Tìm hiểu tính lan can – lề bộ hành – bản mặt cầu

THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 65 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG PHAÀN 2 : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT CHÖÔNG 5: TÍNH LAN CAN – LEÀ BOÄ HAØNH – BAÛN MAËT CAÀU 5.1. Tính lan can : 5.1.1.Thanh lan can: Choïn thanh lan can coù tieát dieän 150x150,Beâ toâng # 250 (Rn=110 KG/cm2,Rk=8,8 KG/cm2).Theùp AI(Rs=2300KG/cm2), khoaûng caùch giöûa hai coät lan can laø 200cm. 5.1.1.1. Taûi troïng taùc duïng leân thanh lan can: - Tænh taûi: troïng löôïng baûn thaân thanh lan can g=nt.γ.F =1,1 x 2,5 x 0,15 x 0,15 = 0,0619 T/m - Hoaït taûi: ñaët taïi giöûa nhòp: pc=130 KG neân ptt =1,1 x 0,13 = 0,143 t Xem thanh lan can laø daàm giaûn ñôn nhieàu nhòp -sô ñoà taûi taùc duïng: ptt = 0.143 t g= 0.0619 t/m 5.1.1.2. Noäi löïc: M0 = 10245kgcm - Moment ôû giöûa nhòp M0=gl2/8 + pttl/4=(0,0619x22)/8 + (0,143x2)/4 = 0,10245( Tm). -Löïc caét ôû goái: Q = gl/2 + p/2 = 0,0619x2/2 + 0,143/2 =0,1334( T). 5.1.1.3. Tính coát theùp: Choïn a=2cm h0=h-a=15-2=13cm * Giöûa nhòp: α=10245/(110x15x132) = 0,367 < α0 = 0,428 037.0211 =−−= αξ Fs = ξRnbh0/Rs = 0,0367 x 110 x 15 x 13 / 2300 = 0,35 cm2 Kieåm tra haøm löôïng coát theùp: μ = Fs/bh0 = 0,35/(15x13) = 0,18% > μmin= 0.1% Vì coát theùp tính ñöôïc raát nhoû neân coát theùp thanh lan can ñöôïc choïn theo caáu taïo: Fs =4,52cm2(4φ12). THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 66 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG *Coát ñai: choïn φ8a200 Kieåm tra ñieàu kieän: Q <0,6.Rkbh0 Löïc caét taïi goái:Q = 0,1334 T 0,6Rkbh0=0,6 x 8,8 x 15 x 13 = 1029,6 kG = 1,03 T → Q < Rkbh0 : thoaû ñieàu kieän löïc caét. Vaäy thanh lan can laø: 15x15cm (4φ12). 15 0 a =200 8O 150 15 0 4O 12 5.1.2. Truï lan can: Choïn tieát dieän dieän truï laø 20x20, chieàu cao laø 1,1m 5.1.2.1. Taûi troïng: - Tænh taûi: Troïng löôïng baûn thaân truï vaø lan can g=gt + gthanhlc=1,1 x 2,5 x 0,2 x 0,2 + 0,0619 x 2 = 0,2338T/m. - Hoaït taûi: Nñöùng = Nngang = 130KG 5.1.2.2. Noäi löïc: + Noäi löïc taïi ngaøm truï lan can: Mmax =Nngang . n . ht = 0,13 x 1,1 x 1 = 0,143 Tm Nmax =0,13 x 1,1 + 0,2338 = 0,3768 Tm + Truï lan can chòu neùn leäch taâm, ñaët coát theùp ñoái xöùng + Chieàu cao vuøng neùn: x = N/Rnb = 376,8/(110 x 20) =0,1713 cm + Choïn a = a’ = 3cm → h0 = 20 – 3 = 17cm →x < α0h0 = 17 x 0,62 = 10,54 cm →Leäch taâm lôùn e01 = M / N = 0,143 / 0,3768 = 0,38 e0 = e01 + enn = 0,38 + 0,015 = 0,395cm ( do h / 25 < 1,5 