Tổng quan thiết kế trụ cầu

CHÖÔNG IV THIEÁT KEÁ TRUÏ CAÀU CAÙC KÍCH THÖÔÙC CÔ BAÛN - h1 = 900 mm - c2 = 1400 mm - h’1 = 500 mm - c3 = 6000 mm - h = 1400 mm - b1 = 11000 mm - h2 = 5800 mm - b2 = 8200 mm - h3 = 2000 mm - b3 = 5800 mm - c = 1700 mm - b’3 =700 mm - b4 = 1400 mm CAÙC ÑIEÀU KIEÄN CÔ BAÛN Möïc nöôùc tính toaùn Möïc nöôùc thaáp nhaát Möïc nöôùc cao nhaát Cao ñoä maët ñöôøng thieát keá Cao ñoä ñænh truï Cao ñoä ñænh beä truï Cao ñoä ñaùy beä truï Goùc cheùo cuûa truï so vôùi tim caàu Loaïi truï: truï thaân ñaëc SOÁ LIEÄU KEÁT CAÁU PHAÀN TREÂN. Soá löôïng daàm N = 6 daàm Khoaûng caùch caùc daàm S = 1.84 m Chieàu daøi thöïc teá L = 35.2 m Chieàu daøi tính toaùn Ltt = 34.5 m Toång beà roäng caàu B = 11 m Beà roäng maët ñöôøng xe chạy Bs= 7.5 m Beà roäng leà ngöôøi ñi Bbh = 1.5 m Chieàu cao gôø ñôõ lan can Hg = 0.65 m Chieàu cao lan can Hlc = 0.77 m Chieàu cao daàm Super Tee h = 1.7 m Chieàu daày baûn maët caàu hf = 0.2 m Khoaûng caùch töø tim goái ñeán tim truï Lc = 0.4 m Lôùp phuû maët caàu t1 = 0.135m Kích thöôùc ñaù keâ goái a x b x c = 0.70 x 0.80 x 0.15 Goái caàu: a’ x b’ x c’ = 0.40 x 0.50 x 0.095 - Soá laøn xe thieát keá n = 2 laøn - Heä soá laøn xe m = 1 - Heä soá xung kích IM = 0.25 VAÄT LIEÄU SÖÛ DUÏNG Cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâtoâng Khoái löôïng rieâng cuûa beâtoâng , khi tính cöôøng ñoä Moâñun ñaøn hoài cuûa beâtoâng Cöôøng ñoä chaûy deûo cuûa coát theùp Giôùi haïn öùng suaát ôû traïng thaùi söû duïng : Giôùi haïn öùng suaát neùn: Giôùi haïn öùng suaát keùo: TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN KEÁT CAÁU Taïi moãi vò trí goái coù caùc löïc toàn taïi theo 3 phöông vuoâng goùc taùc duïng Löïc theo phöông doïc caàu: Löïc theo phöông ngang caàu: Löïc theo phöông ñöùng: Tónh taûi: Keát caáu phaàn treân: Daàm chuû: Ñoaïn daàm caét khaác: Dieän tích tieát dieän Tyû troïng beâtoâng daàm chuû Troïng löôïng ñoaïn daàm: Ñoaïn daàm ñaëc: Dieän tích tieát dieän Troïng löôïng ñoaïn daàm: Ñoaïn daàm coøn laïi: Dieän tích tieát dieän Troïng löôïng ñoaïn daàm: Tónh taûi daàm chuû coi laø taûi troïng raûi ñeàu suoát chieàu daøi daàm: Baûn maët caàu: Daàm ngang: Vaùn khuoân laép gheùp: Vaùch ngaên: Vôùi daàm coù chieàu daøi 35.2 m , ta duøng 2 vaùch ñöùng moûng daøy 15 cm chia daàm laøm 3 khoang. Vaùch ngaên naøy coù taùc duïng taêng ñoä oån ñònh khi caåu laép daàm. Taûi troïng lan can vaø leà boä haønh Ta giaû thieát taûi troïng lan can, leà boä haønh ñöôïc qui veà boù væa vaø truyeàn xuoáng daàm bieân vaø daàm giöõa laø khaùc nhau, phaàn naèm ngoaøi baûn haång seõ do daàm bieân chòu, coøn phaàn naèm trong seõ chia cho daàm bieân vaø daàm trong chòu theo tæ leä khoaûng caùch töø dieåm ñaët löïc ñeán moãi daàm. Tónh taûi do thanh lan can (ñaõ tính ôû phaàn lan can, tay vòn): Troïng löôïng cuûa moät coät lan can: , moãi coät lan can caùch nhau 2000mm, phaân boá treân chieàu daøi toaøn caàu (35200 mm), neân coù toång coäng 18 coät. Suy ra tónh taûi do coät lan can qui veà löïc phaân boá laø: Tónh taûi boù væa vaø ½ leà boä haønh ñaõ tính ôû phaàn taûi troïng taùc duïng vaøo baûn maët caàu : Tónh taûi lan can tay vòn vaø moät nöûa leà boä haønh. Khoaûng caùch töø tim daàm bieân ñeán meùp trong boù væa laø de = 850 mm Daàm giöõa: Daàm bieân: Vaäy Daàm bieân: Daàm giöõa: Tónh taûi lôùp phuû maët caàu vaø tieän ích coâng coäng Lôùp phuû beâ toâng atfan Lôùp phoøng nöôùc Lôùp mui luyeän Tieän ích vaø trang thieát bò treân caàu Vaäy : Phaûn löïc goái khoâng coù heä soá do moät daàm chuû taùc duïng leân xaø muõ Daàm bieân: = Daàm giöõa: = Keát caáu phaàn döôùi: Phaàn tónh taûi do troïng löôïng baûn thaân xaø muõ: Phaàn tónh taûi do ñaù keâ goái: Phaàn tónh taûi do goái keâ: Phaàn tónh taûi do troïng löôïng baûn thaân truï ñöôïc xem laø löïc thaúng: Hoaït taûi HL93: Xe taûi thieát keá: Xe taûi thieát keá: goàm truïc tröôùc naëng 35000 N , hai truïc sau moãi truïc naëng 145000N, khoaûng caùch giöõa 2 truïc tröôùc laø 4300 mm, khoaûng caùch hai truïc sau thay ñoåi töø 4300 – 9000 mm sao cho gaây ra noäi löïc lôùn nhaát, theo phöông ngang khoaûng caùch giöõa hai baùnh xe laø 1800 mm Theo phöông doïc Theo phöông ngang Xe hai truïc thieát keá: Xe hai truïc: goàm coù hai truïc, moãi truïc naëng 110KN, khoaûng caùch giöõa hai truïc khoâng ñoåi laø 1200mm, theo phöông ngang khoaûng caùch giöõa hai baùnh xe laø 1800mm Theo phöông doïc theo phöông ngang Taûi troïng laøn: Taûi troïng laøn: bao goàm taûi troïng raûi ñeàu 9.3N/mm. xeáp tho phöông doïc caàu, theo phöông ngang caàu taûi troïng naøy phaân boá theo chieàu roäng 3000mm, taûi troïng laøn coù theå xe dòch theo phöông ngang ñeå gaây ra noäi löïc lôùn nhaát. Taûi troïng laøn laø taûi troïng phaân boá doïc daàm vôùi ñoä lôùn: = 9.3 N/mm Taûi troïng ngöôøi boä haønh Taûi troïng ngöôøi boä haønh phaân boá ñeàu treân toaøn boä beà roäng 1500 mm cuûa leà boä haønh vaø keùo daøi ñeán heát chieàu daøi nhòp daàm. Ta chuyeån töø taûi troïng phaân boá treân dieän tích thaønh taûi troïng phaân boá theo phöông doïc caàu, baèng caùch nhaân giaù trò ñoä lôùn vôùi 1500 mm. Ñöôïc giaù trò ñoä lôùn phaân boá treân chieàu daøi. Sô ñoà xeáp taûi: Phaûn löïc goái do 2 xe taûi 3 truïc: Phaûn löïc taïi goái do xe tandem: Phaûn löïc taïi goái do xe taûi moûi: Phaûn löïc taïi goái do taûi troïng laøn gaây ra treân 2 nhòp : Phaûn löïc taïi goái do taûi troïng ngöôøi boä haønh gaây ra treân 2 nhòp : So saùnh caùc toå hôïp do hoaït taûi gaây ra: Toå hôïp 1: Toå hôïp 2: Tổ hợp 3: Choïn toå hôïp 1 ñeå tính toaùn do toå hôïp 1 coù phaûn löïc taïi goái lôùn nhaát vaø toå hôïp 3 vì coù theå taïo momen uoán vôùi truï lôùn nhaát Baûng toång hôïp phaûn löïc goái cuûa töøng thaønh phaàn hoaït taûi Truck Phaûi y1 0.7507 35000 26275 298208 y2 0.8754 145000 126933 y3 1.0000 145000 145000 Traùi y4 0.5884 35000 20594 137015 y5 0.4638 145000 67251 y6 0.3391 145000 49170 Lane Phaûi Ωlan (mm2) 17601 9.3 163689 327378 Traùi Ωlan (mm2) 17601 9.3 163689 People Phaûi ΩPL (mm2) 17601 4.5 