Đồ án môn học thiết ke cầu thép theo 22TCN272 05

Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN272-05
THIẾTMỤC
KẾ CẦU
LỤCTHÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT
I.NHIỆM
ĐỒvụ
ÁNđồMÔN
HỌC
CẦU
I. VỤ
Nhiệm
án môn
họcTHIẾT
thiết kếKÉ
cầu
thépTHÉP
liệuThiết
thiếtkế:
kế.........................................................................................2
1. 1.
CácCác
Số số
Liệu
2.
thiết
1.1 Nội
Tiêudung
chuẩn
thiếtkế............................................................................................2
kế: áp dụng tiêu chuẩn ngành 22TCN 272-05
II. 1.2

Nội dung
Chiều dài nhịp: lu=30m.
Khổ
cầu: K=10.5+2xlm.
A. 1.3
Tổng
quan............................................................................................................3
1.4 Chọn
Tải trọng:
hoạt tải HL93.
1.
tiết diện..................................................................................................3
1.5.Thiết
Đoànkế
người:
2.
bản 400
mặt daN/m2.
cầu.....................................................................................3

2. 3.
NỘÍ
Dung
Thiết
Ke:kế.........................................................................................3
Thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bêtông cốt thép:
Tiêu
chuẩn
thiết
2.1 Lựa chọn tiết diện dầm chủ.

B. Thiết kế dầm chủ
2.2 Kiểm tra tiết diện dầm chủ theo các trạng thái giới hạn.
1. Chọn tiết diện..................................................................................................4
2.3 Thiết kế liên kết giữa các bộ phận trong tiết diện dầm chủ.
2. Tính toán nội lực............................................................................................5
2.4 Thiết kế mối nối dầm chủ.
3.
2.5 Kiểm
Thiếttoán
kế hệdầm
neo chủ......................................................................................21
liên kết.
4. Kiểm tra dầm theo các TTGH....................................................................36
5. Tính toán mối nối dầm chủ.........................................................................39
6. Tính toán các liên kết trong tiết diện dầm chủ..........................................49

SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD:ThS.
ThS.Nguền
NguễnVăn
VănMỹ
Mỹ
GVHD:

Trang 12


Tính chất

Cường độ

Sử dụng

Mỏi

Ghi chú

Dẻo dai Ĩ]D

0.95
1.00
1.00
1.3.3
1.00
1.00
1.00
1.3.4
Dư thừa Ĩ]R
Đồ Án Môn
ĐồHọc:
Án Môn
ThiếtHọc:
Ke cầu
Thiết
Thép
KeTheo
cầu Thép
22TCN272-05
Theo 22TCN272Quan trọng 1.00

1.3.5
05
II. NỘI DƯNG:
rp
0 = 0D-ĩĨR- 0.95
1.00tải trọng:
1.00
3.2.Hệ số điều chỉnh
A.Tỗng
quan:
ĩh
l.Chọn tiết diện chung:
-.Bề rộng phần xe chạy 10.5+2x1=12.5m là khoảng cách giữa hai mép của lan can (tính
luôn phần đường dành cho người đi bộ).
-Bố trí nhịp giản đơn 30m.
-.Chọn kieu dầm thép là kiếu tiết diện chữ I. Thép chọn sử dụng là thép công trình-loại
3.3.TỔ
trọng
dụng:
théphọp
hợptải
kim
thấptác
cường
độ cao M270 cấp 345, có cường độ chảy min Fy = 345MPa,
3.3.1.Trạng thái giói hạn cường độ I:
cường
u = 1,0 {1.25 DC +1.5DW +1.75(11 + ỈM +
độ kéo min Fu = 450MPa.
PL)}

-.Bêtông sử dụng cho bản mặt cầu là bêtông có fc’ = 30MPa.
3.3.2.
Trạng
thái
giói
dụng: cấp 250.
-Thép đường
hàn là
thép
cơhạn
bản sử
A36/M270
u = l,0{l,00DC +1,00DW +1,00(11 + IM+ PL) }
Trạng thái giói hạn mỏi và
u=
Ì,00{0,75(LL
+ ỈM)}
đút
gãy:
Với quan điếm thiết kế không có dải phân cách cứng giữa lề bộ hành và phần đuờng

3.3.3.

xe
chạy nên xe có thế chạy vào phần lề bộ hành khi không có người. Ta nhận thấy tải trọng
bánh xe lớn hơn rất nhiều so với tải trọng đoàn người, do vậy mà khi tính toán ta có thế
không cần tính đến tải trọng của người đi bộ.
B.Thiết kế dầm chủ:
l.Chọn tiết diện: Dầm I là dầm tố hợp.
Theo 22TCN272-05 khuyến cáo thì chiều cao của dầm thép được lấy tối thiểu như sau:

->— => /)> —I=lm, chonh=l,24m
(1)
L30 30 Hình 1: Mặt cắt ngang cầu.
Chiều cao của toàn bộ dầm thép liên hợp với bản bêtông cốt thép được lấy như sau:
2. Thiết kế bản mặt cầu bằng BTCT:
—cầu
>—
=>h>0,04x30
= l,2m,kế
chon h=l,5m
(2)cầu bằng
Bản mặt
bằng
được
tự' như
thiết (có
kế của
mặt
Chiều
dày
của
bảnBTCT
mặt cầu
lấythiết
khôngtương
nên nhỏ
hơn khi
190cm
cộngbản
thêm

15cm lớp
BTCT hao
của cầu
BT.
đâybảo
ta chỉ
ra kích
tạochịu
của bản
cầu.
chống
mòn)
đếỚđảm
chođưa
dầm
thép thước
đủ khảcấu
năng
lực. mặt
Đồng
thời chiều dày của
bản Bêtông được xác định theo AASHTO:
3. Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05
,
S + 3000 , „ 2200 + 3000
__
(3)
/7 Chọn
= 1,2---——
=

1,2-----------=208
mm
3.1.
hệ số
súc
kháng:
30
Vậy ta chọn chiều dày của bản mặt cầu ts =210mm.
3.1.1.
Trạng thái giới hạn cường độ : (6.5.4.2)
-Bản
- biên:
Đối với uốn :
<^=1.00
+Be rộng không nhỏ hơn 1/5 chiều cao dầm và không nhỏ hơn 1/20 khoảng cách
Đối với cắt :
<£> =1.00
giữa các điểm được liên kết cố định trong phương ngang.
3.1.2.
Trạng thái giói hạn khác ngoài cưòng độ :
GVHD:
Nguễn
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A ìsTrang 43
ThS.ThS.
Nguễn
Văn Văn
Mỳ Mỹ

Số là xe

Hệ số là xe
(m)
1
1,2
1,0
2
Đồ
Đồ
Học:
Án Môn
Thiết
Kế
Thiết
Thép
KếTheo
cầu
22TCN272-05
Theo
ĐÒÁn
ÁnMôn
Môn
ThiếtHọc:
Kếcầu
cầu
Thép
TheoThép
22TCN272-05
Đồ

Án
Môn
Học:
Thiết
Ke
cầu
Thép
Theo
Ke
22TCN272-05
công trình
IMHọc:
22TCN272-05
-Khi +Chiều
có một làn\ xe
được
bẩy ta
xác
định
được hệ số phân
bản
biênchất
không
lớn hơn
40mmpháp
đốiịđòn
với thép
hợp
kim
thấp.

wtải dùng
>phương
bản mặt cầu
75 (%). dày
(6)
_____31)00____
3000.
w=9,3kN/m
Nl=bố
phân
= phân nguyên Dchiều
=
lực nguyên
cắt của (——)
dầm ngoài:
rộng
bf của
bản biên:
10500
15 +Quan hệ giữa chiều dày tf vàHOkN
HOkN
mgVSE=0,6772->
khống chế.
t 3500
Chọn
thiết kế n=2.
t f25ấ
1 số làn
c bộ phận khác
rrV

-Khi
— > có
—,hai
chọn
lànbản
xe chất
biên tải:
trênmgVME=
kích thuớceV
30x1.5cm
X301)1)
mgyMI
=0,433x0,7688=0,333
(4)
V
ân phối ngang
Dầm
trong
Dầm ngoài
bf 30
2.1.2.
Hệ số
làn0,6+-^xe:{A3.6.2.1}
Với
e =
=0,6Hình 5c:
Tủi trọng làn tác dụng lên dầm.
3000
bản biên
dưới kích 0,6772(khống

thước 40x2.5cm
chất tải
0,4203
chế)
11
-Sườn
dầm:
tải0,5956(khống
tại
diện phổi
L/4:
nhiều làn chất tải 2.1.6.3.xếp
chế) ngang của lực cắt:0,2991
Bảng tổng
hợp
hệ tiết
số phân
25_____
Chiều
cao
sườn
4______ Dầm trong dầm:D1=1240-15-25=1200mm
Hình 7b: Đường Dầm
ảnh hưởng
ân phối ngang
ngoài tính
BềỈ dày sườn dầm tw:
Mfa
chất tải
0,6772(khống

chế)
SJ
2.1.3.
Hệ0,6626
số xung kích
v______
Hình
4b:
Đường
ảnh
hưởng
tỉnh
tw=—Jõx
= 0,WĨ2Õ=l,095cm,
(5)
IM (%):
nhiều làn chất tải
0,35
w=9,3kN/m
r______0,7927(khống chế)
Mra
-------- --------------7----------H-------chọn
tw=l,2cm(tw không
được
nhỏ hơn 12mm).
Hệ số
trong
Dầm
ngoài
BảngDầm

phôi
ngang:
Hình
3: Tỉnh
hệ số phân
hổ mômen của dầm ngoài.
w=9,3kN/m
1tông hợp hệ sô phân
Vì
là
đặc
điểm
dầm
liên
hợp
do
vậy
mà
bản
mặt cầu sẽ cùng tham gia chịu nén cùng
Mômen
0,5956
0,6772(bất
lợi
hơn)
5 Cân bằng mômen đối với khớp giả
tatáctính
: gMSE=0,5643rr.v
ế
Hình

7c:
Tủi
trọng
làn
dụngđược
lên dầm.
JOQO_
với0 0,7927(bất lợi hơn)
Lực cắt
0,6772
Khi xếp tải
một
xe thì gối:
hệ số
làn xeảnh
m hưởng
= 1,2 mômen
suy ra mgMSE=
0,5643x1,2
=
2.1.6.5.xếp
tạilàn
tiết
Đường
tại gối
giá
trị
bằng
—
biên

trên của dầm
thépdiện
do vậy
mà
kích
thước
của
dầm tính
thép
chocó
phép
giảm
đến mức tối
Hình
6a:
Đường
ảnh
hưởng
Hình 4c: Tải trọng làn tác dụng lên dầm.
10,6772
------------02.1.4.
Xác
Định
Hệkích
số
Bố
: phải đảm bảo điều kiện ổn định của
thiểu,
tuy
nhiên

việc
chọn
thước
củaMômen
dầm thép
„
ME_
„
MI
2.1.6.
Xác
định
mômen
do
hoạt
tảiphân
tác dụng:
,-------------Mjr
-Khi
có
hai
làn
xe
chất
tải:
.xếp
tải
mgM
tại
tiết

-exmgM
diện
3L/8:
(9)
Bảng
tổng
hợpmột
mômen
do
khi
chưa
có
hệ gian
số : của cầu dầm thép
Việctrịtính
toán
cách
xáctải
đồđến
tínhlực
không
liên hợp với
.-------------dầm
Giá
mômen
trong
các chính
dầmhoạt
khi
cósơkể

xung
1000
_______________3000
với
Ể?là=hết
0,77
+ —^
= và
0,5021
bản7kích:
bêtông
khó
khăn
phức tạp, do đó đế đơn giản người ta dùng cách tính gần
thép
khi
nén.
145kN
2800 35kN hoặc MxaX
5
MLL+IM-mg[(Mxr
1dầm
+ )+MLH]
đúng
Qua
một
số
đặc
điểm
và

lựa
chọn
trên
của
như trên ta có hình vẽ tiết diện
0
Suy
ra
mgMME=e
Xliên hợpmgMMI=0,5021x0,5956=0,2991
145kN 145kN
35kNđó:
mômen
tại tiết
diện
do phẳng
xe tải thiết
kế.đó phải kế thêm hệ số phân bố
bằngTrong
cách
đưaMTr
sơ đồ
cầu thực
tế về
sơ dầm
đồ cầu
và khi
Vậy
số phân bổ mômen củaDAH
dầmMtrngoài: mgM = mgMSE = 0,6772

