Tính toán mố cầu

TÍNH TOÁN MỐ CẦU SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Số liệu kết cấu phần trên Loại dầm Dầm Chữ I đúc sẵn Số lượng dầm N 6 Dầm Chiều dài dầm L 33 m Chiều dài nhịp tính toán Ls 32.5 m Khổ cầu B 10.5 m Chiều rộng toàn cầu W 13.9 m Bề rộng lề người đi bộ bng 1.0 m Số làn xe n 3 Làn Số làn người nng 2.0 Làn Tải trọng bộ hành q 3.0 KN/m2 Hệ số làn xe m 0.65 Hệ số xung kích IM 0.25 Số liệu mố Loại mố Mố chũ U bằng BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi Loại cọc Cọc khoan nhồi BTCT đường kính D = 1.0m Số lượng cọc 8 cọc Chiều dài cọc 30 m Hình vẽ kích thước chi tiết của mố cầu Kích thước theo phương dọc cầu STT Tên kích thước Ký hiệu Giá trị Đơn vị tính 1 Bề rộng tường cánh (phần dưới) a1 5 m 2 Bề dày thân tường a2 1.35 m 3 Khoảng cách từ tường thân đến mép ngoài bệ a3 1.60 m 4 Bề rộng tường cánh (phần đuôi) a4 1.5 m 5 Bề rộng toàn bộ tường cánh a5 3.25 m 6 Khoảng cách từ tường đầu đến mép ngoài bệ a6 5 m 7 Bề dày của tường đầu a7 1.2 m 8 Kích thước phần đỡ bản quá độ a8 0.4 m 9 Khoảng cách từ tim gối đến mép ngoài tường thân a9 0.3 m 10 Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu a10 0.8 m 11 Kích thước mũ mố a11 0.8 m 12 Kích thước tường cách theo phương đứng b1 1.328 m 13 Kích thước tường cách theo phương đứng b2 2.845 m 14 Kích thước tường cách theo phương đứng b3 2.167 m 15 Chiều cao mố (tính từ bệ móng tới đỉnh tường đầu) b4 1.5 m 16 Chiều cao tường thân b5 7.533 m 17 Chiều cao tường đầu b6 4.067 m 18 Tổng chiều cao tờng thân và tường đầu b7 2.138 m 19 Chiều cao đá kê gối b8 6.025 m 20 Chiều cao mũ mố b9 0.25 m 21 Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ bản quá độ tới mặt cầu b10 0.861 m 22 Kích thước mấu đỡ bản quá độ b11 0.67 m Kích thước theo phương ngang cầu STT Tên kích thớc Ký hiệu Giá trị Đơn vị tính 1 Bề dày tường cánh c1 0.4 m 2 Bề rộng mố cầu c2 14.9 m 3 Bề rộng đá kê gối c3 0.8 m 4 Số lượng đá kê gối ng 6 Chiếc XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG Tĩnh tải (DC) Trọng lượng riêng của bê tông gc= 25 KN/m3 Trọng lượng riêng của đất gs = 18 KN/m3 Góc ma sát trong của đất js = 30 độ Góc ma sát giữa đất và tường js = 0 độ Tĩnh tải tiêu chuẩn gây ra bởi trọng lượng bản thân mố được tính như sau: P = V.g Trong đó: V: Thể tích các bộ phận g: Trọng lượng riêng của bê tông cốt thép Từ kết cấu phần trên + Tải trọng tập trung do kết cấu nhịp truyền xuống là: DC = Vdầm.gdầm + VDN. gDN + Vlan can.glancan + Vlp..glp + Vtấm đan.gtấmđan=126,175.25+12,6.25 +12.25 +21.78.25 =6590,875 KN DW = Vlớp phủ. l.gbt = 1,548x33x25 = 1277,1 KN Từ kết cấu phần dưới Bảng tính toán tĩnh tải do trọng lượng bản thân mố STT Tên kết cấu Thể tích (m3) T. lượng (KN) 1 Tường thân 98.936 2473.4 2 Tường đầu 11.802 295.04 3 Mấu đỡ bản quá độ 3.20 79.95 4 Tường cánh (phần đôi) 6.72 167.93 5 Tường cánh (phần thân) 7.03 175.82 6 Đá kê + mũ mố 11.1 277.5 Các lực tác dụng lên mố bởi trọng lượng bản thân sẽ sinh ra mô men, lực dọc, lực cắt tại tiết diện tính toán. Mô men tại tiết diện cần tính M = P.e Trong đó: P: Các lực gây ra mô men tại tiết diện tính toán e: Độ lệch tâm của điềm đặt lực so với trục trung hoà của mặt cắt cần tính toán (Mô men mang dấu dương khi hướng về nền đường, dấu âm khi hướng ra phía sông) Bảng tính nội lực cho tiết diện A-A bởi trọng lượng bản thân STT Tên kết cấu Tiết diện A-A P(KN) e (m) M (KN.m) 1 Tường thân P1 2244.984 0.00 0.00 2 Tường đầu P2 295.044 -0.093 -27.44 3 Mấu đỡ bản quá độ P3 79.95 -0.015 -1.20 3 Đá kê + mũ mố P6 277.5 0.25 69.375 Bảng tính nội lực cho tiết diện B-B bởi trọng lượng bản thân STT Tên kết cấu Tiết diện B-B P(KN) e (m) M (KN.m) 2 Tường đầu P2 295.044 0.00 0 3 Mấu đỡ bản quá độ P3 79.95 -0.35 -27.983 Hoạt tải ô tô (LL) và tải trọng người đi (PL) Hoạt tải ô tô trên kết cấu nhịp Do tải trọng HL93 (LL ) + Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế + người: LL = n.m.(1+).(Pi .yi )+ n.m.Plàn.w PL = 2.Pngười.w Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0,65. IM : Lực xung kích (lực động ) của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+) = 1,25. Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Plàn , Pngười : Tải trọng làn và tải trọng người, Plàn = 9,3 KN/m , Pngười = 4,5 KN/m LL(Xe tải) = 3x0,65x1,25x(1x145+0,87x145+0,73x35) + 3x0,65x9,3x16,25= 1018,596KN + Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế + người: LL(Xe 2 trục) = 3x0,65x1,25x(1x110+0,96x110) + 3x0,65x9,3x16,25 = 821,184 KN Vậy: LL = max(LL(Xe tải) , LL(Xe 2 trục) ) = 1018,596 KN Hoạt tải do người trên kết cấu nhịp PL = 2x4,5x16,25 = 142,59 KN Lực hãm xe - Lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế trên tất cả các làn xe chạy cùng một hướng. - Lực hãm xe nằm ngang phương dọc cầu, và cách mặt cầu = 1,8m ở đây do gối cầu di động trên mố nên ta có: BR = 0.0 KN Lực ma sát (FR) Lực ma sát chung gối phải được xác định trên cơ sở của giá trị cực đại của hệ số ma sát giữa các mặt trượt. FR được xác định như sau: FR = fmax.N (KN) Trong đó: fmax: Là hệ số ma sát giữa bê tông và gối cầu (di động) = 0,30 N: Phản lực gối do tĩnh tải và hoạt tải (không kể xung kích 1245,3 KN) gây ra N = 6590,875 + 1277,1 + 1018,596 = 8741,79 KN FR = 0,3.8741,79 = 2622,54 (KN) Nội lực do áp lực đất EH, LS áp lực ngang do đất EH áp lực ngang của đất đắp lên mố tính theo công thức EH = (g.H2.K.c)/2 KN Trong đó: H: Chiều cao áp lực đất H1: Chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện A-A = 6,205m H2: Chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện B-B = 2,138m K: Hệ số áp lực ngang của đất. Đối với tường có dịch chuyển K được lấy bằng Ka là hệ số áp lực chủ động của đất. Ka = Trong đó: T = : Góc ma sát giữa đất và tường = 22 (độ) : Góc của đất đắp với phương nằm ngang = 0 (độ) : Góc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng = 90 (độ) : Góc nội ma sát có hiệu = 34 (độ) Ta có T = 0,79 Ka = 0,456 Tiết diện áp lực ngang do của đất đắp sau mố (EH) H (m) EH (KN) e (m) M (KN.m) A-A 6,205 330,7943 2,482 821,03 B-B 2,138 113,98 0,8552 97,47 áp lực ngang do hoạt tải sau mố LS Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi chiều cao tường chắn, tác dụng của hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao hcq. áp lực ngang do hoạt tải sau mố tính theo công thức LS = K.hcq.g.H.c (KN) Vị trí hợp lực đặt tại 0,5H. Trong đó: Ka = 0,456 g = 18,0 KN/m3 Hcq : Chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn (m) Chiều cao lớp đất tương đương của hoạt tải xác định theo chiều cao tường chắn: Chiều cao tường chắn H (mm) Chiều cao lớp đất tương đương heq (mm) 1500 1700 1500 3000 1200 3000 6000 760 9000 610 Tiết diện áp lực ngang do hoạt tải sau mố (LS) H (m) heq (m) LS (KN) e (m) M (KN.m) A-A 6,205 0,75 496,19 3,1025 1539,43 B-B 2,138 1,487 338,97 1,069 362.36 Tổ hợp tải trọng Với mố cầu ta cần xét tổ hợp tảI trọng như trong trụ cầu, bao gồm: Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ I Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ II Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ III Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng. Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn đặc biệt. Do thời gian hạn hẹp nên em chỉ xem xét được hai tổ hợp tải trọng: Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ I Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng. Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt căt A-A Tên tải trọng Kí hiệu n Hướng về đường n Hướng ra sông a - TL các bộ phận mố N(kN) M(kN.m) Q(kN) N(kN) M(kN.m) Q(kN) Tường thân P1 1 2244.98 0 0 1 2244.984 0 0 Tường đầu P2 1 295.044 -27.44 0 1 295.044 -27.44 0 Mấu đỡ bản quá độ P3 1 79.95 -1.20 0 1 79.95 -1.20 0 Mũ mố + Đá kê P6 1 277.5 0 0 1 277.5 69.375 0 b - áp lực do tĩnh tảI lên KCN Do tĩnh tảI giai đoạn I DC 1 6590.875 0 0 1 6590.875 1647.72 0 Do tĩnh tảI giai đoạn II DW 1 1277.1 0 0 1 1277.1 319.28 0 c - áp lực do hoạt tảI lên KCN Hoạt tảI xe ôtô LL 1 1018.596 0 0 1 1018.596 254.65 0 Hoạt tảI ngời PL 1 142.594 0 0 1 142.594 35.65 0 Lực hãm xe BR 1 0 0 0 1 0 0 0 Lực ma sát FR 1 9877.79 2622.54 1 0 9877.79 2622.54 d - áp lực ngang sau mố áp lực ngang của đất EH 1 0 0 0 1 0 1210.08 401.59 Hoạt tảI thêm sau mố LS 1 0 0 0 1 0 2066.2 548.57 Bảng tổ hợp tảI trọng xét tới mặt cắt A-A theo trạng thái GHCĐ1(bất lợi về phía sông) Tên tải trọng Kí hiệu h Hướng ra sông a - TL các bộ phận mố N(kN) M(kN.m) Q(kN) Tường thân  P1 1.25 2806.23 0 0 Tường đầu  P2 0.9 265.5396 -24.6952 0 Mấu đỡ bản quá độ  P3 0.9 71.955 -1.07933 0 Mũ mố + Đá kê  P6 1.25 346.875 86.71875 0 b - áp lực do tĩnh tải lên KCN Do tĩnh tải giai đoạn I  DC 1.25 8238.594 2574.561 0 Do tĩnh tải giai đoạn II  DW 1.25 1596.375 498.8672 0 c - áp lực do hoạt tải lên KCN Hoạt tải xe ôtô  LL 1.75 1782.543 779.8625 0 Hoạt tải người  PL 1.75 249.5391 109.1733 0 Lực hãm xe  BR 1.75 0 0 0 Lực ma sát  FR 1 0 9877.786 2622.537 d - áp lực ngang sau mố áp lực ngang của đất  EH 1.5 0 1815.112 602.3868 Hoạt tải thêm sau mố  LS 1.75 0 3615.854 960.0038 Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt A-A theo trạng thái GHSD (bất lợi về phía sông) Tên tải trọng Kí hiệu h Hướng ra sông a - TL các bộ phận mố N(kN) M(kN.m) Q(kN) Tường thân  P1 1 2244.984 0 0 Tường đầu  P2 1 295.044 -27.4391 0 Mấu đỡ bản quá độ  P3 1 79.95 -1.19925 0 Mũ mố + Đá kê  P6 1 277.5 69.375 0 b - áp lực do tĩnh tải lên KCN Do tĩnh tải giai đoạn I  DC 1 6590.875 1647.719 0 Do tĩnh tải giai đoạn II  DW 1 1277.1 319.275 0 c - áp lực do hoạt tảI lên KCN Hoạt tải xe ôtô  LL 1 1018.596 254.649 0 Hoạt tải người  PL 1 142.5938 35.64844 0 Lực hãm xe  BR 1 0 0 0 Lực ma sát  FR 1 0 9877.786 2622.537 d - áp lực ngang sau mố áp lực ngang của đất  EH 1 0 1210.075 401.5912 Hoạt tảI thêm sau mố  LS 1 0 2066.202 548.5736 Tổng hợp nội lực tại mặt cắt A-A để tính toán thiết kế TTGH Lực dọc(kN) Mômen(kN/m) Lực cắt(kN) CĐ1 15357.65025 19332.15999 4184.927692 SD 11926.64266 15452.09093 3572.701913 Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt căt B-B Tên tải trọng Kí hiệu n Hướng về đường n Hướng ra sông a - TL các bộ phận mố N(kN) M(kN.m) Q(kN) N(kN) M(kN.m) Q(kN) Tờng đầu  P2 1 295.04 -27.44 0 1 295.044 -27.44 0 Mấu đỡ bản quá độ  P3 1 79.95 -1.20 0 1 79.95 -1.20 0 d - áp lực ngang sau mố áp lực ngang của đất  EH 1 0 0 0 1 0 1210.08 401.59 Hoạt tảI thêm sau mố  LS 1 0 0 0 1 0 2066.20 548.57 Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt B-B theo trạng thái GHCĐ1(bất lợi về phía sông) Tên tải trọng Kí hiệu h Hướng ra sông a - TL các bộ phận mố N(kN) M(kN.m) Q(kN) Tường đầu  P2 1.25 368.805 -34.2989 0 Mấu đỡ bản quá độ  P3 0.9 71.955 -1.07933 0 d - áp lực ngang sau mố áp lực ngang của đất  EH 1.5 0 1815.112 602.3868 Hoạt tải thêm sau mố  LS 1.75 0 3615.854 960.0038 Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt B-B theo trạng thái GHSD (bất lợi về phía sông) Tên tải trọng Kí hiệu h Hướng ra sông a - TL các bộ phận mố N(kN) M(kN.m) Q(kN) Tường đầu  P2 1 295.044 -27.4391 0 Mấu đỡ bản quá độ  P3 1 79.95 -1.19925 0 d - áp lực ngang sau mố áp lực ngang của đất  EH 1 0 1210.075 401.5912 Hoạt tải thêm sau mố  LS 1 0 2066.202 548.5736 Tổng hợp nội lực tại mặt cắt B-B để tính toán thiết kế TTGH Lực dọc(kN) Mômen(kN/m) Lực cắt(kN) CĐ1 440.76 5395.587842 1562.390549 SD 374.994 3247.638618 950.1647705 PHÂN TÍCH TƯỜNG CÁNH (Hình vẽ- Chưa chèn) Để phân tích tường cánh ta xét tại các mặt cắt + Mặt cắt C-C của phần 2 + Mặt cắt C-C của phần 3 + Mặt cắt D -D của phần 1 + Mặt cắt A-A của phần 4 H = 6,511 m H1 = 3,667 m H2 = 2,57 m H3 = a1 = 2,95 m a4 = 3,25 m a1 = 2,95 m Các nội lực tác dụng lên tường cánh và tổ hợp nội lực. * Nội lực tác dụng lên tường cánh bao gồm áp lực ngang do đất đắp sau mố và áp lực ngang do hoạt tải đứng sau mố. Bảng tóm tắt nội lực xét tới mặt cắt C-C phần 2 Tên tải trọng Ký hiệu Công thức tính Qy e M KN m KN.m áp lực ngang của đất EH Qy =Ka.g.H22.a1.0,5 79,90 1,028 82,14 Hoạt tải sau mố LS Qy = Ka.g.heq.a1.H2 83,53 1,285 107,34 Ghi chú: heq = 1,433 Chiều cao lớp đất tương đương với chiều cao tường là: 2,57m Ka = 0,456, g = 18,0 KN/m3 Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt C-C phần 2 TTGH Hệ số Qy(kN) M(kN.m) hEH hLS CĐ1 1.5 1.75 266.0312 311.0477 SD 1 1 163.4325 189.4758 Bảng tóm tắt nội lực xét tới mặt cắt C-C phần 3 Tên tải trọng Ký hiệu Công thức tính Qy e M KN m KN.m áp lực ngang của đất EH Qy =Ka.g.(H2+1/3.H3).0,5.a1.a1 126,81 1.421 180,24 Hoạt tải sau mố LS Qy = Ka.g.heq.a1.a1/2 39,93 1.777 70,94 Ghi chú: heq = 1,12 Chiều cao lớp đất tương đương với chiều cao tường là: 3,55m Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt C-C phần 3 TTGH Hệ số Qy(kN) M(kN.m) hEH hLS CĐ1 1.5 1.75 260.0902 394.5039 SD 1 1 166.7386 251.1792 Bảng tóm tắt nội lực xét tới mặt cắt D-D phần 1 Tên tải trọng Ký hiệu Công thức tính Qy e M KN m KN.m áp lực ngang của đất EH Qy =Ka.g.0,5.H12.a4 179,22 1.467 262,87 Hoạt tải sau mố LS Qy = Ka.g.heq.a1.a4/2 43,33 1.834 79,45 Ghi chú: heq = 1,102 Chiều cao lớp đất tương đương với chiều cao tường là: 3,667m Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt D-D phần 1 TTGH Hệ số Qy(kN) M(kN.m) hEH hLS CĐ1 1.5 1.75 344.6592 533.3545 SD 1 1 222.5505 342.3276 Bảng tóm tắt nội lực xét tới mặt cắt A- A phần 4 Tên tải trọng Ký hiệu Công thức tính Qy e M KN m KN.m áp lực ngang của đất EH Qy =Ka.g.0,5.2.H/3.a1.a1 154.9078 1.736 268.96 Hoạt tải sau mố LS Qy = Ka.g.heq.a1.a1/2 35.80779 2.17 77.715 Ghi chú: heq = 1,003 Chiều cao lớp đất tương đương với chiều cao tường là: 4,34m Bảng tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt A- A phần 4 TTGH Hệ số Qy(kN) M(kN.m) hEH hLS CĐ1 1.5 1.75 295.0254 539.4429 SD 1 1 190.7156 346.6761 Tổng hợp nội lực để thiết kế tường cánh chọn mặt cắt A-A phần 4 TTGH Qy(kN) M(kN.m) CĐ1 295.0253584 539.4429 SD 190.7156072 346.6761 BỐ TRÍ CỐT THÉP VÀ KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN Bố trí cốt thép và kiểm toán tường đầu (mặt cắt B-B) Tổng hợp nội lực tại mặt cắt B-B để tính toán thiết kế TTGH Lực dọc(kN) Mômen(kN/m) Lực cắt(kN) CĐ1 440.76 5395.587842 1562.390549 SD 374.994 3247.638618 950.1647705 Bố trí cốt thép - Ta bố trí cốt thép theo cấu tạo, sau đó kiểm tra theo các TTGH - Kích thước mặt cắt chịu uốn của tường đỉnh: + h =0,4 m + b = 14,9m - Bố trí cốt thép cấu tạo đường kính 18mm. bước cốt thép 20 cm, suy ra trên mặt cắt ngang có 90 thanh.(Tham khao bản vẽ mố) Duyệt theo TTGH CĐ - Các công thức kiểm duyệt: Chịu uốn và nén +) Nếu lực nén dọc trục Nu > 0,1.j.fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức : Với : PO = 0,85.fc.(Ag-Ast) + Asr.fy +) Nếu lực nén dọc trục Nu < 0,1.j.fc.Ag thì ta kiểm toán theo công thức : Trong đó : +) j : Hệ số sức kháng với cấu kiện chịu nén dọc trục , j = 0,75 +) Nu : Lực nén dọc trục tính toán +) Ag : Diện tích nguyên của mặt cắt . +) Mux : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phương x +) Muy : Mômen uốn tính toán tác dụng theo phương y +) Mrx : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phương x +) Mry : Mômen uốn tính toán đơn trục theo phương y +) Prx : Sức kháng nén tính toán theo phương x (khi chỉ xét độ lệch tâm ey) +) Pry : Sức kháng nén tính toán theo phương y (khi chỉ xét độ lệch tâm ex) +) Prxy : Sức kháng nén tính toán theo 2 phương . Chịu cắt - Công thức kiểm toán : Trong đó: +) j : Hệ số sức kháng cắt được xác định theo bảng 5.5.2.2-1, j = 0.9 (với kết cấu BTCT thông thường) +) Vn : Sức kháng cắt danh định được xác định theo điều 5.8.3.2. Với: +) +) +) +) dv : chiều cao chịu cắt có hiệu được xác định trong điều 5.8.2.7 , +) bv : bề rộng bụng có hiệu, lấy bằng bệ rộng lớn nhất trong chiều cao dv. +) s : Cự ly cốt thép đai. +) b : Hệ số chỉ khả năng bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định trong điều 5.8.3.4. , lấy b = 2 +) q : Góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4 Lấy q = 45o +) a : Góc nghiêng của cốt thép đai đối với trục dọc (độ). Nếu cốt đai thẳng đứng, a = 900. +) Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly S (mm2). +) VP : Thành phần lực ứng suất trước có hiệu trên hướng lực cắt tác dụng, là dương nếu ngược chiều lực cắt (N). Với kết cấu BTCT thường VP = 0 + Duỵệt theo TTGHCĐ. Trị số tảI trọng dọc trục tính toán: N = 440.76 kN Ag = 5.96 m2 f'c = 30 Mpa = 30000 kN/m2; Ec = 2.80E+07 kN/m2; fy = 420000 kN/m2; Es =200000 kN/m2; Ast = 0.01781283 m2 ; Cốt thép cấu tạo : P0 = 159007.1616 kN Chọn thép có đường kính: 18 mm; Ast1 = 2.544690049 cm2 j = 0.75 Số thanh: Dọc : 70Thanh; Ngang: 20 Thanh 0.1f'c.Ag. j = 13410 Kiểm toán theo 1-a j = 0.9 Ast = 0.01781283 m2 = 17812.83035 mm2 Phương dọc = 0.00508938 m2 = 5089.380099 mm2 Phương ngang dc = 50 mm Phương dọc = 70 mm Phương ngang Chiều cao có hiệu của mặt cắt: d = 1550 mm Phương dọc = 14830 mm Phương ngang c = 0.023561229 m Phương dọc = 0.00673178 m Phương ngang a = 19.69045597 mm Phương dọc = 5.625844562 mm Phương ngang Trị số sức kháng tính toán: Mrx = 10370.24692 kN.m Mry = 28524.33014 kN.m Ix = 110.2649667 m4 rx = 4.301259505 m Iy = 0.079466667 m4 ry = 0.115470054 m Hệ số chiều dài hữu hiệu: k = 2 Chiều dài thanh chị nén: Lu = 6.205 m Tỷ số độ mảnh theo phương ngang: k.Lu/rx = 2.885201412 < 22 Bỏ qua hiệu ứng độ mảnh Tỷ số độ mảnh theo phương dọc: k.Lu/ry = 107.4737526 > 22 Cần phảI xét đến hiệu ứng độ mảnh Xét hiệu ứng độ mảnh theo phương dọc: j = 0.75 Cm = 1 Lực dọc tính toán Pu = 440.76 kN Ec = 2.80E+07 kN/m2 I = 0.079466667 m4 Tải trọng uốn dọc ơle: Pe = 142593.3296 kN db = 1.004138427 Mômen tính toán tăng lên phản ánh tác dụng của biến dạng như sau: Muxtt = 0 Muytt = 5417.917088 kN.m Kiểm toán: Mux Muy Mry Mrx Mux/Mrx Muy/Mry 1+2 kN.m kN.m kN.m kN.m 1 2 0 5417.917088 28524.33 10370.25 0 0.18994 0.18994 Vậy: đủ khả năng chịu uốn theo 2 phương. + ĐK cường độ chịu cắt - Nội lực tính toán: Qu = 1562,39 KN dv = Trong đó: de: Khoảng cách hữu hiệu từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo: de = ds= 0,35 m => dv= = 0,34 m = 340 mm bv =14,9 m=14900 mm Khả năng chịu cắt của BT: Lấy b=2 Vc=0,083.b.bv.dv=0,083.2.14900.340 = 4608202 N => Vc= 4608,202 KN => Vr=f.Vn=0,7.4608,202 = 3225,742 KN - Kết luận: Vr>Vu : Mặt cắt BT đủ khả năng chịu cắt theo phương dọc cầu , tuy nhiên ta vẫn bố trí cốt thép đai theo cấu tạo. + Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: rmin = = = 0,00299 0,03. = 0,03.= 0,002143 - Kết luận: rmin> 0,03. : è Mặt cắt thoả mãn ĐK lượng cốt thép tối thiểu. + Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa : c = 0,0236 m de= 0,35 m = = 0,067 < 0,42 è Kết luận: Mặt cắt thoả mãn ĐK lượng cốt thép tối đa. Duyệt theo TTGH SD - Khống chế ƯS trong cốt thép để chống nứt cho măt cắt. Công thức kiểm tra - Sử dụng tải trọng được tổ hợp theo TTGH sử dụng , tức là tải trọng tiêu chuẩn +) Tĩnh tải không xét hệ số tải trọng. +) Hoạt tải không xét hệ số tải trọng - Điều kiện kiểm toán : Các cấu kiện được thiết kế sao cho ứng suất kéo trong