ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I . SỐ LIỆU THIẾT KẾ: − Chiều dài nhòp tính toán: L tt = 27.5 m − Bề rộng phần đường xe chạy: B = 8.2 m − Lề bộ hành: 2xK = 2×0.8 m − Chiều rộng phần lan can: 2x0.25 m → Khổ cầu: 8.2 + 2×0.8 = 9.8 m − Loại thiết diện dầm chính: T - căng sau. − Tải trọng thiết kế: HL93, PL = 3x10 -3 (MPa) = 300 KG/m 2 − Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05, Bộ Giao Thông Vận Tải II. MẶT CẮT NGANG CẦU: _ Số dầm chính: 6 dầm _ Khoảng cách giữa các dầm chính: d = 1.8 m _ Chiều dày bản mặt cầu: t s = 20 cm SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 1 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM _ Lan can, tay vòn bằng ống sắt tráng kẽm III. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ: Sử dụng kết cấu nhòp có dầm ngang, dầm chủ làm việc theo tiết diện T. Do đó, phương pháp tính cụ thể: + Bản mặt cầu: tính theo bản hẫng và bản một phương + Dầm ngang: tính như dầm ngang liên tục có gối là các dầm chính. Khoảng cách giữa các dầm ngang là 27.5/5 = 5.5 m. Có tất cả 6 dầm ngang + Dầm chính : tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm không thay đổi. Khoảng cách giữa 2 dầm chính là:1.8 m. Có tất cả 6 dầm chính IV. SƠ BỘ CHỌN CỐT THÉP - BÊ TÔNG CHO CÁC BỘ PHẬN: 1. Lan can - Lề bộ hành : • Bêtông có cường độ chòu nén đủ 28 ngày: f’c = 28 MPa • Cốt thép AI, f y = 225 MPa (tra sách Kết Cấu BTCT theo tiêu chuẩn 356-05, tác giả Phan Quang Minh) 2. Bản mặt cầu: • Bêtông có cường độ chòu nén của bê tông đủ 28 ngày: f’c = 40 MPa • Cốt thép AII, f y = 280 MPa 3. Dầm ngang: • Bêtông có cường độ chòu nén đủ 28 ngày: f’c = 40 MPa • Cốt thép AII, f y = 280 MPa (tra sách Kết Cấu BTCT theo tiêu chuẩn 356-05, tác giả Phan Quang Minh) 4. Dầm chủ : • Bêtông có cường độ chòu nén đủ 28 ngày: f’c = 40 MPa • Cốt thép thường: cốt thép AII, f y = 280 MPa • Cốt thép dự ứng lực loại tao 7 sợi có đường kính danh đònh 12.7mm - Cường độ kéo đứt: f pu = 1860 MPa - Mô đun đàn hồi của tao cáp: E p = 197 000 MPa • Dùng neo VSL loại Sc 5-7 SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 2 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG II: LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH I. LAN CAN: 1. Thanh lan can: - Sơ đồ tính của thanh lan can là một dầm liên tục trên gối là các trụ lan can. Để đơn giản trong tính toán, cho phép ta tính thanh lan can như một dầm đơn giản tựa trên gối là hai trụ lan can gần nhất. Sau đó nhân với hệ số hiệu chỉnh đưa về dầm liên tục - Chọn thanh lan can thép ống: + Đường kính ngoài: D =100 (mm) + Đường kính trong: d = 90 (mm) - Toàn cầu có 16 trụ lan can. Khoảng cách 2 trụ lan can là 1870 mm - Khối lượng riêng thép lan can: s γ =0.785x 4 10 − (N/mm 3 ) - Cốt thép AI có f y = 225 (Mpa) a. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can: - Tónh tải : trọng lượng tính toán của bản thân thanh lan can − − − = γ × ×π = × × × = 2 2 2 2 4 DC s D d 100 90 g 0.785 10 3.14 0.12 (N / mm) 4 4 - Hoạt tải xét cho phương đứng và phương ngang : w = 0.37 N/mm (tải trọng phân bố đều) P = 890 N (tải trọng tập trung giữa thanh lan can đặt theo phương hợp lực) * Sơ đồ truyền tải: SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 3 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM b. Nội lực lớn nhất ở giữa nhòp: - η là hệ số điều chỉnh tải trọng: D R I 0.95 0.95 1.05 0.95η = η ×η ×η = × × = + Với: D η = 0.95 cho các bộ phận có tính dẻo hoặc các bộ phận có tăng cường tính dẻo R η = 0.95 đối với bộ phận dư thừa I η = 1.05 đối với cầu quan trọng - γ là hệ số tải trọng ( DC 1.25γ = với tónh tải, LL 1.75γ = với hoạt tải cho lan can ) - Hệ số sức kháng 1Φ = ( Φ tra 6.5.4.2 qui trình ) * TTGHCĐ (trạng thái giới hạn cường độ) × × = η× γ × = × × = DC 2 2 g DC u DC g l 0.12 1870 M ( ) 0.95 1.25 62288.53 N.mm 8 8 × × = η× γ × = × × = 2 2 w u LL w l 0.37 1870 M 0.95 1.75 268878.83 N.mm 8 8 × × = η×γ × = × × = P u LL P l 890 1870 M 0.95 1.75 691724.7 N.mm 4 4 - Theo phương x-x (phương ngang) : − = = w x x u M M 268878.83 N.mm - Theo phương y-y (phương đứng) : − = + = + = DC g w y y u u M M M 62288.53 268878.83 331167.36 N.mm - Tổng hợp mô men tác dụng theo phương hợp lực của P: − − = + + = + + = 2 2 P 2 2 x x y y u M M M M 268878.83 331167.36 691724.7 1118301.36 N.mm c. Nội lực trong dầm liên tục : Hệ số xét tới yếu tố ngàm tại: Giữa nhòp: 0.5 Tại gối : 0.7 + Momen tính toán tại giữa nhòp: MM tt ×= 5.0 2/1 = 0.5 × 1118301.36 = 559150.68 (N.mm) + Momen tính toán tại gối: 0.7 g tt M M = × = 0.7 × 1118301.36= 782810.95 (N.mm) d. Kiểm tra tiết diện: max u tt M M = = 782810.95 N.mm + Momen chống uốn của tiết diện:     π× ×     = × − = − =      ÷  ÷             4 4 3 3 3 u D d 3.14 100 90 W 1 1 33745.188mm 32 D 32 100 + Lan can làm bằng thép AI có f y = 225 (Mpa) Φ× = Φ× × = × × = n y u M f W 1 225 33745.188 7592667.3N.mm ( Φ tra 6.5.4.2 qui trình ) SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 4 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM ⇒ Φ× = > = n u M 7592667.3N.mm M 782810.95 N.mm Kết Luận: Ta thấy momen tại gối và giữa nhòp đều nhỏ hơn sức kháng uốn của thanh. Vậy thanh lan can vẫn làm việc an toàn 2. Trụ lan can: - Sơ đồ tính dạng cột ngàm tại phần bêtông đỡ lan can - Chọn trụ lan can là thép bản được là từ thép AI - Chọn ống thép liên kết giữa thanh lan can vào trụ có tiết diện như sau: + Có đường kính ngoài: D = 88 mm + Có đường kính trong: d = 78 mm a. Tải trọng tác dụng lên trụ lan can: T1 T2 T3 ống thép liên kết * Tónh tải: + Trọng lượng bản thân trụ: − = γ× + = × × + + + 4 tru tru lk 1 2 3 lk P V P 0.785 10 (V V V ) P V 1 : Thể tích tấm thép T 1 = × + × × = 3 1 1 V (160 120) 640 10 896000 mm 2 V 2 : Thể tích tấm thép T 2 = × × × = × × × = 3 2 V 2 b l h 2 150 720 10 2160000 mm V 3 : Thể tích tấm thép T 3 = × × = × × = 3 3 V b l h 150 180 10 270000 mm Plk : trọng lượng ống thép liên kết SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 5 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM Plk = 2 2 2 2 4 s D d 88 78 2 l 2 0.785 10 3.14 120 24.55 N 4 4 − − − × γ × ×π× = × × × × × = − ⇒ = γ × + = × + + + = 4 tru s tru lk P V P 0.785x10 (896000 2160000 270000) 24.55 285.64 N + Lực tập trung do TLBT của 1 thanh lan can truyền xuống: 2 DC L g × × lan can = g . 