ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU GIỚI THIỆU CHUNG I. ĐỀ BÀI: 4A2C Số liệu cụ thể như sau: 1. Chiều dài nhòp: L = 29500 mm 2. Kích thước mặt cắt ngang: B – K : 14500 – 0 mm Trong đó: B: là bề rộng lòng đường. K: là bề rộng 1 lề bộ hành (không tính kích thước lan can). 3. Vật liệu: Cấp bêtông: f c ’ = 50 Mpa. 4. Loại thiết diện dầm chính: Chữ I căng trước. 5. Hoạt tải: HL93. II. YÊU CẦU: + Thiết kế dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu, lan can. III. Chọn số liệu thiết kế và phương pháp thiết kế: + Lan can: Khoảng cách giữa 2 trụ lan can: 2000 mm. + Bản mặt cầu : Tính theo bản dầm, bản làm việc theo phương ngang cầu. + Dầm ngang: Tính như dầm liên tục có gối là các dầm chính Số dầm ngang: 6 dầm Khoảng cách giữa các dầm ngang: 5900 mm. Dầm ngang được bố trí : 2 dầm nằm ở đầu nhòp dầm chính, 4 dầm nằm giữa. + Dầm chính: Chọn số dầm chính : 8 dầm. Khoảng cách giữa 2 dầm chính: S = 2000 mm. Dầm chính được thiết kế như dầm giản đơn. + Kiểm toán: IV. Vật liệu dùng trong thi công: + Lan can, bản mặt cầu: Bêtông: Mpaf c 30 ' = Thép: Mpaf y 280= + Dầm ngang, dầm chính: Bêtông: Mpaf c 50 ' = Thép: Mpaf y 280= Thép DƯL: loại tao 7 sợi, đường kính danh đònh 12.7 mm có : Diện tích chòu lực của 1 bó : Cường độ chòu kéo tiêu chuẩn: SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 1 HR Y Hw Rw R Rp ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU CHƯƠNG I: THIẾT KẾ LAN CAN Sơ đồ hình học: Để bảo đảm an toàn, lan can phải được thiết kế với tải trọng va đập của xe cộ. Trò số tải trọng phụ thuộc vào cấp lan can. Thông số thiết kế lan can: + Chiều cao tường bêtông: H w = 800 mm. + Chiều cao thanh lan can: H R = 1050 mm. + Cường độ chòu kéo của cột, thanh lan can: f u = 260 Mpa. I.Điều kiện kiểm toán: Lan can thiết kế phải thoải mãn điều kiện sau:    ≥ ≥ e t HY FR 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 từ mặt cầu đến điểm đặt của lực tác dụng ngang F t (mm). H e : Chiều cao từ mặt cầu đến tổng hợp các sức kháng ngang của các thanh lan can (mm). II. Xác đònh các số liệu thiết kế: II.1. Xác đònh lực va ngang của xe F t : Cầu được thiết kế cho đường cao tốc với tổ hợp các xe tải và các xe nặng: Theo bảng A13.7.3.3-1 QT 22TCN 272-05: Cấp lan can là cấp L-3 có    = = mmH kNF e t 810 240 II.2. Xác đònh tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can: Sức kháng của hệ lan can là tổng hợp sức kháng của tường chắn, cột và dầm lan can. SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 2 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU II.2.1. Sức kháng của tường chắn: Sức kháng của tường chắn có thể được xác đònh bằng phương pháp đường chảy như sau:         ++ − = w cc wb tc w H LM MM LL R 2 . .8.8 ).(2 2 (13.7.3.4-1) Trong đó: R w : Tổng sức kháng của hệ lan can (N). 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), điều 13.7.3.3-1. M w : Sức kháng uốn của tường theo phương đứng (Nmm/mm). M c : Sức kháng uốn của tường theo phương ngang (Nmm/mm). M b : Sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M w tại đỉnh tường (Nmm). Do lan can không có tường đỉnh nên M b = 0. Chiều dài tường giới hạn trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy: c wbtt c M HMMHLL L + +       += (.8 22 2 (13.7.3.4-2) Chọn: Lớp bêtông tối thiểu: a = 25 mm. Đường kính thanh cốt thép dọc: d doc = 14 mm. Đường kính thanh cốt thép đứng: d dưng = 14 mm. Bước thanh cốt đai: 200 mm. Bảng thông số hình học lan can: A(mm) B(mm) b 1 (mm) b 2 (mm) b 3 (mm) 300 500 400 200 200 Sơ đồ bố trí cốt thép gờ bêtông: Sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng phụ thuộc vào thép ngang trong tường. Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm gần bằng nhau: Xác đònh sức kháng thép ngang M w trên một đơn vò chiều dài Bài toán xác đònh khả năng chòu lực của tiết diện đặt cốt đơn. Ta chia tường thành 3 phần có chiều cao lần lượt là b 1 , b 2 , b 3 như hính vẽ Xét phần 1 của tường: SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 3 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = b 1 =400 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = A = 300 mm. Diện tích thép: 8,307 4 14 2 4 2 2 2 === π π doc s d A mm bf fA a c ys 45.8 400.30.85,0 280.88,307 85,0 . ' === Do 28 Mpa < ' c f < 56 Mpa, nên 836,0)2830( 7 05,0 85,0)28( 7 05,0 85,0 ' 1 =−−=−−= c f β Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 254 2 14 1425300 2 =−−−=−−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c 039,0 254 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 68,19378) 2 45,8 254.( 1000 280 .88,307.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm (Lấy hệ số kháng uốn 9,0= φ ). Xét phần 2 của tường: Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi. SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 4 A b1 Thép dọc Thép đứng ds a ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU mm BA h 400 2 500300 2 = + = + = Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = b 1 =200 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = 400 mm. Diện tích thép: 2 2 2 94,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 45.8 200.30.85,0 280.94,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 354 2 14 1425400 2 =−−−=−−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c 028,0 354 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0≤ s c d C SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 5 h 100 b2 B A h b2 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU Nên: 58,13568) 2 45,8 354.( 1000 280 .94,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Xét phần 3 của tường: Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = b 1 =200 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = 500 mm. Diện tích thép: 2 2 2 94,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 45.8 200.30.85,0 280.94,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 454 2 14 1425500 2 =−−−=−−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c 022,0 454 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 82,17447) 2 45,8 454.( 1000 280 .94,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn: 07,5039582,1744758,1356868,19378 321 3 1 =++=++== ∑ = www i i ww MMMMHM kNmm Bảng tổng hợp giá trò HM w SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 6 b3 B ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU (mm) (mm 2 ) (mm) (mm) (kNmm) (kNmm) 1 400 307.88 254 8.45 19378.68 50395.07 2 200 153.94 354 8.45 13568.58 3 200 153.94 454 8.45 17447.82 Sức kháng uốn của tường đối với trục ngang phụ thuộc vào thép đứng trong tường. Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm gần bằng nhau: Xác đònh sức kháng thép ngang M c trên một đơn vò chiều đứng. Bài toán xác đònh khả năng chòu lực của tiết diện đặt cốt đơn. Xét phần 1 của tường: Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = 1 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = A = 300 mm. Diện tích thép: 2 2 2 77,0 4 14. . 200 1 4 . . 200 1 mm d A dung s === π π mm bf fA a c ys 45.8 1.30.85,0 280.77,0 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mmdahd dungs 268 2 14 25300 =−−=−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c 0377,0 268 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 16,51) 2 45,8 268.( 1000 280 .77,0.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysc φ kNmm/mm (Lấy hệ số kháng uốn 9,0= φ ). Xét phần 2 của tường: Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = 1 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi. SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 7 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU mm BA h 400 2 500300 2 = + = + = Diện tích thép: 2 2 2 77,0 4 14. . 200 1 4 . . 200 1 mm d A dung s === π π mm bf fA a c ys 45.8 1.30.85,0 280.77,0 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mmdahd dungs 368 2 14 25400 =−−=−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c 027,0 368 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 56,70) 2 45,8 368.