hướng dẫn thiết kế KCN dầm BTCT liên tục đúc hẫng cân bằng

Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Hớng dẫn thiết kế kcn dầm btct liên tục đúc hẫng cân bằng

i-chọn kích thớc ban đầu :
1.1- Phân chia khẩu độ nhịp :
1.1.1- Chiều dài nhịp chính L :
+Căn cứ để chọn nhịp chính :
- Khẩu độ thông thuyền .
- Chiều dài phần cầu chính dự kiến.
- Chiều dài nhịp thông dụng là 64, 75, 83, 95, 105,120,130 và 150m .
Nhịp chính đợc chia thành các đốt đỉnh trụ Ko , các đốt đúc hẫng cân
bằng Ki và đốt hợp long Kc .

1.1.2- Chiều dài nhịp biên L
1
:
Chiều dài hợp lý :
(
)
LL 7.06.0
1
ữ
=
(1)
Theo điều kiện đúc hẫng cân bằng :

01
2
lK
KL
L

c
c
++

=
(2)
Trong đó: l
0
- là chiều dài

đoạn dầm đúc tại chỗ trên đà giáo có chiều cao không đổi
đoạn này xác định từ hai công thức trên :

(
c
KLLl =
2
1
10
)
(3)
K
c
-chiều dài đốt hợp long chọn 1,5 hoặc 2m .
Ví dụ : Chiều dài nhịp chinh L=75m, chiều dài đốt hợp long K
C
=2m khi đó
L
1
=0,7ì75=52,5m và l

0
= 52,5-0,5(75-2) =52,5-36,5= 16m.
Hoặc cách thứ hai : chọn chiều dài đốt đúc trên đà giáo l
0
= 11m.
L
1
=0.5ì(75-2)+2+11=36,5+13= 49,5m
L
1
= 0,66L
1.1.3-Chiều dài các đốt đúc K
i
:
Chiều dài mỗi đốt đúc K
i
chọn trong khoảng 3; 3,5; hoặc 4 m và có thể
không bằng nhau ,những đốt ngoài cùng có chiều dài lớn hơn , sao cho số đốt đúc
cân bằng là số nguyên và trọng lợng đốt đúc nặng nhất không vợt quá 60 Tấn . Sau
khi cộng chiều dài các đốt K
i
và đốt hợp long K
c
, chiều dài còn d của nhịp tính
vào đốt Ko . Chiều dài đốt Ko phải chọn từ 10 ữ12 m tuỳ thuộc vào loại xe đúc .
1.2- Kích thớc hộp dầm :
Nguyên tắc thiết kế là phải chọn kích thớc hộp dầm trớc sao cho hình
dạng mặt cắt hộp nhìn thấy cân đối,hợp lý sau đó mới tiến hành tính toán để
kiểm tra và khảng định những điều đã chọn . Việc chọn ban đầu dựa vào kinh
nghiệm thiết kế, vào thiết kế của những công trình đã xây dựng và vào một số

công thức kinh nghiệm.

1.2.1- Chiều cao hộp dầm : Chiều cao hộp dầm thay đổi theo qui luật
tuyến tính hoặc theo đờng cong . Thông thờng mặt đáy dầm cong theo đờng
cong bậc 2 , với chiều cao hộp dầm tại :
- Mặt cắt gối : H
0
= (1/12ữ1/17) L
- Mặt cắt giữa nhịp : H
0,5
=(1/40 ữ1/60) L 2,5 m .

1
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình

1.2.2-Hình dạng mặt cắt : Tuỳ theo khổ cầu và chiều cao hộp mà chọn
một trong hai dạng mặt cắt thông dụng sau :












a)

Hộp dầm với khổ cầu 10,5 m b) Hộp dầm với khổ cầu >10,5m


Chiều rộng nắp hộp t
0
:- Đối với khhổ cầu K 10,5 m , nên chọn bằng K .
- Đối với khổ cầu > 10,5 m nên chọn bằng 10m .
Chiều dày bản nắp : - tại giữa hộp h
b
=(1/25ữ1/40)K 25 cm
-tại vị trí ngàm với sờn hộp : h
c
= (1/12ữ1/15 ) ìt
= 60ữ80 cm
Chiều dày cánh hẫng nắp hộp : 20ữ25cm
Thành hộp : -Với khổ cầu K=7m có thể áp dụng loại sờn
thẳng đứng, với khổ cầu lớn hơn nên áp dụng loại
thành nghiêng với độ dốc 1/7ữ1/10 . Hộp càng cao
độ dốc càng nhỏ, chiều rộng đáy hộp tại mặt cắt gối
B= 5,5ữ6m để đảm bảo ổn định của kết cấu nhịp theo
phơng ngang. Chiều dày sờn W= 35ữ70 cm .
Bản đáy : - chiều dày tại mặt cắt gối 50cm , tại mặt cắt giữa
nhịp 25cm . Chiều dày thay đổi liên tục theo qui luật
của mặt đáy.
1.2.3-Cách xác định chiều cao dầm tại mỗi mặt cắt :

2
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Chiều dài đoạn dầm có chiều cao thay đổi : L
h
=(L-b
Vách
-K
c
)/2
Chiều dày vách ngăn tại mặt cắt gối lấy bằng chiều rộng trụ.
Lấy trục toạ độ nh hình vẽ, gốc toạ độ tại điểm giữa nhịp ,trục 0y quay
xuống phía , phơng trình đờng cong đáy dầm có dạng

cbxaxy ++=
2
Xác định hệ số của phơng trình bậc 2 bằng hệ phơng trình sau :
- Tại x=0, y=0 c=0
-Tại x=0 , y=0 2a.0+ b =0 ; b=0
-Tại x=L
h
, y= (H
0
H
0.5
) a.L

h
2
=H
0
-H
0.5


2
5,00
h
L
HH
a

=
(4)
Nh vậy đờng cong đáy dầm có dạng :
(5)
2
.xay =
Hệ số a xác định theo biểu thức trên
Thay các giá trị x
i
=K
i
vào hàm (5) để xác định các giá trị y
i
tơng ứng
Chiều cao dầm tại mặt cắt i xác định theo công thức :

H
i
=H
0,5
+ y
i
Bằng thuật toán tơng tự ta xác định chiều dày bản đáy tại mỗi mặt cắt i.
Với đáy dầm có hình dạng đờng cong bậc 3 ,nếu đặt hệ trục toạ độ nh
trên ta có phơng trình của đờng cong này :


3
.xay =
với hệ số
3
5,00
k
L
HH
a

= (6)
Với dạng hộp thành xiên chiều rộng đáy dầm thay đổi theo chiều cao dầm,
tại mặt cắt sát trụ chiều rộng này là b
d 0
tại mặt cắt thứ i có chiều cao là H
i
chiều rộng
đáy xác định theo công thức :
(

)

idid
HHbb

+
=
00,
2
(7)
trong đó - độ xiên của thành hộp :(1/7ữ1/10)

1.3- Tính các đặc trng hình học của tiết diện mỗi đốt dầm :
Trong mỗi đốt dầm chiều cao và chiều dày bản đáy thay đổi theo qui luật
tuyến tính . Trong phạm vi mỗi đốt , ta coi nh mặt cắt là không đổi và có tiết diện
lấy theo mặt cắt giữa của mỗi đốt.
Trong tính toán xác định nội lực , số mặt cắt để xác định tung độ ĐAH lấy
theo số lợng đốt đúc và nh vậy cách chia phần tử trong sơ đồ tính toán trùng với
cách chia đốt đúc .
Xác định ĐTHH tiết diện hình hộp có thể bằng những chơng trình đã lập
sẵn bằng TURBO PASCAL, EXCEL hoặc VISUAL BASIC ,nên dùng EXCEL vì có
thể kết nối kết quả tính ĐTHH với các trang tính duyệt sau này . Không nên dùng
tiện ích tính ĐTHH trong AUTOCAD vì không tự động tính cho hàng loạt các mặt
cắt và dễ lẫn về chuyển đổi đơn vị theo tỉ lệ bản vẽ .
Có thể tham khảo trang kết quả của chơng trình tính toán các ĐTHH của
tiết diện dầm hộp bằng EXCEL sau đây. Trong ví dụ có 8 đốt chia và tính cả Jy,
trong đồ án TKTN không cần tính Jy .

