Đang tải... (xem toàn văn)
tính toán cầu dẫn
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN CẦU 5.1. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNH 5.1.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 1. Tải trọng ô tô Ô tô H30 hoạt động theo phương dọc cầu dẫn, sơ đồ tải trọng ô tô: - Các thông số chính của xe H30 XE ÔTÔ H30 Kích thước ghi bằng m 1.6 12T 6 12T 6T 0.5 0.6 0.5 6T 1.9 6T - Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe sau là 1.6m và ta xem như tác dụng đồng thời vào khung ngang 2. Tải trọng bản thân: Quá trình khai báo phần mềm SAP2000 tự hiểu 5.1.2 TỔ HP TẢI TRỌNG: Sơ đồ tải trọng = Bản thân + Ôtô 5.2. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI CHỊU UỐN CỦA CỌC: Chiều dài chòu uốn của cọc được xác đònh sơ bộ theo công thức : dη 0 L uốn L += Trong đó : L o : Chiều dài tự do của cọc d = 0.7 (m): cọc ống BTCT η = 5 ÷ 10: Hệ số phụ thuộc vào đất nền (đất yếu) ⇒ Chọn η = 10 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 92 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN Bảng : Kết quả tính toán chiều dài chòu uốn của cọc STT L 0 Lu Ln Fth Fqd Dqd 1 10.821 17.8 65.9 0.385 0.104 0.4 2 10.025 17.0 65.1 0.385 0.101 0.4 3 9.230 16.2 64.3 0.385 0.097 0.4 4 8.444 15.4 63.5 0.385 0.094 0.3 5 7.637 14.6 62.7 0.385 0.090 0.3 6 6.840 13.8 61.9 0.385 0.086 0.3 7 6.036 13.0 61.1 0.385 0.082 0.3 8 5.245 12.2 60.3 0.385 0.078 0.3 9 4.437 11.4 59.5 0.385 0.074 0.3 10 3.657 10.7 58.7 0.385 0.070 0.3 11 2.861 9.9 57.9 0.385 0.066 0.3 12 2.072 9.1 57.1 0.385 0.061 0.3 13 0.962 8.0 56.0 0.385 0.055 0.3 14 0.000 7.0 55.0 0.385 0.049 0.2 Trong đó: F th = 4 2 D π =3.14x0.7 2 /4 =0.385 th N U qd F L L F = THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 93 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN 5.3. SƠ ĐỒ TÍNH Áp dụng những phương pháp tính toán phần tử hữu hạn để giải nội lực thông qua sử dụng phần mềm SAP2000. số liệu kết quả tính toán MÔ HÌNH CẦU DẪN THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 94 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN 5.4. NỘI LƯC KHUNG KHÔNG GIAN BIỂU ĐỒ MOMENT: M3-3 CỦA MÔ HÌNH CẦU DẪN: BIỂU ĐỒ LỰC CẮT: SHEAR 2-2 CỦA MÔ HÌNH CẦU DẪN: THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 95 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN 5.5. TÍNH TOÁN BÊTÔNG CỐT THÉP 5.5.1. ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 1. Bê tông Bê tông sử dụng là bê tông M300 đá 12 với các đặc trưng cơ học như sau: + Modul đàn hồi E b =290000 KG/cm 2 + Cường độ chòu nén tính toán R n = 130 KG/cm 2 + Cường độ chòu kéo tính toán R k = 10 KG/cm 2 2. Cốt thép Cốt thép sử dụng: - Cốt thép sử dụng cho sàn, dầm: Thép AII có các đặc trưng cơ học như sau: + Modul đàn hồi E a = 2100000 KG/cm 2 + Cường độ chòu kéo tính toán R a = 2800 KG/cm 2 + Cường độ chòu nén tính toán R a ' = 2800 KG/cm 2 + Cường độ chòu cắt tính toán R ad = 2240 KG/cm 2 - Cốt thép sử dụng cho cốt đai: Thép AI có các đặc trưng cơ học như sau: + Modul đàn hồi E a = 2100000 KG/cm 2 + Cường độ chòu kéo tính toán R a = 2300 KG/cm 2 + Cường độ chòu nén tính toán R a ' = 2300 KG/cm 2 + Cường độ chòu cắt tính toán R ad = 1800 KG/cm 2 5.5.2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM NGANG CẦU DẪN Từ kết quả giải nội lực cho ra kết quả như sau: Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem Text Text Ton Ton Ton-m Text DAMNGANG45 TOHOP 0.0006117 8.178 56.78871 312 DAMNGANG46 TOHOP 0.0009312 8.1704 56.39464 320 DAMNGANG59 TOHOP 0.0006454 6.8833 57.19047 313 DAMNGANG60 TOHOP 0.000968 6.7799 56.4894 321 Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem Text Text Ton Ton Ton-m Text DAMNGANG2 TOHOP -0.009 -20.31 -3.937 297 DAMNGANG99 TOHOP -0.027 6.24 -4.930 292 DAMNGANG113 TOHOP -0.008 -9.21 -5.639 293 DAMNGANG120 TOHOP -0.013 7.70 -3.812 308 Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem Text Text Ton Ton Ton-m Text DAMNGANG3 TOHOP -0.009 -21.08 -2.853 309 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 96 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN DAMNGANG4 TOHOP -0.010 -20.98 -2.682 317 DAMNGANG5 TOHOP -0.011 -20.87 -2.723 325 DAMNGANG6 TOHOP -0.012 -20.76 -2.719 333 DAMNGANG7 TOHOP -0.013 -20.63 -2.693 341 M max = 57.2 (Tm) M min = -5.64 (Tm) Q max = 21.08 (T) 1. Tính toán cốt thép dọc a. Tiết diện chòu moment âm (ở gối) M = 5.64(Tm) = 564000 (Kgcm) Cánh nằm ở vùng chòu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng cánh. Tiết diện làm việc là chữ nhật nhỏ (bh) Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo: a= 10(cm) => Chiều cao có ích của tiết diện: h o = h – a = 100-10= 90 (m) A = 2 0 h.b. n R M = 2 9080130 564000 ×× = 0.0067 A2-1-1 ×= α = 0.00672 ) 2 2.24(cm 2800 90801300.0067 0 = ××× == a R bh n R att F α Chọn theo cấu tạo4φ20 (Fa = 12.568cm 2 ) . Bố trí cốt thép như hình vẽ Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = 100% 0 .hb Fa =100% 9080 568.12 x =0,175% > µ min = 0,05% b. Tiết diện chòu moment dương (ở nhòp) M = 57.2(Tm) = 5574000(Kgcm) Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo: a=10cm => Chiều cao có ích của tiết diện: h o = h – a = 100-10= 90(cm) Cánh nằm trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn. Chiều rộng cánh dầm đưa vào tính toán là: b c = b + 2.c 1 Trong đó: THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 97 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN c 1 là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau: + Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0.5520 = 260(cm) + Một phần sáu nhòp tính toán của dầm : 6 1 (600) = 100 (cm) + Chín lần chiều cao bản cánh: 925 = 225(cm) Vậy chọn: c 1 = 100(cm) ⇒ b’ c = b + 2.c 1 = 80 + 2x100 = 280 (cm) Xác đònh vò trí trục trung hòa: M c = R n .b c ’ .h ’ c (h o – 2 ' c h ) = 13028025(90 – 2 25 ) = 70525000(Kg.cm) ⇒ M c > M max ⇒ Trục trung hoà qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật: b ’ c h A = 2 0 h. ' c b. n R M = 2 90280130 5720000 ×× = 0.019 2A-1-1 = α = 0.0192 2 cm 22.445 2800 902801300.0192 0 ' = ××× ==⇒ a R h c b n R att F α Chọn 5φ22 (Fa = 22.62 cm 2 ) . Bố trí cốt thép như hình vẽ Kiểm tra a: Theo hình a thật = a 0 + 2 φ =5+ 2 4.2 =6.2(cm) Ta thấy a=10 (cm) > a thật =6.1(cm) thiên về an toàn nên giả thiết là hợp lý Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ = 100% 0 .hb Fa =100% 8.9380 806.22 x = 0.304% > µ min = 0,05% 2. Tính toán cốt thép ngang - Kiểm tra các điều kiện hạn chế về lực cắt: Q max = 21.08 (T) Q max < K 1 .R k .b.h o = 0,6 10 80 90 = 43200 (Kg) = 43.2 (T) Q max < K 0 .R n .b.h o = 0,35 130 80 90 = 327600 (Kg) = 327.6 (T) ⇒ Q max < K 1 .R k .b.h o < K 0 .R n .b.h o : không cần tính cốt thép chòu cắt Đặt theo cấu tạo Chọn đai 4 nhánh φ10AI, f a = 0.785(cm 2 ), R ad = 1800 (Kg/cm 2 ) - Khoảng cách U được lấy giá trò bé hơn 3 giá trò sau: THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 98 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN u ct < [1/3h và 30cm] = 30 (cm) ⇒ Chọn u = 20 (cm) - Khả năng chòu lực của cốt đai: q d = 20 785,041800 ×× = u d fn ad R = 282.6 (Kg/cm 2 ) - Khả năng chòu cắt của cốt đai và bê tông: Q đb = . 