79204 158408 Traùi ΩPL (mm2) 17601 4.5 79204 Tandem y3 1.0000 110000 110000 216172 y7 0.9652 110000 106172 Moûi y3 0.6145 35000 21508 273678 y8 0.7391 145000 107170 y9 1.0000 145000 145000 Xeáp hoaït taûi theo phöông ngang caàu ñeå xaùc ñònh noäi löïc lôùn nhaát. Sô ñoà xeáp 1 laøn chaát taûi Tính toaùn noäi löïc chöa nhaân heä soá taûi troïng : Goái 1: (1 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Goái 2: (1 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Goái 3 : (1 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Baûng toång hôïp phaûn löïc goái khi xeùt 1 laøn chaát taûi Goái 1 2 3 4 5 6 Ωlan (mm2) 266.31 1643.7 1082 0 0 0 ΩPL (mm2) 1418.5 196.4 0 0 0 0 ∑yi 0.212 1.0217 0.7663 0 0 0 Lane Phaûi 17437 107622 70845 0 0 0 Traùi 17437 107622 70845 0 0 0 PL Phaûi 89881 12445 0 0 0 0 Traùi 89881 12445 0 0 0 0 TR Phaûi 37932 182807 137110 0 0 0 Traùi 17428 83993 62997 0 0 0 Moûi 34812 167770 125832 0 0 0 Toång 260973 458730 307617 0 0 0 e 4600 2760 1840 -1840 -2760 -4600 Mxi 1.2E+09 1.266E+09 566015280 0 0 0 Mx 3032585880 Sô ñoà xeáp 2 laøn chaát taûi Goái 1: (2 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Goái 2: (2 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Goái 3 : (2 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Goái 4 : (2 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Goái 5 : (2 laøn chaát taûi) Ta coù Vaäy : Baûng toång hôïp phaûn löïc goái khi xeùt 2 laøn chaát taûi Goái 1 2 3 4 5 6 Ωlan (mm2) 266.31 1643.7 1840 1769.3 481 0 ΩPL (mm2) 1418.5 196.4 0 0 0 0 ∑yi 0.212 1.0217 1.3478 1.0218 0.3967 0 Lane Phaûi 14531 89685 100396 96538 26245 0 Traùi 14531 89685 100396 96538 26245 0 PL Phaûi 74901 10370 0 0 0 0 Traùi 74901 10370 0 0 0 0 TR Phaûi 31610 152340 200962 152354 59150 0 Traùi 14524 69994 92334 70001 25820 0 Moûi 29010 139808 184432 139822 51575 0 Toång 217478 382274 444679 373888 121056 0 e 4600 2760 1840 -1840 -2760 -4600 Mxi 1E+09 1.055E+09 818209360 -687953920 -334114560 0 Mx 1851615920 Xeùt sô boä ta thaáy tröôøng hôïp xeáp 1 laøn chaát taûi taïo ra momen uoán lôùn hôn neân ta duøng tröôøng hôïp naøy ñeå tính toaùn. Löïc haõm xe (BR): Löïc haõm ñöôïc laáy baèng 25% troïng löôïng cuûa caùc truïc xe taûi hay xe hai truïc thieát keá cho moãi laøn ñöôïc ñaët trong taát caû caùc laøn thieát keá ñöôïc chaát taûi theo quy trình vaø coi nhö ñi cuøng moät chieàu. Caùc löïc naøy ñöôïc coi nhö taùc duïng theo chieàu naèm ngang caùch phía treân maët ñöôøng 1800 mm theo caû hai chieàu doïc ñeå gaây ra hieäu öùng löïc lôùn nhaát. Taát caû caùc laøn thieát keá phaûi ñöôïc chaát taûi ñoàng thôøi ñoái vôùi caàu vaø coi nhö ñi cuøng moät chieàu trong töông lai. Phaûi aùp duïng heä soá laøn quy ñònh trong ñieàu 3.6.1.1.2. Löïc haõm do 2 laøn xe taùc duïng ñöôïc phaân boá ñeàu cho 6 goái. Khoaûng caùch töø maët caàu ñeán maët treân xaø muõ : 1389 mm Taïi moãi goái töïa löïc haõm taïo moät caëp löïc: Vaø moät moâmen: taïi goái Moâmen taïi maët caét ñænh beä: Taûi troïng gioù taùc duïng leân keát caáu : Taûi troïng gioù taùc duïng leân keát caáu thöôïng taàng () Dieän tích höùng gioù bxh ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: vaø Aùp löïc gioù ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Toác ñoä gioù giaû söû ñöôïc laáy trong vuøng 4 do ñoù toác ñoä gioù Trong ñoù: VB - Toác ñoä gioù giaät cô baûn trong 3 giaây vôùi chu kyø xuaát hieän 100 naêm thích hôïp vôùi vuøng tính gioù coù ñaët caàu ñang nghieân cöùu, nhö quy ñònh trong baûng 3.8.1.1- 1. S : heä soá ñieàu chænh ñoái vôùi khu ñaát chòu gioù vaø ñoä cao maët caàu theo quy ñònh trong baûng 3.8.1.1.2 Cd : Heä soá caûn ñöôïc quy ñònh trong A3.8.1.2.1.1, phuï thuoäc vaøo tæ soá b/d. b = 10500 Chieàu roäng toaøn boä cuûa caàu giöõa caùc beà maët lan can (mm) d = 1370 Chieàu cao keát caáu phaàn treân bao goàm caû lan can ñaëc, neáu coù (mm). Trong baøi, ta laáy heä soá caûn gioù Giaû söû maët höùng gioù vuoâng goùc phöông gioù, khi ñoù gioù ngang laø: Löïc gioù: Löïc gioù theo phöông doïc baèng 0 Taïi moãi goái töïa löïc gioù taïo moät löïc: Ngoaøi ra löïc gioù ñaët leäch taâm so vôùi maët treân xaø muõ laø: Neân taïo ra moâmen laøm xoaén maët caét ngang caàu taïi goái coù trò soá Thaønh phaàn moâmen naøy taïo caùc phaûn löïc höôùng leân cho 2 goái töïa 1, 2 3vaø höôùng xuoáng cho 2 goái töïa 4, 5, 6. Xaùc ñònh caùc phaûn löïc naøy thoâng qua vieäc giaû thieát maët caét ngang coù ñoä cöùng lôùn voâ cuøng döôùi taùc duïng moâmen xoaén . Khi ñoù phaûn löïc taïi goái thöù i ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Trong ñoù: laø khoaûng caùch hai tim daàm thöù i vôùi quy taéc ñaùnh soá ñoái xöùng Moâmen taïi maët caét ñænh beä: Taûi troïng gioù taùc duïng leân keát caáu haï taàng () Moâmen taïi goái: Moâmen taïi maët caét ñænh beä: Taûi troïng gioù taùc duïng leân xe (WL) Theo A3.8.1.3, khi xeùt toå hôïp taûi troïng cöôøng ñoä III, phaûi xeùt taûi troïng gioù taùc duïng vaøo caû keát caáu vaø xe coä. Taûi troïng ngang cuûa gioù leân xe coä baèng taûi phaân boá 1.5 N/mm, taùc duïng theo höôùng naèm ngang, ngang vôùi tim doïc keát caáu vaø ñaët ôû 1.8m treân maët ñöôøng. Chieàu daøi tham gia taûi troïng gioù taùc duïng leân xe ñöôïc laáy baèng chieàu daøi daàm taùc duïng leân truï Taïi moãi vò trí goái töïa daàm taùc duïng moät löïc: , Caùch maët treân xaø muõ: . Do ñoù toàn taïi moät trò soá moâmen: Thaønh phaàn moâmen naøy taïo caùc phaûn löïc höôùng leân cho 2 goái töïa 1, 2, 3 vaø höôùng xuoáng cho 2 goái töïa 4, 5, 6. Xaùc ñònh caùc phaûn löïc naøy thoâng qua vieäc giaû thieát maët caét ngang coù ñoä cöùng lôùn voâ cuøng döôùi taùc duïng moâmen xoaén . Khi ñoù phaûn löïc taïi goái thöù i ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Trong ñoù: laø khoaûng caùch hai tim daàm thöù i vôùi quy taéc ñaùnh soá ñoái xöùng. Moâmen taïi maët caét ñænh beä: Taûi troïng gioù doïc leân xe coä baèng taûi troïng phaân boá 0.75 N/mm taùc duïng naèm ngang, song song vôùi tim doïc keát caáu vaø ñaët ôû cao