Đề cương thi tốt nghiệp 2011/12 câu lý thyết, Mỗi 1,5 đ; câu tập / 2đ ( 1,5 điểm ) Nhóm CÂU 1 Triết lý thiết kế; Các trạng thái giới hạn (TTGH) thiết kế cầu Cách tính toán nội lực hệ thống quy trình nói chung giống nhau, khác mặt kiểm toán khả chịu lực tiết diện Nội dung quy định quy trình thể thống nhất, phải lưu ý sử dụng tham khảo nhiều quy trình Nhiệm vụ tính toán thiết kế phải đảm bảo cho công trình không đạt đến TTGH suốt trình sử dụng Khi xác định nội lực vật liệu coi làm việc đàn hồi Tổng quát Mỗi cấu kiện liên kết phải thỏa mãn Biểu thức (3-1) i i Qi  Rn = Rr (3-1) với : Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại i: i= D R l > 0,95 (3-2) Đối với tải trọng dùng giá trị cực tiểu i: ηi  1,0 ηD ηRηI (3-3) : i  = hệ số tải trọng: hệ số nhân dựa thống kê dùng cho ứng lực = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa thống kê dùng cho sức kháng danh định ghi Phần 5, 6, 10, 11 12 i = hệ số điều chỉnh tải trọng; D , R , I = hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, tầm quan trọng khai thác Qi = ứng lực Rn / Rr = sức kháng danh định / tính toán TTGH sử dụng hạn chế ứng suất, biến dạng bề rộng vết nứt điều kiện sử dụng bình thường TTGH mỏi phá hoại giòn hạn chế biên độ ứng suất xe tải thiết kế gây với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến TTGH cường độ đảm bảo cường độ, ổn định cục ổn định tổng thể tác dụng tổ hợp tải trọng quan trọng phạm vi tuổi thọ thiết kế TTGH đặc biệt đảm bảo tồn cầu động đất lũ lớn bị tầu thuỷ, xe cộ va, điều kiện bị xói lở 1/14 Hoạt tải xe ôtô thiết kế cầu Tổng quát Hoạt tải xe ôtô mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đặt tên HL-93 gồm tổ hợp của:  Xe tải thiết kế xe trục thiết kế,  Tải trọng thiết kế Trừ trường hợp điều chỉnh Điều 3.6.1.3.1, thiết kế xem xét phải bố trí xe tải thiết kế xe hai trục chồng với tải trọng áp dụng Tải trọng giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang xe thiết kế Xe tải thiết kế (xe trục) Trọng lượng khoảng cách trục bánh xe xe tải thiết kế phải lấy theo Hình … Lực xung kích lấy theo Điều … Trừ quy định Điều … , cự ly trục 145.000N phải thay đổi 4300 9000mm để gây ứng lực lớn Đối với cầu tuyến đường cấp IV thấp hơn, Chủ đầu tư xác định tải trọng trục cho Hình … nhân với hệ số 0,50 0,65 Hình … Đặc trưng xe tải thiết kế … Xe hai trục thiết kế (Xe Tandem) Xe hai trục gồm cặp trục 110 kN cách 1200 mm Cự ly chiều ngang bánh xe lấy 1800 mm Tải trọng động cho phép lấy theo Điều … Đối với cầu tuyến đường cấp IV thấp hơn, Chủ đầu tư xác định tải trọng xe hai trục nói nhân với hệ số 0,50 0,65 Tải trọng thiết kế Gồm tải trọng 9,3 N/mm phân bố theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu giả thiết phân bố chiều rộng 3000 mm Ứng lực tải trọng thiết kế không xét lực xung kích 2/14 Co ngót từ biến bê tông (BT) 3.1 Co ngót 3.1.1 Khái niệm Co ngót BT tượng giảm thể tích kết cấu nước BT khô cứng điều kiện nhiệt độ không đổi Tổng biến dạng co ngót ( = L/L)  0.0004 – 0.0008 80% biến dạng xảy năm đầu Khi đầy đủ thông số khu vực xây dựng để xác định biến dạng co ngót BT AASHTO đề nghị lấy biến dạng co ngót -0.0002 ứng với BT 28 ngày tuổi -0.0005 ứng với BT sau năm 3.1.2 Để hạn chế vết nứt co ngót : • Sử dụng cốt liệu lỗ rỗng; • Bảo dưỡng tốt cho BT; • Giới hạn diện tích chiều dài đoạn đổ BT (làm giảm bớt co ngót tổng thể); • Sử dụng mạch ngừng khe giãn nở để khống chế vị trí vết nứt, • Có thể dùng cốt thép phân bố hay lưới thép để giảm chiều rộng vết nứt 3.2 Từ biến 3.2.1 Khái niệm “Từ biến” gia tăng biến dạng theo thời gian tác dụng tải trọng không đổi Trong dầm BT cốt thép dự ứng lực, BT bị “từ biến - co ngắn” gây bị mát ứng lực trước Đối với cột, biến dạng từ biến làm cho ứng suất ban đầu cốt thép dọc tăng lên theo thời gian từ ÷ lần Khoảng 75% biến dạng từ biến BT xảy năm đầu tiên, phần lại kết thúc sau ÷ năm 3.2.2 Các biện pháp hạn chế ảnh hưởng từ biến Chỉ chất tải lên kết cấu BT đủ độ bền, Sử dụng BT có độ bền cao; Sử dụng cốt liệu đá vôi Đảm bảo khối tích vữa xi măng thấp so với khối tích cốt liệu; Bảo dưỡng BT nước điều kiện có áp lực; Bổ sung cốt thép; 3/14 Ba giai đoạn làm việc dầm BTCT chịu uốn Hình a-1 Ba giai đoạn làm việc dầm BTCT chịu uốn +  Giai đoạn đàn hồi tiết diện chưa có vết nứt Ở giai đoạn này, ứng suất kéo bê tông : fc_kéo ≤ fr ; • Trạng thái ứng suất - biến dạng dầm tương tự dầm với vật liệu đồng • εc = εs; εc – biến dạng bê tông; εs – biến dạng thép;  Giai đoạn đàn hồi tiết diện có vết nứt Tiếp tục tăng tải trọng cho • fc_kéo > fr (vết nứt xuất vùng kéo bê tông) • fc_nén < 0,5fc’ fs < fy  Trạng thái giới hạn độ bền uốn Khi tiếp tục tăng tải trọng, kết cấu dần đạt đến giới hạn “độ bền uốn” Biểu đồ ứng suất nén bê tông tải trọng giới hạn có dạng đường cong parabol Tuỳ theo đặc điểm dầm BTCT, có kiểu phá hoại: • Kiểu phá hoại thứ xảy fs = fy • Kiểu phá hoại thứ hai xảy bê tông vùng nén đạt εc = εcu (εcu ≈ 0,003 ÷ 0,004 AASHTO 5.7.2.1 chấp nhận εcu = 0,003) • Kiểu phá hoại thứ ba xảy đồng thời xảy fs = fy εc = εcu Hình a-2 Phân bố ứng suất – biến dạng tải trọng giới hạn (a) Mặt cắt ngang; (b) Biến dạng (c) Ứng suất thực tế (d) Khối ứng suất tương đương 4/14 Khái niệm cầu công trình cầu vượt sông 5.1 Khái niệm cầu Cầu: kết cấu vượt qua phía chướng ngại vật, có độ ≥ 6m, tạo thành phần tuyến đường Kết cấu cầu gồm hai nhóm : Kết cấu thượng tầng kết cấu hạ tầng Hình 01Các phận công trình cầu Kết cấu nhịp; Trụ; Mố; Móng Kết cấu thượng tầng Các thành phần nằm cao cao độ gối cầu Nó gồm kết cấu sau: Dầm chủ, dầm ngang (bản chắn ngang), Lan can, lề hành, Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu, dải phân cách, khe co giãn, hệ thống thoát nước, chiếu sáng … Kết cấu nhịp (KCN) – kết cấu cầu bao trùm khoảng không trụ (mố) KCN đỡ toàn tải trọng lưu thông cầu (Gibsman, 1981, tr 8) Kết cấu hạ tầng Kết cấu hạ tầng : thành phần nằm thấp cao độ gối cầu - Mố trụ & Móng cuả mố trụ: Bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận toàn tải trọng truyền xuống đất qua kết cấu móng Nếu xây dựng phía gọi trụ, xây dựng hai đầu cầu gọi mố 5.2 Khái niệm công trình cầu vượt sông Khe biến dạng; Kết cấu “liên tục nhiệt” 5/14 6.1 Khe biến dạng (BD) Khe BD đặt vị trí đầu kết cấu nhịp nối với kết cấu nhịp nối với mố cầu Các khe BD bố trí theo hướng ngang cầu Khe BD phải đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp chuyển vị “tự do” tác động tải trọng, nhiệt độ yếu tố khác Khe BD phải đảm bảo cho xe chạy qua êm thuận, không cho nước từ mặt cầu chảy xuống đầu kết cấu nhịp xuống đỉnh trụ, mố Đối với cầu nhỏ, cấu tạo khe BD đơn giản Nhịp cầu dài, tải trọng lớn cấu