thiết kế bản sườn và bản đáy của dầm cầu bãi cháy

thiết kế bản sườn, và bản đáy, của dầm cầu bãi cháy

Hình 2-51 Bố trí đường tim của thép dự ứng lực trên phương ngang 1) Kiểm tra bản mặt cầu

1- ứng suất uốn giới hạn i) ứng suất nén (f’ck = 450 kgf/cm2)

Tại lúc chuyển lực cáp vào dầm : 0.6 f’ck 270 kgf/cm2

Trạng thái DLWS : 0.4 f’ck 180 kgf/cm2

Trạng thái SLWS : 0.6 f’ck 270 kgf/cm2

ii) Cốt thép (SD 390 )

Tại lúc chuyển lực cáp vào dầm : 1800 kgf/cm2

Trạng thái DLWS : 1400 kgf/cm2

Trạng thái SLWS : 2300 kgf/cm2

2- Dự ứng lực

i) Khoảng cách 0.600 m ii) Bố trí (khoảng cách từ thớ trên cùng) Mặt cắt (1): 0.08 m

Mặt cắt (2): 0.136 m Mặt cắt (3): 0.090 m Mặt cắt (4): 0.125 m

H×nh 2-52 MÆt c¾t ®­îc kiÓm tra

iii) Dù øng lùc

B¶ng 2-30

3- M« men uèn vµ lùc däc trôc

i) M« men uèn (tfm)

B¶ng 2-31

ii) Lùc däc trôc

Bảng 2-32

Ghi chú, Do : Trọng lượng riêng D1 : Tĩnh tải chất trên P2T : Dự ứng lực thứ cấp lúc chuyển lực vào bê tông P2E : Dự ứng lực thứ cấp có hiệu

LT : Tải trọng T

LST : Hoạt tải bộ hành tác dụng cùng với tải trọng T 4- Tổ hợp ứng suất uốn (kgf/cm2)

Xem Bảng 2-33 ở trang sau

Ghi chú,

PT : Truyền dự ứng lực

∆PT : Mất mát dự ứng lực

∆P2T : Mất mát dự ứng lực thứ cấp DLWS : Trạng thái làm việc Tổng tĩnh tải SLWS(1) : Trạng thái làm việc tải trọng khai thác SLWS(2) : Trạng thái làm việc tải trọng khai thác với tải trọng bộ hành 2-9-3-2 Thiết kế bản sườn và bản đáy của dầm

(1) Khái quát

Bản sườn và bản đáy của dầm phải được thiết kế là một cấu kiện bê tông cốt thép để thỏa mãn các ứng suất uốn giới hạn sau đây

1) ứng suất nén của bê tông DLWS : không lớn hơn 180 kgf/cm2

SLWS : không lớn hơn 210 kgf/cm2

Trong giai đoạn thi công: không lớn hơn 180 kgf/cm2

2) ứng suất kéo của cốt thép DLWS : không lớn hơn 1000 kgf/cm2

SLWS : không lớn hơn 2300 kgf/cm2

Trong giai đoạn thi công: không lớn hơn 1000 kgf/cm2

B¶ng 2-33 Tæ hîp øng suÊt uèn ( kgf/cm2)

0 -2.9 0 -21. -13. 0 -9.3 0 -11. 1 1 -7.7 1 -19. 0 -29. O

0 -3.0 0 -7.8 -5.2 0 11.4 0 -3.3 15.7 15.7 4 15.7 1 0 29.4 O

4 -6.7 -0.5 0 3 -0.9 20.3 0 4 0 0 20.8 0 25.0 0 0 O

5 0 0 5 -0.1 0 10.9 0 -2.1 6 6 17.9 6 15.8 0 O

0 0 10.9 0 2 19.8 19.8 8 19.8 10.9 0 29.4 O

5 0 0 5 -0.1 0 10.9 0 -2.1 6 6 17.9 6 15.8 0 O

0 0 -10. 0 2 19.8 19.8 8 19.8 10.9 0 -29. O

6 -5.3 -0.6 -3.7 0 -20. 0 -4.2 0 46.9 26.6 46.9 22.4 46.9 0 -29. O

4 -6.7 -0.5 0 3 -0.9 20.3 0 4 0 0 20.8 0 25.0 0 0 O

0 0 7 5 0 11.4 0 3 8 8 19.7 8 22.9 0 O

0 -3.0 0 -7.8 -5.2 0 -11. 0 -3.3 15.7 15.7 4 15.7 1 0 -29. O

0 1 0 21.3 12.9 0 -9.3 0 11.0 21.9 21.9 31.2 21.9 42.2 0 O

0 -2.9 0 -21. -12. 0 -9.3 0 -11. 1 1 -7.7 1 -18. 0 -29. O

Thiết kế bản sườn và bản đáy của dầm phải được thực hiện trong nh ững phần sau

Phần A : vùng xung quanh tâm của nhịp giữa Phần B : phần neo cáp dây văng

Phần C : vùng xung quanh trụ chính (2) Thiết kế sườn dầm

1- Mô men uốn thiết kế và khối lượng cốt thép yêu cầu

Lực dọc trục và mô men uốn thiết kế phải được dự tính b ằng sự phân bố của chúng vào sườn dầm, được quyết định dựa trên lực dọc trục và mô men uốn ở phần tử (1) và (2) như được nêu trong Hình 2-53

Hình 2-53 Mối quan hệ giữa mặt cắt thiết kế và các phần từ trong phân

tích phần tử hữu hạn FEM

1) Mô men uốn lớn nhất trong phân tích FEM Bảng 2-34 (tf.m/m)

Phần A Phần B Phần C (1) (2) (1) (2) (1) (2)

D -4.724 -2.390 -4.046 -2.100 -0.2147 -2.319

L -2.414 -0.062 -0.271 -0.010 -0.095 -0.075

D + L -7.138 -2.452 -4.317 -2.110 -0.309 -2.244

Đỉnh sườn dầm

Trọng tâm của mặt cắt ngang

Đáy sườn dầm

2) Mô men uốn tại đỉnh và đáy của sườn dầm Bảng 2-35 (tf.m/m)

Phần A Phần B Phần C

D -5.374 -1.519 -4.588 -1.374 0.373 -3.105

L -3.069 0.816 -0.344 0.087 -0.142 0.138

D + L -8.444 -0.703 -4.932 -1.286 0.230 -2.966

3) Mô men uốn tại trọng tâm của mặt cắt ngang dầm chủ Bảng 2-36

Phần A Phần B Phần C

4) Cốt thép yêu cầu cho trạng thái làm việc tải trọng khai thác SLWS

Bảng 2-37 d = 30.5 cm cm2/m Phần A Phần B Phần C

Đỉnh TTL Đáy Đỉnh TTL Đáy Đỉnh TTL Đáy

D 20.138 19.775 5.691 17.192 16.889 5.147 1.396 1.068 11.633

D + L 13.756 13.439 1.145 8.035 7.886 2.096 0.375 0.244 4.832

As = M*10.5/(0.875*d*σsa) • DLWS : σsa = 1000 kgf/cm2

• SLWS : σsa = 2300 kgf/cm2

5) Kiểm tra cho trạng thái làm việc tải trọng cực hạn ULWS Bảng 2-38

Phần A Phần B Phần C

Đỉnh Tâm TL Đỉnh Tâm TL Đỉnh Tâm TL 1.7 D -9.136 -8.971 -7.800 -7.662 0.633 0.485

2- Tính toán cốt thép sườn dầm

Cốt thép yêu cầu cho sườn dầm có xét cốt thép chịu lực cắt được nêu trong Bảng 2-40

- Lớp cốt thép ngoài của sườn dầm phải được xác định bằng cách kiểm tra cốt thép chịu lực cắt

- Lớp cốt thép trong của sườn dầm phải được đặt với khối lượng lớn hơn như sau

Bảng 2-39

Phần A Phần B Phần C

σsy Kgf/cm2 3900 3900 3900 3900 3900 3900

Ac m2 0.020 0.020 0.018 0.017 0.002 0.001

As cm2 20.138 19.775 17.192 16.889 1.396 1.068

Mu tf.m 23.138 22.741 19.864 19.516 1.657 1.268

|M| tf.m 9.136 8.971 7.800 7.662 0.633 0.485

Asu’ cm2 7.780 7.680 6.640 6.520 0.530 0.420

Asu : Giá trị này phải được kết hợp với cốt thép chịu lực cắt

• Tổng khối lượng cốt thép yêu cầu (As) đối với cốt thép ch ịu lực cắt (As)

và cốt thép ngang (A’su)

• Cốt thép ngang yêu cầu tại trạng thái làm việc tĩnh tải DLWS ( Awsd)

• Cốt thép ngang yêu cầu tại trạng thái làm việc tải trọng khai thác SLWS ( Awsl)

Ký hiệu trong bảng 2-40,

Aws,u: Tổng khối lượng cốt thép chịu lực cắt yêu cầu tại trạng thái làm việc tải trọng cực hạn ULWS (cm2) thu được từ phân tích theo phương dọc cầu Awt,u: Tổng khối lượng cốt thép chịu xoắn yêu cầu tại trạng thái làm việc tải trọng cực hạn ULWS (cm2) thu được từ phân tích theo phương dọc cầu

∑Aws,u + Awt,u: Khối lượng cốt thép đai yêu cầu cho mỗi mặt cắt với khoảng cách 200mm theo phương dọc cầu (xem “Báo cáo thiết kế cầu chính” trang 129 ~ 136)

Aws,u + Awt,u: Khối lượng cốt thép đai yêu cầu của 1 cốt thép với khoảng cách 100mm theo phương dọc cầu

∑ Aws,u + Awt,u Aws,u + Awt,u = -

2 x 4

Bảng 2-40 Tính toán cốt thép cho sườn dầm (ví dụ)

2 3 - - 274 275

∑ Awf,u: Khối lượng yêu cầu của cốt thép ngang chịu uốn trong mỗi 1m theo phương dọc do tải trọng cực hạn lên một kết cấu khung hộp cho m ỗi sườn (cm2)

Awf,u: Khối lượng yêu cầu về cốt thép đai tại khoảng cách 100mm theo phương dọc

∑ Awf, u Awf,u = -

1000 / 100

Asu: Khối lượng cốt thép yêu cầu dưới tải trọng cực hạn Asu = (Aws, u + Awt,u ) + (Awf,u)

Awf, d: Khối lượng cốt thép ngang chịu uốn yêu cầu do tĩnh tải tác động lên một kết cấu khung hộp cho mỗi sườn dầm (cm2)

Awf,s+1: Khối lượng cốt thép ngang chịu uốn yêu cầu do tải trọng khai thác tác động lên một kết cấu khung hộp cho mỗi sườn dầm (cm2)

(3) Thiết kế bản đáy (1) Khái quát

Kiểm tra thiết kế phải thực hiện trên mặt cắt (a) và (b) như được nêu trong Hình 2-54

Lực dọc trục và mô men uốn thiết kế phải dự tính b ằng sự phân bố của chúng lên bản đáy, được quyết định dựa trên một lực dọc trục và mô men uốn ở phần tử (1) và (2) như được nêu trong Hình 2-54

Hình 2-54 Mối quan hệ giữa phần tử trong phân tích phân tử hữu hạn và

mặt cắt thiết kế

(2) Kiểm tra tại mặt cắt (a)

1) Tính toán lực dọc trục và mô men uốn thiết kế

Bảng 2-41 Lực dọc trục và mô men uốn bằng phân tích FEM

Đơn vị

(1) (2) (1) (2) (1) (2)

M -2.057 -0.371 -1.432 -0.546 -2.898 0.882

D

N 14.572 11.964 -12.044 -22.115 11.016 14.504

M 0.042 0.019 0.117 0.009 0.015 0.143

L

N -0.217 -0.468 -0.998 -0.541 13.225 8.584

M -2.015 -0.352 -1.315 -0.537 -2.883 1.025

D +L

N 14.355 11.496 -13.402 -22.656 24.241 23.088 Ghi chú M ( tfm/m )

N ( tf/m )

Bảng 2-42 Lực dọc trục và mô men uốn thiết kế

M (tfm/m) -1.684 -1.236 2.062

D

N (tf/m) 13.995 -14.551 11.787

M (tfm/m) 0.037 0.093 0.043

L

N (tf/m) -0.272 -0.897 12.199

M (tfm/m) -1.647 -1.143 2.019

D + L

N (tf/m) 13.723 -15.448 23.986

Hình 2-55 Mặt cắt thiết kế tại Phần C để thiết kế bản đáy

2) Tính toán ứng suất uốn

Bảng 2-43 ứng suất uốn

Bản- n1 Bản- n2 Bản-n3 Bản- n4 Bản-n5 Bản-n6

Kích

M tf.m -1.718 -0.384 -2.141 -2.578 -2.071 -1.255

N tf -14.05 -6.47 -11.715 -9.404 -8.62 14.349

Tổ hợp ứng suất

As1 cm 2 25.45 5.655 12.725 20.11 25.45 5.655

10-D18 5-D12 5-D18 10-D16 10-D18 5-D12

As2 cm 2 25.45 25.45 25.45 25.45 25.45 25.45

10-D18 10-D18 10-D18 10-D18 10-D18 5-D12

Khối lượng cốt thép

50.9 31.105 38.175 45.56 50.9 11.31

σ c kgf/cm 2 24.6 -3.4 4.6 18.5 32.32

σ s kgf/cm 2 820.5 694.7 906.5 840.6 815.8 371.3

σ s’ kgf/cm 2 -33.9 99.8 33.8 -75.4 -114.2 -270.4

ứng suất

σ sakgf/cm 2 1000 1000 1000 1000 1000 1000

ứng suất giới hạn

Trục trung hòa X cm 4.844 -4.642 2.954 6.046 5.776 9.072

Bản-n1 : Mặt cắt tại tâm của nhịp giữa(Phần A) Bản-n2 : Mặt cắt 2-2 ( t= 624 )

Bản-n3 : Mặt cắt 3-3 ( t= 461 ) Bản-n4 : Mặt cắt 4-4 ( t= 287 ) Bản-n5 : Mặt cắt 5-5 ( t= 200 ) Bản-n6 : Mặt cắt tại đốt neo cáp dây văng (Phần B)

3) Tính toán khối lượng cốt thép yêu cầu Bảng 2-44