[r]
Trang 1THI T K K THU T Ế Ế Ỹ Ậ
CH ƯƠ NG I : THI T K LAN CAN – L B HNH Ế Ế Ề Ộ
Các n i dung s th c hi n ộ ẽ ự ệ :
I Thi t k tính toán kh năng ch u l c c a thanh lan can và tay v n.ế ế ả ị ự ủ ị
II Thi t k tính toán l b hnhế ế ề ộ
III Thi t k tính toán kh năng ch u l c va xe c a bó v a.ế ế ả ị ự ủ ỉ
1 V t li u thi t k ậ ệ ế ế:
Thi t k lan can dành cho ngế ế ười đi b trên c u độ ầ ường ôtô M c đích lan can là đ mụ ả
b o an toàn cho ngả ười đi trên l ngề ười đi trên c u.ở ầ
M c đ an toàn lan can thi t k theo tiêu chu n L3 – c p 3 dùng cho h u h t cácứ ộ ế ế ẩ ấ ầ ế
đường cao t c có c xe t i và xe n ng ố ả ả ặ
2 C u t o lan can, tay v n: ấ ạ ị
Hình I.1: C u t o lan can ấ ạ
3 TÍNH TOÁN LAN CAN:
3.1 C u t o chung thanh lan can ấ ạ :
Ta ch n thanh tay v n và tr lan can làm b ng v t li u thép AIIọ ị ụ ằ ậ ệ
Ti t di n 2 thanh tay v n là thép ng có b dày 5mmế ệ ị ố ề
Thép ng l n đố ớ ược đ t trên v i kích thặ ở ớ ước :
110
5 100
ng tay v n trên
Đường kính ngoài : D = 110 mm
Đường kính trong : d = 100 mm Thép ng nh đố ỏ ược đ t dặ ở ướ ới v i kích thước:
80 5
Đường kính ngoài : D = 70 mm
Đường kính trong : d = 60 mm
Vì t i tr ng bên ngoài tác d ng lên hai thanh lan can đả ọ ụ ược qui ước là nh nhauư nên ta s ti n hành ki m toán cho thanh có ti t di n nh là thanh phía dẽ ế ể ế ệ ỏ ưới
3.2/. T i tr ng tác d ng lên thanh lan can : ả ọ ụ
T nh t i :ỉ ả
Tr ng lọ ượng b n thân :ả
SVTH:HOÀNG LONG HÙNG MSSV: CĐ04ĐT030 Trang 1
Trang 2 Ho t t i :ạ ả
Ho t t i tính tốn cho lan can ngạ ả ười đi b độ ược qui ước là m t t i tr ngộ ả ọ phân b đ u Wố ề i = 0,37 N/mm đ t theo c hai phặ ả ương đ ng và ngang( i làứ
phương c a t i tr ng tác d ng ) và t i tr ng t p trung Pủ ả ọ ụ ả ọ ậ i = 890 N đ t t i v tríặ ạ ị nguy hi m nh t theo b t kì phể ấ ấ ương nào
Vì thanh lan can làm b ng ng thép trịn nên kh năng ch u t i tr ng tácằ ố ả ị ả ọ
d ng theo m i phụ ọ ương là nh nhau ư
Đ đ n gi n hố trong tính tốn ta cĩ th mơ hình lan can là nh p đ n gi n,ể ơ ả ể ị ơ ả chi u dài nh p là 1985mm và ch u t i tr ng tác d ng quy v m t phề ị ị ả ọ ụ ề ộ ương v i đớ ộ
l n t i tr ng đã nhân v i h s t i tr ng nh sau:ớ ả ọ ớ ệ ố ả ọ ư
Trong đĩ Wd được tính g m ho t t i và tĩnh t i.ồ ạ ả ả
3.3./. N i l c trong thanh lan can ộ ự :
S đ tính tốn: ơ ồ
- Momen l n nh t trong thanh lan can:ớ ấ
