Thiết kế đồ án cầu bê tông cốt thép - Chương II: Cầu liên hợp dầm thép - Bản BTCT

[r]

Equation Chapter 1 Section 1CH ƯƠ NG II

PH ƯƠ NG ÁN 2

C U LIÊN H P D M THÉP – B N BTCT Ầ Ợ Ầ Ả I/ GI I THI U CHUNG: Ớ Ệ

1 Các s li u thi t k : ố ệ ế ế

- Lo i d m thép liên h p có ti t di n ch Iạ ầ ợ ế ệ ữ

- B r ng ph n xe ch y : 9 mề ộ ầ ạ

- B r ng l b hnh : 2 x 1 mề ộ ề ộ

- Chi u dài d m chính: L = 30 m.ề ầ

- S d m chính: 7 d m.ố ầ ầ

- Kho ng cách 2 d m chính: 1.65 m.ả ầ

- S số ường tăng cương đ ng (m t d m): 8ứ ộ ầ

- Kho ng cách các sả ường tăng cường: 3.675 m

- S liên k t ngang: 9 ố ế

- Kho ng cách 2 liên k t ngang: 3.65 mả ế

- Kho ng cách 2 tr lan can: 1.985m.ả ụ

2 Ph ươ ng pháp thi t k : ế ế

- Kh thông thuy n: BxH = 25x3.5 mổ ề

- Tiêu chu n thi t k : 22TCN 272 – 05ẩ ế ế

- B trí lan can l b hành nh phố ề ộ ư ương án 1

- Tính toán tương t nh phự ư ương án s b 1ơ ộ

- B n m t c u tính theo b n h ng và làm vi c theo phả ặ ầ ả ẫ ệ ương ngang c u.ầ

- D m chính: Tính nh d m gi n đ n Ti t di n d m thép liên h p b n bê tôngầ ư ầ ả ơ ế ệ ầ ợ ả

c t thép.ố

- Ki m toán.ể

* M c u:ố ầ

M : S d ng m ch U b ng BTCT đúc t i ch Móng m là móng c c BTCTố ử ụ ố ữ ằ ạ ỗ ố ọ 40x40

* Tr c u:ụ ầ

Tr : S d ng k t c u tr có thân tr đ c đụ ử ụ ế ấ ụ ụ ặ ược đ t trên móng tr Móng tr làặ ụ ụ móng c c BTCT 40x40.ọ

3 V t li u dùng trong thi công: ậ ệ

- Thanh và c t lan can (ph n thép):ộ ầ

Thép CT3

- L b hành, lan can:ề ộ

Bêtông:

Thép AII:

- B n m t c u, vút b nả ặ ầ ả

Bêtông:

Thép AII:

- D m chính, sầ ườn tăng cường, liên k t ngangế

Thép t m M270M c p 345:ấ ấ Thép góc: L 100 x 100 x 10:

II/ THI T K PH Ế Ế ƯƠ NG ÁN :

1/ LAN CAN – L B HÀNH: Ề Ộ

B trí lan can l b hành nh phố ề ộ ư ương án 1

Tính toán tương t nh phự ư ương án s b 1ơ ộ

L c c a lan can truy n xu ng b n m t c u thông qua hai bó v a:ự ủ ề ố ả ặ ầ ỉ

- Bó v a 1ỉ :

Ho t t i: ngạ ả ười đi b (3 kPa)ộ

PLn = 0.0031000/2 = 1.5 N/mm = 1.5 KN/m Tĩnh t i: thanh lan can + c t lan can + thanh ch ng + b n thân + b n l b hành ả ộ ố ả ả ề ộ

2/ M T C U Ặ Ầ :

- L c truy n xu ng b n m t c u:ự ề ố ả ặ ầ

Tính trên m t đ n v chi u dài c uộ ơ ị ề ầ

= 2500 kg/m3

= 7850 kG/m3

III/ D M CHÍNH : Ầ

1/ Kích th ướ ơ ả c c b n c a d m chính: ủ ầ

1.1/ Ph n d m thép: ầ ầ

- S hi u thép d m: M270M c p 345 (A709M c p 345 – ASTM) Thép h p kimố ệ ầ ấ ấ ợ

th p cấ ường đ cao (hình 4.1)ộ

- Chi u r ng cánh trên: ề ộ

- B dày cánh trên: ề

- Chi u cao d m thép: ề ầ

- Chi u cao sề ườn d m: ầ

- Chi u dày sề ườn:

- Chi u r ng cánh dề ộ ướ ầi d m:

- B dày cánh đề ướ ầi d m:

- Chi u r ng b n ph : ề ộ ả ủ

- B dày b n ph : ề ả ủ

1.2/ Ph n b n bê tông c t thép: ầ ả ố

- B n làm b ng bê tông có: ả ằ

- B dày b n bê tông: ề ả

- Chi u cao đo n vút bê tông: ề ạ

- Góc nghiêng ph n vút: ầ Hình 4.1: kích th ướ c d m thép ầ

1.3/ S b ch n kích th ơ ộ ọ ướ c s ườ n tăng c ườ ng, liên k t ế ngang, m i n i: ố ố

