GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu PHẦN I THUYẾT MINH Hoàng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN I.1 Kích thước kết cấu phần - Chiều dài nhịp tính tốn: Ltt =L-2x0.3=26-0.6=25.4 m - Chiều rộng cầu: B=7+(2x2.0)+(0.2x2)+(0.5x2)=12.4 (m) - Kích thước dầm chủ,dầm ngang: chÝnh diÖn 26000 25400 II 1050 120 80 150 150 250 III 1500 I II I 300 1500 1500 150 DÇm ngang 19400 1500 1500 III-III 19400 1500 1800 200 1500 640 1800 + Dầm chủ: Lựa chọn kích thước hình vẽ ( Theo Giáo trình Cầu BTCT) I-I II-II 100 100 640 100 120 80 640 120 100 840 220 220 200 220 250 200 1050 1500 1500 220 110 80 840 640 640 + Dầm ngang: Vì L=26m chọn dầm ngang , bố trí gối nhịp Tổng số dầm ngang (5-1).3= 12 dầm Chọn chiều dày dầm ngang 15 cm - Bản mặt cầu, lan can, gờ chắn, lớp phủ, kê: + Bản mặt cầu: Bản BTCT dày 200mm + Lan can: Chọn lan can có DClan can=6kN/m + Gờ chắn: Gờ BT có kích thước chọn hình vẽ 250 200 250 + Lớp phủ: Lớp phủ gồm BT ASPHANLT lớp chống thấm dày 7.4 mm Hoàng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 300 III GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu Trọng lượng riêng lớp phủ mặt cầu γlớp phủ=22.5(kN/m3) + Tấm kê: Dày 80 mm Ta có bố trí chung sau: 500 MặT CắT GIữA cầu 2000 200 3500 3500 250 500 2% 2% 80 200 2% 74 1100 2000 1500 200 200 líp bt asphalt líp phßng nước t=74 mm bt đúc sẵn t=80 mm 2% MặT CắT gối 1100 4@2400=9600 1440 460 860 1440 12400 I.2 Kích thước kết cấu phần I.2.1 Các tiêu lý vật liệu chế tạo mố - Bê tông: + Cường độ chịu nén quy định tuổi 28 ngày f’c=28MPa + Trọng lượng riêng bê tông γbt=25 kN/m3 + Mô đun đàn hồi Ec=0.043 × γ 1.5 × f c' =28441.83 MPa - Cốt thép: + Giới hạn chảy fy=420 MPa + Mô đun đàn hồi Es=200000MPa - Đất đắp: + Trọng lượng riêng đất đắp γs=18 kN/m3 + Góc ma sát đất đắp ϕ=300 ∆ I.2.2 Kích thước mố - Kích thước mũ mố theo phương dọc cầu: bp = ∆ + b2 + b0 + 20 + b1 (cm) Với : + ∆ : Khe hở đầu dầm mố ∆ = 6.5 cm + b2 : Khoảng cách tim gối đến đầu dầm b2 = 30 cm + b0 : Kích thước thớt gối theo phương dọc cầu b0 = 410 mm = 41 cm + 20cm : Khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê gối + b1 : Khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép tường mố Hoàng Quốc Đạt 20 cm b2 B b1 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu b1 lấy tùy thuộc vào chiều dài nhịp: nhịp, m 15-20 b1 , cm 15 b1 = 21 cm ( Do Lnhịp = 26m) Vậy bp = 6.5 + 30 + 41/2 + 20 +21 = 98 cm Chọn bp =100 cm( Lấy với b1=23 cm) 30-100 25 >100 35 - Theo phương ngang cầu : (n-1).a2 a1 a1 ao ap ap = 2a1 + a0 + (n -1)a2 + 2(15 ÷ 20) (cm) Trong : + a1 : Khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép tường mố, a1 = 77 (cm) + n : Số lượng dầm chủ ( n = số lượng gối cầu), n = + a2 : Khoảng cách dầm chủ, a2 = 240 cm + a0 : Kích thước thớt gối theo phương ngang cầu, a = 460 mm = 46 cm Vậy ap = × 77 + 46 + × 240 + × 20 = 1200 (cm) I.2.3.Kích thước tường đỉnh - Chiều cao tường đỉnh: h1 =hd+hb+hg+hđk Trong : hd= 150 cm : Chiều cao dầm chủ hb= 20 cm : Chiều cao mặt cầu hg= cm : Chiều cao gối hdk = 20 cm : Chiều cao đá kê gối h1=150 + 20 +5 +20 =195 (cm) - Chọn bề rộng tường đỉnh: b1=0.5m I.2.4.Kích thước tường thân - Chiều cao tường thân: h2=hmố - h1=500-195=305 (cm) - Bề rộng