tạo khe BD phức tạp Khe BD có dải cao su phòng nước : 6.2 Kết cấu “liên tục nhiệt” Cầu dầm giản đơn có nhiều ưu điểm kết cấu nhịp ngắn trung, nhược điểm loại kết cấu nhịp có nhiều khe BD Tại vị trí khe BD xe chạy không êm thuận Sau thời gian sử dụng, khe BD thường hay bị hư hỏng … Vì người ta nghiên cứu xây dựng cầu nhịp ngắn nhịp trung khe BD Điều đạt cách “nối” mặt cầu vị trí khe BD để tạo thành kết cấu “liên tục nhiệt” Dưới tác dụng lực dọc nhiệt độ, kết cấu nhịp (loại liên tục nhiệt) làm việc dầm liên tục; tác dụng tải trọng thẳng đứng kết cấu nhịp làm việc dầm giản đơn Một dạng nối mặt cầu Cốt thép bản, Lớp đệm đàn hồi Lb Khẩu độ nối; hb Chiều dày nối Tạo dự ứng lực kết cấu, Phân loại kết cấu BT ứng suất trước 6/14 7.1 Tạo dự ứng lực kết cấu Mục đích việc tạo dự ứng lực (DƯL) nhằm điều chỉnh trị số ứng suất kéo bêtông cách tạo ứng suất nén trước nó, nhờ mà kiểm soát khả chống nứt kết cấu Nguyên tắc chung biện pháp tạo DƯL tìm cách tạo ứng suất kéo cốt thép cường độ cao sau lợi dụng tính dính bám cốt thép với bêtông dùng mấu neo để truyền DƯL kéo cốt thép vào bêtông tạo thành dự ứng lực nén bêtông Có hai biện pháp để tạo DƯL, hai đòi hỏi hệ thống thiết bị đồng bộ: bệ căng cáp, mấu neo, kích, cốt thép cường độ cao, thiết bị phụ trợ buớc công nghệ đồng a Kéo căng cốt thép trước đổ bêtông (kéo căng bệ) Hình Sơ đồ bệ cốt thép trước đổ bêtông b Kéo căng cốt thép sau đổ bêtông (kéo căng bêtông) Hình Sơ đồ kéo căng cốt thép sau đổ bêtông 7.2 Phân loại kết cấu BT ứng suất trước + Cốt thép cường độ cao; Mất mát ứng suất dự ứng lực (DƯL) 7/14 8.1 Cốt thép cường độ cao Thường dùng cáp dự ứng lực loại sợi, có độ tự chùng thấp, có mặt cắt ngang hình bên Thường dùng loại tao có đường kính danh định : 12,7mm 15,2 mm Tao thép cấp 1860 MPa (Mác 270), Cường độ chịu kéo fpu (MPa) = 1860 mô đun đàn hồi thép DƯL, Đối với tao thép : Ep = 197 000 MPa Khi dùng thép CĐC (fpu ~ 1860MPa) mà không tạo ƯST, để tận dụng hết khả chịu lực cốt thép, bề rộng khe nứt lớn Cốt thép “cường độ thấp” dùng thử để tạo ƯST cho BT, co ngót từ biến BT tiêu hao gần hết ƯST cốt thép 8.2 Mất mát ứng suất dự ứng lực Hiện tượng ứng suất ban đầu BT cốt thép bị giảm theo thời gian từ truyền; gọi “Mất mát ứng suất” Tổng mát ứng suất (ngay sau truyền lực)  Trong cấu kiện kéo trước fpT = fpES + fpSR + fpCR + fpR2 (5.9.5.1-1)  Trong cấu kiện kéo sau : fpT = fpF + fpA + fpES + fpSR + fpCR + fpR2 (5.9.5.1-2) : fpT fpF fpES fpSR fpCR fpR2 = tổng mát (MPa) = mát ma sát (MPa); fpA = mát thiết bị neo (MPa) = mát co ngắn đàn hồi (MPa) = mát co ngót (MPa) = mát từ biến bê tông (MPa) = mát tự chùng (dão) cốt thép DƯL (Sau truyền) (MPa) Có nhiều nguyên nhân gây tổn hao ứng suất Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi ( cấu kiện kéo trước); Thiết lập công thức tính xác Mất mát ứng suất ∆fpES 9.1 Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi 8/14 Mất mát co ngắn đàn hồi cấu kiện kéo trước phải lấy : f pES  Ep Eci f cgp : fcgp Ep Eci = tổng ứng suất bê tông trọng tâm bó thép ứng suất lực DƯL truyền tự trọng phận mặt cắt mô men max (MPa) = mô đun đàn hồi thép DƯL (MPa) = mô đun đàn hồi bê tông lúc truyền lực (MPa) Đối với cấu kiện kéo trước thiết kế thông thường fcgp tính sở ứng suất cốt thép DƯL giả định 0,65 fpu loại tao thép khử ứng suất dư