( 1000 280 .77,0.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysc φ kNmm/mm Xét phần 3 của tường: Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = 1 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = A = 500 mm. Diện tích thép: 2 2 2 77,0 4 14. . 200 1 4 . . 200 1 mm d A dung s === π π mm bf fA a c ys 45.8 1.30.85,0 280.77,0 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mmdahd dungs 468 2 14 25500 =−−=−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c 0215,0 468 107,10 == s c d C SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 8 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 95,89) 2 45,8 468.( 1000 280 .77,0.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysc φ kNmm/mm Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn: 71,65 800 200.95,89200.56,70400.16,51 . 3 1 = ++ == ∑ =i w ici c H bM M kNmm Bảng tổng hợp giá trò M c : (mm) (mm2/mm) (mm) (mm) (KNmm/mm) (KNmm/mm) 1 400 0.77 268 8.45 51.16 65.71 2 200 0.77 368 8.45 70.56 3 200 0.77 468 8.45 89.95 Đối với các va xô trong một phần đoạn tường: mm M HMMHLL L c wbtt c 17,2814 71,65 )07,503950(800.8 2 1070 2 1070 )(.8 22 2 =       + ++= + +       += kN H LM HMM LL R w cc wb tc w 29,462 800 17,2814.71,65 07,50395.8 )107017,2814.2( 2 . .8.8 )2( 2 2 2 =         + − =         ++ − = Đối với va chạm ở đầu tường hoặc mối nối: mm M HMMHLL L c wbtt c 57,1483 71,65 )07,503950(800 2 1070 2 1070 )( 22 2 =       + ++= + +       += kN H LM HMM LL R w cc wb tc w 71,243 800 17,2814.71,65 07,50395 )107017,2814.2( 2 . )2( 2 2 2 =         + − =         ++ − = Đây là cầu nằm trên đường cao tốc; không có lề bộ hành cho người đi bộ nên ta chọn lan can thép kê trên tường chắn. I. Thiết kế thanh lan can: Chọn tiết diện thanh lan can là tiết diện tròn rỗng có: 1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can: Do không có lề bộ hành nên khi thiết kế lan can ta thiết kế với tải trọng đặc biệt là tải trọng va xe. Sức kháng của dầm và cột lan can: Chọn đường kính thanh lan can: SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 9 d D ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths. MAI LỰU Đường kính ngoài: D = 110 mm Đường kính trong: d = 100 mm Xét trường hợp xe va vào cột lan can: Số nhòp tham gia vào đường chảy là chẵn: Sức kháng của hệ dầm và cột: t pp R LLn LnPM R − + = 2 16 2 (1) Trong đó: P p : Sức kháng ngang cực hạn của 1 cột đơn ở độ cao Y R P phụ thuộc vào biến n, đạo hàm phương trình (1), ta có: ( )          ∈ ++ =⇔= chann Nn MLPLPLP LP n dn dR PPtPtP P P : 64).(. 2 1 0 2 (2) Chọn kích thước cột: B = 130 mm b ’ = 180 mm δ = 5 mm Momen quán tính của tiết diện :               − +=                 − += 5.130. 2 5180 12 5.130 .2 212 . 2 2 3 2 '3 δ δδ B bB I = 9.955.10 6 (mm 4 ) SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 10 Mặt cắt ngang tại đế cột lan can 5 b' B = δ [...]... được giá trò momen max ở g i và giữa nhòp như sau: Mugoi = - max(|Mugoi1|, |Mugoi2|) = -3,442.107 (Nmm) Mugiua = - max(Mugiua1, Mugiua2) = 2,408.107 (Nmm) Msgoi = - max(|Msgoi1|, |Msgoi2|) = -2,505.107 (Nmm) Msgiua = - max(Msgiua1, Msgiua2) = 1,753.107 (Nmm) II.3 Thiết kế thép cho bản giữa: II.3.1 Thiết kế thép trên g i: B i toán đặt cốt đơn, xét trên 1 mét d i theo phương dọc cầu Dữ liệu thiết kế: b... Mdacbiet trong TTGHĐB, lấy giá trò max để thiết kế thép M = max(Mu, Ms, Mdacbiet) = 1,352.108 (Nmm) I. 3 Thiết kế thép cho bảng hẫng: I. 3.1 Thiết kế thép trên g i: B i toán đặt cốt đơn, xét trên 1 mét d i theo phương dọc cầu Dữ liệu thiết kế: b = 1000 (mm) h = 200 (mm) Lớp bảo vệ: a = 50 (mm) vì bản chòu m i mòn do vấu lốp xe ds = h – 50 =200 – 50 = 150 (mm) SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 20 ĐỒ ÁN TK CẦU... cách giữa các dầm ngang: l1 = 5900 mm Khoảng cách giữa các dầm chính: l2 = 2000 mm Số dầm ngang: (Số dầm chính – 1).6 = 7.6 = 42 dầm II N i lực tác dụng lên dầm ngang: Các dầm ngang làm việc như dầm liên tục v i các g i là các dầm chủ 1 Tónh t i:  Lớp phủ: (tính cho 1 mét theo phương dọc cầu) - Lớp b tông átphan: gatphan = hatphan.γatphan.l1 = 50.2,25.10-5.5900 = 6,638 (N/mm) - Lớp b tông xi măng... I. 1.2 Hoạt t i: Do gi i bản chính nằm ngang có nhòp không quá 4,6 m nên gi i bản ngang được thiết kế theo trục bánh xe là 145 kN Xét ở trạng th i gi i hạn cường độ và sử dụng Xác đònh hệ số η: Hệ số độ dẻo: ηD = 0,95 (đ i v i các bộ phận có tính dẻo) Hệ số dư thừa: ηR = 0,95 (đ i v i bộ phận dư thừa) Hệ số quan trọng: I = 1,05 (đ i v i cầu quan trọng) Suy ra: η = ηD.ηR. I = 0,95.0,95.1,05 = 0,95 I. 2... Thỏa i u kiện chống trượt của lan can ( ) SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B ( ) Trang 15 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths MAI LỰU I. 3 TÍNH TOÁN CHIỀU D I NEO CỦA CỐT THÉP VÀO TRONG BẢN MẶT CẦU: Chiều d i neo thép vào bản mặt cầu lấy theo cấu tạo = 30.d (d là đường kính của thép neo) Vậy chiều d i neo:30d=30.14=420 (mm) Kết luận: Lan can thoả mãn các yêu cầu chòu lực CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU I -... (Nmm) 2 2   I. 2.2 N i lực do hoạt t i: Chiều dày lớp phủ: hDW = hatphan + hbtbv + h pn + hml = 50 + 20 + 5 + 59 = 134 (mm) Diện tích tiếp xúc của bánh xe được giả thiết là hình chữ nhật Có: Chiều rộng: b2 = 510 (mm) Chiều rộng phân bố của t i trọng bánh xe dọc theo nhòp tính toán của bản: b1 = b2 + 2.hDW = 510 + 2 134 = 778 (mm) Khoảng cách từ tim g i đến mép vệt bánh xe khi đã phân bố t i trọng xuống... 67,086 Mpa → Đạt II TÍNH BẢN DẦM: II.1 T i trọng: Giống bản congson II 2 Xác đònh n i lực: II.2.1 N i lực do tónh t i: SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 22 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths MAI LỰU Xét ở trạng th i gi i hạn cường độ: DC DW  2 4,8 2,86    2 M uDC + DW = η 1,25 + 1,5 + 1,5  S = 0,951,25 2000 = 4,888.106 (Nmm) 8 8  8 8    Xét ở trạng th i gi i hạn sữ dụng:  DC DW  2  4,8... Trọng lượng riêng của b tông: γ = 2,4.10-5 (N/mm3) Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 2000 (mm) Chiều dày tường chắn lan can: blc = 500 (mm) Chiều d i hẫng: bhang = 750 (mm) SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 16 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC - - GVHD:Ths MAI LỰU Thực tế lực tập trung qui đ i Pp của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản trong việc tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép... 3,586.107 + 1,262.107 = 48482304,378 (Nmm) Thiết kế thép cho dầm ngang: T i ngàm: Thiết kế thép cho dầm ngang theo tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Mu = Muam = 105853912,191 (Nmm) Chiều cao: hdn = 1100 + hbmc =1100 + 200 = 1300 (mm) Chiều rộng: bdn = 200 (mm) Chọn lớp b tông bảo vệ: abv = 50 (mm) SVTH: TRẦN BẢO THỌ – CĐ03B Trang 35 ĐỒ ÁN TK CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC GVHD:Ths MAI LỰU ds = hdn – abv = 1300 – 50 = 1250...  M 3 goi    Msgoi2 = mlan .(1 + IM ). M 2 goi +  1 + IM       3,321.10 6   3,082.10 7 +  = 5,021.107(Nmm) = 1,2.(1 + 0,25). 1 + 0,25     Ta lấy giá trò max của 2 trường hợp trên, kết quả như sau: Mugiua = max(Mugiua1, Mugiua2) = 5,962.107 (Nmm) Mugoi = max(Mugoi1, Mugoi2) = 8,347.107 (Nmm) Msgiua = max(Msgiua1, Msgiua2) = 3,586.107 (Nmm) Msgoi = max(Msgoi1, Msgoi2) = 5,021.107 . độ chòu kéo của cột, thanh lan can: f u = 260 Mpa. I.Điều kiện kiểm toán: Lan can thiết kế phải tho i mãn điều kiện sau:    ≥ ≥ e t HY FR Trong đó: R: Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can. F t :. toán bu lông : N max = 51770 (N) < T u = φ.T n = 0.9.200,55.10 3 = 180297 (N) Vậy bu lông tho mản cường độ . I.2 TÍNH TOÁN CHỐNG CẮT CHO LAN CAN NGAY TẠI MẶT CẮT TIẾP XÚC VỚI BẢN MẶT CẦU: 3.Kiểm. = 30.d (d là đường kính của thép neo) Vậy chiều dài neo:30d=30.14=420 (mm). Kết luận: Lan can tho mãn các yêu cầu chòu lực. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU I. TÍNH BẢN CONGSON: - Trọng lượng