh sau: §é vâng cña dÇm trong do t¶i träng tÜnh Lo¹i t¶i träng T¶i träng(N/mm) I(mm4) D1 14.526 12819.06x106 179.152 D2 3.587 26237.58x106 21.614 D3 1.257 26237.58x106 7.574 Tæng céng 208.340 Dïng ®é vång ng­îc 208,340 mm cho tÊt c¶ c¸c dÇm d-KiÓm to¸n øng suÊt: §èi víi c¶ hai b¶n biªn tiÕt diÖn liªn hîp =øng suÊt ®µn håi cña b¶n c¸nh do t¶i träng cã hÖ sè M« men sö dông lín nhÊt xuÊt hiÖn ë vÞ trÝ 105 cña dÇm gi÷a lµ g©y bëi t¶i träng tÜnh kh«ng hÖ sè D1, D2, D3 vµ ho¹t t¶i cã hÖ sè , 1,3(LL+IM) Ta cã b¶ng sau: ỨNG SUẤT NÉN Ở ĐỈNH DẦM THÉP DO TẢI TRỌNG theo ttgh sö dông Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) St thép(mm3) St liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 2833.023 -15.682 -180.655 D2 699.577 -52.863 -13.234 D3 245.154 -52.863 -4.638 LL+IM 5617.928 -153.619 -36.571 Cộng -235.097 ỨNG SUẤT kÐo Ở ®¸y DẦM THÉP DO TẢI TRỌNG theo ttgh sö dông Tải trọng MD1(kNm) MD2(kNm) MD3(kNm) MLL+IM(kNm) Sb thép(mm3) Sb liên hợp(mm3) Ứng suất (Mpa) D1 2833.023 22.005 125.746 D2 699.577 29.035 24.095 D3 245.154 29.035 8.444 LL+IM 5617.928 31.921 167.993 Cộng 326.278 Max fi=326,278 Mpa < 327,775 Mpa =>§¹t II.3.8.KiÓm tra mái vµ ®øt g·y: Biªn ®é øng suÊt cho phÐp phô thuéc vµo chu k× t¶i träng vµ cÊu t¹o liªn kªt.§øt g·y phô thuéc vµo cÊp vËt liÖu vµ t¶i träng a-Chu k× t¶i träng: Gi¶ thiÕt ®­êng cao tèc liªn tØnh ch¹y qua vïng n«ng th«n víi 20000 xe/ngµy ®ªm TØ lÖ xe t¶i trong luång lµ 0,2 ADTT=0,2.ADT=0,2.(20000) (3 lµn) =8000 xe t¶i /ngµy ®ªm p=0,85 ADTTSL=pADTT=0,858000=6800(xe t¶i/ngµy ®ªm) VËy chu k× trªn 1 lÇn t¶i qua cho 1 dÇm ®¬n gi¶n nhÞp 39.5 m lµ: n=1 (nhÞp >12m) N=(chu k×) b-Biªn ®é øng suÊt cho phÐp mái: Ng­ìng mái biªn ®é kh«ng ®æi víi thÐp lo¹i A lµ: VËy lÊy s­c kh¸ng mái danh ®Þnh lµ:82,5(Mpa) c- Biªn ®é øng suÊt lín nhÊt : ®­îc gi¶ thiÕt b»ng hai lÇn biªn ®é øng suÊt g©y ra do ho¹t t¶i mái ®i qua.Tuy nhiªn biªn ®é øng suÊt kh«ng cÇn nh©n víi 2 v× søc kh¸ng mái ®· chia cho 2 §èi víi mái ,U=0,75(LL+IM) T¶i träng ®éng cho phÐp víi mái IM=15% =>§¹t II.3.9.ThiÕt kÕ dÇm ngang Bè trÝ 6 dÇm ngang c¸ch nhau 6.583m Dïng tÊm thÐp cã tiÕt diÖn ngang nh­ h×nh vÏ cã diÖn tÝch : A= 11000 mm2, Iy=13,392 x 106 mm4 Lùc giã t¸c dông vµo nöa ®¸y dÇm t¸c dông vµo biªn d­íi T¶i träng giã cßn l¹i truyÒn vµo vïng mè bëi dÇm ngang mÆt cÇu.Ph¶n lùc ph¶i truyÒn cho gèi b»ng