cm ). x < 2a’ = 2 x 3 = 6cm Ta coù λ = L0 /h = 100 / 20 = 5 < 8 neân khoâng xeùt aûnh höôûng cuûa uoán doïc η = 1 e = ηe0 + 0,5h – a = 1 x 0,395 + 0,5 x 2 – 0,03 = 0,465 m + Taïm thôøi boû qua Fs’: α1 = N.e / Rnbh02 = 376,8 x 46,5 / (110 x 20 x 172) = 0,0276 THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 67 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG 028,02111 =−−=→ αξ Fs1=(ξ1Rnbh0 - N) / Ra = (0,028 x 110 x 20 x 17 – 376,8) / 2300 = 0,29cm2 * Kieåm tra haøm löôïng coát theùp: μ = Fs / bh0 = 0,29/(20x17) =0,09% <μ min= 0,1% Vì theùp quaù nhoû neân ta ñaët theùp theo caáu taïo: Fs = Fs’ = 4,52cm2 (4φ12) Kieåm tra löïc caét taïi chaân coät: Q < 0,6Rkbh0 Q = 130KG < 0,6 x 8,8 x 20 x 17 = 1795,2KG Neân beâ toâng ñuû khaû naêng chòu löïc caét Ñaët coát ñai theo caáu taïo: choïn φ6a200 5.2. Tính leà boä haønh : Choïn hb=8 cm , BT#250 , theùp AI Kích thöôùc leà boä haønh : + Chieàu cao leà: 40 cm + Chieàu roäng leà boä haønh: 2,0 m + Ñoä doác 1%, lôùp phuû nhöïa daøy : 2 cm. 5.2.1.Taûi troïng taùc duïng: -Tænh taûi: gt=∑ntγF =1,1 x 2500 x 0,08 + 1,5 x 2200 x 0,02 = 286 kg/m2 -Hoaït taûi: p=300 kg/m2 →q’= g + 1,1p = 286 + 300 x 1,1= 616 kg/m2 Ta tính cho 1m beà roäng baûn neân: q = q’x1m = 616 kg/m. Xem leà nhö moät daàm ñôn giaûn: M0 = q lb2 / 8 = 616 x 22 / 8 = 308 KGm. Thöïc chaát leà laø hai ñaàu ngaøm neân: M0,5 = 0,5M0 = 0,5 x 308 = 154 KGm. Mg = - 0,7M0 = - 0,7 x 308 = - 215,6 KGm. Mg= 215.6 kgmMg= 215.6 kgm q= 616 kg/m M0 = 308 kgm M0.5= 154 kgm THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 68 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG 5.2.2. Tính coát theùp: Choïn a = 2cm h0 = h – a = 8 – 2 = 6 cm α = M / Rn b h0 = 21560 / 110 x 100 x 62 = 0,054 056,0211 =−−=→ αξ Fa = ξ Rn b h0/Rs = 0,056 x 110 x 100 x 6 / 2300 = 1,606 cm2 Ta choïn Φ8a200 ñeå boá trí. Lieân keát vôùi baûn maët caàu: Ñeå choáng laïi löïc ñaåy ngang do xe va chaïm vaøo leà ñöôøng , neân ta xaây döïng caùc beä beâ toâng choáng caét (1 beä / 1m) vôùi kích thöôùc: 30x20x20 cm Khi ñuùc baûn seû ñaët caùc theùp chôø φ10a200ñeå ñuùc taïi choå caùc beä naøy. Vaäy ta coù leà boä haønh nhö sau: 200 25 0 O8 a =200 200 40 0 80 a =200 8O 2000 11 00 THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 69 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG 5.3. Tính baûn maët caàu : * Tính baûn nhö baûn keâ hai caïnh: Sô ñoà tính nhö sau: gtt = 863 KG/m P1 = 5952,4 KG/m 80 220 Lôùp phuû 104 44 204 SÔ ÑOÀ TRUYEÀN TAÛI 1 BAÙNH XE H-30 