2 = 0.12 1870 = 224.4 N * Hoạt tải: + Lực tập trung do 1 thanh lan can truyền lên trụ: W= . 2 0.37 1870 691.9 2 L w N× = × = P = 890 N b. Nội lực tính toán tại chân trụ: Mặt cắt tại chân trụ * Tiết diện được quy về như sau: là tiết diện chữ I có: + Cánh : rộng 150 mm dày 10 mm + Sườn : cao 160 mm dày 10 mm + Chọn cốt thép AI có fy = 225 MPa, mô đun đàn hồi E = 200000 MPa SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 6 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM + Chiều cao cột thép: 720 mm * Tính toán nội lực tại mặt cắt ngàm (chân trụ) : [ ] [ ] lancan (2.g +P )+ .(P+2W) 1.25(2 224.4+285.64)+1.75.(890+2 691.9) M = (W 300+W 650+P 650)=0.95 1.75(691.9 300+691.9 650+890 650) u = 2054525.8 N.mm N = u =0.95 =4652.34 N LL DC tru LL γ γ η γ η × × × × × × × × × × × × c. Kiểm tra khả năng chòu lực của trụ lan can: * Các đặc trưng tiết diện: + Diện tích: A s = 2 2 150 10 160 10 4600 mm× × + × = + Mô men quán tính lấy đối với trục X-X: I x = 3 3 2 4 150 10 10 160 2 85 150 10 2 25113333 mm 12 12 × × × + × × × + = + Mômen quán tính lấy đối với trục Y-Y: I y = 3 3 4 10 150 160 10 2 5638333 mm 12 12 × × × + = + Mô men kháng uốn đối với trục X-X: S x = x I .2 h = × = 3 2 25113333 279037 mm 180 + Mô men kháng uốn đối với trục Y-Y: S y = y I .2 h = × = 3 2 5638333 62648.14mm 180 + Bán kính quán tính đối với trục X-X: r x = = = x s I 25113333 73.888 mm A 4600 + Bán kính quán tính đối với trục Y-Y: r y = = = y s I 5638333 35 mm A 4600 * Sức kháng nén danh đònh theo điều 6.9.4.1: λ=   × ×   ×π   2 y s F k l r E + Trong đó : k: hệ số chiều dài có hiệu k = 2 vì có đầu tự do l: chiều dài không liên kết kết l= 720 mm r s : bán kính quán tính đối với trục mất ổn đònh (trục mất ổn đònh là trục Y-Y) r s = 35 mm SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 7 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM Vậy λ =   × × =   ×   2 2 720 225 0.193 35 3.14 200000 Áp dụng công thức với λ < 2.25 thì: P n = 0.193 0.66 0.66 225 4600 955239.625 y s F A λ = × × = N * Sức kháng nén có hệ số: P r = φ c P n = 0.9 × 955239.625= 859715.66 N > P u = 4652.34 N (thoả mãn) φ c = 0.9 [Điều 6.5.4.2] đối với cấu kiện chịu nén * Sức kháng uốn có hệ số được tính theo công thức: M rx = Φ.f y .S x = 1 × 225 × 279037 = 62783325 Nmm = 62.78 KNm M ry = Φ.f y .S y = 1 × 225 × 62648.14 = 14095831.5 Nmm = 14.1 KNm Φ =1: Hệ số kháng uốn ( Điều 6.5.4.2 ) * Tổ hợp nén uốn kết hợp: Ta có : u r P P = = < 4652.34 0.0054 0.2 859715.66 Nên áp dụng công thức   + +  ÷  ÷ ×   uy u ux r rx ry M P M 2 P M M ≤ 1 Trong đđó: M rx ,M ry : Sức kháng uốn có hệ số đối với trục x, y (KNm) theo [Điều 6.10.6.11 và 6.12] M ry = 14.1 KNm M rx = 62.78 KNm M ux , M uy : mômen uốn tính toán theo cả 2 trục x, y (KNm) M ux = 2.054 KNm M uy = 0   + + = + =  ÷  ÷ × ×   uy u ux r rx ry M P M 4652.34 2.054 0.0354 2 P M M 2 859715.66 62.78 <1 (thỏa mãn) * Tỉ số đđộ mảnh - Đối với bản bụng: b t ≤ k y f E b: bề rộng cánh b = 150 10 65 mm 2 − = t: bề rộng bụng t = 10mm k: hệ số