nhau c¶ 6 dÇm lµ FuD Søc chÞu däc trôc §¹t II.3.10.ThiÕt kÕ neo chèng c¾t Neo chèng c¾t cÇn bè trÝ trªn suèt chiÒu dµi nhÞp cho cÇu liªn hîp Dïng neo h×nh nÊm ®­êng kÝnh 22 mm cao 150 mm TØ sè gi÷a chiÒu cao trªn ®­êng kÝnh lµ : =>§¹t a-Kho¶ng c¸ch ngang: Kho¶ng c¸ch tõ tim tíi tim cña neo kh«ng nhá h¬n 4 lÇn ®­êng kÝnh neo hoÆc 76 mm,kho¶ng c¸ch tÜnh gi÷a mÐp b¶n biªn trªn vµ mÐp cña neo gÇn nhÊt Ýt nhÊt lµ 25mm b-Líp phñ vµ ®é ch«n: Neo ph¶i ®­îc ch«n trong b¶n mÆt cÇu Ýt nhÊt lµ 50 mm.Líp phñ tÜnh trªn neo Ýt nhÊt lµ 50 mm c-Søc kh¸ng mái: Trong ®ã Ta cã : => chu k× Trong ®ã I-m«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n (In) n=3 sè neo chèng c¨t trªn 1 tiÕt diÖn ngang Q m«men tÜnh cña tiÕt diÖn chuyÓn ®æi ®èi víi trôc trung hoµ cña tiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n mm3 Vu Biªn ®é lùc c¾t do LL+IM ®­îc x¸c ®Þnh cho TTGH mái: S¬ ®å xÕp t¶i øng víi c¸c tiÕt diÖn 100,101,102,103,104,105 nh­ sau: Ta bè trÝ neo theo lùc c¾t cho t¶i träng mái t¹i vÞ trÝ 100 Vu=0,75.(145(1+0,772)+35.0,663-0).1,15.0,674=162,885 (KN) Biªn ®é lùc c¾t =162,885 KN VËy b­íc neo 6ds=132 mm<p< 600 mm. §¹t. Lµm t­¬ng tù víi c¸c tiÕt diÖn kh¸c ta sÏ cã b¶ng c¸c b­íc neo yªu cÇu sau: B¶ng c¸c b­íc neo yªu cÇ Vị trí Lực cắt dương max không hệ số (kN) Lực cắt âm max không hệ số (kN) Biên độ lực cắt Bước neo(mm) 100.000 280.145 0.000 162.855 250 101.000 247.645 -14.500 152.391 268 102.000 215.145 -20.195 136.809 298 103.000 182.645 -53.940 137.533 297 104.000 150.145 -85.145 136.780 298 105.000 117.645 -117.645 136.780 298 V× c¸c b­íc neo yªu cÇu trong b¶ng trªn thay ®æi kh«ng nhiÒu gi÷a c¸c ®iÓm thø m­êi nªn ta chän b­íc neo lµ 250 mm (lµm trßn) theo toµn bé nhÞp. Tõ ®ã ta cã sè neo cÇn dïng trong tr­êng hîp nµy lµ : d-Tr¹ng th¸i giíi h¹n c­êng ®é: Gi÷a c¸c tiÕt diÖn cã m«men d­¬ng lín nhÊt vµ m«men b»ng kh«ng sè neo chèng c¾t yªu cÇu lµ: Trong ®ã Vh=Min Do ®ã dïng lùc c¾t danh ®ÞnhVh=11730 KN Tèi thiÓu cÇn 82 neo chèng c¾t cho 1 nöa dÇm hay 164 neo cho c¶ dÇm. KÕt luËn: ®èi chiÕu 2 tr­êng hîp ta thÊy tr­êng hîp tÝnh theo søc chÞu mái khèng chÕ vµ sè neo cÇn thiÕt cho c¶ dÇm lµ : 474 neo. II.3.11.T×m vÞ trÝ c¾t t¸p: a-Tr­íc hÕt ta tÝnh c¸c ®Æc tr­ng cña tiÕt diÖn dÇm sau khi c¾t t¸p nh­ sau: TiÕt diÖn nguyªn: TiÕt diÖn nguyªn t¹i gi÷a nhÞp Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Vách 