11 2 60 220 84 44 204 SÔ ÑOÀ TRUYEÀN TAÛI 1 BAÙNH XE XB-80 11 2 gtt = 863 KG/m P1 = 8012.8 KG/m Ta coù: lb= l - bd = 220 – 16 = 204 cm a1 = a2 + 2H b1 = b2 + 2H a = a1 + lb/3 > 2/3lb Choïn beà daøy lôùp maët caàu beâ toâng nhöïa coù H =12,5cm. 5.3.1. Xaùc ñònh caùc kích thöôùc tính toaùn: 5.3.1.1. Ñoái vôùi xe H30 Theo tieâu chuaån ta coù: b2 = 60cm a2 = 20cm b1= b2 + 2H = 0,6 + 2x0,125 = 0,85 m a1= a2 + 2H = 0,2 + 2x0,125 = 0,45 m a= a1 + lb/3 = 0,45 + 2,04/3 = 1,13 m a =1,13 m < 2/3lb = (2,04 x 2) / 3 = 1,36 m Choïn a = 1,2 m 5.3.1.2. Ñoái vôùi XB80: a1 = 0,2 + 2 x 0,125 = 0,45 m b1= b2 + 2H = 0,8 + 2 x 0,125 = 1,05m a= a1 + lb/3 = 0,45 + 2,04/3 = 1,13 m Choïn a = 1,2 m THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 70 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG 5.3.2. Xaùc ñònh taûi troïng taùc duïng: 5.3.2.1. Tænh taûi: - Troïng löôïng lôùp phuû maët ñöôøng: gmñ=300KG/m2 -Troïng löôïng lôùp baûn maët caàu: gb=2500x0.15=375KG/m2 Vaäy tænh taûi taùc duïng leân baûn maët caàu laø: gt = nmñxgmñ + nbxgb =1,5x300 + 1,1x375 = 863KG/m2. 5.3.2.2. Hoaït taûi: - Ñoái vôùi xe H30: Ta coù: b1 = 0,85 m a1 = 0,45 m a = 1,2 m Vì a < 1,6m neân ta chæ xeùt cho moät baùnh xe. 2 1 30 /4,59522,184,02 12000 2 mKG xxab PpH === -Ñoái vôùi xe XB80: a = 1,2 m b1 = 1.04 m 2 1 80 /8,80122,104,12 20000 2 mKG xxab PpXB === 5.3.3. Xaùc ñònh noäi löïc: 5.3.3.1.Tính moment: Xem baûn keâ leân hai goái töï do: Ta coù: ) 2 ( 4 )1( 8 111 2 0 blxbpnlxgM bhbt −++= μ Trong ñoù: nt , nh : heä soá vöôït taûi cuûa tænh taûi vaø hoaït taûi. nt=1.1 nh=1.4(ñoái vôùi H30) nh=1.1(ñoái vôùiXB80) μ: Heä soá sung kích: 1+μ = 1,3(xe H30) 1+μ = 1,1(xe XB80) THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 71 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG • Ñoái vôùi H30: mKGmxxxxM /4,4134) 2 84,004,2( 4 84,04,59523,14,1 8 04,2863 2 0 =−+= • Ñoái vôùi XB80: mKGxxxM /3,3932) 2 04.104,2( 4 04,18,80121,1 8 04,2863 2 0 =−+= Vì M0(H30) > M0(XB80) neân ta choïn M0(H30) ñeå tính. Thöïc chaát hai ñaàu goái laø ngaøm neân ta phaûi nhaân theâm M0 caùc heä soá qui ñoåi: Thöïc chaát leà laø hai ñaàu ngaøm neân: M0,5 = 0,5M0 = 0,5 x 4134,4 = 2067,2 KGm Mg = - 0,7M0 = - 0,7 x 4134,4 = - 2894,08 KGm Mg= 2894,08 kgm M0.5= 2067,2 kgm M0 = 4134,4 kgm Mg= 2894,08 kgm 5.3.3.2. Xaùc ñònh löïc caét : * Ñoái vôùi H30: a1 = 45cm < 1/3lb=(1/3 )x 2,04 = 68 cm Choïn a0 = 60 cm a = a1 + lb/3 = 0,45 + 0,68 = 1,13 m < 2/3lb = 1,2 m Choïn a = 1,2 m ax = a0 + 2x b1 = 0,85 m mx m