3
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình

số hiệu
mc
Chiều dài
đốt
li (cm)
Chiều
cao tiết
diện
H
cm
Chiều
dày bản
đáy
hb
cm
Chiều
rộng
bản
đáy
b
cm
Diện tích
trừ rãnh
fo
cm2


Diện tích
tính đổi
fbt

cm2

vị trí trục
trung hoà

yo cm
jx
cm4
jy
cm4

0 0 620 50.0 650 140533 143628 278.8 6345689543 10561079635
1 450 528.0 43.8 650 126197 129151 229.2 4253577215 9329784400
2 300 476.0 40.3 650 118099 120912 202.0 3283841398 8634296166
3 300 431.0 37.2 650 111079 113751 178.8 2560022827 8031392737
4 300 392.3 34.6 650 105060 107592 159.3 2021917078 7514460912
5 300 359.6 32.4 650 99964.9 102356 143.2 1623464609 7076887490
6 350 328.3 30.3 650 95085.9 97337 128.1 1289017255 6657862667
7 350 303.6 28.6 650 91237.6 93347 116.4 1056502569 6327350632
8 350 284.7 27.3 650 88297.6 90267 107.8 896828544.6 6074849866

Chú ý : Các đặc trng hình học phải tính theo mặt cắt hình hộp thực tế,không
đợc tính theo mặt cắt qui đổi thành tiết diện chữ T. Mặt cắt qui đổi
chỉ dùng để tính duyệt cờng độ.

ii-tính toán xác định nội lực :
2.1 - Xác định tĩnh tải :
Tĩnh tải giai đoạn I gồm :
- trọng lợng bản thân mỗi đốt dầm :

tdiiiI
Flp
,,
5,2
=

-tải trọng thi công : trọng lợng đờng di chuyển, các thiết bị và ngời
p
I, tc
= 0.02ìB 0.2 T/m .
-trọng lợng xe đúc, ván khuôn ,giàn giáo P
XE
: tải trọng này tập trung đặt
tại vị trí cách đầu hẫng 1m và có trị số từ 60ữ80T , tuỳ theo thiết kế của xe đúc .
Tĩnh tải giai đoạn II :
-1m dài lan can : tính theo thiết kế cụ thể , nếu cha có số liệu tạm lấy
0,2T/m .
-1 m dài gờ chắn bánh ( đối với lề ngời đi cùng mức ) : 0.324 T/m
-1 m dài lề ngời đi lắp ghép : 0.45 T/m .
- lớp phủ mặt cầu :
(
)
3,2.
2
5.007.0
B
Bi
p
II
m

+
=
T/m
i :độ dốc ngang cầu %
B :chiều rộng cấu tạo mặt cầu ( m) .
Trọng lợng bản thân dầm có dạng phân bố hình bậc thang , trọng lợng xe đúc
là tải trọng tập trung còn các tĩnh tải khác là tải trọng phân bố đều .
Hệ số tải trọng :
- đối với trọng lợng bản thân dầm, lan can, gờ chắn =1.25
- đối với lớp phủ mặt cầu = 1.5

4
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
-đối với hoạt tải và tải trọng thi công lấy theo trạng thái giới hạn tính toán
Hệ số phân phối tải trọng = Số làn xe ì m
m- hệ số làn xe nếu 2 làn lấy bằng 1,0; ba làn m=0,85
Hệ số xung kích ( 1+IM) =1,25 .

2.2 Nguyên tắc chung :
Nội lực để tính toán dầm BTCT liên tục đúc hẫng gồm mô men uốn M
i
, lực cắt
Q
i
tại tất cả các mặt cắt cuối đốt đúc .
Nguyên tắc tính toán :
1- Sự làm việc của dầm liên tục đúc hẫng phụ thuộc vào biện pháp công nghệ
thi công, cụ thể là trình tự hợp long và thời điểm hạ kết cấu nhịp xuống gối chính.
2- Mỗi loại tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp theo một sơ đồ tính toán riêng, vì
vậy lập sơ đồ tính của kết cấu nhịp căn cứ theo trạng thái tác dụng của từng tải trọng

và xác định nội lực trong từng sơ đồ riêng theo nguyên lý
độc lập tơng tác, sau đó
tổ hợp các giá trị nội lực theo nguyên lý
cộng tác dụng.
Phơng pháp tính toán :
Đối với sơ đồ tĩnh định, theo sơ đồ tính toán đã xây dựng và lập các công thức
tính nội lực và chuyển vị theo phơng pháp của cơ học kết cấu .
Đối với các sơ đồ siêu tĩnh, thực hiện theo 2 bớc :
1-Sử dụng chơng trình SAP , tính theo sơ đồ phẳng để đợc các ĐAH .
2-Chất tải các đờng ảnh hởng để xây dựng các đờng bao nội lực .
Chất tải trực tiếp ngay trong SAP dễ bị nhầm lẫn về hệ số, và không thống nhất
đợc về nguyên tắc xếp tải đoàn xe di động.
2.3- Xác định nội lực trong dầm liên tục 3 nhịp, thi công theo công nghệ:
hợp long nhịp biên trớc, hợp long nhịp giữa sau khi đ hạ KCN xuống
gối chính.
2.3.1- Xác định mô men uốn tại các mặt cắt dầm công xon trong quá trình
đúc hẫng cân bằng :
Trong giai đoạn này kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ khung T. Sau khi hợp
long với đoạn đúc trên đà giáo của nhịp biên và hạ xuống gối chính thì sơ đồ này
không tồn tại, trạng thái cân bằng mới của hệ đợc xác lập lại và kết cấu nhịp làm
việc theo sơ đồ giản đơn mút thừa . Vì vậy giá trị nội lực tính ở phần này có giá trị để
kiểm tra cờng độ của các mặt cắt dầm trong giai đoạn thi công và tải trọng tai biến ,
xác định các mất mát ứng suất trong quá trình căng kéo các bó cốt thép DƯL. Sơ đồ
này còn để xác định các chuyển vị của đầu hẫng trong mỗi giai đoạn đúc ,căn cứ vào
đó để điều chỉnh cao độ ván khuôn, tạo độ vồng kiến trúc cho nhịp đúc.
Sơ đồ tính để xác định mô men uốn của nhịp : công xon một đầu ngàm, khẩu
độ tính toán

+=
i

iiI
KKL
1
0,
2
1
(8)
Tải trọng tác dụng : P
I,i
; P
I,tc
, P
XE
.

1- Do trọng lợng bản thân các đốt dầm P
i
I
:
+ Tại mặt cắt gối M
I,i
0-0
:

5
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
- Do đốt K
0
:
2

2
00,
00
0,
dP
M
I
I
=

(9)
- Do đốt K
1
:






++=

2
1
011,
00
0,
00
1,
d

ddPMM
III
(10)
- Do đốt K
n
:






++=





2
1
0
,
00
1,
00
,
n
n
innInInI
d

ddPMM
(11)
+ Tại mặt cắt thứ K :








+=



n
k
i
n
K
iiiI
kk
iI
d
ddPM
2
1
1
,,
(12)

2- Do tải trọng thi công :

2
2
,
,






=

=

n
ki
itcI
kk
iTC
dP
M
(13)
3- Do trọng lợng xe đúc :

(14)

=

=

1
,
n
ki
iXE
KK
iXE
dPM
Nên tính mô men uốn dầm công xon bằng bản tính EXCEL và lập thành hai
bảng để phục vụ cho những nội dung tính duyệt sau này . Bảng thứ nhất là các giá
trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ trong quá trình đúc hẫng và Bảng thứ hai tính giá trị
mô men tại các mặt cắt sau khi kết thúc đúc hẫng cân bằng .
Bảng các giá trị mô men tại đỉnh trụ

Bảng 2

Giá trị tiêu chuẩn Gíá trị tính toán
Trạng
thái
đúc
đốt thứ
Chiều
dài đốt

(m)
Tĩnh tải
đốt dầm
(Tấn/m)
Do tĩnh
tải dầm
M
0-0
I,p
T.m
Do tải
trọng thi
công M
0-0
I,p
T.m
Do xe
đúc
M
0-0
XE
Cộng
T.m
Do tĩnh
tải dầm
M
0-0
I,p
Do tải
trọng thi

công
M
0-0
I,p
Do trọng
lợng xe
đúc
M
0-0
XE
Cộng
T.m
0 4.5 33.34 -337 -2.03 -210 -5500 -371 -2.63 -294 -667
1 3 30.54 -887 -5.63 -390 -1283 -975 -7.31 -546 -1529
2 3 28.65 -1660 -11.03 -570 -2242 -1826 -14.33 -798 -2639
3 3 27.02 -2633 -18.23 -750 -3402 -2896 -23.69 -1050 -3970
4 3 25.63 -3786 -27.23 -930 -4744 -4165 -35.39 -1302 -5502
5 3.5 24.38 -5343 -40.00 -1140 -6524 -5878 -52.00 -1596 -7526
6 3.5 23.29 -7116 -55.23 -1350 -8522 -7828 -71.79 -1890 -9790
7 3.5 22.44 -9100 -72.90 -1560 -10733 -10010 -94.77 -2184 -12289
8 3.5 21.81 -11294 -93.03 -1770 -13157 -12423 -120.93 -2478 -15022
9 3.5 21.35 -13704 -115.60 -1980 -15799 -15074 -150.28 -2772 -17996
10 3.5 21.04 -16337 -140.63 -2190 -18668 -17971 -182.81 -3066 -21220
11 4 20.85 -19632 -172.23 -2430 -22234 -21595 -223.89 -3402 -25221
12 4 20.76 -23243 -207.03 -2670 -26120 -25568 -269.13 -3738 -29575

6
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
mô men tại các mặt cắt trong giai đoạn đúc hẫng cân bằng
Bảng 3

Giá trị tiêu chuẩn
Số hiệu
mặt cắt
Chiều dài
đốt (m)
Tĩnh tải
đốt dầm
(Tấn/m)
Do tĩnh tải
dầm M
k-k
I,p
T.m
Do tải trọng thi
công M
k-k
I,tc
T.m
Do trọng lợng
xe đúc
M
k-k
XE
Cộng
T.m

M
0-0
4.5 33.34 27181.45 245.03 2910 30336.48
M

1-1
3 30.54 22096.73 202.50 2640 24939.23
M
2-2
3 28.65 19069.39 176.40 2460 21705.79
M
3-3
3 27.02 16308.38 152.10 2280 18740.48
M
4-4
3 25.63 13797.85 129.60 2100 16027.45
M
5-5
3.5 24.38 11524.23 108.90 1920 13553.13
M
6-6
3.5 23.29 9155.56 87.03 1710 10952.59
M
7-7
3.5 22.44 7078.88 67.60 1500 8646.48
M
8-8
3.5 21.81 5282.31 50.63 1290 6622.93

2.3.2- Xác định mô men trong các giai đoạn chất tải tiếp theo:
Dầm liên tục 3 nhịp đúc hẫng theo công nghệ hạ xuống gối chính trớc khi hợp
long nhịp giữa chịu tải theo các sơ đồ :
+ Đối với tĩnh tải giai đoạn I+tải trọng thi công + 1/2 trọng lợng xe đúc và 1/2
trọng lợng đốt hợp long kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ dầm giản đơn mút
thừa.(Sơ đồ 1)

+ Sau khi căng cốt thép thớ dới chịu mô men dơng, hạ đà giáo kết cấu nhịp
làm việc theo sơ dầm đồ liên tục chịu hiệu ứng do cất xe đúc và tải trọng thi
công,biến dạng đàn hồi của dầm vồng ngợc trở lại ,xuất hiện mô men dỡ tải tơng
tự nh tác dụng lên dầm tải trọng ngợc dấu với chiều tác dụng của tải trọng thi công
và trọng lợng xe đúc.
+ Đối với tĩnh tải giai đoạn II gồm trọng lợng các lớp phủ mặt cầu,trọng lợng
lan can,lề ngời đi và dải phân cách cứng, hoạt tải kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ
dầm liên tục.
Đặc điểm của dầm thi công theo công nghệ này là tải trọng thi công đợc xét
nh tổ hợp chính và còn tác dụng đến kết cấu cả trong giai đoạn khai thác .
Đối với tĩnh tải và tải trọng thi công lập biểu đồ nội lực.
Đối với hoạt tải phải xây dựng đờng bao.
Gia trị nội lực dùng cho tính toán là đờng bao tổng hợp cộng đại số theo từng
mặt cắt từ đờng bao nội lực do hoạt tải và từ các biểu đồ nội lực do tĩnh tải và tải
trọng thi công.
Trình tự tính toán nh sau :

Sơ đồ 1
: Giai đoạn sau khi thi công xong đốt hợp long nhịp giữa .

7
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình

a-
Trên nhịp L
1
của dầm giản đơn mút thừa :
1-Giá trị mô men tại các mặt cắt do trọng lợng bản thân P
I
i

:
Phản lực gối đầu nhịp :

()
()()
(
)







+
+
=
4
2
2
1
01
00
1
cc
c
c
lLG
llL
pll

L
A
(15)
Mômen tại mặt cắt giữa đốt l
0
:

82
1
2
00
00
lP
AlM
l
=
(16)
Mô men tại mặt cắt cuối đốt thứ n(kể từ đốt K
0
) :

()
(
)
2
.
2
00
0
c

cn
llp
llAM
+
+=
(17)
Mô men tại mặt cắt cuối đốt thứ n-1 :

()()
2
2
001
nn
ncnn
dp
dllpAMM ++=

(18)

()()
2
2
11
10012


++=
nn
nnncnn
dP

ddPllpAMM


()
2
2
22
1
0023










++=

nn
n
n
iicnn
dP
ddPllpAMM
(19)

8

Ko
K1
K2
K3K4
K1
K2
K3 K4
lo lc
4xd
lk
p4
MC5
a) sơ đồ công nghệ
a) sơ đồ tính toán
P
P
Pkích
l1
l/2l/2
l1
c) Biểu đồ mô men uốn
mntc
Pxe
Gc
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình

2- Mô men tại các mặt cắt do tĩnh tải thi công phân bố đều P
I,tc
và trọng lợng xe

đúc P
xe
:
Phản lực:
()
























=

xexe
c
tcIp
d
L
P
lL
L
P
L
A
282
1
2
2
1
,
1
(20)
Tại mặt cắt cách đầu nhịp khoảng cách x
1
:

2
2
1,
1
xp
xAM
tcI

pP
=
(21)
Kết quả tính thể hiện trong các bảng :

mô men tại các mặt cắt nhịp 1 tính theo sơ đồ 1 Bảng 4
Số hiệu
mặt cắt
Khoảng
cách X
1

(m)
Chiều dài
đốt di
(m)
Tĩnh tải
dầm P
I,i
(T/m)
Mô men
do tĩnh tải
dầm
Mô men
do tải
trọng thi
công
Cộng giá
trị tiêu
chuẩn

Cộng giá trị
tính toán
M10 0 0
M9 713.12
M 8 35.5 3.5 21.81 -5108.5 -1611.0 -6719.5 -7713.66
M 7 39 3.5 22.44 -7060.6 -1783.5 -8844.0 -10085.15
M 6 42.5 3.5 23.29 -9292.7 -1958.4 -11251.1 -12767.94
M 5 46 3.5 24.38 -11816.9 -2135.8 -13952.7 -15775.11
M 4 49 3 25.63 -14223.8 -2289.8 -16513.6 -18622.88
M 3 52 3 27.02 -16867.6 -2445.6 -19313.1 -21733.58
M 2 55 3 28.65 -19761.9 -2603.2 -22365.0 -25122.16
M 1 58 3 30.54 -22922.5 -2762.6 -25685.0 -28806.04
M 0 62.5 4.5 33.34 -28207.1 -3005.0 -31212.1 -34934.33

b-
Trên đoạn mút hẫng L
h
:
Mô men tại cuối đốt thứ n ( kể từ đốt K
0
): 0
=
n
M
Mô men tại mặt cắt cuối đốt thứ n-1 :

22
1
2
1

nn
ncnn
dp
dGMM =

(22)

22
2
11
112









+=
nn
nnn
c
nn
dP
ddP
G
MM
(23)

22
2
22
1
23










+=

nn
n
n
ii
c
nn
dP
dP
G
MM
(24)
2- Do tải trọng thi công p

I,tc
, :

0
,
=
ntc
M


2
2
,
ktc
ktc
xP
M =
(25)

9
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình



=
kn
n
ik
dx

Do trọng lợng xe đúc, trọng tâm cách giữa nhịp 1 khoảng là d
xe







+=
xe
c
xexe
d
l
xPM
2
2
(26)

mô men tại các mặt cắt nhịp 2 tính theo sơ đồ 1 Bảng 5
Số hiệu
mặt cắt
Khoảng
cách X
2

(m)
Chiều dài
đốt di

(m)
Tĩnh tải
dầm P
I,i
(T/m)
Mô men
do tĩnh tải
dầm
Mô men
do tải
trọng thi
công và
xe đúc
Cộng giá
trị tiêu
chuẩn
Cộng giá trị
tính toán
1 2 3 4 5 6 7 8
M 8 22.5 3.5 21.81 -5748.6 -1190.6 -6939.2 -7871.28
M 7 26 3.5 22.44 -7617.7 -1417.6 -9035.3 -10222.37
M 6 29.5 3.5 23.29 -9766.9 -1647.0 -11414.0 -12884.76
M 5 33 3.5 24.38 -12208.1 -1878.9 -14087.0 -15871.53
M 4 36 3 25.63 -14543.9 -2079.6 -16623.5 -18701.81
M 3 39 3 27.02 -17116.6 -2282.1 -19398.7 -21795.03
M 2 42 3 28.65 -19939.8 -2486.4 -22426.2 -25166.13
M 1 45 3 30.54 -23029.3 -2692.5 -25721.8 -28832.53
M 0 49.5 4.5 33.34 -28207.3 -3005.0 -31212.3 -34934.58

Giải thích kí hiệu :

l
0
-chiều dài đoạn nhịp đúc trên đà giáo.
l
c
-chiều dài đốt hợp long.
P
0
-tĩnh tải phân bố của đoạn l
0
.
L
1
-khẩu độ của nhịp biên.
L- khẩu độ nhịp chính.
G
c
-trọng lợng đốt hợp long và đà giáo ván khuôn treo để đúc đốt này.
P
I,tc
-tải trọng thi công 0.2T/m
P
xe
-trọng lợng xe đúc.
d
i
- chiều dài đốt đúc hẫng thứ i .
d
xe
-khoảng cách từ giữa nhịp chính đến trọng tâm xe đúc.

x
1
- khoảng cách từ đầu nhịp đến mặt cắt cần tính
x
2
-khoảng cách từ cuối mút hẫng đến mặt cắt cần tính
Sơ đồ 2
: Giai đoạn dỡ tải trọng thi công - chuyển xe đúc ra khỏi cầu.
Sau khi hợp long, cha tháo dỡ ván khuôn ngoài tiến hành căng kéo cốt thép
thớ dới của nhịp giữa và di chuyển xe đúc ra khỏi cầu, tháo dỡ các tải trọng thi
công khác . Các tải trọng này vốn đã nằm ở trên nhịp gây nên biến dạng cho dầm,
khi dỡ tải ra khỏi nhịp dầm đàn hồi trở lại nhng do lúc này dầm đã là liên tục,
chuyển vị bị khống chế và sẽ gây ra nội lực trong dầm. Chúng ta gọi hiện tợng này
là hiệu ứng dỡ tải .

10
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Trong giai đoạn hợp long nhịp giữa trọng lợng đốt hợp long cùng với ván
khuôn truyền lên hai đầu hẫng của sơ đồ mút thừa dới dạng lực tập trung bằng
(P
Hlong
+P
treo
)/2 . Sau khi tháo dỡ ván khuôn treo, đoạn hợp long đã liên kết vào với
nhịp chủ, kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ dầm liên tục hoàn chỉnh . Hai lực tập
trung đợc giải phóng và thay thế bằng trọng luợng của đốt hợp long dới dạng tải
trọng phân bố trên chiều dài đốt hợp long .
Nh vậy với sơ đồ 2 là sơ đồ dầm liên tục, chịu tác dụng của các tải trọng:
1- Trọnglợng xe đúc ( không có quang treo và ván khuôn) lực tập trung
tác dụng tại nhịp giữa, cách mặt cắt giữa nhịp khoảng cách là d

xe
theo
hớng ngợc với trọng lực, hệ số tải trọng 1,0
2- Tải trọng thi công- lực phân bố 0,2T/m tác dụng trên suốt nhịp biên bất
kỳ và nhịp giữa theo hớng ngợc với hớng của trọng lực, hệ số 1,0
3- Tải trọng do dỡ ván khuôn treo đốt hợp long lực tập trung bằng 1/2G
c

đặt tại hai đầu mút thừa theo hớng ngợc với hớng của trọng lực.
4- Tĩnh tải đốt hợp long tải trọng phân bố bằng P
0
tác dụng trong phạm vi
chiều dài đốt theo hớng trọng lực.
Sử dụng SAP2000 Nonlinear để tính nội lực , sơ đồ là dầm liên tục , các
phần tử là các đốt không giải phóng liên kết ở hai đầu ( Release no ), trong mỗi
phần tử độ cứng coi nh không đổi và lấy theo độ cứng của mặt cắt giữa đốt.
Điều kiện nối đất ( Restrains) ở hai mố và một trụ giải phóng R
2
và U
1
, một trụ
chỉ giải phóng R
2
, tải trọng gồm tải trọng phân bố -P
I,tc
đợc mô tả là Uniform
load tác dụng trên tất cả các phần tử của nhịp 1 và nhịp 2, các tải trọng tập trung
( concentrated load) là -P
xe
đặt tại vị trí cách mặt cắt giữa nhịp một khoảng là d

xe

về phía nhịp 1, -G
c
/2 đặt ở hai điểm cách mặt cắt giữa nhịp 2 một khoảng l
c
/2, tải
trọng phân bố +P
0
tác dụng trên phần tử đốt hợp long. (Trục toạ độ trong SAP
không trùng với trục toạ độ phơng trình đờng cong đáy dầm).
Kết quả tính toán theo sơ đồ này cho ta biểu đồ nội lực .
Sơ đồ 3 : Dầm liên tục chịu tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải .
Sử dụng sơ đồ tính nh sơ đồ 2 nhng thêm những tải trọng sau :
1- Tĩnh tải giai đoạn 2 .
2- Đăng ký làn L
i
theo những cách xếp tải bất lợi cho mỗi mặt cắt tính toán.
3- Xe tải thiết kế ba trục đăng ký dới dạng xe Vehicle
4- Xếp tải trọng làn theo làn đã đăng ký nh là tải trọng pân bố xếp tĩnh .
5- Tải trọng đoàn ngời
Lập các tổ hợp tải trọng để lấy ra các đờng bao mô men của các tổ hợp
theo sơ đồ 3
Kết quả tính toán tập hợp theo bảng Tổng hợp nội lực .
Giá trị tổng hợp là kết quả
cộng đại số các giá trị nội lực ở mỗi mặt cắt tính theo 3 sơ đồ xếp tải đã nêu ở trên.

