Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế Cầu dầm thép liên hợp

CHệễNG I GIễÙI THIEÄU CHUNG 1.1. CAÙC SOÁ LIEÄU THIEÁT KEÁ: - Loaùi daàm theựp lieõn hụùp coự tieỏt dieọn chửừ I - Khoồ caàu: B - K = 10.5 m – 2.25 m - Chie àu daứi daàm chớnh: L = 34 m. - So ỏ daàm chớnh: 7 daàm. - Khoaỷng caựch 2 daàm chớnh: 2 m. - So ỏ sửụứn taờng cửụứng ủử ựng (moọt daàm): 46 - Khoaỷng caựch caực sửụ ứn taờng cửụứng: 1.5 m - So ỏ lie õn keỏt ngang: 11 - Khoaỷng caựch 2 lieõn keỏt ngang: 3 m - Khoaỷng caựch 2 tru ù lan can: 2m. 1.2. PHệễNG PHAÙP THIEÁT KEÁ: - Baỷn maởt caàu tớnh theo baỷn haóng vaứ laứm vie ọc theo phửụng ngang caàu. - Daàm chớnh: Tớnh nhử daàm giaỷn ủụn. Tie ỏt die ọn daàm the ựp lie õn hụùp, khoaỷng caựch giử ừa caực daàm 2 m - Kie ồm toaựn. 1.3. VAÄT LIEÄU DUỉNG TRONG THI COÂNG: - Thanh vaứ co ọt lan can (phaàn theựp): The ựp M270M caỏp 250 f 250 MPa y ? 5 3 ? ? ? s 7.85 10 N/ mm ? - Leà bo ọ haứnh, lan can: Be õtoõng: f 30 MPa c'' ? ? ? ? 2.5 10 N/ mm ?5 3 The ựp AII: f 280 MPa y ? 5 3 ? ? ? s 7.85 10 N/ mm ? - Baỷn maởt caàu, vuựt baỷn Be õtoõng: f 30 MPa c'' ? ? ? ? ? C 2.5 10 N/ mm 5 3 The ựp AII: f 280 MPa y ? 5 3 ? ? ? s 7.85 10 N/ mm ? - Daàm chớnh, sửụứn taờng cửụ ứng, lieõn ke ỏt ngang The ựp taỏm M270M caỏp 345: f 345 MPa y ? 5 3 ? ? ? s 7.85 10 N/ mm ? The ựp go ực: L 102 x 76 x 12.7: f 240 MPa y ? 5 3 ? ? ? s 7.85 10 N/ mm ?THIEÁT KEÁ CAÀU DAÀM THEÙP LIEÂN HễẽP Trang 2CHệễNG 2 : LAN CAN – LEÀ BOÄ HAỉNH Trang 3 CHệễNG II LAN CAN - LEÀ BOÄ HAỉNH 2.1. LAN CAN: 2.1.1. Thanh lan can: - Choùn thanh lan can theựp oỏng ủửụứng kớnh ngoaứi D =80 mm vaứ ủửụứng kớnh trong d = 70 mm - Khoaỷng caựch 2 coọt lan can laứ: L = 2000 mm - Khoỏi lửụùng rieõng theựp lan can: ? ? ? S 7.85 10 N/ mm ?5 3 - Theựp cacbon soỏ hieọu M270M caỏp 250: f = 250 MPa y 2.1.1.1. Taỷi trong taực duùng leõn thanh lan can: 2000 2000 y 0 x P = 890 N g = 0.093 N/mm w = 0.37 N/mm w = 0.37 N/mm P = 890 N Hỡnh 2.1: Sụ ủoà taỷi troùng taực duùng leõn thanh lan can - Theo phửụng thaỳng ủửựng (y): + Túnh taỷi: Troùng lửụùng tớnh toaựn cuỷa baỷn thaõn lan can ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 -5 S D -d 80 -70 g 7.85 10 3.14 0.093N / mm 4 4 + Hoaùt taỷi: taỷi phaõn boỏ: w = 0.37 N/mm - Theo phửụng ngang (x): + Hoaùt taỷi: taỷi phaõn boỏ: w = 0.37 N/mm + Taỷi taọp trung P = 890 N ủửụùc ủaởt theo 2 phửụng x vaứ y. 2.1.1.2. Noọi lửùc cuỷa thanh lan can: * Theo phửụng y: - Moõmen do túnh taỷi taùi maởt caột giửừa nhũp: ? ? ? ? ? 