Tổng quan tính lan can – lề bộ hành – bản mặt cầu

PHẦN 2 : THIẾT KẾ KỶ THUẬT CHƯƠNG 5: TÍNH LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH – BẢN MẶT CẦU 1.Tính lan can: 1.1 . Thanh lan can : Chọn tiết diện thanh 15 x 15cm Cấu tạo thanh lan can như hình vẽ : · Khoảng cách giữa hai thanh lan can là 200 cm · Thanh lan can xem như ngàm tại hai đầu. · Nhịp tính toán : l0 = 200 – 20 = 180cm Ta có sơ đồ tính như sau : P = 130 (kG) a. Tải trọng tính toán : - Tải trọng bản thân : g = 0.15 x 0.15 x 2.5 x 1.1 = 0.061875 (T/m). - Hoạt tải lực tập trung tại giữa dầm : 130 (kG) P = 0.13 x 1.4 = 0.183 (T). Þ Nội lực tính toán : · Tại giữa nhịp : Mgiữa = · Tại gối : Mgối = b. Tính thép : - Chọn Mmax = 0.091(Tm) để tính thép cho thanh lan can. - Chọn BT#250 có : Rk = 8.3 kG/cm2, Rn = 110 kG/cm2. - Chọn thép AI có : Ra = Ra’ = 1900 Kg/cm2. - Chọn a = 2.5cm Þ h0 = h – a = 15 – 2.5 = 12.5cm. Diện tích cốt thép tính ra quá nhỏ nên ta chọn thép bố trí theo cấu tạo : · Cốt dọc : · Cốt đai : Bố trí cốt thép : xem bản vẽ. 1.2 . Trụ lan can : · Chọn tiết diện trụ lan can : 20 x 25cm. · Chiều cao trụ lan can : 1.2m. a. Tĩnh tải : G - Trọng lượng hai thanh lan can : g1 = 1.2 x 2 x 0.15 x 0.15 x 2.5 x 2 = 0.27 (T). - Trọng lượng bản thân của trụ lan can : g2 = 1.1 x 0.2 x 0.25 x 1.2 x 2.5 = 0.165 (T). b. Hoạt tải : - Hoạt tải thẳng đứng :P =130 kG Þ Nđ = 0.13 x 1.4´1.2 = 0.2184 (T). - Hoạt tải nằm ngang :P =130 kG Þ Nđ = 0.13 x 1.4´1.2 = 0.2184 (T). Sơ đồ tính toán của trụ lan can giống như một console chịu nén và chịu uốn không đồng thời. c. Nội lực : -Moment tính toán tại ngàm : M = 0.2184 x (1.2 – 0.1) =0.242 (Tm). d. Tính thép : · Chọn BT#250 có : Rk = 8.3 kG/cm2, Rn = 110 kG/cm2. · Chọn thép AI có : Ra = Ra’ = 1900 Kg/cm2. Xét hai trường hợp : - Cột chịu nén đúng tâm :G +Nđ = 0.435 + 0.2184 = 0.6534 (T). Mà khả năng chịu nén của trụ lan can : [N] = 20 x 25 x 110 = 55000 (kG) nên không cần tính thép cho trường hợp này. - Cột chịu nén lệch tâm : Độ lệch tâm : Chọn a = a’ = 2.5cm . Tính cốt thép đối xứng Chiều dài cốt tính toán : Độ mảnh : Chọn hệ số uốn dọc : h = 1. x < 2a’ = 2 x 2.5 =5cm. Do Famin cũng quá nhỏ nên ta chọn thép theo cấu tạo để bố trí. · Kiểm tra lực cắt tại chân cột : Q = 1.4 x 130 x 1.2 = 218.4 (kG) = .2184 (T). Qgh = k.Rk. b.h0 = 0.6 x 8.3 x 20 x 17.5 = 1743 (kG) = 1.743 (T). Vậy Q < Qgh nên bố trí cốt đai theo cấu tạo Ghi chú : - Thanh lan can đúc tại chỗ. Trụ lan can đúc tại chỗ. 2. Lề bộ hành : Đối với bản lề bộ hành sơ đồ tính toán của bản như một dầm giản đơn : Chiều dài tính toán : l0 = l – 0.25 = 1.75 – 0.25 = 1.5 (m). 