11
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Khi xác định nội

lực trong dầm liên tục
đúc hẫng theo công
nghệ này cần phải lu ý
hiện tợng xuất hiện mô
men âm tại mặt cắt giữa
nhịp, mô men này xuất
hiện do hai nguyên
nhân : 1- hiệu ứng dỡ tải
2- khi hoạt tải xếp
lên hai nhịp biên .
Nguyên nhân 1 có thể
khắc phục bằng biện
pháp giảm trọng lợng
của xe đúc hoặc có thể
bỏ hẳn xe đúc trong giai
đoạn hợp long . Đối với
nguyên nhân thứ hai cần xem xét lại việc phân phối tỉ lệ giữa nhịp biên và nhịp giữa,
nhịp biên càng lớn thì mô men này càng lớn. Có thể triệt tiêu giá trị mô men âm giữa
nhịp bằng tăng tĩnh tải giai đoạn II , lớp tạo dốc ngang đợc thi công sau khi đã hợp
long ,không đổ cùng với nắp hộp nh vẫn thờng làm . Nếu các giải pháp trên không
khắc phục đợc phải bố trí thêm cốt thép ƯST ở nắp hộp trong phạm vi l
C
+ hai đốt
cuối, hoặc thay đổi công nghệ.
biểu đồ m sơ đồ 1
+
+
=
biểu đồ m sơ đồ 2
đờng bao m sơ đồ 3

đờng bao m tính toán
biểu đồ m sơ đồ 3 chịu tĩnh tải II
Bảng tổng hợp nội lực tại các mặt cắt
Bảng 6
Giá trị đờng
bao M tính theo
sơ đồ III
Giá trị M tính toán trong giai
đoạn khai thác

Số hiệu
mặt cắt
Giá trị
M tính
theo
sơ đồ I
Giá trị
M tính
theo
sơ đồ
II
M
(-)
M
(+)
M
(-)
m
(+)
Đầu nhịp

1/2 l
0

n-n
M
1
M
2
M
(-)
3
M
(+)
3
=M
1
+M
2
+M
(-)
3
=M
1
+M
2
+M
(+)
3

1-1

Gối (0-0)


1-1



n-n

1/2 L

- Kí hiệu tên các mặt cắt trùng với tên đốt để dễ sử dụng. Những mặt cắt đặc
trng nh đầu nhịp,giữa nhịp đúc trên đà giáo , mặt cắt gối và giữa nhịp chính cần
ghi rõ để dễ theo dõi.

12
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
2.4- Xác định nội lực trong dầm liên tục 3 nhịp, thi công theo công nghệ:
hợp long nhịp biên , hợp long nhịp giữa sau đó mới hạ KCN xuống gối
chính.
Sau khi hợp long nhịp biên tiến hành căng kéo cốt thép đáy hộp nhịp biên và hạ
đà giáo cố định, KCN làm việc theo sơ đồ khung T một đầu tựa,một đầu hẫng chịu
tải trọng là trọng lợng bản thân dầm và tải trọng thi công + trọng lợng xe đúc. Với
sơ đồ này tiếp tục hợp long nhịp giữa , chịu thêm trọng lợng bê tông đốt hợp long
và trọng lợng của đà giáo ván khuôn đốt này. Sau khi căng kéo cốt thép thớ dới
nhịp giữa,tháo bỏ liên kết tạm trên hai trụ, KCN làm việc theo sơ đồ dầm liên tục tựa
trên các gối chốt. Hệ làm việc theo trạng thái cân bằng mới đối với mọi tải trọng tác

dụng lên nó . Vì vậy nội lực do tĩnh tải giai đoạn I cũng tính trên sơ đồ dầm liên tục,
giá trị mô men trong giai đoạn đúc hẫng cân bằng xác định để kiểm tra dầm trong
giai đoạn thi công .
2.5- Biện pháp xác định nội lực trong các sơ đồ cầu khung dầm liên tục
nhiều nhịp thi công theo công nghệ đúc hẫng.

Những trờng hợp : Cầu khung dầm liên tục 4 nhịp, khung dầm liên tục 5 nhịp
cách chất tải lên dầm để xác định nội lực tính toán phụ thuộc vào biện trình tự hợp
long các nhịp và thời điểm tháo bỏ liên kết tạm trên đỉnh trụ .
Ví dụ xét sơ đồ khung dầm liên tục 4 nhịp , với biện pháp thi công nh sau :
- Đúc hẫng cân bằng từ đỉnh trụ T1. Đồng thời đúc hẫng cân bằng từ đỉnh trụ T2
( trụ khung) .
- Đúc tại chỗ trên đà giáo cố định đoạn dầm l
0
của nhịp N1.
- Hợp long nhịp biên . Căng và kéo cốt thép thớ dới nhịp biên N1.
- Tháo bỏ liên kết và gối tạm trên trụ T1.
- Hợp long nhịp giữa N2. Căng và kéo cốt thép thớ dới nhịp N2.
- Dỡ chuyển xe đúc và tải trọng thi công khỏi nhịp N1 và N2.
- Đúc hẫng cân bằng từ đỉnh trụ T3. Đúc tại chỗ trên dà giáo cố định đoạn dầm l
0

của nhịp N4.
- Hợp long nhịp biên N4. Căng và kéo cốt thép thớ dới nhịp biên N4.
- Tháo bỏ liên kết và gối tạm trên trụ T3.
- Hợp long nhịp giữa N3 . Căng và kéo cốt thép thớ dới nhịp N3.
- Tháo dỡ xe đúc và tải trọng thi công .
- Thi công mặt cầu và các kiến trúc trên cầu.
Với trình tự công nghệ nh trên sơ đồ xếp tải và cộng tác dụng nội lực để xác
định giá trị tính toán của nội lực nh sau :

+ Sơ đồ 1 gồm : Dầm giản đơn mút thừa (bên trái) + Khung T( giữa)+ dầm giản
đơn mút thừa ( bên phải ) chịu tĩnh tải giai đoạn I ( trọng lợng bản thân và 1 phần
xe đúc+ tải trọng thi công).
+ Sơ đồ 2 : Khung dầm 2 nhịp chịu hiệu ứng dỡ tải xe đúc.
+ Sơ đồ 3 : Khung dầm liên tục 4 nhịp chịu tác dụng của hiệu ứng dỡ tải xe đúc
trên nhịp N3 .
+ Sơ đồ 4 : Khung dầm liên tục chịu tĩnh tải phân bố giai đoạn II và hoạt tải .



13
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
iii-chọn và bố trí cốt thép chủ
3.1- Loại cốt thép
Cốt thép dùng loại bó cáp gồm các tao xoắn 7 sợi. Đờng kính tao có thể chọn
loại 12,7mm hoặc 15,2mm. Số tao trong 1 bó nên chọn loại nhiều tao gồm 9, 12
hoặc19 tao . Tiêu chuẩn và qui cách vật liệu tham khảo trong tài liệu tra cứu kèm
theo tập hớng dẫn này .
Trớc hết tính chênh lệch mô men âm tính toán lấy theo bảng tổng hợp tại các
mặt cắt kế tiếp nhau M
i
, chọn M nhỏ nhất và M lớn nhất để làm căn cứ chọn
loại bó cốt thép và số lợng bó neo tại cuối mỗi đốt .
3.2- Xác định số bó cốt thép neo tại mặt cắt cuối mỗi đốt :
3.2.1- Kích thớc mặt cắt qui đổi của hộp dầm :
Mục đích của việc qui đổi mặt cắt là để xây dựng các công thức tính duyệt
cờng độ thuận lợi. Nguyên tắc qui đổi là đổi từ tiết diện hình hộp, hình phức tạp
sang tiết diện chữ I có chiều cao , chiều dày sờn và diện tích làm việc không đổi.
Diện tích tham gia làm việc của hộp dầm bao gồm toàn bộ các bộ phận nằm
trong phạm vi hộp và một phần của hai cánh hẫng.

Phần diện tích của cánh hẫng tham gia làm việc có chiều dài 6h
c
tính từ
điểm cắt của đờng kéo thẳng theo mặt ngoài thành hộp với mặt nắp hộp .
h
c
là chiều dày trung bình của cánh hẫng

2
ngc
c
hh
h
+
=


Qua đây ta có nhận xét : chiều dài cánh hẫng hợp lý của hộp là 6h
c
.

