ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER T

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN Bản của cầu không dầm ngang được tính theo hai bước: - Tính bản chịu lực theo sơ đồ bản loại dầm hai cạnh - Tính bản chịu lực theo sơ đồ dầm congxon... TÍNH TOÁN BẢN KỀ B

CHƯƠNG 1 – LAN CAN VÀ LỀ BỘ HÀNH

1.1 THIẾT KẾ LAN CAN NGƯỜI ĐI BỘ

1.1.1 Một số yêu cầu chung:

Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đikhông bị rớt xuống sông Lan can còn là công trình thể hiện tính thẩm mỹ, tạohình thái hài hòa với các công trình và cảnh quan xung quanh

Lan can đường người đi có tác dụng đảm bảo an toàn cho người đi bộ trên cầu.Chiều cao nhỏ nhất của lan can phải bằng 1060 mm tính từ mặt đường người điKhoảng cách tĩnh giữa các thanh không được lớn hơn 150 mm

Khi dùng lan can có cả cột đứng và thanh ngang, thì ở phần thấp (65 mm)khoảng cách tĩnh giữa các thanh không lớn hơn 150 mm, khoảng cách tĩnh củaphần trên không quá 380 mm

Hoạt tải tính toán là tải trọng phân bố đều có cường độ w = 0,37 N/mm theo cảhai phương thẳng đứng và nằm ngang Đồng thời lan can phải được tính với 1 tảitập trung 890 N, có thể tác dụng đồng thời với tải trọng phân bố ở trên

1.1.2 Cấu tạo, bố trí chung:

Cột lan can

Hình 1.1: Cấu tạo chung lan can

+ Cấu tạo thanh lan can trên

- Đường kính ngoài D = 100 mm

- Đường kính trong d = 90 mm

100

Hình 1.2 Kích thước thanh lan can trên

+ Cấu tạo thanh lan can dưới

- Đường kính ngoài D = 100 mm

- Đường kính trong d = 90 mm

90 100 90

Hình 1.3 Kích thước thanh lan can dưới

+ Hai thanh lan can dạng thép ống

+ Khoảng cách tĩnh giữa hai thanh lan can: 350 mm

+ Khoảng cách giữa hai trụ lan can: 2900 mm

+ Thanh và Trụ lan can làm bằng vật liệu thép có mạ kẽm

1.1.3 Tính toán lan can:

Do tải trọng tác dụng lên mỗi thanh lan can là như nhau nên ta chỉ cần kiểm tracho một thanh lan can

Thanh lan can được xem như dầm liên tục, để đơn giản trong tính toán ta đưavề sơ đồ dầm giản đơn để tính rồi sau đó điều chỉnh bằng các hệ số

1.1.3.1 Tĩnh tải tác dụng:

Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân thanh lan can

t

1.1.3.2 Hoạt tải tác dụng:

Hoạt tải thiết kế gồm:

+ Lực tập trung P = 890 N theo 2 phương

+Tải trọng phân bố đều trên thanh lan can = 0,37 N/mm theo hai phương

Sơ đồ tác dụng của hoạt tải

1450

P=890 N P=890 N

-  : là hệ số sức kháng  = 1

-  : là hệ số điều chỉnh tải trọng

-  : là hệ số tải trọng ( DL

p

 = 1,25 với tĩnh tải, PL

p

 =1,75 với hoạt tải người)

- Mi : là mômen lớn nhất do tỉnh và hoạt tải

- Mn : sức kháng của tiết diện

- S : sức kháng của thanh lan can

+ Chọn các hệ số tải trọng

- D = 1 cho các thiết kế thông thường

- ηR = 1 cho các mức dư thông thường

- ηI = 1,05 đối với cầu quan trọng

+ Momen tổng hợp tại mặt cắt giữa nhịp ở trạng thái giới hạn cường độ :

1 2

M M = 2061936,0232 1900365,472 2804098,62 N.mm

* Ta đưa sơ đồ dầm giản đơn về sơ đồ dầm liên tục bằng các hệ số điều chỉnh:

+ Momen tại giữa nhịp ở trạng thái giới hạn cường độ:

+ Lấy momen ở gối để tính toán Mp = Mg = 1962869,03 N.mm

* Tính sức kháng của thanh lan can

Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chịu lực

1.1.4 Tính toán trụ lan can:

1636x130x8 THÉP TẤM 3 200x130x10

Hình 1.5: Kích thước trụ lan can

Hình 1.6: Sơ đồ tính toán trụ

Chọn các hệ số tải trọng:

+D = 1 cho các thiết kế thông thường

+ηR = 1 cho các mức dư thông thường

+ηI = 1 cho các thiết kế thông thường

+ Tấm thép đáy 3 :

