ĐỒ ÁN CẦU THÉP 05

XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA DẦM LIÊN HỢP - Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc khácnhau.

MỤC LỤC

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 5

1.1 Số liệu chung 5

1.2 Tính chất vật liệu chế tạo dầm 5

1.3 Các hệ số tính toán 6

II CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 7

2.1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp 7

2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang 7

2.3 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu 7

2.4 Chiều cao dầm chủ 8

2.5 Cấu tạo bản bê tông mặt cầu 8

2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ 9

III XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 11

3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp 11

3.1.1 Trường hợp 1 11

3.1.2 Trường hợp 2 12

3.2 Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt giai đoạn I 13

3.3 Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt giai đoạn II 15

3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoan II 15

3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông 16

3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép 17

3.3.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm biên 17

3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong 24

3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn chảy dẻo 31

3.4.1 Mặt cắt tính toán 31

3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt 31

3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén 33

3.4.4 Xác định mômen chảy My 34

3.4.5 Xác định mômen dẻo Mp 36

IV XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ 39

4.1 Cấu tạo hệ liên kết trong kết cấu nhịp 39

4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối 39

4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian 40

4.1.3 Hệ sườn tăng cường dầm thép 42

4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu 44

4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II 47

V XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 49

5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy 49

5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 49

5.1.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 50

5.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với hoạt tải HL - 93 50

5.2.1 Điều kiện tính toán 50

5.2.2 Tính tham số độ cứng dọc 50

5.2.3 Tính hệ số phân bố ngang mômen 51

5.2.4 Tính hệ số phân bố ngang lực cắt 52

5.3 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang 52

5.3.1 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 52

5.3.2 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 53

5.3.3 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán 53

VI TÍNH TOÁN NỘI LỰC 54

6.1 Các mặt cắt tính toán nội lực 54

6.2 Đường ảnh hưởng nội lực 55

6.2.1 Vẽ ĐAH mômen tại mặt cắt tính toán 55

6.2.2 Đường ảnh hưởng lực cắt 55

6.2.3 Tính diện tích đường ảnh hưởng 55

6.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt tính toán 56

6.3.1 Tính nội lực do tĩnh tải 56

6.3.2 Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng Người 57

6.3.3 Tính nội lực do xe tải thiết kế (Truck) và xe 2 trục thiết kế( Tandem) 58

6.3.4 Tổng hợp nội lực 65

VII KIỂM TRA TÍNH CÂN XỨNG CỦA MẶT CẮT DẦM CHỦ 67

7.1 Kiểm tra tính cân xứng chung của mặt cắt 67

7.2 Kiểm tra độ mảnh sườn dầm của mặt cắt đặc chắc 67

7.3 Kiểm tra độ mảnh cánh chịu nén của mặt cắt đặc chắc 68

7.4 Kiểm tra tương tác giữa sườn dầm với bản cánh chịu nén của mặt cắt đặc chắc 68

VIII KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I 70

8.1 Kiểm toán sức kháng uốn của dầm chủ 70

8.1.1 Sức kháng uốn của mặt cắt liên hợp đặc chắc 70

8.1.2 Kiểm toán khả năng chịu lực của dầm 71

8.2 Kiểm toán sức kháng cắt của dầm chủ 71

8.2.1 Xác định hệ số c 71

8.2.2 Sức kháng cắt của dầm chủ 72

8.2.3 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 74