2 2 y g g L 0.093 2000 M 46500 N.mm 8 8 - Moõmen do hoaùt taỷi taùi maởt caột giửừa nhũp: + Taỷi phaõn boỏ: 2 2 y w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 ? ? ? ? ? + Taỷi taọp trung:CHệễNG 2 : LAN CAN – LEÀ BOÄ HAỉNH Trang 4 y P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 ? ? ? ? ? * Theo phửụng x: - Moõmen do hoaùt taỷi taùi maởt caột giửừa nhũp: + Taỷi phaõn bo ỏ: 2 2 x w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 ? ? ? ? ? + Taỷi taọp trung: ? ? ? ? ? x P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 * Toồ hụùp noọi lửùc taực duùng leõn thanh lan can: M . ? ? ? ? ? ? ( .M .M ) ( .M ) ( M ) ( M ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? DC g LL w LL w LL P LL P y y 2 x 2 x 2 y 2 Trong ủoự: + ? : laứ he ọ soỏ ủie àu chổnh taỷi troùng: ? ? ? ? ? D I R . . Vụ ựi: ? ? D 1.05 :he ọ so ỏ de ỷo cho caực bo ọ phaọn vaứ lie õn ke ỏt khoõng de ỷo. ? ? I 1.05 :he ọ so ỏ quan tro ùng ủoỏi vụ ựi caàu quan troùng. ? ? R 1.05 :he ọ so ỏự dử thửứa ủo ỏi vụ ựi caực bo ọ phaọn khoõng dử thử ứa. ? ? ? ? ? ? 1.05 1.05 1.05 1.16 + ? ? DC 1.25 : heọ soỏ taỷi troùng cho túnh taỷi + ? ? LL 1.75: heọ soỏ taỷi troùng cho hoaùt taỷi ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 (1.25 46500 1.75 185000) (1.75 185000) M 1.16 (1.75 445000) (1.75 445000) 1858274.73 N.mm 2.1.1.3. Kieồm tra khaỷ naờng chũu lửùc cuỷa thanh lan can: M .M M r f n ? ? ? Trong ủoự: + ?f : laứ he ọ so ỏ sử ực khaựng: ?f = 1 + M: laứ moõmen lụựn nhaỏt do túnh vaứ hoaùt taỷi + Mn: sử ực khaựng cuỷa tie ỏt dieọn M f S n y ? ? S laứ mo õmen khaựng uoỏn cuỷa tie ỏt die ọn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 3 4 4 D d 3.14 80 70 3 S . 1 1 20800.78 mm 32 D 32 80 ? ? ? M 250 20800.78 = 5200194.87 N.mm n M .M 1 5200195 = 5200194.87 N.mm > 1858274. r f n ? ? ? ? 73 N.mm Vaọy thanh lan can ủaỷm baỷo khaỷ naờng chũu lử ùcCHệễNG 2 : LAN CAN – LEÀ BOÄ HAỉNH Trang 5 2.1.2. Coọt lan can: Ta tớnh toaựn vụựi coọt lan can ụỷ giửừa, vụựi sụ ủoà taỷi troùng taực duùng vaứo coọt lan (hỡnh 2.2) h1=150 h2 = 545 I I P" P" P" +DC3 h = 695 Hỡnh 2.2: Sụ ủoà taỷi troùng taực duùng vaứo coọt lan can Túnh taỷi taực duùng leõn truù lan can goàm coự taỷi troùng baỷn thaõn coọt vaứ troùng lửụùng cuỷa thanh lan can tay vũn truyeàn xuoỏng. DC3 S cot S tayvin ? ? ? .V ? .V Mo ọt co ọt lan can taùo bụỷi 3 taỏm