ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU CHƯƠNG I THIẾT KẾ LAN CAN I. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN LAN CAN BTCT Thông số thiết kế lan can : - Chiều cao tường bê tông H W = 700 (mm) - Chiều cao thanh lan can H R = 1030 (mm) - Cường độ bê tông f' c = 30 (MPa) - Cường độ chảy cốt thép bản f y = 280 (MPa) - Thép dung trong lan can f y = 200 (Mpa) II. ĐIỀU KIỆN KIỂM TOÁN R ≥ F t (1) Y ≥ H e (2) Trong đó : R - Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can F t - Lực va ngang của xe vào lan can Y - Chiều cao đặt hợp lực R về phía trên mặt cầu H e - Chiều cao đặt lực va ngang của xe vào lan can III. XÁC ĐỊNH CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1.1 Xác đònh lực va ngang của xe F t : (TCN 272-05 C13.7.3.3-1) SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 1 R R R H R H W Y R W ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU Cấp lan can thiết kế Cấp III Tra được : F t = 240 (KN) ; L t = 1070 ( mm ) H e(min) = 810 (mm) 1.2 Xác đònh tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can : Sức kháng của hệ lan can là tổ hợp sức kháng của gờ bê tông và cột, thanh lan can SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỐT THÉP GỜ CỦA BÊ TÔNG A b1b2b3 Hw Thông số hình học phần BT của lan can : SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU 350 250 250100 700 440 A B b1 b2 b3 250 mm 440 mm 350 mm 250 mm 100 mm Lớp bê tông bảo vệ : 50 mm Đường kính thanh cốt thép dọc là : 12 mm Đường kính thanh cốt thép đai là : 14 mm Bước thanh cốt đai là : 200 mm SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 3 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU Đoạn 2 Đoạn 3 350 250 136 50 50 136 250 440 23350 59 13650 50 100 32750 50 Đoạn 1 440 250 1.2.1. Sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng M w H Do chiều dày của tường lan can thay đổi nên trong tính toán ta co thể chia làm 3 Đoạn: như hình vẽ: - Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm của đoạn 1 gần bằng nhau và có thể tính theo: (f c =30Mpa , f y = 280 Mpa) As = 2 thanh Þ 12 (mm) có As = 113.04 mm 2 d trung binh =(142 +150 +50) /2 = 171 mm a = S y , c A f 113.04 280 3.55 mm 0.85 f b 0.85 30 350 × × = = × × × × , 1 c 0.05 0.05 0.85 (f 28) 0.85 (30 28) 0.836 7 7 β = − × − = − × − = s 1 s C a 3.55 0.025 0.45 d d 0.836 171 = = = < β × × n1 s y a 3.55 M A f (d ) 1 113.04 280 (171 ) 2 2 5356174.32 N.mm → ϕ× = ϕ× × × − = × × × − = - Đối với đoạn 2 cường độ hơi khác một chút coi mô men là dương nếu làm căng mặt thẳng ta có: f c =30Mpa , f y = 280 Mpa As = 1 thanh Þ 12 (mm) có As = 56.52 mm 2 d trung binh =(137 +119 )= 256 mm a = S y , c A f 56.52 280 2.5 mm 0.85 f b 0.85 30 250 × × = = × × × × SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU s 1 s C a 2.5 0.0117 0.45 d d 0.836 256 = = = < β × × n2 s y a 3.55 M A f (d ) 1 56.52 280 (256 ) 2 2 4023263.16 N.mm → ϕ× = ϕ× × × − = × × × − = - Đối với đoạn 3 sức kháng uốn dương và âm đều bằng nhau : f c =30Mpa , f y = 280 Mpa As = 1 thanh Þ 12 (mm) có As = 56.52 mm 2 d trung binh =(50 +340 )=390 mm a = S y , c A f 56.52 280 6.2 mm 0.85 f b 0.85 30 100 × × = = × × × × s 1 s C a 6.2 0.019 0.45 d d 0.836 390 = = = < β × × n3 s y a 6.2 M A f (d ) 1 56.52 280 (390 ) 2 2 6122924.64 N.mm ϕ× = ϕ× × × − = × × × − = Vậy sức kháng tổng cộng của tường đối với trục thẳng đứng là: M w H = n1 M + n2 M + n3 M =15502362.12 N. mm Hay M w H = 15502.4 KN.mm Phân đoạn gờ bê tông Chiều cao phân đoạn h Chiều rộng qui đổi b’ Chiều cao có hiệu s d Diện tích cốt thép As bf fA a c ys 85,0 . ' = 2 wi i s y s M H A f a d φ = ×   −  ÷   w i wi M H M H= ∑ (mm) (mm) (mm) (mm2) (mm) (KN.mm) (KN.mm) 1 350 250 163.5 113.04 3.55 5354.17432 15502.4 2 250 345 241 56.52 2.5 4023.26316 3 100 440 376 56.52 6.2 6122.92464 1.2.2. Sức kháng của tường đối với trục ngang M c Chiều cao của cốt thép đứng tăng từ đỉnh đến đáy tường nên sức kháng mô men củng như vậy. Lấy khoảng cách giữa các thanh đứng của tường bằng khoảng cách giữa các thanh đáy của bản mặt cầu, các thanh đưng Þ 14 (mm), cách nhau 200 mm, có ( As = 0.77 mm 2 /mm) - Đối với đoạn 1:Chiều dày của tương là 250 mm, sức kháng uốn của mô men đối với trục ngang là: d =250 -a bv –d/2 =250 - 50 - 7 = 193 mm SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 5 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU S y , c A f 0.77 280 a 8.456 mm 0.85 f b 0.85 30 1 × × = = = × × × × c1 s y a 8.456 M A f (d ) 1 0.77 280 (193 ) 2 2 40699.24 N.mm ϕ× = ϕ× × × − = × × × − = - tại chân tường cốt thép ở phần mở rộng không neo xướng bản hẫng. Chỉ neo cốt thép ở phần hẹp hơn. Sức kháng uốn đối với trục ngang của đoạn 2 và 3 có thể lớn hơn một chút vì các thanh đứng chập nhau và xác đònh bằng liên kết chốt. Chiều cao có hiệu cho chân chòu kéo có chốt là: D =50 +14 +150 + 7 = 221 mm c(2 3) s y a 8.456 M A f (d ) 1 0.77 280 (221 ) 2 2 46736.04 N.mm + ϕ× = ϕ× × × − = × × × − = Vậy trò số trung bình của sức kháng mô men đối với trục ngang là: c1 c(2 3) c M 350 M (250 100) M 700 40699.24 350 46736.04 (250 100) 43717.64 N.mm 43.72 KN.mm 700 + × + × + = × + × + = = = 1.2.2. Chiều dài tới hạn của dạng đường chảy, L c Với sức kháng mô men đã xác đònh và và L t = 1070 mm ta có: 2 t t b w c c 2 L L 8 H (M M H) L ( ) 2 2 M 1070 1070 8 700 (0 15502.4) ( ) 2042.3 mm 2 2 43.72 × × + = + + × × + = + + = 1.2.3. Sức kháng danh đònh chòu tải trọng ngang, Rw 2 2 8 8 2 c c w b w w c t w M L R M M H L L H    = + +  ÷ ÷ −    2 2 43.72 2042.3 8 0 8 15502.4 2 2042.3 1070 700 255.1 240   ×   = × + × +  ÷  ÷ × −     = > = w t R KN F KN Vậy Tường đủ sức kháng → ĐẠT Trong đó: d s - trung bình khoảng cách từ mép bê tông vùng chòu nén tới tim cốt thép chòu kéo As - diện tích cốt thép chòu kéo φ - hệ số kháng uốn, 1 φ = a - chiều cao vùng bê tông chòu nén R W – tổng sức kháng bên của lan can (N) SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 6 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU L C – chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm) L t – chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc F t (mm) M b – sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M W tại đỉnh tường (N-mm), M b =0 M W – sức kháng uốn của tường theo phương đứng (N-mm/mm) M C – sức kháng uốn của tường theo phương ngang (N-mm/mm) H W – chiều cao của tường bê tông (mm) 1.3/ Kiểm toán sự truyền lực cắt giữa lan can và bản mặt cầu (kiểm toán trượt) : Sức kháng cắt danh đònh Rw phải truyền qua mối nối bởi ma sát cắt. Lực cắt tại chân tường do xe tông vào V ct trở thành lực kéo T trên một đơn vò hiều dài bản hẩng được cho bởi : W ct c R 255100 T V 74.1 N/ mm 74.1 KN/ m L 2H 2042.3 2 700 = = = = = + + × Sức kháng cắt danh đònh V n của mặt tiếp xúc xác đònh theo (A.5.8.1) n cv vf y c V c A (A f P )= × ×µ × × + V n không vượt quá , c cv cv 0.2 f A hoặc 5.5 × × Trong đó: A cv -diện tích tiếp xúc chòu cắt, A cv = 440 x 1 =440 mm 2 /mm A vf -diện tích cốt thép neo của mặt chòu cắt, A vf =0.77 mm 2 /mm P c -lực nén do tinh x tải, P c =P b = 5.7N /mm (trọng lương tường bê tông) C - hệ số dính kết ( A.5.8.4.2); c = 0.52 µ - hệ số ma sát (A.5.8.4.2 ); µ =0.6 n cv vf y c V c A (A f P ) 0.52 440 0.6 (0.77 280 5.7) 1186.86 N/ mm = × ×µ × × + = × + × × + = , n c cv n cv V 0.2 f A 0.2 30 440 2640 N/ mm V 5.5 A 5.5 440 2420 N/ mm < × × = × × = < × = × = Vậy V n =1186.86 KN/m > V ct =74.1 KN/m → ĐẠT 1.4/ Sức kháng của thanh tay vòn và cột lan can: Thông số thiết kế của thanh và cột SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 7 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU 700 330 140 440 100 92 1600 130 190 4 - Sức kháng của cột lan can : P P P P M P Y = Với 330=Y mm chiều cao của cột lan can . . P y M S f φ = Sức kháng momen tại mặt cắt ngàm vào tường lan can 2 I S h = : momen kháng uốn của tiết diện SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 8 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 2 4 3 4 172 130 4 2 130 4 (90 2) 12 12 9751296 mm 9751296 S= 108347.733 mm 190 2 1 108347.733 200 330 65665.3 N 65.7 KN = +   × × = + + × × −     = ⇒ = × × × × ⇒ = = = = = bung canh y P P I I I S f M P Y Y φ - Sức kháng của thanh lan can :M R R y M S f φ = × × S : momen kháng uốn của tiết diện thanh lan can 4 3 1 32 D d S D π     = −    ÷       ( ) 4 3 3 100 92 1 27843.056 mm 32 100 π     = − =    ÷       ( ) ( ) 1 27843.056 200 5568611.21 N.mm 5568.611 KN.mm ⇒ = × × = = R M 1.4.1/ Xét trường hợp xe va vào vò trí giữa tường : 1.4.1.1/ Vò trí va tại cột lan can: Với 2042.3 1.3 1600 = = c L L nên có 2 nhòp tham gia chòu lực vì 2x 1600 =3200 ⇒ số nhòp lan can là chănû (N = 2): số cột tham gia chòu lực là một cột + Sức kháng của thanh lan can và cột lan can : 2 2 16 16 21669546.6+2 65665.3 1600 2 2 2 1600 1070 143896.93 143.9 × + × × × × × = = × × − × × − = = p P R t M N P L R N L L N KN + Chiết giảm khả năng chòu lực của tường: w W p R , w W R H P H 255.1 700 65.7 1030 R H 700 158.43 KN × − × × − × = = = + Vậy sức kháng của tường và lan can kết hợp : , P W R R P R R 65.7 143.9 158.43 368.03 KN= + + = + + = SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 