IX KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH MỎI 75

9.1 Nguyên tắc tính toán 75

9.2 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất do uốn 75

9.2.1 Công thức kiểm toán 75

9.2.2 Xác định ứng suất trong dầm do tải trọng mỏi 75

9.2.3 Kiểm toán ứng suất mỏi do uốn 77

9.3 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất do cắt 77

9.3.1 Công thức kiểm toán 77

9.3.2 Xác định ứng suất cắt trong dầm do tải trọng mỏi 77

9.3.3 Kiểm toán ứng suất mỏi do cắt 78

X KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH SỬ DỤNG 79

10.1 Kiểm toán độ võng kết cấu nhịp 79

10 1 Nguyên tắc chung 79

10 2 Kiểm tra độ võng do tĩnh tải theo phân tích đàn hồi 79

10 3 Kiểm tra độ võng do hoạt tải thép phân tích đàn hồi 80

10 3 Tính độ vồng 83

10.2 Kiểm toán dao đọng của kết cấu 84

XI TÍNH TOÁN BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 86

11.1 Kiểm toán sườn tăng cường tại mặt cắt gối 86

11.1.1 Bố trí sườn tăng cường tại mặt cắt gối 86

11.1.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 87

11.1.3 Kiểm tra sức kháng ép mặt 87

11.1.4 Kiểm tra sức kháng nén dọc trục 88

11.1.5 Kiểm tra độ mảnh giới hạn 89

11.2 Kiểm toán sườn tăng cường tại mặt cắt trung gian 89

11.2.1 Bố trí sườn tăng cường trung gian 89

11.2.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 90

11.2.3 Kiểm tra mômen quán tính của sườn Tăng cường 91

11.2.4 Kiểm toán diện tích của sườn tăng cường 91

XII TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT 93

12.1 Nguyên tắc chung 93

12.2 Xác định các tải trọng tác dụng lên neo 93

12.2.1 Sự phát sinh lực trượt và lực bóc 93

12.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo 93

12.3 Xác định khả năng chịu lực của neo 94

12.3.1 Loại neo sử dụng 94

12.3.2 Sức kháng cắt của neo 94

12.4 Bố trí neo 96

12.5 Kiểm toán neo theo đinh mũ theo TTGH Mỏi 97

XIII TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG 98

13.1 Lực tác dụng lên liên kết 98

13.1.1 Lực gây trượt giữa bản cánh và bản bụng 98

13.1.2 Áp lực phân bố do tải trọng bánh xe 99

13.2 Xác định chiều cao đường hàn 99

13.2.1 Cường độ của đường hàn góc 99

13.2.2 Xác định chiều cao đường hàn 100

XIV TÍNH TOÁN MỐI NỐI DẦM 101

14.1 Khả năng chịu lực của bu lông 101

14.2 Tính toán mối nối bản bụng 103

14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm 103

14.2.2 Cấu tạo mối nối bản bụng 104

14.2.3 Kiểm toán khả năng chịu lực của bulông 105

14.3 Tính toán mối nối bản cánh 107

14.3.1 Mối nối bản cánh trên 107

14.3.2 Mối nối bản cánh dưới 108

XV TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 111

15.1 Cấu tạo bản mặt cầu 111

15.2 Xác định nội lực bản mặt cầu 111

15.2.1 Diện tích tiếp xúc của bánh xe 111

15.2.2 Chiều dài tính toán của bản 111

15.2.3 Bề rộng tính toán của bản 112

15.2.4 Xác định nội lực của bản trong(bản liên tục) 112

15.2.5 Xác định nội lực của bản hẫng 116

15.3 Tính toán và bố trí cốt thép bản 118

15.3.1 Nội dung tính toán bố trí cốt thép bản 118

15.3.2 Bố trí cốt thép chịu lực bản mặt cầu 122

THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠNLIÊN HỢP THÉP - BTCT

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU

+ Bề rộng toàn cầu : B câu =11( )m

- Tải trọng thiết kế : HL93 + 3.10-3 Mpa

- Vật liệu chế tạo kết cấu :

- Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất f y =420 MPa( )

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất f y =420 MPa( )

- Vật liệu chế tạo bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: f c, =28(MPa)

+ Trọng lượng riêng của bêtông: γ =c 24(kN m/ 3)

+ Mô đun đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức:

Mác thép M270M

Giới hạn kéo đứt của thép

u

Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép

+ Có xét đến hiện tượng từ biến n ' 24

1.3 CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN

-Hệ số tải trọng :