theựp vaứ caực o ỏng the ựp lie õn ke ỏt thanh tay vũn: T1 100 x 1740 x 5 T2 140 x 740 x 5 T3 100 x 150 x 5 Hai o ỏng the ựp lie õn ke ỏt thanh tay vũn: co ự ủửụ ứng kớnh ngoaứi 90 mm, ủửụứng kớnh trong 82 mm, daứi 100 mm. Hai o ỏng the ựp thanh tay vũn: co ự ủửụ ứng kớnh ngoaứi 80 mm, ủửụ ứng kớnh trong 70 The ồ tớch caực taỏm theựp vaứ o ỏng the ựp nhử sau: + Theồ tớch taỏm the ựp T1: VT1 = 100 x 1740 x 5 =870000 mm3 + Theồ tớch taỏm the ựp T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518000 mm3 + Theồ tớch taỏm the ựp T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm3 + Theồ tớch 2 o ỏng the ựp lie õ keỏt thanh tay vũn: V 2 90 82 100 216141.58mm lienket ? ? ? ? ? ? p4 ? 2 2 3 ? + Theồ tớch coọt lan can: Vcoọt = VT1 + VT2 + VT3 + Vlieõnkeỏt = 870000 + 518000 + 75000 + 216141.58 = 1679141.58 mm3 + Theồ tớch 2 o ỏng the ựp thanh tay vũn: V 2 80 70 2000 4712388.98mm tayvin ? ? ? ? ? ? p4 ? 2 2 3 ?CHệễNG 2 : LAN CAN – LEÀ BOÄ HAỉNH Trang 6 Suy ra túnh taỷi taực duùng leõn truù lan can: DC3 = 7.85 x 10-5 x 1679141.58 + 7.85 x 10-5 x 4712388.98 = 501.74 N Hoaùt taỷi do w, P taực duùng leõn thanh lan can truyeàn xuoỏng coọt lan can theo phửụng ủửựng vaứ phửụng ngang dửụựi daùng caực lửùc taọp trung. - Kớch thửụực: ? ? ? h 695 mm; h 150 mm; h 545 mm 1 2 - Lửùc taực duùng: + Lửùc phaõn boỏ: w = 0.37 N/mm ụỷ 2 thanh lan can ụỷ hai beõn coọt truyeàn vaứo coọt 1 lửùc taọp trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N + Lửùc taọp trung: P = 890 N + Suy ra lửùc taọp trung vaứo coọt laứ: P'''' P'' P 740+890 = 1630 N ? ? ? ? Noọi lửùc trong coọt lan can taùi maởt caột I – I: - Momen: MI-I = P”.h + P”.h1 = 1630 x 695 + 1630 x 150 = 1377350 N.mm - Lửùc doùc: NI-I = P” + DC3 = 1630 + 501.74 = 2131.74 N - Lửùc caột: VI-I = 2P” = 2 x 1630 = 3260 N * Kieồm tra khaỷ naờng chũu lửùc cuỷa coọt lan can chũu momen: - Ta kieồm toaựn taùi maởt caột I-I: 5 140 5 47,5 5 47,5 100 Hỡnh 2.3: Maởt caột I-I - Maởt caột I-I ủaỷm baỷo khaỷ naờng chũu lửùc khi: M M M r f n I I ? ? ? ? - Sửực khaựng cuỷa tieỏt dieọn: M M f S r f n f y ? ? ? ? ? ? + S: moõmen khaựng uoỏn cuỷa tieỏt dieọn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 3 2 3 100 5 5 140 2 100 5 72.5 I 12 12 S 85355.56 mm Y 75 ? M M f S 1 250 85355.56 = 21338888.89 N.mm r f n f y ? ? ? ? ? ? ? ? ? Vaọy M M 21338888.89 N.mm M 1377350 N.mm r f n I I ? ? ? ? ? ? ?Maởt Caột I – I ẹaỷm baỷo khaỷ naờng chũu lửùc