Hình 4.2: kích th ướ ườ c s n tăng c ườ ng

- Sườn tăng cường:

+ Sườn tăng cường gi a: kích thữ ước nh hình 5.1: ư

M t d m có: 8 x 2 = 16 sộ ầ ườn tăng cường

Kho ng cách các sả ườn: do = 3875 mm

Kh i lố ượng m t sộ ườn tăng cường:

+ Sườn tăng cường g i: kích thố ước nh hình vư ẽ

M t d m có: 2 x 2 = 4 sộ ầ ườn tăng cường

Kho ng cách các sả ườn: 150 mm

Kh i lố ượng m t sộ ườn:

- Liên k t ngang:ế

+ Kho ng cách gi a các liên k t ngang 3875 mm ả ữ ế

+ Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho c thanh xiên và thanh ngang)ả

+ Tr ng lọ ượng m i mét dài: ỗ

Thanh ngang dài: 1640 mm

Thanh xiên dài: 1090 mm

+ M i liên k t ngang có: 2 x 2 = 4 thanh liên k t ngang 1 x 2 = 2 thanh lk xiênỗ ế ế + M i d m có 9 liên k t ngangỗ ầ ế

2/ Xác đ nh đ c tr ng hình h c c a ti t di n d m: ị ặ ư ọ ủ ế ệ ầ

2.1/.Xác đ nh đ c tr ng hình h c c a ti t di n d m giai đo n1 ị ặ ư ọ ủ ế ệ ầ ạ :(Ti t di n d mế ệ ầ thép)

2.1.1/ Di n tích m t c t ngang ph n d m thép: ệ ặ ắ ầ ầ

2.1.2/ Xác đ nh mômen quán tính c a ti t di n đ i v i tr c trung hòa: ị ủ ế ệ ố ớ ụ

+ Ch n tr c X’-X đi qua mép trên c a ti t di n nh hình v :ọ ụ ủ ế ệ ư ẽ

Hình 4.3: ch n tr c trung hòa cho d m thép ọ ụ ầ

+ Môđun tĩnh c a d m thép đ i v i tr c X’-X:ủ ầ ố ớ ụ

+Kho ng cách t tr c X’-X t i tr ng tâm c a ti t di n:ả ừ ụ ớ ọ ủ ế ệ

2.1.3/ Xác đ nh mômen quán tính c a ti t di n d m thép đ i v i tr c ị ủ ế ệ ầ ố ớ ụ

trung hoà X’-X:

2.1.4/ Xác đ nh mômen kháng u n c a ti t di n ( ị ố ủ ế ệ Th d ớ ướ ầ i d m thép):

2.1.5/ Xác đ nh mômen kháng u n c a ti t di n ( ị ố ủ ế ệ Th trên d m thép): ớ ầ

2.2/ Xác đ nh các đ c tr ng hình h c c a ti t di n d m gi a giai đo n 2 ( ị ặ ư ọ ủ ế ệ ầ ữ ạ Ti t ế

di n liên h p): ệ ợ

Trong ti t di n d m liên h p thép-BTCT có hai lo i v t li u chínhế ệ ầ ợ ạ ậ ệ

- Thép: Thép d m ch + c t thép d c trong b n m t c uầ ủ ố ọ ả ặ ầ

- Bê tông: B n bê tôngả

Hai lo i v t li u này có môđun đàn h i khác nhau, vì v y đ xác đ nh các đ cạ ậ ệ ồ ậ ể ị ặ

tr ng hình h c chung cho ti t di n,khi tính toán ta ph i đ a vào h s tính đ i cóư ọ ế ệ ả ư ệ ố ổ giá tr b ng t s môđun gi a hai v t li u đ qui đ i ph n v t li u bê tông trong ti tị ằ ỉ ố ữ ậ ệ ể ổ ầ ậ ệ ế

di n thành v t li u thép:ệ ậ ệ

đây b n làm b ng bê tông có Theo đi u 6.10.3.1.1.b-22TCN 272-05 ta có giá

tr t s môđun đàn h i n = 7ị ỉ ố ồ

2.2.1/ Xác đ nh chi u r ng có hi u c a b n cánh (): ị ề ộ ệ ủ ả

- Chi u r ng c a b n bê tông tham gia làm vi c v i d m thép Theo đi uề ộ ủ ả ệ ớ ầ ề 4.6.2.6.1 22TCN 272-05 qui đ nh:ị

- Đ i v i d m gi a: B r ng b n cánh h u hi u là tr s nh nh t c a:ố ớ ầ ữ ề ộ ả ữ ệ ị ố ỏ ấ ủ

- Đ i v i d m biên: B r ng b n cánh h u hi u là tr s nh nh t c a:ố ớ ầ ề ộ ả ữ ệ ị ố ỏ ấ ủ

Ch n b r ng b n cánh h u hi u là bọ ề ộ ả ữ ệ s = 1650 mm cho c d m gi a và d m biênả ầ ữ ầ