tường thân : b2=b1+bm Với : + b1 :Bề rộng tường đỉnh, b1 =50 cm + bm :Bề rộng mũ mố ,chọn 100 cm Hoàng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu b2=50 +100=150 (cm) I.2.5.Kích thước tường cánh - Chiều cao tường cánh: Chọn h3=1m - Bề dày tường cánh: b3=0.5m - Độ ngập sâu tường cánh vào đất: Chọn 0.65m - Chiều dài tường cánh: Nhận xét: Do chiều cao mố H=5m nên độ dốc taluy 1: Chiều dài tường cánh: lcánh=H.n+0.65=5.1+0.65=5.65 m 30 - Chiều dài độ: lbản=4m - Chiều dày độ: hbản=0.25m - Bản độ cách tường cánh 1cm - Mấu đỡ q độ chọn kích thước hình vẽ: 36 I.2.6.Kích thước q độ 30 I.2.7.Kích thước bệ móng - Bề dày móng: Hmóng=2m - Bậc móng trước:chọn ∆=0.8m - Bậc móng sau:chọn ∆=0.4m - Hai bên bệ mở rộng 0.4 cm I.2.8 Chọn phần vát chỗ tiếp giáp tường cánh tường thân 50cm :50 cm hình vẽ Ta có kích thước mố sau(tính theo đơn vị mm): Hồng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH M Tr Cu MặT ĐứNG III 5650 3500 1000 250 4000 460 +1.3( MNCN) 1660 1500 +0.5( MNTN) 800 I 2000 400 II 4360 500 400 0.0( C§§M) 2000 1500 400 860 770 5000 3050 1: 810 410 6000 200 1: 11 80 2500 5000 1:10 6000 II 500 1000 7000 650 II-II 1950 I I-I 12800 III-III z x 500 500 400 4360 Quy ­íc chiỊu 2@2400=4800 860 y 460 6000 6400 500 810 410 800 II TÍNH TỐN TẢI TRỌNG II.1.Tính tốn tải trọng tác dụng lâu dài II.1.1.Tĩnh tải kết cấu phần - Trọng lượng thân dầm chữ I Do mặt cắt dầm I thay đổi nên ta phải tính tốn cho đoạn + Adầm I(giữa nhịp) = 0.64 × 0.25 + 0.2 × 0.2 + 0.2 × 0.22 + 0.2 × (1.05-0.2-0.11) + 0.22 × 0.11 + 0.2 × 0.11+0.84 × 0.12 + 0.64 × 0.08 = 0.5902 m2 Vdầm I(giữa nhịp)=0.5902 × 19.4 =11.450 ( m3) + Adầm I(gối) =0.64 × 1.5+2 × 0.12 × 0.1 =0.984 (m2) Vdầm I(gối) =0.984 × × 1.8=3.5424 (m3) 0.5902 + 0.984 × 1.5 × = 2.3613 (m3) ( 11.450 + 3.5424 + 2.3613) × 25 × ⇒ qdầm chủ = =83.431 3(kN/m) 26 +Vmặt cắt chuyển tiếp= - Trọng lượng thân dầm ngang + Chọn bề dày dầm ngang theo phương dọc cầu 150mm Hoàng Quốc Đạt 1950 III Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu 1760 1760 220 100 1560 100 1300 740 110 220 1420 100 220 120 1560 120 100 dầm ngang đầu cầu dầm ngang cầu + Din tớch dm ngang: Dầm ngang cầu: Adầm ngang (giữa cầu)=0.2 × 0.22 + 0.2 × 1.76 + (1.76 + 0.22 × 2) × 0.74 + 0.11 × 0.22 + × 0.1 × 0.11 + (0.12+0.11) × 1.560 = 2.429 m2 Dầm ngang đầu cầu: Adầm ngang (đầu cầu)= 1.76 × 1.42 – 0.1 × 0.12 × = 2.4752 m2 Vdầm ngang=(2.429 × + 2.4752 × 8) × 0.15 =4.428 (m3) ⇒ DCdầm ngang= 4.428 × 25 = 4.258 (kN/m) 26 - Trọng lượng thân bêtông đúc sẵn: DCtấm BT đúc sẵn =4 × 1.76 × 0.08 × 26 × 25 = 14.08 kN/m 26 - Trọng lượng thân mặt cầu Amặt cầu=12.5 × 0.2 + 0.08 × (1.45- 0.64 )=2.590(m2) ⇒ qbản mặt cầu=2.590 × 25=64.75(kN/m) qgờ chắn = 0.2 + 0.25 × 0.25 × 25 = 1.406 kN/m ⇒ qlan can, gờ chắn = 13.406 200 250 - Trọng lượng thân lan can,gờ chắn: + Sử dụng loại lan can có khối lượng m dài kN ⇒ qlan can= × =12 kN/m ( Do có lan can ) + Trọng lượng thân gờ chắn 250 Gờ chắn - Trọng lượng thân lớp phủ mặt cầu: + Ta lấy bề dày lớp phủ mặt cầu 74mm=0.074m + Trọng lượng riêng lớp phủ mặt cầu γlớp phủ=22.5(kN/m3) ⇒ qlớp phủ =0.074 × 22.5 × (12.5-0.5 × 2-0.25 × 2) = 18.315(kN/m) Hoàng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu Bảng trọng lượng riêng kết cấu