Thuyết minh cầu bê tông

 là hệ số sức kháng cắt lấy  =0.9 theo điều 5.5.4.2.1Vn là sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3 - Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định bằng trị số nhỏ hơn của: bv là bề r

Trang 1

THIẾT KẾ MÔN HỌC

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ

- Khoảng cách đầu dầm đến tim gối a=400 mm

- Khẩu độ tính toán Ltt=L-2a=18400 mm

- Công nghệ chế tạo Căng trước

- Loại cốt thép dự ứng lực:Tao 7 sợi xoắn đường kính Dps=12.7 mm

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn fpu=1860 Mpa

- Thép thường, G60 fu= 620 Mpa

- Mô đun đàn hồi của dầm Ecdam=0.043    '

1 3

c

- Mô đun đàn hồi của thép Es= 200000 Mpa

- Mô đun đàn hồi của tao thép DƯL Eps=197000 Mpa

2 THIẾT KẾ CẤU TẠO

2.1 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu

- Khoảng cách giữa hai dầm chủ S= 2000 mm

(Bố trí dầm ngang tại các vị trí mặt cắt đầu dầm và vị trí giữa nhịp)

- Chiều dày của bản mặt cầu hf= 210 mm

2.2 Thiết kế dầm chủ

Trang 2

- Chiều cao dầm I H= 1150 mm

- Chiều cao bầu dưới h1= 180 mm

- Chiều cao vút dưới h2= 190 mm

- Chiều cao sườn dầm h3= 485 mm

- Chiều cao vút trên h4= 115 mm

- Chiều cao cánh trên h5= 120 mm;h6= 60 mm

- Chiều rộng bầu dưới b1= 554 mm

Trang 3

* 2 1 30

) 3000 (

* 2

4.2 Xác định mô men cho bản mặt cầu phía trong

4.2.1 Xác định mô men do tĩnh tải gây ra

- Tĩnh tải bản mặt cầu DCbmc=hf xc=0.21*25=5.25 kN/m2

- Tĩnh tải lớp phủ DWlp=t xc=0.05*25=1.25 kN/m2

Trang 4

- Mô men do tĩnh tải BMC gây ra

4.2.2 Xác định mô men do hoạt tải gây ra

4.2.2.1 Mô men dương do hoạt tải gây ra

* Có một trục bánh xe trên dãy tính toán

- Diện tích đường ảnh hưởng

* Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán

Trang 5

4.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế

4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men dương do hoạt tải giữa nhịp

MLLtruck+=0.7Max(m1MLLtruck1+, m1MLLtruck2+, m2MLLtruck3)

Trang 6

Kết luận: ta có mô men dương tại giữa nhịp là

* Có một trục bánh xe trên dãy tính toán

* Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán

y1= y2=0.23m

=0.23*0.46/2*2=0.1058 m2

- Mô men âm

MLLtruck2-=P-x=58.54*0.1058=6.1935 kNm/m

Trang 7

4.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế

4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men âm do hoạt tải tại các gối của các dầm trong

MLLtruck-=0.7Max(m1MLLtruck1-,m1MLLtruck2-,m2MLLtruck3-)

Trang 8

4.3 Xác định mô men cho bản hẫng

4.3.1 Mô men do tĩnh tải

4.3.2 Mô men do hoạt tải gây ra

- Mô men do hoạt tải gây ra

Trang 9

360 100

LL Truck

460

900

4.4 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn cường độ 1

4.4.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong

4.4.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng

Mhang= (DC (MDCbmc+ MDClc )+ DW MDWlp+ LL (1+IM)MLLtruck)

4.5.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong

4.5.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng

Mhang= (DC (MDCbmc+ MDClc )+ DW MDWlp+ LL (1+IM)MLLtruck)

Trang 10

4.6.1 Xác định lực cắt cho BMC phía trong

4.6.1.2 Lực cắt do hoạt tải gây ra

4.6.1.2.1 Trường hợp cho 1 làn xe thiết kế

0.2

0.72m 0.72m

Trang 11

=1/2*(1+0.64)*0.72+1/2*(0.4+0.04)*0.72=0.7488 m2

- Lực cắt do hoạt tải

VLL2+= P+x =57.21*0.7488=42.84 kN

VLL2-= P-x =58.54*0.7488=43.83 kN

4.6.1.2.3 Lực cắt do hoạt tải gây ra

VLLtruck+=Max(1.2 VLL1+,1 VLL2+)=Max(1.2*34.35,1*42.84)=42.84 kN

VLLtruck-=Max(1.2 VLL1-,1 VLL2-)=Max(1.2*35.15,1*43.83)=43.83 kN

Trang 12

jd f

- Dùng thép Grade60 có fy= 420 Mpa , fu=620 Mpa

- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu nén thớ trên BMC: atren= 60mm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu kéo thớ dưới BMC: aduoi=25mm

4.7.2 Bố trí cốt thép chịu mô men dương cho bản mặt cầu (cho 1m bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH CĐ1

4.7.2.1 Kiểm tra sức kháng uốn (TCN 5.7.3.2.1)

- Mô men tính toán cho mô men dương của bản mặt cầu là

Mu =34.42 kNm

- Chọn số thanh thép

Trang 13

4.7.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu (TCN 5.7.3.3.2)

- Điều kiện: min ≥ 0,03 f'c /fy

-  min tỷ lệ thép chịu kéo và diện tích nguyên

As/hf=0.00077/0.21=3.67x10-3

- 0.03f'c /fy=0.03*30/420=2.14x10-3

  min =3.67x10 -3 ≥ 0,03 f' c /f y =2.14x10 -3 ĐẠT

4.7.2.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN 5.10.3)

- 22TCN272-05 cự ly các cốt thép không được vượt quá hoặc 1.5 chiều dày của BMC hoặc 450mm

Cự ly tối đa giũa các cốt thép

Smax=min(1.5hf,450)=min(1.5*210,450)=315mm

- TCN 5.10.3.1.1 đối với bê tông đúc tại chổ, cự ly tịnh giữa các thanh song song trong

một lớp không được nhỏ hơn:1.5 lần đường kính danh định của thanh hoặc 1.5 lần kích thước tối đa của cấp phối thô hoặc 38 mm

Smin=max(1.5x14;1.5x20;38)=38 mm

- Chọn 5 14a200 ĐẠT

- Trong 1m chiều dài bản đảm bảo bố trí 5 thanh thép

4.7.2.5 Kiểm toán bản theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3.2)

Kiểm toán theo công thức: V u  V n

Trong đó:

Vu là lực cắt tính toán

Trang 14

 là hệ số sức kháng cắt lấy  =0.9 theo điều 5.5.4.2.1

Vn là sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3

- Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định bằng trị số nhỏ hơn của:

bv là bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng nhỏ nhất trong chiều cao dv

dv là chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng chiều cự ly đo thảng góc vói trục trung hòa giữa hợp lực chịu kéo và hợp lực chịu nén do uốn

d f

f

s b

Trang 15

- Biểu thức để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép chịu kéo khi tính sức kháng mô men như sau

u

jd f

- Dùng thép Grade60 có fy’= 420 Mpa , fu’=620 Mpa

- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu nén

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu nén thớ trên BMC: atren=60 mm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu kéo thớ dưới BMC: aduoi=25mm

- Mô men tính toán cho mô men âm của bản mặt cầu là

Trang 16

- Điều kiện: min ≥ 0,03 f'c / fy’

As’/hf=0.00077/0.21=3.67x10-3

- 0.03f'c / fy’=0.03*30/420=2.14x10-3

 min =3.67x10 -3 ≥ 0,03 f' c /f y =2.14x10 -3 ĐẠT

4.7.3.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN5.10.3)

- TCN 5.10.3.2 cự ly các cốt thép không được vượt quá hoặc 1.5 chiều dày của BMC hoặc

450mm

- Cự ly tối đa giũa các cốt thép

Smax=min(1.5hf,450)=min(1.5*210,450)=315mm

Smin=max(1.5x14;1.5x20;38)=38 mm

- Chọn 5 14a200 ĐẠT

4.7.3.5 Kiểm toán bản theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3.3)

Trong đó:

 là hệ số sức kháng cắt lấy  =0.9 theo điều 5.5.4.2.1

Vc=0.083 f c' b v d v

2



Trang 17

s

g g

d f

bv=1000mm

dv= max(0.9de;0.72h;210-25-60)=max(0.9x178;0.72x210;125)=160.2mm

Phương pháp đơn giản đối với mặt cắt không dự ứng lực: đối với các mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và có ít nhất một lượng cốt thép ngang tốithiểu quy định trong điều 5.8.2.5 hoặc khi có tổng chiều cao thấp hơn 400mm, ta có thể dùng các giá trị:

f

s b

- Mô men tính toán cho mô men của bản hẫng là

Trang 18

Mr= Mn= Asfy(ds-a/2)=0.9*0.00061544*420*103*(0.143-0.0127/2)=31.79 kNm

- Điều kiện: min ≥ 0,03 f'c /fy

As/hf=0.00061544/0.21=2.931x10-3

- 0.03f'c /fy=0.03*30/420=2.14x10-3

  min =2.931x10 -3 ≥ 0,03 f' c /f y =2.14x10 -3 ĐẠT

4.7.4.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN 5.10.3)

- TCN 5.10.3.2 cự ly các cốt thép không được vượt quá hoặc 1.5 chiều dày của BMC hoặc

450mm Cự ly tối đa giũa các cốt thép

Smax=min(1.5hf,450)=min(1.5*210,450)=315mm

Smin=max(1.5x14;1.5x20;38)=38 mm

- Chọn 4 14a250 ĐẠT

4.7.4.5 Kiểm toán bản theo điều kiện kháng cắt (TCN 5.8.3)

Trong đó:

Trang 19

dv là chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng chiều cự ly đo thảng góc vói trục trung hòa giữa hợp lực chịu kéo và hợp lực chịu nén do uốn.

d f

A v y v(cot   cot  ) sin 

f

s b

Nếu không ta tiến hành bố trí như đã tính toán cho phần bản hẫng để đảm bảo tính kinh tế

4.8 Tính toán cốt thép co ngót và nhiệt độ (TCN 5.10.8.2)

- Bản mặt cầu bê tông cốt thép có hf=210mm>1200mm, bố trí cốt thép chịu co ngót và nhiệt độ dưới dạng thanh, thép được phân bố đều trên hai mặt

Trang 20

- Diện tích cốt thép trong mỗi hướng không được nhỏ hơn:

dc không được lớn hơn 50mm

A diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được baobởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa, chia cho sốlượng của các thanh hay sợi (mm2), nhằm mục đích tính toán, phải lấy chiều dài tịnh củalớp bê tông bảo vệ không được lớn hơn 50mm

c

A) (d

Trang 21

4.9.1 Kiểm tra cốt thép chịu mô men dương

- Mô men dương dùng để tính ứng suất kéo trong cốt thép là:

- Mô men âm dùng để tính ứng suất kéo trong cốt thép là:

- Chọn diện tích thép cấu tạo là Asct=67/100*0.00077=5.16 cm2

- chọn 5 12a250, diện tích A sctchon =5.652 cm 2 >A sct =5.16cm 2 ĐẠT

Trang 22

Cốt thép phụ theo chiều dọc được đặt dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang.

c

 = 29440 Mpa

5.2 Xác định nội lực

5.2.1 Tính mô men do hoạt tải HL93

5.2.1.1 Theo phương dọc cầu

Trang 23

35/2 145/2

145/2

9.4m 9.4m

Đường ảnh hưởng phản lực lên dầm ngang

5.2.1.2 Theo phương ngang cầu

- Mô men do xe ba trục thiết kế gây ra

MTruck1= y1 RTruck+ y2 RTruck=0.05*121.37*2=12.17 kNm/m

- Mô men xe ba trục dùng để tính toán là

MLLtruck=0.7max(m1MTruck1; m1MTruck2; m2Mtruck3)

=0.7max(14.604;72.821;48.548)= 50.97 kNm/m

- Mô men do tải trọng làn dùng để tính toán là

MLLlan=0.7*14.57=10.2 kNm/m

Trang 24

121.37 kN 121.37 kN 121.37 kN

Mô men tại do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:

- Mô men do trọng lượng bản mặt cầu gây ra

MDCbmc= DCbmcl2/8=10.5*22/8=5.25 kNm/m

Trang 25

- Mô men do trọng lương lớp phủ

5.2.1.2.1.3 Tổ hợp mô men theo TTGH CĐ1 và TTGH SD

- MCĐ1= (DC(MDCbmc+ MDCdn)+ DW MDWlp+ LL (1+IM)MLLtruck+LL MLLlan)

Trang 26

- Dùng thép Grade60 có fy= 420 Mpa , fu=620 Mpa

- Cấp bê tông dầm ngang có f’

c3=40 MpaThử chọn:

10 thanh thép  20 để bố trí thớ trên

10 thanh thép  20 để bố trí thớ dưới

10 20  As= 3140 mm2=31.4 cm2

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu nén thớ trên DN: atren= 100mm

Chọn lớp bảo vệ cốt thép chịu kéo thớ dưới DN: aduoi=100mm

5.3.2 Kiểm toán dầm ngang theo trạng thái giới hạn CĐ1 vá sức kháng cắt

- Mô men tính toán cho dầm ngang là:

Mu=140.8 kNm

- Chọn số thanh thép

n= 10 20

n’=10 20

Trang 27

 =0.85-0.05(fc3’-28)/7=0.85-0.05*(40-28)/7=0.7643 (TCN 5.7.2.2)

de= ds=0.86m

Kiểm tra: c/d e =0.0/0.86=0.0 0.42 ĐẠT

- Điều kiện: min ≥ 0,03 f'c3 /fy

As/hf=0.00314/0.970=3.237x10-3

- 0.03f'c3 /fy=0.03*40/420=2.857x10-3

 min =3.237x10 -3 ≥ 0,03 f' c3 /f y =2.857x10 -3 ĐẠT

5.3.2.4 Kiểm tra cự ly giữa các thanh cốt thép (TCN 5.10.3.1.1)

một lớp không được nhỏ hơn:1.5 lần đường kính danh định của thanh hoặc 1.33 lần kích thước tối đa của cấp phối thô hoặc 25mm

Cự ly tối thiểu giữa các cốt thép:

Smin=max(1.5 20,1.5x20,38)=max(30,30,38)=38

- TCN 5.10.6.3 cự ly tịnh giữa các thanh cốt thép dọc không cùng một lớp không được

Trang 28

- Chọn và bố trí thép ở vùng chịu nén và kéo: mỗi vùng 3 hàng cốt thép như hình vẽ

5.3.2.5 Kiểm toán dầm ngang theo điều kiện kháng cắt (TCN5.8.3)

Kiểm toán theo công thức: V u  V n (TCN5.8.2.1)

Trong đó:

Vu là lực cắt tính toán=335.98 kN/m

d f

A v y v(cot   cot  ) sin 

bv=200mm

dv= max(0.9de;0.72h;970-100-100)=max(0.9x858;0.72x970;770)=772.2mm

Dùng bản hoặc hình tra của tiêu chuẩn:

- Ứng suất trong bê tông phải xác định theo:

Mpa x

x d

b

V

v

v v

7722 0 2 0 9 0

98 335

cot 5 0







s s

u v

u

x

A E

g V d

M





02 0 00026 0 00314

0 200000

29 cot 98 335 5 0 7722 0

10 8

x



Tra hình 5.8.3.4.2.1 TCN ta có:

6

Trang 29

 cự ly tối đa của cốt thép ngang s min(0.8dv=686.4mm;600mm)=600mm

(TCN 5.8.2.7)

Chọn s=400mm

Tại những chổ yêu cầu có cốt thép ngang như quy định trong điều 5.8.2.4, diện tích cốt

thép không được ít hơn: (TCN 5.8.2.5)

Av=0.083

y

v c

f

s b

5.3.2.6 Chọn bố trí cốt thép đai cho dầm ngang (TCN 5.10.6)

TCN5.10.6.3 Trong các bộ phận chịu nén hoặc giằng, tất cả các thanh dọc phải được

bao quanh bởi các cốt dầm ngang tương đương với:

- Thanh No.10 cho các thanh No.32 hoặc nhỏ hơn

- Thanh No.15 cho các thanh No.36 hoặc lớn hơn

- Với thanh No.13 cho các bó thanh

Ta chọn thép  14để bố trí cốt đai cho dầm ngang

- Cự ly giữa các cốt đai không được vượt quá hoặc kích thước nhỏ nhất của bộ phận chịu nén hoặc 300mm

sđai=min(970,300)=300mm  Chọn khoảng cách giữa các cốt đai sđai=200 mm

TCN5.10.6.3 cũng quy định ở mọi phía dọc theo cốt đai không được bố trí thanh nào

xa quá ( từ tim đến tim) 610mm, tính từ thanh dọc được giữ chuyển dịch ngang đó Khi

bố trí cốt thép dọc trong dầm ngang phải thỏa đối với quy định này

TCN5.10.6.3 quy định: các cốt đai phải được bố trí sao cho mọi góc và thanh dọc đặt

xen kẽ có được điểm tựa ngang nhờ có phần bẻ góc của một cốt đai với góc cong không quá 1350

TCN5.10.2.1 với cốt thép ngang đã chọn như trên  14 uốn 900 cộng đoạn kéo dài 6

 =6.14=84mm

5.3.2.7 Kiểm tra dầm ngang theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt)

(TCN5.7.3.4)

Trang 30

- Các cấu kiện phải được cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt thép thường ở trạng thái giới hạn sử dụng, fsa, không vượt quá

Trong đó:

Trong đó

dc chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng cho đến tâm của thanhhay sợi gần nhất; nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dài tịnh của lớp bê tông bảo vệ

dc không được lớn hơn 50mm

A diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được baobởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa, chia cho sốlượng của các thanh hay sợi (mm2), nhằm mục đích tính toán, phải lấy chiều dài tịnh củalớp bê tông bảo vệ không được lớn hơn 50mm

c

A) (d

Trang 31

6 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

6.1 Xác định hệ số phân bố ngang (TCN 4.6.2.2.2)

6.1.1 Xác định hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men

Thiết kế sơ bộ, các số hạng Kg/(Lts3) và I/j các số hạng được tính như sau:

- Khoảng cách dầm: S=2000mm

- Chiều dày bản: hf=ts=210 mm

- Diện tích tiết diện dầm: Ag=484144 mm2

- Khoảng cách giữa trọng tâm của dầm và của BMC: eg=713.2mm

- Tỷ số mô đun đàn hồi Ec=0.043    '

2 3

c

29 1 29440

3

3 0 4 0

4300 06

momen

Lt

K L

S S

mg

4560 0 06 1 19200

2000 4300

2000 06

0

3 0 4

0

3

2 0 6 0

2900 075

momen

Lt

K L

S S

mg

6145 0 06 1 19200

2000 2900

2000 075

0

2 0 6

0

Phạm vi áp dụng: thỏa  mg momen damtrong  max(mg momen SI ;mg momen MI )  0 6145

6.1.1.3 Hệ số phân bố cho mô men dầm ngoài cho một làn xe thiết kế

Sơ đồ tính theo phương pháp đòn bẩy

Trang 32

* 5 0

* 2 1 5

0 2

Kết quả hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men

6.1.2 Xác định hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

6.1.2.1 Hệ số phân bố cho lực cắt dầm trong khi một làn chất tải

7600 36

2000 36

2

2000 3600

2000 2

0

Trang 33

Phạm vi áp dụng: thỏa  mg luccat damtrong  max(mg luccat SI ;mg luccat MI )  0 7206

6.1.2.3 Hệ số phân bố cho lực cắt dầm ngoài cho một làn xe thiết kế

Sơ đồ tính theo phương pháp đòn bẩy

* 5 0

* 2 1 5

0 2

mg =0.7429x0.7206=0.5353Trong đó: e=0.6+de/2800=0.6+400/2800=0.7429 mm

de=Sk-B2=900-500=400mmPhạm vi áp dụng: -300d e  1700 Thỏa

Kết quả hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

Vị trí dầm Số làn chất

tải (làn)

Hệ số làn(m)

Dùng côngthức (mg)

PP đònbẩy (mg)

PP khác(mg)

Chọn(mg)

6.2 Xác định nội lực do tĩnh tải gây ra đối với các dầm chủ

6.2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra đối với các dầm trong

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	3,71 MB