9 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS. MAI LỰU Chiều cao đặt hơpl lực R: , W W R , W R H R H Y R R 158.43 700 368.03 1030 930.7 mm 158.43 368.03 × + × = + × + × = = + Đối với lan can cấp L 3 ta có: F t = 240 (KN) ; L t = 1070 ( mm ) H e(min) = 810 (mm) Vậy R =365.35( KN) > F t = 240 (KN) và Y 930.7 (mm) He(min) = 810 (mm)= > → Đảm bảo chòu va xe Trong đó : R r - Khả năng cực hạn của thanh lan can (N) M p - Sức kháng phi đàn hồi hoặc sức kháng đường chảy của thanh lan can (N.mm) P p - Sức kháng tải trọng ngang cực hạn của cột đứng đơng lẻ ở độ cao Hr (N) L - Chiều dài một nhòp lan can (mm) Lt - Chiều dài phân bố của lực va xe theo hướng dọc (mm), Lt = 1070 (mm) N - Được xác đònh để R R nhỏ nhất N=2 1.4.1.2/ Vò trí va tại thanh lan can : Với Lc =2042.3 mm có 3 nhòp tham gia chòu lực vì L = 1600 mm; số cột tham gia chòu lực là 2 cột + Sức kháng của thanh lan can và cột lan can: 16 ( 1) ( 1) 16 21669546.6+(3-1) (3 1) 65665.3 1600 2 2 2 1600 1070 143896.93 222.744 × + − × + × × × × + × × = = × × − × × − = = p P R t M N N P L R N L L N KN + Chiết giảm khả năng chòu lực của tường: w W p R , w W R H P H 255.1 700 65.7 1030 R H 700 158.43 KN × − × × − × = = = + Vậy sức kháng của tường và lan can kết hợp : , P W R R P R R 65.7 158.43 222.744 446.874 KN= + + = + + = + Chiều cao đặt hơpl lực R: , W W R , W R H R H Y R R 158.43 700 446.874 1030 943.63 mm 158.43 446.874 × + × = + × + × = = + Vậy R =432.344 ( KN) > F t = 240 (KN) và Y 943.63 (mm) He(min) = 810 (mm)= > → Đảm bảo chòu va xe 1.4.2/ Xét trường hợp xe va vào vò trí đầu tường : + Sức kháng của tường : SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 10 [...]... SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 30 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS MAI LỰU 150 1160 180 1080 60 112 685 326 1000 Ø 30 0 0 Ø 30 112 50 25 1030 1150 Hình 3.1 : Sơ đồ tính mặt cắt ngang giữa dầm - Để đơn giản trong tính toán ta quy đổi tiết diện dầm về tiết diên chữ I SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 31 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS MAI LỰU I 385 Y bg 626 300... là liên kết ngang nhằm liên kết các tấm bản lại với nhau bằng các mối nối chòu cắt Do vậy khi thiết kế bản mặt cầu ta chỉ cần thiết kế theo khả năng chòu cắt và ta chỉ cần tính riêng cho 1 trong 2 mối nối dầm mà ta đã chọn 2 XÁC ĐỊNH LỰC CẮT TÍNH TOÁN : Vì trong cầu bản lắp ghép,mỗi tấm bản là một bộ phận riêng,liên kết với nhau bằng một chốt chòu cắt,vì vậy sự phân bố hoạt tải lên các tấm bản có thể... môđun chống trượt của vật liệu bản µ = 0.3 : Hệ số poatxoong SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 14 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS MAI LỰU I k = β ba 3 : mômen quán tính xoắn β : hệ số,phụ thuộc vào tỷ số giữa các cạnh của bản b a a : chiều cao bản b : chiều rộng bản Từ đó ta có : Ta có tỷ số : η =± b 2l 16GI k b 1150 = = 1.15 a 1000 → β = 0.16 (tra bảng 6.1 giáo trình thầy GS.TS... cho hai bên tường Do đó mỗi bên