phần trên: Các phận Dầm chủ Dầm ngang Tấm kê Bản mặt cầu Lan can,gờ chắn Lớp phủ mặt cầu Trọng lượng thân(kN/m) 83.431 4.258 14.08 64.75 13.406 18.315 Phản lực gối(kN) 1059.57 54.08 178.82 822.33 170.26 232.60 Tổng=2517.65 kN DC(kN) DW(kN) 2285.05 232.60 II.1.2.Trọng lượng mố Để tính tốn đơn giản ta tính theo cơng thức sau: P = ∑ γ bt × Vi − ∑ γ n × Vi chìm γ bt :Trọng lượng riêng bêtơng,=25 kN/m3 Vi :Thể tích phận mố : Trọng lượng riêng nước, γ n = 10 kN/m3 :Thể tích phần phận mố ngập nước Ta tính cho phận mố: - Bệ móng + Thể tích : Vbệ móng =(12+2 × 0.4) × 4.36 × 2=111.616 m3 + Tồn bệ móng chìm nước nên : ìm Vbchmóng =Vbệ móng =111.616 m3 ê ⇒ P bệ móng =111.616 × 25-111.616 × 10= 1674.24 kN - Tường thân: + Thể tích : Vtường thân = 12 × 3.05 × 1.5=54.9 m3 + Một phần tường thân ngập nước Thể tích tường thân ngập nước là: Vtường thân ngập nước =12 × 1.5 × 1.3 = 23.4 m3 ⇒ P tường thân = 54.9 × 25 – 23.4 × 10 = 1138.5 kN - Tường đỉnh: + Thể tích: V tường đỉnh =12x1.95x0.5=11.7 m3 ⇒ P tường đỉnh = 11.7 × 25 = 292.5 kN - Bản độ: Vbản độ=11 × 0.25 × 4= 11 m3 ⇒ P độ = 11 × 25 = 275 kN - Mấu đỡ độ : Hoàng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa + Thể tích: V mấu đỡ = ⇒P ( 0.3 + 0.36 ) × 0.3 × mấu đỡ TKMH Mố Trụ Cầu ( 12 − × 0.5) = 1.089 m3 = 1.089 × 25= 27.225 kN - Tường cánh: + Phần 1: Thể tích: Vtường cánh = × × 2.5 × 0.5=2.5 m3 ⇒ P tường cánh = 2.5 × 25= 62.5 kN + Phần 2: 2 Vtường cánh = × × 2.5 × 0.5=3.125 m3 Thể tích: ⇒P tường cánh = 3.125 × 25= 78.125 kN + Phần 3: bị ngập nước phần Thể tích: Vtường cánh = × × 1.66 × 0.5=8.3 m3 Vtường cánh ngập nước = × 1.3 × 1.66 × 0.5=2.158 m3 ⇒ P tường cánh =8.3 × 25-2.158 × 10= 185.92 kN Như vậy: P tường cánh =62.5 +78.125 +185.92=326.545 kN - Đá kê gối: + Thể tích : Vđá kê gối = 0.86 × 0.81 × 0.2 × 5=0.697 m3 ⇒ P Đá kê gối = 0.697 × 25=17.415 kN Bệ móng Tường thân Tường đỉnh Tường cánh Đá kê gối Mấu đỡ độ Bản độ 1674.24 1138.5 292.5 326.545 17.415 27.225 275 275 II.1.3 Áp lực thẳng đứng đất độ - Coi gần đặt vị trí tường thân - Khối lượng đất đắp bản: P đất = 11× × 1.95 ×18 = 772.2(kN ) Nhận xét1: Bản độ đất đắp độ truyền lên mấu kê lực tĩnh Rtb 2 Rtb= (Pbản độ+Pđất bản) = (275+772.2)=526.6 kN II.1.4.Áp lực ngang đất EH Hoàng Quốc Đạt Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu - Áp lực ngang đất đắp lên tường chắn tính theo cơng thức: γH2 × K × B d (kN) EH= - Trong : + : Trọng lượng riêng đất dắp(kN/m3); 18 kN/m3 + H: Chiều cao tường chắn + Bđ-Chiều rộng đất đắp , Bđ =bề rộng mố -bề dày tường cánh =12 -2 x 0.5=11 m + K: Hệ số áp lực đất sin ( θ + φ ' ) K = K a= r.sin θ sin ( θ − δ )  sin(φ '+ δ )sin(φ '− β )  r = 1 +  sin(θ − δ )sin(θ + β )   Trong : : Góc ma sát đất tường ,tính độ, : Góc mặt đất so với phương nằm ngang,tính độ, β = : Góc phương tường chắn so với phương nằm ngang , θ = 900 φ ′ : Góc ma sát có hiệu đất đắp, φ ′ =30o φ ' 2 Từ rút gọn cơng thức ta K=Ka= tg  45 − ÷ = 2  + Vị trí đặt hợp lực 0.4H (m) - Đối với mặt cắt đỉnh móng: H=5 m γH2 18 × 52 EH = × K × B d= Vị trí đặt hợp lực cách đỉnh móng (m) +Đối với mặt cắt đáy móng: H =7 m γH2 EH = × K × B d= × × 11 = 825(kN ) 18 × × × 11 = 1617(kN ) Vị trí đặt hợp lực cách đáy móng 2.8 (m) II.1.5.