mất ổn đđịnh k = 0.56 theo Bảng 6.9.4.2.1 E = 200000 Mpa f y = 225 Mpa SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 8 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM 65 6.5 10 b t = = < × = 200000 0.56 16.7 225 (thỏa mãn) - Đối với cánh : Lấy k=1.49 theo Bảng 6.9.4.2.1 160 16 10 h t = = ≤ 1.49 y f E = × = 200000 1.49 44.42 225 (thõa mãn) Vậy thỏa mãn chođđộ mảnh d. Kiểm tra khả năng chòu nhổ của bulông: - Cân bằng momen quanh tâm trục đối xứng ta được lực nhổ trong bulông: ( 300) ( ) 650 40 691.9 300 (691.9 890) 650 40 30895.125 W W P N N N N × + + × = × × + + × ⇔ = ⇔ = - Chọn bu lông có đường kính d=20 mm A s = 2 2 2 d 20 π. =π. =314mm 4 4 diện tích bulông theo đường kính danh đònh - Sức kháng nhổ tính toán của bulông (tính theo điều 6.8.2.1 qui trình) P r = u ϕ F u A s U = s u 0.8 A F× × Trong đó: 0.8 u ϕ = hệ số sức kháng đối với đứt gãy của các bộ phận chòu kéo theo qui đònh trong điều 6.5.4.2 A s = 2 2 .20 314 4 mm π = U=1 : hệ số triết giảm F u = 820 MPa cường độ chòu kéo nhỏ nhất qui đònh của bulông có d<22 Thay số: P r = 0.8 314 820× × = 205984 N ⇒ So sánh ta thấy lực kéo trong bulông do các tải trọng tác dụng N=30895.125 N nhỏ hơn khả năng chòu kéo của bulông P r =205984 N. Bulông vẫn làm việc an toàn SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 9 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM II. LỀ BỘ HÀNH: 1. Chọn kích thước lề bộ hành: - Lề bộ hành có bề rộng: K = 0.8 (m) - Chọn bề dày bản: h b = 100 (mm) - Chiều cao lề: H 0 = 200 (mm) - Bê tông f’ c =28 MPa , cốt thép AI f y =225 MPa - Cắt bề rộng 1m để tính toán 2. Tính bản: Lề bộ hành làm việc theo bản kê 2 cạnh vì vậy khi tính nội lực cho bản ta xem là dầm đơn giản được kê lên gối là bó vỉa: a. Tải trọng tác dụng: + Tónh tải: Trọng lượng bản thân bản : q =100 x 0.25x 4 10 − x1000 =2.5(N/mm) + Hoạt tải người đi: − = × = × × = 3 PL g PL 1000 3 10 1000 3N/ mm b. Nội lực và sơ đồ tính: Xem lề như dầm đơn giản ta có mômen ở giữa: q SVTH: LAM THANH TÙNG Trang: 10 [...]... SVTH: LAM THANH T NG Trang: 17 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM Bố trí c t thép cho lề bộ hành CHƯƠNG III : SVTH: LAM THANH T NG Trang: 18 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM BẢN M T CẦU 1 Mô hình t nh toán bản m t cầu: - Bản m t cầu kê lên cả dầm chính và ngang Vì S damngang S damchinh = 5500 = 3.05 > 1.5 nên bản xem như 1800 làm việc m t phương - Vì nhòp t nh toán... sơ đồ dầm liên t c Để đơn giản trong t nh toán ta dùng sơ đồ t nh là dầm giản đơn, sau đó nhân hệ số để đưa về dầm liên t c 3 Xác đònh nội lực bản m t cầu do t nh t i (t nh cho 1 m t dài bản) : SVTH: LAM THANH T NG Trang: 19 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM - Khoảng cách giữa 2 dầm chủ là: L 2 = 1800 mm - Chọn chiều dày bản m t cầu t s = 200 mm, t nh t i rải đều do trọng lượng bản thân... N/mm > Ft = 240000 N/mm => Rw > Ft => t ờng thoả điều kiện va xe đầu t ờng 4 Kiểm tra trư t của lan can và bản m t cầu: - Sức kháng c t danh đònh Rw phải truyền qua mối nối bởi ma s t c t - Biểu đồ phân t ch lực truyền t lan can xuống bản m t cầu : MCT PC MCT VCT VCT PC ldh - Giả thi t Rw ph t triển theo góc nghiêng 1:1 b t đầu t Lc Lực c t tại chân t ờng do va xe VCT trở thành lực kéo T trên 1 đơn... là : t 4 = 51 mm - T ng chiều dày của lớp phủ là : h DW = t1 + t 2 + t 3 + t 4 = 70 + 40 + 5 + 51 = 166 mm - T nh t i t c dụng lên bản m t cầu do trọng lượng bản thân lớp phủ : DW = h DW × b × γ DW = 166 × 1000 × 0.225 × 10 −4 = 3.735 N / mm - T i trọng lan can cho phần hẫng ta qui về t i t p trung : để thiên về an toàn ta đ t tải trọng bản thân lan can ở mép + Trọng lượng của bản thân trụ (đã t nh... 1.05 = 1.047 + Hệ số sức kháng: Bê t ng c t thép thường: φ = 0.9 3.1 Nội lực do t nh t i t i nhòp 1 (bản hẫng): - X t phần hẫng theo dầm côngxol có chiều dài l h = 650 mm có t i trọng phân bố gồm t i trọng bản m t cầu, và t i t p trung như hình vẽ SVTH: LAM THANH T NG Trang: 21 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM * TTGHCĐ:   l2 M1 = η×  γ DC × DC2 × h + γ DC × (DC3 + P1 + P2 ) × l... min đđể thi t kế c t thép: As = b × ds × ρ min = 1000 × 75 × 0.005 = 375 mm2 Diện t ch c t thép là: As = d Bố trí c t thép: Chọn thép 5φ 10 a200 với Fa = 392.5 mm2, bố trí 2 phương (trong đó phương dọc cầu đ t theo cấu t o) SVTH: LAM THANH T NG Trang: 11 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM e Kiểm tra n t trong dầm (bản của lề bộ hành): - Ti t diện kiểm toán: ti t diện chữ nh t có b x... phân t ch gần đúng là phương pháp dải bản để thi t kế bản m t cầu Để sử dụng phương pháp này ta chấp nhận các giả thi t sau: + Xem bản m t cầu như các dải bản liên t c t a trên các gối cứng là các dầm đỡ có độ cứng vô cùng + Dải bản được xem là 1 t m có chiều rộng SW kê vuông góc với dầm đỡ 2 Sơ đồ t nh bản m t cầu: Phần cánh hẫng được t nh theo sơ đồ dầm công xon Phần bản ở phía trong dầm biên t nh theo... * Vậy thoả điểu kiện chống n t SVTH: LAM THANH T NG Trang: 33 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM Bố trí thép cho bản m t cầu trên 1m dài SVTH: LAM THANH T NG Trang: 34 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG IV : DẦM NGANG K t cấu nhòp có 6 dầm ngang, khoảng cách giữa các dầm ngang là L 1 =5500 mm, các dầm ngang được t nh như dầm liên t c với các gối là các dầm chủ... rộng bánh xe : b2 = 510 mm + Bề rộng truyền lực t bánh xe đến bản m t cầu : b1 = b2 + 2 × h DW = 510 + 2 × 166 = 842 mm - T i trọng phân bố t c dụng bản m t cầu theo chiều rộng truyền lực b 1 : p= P 145000 = = 86.1 N / mm 2 × b1 2 × 842 SVTH: LAM THANH T NG Trang: 24 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM - Khi xe đ t 2 bánh lên giữa nhòp ( hệ số làn m = 1), gọi là trường hợp lấn làn + Bềâ... Trang: 35 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD: TH.S LÊ HỒNG LAM * TTGHSD : L22 8 18002 = (27.5 + 4 + 20.543) × = 21077415 N.mm 8 M S(DC + DW) = (DC2 + DC'2 + DW) × 1.2 Xác đònh nội lực do ho t tải t c dụng lên dầm ngang: Ho t tải t c dụng lên dầm ngang gồm: xe 3 trục, xe 2 trục và t i trọng làn 1.2.1 Nội lực do ho t tải xe t c dụng lên dầm ngang: a) Theo phương dọc cầu: - Vì ứng lực do 1 xe gây ra t i giữa