Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL nhịp giản đơn A. Các số liệu đầu vào: Kết cấu: - Chiều dài nhịp L = 40 (m) - Bề rộng phần xe chạy B1 = 7 (m) - Bề rộng 1 dải ngời đi bộ B2 = 1,5 (m) - Bề rộng lan can B3 = 0,5(m) - Bề rộng gờ chắn B4 = 0,25 (m) - Chiều rộng toàn cầu B = 11,5 (m) - Tải trọng thiết kế: HL93, ngời đi 3.10 3 Mpa. - Dạng mặt cắt Dầm hộp - Vật liệu kết cấu BTCT DƯL - Công nghệ tạo DƯL Căng sau - Cấp bê tông Grade 30 - loại DƯL bó 12 tao, mỗi tao đờng kính 12.7mm - Cốt thép thờng G40; G60 hoặc tơng đơng Tiêu chuẩn thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22TCN 272- 05 Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 1 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ B. Nội dung thiết kế: I. các thông số vật liệu: I.1 Bê tông: - Tỷ trọng của bêtông c = 2400kg/m 3 - Cờng độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày fc = 30 Mpa - Cờng độ chịu nén của bê tông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ứng suất trớc Mpaf ci 27= - Cờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông f r = 3,451 Mpa - Mô đun đàn hồi Ec = 27691,5 Mpa + Cờng độ chịu kéo khi uốn của Bêtông xác định bằng công thức: Mpaf r 451,3= + Môdun đàn hồi: E ccc f = 5.1 043.0 I. 2 Thép c ờng độ cao : - Thép có độ chùng thấp của hãng VSL: ASTM A416 Grade 270 - Cáp 15,2mm, tiêu chuấn ASTM - Cờng độc chịu kéo : f MPa pu 1680= - ứng suất trong cốt thép DƯL khi kích: f MPa pj 1302= - Cấp của thép: =270 - Giới hạn chảy của cốt thép DƯL: f MPa py 1674= - Số bó cáp cờng độ cao: n= 14 bó - Diện tích một tao cáp danh định 7 sợi là: S= 0,99 cm 2 - Đờng kính ống tạo lỗ d= 8 cm - Mô đun đàn hồi dây cáp (cable): Ep=197000 MPa - Hệ số ma sát : 2.0= à - Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp : K= 6.6E-07 mm 1 - Chiều dài tụt neo: mL 05.0 = - Hệ số quy đổi ứng suất: 9.0= Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 2 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ I. 3 Thép th ờng : - Giới hạn chảy tối thiểu của thép thanh fy = 400 Mpa - Mô đun đàn hồi của thép Es = 2,0 E + 6 MPa II. Lựa chọn kích th ớc dầm : II.2.1 Sơ bộ chọn kích thớc dầm hộp nh sau: Do bề rộng cầu là 11,5 m nên theo quy định ta chọn dầm 1 hộp . Theo điều 2.5.2.6.3 Chiều cao dầm tối thiểu h = 0,045L= 0,045x 40=1,8m Chọn chiều cao dầm : H = 260cm Chiều rộng cầu : =1150 cm Chiều rộng bầu dới: = 600 cm Lớp bê tông asphalt dày : = 7 cm Lớp phòng nớc dày: = 0.5 cm Chiều dày bản cánh: = 30 cm Chiều dày các sờn bằng nhau: = 40 cm Chiều cao các vút: = 50 cm Chiều rộng các vút: = 100 cm Chiều dày bản trong thay đổi,lấy trung bình: = 25 cm Chiều dày bản dới thay đổi theo mặt cắt: Bề rộng lan can 50cm cao 30cm,gờ chắn rộng 25cm cao 30cm. Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 3 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 11500 125 125 50 100 50 100 30180 260 600 40 50 100 175 2% 2% 25 BT Asphalt Dày 7cm 800 Hình 1- Mặt cắt ngang đặc tr ng của dầm Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 4 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 2000 570 75 25 260 40 40 570 25 30 1 2 3 4 1 2 3 4 Hình 2- 1/2 mặt cắt dọc của dầm - Chiều dài dầm Ltt = 39.4 m - Để tăng cờng khả năng chịu lực cắt của dầm tại mặt cắt gối ta tăng chiều dày bản cánh dới ở phía gần gối. II.2.2. Chiều rộng bản cánh hữu hiệu: Ta có : b=250+ 40/2 = 270 cm < 0.1Li =0.1*4000=400cm b =270 cm <3*do=3*260=780cm nên theo điều (4.6.2.6.2) ta lấy bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu bằng bề rôbfj bản cánh thực tế. Tổng hợp kích thớc các mặt cắt : Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 5 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ B hb hc hc bv hs hs hd bd H Hình 3: Các kích th ớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu - Các kích thớc đợc chọn đối xứng qua tim cầu. - Mặt cắt gối ta lấy tại mặt cắt 1-1. - Bề rộng và chiều cao các vút trên và dới ta lấy nh nhau( giả thiết đơn giản trong tính toán). Bảng tổng hợp kích thớc tại các mặt cắt : Mặt cắt Ký hiệu L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối Đơn vị Chiều cao dầm H 260 260 260 260 260 cm Chiều dày đáy dới hd 40 40 40 44 68 Cm Chiều dày đáy trên hb 25 25 25 25 45 Cm Bề rộng các sờn bằng nhau hs 40 40 40 40 40 Cm Chiều cao cánh dầm hc 30 30 30 30 30 Cm Chiều cao vút bằng nhau hv 50 50 50 50 50 Cm Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 6 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Bề rộng vút bằng nhau bv 100 100 100 100 100 Cm Bề rộng dầm B 115 0 115 0 115 0 115 0 115 0 Cm Bề rộng đáy dầm Bd 600 600 600 600 600 Cm III. Bố trí thép DƯL và đặc tr ng mặt cắt tính đổi III.1.Kích th ớc mặt cắt quy đổi : - Các mặt cắt đều đợc quy về mặt cắt chữ T tơng đơng để tính toán. - Phần vút trên và vút dới đợc tính đổi lên cánh trên và cánh dới dầm T trên nguyên tắc diện tích không đổi. - Kích thớc các mặt cắt quy đổi nh trong bảng tính sau: Y X Bc hc hshd bd bs Hình 4. Mặt cắt quy đổi đặc tr ng Mặt cắt Đơn vị L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối Chiều dày bản cánh hc Cm 37.15 37.15 37.15 37.15 45.93 Bề rộng cánh Bc Cm 1150 1150 1150 1150 1150 Bề rộng sờn bs Cm 80 80 80 80 80 Chiều cao sờn hs Cm 172.21 172.2 172.2 168.2 135.4 Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 7 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 1 1 1 3 Chiều cao bầu hd Cm 50.64 50.64 50.64 54.64 78.64 Bề rộng bầu bd cm 600 600 600 600 600 III. Bố trí cốt thép dự ứng lực: Trên mặt cắt ngang dầm bố trí bó cáp DƯL (12 tao) thành 3 nhóm tổng số bó: 14 bó. - Phía dới bên trái bố trí nh hình vẽ,tận dụng trong phạm vi vút bảo dảm các điều kiện về khoảng cách nh Điều 5.10.3.3.2. - Bên phải bố trí nh bên trái bảo đảm đối xứng qua tim cầu. 2x34 37 4x34 34 4x34 34 2x34 37 40 Hình 5. Sơ đồ bố trí cáp và neo kiểu C (Giả sử cáp DƯL đợc kéo thẳng về neo tại gối không có DƯL xiên). Do đó toạ độ đờng trục các bó cáp tại các mặt cắt nh sau: Hàng Sốtao1 bó Toạ độ y(cm) Số bó Diện tích 1 bó (cm2) Tồng diện tích (cm2) A*y Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 8 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Hàng 1 12 17.5 10 16.7 166.8 2919 Hàng 2 12 51.5 4 16.7 66.72 3436.08 Tổng 14 233.52 6355.08 Trọng tâm của cốt thép tính với đáy dầm: Yc=27.21 cm. Trong đó: - y là tung độ tính từ đáy dầm (cm) - Yc = A yA* - A là diện tích các bó cốt thép. III.3.Đặc tr ng hình học giai đoạn1 mặt cắt bị giảm yếu bởi các ống để đặt DƯL) III.3.1 Xác định diện tích tiết diện: Với : - b,h: Là chiều rộng, chiều cao của khối K (cm) - Fi: Là diện tích các khối Ki (i= 1,2,3,4 ) (cm2) 2 3 1 Hình 6. Các khối hình chia sau quy đổi Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 9 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Khối Mặt cắt L/2 3L/8 2L/8 L/8 Gối K 1 Cánh trên b 1150 1150 1150 1150 1150 h 37.15 37.15 37.15 37.15 45.93 F 1 42722.5 42722.5 42722.5 42722.5 52819.5 K 2 Sờn dầm b 80 80 80 80 80 h 172.21 172.21 172.21 168.21 135.43 F 2 13776.8 13776.8 13776.8 13456.8 10834.4 K 3 Bầu dới b 600 600 600 600 600 h 50.64 50.64 50.64 54.64 78.64 F 3 30384 30384 30384 32784 47184 K 4 Lỗ luồn cáp F 4 -703.36 -703.36 -703.36 -703.36 -703.36 Tổng F 86179.94 86179.94 86179.94 88259.94 110134.54 III.3.2 . Xác định mômen tĩnh : Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 10 [...]... 20000.0 15075.0 10150.0 5225.0 300.0 mm kx+à 1-e^((kx+à)) 0 0 0 0 0 1.32E-02 9.95E-03 6.70E-03 3.45E-03 1.98E-04 - 1.31E-02 9.90E-03 6.68E-03 3.44E-03 1.98E-04 - 17.07 12.89 8.69 4.48 0.26 MPa 239.0284 180.4601 121.7012 62.7510 3.6088 MPa fpF fpF ( n ) Nguyễn Trọng Thăng 26 Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Radian Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL VI.3-Mất mát do co ngăn đàn hồi Mất mát do co ngắn... cống hộp thép Cống hộp thép mềm ES: Tải trọng đất chất thêm IV.3.Tải trọng thờng xuyên IV.3.1-Tải trọng bản thân các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC) Trọng lợng dầm dọc chủ trên 1m chiều dài cầu( DC) Nguyễn Trọng Thăng 17 Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL - Diện tích mặt cắt ngang dầm tính đổi F2 = 9.1 m2 - Trọng lợng riêng dầm chủ c =24.0KN/m3 -Tải... Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL - Giai đoạn 2 là giai đoạn khai thác mặt cắt nguyên có kể đến thép DƯL Tính quy đổi cáp DƯL về bê tông - Hệ số quy đổi n t : nt = Ep Ec =7.11411 Các ký hiệu : - S 2 : Mômen tĩnh của bó thép với TTH của mặt cắt giai đoạn 1 - : Chênh giữa hai trục trung hoà hai giai đoạn = S2 F2 - Y dl 2 : Khoảng cách từ TTH giai đoạn 2 tới đáy dầm Y... cách có hiệu tơng ứng từ thớ nén ngoàI cùng đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo de = APS f PS d p + As f y d s APS f PS + As f y -Dobỏ qua lợng cốt thép DUL cánh trên và không có cốt thép thờng chịu lực nên d e = d p Nguyễn Trọng Thăng 34 Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL VII.1.2.2.Kiểm toán lợng cốt thép tối thiểu n 1.2 M cr M với M cr = Ig yt fr Mcr:Sức kháng nứt(mo... Cầu- Đờng sắt - K43 Đơn vị mm mm - MPa mm4 mm N.mm N.mm Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL VII.2.Kiểm toán theo trang thái giới hạn sử dụng VII.1.1.Các giới hạn ứng suất đối với bê tông -Kiểm toán theo công thức -Kiểm tra giới hạn ứng suất nén của BT ft = -Kiểm tra giới hạn ứng suất kéo của BT f b = M F F e y t + BT y t 0,45 f c A I2 I2 M F F e + y b BT y b 0,5 f ' c A I2 I2 Trong đó : -F:Tổng... N 1 Ep f cgp 2 N E ci Ep Eci N -Mô đun đàn hồi của thép DUL (Mpa) -Mô đun đàn hồi của bê tông lúc truyền lực(Mpa) -Số lợng các bó thép ứng suất trớc giống nhau f cgp -Tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm các bó thép ứng suất trớc do lực ứng suất trớc sau kích và tự trọng của cấu kiện ở các mặt cắt có mô men max(Mpa) f cgp = F F F e 2 M TTBT + e A I I -lực nén trong bê tông do ứng suất trớc gây ra tại... Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL 145kN 0.58 7.00 0.39 145kN Đ.a.h.Q 7.62 Đ.a.h.M 0.41 9.23 Đ.a.h.M Đ.a.h.Q 0.53 6.31 0.64 Đ.a.h.M Đ.a.h.Q 3.23 Đ.a.h.M 0.66 0.77 0.88 4.31 L/8 4.32 0.75 4.16 L/4 7.39 0.63 6.55 3L/8 0.52 0.50 7.00 L/2 4300 9.85 145kN 4300 Đ.a.h.Q Đ.a.h.M 0.78 0.89 1.00 Gối Nguyễn Trọng Thăng Đ.a.h.Q 22 Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông. .. 6493085.1 6493085.1 6493085.1 8156466.9 24316469 cm4 -2 814.867 -2 814.867 -2 814.867 -2 814.867 -2 814.867 cm4 355162091 355162091 355162091 373308939 449847460 cm4 2511963.3 47420376 5 2511963.3 47420376 5 477041862 27942.04 52446378 6 cm4 F3*(ydl -a3) 2 2511963.3 47420376 5 F4*(ydl -a4) -1 0646980 -1 0646980 -1 0646980 -1 0252578 -9 716514 cm4 I4 F1*(ydl -a1) 2 F2*(ydl -a2) 2 2 1139667.9 cm4 I 866682024 866682024... MPa 2.13E+01 1.86E+01 MPa Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL VI.4-Mất mát do co ngót Mất mát do co ngót bê tông trong cấu kiện kéo sau đợc lấy bằng f pSR = 93 0.85 H Trong đó : H - ộ ẩm tơng đối bao quanh kết cấu ,đợc lấy trung bình hàng năm ( 0 0 ) Lấy H=80 0 0 Mặt cắt fpSR L/2 25.0 3L/8 25.0 L/4 25.0 L/8 25.0 Gối 25.0 Đơn vị Mpa VI.5-Mất mát do từ biến Mất mát do... 3.98E+05 9.38E+08 4.93E-03 6.06E+00 7.27E+01 L/4 116.28 3.18E+05 9.4E+08 3.95E-03 6.38E+00 7.65E+01 L/8 Gối Đơn vị 112.43 cm 114.26 0.00E+00 KG.cm 1.86E+05 9.55E+08 1080901820 cm4 MPa 2.22E-03 0.00E+00 MPa 6.44E+00 5.64E+00 MPa 7.73E+01 6.77E+01 VI.5-Mất mát do tự trùng của DUL(mất mát do dão thép) Nguyễn Trọng Thăng 28 Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép DƯL Độ tự trùng ở . 3.10 3 Mpa. - Dạng mặt cắt Dầm hộp - Vật liệu kết cấu BTCT DƯL - Công nghệ tạo DƯL Căng sau - Cấp bê tông Grade 30 - loại DƯL bó 12 tao, mỗi tao đờng kính 12.7mm - Cốt thép thờng G40;. Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 4 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 2000 570 75 25 260 40 40 570 25 30 1 2 3 4 1 2 3 4 Hình 2- 1/2 mặt cắt dọc của dầm - Chiều dài dầm Ltt = 39.4 m - Để tăng. Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43 13 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ - Giai đoạn 2 là giai đoạn khai thác mặt cắt nguyên có kể đến thép DƯL. Tính quy đổi cáp DƯL về bê tông. - Hệ số quy