2.1 . Tải trọng tính toán : (tính cho 1m dài của bản). a. Tĩnh tải : - Bản bê tông : g1 = 1.1 x 0.1 x 2.5 = 0.275 (T/m). - Lớp phủ : g2 = 1.5 x 0.02 x 2.3 x 1.5 = 0.1035 (T/m). b. Hoạt tải : q = nng.Png.b = 1.4 x 0.3 x 1 = 0.42 (T/m). 2.2 . Nội lực : - Moment tính toán lớn nhất tại giữa nhịp : 2.3 . Tính thép : · Chọn BT#250 có : Rk = 8.3 kG/cm2, Rn = 110 kG/cm2. · Chọn thép AI có : Ra = Ra’ = 1900 Kg/cm2. · Chọn a = 2cm Þ h0 = h – a = 10 – 2 = 8cm. Diện tích cốt thép quá nhỏ nên ta chọn bố trí theo cấu tạo, cốt thép cấu tạo chọn 2.4 . Kiểm tra lực đẩy ngang : Lực đẩy ngang tác dụng vào lề lấy bằng 5T, khối lề lắp ghép liên kết với bản mặt cầu nhờ 3 thanh thép (Fa = 9.42cm2) được định vị sẵn trong lúc đổ bản mặt cầu và được hàn vào khối lề sau đó lắp vữa. Hệ số điều kiện làm việc m = 0.5 Þ Qc = 0.5 x 0.6 x 1900 x 9.42 = 5369.4 (kG) = 5.369 (T). Q > Qc : thỏa diều kiện làm việc. 3.Tính bản mặt cầu: - Chiều dài toàn bộ của nhịp dầm chính L = 32m. - Chiều dài tính toán : L0 = L – 2a = 32 – 2 x 0.3 = 31.4 (m). - Chọn bố trí 6 dầm ngang Þ khoảng cách giữa hai dầm ngang kế cận : - Xét tỉ số : Þ Tính toán hai loại bản gồm bản hẫng và bản một hướng. - Lớp phủ bản mặt cầu gồm : + Lớp bê tông atphan dày 6 cm . + Lớp cách nước dày 1 cm . + Lớp mui luyện thoát nước dày 1 cm. 3.1 . Bản hẫng : - Cắt bản thành 1m dài theo phương dọc cầu để tính toán. - Sơ đồ tính toán là một console : · Trọng lượng 2 thanh lan can và 3 trụ lan can : g1 = {1.1 x [3x(0.25+0.2)x0.5x0.2x1x2.5+2x0.15x0.15x4.35x2.5]}/4.35 =0.21(T/m) · Trọng lượng lề bộ hành, lớp phủ và dầm kê bản lề bộ hành : g2 = 1.1x(0.1 x1.75 +2 x 0.25 x 0.25) x 2.5 / 0.95 + 0.069 = 0.937 (T/m). · Trọng lượng bản thân của bản : q = 1.1 x 2.5 x 0.18 x 1 = 0.495 (T/m). · Hoạt tải do người đi bộ : p = 1.4 x 0.3 x 1 = 0.42 (T/m). Nội lực lớn nhất tại ngàm : Q =g1+g2+(q+p)x0.95 = 0.21+0.937+(0.42+0.495) x0.95=2.016 (T). 