\
f \ ngang
' \ củahệ
hai trục thiết kế.
hoạtMTa
tải. mômem tại tiết diện dầm do xe
Trong đó: de = -750mm là khoảng cách từ tim dầm chủ ngoài cùng đến mép của đá vỉa.
mômen tạiHình
tiết diện
dầm doảnh
tải hưởng
trọng làn
thiết
+ocXác định hệ số phân phốiMLn
ngang:
6b: Đường
tỉnh
Mjakế.
Vậy
mgMMI
=
0,5956
Dầm
ĩs trong:
Các
giá trị mômen này đựoc V'4
xác định
dựa
vào
việc

xếp
tải
trên
đường
ảnh
hưởng
(—t0’3
ị
_s_
w=9,3kN/m
rrigM==0,06
0,6772
H
+(
(7)
(ĐAH)
HOkTS
Bảng tổng hợp hệ số phân phổi ngang của Mômen:
V’1
tại mỗi tiết Hình
diện, 5a:
cần Đường
xét tại các
diệntỉnh
sau:L/2,
ảnhtiết
hưởng
Mjy 3L/8, L/4, L/8 và ở gối.
DAHMra
xung

kích
+Khi thiết IM
kế sơlàbộlực
chọn
( ? )=1,0
\
------------------ (%)
Hìnhs6c: Tải trọng làn tác dụng lên dầm.
"CC
mg hệ sổ phân bố
Trong đó:
2.1.5.Xác
Hệtiết
số Phân
Bố Lực cắt Của Dầm Trong Và Dầm Ngoài:
2.1.6.4.xếpĐịnh
tải tại
diện L/8:
S- khoảng cách giữa các dầm chủ s=2300mm.
.lom.
Tại mặt cắt L/2
Môm
MLn
MLL+iM(kNm)
Giátrong:
trị
Diện
Tải
trọng
2.1.5.1. Dầm

L: chiều dài nhịp dầm L=30000mm.
en
(kNm
ĐA
tích
trục (kN)
Dầm
Dầm
Suy
ra
mgMSE=0,4203
-Khi có H
một
làn xe được chất tải: sử
được thiết lập theo kinh
m„vSĨ
= dụng công thức0,36+—^—=
0,6626
trong
ngoài
2: Sơ
hộ tải:
chọn tiết diện dầm liên hợp
(10)
8 Hình
7600
-Khi có
xe được
chất
(m)hai làn

tung độ 5,35
35,00
2050,
112,
1046,
2149,7
2749,0
yl Tính-Khi
5tải:
3=0,5956
7 đượcchế
4 lập theo
hailực
Hình
làn: xe
5h:được
Đường
chấtảnh
hưởng
tương 5tỉnh
tự taMra
sử dụng
công thức
thiết
2.
toáncó
nội
MM,M=0,075+
)0,6(—)0,2(—f-)0,1
-»khống

(8)kinh
tung độ 7,50
145,0 2900 L ư,
Xe tải
y2 nghiệm.
0
tính Mjr
tưng Dầm
độ
5,35
2.1. ngoài:
Do
hoạt
tải: 145,0Hình 7a: Đường ảnh hưởng0,7927^
m„vMI=0,2+——(—-—)2=
khống
chế.
y3
0
10700
(11)
-Khi 7,20
có một8làn xe110,0
chất3600
tải dùng
phương112,
pháp đòn1046,
bẩy:
tung độ
1584

1802,4
2354,1
2.1.1.
Chọn 0số lượng làn xe: {A6.3.1.1.1}
yl
5
3
6
5
Xe hai
tung độ 7,20
110,0
Theo AASHTO
y2
0 số làn xe là phần nguyên của tỉ số giữa bề rộng cầu và 3500mm (bề
2.I.5.2.
Dầ thì
trục
m
ngoài:
Tại mặt cắt 3L/8
GVHD:
GVHD: ThS.
ThS. Nguễn
Nguễn Văn
Văn Mỹ
Mỹ
SVTH:
SVTH: Lê
Lê Văn

Văn Lâm-Lớp
Lâm-Lớp 04X3A
04X3A
Trang
Trang 710
9856
tung độ 4,34
35,00
1957,
105,
981,2
2041,5
2607,0
yl
2
5
4
2
tung độ 7,03
145,0
Xe tải
y2
0
tung độ 5,42
145,0
y3
0
tung độ 7,03
110,0
1497,

105,
981,2 1699
2217,5
Xe hai
yl
0


tung độ 6,58
110,0
1
5
trục
y2
0
Tại mặt cắt L/4
tung độ 5,63
145,0
1597,
84,5
785,9
yl ĐÒ Án Môn Học: Thiết
0 Kế cầu 6Thép Theo 22TCN272-05
tung độ 4,55
145,0
Xe tải
y2
0
tung độ 3,47
35,00

y3
tung độ 5,63
110,0
1205,
Xe hai
yl
0
84,5
785,9
tung
độ
110,0
6
trục
5,33
y2
0
Tại mặt cắt L/8
145,0
3,28
0
950,
145,0
Xe tải
49,2
457,6
2,74
3
0
2,21

35,00
110,0
3,28
705,
Xe hai
0
49,2
457,6
1
110,0
trục
3,13
0
Tại mặt cắt gối

0,00
35,00
145,0
Xe tải
0,00
0
145,0
0,00
0
110,0
tung
độ
yl
Xe hai
0,00

0
trục
tung độ y2
0,00
^ực 2.1.7.]
cắt của cầm chủ do hoạt tải gây ra110,0
là:

SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

4

1657,
5

2113,4
7

1365,
65

1781,6
5

980,0
4

1247,5
9

797,4
9

1040,0
3

0,00

0,00

0,000,00

0,00

0,00

0,00

0,000,00

0,00

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang II


ĐÒ Án Môn Học: Thiết Kế cầu Thép Theo 22TCN272-05

Hình 8b: Đường ảnh hưởng+ xếp xe tính VTa tại L/2.

Giá trị lực cắt trong Hình
các dầm
có kếảnh
đếnhưởng
lực xung
8c: khi
Đường
tímhkích:
VLn tại
L/2.
VLL+,M=mg[(VTr hoặc VTa)(l + ^)+VL„]
2.1.7.2.xếp tải tại tiết diện 3L/8:
Trong đó: VTr lực cắt tại tiết diện dầm do xe tải thiết kế.
VTa mômem tại tiết diện dầm do xe hai trục thiết kế.
VLn lực cắt tại tiết diện dầm do tải trọng làn thiết kế.
Các giá trị lực cắt này đựợc xác định dựa vào việc xếp tải trên đường ảnh hưởng
(ĐAH)
tại mỗi tiết diện, cần xét tại các tiết diện sau:L/2, 3L/8, L/4, L/8 và ở gối.
IM
là
lực
xung
kích
(%)
mg hệ số phân bố lực cắt
2.1.7.1. Tại tiết diện giữa nhịp (L/2):

3000_____________
145kN 145kN 35kN

Hình 9b: Đường ảnh hưởng+ xếp xe tỉnh VTa tại 3L/8.
Hình 8a: Đường ảnh hướng+xếp xe tính VTr tại L/2.

Hình 9c: Đường ảnh hưởng tímh VL„ tại 3L/8.
SVTH: Lê Văn
Lâm-Lớp
04X3A
SVTH:
Lê Văn
Lâm-Lớp 04X3A
13

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang
Trang 12


Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo
22TCN272-05
2.1.7.3.xếp tải tại tiết diện L/4:

Hình lũb: Đường ảnh hưởng+ xếp xe tỉnh VTa tại L/4.

Hình lOc: Đường ảnh hưởng tỉmhVLn tại
L/4
2.1.7.4.xếp tải tại tiết diện L/8:

Hình 1 la: Đường ảnh hưởng+xếp xe tính VTr tại L/8.

SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 14


Tại mặt cắt L/2

Xe tải

Xe hai
trục
Tại mặt cắt 3L/8
Xe tải

Xe hai
trục
Tại mặt cắt L/4
Xe tải

Xe hai
trục
Tại mặt cắt L/8

Lực
VLn VLL+iM(kN)
Diện
Giá

trọng
(kN)
tích
trị
trục (kN)
Dầm
ĐA
trong
H Học: Thiết Kế cầu Thép Theo 22TCN272-05
ĐÒ Án Môn
0,50
145,0
131,
3,75
34,9
158,1
0 do hoạt tải
7 khi chưa có hệ số :
6
Bảng tống họp lực cắt
0,35
145,0
7
0
0,21
35,00
3
0,50
110,0
105,

3,75
34,9
132,3
0
6
0,46
110,0
0
Tải

0,62Đường 145,0
5,86
Hình llb:
ảnh hưởng+172,
xếp xe tỉnh
VTa tại 54,5
L/8.
5
0
3
0,48
145,0
2
0
0,33
35,00
8
0,62
110,0
133,

5,86
54,5
5
0
1
0,58
110,0
5
0

123,18

213,9
3

198,63

175,0
9

165,45

0,75
145,0
165,
8,44
78,5
226,2
0
5

2
0,60
145,0
Hình llc: Đường ảnh hưởng tímh VLn tại
7
0
0,46
35,00
L/8
3
8,44
78,5
221,5
2.1.7.5.xếp0,75
tải tại tiết110,0
diện gối: 160,
0
8
6
0,71
110,0
2
0

216,12

Xe tải

Xe hai
trục

Tại mặt cắt gối
Xe tải

tung
Xe hai
trục

Dầm
ngoài
145,28

độ
yl
tung độ y2

212,14

0,87
5
0,73
2
0,58
8
0,87
5
0,83
5

145,0
0

145,0
0
35,00
110,0
0
110,0
0

253,
6

11,4
8

106,8

335,9
5

318,09

188,
1

11,4
8

106,8

271,0

4

262,65

1,00
0,85
7
0,71
3
1,00
0,96

145,0
0
145,0
0
35,00
110,0
0
110,0

294,
2

15,0

139,5

402,1

384,14

215,
6

15,0

139,5

324,2
1

317,61

SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguền Văn Mỹ

Trang 15


Loại
Lực

w
(kN/m)

5=0,3
£,=0,
5=0,1

ị=0,5
ỉ=0
75
25
25
1495,
1196,
697,9
Di
14,18
1595,25
55
44
2187,500
3,81
428,63
401,8
321,4
D2
4111,8
789,44
252,170Theo
ĐÒ
Án
Học:
Kế
cầu
Theo
Đồ
ĐÒ

ÁnMôn
Án
Môn
Môn
Học:Thiết
Thiết
Học:
Ke
Thiết
cầuThép
Thép
Kế
cầu
Theo22TCN272Thép
22TCN272-05
1,06
119,25
D3
> s=2,3m
0
05 22TCN272-05
(12)
2149,77
1657,Chủ Do
980,0
0 Tải:
2.2. Tính
Toán Nội 2041,
Lực Của Dầm
Tĩnh

LL+IM
(13)
54
5
4
M=0,95x{
,25xD3+l
,
> 12.0,21,5xD2+l
+ — = ^=0,2
2,61
m 5=0,1
Mômen:1,25xDj+l
Loại
w
^=0,5
5=0
Gọi Di là tải trọng£,=0,3
của dầm
thép,
bản
mặt
cầu,
phần
vút.
Lực
(kN/m)75x(LL+IM)}
75 2
5
25

14,18
0
53,18
106,3
159,5 212,7
D2
là
trọng
lượng
của
các
lớp
mặt
cầudầm
75mmm.
Di
Vậy
chiều
rộng
có
hiệu
của
bản
cánh
trong bj=2,3m.
v=0,95x {1,25xD!
5
342,86
3,81
0