2.2.2/ Ti t di n liên h p ng n h n: ế ệ ợ ắ ạ

* Xác đ nh m t c t ngang d m: ị ặ ắ ầ

- Di n tích ph n d m thép:ệ ầ ầ

- Di n tích c t thép d c b n:ệ ố ọ ả

- Di n tích ph n b n bê tông:ệ ầ ả

- Di n tích m t c t ngang d m:ệ ặ ắ ầ

* Xác đ nh mômen quán tính c a ti t di n liên h p đ i v i tr c trung hòa c a ị ủ ế ệ ợ ố ớ ụ ủ nó:

- Xác đ nh tr c trung hòa c a ti t di n liên h pị ụ ủ ế ệ ợ

+ Môđun m t c t (ặ ắ Mômen tĩnh) c a d m liên h p đ i v i tr c ủ ầ ợ ố ớ ụ

Trong đó:

: Là kho ng cách t tr c đ n tr ng tâm ph n bê tông tính đ i:ả ừ ụ ế ọ ầ ổ

Kho ng cách t tr c (ả ừ ụ Tr ng tâm ph n d m thép) đ n tr c trung hòa c a ti tọ ầ ầ ế ụ ủ ế

di n liên h p:ệ ợ

Hình 4.4: ti t di n liên h p ế ệ ợ

- Mômen quán tính c a ti t di n liên h p đ i v i tr c trung hòa c a nó ():ủ ế ệ ợ ố ớ ụ ủ

- Xác đ nh mômen khang u n c a ti t di n t i đ nh d m thép (xét t i đ nh b nị ố ủ ế ệ ạ ỉ ầ ạ ỉ ả

bê tông):

P1 = P2 = 0,5.145.(1+IM) = 0,5.145.(1 + 0.,25) = 90,625 KN

P3 = 0,5.35.(1 +IM) = 0,5.35.(1 + 0,25) = 21,88 KN

Đ vng t i đi m b t kì, ộ ạ ể ấ x do t i tr ng t p trung cĩ th tìm trong[AISC 1986] khi x ≤ aả ọ ậ ể

x =

Đ vng l n nh t (l c đ t gi a nh p) c a d m đ n gi n do l c t p trung đ t t i gi a nh pộ ớ ấ ự ặ ữ ị ủ ầ ơ ả ự ậ ặ ạ ữ ị

có th xác đ nh theo ASIC ể ị

CL = CLTr = P1 + P2 + P3

CLTr =

=(P1 + P3 ).4,08.10-5+P2x6,43.10-5=(90,625 + 21,88)x4,08.10-5 +90,62x6,43.10-5= 1mm

VII.5.2.Đ vng do 25% xe t i thi t k v i t i tr ng ln thi t k ộ ả ế ế ớ ả ọ ế ế

Đ vng 25% xe t i thi t k :ộ ả ế ế

CL25%Tr = 25%.x1 = 0,25 mm

Đ vng do t i tr ng ln:ộ ả ọ

max =

CL = CL25% + Cl,Ln = 0,25 +10,92 = 11,17 mm < 36,5 mm th a mnỏ

Ki m tra đ võng do tĩnh t i:ể ộ ả

Trong đó:

+ ff : ng su t b n cánh d m đàn h i do t i tr ng tính toán gây raứ ấ ả ầ ồ ả ọ

+ Rh = 1: h s laiệ ố

+ Fyf = 345 MPa : cường đ ch y nh nh t c a b n cánhộ ả ỏ ấ ủ ả

Thay s :ố

Th a mãnỏ

V y t t c các d m đ u l y đ v ng ngậ ấ ả ầ ề ấ ộ ồ ược là: 50 mm

7./ Ki m tra m i và n t g y: ể ỏ ứ ả

- S c kháng m i danh đ nh ph i đứ ỏ ị ả ượ ấc l y th a mãn đi u ki n sau:ỏ ề ệ

V i chu kỳ biên đ ng su t: N = 365 x 100 x n x (ADTT)ớ ộ ứ ấ SL

Trong đó:

+ A = 82 x 1011 MPa3 : h ng s phân lo i chi ti tằ ố ạ ế

+ n = 1 : s các chu kì ph m vi ng su t đ i v i m i lố ạ ứ ấ ố ớ ỗ ượt ch y qua c a xe t iạ ủ ả + : ngưỡng m i biên đ không đ iỏ ộ ổ

+ (ADTT)SL

Xác đ nh chu kỳ biên đ ng su t (N):ị ộ ứ ấ

- Gi th t ADT = 20000 xe/ngày đêmả ế

ADTT = g’.ADT

Trong đó:

g’ = 0.2 : t l xe t i trong lànỷ ệ ả

Do thi t k c u 2 làn xeế ế ầ

Xe/ngày đêm

- (ADTT)SL = p.ADTT

Trong đó: p = 0.85

Xe/ngày đêm

Thay s :ố

L y đ tính toánấ ể

- Ki m toán:ể

Trong đó:

+ Mmoi = 5143827629 N.mm: mômen m i t i gi a d mỏ ạ ữ ầ

+ SST = 62680971.5 mm3: mômen tĩnh ti t di n ng n h nế ệ ắ ạ

Thay s :ố

F=MPa<(∆F)n=82,5MPa Th a mãnỏ