ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ I.1. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tiêu chuẩn và quy trình áp dụng: ● 22TTC272-05: “Tiêu chuẩn thiết kế cầu”. ● Và các tiêu chuẩn kỹ thuật khác có liên quan. Tải trọng thiết kế: HL93. Chiều dài nhịp dầm : 35 m. Bề rộng phần xe chạy : 7 m. Bề rộng lề bộ hành: 2 x 1,5 m. Bề rộng dải lan can: 2x0,25 m. I.2. VẬT LIỆU THIẾT KẾ ● Bản mặt cầu và bê tông lề bộ hành, tường lan can sử dụng cấp bê tông là C30, có cường độ chịu nén ' 30 c f Mpa = → 1,5 ' 1,5 0,043* * 0,043*2500 * 30 29.440 ( ) c c c E f MPa γ = = = . ● Thép lan can là thép CT3, có cường độ chịu kéo F y = 240 MPa. ● Cốt thép thanh trong bản mặt cầu, tường lan can, lề bộ hành sử dụng thép AIII, có cường độ chịu kéo F y = 365 MPa. - Dầm chủ, sườn tăng cường, hệ liên kết ngang ( thép hình L ) dùng thép tấm M270 cấp 345W theo ASSHTO ( tương đương A707M cấp 345W- theo ASTM ) có cường độ chịu kéo min là F u = 485 Mpa và cường độ chảy min là F y = 345 MPa. ● Bulông cường độ cao tuân theo tiêu chuẩn AASHTO M253M (ASTM A490M) làm từ thép cường độ cao A325 cường độ kéo tối thiểu F u = 120 ksi = 827 MPa, cường độ chảy tối thiểu F y = 92 ksi = 634 MPa. Đai ốc tuân theo tiêu chuẩn AASHTO M291M (ASTM A563M) hoặc ASHTO M292 (ASTM A194M), vòng đệm theo tiêu chuẩn ASTM F34 GM. I.3. BỐ TRÍ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH Chiều dài nhịp dầm cầu là 35 m. Bề rộng toàn cầu là 10,5 m. Lan can sử dụng kiểu kết hợp giữa lan can ô tô và lan can lề bộ hành. Bố trí 5 dầm chủ là dầm thép liên hợp bê tông cốt thép dọc theo cầu với khoảng cách hai dầm liên tiếp là 2,1 m. Chiều cao dầm thép là 1,5 m. 2 II - THIẾT KẾ LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH II.1. BỐ TRÍ CHUNG LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH Chi tiết lan can – lề bộ hành. 3 II.2. THIẾT KẾ LAN CAN II.2.1 Thiết kế thanh lan can II.2.1.1 Sơ đồ tính – tải trọng Để đơn giản, sơ đổ tính cho mỗi nhịp thanh lan can là sơ đồ dầm giản đơn. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai cột lan can liền kề L = 2060 mm. Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên thanh lan can. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can, bao gồm: ● Trọng lượng bản thân lan can trên 1 mm chiều dài: 2 2 5 (70 62 ) 7,85*10 *3,14 4 DC − − = → DC = 0,065 N/mm ● Hoạt tải thiết kế: Tải phân bố trên chiều dài thanh lan can W = 0,37 N/mm và tải tập trung P = 890 N theo Điều 13.8.2. II.2.1.2 Nội lực trong thanh lan can ● Mômen do tải trọng bản thân gây ra tại mặt cắt chính giữa nhịp: 2 2 0,065*2060 32500 ( ) 8 8 DC x qL M Nmm = = = ● Mômen do hoạt tải gây ra tại mặt cắt chính giữa nhịp : 2 2 w w wL 0,37*2060 185000 ( ) 8 8 x y M M Nmm = = = = P P P.L 890*2060 445000 ( ) 4 4 x y M M Nmm = = = = ● Tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ: Mômen tại mặt cắt chính giữa nhịp trong trạng thái giới hạn cường độ là: w 2 w 2 * [ . .( + )] [ .( + )] DC P P DC x L x x L y y M M M M M M η γ γ γ = + + Trong đó: Hệ số điều chỉnh tải trọng * * 1 D I R η η η η = = theo các Điều 1.3.2.1 ; 1.3.3 ; 1.3.4 và 1.3.5. 