thép cường độ, 0,70 fpu loại bó thép tự chùng thấp (ít dão) Đối với cấu kiện thiết kế không thông dụng cần dùng phương pháp xác dựa nghiên cứu kinh nghiệm Hình Minh hoạ mát ứng suất co ngắn đàn hồi 9.2 Thiết lập công thức tính xác Mất mát ứng suất fpES 10 Một số phương pháp (pp.) tính nội lực mặt cầu theo tiêu chuẩn AASHTO Nội dung PP dải bản; Tính toán hiệu ứng lực; Bề rộng dải tương đương 10.1 Một số PP tính nội lực mặt cầu theo tiêu chuẩn AASHTO AASHTO đề xuất pp Tính toán hiệu ứng lực (phân tích) Bản mặt cầu: 9/14  PP Thiết kế theo kinh nghiệm (Empirical Method) (9.7.2)  PP “dải bản” (Strip Method) (4.6.2.1)  PP phân tích “chi tiết” (Refined Method) (4.6.3.2) 10.2 Nội dung PP dải (để phân tích mặt cầu BTCT cầu dầm I T ) Mặt cầu chia thành dải nhỏ vuông góc với cấu kiện đỡ (các dầm ngang) Nếu khoảng cách cấu kiện đỡ theo hướng phụ vượt 1.5 lần khoảng cách theo hướng chính, tất tải trọng bánh xe phải coi đặt lên dải (4.6.2.1.5 ) 10.3 Tính toán hiệu ứng lực Các dải phải coi dầm liên tục dầm đơn giản Chiều dài nhịp phải lấy khoảng cách tâm đến tâm cấu kiện đỡ Nhằm xác định hiệu ứng lực dải, cấu kiện đỡ phải giả thiết cứng vô hạn (4.6.2.1.6) Trên Hình 01 , mô hình hoá thành dải ngang, có sơ đồ tính dầm liên tục gối tựa dầm Nếu tính với tải trọng thường xuyên chiều rộng dải 1mm, tính với hoạt tải chiều rộng thay đổi tuỳ theo muốn xác định M+ hay M– 10.4 Bề rộng dải tương đương bên : WOS WESM+ WESM– Hình 01 Bản chia thành dải ngang kê gối tựa S = khoảng cách cấu kiện đỡ (mm); + M = mô men dương; M– = mô men âm X = khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm) ES OS W , W - chiều rộng dải tương tương bên hẫng; WOS = 1140,0 + 0,833X; WESM+ = 660,0 + 0,55S; WESM– = 1220,0 + 0,25S 11 Bảng tính moment; Tải trọng truyền xuống dầm ngang; Xác định hệ số phân bố ngang hoạt tải theo pp đòn bẩy 11.1 Bảng tính moment Bảng tính moment ( N.mm / mm ) mặt cầu HL-93 M– 10/14 Điều chỉnh ứng suất cầu dầm thép – BTCT liên hợp, nhịp giản đơn (nêu phương án) (1,50 đ) Trong cầu dầm liên hợp thi công không dùng giàn dáo, dầm thép chịu toàn tĩnh tải giai đoạn 1, tiết diện liên hợp chịu tĩnh giai đoạn hoạt tải Do đặc trưng hình học tiết diện dầm thép nhỏ nhiều so với tiết diện liên hợp ứng suất tĩnh tải giai đoạn mép trêm dầm thép thường lớn Mục đích điều chỉnh ứng suất ( cải thiện ứng suất ): Giảm nhẹ làm việc dầm thép trước lắp đặt đổ toàn khối mặt cầu bêtông cốt thép Cố gắng để dầm liên hợp chịu toàn tải trọng Hiện tượng từ biến làm giảm hiệu việc cải thiện trạng thái ứng suất Có nhiều cách cải thiện trạng thái ứng suất kết cấu thép bê tông cốt thép liên hợp Dầm đơn giản Cải thiện trạng thái ứng suất đà giáo liên tục Hình … Điều chỉnh ứng suất đà giáo liên tục Trình tự thực - Làm đà giáo liên tục vị trí kết cấu nhịp - Lắp dầm thép đà giáo liên tục - Làm ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông mặt cầu - Sau mặt cầu đạt đủ cường độ tháo dỡ ván khuôn, đà giáo Do toàn tĩnh tải giai đoạn & mặt cắt liên hợp chịu, trạng thái ƯS dầm thép cải thiện, nhờ giảm khối lượng thép - Tiếp tục thực công việc khác (phủ lớp mặt cầu, lề cho người …) Ưu, nhược điểm Biện pháp đơn giản, cần cân nhắc chi phí xây dựng giàn dáo 24/14 10 Khái niệm thép; Quá trình luyện kim; Thép hình xây dựng cầu thép Khái niệm thép • Thép hợp