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

- Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I

- Khổ cầu: B - K = 10.5 m – 2.25 m

- Chiều dài dầm chính: L = 34 m

- Số dầm chính: 7 dầm

- Khoảng cách 2 dầm chính: 2 m

- Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 46

- Khoảng cách các sườn tăng cường: 1.5 m

- Số liên kết ngang: 11

- Khoảng cách 2 liên kết ngang: 3 m

- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m

1.2 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:

- Bản mặt cầu tính theo bản hẫng và làm việc theo phương ngang cầu

- Dầm chính: Tính như dầm giản đơn Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách giữa các dầm 2 m

- Kiểm toán

1.3 VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG:

- Thanh và cột lan can (phần thép):

- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang

CHƯƠNG II LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH

2.1 LAN CAN:

2.1.1 Thanh lan can:

- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =80 mm và đường kính trong d = 70 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm

- Thép cacbon số hiệu M270M cấp 250: f = 250 MPay

2.1.1.1 Tải trong tác dụng lên thanh lan can:

2000

2000 0

Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can

- Theo phương thẳng đứng (y):

+ Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can

+ Hoạt tải: tải phân bố: w = 0.37 N/mm

- Theo phương ngang (x):

+ Hoạt tải: tải phân bố: w = 0.37 N/mm

+ Tải tập trung P = 890 N được đặt theo 2 phương x và y

2.1.1.2 Nội lực của thanh lan can:

- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp:

+ Tải phân bố:

y w

y P

- Mođmen do hoát tại tái maịt caĩt giöõa nhòp:

+ Tại phađn boâ:

x w

 D 1.05 :heô soâ dẹo cho caùc boô phaôn vaø lieđn keât khođng dẹo

 I 1.05 :heô soâ quan tróng ñoâi vôùi caău quan tróng

 R 1.05 :heô soẫ dö thöøa ñoâi vôùi caùc boô phaôn khođng dö thöøa

   1.05 1.05 1.05 1.16   

+  DC 1.25: heô soâ tại tróng cho tónh tại

+  LL 1.75: heô soâ tại tróng cho hoát tại

+f: laø heô soâ söùc khaùng: f = 1

+ M: laø mođmen lôùn nhaât do tónh vaø hoát tại

+ Mn: söùc khaùng cụa tieât dieôn

2.1.2 Cột lan can:

Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2)

Hình 2.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can

Tĩnh tải tác dụng lên trụ lan can gồm có tải trọng bản thân cột và trọng

lượng của thanh lan can tay vịn truyền xuống

3 S cot S tayvin

DC γ V γ VMột cột lan can tạo bởi 3 tấm thép và các ống thép liên kết thanh tay vịn: T1 100 x 1740 x 5

+ Thể tích tấm thép T1: VT1 = 100 x 1740 x 5 =870000 mm3

+ Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518000 mm3

+ Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm3

+ Thể tích 2 ống thép liê kết thanh tay vịn:

Suy ra tĩnh tải tác dụng lên trụ lan can:

DC3 = 7.85 x 10-5 x 1679141.58 + 7.85 x 10-5 x 4712388.98 = 501.74 N Hoạt tải do w, P tác dụng lên thanh lan can truyền xuống cột lan can theo phương đứng và phương ngang dưới dạng các lực tập trung

* Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can chịu momen:

- Ta kiểm toán tại mặt cắt I-I:

Hình 2.3: Mặt cắt I-I

- Mặt cắt I-I đảm bảo khả năng chịu lực khi: Mr  fMn  MI I

- Sức kháng của tiết diện: Mr  fMn   f f Sy

+ S: mômen kháng uốn của tiết diện

* Kiểm tra độ mảnh của cột lan can:

r l

Trong đó:

+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu

+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại đỉnh cột vì tiết diện ở nay là nhỏ nhất)

Ir

A : diện tích tiết diện:

K.rl  0.75 695 11.33 14046   Vậy thỏa mãn điều kiện mảnh

 Kiểm tra cột chịu nén:

Xác định:

2 y S

FKlλ

Fy = 250 MPa: Cường độ chảy

E = 200000 MPa: Modul đàn hồi

Do λ 2.25 nên sức kháng nén danh định được tính như sau:

Vậy thỏa điều kiện cột chịu nén

 Kiểm toán bulông neo cột thép:

Sơ đồ bố trí bulông như hình 2.5

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí bulông

- Kiểm toán bulông chịu cắt:

Sức kháng cắt danh định của bulông lấy với trường hợp đường ren nằm trong mặt phẳng cắt:

Rn = 0.38AbFubNS Trong đó:

Ab: Diện tích bulông theo đường kính danh định

2 b

Fub = 420 MPa: Cường độ kéo nhỏ nhất của bulông

NS = 1: Số mặt phẳng cắt cho mỗi bulông

So sánh Rn = 32089.484 N > Pu = 815 N (thỏa)

- Kiểm tra điều kiện ép mặt:

Do đây la lỗ tiêu chuẩn và khoảng cách giữa các bulông không nhỏ hơn 2db và khoảng cách tĩnh đến đầu thanh nhỏ hơn 2db nên sức kháng danh định được tính như sau:

Rn = 1.2LctFu Trong đó:

t = 5 mm: Chiều dày bản nối

Fu = 400 MPa: Cường độ chịu kéo của vật liệu liên kết

Lc = 74 mm: Khoảng cách tĩnh giữa các lỗ hoặc giữa lỗ và đầu thanh theo phương tác dụng lực

n

So sánh Rn = 177600 N > Pu = 815 N (thỏa)

Vậy bulông đảm bảo khả năng chịu lực

2.2 LỀ BỘ HÀNH:

2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành gồm:

* Xét trên 1000 mm dài theo phương dọc cầu

- Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = 3 N/mm

- Tĩnh tải: DL = 1000 x 100 x 2.5 x 10-5 = 2.5 N/mm

Hình 2.6: Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành

- Tiết diện chịu lực b x h = 1000 x 100 mm cho tiết diện chịu momen dương

- Chọn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bê tông:

- Xác định trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn:

s

c 1.53 0.022 0.42

- Xác định diện tích cốt thép:

200 100

Hình 2.7: Bố trí cốt thép trên lề bộ hành

2.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng: (kiểm tra nứt) cho thớ chịu kéo momen dương

- Tiết diện kiểm toán: tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 x 100 mm

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất:

- Môđun đàn hồi của thép:E S  200000 MPa

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm 

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau: + Sơ đồ tính toán của bó vỉa dạng tường là sơ đồ dẻo

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

Bảng 2.1: Lực tác dụng vào lan can

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác dụng(mm)

+ Biểu thức kiểm toán cường độ của bó vỉa có dạng:

W t

Sức kháng của bó vỉa dạng tường được xác định theo phương pháp đường chảy

Khi xe va vào giữa tường:

M : sức kháng của dầm đỉnh

H: chiều cao tường

c

L : chiều dài đường chảy

t

L : chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu

Ft : lực xô ngang quy định ở bảng 2.1

2.3.1 Xác định Mc: (Tính trên 1000 mm dài theo phương dọc cầu)

- Tiết diện tính toán b x h = 1000 x 180 mm và bố trí cốât thép (hình 2.8)

5Ø14

Hình 2.8: Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa the phương đứng

- Cốt thép dùng  14a200, 1000 mm dài có 5 thanh

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự

- Diện tích cốt thép As:

- Chọn a’ = 30 mm (khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép ngoài của bê tông)

- M HW : Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng:

- Tiết diện tính toán b x h = 300 x 180 mm và bố trí cốt thép (hình 2.9)

2Ø14

Hình 2.9: Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu

- Cốt thép dùng 2 14mm

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự

- Diện tích cốt thép As:

Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất

2.3.3 Chiều dài đường chảy: (L )c

Chiều cao bó vỉa: H = 300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên Mb  0

* Với trường hợp xe va vào giữa tường:

- Chiều dài đường chảy:

CHƯƠNG III BẢN MẶT CẦU

3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:

- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: S = 2000 mm

- Bản mặt cầu làm việc theo một phương

- Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm

- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

+ Lớp bêtông Atphan dày 50 mm

+ Lớp vải nhựa phòng nước dày 30 mm

+ Lớp mui luyện dày 20 mm

- Độ dốc ngang cầu: 1.5 %

3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU:

- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu

Để đơn giản ta tính theo sơ đồ

Hình 3.1: Sơ đồ tính bản mặt cầu

3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXOL: (BẢN HẨNG)

Hình 3.4: Sơ đồ tĩnh tải lan can, lề bộ hành tác dụng lên bản mặt cầu

* Trọng lượng bản thân:



- Trọng lượng tường bêtông:

- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận một

nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa)

- Trên toàn chiều dài dầm có 17 nhịp:

Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép

T ; T ; T1 2 3 và 2 ống thép liên kết Ф 90 dày 4mm, dài 100 mm (hình 3.5)

Cột lan can=Tấm thép T1+ Tấm thép T2 +Tấm thép T3+ Ống liên kết

Hình 3.5: Chi tiết cột lan can

Trọng lượng tấm thép T 1:68.3 N

Trọng lượng tấm thép T 2: 40.66 N

Trọng lượng tấm thép T 3: 5.89 N

Trọng lượng ống thép Ф90: 16.97 N

- Trọng lượng một cột lan can:

3.3.2 Noôi löïc trong bạn congxol:

- Sô ñoă tính noôi löïc (hình 3.6):

DC" 2

Hình 3.6: Sô ñoă tại tróng taùc dúng leđn bạn haêng

- Xeùt heô soâ ñieău chưnh tại tróng:

D R I

      

Trong ñoù:

 D 1:heô soâ dẹo cho caùc boô phaôn vaø lieđn keât bình thöôøng

 I 1.05 :heô soâ quan tróng cho caău quan tróng

 R 1 :heô soẫ dö thöøa cho caùc boô phaôn bình thöôøng

1750

2 35756601.56 N.mm

+ Tráng thaùi giôùi hán söû dúng:

3.4 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN:

Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ, nhịp của bản là khoảng cách giữa hai dầm S =

2000 mm, cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối, xét cho dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu

3.4.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm biên:

(b4 = 200 mm chiều rộng bó vỉa, h4 = 300 mm chiều cao bó vỉa)

- Vậy trọng lượng toàn bộ lề bộ hành và bó vỉa trên 1000mm chiều dài bản mặt cầu tác dụng lên bản dầm biên:

DC3P P2 42562.5 1500 4062.5 N 

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW 133.75 mm

Hình 3.7: Sô ñoă tính bạn daăm

-Vôùi L1 = 600 mm ; L2 =1300 mm ; S = 2000 mm

- Xeùt heô soâ ñieău chưnh tại tróng:       D R I

Trong ñoù:

 D 1 :heô soâ dẹo cho caùc boô phaôn vaø lieđn keât khođng dẹo

 I 1.05 :heô soâ quan tróng cho caău quan tróng

 R 1:heô soẫ dö thöøa cho caùc boô phaôn khođng dö thöøa

3.4.2 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm biên:

(b = 1000 mm bề rộng lề bộ hành)

- Tải xe3 trục: đặt một bánh xe 3 trục (hình 3.8):

Hình 3.8: Tải trọng động tác dụng lên bản biên

3.4.2.2 Nội lực:

* Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ

- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm

- Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu:

- Diện làm việc của bản:

+ Khi tính mômen âm tại gối:

+ Khi tính mômen dương tại giữa nhịp:

       

- Giá trị mômen tại giữa nhịp:

+ Do tải xe3 trục:

102.11

8  (2000 2 345 710) ]}    2

102.11

8  (2000 2 725 710) ]}    2

- Trạng thái giới hạn cường độ:

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

3.5 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA:

3.5.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm giữa:

3.5.1.1 Tĩnh tải:

- Cũng giống như trường hợp bản dầm cạnh dầm biên nhưng đối với bản dầm giữa thì sẽ không có tải trọng bó vỉa và tải trọng lớp phủ mặt cầu sẽ phân bố đầy dầm