14,29
28,58
D3
là
trọng
lượng
của
lan 57,15
tay nửa vịn,
đá có hiệu
vỉa. của
D2
*Đối với dầm ngoài chiều rộng có hiệu bản
cánhcan
bằng một
chiều rộng
1,06
3,98 bố đều7,95
11,93
15,9
w0dầm
là giátrong
trị của
kN/m.
D3
kề tải
bênphân
cộng nhỏ nhất
của S:
LL+IM

158,1
335,9
Khi-Một
đó mômen
và 213,93
lực
cắtdài
donhịp
tải 226,2
trọng
rải đều
đơn 402,1
vị tại các vị trí khác nhau trong dầm có
phần
tám
chiều
có hiệu
----?6
2
5
Loại
w thế
£>=0,5
5=0,3 bình5=0,2
5=0,1với trị4=0
Lực
-6 căt:
lần chiều dày trung
của bản cộng
số lớn hơn của một nửa chiều dày vách

Lực
(kN/m)
75
5
25
tính
theo
công
thức:
12,95
1365,
1092,
hoặc một 1456,8
phần tư chiều
rộng biên
trên của 637,3
dầm. 0
D,
8
82
66
8
2,73
-Chiều
307,13
rộngK-của
phần
287,9hẫng..
230,3 =134,3
= w(ị-x)

= wL(0,5-Ẹ),ỉ
j 0
D2
3
4
7
Do đó
bề rộng có 111,8
hiệu của bản
cánh dầm
ngoài là giá trị nhỏ nhất của các số liệu sau:
1,06
119,25
89,44
52,170
D3
0
Mx
=
—
x
(
L
—
x
)
=
0,5wL2(ệ
ệ
2

)
. ht L _ 2,3
30
_._
LL+I
2749,0
2607,
2113,
1247,0
M=
1,00x2 {1,00xD
1+1
,00XD2+
1,00xD3+1,00x(LL+IM)}
(14)
M
4
02
47
59
8 25=0,3
8 dài
Loại
w
£>=0,5L :là chiều
5=0,
5=0,1
ỉ=0
V=1,00x{ 1,00xD
,00XD2+1

,00XD3+ 1,00x(LL+IM)}
(15)
Lực
(kN/m)
75 s, J+1
25 0,9 = 25
= —+
12,95
0 nhịp > — +48,5
97,1
145,6 194,25
D,
Dầm trong:X là vị2,05m
610,2
320,4
930,71 40,95
cần
2*2trí
DiiBản
mặt cầu
=2,4x0,21x2,05x9,81=10,14kN/m.
2,73
0
D2
4
8
tính. vút =2,4x(0,05x0,45+2x0,075x0,015)x9,81=0,58
kN/m.
1,06
0 Phần

3,98
11,93
15,9
, 12.0,21
+ — 7,95
D3
Phần
thép
>dầm
^ +------------—
= (l,2x0,012+0,4x0,025+0,3x0,015)x9,81=2,23kN/m
2,435ra318,0 384,14
145,2
198,= 7,85x
216,
2.2.1. Dầm
trong:
LL+IM
2
2
8
63
12
9
Suy
rangoài:
Di=12,95kN/m
5-0,5
£,=0,375
5-0,25

£,=0,1
4=0
Dâm
DiiBản
mặt
cầu
=2,4x0,21x2,3x9,81=1
l,37kN/m.
Vậy
chiều
rộng
có
hiệu
của
bản
cánh
dầm
ngoài
be=2,05m.
Vị trí
25
D2:
Các
lớp
mặt
cầu
=0,075x1,65x2,25x9,81
=2,73kN/m.
2.4.3.
Xác

định
đặc
trưng
hình
học
của
tiết
diện
dầm
thép
qua các
giai đoạn:
6220,76
5875,41
4740,67
2787,2 0
Phần vút =2,4x(0,05x0,45+2x0,075x0,015)x9,81=0,58
kN/m.
M
D3
phần
lan
can
tay
vịn
=1,06
kN/m
6
Ta 443,9
có

bảng sau: 552,55
Phần
dầm
thép
=
7,85x
262,94
823,2
1021,3
duới.
V
Mô men và lực cắt dầm ngoài khi chưa có hệ số: 9
Dâm ngoài:
m
Mômen:
5-0,5
£,=0,375
5-0,25
£,=0,1 4=0
Vị trí
2.3.3. TTGH mỏi: xét riêng trong phần sau 25
6879,6
6499,14
5245,62
3084,4 0
M
4□
2.4.
Các
đặc

trưng
của
tiết
diện
dầm
241,53
407,21
513,27
759,7
946,54
V
2.4.3.lTiêt diện dâm thép:
6
thép:
dụng:
2.4.1.
Xét dầm liên hợp vói bản bêtông cốt thép có các giai đoạn làm việc như
G1
3 4=0,12
00 4=0
5-0,5
£,=0,375
5=0,25
sau:
Vị trí
5
4292,9
4050,73
0 cứng là do dầm thép chịu.
+Trọng

lượng của3264,85
dầm và bản bêtông khi1917,6
chưa đông
M
5
Lực
cắt:trọng tĩnh chất369,1
V
158,16
+Tải
285,38
thêm là do dầm liên550,27
hợp 687,85
dài hạn chịu.
+Hoạt tải và lực xung kích là do tiết diệnU-O-O-l
liên hợp3ngắn hạn chịu.
1V-------.12. ặ
1
1
Vị 5-0,5
5=0,375
5-0,25
5=0,12
4=0
è+
Hình
13:
Kích
thước
lan

can
tay
vịn
trí
2.4.2.
Xác định chiều rộngO'có hiệu5của bản mặt cầu:
4632,3
4372,57
3525,91
2071,51 0
M
Mô men và lực
cắt của
khi chưa
có
hệhiệu
số: bản cánh là trị số nhỏ nhất của:
cncó
*Đối
với dầm trong chiều
rộng
145,28
261,41
341,68
506,42635,24
V
- Một phần tư chiều dài nhịp trung
lộ bình
Đặc trưng
Av(cm3)

yb(c của yt(c
I(cm4)
st(cm3)
- A(cm
12 lần chiều
dày trung bình
bản cộng với
trị số lớn hơn của chiều
dày vách hoặc
2)
m)
m)
Dầm
289,00
13118,7
45,3
mộtTổ
nửahợp
chiều
biên trên của
dầm. 78,61 400 I
2.3.
nộirộng
lực:
thép(NC)
597584,4
9108,2483310,05
Ngắn
897,44
-dầm kề nhau.

- 9494,03
Khoảng
cách
trung
bình
của
hai
541273,9
74
41,2
2.3.1.
TTGH cường
Hình
14a:Đặc
trưng hình học dầm thép. 60186,8
Dài hạn hạn(ST)
(LT)
491,81
83,9
1795564,18
Do
đó
bề
rộng
có
hiệu
của
bản
cánh
dầm

trong
là giá trị nhỏ nhất của27172,5
các sổ liệu sau:
8
2
66,0
độ:
ìsGVHD:
ThS.
Nguễn
Văn
Mỳ
GVHD:
GVHD:
ThS.
ThS.Nguễn
Nguễn
Văn
VănMỹ
Mỹ Trang
SVTH:
SVTH:
Văn
Văn
Lâm-Lớp
Lâm-Lớp
04X3A
04X3A ìsTrang

Trang
1618
17
SVTH:
LêLêLê
Văn
Lâm-Lớp
04X3A
GVHD:
ThS.
Nguễn
Văn
Mỳ
1920


Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN272-05
2.4.3.2.

Tiết diện liên họp ngắn hạn n=8:

2300

Hình 14h:Đặc trưng hình học dầm liên họp ngắn hạn n=8
2.4.3.3.

Tiết diện dầm thép liên hợp bản BT dài hạn 3n=24:

2300

Hình 14c: Đặc trưng hình học dầm liên hợp dài hạn 3n=24
3. Kiểm toán dầm chủ:

0,1<—<
0,9xúng của tiết diện: {A6.10.1.1}
3.. 1. Kiếm tra
tính cân

SVTH: Lê Vân Lâm-Lửp 04X3A

GVHD: ThS. Ngnền Văn Mỹ

(16)

Trang 21


lyc = 12 =3375cm
7 12 12
Tải
MD
MỊ)
MD
MLL
g
g us biên trên
1
2
3
+IM

thép
liênhợp
Đồ
Án
Môn
Học:
Thiết
Kẻ
cầu
Thép
Theo
22TCN272-05
Trọn
Đồ
ĐÒÁn
ÁnMôn
MônHọc:
Học:Thiết
ThiếtKe
Kếcầu
cầuThép
ThépTheo
Theo22TCN272-05
22TCN272-05
dầm thép
(kNm
g
(kNm
_
2,5x40’

120x1,23
,
,
4
(cm3)
(cm3)
)mô menhệquán
(MPa)
Iyc,Iy lần
mgMs
lượt=là0,6772
tính của
bố bản
mômen
cánhcm
của
chịu
dầm
nén và dầm thép với trục thẳng đứng
/ =3375+
+số phân
=16725,61
)
3375
D,
1456, trong mặt ngoài,
-153,45
phang sườn dầm.
88
0,1 <— =—_

=9494,0
0,202 < 0,9 ->thoả-11,3
mãn.
D2
Giới hạn
m này
= 1,2
khibảo
ta xét
rằng
một
việc
làntính
xe.
16725,61
f Iyđảm
214
8? toán ổn định do xoắn ngang là có hiệu quả.
_ l,5x303
4
D3
-4,39
Vậy:
DC=J
—à.- -/ =1240--------------------15
= 585,33mm
(18)
Suy
ra: MLL+IM=2X0,75x0,6772x1,15x[145(7,5+3,0)+35x5,35]/l,2=1447,3
kNm.

3.2. Kiểm Tra
Mỏi
Của
Vách
Dầm
Khi
Chịu
uốn:
f,
+
fb
214,82
+
228,9
LL+I
-45,68 thép tại giữa nhịp do tĩnh tải không
-Úng
suấtcủa
nénvách
khi2749,
uốn
nhất
Độ
mãnh
đứnglớn
được
xáctrong
địnhvách
theo của
côngdầm

thức sau:
M
04
Tổng
-214,82
hệ
số
(lấy
ở
dầm
trong)
và
hai
lần
tải
trọng
mỏi:
3.2.2 Tính toán ứngxsuất
tải trọng mỏi:
= nén do
(17)
Tải
Md
MD
MD
MLL
Q
r-t us biên dưới
về
nguyên

tắc
sườn
tăng
cường
sẽ
ngăn
cản
hay
chống
lại
sự
mất
ốn
định
của vách
1
2
3
+IM
thóp
licnhơp
Trọn
dầm
thép
(kNm
g
(kNm dầm,
(cm3)
(cm3)
) trường hợp

nhưng đế bất lợi ta xét
không có sườn tăng(MPa)
cường đứng hay phần sườn nằm
)
D,
1456, giữa
16442,
88,6
88
51
D2
21396,114,35
hai sườn tăng cường đứng.
421396,1 5,57
L
D3
Từ đó ta thấy Fcf= 193,19MPa<345MPa như
thép đã đảm
4 vậy đạt yêu cầu, nghĩa là dầm (19)
22837,1120,38
bảo ổn định mỏi cho vách của dầm do uốn.3
Trong đó:
Tổn
228,9
3.2.3. Tính Toán ứng Suất Ở Trạng Thái Giói Hạn về Cưòng Độ:
g
Rh
=MD3
1,0độ
hệ số triếtmãnh

giảm
cường
độ khi xét
đến tiết diện
lai.
MD
MLL+
XMD
của
đứng.
Tải
gvách
liênhợp
I
IM g thép
Trọng
2suất
3.2.3.1. Úng
cực
ỏ'
tại
đỉnh
củadầm.
tảicấp
trọng
Fyc
là nén
cường
độđại
chảy

ởcủa
biên
chịu
nén, thép
chọn do
thép
345cónhư
vậy(dầm
giới ngoài):
hạn chảy của
tw
=12mm
là chiều
dày
sườn
-dầm
- hệ số
D,
thép là 307,1
Fyc=345Mpa.
Dc
là chiều cao của vách chịu nén 9494,03
trong giai đoạn
- đàn hồi . 153,45
-11,3
D2
3
27172,58
E=200GPa
là

môđun
đàn
hồi
của
thép.
119,2
-4,39
D3
3.2.1
Tính
toán Dc:
T, , 2D
2X585,33
_e 1200000
£t}
5 nn e£ nt Ĩ~Ẽ
27172,58
1447,3
có: —(-------7thoả
mãn.
LL+IM
XácTađịnh
các =
ứng
suất. —) = 97,56<5,76 — =5,76 J———=138,68
60186,87
c 12
V Fvc
V 345
Tổng

- 24,05
193,19
MQ
suất nén cực
đại ỏ’lấy
tạiRh=l,0
đỉnh gcủa
dầm< thép
do tải trọng không có hệ số(20)
(dầm ngoài):
Tải
MD ứngKhi
thép
g us
< RhFyc
-ỳ
FCf
Fyc.
biên trên dầm
2 đó FcfMD
1
3
liênhợ
Trọn
Fcf úng suất nén đàn hồi lớn nhất
ở biên chịu
uốn(MPa)
do tải trọng tĩnh không nhân hệ
(cm3)
p nén khithép

g
(kN.
(kN.
1821, số và hai lần tải trọng mỏi. -191,82
Đl
ứng suấtdokéo
cực
đại
tại
đáy
của
dầm
thép
do
tải
trọng có hệ số (dầm ngoài):
11 3.2.2.2.-Mômen
9494,03
2 lần tải trọng mỏi:
460
-16,95
D2
,7 tải 149,
Xe
nặng qua cầu gấp gần 2 lần tải trọng
-5,49 mỏi do vậy ta phải nhân đôi
D3
06
Mômen do tải trọng mỏi gây ra tại giữa nhịp khi kế-79,93
đến lực xung kích 15%.

