TKMH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - DẦM T CĂNG SAU L=20M

Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Mục lục
Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
3.2 Đối với dầm biên
4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
5.2 Các hệ số cho tĩnh tải

p
(Bảng A.3.4.1-2)
5.3 Xác định nội lực
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn
6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ
6.3 Xác định nội lực.
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
1
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ

7.1 Thép
7.2 Bêtông
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực
8.1 Chọn cáp dự ứng lực
8.2 Bố trí cáp dự ứng lực
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp
9.2 Mất mát do ma sát f
pF
9.3 Mất mát do tụt neo
9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2)
9.6 Mất mát ứng suất do từ biến
9.7 Mất mát do d o thép ứng suất trã ớc
10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I
10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn
10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc
10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1
10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng
11. Tính toán dầm ngang
11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra
11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)
11.3 Bố trí cốt thép
11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
2
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt
12. Tính độ võng cầu

12.1 Tính độ võng lực DƯL
12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
12.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích
Phần 2: bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
3
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL
* Các số liệu cho trớc:
- Dầm T, chiều dài toàn dầm L=20 m, kết cấu kéo sau
- Khổ cầu K8+2 x2m
- Tải trọng thiết kế: HL93
- Bó cốt thép DƯL: Bó 7 tao 12,7
* Vật liệu sử dụng:
- Bêtông dầm chủ mác 400 có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 40 MPa +
c
= 24 KN/m
3
+ Ec = 31975,351 MPa

+ Hệ số poisson = 0,2


- Bêtông bản mặt cầu mác 400 có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 30 MPa +
c
= 24 KN/m

3
+ Ec = 27691.466 MPa + Hệ số poisson = 0,2


- Lớp phủ có:
c
= 22,5 KN/m
3
- Cốt thép Dự ứng lực có:
+ fy = 420 MPa + Ep = 197000 MPa
+ Es = 200000 MPa + Diện tích 1 tao = 98,7 mm
2
* Yêu cầu:
- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng
- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép
bản vẽ trên giấy A1 hoặc A0
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
4
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Phần I: Nội dung thuyết minh
I. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Chiều dài tính toán cầu giản đơn một nhịp :
l
tính toán
= L
toàn dầm
- 2a
Trong đó: a: khoảng cách từ đầu dầm tới tim gối.Ta chọn a=0.3 m
L

toàn dầm
= 20m (theo bài cho)


l
tính toán
=20-2*0.3=19.4(m)
Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 19.4 m.
Chọn mặt cắt ngang cầu gồm 6 dầm chủ, mặt cắt chữ T chế tạo bằng
Bêtông cốt thép có f
c
=40 MPa, khoảng cách giữa các dầm chủ là S= 2.2m.
Bản mặt cầu có chiều dày 20cm, đựơc đổ tại chỗ bằng bêtông có f
c
=30
MPa.Bản mặt cầu bao gồm 3 lớp:
-Bản bêtông chịu lực ;
-Lớp vải nhựa phòng nớc ;
-Trên cùng là lớp phủ Bêtông Asphalt tạo bằng phẳng và êm thuận cho
cầu
Mặt cầu phảI có độ dốc ngang và dọc để thoát nớc.Độ dốc dọc đựoc
thiết kế theo trắc dọc tuyến đờng, độ dốc ngang cầu là 2%, bố trí sang hai
bên,độ dốc ngang thoát nớc trên cầu đợc tạo bằng cách thay đổi cao độ ván
khuôn mặt, tức là thay đổi bề dày của bản bêtông chịu lực.
Khổ cầu thiết kế : 8+2*2 m.Nh vậy ta có:
-Chiều rộng phần xe chạy : B
1
=8 m
- Chiều rộng phần ngời đi bộ : B
3

=2 m
-Chọn dạng bố trí phần ngời đi bộ cùng mức với phần xe chạy .Giữa
phần xe chạy và lề ngời đi phân cách bằng giải phân cách mềm, chiều rộng
của dải phân cách B
2
=0.25m.
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
5
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
-Chọn chiều rộng của lan can là: B
4
=0.25m.
Nh vậy chiều rộng toàn cầu là:
B=B
1
+2B
2
+2B
3
+2B
4
=8+2*0.25+2*2+2*0.25=13(m)
Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có f
c
=40MPa,
bản mặt cầu có chiều dày 20cm, đợc đổ tại chỗ bằng bêtông f
c
=30MPa, tạo
thành mặt cắt liên hợp. Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao
đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc. Lớp phủ mặt cầu gồm có 3 lớp: lớp