+Tĩnh tải giai đoạn I : γ =1 1.25 và 0.9

+Tĩnh tải giai đoạn II : γ =2 1.5 và 0.65

+Đoàn xe ôtô và đoàn người : γ =n 1.75 và 1.0

II KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHỦ

2.1 CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA KẾT CẤU NHỊP

- Chiều dài nhip: Lnh = 22 m

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0.3 m

⇒ Chiều dài tính toán KCN:

V?ch son

500

1/2 MÆt c¾t gi÷a nhÞp 1/2 mÆt c¾t t¹i gèi

cÊu t¹o mÆt c¾t ngang cÇu

- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu

CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ

Khoảng cách giữa các dầm chủ S 220 cm

2.4 CHIỀU CAO DẦM CHỦ

- Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào:

+ Chiều dài nhịp tính toán

+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang

+ Quy mô của tải trọng khai thác

- Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cường độ

Mu ≤ Mr

Trong đó:

+Mu: Mômen lớn nhất do tải trọng sinh ra

+Mr : Khả năng chịu lực của mặt cắt dầm chủ

- Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng và (độ võng)

+ Chiều dày bản cánh trên: t c = 3 cm

+ Chiều dày bản cánh dưới: t t = 3 cm

+ Chiều cao toàn bộ dầm thép: H sb = 126 cm

2.5 CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU

- Kích thước của bản bêtông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tảitrọng cục bộ

- Chiều dày bản: t s =(18÷20)cm

- Theo quy định của 22TCN272 – 05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn 175cm.Đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

⇒ Ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là t s = 18 cm

- Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn hoặc có thểkhông cần tạo vút Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng chiều cao dầm ⇒ Tăngkhả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết

- Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:

CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ

CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG DẦM CHỦ

- Kích thước cấu tạo

Chiều cao toàn bộ dầm chủ 1 Hcb 149 cm

Chiều cao toàn bộ dầm chủ 2 Hcb 153.3 cm

Chiều cao toàn bộ dầm chủ 3 Hcb 177.6 cm

III XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ

3.1 CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA DẦM LIÊN HỢP

- Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc khácnhau Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ quá trình hình thành kết cấutrong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi công đến khi đưa vào khai thác sử dụng

- Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép.

- Tải trọng tính toán: Tĩnh tải giai đoạn 1

1 Trọng lượng bản thân dầm

2 Trọng lượng hệ liên kết dọc và ngang

3 Trọng lượng bản bêtông và những phần bê tông được đổ cùng bản

Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp và tải trọng thi

công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm việc

Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ,

mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp Như vậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm:+ Tĩnh tải giai đoạn I

+ Tĩnh tải giai đoạn II

+ Hoạt tải

Kết luận:

- Giả thiết cầu được thi công bằng phương pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm làm việc theo haigiai đoạn ở trong trường hợp 1

3.2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT GIAI ĐOẠN I

- Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép và đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên giữa dầm thép vàbản mặt cầu chưa tạo ra hiệu ứng liên hợp

- Mặt cắt tính toán: Mặt cắt dầm thép

56.167( )540

1

60 3( ) 60 3 (56.167 3/ 2) 538055( )

1

66.833( ) 40 3 (126 56.167 3 / 2) 2 12666.67( )

- Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I.

CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ

Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm So 30330 cm3

Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I Y1 56.167 cm

KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I Y1t 69.833 cm

KC từ mép dưới dầm thép đến TTH I-I Y1b 56.167 cm

Mômen quán tính phần bản bụng Iw 299206.667 cm4

Mômen quán tính phần cánh trên Icf 560423.333 cm4

Mômen quán tính phần cánh dưới Itf 538055 cm4

Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I SNC 12666.67 cm3

MMQT của măt cắt đối với trục Oy Iy 70080 cm3

3.3 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT GIAI ĐOẠN II

3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoạn II

- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợpgiữa dầm thép và bản BTCT

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp

⇒ Đặc trưng hình học giai đoạn này là ĐTHH của mặt cắt liên hợp

3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.