- Trọng lượng bản thân:



- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW 133.75 mm

- Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy như bản dầm biên

- Giá trị mômen dương tại giữa nhịp:

4038000 N.mm

3.5.2 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm giữa:

- Chỉ có xe3 trục, ở đây ta không xét tải trọng làn vì nhịp bản S =2000 mm <

4600 mm theo quy định không cần xét tải trọng làn

- Ở đây sẽ có 3 trường hợp đặt tải:

+ Trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe

+ Trường hợp có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đó khoảng cách giữa 2 bánh xe là 1200 mm

+ Trường hợp có 2 bánh xe của cùng một xe đặt trong bản khi đó khoảng cách giữa 2 bánh xe là 1800 mm

3.5.2.1 Xét trường hợp 1 chỉ có 1 bánh xe:

Ta sẽ đặt bánh xe ngay tại giữa nhịp để tính toán

- Giá trị nội lực: Tương tự như trên ta có:

44722265.44 N.mmGiá trị mômen tại giữa nhịp do tĩnh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của bản mặt cầu (với dải bản 1000 mm theo phương dọc cầu) được tính như sau:

- Trạng thái giới hạn cường độ:

172037436714.14 N.mm

176026197584.87 N.mm

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

172021027521.98 N.mm

176014724189.05 N.mm

3.5.2.2 Xét trường hợp 2: (có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau)

Hình 3.11: Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(Trường hợp đặt 2 bánh xe)

- Giá trị nội lực: Tương tự như trên ta có:

+ b1  b 2 hW510 2 100 710 mm  

+ b245 mm

+ SW 1220 0.25 S 1220 0.25 2000 1720 mm     

+ SW 660 0.55 S 660 0.55 2000 1760 mm     

* Trạng thái giới hạn sử dụng:   1;LL 1;IM 0.25 ;m  1

- Trạng thái giới hạn cường độ:

17203110076.14 N.mm

176021774421.98 N.mm

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

172015035180.35 N.mm

+ Tại giữa nhịp:

176010499925.57 N.mm

3.5.2.3 Xét trường hợp 3: (có 2 bánh xe của cùng một xe)

Hình 3.12: Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(Trường hợp đặt 2 bánh xe)

- Giá trị nội lực: Tương tự như trên ta có:

u

102.11 455

2 29132629.16 N.mm

* Trạng thái giới hạn sử dụng:   1;LL 1;IM 0.25 ;m 1.2

S

102.11 455

2 15854492.06 N.mm

Giá trị mômen tại giữa nhịp do tĩnh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của bản mặt cầu (với dải tính toán 1000 mm theo phương dọc cầu) được tính như sau:

- Trạng thái giới hạn cường độ:

172015848822.58 N.mm

176011128115.1 N.mm

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

17209279009.56 N.mm

17606525117.07 N.mm

Vậy giá trị mômen âm và mômen dương lớn nhất ứng với trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng thuộc các trường hợp đặt bánh

xe trên bản dầm là:

- Trạng thái giới hạn cường độ:

3.6 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU:

Ta sẽ thiết kế cốt thép tương ứng với các giá trị nội lực ở TTGH cường độ vừa tính ở trên:

3.6.1 Thiết kế cho phần bản chịu mômen âm:

Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trị nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau:

- Mômen âm: Mu  37436714,14 N.mm

- Chiều rộng tiết diện tính toán: b 1000 mm

- Chiều cao tiết diện tính toán: h 200 mm

- Cường độ cốt thép: fy280 MPa

- Cấp bêtông: f ' c  30 MPa

- Tải trọng tác dụng: M 37436714.14 N.mm

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diệân đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo là: a' 35 mm 

- Chiều cao làm việc của tiết diện: ds  h a' 200 35 165 mm  

- Chiều cao vùng bêtông chịu nén của bêtông:

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

3.6.2 Thiết kế cho phần bản chịu mômen dương:

Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trị nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau:

