ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẪU KẾT CẤU THÉP CẦU ĐƯỜNG

BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Giáo viên hướng dẫn : Tạ Văn A
Sinh viên : Nguyễn Văn B
Lớp : Cầu Anh - K46
Khoa : CLC
A. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
nhà máy và lắp ráp mối công trường bằng bu lông CĐC, không liên hợp.
B. CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC
1. Chiều dài nhịp dầm L =
18.0
m
2. Số làn xe thiết kế
n
L
=
2.0
làn
3. Khoảng cách giữa các dầm chủ
S
d
=
2.1
m
4. Tĩnh tải bản BTCT mặt cầu
w
DC2
=
10.5
kN/m

5. Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích
w
DW
=
3.48
kN/m
6. Hoạt tải xe ôtô thiết kế HL-93 =
9.3
kN/m
7. Số lượng giao thông trung bình hàng ngày/một làn ADT =
20000
xe/ngày/làn
8. Tỷ lệ xe tải trong luồng
k
truck
=
0.2
9. Hệ số phân bố ngang tính cho mômen
mg
M
=
0.45
10. Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt
mg
V
=
0.64
11. Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng
mg
D

=
0.5
12. Hệ số phân bố ngang tính cho mỏi
mg
F
=
0.5
13. Hệ số cấp đường m =
1.0
14. Vật liệu
Thép chế tạo dầm Thép M270 cấp 250
E =
200000
Mpa
F
y
=
250
Mpa
F
u
=
400
Mpa
Bu lông CĐC A325M
15. Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272-05
C. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1. Chọn mặt cắt dầm, tính các đặc trưng hình học;
2. Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực bằng phương pháp đ.a.h;
3. Kiểm toán dầm theo các trạng thái giới hạn cường độ I, sử dụng và mỏi;

4. Tính toán và thiết kế sườn tăng cường;
5. Tính toán thiết kế mối nối công trường;
6. Bản vẽ cấu tạo dầm và thống kê sơ bộ khối lượng.
D. BÀI LÀM
I. CHỌN MẶT CẮT DẦM
Mặt cắt dầm được lựa chọn theo phương pháp thử - sai, tức là lần lượt chọn kích thước mặt cắt dầm
dựa vào kinh nghiệm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế, rồi kiểm toán lại, nếu không
đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình sẽ lặp lại cho đến khi thỏa mãn.
1. Chiều cao dầm thép
Chiều cao dầm chủ có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ khi lựa
chọn giá trị này. Đối với cầu đường ôtô, nhịp giản đơn, ta có thể lựa chọn sơ bộ theo kinh nghiệm
như sau :
BÀI TẬP LỚN
KẾT CẤU THÉP
Thiết kế một dầm chủ, cầu nhịp giản đơn trên đường ôtô, mặt cắt chữ I, dầm thép ghép hàn trong
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9

0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
1
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
, nhưng thường chọn
Ta có : (1/25)L =
0.7
m
(1/20)L =
0.9
m
(1/12)L =
1.5
m
Theo đó, ta chọn : d =
1100
mm
2. Bề rộng cánh dầm
Chiều rộng cánh dầm được lựa chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau :
Ta có : (1/3)d =

367
mm
(1/2)d =
550
mm
Vậy ta chọn : Chiều rộng bản cánh trên chịu nén
b
c
=
400
mm
Chiều rộng bản cánh dưới chịu kéo
b
t
=
400
mm
3. Chiều dày bản cánh và bản bụng dầm
Theo quy định của quy trình (A6.7.3) thì chiều dày tối thiểu của bản cánh, bản bụng dầm là 8 mm.
Chiều dày tối thiểu này là do chống gỉ và yêu cầu vận chuyển, tháo lắp trong thi công.
Ta chọn : Chiều dày bản cánh trên chịu nén
t
c
=
25
mm
Chiều dày bản cánh dưới chịu kéo
t
t
=

25
mm
Chiều dày bản bụng dầm
t
w
=
14
mm
Do đó chiều cao bản bụng (vách dầm) sẽ là :
D
=
1050
mm
Vậy mặt cắt dầm sau khi chọn có hình vẽ như sau :
MẶT CẮT NGANG DẦM
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9

0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
1
25
dL
11
20 12
dL
11
( )
23
f
b d mm
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
2
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
4. Tính các đặc trưng hình học của mặt cắt dầm
Đặc trưng hình học của mặt cắt dầm được tính toán và lập thành bảng sau :
h(mm )
1088
550

13
550
Trong đó :
A : Diện tích (mm
2
);
h : Khoảng cách từ trọng tâm từng phần tiết diện dầm đến đáy dầm (mm );
I
0
: Mô men quán tính của từng phần tiết diện dầm đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm của
nó (mm
4
);
h
total
: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm (nhóm các phần tiết diện dầm) đến đáy bản cánh
dưới dầm (mm );
(mm )
y : Khoảng cách từ trọng tâm của từng bộ phận đến trọng tâm của mặt cắt dầm (mm );
(mm )
(mm
4
)
Từ đó ta tính được :
y
bot
(mm )
y
top
(mm )

y
botmid
(mm )
y
topmid
(mm )
S
bot
(mm
3
)
S
top
(mm
3
)
S
botmid
(mm
3
)
S
topmid
(mm
3
)
550 550 538 538 1.3E+07 1.3E+07 1.3E+07 1.3E+07
Trong đó :
y
bot

: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy bản cánh dưới dầm thép (mm );
y
top
: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đỉnh bản cánh trên dầm thép (mm );
y
botmid
: K/c từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh dưới dầm thép (mm );
y
topmid
: K/c từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh trên dầm thép (mm );
S
bot
: Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
bot
(mm
3
);
S
top
: Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
top
(mm
3
);
S
botmid
: Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
botmid
(mm
3

);
S
topmid
: Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
topmid
(mm
3
);
5. Tính toán trọng lượng bản thân dầm
Diện tích mặt cắt ngang dầm thép A =
34700
mm
2
Trọng lượng riêng của thép làm dầm =
78.5
kN/m
3
Trọng lượng bản thân dầm thép
W
DC1
=
2.72
kN/m
II. TÍNH TOÁN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC
10000
Cánh trên
Bản bụng
Cánh dưới
14700
10000

Mặt cắt
Dầm thép
Tổng
Mặt cắt
A (mm
2
)
A.h (mm
3
)
2889062500
5778125000
0
19085000
520833
1350562500
10875000
2889583333
1350562500
2889583333
7129729167
I
0
(mm
4
)
A.y
2
(mm
4

)
I
total
(mm
4
)
34700
2889062500
8085000
125000
520833
1351604167
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0

Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
( . )
()
total
Ah
hy
A
y y h
2
0
.
total
I I A y
s
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
3
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
1. Tính toán M, V theo phương pháp đ.a.h
Chia dầm thành các đoạn bằng nhau.
Chọn số đoạn dầm
N
đd
=

10
đoạn
Chiều dài mỗi đoạn dầm
L
đd
=
1.8
m
Theo đó ta có mô hình chia dầm thành các đoạn, và đánh số thứ tự mặt cắt như hình sau :
Trị số đ.a.h mômen được tính theo bảng sau :
Trong đó :
x
i
: Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i .
Đ.a.h M
i
: Tung độ đường ảnh hưởng M
i
.
A
Mi
: Diện tích đường ảnh hưởng M
i
.
Ta có hình vẽ đ.a.h mômen tại các mặt cắt dầm như sau :
1.620
2.880
3.780
4.320
4.500

Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ :
=
0.95
9.000
1
5
1.800
Mặt cắt
5.400
7.200
x
i
(m )
Đ.a.h M
i
(m )
A
Mi
(m
2
)
4.500
14.580
25.920
34.020
38.880
1.620
2.880
3.780
4.320

Đ.a.h M5
Đ.a.h M1
Đ.a.h M2
Đ.a.h M3
Đ.a.h M4
2
3.600
40.500
3
4
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2

Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
4
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________

BÀI TẬP LỚN - KCT
Mômen tại tiết diện bất kỳ được tính theo công thức sau : (đặt tải trực tiếp)
Đối với TTGHCĐI :
Đối với TTGHSD :
Trong đó :
LL
L
: Tải trọng làn rải đều (9,3kN/m);
LL
Mi
: Tải trọng bánh xe thứ i của xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế ứng với tung độ y
i
của
đường ảnh hưởng mômen (kN);
mg
M
: Hệ số phân bố ngang tính cho mômen (đã tính hệ số làn xe m);
W
DC
: Tải trọng rải đều do bản thân dầm thép và bản BTCT mặt cầu (kN/m);
W
DW
: Tải trọng rải đều do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu (kN/m);
1+IM : Hệ số xung kích;
A
Mi
: Diện tích đ.a.h M
i
(m
2

);
m : Hệ số cấp đường.
Ta lập bảng tính toán trị số mômen tại các mặt cắt như sau :
Mặt
cắt
x
i
(m )
M
i
DC
(kN.m)
M
i
DW
(kN.m)
M
i
LL
(kN.m)
1 1.8 228.96 72.30 507.35
2 3.6 407.03 128.54 882.74
3 5.4 534.23 168.71 1126.17
4 7.2 610.55 192.81 1265.80
5 9.0 635.99 200.84 1287.54
Mặt
cắt
x
i
(m )

M
i
DC
(kN.m)
M
i
DW
(kN.m)
M
i
LL
(kN.m)
1 1.8 192.81 50.74 396.72
2 3.6 342.76 90.20 690.26
3 5.4 449.88 118.39 880.61
4 7.2 514.15 135.30 989.80
5 9.0 535.57 140.94 1006.80
Ta có biểu đồ bao mômen ở TTGHCĐI như sau :
14.580
A
Mi
(m
2
)
A
Mi
(m
2
)
14.580

25.920
34.020
38.880
40.500
25.920
34.020
38.880
40.500
M
i
CĐ
(kN.m)
434.050
343.200
808.604
Bảng trị số mômen theo TTGHCĐI
∑LL
Mi
Truck
.y
i
(kN.m)
∑LL
Mi
Tandem
.y
i
(kN.m)
924.000
751.100

951.150
1064.300
1075.500
792.000
Bảng trị số mômen theo TTGHSD
∑LL
Mi
Truck
.y
i
(kN.m)
∑LL
Mi
Tandem
.y
i
(kN.m)
M
i
SD
(kN.m)
1418.306
1829.106
2069.153
2124.371
607.200
897.600
434.050
343.200
640.265

751.100
607.200
1123.226
951.150
792.000
1448.883
1064.300
897.600
1639.246
1683.310
1075.500
924.000
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0

Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
0,000
2124,371
2069,153
1829,106
1418,306
808,604
0,000
2069,153
1829,106
1418,306
808,604
1,25 1,5 1,75. . 1,75. . . . 1
i
i DC DW Mi M L Mi M i
DC DW LL
i i i
M w w A mg LL A m LL y IM
M M M
1,0 1,0 1,0 1,3. . 1,3. . . . 1
i
i DC DW Mi M L Mi M i
DC DW LL
i i i
M w w A mg LL A m LL y IM
M M M

Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
5
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Trị số đ.a.h lực cắt được tính theo bảng sau :
Trong đó :
x
i
: Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i .
Đ.a.h V
i
: Tung độ phần lớn hơn của đường ảnh hưởng V
i
.
A
Vi
: Tổng diện tích đường ảnh hưởng V
i
.
A
1,Vi
: Diện tích đường ảnh hưởng V
i
(phần diện tích lớn).
Ta có hình vẽ đ.a.h lực cắt tại các mặt cắt dầm như sau :
4
7.200
0.600

5
9.000
0.500
0.000
3
5.400
0.700
3.600
2
3.600
0.800
5.400
1
1.800
0.900
7.200
Đ.a.h V
i
(m )
A
Vi
(m
2
)
0
0.000
1.000
Mặt cắt
x
i

(m )
1.800
A
1,Vi
(m
2
)
9.000
7.290
5.760
4.410
3.240
9.000
2.250
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1

1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
0,000
2124,371
2069,153
1829,106
1418,306
808,604
0,000
2069,153
1829,106
1418,306
808,604
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
6
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Lực cắt tại tiết diện bất kỳ được tính theo công thức sau : (đặt tải trực tiếp)
Đối với TTGHCĐI :
Đối với TTGHSD :
Trong đó :
LL
Vi

: Tải trọng bánh xe thứ i của xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế ứng với tung độ y
i
của
đường ảnh hưởng lực cắt (kN);
mg
V
: Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt (đã tính hệ số làn xe m);
Mặt
cắt
x
i
(m )
A
Vi
(m
2
)
A
1,Vi
(m
2
)
V
i
DC
(kN)
V
i
DW
(kN)

V
i
LL
(kN)
0 0.00 9.000 9.000 141.33 44.63 452.96
1 1.80 7.200 7.290 113.06 35.70 392.82
2 3.60 5.400 5.760 84.80 26.78 334.45
3 5.40 3.600 4.410 56.53 17.85 277.87
4 7.20 1.800 3.240 28.27 8.93 223.07
5 9.00 0.000 2.250 0.00 0.00 170.05
Mặt
cắt
x
i
(m )
A
Vi
(m
2
)
A
1,Vi
(m
2
)
V
i
DC
(kN)
V

i
DW
(kN)
V
i
LL
(kN)
0 0.00 9.000 9.000 119.02 31.32 249.05
1 1.80 7.200 7.290 95.21 25.06 215.98
2 3.60 5.400 5.760 71.41 18.79 183.89
3 5.40 3.600 4.410 47.61 12.53 152.78
4 7.20 1.800 3.240 23.80 6.26 122.65
5 9.00 0.000 2.250 0.00 0.00 93.49
Ta có biểu đồ bao mômen ở TTGHCĐI như sau :
143.615
124.630
152.713
102.630
93.494
111.115
208.615
168.630
274.088
176.115
146.630
212.911
273.615
212.630
399.381
241.115

190.630
336.245
∑LL
Vi
Truck
.y
i
(kN)
∑LL
Vi
Tandem
.y
i
(kN)
V
i
SD
(kN)
111.115
102.630
170.047
Bảng trị số lực cắt theo TTGHCSD
176.115
146.630
352.256
143.615
124.630
260.261
541.589
208.615

168.630
446.031
V
i
CĐ
(kN)
273.615
212.630
638.927
Bảng trị số lực cắt theo TTGHCĐI
∑LL
Vi
Truck
.y
i
(kN)
∑LL
Vi
Tandem
.y
i
(kN)
241.115
190.630
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7

8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
1,
1,25 1,5 1,75. . 1,75. . . . 1
i
i DC DW Vi V L Vi V i
DC DW LL
i i i
V w w A mg LL A m LL y IM
V V V
1,
1,0 1,0 1,0 1,3. . 1,3. . . . 1
i
i DC DW Vi V L Vi V i
DC DW LL

i i i
V w w A mg LL A m LL y IM
V V V
541,589
446,031
352,256
260,261
170,047
638,927
541,589
446,031
352,256
260,261
170,047
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
7
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
III. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGHCĐI
3.1 Kiểm toán điều kiện chịu mômen uốn
3.1.1 Tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép
Lập bảng tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp dầm ở TTGHCĐI :
S
bot
(mm
3
)
S

top
(mm
3
)
S
botmid
(mm
3
)
S
topmid
(mm
3
)
f
bot
(MPa)
f
top
(MPa)
f
botmid
(MPa)
f
topmid
(MPa)
1.3E+07 1.3E+07 1.3E+07 1.3E+07 1.6E+02 1.6E+02 1.6E+02 1.6E+02
Trong đó :
f
bot

: Ứng suất tại đáy bản cánh dưới dầm thép (Mpa);
f
top
: Ứng suất tại đỉnh bản cánh trên dầm thép (Mpa);
f
botmid
: Ứng suất tại điểm giữa bản cánh dưới dầm thép (Mpa);
f
topmid
: Ứng suất tại điểm giữa bản cánh trên dầm thép (Mpa).
3.1.2 Tính toán mômen chảy của tiết diện
Mômen chảy của tiết diện không liên hợp được xác định theo công thức sau :
Trong đó :
F
y
: Cường độ chảy nhỏ nhất theo quy định của thép làm dầm (Mpa);
S
NC
: Mômen kháng uốn của tiết diện không liên hợp (mm
3
).
Ta có :
F
y
=
250
Mpa
S
NC
=

1.3E+07
mm
3
Vậy ta có :
M
y
=
3.2E+09
N.mm
3.1.3 Tính mômen dẻo của tiết diện
Chiều cao bản bụng chịu nén tại mômen dẻo được xác định như sau : (A6.10.3.3.2)
Tiết diện đối xứng kép, do đó : D
cp
= D/2 D
cp
=
525
mm
Khi đó, mômen dẻo của tiết diện không liên hợp được tính theo công thức :
Trong đó :
P
w
= F
yw
.A
w
: Lực dẻo của bản bụng (N); P
w
=
3.7E+06

N
P
c
= F
yc
.A
c
: Lực dẻo của bản cánh trên chịu nén (N); P
c
=
2.5E+06
N
P
t
= F
yt
.A
t
: Lực dẻo của bản cánh dưới chịu kéo (N); P
t
=
2.5E+06
N
Vậy ta có :
M
p
=
3.7E+09
N.mm
3.1.4 Kiểm toán sự cân xứng của tiết diện

Tiết diện I chịu uốn phải được cấu tạo cân xứng sao cho : (A6.10.2.1)
(1)
Trong đó :
I
y
: Mômen quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của
bản bụng (mm
4
);
Mặt cắt
Dầm thép
M
(N.mm)
2.1E+09
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1

1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
.
y y NC
M F S
. . .
4 2 2 2 2
ct
P w c t
tt
D D D
M P P P
0,1 0,9
yc
y
I
I
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
8
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
I
yc

: Mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trục thẳng đứng đi qua
đi qua trọng tâm của bản bụng (mm
4
).
Ta có :
I
yc
=
1.3E+08
mm
4
I
y
=
2.7E+08
mm
4
I
yc
/I
y
=
0.500
Kiểm toán (1) KT1
=
OK
3.1.5 Kiểm toán độ mảnh của vách đứng
Ngoài nhiệm vụ chống cắt, vách đứng còn có chức năng tạo cho bản biên đủ xa để chịu uốn có hiệu
quả. Khi một tiết diện I chịu uốn, có hai khả năng hư hỏng có thể xuất hiện trong vách đứng. Đó là
vách đứng có thể mất ổn định như một cột thẳng đứng chịu ứng suất nén có bản biên đỡ hoặc có thể

mất ổn định như một tấm do ứng suất dọn trong mp uốn .
Bản bụng dầm phải được cấu tạo sao cho thỏa mãn đk sau (A6.10.2.2).
Khi không có gờ tăng cường dọc :
(2)
Trong đó :
f
c
: Ứng suất ở giữa bản cánh chịu nén do tải trọng ở TTGHCĐI gây ra (Mpa);
D
c
: Chiều cao của bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi (mm).
Ta có :
Đối với tiết diện không liên hợp đối xứng kép thì D
c
= D/2
tức là :
D
c
=
525
mm
Ở trên ta đã tính được
f
c
=
1.6E+02
Mpa
Vế trái của (2) VT2 =
75.0
Vế trái của (2) VP2 =

239.2
Kiểm toán (2) KT2
=
OK
3.1.6 Kiểm tra tiết diện dầm là đặc chắc không đặc chắc hay mảnh
3.1.6.1 Kiểm tra độ mảnh của vách đứng có mặt cắt đặc chắc
Độ mảnh của vách, để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thỏa mãn đk sau : (A6.10.4.1.2)
(3)
Trong đó :
F
yc
: Cường độ chảy nhỏ nhất theo quy định của bản cánh chịu nén (Mpa);
D
cp
: Chiều cao của bản bụng chịu nén trong lúc mômen dẻo (mm).
Ta có :
Ở trên đã tính được :
D
cp
=
525
mm
Vế trái của (3) VT3 =
75.0
Vế phải của (3) VP3 =
106.3
Kiểm toán (3) KT3
=
OK
3.1.6.2 Kiểm toán độ mảnh của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc

Độ mảnh của biên chịu nén, để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thỏa mãn điều kiện sau :
(A6.10.4.1.3)
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
2
6,77
c
wc
D

E
tf
2
3,76
cp
w yc
D
E
tF
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
9
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
(4)
Trong đó :
b
f
: chiều rộng của bản cánh chịu nén (mm);
t
f
: Chiều dày của bản cánh chịu nén (mm).
Ta có :
Vế trái của (4) VT4 =
8.0
Vế phải của (4) VP4 =
10.8
Kiểm toán (4) KT4
=

OK
3.1.6.3 Kiểm toán tương tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén của mặt cắt đặc chắc
Thực nghiệm cho thấy các mặt cắt đặc chắc có thể không có khả năng đạt được các mômen dẻo khi
tỷ số độ mảnh của bụng và cánh chịu nén cả hai đều vượt 75% của các giới hạn cho trong các phương
trình (3) và (4). Do đó tương tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén, để đảm bảo tiết diện là đặc
chắc phải thỏa mãn đk sau : (A6.10.4.1.6)
(5)
và
(6)
Ta có :
Vế trái của (5) VT5 =
75.0
Vế phải của (5) VP5 =
79.8
Kiểm toán (5) KT5
=
OK
Vế trái của (6) VT6 =
8.0
Vế phải của (6) VP6 =
8.1
Kiểm toán (6) KT6
=
OK
Do đó, phải kiểm tra phương trình tương tác :
(7)
Ta có :
Vế trái của (7) VT7 =
149.8
Vế phải của (7) VP7 =

176.8
Kiểm toán (7) KT7
=
OK
3.1.6.4 Kiểm toán liên kết dọc của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc
Khoảng cách giữa các điểm liên kết dọc L
b
để đảm bảo cho tiết diện là đặc chắc phải thỏa mãn điều
kiện sau : (A6.10.4.1.7)
(8)
Trong đó :
r
y
: Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục đối xứng thẳng đứng (mm);
M
l
: Mômen nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mỗi đầu của chiều dài không được
giằng (N.mm);
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4

0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
0,382
2
f
f yc
b
E
tF
2
(0,75)3,76
cp
w yc
D
E
tF
(0,75)0,382
2
f
f yc
b

E
tF
2
9,35 6,25
2
cp f
w f yc
Db
E
t t F
0,124 0,0759
y
l
b
p yc
rE
M
L
MF
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
10
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
M
p
: Mômen dẻo của tiết diện (N.mm).
Ta có :
Ở trên đã tính được

I
y
=
2.7E+08
mm
4
Diện tích tiết diện dầm
A
=
34700
mm
2
r
y
=
88 mm
Chọn khoảng cách giữa các liên kết dọc
L
b
=
4500
mm
Ta kiểm toán cho khoang giữa là bất lợi nhất
M
l
=
1.6E+09
N.mm
Ở trên, ta đã tính được
M

p
=
3.7E+09
N.mm
Vế phải của (8) VP8 =
6333
mm
Kiểm toán (8) KT8
=
OK
Kết luận :
3.1.7 Kiểm toán sức kháng uốn
Sức kháng uốn của dầm phải thỏa mãn đk sau : (A6.10.4)
Đối với trường hợp tiết diện là đặc chắc :
(9)
Trong đó :
: Hệ số sức kháng uốn theo quy định (A6.5.4.2);
M
umax
: Mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp dầm ở TTGHCĐI (N.mm);
M
n
: Sức kháng uốn danh định đặc trưng cho tiết diện đặc chắc (N.mm).
Ta có :
=
1.0
M
n
= M
P

=
3.7E+09
N.mm
Vế trái của (9) VT9 =
2.1E+09
N.mm
Vế phải của (9) VP9 =
3.7E+09
N.mm
Kiểm toán (9) KT9 =
OK
3.2 Kiểm toán ĐK chịu lực cắt
3.2.1 Kiểm toán theo yêu cầu bốc xếp
Đối với các bản bụng khi không có STC dọc, phải sử dụng STC đứng nếu :
(10)
Ta có :
Vế trái của (10) VT10
=
75
Kiểm toán (10) KT10 =
NOT OK
Kết luận : Không cần sử dụng STC đứng khi bốc xếp
3.2.2 Kiểm toán sức kháng cắt của dầm
3.2.2.1 Kiểm toán khoang trong
Sức kháng cắt của khoang trong phải thỏa mãn đk sau (A6.10.7.1) :
(11)
Trong đó :
V
u
: Lực cắt tại mc tính toán;

0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
max
.
u r f n
M M M
f
f
150

w
D
t
.
u r v n
V V V
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
11
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
: Hệ số kháng cắt theo quy định (A6.5.4.2);
V
n
: Sức kháng danh định của mặt cắt, được xác định như dưới đây.
Ta kiểm toán cho mặt cắt 1 là mặt cắt bất lợi nhất, do đó :
M
u
=
8.1E+08
N.mm
Ta kiểm tra điều kiện :
(11*)
Ta có :
Vế trái của (11*) VT11*
=
8.1E+08
N.mm
Vế phải của (11*) VP11*

=
1.8E+09
N.mm
Kiểm toán (11*) KT11* =
OK
Khi đó V
n
được xác định theo công thức sau :
Trong đó :
V
p
: Lực cắt dẻo của vách dầm, được xác định như sau :
V
p
=
2.1E+06
N
C = tỷ số của ứng suất oằn cắt và cường độ chảy cắt, ta có C được xác định như sau :
Nếu : thì C =1,0 (11a)
Trong đó :
k
=
5.61
Ta có :
Vế trái của (11a)
VT11a
=
75
Vế phải của (11a)
VP11a

=
74
Kiểm toán (11a) KT11a =
NOT OK
Nếu : , thì (11b)
Ta có :
Vế trái của (11b)
VT11b
=
74
Vế phải của (11b)
VP11b
=
92
Kiểm toán (11b)
KT11b
=
OK
Nếu : , thì (11c)
Ta có :
Vế trái của (11c)
VT11c
=
75
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7

8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
v
0,5
u f P
MM
2
0
0,87(1 )
1
np
C
V V C
d
D

0,58
p yw w
V F Dt
1,10
w yw
D Ek
tF
2
0
5
5k
d
D
1,10 1,38
yw w yw
Ek D Ek
F t F
1,10
yw
w
Ek
C
D
F
t
1,38
w yw
D Ek
tF
2

1,52
yw
w
Ek
C
F
D
t
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
12
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Vế phải của (11c)
VP11c
=
92
Kiểm toán (11c)
KT11c
=
NOT OK
Vậy
C
=
0.98
Ta có :
V
n
=

2.1E+06
N
=
1.0
Vế trái của (11)
VT11
=
5.4E+05
N
Vế phải của (11)
VP11
=
2.1E+06
N
Kiểm toán (11)
KT11
=
OK
3.2.2.2 Kiểm toán khoang biên
Sức kháng cắt của khoang biên phải thỏa mãn đk sau :
(12)
Trong đó :
V
umax
: Lực cắt lớn nhất tại mặt cắt gối;
Ta có :
C
=
0.98
Vế trái của (12)

VT12
=
6.4E+05
N
Vế phải của (12)
VP12
=
2.1E+06
N
Kiểm toán (12)
KT12
=
OK
3.2.3 Tính toán các neo chống cắt
Tong phạm vi BTL này ta không tính toán phần này và coi như cấu tạo của các neo chống cắt đã được
thỏa mãn.
IV. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGHSD
4.1 Kiểm toán độ võng dài hạn
Dùng tổ hợp TTSD để kiểm tra chảy của một kết cấu thép và ngăn ngừa độ võng thường xuyên bất lợi
có thể ảnh hưởng xấu đến điều kiện khai thác. Ứng suất bản biên chịu mômen dương và âm, phải thỏa
mãn đk sau :
(13)
Trong đó :
f
f
: Ứng suất đàn hồi bản biên dầm do TTSD gây ra;
R
h
: hệ số lai, với tiết diện đồng nhất thì R
h

= 1,0.
Ta tính toán cho mặt cắt giữa nhịp là mặt cắt bất lợi nhất, do đó :
M
a
=
1.7E+09
N.mm
Ta có :
R
h
=
1.0
Vế trái của (13)
VT13
=
1.3E+02
Mpa
Vế phải của (13)
VP13
=
2.0E+02
Mpa
Kiểm toán (13)
KT13
=
OK
4.2 Kiểm toán độ võng không bắt buộc
Độ võng của dầm phải thỏa mãn đk sau đây :
(14)
0

0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
1,10
yw
w
Ek
C
D
F
t

v
maxu r v n v p
V V V CV
0,80
f h yf
f R F
1
800
cp
L
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
13
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Trong đó :
L : chiều dài nhịp dầm (m);
: Độ võng lớn nhất do hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích, lấy trị số lớn hơn của :
+ Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết Kế, hoặc
+ Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế.
Độ võng lớn nhất (tại mc giữa dầm) do xe tải thiết kế gây ra có thể lấy gần đúng ứng với trường hợp
xếp xe sao cho mômen uốn tại mặt cắt giữa dầm là lớn nhất. Khi đó ta có thể sử dụng hoạt tải tương
đương của xe tải thiết kế để tính toán.
Độ võng lớn nhất (tại mc giữa dầm) do tải trọng rải đều gây ra được tính theo công thức của LTĐH :
Trong đó :
w : tải trọng rải đều trên dầm (N/m);
E : Mô đun đàn hồi của thép làm dầm (Mpa);
I : Mômen quán tính của tiết diện dầm, bao gồm cả bản BTCT mặt cầu đối với DLH (mm
4

).
Ta có :
Tải trọng rải đều tương đương của xe tải thiết kế (đã nhân hệ số)
w
TRUCK
=
21.6
N/mm
Tải trọng rải đều tương đương của tải trọng làn thiết kế (đã nhân hệ số)
w
LANE
=
6.0
N/mm
Mômen quán tính của tiết diện dầm I
=
7.1E+09
mm
4
Độ võng do xe tải thiết kế
Δ1
=
21
mm
Độ võng do tải trọng làn thiết kế
Δ2
=
6
mm
Độ võng do 25% xe tải tk cùng tải trọng làn

Δ3
=
11
mm
Vế trái của (14) VT14
=
21
mm
Vế phải của (14) VP14
=
23
mm
Kiểm toán (14) KT14
=
OK
4.3 Tính toán độ vồng ngược
Các cầu thép nên làm độ vồng ngược trong khi chế tạo để bù lại độ võng do tĩnh tải không hệ số và
trắc dọc tuyến. Ở đây ta chỉ xét tới độ võng do tĩnh tải không hệ số của :
Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do tiết diện dầm thép chịu;
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu.
Ta có :
Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu
w
DC
=
13.2
N/mm
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu.
w
DW

=
3.5
N/mm
Độ võng do tĩnh tải không hệ số hay do độ vồng ngược lại là :
Δ
=
16
mm
V. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGH MỎI VÀ ĐỨT GÃY
5.1 Kiểm toán mỏi đối với vách đứng
5.1.1 Kiểm toán mỏi đối với vách đứng chịu uốn
Kiểm tra đk ổn định uốn của vách đứng khi chịu tải trọng lặp :
(15)
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1

Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
4
5
384
wL
EI
2
5,70
c
w yw
D
E
tF
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
14
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Trong đó :
D
c
: chiều cao của vách chịu nén trong giai đoạn đàn hồi (mm).
Ta có :
Đối với dầm đối xứng kép thì D

c
= D/2 D
c
=
525 mm
Vế trái của (15) VT15
=
75 mm
Vế phải của (15) VP15
=
161 mm
Kiểm toán (15) KT15
=
OK
Do đó ứng suất nén đàn hồi lớn nhất phải thỏa mãn điều kiện :
(16)
Trong đó :
f
cf
: Ứng suất nén đàn hồi lớn nhất ở bản biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa
nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định, đại diện cho ứng suất nén khi uốn max trong vách(Mpa)
Xếp tải mỏi bất lợi nhất cho mc giữa dầm như sau :
4700
9000
18000
Tải trọng trục
P1 = 35 kN đặt cách gối x1 =
4.7
m
P2 = 145 kN x2 =

9.0
m
P3 = 145 kN x3 =
18.0
m
Ta có :
Mômen do xe tải mỏi tác dụng
M
truckf
=
734.8
kNm
Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu
W
DC
=
13.2
kN/m
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu
W
DW
=
3.5
kN/m
Mômen do tác dụng của tải trọng dài hạn
M
DC+DW
=
676.5
kNm

Mômen mỏi
M
cf
=
1.E+09
N.mm
Vế trái của (16) VT16
=
101.1
Mpa
Vế phải của (16) VP16
=
250.0
Mpa
Kiểm toán (16) KT16
=
OK
5.1.2 Kiểm toán mỏi với vách đứng chịu cắt
Ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải
trọng mỏi theo quy định phải thỏa mãn đk sau :
(17)
Trong đó :
v
cf
: Ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách, do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của
tải trọng mỏi theo quy định (Mpa).
Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mc gối như sau :
0
0.8
1 2 3

4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
cf h yc
f R F
0,58
cf yw
v CF
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
15
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________

BÀI TẬP LỚN - KCT
9000
13300
18000
Tải trọng trục
P1 = 35 kN đặt cách gối x1 =
13.3
m
P2 = 145 kN x2 =
9.0
m
P3 = 145 kN x3 =
0.0
m
Ta có :
Lực cắt do xe tải mỏi tác dụng
V
truckf
=
226.6
kN
Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT mặt cầu
W
DC
=
13.2
kN/m
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu
W
DW

=
3.5
kN/m
lực cắt do tác dụng của tải trọng dài hạn
V
DC+DW
=
150.3
kN
Lực cắt mỏi
V
cf
=
3.E+05
N
Như trên ta có C
=
0.98
Vế trái của (17) VT17
=
23.5
Mpa
Vế phải của (17) VP17
=
142.5
Mpa
Kiểm toán (17) KT17
=
OK
5.2 Kiểm toán mỏi và đứt gãy

5.2.1 Kiểm toán mỏi
Thiết kế theo TTGH mỏi bao gồm giới hạn ứng suất do hoạt tải của xe tải thiết kế mỏi chỉ đạt tới một
trị số thích hợp ứng với một số lần tác dụng lặp xảy ra trong quá trình phục vụ của cầu.Công thức kiểm
tra mỏi như sau :
(18)
Trong đó :
: Hệ số tải trọng mỏi, ta có
(Δf) : Biên độ ứng suất do xe tải mỏi gây ra (Mpa);
(ΔF)
n
: Sức kháng mỏi danh định (Mpa).
* Tính biên độ ứng suất do xe tải mỏi gây ra ( Δ f) :
Ta có :
Mômen do xe tải mỏi tác dụng :
M
truckf
=
734.8
kN.m
Mômen mỏi do xe tải mỏi tác dụng :
M
cf
=
4.2E+08
N.mm
Vế phải của (18)
VP18
=
24.4
Mpa

* Tính sức kháng mỏi danh định (ΔF)
n
: (A6.6.1.2.5)
Ta có công thức tính toán như sau :
(18a)
Trong đó :
(ΔF)
TH
, A : Ngưỡng ứng suất mỏi, hệ số cấu tạo, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào loại chi
tiết cấu tạo của dầm thép;
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2

Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
( ) ( f)
n
F
0,75;
1
3
1
2
n TH
A
FF
N
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
16
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
N : số chu kỳ biên độ ứng suất trong tuổi thọ thiết kế của cầu;
Theo tiêu chuẩn thì tuổi thọ thiêt kế của cầu là 100 năm, vậy :
N = (100năm).(365ngày).n.(ADTT
SL
)
(18b)
n : số chu kỳ ứng suất của 1 xe tải, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào loại cấu kiện và chiều
dài nhịp;
ADTT

SL
: số xe tải/ngày trong một làn xe đơn tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế;
ADTT
SL
= p.ADTT
(18c)
p : Một phần số làn xe tải trong một làn đơn, tra bảng theo quy định , phụ thuôc vào số làn xe
có giá trị cho xe tải của cầu ;
ADTT : Số xe tải/ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế;
ADTT = k
truck
.ADT.n
L
(18d)
ADT : số lượng giao thông trung bình hàng ngày/một làn;
k
truck
: Tỷ lệ xe tải trọng luồng, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào cấp đường thiết kế.
Ta có :
Tra bảng A.6.6.1.2.5-1, với chi tiết loại B A =
3.E+12
Mpa
3
Tra bảng A.6.6.1.2.5-3, với chi tiết loại B
(ΔF)
TH
=
110.0
Mpa
Tra bảng A.6.6.1.2.5-2, với dầm giản đơn và L = 18m n =

1.0
Tra bảng A.3.6.1.3.2-1, với số làn xe n = 2làn p =
0.85
ADT =
20000
xe/ngày/làn
k
truck
=
0.2
ADTT =
8000
xe/ ngày
N =
2.E+08
chu kỳ
Vế trái của (18a) VT18a =
23.9
Mpa
Vế phải của (18a) VP18a =
55.0
Mpa
Vế trái của (18) VT18 =
55.0
Mpa
Vế phải của (18a) VP18 =
24.4
Mpa
Kiểm toán (18) KT18
=

OK
5.2.2 Kiểm toán đứt gãy
Vật liệu thép làm dầm phải có độ dẻo dai chống đứt gãy theo quy định của tiêu chuẩn.
Thép sử dụng theo các tiêu chuẩn của AASHTO là thỏa mãn.
VI. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG
1. Bố trí STC đứng
Ta có : 3D =
3150
mm
Vậy ta chọn:
Khoảng cách giữa các STC đứng trung gian (khoang trong)
d
0
=
3000
mm
Khoảng cách khoang cuối (khoang biên)
d
01
=
1500
mm
Chiều rộng của STC đứng trung gian
b
p
=
180
mm
Chiều dày của STC đứng trung gian
t

p
=
16
mm
Ta có hình vẽ bố trí STC như sau :
MẶT CHÍNH BỐ TRÍ STC ĐỨNG
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
Nguyễn Văn B

_________________________________________________________________________________
17
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
2. Kiểm toán STC đứng trung gian
2.1 Kiểm toán độ mảnh
Chiều rộng và chiều dày của STC đứng trung gian phải được giới hạn về độ mảnh để ngăn mất ổn định
cục bộ của vách dầm: (A 10.8.1.2)
(19)
(20)
Trong đó :
d : Chiều cao mặt cắt dầm thép (mm);
t
p
: Chiều dày STC (mm);
b
p
: Chiều rộng STC (mm);
F
ys
: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của STC (MPa);
b
f
: Chiều rộng bản cánh của dầm (mm).
Ta có :
Vế trái của (19) VT19
=
87
mm

Vế phải của (19) VP19
=
217
mm
Kiểm toán (19) KT19
=
OK
Vế trái của (20) VT20
=
100
mm
Vế phải của (20) VP20
=
256
mm
Kiểm toán (20) KT20
=
OK
2.1 Kiểm tra độ cứng
Độ cứng của nó phải thỏa mãn các phương trình sau : (A6.10.8.1.3)
(21)
(22)
Trong đó :
d
0
: Khoảng cách giữa các STC đứng trung gian (mm);
D
p
: chiều cao D của vách khong có STC dọc hoặc chiều cao phụ lớn nhất của vách có STC dọc
0

0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
ys
50 0,48
30
pp
dE
bt
F
0,25 16,0

f p p
b b t
3
0
w
t
I d t J
2
0
2,5 2,0 0,5
p
D
J
d
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
18
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Ta chỉ xét trường hợp không có STC dọc, nên D
p
= D (mm);
I
t
: Mômen quán tính của tiết diện STC đứng trung gian lấy đối với mặt tiếp xúc với vách khi là
STC đơn và với điểm giữa chiều dày vách khi là STC kép (mm
4
).
Ta có :

D
p
=
1050
mm
d
0
=
3000
mm
J
=
0.50
t
w
=
14
mm
b
p
=
180
mm
t
p
=
16
mm
Vế trái của (21) VT21
=

7.0E+07
mm
4
Vế phải của (21) VP21
=
4.1E+06
mm
4
Kiểm toán (21) KT21
=
OK
2.3 Kiểm toán cường độ
Diện tích tiết diện ngang của STC đứng trung gian phải đủ lớn để chống lại thành phần thẳng đứng của
ứng suất xiên trong vách : (A6.10.8.1.4)
(23)
Trong đó :
V
r
: Sức kháng cắt tính toán của vách dầm (N);
V
u
: Lực cắt do tải trọng tính toán ở TTGHCĐI (N);
A
S
: Diện tích STC, tổng diện tích của cả đôi STC (mm
2
);
B : hệ số, được xác định phụ thuộc loại STC.
Ta có :
Với STC kép bằng thép tấm, thì : B =

1.00
Như trên ta có C =
0.98
Ta xét STC đứng liền kề STC gối là bất lợi nhất, khi đó :
V
u
=
541589
N
V
r
=
2E+06
N
Vế trái của (23) VT23
=
5760
mm
2
Vế phải của (23) VP23
=
-3518
mm
2
Kiểm toán (23) KT23
=
OK
3. Kiểm toán STC gối
3.1 Chọn kích thước STC gối
Ta chọn :

Chiều rộng của STC gối
b
p
=
180
mm
Chiều dày của STC gối
t
p
=
16
mm
Số đôi STC gối
n
g
=
1
Chiều rộng đoạn vát góc của STC gối
4t
w
=
56
mm
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10

0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
2
0,15 (1 ) 18
yw
u
s w w
r ys
F
V
A BDt C t
VF
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
19
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG

_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Ta có hình vẽ kích thước STC gối như sau :
3.2 Kiểm toán độ mảnh
Độ mảnh của STC gối phải thỏa mãn đk sau: (A6.10.8.2.2)
(24)
Trong đó :
b
p
: Chiều rộng của STC gối (mm);
t
p
: Chiều dày của STC gối (mm).
Ta có :
Vế trái của (24) VT24
=
180
mm
Vế phải của (24) VP24
=
217
mm
Kiểm toán (24) KT24
=
OK
3.3 Kiểm toán sức kháng tựa
Sức kháng tựa tính toán, B
r
phải được lấy như sau :
(25)

Trong đó :
φ
b
: Hệ số sức kháng tựa theo quy định: (A6.5.4.2)
A
pu
: Diện tích phần chìa của STC gối ở bên ngoài các đường hàn bản bụng vào bản cánh.
nhưng không vượt ra ngoài mép của bản cánh (mm
2
)
Ta có :
φ
b
=
1.0
Vế trái của (25) VT25
=
992000
N
Vế phải của (25) VP25
=
638927
N
Kiểm toán (25) KT25
=
OK
3.4 Kiểm sức kháng nén dọc trục
STC gối cộng một phần vách phối hợp như một cột để chịu lực nén dọc trục;
Đối với STC được hàn vào bản bụng, diện tích có hiệucuar tiết diện cột được lấy bằng diện tích tổng
cộng các thành phần của STC và một đoạn vách nằm tại trọng tâm không lớn hơn 9t

w
sang mỗi bên của
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
ys
0,48
pp
E
bt

F
r b pu ys u u
B A F R V
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
20
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
các cấu kiện phía ngoài của nhóm STC gối.
Điều kiện kiểm toán :
(26)
Trong đó :
φ
c
: Hệ số sức kháng nén theo quy định: (A6.5.4.2)
P
n
: Sức kháng nén danh định, được xác định như sau: (A4.6.2.5)
Nếu λ ≤ 2,25 thì P
n
= 0,66
λ
F
ys
A
s
Nếu λ ≥ 2,25 thì P
n
= 0,88F

ys
A
s
/λ
Trong đó :
A
s
: Diện tích mặt cắt nguyên (mm
2
);
k : Hệu số chiều dài hiệu dụng theo quy định. Với trường hợp liên kết hàn ở 2 đầu thì k = 0,75
(A.4.6.2.5)
l : Chiều dài không giằng (mm) = Chiều cao vách D (mm);
r : Bán kính quán tính của tiết diện cột (mm);
I : Mômen quán tính của tiết diện cột đối với trục trung tâm của vách (mm
4
).
Ta có :
φ
c
=
0.9
A
s
=
9288
mm
2
I
=

7.0E+07
mm
4
r
=
86.7
mm
l
=
1050
mm
k
=
0.75
kl/r
=
9.1
λ
=
0.0105
Vậy :
λ
<
2.25
P
n
=
2.3E+06
N
Vế trái của (26) VT26

=
2.1E+06
N
Vế phải của (26) VP26
=
6.4E+05
N
Kiểm toán (26) KT26
=
OK
VII. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỐI NỐI CÔNG TRƯỜNG
7.1 Chọn vị trí mối nối công trường
Ta phải bố trí các mối nối dầm do chiều dài vật liệu cung cấp thường bị hạn chế, yêu cầu chế tạo, điều
kiện sản xuất, cũng như khả năng vận chuyển và lắp ráp bị hạn chế;
Vị trí mối nối thường nên tránh chỗ có mômen lớn. Đối với dầm giản đơn, ta thường bố trí ở vị trí
(1/4 ÷ 1/3)L và đối xứng nhau qua mặt cắt giữa dầm.
Ở đây ta chia dầm thành 3 đoạn :
Do đó, vị trí mối nối công trường cách gối một đoạn
x
mn
=
5.9 m
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2

0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
r c n u u
P P R V
2
y
F
kl
rE
s
I
r
A
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
21
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG

_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Ta có :
Mômen tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI
M
CĐ
=
1.9E+09
N.mm
Mômen tại vị trí mối nối ở TTGHSD
M
SD
=
1.5E+09
N.mm
Lực cắt tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI
V
CĐ
=
3.3E+05
N
Lực cắt tại vị trí mối nối ở TTGHSD
V
SD
=
2.0E+05
N
7.2 Tính toán lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh
7.2.1 Tính toán ứng suất ở điểm giữa bản cánh
Ta có bảng tính toán ứng suất ở điểm giữa bản cánh như sau :

7.2.2 Tính toán lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh
Ứng suất thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh dưới chịu kéo của TTGHCĐI được xác định theo công thức
Trong đó :
f
botmid
: Ứng suất tại điểm giữa bản cánh dưới ở TTGHCĐI;
φ
y
: Hệ số kháng theo quy định: (A6.5.4.2)
Ứng suất thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh trên chịu nén của TTGHCĐI được xác định theo công thức
Trong đó :
f
topmid
: Ứng suất tại điểm giữa bản cánh trên ở TTGHCĐI;
φ
c
: Hệ số kháng theo quy định: (A6.5.4.2)
Ta có :
φ
y
=
0.95
φ
c
=
0.90
Bảng lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh ở TTGHCĐI :
Bảng lực thiết kế trong bản cánh ở TTGHSD :
7.3 Thiết kế mối nối cánh
7.3.1 Chọn kích thước mối nối

Mối nối được thiết kế theo phương pháp thử - sai, tức là ta lần lượt chọn kích thước mối nối dựa vào
kinh nghiệm và các quy định khống chế của tiêu chẩn thiết kế, rồi kiểm toán lại, nếu không đạt thì ta
113.2
113.2
SD
1.90E+09
1.33E+07
1.33E+07
1.50E+09
1.33E+07
1.33E+07
S
topmid
(mm
3
)
f
botmid
(MPa)
f
topmid
(MPa)
CĐI
142.9
142.9
TTGH
M (N.mm)
S
botmid
(mm

3
)
φF
y
(MPa)
F (MPa)
A (mm
2
)
P (N)
Cánh dưới
142.9
237.5
178.1
10000
1781250
Vị trí
f (MPa)
10000
1132156
10000
1687500
Cánh trên
142.9
225.0
168.8
Cánh trên
113.2
10000
1132156

Vị trí
F = f (MPa)
A (mm
2
)
P (N)
Cánh dưới
113.2
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4

Ðah V5
f
f
f
0,75
2
botmid y y
tbot y y
F
FF
f
f
f
0,75
2
topmid c y
ctop c y
F
FF
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
22
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình được lặp lại cho đến khi thỏa mãn.
Ta chọn sơ bộ kích thước mối nối như sau :
Kích thước bản nối ngoài = dày x rộng x dài :
14 x 400 x 500
mm

Kích thước bản nối trong = dày x rộng x dài :
14 x 180 x 500
mm
Đường kính bu lông CĐC
d
bolt
=
22
mm
Sử dụng lỗ tiêu chuẩn
d
hole
=
24
mm
Số bu lông mỗi bên mối nối N =
12
bu lông
Bu lông được bố trí thành 4 hàng, mỗi hàng 3 bu lông
Khoảng cách giữa các bu lông theo phương dọc dầm
S
l
=
80
mm
Khoảng cách giữa các bu lông theo phương ngang dầm
S
h
=
80

mm
Ta có hình vẽ mối nối đã chọn như sau :
Sau đây ta chỉ tính toán cho bản cánh dưới, bản cánh trên được lấy tương tự
7.3.2 Kiểm toán khoảng cách của các bu lông CĐC
7.3.2.1 Khoảng cách tối thiểu
Khoảng cách tối thiểu từ tim đến tim các bu lông phải thỏa mãn :
S
min
= 3.d
bolt
S
min
=
66
mm
Kiểm toán khoảng cách giữa các bu lông theo công thức :
min(S
l
, S
h
) ≥ S
min
(26a)
Trong đó :
S
l
: Khoảng cách giữa các bu lông theo phương dọc dầm (mm);
S
h
: Khoảng cách giữa các bu lông theo phương ngang dầm (mm);

Ta có :
Vế trái của (26a) VT26a
=
80
mm
Vế phải của (26a) VP26a
=
66
mm
Kiểm toán (26a) KT26a
=
OK
7.3.2.2 Khoảng cách tối đa
Để đảm bảo ép xít mối nối, chống ẩm; Khoảng cách từ tim đến tim các bu lông của hàng bu lông liền
kề với cạnh tự do của bản nối hay thép hình phải thỏa mãn :
S ≤ (100 + 4,0t) ≤ 175
(27)
Trong đó :
t : chiều dày nhỏ hơn của bản nối hay thép hình (mm)
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6

0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
23
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Ta có :
Vế trái của (27) VT27
=
80
mm
Vế phải của (27) VP27
=
156
mm
Kiểm toán (27) KT27
=
OK

7.3.2.3 Khoảng cách đến mép cạnh
Khoảng cách nhỏ nhất từ tim bu lông đến mép thanh phải thỏa mãn theo quy định (A.6.13.2.6.6-1);
Khoảng cách lớn nhất từ tim bu lông đến mép thanh không lớn hơn 8 lần chiều dày của bản nối mỏng
nhất hoặc 125mm.
Kiểm toán khoảng cách đến mép cạnh theo công thức sau :
S
emin
≤ S
e
≤ S
emax
(27a)
Trong đó :
S
emin
: Khoảng cách nhỏ nhất từ tim bu lông đến mép thanh (mm);
S
emax
: Khoảng cách lớn nhất từ tim bu lông đến mép thanh (mm);
S
e
: Khoảng cách từ tim bu lông ngoài cùng đến mép thanh (mm).
Ta có :
S
emin
=
38 mm
S
emax
=

112 mm
S
e
=
50 mm
Kiểm toán (27a) KT27a
=
OK
7.3.3 Kiểm toán sức kháng cắt của bu lông CĐC
Sức kháng cắt tính toán của bu lông CĐC ở TTGHCĐI được xác định như sau :
R
rs
= φ
s
R
ns
Trong đó :
φ
s
: Hệ số sức kháng cho bu lông A325M (A490M) chịu cắt theo quy định; (A6.5.4.2)
R
ns
: Sức kháng cắt danh định của bu lông CĐC theo quy định, dùng bu lông có chiều dài sao
cho đường ren răng nằm ngoài mp cắt, ta có :
R
ns
= 0,48A
b
F
ub

N
s
Trong đó :
A
b
: Diện tích bu lông theo đường kính danh định (mm
2
);
F
ub
: Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bu lông (Mpa); (A6.4.3)
N
s
: Số mp cắt cho mỗi bu lông.
Ta có :
A
b
=
380
mm
2
F
ub
=
830
Mpa
N
s
=
2

R
ns
=
302889
N
φ
s
=
0.8
R
rs
=
242312
N
Sức kháng cắt tính toán của bu lông CĐC ở TTGHCĐI phải thỏa mãn đk sau :
R
u
= P
bot
/N ≤ R
rs
(27b)
Trong đó :
P
bot
: Lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh dưới ở TTGHCĐI (N);
0
0.8
1 2 3
4 5

6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6
0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
24
BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG
_________________________________________________________________________________
BÀI TẬP LỚN - KCT
Ta có :
Vế trái của (27b) VT27b
=
148438
N

Vế phải của (27b) VP27b
=
242312
N
Kiểm toán (27b)
KT27b
=
OK
7.3.4 Kiểm toán sức kháng ép mặt của lỗ bu lông CĐC
Sức kháng ép mặt tính toán của bu lông CĐC ở THGHCĐI được xác định như sau :
R
rbb
= φ
bb
R
nbb
Trong đó :
φ
bb
: Hệ số sức kháng ép mặt bu lông trên vật liệu quy định; (A6.5.4.2)
R
nbb
: Sức kháng ép mặt danh định của bu lông CĐC theo quy định, ở đây ta có :
R
nbb
= 2,4d
bolt
tF
u
Trong đó :

t : Chiều dày bản nối (mm);
F
u
: Cường độ chịu kéo của vật liệu liên kết (Mpa)
Ta có :
Tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản nối
chịu ép mặt ở cùng 1 phía
t
=
25
mm
F
u
=
400
Mpa
R
nbb
=
528000
N
φ
bb
=
0.8
R
rbb
=
422400
N

Sức kháng ép mặt tính toán của bu lông CĐC ở THGHCĐI phải thỏa mãn đk sau :
R
u
= P
bot
/N ≤ R
rbb
(27c)
Trong đó :
P
bot
: Lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh dưới ở TTGHCĐI (N);
Ta có :
Vế trái của (27c) VT27c
=
148438
N
Vế phải của (27c) VP27c
=
422400
N
Kiểm toán (27c) KT27c
=
OK
7.3.5 Kiểm toán sức kháng trượt của bu lông CĐC
Sức kháng trượt tính toán của bu lông CĐC theo quy định (A6.13.2.8), được xác định như sau :
R
r
= R
n

Trong đó :
R
n
= K
h
.K
s
.N
s
.P
t
Trong đó :
N
s
: Số lượng mặt ma sát cho mỗi bu lông;
P
t
: Lực căng tối thiểu yêu cầu trong bu lông theo quy định (A6.13.2.8-1);
K
h
: Hệ số kích thước lỗ theo quy định (A6.13.2.8-2);
K
s
: Hệ số đk bề mặt theo quy định (A6.13.2.8-2).
Ta có :
N
s
=
2
P

t
=
221000
N
Sử dụng lỗ tiêu chuẩn, do đó :
K
h
=
1.00
Sử dụng bề mặt loại A, do đó :
K
s
=
0.33
R
n
=
145860
N
0
0.8
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10
0.2
0.7
0.3
0.6

0.4
0.5
0.5
0.9
0.1
1
Ðah V0
Ðah V1
Ðah V2
Ðah V3
Ðah V4
Ðah V5
Nguyễn Văn B
_________________________________________________________________________________
25