- Trong tính toán không phải toàn bộ bản bêtông mặt cầu tham gia làm việc chung cùng với dầmthép theo phương dọc cầu Bề rộng bản bêtông làm việc chung cùng với dầm thép hay còn gọi là bề

rộng có hiệu, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính toán của nhịp, khoảng cách giữa cácdầm chủ và bề dày bản bêtông mặt cầu.

- Theo 22TCN272 – 05 bề rộng bản cánh lấy như sau:

Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

1max

1max

⇒ Bề rộng tính toán của bản cánh dầm biên: b s = + =b b1 2 110 110 220(+ = cm)

⇒ Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong: b s =2b2 =2 110 220(x = cm)

Trong đó :

+ Ltt : Chiều dài nhịp tính toán

+ ts : Chiều dày bản bê tông mặt cầu

+ bs : Bề rộng tính toán của bản bê tông

+ S : Khoảng cách giữa các dầm chủ

+ bc : Bề rộng bản cánh chịu nén của dầm thép

+ o

e

d : Chiều dài phần cánh hẫng

3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép.

- Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và bêtông nên khi tính toán đặc trưng hình học tatính đổi về một loại vật liệu Ta tính đổi phần bê tông sang thép dựa vào hệ số n là tỷ số giữa môdunđàn hồi của thép và bêtông

Bảng: Hệ số quy đổi từ thép sang bêtông

b ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

-Lưới cốt thép phía trên:

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 12 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rt =12 1.131 13.572(x = cm2)

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:art =5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 13 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 22 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rb =12 1.131 13.572(x = cm2)

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:arb =5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

A r =A rt+A rb =13.572 13.572 27.144(+ = cm2)

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đền mép trên của dầm thép:

.( ) ( ) 13.572 (18 6 5) 13.572 (5 6)

14( )27.144

+ nrt ; drt ; Art : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới trên

+ nrb ; drb ; Arb : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dươí

+ art ; arb: Khoảng cách từ tim lưới cốt thép trên và dưới đến mép trên bản bêtông

+ ts : Chiều dày bản bêtông.

+ th Chiều dày của vút dầm

+ Yr : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép

+ Diện tích tính đổi của mặt cắt

+ AST: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép

45810.051

42.017( )1090.27

x ST

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp

+ Mômen quán tính của dầm thép

+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản.

d Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.

- Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài như tĩnh tải khi

đó ta phải xét tới từ biến

- Trong trường hợp có xét tới hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học của mặt cắt đựơc tính

tương tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n’

,

2 ,

+ ALT: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi xét từ biến

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép

- Xác định mômen quan tính của tiết diện liên hợp.

+ Mômen quán tính của dầm thép

Khoảng cách từ TTH I-I tới trục II-II Z1 41.15 Z1' 23.3 cm

MMQT của dầm thép với trục II-II I NC II 2038070.7 II'

MMQT mặc cắt liên hợp với trục II-II I ST 2901800.6 I LT 2119664.4 cm4

MM tĩnh của bản với trục II-II S s 22417 '

s

3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong(dầm trong)

a Mặt cắt tính toán

b ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

-Lưới cốt thép phía trên:

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 12 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rt =12 1.131 13.572(x = cm2)

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:art =5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 12 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rb =12 1.131 13.572(x = cm2)

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:arb =5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

A r =A rb +A rt =13.572 13.572 29.406(+ = cm2)

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đền mép trên của dầm thép:

.( ) ( ) 13.572 (18 9.3 5) 13.572 (5 9.3)

18.3( )27.144

Trong đó:

+ nrt ; drt ; Art : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới trên

+ nrb ; drb ; Arb : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dươí

+ art ; arb: Khoảng cách từ tim lưới cốt thép trên và dưới đến mép trên bản bêtông

+ ts : Chiều dày bản bêtông.

+ th Chiều dày của vút dầm

+ Yr : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép

+ AST: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép

50303.782

44.94( )1119.46

x ST

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:

1 1 56.167 44.94 101.1( )

II b

Y = +Y Z = + = cm

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp

+ Mômen quán tính của dầm thép

- Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài như tĩnh tải khi

đó ta phải xét tới từ biến

- Trong trường hợp có xét tới hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học của mặt cắt đựơc tínhtương tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n’

+ ALT: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi xét từ biến

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép

so

Khoảng cách từ TTH I-I tới trục II-II Z1 44.94 Z1' 24.44 cm

MMQT của dầm thép với trục II-II I NC II 2488074.23 II'

MMQT mặc cắt liên hợp với trục II-II I ST 3527206.17 I LT 2552729.8 cm4

MM tĩnh của bản với trục II-II S s 24265.4 '

b ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

-Lưới cốt thép phía trên:

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 12 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: A =12 1.131 13.572(x = cm2)

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:art =5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 12 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rb =12 1.131 13.572(x = cm2)

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông:arb =5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

A r =A rb +A rt =13.572 13.572 29.406(+ = cm2)

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đền mép trên của dầm thép:

.( ) ( ) 13.572 (18 13.6 5) 13.572 (5 13.6)

22.6( )27.144

+ nrt ; drt ; Art : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới trên

+ nrb ; drb ; Arb : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dươí

+ art ; arb: Khoảng cách từ tim lưới cốt thép trên và dưới đến mép trên bản bêtông

+ ts : Chiều dày bản bêtông.

+ th Chiều dày của vút dầm

+ Yr : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép

+ AST: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến.

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép

55298.78

47.95( )1153.26

x ST

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp

+ Mômen quán tính của dầm thép

d Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.

- Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài như tĩnh tải khi

đó ta phải xét tới từ biến

- Trong trường hợp có xét tới hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học của mặt cắt đựơc tínhtương tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n’

- Tính diện tích bản bêtông

+Diện tích bản bêtông

2 220 18 40 16.3 16.3 16.3 4688.962

+ ALT: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi xét từ biến

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép

- Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II’-II’.

- Xác định mômen quan tính của tiết diện liên hợp

+ Mômen quán tính của dầm thép

Khoảng cách từ TTH I-I tới trục II-II Z1 47.95 Z1' 26.37 cm

MMQT của dầm thép với trục II-II I NC II 2639242.51 II'

MMQT mặc cắt liên hợp với trục II-II I ST 3765198.91 I LT 2695189.35 cm4

MM tĩnh của bản với trục II-II S s 25892.88 '

s

3.4 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT GIAI ĐOẠN CHẢY DẺO

3.4.1 Mặt cắt tính toán.

- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đạt đến giới hạn chảy.

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp ⇒ Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn 3 là đặc trưnghình học của tiết diện liên hợp

3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt.

- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:

- Đối với dầm biên ta có:

+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép: P t = f yt b t t t =250x60x3x10− 1=4500kN

+ Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép: P c = f yc b c t c =250x40x3x10− 1 =3000kN

+ Lực dẻo tại sườn dầm thép: P w= f D t yw w w =250 120 2 10x x x −1 =6000kN

+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông: P s =0,85f A c' s =0.85 28 4185 10x x x −1=10671.75kN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên: P rt = f A yrt rtt =420 10x −1x13.572 570.024= kN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản dưới: P rb = f A yrb rtb =420 10x −1x13.572 570.024= kN

Vị trí trục trung hoà dẻo (PNA) được xác định như sau:L

+ Nếu Pt +Pw > +Pc Prb+ +Ps Prt TTH đi qua sườn dầm

+ Nếu Pt +Pw < +Pc Prb+ +Ps Prt và Pt +Pw + >Pc Prb+ +Ps Prt

⇒TTH đi qua bản cánh trên.

+ Nếu Pt +Pw+ <Pc Prb+ +Ps Prt TTH đi qua bản bêtông

+ P P t+ w =4500 6000 10500+ = kN

+ P c+P rb+ +P s P rt =3000 570.024 10671.75 570.024 14811.8+ + + = kN

+P P t+ w+ =P c 4500 6000 3000 13500+ + = kN

+P rb+ +P s P rt =570.024 10671.75 570.024 11811.8+ + = kN

Vậy ta có: Pt +Pw < +Pc Prb+ +Ps Prt và Pt +Pw + >Pc Prb+ +Ps Prt

⇒TTH dẻo (PNA) đi qua bản cánh trên

-Đối với dầm trong 2 ta có:

+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép: P t = f yt b t t t =250x60x3x10− 1=4500kN

+ Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép: P c = f yc b c t c =250x40x3x10− 1 =3000kN

+ Lực dẻo tại sườn dầm thép: P w= f D t yw w w =250 120 2 10x x x −1 =6000kN

+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông: P s =0,85f A c' s =0.85 28 4418.49 10x x x −1=11267.15kN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên: P rt = f A yrt rtt =420 10x −1x13.572 570.024= kN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản dưới: P rb = f A yrb rtb =420 10x −1x13.572 570.024= kN

Vị trí trục trung hoà dẻo (PNA) được xác định như sau:

+ Nếu Pt +Pw > +Pc Prb+ +Ps Prt TTH đi qua sườn dầm

+ Nếu Pt +Pw < +Pc Prb+ +Ps Prt và Pt +Pw+ >Pc Prb+ +Ps Prt

⇒TTH đi qua bản cánh trên

+ Nếu Pt +Pw+ <Pc Prb+ +Ps Prt TTH đi qua bản bêtông

⇒ Kết luận:TTH dẻo (PNA) đi qua bản cánh trên

-Đối với dầm trong 3 ta có:

+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép: P t = f yt b t t t =250x60x3x10− 1=4500kN

+ Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép: P c = f yc b c t c =250x40x3x10− 1 =3000kN

+ Lực dẻo tại sườn dầm thép: P w= f D t yw w w =250 120 2 10x x x −1 =6000kN

+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông: P s =0,85f A c' s =0.85 28 4688.96 10x x x −1=11956.85kN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên: P rt = f A yrt rtt =420 10x −1x13.572 570.024= kN

+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản dưới: P rb = f A yrb rtb =420 10x −1x13.572 570.024= kN

Vị trí trục trung hoà dẻo (PNA) được xác định như sau:

+ Nếu Pt +Pw > +Pc Prb+ +Ps Prt TTH đi qua sườn dầm

+ Nếu Pt +Pw < +Pc Prb+ +Ps Prt và Pt +Pw+ >Pc Prb+ +Ps Prt

⇒TTH đi qua bản cánh trên

+ Nếu Pt +Pw+ <Pc Prb+ +Ps Prt TTH đi qua bản bêtông

⇒ Kết luận:TTH dẻo (PNA) đi qua bản cánh trên

3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén.

+Đối với dầm biên và dầm trong trục trung hòa dẻo ( PNA) đi qua bản cánh trên nên ta có:

cm

D cp =0

3.4.4 Xác định mômen chảy My:

- Mômen chảy (My) ở mặt cắt liên hợp ngắn hạn được lấy bằng tổng các mômen tác dụng vàodầm thép, mặt cắt liên hợp ngắn hạn liên hợp ngắn hạn và dài hạn gây ra trạng thái chảy đầu tiên ởmột trong 2 cánh của dầm thép ( không xét đến chảy ở sườn dầm của mặt mắt lai)

My =MD1+MD2 +MAD

Trong đó:

+MD1: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I tác dụng trên mặt cắt dầm thép