Áp lực đất thẳng đứng tĩnh tải đất đắp EV Chiều cao đất đắp sau mố: 5m Chiều rộng mố chịu tác dụng lớp: 12-2 × 0.5=11 m Diện tích tác dụng lớp: 11 × (4.36-0.8-1.5)=22.66(m2) V=5 × 22.66 =113.3(m3) Áp lực thẳng đứng đất đắp sau mố: EV= γ × V = 18 × 113.3=2039.4(kN) II.2.Tính tốn tải trọng tác dụng tức thời II.2.1.Hoạt tải HL93 LL Hoàng Quốc Đạt 10 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu +Trọng lượng tường đỉnh N01 +Trọng lượng tường thân N02 +Trọng lượng mấu đỡ +Trọng lượng đá kê gối +Phản lực gối độ Rb(Rtb Rhb) +Phản lực gối tĩnh tải hoạt tải tác dụng lên KCN +Lực hãm xe BR +Lực ma sát FR +Áp lực ngang đất tĩnh tải EH +Áp lực ngang đất hoạt tải LS +Tải trọng gió Bảng giá trị tải trọng độ lệch tâm (so với trọng tâm mặt cắt C-C) Giá trị (kN) 2285.05 232.60 292.50 1138.50 526.60 27.23 17.42 825.00 252.35 957.88 152.40 162.50 328.02 1045.14 88.3 204.66 Tên tải trọng Tĩnh tải kết cấu phần Tĩnh tải mố DC DW Tường đỉnh Tường thân Rtb Mấu đỡ độ Đá kê gối Áp lực ngang đất (EH) Rhb Hoạt tải xe(LL) Tải trọng người(PL) Lực hãm xe(BR) Áp lực ngang hoạt tải sau mố(LS) Lực ma sát(FR) Gió lên cơng Ngang cầu trình Dọc cầu Gió thẳng đứng Độ lệch tâm ex (m) 0.155 0.155 -0.500 0.000 -0.900 -0.900 0.155 2.000 -0.900 0.155 0.155 3.300 2.500 3.300 0 0.155 Độ lệch tâm ey(m) 0 0 0 0 2.00 4.70 0 3.30 0 Tải trọng trọng tâm mặt cắt C-C Tên tải trọng Tĩnh tải kết cấu phần Tĩnh tải mố Hoàng Quốc Đạt DC DW Tường đỉnh Tường thân Rtb Mấu đỡ Đá kê gối Hệ Nz số tt (kN) γ DC 2285.05 γ DW 232.60 292.50 1138.50 γ DC 526.60 27.23 17.42 25 Hx (kN) Hy (kN) Mx (kN/m) My (kN/m) 354.183 36.053 -146.25 -473.94 -24.503 2.699 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa Áp lực ngang đất (EH) Rhb Hoạt tải Ngang cầu Dọc cầu xe(LL) Tải trọng Ngang cầu Dọc cầu người(PL) Lực hãm xe(BR) LS Lực ma sát(FR) Gió lên cơng Ngang cầu trình Dọc cầu Gió thẳng đứng TKMH Mố Trụ Cầu γ EH γ LL 252.35 γ LL 957.88 γ PL 152.40 825.00 γ BR γ LS 1650 -227.115 957.883 148.472 358.14 23.622 536.25 820.05 3448.972 162.50 328.02 1045.14 γ WS 88.3 291.39 γ WS 204.66 31.7223 Bảng hệ số tải trọng tổ hợp tải trọng trọng tâm mặt cắt C-C Trạng thái giới hạn Hệ số tải trọng γ DC γ DW γ EH γ EV γ * 1.3 CĐIa 1.25 1.50 1.50 1.75 1.0 CĐIb 0.9 0.65 0.9 1.75 1.0 1.0 1.0 1.0 Sử dụng 1.00 0 0 Nz γ FR γ WS kN 1.0 0.00 8093 1.0 0.00 6394 1.0 0.3 5944 0 Hx Hy Mx My kN kN kN.m kN.m 3141 2303 7895 2546 2303 6976 2360 26 1403 6158 Với : TTGHCĐIa lấy hệ số tải trọng max, TTGHCĐIb lấy hệ số tải trọng γ * = γ LL = γ PL = γ BR = γ LS V.1.2.Bố trí cốt thép - Bố trí cốt thép tường thân( hình vẽ) - Tường thân BTCT, bê tông cường độ f 'c = 28Mpa - Thép có cường độ Hồng Quốc Đạt f y = 420 Mpa ,số hiệu #25 26 Cầu Hầm K47 TKMH Mố Trụ Cầu 3050 1950 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa C C C-C 1500 7@200 60#25 8#25 Y 59@200=11800 12000 X V.1.3 Tính duyệt theo TTGH cường độ Về nguyên tắc, ta phải tính duyệt tổ hợp tải trọng, nhiên để đơn giản ta tính duyệt với tổ hợp nội lực bất lợi (là tổ hợp bao gôm giá trị nội lực lớn nhất) Nên tính duyệt với tổ hợp tải trọng đạt chắn tổ hợp tải trọng cường độ khác đạt Vậy N = 8093 kN Hx = 3141 kN; My =7895 kN.m Hy = kN; Mx =2303 kN.m V.1.3.1.Tính hiệu ứng độ mảnh -Xác định hệ số dộ mảnh : k × LV r -Trong : + k : Hệ số chiều dài hữu hiệu ; k = + LV : Chiều dài chịu nén ; LV = m + r : bán kính quán tính r= I A A : Diện tích mặt cắt ngang ;A = 12 × 1.5 =18 m I : Mơmen qn tính Ix = 1.5 ×123 = 216m3 12 Iy = 12 ×1.53 = 3.375(m3 ) ⇒ ry = 0.433( m) 12 Hoàng Quốc Đạt ⇒ rx = 3.464(m) 27 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu 1×  k × LV  r = 3.464 = 1.443 < 22  x ⇒  k × LV = 1× = 11.55 < 22  rx 0.433  Vậy khơng cần tính hiệu ứng độ mảnh từờng thân V.1.3.2 Cấu kiện chịu uốn theo hai phương : - Nhận xét: N = 8093 kN < 0.1× φ × f 'c Ag = 0.1× 0.75 × 28 × 10 ×1.5 × 12 = 37800 kN - Nên tính theo cơng thức : M ux M uy + ≤1 M rx M ry Trong : + M rx : Sức kháng uốn tính tốn đơn trục mặt cắt theo phương trục X + M ry : Sức kháng uốn tính tốn đơn trục mặt cắt theo phương trục Y + M ux : Mômen uốn tính tốn tác dụng theo trục X + M ry : Mơmen uốn tính tốn tác dụng theo trục Y - Sức kháng uốn tính tốn tính theo cơng thức : a M r = φ × As × f y × (d s − ) Với: + ds : Chiều cao có hiệu mặt cắt + As : Diện tích cốt thép chịu kéo + a= As f y 0.85 f c'b + b : Bề rộng mặt cắt + Φ = 0.9: Hệ số sức kháng - Ta có bảng tính sức kháng uốn tính toán theo hai phương sau : Phương Số As (n) (m2) Dọc cầu (X) 0.0041 Ngang cầu (Y) 60 0.0306 Vậy ds (m) 11.9 1.45 b (m) 1.5 12 a (m) 0.048 0.045 Mr (kN.m) 18315.64 16511.61 M ux M uy 2303 7895 + = + = 0.604 < M rx M ry 18315.64 16511.61 => Đạt V.1.3.3 Kiểm tra nứt : Hoàng Quốc Đạt 28 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa f sa = - Công thức kiểm tra: TKMH Mố Trụ Cầu Z (d c × A) ≤ 0.6 f y Trong : + 0.6fy = 0.6 × 420 = 252 MPa + d c : Khoảng cách từ thớ bê tơng chịu kéo ngồi đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ngồi +A : Diện tích phần bê tông trọng tâm với cốt thép chịu kéo bao đường thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lượng cốt thép chịu kéo (mm ) + Z : thông số bề rộng vết nứt ; z = 17000 N mm Ta có bảng sau : Số As (n) (m2) Dọc cầu (X) 0.0041 Ngang cầu (Y) 60 0.0306 Phương dc (m) 0.10 0.05 A (mm2) 37500 21333 fsa (MPa) 109.42 166.38 Kết luận Đạt Đạt V.2.Tính tốn tường cánh V.2.1 Sơ đồ tính tốn - Tường cánh mố thiết kế chịu tác dụng áp lực đất tĩnh tải hoạt tải Bản tính mút thừa ngàm vào tường ngàm cạnh(ngàm vào tường thân bệ móng).Tuy nhiên việc phân tích ngàm cạnh cịn phức tạp nên thiết kế chúng theo phương pháp gần sau: - Chia tường cánh thành phần A, B ,C ,D hình vẽ: l1 l2 p ef ab A ab' D d' b B C d ac p f p b' o c' ab a e p c p + Phần A D thiết kế dầm mút thừa ngàm vào ab ef.Hợp lực áp lực đất tác dụng vào phần A D coi tải trọng phân bố tác dụng vào tiết diện ngàm ab ef Hoàng Quốc Đạt 29 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu + Phần B C thiết kế dầm mút thừa ngàm vào bc cd.Trên hình vẽ phần B tính theo dầm mút thừa có chiều dài bd’ b’O,ngàm b b’.Tính mơmen mặt cắt ngàm Mb Mb’ chịu tải trọng rải đều.Phần C tính theo dầm mút thừa dd’ c’O,ngàm d c’.Tính mơmen mặt cắt ngàm M d Mc’,chịu tải trọng hình thang - Với kích thước mố chọn ta có: ef =3.51m ab= ed’ =3.34 m bc =cd =dd’ =d’b =1.66 m c’O =b’O =1.66/2 =0.83 m l1 =2.5 m; l2=1.66 m V.2.2.Tải trọng tác dụng p = 1.5pEH + 1.75pLS (Tính tốn với TTGHCĐIa) - Với: + pEH: Tải trọng phân bố áp lực ngang đất gây