- Chiều dày bản nắp qui đổi : h

t
= (2F
c
+2F
2
+F
1
+2F
vt
)/(B-2t
1
)
- Chiều rộng bản nắp qui đổi : b
c
= B-2t
1
- Chiều dày bản đáy qui đổi : h
d
= (2F
vd
+F
d
)/b
d

trong đó
t
1
= t-6h
c
, t- chiều dài cánh hẫng nắp hộp
F
c
=6h
c
2


14
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
nếu t 6h
c
thì t
1
=0 và F
c
= h'
c
ì t
F
1
= t
0
ìh

t

()
(
)








+
++=
2
2
vtng
vtng
thh
bwhhF



()
2
1

+=

dng
hhHH

F
w
= 2wH'
F
d
=b
d
ìh
d
+h
2
d
F
vt
,F
vd
diện tích các vút trên và vút dới .

3.2.2- Xác định sơ bộ số lợng bó cốt thép ƯST, thớ trên tại các mặt cắt:
+ Xác định hệ số điều chỉnh
1
theo công thức :

05,0
7
28
85,0

1


=
c
f

0,65 ( 5.7.2.2 TCN 272)
trong đó f'
c
- cờng độ nén qui định của bê tông dầm ở tuổi 28 ngày (Mpa)
+ Khoảng cách từ mép ngoài chịu nén đến trọng tâm của cốt thép chủ d
p
:
Tạm lấy theo giá trị :
2
ngt
p
hh
Hd
+
=

mm
+ Chiều cao vùng chịu nén tối đa :
p
dc 42,0
=

mm

a'=c'ì
1
+ Diện tích cốt thép ƯST :










=
2
a
df
M
A
ppu
tt
ps

f
pu
- cờng độ chịu kéo qui định của cốt thép ƯST (Mpa)
M
tt
- mô men tính toán tại mặt cắt tính theo tổ hợp trạng thái giới hạn

cờng độ I ( N.mm)
Lu ý đổi đơn vị 1T.m = 9,8ì10
6
N.mm
+ Diện tích một bó cốt thép : A
ten
= n
st
a
st
.
n
St
- số tao trong một bó cốt thép
a
st
- diện tích một tao cốt thép (mm
2
)
+ Số bó cốt thép tại mặt cắt :

ten
ps
ten
A
A
n = bó
+ Lần lợt tính theo trình tự trên để chọn số bó cốt thép tại mỗi mặt cắt .

+Cũng tính nh vậy đối với cốt thép chịu mô men dơng.

Số lợng các bó cốt thép tính cho từng mặt cắt cuối các đốt đúc ,số bó này đi qua
mặt cắt và neo lại ở cuối đốt đúc tiếp theo . Tại mỗi mặt cắt các bó cốt thép phải bố
trí đối xứng nhau qua trục thẳng đứng.

15
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Nh vậy số lợng và chủng loại bó cốt thép đợc chọn xuất phát từ đốt đúc hẫng
cuối cùng và giá trị của mô men khai thác.
Có thể các bó cốt thép trên có số tao trong một bó khác với cốt thép thớ dới
nhng nên sử dụng thống nhất cùng một loại tao 12,7 hoặc 15,2 .
Số bó cốt thép neo tại mỗi mặt cắt phải là 2 hoặc 4 bó

bảng thống kê chọn các bó cốt thép thớ trên

Số hiệu
mặt cắt

Số bó cốt
thép cần bố
trí tại mỗi
mặt cắt theo
mô men thi
công

Số bó cốt
thép cần bố
trí tại mỗi
mặt cắt theo
mô men khai

thác

Tổng số bó
tại mỗi mặt
cắt
( Max )

Số bó neo
tại mỗi mặt
cắt

Số bó thực
tế sau khi
bố trí cốt
thép
Đỉnh trụ n
0
0


1-1 n
1

(n
0
-n
1
)2

2-2 n

2



3.3- Bố trí cốt thép
Cốt thép chịu mô men âm bố trí trên nắp hộp theo hai cách :
- Chạy thành từng hàng song song, cuối mỗi đốt đúc những bó nào bị ngắt
thì neo thẳng vào mặt cắt.
- Bố trí thành 2 hoặc 3 hàng tập trung ở khu vực nách hộp, khi neo bó cáp
phải uốn cong theo phơng ngang và uốn xiên xuống theo phơng đứng để neo vào
vị trí gần chỗ tiếp giáp nách và sờn hộp .
Hàng cốt thép hàng trên cùng cách nắp hộp (10ữ12) cm , các hàng cách
nhau một khoảng bằng đờng kính ống ghen
ống
+3,8 (cm) . Các bó trong một
hàng cũng đặt cách nhau
ống
+ 4 cm .
Điểm neo phải cách những bó đi thẳng gần nhất một khoảng cách b+
Bó

b- ghi trong bảng Qui cách bố trí neo tại đầu dầm với
CK
=23 , tức là bằng
+(22ữ34) cm.
Trên mặt bằng các bó đi song song với nhau, đối xứng với đờng tim của
nách hộp khi gần đến điểm kết thúc của cốt thép thì uốn cong để đi nào vị trí neo.
Điểm uốn nên chọn sao cho :
1- Cách đầu neo một khoảng ít nhất là (200+T)cm để đảm bảo điều kiện
trớc điểm neo cốt thép phải có đoạn thẳng ít nhất là 2m. T là chiều dài tiếp tuyến

của đờng cong bán kính R.
2- Nằm trong phạm vi một đốt đúc, cách điểm nối ống (T+20)cm để việc
đặt và nối ống ghen đợc dễ dàng .
Điểm uốn theo mặt phẳng ngang và mặt đứng là trùng nhau do đó về thực tế
các bó cốt thép uốn cong theo không gian trong một mặt phẳng nghiêng .
Cách xác định vị trí điểm uốn :

16
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
- Góc uốn xiên :
2
sin
+
=
T
h
Acr


T- tiếp tuyến của đờng cong xác định theo
công thức :

2

RtgT =

R- bán kính của đờng cong do ngời thiết kế
ấn định R4000 mm
h- khoảng cách từ vị trí cốt thép đến vị trí neo
xác định trên mặt bằng .

Vị trí điểm uốn cốt thép cách mặt cắt cuối đốt
là a :


tg
h
a =
Khi đó nếu
2.0
+

+ KTa
(m)
trong đó K chiều dài đốt thì điểm uốn nằm trong phạm vi đốt và việc nối dài ống
ghen cho từng đốt là thuận lợi vì nối theo đờng thẳng , ngợc lại điểm uốn nằm
trong đốt trớc đó , mối nối phải bố trí trên đoạn cong hoặc đoạn chéo , việc định vị
sẽ gặp khó khăn .
Những bó cốt thép thớ dới đợc neo
vào các ụ neo đúc nổi ở đáy hộp, những bó
uốn cong từ phía trong thành hộp đi ra thì chỉ
uốn có một lần, còn những bó từ vị trí cách
xa ngoài bản đáy , khi muốn neo vào vị trí ở
góc hộp phải uốn cong 2 lần để khi kéo bó
cốt thép đợc kéo thẳng song song với đờng
chân dọc theo thành hộp.


iV-tính duyệt điều kiện về cờng độ theo mô men đối với
mặt cắt thẳng góc :

4.1 - Xác định ứng suất trung bình trong cốt thép chủ :
Theo mặt cắt đã bố trí cốt thép xác định ứng suất trung bình trong cốt thép chủ
theo công thức sau :
1- Trờng hợp kéo trớc, kéo sau trong ống ghen đặt trong bê tông đợc coi là
cốt thép dính bám hoàn toàn :









=
p
pups
d
c
kff 1
Mpa ( 5.7.3.1.1-1)
k- hệ số tính theo công thức :

=
pu
py
f
f
k 04,12
( 5.7.3.1.1-2)
f
py
- giới hạn chảy của cốt thép DƯL ( Mpa) .
c- khoảng cách từ vị trí trục trung hòa đến mép chịu nén của bê tông (mm) .

17
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
khoảng cách này xác định theo công thức :

(
)
p
pu
psc
ddcysyspups
d
f
kAwf
hwbffAfAfA
c
+

+
=
285,0
285,0
1
1


mm ( 5.7.3.1.1-3)
A
s
- diện tích của các cốt thép thờng chịu kéo (mm
2
)
A'
s
- diện tích của các thanh cốt thép thờng chịu nén (mm
2
)
f
y
- giới hạn chảy của cốt thép thờng chịu kéo ( Mpa)
f'
y

- giới hạn chảy của cốt thép thờng chịu nén ( Mpa) .
d
p
- khoảng cách từ mép chịu nén đến trọng tâm của các bó cốt thép DƯL
khoảng cách này xác định theo bản vẽ đã bố trí cốt thép (mm) .
Nếu c tính đợc theo ( 5.7.3.1.1-3) mang dấu âm lúc đó có nghĩa vùng bê tông
chịu nén nằm trong phạm vi bản c h'
d
, phải tính lại c theo công thức :


p
pu
psdc
ysyspups
d
f
kAbf
fAfAfA
c
+




+
=
1
85,0

mm (5.7.3.1.1-4)
2- Trờng hợp kéo DƯL ngoài thuộc về khái niệm cốt thép không dính bám :










+=
c
p
peps
l
cd
ff 6300
( 5.7.3.1.2-1)
f
pe
- ứng suất có hiệu trong cốt thép sau khi căng kéo tạm lấy bằng 0,8 f
pu
l
c
- chiều dài có hiệu của bó cốt thép tính giữa hai đầu neo (mm)

s
i

c
N
l
l
+
=
2
2
( 5.7.3.1.2-2)
l
i
- chiều dài từng đoạn bó cáp đi qua các neo định vị hoặc các điểm uốn (mm)
N
s
- số lợng neo chuyển hớng nằm giữa hai đầu neo của các bó cốt thép .
Chiều cao vùng bê tông chịu nén c trong trờng hợp này xác định theo công
thức :

(
)
wf
hwbffAfAfA
c
c
ddcysyspups
285,0
285,0
1
1

+
= mm (5.7.3.1.2-3)
Nếu c tính đợc mang dấu âm tính lại theo công thức :

dc
ysyspups
bf
fAfAfA
c
1
85,0





+
= ( 5.7.3.1-4)

4.2- Xác định sức kháng uốn tính toán : ( N.mm)
a) Với trờng hợp c > h'

d
: ( 5.7.3.2.2-1)

()











+

+






=
22
285,0
222
1
d
ddcsyssysppspsn
h
a
hwbf
a
dfA
a
dfA
a
dfAM


b) Trờng hợp c h'
d
: ( 5.7.3.2.3)

18
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
















+






=
222
a
dfA

a
dfA
a
dfAM
syssysppspsn

a- chiều cao biểu đồ ứng suất qui đổi của bê tông chịu nén a=
1
c .

M
r
= M
n
- hệ số kháng uốn lấy bằng 1,0

4.3- Tính duyệt còng độ theo mô men :
M
r
M
tt
M
tt
- mômen uốn tính toán theo tổ hợp tải trọng trạng thái cờng độ I. (N.mm)
V-tính duyệt điều kiện về cờng độ theo lực cắt đối với
mặt cắt thẳng góc :
Vị trí tính duyệt tại tất cả các mặt cắt có tính duyệt theo mô men , tức là tại vị trí sát
với vách ngăn trên đỉnh trụ và cuối mỗi đốt .
Điều kiện phải tính duyệt :

(
)
pctt
VVQ
+
>

5,0
(N) (8.5.2.4-1)
trong đó : - hệ số sức kháng lấy bằng 1,0.
V
c
- sức kháng cắt danh định của bê tông (N)

vvcc
dbfV

=

083,0 (5.8.3.3-3)
- hệ số khả năng nứt xiên của bê tông, tra bảng dới đây.
b
v
- chiều rộng hữu hiệu của bụng dầm, lấy ở vị trí nhỏ nhất (mm)
d
v
- chiều cao chịu cắt của bụng dầm lấy theo giá trị nhỏ nhất trong
hai giá trị là 0,72h và 0,9d
c
. (mm)

d
c
-chiều cao tính từ mép bê tông chịu nén đến trọng tâm của cốt thép
chịu kéo ( bao gồm cả cốt thép DƯL và cốt thép thờng) (mm)
V
p
- thành phần phân lực của lực căng trong các bó cốt thép DƯL
theo phơng của lực cắt Q ( mang dấu + nếu ngợc với hớng của
lực cắt Q ) (N) .
Nếu ngợc lại không cần tính duyệt chỉ bố trí theo cấu tạo .
5.1- Bố trí cốt thép đai :
Cốt thép đai bố trí theo cấu tạo hoặc theo yêu cầu chống cắt và chống xoắn phải
đảm bảo những yêu cầu sau đây :
1- Bớc cốt đai s :
+ Nếu Q
tt
< 0,1f'
c
b
v
d
v
thì : s 0,8d
v
600mm
+ Nếu Q
tt
0,1f'
c
b

v
d
v
thì : s 0,4d
v
300mm
2- Diện tích tối thiểu của cốt thép đai :

y
v
cs
f
sb
fA

083,0

s- bớc của cốt đai (mm)
f
y
- giới hạn chảy của cốt thép đai không vợt quá 420 (Mpa).
5.2- Xác định sức kháng cắt của tiết diện :
5.2.1- Sức kháng cắt do cốt đai chịu :

19
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình

(
)
s

ggdfA
V
vyv
s



sincotcot
+
= (N) ( 5.8.3.3-4)
trong đó : - góc nghiêng của cốt đai so với trục dầm (độ)
A
v
- diện tích của các nhánh cốt đai trong phạm vi bớc s (mm
2
)
- góc ngiêng của ứng suất nén chủ xác định theo bảng 5.8.3.4.2-1 có in
kèm sau đây. Trong bảng này các thông số phải tính gồm :
+ ứng suất tiếp trong bê tông v:

vv
ptt
db
VQ




= (Mpa) ( 5.8.3.4.2-1)
+ Biến dạng của cốt thép chịu kéo

x
:

002,0
cot5,05,0

+
++
=
pspss
popstttt
v
tt
x
AEAE
fAgQN
d
M


(5.8.3.4.2-2)
Nếu tính ra
x
mang giá trị (-) thì giá trị tính đợc đem nhân với hệ số F
c
:

pspsscc
pspss
c

AEAEAE
AEAE
F
++
+
=

trong các công thức này :
N
tt
- lực nén do cốt thép ƯST chiếu lên phơng dọc trục ( N)
A
c
- diện tích phần bê tông chịu kéo tính bằng diện tích của phần từ 1/2 chiều
cao h của dầm cho đến hết phần chịu kéo . ( mm
2
)
A
s
- diện tích cốt thép thờng chịu kéo.
A
ps
- diện tích cốt thép DƯL thớ chịu kéo .
f
p0
- ứng suất trong cốt thép DƯL khi ứng suất
trong bê tông ở xung quanh nó bằng 0 . (Mpa)
E
c
,E

s
,E
ps
- mô đuyn đàn hồi của bê tông cốt thép
và bó cáp DƯL ( Mpa) .



cc
fy
5,1
=
c
E 043,0
y
c
-tỉ trọng của
bê tông 2400kg/m
3

x
h
0,5h
Ac
E
s
= 2ì10
5
Mpa
E

ps
= 1,97ì10
5
Mpa
Đối với dầm có chiều cao dới 400mm thì :
= 2,0
= 45
0
5.2.2- Sức kháng cắt danh định của mặt cắt :

V
pscn
VVV
+
+
=
(N) ( 5.8.3.3-1)
Các thành phần đã hớng dẫn tính ở trên .
5.3- Tính duyệt chống cắt :
V
n
Q
tt




20
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Vi-tính duyệt điều kiện chống nứt theo trạng thái giới hạn

sử dụng :
Các nội dung chống nứt sau đây đợc xét theo trạng thái giới hạn sử dụng .
6.1- Giới hạn cờng độ của cốt thép và bê tông trong tính toán chống nứt :
6.2- Tính các thành phần của mất mát ứng suất trớc :
6.2.1- Mất mát do biến dạng của thiết bị neo :

ps
Bo
pA
E
L
f
4,0
=
Mpa
L
bo
- chiều dài của bó cốt thép tính từ dai đầu neo mm .
6.2.2- Mất mát do ma sát thành ống ghen :


(
)
(
)
à
+
=
Kx
pjpF

eff 1
Mpa ( 5.9.5.2-2)

f
pj
- ứng suất trong cốt thép khi đang căng bằng kích , có thể lấy bằng 0,9f
pu
Mpa
K- hệ số ma sát lắc tính trên mỗi mm chiều dài cốt thép lấy bằng 6,6ì10
-7
à - hệ số ma sát trợt , lấy bằng 0,15 .
- tổng các giá trị tuyệt đối của các góc uốn của bó cốt thép so với đờng trục
của bó tính từ điểm neo kích ( nếu kéo bằng 1 kích ) hoặc từ điểm neo kích
gần nhất ( nếu kéo bằng 2 kích) đến mặt cắt xét ( Rad) .
x- chiều dài đoạn bó cốt thép tính từ điểm neo kích nói trên đến mặt cắt xét (mm)
Nếu bó cáp uốn cong trong cả mặt phẳng đứng và mặt phẳng ngang , thì phải
tính bằng cách cộng véc tơ :

yx
22

+=

6.2.3- Mất mát do co ngắn đàn hồi của bê tông :

(
)
cgp
ci
ps

pES
f
E
E
N
N
f ì

=
2
1
Mpa ( 5.9.5.2.3b-1)
N- số lợng các bó cốt thép chịu mô men âm .
E
ci
- mô đuyn đàn hồi của bê tông lúc truyền DƯL tại mặt cắt xét Mpa
f
cgp
- tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm của các bó cốt thép do lực nén trớc và
tĩnh tải DC tại mặt cắt đỉnh trụ . Mpa.
f
pe
- ứng suất có hiệu trong cốt thép sau khi truyền DƯL lên dầm lấy bằng 0,74f
pu
A
c0
- diện tích mặt cắt đỉnh trụ ( không có vách) trừ rãnh của bê tông mm
2
I
c0

- mô men quán tính của mặt cắt đỉnh trụ trừ rãnh của bê tông mm
4

0
0
0
0
p
c
ppepsDC
c
peps
cgp
d
I
dfAM
A
fA
f

=
Mpa (5.9.5.2.3b-2)
M
DC
- mô men do tĩnh tải sơ đồ 1 tại mặt cắt đỉnh trụ với hệsố tải trọng =1 .
d
p0
- khoảng cách từ trọng tâm các bó cốt thép DƯL đến trọng tâm của tiết diện
hộp dầm tại đỉnh trụ mm .
6.2.4- Mất mát do co ngót của bê tông :

(
)
Hf
SR
85,093

=

Mpa

21
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
H- độ ẩm của môi trờng lấy trung bình trong năm ( %) tạm lấy là 70%
6.2.5- Mất mát do từ biến của bê tông :

0712


=

cdpcgppCR
fff
( 5.9.5.4.3-1)
f
cgp
- tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm của các bó cốt thép theo công thức
(5.9.5.2.3b-2) nhng tính ở mặt cắt đang xét mất mát ứng suất trớc .
f
cdp

- chênh lệch ứng suất do tải trọng thờng xuyên trong bê tông tại trọng tâm
cốt thép DƯL so với thời điểm tạo dự ứng lực tại mặt cắt đang xét

0
0
'''
''
0 p
c
pepsp
c
epsp
p
c
DW
cdp
d
I
dfA
A
fA
d
I
M
f
+=
Mpa
M
DW
- mô men uốn do tĩnh tải giai đoạn 2 và hiệu ứng dỡ tải tại mặt cắt đang xét

với hệ số tải trọng là =1 .
Giá trị p' là chỉ cốt thép thớ chịu nén .
6.2.6- Mất mát do tự chùng của cốt thép :

(
)
pCRpSRpESpFpsR
fffff

+





= 2,04,03,0138
2
(5.9.5.4.4c-2)
6.3- Tính duyệt mặt cắt theo điều kiện chống nứt trong giai đoạn sử dụng :
6.3.1- ứng suất có hiệu sau các mất mát :


= fff
pyp
9,0

6.3.2- Tính duyệt đối với ứng suất nén trong bê tông:

cc
c

psp
c
psp
c
c
DC
c
c
DC
fd
I
fA
A
fA
d
I
M
d
I
M

++ 45,0
2
0
1
Mpa (5.9.4.2.1-1)
A
c
, I
c

- diện tích và mô men quán tính của tiết diện tính đổi sang tiết diện bê tông,
tại vị trí tính duyệt , coi mặt cắt làm việc đàn hồi ( mm
2
, mm
4
)
d
c
- khoảng cách từ trọng tâm tiết diện hộp dầm đến mép bê tông chịu nén mm

6.3.3- Tính duyệt đối với ứng suất kéo trong bê tông :


cs
c
psp
c
psp
s
c
DC
s
c
DC
fd
I
fA
A
fA
d

I
M
d
I
M
'5,0
2
0
1
++ Mpa (5.9.4.2.2-1)
d
s
khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm đến mép chịu kéo của bê tông mm .
6.4- Tính duyệt cờng độ trong cốt thép DƯL trong giai đoạn sử dụng :

pup
c
SD
p
fd
I
M
nf 8,0
0
+
Mpa ( 5.9.3-1)
n- tỉ lệ mô đuyn đàn hồi .
d
p0
- khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm bó cốt thép mm

M
SD
tính với tổ hợp : DC+DW+CR+SH+TG+EL






22
Hớng dẫn TKTN Chu Viết Bình
Bảng giá trị và .


x
x1000
/f'
c

-0.2 -0.15 -0.1 0 0.125 0.25 0.5 0.75 1 1.5 2
0.05

27 27 27 27 27 28.5 29 33 36 41 43


6.78 6.17 5.63 4.88 3.99 3.49 2.51 2.37 2.23 1.95 1.72
0.075

27 27 27 27 27 27.5 30 33.5 36 40 42

6.78 6.17 5.63 4.88 3.65 3.01 2.47 2.33 2.16 1.9 1.65
0.1

23.5 23.5 23.5 23.5 24 26.5 30.5 34 36 38 39


6.5 5.87 5.31 3.26 2.61 2.54 2.41 2.28 2.09 1.72 1.45
0.125

20 21 22 23.5 26 28 31.5 34 36 37 38


2.71 2.71 2.71 2.6 2.57 2.5 2.37 2.18 2.01 1.6 1.35
0.15

22 22.5 23.5 25 27 29 32 34 36 36.5 37


2.66 2.61 2.61 2.55 2.5 2.45 2.28 2.06 1.93 1.5 1.24
0.175

23.5 24 25 26.5 28 30 32.5 34 36 35.5 36


2.59 2.58 2.54 2.5 2.41 2.39 2.2 1.95 1.74 1.21 1
0.2

25 25.5 26.5 27.5 29 31 33 34 34.5 35 36

2.55 2.49 2.48 2.45 2.37 2.33 2.1 1.82 1.58 1.21 1
0.225

26.5 27 27.5 29 30.5 32 33 34 34.5 36.5 39


2.45 2.38 2.43 2.37 2.33 2.27 1.92 1.67 1.43 1.18 1.14
0.25

28 28.5 29 30 31 32 33 34 35.5 38.5 41.5


2.36 2.32 2.36 2.3 2.28 2.01 1.64 1.52 1.4 1.3 1.25
Ban đầu cho một giá trị ví dụ 27
0
, thay vào công thức (5.8.3.4.2-2) để xác định
x
, theo

x
tra bảng để tìm ' , tiếp tục thay vào công thức trên để xác định '
x
và tra bảng tìm '' cho
đến khi giá trị giữa hai lần tra chênh lệch không quá 10% .
vii- tính duyệt độ cứng :
1-Xác định độ võng do hoạt tải x (1+IM)
+ Độ cứng của tiết diện là EI
g
với

- Môđuyn đàn hồi E của bê tông xác định theo công thức :


=
ccc
fyE
5,1
043,0
y
c
-tỉ trọng của bê tông 2400kg/m
3
- I
g
mô men quán tính tiết diện nguyên của bê tông
2- Điều kiện tính duyệt :

Lf
800
1


3- Xác định độ võng do các tải trọng tác dụng lâu dài bằng độ võng do hoạt tải nhân
với hệ số bằng 4,0 .


23