2 8 d xq o xbxh k R = 6.282 2 9080108 xxxx =121.04(T) ⇒ Q max = 21.08(T) < Q db = 121.04(T) Vậy dầm đảm bảo khả năng chòu lực cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối. Dầm có chiều cao 100(cm), cần bố trí cốt giá gồm 4φ18 bố trí 3 lớp. THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 99 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN HÌnh : Mặt cắt bố trí cốt thép dầm ngang DẦM NGANG CẦU DẪN 5.5.3 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM DỌC CẦU DẪN Từ kết quả giải nội lực cho ra kết quả như sau: Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem Text Text Ton Ton Ton-m Text DAMDOC81 TOHOP -0.0119 30.66 66.901 125 DAMDOC81 TOHOP -0.0119 30.66 66.901 125 DAMDOC81 TOHOP -0.0119 30.67 66.885 125 DAMDOC82 TOHOP -0.0122 21.96 67.500 126 DAMDOC82 TOHOP -0.0122 21.99 67.513 126 DAMDOC82 TOHOP -0.0122 21.99 67.513 126 Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem Text Text Ton Ton Ton-m Text DAMDOC96 TOHOP -0.0278 5.799 -34.82 140 DAMDOC96 TOHOP -0.0278 5.799 -34.82 140 DAMDOC96 TOHOP -0.0278 5.818 -34.84 140 DAMDOC97 TOHOP -0.0297 -62.022 -34.75 141 DAMDOC97 TOHOP -0.0297 -62.020 -34.72 141 DAMDOC97 TOHOP -0.0297 -62.020 -34.72 141 Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem Text Text Ton Ton Ton-m Text DAMDOC79 TOHOP -0.036 -64.40 -10.12 123 DAMDOC151 TOHOP -0.0345 -65.89 -31.83 195 DAMDOC151 TOHOP -0.0345 -65.89 -31.80 195 DAMDOC151 TOHOP -0.0345 -65.89 -31.80 195 M max = 67.5 (Tm) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 100 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN M min = -34.84 (Tm) Q max = 65.89 (T) 1. Tính toán cốt thép dọc a. Tiết diện chòu moment âm (ở gối) M = 34.84(Tm) = 3484000 (Kgcm) Cánh nằm ở vùng chòu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng cánh. Tiết diện làm việc là chữ nhật nhỏ (bh) Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo: a= 10(cm) => Chiều cao có ích của tiết diện: h o = h – a = 100 – 10= 90(cm) A = 2 0 h.b. n R M = 2 9080130 3484000 ×× = 0.041 A2-1-1 ×= α = 0.042 ) 2 14.04(cm 2800 90801300.042 0 = ××× == a R bh n R att F α Chọn 5φ20(Fa = 15.71 cm 2 ) . Bố trí cốt thép như hình vẽ Kiểm tra a: Theo hình a thật = a 0 + 2 φ = 5+1.0 = 6 (cm) Ta thấy a=10 (cm)> a thật = 6(cm) ⇒ Giả thiết là hợp lý Kiểm tra hàm lượng cốt thép: µ =100% 0 .hb Fa =100% 9480 71.15 × =0.21% > µ min = 0,05% b. Tiết diện chòu moment dương (ở nhòp) M = 67.5(Tm) = 6750000 (Kgcm) Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo: a=10(cm) => Chiều cao có ích của tiết diện: h o = h – a =100-10 = 90(cm) Cánh nằm trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn. Chiều rộng cánh dầm đưa vào tính toán là: b c = b + 2.c 1 Trong đó: c 1 là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau: + Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0,5400 = 200(cm) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 101 [...]... CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN Trường hợp 4: TÍNH MOMENT UỐN TRONG BẢN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 : THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 107 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN MOMENT THEO PHƯƠNG 11(M11) TOHOPBAO MOMENT THEO PHƯƠNG 22(M22) TOHOPBAO 2 Tính toán BTCT bản a Theo phương cạnh ngắn L1 Chọn a0 = 5(cm) ⇒ h0 = h – a0 = 25 – 5 = 30(cm) THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 108 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN h=25(cm):... 25cm, cấu tạo như hình vẽ: BÊTÔNG NHỰA DÀY 6cm BẢN BÊTÔNG 25cm Kích thước ô bản tính toán THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 104 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN Tính toán với trường hợp ôtô H30 dọc theo phương dài bản, trên bản không có hàng hóa Tính toán cho 1m chiều dài bản - Ôtô H30 hoạt động trên cầu dẫn với các thông số tính toán: XE ÔTÔ H30 Kích thước ghi bằng m 0.6 0.5 6T 6T 0.5 1.9 6T 6 12T 12T 1.6... cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối Dầm có chiều cao 100(cm) nên bố trí cốt giá 2 lớp ∅18 Hình : Mặt cắt bố trí cốt thép dầm dọc` DẦM DỌC CẦU DẪN THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 103 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN 5.5.