ñoä 1800 mm so vôùi maët ñöôøng. Laáy tröôøng hôïp xeáp xe heát toaøn boä maët caàu. Taïi xaø muõ löïc gioù theo phöông doïc taùc duïng leân moät goái: Moâmen taïi maët caét ñænh beä Taûi troïng nöôùc taùc duïng leân truï: Löïc ñaåy noåi B Theo nhö boá trí caáu taïo thì beä truï ñöôïc ñaët döôùi möïc nöôùc thaáp nhaát , do ñoù ta tính aùp löïc nöôùc ñaåy noåi taùc duïng leân phaàn truï ngaäp trong nöôùc vaø ta tính vôùi möïc nöôùc thoâng thuyeàn. Löïc ñaåy noåi cuûa nöôùc laø moät löïc ñaåy höôùng leân treân, ñöôïc laáy baèng toång cuûa caùc thaønh phaàn thaúng ñöùng cuûa aùp löïc tónh taùc duïng leân taát caû caùc boä phaän naèm döôùi möïc nöôùc thieát keá. Aùp löïc tónh ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : Trong ñoù: V0 : Theå tích phaàn ngaäp nöôùc. : Troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc. Aùp löïc nöôùc tónh taïi maët caét ñænh beä: Trong ñoù: h5 = MNTT-Cao ñoä ñænh beä= 5500- 3455 = 2045 mm (Theå tích phaàn truï ñöôïc tính töø möïc nöôùc tính toaùn ñeán ñænh beä) AÙp löïc doøng chaûy p : (A3.7.3.1) AÙp Löïc doøng chaûy theo phöông doïc: Trong ñoù : p : aùp löïc doøng chaûy (MPa) CD: Heä soá caûn cuûa truï theo phöông doïc . Vôùi truï ñaàu troøn CD = 0.7 V : Vaän toác nöôùc thieát keá , V = 0.8 m/s = 0.00023 N/mm2 Dieän tích chaén cuûa truï (tính ñeán ñænh beä) Vaäy aùp löïc doøng chaûy theo phöông doïc : Ñieåm ñaët cuûa löïc : Moâmen taïi maët caét ñænh beä: Dieän tích chaén cuûa truï (tính ñeán maët caét ñaùy beä) Vaäy aùp löïc doøng chaûy theo phöông doïc : Ñieåm ñaët cuûa löïc : Moâmen taïi maët caét ñænh beä: AÙp Löïc doøng chaûy theo phöông ngang: CL = 0 - heä soá caûn cuûa truï theo phöông ngang Tính va taøu (CV). Caàu ñöôïc thieát keá vôùi caáp ñöôøng soâng caáp V, neân theo ñieàu 3.14.2 ta coù : Taán troïng taûi cuûa taøu thieát keá : DWT Ñôn vò Taøu töï haønh : 100 Mg Taûi troïng va taøu ñoái vôùi taøu töï haønh: Vaän toác va taøu thieát keá : ( ñieàu 3.14.3.1) Vs - Vaän toác bình quaân naêm cuûa doøng chaûy lieàn keà boä phaän ñöôïc xem xeùt Vs = 0.8 m/s (laáy ôû phaàn soá lieäu thuyû vaên) Löïc va taøu vaøo truï : Cao ñoäï möïc nöôùc thoâng thuyeàn MNTT +5.500 m Cao ñoä ñænh beä : +3.455 m Cao ñoä ñaùy beä : +1.455 m Ñieåm ñaët cuûa löïc : Caùch maët caét ñænh beä : h5 = 2045 mm Ta coù 100% löïc va thieát keá trong phöông song song vôùi ñöôøng tim luoàng vaän taûi 50% cuûa löïc va thieát keá trong phöông thaúng goùc vôùi ñöôøng tim luoàng vaän taûi Moâmen taïi maét caét ñænh moùng : TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN XAØ MUÕ: Tónh taûi: Keát caáu phaàn treân: (tính cho goái bieân treân phaàn haãng cuûa xaø muõ) Thaønh phaàn Phaûn löïc (N) Toång phaûn löïc Moâmen My Goái traùi Rt Goái phaûi Rf Xaø muõ DC 624518 624518 1249036 0 DW 72829 72829 145658 0 Keát caáu phaàn döôùi: P = 612255 N Hoaït taûi: Taûi troïng Rt(N) Rp(N) RLL(N) 17428 37932 55360 17437 17437 34874 89881 89881 179762 Toå hôïp noäi löïc taïi caùc maët caét: Traïng thaùi giôùi haïn 1+IM TTGHCÑ I 1.25 1.25 1.5 1.75 1.05 TTGHCÑ III 1.25 1.25 1.5 1.35 1.05 TTGH MOÛI 1.15 0 0 0.75 1 TTGHSD 1.25 1 1 1 1 Maët caét A-A: Löïc caét: Moâ men: y: laø khoaûn caùch caùnh tay ñoøn cuûa xaø muõ (chieàu saâu ngaøm vôùi truï vaùt troøn R = 700 mm) Ta coù baûng toång hôïp sau: Traïng thaùi giôùi haïn V(N) y(mm) M(N.mm) TTGHCÑ I 3174781 1233 3914504973 TTGHCÑ III 3059941 1233 3772907253 TTGH MOÛI 201335 1233 248246055 TTGHSD 2280378 1233 2811706074 TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BEÄ TRUÏ: Ta seõ ñöa taát caû taûi troïng veà troïng taâm ñænh beä tru ï: Tónh taûi: Tónh taûi cuûa keát caáu: + Keát caáu phaàn treân (KCPT) : + Keát caáu phaàn döôùi(KCPD): Xaø muõ: Thaân truï: Ñaù keâ goái + goái keâ: Tónh taûi cuûa lôùp phuû: Baûng toång hôïp: Tónh taûi cuûa keát caáu V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) DC (KCPT) Nhòp traùi 3281696 0 0 0 0 Nhòp phaûi 3281696 0 0 0 0 DC (KCPD) Xaø muõ 612255 0 0 0 0 Thaân truï 1372598 0 0 0 0 Ñaù keâ goái 42600 0 0 0 0 Toång 8590845 0 0 0 0 Tónh taûi cuûa lôùp phuû V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) DW (KCPT) Nhòp traùi 436973 0 0 0 0 Nhòp phaûi 436973 0 0 0 0 Toång 873946 0 0 0 0 Hoaït taûi: Theo phöông doïc caàu: laø khoaûng caùch tim truï tôùi tim goái theo phöông doïc caàu m = 1 : heä soá laøn trong tröôøng hôïp xeáp xe treân caû 2 laøn treân caû 2 nhòp taïo löïc neùn lôùn nhaát n = 2 : số làn chất tải Taûi troïng Rt Rp V x Hx My (N) (N) (N) (mm) (N) (N.mm) 2 nhòp (TR) 137015 298208 1088058 400 0 64477200 1 nhòp (TR) 0 298208 745520 400 0 119283200 2 nhòp (Lane) 163689 163689 654756 400 0 0 1 nhòp (Lane) 0 163689 327378 400 65475600 2 nhòp (PL) 79204 79204 316816 400 0 0 1 nhòp (PL) 0 79204 158408 400 31681600 Giaù trò thieát keá 2059630 216440400 Theo phöông ngang caàu : Ta ñaët taûi sao cho leäch taâm nhieàu nhaát ñeå Mx lôùn nhaát Vôùi y: laø khoaûng caùch goái ñeán troïng taâm truï Taûi troïng V(N) y(mm) Mx(N.mm) Goái 1 260973 4600 1200475800 Goái 2 458730 2760 1266094800 Goái 3 307617 1840 566015280 Goái 4 0 -1840 0 Goái 5 0 -2760 0 Goái 6 0 -4600 0 Giaù trò thieát keá 1027320 3032585880 Hoaït taûi khaùc Lực haõm xe Taûi troïng V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) BR 0 162500 0 0 1688212500 Taûi troïng gioù Taûi troïng V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) KCPT 0 0 248223 381022305 0 KCPD 0 0 23829 89662500 0 Hoaït taûi 0 26400 52800 274507200 168854400 Aùp löïc doøng chaûy Taûi troïng V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) Löïc ñaåy noåi -166069 0 0 0 0 Aùp löïc doøng chaûy 0 0 659 673316 0 Taûi troïng va taøu Taûi troïng V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) Ps 0 0 3960000 8098200000 0 Toå hôïp taûi troïng taïi maët caét ñænh moùng: Teân taûi troïng Kyù hieäu V (N) Hx (N) Hy (N) Mx (N.mm) My (N.mm) Tónh taûi DC 8590845 0 0 0 0 Tónh taûi chaát theâm DW 873946 0 0 0 0 Hoaït taûi + xung kích LL+IM 2059630 0 0 3032585880 216440400 Löïc