21408 689 14.75x106 -46.95 47.20x106 3193.80x106 Cánh trên 7000 10 0.07x106 -725.95 3689.06x106 0.23x106 Cánh dưới 9600 1370 13.15x106 634.05 3859.3x106 0.46x106 38008 27.97x106 7595.60x106 3194.49x106 Ix=(7595,60x106+3194,49x106)=10790,09 x106 mm4. y’==735,953 mm. yt= - 735,953 mm. yb=1382-737.868=646,047 mm St= mm3 Sb= mm3 TiÕt diÖn liªn hîp n=7 Ta chän vót lµ 40 mm,chiÒu dµy thùc cña b¶n lµ 200 mm (kh«ng kÓ 15 mm líp hao mßn),vµ chiÒu réng cã hiÖu lµ 2300 mm.Ta cã b¶ng c¸c ®Æc tr­ng tiÕt diÖn liªn hîp. TiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n (n) t¹i gi÷a nhÞp Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Bê tông (bits/n) 65714.286 -140 -9.20x106 -320.98 6770.61x106 219.05x106 Thép 38008 735.95327 27.97x106 554.97 11706.10x106 10790.09x106 103722.29 18.77x106 18476.71x106 11009.14x106 Ix=29485,85 x106 mm4. y’==180,984 mm. yt= - 180,984 mm yb=1382-180,984=1201,016 mm St= mm3 Sb= mm3 TiÕt diÖn liªn hîp 3n=21 Lµm t­¬ng tù tr­êng hîp tiÕt diÖn liªn hîp n ta cã b¶ng c¸c ®Æc tr­ng tiÕt diÖn liªn hîp 3n nh­ sau: TiÕt diÖn liªn hîp dµi h¹n (3n) t¹i gi÷a nhÞp Thành phần A(mm2) y(mm) Ay(mm3) y-y'(mm) A(y-y')2 (mm4) Io (mm4) Bê tông (bits/3n) 21904.762 -140 -3.07x106 -555.70 6764.1x106 73.02x106 Thép 38008 735.95327 27.97x106 320.26 3898.30x106 10790.09x106 59912.762 24.91x106 10662.43x106 10863.11x106 Ix=21525,53 x106 mm4. y’==415,695 mm. yt= - 415,695 mm. yb=1382- 415,695=966,305 mm St= mm3 Sb= mm3 b-X¸c ®Þnh ®iÓm c¾t t¸p lý thuyÕt theo TTGHC§: X¸c ®Þnh søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña tiÕt diÖn c¾t t¸p: KiÓm tra tiÕt diÖn ch¾c hay kh«ng ch¾c: KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn sau: Bá qua lùc dÎo trong cèt thÐp däc cña b¶n X¸c ®Þnh -chiÒu cao chÞu nÐn cña v¸ch Lùc dÎo: C¸c kÝch th­íc c¬ b¶n vµ lùc dÎo thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ. B¶n kN. => =0.85x30x0.836x200x2.3=9806,28 kN Biªn chÞu nÐn Pc=Fycxbcxtc=345x350x20x10-3=2415 kN. V¸ch ®øng Pw=FycxDxtw=345x1338x16x10-3=7385,76 kN. Biªn chÞu kÐo Pt=Fycxbtxtt=345x400x24x10-3=3312 kN. Do Ps+Pc=12221,28 kN>Pw+Pt=10697,76 kN. Vµ Ps=9806,28 < Pc+Pw+Pt=13112,76 TTHD n»m trong b¶n biªn trªn.Gi¶ thiÕt trôc trung hoµ c¸ch mÐp biªn trªn 1 kho¶ng y(y<20) ta cã: Ps+Pc=Pc+Pw+Pt =>9806,28+2415=2415+7385,76+3312 => y=13,691 mm. ®óng. 350 1382 20 22 16 