γH2 18 × H ×K = × = 3H Như ta có: pEH = 2 + pLS: Tải trọng phân bố áp lực đất hoạt tải sau mố gây × heq × 18 × H=6 × heq × H Như ta có:pLS =K × heq × γ × H= - Ta lập bảng tính tải trọng phân bố: p1 p2 p3 p4 p5 2.34 1.76 3.34 4.17 1420 1613 1150 1028 907 16.427 9.293 33.467 52.167 75.000 19.937 59.530 17.037 43.754 23.049 90.535 25.731 123.279 27.200 160.100 V.2.3 Tính phần D V.2.3.1.Sơ đồ: e D l1 f p Hoàng Quốc Đạt 30 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu V.2.3.2.Xác định số lượng cốt thép chịu lực - Mômen lớn ngàm: M e = p1l1 = × 59.53 × 2.52 = 186.031kN m 2 -Ta có ds = 0.9 × h=0.9 × 500=450 mm -Mơmen kháng danh định mặt cắt: a M n = 0.85 × f 'c × a × b × (d s − ) -Mơmen kháng tính tốn : Mr=Ф.Mn (Với Ф hệ số sức kháng lấy =0.9) -Để đảm bảo chịu lực Mu ≤ Mr= Ф × [0.85 × f’c × a × b × ( ds- )] Thay số : với Mu= 186.031kNm=186.031 × 106 Nmm f’c=28 MPa; b=3510 mm; ds=450 mm ⇒ a=5.533 mm Từ ⇒ Diện tích cốt thép chịu kéo cần bố trí : 0.85 × f'c × a × b 0.85 × 28 × 5.533 × 3510 As = = = 1101(mm ) fy 420 - Bố trí cốt thép: 55 500 17@200=3400 55 3510 18#16 50 V.2.3.3.Kiểm toán mặt cắt -Kiểm tốn sức kháng uốn: +Tính lại chiều cao vùng nén bê tơng: a= As × f y 0.85 × f 'c × b = 18 × 199 × 420 = 18(mm) 0.85 × 28 × 3510 +Sức kháng tính tốn mặt cắt: a M r = φ × M n = 0.9 × 0.85 × f'c × a × b × (d s − ) 18 = 0.9 × 0.85 × 28 × 18 × 3510 × (450 − ).10 −6 = 597 kN m ⇒ Mr > Mu ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: As f' ≥ ρmin = 0.03 × c + Điều kiện kiểm tốn : ρ = b ×d s fy Hồng Quốc Đạt 31 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa + Ta có : ρ= TKMH Mố Trụ Cầu 18 ×199 28 = 2.27 ×10−3 > ρmin = 0.03 × = ×10 −3 3510 ×450 420 ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: a ≤ 0.42 + Điều kiện kiểm tra : β1 ×d s a 18 = = 0.047 < 0.42 + Ta có: β1 × d s 0.85 × 450 ⇒ Đạt - Kiểm tra nứt : + Ứng suất cốt thép chịu kéo TTGH sử dụng fsa < 0.6fy + Công thức kiểm tra : f sa = Z ≤ 0.6 f y (d c × A)1/3 Trong : + dc : Khoảng cách từ thớ bê tơng chịu kéo ngồi đến trọng tâm cốt thép (mm); dc = 0.05 m = 50 mm + A : Diện tích phần bê tơng có trọng tâm với cốt thép chịu kéo bao đường thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lượng cốt thép (mm2) × 50 × 3.51× 103 = 19500(mm ) A= 18 + Z : Thông số bề rộng vết nứt; Z=17000 N/mm2( Kết cấu vùi đất) f sa = 17000 = 171.44 MPa (50 ×19500)1/ + 0.6fy = 0.6 × 420 = 252 MPa Vậy : fsa = 171.44 MPa < 0.6fy = 252 MPa => Đạt V.2.4 Tính phần A V.2.4.1.Sơ đồ: Hồng Quốc Đạt 32 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu a A b l2 p V.2.4.2.Xác định số lượng cốt thép chịu lực - Mômen lớn ngàm: M a = 1 p2l2 = × 43.754 ×1.662 = 60.284kN m 2 - Ta có ds = 0.9 × h=0.9 × 500=450 mm - Mơmen kháng danh định mặt cắt: a M n = 0.85 × f 'c × a × b × (d s − ) - Mơmen kháng tính tốn : Mr=Ф.Mn (Với Ф hệ số sức kháng lấy =0.9) - Để đảm bảo chịu lực Mu ≤ Mr= Ф × [0.85 × f’c × a × b × ( ds- )] Thay số : với Mu= 60.284 kNm=60.284 × 106 Nmm f’c=28 MPa; b=3340 mm; ds=450 mm ⇒ a=1.84 mm ⇒ Diện tích cốt thép chịu kéo cần bố trí là: Từ 0.85 × f'c × a × b 0.85 × 28 ×1.84 × 3340 As = = = 348(mm ) fy 420 - Bố trí cốt thép: 55 500 16@200=3200 85 3340 17#16 Hoàng Quốc Đạt 33 50 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu V.2.4.3.Kiểm toán mặt cắt -Kiểm toán sức kháng uốn: +Tính lại chiều cao vùng nén bê tơng: a= As × f y 0.85 × f 'c × b = 17 × 199 × 420 = 17.87(mm) 0.85 × 28 × 3340 +Sức kháng tính tốn mặt cắt: a M r = φ × M n = 0.9 × 0.85 × f'c × a × b × (d s − ) 17.87 = 0.9 × 0.85 × 28 ×17.87 × 3340 × (450 − ).10 −6 = 563.89 kN m ⇒ Mr > Mu ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: As f' ≥ ρmin = 0.03 × c + Điều kiện kiểm tốn : ρ = b ×d s fy + Ta có : ρ= 17 × 199 28 = 2.25 ×10−3 > ρmin = 0.03 × = × −3 10 3340 ×450 420 ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: a ≤ 0.42 + Điều kiện kiểm tra : β1 ×d s a 17.87 = = 0.047 < 0.42 + Ta có: β1 × d s 0.85 × 450 ⇒ Đạt - Kiểm tra nứt : + Ứng suất cốt thép chịu kéo TTGH sử dụng fsa < 0.6fy + Công thức kiểm tra : f sa = Z ≤ 0.6 f y (d c × A)1/3 Trong : + dc : Khoảng cách từ thớ bê tơng chịu kéo ngồi đến trọng tâm cốt thép (mm); dc = 0.05 m = 50 mm + A : Diện tích phần bê tơng có trọng tâm với cốt thép chịu kéo bao đường thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lượng cốt thép (mm2) A= × 50 × 3.34 ×103 = 19647.06(mm ) 17 + Z : Thông số bề rộng vết nứt; Z=17000 N/mm2( Kết cấu vùi đất) f sa = 17000 = 171.01MPa (50 ×19647.06)1/ + 0.6fy = 0.6 × 420 = 252 MPa Vậy : fsa = 171.01 MPa < 0.6fy = 252 MPa => Đạt Hoàng Quốc Đạt 34 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu V.2.5 Tính phần B V.2.5.1.Sơ đồ: b d' b d' B b' Ob' bd' b' o o p p c V.2.5.2.Xác định số lượng cốt thép chịu lực - Mômen lớn ngàm: ( ) ( ) 1 p3 bd ' = × 90.535 × 1.662 = 124.725kN m 2 1 M b ' = p4 Ob ' = ×123.279 × 0.832 = 42.463kN m 2 Mb = - Ta có ds = 0.9 × h=0.9 × 500=450 mm - Mơmen kháng danh định mặt cắt: a M n = 0.85 × f 'c × a × b × (d s − ) - Mơmen kháng tính tốn : Mr=Ф.Mn (Với Ф hệ số sức kháng lấy =0.9) -Để đảm bảo chịu lực Mu ≤ Mr= Ф × [0.85 × f’c × a × b × ( ds- )] Thay số : với Mu= Max( Mb;Mb’)=124.725 kNm=124.725 × 106 Nmm f’c=28 MPa; b=1660 mm; ds=450 mm ⇒ a=7.86 mm Từ ⇒ Diện tích cốt thép chịu kéo cần bố trí là: 0.85 × f'c × a × b 0.85 × 28 × 7.86 ×1660 As = = = 739.364(mm ) fy 420 - Bố trí cốt thép: 500 7@200 145 1660 115 8#16 50 V.2.5.3.Kiểm toán mặt cắt -Kiểm toán sức kháng uốn: +Tính lại chiều cao vùng nén bê tơng: Hồng Quốc Đạt 35 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa a= As × f y 0.85 × f 'c × b = TKMH Mố Trụ Cầu × 199 × 420 = 16.92(mm) 0.85 × 28 ×1660 +Sức kháng tính tốn mặt cắt: a M r = φ × M n = 0.9 × 0.85 × f'c × a × b × (d s − ) 16.92 = 0.9 × 0.85 × 28 ×16.92 ×1660 × (450 − ).10 −6 = 265.643kN m ⇒ Mr > Mu ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: As f' ≥ ρmin = 0.03 × c + Điều kiện kiểm toán : ρ = b ×d s fy + Ta có : ρ= 8× 199 28 = 2.13 ×10 −3 > ρmin = 0.03 × = ×10 −3 1660 ×450 420 ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: a ≤ 0.42 + Điều kiện kiểm tra : β1 ×d s a 16.92 = = 0.044 < 0.42 + Ta có: β1 × d s 0.85 × 450 ⇒ Đạt - Kiểm tra nứt : + Ứng suất cốt thép chịu kéo TTGH sử dụng fsa < 0.6fy + Công thức kiểm tra : f sa = Z ≤ 0.6 f y (d c × A)1/3 Trong : + dc : Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép (mm); dc = 0.05 m = 50 mm + A : Diện tích phần bê tơng có trọng tâm với cốt thép chịu kéo bao đường thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lượng cốt thép (mm2) A= × 50 ×1.66 × 103 = 20750(mm ) + Z : Thông số bề rộng vết nứt; Z=17000 N/mm2( Kết cấu vùi đất) f sa = 17000 = 167.93MPa (50 × 20750)1/ + 0.6fy = 0.6 × 420 = 252 MPa Vậy : fsa = 167.93MPa < 0.6fy = 252 MPa => Đạt Hoàng Quốc Đạt 36 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu V.2.6 Tính phần C V.2.6.1.Sơ đồ: d' d' d c c' c'O C p o dd' o d p p c' p 5 V.2.6.2.Xác định số lượng cốt thép chịu lực - Mômen lớn ngàm: ( ) Md = 1 ( p3 + p5 ) dd ' = ( × 90.535 + 160.1) ×1.662 = 156.642kN m 6 M c' = ( p4 + p5 ) c ' O ( ) = × ( ×123.279 + 161.1) × 0.832 = 46.806kN m - Ta có ds = 0.9 × h=0.9 × 500=450 mm - Mơmen kháng danh định mặt cắt: a M n = 0.85 × f 'c × a × b × (d s − ) - Mơmen kháng tính tốn :Mr=Ф.Mn (Với Ф hệ số sức kháng lấy =0.9) - Để đảm bảo chịu lực Mu ≤ Mr= Ф × [0.85 × f’c × a × b × ( ds- )] Thay số : với Mu= Max( Mb;Mb’)=156.642 kNm=156.642 × 106 Nmm f’c=28 MPa; b=1660 mm; ds=450 mm ⇒ a=9.9 mm Từ ⇒ Diện tích cốt thép chịu kéo cần bố trí là: 0.85 × f'c × a × b 0.85 × 28 × 9.9 ×1660 As = = = 931.26(mm ) fy 420 - Bố trí cốt thép: 1660 8@200 30 50 30 9#16 Hoàng Quốc Đạt 37 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu V.2.6.3.Kiểm toán mặt cắt -Kiểm toán sức kháng uốn: +Tính lại chiều cao vùng nén bê tơng: a= As × f y 0.85 × f 'c × b = × 199 × 420 = 19.04(mm) 0.85 × 28 ×1660 +Sức kháng tính tốn mặt cắt: a M r = φ × M n = 0.9 × 0.85 × f'c × a × b × (d s − ) 19.04 = 0.9 × 0.85 × 28 ×19.04 ×1660 × (450 − ).10 −6 = 298.209 kN m ⇒ Mr > Mu ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: As f' ≥ ρmin = 0.03 × c + Điều kiện kiểm tốn : ρ = b ×d s fy + Ta có : ρ= 9× 199 28 = 2.4 ×10 −3 > ρmin = 0.03 × = ×10−3 1660 ×450 420 ⇒ Đạt -Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: a ≤ 0.42 + Điều kiện kiểm tra : β1 ×d s a 19.04 = = 0.05 < 0.42 + Ta có: β1 × d s 0.85 × 450 ⇒ Đạt - Kiểm tra nứt : + Ứng suất cốt thép chịu kéo TTGH sử dụng fsa < 0.6fy + Công thức kiểm tra : f sa = Z ≤ 0.6 f y (d c × A)1/3 Trong : + dc : Khoảng cách từ thớ bê tơng chịu kéo ngồi đến trọng tâm cốt thép (mm); dc = 0.05 m = 50 mm + A : Diện tích phần bê tơng có trọng tâm với cốt thép chịu kéo bao đường thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lượng cốt thép (mm2) A= × 50 × 1.66 × 103 = 18444(mm ) + Z : Thông số bề rộng vết nứt; Z=17000 N/mm2( Kết cấu vùi đất) f sa = 17000 = 174.652 MPa (50 ×18444)1/ + 0.6fy = 0.6 × 420 = 252 MPa Vậy : fsa = 174.652MPa < 0.6fy = 252 MPa => Đạt Hoàng Quốc Đạt 38 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu PHẦN II BẢN VẼ Hoàng Quốc Đạt 39 Cầu Hầm K47 ... kháng uốn tính tốn đơn trục mặt cắt theo phương trục X + M ry : Sức kháng uốn tính tốn đơn trục mặt cắt theo phương trục Y + M ux : Mơmen uốn tính toán tác dụng theo trục X + M ry : Mơmen uốn tính. .. Đạt 29 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu + Phần B C thiết kế dầm mút thừa ngàm vào bc cd.Trên hình vẽ phần B tính theo dầm mút thừa có chiều dài bd’ b’O,ngàm b b’ .Tính. .. 85 3340 17#16 Hoàng Quốc Đạt 33 50 Cầu Hầm K47 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu V.2.4.3.Kiểm toán mặt cắt -Kiểm toán sức kháng uốn: +Tính lại chiều cao vùng nén bê tơng: a= As ×