phòng nớc có chiều dày 0,5cm,, lớp bêtông Asphalt trên cùng có chiều dày
7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao các gối cầu.
2400 2400 2400 24001450 1450
Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2400 mm
2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thớc sau:
- Chiều cao toàn dầm: 1200mm
- Chiều dày cánh dầm: 200mm
- Chiều rộng bầu dầm: 600mm
- Chiều cao bầu dầm: 300mm
- Chiều cao vút của bụng bầu dầm: 200mm
- Chiều rộng vút của bụng bầu dầm: 200mm
- Chiều rộng cánh dầm: 1900mm
- Bán kính cong lợn chuyển tiếp giữa bản cánh và bụng dầm: 200mm.
Các kích thớc khác nh hình vẽ.
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
6
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ

30
60
20
190
R20
20
20
120
Hình1 - Mặt cắt ngang dầm chủ

2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)

Yêu cầu: h
min
=0,045l
Trong đó: l: Chiều dài nhịp tính toán: l
tính toán
=19400 mm
h
min
: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu

h
min
=1200+200=1400mm
Ta có : h
min
=0,045.l =0,045*19400=873mm < h

= 1200mm => Thỏa mãn
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp (=
7550
4
30200
=
mm)
+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản
bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
=12.200+max

2/800
200
= 2800
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
7
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2400)- Khống chế
3.2 Đối với dầm biên
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu
của dầm kề trong(=2400/2=1200) cộng trị số nhỏ nhất của
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=
3775
8
30200
=
)
+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ
dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính
=6.200+max



4/800
2/200
=1400
+ Bề rộng phần hẫng( =1200) Khống chế
Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu Bảng 3

Dầm giữa (bi) 2400 mm
Dầm biên (be) 2400 mm
4. Tính toán bản mặt cầu
1100
240 240 240 240 120120
0 1 2 3 4
a c eb d
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là các
dầm chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
8
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực
Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô men
dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối với mô
men âm do đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ. Trong dầm liên
tục nội lực lớn nhất tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp
đối xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ.
Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đ ợc coi nh các dầm liên tục hoặc
dầm giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa
các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu kiện đỡ
phải đợc giả thiết là cứng vô hạn .
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc
nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp
xúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản mặt cầu, ở đồ
án này coi các tải trọng bánh xe nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải

Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản
mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu:
g
DC(bmc)
=200.1000.24.10
-6
= 4,8 KN/m
Thiết kế lớp phủ dày 75mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
g
DW
=75.1000.22,5.10
-6
=1,665 KN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan
can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính toán và thiên về an
toàn ta coi đặt ở mép. g
DC(Lan can)
= 4,148 KN/m
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
9
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng của các
mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ
siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ DAH và từ đó
tính toán nội lực tác dụng lên bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
M

U
= (
P
.M
DC1
+
P
M
DC2
+
P
M
DW
)
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác
xác định theo Điều 1.3.2
=
i

D

R
0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo
D
= 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d
R
= 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác

i
= 1,05 (theo Điều 1.3.5)
=> = 1,05.0,95.0,95 = 0,95

p
: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng TTGH Cờng độ1 TTGH Sử dụng
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25/0,9 1
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5/0,65 1
4.2.1 Nôi lực mặt cắt a
Mômen tại mặt cắt a là mômen phần
hẫng.
Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn
M
a
=
]10.1200
10.2
)5001200.(

10.2
1200.1200.
.[.
3
)(2
6
2
Ư
6
)(1

+

+
lcncanDCp
WD
p
bmcDC
p
g
g
g

Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
10
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lan
can
1200
700 500
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Trong THGH CĐ1 M
a
=
]10.25,1.1200.148,4
10.2
5,1.700.700.665,1
10.2
25,1.1200.1200.8,4

.[95,0
3
66

++
=10,596 kNm
Trong THGH SD M
a
=
]10.1.1200.148,4
10.2
1.700.700.665,1
10.2
1.1200.1200.8,4
.[95,0
3
66

++
=9,399 kNm
4.2.2 Nội lực mặt cắt b
Đờng ảnh hởng Mb
+

-

Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ
số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp
nh sau:
-

+

Bmc

Phủ

Xếp tải lên phần Đah dơng

Phủ
-

Bmc
+

Xếp tải lên phần Đah âm
Tính nội lực theo công thức:
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
11
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
M
U
= (
P
.M
DC1
+
P
M
DC2

+
P
M
DW
)
Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hệ số
p
= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong
THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ số
p
= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Trên phần Đah âm:
Với bản mặt cầu lấy hệ số
p
= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ sô
p
= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men M
b
trong bảng dới đây
Bảng 4.2.2
4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc

-

-

+

+

Đờng ảnh hởng Mc
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:
Bảng 4.2.3
Mặt cắt Đah DC1 DW
c + 1.2 0.2
- -3.2 -1.1
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
Mặt cắt Đah DC1 DW
b + 2.8 1
- -2 -0.4
12
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
4.2.4 Nội lực mặt cắt Md

Đờng ảnh hởng Md
+
-
-
+
Bảng 4.2.4
Mặt cắt Đah DC1 DW
d + 2.5 0.8
- -1.3 -0.4
4.2.5 Nội lực mặt cắt e

Đờng ảnh hởng Me

-

-
+
+

-

-
Bảng 4.2.5
Mặt cắt Đah DC1 DW
e + 0.8 0.3
- -3.3 -1
Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải tại các mặt cắt (a, b, c, d, e) là:
TTGHSD TTGHCĐ1
Mặt cắt Đah DC1 DW DC1 DW
b + 2.8 1 3.5 1.5
- -2 -0.4 -1.8 -0.26
c + 1.2 0.2 1.5 0.3
- -3.2 -1.1 -2.88 -0.715
d + 2.5 0.8 3.125 1.2
- -1.3 -0.4 -1.17 -0.26
e + 0.8 0.3 1 0.45
- -3.3 -1 -2.97 -0.65
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
13
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ

áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) :
Do nhịp của bản S=2400<4600mm phải đợc thiết kế theo các bánh xe của
trục 145KN.
Tải trọng bánh xe phải đợc giả thiết là bằng nhau trong phạm một đơn vị
trục xe và sự tăng tải trọng bánh xe do các lực ly tâm và lực hãm không cần đa
vào tính toán bản mặt cầu.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho
tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản mút thừa
+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế: Khi thiết kế các bộ phận khác
Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành
Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm
và dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
SW=1140+0,083.200=1306,6 mm
Mô men dơng M
+
: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2400=1980 mm
Mô men âm M
-
: SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2400=1820 mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=200 mm
S = Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ
SW = Bề rộng dải tơng đơng
P = Tải trọng trục xe (N)
Tải trọng bộ hành
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
14

300
x
P
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10
-3
Mpa và phải tính đồng thời
cùng hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do Truck Load và Tendom Load có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang
cầu nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơn
TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do TruckLoad.
Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải
Đờng ảnh hởng Mc
Đờng ảnh hởng Md
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
15
Đờng ảnh hởng Mb
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Đờng ảnh hởng Me
Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu
+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1
cho 1 mét dài bản mặt cầu:
M
TruckLoad
+
=

980,1
.25,1.5,72.75,1

95,0
) (
iii
y
SW
yIMP
=
+
+


M
TruckLoad
-
=

820,1
.25,1.5,72.75,1
95,0
) (
iii
y
SW
yIMP
=
+



M

TruckLoad
hẫng
=

3066,1.2
.5,72.25,1.75,1
95,0
.2
) ( x
SW
xIMP
i
=
+
+


Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
y
i
: Tung độ đờng ảnh hởng
M
a
533,11
3066,1.2
200.25,1.5,72.75,1
95,0 ==
KNm
M
b

=

=

980,1
)08346,048,0.(25,1.5,72.75,1
95,0
30,174 KNm
M
c
=

88,30
820,1
)0167,0206,00.(25,1.5,72.75,1
95,0 =
+++

KNm
M
d
=

488,26
980,1
)0679,0416,0.(25,1.5,72.75,1
95,0 =

KNm
M

c
=
8,29
820,1
)018,018,00.(25,1.5,72.75,1
95,0 =
+++

KNm
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad Bảng 4.3.1-a
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
16
3
00
x
P=72,5/2
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Mặt cắt Trạng thái gới hạn cờng độ 1
a b c d e
Giá trị(KNm) -11,533 30,174 -30,88 26,488 -29,8
+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt cầu:
M
TruckLoad
+
=

980,1
.25,1.5,72.1
95,0
) (

iii
y
SW
yIMP
=
+
+


M
TruckLoad
-
=

820,1
.25,1.5,72.1
95,0
) (
iii
y
SW
yIMP
=
+



M
TruckLoad
hẫng

=

3066,1.2
.5,72.25,1.1
95,0
.2
) ( x
SW
xIMP
i
=
+
+


Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), =0,95, y
i
: tung độ đờng ảnh hởng
M
a
59,6
3066,1.2
200.25,1.5,72.1
95,0 ==
KNm
M
b
=

242,17

980,1
)08346,048,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=

644,17
820,1
)0167,0206,00.(25,1.5,72.1
95,0 =
+++

KNm
M
d
=

005,16
980,1
)0679,0436,0.(25,1.5,72.1
95,0 =

KNm
M
c
=
029,17

820,1
)018,018,00.(25,1.5,72.1
95,0 =
+++

KNm
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad Bảng 4.3.1-b
Mặt cắt Trạng thái gới hạn sử dụng
a b c d e
Giá trị(KNm) -6,590 17,242 -17,644 16,005 -17,029
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
17
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
4.3.2 Nội lực do PeopleLoad
Xếp tải trọng ngời lên Đah các mặt cắt a, b, c, d, e ta có bảng kết quả sau
Bảng 4.3.2
THGH Mặt cắt
a b c d e
Cờng độ1 -3,44 0,305 0,12 -0,05 0,12
Sử dụng -0,3 1,33 -2,755 1,52 -3,04
Vậy nội lực để thiết kết bản mặt cầu là:
Mômen Âm Dơng Hẫng
TTGH Cờng độ1
37.758 39.674 23.002
TTGH Sử dụng
22.029 21.252 15.688
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
f

C
= 40 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày
E
c
=
'5,1
043,0
cc
fy
(A5.4.2.4-1)
=> E
c
= 33994,48 MPa
+ Cốt thép
f
y
= 420 Mpa Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép
E
s
= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu lốp xe
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
18
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Mép dới bản : a= 25 mm
+ Sức kháng uốn của Bản
M

r
= .M
n
: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có = 0,9 Đối với
trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)
M
r
: Sức kháng uốn tính toán
M
n
: sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ
nhật nh quy định của Điều 5.7.2.2 thì M
n
xác định Điều 5.7.3.2.3






+

+






=
22
)(85.0
2
'
22
1
'''
r
rwcsy
s
syspspsn
ha
hbbf
a
dfA
a
dfA

a
dfaM
p

Vì không có cốt thép ứng suất trớc ,b=b
W
và coi A
s

= 0







=
2
a
dfAM
sysn
Trong đó:
A
S
= Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm
2
)
f
y

= Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).
d
S
= Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt
thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)
A'
S
= Diện tích cốt thép chịu nén (mm
2
)
f'
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).
d'
p
= Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép
chịu nén (mm)
f
'
c
= Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
19
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
b = Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
b
w
= Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1

= Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều (A.5.7.2.2)
h
1
= Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
a = c
1
; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều (A.5.7.2.2)
bf
fA
bf
fAfAfA
ca
c
ys
wc
ycyspsps
'
1
1
'
''
1
85.085.0
=
+
==



Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt đủ

khả năng chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1 mét dài bmc)
và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của bản mặt
cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
= 37,758 KNm (Bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 16
=> Diện tích cốt thép A
s
=5.
4
16.1416,3
2
=1005,312mm
2
d
p
=t
s
- 60-
2
0
d
= 200 - 60-
2
16

=132 mm

1
=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
2400.764,0.40.85,0
420.312,1005
85.0
1
'
==
fc
ys
bf
fA
c

= 6,773 mm
a=.c=0,764. 6,773 =5,1744 mm
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
20
1000
200
68
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
M
n
=A
s
.f
s

.(d
p
-
2
a
)=1005,312.420.(132-
2
1744,5
).10
-6
= 54,64 KNm
M
r
=.M
n
=0,9. 54,64 = 49,18 KNm > M
u
=37,758KNm => (Thoả mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
42.0
e
d
c
d
e
= d
P
=132 mm (Do coi A

ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=6,773 mm
e
d
c
=
132
773,6
= 0,051 < 0,42 => Thoả mãn
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Mr > min ( 1,2Mcr, 1,33Mu) (Điều A.5.7.3.3.2)
Trong đó Mcr : Sức kháng nứt đợc xác định trên cơ sở phân bố phân bố ứng
suất đàn hồi và cờng độ chịu kéo khi uốn, f
r
(A.5.4.2.6)

Mpaffr
c
984,34063.063.0
'
===
Trong trạng thái GHSD, ở trạng thái cuối cùng(mc liên hợp), ƯS kéo BT ở
đáy dầm do các loại tải trọng là:
f=
I
yM .
trong đó
M

u
= 22,029 KNm
y: Khoảng cách từ trục TH đến thớ trên
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
21
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
y=
48,33994
200000
.312,1005200.1000
68.312,1005100.1000.200
+
+
=97,460 mm
I: Mômen quán tính của mặt cắt
I=
22
3
)68460,97.(312,1005)460,97100.(200.1000
12
200.1000
++
=668829488,5 mm
4
Thay vào ta đợc f=
6
10
5,668829488
460,97.8368,22
=3,334 MPa

Nh vậy M
cr
là mômen gây thêm cho dầm để ƯS thớ dới của bêtông đạt đến
ƯS suất keó:
I
y.M
cr
.10
6
=f
f
-f=3,894-3,334=0,65 MPa
M
cr
=
46,97
10.5,668829488.65,0
6
=4,46 KNm
Vậy min ( 1.2Mcr, 1.33Mu)=min(5,352 ; 29,298)= 5,352 KNm
=> M
r
> 5,352 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá
1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
1,5x200=250 (mm)

4.5.2 Bố trí cốt thép dơng cho bản mặt cầu( cho 1 mét dài bmc) và kiểm
toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
M
u
=39,674 KNm (Xem bảng trên)
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
22
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 16
=> Diện tích cốt thép A
s
=5.
4
16.1416,3
2
=1005,312mm
2
d
p
=t
s
- 60-
2
0
d
= 200 - 60-
2

16
=132 mm

1
=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
2400.764,0.40.85,0
420.312,1005
85.0
1
'
==
fc
ys
bf
fA
c

= 6,773 mm
a=.c=0,764. 6,773 =5,1744 mm
M
n
=A
s
.f
s
.(d
p
-
2
a

)=1005,312.420.(132-
2
1744,5
).10
-6
= 54,64 KNm
M
r
=.M
n
=0,9. 54,64 = 49,18 KNm > M
u
=39,674 KNm => (Thoả mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
42.0
e
d
c
d
e
=d
P
=168 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=9,952
e
d

c
=
1168
952,9
=0,059<0,42 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Mr > min ( 1.2Mcr, 1.33Mu) (Điều A5.7.3.3.2)
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
23
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Trong trạng thái GHSD, ở trạng thái cuối cùng(mc liên hợp), ƯS kéo BT ở
đáy dầm do các loại tải trọng là:
f=
I
yM .
trong đó
M=21,252 KNm(Xem bảng trên)
y: Khoảng cách từ trục TH đến thớ trên
y=
48,33994
200000
.312,1005200.1000
68.312,1005100.1000.200
+
+
=97,460 mm
I: Mômen quán tính của mặt cắt
I=
22

3
)68460,97.(312,1005)460,97100.(200.1000
12
200.1000
++
=668829488,5 mm
4
Thay vào ta đợc f=
6
10
5,668829488
460,97.8368,22
=3,334 MPa
Nh vậy M
cr
là mômen gây thêm cho dầm để ƯS thớ dới của bêtông đạt đến
ƯS suất keó:
I
y.M
cr
.10
6
=f
f
-f=3,894-3,334=0,65 MPa
M
cr
=
46,97
10.5,668829488.65,0

6
=4,46 KNm
Vậy min ( 1.2Mcr, 1.33Mu)=min(5,352 ; 29,298)= 5,352 KNm
=> M
r
> 5,352 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá 1.5
chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
24
200
1000
32
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
S
max
1,5x200=250 (mm)
4.5.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu( cho 1m dài bmc)
và kiểm toán theo THGH CĐ 1.
Để thận tiên cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lới cốt thép cho bản mặt cầu
nên cốt thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống cốt thép âm(5 thanh 16). Chỉ
tiến hành kiểm toán.
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
=23,002 (Xem bảng trên)
Do mômen tính toán M
u

< Mômen tính toán của mômen âm của bản mặt
cầu nên chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cờng dộ thoả mãn.
4.5.4 Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ
Theo Điều A.5.10.8 cốt thép cho các ứng suất co ngót và nhiệt độ phải đợc
đặt gần bề mặt bê tông lộ ra trớc các thay đổi nhiệt độ hàng ngày. Đối với các
cấu kiện mỏng hơn 1200mm diện tích cốt thép mỗi hớng không đợc nhỏ hơn:
y
g
S
f
A
A 75,0
A
g
= Tổng diện tích mặt cắt
Chiều dày có hiệu 200mm => Chiều dày thực =200+30 =230mm =>
A
g
=230x1 = 230mm
2
mmmm
f
A
A
y
g
S
/431.0
400
230

75,075,0
2
==
Cốt thép do co ngót và nhiệt độ không đợc đặt rộng hơn hoặc 3.0 lần chiều
dày cấu kiện (3.200=600mm) hoặc 450 mm. Cốt thép co ngót và nhiệt độ theo
phơng dọc cầu 0.5A
S
=0.2065
Sử dụng N
O
10 @450 có A
s
=0,22mm
2
/mm
4.5.5 Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán nứt)
Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43
25