aa x 3,0 3,0 2 6,02,1 2 0 0 = =−=−= Ta coù sô ñoà tính nhö sau: THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 72 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG ño à th öùc c uûa ch ie àu ro äng tí nh to aùn 120 P/2 = 10T P/2 = 6T ñah QII ñah QI y 30 60 220 Lôùp phuû 84 84 • Tính cho tieát dieän I-I: ∑++= xxhbtI ayPnlgQ /2)1(2 μ Ta coù: KGxxxxQ maa my my I x x x 66,8105 2,1 794,0 2 120003,14,1 2 04,2863 2,1 794,0 794,0 04,2 42,004,2 1 =+=⇒ == =⇒ =−= * Tính cho tieát dieän II-II : ∑++−= x x h b tII a yPnxlgQ 2 )1() 2 ( 0 μ Ta coù: m y 853,0 04,2 3,004,2 1 0 =−= THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 73 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG KGxxxQ maa mxy y y II x x x 5,6405 2,1 647,0 2 120003,14,1)2,0 2 04,2(863 2,1 6,083,072,0 74,1 42,074,1 0 =+−=⇒ == ==⇒−= Vaäy noäi löïc cuoái cuøng trong baûn laø: M0.5 = 2067,2 KGm Mg = - 2894,08 KGm QI = 8105,66 KG QII = 6405,5 KG 5.3.4. Tính coát theùp cho baûn : 5.3.4.1. Tính coát theùp: + Beâ toâng #300 (Rn=130KG/cm2,Rk=10KG/cm2) + Theùp AI (Ra=2300KG/cm2) +Choïn a=2cm h0=hb – a = 15 – 2 = 13 cm. * Taïi goái: 2 0 022 0 43,10 2300 13013100142,0 142,0211 412,0132,0 13100130 289408 cmxxx R RbhF xxbhR M s n s n g === =−−=→ =≤=== ξ αξ αα * Giöûa nhòp: 2 0 5.0 022 0 5.0 28,7 1395,02300 206720 95,0)211(5,0 412,0094,0 13100130 206720 cm xxhR MF xxbhR M s s n === =−+=→ =≤=== γ αγ αα Baûng choïn theùp: Tieát dieän M(KGcm) α Fstt(cm2) Fschoïn(cm2) μ% Goái Nhòp 289408 206720 0,132 0,094 10,43 7,28 8φ14 (12,312) 6φ14(9,234) 0,947 0,71 THIEÁT KEÁ CAÀU ÑOÂNG HOÀ PHAÀN II : THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT GVHD : ThS. NGOÂ CHAÂU PHÖÔNG 74 STTH : TRAÀN NGUYEÂN KHANG 5.3.4.2. Kieåm tra khaû naêng löïc cuûa baûn: * Kieåm tra löïc caét : Q < Rkbh0 Qmax = 8105,66KG Rkbh0=10x13x100=13000KG Vaäy: Q < Rkbh0 thoaû maûn ñieàu kieän löïc caét. 5.3.5. Tính baûn ñôû leà boä haønh:(naèm ôû hai daàm bieân) Trong tröôøng hôïp naøy tính theo baûn haång: 200970 * Taûi troïng: - Tænh taûi: +Troïng löôïng baûn thaân baûn gb = 2500 x 1,1 x 0,15 = 412,5KG/m2. + Troïng löôïng leà boä haønh vaø thanh lan can [ ] KG xxxxxxxxxxgl 5,1102 5,115,015,02250022,02,025002,12250008,0 = ++= -Hoaït taûi: ph=300KG/m2. • Noäi löïc: KGmMMM KGmxxxlpxxM KGmxx glgM ht h h l b bt 3,20012573,1744 .257 2 97,03003,14,1 2 3,14,1 3,17445,110207,1 2 17,15.412 07,1 2 22 2 2 =+=+= === =+= += Vì M < Mbaûn keâ neân ñeå thuaân tieän cho vieäc thi coâng ta cuõng boá trí theùp nhö baûn keâ.