V3 = 130.200.10 = 260000 mm3 = 0,00026 m3

+ Thể tích của thanh lan can với chiều dài thanh lan can là 2900mm (hai thanh)

V4 = 2. / 4 100 2  90 29002 4325350 mm3 = 0,004325 m3

+ Thể tích của hai ống liên kết D = 88mm và d = 78mm,

dày= 5mm và dài l = 150mm

+ Tĩnh tải gồm trọng lượng bản thân phân bố dọc theo chiều dài cột lan canthay đổi dần từ trên xuống

Plc = P + .Lth = 890 + 0,37.2900 = 1963 N

+ Lực dọc tại mặt cắt chân cột lan can :

- Lực dọc do tĩnh tải : NDC3 = Qc = 590.54 N

- Lực dọc do hoạt tải : NLL = 2.Plc = 2.1963 = 3926 N

+ Momen tại mặt cắt chân cột lan can :

MLL = 1963.700 + 1963.350 = 2061150 N.mm

1.1.4.3 Nội lực tại chân cột:

+ Nội lực tại mặt cắt chân cột lan can ở trạng thái giới hạn cường độ

8 184 8

xx

Hình 1.7: Mặt cắt tại chân cột lan can

+ Diện tích tiết diện

Dùng 4 bulông cường độ cao 20 CT3

Diện tích tiết diện thân bulông (trừ giảm yếu do ren ) là : F = 314 mm2

Cường độ kéo nhỏ nhất của bulông : Fub = 830 Mpa

Sức kháng cắt danh định của bulông ở trạng thái giới hạn cường độ

Vì các đường ren bao gồm trong mặt phẳng cắt nên ta có:

+Rn 0,38.A F Nb ub s

+Ab - diện tích của bulông tương ứng với đường kính danh định ,

+Ab= 314 mm2

+Fub- cường độ kéo nhỏ nhất của bulông

+Ns - số lượng các mặt phẳng chịu cắt tính cho mỗi bulông , Ns = 1

+Rn = 0,38.314.830.1 = 99035,6 N

Sức kháng kéo danh định của bulông ở trạng thái giới hạn cường độ

+Tn 0,76.A Fb ub

+Ab là diện tích của bulông tương ứng với đường kính danh định

+Fub là cường độ kéo nhỏ nhất của bulông





u k

M l N

1

l là khoảng cách giữa 2 dãy bulông ngoài cùng, l1= 100 mm

m là số bulông trên 1 dãy , m = 2

Nk = 3607012,5 1002.1002 = 18035,06 N < Tn = 198071,2 N

Vậy bulông đảm bảo khả năng chịu lực

1.2.THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH

1.2.1 Sơ đồ tính:

PL = 3 N/mm

DL = 2.5 N/mm

Hình 1.8: Sơ đồ tính toán bản lề bộ hành

+ Chiều dày bản lề bộ hành : 100 mm

+ Chiều dài nhịp tính toán : Ltt = 1200 mm

+ Tải trọng người bộ hành tác dụng lên bản lấy bằng 3 kPa = 3.10-3 N/mm2

* Xét 1 đơn vị chiều dài theo phương dọc cầu để tính toán, lấy bề rộng là 1000mm

+ Tải trọng người bộ hành :

Chọn các hệ số tải trọng

- D = 1 cho các thiết kế thông thường

- R = 1 cho các mức dư thông thường

- I = 1,05 cầu quan trọng

Ta lấy momen tại giữa nhịp của dầm giản đơn để thiết kế cốt thép

1.2.2 Tính toán cốt thép:

Chiều cao tiết diện : h = 100 mm

Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm

Cấp bêtông '

c

f = 30 MPa = 30 N/mm2Cường độ chảy của cốt thép fy = 280 N/mm2

Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ 20 mm

Chọn thép 10

Chiều cao có hiệu của mặt cắt :

ds = h – 2 - /2 = 100 – 20 – 10/2 = 75 mm

Chọn hệ số sức kháng :  = 0,9

Chiều dày của khối ứng suất tương đương :

c

2.Md

.0,85.f b



750,9.0,85.30.1000

  = 84,24

1000.75 = 0,00112Hàm lượng thép tối thiểu:

' c min

y

f0,03

Chọn 10a200 để bố trí cốt thép chịu momen dương của bản lề bộ hành

Bố trí cốt thép chịu momen âm cũng như momen dương

Kiểm tra lại điều kiện c/ds < 0,42

Với cốt thép đã bố trí trong phạm vi 1m bố trí được 6 thanh 10

s

A = 6..102/4 = 471,24 mm2

Ta tính lại:

s y ' c

A fa

1.2.3 Kiểm tra ở trạng thái giới hạn sử dụng:

+ Momen tác dụng ở trạng thái giới hạn sử dụng là : Ms = 990000 N.mm

+ Diện tích cốt thép chịu kéo : A = 471,24 mms 2

+ Chiều cao có hiệu của mặt cắt : d = 75 mms

Giả sử dầm đặt trong điều kiện khí hậu bình thường nên có Z = 30000 N/mm

Diện tích trung bình của bêtông bọc quanh 1 cây thép chịu kéo

- A = Ae/n = {(20 + 10/2).2}.1000/5 = 10000 mm2

- Ae – diện tích bêtông bọc quanh nhóm thép chịu kéo

- n – số lượng cốt thép nằm trong vùng kéo

Ứng suất cho phép trong cốt thép :

1/3

f = Z/(d A) = 30000 /(25.10000 )1/ 3

= 476,22 MPa > 0,6.fy = 0,6.280 = 168 MPaLấy f = 0,6.sa fy= 168 MPa

Môđun đàn hồi của cốt thép thường : Es= 200000 MPa

Môđun đàn hồi của bêtông :

c

c c0,043. f với c = 2500 kg/m3 = 0,043.2500 301.5 = 29440 MPa

Tỷ số mođun đàn hồi : n = Es/Ec= 200000/29440 = 6,793

n

b d b

1000.75.21.1000

24,471.793,31

2

+ Ứng suất trong bêtông tại trọng tâm cốt thép :

fs n.M (ds s x) / Icr

= 6,793 990000.(75 – 18,944)/ 12325018,5 = 30.59 MPa

Kiểm tra : fs= 30.59 MPa < fsa= 168 MPa

=> Thỏa điều kiện ở trạng thái giới hạn sử dụng

1.3 KIỂM TOÁN VA XE CHO GỜ CHẮN BÁNH

1.3.1 Chọn mức độ thiết kế lan can:

Chọn mức độ thiết kế lan can cấp L3

Theo bảng 13.7.3.3-1 của 22TCN-272-05 ta có:

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác

dụng(mm)

Khi tính lực va vào bó vỉa là xét vào trạng thái giới hạn đặt biệt

Trong các cầu thông thường thì lực Fv, FL không gây nguy hiểm cho bó vỉa nênviệc tính toán ở đây chỉ xét lực phân bố FT trên chiều dài LT

Hình 1.11: Cấu tạo gờ chắn bánh (bó vĩa)

1.3.2 Tính toán khả năng chịu lực va xe của bó vĩa:

Sức kháng của bêtông được xác định theo phương pháp đường chảy

+ Đối với các va xô trong một phần đoạn tường

Trong đó : Rw - là sức kháng của bó vỉa (N)

- Lc - là chiều dài xuất hiện cơ cấu chảy (mm)

- Lt - là chiều dài phân bố của lực theo phương dọc (mm)

- Mb - là sức kháng của dầm tại đỉnh tường (N.mm)

- Mw - là sức kháng uốn của thép ngang trên 1 đơn vị chiều dài (N.mm/mm)

- Mc - là sức kháng uốn của thép đứng trên 1 đơn vị chiều dài (N.mm/mm)

- H - là chiều cao của bó vỉa (mm)

Trong trường hợp tính cho bó vỉa thì Mb = 0

Tính sức kháng uốn của thép ngang trên toàn chiều cao của bó vỉa

Ta đi tính bài toán tính khả năng chịu lực của bài toán cốt đơn tiết diện chữnhật

Hình 1.12: Bố trí cốt thép bó vĩa

+ Thép ngang dọc theo chiều bó vỉa : chọn 2 thanh nn= 2, đường kính 14

+ Thép dọc theo chiều cao của bó vỉa đường kính 14

+ Lớp bêtông bảo vệ 25 mm

+ Chiều cao có hiệu của mặt cắt :

y

f0,03

f

280= 0,0032 +As min min.b.ds= 0,0032.300.168 = 162,28 mm2

Ta có A = 307,72 mms 2 > As min = 162,28 mm2 => Thỏa

Ta tính sức kháng uốn của thép ngang

Giả sử : f = s f = 280 MPa = 280 N/mmy 2

Chiều dày của khối ứng suất tương đương :

a = s y

' c

A f0,85.f b = 307,72.280

0,85.30.300= 11,26 mmHệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất 1:

Tính sức kháng uốn của thép đứng trên một đơn vị chiều dài (ở đây lấy 1000

Hình 1.13: Bố trí cốt thép bó vĩa

+ Diện tích cốt thép đứng trong 1m dài theo phương dọc cầu :

Ta có As= 923,16 mm2 > As min = 537,6 mm2

Thỏa điều kiện As Asmin

* Ta tính sức kháng uốn của thép đứng

Giả sử : fs = fy = 280 MPa = 280 N/mm2

+ Chiều dày của khối ứng suất tương đương :

s y ' c

A fa

Đối với các va xô trong một phần đoạn tường :

Chiều dài đường chảy

Ta có: Rw >Ft= 240 KN

1.4 TÍNH LỰC TRUYỀN XUỐNG BẢN MẶT CẦU

Tính trên một đơn vị chiều dài cầu

Trọng lượng riêng của Bê tông : bt= 2500 Kg/m3

Trọng lượng riêng của Thép : γ = 7850 Kg/mth 3

Lực của lan can truyền xuống bản mặt cầu thông qua 2 bó vỉa:

Bản thân bó vỉa 1:

2 = 25000.1,2/2.0,1 = 1500 N/m = 1,5 N/mmTổng cộng tải trọng tác dụng lên bó vĩa ngoài :

1.4.2.1 Tĩnh tải: bản thân + bản lề bộ hành

Bản thân bó vỉa 2:

2 = 25000.1,2/2.0,1 = 1500 N/m = 1,5 N/mm

DLt = M5 + M6 = 1500 + 1500 = 3000 N/m = 3 N/mm

1.4.2.2 Hoạt tải: người đi bộ

Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm mặt cầu gồm các dầm chủ,dầm ngang và dầm dọc phụ, vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chịu uốn cục bộnhư một bản kê trên hệ dầm mặt cầu Ngoài ra bản còn là cánh trên của dầm T,dầm hộp nên còn tham gia chịu nén hoặc kéo khi chịu uốn tổng thể của cầu.

Trong cầu bêtông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bê tông dựứng lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép

2.2.CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU

+ Chiều dày bản mặt cầu: 190 mm, c = 2,5 T/m3

+ Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

- Lớp bêtông Atphalt dày 70 mm

- Lớp phòng nước dày 3 mm

+ Trọng lượng trung bình của lớp phủ:

DW

γ =2.3 /T m

+ Độ dốc ngang cầu: 2%

*Ta chọn bề rộng tính toán của bản theo phương dọc cầu là 1m

+ Kích thươcù mặt cắt ngang cầu như sau:

- Bề rộng phần lan can : 0,25 m

- Bề rộng lề bộ hành :1,4 m

- Bề rộng phần xe chạy :9.5 m

+ Bề rộng mặt cắt ngang cầu :

Bmcn = 0,25 + 1,4 + 9.5 + 1,4 + 0,25 = 12,80 m

2.3 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN

Bản của cầu không dầm ngang được tính theo hai bước:

- Tính bản chịu lực theo sơ đồ bản loại dầm hai cạnh

- Tính bản chịu lực theo sơ đồ dầm congxon

Sau đó các kết quả tính toán sẽ được so sánh với nhau làm căn cứ tính duyệt mặt cắt và chọn cốt thép.

435 435

Hình 2.1: Tính toán Bản mặt cầu

2.4 TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN HẪNG (CONSOL)

1.4.1 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản hẫng:

- Bề rộng bản hẫng :

Hình 2.2: Sơ đồ tính bản hẫng

+ Tĩnh tải do tải trọng bản thân bản mặt cầu

DC2ban = ts..c= 190.1000.2,5.10-5 = 4,75 N/mm

Với:

-  - chiều dài theo phương dọc cầu của bản,  = 1000 mm

- c- khối lượng riêng của bản mặt cầu,c= 2500 kg/m3

= 2,5.10-5 N/mm3

- ts - bề dầy bản mặt cầu, ts = 190 mm

+ Tĩnh tải do lực tập trung đặt tại bó vỉa phía ngoài

Hình 2.3: Sơ đồ tính bản hẫng

+ Hoạt tải do người bộ hành truyền xuống bản hẫng thông qua lực tập trung của bó vỉa phía ngoài:

PLn = 2,1. = 2100 N (tính cho= 1000 mm dài của bản)

+ Momen tại mặt cắt ngàm do hoạt tải (người bộ hành) gây ra :

LL

M = PLn.Bh = 2100.625 = 1312500 N.mm

Chọn các hệ số tải trọng

- D = 0,95 hệ số liên quan đến tính dẻo

- R = 1,05 hệ số liên quan đến tính dư , bản hẫng không có tính dư

- I = 1,05 hệ số liên quan đến tính quan trọng

- = D.R.I = 0,95.1,05.1,05 = 1,05 > 0,95

2.4.3 Tổng hợp nội lực:

+ Momen tại mặt cắt ngàm ở trạng thái giới hạn cường độ:

( )hang DL DL LL LL U

M  .( M   M )

= 1,05.(1,25 4407584,38+ 1,75.1312500) = 8196673,25 N.mm

+ Momen tại mặt cắt ngàm ở trạng thái giới hạn sử dụng :

( )hang DL DL LL LL S

= 1.(1.4407584,38 + 1.1312500) = 5720084,38 N.mm

2.5 TÍNH TOÁN BẢN KỀ BẢN HẪNG

Phương chịu lực là phương ngang cầu

Tính cho 1m dài của bản theo phương dọc cầu

Phần bản mặt cầu chịu tải trọng cục bộ nằm trong khoảng cách giữa 2 tâm của thành bên hộp

Ta xem bản mặt cầu như dầm liên tục được tựa trên các gối tựa

Để đơn giản trong tính toán, khi tính toán cho bản mặt cầu ở phía trong, ta xem như một dầm giản đơn tựa trên 2 gối tựa, sau đó để xét đến tính liên tục ta nhân thêm hệ số xét đến ảnh hưởng liên tục

Chọn các hệ số tải trọng

- D = 1,0 hệ số liên quan đến tính dẻo

- R = 1,0 hệ số liên quan đến tính dư , bản có tính dư thông thường

- I = 1,05 hệ số liên quan đến tính quan trọng

- = D.R.I = 1,0.1,0.1,05 = 1,05 >0,95

Vậy lấy  = 1,05

2.5.1 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản kề bản hẫng:

Sơ đồ tính , tính như dầm giản đơn sau đó nhân thêm hệ số điều chỉnh

Hình 2.4: Sơ đồ tính do tĩnh tải

+ Khoảng cách từ tim bó vỉa phía trong tới mép hộp: L1 = 55 mm

+ Khoảng cách từ mép bó vỉa phía trong tới mép hộp L2 = 155 mm

+ Tĩnh tải do lực tập trung đặt tại tim bó vỉa phía trong :

DCt = DLt. = 3.1000 = 3000 N

(DLt lấy từ phần tải trọng truyền xuống bản mặt cầu)

+ Tĩnh tải do lớp phủ phân bố từ mép bó vỉa phía trong tới mép hộp thứ hai:

- b là chiều dài theo phương dọc cầu của bản b = 1m = 1000 mm

- tDW - bề dầy lớp phủ, tDW = 70 + 3 = 73 mm

+ Tĩnh tải do trọng lượng bản thân bản :

DC2bản = c.b.ts = 2,5.10 5.1000.190 = 4,75 N/mm

DC 55

DW

155 DCt

1266

- γc– khối lượng riêng của bản mặt cầu, γc= 2500 kg/m3 = 2,5.10 5 N/mm3

- ts – bề dầy bản ts = 190 mm

* Để tính momen ở vị trí giữa nhịp do tĩnh tải gây ra ta vẽ đường ảnh hưởng đối với momen ở vị trí giữa nhịp :

3000 N

4.75 N/mm 1.68 N/mm

316.5 77.5

27.5

Hình 2.5: Sơ đồ tính bản hẫng

- Gọi SDW là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DW

- SDC2bản là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DC2bản

- YDCt là tung độ đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DCt

2.5.2 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản kề bản hẫng:

Hoạt tải tác dụng xuống bản biên gồm hoạt tải do người bộ hành truyền xuống thông qua bó vỉa phía trong và do bánh xe

Do S = 1266 mm < 4600 mm, lấy trường hợp bánh xe trục 145 KN để có trường hợp bất lợi nhất.

Tim bánh xe phải cách mép bó vỉa 0.6 m

Ta có sơ đồ tính :

PL t

1266

510 656

Hình 2.6: Sơ đồ tính do hoạt tải

+ Tải trọng do người bộ hành : PLt = 2,1.1000 = 2100 N

+ Bề rộng ảnh hưởng của tải trọng bánh xe 3 trục

b1 = 510 + 2 tb

DW

t = 510 + 2.73 = 656 mm+ Aùp lực bánh xe lên bản :

p =

1

P2.b = 0,75.1450002.565 = 82,89 N/mm+ Diện làm việc của bản:

- Đối với momen dương

Hình 2.7: Đường ảnh hưởng mặt cắt giữa nhịp do hoạt tải

- SLL là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tải trọng bánh xe,

2.5.3 Tổng hợp nội lực :

Xét đến tính liên tục của bản mặt cầu ta dùng các hệ số điều chỉnh :

 Trạng thái giới hạn cường độ:

+ Momen âm tại gối :

+ Momen âm tại gối :

2.6 TÍNH TOÁN BẢN LOẠI DẦM PHÍA TRONG

Chọn các hệ số tải trọng

- D = 1,0 hệ số liên quan đến tính dẻo

- R = 1,0 hệ số liên quan đến tính dư , bản có tính dư thông thường

- I = 1,05 hệ số liên quan đến tính quan trọng

- = D.R.I = 1,0.1,0.1,05 = 1,05 > 0,95

Vậy lấy  = 1,05

Tính toán bản theo 1m dài theo phương dọc cầu theo sơ đồ dầm giản đơn rồi xét đến tính liên tục thông qua các hệ số điều chỉnh

Chiều dài nhịp tính toán : L = Schủ = 1266 mm

2.6.1 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm giữa:

Sơ đồ tính:

DCDW

1266

Hình 2.8: Sơ đồ tính bản dầm giữa do tĩnh tải

+ Tĩnh tải do lớp phủ:

b là chiều dài theo phương dọc cầu của bản b = 1m =1000 mm

- tDW - bề dầy lớp phủ, tDW = 70 + 3 = 73 mm

+ Tĩnh tải do trọng lượng bản thân bản :

DC2bản = c.b.ts = 2,5.10 5.1000.190 = 4,75 N/mm

- γc– khối lượng riêng của bêtông bản mặt cầu, γc = 2,5 5

10 N/mm3

- ts – bề dầy bản ts = 190 mm

+ Momen tại giữa nhịp do tĩnh tải gây ra :

2.6.2 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm giữa:

Hoạt tải tác dụng xuống do tải trọng bánh xe

Ta lấy trường hợp bánh xe trục 145 KN để có trường hợp bất lợi nhất

Ở đây ta không xét tải trọng làn vì nhịp bản S =1266 < 4600

(theo 3.6.1.3.3 22TCN272 – 05)

2.6.2.1 Trường hợp đặt 1 bánh xe:

Ta có sơ đồ tính:

1266

510 656

P = 82,89N/mm

305 656 305

Hình 2.9: Sơ đồ tính bản dầm giữa do hoạt tải

+ Bề rộng ảnh hưởng của tải trọng bánh xe 3 trục:

b1 = 510 + 2 tb

DW

t = 510 + 2.73 = 656 mm+ Aùp lực bánh xe lên bản:

p =

1

P2.b = 0,75.145000

2.656 = 82,89 N/mm+ Diện làm việc của bản:

- Đối với momen dương

P = 82,89 N/mm

510 656 1200

1266

Hình 2.10: Sơ đồ tính do hoạt tải trường hợp đặt 2 bánh xe

+ Bề rộng ảnh hưởng của tải trọng bánh xe 3 trục:

M = 1banh

s

M = 19126701,72 N.mm

2.6.3 Tổng hợp nội lực:

Đưa về sơ đồ dầm liên tục nhờ các hệ số điều chỉnh

 Trạng thái giới hạn cường độ:

+ Momen âm tại gối :

 Trạng thái giới hạn sử dụng:

+ Momen âm tại gối :

Đơn vị N.mm

Momen âm Momen dương Momen âm Momen dương

Bảng kề bản

Bản dầm giữa 17256926,77 13845887,44 9615509,92 7695116,23

Chọn giá trị thiết kế và kiểm tra nứt là nội lực của bản dầm giữa

Đơn vị N.mm Momen âm Momen dương Momen âm Momen dươngTTGH CƯỜNG ĐỘ TTGH SỮ DỤNGBản dầm giữa 17256926,77 13845887,44 9615509,92 7695116,23

2.8 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU

- Chiều cao tiết diện : h = 190 mm

- Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm

- Chọn khoảng cách từ mép dưới của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chịu kéo:

dc = 35 mm

- Chiều cao có hiệu của mặt cắt :

ds = h - dc = 190 – 35 = 160 mm

- Chọn hệ số sức kháng :  = 0,9

- Chiều dày của khối ứng suất tương đương :

a = ds - 2 u

c

2.M d

0,85.f a.bA

f

 = 0,85.30.4,715.1000 420 = 286,27 mm2

- Hàm lượng cốt thép :

s s

Ab.d

  =1000.155286,27 = 0,00185

- Hàm lượng thép tối thiểu :

' c min

y

f0,03

f

  =0,03 30

420= 0,00214+ Vì  < min do đó ta lấy lượng cốt thép sau để tính cho bản chịu momen dương

2 min s

Tra bảng thép Việt Nam ta chọn thép 12 có As = 113 mm2

Kiểm tra điệu kiện tiết diện bị phá hoại dẻo :

Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa )

Vậy ta chon thép  12a200 mm

2.8.2 Thiết kế cốt thép cho momen âm:

+ Mu= 17256926,77 N.mm

- Chiều cao tiết diện : h = 190 mm

- Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm

- Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chịu kéo

dc = 35 mm

- Chiều cao có hiệu của mặt cắt : ds = h - dc = 190 – 35 = 155 mm

- Chọn hệ số sức kháng :  = 0.9

- Chiều dày của khối ứng suất tương đương :

a = ds - 2 u

c

2.Md

y

0,85.f a.bA

Ab.d

  =1000.155299,32 = 0,00193

- Hàm lượng thép tối thiểu :

' c min

y

f0,03

Tra bảng thép Việt Nam ta chọn thép 12 có As = 113 mm2

Kiểm tra điệu kiện tiết diện bị phá hoại dẻo :

Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa )

Vậy ta chon thép  12a200 mm

2.8.3 Thiết kế cốt thép cho momen âm bản hẫng:

Để thuận lợi cho việc thi công ta bố trí thép phần hẫng giống như đối với cốt thépphần bản dầm cho đáy trên  12a200mmvà đáy dưới  12a200mm Ta chỉ tiếnhành kiểm toán

Momen tính toán âm của phần hẫng :

u

M = -8196673,25 N.mm

Do momen tính toán M  M u nên chắc chắn kiểm toán về cường độ thoả mãn

2.8.4 Tính toán thép phân bố dọc cầu:

Vì bản làm việc theo phương ngang cầu nên ta đặt cốt thép cấu tạo theo phươngdọc cầu cả đáy trên và đáy dưới của bản mặt cầu để phân bố tải trọng bánh xedọc cầu đến cốt thép chịu lưc theo phương ngang Diện tích yêu cầu tính theophần trăm cốt thép chính lực Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xechạy

Vậy ta dùng 67 % diện tích cốt thép dọc

Trên 1m dài ta có thể bố trí 5 12 ( 2

s

A = 565mm )

2 s

A = Asn.67% = 0,565.67% = 0,38mm /mm

Ta chọn thép Φ10a200 mm có A s= 0,393 mm2 /mm

2.9 KIỂM TRA NỨT Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG

2.9.1.Kiểm tra khả năng chịu nứt cho bản chịu mômen âm

* Điều kiện chịu nứt của bản , ta xét trên 1000 mm chiều dài

+ M = 9615509,92 Nmms

sa 3

c s

y

Zf

d Af

d = 155 mm , A s= 565 mm2 (Tính trong 1 đơn vị chiều dài 1m)

Tỷ số mođun đàn hồi :  s  

c

E 200000

E 29440,1Chiều dày làm việc của bêtông sau khi bị nứt :

Ta lần lựơt tính các giá trị trong biểu thức ( * )

Tính f s ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra )

d x n I

Z

f 

Thông số vết nứt: Z = 23000 N/mm (Khí hậu khắc nghiệt)

Khoảng cách từ mép chịu kéo đến lớp cốt thép ngoài cùng

d A 30.14000Tính 0 , 6 f y

Zf

d Af

2.9.2.Kiểm tra khả năng chịu nứt cho bản chịu mômen dương:

* Điều kiện chịu nứt của bản , ta xét trên 1000 mm chiều dài

+ M = 7695116,23 Nmms

sa 3

c s

y

Zf

d Af

d = 155 mm , A s= 565 mm2 (Tính trong 1 đơn vị chiều dài 1m)

Tỷ số mođun đàn hồi : s

Ta lần lựơt tính các giá trị trong biểu thức ( * )

Tính f s ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra )

d x n I

Z

f 

Thông số vết nứt: Z = 23000 N/mm (Khí hậu khắc nghiệt)

Khoảng cách từ mép chịu kéo đến lớp cốt thép ngoài cùng

dc = Min (50, as) = Min (50, 35) = 35 mm

Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:

A

A  c

2 c

d A 30.14000Tính 0 , 6 f y

y

Zf

d Af

CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ DẦM NGANG

3.1 VẬT LIỆU VÀ CẤU TẠO DẦM NGANG

3.1.1 Vật liệu sử dụng:

+Bê tông có cường độ chịu nén f’c = 30 Mpa

+Trọng lượng bê tông : c0,000025N/mm3

+Thép có cường độ chảy dẻo fy= 420 MPa

3.1.2 Cấu tạo dầm ngang:

+ Chiều dài đáy trên b = 1191 mm ,b1 = 991 mm

+ Chiều dài đáy dưới B = 1286 mm

+ Bề rông vút trên b2 = 100 mm

+ Dầm ngang đặt ở 2 đầu dầm chính, xem dầm ngang là dầm bị ngàm hai đầu.

- Tĩnh tải : trọng lượng bản thân dầm ngang, trọng lượng bản mặt cầu và lớpphủ bản mặt cầu

- Hoạt tải: xe hai trục hoặc xe ba trục kết hợp với tải trọng làn

+ Chiều dài nhịp tính toán được lấy bằng khoảng cách giữa hai dầm chủ:thiên về

an toàn:

Sn = S = 2136 mm

+ Chiều dài dầm chủ: L= 29600 mm

+ Chiều dài tính toán dầm chính: Ltt= 29000 mm

3.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:

+Trọng lượng lớp phủ bản mặt cầu

+ Trọng lượng bản thân dầm ngang

- Diện tích mặt cắt ngang dầm ngang:

3.2.2 Hoạt tải tác dụng lên dầm ngang:

+ Hệ số áp lực:

-4 2

Hình 3.2: Đường ảnh hưởng áp lực

+ Tải trọng trục tác dụng lên dầm ngang:do ξ << nên ta có đường ảnh hưởng của

dầm chính như sau:

Hình 3.3 Sơ đồ xếp tải trên dầm ngang

- Tung độ đường ảnh hưởng và tải trọng gây tại các vị trí đặt tải trọng trục

4.3m 4.3m 1.2m

- Ta sử dụng xe 3 trục để thiết kế: P’o= 97969,73 N

+ Tải trọng làn tác dụng lên dầm ngang:

- Diện tích đường ảnh hưởng:

3.3 NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG:

3.3.1 Momen tác dụng lên dầm ngang:

3.3.1.1 Momen do tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang:

+ Sơ đồ tính:

Hình 3.4: Sơ đồ tính momen do tĩnh tải

+ Momen ở trạng thái giới hạn cường độ:

+ Momen ở trạng thái giới hạn cường độ:

3.3.1.3 Momen tác dụng có xét đến tính liên tục của dầm ngang:

+ Momen ở trạng thái giới hạn cường độ:

3.3.2 Lực cắt tác dụng lên dầm ngang:

Ta chỉ cần xác định lực cắt ở trạng thái giới hạn cường độ là đủ để thiết kế cốt đaicho dầm ngang

3.3.2.1 Lực cắt do tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang:

Sơ đồ tính:

Hình 3.6 Sơ đồ tính lực cắt do tĩnh tải

Lực cắt ở trạng thái giới hạn cường độ:

2136 DC’2+DC”2+DW

3.3.2.2 Lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang:

+ Để được lực cắt lớn nhất, ta xếp hai xe lên dầm ngang.Hệ số làn m =1

+ Sơ đồ tính:

P'0

P'0

q'

Hình 3.7: Sơ đồ tính lực cắt do hoạt tải

+ Lực cắt ở trạng thái giới hạn cường độ:

3.3.3 Tổng hợp nội lực tác dụng lên dầm ngang:

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC

Momen(Nmm

)

Lựccắt(N)

MC Giữa

-3.4 THIẾT KẾ CỐT THÉP DẦM NGANG

3.4.1 Thiết kế cốt thép chịu momen dương:

+ Tiết diện tính toán dầm ngang

d  500    xảy ra hiện tượng phá hoại dẻo

+ Diện tích cốt thép

' c y

0,85.f a.b 0,85.30.13,99.750 637,05

+ Hàm lượng cốt thép tối thiểu

' c smin

y

A = 0,03 .b.h = 0,03 .750.550 = 883,93

Bố trí cốt thép mômen dương cho dầm ngang : 420 có As = 1256,64 mm2

3.4.2 Thiết kế cốt thép chịu momen âm:

+ Tiết diện tính toán dầm ngang

c 23,57

0,0471 0, 42

d  500    xảy ra hiện tượng phá hoại dẻo

+ Diện tích cốt thép

' c y

0,85.f a.b 0,85.30.19,7.750 897,06

+ Hàm lượng cốt thép tối thiểu

' c smin

y

A = 0,03 .b.h = 0,03 .750.550 = 883,93

Bố trí cốt thép mômen âm cho dầm ngang : 420 có As = 1256,64 mm2

3.5 KIỂM TRA NỨT THEO TTGHSD

3.5.1 Kiểm tra khả năng chịu nứt cho dầm ngang chịu mômen dương:

+M = 71338599 Nmms

sa 3

c s

y

Zf

d Af

Ta lần lựơt tính các giá trị trong biểu thức ( * )

+ Tính f s ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra )

d x n I