haõm xe BR 0 162500 0 0 1688212500 Taûi troïng gioù doïc leân hoaït taûi WS 0 26400 0 0 168854400 Taûi troïng gioù ngang leân keát caáu WL 0 0 272052 470684805 0 Taûi troïng gioù ngang leân hoaït taûi WL 0 0 52800 274507200 0 Löïc ñaåy noåi, aùp löïc nöôùc WA -166069 0 659 673316 0 Taûi troïng va taøu CV 0 0 3960000 8098200000 0 Teân taûi troïng Kyù hieäu CÑI CÑII CÑIII SD ÑB Tónh taûi DC 1.25 1.25 1.25 1 0.9 Tónh taûi chaát theâm DW 1.5 1.5 1.5 1 0.65 Hoaït taûi+ xung kích LL+IM 1.75 0 1.35 1 0.5 Löïc haõm xe BR 1.75 0 1.35 1 0.5 Taûi troïng gioù doïc leân HT WS 0 1.4 0.4 0.3 0 Taûi troïng gioù ngang leân KC WL 0 0 1 1 0 Taûi troïng gioù ngang leân HT WL 0 1.4 0.4 0.3 0 Löïc ñaåy noåi, aùp löïc nöôùc WA 0 1 1 1 1 Taûi troïng va taøu CV 0 0 0 0 1 Heä soá ñieàu chænh taûi troïng η 1.05 1.05 1.05 1 1.05 -Traïng thaùi giôùi haïn cöôøng ñoä I -Traïng thaùi giôùi haïn cöôøng ñoä II -Traïng thaùi giôùi haïn cöôøng ñoä III -Traïng thaùi giôùi haïn söû duïng (duøng ñeå kieåm tra nöùt): -Traïng thaùi giôùi haïn ñaëc bieät Baûng 6.1: baûng toång hôïp noäi löïc taùc duïng leân truï Toå hôïp taûi troïng N(N) Höôùng doïc Höôùng ngang Hx(N) My(N.mm) Hy(N) Mx(N.mm) TTGH CÑI 16436519 298594 3499799704 0 5572376555 TTGH CÑII 12477577 38808 248215968 78308 404232566 TTGH CÑIII 15397102 241432 2770764334 308523 4908909536 TTGH SD 11358352 170420 1955309220 288551 3586296161 TTGH ÑB 9621750 85313 999942773 4158692 10095924569 THIEÁT KEÁ COÁT THEÙP : Thieát keá coát theùp cho xaø muõ: Tieát dieän: h = 1400 mm, b = 1700 mm Kieåm tra theo TTGH CÑ: Duøng theùp CIII coù fy = 420 MPa ñeå thieát keá theùp chòu löïc Duøng theùp AII coù fy = 280 MPa ñeå thieát keá theùp ñai Theùp chòu moâmen aâm: Söùc khaùng danh ñònh: Chieàu cao vuøng neùn: Kieåm tra ñieàu kieän: Dieän tích coát theùp: Ta choïn boá trí thaønh 2 lôùp, moãi lôùp Kieåm tra ñieàu kieän coát theùp toái thieåu: Kieåm tra nöùt theo TTGH SD: Tieát dieän kieåm toaùn: tieát dieän coù = 1700 mm 1400 mm Beâ toâng coù moâñun ñaøn hoài: Coát theùp coù moâñun ñaøn hoài: Es = 200000 MPa Giaù trò momen taùc duïng: * Kieåm tra ñieàu kieän nöùt : Khoaûng caùch töø troïng taâm coát theùp ñeán meùp chòu neùn cuûa beâ toâng laø : Dieän tích coát theùp laø: Dieän tích phaàn beâtoâng boïc quanh theùp laø: Dieän tích trung bình phaàn beâtoâng boïc quanh 1 caây theùp: Tyû soá moâñun ñaøn hoài theùp treân moâñun ñaøn hoài beâtoâng: Khoaûng caùch töø truïc trung hoaø ñeán meùp chòu neùn cuûa beâtoâng laø: Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän: ÖÙng suaát cuûa theùp khi chòu moâmen laø: ÖÙng suaát cho pheùp trong coát theùp : Thoâng soá beà roäng veát nöùt :trong ñieàu kieän khaéc nghieät Laáy: Z = 23000 (N/mm) ÖÙng suaát cho pheùp trong coát theùp laø : Maët khaùc ta laïi coù : Laáy Theo ñieàu kieän khaû naêng chòu nöùt : * Vaäy thoaû ñieàu kieän choáng nöùt. Kieåm tra theo TTGH Moûi: Kieåm tra taïi vò trí ngaøm. Bieân ñoä giao ñoäng cuûa moâmen do taûi troïng gaây ra: ÔÛ traïng thaùi giôùi haïn söû duïng MLL : momen do hoaït taûi gaây ra (ôû traïng thaùi moûi khoâng xeùt ñeán taûi troïng thöôøng xuyeân). ÖÙng suaát trong coát theùp : Bieân ñoä giao ñoäng öùng suaát trong coát theùp: Bieân ñoä giao ñoäng öùng suaát trong coát theùp do taûi troïng moûi khoâng ñöôïc vöôït quaù bieân ñoä giao ñoäng öùng suaát trong coát theùp cho pheùp : => thoûa ñieàu kieän Kieåm tra chòu caét: Khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai ñöôïc xem laø nhoû nhaát khi goùc nghieâng cuûa veát nöùt vaø , do ñoù ñeå ñôn giaûn trong thieát keá löïc caét, böôùc theùp ñai seõ tính trong tröôøng hôïp naøy. Chieàu cao vuøng neùn a ñaõ ñöôïc xaùc ñònh trong baøi toaùn thieát keá theùp doïc Xaùc ñònh chieàu cao chòu caét höõu hieäu Khaû naêng chòu caét cuûa beâ toâng: Trong ñoù: heä soá chæ khaû naêng cuûa beâtoâng bò nöùt cheùo cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâtoâng beà roäng baûn buïng höõu hieäu laáy baèng beà roäng baûn buïng nhoû nhaát trong chieàu cao dv chieàu cao chòu caét höõu hieäu Yeâu caàu khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai: Duøng ñai coù ñöôøng kính vaø 4 nhaùnh, dieän tích theùp ñai Khoaûng caùch yeâu caàu cuûa theùp ñai theo tính toaùn: Choïn ñeå boá trí. Kieåm tra theo ñieàu kieän caáu taïo: Trong ñoù ta coù: Vaäy: Ta choïn böôùc coát ñai Thieát keá coát theùp cho thaân truï: Ta seõ ñöa taát caû taûi troïng veà troïng taâm ñænh beä truï. Tieát dieän truï choïn ñöôïc vaùt caïnh theo moät baùn kính baèng moät nöûa chieàu roäng thaân truï, khi tính toaùn quy ñoåi tieát dieän veà hình chöõ nhaät ñeå gaàn vôùi moâ hình tính toaùn theo lyù thuyeát. Caùch quy ñoåi ra moät hình chöõ nhaät coù chieàu roäng baèng chieàu roäng cuûa truï, chieàu daøi laáy giaù trò sao cho coù moâmen quaùn tính töông ñöông. Ta coù: dieän tích truï Ta quy ñoåi theo chieàu roäng truï: Tieát dieän quy ñoåi nhö hình veõ: Thieát keá coát theùp theo traïng thaùi gôùi haïn cöôøng ñoä I: Duøng theùp CIII coù fy = 420 MPa ñeå thieát keá theùp chòu löïc Duøng theùp AII coù fy = 280 MPa ñeå thieát keá theùp ñai Theo phöông doïc caàu: Kieåm tra ñoä maûnh cuûa coät. Dieän tích tieát dieän: Moâmen quaùn tính theo phöông y: Baùn kính quaùn tính: Ta xeùt tyû soá: Trong ñoù: K : laø heä soá phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän lieân keát 2 ñaàu coät () L : chieàu daøi thaân truï Thieát keá coät phaûi xeùt ñeán aûnh höôûng ñoä maûnh Moâmen kheách ñaïi do aûnh höôûng ñoä maûnh: Xaùc ñònh : Ñoái vôùi truï caàu ñöôïc xem laø daïng keát caáu khoâng giaèng theo phöông doïc, Xaùc ñònh löïc Euler theo coâng thöùc: Ñoä cöùng: , do moâmen theo phöông doïc do tónh taûi baèng 0. Thieát keá nhö baøi toaùn coät ngaén coù: , Chieàu cao coù hieäu cuûa tieát dieän: Chieàu cao vuøng neùn ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng : Cöôøng ñoä neùn theùp ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng : Do ñoù Söùc khaùng thieát keá ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng : do ñoù caáu kieän phaù hoaïi deûo, xaùc ñònh löôïng coát theùp thoâng qua phöông trình cuûa Whitney: Trong ñoù: Kieåm tra ñieàu kieän coát theùp toái thieåu: Vaäy ta seõ boá trí theùp theo caáu taïo vôùi Theo phöông ngang caàu: Kieåm tra ñoä maûnh cuûa coät: Dieän tích tieát dieän: Moâmen quaùn tính theo phöông y: Baùn kính quaùn tính: Trong ñoù: K : laø heä soá phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän lieân keát 2 ñaàu coät () L : chieàu daøi thaân truï Thieát keá coät khoâng xeùt ñeán aûnh höôûng ñoä maûnh Thieát keá nhö baøi toaùn coät ngaén coù : , Chieàu cao coù hieäu cuûa tieát dieän: Chieàu cao vuøng neùn ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng : Cöôøng ñoä neùn theùp ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng: Do ñoù: Söùc khaùng thieát keá ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng: do ñoù caáu kieän phaù hoaïi neùn, xaùc ñònh löôïng coát theùp thoâng qua phöông trình cuûa Whitney Trong ñoù Ta seõ boá trí theùp theo caáu taïo. Ta choïn a 150 Thieát keá coát theùp theo TTGH ÑB: Thieát keá coát ñai cho thaân truï theo phöông ngang caàu vì coù Khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai ñöôïc xem laø nhoû nhaát khi goùc nghieâng cuûa veát nöùt vaø , do ñoù ñeå ñôn giaûn trong thieát keá löïc caét, böôùc theùp ñai seõ tính trong tröôøng hôïp naøy. Theùp chòu moâmen , Söùc khaùng danh ñònh : Chieàu cao vuøng neùn: Kieåm tra ñieàu kieän Xaùc ñònh chieàu cao chòu caét höõu hieäu Khaû naêng chòu caét cuûa beâ toâng: Trong ñoù: heä soá chæ khaû naêng cuûa beâtoâng bò nöùt cheùo cöôøng ñoä chòu neùn cuûa beâtoâng beà roäng baûn buïng höõu hieäu laáy baèng beà roäng baûn buïng nhoû nhaát trong chieàu cao dv chieàu cao chòu caét höõu hieäu Yeâu caàu khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai: Vaäy ta boá trí coát ñai theo caáu taïo ñai 2 nhaùnh Ø16 a 200 Kieåm tra theo ñieàu kieän caáu taïo Trong ñoù ta coù Vaäy: Ta choïn böôùc coát ñai . THIEÁT KEÁ MOÙNG TRUÏ Soá lieäu ñòa chaát – thuûy vaên Ñòa chaát : Lôùp 1(lôùp beà maët) : Caùt mòn, maøu xaùm traéng, traïng thaùi keùm chaët. Beà daøy lôùp 4,5 m. Lôùp 2 : Seùt caùt haït mòn laãn buïi, maøu xaùm traéng xaùm naâu, traïng thaùi deûo cöùng ñeán nöûa cöùng. Beà daøy lôùp 8,7m; cao ñoä ñaùy lôùp -10,4m. Caùc chæ tieâu cô lyù chuû yeáu cuûa lôùp ñaát naøy nhö sau: + Ñoä aåm töï nhieân W : 21.8% + Dung troïng töï nhieân gw : 1.967 g/cm3 + Chæ soá deûo Ip : 14.1 + Ñoä seät B : 0.37 + Goùc ma saùt trong j : 19019’ + Löïc dính c : 0.169 kG/cm2 Nhaän xeùt : Ñaây laø lôùp chòu löïc trung bình, khoâng thích hôïp cho vieäc ñaët moùng cuûa keát caáu moá-truï caàu. Lôùp 3 : Caùt seùt laãn buïi, maøu xaùm ghi laãn xaùm traéng, traïng thaùi chaët vöøa. Beà daøy lôùp 11,3m; cao ñoä ñaùy lôùp -21,7 m. Caùc chæ tieâu cô lyù chuû yeáu cuûa lôùp ñaát naøy nhö sau: + Ñoä aåm töï nhieân W : 21.2% + Dung troïng töï nhieân gw : 1.966 g/cm3 + Goùc ma saùt trong j : 36019’ + Löïc dính c : 0.067 kG/cm2 Nhaän xeùt: Ñaây laø lôùp chòu löïc yeáu, khoâng thích hôïp cho vieäc ñaët moùng cuûa keát caáu moá-truï caàu. Lôùp 4 : Seùt laãn buïi,maøu xaùm tím loang naâu hoàng,traïng thaùi nöûa cöùng. Beà daøy lôùp 6,7m; cao ñoä ñaùy lôùp -28,4m. Caùc chæ tieâu cô lyù chuû yeáu cuûa lôùp ñaát naøy nhö sau: + Ñoä aåm töï nhieân W : 27.8% + Dung troïng töï nhieân gw : 1.924 g/cm3 + Chæ soá deûo Ip : 26.1 + Ñoä seät B : 0.05 + Goùc ma saùt trong j : 15043’ + Löïc dính c : 0.383 kG/cm2 Nhaän xeùt : Ñaây laø lôùp chòu löïc trung bình ñeán toát, tuy nhieân caàn phaûi xem xeùt kyõ khi ñaët moùng moá, truï caàu vaøo lôùp naøy do chieàu daøy lôùp khaù moûng. Lôùp 5 : Caùt mòn ñeán trung laãn buïi seùt, maøu naâu vaøng ñeán hoàng nhaït, traïng thaùi chaët vöøa ñeán chaët. Beà daøy lôùp 18,8 m. Caùc chæ tieâu cô lyù chuû yeáu cuûa lôùp naøy nhö sau: + Ñoä aåm töï nhieân W : 21,5% + Dung troïng töï nhieân gw : 1,961 g/cm3 + Goùc ma saùt trong j : 27039’ + Löïc dính c : 0,067 kG/cm2 Nhaän xeùt : Ñaây laø lôùp ñaát chòu löïc toát, thích hôïp cho vieäc ñaët moùng cuûa keát caáu moá – truï caàu. Keát luaän : Ñoái vôùi keát caáu moùng cuûa moá truï caàu söû duïng giaûi phaùp moùng coïc laø thích hôïp. Cao ñoä möïc nöôùc thieát keá: Möïc nöôùc thaáp nhaát : + 4.0 m Möïc nöôùc cao nhaát : + 7.3 m Möïc nöôùc thoâng thuyeàn : + 5.5 m Soá lieäu veà moùng thieát keá Vaät lieäu laøm moùng Coát theùp thöôøng - Moâ ñun ñaøn hoài: Es = 200000 Mpa. - Cöôøng ñoä keùo cuûa coát theùp coù gôø: fy = 420 MPa. Beâ toâng - Tyû troïng cuûa beâ toâng: = 25kN/m3 - Cöôøng ñoä neùn lyù thuyeát cuûa beâ toâng ôû 28 ngaøy: f'c = 35 MPa. - Moâ ñun ñaøn hoài: Phöông aùn moùng Choïn phöông aùn moùng laø moùng coïc ñaøi cao, duøng coïc khoan nhoài, ñöôøng kính coïc laø 1.0m, chieàu daøi coïc döï kieán 33 m, muõi coïc haï saâu vaøo taàng caùt haït mòn toái thieåu 6m, thi coâng theo phöông phaùp ñoå beâtoâng döôùi nöôùc coù dung dòch Bentonite ñeå giöõ oån ñònh thaønh vaùch. - Choïn coïc khoan nhoài coù ñöôøng kính D = 1.0 m. - Cao ñoä ñænh moùng: CÑIM = +3.455 m. - Cao ñoä ñaùy moùng: CÑAM = +1.455 m. - Cao ñoä maët ñaát töï nhieân : MÑTN = +3.162 m. - Chieàu daøi coïc döï kieán L = 33m (Tính töø ñaùy beä) - Chieàu daøi coïc ngaøm vaøo ñaøi: 0.2 m. - Chieàu daøi ñaäp boû beâ toâng ñaàu coïc: 1m. - Toång chieàu daøi coïc: 34.2 m. - Chieàu daøi cuûa coïc trong ñaát: 33 m (tính töø ñöôøng xoùi lôû giaû thieát = 1.5 m döôùi MÑTN) - Chieàu daøi töï do cuûa coïc: - Cöôøng ñoä beâtoâng thaân coïc: f’c = 35 MPa - Troïng löôïng rieâng cuûa beâtoâng: gc = 2500 kg/m3 - Modul ñaøn hoài cuûa beâtoâng: - Dieän tích maët caét ngang coïc: - Momen quaùn tính: - Chu vi maët caét ngang coïc: - Cöôøng ñoä cuûa theùp fy = 420 Mpa. - Modul ñaøn hoài cuûa theùp: Es = 200000 Mpa. Taûi troïng taùc duïng leân moùng Baûng toå hôïp taûi troïng taïi ñænh beä truï Toå hôïp taûi troïng N(N) Höôùng doïc Höôùng ngang Hx(N) My(N.mm) Hy(N) Mx(N.mm) TTGH CÑI 16436519 298594 3499799704 0 5572376555 