3.4./. Momen kháng u n c a thanh lan can : ố ủ
S c kháng u n c a thanh lan can:ứ ố ủ
Do đĩ:
= 269,1764.104 Nmm
V y : .Lan can tho đi u ki n ch u u n ậ ả ề ệ ị ố
4./ THI T K TR LAN CAN Ế Ế Ụ
4.1
/ S đ c u t o tr lan can: ơ ồ ấ ạ ụ
Ố ng thé p liên kế t Þ 100 Dày 3mm Đường hà n 4mm
R57
Đường hàn gó c h = 4mm
Đường hà n 4mm
Ố ng thé p liên kế t Þ 64 Dày 3mm
R5500
Tấ m thé p T1 757x152x5
97
70
R50
R35
Dày 4mm R2200
R57
R5600
Tấm thé p T2 1510x152x5
4.2
./.S đ tính tốn và ngo i l c tác d ng: ơ ồ ạ ự ụ
2
Trang 3S đ tính toán tr lan can ơ ồ ụ
Trong đó: P = 890N, l c t p trung tác d ng trên đ nh tr lan can, theo phự ậ ụ ỉ ụ ương b t kỳ.ấ
W = 0,37 N/mm, l c phân b tác d ng trên thanh tay v n theo c 2 phự ố ụ ị ả ương
Tĩnh t i:ả
- Tr ng lọ ượng b n thân c a 1 tr lan can: ả ủ ụ
- Tr ng lọ ượng 2 thanh tay v n tính trên 1985m chi u dài: ị ề
Ho t t i :ạ ả
-
-
S đ l c tác d ng nh hình v ơ ồ ự ụ ư ẽ
4.3./ N i l c t i chân c a tr : ộ ự ạ ủ ụ
- L c nén d c tr c :ự ọ ụ
- Momen u n :ố
- L c c t :ự ắ
4.4./.Đ t tr ng hình h c ti t di n nh nh t ặ ư ọ ế ệ ỏ ấ
Ta s ki m toán cho ti t di n nh nh t trên tr lan can ẽ ể ế ệ ỏ ấ ụ
S đ ti t di n nh nh t tr lan can ơ ồ ế ệ ỏ ấ ụ
Di n tích c a ti t di n ệ ủ ế ệ Momen quán tính c a ti t di n đ i tr c x-xủ ế ệ ố ụ Bán kính quán tính
4.5./.Ki m toán s c ch u nén c a tr lan can: ể ứ ị ủ ụ
Đ m nh :ộ ả
là giá tr đ m nh 1/r tị ộ ả ương ng v i ng su t t i h n đàn h i c c đ i Fứ ớ ứ ấ ớ ạ ồ ự ạ cr = 0,5Fy :
> = 29,6
Do đó c t n đ nh không b o n.ộ ổ ị ị ằ
ng su t cho phép c a c t :
ng su t làm vi c th c t c a c t :
<
Ti t di n đ m b o an toàn v ch u l cế ệ ả ả ề ị ự
4.6./.Ki m toán s c ch u nh c a bulông chân tr : ể ứ ị ổ ủ ụ
S đ bu lông liên k t tr lan can ơ ồ ế ụ
SVTH:HOÀNG LONG HÙNG MSSV: CĐ04ĐT030 Trang 3
Trang 4L c nh tác d ng vào 1 bulông:ự ổ ụ
Cân b ng momen quanh 1 hàng bulông th 1 ta cóằ ứ
L c c t tác d ng m t bulông :ự ắ ụ ộ
S c kháng c t c a bulông :ứ ắ ủ
Trong đó :
: Di n tích bulông theo đệ ường kính danh đ nh ị : Cường đ ch u kéo nh nh t c a bulôngộ ị ỏ ấ ủ : S m t ph ng c t cho bulôngố ặ ẳ ắ
V y :ậ
Ta có Rn = 63382,78 N > Pu-1 = 1032 N V y Bulông đ kh năng ch u c t.ậ ủ ả ị ắ
S c kháng kéo c a bulông ch u c t và nh đ ng th i:ứ ủ ị ắ ổ ồ ờ
Ta có :
=> S c kháng kéo c a Bulông đứ ủ ược tính theo công th c :ứ
> P = 10641,56 N