LL+I
M
145kN Ọ.Om 145kN 4 2m 35kN
0,95
Tổng
-279,48
liênhơpus
MLL+ o
MD
MD
MD
e
Sb
IM
Tải
1
2
3
thép
Trọng
ứng suất kéo cực đại tại đáy (kN.m
của dầm thép do tải trọng
có hệ số:
(cm3không(MPa)
(kN.
(kN.
(kN.
)
)
(cm3

1821,
110,7
D,
11
460,
21,53 6
D2
7
149,
6,97
D3
06
4810,8
210,6
LL+IM
2
6332,4
0.95
Tổng
MLL+IM= 2X0,75X mgMsx(LL+IM)/m
2
Với:
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 23
22

Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN272-05
Đối với cầu thép thì các cấu kiện thép có giới hạn kéo rất lớn, nhung nếu như cưòng độ
chịu kéo tính toán vuợt quá giới hạn kéo thì kết cấu vẫn chưa thế phá hoại do thép là vật
liệu
có giới hạn chịu lực rất lớn, hay nói cách khác thì thép là vật liệu hầu như không phá hoại
khi chịu kéo, mà kết cấu thép thường phá hoại do mất ốn định khi chịu nén.
Do vậy mà đối với các công trình được cấu thành từ vật liệu thép ta phải kiểm tra ốn
định
cho tùng cấu kiện chịu nén.
Đối với dầm thép liên hợp với bản bêtông thì ta phải kiểm tra ổn định (độ mãnh) của
sườn dầm, bản biên chịu nén của dầm thép, hệ liên kết dọc của bản biên chịu nén.
cầu:
Vách dầm là có bộ phận có phần trên chịu nén do đó ta cần kiểm tra độ mãnh cho vách.
Đối với vách dầm không có sườn tăng cường thì:
(21)
Dc là chiều cao vách chịu nén ở trạng thái đàn hồi (Dc = 585,33mm) là trạng thái mà bản
bêtông chưa đông cứng, dầm thép là bộ phận chịu toàn bộ tải trọng tĩnh.
fc là ứng suất trong bản cánh chịu nén do tải trọng có hệ số (MPa).
Trường hợp này là trường hợp dầm thép chịu toàn bộ tĩnh tải của bản mặt cầu chưa
đông
cứng và trọng lượng bản thân dầm thép.
^NC
Mi/2nhịp
=
0,95x1,25x1595,25=
1894,36kNm.
SNC = stthép= 9494,03cm3.

Thoả mãn với điều kiện về độ mảnh khi dầm chưa liên hợp và vách dầm không có sườn
tăng cường.

Độ mãnh của vách dầm khi dầm thép đã liên họp vói bản mặt cầu:
Tiết diện đặc chắc là tiết diện mà khi đạt được mômen dẻo Mp thì cả bản biên, vách
Ớ biên
dầmdưới gần đạt đến cường độ chảy.
3.3.1.2.

đều đạtkếđược
3.3.Thiết
uốn:mômen dẻo Mp.
3.3.1. Kiếm tra độ chắc của tiết diện:

(22)

Trong đó:
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

24
Trang 25


ĐÒ Án Môn Học: Thiết Kế cầu Thép Theo 22TCN272-05
DCp là chiều cao phần vách dầm chịu nén đối với trục trung hòa
dẻo.
tw là chiều dày của vách dầm.
Giả sử rằng trục trung hoà dẻo của dầm là đi qua bản mặt cầu:
Chọn bêtông bản mặt cầu có fc’=30MPa, thép dầm là loại thép công trình có
Fyc=345MPa.
Xác định được trục trung hoà dẻo của dầm bằng cách cân bằng các lực dẻo:

Lực dẻo trong bản mặt cầu: Ps=0,85x30x2300x210=12316,5kN.
Lực dẻo trong bản biên trên: Prt=300x 15x345= 1552,5 kN.
Lực dẻo trong bản biên dưới: Prb=400x25x345=3450kN.
Lực dẻo trong vách dầm:
Pw=1200xl2x345=4968kN.
Từ đó ta nhận thấy rằng Ps>Prt+Prb+Pw. Vậy trục trung hoà dẻo đi qua bản mặt cầu,
nghĩa là chiều cao vùng nén của vách dầm bằng 0 -ỳ DCp=0. Vậy
Khi đó thực chất chỉ có một phần chiều dày của bản là cân bằng với các lực dẻo của
dầm
thép.
Gọi Y là khoảng cách từ trục trung hoà dẻo đến biên trên của bản, khi đó phần bản chịu
kéo ta không
an+Prt
toàn.+Prb
— xét
Ps -đêPw
i,
Suy ra Y= tsx( pw + prt +prb )/Ps = 21x(4968+1552,5+3450)/12316,5=17cm.
Xác định mômen dẻo Mp đối với tiết diện dầm:
Ta có Mp=dsPs+dwpw+drtprt+drbprb
(23)
ds=210/2-(210-170)=65mm.
drt=210+50+15/2-170=97,5mm.
drb=210170+50+15+1200+25/2=1317,5mm.
dw=210-170+50+15+1200/2=705mm.
Mp=(65x 12316,5+705x4968+97,5x 1552,5+1317,5x3450). 10'3=8999,76kNm.
Kiếm tra độ mãnh của bản biên chịu nén:
Đối với tiết diện chắc thì không cần phải kiếm tra độ mãnh, độ ổn định của biên chịu
3.3.1.3.

nén
hay nói cách khác là thường thì biên chịu nén luôn thoả. Đế đánh giá độ mất ốn định của
biên chịu nén ta xem biên chịu nén như là một cột riêng rẽ.
Tiết diện dầm thép I liên hợp với bản bêtông cốt thép có biên trên của dầm nằm ở vùng chịu
kéo, khi đó biên sẽ ốn định trên suốt chiều dài do đó mà ta không cần thiết phải yêu cầu độ
mãnh.
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 26


f 1821,1 1.106 A
8999,76.106

ĐÒ Án Môn Học: Thiết Kế cầu Thép Theo 22TCN272-05
MrE
Lb<[0,124-0,0759(^)][ỷ7
p 1 yc
Trong đó:
Lb=chiều dài không được giằng(mm).
ry=bán kính quán tính của mặt cắt thép đối với trục thắng đứng.
7

(24)

(25)

A V 289

MỊ= mômen nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mồi đầu của chiều dài không
được giằng, là mô men do tải trọng khi chưa liên hợp tại giữa nhịp (M 1=1821,1 lkNm)
Mp=mômen dẻo (Mp=8999,76kNm)
76,1x200000
0,124-0,0759
345
Vậy yêu cầu về liên kết dọc chịu nén sẽ được thoả mãn với chiều dài không giằng lớn
nhất Lb=4793mm.
*Kiểm tra mất ồn định xoắn ngang:
Từ công thức tính tham số độ mảnh đế tiết diện đạt đến giới hạn chảy ta tính được chiều
dài giới hạn đế tiết diện đạt đến giới hạn chảy.
K-y^v-K',

(26)

Trong đó: rt là bán kính quán tính nhỏ nhất của biên chịu nén cộng với 1/3 của vách
chịu
nén đối với trục thẳng đứng trong mặt
phang vách.
585,33
r. = i3
H--——
=

(27)

20000
0
345
L p = Ẫ p.r, = 92,2x199,44 = 18388,38/77/77

So sánh có Lb3.3.2

Kiếm tra sức kháng uốn:

Kiểm tra sức kháng uốn tiết diện dầm khi chưa liên họp: (Kiểm tra đối
với dầm

3.3.2.1.

SứcLêkháng
uốn danh
định
của GVHD:
dầm: Mn
SVTH:
Văn Lâm-Lớp
04X3A
ì±Eữj£f
ThS.=Nguễn Văn Mỹ

Trang 27


ĐÒ Án Môn Học: Thiết Kế cầu Thép Theo
22TCN272-05
Rb hệ số truyền tải trọng.(6.10.4.3.2)

(28)

Xh = 4,64 đối với bản chịu nén nhỏ hơn bản chịu kéo.
_

2x585,33
t
12

_

Ị
4,64
= 146,9 (thoả mãn).
200000

Do đó Rb =1,0.
My = St.Fy = 9494,03.10‘ỗx345.103 = 3 275,44kNm. (chảy đối với biên chịu nén)
My = Sb.Fy= Ĩ6442,51.10‘6X345.103 = 5672,67kNm. (chảy đối với biên chịu kéo)
Nhu vậy khi chảy sẽ chảy đôi với biên chịu nén trước.
Mr =<Ị)f.Mn = 1x3275,44= 3275,44 kNm.
(29)
M1/2 p = 0,95x1,25x1595,25 = 1894,36kNm
Suy ra (Ị)f.Mn > M1/2nhịp .
3.3.2.2. Kiếm tra sức kháng uốn tiết diện dầm khi đã liên họp: (Kiếm tra đối với dầm
• Kiếm tra tỉnh dẻo dai của tiết diện chịu mômen:
Đây là điều kiện đế khi bị phá hoại thì thép và bêtông bị phá hoại đồng thời, điều kiện
này bắt buộc phải kiểm tra đối với tiết diện liên hợp chắc.
_.x ,
d+to+t.
Điều kiện: Dsh < ——
(30)

7,5
Trong đó:
Dsh là khoảng cách từ trục trung hoà dẻo của dầm đến đỉnh bản Dsh=l
70mm.
d:
chiều
cao
của
tiết
diện
dầm
thép
d=1240mm.
ts
là
bề
dày
của
bản
mặt
cầu
ts=21
Omm.
th là chiều cao của phần vút th=50mm.
Suy ra: ■ d + t +th 1240 + 210 + 50
200mm > Dsh
D =------—--- =---------------7,5
7,5
Yêu cầu về độ dẻo dai của tiết diện chắc liên hợp đã dược thoả mãn.
• Sức kháng uốn của tiết diện chắc:(6. ĩ 0.4.2.2a)

Từ điều kiện : Dp < D’
Ta có :
Mn: sức kháng uốn danh định:Mn = Mp =8999,76kNm
Mr: sức kháng uốn tính toán: Mr=^yMn =8999,76kNm; với ậ f = \ (6.5.4.2)
Kiểm tra:
Mr=8999,76kNm > Mu =6879,6kNm=> thoả mãn.
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguền Văn Mỹ

