Bài giảng Cơ sở kết cấu bê tông cốt thép theo Tiêu chuẩn ACI.318

Bài giảng Cơ sở Kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI.318 do TS. Lê Bá Khánh CN Bộ môn, Giảng viên chính bộ môn cầu đường Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM biên soạn và giảng dạy cho sinh viên trên cơ sở Tiêu chuẩn ACI.318 và các tài liệu chuyên nghành khác trên thế giới.

Trang 70

Kiểm toán lan can 1

2.1 Giới thiệu

Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho phương tiện giao (NV Trung, 2005,thông và người đi bộ Lan can còn là công trình thẩm mỹ, tạo trg 5)

thành hình thái hài hòa của công trình và cảnh quan xung quanh

Khi va chạm, lan can phải chịu được lực xung kích của xe, xe không (13.7.1.1)

bị lật lại luồng giao thông, nhưng xe cũng không thể vượt qua lan can

Trang 71

Hình … Cấu tạo lan can (phần BTCT) (phải thêm phần lan can thép)

Khe biến dạng do nhiệt cách nhau 8600 mm với bề rộng 20 mm

2.2.2.2 Phần lan can kim loại (cột + dầm)

Giao thông ở Việt nam trong nhiều trường hợp được kết hợp "đi chung" giữa xe máy + ô tô,

do đó chiều cao lan can phải ≥ 1370 mm (TC TKC 13.9.2.) Để thoả mãn điều kiện này,người ta thường lắp thêm “Phần lan can kim loại” như ở phần sau

Cấu tạo của phần lan can thép được lấy theo các thiết kế định hình

- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D = 100 mm và đường kính trong d = 92 mm

+ Khối lượng riêng thép lan can:

Trang 72

2.3 Tải trọng và hiệu ứng tải trọng

Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu

13.7.3.3-1)

(cầu được thiết kế cho đường có tốc độ cao với hỗn hợp các xe tải và xe tải nặng)

Không xét tác dụng của lực đứng Fv và lực dọc FL

2.4 Kiểm toán

2.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và

lan can kim loại (độ bền của lan can)

2.4.1.1 Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim (13.7.3.4.3)Điều kiện kiểm toán

(13.7.3.3-1)(13.7.3.3-2)

Sức kháng của từng bộ phận của tổ hợp thanh lan can cầu phải được xác định theo

quy định trong các Điều 13.7.3.4.1 (lan can bê tông) và 13.7.3.4.2 (lan can

dạng cột và dầm)

Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ và thanh lan can phải lấy theo các sức kháng nhỏ hơnđược xác định theo hai phương thức phá hoại được thể hiện trong các Hình 1 và 2.Lực va tại giữa nhịp thanh lan can Lực va tại cột

(13.7.3.4)

mm

He_minthiết kế

w w

w w '

Trang 73

RR = khả năng cực hạn của thanh lan can RR' = sức kháng cực hạn theo hướng ngang

trên một nhịp (N) của thanh lan can qua hai nhịp (N)

Rw = khả năng cực hạn của tường theo quy định trong Điều 13.7.3.4.1 (N)

Hw = chiều cao tường (mm) Rw' = khả năng chịu lực của tường, bị giảm

do phải chịu tải trọng cột và lan can (N

HR = chiều cao thanh lan can (mm) Pp = sức kháng cực hạn theo hướng ngang

của cột (N)

Hình … Hai phương thức phá hoại để xác định sức kháng lan can

a - Lực va tại giữa nhịp thanh lan can b - Lực va tại cột

2.4.1.2 Sức kháng của tường phòng hộ bêtông

Có thể dùng phân tích đường chảy và thiết kế cường độ đối với các rào chắn và

tường phòng hộ bằng bê tông cốt thép và bê tông dự ứng lực

Sức kháng danh định của lan can đối với tải trọng ngang Rw có thể được xác định

w

Lê Bá Khánh

Trang 74

bằng phương pháp đường chảy như sau:

Đối với va xô trong một phần đoạn tường

Với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối :

Rw – sức kháng của gờ chắn

Lt – chiều dài phân bố của lực theo hướng dọc

Lc – Chiều dài tường tới hạn, trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy (mm)

Mb – sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với Mw tại đỉnh tường (Mb = 0)

Hw – chiều cao của tường bê tông

Mc = flexural resistance of cantilevered walls about an axis parallel

to the longitudinal axis of the bridge (N-mm/mm)

Mw = flexural resistance of the wall about its vertical axis (N-mm/mm)

Trang 75

2.4.1.3 Xác định Mw & Mc theo sơ đồ khớp dẻo (Phân tích đường chảy)

Yield line pattern for barrier wall (After Hirsh, 1978.) (Barker, Puckett, 2007, tr 536)

Để đơn giản và thiên về an toàn, bỏ qua sức kháng va của phần lan can kim loại

(chỉ xét sức kháng của tường phòng hộ bêtông)

2.4.2 Kiểm toán sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại

2.4.2.1 Tính toán sức kháng va của TƯỜNG BÊ TÔNG

Do “phần tường BTCT” có kích thước thay đổi, nó sẽ được chia thành nhiều phân đoạn:

Trong ví dụ này, có 3 phân đoạn, Bỏ qua hiệu ứng của cốt thép bị nén

Hình … Cách phân chia “phần tường BTCT”

B1 B2

C

Lê Bá Khánh

Trang 76

2.4.2.1.1 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép ngang, Mw

2.4.2.1.2 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép đai, Mc

b - chiều "rộng" tính toán của lan can khi tính Mc ; b = 1 mm

As - lượng cốt thép đai / chiều "rộng" b = 1 mm

Moment kháng uốn của từng phân đoạn

1

2

3

307,876153,938153,938

810

dePhân

319

фMniN·mm

Lê Bá Khánh

Trang 77

Bảng … Sức kháng uốn của tường theo cốt thép đai, Mc

mm2/mm

Mc =

2.4.2.1.3 Tính R W (theo phương pháp đường chảy)

Đối với va xô trong một phần đoạn tường

2.4.2.2 Sức kháng của phần lan can kim loại (cột + dầm)

2.4.2.2.1 Khi xe va vào giữa nhịp lan can

Với giá trị Lc = 2695,6 (mm), chỉ có 3 nhịp tham gia chịu lực vì L = 2400 mm

Dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can lẻ, N =

Số cột tham gia chịu lực là 2 cột

108 607

150810N·mm/mm

de

mm

mmmm

333223

15,09215,092

As

0.85 '

s y c

A f a

f b



Lê Bá Khánh

Trang 78

Sức kháng cực hạn của thanh lan can

Trong đó:

Dùng thép lan can loại M 270M, Grade 250

Mp = (D3 - d3)·Fy/6

2.4.2.2.2 Khi xe va vào cột lan can

Với giá trị Lc = 2695,6 (mm), chỉ có 2 nhịp tham gia chịu lực vì n·L = 2 · 2400 mm = 4800 mm

Số cột tham gia chịu lực: 1

Dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can là chẵn, N =

Sức kháng của hệ dầm và cột:

RR = (16Mp + N2PpL)/(2L - Lt); Mp = MprTrong đó:

HR(mm)1410

(N·mm)(mm) (mm)

Trang 79

Pp = Mp/Y; Mp = Mpc

Trong trường hợp xe va xô vào cột lan can thì sức kháng của phần gờ bê tông bị giảm

Đối với các va xô trong một phần đoạn tường

Đối với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối n

2.4.2.4 Kiểm toán sức kháng uốn của Tổ hợp tường và thanh

1098,911040,311100,451024,87

935,2751173,22

R (kN)

676,482914,429

349,009586,957

450,349450,349249,393722,874

Cột lan can + một phần đoạn tường

Trường hợp kiểm toán tác động va xe

Giữa nhịp L can + đầu tường hoặc mối nối

Giữa nhịp L can + một phần đoạn tường

Cột lan can + đầu tường hoặc mối nối

Trang 80

2.4.3.3 Xác định Vct

Gỉa thiết lực va Ft phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ Lc Lực cắt tại chân tường

do va chạm xe Vct trở thành lực kéo T trên một đơn vị chiều dài bản hẫng

Trang 81

Lực cắt do va xe truyền xuống ứng với cấp lan can L3

2.4.3.4 Sức kháng cắt danh định của mặt tiếp xúc

Vn = c·Acv + μ·(Avffy + Pc) ≤ Min (0,2fc'·Acv ; 5,5·Acv) 5.8.4.1Trong đó:

Diện tích tiếp xúc chịu cắt

/mmDiện tích cốt Thép neo của mặt chịu cắt

Avf = bar_Area / bar_sp =Giới hạn chảy của cốt thép, fy = MPa

Hệ số ma sát, µ

Lực nén do tải trọng bản thân lan can (sơ bộ chỉ lấy phần bê tông)

Sức kháng cắt danh định của mặt tiếp xúc

Vn = Min( Vn* ; 0,2·fc'·Acv ; 5,5·Acv) = N/mm

Kết luận : Vn > Vct - lan can đủ khả năng chống trượt

2.4.3.5 Diện tích tối thiểu của chốt (cốt thép) trong mặt chịu cắt:

271,855

4200,6

28002750

Trang 82

Diện tích tối thiểu của cốt thép neo trong bản

Đường kính tối thiểu của cốt thép neo trong bản mm

Đường kính thực tế của cốt thép neo trong bản mm

2.4.3.6 Chiều dài đoạn neo ldh cốt thép trong bản mặt cầu 5.11.2.4.1

Neo chưa phát huy được hết khả năng chịu lực

Chiều dài của đoạn neo bulông

lhb = 100 db / (fc')0,5

2.4.4 Kiểm toán bu lông neo

Dùng bu lông thường ASTM A307, bản đế dày 10 mm bố trí 2 bu lông Ø16 mm

264,57514

0,150,43702

175

14

Lê Bá Khánh

Trang 83

Ab diện tích của bu lông tương ứng với đường kính danh định (mm2)

Fub cường độ chịu kéo nhỏ nhất qui định của bu lông

Ns số lượng các mặt phẳng chịu cắt tính cho mỗi bu lông, Ns = 2

Bu lông đủ khả năng chịu lực cắt

Sức kháng kéo danh định của bu lông:

Lực kéo tác dụng lên 1 bulông

l1 - khoảng cách giữa 2 dãy bulông ngoài cùng,

m là số bulông trên 1 dãy , m = 2

Ng Viết Trung Ví dụ tính toán dầm I, T, Super - T, 2005

2.5 Kết luận

Lan can với kích thước và bố trí thép như sau, thoả các điều kiện yêu cầu của

100

1 2



u

k

M l N

m li

Lê Bá Khánh

Trang 84

một lan can mức độ thiết kế L3

(phải vẽ thêm phần lan can thép)

Định dạng
Số trang	127
Dung lượng	15,03 MB