200 40 p s p c p W p t Dcp= 0 (toµn bé v¸ch chÞu kÐo). Yªu cÇu vÒ ®é m¶nh cña v¸ch ®­îc tho¶ m·n.TiÕt diÖn ®­îc ph©n lo¹i lµ ch¾c vµ: TÝnh m«men dÎo LÊy tæng m«men víi TTHD: B¶n: Biªn chÞu nÐn:2415xxx10-3=11,317 kNm Biªn chÞu kÐo:2415xxx10-3=2,403 kNm V¸ch chÞu kÐo:7385,76x(+20-13,691)x10-3=4987,670 kNm Biªn chÞu kÐo :3312x(12+1338+20-13,691)x10-3=4492,095 kNm. VËy =11161,445 kNm => kNm BiÓu ®å bao M«men cña dÇm tr­íc vµ sau khi c¾t t¸p lµ : =>Điểm cắt táp lý thuyết cách gối là 15076.37 mm. c-X¸c ®Þnh ®iÓm c¾t t¸p lý thuyÕt theo TTGHSD: BiÓu ®å bao øng suÊt cña dÇm tr­íc vµ sau khi c¾t t¸p: do WDC (b¶n+dÇm+lan can)=15,763 kNm vµ WDC (dÇm)=3,343 kN/m WDC (b¶n)=11.183 kN/m WDC (lan can)=1.257 kN/m =>WD1=14.526 kN/m =>WD3=1.257 kN/m Tõ ®ã ta sÏ tÝnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ m«men MD1,MD2,MD3,MLL+IM, vµ c¸c gi¸ trÞ øng suÊt t¹i ®Ønh vµ ®¸y biªn dÇm (ft,fb) t¹i c¸c tiÕt diÖn nh­ sau: Gi¸ trÞ øng suÊt t¹i ®Ønh vµ ®¸y dÇm cña tiÕt diÖn sau khi c¾t t¸p Nội lực Loại tải trọng Tiết diện 100 101 102 103 104 105 Mômen D1(bản+dầm) 0.000 1019.888 1813.135 2379.741 2719.704 2833.023 DW(lop phu D2) 0.000 251.848 447.729 587.645 671.594 699.577 D3(lan can) 0.000 88.255 156.899 205.930 235.348 245.154 LL+IM 0.000 1603.131 2829.236 3678.313 4180.802 4321.483 Ứng suất ft 0.000 88.923 157.919 206.990 236.376 245.958 fb 0.000 161.221 285.515 372.882 424.933 440.864 Gi¸ trÞ øng suÊt t¹i ®Ønh vµ ®¸y dÇm cña tiÕt diÖn Tr­íc khi c¾t t¸p Nội lực Loại tải trọng Tiết diện 100 101 102 103 104 105 Mômen D1(bản+dầm) 0.000 1019.888 1813.135 2379.741 2719.704 2833.023 DW(lop phu D2) 0.000 251.848 447.729 587.645 671.594 699.577 D3(lan can) 0.000 88.255 156.899 205.930 235.348 245.154 LL+IM 0.000 1603.131 2829.236 3678.313 4180.802 4321.483 Ứng suất ft 0.000 85.036 151.000 197.890 225.966 235.097 fb 0.000 123.350 218.443 285.279 315.097 326.278 BiÓu ®å bao øng suÊt : Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®­îc ®iÓm c¾t t¸p lý thuyÕt c¸ch 2 ®Çu dÇm 1 kho¶ng lµ 9809.53 mm. d- KÕt luËn : Tõ 2 biÓu ®å bao m«men vµ øng suÊt ta thÊy ®iÓm c¾t t¸p lý thuyÕt cÇn chän lµ min (9809.53,15076.36) = 9809.53 (c¾t theo TTGHSD). §Ó ph¸t huy ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña t¸p ta cÇn kÐo dµi tõ ®iÓm c¾t lý thuyÕt ra 1 ®o¹n nh­ h×nh vÏ: =>ChiÒu dµi ®o¹n kÐo dµi la 1000mm.