4 Hệ số tải trọng với hoạt tải là 1,75 L γ = ; hệ số tải trọng cho tĩnh tải 1,25 L γ = theo Điều 3.4.1, Bảng 3.4.1-1 và 3.4.1-2. → 2 2 [1,25*32500 1,75*(185000+445000)] [1,75*(185000+445000)]M = + + → M = 1.588.156 (Nmm) II.2.1.3 Khả năng chịu lực của lan can ● Mômen quán tính của tiết diện: 4 4 4 4 4 4 4 62 0,05 (1 ) 0,05*70 (1 ) 461683 ( ) 70 d I D mm D = − = − = ● Sức kháng uốn danh định của tiết diện: 461683 * *240 3.165.828 (Nmm) 0,5* 0,5*70 n y I M f D = = = II.2.1.4 Kiểm toán Công thức kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ : . n M M φ ≥ Hệ số sức kháng 1 φ = đối với uốn theo Điều 6.5.4.2. → 1*3165828 (Nmm) ≥ 1588156 (Nmm) → Đảm bảo chịu lực. II.2.2 Thiết kế cột lan can ở THGH cường độ II.2.2.1 Sơ đồ tính – tải trọng Bỏ qua lực thẳng đứng tác dụng vào cột lan can.Lấy cột lan can ở giữa cầu để tính. Tải trọng tác dụng lên cột chỉ chỉ bao gồm các lực theo phương ngang cầu tại các vị trí liên kết thanh lan can, bao gồm: ● Hoạt tải phân bố W = 0,37 N/mm trên 2 nửa nhịp thanh lan can đường truyền về cột thành lực tập chung P’ = W*L = 0,37*2060 = 740 (N). ● Hoạt tại tập trung P = 890 N trên thanh lan can nay được di chuyển vị đặt ngay vị trí giao với cột. → Vậy tổng hợp lực tác dụng lên cột theo phương ngang cầu tại mỗi vị trí giao với thanh lan can là : F = P + P’ = 740 + 890 → F = 1360 (N) Sơ đồ tính và các kích thước hình học của cột dưới đây: Sơ đồ tính cột lan can. II.2.2.2 Nội lực trong cột lan can Mômen tại mặt cắt B-B : 5 *(340 560 780) 1360*1680 B B M F − = + + = → M = 2284800 Nmm Mômen kiểm toán tại trạng thái giới hạn cường độ: * 1,75*2284800 LL B B M M γ − = = → M = 3998400 (Nmm) (Hệ số tải trọng với hoạt tải là 1,75 LL γ = ) II.2.2.3 Khả năng chịu lực của cột lan can Sơ đồ tính cột lan can là dầm congxol (khi bỏ qua lực thẳng đứng dọc trục). Mômen quán tính của tiết diện cột lan can tại mặt cắt B-B được sử dụng AutoCad 2007 tính được kết quả là: Area: 19203,1820 Perimeter: 1959,9849 Bounding box: X: 0,0000 400,0000 Y: 0,0000 300,0000 Centroid: X: 199,9702 Y: 149,6748 Moments of inertia: X: 520465345,0568 Y: 1279361273,6390 Product of inertia: XY: 574740922,5494 Radii of gyration: X: 164,6301 Y: 258,1131 Principal moments and X-Y directions about centroid: I: 90265161,0777 along [1,0000 0,0000] J: 511463071,5344 along [0,0000 1,0000] → I X = 511463071 mm 4 . - Sức kháng uốn danh định của cột lan can: 2 2 * * 511463071*240* 1.227.511.370 ( . ) 200 r x y M I f N mm h = = = II.2.2.4 Kiểm toán cột lan can - Trạng thái giới hạn cường độ: . . . 1*1.227.511.370 1*1,75*2284800 3998400( . ) r LL B B M M N mm φ η γ − ≥ = ≥ = → Thỏa! II.3. THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH II.3.1 Thiết kế bản bê tông lề bộ hành II.3.1.1 Sơ đồ tính và tải trọng Sơ đồ tính là dầm giản đơn, cắt 1000 mm dài theo phương dọc cầu để tính, tiết diện tính là hình chữ nhật b*h = 1000 x 100 mm, chiều dài nhịp tính toán là L = 1300 mm. Sơ đồ tính lề bộ hành Tải trọng tác dụng gồm tĩnh tải bản thân (DC), hoạt tải người (PL) 5 2,5*10 *1000*100 2,5( / )DC N mm − = = 6 3 3*10 *1000 3( / )PL N mm − = = II.3.1.2 Tính toán nội lực Mô men trạng thái giới hạn cường độ: ( ) ( ) ( ) 2 2 . . * 1,25*2,5 1,75*3 *1300 * 1* 1769219 . 8 8 DC PL u DC PL L M N mm γ γ η + + = = = Mô men trạng thái giới hạn sử dụng: ( ) ( ) ( ) 2 2 * 2,5 3 *1300 * 1* 1161875 . 8 8 n DC PL L M N mm η + + = = = II.3.1.3 Tính toán và bố trí cốt thép Chọn d s = 70 mm. Chiều cao vùng nén : 2 2 ' 2. 2*1769219 70 70 *0,85* * 0,9*0,85*30*1000 u s s c M a d d f b φ = − − = − − → a = 1,1 mm Xét tỷ số 1 1,1 0,02 0,42 . 0,84*70 s s c a d d β = = = ≤ Trong đó ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 c f β = − − = − − = ( với ' 30 28 c f MPa MPa = ≥ ) Diện tích cốt thép thiết kế: ' 2 0,85* * * 0,85*30*1,1*1000 77( ) 365 c s y f a b A mm f = = = Lượng cốt thép tối thiểu: ( ) ' 2 ,min 30 0,03* * * 0,03*1000*100* 247 365 c s y f A b h mm f = = = KL: chọn lượng cốt thép tối thiểu để bố trí thép. A s = 247 mm 2 → chọn ( ) 2 10 200 393 s a A mm φ = bố trí cho 1 m dài lề bộ hành. II.3.2 Thiết kế bó vỉa ở TTGH đặc biệt II.3.2.1 Sơ đồ tính và tải trọng - Tính bó vỉa lề bộ hành trong THGH đặc biệt, với cấp ngăn chặn L3. - Lực thiết kế lan can lấy theo A.13.7.3.3: Phương tác dụng Lực (KN) Chiều dài lực tác dụng Ngang F t = 240 L t = 1070 mm 7 Thẳng đứng F v = 80 L v = 5500 mm Dọc F L = 80 L L = 1070 mm - Cốt thép trong bó vỉa chọn sơ bộ là 5 14 φ trên 1 m dài bó vỉa. 6Ø12a200 Ø14a200 F t 300 200 Sơ đồ tính bó vỉa II.3.2.2 Khả năng chịu lực - Đối với các va xô trong một phần đoạn tường: 2 . 2 8 8 . 2 c c w b w c t M L R M M H L L H     = + +  ÷  ÷ −     Chiều dài tường tới hạn L c trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy phải lấy bằng: ( ) 2 8 2 2 b w t t c c H M M H L L L M +   = + +  ÷   - Với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối : 2 . 2 . 2 c c w b w c t M L R M M H L L H     = + +  ÷  ÷ −     ( ) 2 2 2 b w t t c c H M M H L L L M +   = + +  ÷   - Do không có tường đỉnh nên M b = 0, các ký hiệu sử dụng thống nhất như A.13.7.3.4. - Xác định khả năng chịu mômen của tường trên một đơn vị chiều dài đối với trục ngang (M c ) Tiết diện tính toán bxh = 1x200 (mm), tính theo tiết diện đặt cốt đơn,cốt thép bố trí là: 2 2 3,14*14 0,7693 ( ) 4*200 s A mm = = Chiều cao vùng nén quy đổi của bê tông: 8 ' . 0,7693*365 11,01 ( ) 0,85* * 0,85*30*1 s y c A f a mm f b = = = ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 c f β = − − = − − = ( với ' 30 28 c f MPa MPa = ≥ ) Chọn d s = 150 mm. 1 11,01 0,09 0,42 . 0,84*150 s s c a d d β = = = ≤ → thỏa điều kiện phá hoại dẻo. → 11,01 . .( ) 0,7693*365*(150 ) 2 2 c s y s a M A f d = − = − → 40573 . / c M N mm mm = - Xác định khả năng chịu mômen của tường trên một đơn vị chiều dài đối với trục đứng (M w ) Tiết diện tính toán bxh = 1x200 (mm), tính theo tiết diện đặt cốt đơn,cốt thép bố trí là: 2 2 3*3,14*12 1,1304 ( ) 4*300 s A mm = = Chiều cao vùng nén quy đổi của bê tông: ' . 1,1304*365 16,18( ) 0,85* * 0,85*30*1 s y c A f a mm f b = = = ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 c f β = − − = − − = ( với ' 30 28 c f MPa MPa = ≥ ) Chọn d s = 150 mm. 1 16,18 0,13 0,42 . 0,84*150 s s c a d d β = = = ≤ → thỏa điều kiện phá hoại dẻo. → 16,18 . .( ) 1,1304*365*(150 ) 2 2 w s y s a M A f d = − = − → 58552 . / w M N mm mm = - Đối với các va xô trong một phần đoạn tường: ( ) ( ) 2 8*300* 0 58552*300 1070 1070 1686 2 2 40573 c L mm +   = + + =  ÷   ( ) 2 2 40573*1686 8*0 8*58552*300 456096 2*1686 1070 300 w R N     = + + =  ÷  ÷ −     - Với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối : ( ) ( ) 2 300* 0 58552*300 1070 1070 1180 2 2 40573 c L mm +   = + + =  ÷   ( ) 2 2 40573*1180 0 58552*300 319191 2*1180 1070 300 w R N     = + + =  ÷  ÷ −     9 II.3.2.3 Kiểm toán - Công thức kiểm toán: w t R F ≥ (A.13.7.3.3) → ( ) ( ) 319191 240000N N ≥ → Thỏa ! III - THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU III.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Bê tông bản mặt cầu: C30 có f c ’ = 30 MPa và E c = 29440 MPa. Cốt thép AIII có F y = 365 MPa. Chiều dày bản mặt cầu t s = 200 mm. III.2. TÍNH BẢN CONGXOL III.2.1Sơ đồ tính Sơ đồ tính bản congxol là sơ đồ dầm congxol có nhịp tính toán là L = 1050 mm. Cắt 1000 mm dài theo phương dọc cầu để tính toán. Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có kích thước là b x h = 1000 x 200 (mm). Sơ đồ tính bản congxol. III.2.2Xác định tải trọng - Tĩnh tải bản mặt cầu phân bố đều: 5 2,5*10 *1000*200 5( / )DC N mm − = = - Tĩnh tải tập trung tổng cộng do trọng lượng cột, tường, thanh lan can: ( ) 5 5 1000*0,065*3 19454*150 121184*8 *7,85*10 650*250*1000*2,5*10 c P − − = + + + → 4563( ) c P N = - Tĩnh tải tập trung do hoạt tải bộ hành: ( ) 3 1 3*10 *1000*1300 1950( ) 2 PL N − = = 10 [...]... TÍNH BẢN DẦM GIỮA: III.3.1 Sơ đồ tính Sơ đồ tính bản dầm giữa là sơ đồ dầm liên tục nhưng để đơn giản trong tính toán ta sẽ với sơ đồ dầm giản đơn sau đó kết quả nội lực sẽ được nhân với hệ số điều chỉnh cho sơ đồ liên tục Nhịp tính toán là L = 2100 mm Cắt 1000 mm dài theo phương dọc cầu để tính toán Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có kích thước là b x h = 1000 x 200 (mm) Sơ đồ tính bản dầm giữa... mm Tiết diện dầm liên hợp V.6.2 Tính toán cho tiết diện liên hợp ngắn hạn Lấy dầm biên để tính toán, be = 2100 mm Ở phần trước ta đã có các số liệu của dầm thép trong hệ Oxy (Hình 4-2) là: As = 67750 mm2; yo = 132 mm; IX = 22.220.880.580 (mm4) 24 Tiết diện dầm liên hợp ngắn hạn quy đổi Bê tông bản có f c = 30MPa , theo điều 6.10.3.1.1b, 22TCN 272-05 ta có n = 8 Diện tích phần bê tông bản cánh: A 'c =... trong mọi trường hợp không được thiết kế dầm biên có khả năng chịu lực nhỏ hơn dầm giữa Do đó, ta chỉ chọn tính toán thiết kế cho dầm giữa V- THIẾT KẾ DẦM CHỦ V.1 LỰA CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN DẦM CHỦ Chọn tiết diện ngang dầm thép hình chữ I, được tổ hợp từ thép tấm bằng các mối hàn góc liên tục ngấu hoàn toàn trong nhà máy .Thép sử dụng là M270 cấp 345W theo ASSHTO ( tương đương A707M cấp 345W- theo ASTM... V.10 KIỂM TOÁN TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ V.10.1 Kiểm toán mô men giai đoạn 1 (dầm thép) - Công thức kiểm toán: Φ.M n ≥ M u - Hệ số sức kháng Φ = 1 - Tổ hợp nội lực tại mặt cắt kiểm toán 5-5, giai đoạn 1: Giả xử tải trọng thi công là 4,8*10-4 MPa (tham khảo mục A.5.14.2.3.3) phân bố đều trên toàn bộ bề mặt cầu Khi đó tải trọng tác dụng lên một dầm là: CLL = 4,8*10−4 * S = 4,8*10 −4 *1800 = 0,864 (... 