tương chỉ chòu một nữa lực Ft nên chắc chắn chòu được va xe: II TÍNH TOÁN TRỌNG LƯNG DO LAN CAN GÂY RA ( DClc ) Chiều cao cột lan can Trọng lượng riêng của BT Trọng lượng riêng của thép H = 400 (mm) γ c = 2,5.10−5 (N/mm3 ) γ s = 7,85.10−5 ( N/mm -4 ) SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 11 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS MAI LỰU 2.1 Tính toán trọng... −3814.7 N * Lực cắt tính toán: Vu = Vxetai + Vlane + VDC = 32663.0625 + 1384.184 − 3814.7 = 30232.55 N II Xác đònh sức kháng cắt danh đònh: (22TCN272-05) Sức kháng cắt danh đònh Vn của bản mặt cầu được tính như sau: Vn = c × A cv + µ × (A vf × fy + Pc ) Ta có: φVn = 1080000( N ) > Vu = 87007.127 N Do vậy bản mặt cầu đảm bảo khả năng chòu cắt CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DẦM CHỦ 3 Thiết kế dầm chủ: +Chọn kích thước... bằng hệ cơ bản tónh đònh gồm các tấm bản tự do chòu các ẩn số là lực cắt trong các khớp X i Giả thiết lực cắt trong khớp là dương khi hướng xuống ở mép phải và hướng lên ở mép trái bản k - 1 k - 2 X1 X1 k - 3 k - 4 k X3 X2 X2 - 5 k - 6 X5 X4 X3 X5 X4 k - 7 k X7 X6 X6 X7 - 8 k - X8 9 k X9 X8 - 10 X10 X9 X9 P ? ? M SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 13 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD:... N ) 1 Cầu dài 2300 mm nên có 15 cột ⇒ PC = 15 × 55.515 = 832.725 ( N ) + Tải trọng cho phần thép lan can trên 1000 mm chiều dài bản mặt cầu : P= 1 ( PC + PT ) ×1000 ( 2178.1 + 832.725) ×1000 = 23000 23000 1.6 Trọng lượng của hệ lan can = 130.9 ( N ) DC3 = DCc + DCs = 4820 + 130.9 = 4950.9 ( N/m ) CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU (THEO KHẢ NĂNG CHỊU CẮT) Đối với cầu bản, bản mặt cầu liên hợp với dầm dọc... 3.2: mặt cắt ngang giữa dầm quy đổi - Các kích thước của tiết diện quy đổi như sau: + Chiều rộng cánh trên : bc = 1123 mm + Chiều dày cánh trên : tc = 315 mm + Chiều dày sườn dầm : tw = 626 mm + Chiều cao sườn dầm : hw = 300 mm + Chiều rộng cánh dưới : bf = 1150 mm + Chiều dày cánh dưới : tf = 385 mm 3.1 Tính momen quán tính của tiết diện: * giai đoạn 1 : dầm I nguyên khối căng trước Diện tích tiết diện:... thép: Stg = Ig y tg = 93018251065 508.55 =182908762.3 mm 3 + Mô men kháng uốn thớ dưới dầm thép: Sbg = Ig y bg = 93018251065 491.45 =189273071.7 mm 3 * giai đoạn 2 : dầm liên hợp: 300 1150 II Y bg I I 626 385 II Y tg 315 150 1160 X X - Diện tích tiết diện: SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 33 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC GVHD: ThS MAI LỰU Ac = Ag + n' × be × ts = 984295 + 0.775 ×150 ×1160... ngang cầu để tính nội lực: - Do xe tải 3 trục: SVTH: NGUYỄN VĂN HẠNH MSSV :CD05026 Trang: 28 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DẦM BẢN CĂNG TRƯỚC Xe Tải 3 Trục 440 810 0.8 1 1 6 Xe Tải 3 Trục 1800 1200 GVHD: ThS MAI LỰU Xe Tải 3 Trục 1800 1200 1800 0 8 2 8 3 0.1 27 0.1 7 1 7 0.1 17 0.1 4 1 3 0.1 0.0 6 8 0.0 8 0.0 9 7 2 0.0 8 15 0.0 7 0.054 0 0 6 0 0 53 0 0 481 0 0 45 3 0 0 44 * Tính lực cắt do xe tải ba trục: Do bản biên