ĐA cầu bê tông Dầm T căng sau- Tiểu chuẩn mới -TCVN 11823 - gồm (fie thuyết mình+ excel + cad )

fie gôm có thuyết minh và bản vẻ. fie excel tính hoàn chỉnh. dầm ngang và bản mặt cầu tính trong thuyết minh. bên tính toán ứng suất có tông hợp các bảng để dễ theo dõi. và nhiều thứ bên excel cần nghiên cứu kĩ

1.2.2.1 Khả năng chịu lực của đỉnh dầm 131.2.2.2 Xác định khả năng chịu lực của tường quanh trục thẳng đứng

1.2.2.3 Khả năng chịu lực của tường theo trục nằm ngang Mc 16

1.2.3.2 Va tại đầu tường (cột ngoài cùng) 21

1.2.4 Kiểm tra khả năng chống trượt của lan can 22

1.4.7 Nội lực có xét đến tính liên tục của bản 34

1.4.10 Cốt thép chịu moomen dương tại nhịp 38

1.4.11 Tính cốt thép phân bố theo phương dọc cầu 42

1.5.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 44

1.5.5 Giá trị đường ảnh hưởng của phản lực gối 46

1.6.1 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment dương: 601.6.1.1 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm ngang chịu mômen dương: 601.6.1.2 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen âm tại vị trí gối 611.6.1.3 KIỂM TRA NỨT CỦA TIẾT DIỆN THEO TTGHSD 631.6.1.4 3.4.1 Kiểm tra nứt tại gối đối với momen dương 63

1.7.3.1 Xác định đặc trưng hình học của dầm chính (dầm nguyên khốicăng sau) 75

1.7.5 Tĩnh tải tác dụng lên dầm chính 801.7.5.1 5.3.1 Tĩnh tải rải đều lên dầm chính: 80

5.11.2 Các mất mát tức thời 1301.7.5.6 Mất mát do ép sít neo ΔffPA 130

THIẾT KẾ CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC THEO TIÊU CHUẨN

TCVN 11823-20171.1 SỐ LIỆU ĐỒ ÁN

1.1.1 Các số liệu thiết kế

THIẾT DIỆN DẦM CHỦ CHỮ T – CĂNG SAU Chiều dài nhịp tính toán: L tt = 19.5 (m)

Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a = 0,25 (m)

Chiều dài toàn nhịp : L = 20 (m)

Cấp bê tông mối nối, dầm chủ và những kết cấu: 45 (Mpa)

thi công cùng lúc với dầm chủ ( nếu có )

Cấp bê tông các bộ phận khác: 28(Mpa)

Lan can, cốt thép thường: Tự chọn

1.1.2 Lựa chọn kích thước dầm chủ

Dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thước sau:

Chọn sơ bộ chiều cao dầm chính:

1

1,083 18

h Ltt

Chọn H = 1100 (mm)

1.1.3 Đặc trưng vật liệu

Lan can và bản bê tông:

Cường độ bê tông: f c '=32 MPa

1.1.4 Các kích thước trên mặt cắt ngang

Khoảng cách giữa các dầm chủ: S dc = 1750 (mm)

Khoảng cách giữa các dầm ngang: S dn = 6500 (mm)

Chiều dài đoạn hẫng: Sk = 700(mm)

Bề dày bản mặt cầu: t = 180 mm

1.1.5 Tải trọng xe thiết kế

Hoạt tải xe: 1 x HL93

Hoạt tải người: 3 10 −3MPa

Hệ số dư thừa: Đối với mức thông thường

Bảng 1 1 Tải trọng thiết kế cho lan can đường ô tô cấp 4

1.2.1.2 Các lực thiết kế 1.2.1.3 Cấp lan can: TL4

Chiều cao nhỏ nhất của lan can 810

- Chọn thanh lan can thép ống

+ Đường kính ngoài: D = 100 mm

+ Đường kính trong: d = 92 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: 1650 mm

- Khối lượng riêng của thép lan can: s 0.785 10 N / mm 4 3

  

- Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250, có f y = 250 MPa

Khả năng chịu lực của thanh lan can

4 3

Hình 1.2 tiết diện cột lan can tại mặt cắt ngàm vào tường

Chon 0=0,9 để tính toán

p p R

M P H



Trong đó chiều cao cột lan can, H R =1010mm.