+MD2: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn II,co ngót … tác dụng trên mặt cắt liên hợp dài hạn+MAD: Mômen uốn bổ sung cần thiết để gây ra chảy ở một bản thép.Mô men này do hoạt tải tính toán ( có xét đến hệ số vượt tải, hệ số xung kích) và được tính toán theo ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

- Ứng suất trong dầm thép do MD1:

+Mômen tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: M D1 =1346.8kN m

+Mômen quán tính của mặt cắt nguyên: I NC =1397685cm4

+Khoảng cách từ TTH I-I đến mép dưới dầm thép: y b1= =Y1 56.167cm

+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép trên dầm thép:

t1 1t 126 56.167 69.83

sb

y =H − =y − = cm

+ Ứng suất tại mép trên dầm thép:

2

2 1

1

1346.8 10

69.83 6.73 / 67.31397685

1

1346.8 10

56.167 5.4 / 541397685

I NC

+ Mômen tính toán do tĩnh tải giai đoạn II: M D2 =478.431 kN m

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn: I LT =2421691.31cm2

+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép dưới dầm thép:

II LT

478.431

78.82 1.56 / 15.62421691.31

II LT

M

I

- Ứng suất trong dầm thép do mômen uốn bổ xung MAD :

+ Ứng suất tại mép trên dầm thép: t ST

II

t AD

t t

II ST AD t

y

f M

y I

II ST AD b

y

f M

y I

M

- Khi ứng suất trong cánh dầm thép đạt đến giới hạn chảy ta có:

1.Trường hợp cánh trên chảy ta có:f1t + + = −f2t f3t fy

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: I ST =3303470.89cm4

+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép dưới dầm thép:

3 1.23(3 1.23) 40 250 10 ( ) 6000 (55 3 1.2

x

x x x

x x x f

b

f b t P P P

P

P

a

y c

y c c rb s rt t

w

34.010

4

3

10250402

10250403526.61742.11445526

.61745005500

=+

x x

x x x

x x

x t

b t b t b

t x t b x

t t b t

h h h

h h c h

33.711115.51140)119(182503

22

122

)2

(

=+

+

++

+

=+

+

++

+

=

+Mômen dẻo Mp:

m kN cm

kN

x x

x x x

x

x x x x x

x x

a t

t

D

P

a t

D P a t f b a t

a f b a a t

t P P a z

c y c c y c h

s rb rt s

s

p

.79.10744

1074479

)03435.1110(4500)

34.0355(5500)

2

34.03(1025040

(

)2

()2()(2.)2

)(

()(

−++

−

−

++

+++

+

=

−+

+

+

−++

−

−++

+++

++

=

−

−

IV XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ

4.1 CẤU TẠO HỆ LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU NHỊP

4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối.

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng của tất

cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với chiều dài dầm chủ:

dn n

+ qn : Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1 mét dài dầm chủ

+∑qdn : Tổng trọng lượng của các dầm ngang

+ ndc : Số dầm chủ trên mặt cắt ngang

+ Lnh : Chiều dài kết cấu nhịp

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ

Số hiệu thép làm liên kết ngang tại gối I600

Diện tích mặt cắt ngang Adn 176 cm

Mômen quán tính của dầm ngang Idn 134600 cm4

Chiều dài mỗi thanh liên kết ngang Ln 2.16 m

Trọng lượng LKN trên 1m dài 1 dầm chủ qn 0.174 kN/m

Trọng lượng dầm ngang trên 1m dài một dầm chủ

- Chiều cao hệ liên kết ngang Hlkn =(0.6 0.7 H÷ ) sb =75.6÷88.2cm

- Hệ liên kết ngang có thể làm bằng thép I hoặc thép L 100 100 10≥ × ×

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng của tất

cả các thanh của hệ liên kết ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với chiều dài dầm chủ:

+ qn: Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1 mét dài một dầm chủ

+ ∑qLKN: Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết ngang

+ ndc: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang

+Lnh: Chiều dài kết cấu nhịp

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết ngang tại mặt cắt giữa: