Tổng quan tính lan can - Lề bộ hành

Chương VI TÍNH LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 1.Tính thanh lan can Chọn thanh lan can thép có tiết diện tròn. Tay vịn có Ỉ ngoài 100 mm, Ỉ trong 90 mm. Chiều dài tính toán l=2,0m 1.1. Tải trọng - Tĩnh tải tính toán trọng lượng bản thân. qt = 1,1.Kg/m - Hoạt tải tính toán. Ph = nh.Ptc Trong đó: nh = 1,4: hệ số hoạt tải. Ptc = 130 kg :hoạt tải tập trung tiêu chuẩn Þ Ph = 1,4.130 =182 kg 1.2. Nội lực Để thanh lan can làm việc nguy hiểm nhất do đó hoạt tải tập trung được đặt tại giữa nhịp P=130kg, hoặc tải trọng phân bố đều q=75kg/m. Mômen tại giữa nhịp Thực tế 2 đầu thanh là ngàm M0,5 = 0,5.M0 Trong đó: M0,5 = 0,5.94,05 = 47,025kgm Mgối = -0,7.M0 = 0,7.94,05 = 65,835 kgcm -Lực cắt tại gối: Qgối = 0,5.(qt.l+Ph) = 0,5.(6,1.2+182) = 97,1kg 1.3. Kiểm tra Điều kiện cường độ ≤R. g Trong đó: + M : Moment uốn. + Wx: Moment kháng uốn. + R=2.300Kg/cm2 : Cường độ của thép làm lan can. + g=0,95 : Hệ số đều kiện làm việc. Với : h =d/D = 40/50=0,8 => cm3 <R.g =2300.0,95 = 2185Kg/cm2 Þ Đạt yêu cầu. Vậy thanh lan can bằng thép ống F40 thỏa mãn điều kiện chịu lực. 2. Tính trụ lan can - Chọn kích thước tiết diện: Thép hình hàn chữ I. + h = 100mm, d=5mm, b=50mm, t = 5mm tại đầu trụ lan can. + h = 150mm, d=5mm, b = 75mm, t = 5mm tại chân trụ lan can. 2.1. Sơ đồ tính Cột lan can là 1 thanh consol chịu lực nén và uốn Tính toán kiểm tra với tiết diện chữ I có h = 100mm, d = 5mm, b = 50mm, t= 5mm cho toàn trụ. 2.2. Tải trọng tác dụng Tính toán tiết diện trụ lan can: - Tải trọng tác dụng: + Tĩnh tải: Do trọng lượng bản thân trụ lan can và hai thanh lan can. g1 =2.5,54.2,0 =22,20Kg. g2 == 2,82Kg g3 = =2,36Kg Vậy tổng tĩnh tải: g = g1 + g2 + g3 = 22,2 + 2,82 + 2,36 = 27,38Kg. + Hoạt tải: hoạt tải tác dụng bao gồm hoạt tải thẳng đứng P=130Kg, hoạt tải tác dụng vào thanh lan can mỗi bên P=65Kg và hoạt tải nằm ngang P=130Kg. -Tải tác dụng Nng = 130kg = 0,13T -Tác dụng thẳng đứng Nhđ = 130kg = 0,13T - Tác dụng nằm ngang Nnn = 130kg = 0,13T - Nội lực: + Lực nén dọc trục: N=ng .g + nh .P = 1,1.27,38 + 1,4.2.130 = 394,12Kg. + Moment tại tiết diện ngàm: M = 1,4.130.0,45 = 81,90 Kg.m + Ứng suất tại tiết diện ngàm: s =± Moment quán tính của tiết diện: Jx = = cm4 + Moment kháng uốn của tiết diện: cm3 + Diện tích tiết diện tính toán: F = d.h + 2.b.t = 0,5.10 + 2.5,0.0,5 = 10cm2 =>d = =211,43Kg/cm2 Do d = 211,43Kg/cm2 < R.g = 2300.0,95 =2185Kg/cm2 nên tiết diện đã cho thoả mãn khả năng chịu lực. - Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn tại chân trụ lan can ( Xét đường hàn góc chịu moment và lực cắt) Với tiết diện tính toán h=150mm, d=5mm, b = 75mm, t=5mm tại chân trụ lan can. + Tác dụng theo vật liệu đường hàn ( tiết diện 1) + Tác dụng theo vật liệu của thép cơ bản biên nóng chảy ( tiết diện 2) Trong đó: + : Moment kháng uốn của tiết diện 1. + : Moment kháng uốn của tiết diện 2. Chọn hh = 8mm, ta có: M=130.0,45 =58,50Kg.m = 596,30daN.cm Q = 130 Kg = 132,52 daN Agh = bh.hh.Slh =0,7 . 0,8 . 2 . 14 = 15,68cm2 Agt = bh.hh.Slh =1 . 0,8 . 2 . 14 = 22,4cm2 =>t1 =≤ Rgh = 1800daN/cm2 =>t2 =≤ Rgh = 1550daN/cm2 Vậy tiết diện đủ khả năng chịu lực. - Kiểm tra liên kết bulông tại chân trụ lan can: Dưới tác dụng của tải trọng thì trụ lan can bị nén & uốn. + Lực tác dụng lên một bulông: * Do lực P=132,52daN (gây cắt cho bulông) NN = * Do moment M=5963,3 daN.cm (gây kéo cho bulông) NM = + Khả năng chịu lực của một bulông: chọn bulông d = 18mm có F=2,54cm2 , Fthbl = 1,92cm2, thép bản có d = 10mm. + Chịu cắt và ép mặt: [N]cbl = Rcbl.gbl . Fbl . nc = 1900.0,9.2,54.1 = 4343daN [N]embl = d.S.dmin.Rembl = 1,8.1,0.4000 = 7200daN. + Chịu kéo: [N]kbl = Rkbl.Fthbl = 2100.1,92 = 4032daN + Kiểm tra khả năng chịu lực của một bulông: * Theo điều kiện chịu cắt: NQ = 66,26daN <[N]cbl .g = 4343.1,1 =4778daN * Theo điều kiện chịu ép mặt: NQ <[N]embl .g = 7200.1,1 = 7920 daN * Theo điều kiện chịu kéo: NM = 259,27 daN <[N]kbl .g = 4032.1,1 = 4435daN Vậy liên kết bulông đủ điều kiện chịu lực. 3. Tính toán gờ chắn lan can Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, gờ chắn lan can chịu nén lệch tâm. - Tiết diện tính toán: - Tải trọng tác dụng: + Tĩnh tải: do trọng lượng của bản thân trụ lan can, thanh lan can và gờ chắn. + Hoạt tải: Bao gồm hoạt tải thẳng đứng và nằm ngang P =130Kg đặt tại trụ lan can. - Nội lực: + Lực nén dọc trục: N = ng.g + nh . P = 1,1 x346,13 – 1,4x2x130 = 744,74 Kg + Moment tại tiết diện ngàm: M = 1,4.(130 .0,5 + 58,5) = 17290Kg.cm + Độ lệch tâm lớn nhất khi không có hoạt tải thẳng đứng: + Độ lệch tâm ngẫu nhiên: Chọn eon = 2cm + Độ lệch tâm tổng cộng: e0 = e01 + eon = 45,41 + 2 = 47,41 cm + Độ lệch tâm giới hạn: eogh = 0,4.(1,25.h - a0.h0) = 0,4(1,25x20 – 0,62x18) = 5,54cm Do eo > eogh nên tính toán gờ chắn lan can như cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Tính toán cốt thép: Chọn a = a’ = 2cm => h0 = h-a = 20 -2 = 18cm Chiều cao vùng bêtông chịu nén: Ta có : 2.a’ =2x2 = 4cm >x = 0,14cm lấy x =2.a = 4cm. => e’ =|h.e0 –h/2+a’| = |1 x47,41 – 20/2 +2| = 39,41cm Do bố trí cốt thép đối xứng nên: Fa = Fa’ = Do diện tích cốt thép nhỏ nên ta bố trí theo cấu tạo, chọn cốt thép chịu lực là F10a200 ( có Fa = 3,93cm2 > 0,8cm2), cốt đai F6a200. 4. Tính toán lề bộ hành - Tải trọng tính toán: + Tĩnh tải: * Trọng lượng bản thân trụ lan can, hai thanh lan can và gờ chắn. g * Trọng lượng bản thân lề bộ hành g2 = 1,0 x 0,2 x 2500 =500Kg/m * Trọng lượng lớp phủ bản mặt cầu và lớp phòng nước g3 = 0,08 x 1,0 x 2300 + 0,01 x 1,0 x 1500 = 199Kg/m Tổng tĩnh tải: g = g1 + g2 + g3 = 346,13 + 500 + 199 = 1045,13Kg/m + Hoạt tải: Bao gồm hoạt tải thẳng đứng, nằm ngang P = 130Kg đặt tại trụ lan can và hoạt tải do người đi bộ q = 300Kg/m2 - Nội lực: + Lực cắt tại tiết diện ngàm: Q = nt . g + nh.P = 1,1 x 1045,13 + 1,4.(130 + 300) = 1751,64 Kg + Moment tại tiết diện ngàm: * Do tĩnh tải: Mt = 1,1. * Do hoạt tải: Mh = 1,4. Tổng moment do tải trọng gây ra tại tiết diện ngàm: M = Mh + Mt = 931,12 + 556,19 = 1469,31Kg.m A = g = 0,5(1 + )=0,985 => Fa = Vậy cốt thép chịu lực chọn 7F8 có Fa = 3,52cm2 , cốt thép cấu tạo chọn F6a. 5. Tính toán gờ chắn lề bộ hành: Chọn tiết diện như hình vẽ sau: gờ chắn bánh được thiết kế bằng BTCT đổ liền khối với bản mặt cầu, cách khoảng 5m có một khoảng hở dài 1m để tiện cho việc lưu thông trên cầu và thu nước mưa trên mặt cầu vào các ống thoát nước được bố trí sẵn ở 2 bên. - Tải trọng tính toán: Kiểm tra với lực xô ngang P = 15T do xe va chạm tác dụng lên chiều dài đoạn gờ chắn L =5m, trọng lượng bản thân gờ chắn không đáng kể nên có thể bỏ qua. - Moment do tải trọng gây ra tại tiết diện ngàm: M = 1,4 x 5000 x 0,4 = 2800Kg.m A = g = 0,5(1 + )=0,932 => Fa = Vậy cốt thép chịu lực chọn F12a500 có Fa = 11,31cm2 > 10,05cm2, cốt thép cấu tạo chọn 4F6.