3.2 . Bản một hướng : a. Tải trọng : · Tĩnh tải : - Tải trọng bản thân mặt cầu : G1c = 0.18 x 2.5 = 0.45 (T/m). (bề dày bản đã qui đổi là 19.8cm) - Trọng lượng lớp phủ mặt cầu : G2c Mặt cầu bao gồm các lớp sau : + Lớp bê tông asphan dày 6cm : p1 = 0.06 x 2.3 = 0.138 (T/m) + Lớp cách nước dày 1.0cm : p3 = 0.010 x 2.2 = 0.022 (T/m) + Lớp mui luyện dày 1.0cm : p4 = 0.010 x 2.2 = 0.022 (T/m) Þ G2c = S pi = 0.138 + 0.022 + 0.022 = 0.182 (T/m). - Tĩnh tải tính toán của hệ : Gtt = 1.5 x 0.182 + 1.1 x 0.45 = 0.768 (T/m). · Hoạt tải : - Đối với tải H30 : a2 = 20cm, b2 = 60cm Þ a1 = a2 + 2H = 20 + 2 x 8 = 36 (cm) Þ b1 = b2 + 2H = 60 + 2 x 8 = 76 (cm) Trường hợp đặt một bánh xe : Bề rộng làm việc của bản : + a=a1+lb/3=36+174/3 = 94(cm) + Vậy ta chọn a = 116 (cm) . Xem bản như một dầm liên tục kê lên các gối là dầm chính. Để đơn giản ta xem mỗi nhịp như một dầm giản đơn để tính nội lực sau đó nhân các nội lực đó xho các hệ số ngàm tương ứng. Tính trị số moment M0 : = 3.499 (T/m). ¨ Tại tiết diện 0.5lb : M0.5 = 0.5.M0 = 0.5 x 3.499= 1.7495(Tm). ¨ Tại tiết diện gối : Mg = -0.7.M0 = -0.7 x 3.499 = -2.493 (Tm). Trường hợp đặt hai bánh xe : Bề rộng làm việc của bản vẫn không thay đổi : Tính trị số moment M0 : = 4.102 (T/m). ¨ Tại tiết diện 0.5lb : M0.5 = 0.5.M0 = 0.5 x 4.102 = 2.051 (Tm). ¨ Tại tiết diện gối : Mg = -0.7.M0 = -0.7 x 4.102 = -2.8714 (Tm). Xác định lực cắt : ¨ Tại tiết diện II-II : QII-II = Qt + Qh = ==10.19 (T). ¨ Tại tiết diện I-I : QI-I = Qt + Qh = ==8.6 (T). Đối với tải XB80 : b2 = 80cm, a2 = 20cm. Chỉ đặt được một bánh xe. Þ b1 = b2 + 2H = 80 + 2 x 8 = 96 (cm). Þ a1 = a2 + 2H = 20 + 2 x 8 = 36 (cm). Bề rộng làm việc của bản : + a = a1 + lb/3 = 36 + 58 = 94 (cm). + Þ Bề rộng làm việc của bản khi đặt xe XB80 thì hai trục xe kế cận trùm lên nhau nên tính bề rộng làm việc của bản theo công thức : + + Vậy chọn a =1.38 (m). Tính M0 : = 2.8 (Tm). ¨ Tại tiết diện 0.5lb : M0.5 = 0.5.M0 = 0.5 x 2.8 = 1.4 (Tm). ¨ Tại tiết diện gối : Mg = -0.7.M0 = -0.7 x 2.8 = -1.96 (Tm). Xác định lực cắt : ¨ Tại tiết diện II-II : QII-II = Qt + Qh = = = 8.54 (T). ¨ Tại tiết diện I-I : QI-I = Qt + Qh = = = 7.28 (T). b. Tính thép cho bản : · Chọn BT#400 có : Rk = 16 kG/cm2, Rn = 190 kG/cm2. · Chọn thép AI có : Ra = Ra’ = 1900 kG/cm2. · Chọn a = 2cm Þ h0 = 18 – 2 = 16 (cm). Chọn Kiểm tra khả năng chịu lực cắt của bê tông : [Q] = k.Rk.b.h0 = 0.6 x 16 x 100 x 16 = 15.360 (T) > Qmax = 10.19(T). Vậy không cần bố trí cốt đai cho bản để chịu lực cắt.