kim với thành phần sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0.02% đến 1.7% theo trọng lượng, số nguyên tố hóa học khác (Mo, Mn, Cr, Ni, Si, v.v…) • Thép dùng kết cấu xây dựng có hàm lượng Cacbon ≤ 0,25%, hàm lượng Mn ≤ 1,5% hàm lượng nguyên tố khác qui đổi C < 0,4% Ctđ = %C + 0,3 % Si + 0,33 % Р – 0,027 % Mn + 0,4 % S • Thép hợp kim thấp - cường độ cao loại thép đặc biệt có chứa số chất phụ gia tốt Ni, Cr, Mn Si, Cu, v.v…để nâng cao khả chịu tải trọng động, giới hạn chảy, giới hạn bền Quá trình luyện kim Khi rót thép từ lò luyện vào khuôn để nguội cho kết tinh lại có công nghệ để lắng nguội sau - thép sôi; - thép lặng (thép tĩnh); - thép nửa lặng Thép lặng có tính đồng cao, chịu lực động tốt khó bị phá hoại giòn Thép lặng đắt nhất, dùng công trình quan trọng chịu tải trọng động lực; Thép hình xây dựng cầu thép (không yêu cầu ghi kích thước) Các dạng tiết diện thép cán dùng cầu thép Mép bên nhẵn thép vạn Góc tròn; Sống thép góc; Thép góc đệm; & số loại khác Trong cầu thép không nên dùng có chiều dày bé dễ bị nguy hiểm gỉ 25/14 11 Các tính chất thép; Biểu đồ kéo mẫu thép tiêu chuẩn  Các tính chất thép Các tính chất thép thể cường độ chảy kéo, độ dẻo, độ cứng, độ dai, thuật ngữ phân biệt sau: Cường độ chảy ứng suất mà biến dạng tăng mà ứng suất không đổi; Cường độ chịu kéo ứng suất lớn thí nghiệm kéo; Độ dẻo tiêu tốt vật liệu chịu biến dạng không đàn hồi mà không bị đứt gãy, biểu tỉ số độ dãn dài đứt gãy độ dãn dài bắt đầu chảy; Độ cứng, xét độ bền bề mặt mài so với độ mài tiêu chuẩn Độ dai tính chất tốt vật liệu tiêu hao lượng mà không đứt gãy; Hai tính chất tất cấp thép công trình coi không đổi, mô đun đàn hồi Es = 200 GPa hệ số dãn nở nhiệt 11.7 x 10-6 mm/mm/oC Es thép lớn so với nhiều loại vật liệu xây dựng phổ thông khác nên kết cấu có độ cứng lớn, độ võng nhỏ  phù hợp với công trình cầu vượt đô thị (nơi có yêu cầu chiều cao kiến trúc bé tốt)  Thí nghiệm kéo mẫu thép tiêu chuẩn, ta có quan hệ ứng suất biến dạng sau: 26/14 12 Hiện tượng già thép, Nguyên nhân Hiện tượng già Hiện tượng già xảy lâu nung nóng sau làm việc trạng thái dẻo trình hoá già rút ngắn lại Vì kết cấu thép không cho làm việc giới hạn chảy Sự thay đổi tính chất học thép bị hoá già Thí nghiệm kéo mẫu thép loại có tuổi khác nhiều a) Thép trẻ; b) Thép già Biểu đồ ứng suất biến dạng có tượng già Nguyên nhân tượng già: • Lúc đầu hạt sắt ferit có nhiều tạp chất C, N, sau thời gian bay làm cho màng peclit (hợp chất bao quanh hạt sắt) dày lớn Màng có cường độ cao có biến dạng giảm • Muốn tránh tượng cần có biện pháp xử lý từ trình sản xuất thép Hiện tượng già cầu thép thường xuất vết nứt nhỏ mép lỗ đinh, thường hay xảy công trình chịu tải trọng xung kích có phân bố ứng suất không Đúng hoàn toàn , thưởng thêm 27/14 13 Thép chịu tải trọng lặp Thép chịu tải trọng lặp Tải trọng có nhiều thay đổi thay đổi diễn hàng triệu lần gọi tải trọng lặp Ví dụ, tàu xe qua lại gây chấn động cho cầu Khi chịu tải trọng lặp, thép bị phá hoại ứng suất < fy, phá hoại đột ngột biến dạng nhỏ, phá hoại thường kèm theo vết nứt, gọi tượng mỏi Mỏi nguyên nhân phổ biến gây hư hỏng kết cấu thép Cường độ mỏi số vật liệu cường độ chảy hay mô đun đàn hồi Nó phụ thuộc vào hình thái đặc biệt mối nối thực tế xác định thực nghiệm Do liên kết hàn phổ biến nên hầu hết thí nghiệm cường độ mỏi thực loại mối nối hàn Dạng chu kỳ tải trọng lặp Tải trọng lặp chia làm ba loại: - Chu kỳ đối xứng (H a); Chu kỳ phản đối xứng (H b); Chu kỳ phản đối xứng không hoàn toàn (H c) + 28/14 14 Bài toán Euler Euler đặt vấn đề tính lực tới hạn cho chịu nén tâm có liên kết hai đầu gối tựa Giả cử lực P đạt đến giá trị lực tới hạn Pcr , có lực xô ngang bị uốn cong, uốn xảy mặt phẳng có độ cứng nhỏ Khi lực xô ngang bị bỏ trạng thái cong Lực tới hạn Pth : Pcr = π2 EJmin / L2 (3-1) Jmin – moment quán tính nhỏ mặt cắt ngang, Jmin = Ar2 A – diện tích mặt cắt ngang r – bán kính quán tính tiết diện; K ≡ μ – hệ số chiều dài hiệu dụng λ = KL/r – độ mảnh ứng suất oằn tới hạn (critical buckling stress)  cr   2E  KL / r 2 K=2  K=1  2E 2 (3-2) Hình … Bài toán Euler ổn định chịu nén K = 0,7 K = 0,5 σch ≡ fy; Hình … Hyperbola Euler Giới hạn áp dụng công thức Euler Công thức Euler xây dựng sở phương trình vi phân đường đàn hồi, áp dụng vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi (σcr ≤ σprop λ ≥ λ0 = (π2E/σprop)0,5): λ0 – độ mảnh giới hạn, số loại vật liệu σprop – giới hạn tỷ lệ vật liệu; Thép xây dựng thông thường λ0 = 100, gỗ λ0 = 75 29/14 15 Sự phát triển dẻo chịu uốn dầm thép Xét tiết diện I đối xứng (hình a) chịu mô men uốn tuý nhịp hai lực tập trung Giả thiết dầm ổn định đường cong ứng suất - biến dạng thép đàn hồi-hoàn toàn dẻo: Do tải trọng tăng tiết diện phẳng, biến dạng tăng, đến thớ tiết diện đạt y = Fy/E (hình b) Trị số mô men uốn thớ đạt cường độ chảy gọi mô men chảy My Tiếp tục tăng tải trọng, biến dạng tăng tượng quay bắt đầu nhiều thớ biên đạt cường độ chảy (hình c) Trường hợp tới hạn biến dạng tải trọng lớn đến mức toàn tiết diện coi đạt cường độ chảy Fy (hình d) Khi đạt đến điểm toàn tiết diện thành dẻo mô men uốn tương ứng gọi mô men uốn dẻo Mp Hình Sự phát triển dẻo chịu uốn (a) Dầm đơn giản chịu hai lực tập trung (b) Chảy dẻo thớ cùng, (c) Một phần đàn hồi phần dẻo (d) Dẻo toàn phần Mỗi hình a) – d) : 30/14 16 Phân loại tiết diện dầm I theo khả chịu uốn Tiết diện ngang phân biệt tiết diện chắc, không hay mảnh tuỳ theo tỉ số rộng / dày phận chịu nén khoảng cách giằng Một tiết diện tiết diện phát triển mô men dẻo toàn phần Mp trước xảy ổn định ngang ổn định cục biên vách đứng Tiết diện không tiết diện phát triển mô men lớn mô men chảy My nhỏ Mp trước xảy ổn định phận Tiết diện mảnh tiết diện có phận chịu nén mảnh để xảy ổn định cục trước đạt tới mô men chảy My Hình Ứng xử loại dầm Độ cong  xác định tỉ số độ thay đổi biến dạng đơn giản độ dốc biểu đồ biến dạng tức là:  = C/c (6.33) C biến dạng khoảng c cách trục trung hoà 31/14 ( 2,0 điểm ) Nhóm câu (bài tập) Các giá trị bảng chưa có hệ số tải trọng Tải trọng Moment fbotgdr ftopgdr N.mm N/mm ftopSlab N/mm N/mm2 TX không Lhợp LCan Lớp phủ HT - HL-93 HT - Mỏi Hãy tính giá trị vị trí " ? " ( Đã có hệ số tải trọng) TTGH Moment fbotgdr ftopgdr N/mm ftopSlab N/mm2 N.mm N/mm Cường độ I ? ? ? ? Sử dụng ? ? ? ? Mỏi (Fatigue) ? ? ? ? 