TTGH CÑII 12477577 38808 248215968 78308 404232566 TTGH CÑIII 15397102 241432 2770764334 308523 4908909536 TTGH SD 11358352 170420 1955309220 288551 3586296161 TTGH ÑB 9621750 85313 999942773 4158692 10095924569 Taûi troïng nöôùc taùc duïng leân truï (tính ñeán ñaùy beä) Löïc ñaåy noåi B Theo nhö boá trí caáu taïo thì beä truï ñöôïc ñaët döôùi möïc nöôùc thaáp nhaát , do ñoù ta tính aùp löïc nöôùc ñaåy noåi taùc duïng leân phaàn truï ngaäp trong nöôùc vaø ta tính vôùi möïc nöôùc thoâng thuyeàn. Löïc ñaåy noåi cuûa nöôùc laø moät löïc ñaåy höôùng leân treân, ñöôïc laáy baèng toång cuûa caùc thaønh phaàn thaúng ñöùng cuûa aùp löïc tónh taùc duïng leân taát caû caùc boä phaän naèm döôùi möïc nöôùc thieát keá. Aùp löïc tónh ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : Trong ñoù: V0 : Theå tích phaàn ngaäp nöôùc. : Troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc. Aùp löïc nöôùc tónh taïi maët caét ñænh beä: Trong ñoù: H = 2000 mm AÙp löïc doøng chaûy p : (A3.7.3.1) AÙp Löïc doøng chaûy theo phöông doïc: Trong ñoù : p : aùp löïc doøng chaûy (MPa) CD: Heä soá caûn cuûa truï theo phöông doïc . Vôùi truï ñaàu troøn CD = 0.7 V : Vaän toác nöôùc thieát keá , V = 0.8 m/s = 0.00023 N/mm2 Dieän tích chaén cuûa beä truï Vaäy aùp löïc doøng chaûy theo phöông doïc : Ñieåm ñaët cuûa löïc : Moâmen taïi maët caét ñænh beä: AÙp Löïc doøng chaûy theo phöông ngang: CL = 0 - heä soá caûn cuûa truï theo phöông ngang Taûi troïng   V(N) Hx(N) Hy(N) Mx(N.mm) My(N.mm) Löïc ñaåy noåi - 0 0 0 0 Aùp löïc doøng chaûy 0 0 2760 2760000 0 Toå hôïp taûi troïng taïi ñaùy beä Chuyeån toå hôïp taûi troïng töø ñænh beä veà ñaùy beä truï : Löïc ngang doïc caàu : Löïc ngang phöông ngang caàu Löïc neùn thaúng ñöùng : Momen quay quanh truïc doïc caàu Momen quay quanh truïc ngang caàu Trong ñoù : Baûng toå hôïp taûi troïng tôùi maët caét ñaùy beä truï Toå hôïp taûi troïng N(N) Höôùng doïc Höôùng ngang Hx(N) My(N.mm) Hy(N) Mx(N.mm) TTGH CÑI 16436519 298594 4096987204 0 5572376555 TTGH CÑII 11256952 38808 325831968 81206 563746466 TTGH CÑIII 14176477 241432 3253627834 311421 5528852636 TTGH SD 10195852 170420 2296149220 291311 4166158161 TTGH ÑB 8401125 85313 1170567773 4161590 18416206469 Thieát keá moùng coïc Tính toaùn noäi löïc trong coïc khoan nhoài Maëc duø ñaøi naèm trong ñaát nhöng do aùp löïc ngang bò ñoäng sinh ra taïi thaønh beä coïc nhoû hôn ALN chuû ñoäng vaø löïc ngang neân ta tính toaùn ñaøi vaãn theo nguyeân lyù ñaøi cao vôùi chieàu daøi töï do L0 = 0 (m) , Ln = Lcoïc Thoâng soá caàn xaùc ñònh tính toaùn coïc Dieän tích moät coïc Momen quaùn tính Momen choáng uoán Ñoä cöùng khi neùn Ñoä cöùng khi uoán Heä soá tæ leä cuûa ñaát neàn trung bình m = 1245 (KN/m4) Heä soá tæ leä cuûa ñaát neàn ôû muõi coïc mh = 8000 (KN/m4) Tröôøng hôïp ñaët taûi ñeå noäi löïc phaùt sinh theo PDC lôùn nhaát Tính toaùn noäi löïc cuûa coïc chòu taûi troïng theo PDC Xaùc ñònh chieàu roäng tính toaùn cuûa coïc Trong ñoù : Heä soá kinh nghieäm xeùt tôùi aûnh höôûng MC ngang cuûa moùng ñoái vôùi söï choáng ñôõ cuûa ñaát Ñoái vôùi moùng coù MC ngang vuoâng k1 = 1.00 Heä soá keå ñeán söï laøm vieäc khaùc nhau giöõa baøi toaùn khoâng gian vaø baøi toaùn phaúng k2 = 1.00 Khi moùng chòu taûi troïng theo PDC Suy ra : k2 = 1.07 Heä soá keå ñaán söï laøm vieäc chung cuûa nhoùm coïc (k3) xaùc ñònh nhö sau 1 : Khi Lp ≥ 0,6.htt k3 Vôùi : Khoaûng caùch giöõa hai meùp trong cuûa 2 coïc ngoaøi cuøng theo phöông vuoâng goùc vôùi phöông löïc taùc duïng Lp = 7 (m) Vaø htt ñöôïc xaùc ñònh nhö sau Heä soá phuï thuoäc soá coïc trong moùng (k4) tính nhö sau n 1 2 3 ≥4 k4 1.00 0.60 0.50 0.45 - Vôùi soá coïc trong moùng n = 6 coïc , tìm ñöôïc : k4 = 0.45 Suy ra : k3 = 1.00 Beà roäng tính toaùn btt = 1.07 (m) Xaùc ñònh heä soá tính ñoåi α Xaùc ñònh caùc chuyeån vò ñôn vò taïi cao trình maët ñaát Trong ñoù : Vôùi Heä soá ñaát neàn ôû muõi coïc Id/I = 1 Caùc giaù trò haøm aûnh höôûng A1, A2, A3, A4, …, D1, D2, D3, D4 ñöôïc tra töø h' = α Vôùi Laáy : h' = 4.000 (m) Tra ñoù tra ñöôïc A1 -5.8533 C1 -0.9268 A2 -6.5331 C2 -10.6084 A3 -1.6143 C3 -17.9186 A4 9.2437 C4 -15.6105 B1 -5.941 D1 4.5477 B2 -12.1579 D2 -3.7665 B3 -11.7306 D3 -15.0755 B4 -0.3578 D4 -23.1403 Caùc chuyeån vò ñôn vò taïi cao trình maët ñaát Xaùc ñònh caùc chuyeån vò ñôn vò taïi ñænh coïc Vôùi : kd = D/5= 0.2 (m) Caùc chuyeån vò ñôn vò taïi ñænh coïc Xaùc ñònh caùc phaûn löïc ñôn vò taïi ñænh coïc Theá caùc giaù trò tìm treân ta tìm ñöôïc caùc phaûn löïc ñôn vò taïi ñænh coïc Xaùc ñònh caùc phaûn löïc ñôn vò taïi caùc lieân keát cuûa heä cô baûn Ñaët : + Boá trí coïc cho moùng Soá nhoùm coïc boá trí theo PDC Nnh = 2 Nhoùm Soá coïc KC Goùc xieân Sin(α ) Cos(α ) Sin2(α ) Cos2(α ) coïc cuûa nhoùm x (m) α (°) 1 3 2 0 0 1 0 1 2 3 2 0 0 1 0 1 Xaùc ñònh caùc phaûn löïc ñôn vò taïi caùc lieân keát cuûa heä cô baûn Xaùc ñònh caùc chuyeån vò v, u, w cho ñaøi Taûi troïng taùc duïng taïi ñænh beä theo PDC goàm Tröôøng hôïp tính toaùn Xe ñaët treân caàu Tính toaùn cho toå hôïp TTGHCÑ I Caùc chuyeån vò v, u, w laø nghieäm heä 3 PT sau Giaûi heä 3 PT treân ta ñöôïc Xaùc ñònh noäi löïc taïi ñænh caùc coïc Coâng thöùc xaùc ñònh Ni = ρPP.[ u.sin(αi) + (v+xi.w) ] Qi = ρHH.[ u.cos(αi) - (v+xi.w).sin(αi) ] - ρHM.w Mi = - ρHM.