cốt thép chịu kéo ở TTGH sử dụng fsa phải thoả mãn : Trong đó : +) dC : Chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến tâm của thanh thép hay sợi thép đặt gần mép bê tông nhất. Mục đích là nhằm đảm bảo chiều dày thực của lớn bê tông bảo vệ dc < 5 cm. +) Abt : Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được bảo bởi các mặt ngang và các đường thẳng song song với trục TTH . Và => Với : +) nthanh : là số thanh thép thường chịu kéo trong phạm vi Abt. +) Z : là thông số bề rộng vết nứt (N/mm) . Z được xác định như sau : 1 - Với điều kiện môi trường thông thường Z 30000 N/mm 2 - Với điều kiện môi trường khắc nghiệt Z 23000 N/mm 3 - Với kết cấu vùi dưới đất Z 17500 N/mm Giả sử ta thiết kế cho kết cấu dầm chủ trong điều kiện môi trường bình thường khi đó ta lấy thông số bề rộng vết nứt : Z = 25000 N/mm = 25 T/cm Kiểm toán chống nứt dc = 0,05 m =50 mm A = 1,49 m2 = 1,49.106 mm2 Z = 23000 N/mm fsa = 59,41 MPa - Giới hạn ƯS cho phép trong cốt thép: fsa =59,41 MPa < 0,6fy - Kết luận:: Mặt cắt thoả mẵn ĐK chống nứt. Bố trí cốt thép và kiểm toán tường thân (mặt cắt A-A) Tổng hợp nội lực tại mặt cắt A-A để tính toán thiết kế TTGH Lực dọc(kN) Mômen(kN/m) Lực cắt(kN) CĐ1 15357.65025 19332.15999 4184.927692 SD 11926.64266 15452.09093 3572.701913 Bố trí cốt thép - Do tường thân chịu mômen uốn khá lớn nên ta phải bố trí cốt thép chịu lực - Chọn cốt thép chịu lực là cốt thép AII, đường kính 25mm - Kích thước mặt cắt chịu uốn của tường trước: + h =1,35 m + b = 14,9m - Bước cốt thép 20 cm, suy ra trên mặt cắt ngang có 88 thanh.( Tham khao bản vẽ mố) Duyệt theo TTGH CĐ + Điều kiện cường độ chịu uốn: b1 = 0.835714286; c = 0.032464216 m; a = 0.027130809; as = 0.0504 m * Điều kiện chịu uốn: Trị số tảI trọng dọc trục tính toán: N = 15357.65025 kN Ag = 20.115 m2 f'c = 30 Mpa = 30000 kN/m2 ;Ec = 2.80E+07 kN/m2; fy = 420000 kN/m2 Es = 200000 kN/m2; Ast = 0.024543693 m2 Cốt thép cấu tạo: Chọn cốt thép có đường kính: 25 mm P0 = 522614.9867 kN Ast1 = 4.908738521 cm2 j = 0.75 Số thanh: Dọc: 50 Thanh; Ngang: 38 thanh; 0.1f'c.Ag. j = 45258.75 Kiểm toán theo 1-a j = 0.9 Ast = 0.024543693 m2 = 24543.69261 mm2 Phương dọc = 0.018653206 m2 = 18653.20638mm2 Phương ngang dc = 50 mm Phương dọc = 70 mm Phương ngang Chiều cao có hiệu của mặt cắt: d = 1550 mm Phương dọc = 14830 mm Phương ngang c = 0.032464216 m Phương dọc = 0.024672804 m Phương ngang a = 27.13080904 mm Phương dọc = 20.61941487 mm Phương ngang Trị số sức kháng tính toán: Mrx = 14254.29624 kN.m Mry = 104492.3323 kN.m Ix = 372.1442625 m4 ; rx = 4.301259505 m Iy = 3.054965625 m4; ry = 0.389711432 m Hệ số chiều dài hữu hiệu: k = 2 Chiều dài thanh chị nén: Lu = 4.067 m Tỷ số độ mảnh theo phương ngang: k.Lu/rx = 2.885201412 < 22 Bỏ qua hiệu ứng độ mảnh Tỷ số độ mảnh theo phương dọc: k.Lu/ry = 31.84407485 > 22 Cần phảI xét đến hiệu ứng độ mảnh Xét hiệu ứng độ mảnh theo phương dọc: j = 0.75 Cm = 1 Lực dọc tính toán Pu = 15357.65025 kN Ec = 2.80E+07 kN/m2 I = 3.054965625 m4 Tải trọng uốn dọc ơle: Pe = 12760149.67 kN db = 1.001607331 Mômen tính toán tăng lên phản ánh tác dụng của biến dạng như sau: Muxtt = 0 Muytt = 19412.16472 kN.m Kiểm toán: Mux Muy Mry Mrx Mux/Mrx Muy/Mry 1+2 kN.m kN.m kN.m kN.m 1 2 0 19412.16472 104492.3 14254.3 0 0.185776 0.185776 Đạt + ĐK cường độ chịu cắt - Nội lực tính toán: Qu = 4184,928 KN dv = Trong đó: de: Khoảng cách hữu hiệu từ thứo chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo: de=ds=1,2996 m => dv= = 1,286 m =1286 mm bv=14,9 m=14900 mm Khả năng chịu cắt của BT: Lấy b=2 Vc=0,083.b.bv.dv=0,083.2.14900.1286 = 17422386 N => Vc= 17422,386 KN => Vr=f.Vn=0,7. 17422,386 = 12195,67 KN - Kết luận: Vr>Vu : Mặt cắt BT đủ khả năng chịu cắt theo phương dọc cầu , tuy nhiên ta vẫn bố trí cốt thép đai theo cấu tạo. + Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu : rmin = = = 0,002147 0,03. = = 0,002143 - Kết luận: rmin> 0,03.: èMặt cắt thoả mãn ĐK lượng cốt thép tối thiểu. + Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa : c=0,0324 m de=1,2996 m = = 0,02498 < 0,42 - Kết luận: Mặt cắt thoả mãn ĐK lượng cốt thép tối đa. Duyệt theo TTGH SD - Khống chế ƯS trong cốt thép để chống nứt cho măt cắt. Kiểm toán chống nứt dc=0,054 m =54 mm A=4,1365 m2 = 4,1365.106 m2 Z=23000 N/mm fsa=104,24 MPa - Giới hạn ƯS cho phép trong cốt thép: fsa =104,24 MPa < 0,6fy - Kết luận:: Mặt cắt thoả mẵn ĐK chống nứt. Bố trí cốt thép và kiểm toán tường cánh Tổng hợp nội lực để thiết kế tường cánh chọn mặt cắt C-C Trạng thái giới hạn Qy M KN KN.m CĐ1 260.0901683 394.5039045 SD 166.7386402 251.1792322 Bố trí cốt thép - Do tường cánh khá mảnh, chịu mômen uốn khá lớn nên ta phải bố trí cốt thép chịu lực - Chọn cốt thép chịu lực là cốt thép AII, đường kính 25mm - Kích thước mặt cắt chịu uốn của tường trước: + h = 0,4 m + b = 7,84m - Bước cốt thép 20 cm, suy ra trên mặt cắt ngang có 80 thanh.( Tham khao bản vẽ mố) Duyệt theo TTGH CĐ + ĐK cường độ chiu uốn: Trị số tảI trọng dọc trục tính toán: N = 0 kN Ag = 3.136 m2 ;f'c = 30 Mpa = 30000 kN/m2 ; Ec = 2.80E+07 kN/m2; fy = 420000 kN/m2 Es = 200000 kN/m2 ; Ast = 0.019634954 m2 Cốt thép cấu tạo: Chọn thép có đường kính 25 mm; P0 = 87713.98939 kN Ast1 = 4.908738521 cm2 j = 0.75 Số thanh: Dọc: 40 Thanh; ngang: 40 thanh; 0.1f'c.Ag. j = 7056 Kiểm toán theo 1-a j = 0.9 Ast = 0.019634954 m2 = 19634.95408 mm2 Phương dọc = 0.019634954 m2 = 19634.95408mm2 Phương ngang dc = 50 mm Phương dọc = 70 mm Phương ngang Chiều cao có hiệu của mặt cắt: d = 1550 mm Phương dọc = 14830mm Phương ngang c = 0.025971373 m Phương dọc = 0.025971373 m Phương ngang a = 21.70464723 mm Phương dọc = 21.70464723 mm Phương ngang Trị số sức kháng tính toán: Mrx = 11423.57352 kN.m Mry = 109987.9014 kN.m Ix = 16.06301013 m4 ; rx = 2.263213055 m Iy = 0.041813333 m4 ; ry = 0.115470054 m Hệ số chiều dài hữu hiệu: k = 2 Chiều dài thanh chị nén: Lu = 6.511 m Tỷ số độ mảnh theo phương ngang: k.Lu/rx = 5.483354725 < 22 Bỏ qua hiệu ứng độ mảnh Tỷ số độ mảnh theo phương dọc: k.Lu/ry = 107.4737526 > 22 Cần phảI xét đến hiệu ứng độ mảnh Xét hiệu ứng độ mảnh theo phương dọc: j = 0.75 Cm = 1 Lực dọc tính toán Pu = 0 kN Ec = 2.80E+07 kN/m2 I = 0.041813333 m4 Tải trọng uốn dọc ơle: Pe = 68142.36231 kN db = 1 Mômen tính toán tăng lên phản ánh tác dụng của biến dạng như sau: Muxtt = 0 Muytt = 396.13653 kN.m Kiểm toán: Mux Muy Mry Mrx Mux/Mrx Muy/Mry 1+2 kN.m kN.m kN.m kN.m 1 2 0 396.13653 109987.9 11423.57 0 0.003602 0.003602 Đạt + ĐK cường độ chịu cắt - Nội lực tính toán: Qu = 260,0902 KN dv = Trong đó: de: Khoảng cách hữu hiệu từ thứo chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo: de=ds=0,3496 m => dv= = 0,329 m=329 mm bv= 7,84 m =7840 mm Khả năng chịu cắt của BT: Lấy b=2 Vc=0,083.b.bv.dv=0,083.2.7840.329 = 2345026 N => Vc= 2345,026 KN => Vr=f.Vn=0,7.2345,026 = 1641,518 KN - Kết luận: Vr > Vu : Mặt cắt BT đủ khả năng chịu cắt theo phương dọc cầu , tuy nhiên ta vẫn bố trí cốt thép đai theo cấu tạo. + Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu : rmin = = = 0,0125 0,03. = 0,03.=0,00214 - Kết luận: rmin > 0,03.: èMặt cắt thoả mãn ĐK lượng cốt thép tối thiểu. + Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa : c = 0,0493m de=0,3496m = = 0,141 < 0,42 - Kết luận: Mặt cắt thoả mãn ĐK lượng cốt thép tối đa. Duyệt theo TTGH SD - Khống chế ƯS trong cốt thép để chống nứt cho măt cắt. Kiểm toán chống nứt dc=0,054 m =54 mm A=2,1924 m2 =2,1924.106 mm2 Z=23000 N/mm fsa= 50,91 MPa -- Giới hạn ƯS cho phép trong cốt thép: fsa =50,91 MPa < 0,6fy - Kết luận: Mặt cắt thoả mẵn ĐK chống nứt. Cấu tạo chi tiết cốt thép của mố cầu được thể hiện trong bản vẽ mố. KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI. Điều kiện và thông số tính toán ban đầu. Đặc trưng vật liệu: Loại vật liệu Mác R đvị Bê tông C30 30 Mpa Cốt thép AII 24000 KN/ cm2 Đặc trưng đất nền: 1 lớp 1 Cát pha sét 2 lớp 2 Sét dẻo 3 lớp 3 Cát hạt to Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo 22TCN 272-05 Theo điều kiện vật liệu Công thức tính toán Pr = j Pn Trong đó: j Hệ số sức kháng = 0.75 + Pn: đối với cấu kiện có cốt đai xoắn tính theo công thức Pn = 0,85 [0,85 f ’c (Ag - Ast) + fyAst] Với D = 1m, Diện tích tiết diện nguyên của cọc là: Ag = 3.14x10002/4 = 785000mm2 Diện tích cốt thép dọc: bố trí 15 F32 Ast = 15x3.14x322/4 = 12064 mm2 Cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày: f’c = 30 Mpa Giới hạn chảy của cốt thép: fy = 420 Mpa Vậy: Pn = 0,85 [0,85.30(785000 - 12064) + 420.12064] = 21060140 N Pr = 0.75xPn = 0.75x21060140/1000 = 15795.11 kN Theo điều kiện đất nền. Qr = j Qn = j.qpQp + jqsQs - Qw Trong đó: Qp = qp .Ap Qs = qs As Ap - diện tích mũi cọc AS - diện tích xung quanh thân cọc qp - sức kháng đơn vị mũi cọc qS - sức kháng đơn vị thân cọc Sức kháng tại mũi cọc: Mũi cọc trong lớp đất cát Theo công thức của Reese và O’neill Qp (MPa) = 0,057 N đối với N <= 75 Qp (MPa) = 4,3 đối với N > 75 Mũi cọc nằm trong lớp cát hạt to ở trạng thái chặt vừa ; Số SPT: = 30 qp = 1.71 Ta có: cọc Ap (mm2) jqp qp (Mpa) Qp (KN) D D = 1m 785000 0.55 1.71 738.2925 1 Kết quả tính sức chịu tải của cọc theo đất nền: Mố M1 22.25 0 cát pha sét 17.65 4.60 14.444 0.075 1 0.075 595.815 sét dẻo 11.65 6.00 18.84 0.07 1 0.07 725.34 cát hạt to -7.90 19.55 61.387 30 0.084 2836.079 Tổng cộng 30.15 94.671 4157.234 sức kháng của cọc đơn trong kết cấu 4157.234 Vậy sức chịu tải của cọc là: Lấy Min( theo vật liệu, theo đất nền) = 4157.234 kN Tính toán nội lực tác dụng lên đầu mỗi cọc. Tổ hợp nội lực tại mặt cắt đáy móng: TTGH Lực dọc(kN) Mômen(kN/m) Lực cắt(kN) CĐ1 15357.65025 19332.15999 4184.927692 SD 11926.64266 15452.09093 3572.701913 Chuyển các nội lực trên về trục trọng tâm của đáy bệ: Lực thẳng đứng giữ nguyên: P0 = P Mô men ngoại lực đối với O0Y0: My0 = My – P.t t – khoảng cách của trục O0Y0 với trục trọng tâm đáy bệ OY Công thức tính nội lực dọc trục trong cọc thứ n: My0 – Mômen của ngoại lực đối với trục O0Y0 X0n – Khoảng cách từ một cọc thứ n đến trục O0X0 Tổng hợp kết quả tính toán thể hiện theo bảng sau: + Theo trạng thái giới hạn cường độ I: Chuyển lực ngoài về trọng tâm mới: STT t P My My0 1 -6.45 15357.65 19332.16 118389 2 -2.15 15357.65 19332.16 52351.11 3 2.15 15357.65 19332.16 -13686.8 4 6.45 15357.65 19332.16 -79724.7 5 -6.45 15357.65 19332.16 118389 6 -2.15 15357.65 19332.16 52351.11 7 2.15 15357.65 19332.16 -13686.8 8 6.45 15357.65 19332.16 -79724.7 Nội lực dọc trục trong cọc thứ n: Cọc x(m) N SCT Kết luận 1 6.62 2785.401 4157.234 đạt 2 2.62 2071.21 4157.234 đạt 3 2.62 1880.097 4157.234 đạt 4 6.62 1336.737 4157.234 đạt 5 6.62 2785.401 4157.234 đạt 6 2.62 2071.21 4157.234 đạt 7 2.62 1880.097 4157.234 đạt 8 6.62 1336.737 4157.234 đạt + Theo trạng thái giới hạn sử dụng: Chuyển lực ngoài về trọng tâm mới STT t P My My0 1 -6.45 11926.64 15452.09 92378.94 2 -2.15 11926.64 15452.09 41094.37 3 2.15 11926.64 15452.09 -10190.2 4 6.45 11926.64 15452.09 -61474.8 5 -6.45 11926.64 15452.09 92378.94 6 -2.15 11926.64 15452.09 41094.37 7 2.15 11926.64 15452.09 -10190.2 8 6.45 11926.64 15452.09 -61474.8 Nội lực dọc trục trong cọc thứ n Cọc x(m) N SCT Kết luận 1 6.62 2166.332 4157.234 đạt 2 2.62 1609.757 4157.234 đạt 3 2.62 1461.34 4157.234 đạt 4 6.62 1041.309 4157.234 đạt 5 6.62 2166.332 4157.234 đạt 6 2.62 1609.757 4157.234 đạt 7 2.62 1461.34 4157.234 đạt 8 6.62 1041.309 4157.234 đạt