32/14 Tính đặc trưng hình học dầm liên hợp có cốt thép CĐC Kích thước mặt cắt ngang dầm BTCT x b1 = x mm Vút : h2 = x b2 = x mm Sườn : h3 = x b4 = x mm Vút : h4 = x b3 = x mm Bầu : h5 = x b5 = (b1 – b2)/2 = x mm Gờ trên: h6 = x b6 = (b3 – b2)/2 = x mm b4 h4 h5 h6 h1 = b6 b5 b5 X mm f 'c dầm x MPa h1 Khoảng cách hai dầm chính, S b1 28000 mm Chiều dày mặt cầu ts = X mm Chiều cao cổ th = x mm x MPa Cường độ chịu nén BT b2 h2 Giả sử tiết diện dầm không đổi toàn chiều dài dầm Chiều dài nhịp tính toán, L b6 h3 Bầu : Đặc trưng hình học dầm (chưa có cốt thép CĐC, chưa liên hợp) Diện tích dầm Ag = x mm Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến đáy dầm yg_bot = … mm Moment quán tính Ig = … mm Sơ đồ bố trí cốt thép CĐC, loại mm Tự chọn khoảng cách cốt thép lớp bảo vệ 0 0 0 0 0 0 0 x 0 0 x 0 x x 0 x x x 0 x x x 0 x x 0 0 x 0 0 x 0 0 33/14 0 0 Cho kết cấu nhịp thép - BTCT liên hợp giản đơn Chiều dài nhịp tính toán, mm x mm Chiều rộng lan can trái / phải, mm mm Chiều rộng phần xe chạy (PXC), W Tim gối đến đầu dầm, mm x /x x x mm Số dầm chính, Nb Khoảng cách dầm chính, S mm x x dầm mm Xác định kích thước mặt cắt ngang dầm thép Bố trí ống thoát nước mặt bằng, ống thoát nước có đường kính tối thiểu 34/14 Biết kích thước mặt cắt ngang dầm th bh tC bC DW tW tt bt x x x x x x x x Chiều dày mặt cầu : x Chiều rộng hữu hiệu mặt cầu n= mm xmm x Tìm yc, Itot dầm thép dầm liên hợp (3n) (n) 35/14 Cho kết cấu nhịp thép - BTCT liên hợp giản đơn, Tìm My biên Chiều dài nhịp tính toán Giới hạn chảy thép dầm, Fy * Tĩnh tải tiêu chuẩn Ký hiệu Mặt cắt chịu lực / Tên tĩnh tải Tĩnh tải giai đoạn x x mm MPa Giá trị tĩnh tải, N/mm Dầm Không liên hợp, Dầm thép DC_dc x (T.tải giai đoạn 1) Hệ LKN & ~ tải trọng khác DC_dn x Bản mặt cầu + Cổ DC_bm x DW_lp x Liên hợp, (T.tải giai đoạn 2) Lớp phủ Mặt cắt Sbotgdr Stopgdr StopSlab mm mm3 Dầm thép x x - Dầm Lhợp (3n) x x x Dầm Lhợp (n) x x x 36/14 Cho KCN thép - BTCT liên hợp giản đơn, th x Biết kích thước mặt cắt ngang dầm bh tC bC DW tW x x x Chiều dày mặt cầu : x Chiều rộng hữu hiệu mặt cầu Giới hạn chảy thép dầm, Fy Cường độ chịu nén BT, f 'c x Tìm Mp x tt bt x x x mm x x MPa mm MPa 37/14 tC bC DW tW tt bt S f 'c x x x x x x x x x fy = x Đường kính danh định cốt thép chịu lực, mm Chiều dày lớp bảo vệ : dùng giá trị tối thiểu x Moment tĩnh tải, có hệ số, N.mm/mm M S M+ mm – Cự ly từ tim dầm đến mặt cắt thiết kế M– , a1 0.0 mm 75 mm 150 mm 225 mm 300 mm 450 mm 600 mm x x x x x x x x x x x x x x x x x x a) Tìm bước cốt thép hướng cho vùng chịu moment dương b) Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa c) Tìm giá trị moment âm HL-93 (chưa có hệ số tải trọng) 38/14 [...]... được lao đẩy tới nhịp tiếp theo và bắt đầu công đoạn thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo chiều dọc cầu cho đến khi hoàn thành kết cấu nhịp Với công nghệ này trong quá trình thi công ta vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu cho giao thông cho thủy bộ, mặt khác không chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, thuỷ văn và địa chất khu vực xây dựng cầu Kết cấu nhịp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chịu lực là... hỏi xem xét về giá thành lắp dựng, tháo lắp hệ thống đà giáo và ván khuôn kết cấu dầm thì việc áp dụng công nghệ này giúp giảm tối đa giá thành lắp dựng và thời gian chu kỳ thi công bằng việc di chuyển toàn bộ hệ thống đà giáo, ván khuôn từ một nhịp đến nhịp tiếp theo Công nghệ này thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ Sau khi thi công xong một nhịp, toàn bộ hệ thống ván khuôn và đà giáo được lao đẩy... từ 6 - 9 : 13/14 14 Công nghệ đúc hẫng Sơ đồ thi công cầu theo công nghệ đúc hẫng cân bằng Ưu điểm : việc xứ lý các mối nối đơn giản hơn, kết cấu có tính toàn khối vững chắc, nhưng vì toàn bộ quá trình đúc hẫng thực hiện trên đà giáo treo di động nên cũng đòi hỏi trình độ thi công cao Ngày nay cả công nghệ đúc hẫng và công nghệ lắp hẫng đều có cơ hội áp dụng như nhau Trình tự thi công có ảnh hưởng trực... từ điều kiện làm việc của mố trụ trong quá trình khai thác, từ điều kiện xây dựng và những lý do kinh tế Trên những miền khô cạn, phần bãi sông, cầu vượt, cầu cạn, cầu qua thung lũng, cao độ đỉnh móng không phụ thuộc vào loại mố trụ, thường đặt tại cao độ mặt đất, trừ các loại mố vùi Đối với các trụ cầu qua sông có móng trên nền thi n nhiên, móng cọc bệ thấp, móng sâu, cao độ đỉnh móng thường đặt dưới... không dưới cầu đối với cầu vượt cầu cạn hoặc từ chiều cao tĩnh không thông thuyền với những nhịp thông thuyền và có cây trôi Cao độ đáy kết cấu nhịp cao hơn cao độ đỉnh trụ một trị số bằng chiều cao gối cầu Hình Xác đỉnh cao độ đỉnh trụ Vẽ đúng : ; vẽ đẹp : 1 - Đỉnh trụ cao hơn MNC; 2 - Chọn cao độ đỉnh trụ theo mực nước thông thuyền (MNTT) Đối với những cầu vượt qua thung lũng, khe sâu, những yêu cầu. .. 21/14 6 Công tác xây dựng bệ cao (của móng cọc bệ cao) 1 – búa đóng cọc; 2 – cần cẩu; 3 – thùng chụp; 4 – đáy thùng; 5 – cọc; 6 – khung định vị; 7 – thùng đựng vữa BT; 8 – phễu chứa BT; 9 – BT bịt đáy; 7 Bố trí gối cầu, khe co giãn và ký hiệu địa chất 22/14 8 Ứng xử của Cầu thép - BTCT liên hợp, nhịp giản đơn được xây dựng có và không có giàn dáo Cầu dầm thép BTCT liên hợp nhịp giản đơn được thi công bằng... trên không cần xét vì chiều cao cầu, chiều cao trụ được xác định từ cao độ tuyến đường qua cầu Trong trường hợp chung, cao độ đỉnh trụ sẽ lấy trị số lớn nhất trong hai cao độ sau: (MNC + h) và (MNTT + htt - hg ) Trong đó: MNC - Mực nước cao; MNTT - Mực nước thông thuyền; h - Khoảng cách nhỏ nhất từ MNC đến đỉnh trụ, trên sông không thông thuyền h = 0,5 m; htt - Chiều cao nhỏ nhất cho phép của khổ thông... cách : có dùng giàn dáo và không dùng giàn dáo Trình tự thi t kế dầm có giàn dáo hoàn toàn khác với dầm không dùng giàn dáo  Cầu được thi công không dùng giàn dáo Dầm liên hợp sẽ làm việc theo hai giai đoạn, ứng suất phải tính riêng cho từng giai đoạn tác dụng tải trọng: Giai đoạn 1 (chưa liên hợp): lắp xong dầm thép và các liên kết, đổ Bêtông tại chỗ hoặc lắp ghép mặt cầu Ở giai đoạn này, chỉ có dầm... tiết diện liên hợp ( sẽ tiết kiệm vật liệu hơn ) Số lượng và khoảng cách trụ giàn dáo phải được thi t kế để đảm bảo dầm võng không đáng kể trong giai đoạn thi công 23/14 9 Điều chỉnh ứng suất của cầu dầm thép – BTCT liên hợp, nhịp giản đơn (nêu một phương án) (1,50 đ) Trong cầu dầm liên hợp thi công không dùng giàn dáo, dầm thép chịu toàn bộ tĩnh tải giai đoạn 1, tiết diện liên hợp chịu tĩnh giai... Lắp dầm thép trên đà giáo liên tục - Làm ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông bản mặt cầu - Sau khi bản mặt cầu đạt đủ cường độ mới tháo dỡ ván khuôn, đà giáo Do đó toàn bộ tĩnh tải giai đoạn 1 & 2 đều do mặt cắt liên hợp chịu, trạng thái ƯS của dầm thép được cải thi n, nhờ vậy có thể giảm khối lượng thép - Tiếp tục thực hiện các công việc khác (phủ lớp mặt cầu, lề cho người đi bộ …) Ưu, nhược điểm Biện