là momen kháng uốn tại mặt cắt lan can ngàm vào tường S: momen kháng uốn của tiết diện đối với trục X-X Momen quán tính của tiết diện

200 100

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí bulông

Đảm bảo khoảng cách mép như hình vẽ

+ Sức kéo danh định của bulông

F ub  420 MPa cường độ nhỏ nhất của bulông

Sức kháng kéo danh định của bulông

1.2.2 Tính toán lan can

Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải:

Phương lực tác

Chiều dài lực tác dụng(mm)

1.2.2.2. Xác định khả năng chịu lực của tường quanh trục thẳng đứng M w H

Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta có mômen dương và mômen âm bằng nhau

Đối với tiết diện thay đổi ta quy đổi về tiết diện chử nhật tương đương có diện tích bằng

với diện tích ban đầu nhưng không làm thay đổi chiều cao của lan can

Chia tường thành 3 phần tại 3 vị trí thay đổi tiết diện như hình vẽ

Hình 1.6 Tiết diện tường lan can

- Phần 1 : Tiết diện phần 1 như hình vẽ

s

s y ' c

s

s y ' c

s

c d

Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén

1.2.2.3 Khả năng chịu lực của tường theo trục nằm ngang M c

Phần này do cốt thép phía trong chịu và cũng chia làm 3 đoạn để tính trung bình

Thép ở đây dùng thép 14 bố trí với khoảng cách a=200 mm theo phương dọc cầu, khi đó

diện tích cốt thép chịu kéo trên một đơn vị chiều dài A s = 153.9/100 = 1.539 mm 2 /mm Tất cả các phần sẽ tính với chiều rộng một đơn vị b=1 mm

Phương pháp tính tương tự như M w H

- Phần 1

Cốt thép chọn A s = 1.539 mm 2 /mm

s y '

Số cột tham gia chịu lực là K= 1

Sức kháng kết hợp giữa thanh và cột lan can

Vị trí va tại thanh lan can

Với Lc = 2256 mm có N= 3 nhịp tham gia do L = 1650 mm

Số cột tham gia chịu lực là K=2

Sức kháng của thanh và cột lan can

'

t 6

' ' w

R R   R  832256 52922 885178 N   Chiều cao đặt hợp lực R

'

' w

1.2.3.2 Va tại đầu tường (cột ngoài cùng)

Với L c = 1323 mm nên chỉ có N= 1 nhịp tham gia do L = 1650 mm

Số cột tham gia chịu lực là K=1

Sức kháng của thanh và cột lan can

'

t 6

' ' w

R R   R  493888 47970 541858 N   Chiều cao đặt hợp lực R

'

' w

F t = 240 kN

H = 810 mm

t e

1.2.3.3 Va xe tại khe giãn nỡ nhiệt

Khi va xe tại khe giãn nở vì nhiệt thì cũng giống trường hợp va xe tại đầu tường nhưng lực F t phân bố cho hai bên tường Do đó mỗi bên tường chỉ chịu một nửa lực F t nên chắc chắn chịu được va xe

1.2.4 Kiểm tra khả năng chống trượt của lan can

Giả sử R W phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ Lc Lực cắt tại chân tường do va chạm xe cộ Vct trở thành lực kéo T trên một đơn vị chiều dài bản hẩng:

w CT

P c trọng lượng tĩnh trên 1 đơn vị chiều di

Để an toàn ta chỉ lấy phần bêtông:

Vậy lan can đủ khả năng chống trượt

1.3 THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

1.3.1 Số liệu tính toán 1.3.2 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu

1.3.3 Cấu tạo bản mặt cầu

Lớp bê tông bản mặt cầu dày: 180mm

Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

-Lớp bê tông asphalt dày 70mm

-Lớp bám dính dày 6mm

-Lớp chống thấm dày 4mm

Đặc trưng của vật liệu:

-Bê tông bản mặt cầu cấp 45: fc' 45MPa

-Thép cho bản mặt cầu: fy = 420 Mpa

-Tỷ trọng bê tông asphalt: γ = 22,5.10 N/mm-6 3

-Tỷ trọng lớp dính bám và chống thấm: γ = 15.10 N/mm-6 3

1.4.Tải trọng tác dụng lên bản hẫng

1.4.1 Tĩnh tải Tĩnh tải bản mặt cầu

Tính toán bản mặt cầu theo dải bản rộng 1mm

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu

DC ’

2 =  c h f b = 2.5x10 -5 x180x1 = 4.5x10 -3 N/mm Trọng lượng lớp phủ

Lớp bê tông atphan

Trọng lượng tường lan can:

Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn ta xem tĩnh tải và hoạt tải truyền xuống

bản hẫng ngay tại vị trí đầu mút thừa

Tải trọng va xe truyền từ lan can xuống: tải trọng va xe là F t =240(KN) phân bố trên

L t =1070 (mm) (lan can cấp thử tải TL-4).

Ta có sơ đồ truyền tải trọng va xe như hình vẽ

Lực kéo tác dụng lên bảng mặt cầu:

3 t

3 DW

→  1.05

- Trạng thái giới hạn cường độ 1

2 '

2 3

2 3

L

2 700

2 '

2 3

L

2 700

So sánh giá trị nội lực ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn đặc biệt ta

có giá trị mômen ở trạng thái giới hạn đặc biệt lớn hơn rất nhiều ở trạng thái giới hạn cường

độ Do đó ta dùng tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn đặc biệt để thiết kế cốt thép

Chọn ∅ =0.9 và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện:

0,85.f a.b T A

2 0.85 45 17.3 1

1.575 mm 420

a

f d

2 min 1.2 34067.65;1.33 88524.56

0.765mm 17.3

=> Thỏa mãn điều kiện cốt thép tối thiểu

Chọn Ø18a200 bố trí xen kẽ với Ø14a200 (cách lớp trên bản mặt cầu 30mm),

A s =1.272+0.769=2.041 mm 2 /mm

Kiểm tra điều kiện c/d t =23.42/150=0.156 < 0.6 do đó lượng thép thiết kế phù hợp

Hình 2.5 Bố trí thép ở bản hẫng

Kiểm tra vết nứt cho bản hẫng ở trạng thái giới hạn sử dụng

Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần hẳng của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng.

M s = 5862.5 N.mm/mm

Điều kiện:

e c

c s

K1: hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1=1,0

Wc: khối lượng riêng của bê tông (kg/m3), vì f’c=45 Mpa (35 Mpa <f’c =< 105Mpa) nên:

DC SDW.S

DC SDW.S

1.4.6 Nội lực do hoạt tải

Ta có S=1750mm<4600mm nên dải bản ngang được thiết kế theo các bánh xe của trục 145KN.

Vậy phạm vi đặt tải của 2 bánh xe là 2034 mm

Cường độ phân bố của hoạt tải là

'' 1

2034 b

Do đó hoạt tải phân bố điều lên bản dầm với cường độ 71.3 N/mm

Mômen ở trạng thai giới han cường độ:

+ Nội lực do hoạt tải gây ra cho dầm giản đơn:

Trạng thái giới hạn cường độ 1:

Bề rộng ảnh hưởng của bánh xe theo phương dọc cầu

Hình 2.4 Quy đổi bản dầm sang bản ngàm

- Trạng thái giới hạn cường độ

Chọn ∅ =0.9 và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện:

0,85.f a.b T A

a

f d

2 min 1.2 23658;1.33 33500

=>Thỏa mãn điều kiện cốt thép tối thiểu

Chọn Ø14a200 để bố trí (cách lớp trên bản mặt cầu 30mm), A s =0.769 mm 2 /mm

Kiểm tra điều kiện t

0.064 0.6

2.6 Bố trí thép phần gối ở bản dầm

Kiểm tra vết nứt cho bản dầm tại gối ở trạng thái giới hạn sử dụng

Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần bản dầm chịu momen âm bằng trạng thái giới hạn sử dụng.