Trang 28


Đồ
Học:
Thiết
Ke
Thép
Theo
22TCN272-05
ĐÒ
ĐÒÁn
Án
ÁnMôn
Môn
Môn
Học:
Học:
Thiết
Thiết

Kếcầu
cầuKế
Thép
cầu
Theo
Thép
22TCN272Theo
2700
2700
05 22TCN272-05 6,77^=6,77^^ =163,0 > D/tw=100
(33)
7 Loại
w
V(kN)
Lực 14,18
Mu
là mômen
lớn nhất tại giữa nhịp dầm
ngoài.
VLL+IM
= 0,7927(276,92x1,25+125,9)
= 374,19kN.
191,9
(kN/m)
Và
D,
VậyV=Wx(0,95x28,5)72=13,5375xW(kN)
ta không
cần phải bố trí sườn tăng cường dọc cho vách của dầm, mà ta chỉ cần phải
6

Như vậy 51,58
tất cả các yêu cầu về uốn đều thoả mãn.
D2
3,81
bố
sườnkếtăng
3.4.trí
Thiết
lựccường
cắt: đứng trung gian và sườn tăng cường đứng tại gối.
D3
14,35
1,06
Theo
khuyến
màhàn
không
có sườn
tăng cường dọc thì vách
Sức kháng
cắtcáo
tínhkhi
toánvách
của của
dầmsườn
hoặc dầm
tố hợp
vr được
tính theo:
374,1

LL+IM
của
9 vr=<*.vn
(31)
sườn được coi là tăng cường khi khoảng cách của các sườn tăng cường đứng do không vượt
quá 3D, Trong
và đoạnđóđầu
: ệv=
dầm sẽ
1: có
hệ lực
số cắt
sứclớnkháng
do vậy
cắtmà khoảng cách của các sườn tăng
cường
Suy ra: V'?m
= 0,95x(l,25x191,96+1,5x51,35+1,25x14,05+1,75x374,19) = 939,9kN.
(6.5.4.2)
tại vị trí đầu dầm sẽ nhỏ,
theo AASHTO
thì khoảng
kháng
cắt(cấu
danh
định(bt):đầu dầm giữa các sườn tăng cường đứng
❖ Yêu vn
cầu: sức
về độ
mảnh

tạo)
do < 1,5D0.
Chọn
trước sườn
cường
trung
gian sơ
bộ như
sau:
Chọn
đầutăng
dầmđiều
d0=l,5m;
khoảng
trong
có cường:
do=2,7m.
3.4.1. khoảng
Kiếm
tra
kiện bố
trí sườn
tăng
Bản thép có tiết diện 115xl0mm, bản thép này được hàn vào hai cạnh của sườn.
Giống như sức kháng uốn của dầm thì sức kháng cắt của dầm cũng phụ thuộc vào độ
Be rộng sườn tăng cường bt phải không quá lớn đế tránh hiện tượng mất ốn định cục bộ
mãnh của bản thép. Trong tính toán cường độ chịu cắt của sườn dầm thì ta cần xét đến 3
phần sườn tăng cường đứng, và phải thoả mãn:
kiểu phá hoại: Phá hoại do mất ổn định cắt không đàn hồi, mất ổn định cắt đàn hồi và mất
ổn

Hình 16: Bô trí sườn tăng cường theo phương dọc dầm.
định cắt quá đàn hồi.
Giả
trí sườn
tăng
3.4.2.sử ta không
Thiếtcần
kế phải
sườnbố
tăng
cường
: cường cho vách của dầm:
Khi đó phải thoả mãn điều kiện sau:
3.4.2.1.
Sườn tăng cường đứng trung gian đầu tiên:
0,95. y .Vj < Vr=(ị).Vn
(32)
Đối vớiD/tw=l
các sườn
tăng cường trung gian thì ta có the nhận thấy rằng với dầm đơn giản
200/12=100
thì
20000
2,46
=2,46
=59,220 dài của00
lực cắt sẽ giảm dần theo chiều
nhịp dầm và đến 1/2 nhịp dầm thì hoàn toàn triệt tiêu
345

(khiVậy
không
kế đến
hoạt
tải).
Đe tăng
đơn
cho
việc
tính
toán
cũng
như
ta cần
phải
bố trí
sườn
cường
cho
vách
của
dầm
thép.
Hình
18:
sườn
tănggiản
cường
đứng
trung

gian
đầu
tiên.an toàn thì đối với các
sườnTatăng
trung
chỉxét
tính
toán
đốidầm
với mất
sườnốntăng
giantrong
gần giai
gối
cũngcường
cần phải
tiếpgian
tục ta
xem
rằng
vách
địnhcường
chốngtrung
cắt nằm
bt = 115mm > 50+ — = 50+
= 91,33mm
nhất.
đoạn đàn hồi hay quá đàn hồi.30
30
Thép sử

làm
các
sườn tăng
cường=ta75mm.
chọn loại thép cùng cấp với thép dầm chủ,
bt dụng
= 115mm
> 0,25.bf
= 0,25.300
=3,07
3,07
cấp
V 345 =73,9 b,
=115mm
<
0,48.tp.
1+ = 0,48.10. J20°000 = 115,57mm.
345.
Vậy vách dầm mất ổn định chống cắt đàn hồi.
= 115mm
160mm.
Đối vớibttiết
diện chữ< I16tp=
thì các16.10=
sườn tăng
cường dọc có thể gia cường sức kháng uốn vì
Trong đó d = 1240 mm là chiều cao của cả dầm thép.
ngăn chặn mất ốn định cục bộ, trong khi các sườn tăng cường đứng thường cung cấp gia
Vậy với bt = 115mm đã thoả các yêu cầu cấu tạo (chiều rộng của sườn tăng cường).

cường sức kháng cắt do tác dụng của ứng suất kéo, có 3 loại sườn tăng cường được sử
dụng: ❖ Yêu cầu về độ cứng (mômen quán tính):
+ Sườn
cường
trung
Ycutăng
cầu này
thoả
mãngian.
là đế đảm bảo sườn tăng cường đứng đủ độ cứng.
Hình
+Sườn tăng cường tại gối. 17: Đường ảnh hưởng lực cắt cách gối
J = 2,5 Ậ)2 -2 = 2,5 í7^1 -2 = -1,51 - ỳ lấy J = 0,5.
(34)
1,5m
+Sườn tăngd0
cường dọc. \ 2700 J
Suy
VLL+IM
= 0,7927x{VTR
+ VLn
} dọc hay không.
Kiếmratra
xem ta cần
phải sử dụng (1+IM)
sườn tăng
cường
I, = 2xVTR
1153x=10/12
=

2,53.106mm
>
d0tw3J
=
= 2,33.106mm -»Thoả
145(0,95+0,807) + 35x0,633 2700xl23x0,5
=
GVHD:
Nguễn
SVTH:
ThS.ThS.
Nguễn
Văn Văn
Mỳ Mỹ
Trang 29
mãn. Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A ìs30
1500


Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN272-05
❖ Yêu cầu về cường độ (diện tích của sưòn tăng cưòng):
Yêu cầu này đảm bảo rằng sườn tăng cường đứng có diện tích đủ lớn đế có thế kháng
được các thành phần theo phương đứng.
Điều kiện:
As > [ 0,15.B.D.tw
Tính

. 18 tị]

V
r

r
ys

C:

ta có ^=100> 1,38. & 1,38 J200000*5’69 = 57,43
K
V 345
k = 5+5/(do/D)2 = 5,99
„
_ _ 1,52 Ek _1,52 200000x5,99 „ „
Suy ra c = —^- - -7—-=-ĩ—rr.------—7----= 0,53
(D / t w y - F w 1002
345
B = 1,0 trường hợp sườn tăng cường bố trí hai bên sườn dầm.
Fyw cường độ chảy của thép sườn dầm. (345MPa)
FyS cường độ chảy nhỏ nhất của thép làm sườn tăng cường.
(345MPa)
Vu Lực cắt tính toán lớn nhất tại tiết diện bổ trí sườn tăng cường trung gian đầu
tiên.
vn Sức kháng cắt danh định.
Ta có: 0,5x (ị)txMp=0,5x1x8999,76=4499,88kNm < 6879,6kNm = Mu. Như vậy sự
tương
tác giữa mômen và lực cắt làm giảm sức kháng cắt danh định.
Vn=RVp [C+ jM2=£L] >= CVp
V1 + ( à J D ) 2

(38)

Vp=0,58xFywDxtw=0,58x345x1200x12=2881,44kN
(39)
Hệ số giảm sức kháng uốn danh định: R=[ 0,6+0,4x(Mr-Mu)/(Mr-0,75(ị)f.Mỵ) ]
<1,0
Mr=(ị)
X
Mn=Mp=8999,76kNm
My=Mp/l,5=8999,76/1,5=5999,84.
R-0,788
Suy ra vn = 1580,48kN > CVp = 1527,16kN.
Như vậy:
As= 115x10=1150 > (0,15x1x1200x12x0,47x-^—18xl22)x—=-1988mm2
1580,48
345
Do đó sườn tăng cường đã có đủ diện tích tiết diện ngang đế kháng lại các thành phần
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 32


1,0

4
(V7_

3^N

DahVg

--------------------------—-----

Đồ
ĐồÁn
ÁnMôn
MônHọc:
Học:Thiết
ThiếtKe
Kecầu
cầuThép
ThépTheo
Theo22TCN272-05
22TCN272-05
Khoảng
Các sườn
cách
tăng
theo
cường
phương
đượcngang
xem từ
như
timlàđến
các tim
cấukhông
kiện chịu

nhỏ nén
hơn đế
4 lần
đở đường
các lựckính
tập thân
trung
neo
thẳng
hayđứng,
khôngnónhở
được
hơnhàn
88mm.
với sườn dầm. Chúng được thiết kế tại tất cả các vị trí gối và các
vị Bước neo từ tim đến tim neo không quá 600mm và không được nhỏ hơn 6 lần đường
kính
trí chịu
thântác
neo
dụng
haycủa
không
lực nhở
tập trung.
hơn 132mm.
ỚĐe
miền
tăngcókhả
vútnăng

thì chiều
chịu lực
sâu thì
chôn
ta hàn
neo hai
vàođầu
bảncủa
không
sườnnhỏ
tăng
hơn
cường
50mm,
đứng
và tại
chiều
gối dày
với tĩnh
sườn
của
dầm.
lớp phủ bêtông trên neo không nhỏ hơn 50mm.
Kiếm tra điều kiện bố trí sườn tăng cường đứng tại gối:
2.5.1.
Trạng Thái Giới Hạn Mỏi Của Neo:
0,75 <DẾVn = 0,75x1,0x1580,48 = 1185,36kN > vu = 1021,39kN.
Trạnh thái giới hạn mỏi ( sức kháng mỏi) của neo được xác định:
Do đózr
ta =không

thiết phải bổ trí, chỉ bố trí đế chịu phản lực gối.
otd2 >cần
19,0d2
(41)
Tại
gối
của
dầm
ta
bố
trí
sơ
bộ
2
sườn
tăng
cường,
bản
thép
làm
sườn
tăng
cường có
Trong đó:
kích
a = 238-29,5 logN
(42)
thước 120xl2mm.
Với N = 248,2 X 106 chu kỳ biên độ ứng suất.
Kiêm

về độ mãnh:
Suytrarayêu
a cầu
= 238-29,5
log(248,2xl06) =
(40)
-9,64
Vậy như
zr =vậy
19,0xd2
= 19,0x222
= 9196
Thoả mãn
sườn tăng
cường đứng
tại chu
gối của dầm đã đảm bảo ổn định cục bộ.
kỳ.
Vì mỏi được giới hạn bởi tải trọng lặp, thiết kế trên cơ sở đàn hồi. Neu giả thiết
dầm
hoàn toàn liên hợp thì lực cắt ngang trên một đơn vị chiều dài là Vh (N/mm) có thể
nhận
được tù’ biêu thức:
Vh = VsrxỌ/I
^
_
(43)
Hình 19: Chi tiết sườn tăng cường tại gôi cầu.
Q (mm3) mômen tĩnh của diện tích mặt cầu đã chuyển đổi đối với trục trung hoà của tiết
3.5. Tính toán neo chịu cắt:

diện liên hợp ngắn hạn.
Đe phát huy toàn bộ cường độ chịu uốn của tiết diện liên hợp, cần chống lại lực cắt
= -2300x210x(412,6-105)
18571350mm3
ngang tại Q
mặt
tiếp giáp giữa dầm thép=và
bản bê tông. Đe chống lại lực cắt ngang tại mặt
tiếp
n
xúcquán
đó, neo
hàndiện
vàoliên
biênhọp
trênngắn
của hạn.I
dầm thép
và một đầu được
chôn vào bản bêtông khi
I (mm4) mômen
tínhđược
của tiết
= 2483310,05x1
o4 mm4.
Vsr là biên độ đổ.
lực cắt do tải trọng mỏi(kN).
Chọn
hình
Đế

xácloại
địnhneo
biên
độ nấm.
lực cắt do tải trọng mỏi ta tiến hành vẽ đah lực cắt tại các tiết diện
Đối với
đơn xe
giản
liênmỏi
hợplên
thìđah
cầnđó.
bố trí
neo
chống
suốt
chiều
dài nhịpcách
dầm,
đặc trưng
saudầm
đó xếp
tính
Chú
ý đổi
vớicắt
tảitrên
trọng
mỏi
thì khoảng

Mủ hai
neotrục
cầu 145kN
tạo để là
chống
giữa
9m. nhổ và chống trượt ngang. Việc tính toán bao gồm kiếm tra sức
kháng nhố, tính toán dạng hư hỏng là neo bọ cắt đút hay bản bê tông bị phá hoại. Đe neo
phát huy hết khả năng chịu lực thì chiều cao của neo phải ít nhất bằng 4 lần đường kính
thân
neo.
Hình 20: Đường ảnh hưởng tại gối xếp xe tỉnh
Cần xét hai trạng mỏi.
thái giới hạn khi sức kháng của neo hình nấm là trạng thái giới hạn
Suy
ra:
vsr
=0,75x0,7927x1,15x{145(l+0,7)+35x0,56}/l,2=151,
61kN.
mỏi
GVHD:
SVTH:
Trang
SVTH:Lê
LêVăn
VănLâm-Lớp
Lâm-Lớp04X3A
04X3A
GVHD:ThS.
ThS.Nguễn

NguễnVăn
VănMỹ
Mỹ
Trang34
33


y sr

Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN272-05
Lực cắt trên một đơn vị chiều dài vh được chống đở bằng n neo, khoảng cách giữa các
neo là p (mm)
Trên mặtn.p.zr
cắt ngang
tiết diện
= VsrxQ/I
p = dầm ta chọn n = 3 neo, như vậy bước neo là:

3x9196x2483310,05 xio4 _
----------—,
-------=
Vậy ta chọn
n=3 neo, khoảng
cách 223,32mm.
hai neo tính từ tim đến tim là 220mm. Trị số này
đảm
bảo không quá 600mm và lớn hơn 6 lần đường kính neo = 132mm.
Trạng Thái Giói Hạn Cường Độ Cho Neo Hình Nấm:
Theo thực nghiệm thì người ta xác định rằng có hai trường hợp phá hoại của neo hình
nấm là neo bị cắt đút trong khi mủ neo vẫn nằm trong bản bêtông và trường hợp neo bị bật

khỏi bảng cùng với một mảng bêtông.
Cường độ chịu cắt danh định Qn tỉ lệ với diện tích tiết diện ngang của neo Asc. Theo
nghiên cúư thì cường độ chịu nén của bêtông fc’ và môđul đàn hồi Ec là những tính chất
quyết định đến cường độ chịu cắt của neo.
Qr = ộscQn
(45)
ộsc = 0,85
Sức kháng cắt danh định của neo hình nấm đơn chịu cắt chôn chặt vào bảng bêtông.
2.5.2.

Qn = 0,5xAseyỊ fẻxE. = 0,5x^—(22)2A/30x27691,4 xlO"3 = 173,15kN < AscxFu
Trong đó: Ec = 0,043.yc1’5^ = 0,043.24001’5^ = 27691,4MPa môđul đàn hồi của
AscxFu= — (22)2x450x 10'3 = 170,91kN4
Vậy Qn = 170,91kN -» Qr = ộscQn = 0,85x170,91 = 145,32kN.
Giữa các tiết diện có mômen dương lớn nhất và tiết diện có mômen bằng 0(1/2 chiều
dài
nhịp đối với dầm đơn giản) có số neo chống cắt yêu cầu là:
n = tí
(46)
Qr
Trong đó: Vh là lực cắt ngang danh định tại mặt tiếp xúc.
Qr là sức kháng cắt của 1 neo đơn.
Đây là trường hợp trục trung hoà dẻo đi qua bản bêtông, khi đó lực nén trong bản
bêtông
GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A
Trang 35

Đồ Án Môn Học: Thiết Kế cầu Thép Theo 22TCN272-05
9970,
5
145,3
Vậy số neo tối thiểu một hàng ở 1/2 chiều dài dầm (15000mm) là 69
neo.
100
Bố trí neo cho tiết diện ngang của
dầm liên hợp được thế hiện như sau:

Suy ra số lượng neo ở 1/2 chiều dài dầm là: n =

YZZZZ^ZZZZZĂ

¥

*

21C

Hình 21: Bô trí neo liên kết theo phương
ngang cầu.
Bố trí neo theo phưong dọc cầu:

4. Kiểm tra dầm theo các trạng thái giói hạn:
4.1. Kiểm tra dầm theo TTGHCĐ1: Đã thoả qua các bước
trên.
4.2. Kiểm Tra Dầm Trong Trạng Thái Giói Hạn Sử Dụng:
4.2.1.cho
Kiểm

tracủa
độ dầm
võngtheo
: AASHTO lấy bằng —— Lnhịp= 30000=37,5mm. (47)
Độ võng
phép
800 800
Độ võng không bắt buộc ở đây là độ võng do hoạt tải gây ra trong dầm tại vị trí giữa
nhịp
(dầm đon giản).
Độ võng do hoạt tải gây ra có thế được xét đổi với hai trường họp hoạt tải:
+Trường hợp có một xe tải thiết kế:
+Trường họp 25% xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế.
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 36


D,
D2
D3
+IM)

Di
D2
D3
+IM)

CL 48 E/
MD1
Tải Trọng

MD
2

MD
3

Q thép
MLL
+IM

Q liênhơp

us

(MPa)
1456,8
-22TCN272-05
-153,45
ÁnMôn
MônHọc:
Học:Thiết
ThiếtKe
Kecầu
cầuThép
ThépTheo
Theo22TCN272-05

Đồ
8ĐồÁn
9494,03
307,1
-11,3
Các làn
đều được
chất
và các
lànthoả
đều mãn.
võng và giả thiết
là các dầm đều võng
Vậy
độ3võng
không
bắttải
buộc
của dầm đở
được
119,2
-4,39
như nhau.
5 ứng suất
4.2.2.
tra
cùa
dầm
giailàn
đoạn

dụng
bìnhDF
thường:
3436,
Khi đó hệ Kiểm
số phân
bố độ võng
có thế
lấytrong
bằng sổ
chiasử
cho
số-57,09
dầm:
=- = 0,33.
3
Theo
AASHTO
thì
trong
giai
đoạn
sử
dụng
tải
trọng
tác
dụng
lên
dầm

gồm
có: tĩnh tải
Tông
-226,23
cộng
-Xét trường
hợp
tải đơn thiết
kế:
vàMD
hoạt
tải xe
1,25(LL+IM).
phải tính toán US(MPa)
đối với cả hai biên của dầm
MD3
eứng
thépsuất này
e liênhơp
MLL+
Tải Trọng
MD1 D],D2,D3
IM
2
thép.
35
145
145
1456,8
16442,

88,6
8 ứng suất
51
đàn
hồi
lớn
nhất
của
bản
biên
trong
giai
đoạn
sử
dụng:
ft=0
,95xRhxFyt=0,95x
307,1
14,35
P1
P2 P3
3
1,0x345=327,75MPa.
119,2
5,57
5
ứng
suất
của
bản

biên
trên
của
dầm
thép
do
mômen
sử
dụng:
Độ võng của dầm do tải trọng3436
tập trung PivàP3 gây ra :
150,47
Hình
23: Tính võng tại giữa nhịp dầm
,3
. p bx
2 »2 2 \
Tông
258,99
Các tải trọng gây võng cho một dầm:
cộng
Ax = ___ (L —b -X )
Pi=35x0,33x1,25=14,44kN.
6 EỈL
p2=p3=l 45x0,33x 1,25=59,81 kN.
Độ võng do tải trọng tập trung p2 đặt tại giữa nhịp gây ra :
pứ
A= ứng suất của bản biên dưới của dầm thép do mômen sử dụng:
(49)
Suy ra:

^CLTr ~ ^P\ + ^P2 + ^Pì
_ (14,44 + 59,81)V103X10,7X15X109 r 2
72
59,8lxl03X303A409

2j

~ 6x200000x2483310,05x1 04X30
’
J+ 48x200000x2483310,05x1
o4
=14,25mm
-Độ võng của dầm do 25% xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế :
w = 9,3kN/m
í

1

1
1
L=30m

1

1

1

1

1ĩị

Hình 24: xếp tải trọng làn cho dầm
_ 5wư _
5x9,3x300004
_
CLL" ~ 384EI ~ 384x200000x2483310,05xl04 _
’ mm '
Suy ra:
ACL = 3,56 + 19,75 = 23,3lmm
Có: ACLTr = 14,25wm < ACi = 23,31 mm < 31,5mm
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 37


v VN' v 248,2x1 o6

Đồ Án Môn Học: Thiết Kẻ cầu Thép Theo 22TCN272-05
Như vậy điều kiện đảm bảo sức kháng mỏi của dầm
là:
(AF)„/ y.Af
y = 0,75-trạng thái giới hạn mỏi.
-Chu kỳ tải trọng:
Giả thiết rằng đây là cầu trên đường cao tốc liên tỉnh với lưu lượng xe là 20000xe/lànngày.
Tỉ lệ xe tải trong luồng:
ADTT= 0,2x20000x2(làn)=8000xe/làn-ngày (Bảng6-2).
Số lượng xe tải của một làn đơn trong một ngày:

ADTTSL=P X ADTT=0,85x8000=6800 (xe/ngày)
Trong đó p=0,85 là một phần số làn xe tải trong làn đơn.
Số chu kỳ xe tải qua cầu trong thời gian(tuổi thọ) của cầu 100 năm là:
N=365xl00xl,0x6800=248,2xl06
chu
kỳ.
n=l,0 là chu kỳ của một xe tải (bảng 64 1 1 Qlrl o12
(AF) = (—ỹ=( ’
>3=25,1
lMPa
-(AF)m = - xl 10 = 55MPa>(AF)„ = 25,11
Vậy (AF )n = 55MPa
N là số chu kỳ biên độ ứng
suất.
(AF )n là sức kháng mỏi danh định.
B là hệ số cầu tạo lấy ở bảng 6.5
Từ
hợp taứng
nhậnsuất
thấy
maxft=258,99MPa
327,75MPa.
(AFbảng
)THtổng
là ngưỡng
mỏi
có biên độ không<đối
(bảng 6.5)
Vậy
dầm

liên
hợp
đã
đảm
bảo
làm
việc
bình
thường
ở
trạng
Biên độ ứng suất lớn nhất được giả thiết bằng 2 lần biên độthái
ứnggiới
suấthạn
gâysửradụng.
do hoạt tải
mỏi4.3.
đi Kiểm
qua. Tuy
độGiới
ứng Hạn
suất không
phải
nhân cho 2 vì giới hạn mỏi đã chia
Tranhiên
Trạngbiên
Thái
Mỏi Vàcần
Đứt
Gãy:

cho Thiết
2.
kế theo trạng thái giới hạn mỏi bao gồm giới hạn ứng suất do hoạt tải của xe tải
Đối
với
trạng
mỏithích
thì: hợp
U=0,75x(LL+IM);
thiết kế mỏi chỉ
đạtthái
đếngiới
mộthạn
trị số
ứng với một sốIM=15%.
lần tác dụng lặp xảy ra trong quá
MLL+IM
là
mômen
max
do
tải
trọng
của
dầm
ngoài
không
hệ số
trình phục vụ của cầu.
0,75x0,6772x1,15x(145x(7,5

3) kỳ
+ 35x5,35)
Biên độ,, ứng suất
cho phép phụ thuộc vào +
chu
của tải trọng và cấu tạo liên kết. Đút
M . =--------------------------------------------------- = ồÒ2,2kNm
gãy phụ thuộc vào cấp vật liệu và nhiệt độ.
Điều kiện: <t>.( AF )n / r|. y . Af 1,2
(51)
SuyTrong
ra biênđó:
độ ứng suất của dầm:
f = )n là =
832,2x10
0 0364&V/mm1
(AF
sức
kháng mỏi =
danh
định (MPa) = 36AMPa
sb 22837,13x10"
Af là biên độ ứng suất do tải trọng mỏi gây ra (MPa)
f =hạn
36,4MPa<
Ớ trạngSuy
tháiragiới
mỏi thì 55MPa
hệ số sức kháng (ị) =1,0; Tị = 1,0.
Trong đó Sb là mômen kháng uốn của tiết diện liên hợp ngắn hạn.

SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 38
39


r___________
______

DAH M11 m

Os
irỉ

II

II

11

1

DAHVllm
Đồ
ĐÒÁn
ÁnMôn
MônHọc:
Học:Thiết

ThiếtKe
Kếcầu
cầuThép
ThépTheo
Theo22TCN272-05
22TCN272-05
Đồ
Đồ Án
Án Môn
Môn Học:
Học: Thiết
Thiết Kẻ
Ke cầu
cầu Thép
Thép Theo
Theo 22TCN272-05
22TCN272-05
thời đối với cầuKhi
dầm
thép
hợp
thì
tiếthọc
diện
được
thành
giai
vì hơn
vậy
145(6,97+5,39)+35x4,24

= 1940,6kNm.
toánliên
đặc
hình
của dầm
dầm
ta
phảihình
kể đến
yếu2độ
của
tiếtđoạn,
diện.Với
tiết
Vậy
tiết
diện
dầm
đã
đảm
bảo
đủ
sức
kháng
mỏi,
nghĩa
là giảm
với qua
biên
ứng

suất
thấp
stính
< MTR=
(100+4t)
< trưng
175mm.
(56)
ML„
=hàng
9,3x104,55
=M(kNm
mà -Neu
tiết
dầm
cũng
chịu
lực
qua
giai
đoạn,
ởtrên
mỗi
giai
đoạn
bảncách
biênnứt
củamỏi
dầmvàtụ’
sẽmối

có
diện
giảm
yếu
đối với
đường
kính
lồ
và
số
đinh
1mà
hàng
ngang.
giới
hạndiện
mỏi
(lấy
ngưỡng
ứng
suất)
chu
kỳle
tải
trọng
không
lan
truyền,
vết
có

một
thứ
hai
bố972,32kNm.
trí hai
so
với
hàngsẽ
kia
có
khoảng
đến
mép
do
dt
Mhs(kNm
loại lực
ĐAH(m2)
) kểsẽ
Suy
ra
MLL+IM
=
= yếu
2301,17
định
fb2:
các -Xác
giátuổi
trị

ứng
suất
khác
nhau.
Bản sau
biênkhi
dầm
chịu
hầu
nhưphải
toànkhông
bộ mômen
uốn,
Dotích
đó
Diện
tích
của
bản
nối0,6772x(1940,6x1,25+972,32)
biên) dầm
đến
giảm
nhỏ hơn
diện
nổi
có
thọ
cao.
nhỏ

14,18 của
104,55
1482,52
mà kNm.
bản
biên,
mãn
là hàng
đế1853,15
đảm
bảothoả
độ mãn:
ốn định của mối nối và đảm bảo điều kiện
hon
38+4t
thì điều
cự linày
so lethoả
s giữa
hai
đinh
DI
5.
Tính
toán
mối
nối
dầm
chủ:
3,81 bản

597,5
lực
cắt:
khi -Xác
tính104,55
toán
mối
nối
của
bản398,34
biên
chủ ta phải tính toán mối nối theo điều
kiện chịu
nối
bị phá
hoại
trước
bản dầm
biên
dầm.
D2
skhông
<định
100+4t(
—)
175mm.
(57)
Trong
thi

công
cầu
do
bị
khống
chế
bởi
chiều
dài
của
tấm
thép
cũng
như
những
1,06 uốnChọn
104,55
110,82
138,53
VTR
= 145x(0,633+0,49)+35x0,347
174,98kN.
bu
lông
là loại bu lông
cường
độ cao= đường
kính lỗ 20mm, đường kính lồ tròn
D3
-Khoảng

cách
từ
tim
bulông
đến
mép
thanh
không
nhỏ
hơn
34mm
(bulông
d=20mm).
khó
1940,6
VLn = 9,3x6,01 =55,89kN.
của dầm.
Mtr
chuân
là 22mm.
Trong
đó:
khăn=
trở
ngạibản
trong
quácủa
trình
vận
chuyến

lao lắp dầm
mà
đối
vớinên
nhũng
dầm có chiều
dài
972,32
VLL+IM
0,7927x(
174,98x1,25+55,89)
217,69kN.
MLn
Với
việc
biên
dầm
chủ
gia
uốn
cho
dầm
khi tính
nối
Khi
tính
toán
đế an
toàn
ta

xem=tham
ứng
suấtchịu
lớn
nhất
ở biên
dưới của
dầm toán
thép mối
đạt đến
t:
chiều
dày
nhở
hơn
của
bản
nối
hay
thép
cần
nhịp
ta cần phải nối dầm để
đảm4027,05
bảo an toàn, tiện lợi trong quá trình vận chuyển, cẩu
M(LL+IM
2301,17
bản lớn
cường
độ chịu uốn nhỏ nhất của thép bản biên Fu = 450MPa. Do đường ứng suất có mối

)
nối(mm).
lắp.
6285,42
Mu
biên dầm
ta nhận
sẽ ứng
có một
hợp
làmbên
việc
mốiđược
nối như
quan
hệ tuyến
tínhthấy
do đó
suấtsố
ở trường
mép bản
biên
kiacủa
củabulông
dầm thép
xácsau:
định:
g:
khoảng
cách

ngang
giữa
các
bulông(mm).
Đối
với
những
cấu
kiện
thép
được
cán
sẵn
thì
chiều
dài
của
tấm
thép
thường
tối đa là
W(kN/m)
dt
V(kN)
Vhs(kN)
+Bu
lông
có
thể
bị

kéo
đứt.
f' +19
f2+ về
loại lực
195
274
52
Từ
những
khống
chế
khoảng
cách
tối
đa,
tối
thiếu
vừa
nêu
ta
có
thế
đưa
ra
bố
ĐAH(m
12m(nếu
điềucó
chuyển

chothành
phéptấm
thì chiều
dài thanh
thép chịu
có thể
dàicủa
hơn)
vì cách
vậy mà
F.kiện
J vận
t Jtép17
+Bulông
thể
bị
chặt
vào
thép,
giảm
khả
năng
lực
đinh.
Suy
ra:
Fu’’
’
.450
=

503,3MPa.
)
fl+fl
14,18với
85,2212m ta cần
106,53
trí nhũng6,01
DI
cầukhông
nhịp
lớn
phảibong
nối dầm
chủ.ra khỏi đai ốc.
112,7
+hơn
307,27
+Bulông
chịu
được
lực
nhổ,
làm
bulông
Fu’
ứng
suất
ở
biên
ở

biên
kia
khi
biên
này
đạt
đến
Fu.
3,81
6,01
22,9
34,35
các Khi
bulông
dùng
mối
nối
bản
biên
trên
và
biên
dưới
như
sau:
D2
Mối
nốinội
dầm
chủ

nên
thực
hiện
nối
ở những
vịnối
trítheo
mà
nội
lực
củadầm
dầmphải
nhỏ, thoả
để đảm
đó
lựccho
trong
các
biên
dầm
được
xác
định
công
thức:
Từ
nhận
định
trên
khi

tính
toán
thiết
kế
mối
của
bản
biên
mãnbảo
là
1,06
6,01
6,37
7,96
ứng
suất
lần
lượt
ở
mép
biên
trên
và
mép
biên
dưới
của
dầm
thép
trong

trường
hợp
-Mối
nối của
bản
biêntạp,
trênandựtoàn
định
bổmối
trí 4nối
bucao,
lông:tính toán và thi công đơn giản.
D3
mối
nổi
không
quá
phức
của
Biên
trên:
Nt
=
ft.At
(54)
bulông
sẽ không
bị chưa
kéo
đứt,

bulông
sẽ không bị bong ra khỏi đai ốc, và ta cũng cần phải
174,98
bản
bêtông
cốt
thép
đông
cứng.
vtr
Đối
với
dầm
chủ
của
cầu
có
chiều
nhịp
30m
tiếndiện
hành
nốicó
dầm
chủ
tại
2lực
vị
Chọn
thép

bản
nối
có
tiết
diện
300xl2mm2
vàdầm
2 bản
nóitatiết
135xl2mm2.
Biên
dưới:
Nb
=
fb.Ab.
(55)
35kN
145kN
145kN
kiếm
tra sức
kháng
mỏi
của ởbulông
khidài
chịu
kéo
dọc
trục.Chọn
tiết

diện
mômen
vàđông
55,89
ft2,fb2
ứng
suất
lần
lượt
biên
trên
và
biên
dưới
của
dầm
thép
khi
bản
bêtông
đã
VLn
= 300x12
+ 135x12x2
trí, Với ft ứngAbảnnối
suất tại trọng
tâm bản
biên
trên,=fb6840mm2.
úng suất tại trọng tâm bản biên dưới.

380,95
Tổngvà
hợp
lựctham
cắt: gia 217,69
cứng
cùng
chịu
lực
cùng
tiết
diện
dầm thép.
LL+IM
chiều
dài
của
các
cấu
kiện
lấy
là
2x1
lm
và
8m(các
thép
chúcóý kế
đếnđến
phương

At ,Ab lần lượt là diện tích của bản
nối
biên trênthanh
và bản
nốinày
biêncần
dưới
giảm
300mm
503,3
-Xác
định
các
ứng
suất
í^/b1,^2,^2:
Vu
tiệnyếu.
vận chuyển).
Loại
M(kN +Xácstđịnh
(cm3)
Sb
ft'(MPa
fb'(MPa)
h1,^1:
=------í----;
suy
raảnh
ftmômen

=hưởng
381,15MPa.
Các vị 503.3
trí nối
này(cm3)
có
cắt )và
tương
đổi nhỏtạihơn
vịcách
trí khác của dầm, do
Hình
25:lực
Đường
tỉnh mômen
tiếtcác
diện
Lực
m)
Di
1853,1
16442,
-195,19
1
12,7
503.37,5
gối llm.
5 đó
9494,03
51

Loại
M(kN
stl,ẻnhợp
stthép6 (cm3)
ft2(
M
145kN
145kN
ta thực hiện
nối ở=-----------;
những vị trísuy
nàyralàfbhợp
lý và35kN
số lượng mối nối là ít nhất.
= 440,39MPa.
Lực
m)
(cm3)
Pa)
D,
1853,1
-9494,03
-195,19 12
585.312,5
5
động lớn và thay đối, nên hiện nay trong thiết kế
5597,5 Cầu thường chịu tác- dụng của tải trọng
D2
-21,99
4

cầu Khi
thépsử
thường
hai
kết
là trí
liên
kết bản
bằng
đinh
và
liên
hàn.
Mối
gồmdầm
có
dụng dùng
bulông
đếloại
liênliên
kết
mối
nối
của
biên
cũngkết
như
mối
nổinối
sườn

27172,58
Hình
29:
Bô
buỉông
chư
bảndầm
biên
D3
138,5
-5,1
nổi được27172,58
tiến hành trong công xưởng và mối nổi được tiến hành ngoài hiện
ta loại là mốitrên
3 hai
LL+I
4027,0
trường.
Mốisốnối
hàn
là phù
hợp
đối
nhũng
mối
nốichế
trong
công
xưởng
các

chú ý một
yếu
tổ thường
liên
đếnảnh
cấu-66,69
tạo với
mà
đã lực
bị khống
không
được
vi hơn
phạmlà như
Hình
26:
Đường
hưởng
tính
cắt tại
tiết
diện
cách
Suy
ra
Nt
= quan
4728x381,15xl0'3=
1802,08kN.
MTống

5
60186,87
mối-Mối
nốiỉ ngoài
công
trường,
vì ảnh
hưởng
của thời
tiết
mối nối
hànlông
ngoàidhiện
trường
gôì
Imnối Xác
của Định
bản
biên
dưới
dự
định
bố
trí đến
1 hàng
4 bu
= 20mm:
274,52
5.1.2.
Nội

Lực
Tại
Các
Bản
Biên:
lớn Bảnsb1,ẽnhợp
Loại
M(kN
sbthep
(cm3)
fb2(
M
biêndầm
dưới
có
kích
thướcdưới
400x25mm.
Anguyên
= 400x25
lOOOOmm2.
-Xác
định
mômen:
Đối
với
đơn
giản
thì
biên

của
dầm
luôn
luônchế
chịu
kéo,
và =
trường
họp dầm
Lực
m)
(cnr3)
Pa)
hơnChọn
trong16442,51
công
xưởng,
và
những
ảnh
hưởng
này
có
thể
hạn
được
trong
công
xưởng,
với

D,
1853,1
112,7
bản
nối
có
tiết
diện
400x18mm
và
hai
bản
nối
185xl8mm.
chịu
Do
tiết
diện
dầm
làm
việc
trong
hai
giai
đoạn
nên
khi
tính
toán
nội

lực
của
dầm
chủ
ta
5
mối nối hàn tại
hiệnnối
trường
thi công
đế27,93
đảm bảo
kĩ thuật thường rất phức tạp vì cần kiểm
D2
597,5
21396,14
Abán
=
400x18
+
185x2x18
=
13860mm2.
tác
cả tĩnh
tải
và
hoạt-đoạn:
tải
là lớn

nhất.
phảidụng
tách của
raAoiámyếu
tính
thành
giai
tra
=hai
13860
3168
= 6,47
10692mm2
> Anguyên
D3
138,5
21396,14
Đổi
với
biên
chịu
nén
thì
có
thế
chịu
nén
hoặc
chịu
kéo

tạo lực:
của dầm và
+Trường
hợp
khi
bản
bêtông
chưa
đông
cứng
dầm
thép
sẽtuỳ
chịuthuộc
toàn cấu
bộ ứng
3 chất lượng của mối hàn.22837,13
Còn đối với những
LL+IM
4027,0
176,3 mối nối ngoài công trường như mối nối dầm
cũng tuỳ thuộc
các giai đoạn làm việc
của dầm liên hợp.= 1853,15kNm.
MDIvào
- l,25xD1xdt(ĐAHM)=
1,25x14,18x104,55
5 chủ
4307,2
Tổng

Trongdài
tiết
diện
dầm
liên
họp
do=bản
thép
cũng
tham gia chịu nén cùng với
VD1
= lớn
l^SxD^d^ĐAHy)
1,25x14,18x6,01
=
28:bằng
Biêu
đồ
tính
ứngcốt
tại106,53kN.
hản hiên
7 bêtông
có chiều
nhịp
thìHình
liên kết
đinh
là hợp
lísuất

hơn.
40
105
4
bản Liên
+Trường
hợp
bêtông
đã
đông
cứng
và bầng
cùngtừbu
tham
giathường,
chịu
lựcbu
vớilông
dầmcường
thép:
-Theokết
cấuđinh
tạo bản
thìđây
khoảng
cách
củaliên
cáckết
buĩông
tim

đến
tim không
được
nhỏ
hơn
lần
ở
bao gồm
lông
độ3cao,
0 có
biên
trên
của
dầm
thép,
điều
này
là
đế
giảm
chiều
cao
dầm
và
bản
biên
trên
có
thế

cấu
tạo
đường kínhMLL+IM=mg[(MTr)(
của nó, nghĩa là không
hơn 60mm.
liên
1 +nhỏ
^ )+Ml„]
bé bằng
105
-Để đảm
kết
đinhbảo
tán.ép xít mối nối của liên kết, chống ẩm thì khoảng cách từ tim bulông đơn
ngoài
kề với
cạnhhợp
tự' do
củacủa
bảntanối
hay
thép
Trong
trường
dầm
chọn
mối
nốihình
dầmphải
bằngthỏa:

bulông cường độ cao (CĐC).
GVHD:
ThS.
Nguễn
Văn
Mỹ
41
GVHD:
Nguễn
Trang 40
42
ThS.ThS.
Nguễn
VănVăn
Mỳ Mỳ
44
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A ìs43


Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN272-05
Hình 30: Bô trí hu lông chư bản hiên
dưới
Suy ra Nb = 10692x440,39 = 4708,65kN.
Tính Toán Sức Kháng Danh Định Của Một Đinh:
Như đã nói ở trên, trong tiết diện dầm thì bản biên đóng vai trò chủ yếu là chịu mômen
cho tiết diện dầm, do vậy mà khi phá hoại đinh có thể xảy ra một số trường hợp phá hoại
như sau: Đinh bị cắt đút, đinh chịu ép mặt, đinh cũng có thế bị nhố.
Vì vậy mà khi tính toán mối nối của bản biên ta phải thiết kế sao cho sức kháng danh
định của đinh không nhỏ hơn lực tác dụng lên đinh.

5.1.3.

Tính toán súc kháng cắt của bulông:
Sức kháng cắt danh định của bulông cường độ cao, khi theo phương tác dụng của tải
trọng khoảng cách giữa các bulông xa nhất không quá 1270mm lấy như sau:
Rn = 0,48.Ab.Fub.Ns
(58)
Trong đó:
Ab diện tích bulông theo đường kính danh định = 3,14xl02 = 314mm2.
Fub cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bulông = 830MPa.
Ns số mặt phang cắt cho mồi bulông. ( Ns = 2 )
Suy ra Rn = 0,48x314x830x2 =250,19kN.
Trường hợp mà đường ren của bulông nằm trong mặt phang cắt:
Rn = 0,38x314x830x2 = 198,07kN.
5.1.3.1.

Sức kháng chịu ép mặt của bulông:
Các liên kết buĩông trong liên kết chịu ép mặt thì ngoài chịu cắt còn chịu ép mặt khi mà
các bản nối tì sát vào bulông. Diện tích ép mặt có hiệu của bulông bằng đường kính nhân
với
chiều dày của bản nối. Chiều dày có hiệu của bản nối có lố bulông đầu chìm lấy bằng chiều
dày bản nối trù’ đi 1/2 lổ loe.
Khi đó sức kháng ép mặt danh định của bulông được xác định:
Khi khoảng cách tĩnh giữa các bulông không nhở hơn 2d và khoảng cách tĩnh đến đầu
thanh không nhỏ hơn 2d thì:
Rn = 2,4.d.t.Fu
(59)
d : Đường kính danh định của bulông (mm).
t: Chiều dày bản nổi (ram).
Fu Cường độ chịu kéo của vật liệu liên kết 345MPa.

5.1.3.2.

N
n = ——
m2.Rn
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguễn Văn Mỹ

Trang 46
45


Đồ Án Môn Học: Thiết Ke cầu Thép Theo 22TCN27205
m2 là hệ số điều kiện làm việc của bulông. ( m2 =
1)
-Vậy số bulông dùng cho mối nối bản biên trên: nt = 1802,08/198,72 = 9,07 bulông.
Chọn nt = 12 bulông bố trí thành 3 hàng mỗi bên mối nối.
-Số bulông bổ trí cho mối nối bản biên dưới: nb = 4708,65/198,72 = 23,69 bulông.
Chọn nb = 24 bulông bố trí thành 6 hàng mỗi bên mối nối..
5.2. Tính Toán Mối Nối Sườn Dầm Chủ:

Trong tiết diện dầm thì sườn dầm là bộ phận chủ yếu chịu cắt cho dầm chủ, chịu uốn rất
ít. Đối với mối nối chịu cắt của sườn dầm thì lực cắt kéo dài trên suốt chiều cao của vách
dầm.
Mối nổi chịu cắt của vách dầm ta có thế dùng bản nổi, liên kết bằng bulông đổi xứng ở
hai bên vách dầm.
Số hàng đinh tối thiểu phải có ở mỗi phía của mối nối là hai hàng.
Đế an toàn thông thường người ta bố trí mối nối của bản biên và vách dầm ở các vị trí
khác nhau, nhưng điều này sẽ gây khó khăn, phức tạp trong thi công, đế đơn giản ta bố trí

mối nối của bản biên và dầm chủ tại cùng một tiết diện dầm.
Vách dầm là phần chủ yếu là chịu cắt, chịu mô men rất ít nhưng đế an toàn thì khi thiết
kế người ta vẫn thiết kế mối nối có thế chịu được lực cắt và mômen, vì ngay cả đổi với
vách
dầm chịu cắt thuần tuý vẫn xuất hiện mômen, còn nếu dùng bản nối mô men xuất hiện do
độ
lệch tâm của lực cắt.
Bố trí sơ bộ các bulông dùng cho mối nối sườn dầm:
Chọn loại bulông cường độ cao có đường kính bulông là d = 20mm.
Lổ để bắt bulông là loại lổ chuẩn có đường kính 22mm.
Ngoài những chú ý về cấu tạo của bulông phần mối nối biên dầm ta còn có một số chú
5.2.1.

ý
về cấu tạo của phần mối nối sườn dầm:
-Bước dọc của bulông không vượt quá 12.t = 12x12 = 144mm.
-Khoảng cách ngang giữa các hàng bulông kề nhau không quá 24t = 24x12 = 288mm.
Trong đó bước dọc là khoảng cách giữa các bulông theo phương của chiều dài dầm,
khoảng cách ngang là khoảng cách giữa các bulông theo phương đứng của sườn dầm.
Đối với mối nối của phần sườn dầm ta cũng cần phải tính toán tiết diện giảm yếu của
bản
nổi sao cho không nhỏ hơn diện tích của tiết diện sườn dầm cần nổi. Đe tính toán sơ bộ ta
có
SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A ìsTrang 47


1V1W iviwl lv,w2 lvlw3 iVAl J 1V12 T IV13 J
ngắn
không liên hợp

dài hạn
hạn
ầm
1853,15
656,03
4027,05
ĐÒ
Án
Môn
Học:
Thiết
Kế
cầu
Thép
Theo
uán tính dầm
746325,67
2483310,05
1795564,
22TCN272-05
18
uán tính sườn
7296,78
142176,4
(61)
=M..,+M... +M...
=M*|— +M h—+ M —
ườn
808,69 4
*3

v n 24
Pv = (62)
n
Trong đó:
Mw là mômen tác dụng lên sườn dầm.
Mwl, Mw2, Mw3: mômen tác dụng lên sườn dầm ở các giai đoạn không liên hợp ,
dài
hạn và ngắn hạn.
Mi, M2, M3: mô men tác dụng lên dầm ở các giai đoạn không liên hợp , dài hạn và
ngắn hạn.
IW1, Iw2, Iw3: là mô men quán tính của sườn ở các giai đoạn không liên hợp , dài
hạn
và
hạn.ngắn hạn.
Ta có bảng sau:

V =Vu=503,3kN: lực căt tại tiêt diện môi nôi.
n :số lượng đinh có trong mối nối(giả thiết)
Với sức kháng cắt của mỗi bulông là:Vn=198,07kN. Vậy số bulông cần thiết cho
lực
V 503 3
'
,
căt là: — = — = 2,54 (bu lông) thì ta giả thiêt khoảng 24 bulông đê có thê chịu được sức
v„ 198,07
kháng mô men và đủ bố trí thành 2 hàng .
Vậy
:MW
=808,69k
Nm

SVTH: Lê Văn Lâm-Lớp 04X3A

GVHD: ThS. Nguền Văn Mỹ

Trang 48