V y Bulông th a đi u ki n ch u kéo.ậ ỏ ề ệ ị
1 V t li u thi t k ậ ệ ế ế:
L ngề ười đi được thi t k r ng 1.0m, b trí đ i x ng qua tim c u, b ng BTCT đế ế ộ ố ố ứ ầ ằ ổ
t i ch , cạ ổ ường đ ch u nén c a BT sau 28 ngày là 28MPa.ộ ị ủ
C t thép s d ng lo i thép tròn tr n CI, có ;ố ử ụ ạ ơ
2 S đ tính l ng ơ ồ ề ườ i đi :
L ngề ười đi được mô hình là m t d m gi n đ n, chi u dài tính toán , xét trên m tộ ầ ả ơ ề ộ
đ n v chi u dài theo phơ ị ề ương d c c uọ ầ
3 T i tr ng tác d ng ả ọ ụ :
- T i tr ng ngả ọ ười phân b đ u:ố ề
- Tr ng lọ ượng b n thân bêtông :ả
DC2 = 1000 x 100 x 0.25 x 10-4 = 2.5 N/mm
T h p t i tr ng :ổ ợ ả ọ
Momen u n l n nh t t i m t c t gi a nh p:ố ớ ấ ạ ặ ắ ữ ị
Hình II.1: S đ tính l b hành ơ ồ ề ộ
4 Tính toán c t thép ố :
Th c hi n bài toán ki m tra cự ệ ể ường đ , xác đ nh l i kh năng ch u l c c a ti t di nộ ị ạ ả ị ự ủ ế ệ hình ch nh t đ t c t đ n.ữ ậ ặ ố ơ
Ti t di n tính toán cho b n m t l ngế ệ ả ặ ề ười là hình ch nh t có kích thữ ậ ước: h x b
=100x 1000 mm ch u mômen u n Mị ố u nh trên:ư
4
Trang 5- Ch n kho ng cách t tr ng tâm c t thép đ n mép ngoài bê tông: a’ = 25mmọ ả ừ ọ ố ế
- Kho ng cách t mép BT ch u nén đ n tr ng tâm c t thép ch u kéo: ả ừ ị ế ọ ố ị
ds = h – a’ = 100 – 25 = 75 mm
- Xác đ nh chi u cao vùng nén a:ị ề
a = ds - 75 -
- B n l b hành có 28 MPa< f'ả ề ộ c = 30 Mpa < 56 Mpa
- Xác đ nh kho ng cách t th ch u nén đ n tr c trung hoà c:ị ả ừ ớ ị ế ụ
c = = => = < 0,45
- Xác đ nh trị ường h p phá ho i cho bài toán c t đ n:ợ ạ ố ơ
0.01 < 0,45 bài toán thu c trộ ường h p phá ho i d oợ ạ ẻ
- Xác đ nh di n tích c t thép:ị ệ ố
As = =
- Ki m tra hàm lể ượng c t thép t i thi u:ố ố ể
Asmin = 0.03.b.h.= 0.03.1000.75.= 241 mm2
- Ch n 5ọ φ10 a200, 1000 mm có 5 thanh thép (di n tích Aệ s = 392,5 mm2) và theo
phương d c l b hành b trí 5ọ ề ộ ố φ8 a200, có di n tích Aệ s = 251,2 mm2
V i : , nên l y h s ớ ấ ệ ố
Xét t s : ỉ ố
, do đó ti t di n thu c trế ệ ộ ường h p phá ho i d o.ợ ạ ẻ
Kh năng ch u l c c a ti t di n ch u u n:ả ị ự ủ ế ệ ị ố
Đi u ki n an toàn v kh năng ch u l c:ề ệ ề ả ị ự
( tho mãn)ả
1 S c kháng c a bó v a đ i v i tr c th ng đ ng: ứ ủ ỉ ố ớ ụ ẳ ứ
- Ta ti n hành ki m tra kh năng ch u l c c a bó v a d ng tế ể ả ị ự ủ ỉ ạ ường nh sau:ư
+ S đ tính toán c a lan can d ng tơ ồ ủ ạ ường là s đ d oơ ồ ẻ
+ Ch n c p lan can là c p 3 dùng cho c u có xe t i ọ ấ ấ ầ ả