M s = 19500 N.mm/mm

Điều kiện:

e c

c s

K1: hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1=1,0

Wc: khối lượng riêng của bê tông (kg/m3), vì f’c=45 Mpa (35 Mpa <f’c =< 105Mpa) nên:

Mômen quán tính của tiết diện nứt

Vậy s=200 mm<smin => Đảm bảo điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

1.4.10 Cốt thép chịu moomen dương tại nhịp

Chọn ∅ =0.9 và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện:

0,85.f a.b T A

f d

2 min 1.2 34067.65;1.33 24100

Chọn Ø14a200 để bố trí (cách lớp trên bản mặt cầu 30mm), A s =0.769 mm 2 /mm

Kiểm tra điều kiện t

0.043 0.6

d 150   do đó lượng thép thiết kế phù hợp

2.7 Bố trí thép phần nhịp ở bản dầm

Kiểm tra vết nứt cho bản dầm tại gối ở trạng thái giới hạn sử dụng

Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần bản dầm chịu momen dương bằng trạng thái giới hạn sử dụng.

M s = 14200 N.mm/mm

Điều kiện:

e c

Khoảng cách từ trọng tâm lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến lớp ngoài củabêtông chịu kéo dc = 30 mm

c s

K1: hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1=1,0

Wc: khối lượng riêng của bê tông (kg/m3), vì f’c=45 Mpa (35 Mpa <f’c =< 105Mpa) nên:

Cốt thép phụ theo phương dọc cầu được đặt dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang cầu Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chịu momen dương Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy:

Môđun đàn hồi Es = 210000 MPa

1.5.3 Phương dọc cầu

Kết cấu nhịp sử dụng sơ đồ mạng dầm đơn giản để tính toán:

3 DW

Giá trị đường ảnh hưởng phản lực gối:

k y A

d , trong đó d k là chiều dài đoạn mút thừa; d là khoảng cách giữahai dầm chủ

Tra PHỤ LỤC 2 (Sách CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP – TS.Mai Lựu, ThS.LêHồng Lam):

Bảng: Tung độ đường ảnh hưởng mô men

- Lực cắt lớn nhất tại gối 1: Ta có sơ đồ xếp tải như hình:

1.6.Tính toán cốt thép cho dầm ngang

1.6.1 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment dương:

Tiết diện tính toán b x h = 200 x 740=148000 mm2

1.6.1.1 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm ngang chịu mômen dương:

Mu+ = 631657348 N.mm

Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép đến mép bêtộng chịu kéo là a’ = 50 mm

chiều cao làm việc của tiết diện ds = h – abv = 740 – 50 = 690 mm

=>Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bêtông 1 =0,85

Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hòa:

f d

2 min 1,2 65231375.33;1,33

=>Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bêtông 1 =0,85

Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hòa:

f d

2 min 1, 2 65231375.33;1,33

1.6.1.3 KIỂM TRA NỨT CỦA TIẾT DIỆN THEO TTGHSD

1.6.1.4 3.4.1 Kiểm tra nứt tại gối đối với momen dương

Ta sẽ kiểm tra nứt cho dầm ngang bằng trạng thái giới hạn sử dụng

Trong đó: Tiết diện tính toán b=200 mm, h=740 mm

Hệ số xét đến đều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh γe=1Khoảng cách từ trọng tâm lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến lớp ngoài của bêtông chịukéo dc=50 mm

   

c s

Modun đàn hồi của bê tông:

Ec = 0,0017K1Wc2(f’c)0.33

K1: hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1=1,0

Wc: khối lượng riêng của bê tông (kg/m3), vì f’c=28 Mpa (f’c <35 Mpa) nên:Wc=2320 (kg/m3)

Ec = 0,0017x1x2320 2(28)0.33=27478 (Mpa)

Tỷ số môđun đàn hồi của thép Es=21000

Tỉ số modun đàn hồi:

5 s

Vậy s=100 mm<smin => Đảm bảo điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

3.4.2 Kiểm tra với mômen âm tại vị trí gối

Ta sẽ kiểm tra nứt cho dầm ngang bằng trạng thái giới hạn sử dụng

Trong đó: Tiết diện tính toán b=200 mm, h=1050 mm

Hệ số xét đến đều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh γe=1Khoảng cách từ trọng tâm lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến lớp ngoài của bêtông chịukéo dc=50 mm

   

c s

K1: hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1=1,0

Wc: khối lượng riêng của bê tông (kg/m3), vì f’c=28 Mpa (f’c <35 Mpa) nên:Wc=2320 (kg/m3)

Ec = 0.0017x1x2320 2(28)0.33=27478 (Mpa)

Tỷ số môđun đàn hồi của thép Es=21000

Tỉ số modun đàn hồi:

5 s

Vậy s=100 mm<smin => Đảm bảo điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

1.6.2 Tính tốn cốt đai dầm ngang

Giá trị nội lực tại mặt cắt gối 1:

Sơ đồ xếp tải tính toán mô men âm lớn nhất và mô men dương lớn nhất tại gối số 1

- Mơ men âm và mơ men dương tại gối 1:

+ Tải trọng lớp phủ:

s v

Khoảng cách các bước đai: Chọn cốt thép đai   8mm;f vy  300MPa , bố trí 2

1.7 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

1.7.1 Số liệu thiết kế 1.7.1.1 Số liệu chung

1.7.2 Chọn sơ bộ kích thước dầm chủ

- Mặt cắt ngang dầm chính:

Chiều dày bản cánh: h 180 mmf 

Chiều cao dầm h 1100 mm

Giai đoạn 1 : Tiết diện chưa có mối nối, khoét lỗ (ở nay ta chỉ tính cho tiết diện đặc do

chưa xác định được vị trí khoét khoét lỗ)

Hình 5.2 Tiết diện dầm sau khi đã quy đổi Giai đoạn 2 : dầm đặc Tiết diện có cáp DUL, đã được bơm vữa bê tông bịt lỗ rỗng.

Tiết diện tính toán trong giai đoạn này cũng giống như trong giai đoạn 1.

Giai đoạn 3 : Dầm nguyên khối Tiết diện đã bịt lỗ rỗng, và có thêm tải trọng của mối

nối ướt, trọng lượng Lan can DC3, Lớp phủ DW và Hoạt tải LL:

- Xác định chiều rộng có hiệu b2 của dầm :

Hình 5.2: Tiết diện mở rộng dầm chủ

- Nối các dầm bằng mối nố ướt với bề rộng mối nối: b' 350 mm

- Trọng lượng riêng của bê tông: c 2.5 10 N/ mm5 3

  

- Bê tông có: fc' 45 MPa

- Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu

* Đối với dầm giữa:

Bề rộng bản cánh hữu hiệu được xác định như sau:

w f

 b 1750 mm2 

* Đối với dầm biên

Bề rộng bản cánh hữu hiệu được lấy bằng ½ bề rộng hữu hiệu của dầm giữa cộng với bề rộng phần hẫng

 '2 b2 bc 1750 

1.7.3 Đặc trung hình học tiết diện 1.7.3.1 Xác định đặc trưng hình học của dầm chính (dầm nguyên khối căng sau)

g

k y A

1.7.4 Xác định hệ số phân bố ngang

Ta có:

- Khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1750mm (1100mm S 4900mm   )

- Chiều dài nhịp tính toán: L tt=19500 mm (6000 mm ≤ Ltt ≤73000 mm)

- Chiều dày bản mặt cầu: t s=180 mm (110mm ≤ts ≤ 300 mm)

- Số dầm: N b=9(4 ≤ Nb)

- Bề rộng cầu không đổi.

=> Sử dụng phương pháp dầm đơn để xác định hệ số phân bố ngang dầm giữa.

Hệ số phân bố momen dầm giữa :

+ Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên :

Hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bảy:

mg SE Làn=m ×∑3000ω i =1.2×0.5 ×1.158 × 1750

(Hệ số phân bố ngang momen và lực cắt cùng giá trị)

- Nhiều làn chất tải:

Hệ số phân bố ngang theo phương pháp dầm đơn :

d e = (mm) : Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép trong bó vỉa.

e m=max{0.77+ d e

2800=0.77+

200

2800=0.841

mg M ME

=e m ×mg M I =1 ×0.4=0.4

mg V ME=e v ×mg V I=1× 0.6594=0.6594

Hệ số phân bố ngang theo phương pháp nén lệch tâm:

- Điều kiện sử dụng phương pháp nén lệch tâm: