ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP I.1 - SỐ LIỆU TỔNG QUÁT Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 : “Tiêu chuẩn thiết kế cầu”. - Chiều dài nhịp : 35 (m). - Tải trọng thiết kế : HL93. - Kích thước mặt cắt ngang: 10,5 (m). 0,25 + 1,5 + 3,5+3,5 + 1,5 + 0,25 (m) - Loại hình tiết diện dầm chính : dầm Supper T căng trước. Bố trí chung công trình I.2 - VẬT LIỆU THIẾT KẾ I.2.1 - Vật liệu lan can, lề bộ hành, bản mặt cầu, dầm ngang - Bê tông: ' 30 c f MPa = và 1.5 ' 1.5 0.043* * 0.043*2500 * 30 29440 ( ) c c c E f MPa γ = = = - Cốt thép AIII có 365 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép đai dầm ngang: Thép AII 280 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép thanh, cột lan can là thép CT4 có cường độ chịu kéo F y = 240 MPa. I.2.2 - Vật liệu thiết kế dầm chủ - Bê tông: ' 50 c f MPa = và 1.5 ' 1.5 0.043* * 0.043*2500 * 50 38007 ( ) c c c E f MPa γ = = = - Cốt thép dọc sử dụng thép AIII có 365 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép đai dầm: Thép AII 280 y f MPa = và 200000E MPa = . 2 - Cốt thép dự ứng lực loại đường kính tao 15,7 mm, tao 7 sợi, có độ chùng nhão thấp, ứng suất kéo đứt là 1860 pu f MPa = và môđun đàn hồi 197000 p E MPa = ; diện tích một tao là 150 mm 2 . II - THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH II.1 - BỐ TRÍ CHUNG Chi tiết lan can – lề bộ hành. 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. 3 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. 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 = + + 4 → 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 6 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 − = = 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. 7 II.3.1.4 - Kiểm tra nứt - Công thức kiểm toán: 3 min(0,6* ; ) . s sa y c c Z f f f A d ≤ = Trong đó: Z = 30000 N/mm với khí hậu ôn hòa. f y = 365 MPa. d c = 30 mm < 50 mm. A c = (30+30)*1000/5 = 12000 (mm 2 ) → 3 30000 min(0,6*365; ) min(219;421,7) 219 ( ) 12000*30 sa f MPa= = = - Với bê tông cốt thép thường sơ đồ sơ đồ ứng suất kiểm tra với sơ đồ đàn hồi nứt, chiều cao vùng nén: . 2. . . 2. . . 1 1 . 1 1 . . . s s s s s s b s n A d b E A d b x b n A E b n A     = + − = + −             → ( ) 200000*393 2*70*1000 * 1 1 19,7 200000 29440*1000 *393 29440 x mm     = + − =         - Mô men quán tính chính của tiết diện quy đổi: ( ) ( ) 3 3 2 2 . 1000*19,7 200000 . . *393* 70 19,7 3 3 29440 cr s s b x I n A d x= + − = + − → ( ) 4 12259741 cr I mm = - Ứng suất trong cốt thép tại trọng tâm cốt thép là: ( ) ( ) ( ) 1161875 200000 . . * 70 19,7 * 32 219 12259741 29440 n s s s sa cr c E M f d x f MPa I E = − = − = ≤ = - Vậy điều kiện về nứt thỏa mãn. 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 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. 8 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. II.3.2.2.1- - 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: ' . 0,7693*365 11,01 ( ) 0,85* * 0,85*30*1 s y c A f a mm f b = = = 9 ( ) ( ) ' 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 = II.3.2.2.2- - 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 +   = + + =  ÷   10 [...]... 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 = 1400 mm - Cắt 1000 m 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) 12 Sơ đồ tính bản dầm giữa... II.3.2.3 - Kiểm toán - Công thức kiểm toán: Rw ≥ Ft 319191( N ) ≥ 240000 ( N ) → → Thỏa ! (A.13.7.3.3) III - THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU III.1 - SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Bê tông bản mặt cầu: C30 có fc’ = 30 MPa và Ec = 29440 MPa - Cốt thép AIII có Fy = 365 MPa - Chiều dày bản mặt cầu ts = 200 mm III.2 - TÍNH BẢN CONGXOL III.2.1 - Sơ đồ tính - Sơ đồ tính bản congxol là sơ đồ dầm congxol có nhịp tính toán là L = 600... TẢI TRỌNG THIẾT KẾ DẦM VI.1 - CÁC MẶT CẮT TÍNH NỘI LỰC + Nhịp tính toán của dầm Ltt = 35000 mm 29 Vị trí các mặt cắt tính toán + Mặt cắt 0-0 tại đầu khấc của dầm, cách tim gối dầm 400 mm + Mặt cắt 1-1 tại vị trí thay đổi tiết diện, cách tim gối cầu 2400 mm + Mặt cắt 1/8 tại khoảng 1/8 nhịp tính toán, cách tim gối cầu 4375 mm + Mặt cắt 1/4 tại vị trí ¼ nhịp tính toán của dầm, cách tim gối cầu 8750 mm... hoạt tải IV.2.3.1 - Đường ảnh hưởng áp lực dầm ngang theo phương dọc cầu + Hoạt tải tác dụng lên dầm ngang gồm tải xe và tải làn + Khi xe chạy trên cầu, tải trọng truyền vào dầm ngang thông qua bản mặt cầu Ta vẽ đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang theo phương dọc cầu để quy đổi lực tác dụng do xe chạy dọc cầu tác dụng lên dầm ngang Đường ảnh hưởng áp lực tác dụng lên dầm ngang và sơ đồ xếp tải tính dầm... ngang Với cầu không có dầm ngang giữa thì chính là mômen quán tính của phần bản mặt cầu có mặt cắt hình chữ nhật bề rộng 1000 mm ∆p ( mm ) - độ võng của dầm chủ tại giữa nhịp do tải trọng p = 10 N/mm phân bố đều trên nhịp dầm chủ và không kể đến sự phân bố đàn hồi của kết cấu ngang 5 pL4 5*10*350004 ∆p = = = 27, 7 ( mm ) 384 Ec I 384*38007 *185605997900 28 Với Ec ; I - Môđun đàn hồi và mômen quán tính... gồm cả phần bản mặt cầu) : h = 800 mm + Bề rộng dầm ngang b = 400 mm f c' = 30MPa + Bê tông: 17 1.5 Ec = 0.043* γ c * f c' = 0.043* 25001.5 * 30 = 29440 ( MPa ) f = 365MPa + Cốt thép AIII có y và E = 200000 MPa + Nhịp tính toán dầm ngang lấy bằng khoảng cách hai dầm chủ L = 2105 mm IV.2 - TÍNH TOÁN NỘI LỰC IV.2.1 - Sơ đồ tính Sơ đồ tính dầm ngang + Sơ đồ tính toán dầm ngang là sơ đồ liên tục Để đơn... ngang là sơ đồ liên tục Để đơn giản hóa trong tính toán ta tính gần đúng với sơ đồ giản đơn được mômen tại giữa nhịp rồi nhân hệ số điều chỉnh 0,7 cho mặt cắt tại gối hoặc 0.5 cho mặt cắt giữa nhịp trên sơ đồ liên tục IV.2.2 - Xác định nội lực do tĩnh tải + Tĩnh tải lớp phủ bản mặt cầu: Dw= 2,3*10-5 * ( 400*50 ) = 0, 46 ( N / mm ) ( ) + Tĩnh tải bản mặt cầu: '' DC2 = 2,5*10−5 * ( 200* 400 ) = 2 ( N / mm... 9,3*0,875*30625 Vlan = = 249211( N ) 2 + Lực cắt do tải bộ hành 35 VPL = 4,5*0,875*30625 = 120586 ( N ) 2 VI.3.4 - Tính toán nội lực do hoạt tải tại mặt cắt 1/4 VI.3.4.1 - Sơ đồ xếp tải + Mặt cắt 1/4 tại vị trí ¼ nhịp tính toán của dầm, cách tim gối cầu 8750 mm Đường ảnh hường và sơ đồ xếp tải tại mặt cắt1/4 VI.3.4.2 - Mômen + Mômen do xe ba trục M 3truc = 145000 * ( 6563 + 5488 ) + 35000* 4413 = 1.901.850.000...  ⇒ 693391( N ) ≥ 692026 ( N ) → Đạt IV.6.10 - Cốt đai thiết kế + Cốt đai thiết kế là đai 2 nhánh, đường kính 10, bước đai 100mm, thép đai AII, tăng cốt dọc phía trên gối lên 1 thanh φ 22 V - TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG V.1 - HỆ SÓ PHÂN BỐ NGANG CHO DẦM GIỮA V.1.1 - Hệ số phân bố ngang đối với mômen cho dầm giữa + Mặt cắt ngang điển hình của cầu thuộc loại c) Bảng A.4.6.2.2.1.1 + Theo Bảng 4.6.2.2.2.a-1... trên gối đàn hồi MI V V.2.1 - Vẽ đường ảnh hưởng phản lực gối đàn hồi tại vị trí dầm biên Đường ảnh hưởng phản lực gối tại vị trí dầm biên + Hệ số độ mềm: S3 α= = ' 6 E.I n ∆p 21053 = 2,9*10 −6 ≤ 0, 005 1000* 2003 6* 29440* * 27,7 12 Trong đó: S = 2105 mm - Khoảng cách hai dầm chủ E = 29440 MPa - Môđun đàn hồi của kết cấu ngang I ' I n = n mm 4 a - Tỉ số giữa mômen quán tính của một dầm ngang giữa chia . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP I.1 - SỐ LIỆU TỔNG QUÁT Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 : “Tiêu chuẩn thiết kế cầu . - Chiều dài nhịp : 35. hành. 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. 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