B ng 2.1: L c tác d ng vào lan can ả ự ụ
Phương l c tác d ngự ụ L c tác d ng (KN)ự ụ Chi u dài l c tácd ng(mm)ềụ ự
Phương m m ngangằ Ft = 240 Lt = 1070
Phương th ng đ ngẳ ứ FV = 80 LV = 5500
Phương d c c uọ ầ FL = 80 LL = 1070
+ Bi u th c ki m toán cể ứ ể ường đ c a lan can có d ngộ ủ ạ
Khi xe va vào gi a tữ ường:
Khi xe va vào đ u tầ ường:
Trong đó:
: s c kháng c a lan can ứ ủ
: s c kháng mômen trên m t đ n v chi u dài đ i v i tr c th ng đ ngứ ộ ơ ị ề ố ớ ụ ẳ ứ
: s c kháng mômen trên m t đ n v chi u dài đ i v i tr c n m ngangứ ộ ơ ị ề ố ớ ụ ằ
: s c kháng c a d m đ nhứ ủ ầ ỉ
SVTH:HOÀNG LONG HÙNG MSSV: CĐ04ĐT030 Trang 5
Trang 6- Xác đ nh chi u cao vùng nén: ị ề
- Kho ng cách t th ch u nén đ n tr c trung hoàả ừ ớ ị ế ụ
- Xác đ nh trị ừơng h p phá ho i c a ti t di nợ ạ ủ ế ệ
Ti t di n thu c trế ệ ộ ường h p phá ho i d oợ ạ ẻ
- S c kháng u n c t thép ngang trên toàn b chi u cao bó v a:ứ ố ố ộ ề ỉ
- Ki m tra lể ượng c t thép t i thi u:ố ố ể
V y tho m n đi u ki n c t thép nh nh tậ ả ả ề ệ ố ỏ ấ
2.3.3 Chi u dài đ ề ườ ng ch y: ả
Chi u cao bó v a: H=300 mm, vì không b trí d m đ nh nên ề ỉ ố ầ ỉ
* V i trớ ường h p xe va vào gi a tợ ữ ường:
- Chi u dài đề ường ch y:ả
- S c kháng c a tứ ủ ường:
v y tho mãnậ ả
* V i trớ ường h p xe va vào đ u tợ ầ ường:
- S c kháng c a tứ ủ ường:
Tho mãnả
3 Tính toán ch ng c t cho lan can t i m t c t ti p xúc v i B n m t c u ố ắ ạ ặ ắ ế ớ ả ặ ầ :
S truy n l c gi a lan can và b n m t c u :ự ề ự ữ ả ặ ầ
Gi thi t s c kháng danh đ nh Rả ế ứ ị W phát tri n theo góc nghiêng 1 : 1 b t đ u t Lể ắ ầ ừ c
L c c t t i chân tự ắ ạ ường do va ch m xe c Vạ ộ CT tr thành l c kéo T trên m t đ n vở ự ộ ơ ị chi u dài b n h ng :ề ả ẫ
(13.7.3.5.2-1)
S c kháng c t danh đ nh Vứ ắ ị n c a m t ti p xúc :ủ ặ ế
(5.8.4.1-1) Trong đó :
- Di n tích m t ti p xúc ch u c t: ệ ặ ế ị ắ
- Di n tích c t thép neo c a m t ch u c t:ệ ố ủ ặ ị ắ
- L c nén do t nh t i: đây ta xét đ n t nh t i do bó v a truy n xu ng:ự ỉ ả Ở ế ỉ ả ỉ ề ố
- Trường h p bêtông đợ ược đ trên bêtông đã đông c ng và r a s ch nên ta có hổ ứ ử ạ ệ
s dính k t: c = 0,52 và h s ma sát:ố ế ệ ố
Ta th y:ấ
SVTH:HOÀNG LONG HÙNG MSSV: CĐ04ĐT030 Trang 7
Trang 7tho đi u ki n ả ề ệ
V y : tho mãn đi u ki n ch ng tr ậ ả ề ệ ố ượ ủ t c a lan can
Hình III.1: C u t o c t thép l b hành ấ ạ ố ề ộ