25*560* 1430 − 855 + 20 +    ÷  ÷ 2  2       → M p = 12.120.065.630 ( N mm ) - Kiểm toán 1*12.120.065.630 ( N mm ) ≥ 3.363.011.593N mm → Đạt V.10.2 Kiểm toán mô men giai đoạn 2 (dầm liên hợp) - Công thức kiểm toán: 31 Φ.M n ≥ M u - Hệ số sức kháng Φ = 1 đối với uốn - Tổ hợp nội lực tại mặt cắt kiểm toán 5-5, giai đoạn 1: M u = η [ γ DC M DC −1 + γ DC M DC-2 + ( mg ) PL γ PL M PL + ( mg ) Lan... Chiều cao dầm thép tối thiểu phải lớn hơn: d min = 0, 033* L = 0, 033*35000 = 1155(mm) Các kích thước ký hiệu trên hình và được lựa chọn sơ bộ như sau: Cánh trên: Bề rộng:bc = 400 mm Bề dày: tc = 25 mm Vách dầm (bản sườn): 16 Chiều cao: Dw = 1430 mm Bề dày: tw = 25 mm Cánh dưới dầm: Bề rộng: bf = 400 mm Bề dày: tf = 20 mm Bản táp cánh dưới: Bể rộng: b’f = 560 mm Bề dày: t’f = 25 mm Chiều cao dầm: d =... cấu lấy theo Bảng 3.5.1-1 22TCN 272-05 Để đơn giản khi tính toán, tĩnh tải coi như phân bố đều trên các dầm chủ không phân biệt dầm trong hay dầm ngoài ● Trọng lượng bản thân dầm chủ (bao gồm cả sườn tăng cường): DC1 = [67750*7,85*10-5 ] +23*[ 1428*187,5*20]*7,85*10-5/35000 → DC1 = 5,59 N/mm ● Trọng lượng liên kết ngang: Liên kết ngang chọn thép L127x76x9,5 có khối lượng trên một mét dài là 14,5 kg/m... độ trọng tâm của tiết diện dầm thép trong hệ Oxy là (xo; yo) = (0; -132) (mm) Hệ trục tọa độ quán tính chính trung tâm của tiết diện gồm trục O’y và O’X như hình 4-1 Gốc O’ trong hệ tọa độ Oxy có tọa độ (xo; yo) = (0; -132) (mm) vừa tìm được ● Tính mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện dầm thép: Mô men quán tính chính của tầng phần tiết diện được tính với hệ trục quán tính chính trung tâm của... cho dầm trong khi một làn xe chất tải: S 2100 SI (mg )V = 0,36 + = 0, 36 + 7600 7600 → (mg )V = 0, 64 ● Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong khi hai làn xe chất tải: SI 2 MI V (mg ) 2 S 2100  2100   S  = 0, 2 + − − ÷ = 0, 2 + ÷ 7600  10700  7600  10700  MI → (mg )V = 0, 44 IV.2 Hệ số phân bố ngang cho dầm biên Áp dụng phương pháp đòn bẩy Đường ảnh hưởng phản lực dầm biên theo phương ngang cầu. .. diện dầm giai đoạn 2 (tiết diện liên hợp) , từ kết quả trong mục tính mômen dẻo ta có chiều D = 291,5 (mm) cao bản bụng chịu nén: cp - Thế số cho tiết diện dầm thép (giai đoạn 1): 200000 0,1* Dcp = 0,1*855 = 85,5 ≤ 3, 76 = 90.5 345 → Bản bụng đặc chắc - Thế số cho tiết diện liên hợp (giai đoạn 2): 200000 0,1* Dcp = 0,1* 291,5 = 29,1 ≤ 3, 76 = 90, 5 345 → Bản bụng đặc chắc V.9.2 Độ mảnh của bản cánh - . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ I.1. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tiêu chuẩn và quy trình áp dụng: ● 22TTC272-05: “Tiêu chuẩn thiết kế cầu . ● Và các. nhịp dầm cầu là 35 m. Bề rộng toàn cầu là 10,5 m. Lan can sử dụng kiểu kết hợp giữa lan can ô tô và lan can lề bộ hành. Bố trí 5 dầm chủ là dầm thép liên hợp bê tông cốt thép dọc theo cầu với. ) 10536930 . u M N mm = III.3. TÍNH BẢN DẦM GIỮA: III.3.1Sơ đồ tính Sơ đồ tính bản dầm giữa là sơ đồ dầm liên tục nhưng để đơn giản trong tính toán ta sẽ với sơ đồ dầm giản đơn sau đó kết quả nội lực