[ u.cos(αi) - (v+xi.w).sin(αi) ]+ρMM.w Baûng thoáng keâ caùc noäi löïc taïi ñænh coïc cho moät coïc ñieån hình trong nhoùm Nhoùm Ni Qi Mi coïc (KN) (KN) (KNm) 1 2631.779 49.77 -367.38 2 2739.417 49.77 -367.38 Kieåm tra sai soá tính toaùn + Kieåm tra löïc thaúng ñöùng 10632,389 (KN) ΔN = 0.02 % + Kieåm tra löïc ngang 1204,86 (KN) ΔQ = 0.00 % + Kieåm tra momen -2649,85 (KNm) ΔM = 0.84 % Veõ bieåu ñoà noäi löïc cho coïc ñeå xaùc ñònh noäi löïc lôùn nhaát trong coïc Teân coïc cuûa nhoùm caàn veõ bieåu ñoà Nhoùm coïc 1 Löïc ngang taïi ñænh coïc Momen taïi ñænh coïc (KNm) Löïc ngang cuûa coïc taïi maët ñaát Momen cuûa coïc taïi maët ñaát Xaùc ñònh chuyeån vò ngang vaø chuyeån vò xoay cuûa coïc taïi maët ñaát (m) (rad) Khi ñoù chuyeån vò, goùc xoay, momen vaø löïc caét cuûa coïc taïi li ñoä z ñöôïc xaùc ñònh nhö sau Baûng giaù trò ñeå veõ bieåu ñoà noäi löïc cho coïc Bieåu ñoà moâ men vaø baûng giaù trò tính moâ men h (m) h’ A3 B3 C3 D3 Mz (kN,m) 0 0 0 0 1 0 -367.38 0.82186 0.2 -0.001 0 1 0.2 -326.39 1.64371 0.4 -0.011 -0.002 1 0.4 -285.14 2.46557 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.6 -243.89 3.28742 0.8 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -203.42 4.10928 1 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -164.64 4.93114 1.2 -0.287 -0.173 0.938 1.183 -128.83 5.75299 1.4 -0.455 -0.319 0.866 1.358 -95.834 6.57485 1.6 -0.676 -0.543 0.739 1.507 -67.127 7.39671 1.8 -0.956 -0.867 0.53 1.612 -42.743 8.21856 2 -1.295 -1.314 0.207 1.646 -23.614 9.04042 2.2 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 -8.4828 9.86227 2.4 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 2.46889 10.6841 2.6 -2.621 -3.6 -1.877 0.917 8.92725 11.506 2.8 -3.103 -4.717 -3.108 0.197 12.5347 12.3278 3 -3.541 -6 -4.688 -0.891 13.1318 14.3825 3.5 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 7.06137 16.4371 4 -1.614 -11.731 -17.919 -15.076 1.35306 Bieåu ñoà löïc caét vaø baûng giaù trò löïc caét h (m) h’ A4 B4 C4 D4 Qz (kN) 0 0 0 0 0 1 49.7667 0.82186 0.2 -0.02 -0.003 0 1 50.0097 1.64371 0.4 -0.08 -0.021 -0.003 1 50.3247 2.46557 0.6 -0.18 -0.072 -0.016 0.997 49.8236 3.28742 0.8 -0.32 -0.171 -0.051 0.989 48.3424 4.10928 1 -0.499 -0.333 -0.125 0.967 45.7923 4.93114 1.2 -0.716 -0.575 -0.259 0.917 42.0418 5.75299 1.4 -0.967 -0.91 -0.479 0.821 37.4398 6.57485 1.6 -1.248 -1.35 -0.815 0.652 32.3209 7.39671 1.8 -1.547 -1.906 -1.299 0.374 26.6381 8.21856 2 -1.848 -2.578 -1.966 -0.057 20.9544 9.04042 2.2 -2.125 -3.36 -2.849 -0.692 15.5254 9.86227 2.4 -2.339 -4.228 -3.973 -1.592 10.4523 10.6841 2.6 -2.437 -5.14 -5.355 -2.821 6.00737 11.506 2.8 -2.346 -6.023 -6.99 -4.449 2.07714 12.3278 3 -1.969 -6.765 -8.84 -6.52 -0.7162 14.3825 3.5 1.074 -6.789 -13.692 -13.826 -3.9303 16.4371 4 9.244 -0.358 -15.611 -23.14 -0.5249 Tính toaùn noäi löïc cuûa coïc chòu taûi troïng theo PNC Do khi xet vôùi toå hôïp TTGHCÑ I thì taûi troïng taùc duïng xuoáng ñaùy beä laø nhoû nhaát neân ta tính toaùn vôùi caùc TTGH khaùc. Giaù trò noäi löïc lôùn nhaát trong TH ñaët taûi ñeå noäi löïc theo PDC max Chieàu daøi coïc tham gia chòu uoán Lu = 10 (m) Tröôøng hôïp ñaët taûi ñeå noäi löïc phaùt sinh theo PNC lôùn nhaát Thieát keá coát theùp doïc cho coïc Vieäc thieát keá naøy ñöôïc tính vôùi coïc chòu momen vaø löïc doïc max, trong ñoù momen ñöôïc laáy caên cöù vaøo bieåu ñoà noäi löïc Taïi vò trí momen coïc ñaït giaù trò max ñeán maët ñaát laø Lu ( chieàu daøi chòu uoán ), neân chieàu daøi coïc laøm vieäc : L = L0 +Lu Xem coïc laøm vieäc nhö coät coù chieàu cao H chòu neùn leäch taâm vôùi M, N vöøa môùi tìm ñöôïc. Trong tröôøng hôïp naøy giaù trí N, M max laø Vaø : Lu = 10 Giaù trò thieát keá Nu = N + 1,25.γc.Ac.(Lu + L0) = 3323,3 (KN) Kieåm tra ñoä maõnh cuûa coïc Ñeå ñôn giaûn trong vieäc tính toaùn ta quy ñoåi tieát dieän coïc veà tieát dieän hình vuoâng coù caïnh laø : b = 0,886.D = 1,063 (mm) Baùn kính quaùn tính cuûa coïc r = 0,25.D =250 (mm) Chieàu cao laøm vieäc cuûa coïc L = L0+Lu = 10 (m) Kieåm tra ñoä maõnh cuûa thaân moá theo PNC thoâng qua = =84> 22 : Thieát keá coät caàn xeùt ñeán ñoä maõnh. ( Vôùi coïc ñöôïc xem laø 1 ñaàu ngaøm coá ñònh, moät ñaàu ngaøm tröôït neân K = 1 ) * Thieát keá coät phaûi xeùt ñeán ñoä maõnh. Moâmen khueách ñaïi do aûnh höôûng cuûa ñoä maõnh Mc = δb.M2b + δs.M2s Vôùi Ñoái vôùi moá caàu ñöôïc xem laø keát caáu khoâng giaèng neân Cm = 1 Xaùc ñònh löïc Euler Trong ñoù ñoä cöùng Vôùi βd = MxDC+DW /Mxmax = 0,132 Ec = 29440 (MPa) Ix = 0,049087 (m4) Suy ra : E.I = 549,05 (KN.m2) Löïc Euler Pe = 1563,76 (KN) Pe = 1563,76 (KN) Vôùi giaù trò Φ Φ = 0.75 Khi ñoù δb = 10,719 ( Pu = Nz ) Trong thieát keá moá caàu , do Cm ≈ 1 neân δb = δs vaø Mc = δb.M2b + δs.M2s Mc = δb.Mu Suy ra ñöôïc Mc = 3681 (KNm) Laáy 2 giaù trò Pu vaø Mc vöøa tìm ñöôïc ñeå ñi thieát keá truï Pu = 1039 (KN) Mu = 3681 (KNm) Choïn as boá trí coát theùp as = 70 (mm) KC töø TTCT ñeán thôù chòu neùn ds = b - as ds = 816 (mm) Chieàu cao vuøng neùn ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng ab = 0,6.β1.ds Vôùi heä soá quy ñoåi vuøng neùn 0.85 : Neáu f'c ≤ 28 (MPa) β1 = 0.65 : Neáu f'c ≥ 56 (MPa) 0.85 - 0.05( f'c - 28 Mpa )/7 Mpa β1 = 0.836 Suy ra : ab = 409,306 (mm) Söùc khaùng thieát keá ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng Pb = Φ.Pn Pb = Φ.(0,85.f'c.ab.b) Pb = 6935581,07 (N) Pb = 6935,581 (KN) > Pu =1039 (KN) Vôùi giaù trò Φ Φ = 0.75 Do ñoù caáu kieän phaù hoaïi deûo Giaû söû : f's = fy Chieàu cao vuøng neùn a = = = 61,3 (mm) Cöôøng ñoä theùp neùn ôû traïng thaùi phaù hoaïi caân baèng f's = ( Vôùi d's = as ) f's = 514 (MPa) > fy = 420 (MPa) Do ñoù caáu kieän phaù hoaïi deûo vaø f's ≥ fy , ta xaùc ñònh coát theùp thoâng qua CT sau As = A's = A's = -0,48 (mm2) ( Boá trí coát theùp theo caáu taïo ) Haøm löôïng coát theùp toái thieåu As(min) = 0,5.b.ds.0,01 As(min) = 3614,88 (mm2) Haøm löôïng theùp toái ña As(max) = 0,5.b.ds.0,08 As(max) = 29919,4 (mm2) Choïn coát theùp boá trí 20 Þ 25 As = 5890,5 (mm2) Kieåm tra haøm löôïng coát theùp : Thoûa ÑK Thieát keá coát theùp ñai cho coïc Khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai ñöôïc xem laø nhoû nhaát khi : Goùc nghieâng cuûa veát nöùt θ = 45 (0) Vaø heä soá β = 2 Do ñoù ñeå ñôn giaûn trong thieát keá ta seõ tính coát ñai trong tröôøng hôïp naøy Giaù trò löïc caét caàn tính toaùn Qmax = 100,41 (KN) ( Ñöôïc laáy baèng giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc caét trong coïc töø vò trí ngaøm tính leân ) Xaùc ñònh caùnh tay ñoøn dv laø giaù lôùn nhaát cuûa 3 giaù trò (ds -0,5.a ;0,72.b ;0,9.ds ) Ñeå ñôn giaûn trong tính toaùn ta coù theå laáy dv baèng max cuûa 2 giaù trò sau : 0,72.b = 720 (mm) 0,9.ds = 734,4 (mm) Suy ra : dv = 734,4 (mm) Khaû naêng chòu caét cuûa BT Vc = Vc = 247292,7518 (N) Khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai Vs = Vn - Vc Vs = Vu/Φ - Vc Vôùi : Vu = Qmax Vu = 100405,7 (N) Φ = 0.9 Suy ra : Vs = -135731 (N) ( Boá trí coát ñai theo caáu taïo ) Boá trí theùp ñai Φ 14 Soá nhaùnh ñai nd = 2 Dieän tích theùp ñai Av = nd.π.Φ2/4 Av = 307.9 (mm2) Khoaûng caùch coát ñai yeâu caàu theo tính toaùn s = s = 600 (mm) Kieåm tra coát ñai theo caáu taïo s ≤ : Neáu : Neáu Vôi 0,0099 < 0.1 321 mm 0.8*dv = 587,5 mm sct = 600 mm Khoaûng caùch coát ñai toái thieåu boá trí cho truï 268 mm Choïn s = 200 mm Kieåm tra Thoûa ÑK Thieát keá coát theùp cho beä coïc Theo PDC Toång momen taùc duïng taïi ngaøm do phaûn löïc taïi ñaàu coïc Mx = ∑Mxi - Hm/2.∑Qyi + ey.∑Nzi - q.L2/2 Vôùi ∑Mxi = nx.Mxi = -8489,06 (KNm) ∑Qyi = nx.Qyi = 2630,13 (KN) ∑Nzi = nx.Nzi = 32879,62 (KN) KC töø meùp moá ñeán tim coïc bieân ey = 1.25 m (PDC) Löïc phaân boá do TLBT beä moùng q = Lm.Hm.γc =1500 (KN/m) Suy ra : L = Bm - Btm - Bc2= 2.50 (m) Toång momen taïi ngaøm Mx = 31855,33 (KNm) Söùc khaùng danh ñònh Mn = Mu/Φ Vôùi Φ = 0.9 Suy ra : Mn = 35394,78 (KNm) Choïn giaù trò as boá trí CT as = 200 (mm) KC töø TTCT ñeán thôù chòu neùn ds = Hm - as = 1800 (mm) Chieàu cao vuøng neùn a = a = 32,42 (mm) Kieåm tra ñieàu kieän amax = 0.75.ab amax = Suy ra : amax = 663,66 (mm) > a : Thoûa ÑK Vôùi heä soá quy ñoåi vuøng neùn 0.85 : Neáu f'c ≤ 28 (MPa) β1 = 0.65 : Neáu f'c ≥ 56 (MPa) 0.85 - 0.05( f'c - 28 Mpa )/7 Mpa β1 = 0.836 Dieän tích coát theùp As = As = 47244 ( mm2 ) Choïn coát theùp boá trí 190 Þ 25 As = 93266 ( mm2 ) : Thoûa ÑK Kieåm tra giôùi haïn coát theùp Giôùi haïn toái ña c/de = a/(β1.ds) c/de = 0.022 < 0.42 : Thoûa ÑK Giôùi haïn toái thieåu ρ = As/(Lm.ds) ρ = 0.00216 ρ < 0.03.f'c/fy = 0.00214 ( Khoâng ) Dieän tích coát theùp toái thieåu As(min) = (0.03.f'c/fy).Lm.ds As(min) = 92571 ( mm2 ) Giôùi haïn toái thieåu ρ = As/(Lm.ds) ρ = 0.002886 ρ > 0.03.f'c/fy = 0.00214 : Thoûa ÑK Theo PNC Khoâng caàn tính toaùn do coïc naèm trong phaïm vi cuûa thaân truï khoâng gaây noäi löïc cho beä. Thieát keá coát ñai cho beä coïc Tröôøng hôïp ñaët taûi ñeå noäi löïc phaùt sinh theo PDC lôùn nhaát Theo PDC Khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai ñöôïc xem laø nhoû nhaát khi : Goùc nghieâng cuûa veát nöùt θ = 45 (0) Vaø heä soá β = 2 Do ñoù ñeå ñôn giaûn trong thieát keá ta seõ tính coát ñai trong tröôøng hôïp naøy Giaù trò löïc caét caàn tính toaùn Qmax = ∑Nzi ( Cho haøng coïc bieân theo PNC) = 32879,62 (KN) ( Ñöôïc laáy baèng giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc caét trong coïc töø vò trí ngaøm tính leân ) Xaùc ñònh caùnh tay ñoøn dv laø giaù lôùn nhaát cuûa 3 giaù trò (ds -0,5.a ; 0,72.b ; 0,9.ds ) ds - 0,5.a = 1783,79 (mm) 0,72.Hm = 1440.00 (mm) 0,9.ds = 1620.00 (mm) Suy ra : dv = 1783,79 (mm) Khaû naêng chòu caét cuûa BT Vc = Vc = 38924532 (N) Khaû naêng chòu caét cuûa theùp ñai Vs = Vn - Vc Vs = Vu/Φ - Vc Vôùi : Vu = Qmax Vu = 32879624 (N) Φ = 0.9 Suy ra : Vs = -2391617 (N) ( Boá trí coát ñai theo caáu taïo ) Boá trí theùp ñai Φ 16 Soá nhaùnh ñai nd = 29 Dieän tích theùp ñai Av = nd.π.Φ2/4 Av = 5830.8 (mm2) Khoaûng caùch coát ñai yeâu caàu theo tính toaùn s = s = - (mm) Kieåm tra coát ñai theo caáu taïo s ≤ : Neáu : Neáu Vôùi 0.026 < 0.1 224 mm 0.8*dv = 1427 mm sct = 600 mm Khoaûng caùch coát ñai toái thieåu boá trí cho beä 224 mm Choïn s = 200 mm Kieåm tra Thoûa ÑK Kieåm tra ñieàu kieän nöùt cho coïc vaø beä Kieåm tra ñieàu kieän nöùt cho coïc [ 5.7.3.4 22 TCN 272-05 ] TS nöùt phuï thuoäc vaøo ÑKMT Z = 30000 ( N/mm ) K/C töø meùp chòu keùo ñeán lôùp CT ngoaøi cuøng dc = Min( as , 50 ) dc = 50 ( mm ) Dieän tích phaàn BT bao quanh 1 thanh coát theùp A = 2.as.b/ns A = 12404,00 ( mm2 ) Khaû naêng nöùt fsa = Z/(dc.A)1/3 fsa = 351,79 ( MPa ) fsa > 0.6fy = 252 ( MPa ) : Thoûa ÑK Kieåm tra ñieàu kieän nöùt cho beä [ 5.7.3.4 22 TCN 272-05 ] Theo PDC TS nöùt phuï thuoäc vaøo ÑKMT Z = 30000 ( N/mm ) K/C töø meùp chòu keùo ñeán lôùp CT ngoaøi cuøng dc = Min( as , 50 ) dc = 50 ( mm ) Dieän tích phaàn BT bao quanh 1 thanh coát theùp A = 2.as.Lm/ns A = 331033,05 ( mm2 ) Khaû naêng nöùt fsa = Z/(dc.A)1/3 fsa = 253,61 ( MPa ) fsa > 0.6fy = 252 (MPa) : Thoûa ÑK 4.6. TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN XAØ MUÕ: 212 4.6.1. Tónh taûi: 212 4.6.2. Hoaït taûi: 213 4.6.3. Toå hôïp noäi löïc taïi caùc maët caét: 213 4.7. TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN BEÄ TRUÏ: 214 4.7.1. Tónh taûi: 214 4.7.2. Hoaït taûi: 215 4.7.2.1. Theo phöông doïc caàu: 215 4.7.2.2. Theo phöông ngang caàu : 216 4.7.2.3. Hoaït taûi khaùc 216 4.7.2.4. Toå hôïp taûi troïng taïi maët caét ñænh moùng: 217 4.8. THIEÁT KEÁ COÁT THEÙP : 219 4.8.1. Thieát keá coát theùp cho xaø muõ: 219 4.8.1.1. Kieåm tra theo TTGH CÑ: 219 4.8.1.2. Kieåm tra nöùt theo TTGH SD: 220 4.8.1.3. Kieåm tra theo TTGH Moûi: 222 4.8.1.4. Kieåm tra chòu caét: 223 4.8.2. Thieát keá coát theùp cho thaân truï: 224 4.8.2.1. Thieát keá coát theùp theo traïng thaùi gôùi haïn cöôøng ñoä I: 225 4.8.2.2. Thieát keá coát theùp theo TTGH ÑB: 229 4.9. THIEÁT KEÁ MOÙNG TRUÏ 231 4.9.1. Soá lieäu ñòa chaát – thuûy vaên 231 4.9.2. Soá lieäu veà moùng thieát keá 233 4.9.2.1. Vaät lieäu laøm moùng 233 4.9.2.2. Phöông aùn moùng 233 4.9.3. Taûi troïng taùc duïng leân moùng 234 4.9.3.1. Baûng toå hôïp taûi troïng taïi ñænh beä truï 234 4.9.3.2. Taûi troïng nöôùc taùc duïng leân truï (tính ñeán ñaùy beä) 234 4.9.3.3. Toå hôïp taûi troïng taïi ñaùy beä 236 4.9.4. Thieát keá moùng coïc 237 4.9.3.4. Tính toaùn noäi löïc trong coïc khoan nhoài 237 4.9.4.2. Tröôøng hôïp ñaët taûi ñeå noäi löïc phaùt sinh theo PDC lôùn nhaát 237 4.9.4.3. Tröôøng hôïp ñaët taûi ñeå noäi löïc phaùt sinh theo PNC lôùn nhaát 244 4.9.4.4. Thieát keá coát theùp doïc cho coïc 244 4.9.4.5. Thieát keá coát theùp ñai cho coïc 246 4.9.4.6. Thieát keá coát theùp cho beä coïc 248 4.9.4.7. Thieát keá coát ñai cho beä coïc 249 4.9.4.8. Kieåm tra ñieàu kieän nöùt cho coïc vaø beä 251