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP BẢN CẦU DẪN 1 Số liệu tính toán Kết quả nội lực từ SAP2000 Area Text 368 369 383 384 AreaElem Text 367 368 382 383 ShellType Text Shell-Thin Shell-Thin Shell-Thin Shell-Thin... CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 110 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN + Modul đàn hồi của cốt thép: Ea = 2100000 (KG/cm2) + Ứng suất trong cốt thép σa tính theo công thức: M σa = Fa Z1 + Z1: Khoảng cách từ tâm cốt thép kéo đến điểm đặt hợp lực của vùng nén: Z1 = ho – 0,5x m a R a Fa x = m R n b (cm) b THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 111 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN Bảng tính toán kiểm tra kết quả PHAN TU DAMNGANG... Fa = α.R n b.h 0 Ra = 0.072 ×130 ×100 × 20 = 6.686 (cm2) 2800 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 109 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN ⇒ Đặt theo cấu tạo φ16a100, AII (Fa = 22.11 cm2) Fa µ = b.h 0 × 100%= 22.11 100 × 30 × 100 %= 1.105% 5.6 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN MỞ RỘNG VẾT NỨT (tính theo TTGH II) Tính toán theo điều kiện mở rộng vết nứt cần đảm bảo bề rộng vết nứt: at < [at] = 0.25(mm) Bề rộng khe nứt của cấu...CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN + Một phần sáu nhòp tính toán của dầm : 1 (600) = 100 (cm) 6 + Chín lần chiều cao bản cánh: 925 = 225(cm) Vậy chọn: C1 = 100(cm) ⇒ b’c = b + 2.c1 = 80 + 2100 = 280 (cm) Xác đònh vò trí trục trung hòa: Mc = Rn.bc’.h’c(ho – 25 h 'c ) = 13020025(94 – ) 2 2 = 52975000(Kg.cm) ⇒ Mc > Mmax ⇒ Trục trung hoà qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật: b’c... KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 112 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN 45° 45° 310 250 60° 60° Sơ đồ kiểm tra bản chòu ép lõm 269.3 200 1877.2 600 669.3 2037.2 Tính: k n ×n ×n ×P c Trong đó: kn = 1.15: Hệ số cấp công trình(Bảng 1 TCVN 4116-85) n = 1.25: Hệ số vượt tải (Bảng 3 TCVN 4116-85) nc = 1: Hệ số tổ hợp tải trọng (Bảng 2 TCVN 4116-85) ⇒ k n ×n ×n ×P =1.15 c Tính: m b ×R p ×D tb ×h × 1 × 1,25 × 6=8.625(T)... 2∆h = 0.2 +2 0.06 = 0.32(m) b1 =b2 + 2∆h = 0.6 + 20.06 = 0.72(m) - Sơ đồ tính bản: b2 b1 l2 a1 a1 a2 l1 b1 Kích thước vệt bánh xe sau khi xuyên qua lớp phủ là 0,32m 0,72m Tùy theo từng vò trí đặt của bánh xe lên ô bản mà ta có các trường hợp sau: Trường hợp 1 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 105 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN b2 b1 5.2 a2 a1 0.32 4 0.72 Trường hợp 2: Trường hợp 3: b2 b1 1.6... - Khoảng cách U được lấy giá trò bé hơn 3 giá trò sau: utt = 8.R b.h 2 0 k R ad n.fa Q2 = 1800 4 0,785 THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 8 ×10 ×80 ×90 2 64420 2 = 70.6(cm) 102 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN umax = 2 2.R b.h 2 0 = 2 ×10 ×80 ×90 k Q 64420 = 201.2(cm) uct < [1/3h và 30cm] = 30 (cm) ⇒ Chọn u = 20 (cm) - Khả năng chòu lực của cốt đai: qd = R n f ad d = 1800 × 4 × 0,785 = 282.6(Kg/cm2)... cốt thép: Fa µ = 100% b.h 0 =100% 24.545 =0.326% > µ min = 0,05% 80 ×94 2 Tính toán cốt thép ngang - Kiểm tra các điều kiện hạn chế về lực cắt: Qmax = 65.89(T) Qmax > K1.Rk.b.ho = 0.6 10 80 90 = 43200 (Kg) = 43.2 (T) Qmax < K0.Rn.b.ho = 0,35 130 80 90= 327600 (Kg) = 327.6 (T) ⇒ K1.Rk.b.ho < Qmax < K0.Rn.b.ho : Phải tính cốt thép chòu lực cắt Chọn đai 2 nhánh φ10AI, fa = 0,785(cm2), Rad= 1800 . DẦM DỌC CẦU DẪN THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 103 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN 5.5.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP BẢN CẦU DẪN 1. Số liệu tính toán Kết. 99 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN HÌnh : Mặt cắt bố trí cốt thép dầm ngang DẦM NGANG CẦU DẪN 5.5.3 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM DỌC CẦU DẪN Từ kết quả giải