đồ án tốt nghiệp chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp và các kích thước cơ bản paii-dầm thép

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHỌN MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP VÀ CÁC KÍCH THƯỚC
CƠ BẢN PAII-DẦM THÉP
1
I .CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
- Loại dầm thép liên hợp chữ I
- Khổ cầu: B = 8 m
- Chiều dài dầm chính: L = 33m.
- Số dầm chính: 6 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm chính: 1,85 m.
- Số sường tăng cương đứng (một dầm):11
- Khoảng cách các sường tăng cường: 1,85m
- Số liên kết ngang: 6
- Khoảng cách 2 liên kết ngang: 4 m
- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m.
II.MẶT CẮT NGANG CẦU:
1.Chọn cầu tạo lớp phủ mặt cầu
- Lớp phủ:
 Bê tông át phan dày: 50 (mm)
 Lớp bảo vệ xi măng: 40 (mm)
 Lớp phòng nước : 10 (mm)
 Lớp mui luyện daỳ trung bình : 31.25 (mm)
 Độ dốc mui luyện : 2 %
2. Ch ọ n các kích th ướ c c ơ b ả n c ủ a d ầ m ch ủ
2.1Phần dầm thép
- Khoảng cách giữa các dầm chủ:
S 1850 mm
=
- Chiều cao dầm thép: d=1300 mm
- Chiều rộng cánh trên dầm:
c

b 300 mm
=
- Chiều dày cánh trên dầm:
c
t 20 mm
=
- Chiều cao sườn dầm: D=1230 mm
- Chiều dày sườn dầm:
w
t 16 mm
=
2
- Chiều rộng cánh dưới dầm:
f
b 400 mm
=
- Chiều dày cánh dưới dầm:
f
t 25 mm
=
- Chiều rộng bản phủ:
f
b' 500 mm
=
- Chiều dày bản phủ:
f
t ' 25 mm
=
2.2Phần bản bê tông cốt thép:
-Chiều dày bản mặt cầu : ts = 200 mm

-Phần vút bản :
h
t 80 mm
=
-Góc nghiêng :
0
45
3. Vật liệu dùng trong thi công
- Thanh và cột lan can (phần thép):
Thép CT3
y
F 240 MPa=
−
γ = ×
5 3
s
7.85 10 N / mm
- Lề bộ hành, lan can:
Bêtông:
'
c
f 30 MPa=
5 3
2.5 10 N / mm
−
γ = ×
Thép AII:
y
F 280 MPa=
5 3

s
7.85 10 N / mm
−
γ = ×
- Bản mặt cầu, vút bản
Bêtông:
'
c
f 30 MPa=
5 3
2.5 10 N / mm
−
γ = ×
Thép AII:
y
F 280 MPa=
−
γ = ×
5 3
s
7.85 10 N / mm
- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang
Thép tấm M270M cấp 345:
y
F 345 MPa=
−
γ = ×
5 3
s
7.85 10 N/ mm

Thép góc: L 100 x 100 x 10
y
F 240 MPa=
−
γ = ×
5 3
s
7.85 10 N/ mm
3
CHƯƠNG II:
LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH
I.LAN CAN:
-Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài: D=100 (mm)
đường kính trong: d =90 (mm)
-Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm
-Khối lượng riêng thép lan can: γ =0.785x
4
10
−
(N/mm
3
)
-R
u
tt
thép cacbon số hiệu Ct3: f
y
= 240 (Mpa)
II.LỀ BỘ HÀNH:
Chọn kích thước lề bộ hành:

Bề dày lớp BTCT hb =80 mm
Chiều cao lề Ho = 300 mm
Bêtông f’c =30MPa , thép AII fy =280MPa
Bề rộng lề bộ hành 1200 mm
Việc tính toán lan can, lề bộ hành như đối với phương án I ( dầm super – T căng
trước)
4
CHƯƠNG III:
BẢN MẶT CẦU
1. Mô hình tính toán bản mặt cầu:
+ Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang.Khi khoảng cách giữa các dầm ngang
lớn hơn 1.5 lần khoảng cách giửa các dầm chủ. Thì hướng chòu lực chính của bản theo
phương ngang cầu
+ Theo điều 4.6.2.1.6 (22 TCN 272_05) cho phép sữ dụng phương pháp phân tích gần
đúng là phương pháp dải bản để thiết kế bản mặt cầu. Để sử dụng hương pháp này ta
chấp nhận các giả thiết sau:
- Xem bản mặt cầu như các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm đở có độ
cứng vô cùng.
- Dải dản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vuông góc với dầm đỡ
2.Sơ đồ tính bản mặt cầu:
+ Phần cánh hẩng được tính theo sơ đồ dầm công xon
+ Phần bản ở phía trong dầm biên tính theo sơ đồ dầm liên tục .
5
S
S
S
b
h
2
3 Xác đònh nội lực bản mặt cầu do tónh tải ( tính cho 1 mét dài bản):

Khoảng cách giữa 2 dầm chủ là 1,85m
- Bản mặt cầu dày
t
s
200
=
mm , Tónh tải rãi đều do TTBT bản mặt cầu :

DC2 t
s
25
×
10
6
−
×
1000
×
200 25
×
10
6
−
×
1000
×=
5.
==
N/mm
- Lớp phủ mặt cầu gồm :

+ Lớp bêtông nhựa :
=
1
t 50mm
+ Lớp bảo vệ :
2
t 40mm=
+ Lớp vải nhựa phòng nước :
=
3
t 10mm
+ Lớp mui luyện :Ta bố trí lớp mui luyện có độ dốc thoát nước là 1.5% . Tại mép bó
vỉa ta bố trí lớp dày 10mm vào đến giũa nhòp ( mặt cắt ngang ) là 62.5 mm . Nên ta lấy
lớp mui luyện trung bình là :
=
4
t 36.25mm
Tổng chiều dày của lớp phủ là :

= + + + + = + + + =
DW 1 2 3 4 5
h t t t t t 50 40 10 36.25 136.25 mm
Tónh tải tác dụng lên bản mặt cầu do trọng lượng bản thân lớp phủ :
4
DW DW
DW h .b. 136.25 1000 0.225 10 3 N/ mm
−
= γ = × × × =
- Tải trọng lan can cho phần hẫng ta qui về tải tập trung : Để thiên về an toàn ta đặt tải
trọng bản thân lan can ở mép

+Trọng lượng của bản thân trụ :

tt 4
tlc tlc lk
DC V P 0.785x10 (896000 2160000 270000) 24.55 285.64 N
−
= γ× + = × + + + =

(đã tính ở phần lan can)
6
+ Trọng lượng của bản thân thanh lan can tác dụng lên trụ tải tập trung vì có 2 thanh
tay vòn
P=2x
DC
g l
0.12 1850
2 222 N
2 2
×
×
= × =
+ Trọng lượng của một trụ là :

tt
1tlc tlc
P DC P 222 285.64 507.64 N
= + = + =
+ Trọng lượng của 12 trụ là :

tlc 1tlc

P 12 P 12 507.64 6092 N
= × = × =
+ Trọng lượng của trụ phân bố trên toàn chiều dài nhòp là :
Chọn a = 250 mm
l =
tt
l 2 a 32300 2 250 32800 mm
+ × = + × =

tlc
tlc
P
6092
DC 0.186 N / mm
l 32800
= = =

+Trọng lượng của lan can trên 1m là :

3 lc
DC 1000 DC 1000 0.186 186 N
= × = × =
+Lực tập trung của lề bộ hành tác dụng lên bản mặt cầu
1
P
:

lbh c
1
h b l

P
2
× × ×γ
=

−
× × × ×
= =
4
1
80 1200 0.25 10 1000
P 1200 N
2
+Lực tập trung mà phần bó vỉa phía ngoài nối lan can :

4
2 c
P h.b.l. 650 250 1000 0.25 10 4062.5 N
−
= γ = × × × × =
+Lực tập trung tại phần bó vỉa trong ( gờ chắn bánh ):

4
3 c
P h b l 300 200 1000 0.25 10 1500 N
−
= × × ×γ = × × × × =
*Hệ số tải trọng
γ
DC

γ
DW
γ
PL
γ
LL
TTGHCĐ
1.25 1.5 1.75 1.75
TTGHSD
1 1 1 1
Hệ số làn
Một làn xe m = 1.2
Hai làn xe m = 1
Hệ số xung kích: 1+IM = 1+0.25=1.25
Hệ số điều chỉnh tải trọng:
Hệ số dẻo Hệ số dư thừa Hệ số quan trọng
D
η
=0.95
R
η
=0.95
I
η
=1.05
7
D I R
η = η η η =
0.95 x 0.95 x 1.05 = 0.95
Hệ số sức kháng: Bê tông cốt thép thường:

0.9
φ
=
3.1.Nội lực tại nhòp 1(bản hẫng):
Xét phần hẩng theo dầm côngxol có chiều dài
925
h
l =
mm có tải trọng phân bố gồm
tải trọng bản mặt cầu , và tải tập trung như hình vẽ


*TTGHCĐ:
( )
 
= η× γ × × + γ × + + ×
 
 
 
= × × × + × + + × =
 
 
2
1
h
u DC DC 1 2 h
2
l
M DC2 (DC3 P P ) l
2

1000
0.95 1.25 5 1.25 186 2562.5 4062.5 1000 11056812.5N.mm
2
*TTGHSD:

( )
 
= × + + + ×
 
 
 
= × + + + × =
 
 
2
1
h
s 1 2 h
2
l
M DC2 (DC3 P P ) l
2
1000
5 186 2562.5 4062.5 1000 9311000 N.mm
2
3.2.Nội lực tại nhòp 2 : Tải trọng tác dụng xuống nhòp bao gồm trọng lượng lớp phủ ,
trọng lượng bó vỉa , lề bộ hành .Xét nhòp có sơ đồ tính là nhòp đơn giản
DW = 3 N/mm
500
1850

- Đối lớp phủ :
8
Sơ đồ tính đối với lớp phủ
Mô men tại giữa nhòp 2 khi xét sơ đồ chỉ có lớp phủ như trên là :

2 2
g
DW l / 2 3 500
V 202.7 N
S 2 1850
× ×
= = =
×

= × = × =
DW g
S 1850
M V 202.7 187500 N.mm
2 2
-Xét trên toàn bộ nhòp :
Ta cũng có sơ đồ tính như sau :tải trọng lề bộ hành đặt tại mép vỉa ,tải trọng gờ đặt tại
trọng tâm
DC2= 5 N/mm
P1 = 2562.5 N
P
3
= 1500 N
M
ô men cho P1
M

P1
Mgiua
1000
1400
1850
450
Sơ đồ tính cho nhòp 2
Ta tính mô men tại giữa nhòp
Với P1
1
P1
l P 1400 2562.5
M 450 450 872635 N.mm
S 1850
× ×
= × = × =

1
P
giua
S
M
872635 925
2
M 576562 N.mm
l 1400
×
×
= = =
Với P3 ta tinh tương tự như P1 :M =450000 N.mm

*TTGHCĐ:
9

 
= η× γ × × + γ × + + γ ×
 
 
 
= × × × + × + + × =
 
 
1 3
2
2
u DC DC giuaP giuaP DW DW
2
S
M DC2 (M M ) M
8
1850
0.95 1.25 5 1.25 (576562 450000) 1.5 187500 4026366.6N.mm
8
*TTGHSD:

 
= × + + +
 
 
 
= × + + + =

 
 
1 3
2
2
S giuaP giuaP DW
2
S
M DC2 M M M
8
1850
5 576562 450000 187500 3353124.5 N.mm
8
3.3.Nội lực tại nhòp 3 : Nhòp tính toán chỉ còn chòu trọng lượng bản mặt cầu và lớp phủ
Sơ đồ tính như sau :
DW + DC2
1850
Sơ đồ cho nhòp 3
*TTGHCĐ:

 
= η× γ × × + γ ×
 ÷
 
 
= × × × + × × =
 ÷
 
2 2
3

U DC 2 DW
2 2
S S
M DC
8 8
1850 1850
0.95 1.25 5 1.5 3 4369035 N.mm
8 8
*TTGHSD:

   
= × + × = × + × =
 ÷  ÷
   
2 2 2 2
3
S 2
S S 1850 1850
M DC DW 5 3 3422500N.mm
8 8 8 8
4 Xác đònh nội lực do hoạt tải xe và người:
Để đơn giản trong việc tính toán ta xét sơ đồ tính là dầm giản đơn , rồi sau đó ta nhân
hệ số quy đổi để được giá trò của dầm liên tục
Do khoảng cách giữa 2 dầm chủ S = 2000mm < 4600mm , nên ta phải thiết kế theo
bánh của trục P = 145000 N
4.1 Xác đònh bề rộng có hiệu đối với nhòp trong :
Bề rộng dãi tương đương :
10
+ Mômen dương :
+

= + × = + × =
SW 660 0.55 S 660 0.55 1850 1677.5mm
+ Mômen âm :
−
= + × = + × =
SW 1220 0.25 S 1220 0.25 1850 1682.5mm
4.2.Hoạt tải do xe HL-93 :
- Khi xe đặt 1 bánh lên giữa nhòp ( hệ số làn xe m = 1.2 )
Bề rộng bánh xe :
2
b 510mm=
Bề rộng truyền lực từ bánh xe đến bản mặt cầu :
= + × = + × =
1 2 DW
b b 2 h 510 2 131.25 772.5mm
Tải trọng phân bố tác dụng bản mặt cầu theo chiều rộng truyền lục b
1
:
= = =
× ×
1
P 145000
p 93.85 N / mm
2 b 2 772.5
- Khi xe đặt 2 bánh lên giữa nhòp ( hệ só làn m = 1)
Bê rộng truyền lực từ bánh xe đến bản mặt cầu :
= + = + =
'
1 1
b b 1200 772.5 1200 1972.5 mm

Tải trọng phân bố tác dụng bản mặt cầu theo chiều rộng truyền lực
'
1
b
:
= = =
'
'
1
P 145000
p 73.51 N / mm
b 1972.5
4.3.Hoạt tải do người :
Hoạt tải người phân bố trong lề bộ hành 1200mm , trên đoạn đó hoạt tải người phân
bố có giá trò là :3 N/mm ( đã nhân cho 1m dài theo phương dọc cầu ) tập trung tại tim
lề bộ hành chia đều sang hai bên với giá trò :
3 1200
PL 1800 N
2
×
= =
925
PL = 1800 N
4.4.Nội lực do hoạt
tải :
4.4.1.Nhòp 1 ( nhòp hẫng ):
11
Sơ đồ tính nhòp hẫng do hoạt tải

Ta đưa lực phân bố về lực tập trung

=
PL 1800N
đặt trục tiếp lên bản mặt cầu như sơ
đồ tính trên để an toàn ta đặt tại mép bản hẫng.
PL =1800N
1850
1400 450
1000
*TTGHCĐ :

−
= × × × = × × × =
1
U LL h
M 0.95 1.75 PL l 0.95 1.75 1800 925 2768062.5 N.mm
*TTGHSD:

−
= × = =
1
S LL h
M PL l 1800x925 1665000 N.mm
4.4.2.Nhòp 2 :
Sơ đồ tính cho nhòp 2

Mô men do PL gây ra tại l =1400 mm là

PL l 1800 1400
M 600 450 612973 N.mm
S 1850

× ×
= × = × =
Mômen giữa nhòp trong sơ đồ tính trên là

× ×
= = =
PL
M S / 2 612973 925
M 405000 N.mm
l 1400
Mô men do hoạt tải gây ra tại nhòp 2 là:

2
LL PL
M M 1012500 N.mm
= =

*TTGHCĐ:

−
= × × = × × =
2 2
U LL LL
M 0.95 1.75 M 0.95 1.75 1012500 1683281 N.mm
*TTGHSD:
12


= =
2 2

S LL LL
M M 1012500 N.mm
4.4.3.Nhũp 3:
- Trửụứng hụùp nhũp chổ ủaởt 1 baựnh xe :
p =93.85 N/mm
1850
772.5
*TTGHCẹ:



ì

= ì ì ì ì ì

ữ


ì

= ì ì ì ì ì =
ữ

3
1 1
U LL
p b b
M 1.75 1.25 1.2 S
4 2
93.85 772.5 772.5

0.95 1.75 1.25 1.2 1850 66159558 N.mm
4 2
*TTGHSD:



ì

= ì ì ì

ữ


ì

= ì ì ì =
ữ

3
1 1
S LL
p b b
M 1.25 1.2 S
4 2
93.85 772.5 772.5
1.25 1.2 1850 39795223 N.mm
4 2
-Trửụứng hụùp ủaởt 2 baựnh xe :
13
p' =73.51 N/mm

1850
*TTGHCĐ:
−
 
 
×
= η× × × × × −
 
 ÷
 
 
 
 
×
 
= × × × × × − =
 ÷
 
 
 
' ' '
3
1 1
U LL
p b b
M 1.75 1.25 1 S
4 2
73.51 1972.5 1972.5
0.95 1.75 1.25 1 1850 65067357,66 N.mm
4 2

*TTGHSD:

−
 
 
×
= × × × −
 
 ÷
 
 
 
 
×
 
= × × × − =
 ÷
 
 
 
' ' '
3
1 1
S LL
p b b
M 1.25 1 S
4 2
73.51 1972.5 1972.5
1.25 1 1850 39138260 N.mm
4 2

4.5.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu :
4.5.1.Xét cho phần hẫng :
*TTGHCĐ:

−
= + = =
g 1 1
U U U LL
M M M 11056812.5+2768062.5 13824875N.mm
*TTGHSD:

−
= + = +
g 1 1
S S S LL
M M M 9311000 1665000=10976000N.mm
4.5.2. Xét cho nhòp 2 :
*TTGHCĐ:
−
−
 
= − × +
 ÷
 
 
= − × + = −
 ÷
 
2
g 2

U LL
U-2 U
M
M 0.7 M
SW
1683281
0.7 4026366.6 2819157N.mm
1682.5

−
+
 
 
= × + = × + =
 ÷
 ÷
 
 
1
2
2
U LL
2
U-2 U
M
1683281
M 0.5 M 0.5 4026366.6 2013685 N.mm
SW 1677.5
*TTGHSD:

−
−
−
 
 
= − × + = − × + = −
 ÷
 ÷
 
 
2
g 2
S LL
s 2 S
M
1012500
M 0.7 M 0.7 3353124,5 2347608N.mm
SW 1682.5
14

−
−
+
 
 
= × + = × + =
 ÷
 ÷
 
 

1
2
2
S LL
2
S 2 S
M
1012500
M 0.5 M 0.5 3353124.5 1676864N.mm
SW 1677.5
4.5.3.Xét cho nhòp 3 :
*TTGHCĐ:
−
−
−
 
 
= − × + = − × + = −
 ÷
 ÷
 
 
3
g 3
U LL
U 3 U
M
66159558
M 0.7 M 0.7 4369035 3085850N.mm
SW 1682.5

−
+
 
 
= × + = × + =
 ÷
 ÷
 
 
1
3
3
U LL
2
U U
M
66159558
M 0.5 M 0.5 4369035 2204237N.mm
SW 1677.5
*TTGHSD:
−
−
 
 
= − × + = − × =
 ÷
 ÷
 
 
3

g 3
S LL
S S
M
39795223
M 0.7 M 0.7 3422500 + -2412306.7 N.mm
SW 1682.5
−
+
 
 
= × + = × =
 ÷
 ÷
 
 
1
3
3
S LL
2
S S
M
39795223
M 0.5 M 0.5 3422500 + 1723111.5 N.mm
SW 1677.5
4.6.Bố trí cốt thép cho bản mặt cầu :
Giá trò max nằm ở nhòp 3 , nên ta chọn giá trò mômen để thiết kế thép sẽ là :
- Trạng thái cường độ là :
+ Giá trò tại gối( mômen âm ) :

= −
g
U
M 3085850N.mm
+ Giá trò giữa nhòp ( mômen dương ) :
=
1
2
U
M 2204237 N.mm

- Trạng thái sử dụng :
+ Giá trò tại gối( mômen âm ) :
=
g
S
M -2412306.7 N.mm
+ Giá trò giữa nhòp ( mômen dương ) :
=
1
2
S
M 1723111.5 N.mm
4.6.1.Vật liệu thiết kế cho bản :
+ Bê tông bản mặt cầu :

'
30
c
f =

MPa - Cường độ nén quy đònh ở tuổi 28 ngày

1.5
0.043 2400 30 27691.5
c
E MPa= × × =
+ Cốt thép :
f
y
280
=
MPa - Giới hạn chảy tối thiểu quy đònh của thanh cốt thép
E
s
200000
=
Mpa
4.6.2.Bố trí cho bản mặt cầu cho ứng với giátrò mômen âm
Ta có giá trò mômen là :
= −
g
U
M 3085850N.mm
Để tính thép cho phần trên của bản mặt cầu ta làm các bước tính toán như sau :
Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chòu kéo là :a =37
mm
⇒ = − = − =
s s 0
d t a 200 37 163mm
Vùng chòu nén của bê tông là :

15
( )
×
×
= − − = − − =
∅ × × × × × ×
2
2
u
s s
'
c
2 M
2 3085850
a d d 163 163 8.27mm
0.85 f b 0.9 0.85 30 1000
Hệ số quy đổi biểu đồ ứng suất vùng nén :

'
1
0.05 0.05
0.85 ( 28) 0.85 (30 28) 0.836
7 7
c
f
β
= − × − = − × − =
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép ngoài bê tông chòu nén :
1
8.27

9.89
0.836
a
c mm
β
= = =
Kiểm tra hàm lượng cốt thép max:
= = <
s
c 9.89
0.06 0.45
d 163
Diện tích cốt thép lúc này là :
× × ×
× × ×
= = =
'
2
c
s
y
0.85 f a b
0.85 30 8.27 1000
A 753.16mm
f 280
Kiểm tra hàm lượng cốt thép min :
ρ = = × =
'
c
min

y
f
30
0.03 0.03 0.003
f 280
ρ = = =
× ×
s
s
A
753.16
0.004
b d 1000 163

ρ > ρ
min
Theo điều kiện trên hàm lượng cốt thép min thoả mãn
Diện tích cốt thép khi đó là :
=
2
s
A 753.18mm

Ta chọn thép
φ =
12
bố trí với khoảng cách a = 200 mm
Khoảng cách giữa các thanh thép a =200 mm < 1.5xbề dày =1.5x200=300 mm
Thoả mãn điều kiện
Ta bố trí 6 cây thép trên 1000 mm , khoảng cách mỗi cây là 200 mm

4.6.3.Bố trí thép cho bản mặt cầu ứng với giá trò mômen dương :
Với giá trò giữa nhòp ( mômen dương ) :
=
1
2
U
M 2204237 N.mm
Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chòu kéo là :
=
0
a 37mm
⇒ = − = − =
s s 0
d t a 200 37 163mm
Vùng chòu nén của bê tông là :
( )
×
×
= − − = − − =
∅ × × × × × ×
2
2
u
s s
'
c
2 M
2 2204237
a d d 163 163 6.61mm
0.85 f b 0.9 0.85 30 1000

Hệ số quy đổi biểu đồ ứng suất vùng nén :
16
'
1
0.05 0.05
0.85 ( 28) 0.85 (30 28) 0.836
7 7
c
f
β
= − × − = − × − =
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép ngoài bê tông chòu nén :
= = =
β
1
a 6.61
c 7.9mm
0.836
So sánh điều kiện :
= = <
s
c 7.9
0.048 0.45
d 163
Diện tích cốt thép lúc này là :
× × ×
× × ×
= = =
'
2

c
s
y
0.85 f a b
0.85 30 6.61 1000
A 601.98 mm
f 280
Kiểm tra hàm lượng cốt thép min :
ρ = = × =
'
c
min
y
f
30
0.03 0.03 0.003
f 280
ρ = = =
× ×
s
s
A
601.98
0.0036
b d 1000 163

ρ > ρ
min
Theo điều kiện trên hàm lượng cốt thép min thoả mãn
Diện tích cốt thép là :

=
2
s
A 602mm

Ta chọn thép
φ = 12
bố trí với khoảng cách a = 200 mm
Khoảng cách giữa các thanh thép a =200 mm < 1.5xbề dày =1.5x200=300 mm
Thoả mãn điều kiện
Ta bố trí 6 cây thép trên 1000 mm , khoảng cách mỗi cây là 200 mm
4.7.Kiểm tra điều kiện nứt :
4.7.1.Đối với mặt dưới của bản :
Với giá trò mômen tác dụng là
=
1
2
S
M 1723111.5 N.mm
- Ứng suất cốt thép khi chòu mômen dương :
Chọn lớp bảo vệ là :
=
0
a 30mm
Khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép :
= + = + =
1 0
12
a a 30 6 36mm
2

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén của bê tông là :
= − = − =
s s 1
d t a 200 37 163mm
Diện tích cốt thép đặt trong 1000mm là :
×
= × =
2
2
s
3.14 12
A 6 678.24 mm
4
Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là :
= × × = × × =
2
c 1
A 1000 2 a 1000 2 36 72000mm
Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh 1 cây thép :
17

2
72000
12000
6 6
c
A
A mm
= = =
Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông :

= = =
s
c
E
200000
n 7.22
E 27691.5
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén của bêtông là :
 
 
× × ×
× × ×
= × + − = × + − =
 
 
× ×
 
 
 
 
s s
s
n A 2 d b
7.22 678.24 2 163 1000
x 1 2 1 2 39.65mm
b n A 1000 7.22 678.24
Mômen quán tính của tiết diện :
( ) ( )
× ×
= + × × − = + × × =

3 3
2 2
4
cr s s
b x 1000 39.65
I n A d x 7.22 678.24 163- 39.65 95285532.55mm
3 3
⇒
Ứng suất của thép khi chòu mômen là :
( ) ( )
×
×
= × − = × − =
s
s s
cr
n M
7.22 1723111.5
f d x 163 39.65 16.1 MPa
I 95285532.55
- Ứng suất cho phép trong cốt thép :
Thông số bề rộng vết nứt :trong điều kiện khắc nghiệt và bản làm việc theo phương
ngang lấy
Z = 23000 (N/mm)
Ứng suất cho phép trong cốt thép là :
= = =
× ×
sa
3
3

c
z 23000
f 316.43 MPa
d A 32 12000
Mặt khác ta lại có :
y
0.6 f 0.6 280 168MP = × =
:
Lấy
0.6 168
sa y
f f MPa= × =
Theo điều kiện khả năng chòu nứt :
0.6
s sa y
f f f≤ ≤ ×

Vậy thoả điểu kiện chống nứt
4.7.2.Đối với mặt trên của bản :
Với giá trò mômen tác dụng là
=
g
S
M -2412306.7 N.mm
- Ứng suất cốt thép khi chòu mômen dương :
Chọn lớp bảo vệ là :
=
0
a 30mm
Khoảng cách từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm cốt thép :

= + = + =
1 0
14
a a 30 7 37mm
2
Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén của bê tông là :
= − = − =
s s 1
d t a 200 37 163mm
Diện tích cốt thép đặt trong 1000mm là :
×
= × =
2
2
s
3.14 12
A 6 678.24 mm
4
18
Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là :
= × × = × × =
2
c 1
A 1000 2 a 1000 2 32 64000mm
Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh 1 cây thép :
= = =
2
c
A
64000

A 10666.67 mm
6 6
Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông :
Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông :
= = =
s
c
E
200000
n 7.22
E 27691.5
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén của bêtông là :
 
 
× × ×
× × ×
= × + − = × + − =
 
 
× ×
 
 
 
 
s s
s
n A 2 d b
7.22 678.24 2 163 1000
x 1 2 1 2 39.65mm
b n A 1000 7.22 678.24

Mômen quán tính của tiết diện :
( ) ( )
× ×
= + × × − = + × × =
3 3
2 2
4
cr s s
b x 1000 39.65
I n A d x 7.22 678.24 163- 33.75 102583567mm
3 3
⇒
Ứng suất của thép khi chòu mômen là :
( ) ( )
×
×
= × − = × − =
s
s s
cr
n M
7.22 2412306.7
f d x 163 33.75 21.94 MPa
I 102583567
- Ứng suất cho phép trong cốt thép :
Thông số bề rộng vết nứt :trong điều kiện khắc nghiệt và bản làm việc theo phương
ngang lấy
Z = 23000 (N/mm)
Ứng suất cho phép trong cốt thép là :
= = =

× ×
sa
3
3
c
z 23000
f 316.43 MPa
d A 32 12000
Mặt khác ta lại có :
y
0.6 f 0.6 280 168MP = × =
:
Lấy
0.6 168
sa y
f f MPa= × =
Theo điều kiện khả năng chòu nứt :
0.6
s sa y
f f f≤ ≤ ×

Vậy thoả điểu kiện chống nứt
19
6Ø12a200
1000
25
50
200
Bố trí thép cho bản mặt cầu trên 1m dài
20

CHƯƠNG IV:
TÍNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM
I.Chọn tiết diện dầm như hình vẽ:
1.Xác đònh các đặc trưng hình học của tiết diêïn dầm giai đoạn 1 (tiết diện dầm thép).
a.xác đònh diện tích mặt cắt ngang dầm:

' '
s c c w f f f f
2
A b t D t b t b t
20 300 1230 16 25 400 25 500 48180 mm
= × + × + × + ×
= × + × + × + × =

=0.04818
2
m

b.xác đònh mô men quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà.
*xác đònh trục trung hoà của tiết diện
+chọn trục X-X’đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:

21
+ Mô đun mặt cắt (mô men tónh)của dầm thép đối với trục X-X’:

'X X i i
S A xY
−
=
=300

×
20
×
10+1230
×
16
×
635+400
×
25
×
1263+500
×
25
×
1288
=41275550
3
mm
+ khoảng cách từ trục X-X’ đến trục trung hoà
'
NC NC
X X
−
(trọng tâm tiết diện)

X' X
o
s
S

Y 856.69 mm
A 48180
41275550
−
= = =
* Xác đònh mô men quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục trung hoà
'
NC NC
X X
−
:

3 3
2 2 2
3 3
2 2 4
300 20 16 1230
( ) 846.69 300 20 221.69 1230 16
12 12
400 25 500 25
405.81 400 25 430.81 500 25 11717817128.84 mm
12 12
NC i i i
I I a A
× ×
= + × = + × × + + × ×
× ×
+ + × × + + × × =
∑

* Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện(xét cho thớ dưới dầm thép)

3
11717817128.84
26432837.09 mm
1300 856.69
b
NC
NC
b
I
S
y
= = =
−
* Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện(xét cho thớ trên dầm thép)

t 3
NC
NC
t
I
11717817128.84
S 13677938.37mm
y 856.69
= = =
2.Xác đònh các đặc trưng hình học của tiết diêïn dầm giữa giai đoạn2 (tiết diện liên
hợp).
Trong tiết diện dầm liên hợp thép –bê tông cốt thép có 2 loại vật liệu chính:
Thép: thép dầm chủ + cốt thép dọc trong bản mặt cầu.

Bê tông:bản bê tông.
Hai loại vật liệu này có mô đun đàn hồi khác nhau , vì vậy để xác đònh các đặc trưng
hình học chung cho tiết diện ,khi tính toán ta phải đưa vào hệ số tính đổi có giá trò
bằng tỉ số môđun giữa hai loại vật liệu để quy đổi phần vật liệu bê tông trong tiết diên
thành loại vật liệu thép:
Ở đây bản làm bằng bê tông có
'
c
f 30MPa
=
, theo điều 6.10.3.1.1b-22TCN272-05 ta co
giá trò tỉ số mô đun đàn hồi
=
n 8
a. xác đònh chiều rộng có hiệu của bản cánh (
i
b
)
Theo điều 4.6.2.6-22TCN272-05 chiều rộng hữu hiệu của bản bê tông dầm giữa
trong tác dụng liên hợp được xác đònh như sau:
22

e
b min=
{
tt
s w c
L
22000
5500 mm

4 4
12xt max(t ,b / 2) 12x200 max(16,300/ 2) 2550 mm
S 2000 mm
+ = =
+ + = + =
+ =

e
b 2000 mm
⇒ =
b.Tiết diện liên hợp ngắn hạn
*xác đònh diện tích mặt cắt ngang dầm:
-Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở bước trên)

2
s
A 48180 mm=

-Diện tích phần cốt thép dọc bản:

2
2
ct
3.14 12
A 22 2486.88 mm
4
×
= × =
-Diện tích phần bản bê tông:

2
c
c td
A
2000 200 300 80 2 80 80 / 2
A 53800 mm
n 8
−
× + × + × ×
= = =
-Diện tích mặt cắt ngang dầm:

2
d s ct c td
A A A A 48180 2486.88 53800 104466.88 mm
−
= + + = + + =
*Xác đònh mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó
- Xác đònh trục trung hoà của tiết diện liên hợp
+mô đun mặt cắt (mô men tónh) của dầm liên hợp đối với trục
'
NC NC
X X−
:
x'NC NC i i c td c td ct ct
3
S A Y A Y A Y 53800 1027 2486.88 1036.7
57830976.09 mm
− − −
= × = × + × = × + × =

=
+khoảng cách từ trục
'
NC NC
X X
−
(trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hoà của
tiết diện liên hợp :


'
x' NC xNC
o
d
S
57830976.09
Y 553.58 mm
A 104466.88
−
= = =

23
* Xác đònh mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó(
'
ST ST
X X−
)

2 2 2 2
ST i i i NC s s ci ci ci ct ct

1
I (I a A ) I a A (I a A ) A a
n
= + × = + × + × + × + ×
∑ ∑
=
11717817128.84
+
3
2 2
1 2000 200
553.58 48180 ( 483.11 2000 200)
8 12
×
× + × + × ×
+
3
2
1 300 80
( 343.11 300 80)
8 12
×
× + × × +
3
2
1 80 80 80 80
2 ( 356.45 )
8 36 2
× ×
× × + ×

+
2
483.11 2486.88
×
=
4
39356423106.57 mm
*Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện(xét tại đỉnh bản bê tông)

t c 3
ST
ST
t c
I n
39356423106.57 8
S 539949394.54 mm
y 583.113
−
−
×
×
= = =
*Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay
thớ dưới bản vút bê tông)

b c 3
ST
ST
b c
I n

39356423106.57 8
S 1038726904.17 mm
y 303.113
−
−
×
×
= = =

*Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép)

t 3
ST
ST
t
I
39356423106.57
S 129840863.02 mm
y 303.113
= = =
*Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép)

b 3
ST
ST
b
I
39356423106.57
S 39479312.96 mm
y 996.887

= = =

c.Tiết diện liên hợp dài hạn
* Xác đònh diện tích mặt cắt ngang dầm:
-Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở bước trên)

2
s
A 48180 mm
=

- Diện tích phần cốt thép dọc bản:

2
2
ct
3.14 12
A 22 2486.88 mm
4
×
= × =
- Diện tích phần bản bê tông:

2
c
c td
A
2000 200 300 80 2 80 80/ 2
A 17933.33 mm
3 n 3 8

−
× + × + × ×
= = =
× ×
- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

2
d s ct c td
A A A A 48180 2486.88 17933.33 68600.21 mm
−
= + + = + + =

* Xác đònh mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó
-Xác đònh trục trung hoà của tiết diện liên hợp
+mô đun mặt cắt (mô men tónh) của dầm liên hợp đối với trục
'
NC NC
X X
−
:

x'NC NC i i c td c td ct ct
3
S A Y A Y A Y 17933.33 1027 2486.88 1036.7
20995748.88 mm
− − −
= × = × + × = × + ×
=
24
+khoảng cách từ trục

'
NC NC
X X
−
(trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hoà của
tiết diện liên hợp :

''
x' NC xNC
o
d
S
20995748.88
Y 306.06 mm
A 68600.21
−
= = =

* Xác đònh mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó
(
'
LT LT
X X
−
)

2 2 2 2
LT i i i NC s s ci ci ci ct ct
1
I (I a A ) I a A (I a A ) A a

3 n
= + × = + × + × + × + ×
×
∑ ∑
=
11717817128.84
+
3
2 2
1 2000 200
306.06 48180 ( 730.64 2000 200)
3 8 12
×
× + × + × ×
×
+
3
2
1 300 80
( 590.64 300 80)
3 8 12
×
× + × × +
×
3
2
1 80 80 80 80
2 ( 603.97 )
3 8 36 2
× ×

× × + ×
×
+
2
730.64 2486.88
×
=
4
26957957176.82 mm
* Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện(xét tại đỉnh bản bê tông)

t c 3
LT
LT
t c
I 3 n
26957957176.82 3 8
S 778911132.3 mm
y 830.635
−
−
× ×
× ×
= = =
* Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay
thớ
dưới bản vút bê tông)

b c 3
LT

LT
b c
I 3 n 26957957176.82 3 8
S 1174990302.82 mm
y 550.635
−
−
× × × ×
= = =

* Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép)

t 3
LT
LT
t
I
26957957176.82
S 48957929.28 mm
y 550.635
= = =
* Xác đònh mô men kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép)

b 3
LT
LT
b
I 26957957176.82
S 35974408.86 mm
y 749.365

= = =

2.Xác đònh các đặc trưng hình học của tiết diêïn dầm biên giai đoạn2 (tiết diện liên
hợp).
25