- Mômen dương: Mu 29132629.16 N.mm

- Chiều rộng tiết diện tính toán: b 1000 mm

- Chiều cao tiết diện tính toán: h 200 mm

- Cường độ cốt thép: fy280 MPa

- Cấp bêtông: f ' c  30 MPa

- Tải trọng tác dụng: M 29132629.16 N.mm

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diệân đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo là: a' 35 mm 

- Chiều cao làm việc của tiết diện: ds  h a' 200 35 165 mm  

- Chiều cao vùng bêtông chịu nén của bêtông:

3.7 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU:

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

+ Mômen dương: MS 14724189.05 N.mm

+ Mômen âm: MS  21027521.98 N.mm

3.7.1 Kiểm tra nứt với mômen âm:

- Các giá trị của b, h, a', d s đã có ở trên:

- Modul đàn hồi của thép:E s  200000 MPa

- Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm 

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

f 138.99 MPa 168 MPa Vậy thoả mãn điều kiện về nứt

3.7.2 Kiểm tra nứt với mômen dương:

- Các giá trị của b, h, a', d s đã có ở trên:

- Modul đàn hồi của thép:E s  200000 MPa

-Mômen quán tính của tiết diện bêtông khi đã nứt:

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm 

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

CHƯƠNG IV DẦM CHÍNH

4.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHÍNH:

4.1.1 Phần dầm thép:

- Số hiệu thép dầm: M270M cấp 345 (A709M cấp 345 – ASTM) Thép hợp kim thấp cường độ cao (hình 4.1)

- Chiều rộng cánh trên: bc350 mm

- Bề dày cánh trên: tc20 mm

- Chiều cao dầm thép: d 1500 mm

- Chiều cao sườn dầm: D 1440 mm

- Chiều dày sườn: tw15 mm

- Chiều rộng cánh dưới dầm: bf 450 mm

- Bề dày cánh đưới dầm: tf 20 mm

- Chiều rộng bản phủ: b'f 550 mm

- Bề dày bản phủ: t'f 20 mm

4.1.2 Phần bản bê tông cốt thép:

- Bản làm bằng bê tông có: f 'c 30 MPa

- Bề dày bản bê tông: ts 200 mm

- Chiều cao đoạn vút bê tông: th 100 mm

- Góc nghiêng phần vút: 0

4.1.3 Sơ bộ chọn kích thước sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối:

30 60 80 170 R20

30 60 80 170

30 140 170

S.T.C S2-2

Hình 4.2: Kích thước sườn tăng cường

- Sườn tăng cường:

+ Sườn tăng cường giữa: kích thước như hình 4.2:

Một dầm có: 11 x 2 = 22 sườn tăng cường giữa

Khoảng cách các sườn: do = 3000 mm

Khối lượng một sườn tăng cường: gs1  281.72 N

+ Sườn tăng cường gối: kích thước như hình 4.2:

Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối

Khoảng cách các sườn: 150 mm

Khối lượng một sườn: g s2  296.2 N

+ Sườn tăng cường tại liên kết ngang: kích thước như hình 4.2:

Một dầm có: 10 x 2 = 20 sườn tăng cường

Khoảng cách các sườn: do = 3000 mm

Khối lượng một sườn tăng cường: gs3  296.2 N

- Liên kết ngang:

+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm

+ Dùng thép L 102 x 76 x 12.7 (cho cả thanh xiên và thanh ngang) + Trọng lượng mỗi mét dài: g lk  164 N

Thanh ngang dài: 1670 mm

Thanh xiên dài: 1180 mm

+ Mỗi liên kết ngang có: 2 x 1 = 2 thanh liên kết ngang 2 x 1 = 2 thanh liên kết xiên

+ Mỗi dầm có 12 liên kết ngang

4.2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM:

4.2.1 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 1:

(Tiết diện dầm thép) 4.2.1.1 Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

4.2.1.2 Xác định mômen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa:

+ Chọn trục X’-X đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:

Hình 4.3: Chọn trục trung hòa cho dầm thép

+ Môđun tĩnh của dầm thép đối với trục X’-X: