Thiết Kế Cầu Dầm Bê Tông Cốt Thép Dự Ứng Lực Nhịp Giản Đơn (Kèm Bản Vẽ Autocad, Excel Tính Toán)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.3 MB, 29 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
KHOA CÔNG TRÌNH
BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT
DỰ ỨNG LỰC NHỊP GIẢN ĐƠN
TRƯỞNG KHOA
: TS. NGUYỄN BÁ HOÀNG
GVHD CHÍNH : ThS.VŨ HỒNG NGHIỆP
SVTH
: LÂM HOÀNG MINH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – THÁNG 03 NĂM 2007
ĐỀ CƯƠNG LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN I. GIỚI THIỆU
1. Quy mô và Tiêu chuẩn kỹ thuật:
a. Quy mô: Cầu được thiết kế vónh cửu bằng BTCT và BTCTDUL
b. Tiêu chuẩn kỹ thuật:
b.1. Tải trọng thiết kế:
b.1.1 Tónh tải thiết kế:
- Trọng lượng thể tích BTCT: 2500 kg/m3
- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: 2350 kg/m3
b.1.2 Hoạt tải thiết kế:
- Hoạt tải HL93 lấy theo 22TCN-272-05
- Người đi bộ: 3 KN/m3
b.1.3 Các tác dụng khác:
- Tác dụng do nhiệt độ thay đổi và Gradient nhiệt theo 22TCN -272-05
- Tác dụng của gió theo 22TCN -272-05
- Tác động do co ngót từ biến
- Tác động do lún lực, ma sát âm
- Tải trọng va sô của tàu thuyền theo 22TCN-272-05
b.2 Khổ Cầu: B = 7 + 2x1.5 m + 2x0.25 m = 10.50 m
- Mặt đường xe chạy ( 2 làn xe): là 7 m
- Lề người đi bộ: 2x1.50 m = 2.5 m
-Lan can : 2x0.25 m = 0.5 m
PHẦN II. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CẦU
PHƯƠNG ÁN I:
THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DUL CHỮ T L= 30m
1. Bố trí chung toàøn cầu:
- Cầu được bố trí theo sơ đồ mc ngang: 7x30m, các kết cấu được thiết kế theo hình
thức bán lắp ghép
2. Kết cấu phần trên:
- Toàn bộ cầu gồm 5 nhòp cầu dầm giản đơn dầm T L= 30m BTCT dự ứng lực căng
sau
- Chiều cao dầm H=1.5m, khoảng cách dầm
- Công nghệ chế tạo: Thi công BTCT DUL Căng sau tại công trường
- Cốt thép cường độ cao loại 7 sợi xoắn đường kính 12.7mm. Các chi tiết kỹ thuật
của thép CĐC xem cụ thể trong phần III.
- Mặt cầu rộng 10.5m, trong đó phần xe chạy rộng 7m cho 2 làn xe chạy . Đường
người đi mỗi bên rộng 1.75m ( kể từ gờù chân lan can ) và được bố trí khác mức với
mặt đường xe chạy.
- Cầu nằm trên đường thẳng, độ dốc dọc thiết kế là 1.5% về mỗi phía
- Dốc ngang mặt cầu 2% về 2 phía
-Lớp phủ mặt cầu H = 13 cm gồm các lớp như sau :
• lớp mui luyện : vữa xi măng mác 200, dày 3 cm
• lớp cách nước : dày 1cm
• lớp bê tông bảo hộ : mác 250, dày 4 cm
• lớp bê tông át phan : dày 5 cm
- Bản mặt cầu bằng BTCT C30 đổ tại chỗ, dày 20cm.
- Khe co giãn bằng cao su
- Gối cầu dùng gối cao su
- Lan can bằng thép ống và thép bản mạ kẽm. Gờ chân lan can bằng BTCT C25 đổ
tại chỗ
- Hệ thống chiếu sáng
3. Kết cấu phần dưới:
- Mố M1 và M2 dạng chữ chân dê BTCT đổ tại chỗ. Móng mố M1 và M2 bố trí
cọc đóng.
- Sau mố đặt bản quá độ dự kiến dài 4m
- Trụ T1, T2.T3,T4 : Trụ đặc thân hẹp bằng BTCT đổ tại chỗ đặt trên nền móng
cọc BTCT đóng.
PHẦN III. VẬT LIỆU XÂY DỰNG CẦU
1. Bêtông:
Cường độ thiết kế nén tiêu chuẩn của bêtông lấy theo mẫu nén hình trụ ∅15cm,
cao 30cm sau 28 ngày:
C40
Cường độ Bêtông
(MPa)
40
C35
35
C30
30
C25
25
C15
15
C10
10
Loại
Loại kết cấu sử dụng
Dầm T BTCT DỨL
Bản mặt cầu, Dầm
ngang, thân mố, thân trụ,
xà mũ trụ
Bệ mố, Bệ trụ, Cọc
BTCT
Gờ lan can, Bệ cột đèn,
Bản quá độ
Bêtông bòt đáy
Bêtông đệm dưới nước,
Bêtông tạo phẳng
2. Chiều dày tối thiểu lớp Bêtông bảo vệ quy đònh như sau:
Cấu kiện
Mặt ngoài kết cấu phần trên
Mặt trong dầm BTCTDUL
Mặt trên Bản mặt cầu
Mặt dưới BMC, gờ lan can
Thân mố , trụ
Bệ mố, trụ
Cọc BTCL
3. Cốt thép:
3.1 Cốt thép thường:
- Gồm 2 loại như sau:
Giới hạn chảy
Loại
Kí hiệu
(MPa)
Chiều dày tối thiểu lớp BT bảo vệ
(mm)
50
40
50
25
50
75
50
Giới hạn bền
(MPa)
E
(MPa)
Sử dụng
Thép tròn
trơn
AI
Cho loại có đk
≤10
AII
Tất cả cấu kiện
còn lại
AIII
Cho dầm chủ,
Mố trụ, Cọc
đóng
Thép có gờ
3.2 Thép ứng suất trước và neo cáp:
- Thép cường độ cao sản xuất theo tiêu chuẩn “ ASTM A416 -85 Grade 270” được
bean thành tao 7 sơi .
PHẦN IV. NHỮNG NỘI DUNG THỰC HIỆN TRONG ĐỒ ÁN
TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DUL DẠNG CHỮ T CĂNG SAU
I. Tính toán thiết kế:
1. Tính toán thiết kế Lan Can
2. Tính toán thiết kế Bản mặt cầu và Dầm ngang
3. Tính toán thiết kế dầm chủ BTCT DUL Chữ T căng sau.
4. Tính toán thiết kế 1 mố và 1 trụ.
5. Tính toán thiết kế móng cọc đóng BTCT cho trụ (mố)
II. Biện pháp tổ chức thi công:
A/ Thi công Hạ bộ.
1.
Tổ chức thi công Mố M1:
- Chuẩn bò mặt bằng
- Thi công móng cọc BTCT
- Thi công bệ và thân mố.
- Thi công xà mũ mố
2.
Tổ chức thi công trụ T1:
- Chuẩn bò mặt bằng
- Thi công móng cọc BTCT
- Thi công bệ và thân trụ
- Thi công xà mũ trụ .
B/. Thi công thượng bô:
Cơng nghệ thi công dầm BTCT DUL chữ T căng sau cáp 12.7mm
Lao lắp dầm cầu 1, 2,3
CHƯƠNG I
TÍNH LAN CAN VÀ LỀ BỘ HÀNH
1.1. TÍNH TOÁN NỘI LỰC LAN CAN:
1.1.1. Thanh lan can.
- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài: ∅ 100 mm. Đường kính trong:
92 (mm)
- Khoảng cách 2 cột lan can là: L= 2000 mm
−5
3
- Khối lượng riêng thép lan can: γ = 7.85 × 10 N / mm
- Thép cacbon số hiệu CT3: fy = 130 MPa
1.1.1.1. Tải trong tác dụng lên thanh lan can.
2000
Plc + W
P
2000
Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can
- Theo phương thẳng đứng
+ Tónh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can
D2 - d 2
1002 - 922
Plc = γ
π = 7.85 × 10-5 × 3.14 ×
= 0.095 N / mm
4
4
+ Hoạt tải: Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05
Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
Tải trọng tập trung: P = 890 (N)
- Theo phương ngang:
+ Hoạt tải: Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05
Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
Tải trọng tập trung: P = 890 (N)
- Vì tải trọng theo phương thẳng đứng nguy hiểm và tiết diện là đối xứng nên ta
kiểm toán theo phương thẳng đứng .
1.1.1.2. Nội lực của thanh lan can.
- Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp.
Plc × L2 0.095 × 20002
M Plc =
=
= 4.75 × 10 4 N.mm
8
8
- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp.
W × L2 P × L 0.37 × 2000 2 890 × 2000
M PLlc =
+
=
+
= 6.3 × 105 N.mm
8
4
8
4
- Lan can thoả mãûn điều kiện chòu lực khi
∅
φM n ≥ η∑ γ i M i
+ φ : là hệ số sức kháng φ = 1
1
= 0.95
ηD ηR ηI
+ Trong đó: ηD : Hệ số liên quan đến tính dẻo lấy ηD =1
ηR : Hệ số liên quan đến tính dư lấy ηR =0.95
ηI : Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác lấy ηI =1
+ γ : là hệ số tải trọng ( γ DClc = 1.25 với tónh tải, γ PLlc = 1.75 với hoạt tải người)
+ η : là hệ số điều chỉnh tải trọng η =
+ M: là mômen lớn nhất do tỉnh và hoạt tải
+ Mn: sức kháng của tiết diện
η∑ γ i .M i = η.(γ Plc .M Plc + γ PLlc .M PLlc )
= 0.95 × (1.25 × 47500 + 1.75 × 630000)
= 1103781 Nmm
M n = fy × S
+ S là mômen kháng uốn của tiết diện
Π
3.14
S = (D3 − d 3 ) =
(1003 − 923 ) = 21716 mm 3
32
32
+ Lan can làm bằng thép CT3 co:ù fy = 130 Mpa
φM n = φ.fy .S = 1× 130 × 21716 = 2823080 Nmm
Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực.
1.1.2. Cột lan can.
- Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình
2.2).
h1
P
h2
h
P
I
I I
I
Hình 2.2: Sơ đồ tải
trọng tác dụng vào cột lan can.
- Đễ đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra lực xô ngang vào cột bỏ qua lực thẳng đứng
và trọng lượng bản thân
- Kích thước:
h = 650 mm; h1 = 350 mm; h 2 = 300 mm
- Lực tác dụng:
+ Lực phân bố W = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào cột 1 lực
tập trung: P’= W.L = 0.37x2000 = 740 N
+ Lực tập trung P’’= 890 N
+ Suy ra lực tập trung vào cột là:
P = P '+ P '' = 740+890 = 1630 N
- Ta kiểm toán tại mặt cắt I-I:
X
Y
Hình 2.3: Mặt cắt I-I
- Mômen tại mặt cắt I-I:
M I −I = P × h + P × h2 = 1630 × 650 + 1630 × 300 = 1.5485 × 10 6 N.mm
- Mặt cắt I-I đảm bảo khả năng chòu lực khi φM n ≥ η∑ γ i M i
- Sức kháng của tiết diện: φM n = fy × S
+ S mômen kháng uốn của tiết diện
130 × 83
2×(
+ 992 × 1040)
I
12
S= =
= 1.98031× 105 N / mm 3
Y
103
⇒ φM n = fy × S = 130 x 1.98031× 10 5 = 2.574403 × 10 7 N.mm
7
6
- Vậy φM n = 2.574403 × 10 ≥ M = 1.5485 × 10 N / mm
⇒ Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả năng chòu lực
1.2. Lề bộ hành.
2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành gồm
- Xét trên 1000 mm dài
- Hoạt tải người: PL = 0.003x1000 = 3 N/mm
- Tỉnh tải: DCbh = 1000 x 100 x 0.25 x 10-4 = 2.5 N/mm
1300
PL
DCbh
1300
Hình 2.4: Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành.
1.2.2. Tính nội lực.
- Mômen tại mặt cắt giữa nhòp:
DCbh .L2bh 2.5 × 1300 2
=
= 5.28 × 10 5 N.mm
+ Do tónh tải: M DCbh =
8
8
2
PL.L bh 3 × 13002
=
= 6.34 × 105 N.mm
+ Do hoạt tải: M PL bh =
8
8
- Trạng thái giới hạn cường độ
M U = η γ DC × M DC + γ PL × M PL
bh
bh
= 0.95 × (1.25 × 528000 + 1.75 × 634000) = 1681025 N.mm
- Trạng thái giới hạn sử dụng
M S = M DCbh + M PLbh = 528000 + 634000 = 1162000N.mm
1.2.3. Tính cốt thép.
- Tiết diện chòu lực bxh = 1300 x 100.
- Chọn ds = 75 mm
- Xác đònh chều cao vùng nén a
2 × Mu
2 × 1681025
a = d s2 − d 2s −
= 75 − 752 −
= 0.75 mm
'
φ× 0.85 × fc × b
0.9 × 0.85 × 30 × 1000
- Bản mặt cầu có 28 < f'c = 30 (Mpa) < 56 ⇒
0.05 '
0.05
β1 = 0.85 −
(fc − 28) = 0.85 −
(30 − 28) = 0.836
7
7
- Xác đònh khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà c
a
0.75
c= =
= 0.897
β1 0.836
- Xác đònh trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn
c 0.897
=
= 0.012 < 0.45 ⇒ Bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo
ds
75
- Xác đònh diện tích cốt thép
0.85 × fc' × a × b 0.85 × 30 × 0.75 × 1300
AS =
=
= 88.8mm 2
fy
280
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu
AS
88.8
ρ=
=
= 0.0009
b × d s 1300 × 75
ρmin = 0.03
fc'
30
= 0.03
= 0.0032
fy
280
ρ ≤ ρmin ⇒ Chọn hàm lượng cốt thép tốt thiểu để tính As
⇒ A S = ρmin × b × d S = 0.0032 × 1300 × 75 = 312 mm 2
- Chọn φ10a260 , 1300 mm có 6 thanh thép.
80
100
1300
Ø10 a 260
Hình 2.5: Bố trí cốt thép trên lề bộ hành
- Theo phương dọc lề bộ hành bố trí φ10a260 .Trọng lượng một thanh 0.617 kg/m.
2.2.4. Kiễm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng.
- Tiết diện kiểãm toán .
Tiết diện chữ nhật có b x h = 1300 x 100 mm.
- Bê tông có môđun đàn hồi
E c = 0.043γ1.5
fc' = 0.043 × 24001.5 × 30 = 27691.5 MPa
c
- Cốt thép AII: có 6 φ10a260
- Cốt thép có môđun đàn hồi: Es = 200000 MPa
MS = 1162000 N.mm
- ng suất kéo trong bê tông fc so với khả năng chòu kéo khi uốn 0.8fr
- Khả năng chòu kéo khi uốn
0.8 × fr = 0.8 × 0.63 fc = 0.8 × 0.63 × 30 = 2.76 MPa
- ng suất kéo trong bê tông
M
MS
1162000
fc = S =
=
= 0.536 Mpa
Wg 1 bh 2 1 × 1300 × 1002
6
6
⇒ fc < 0.8 × fr Vậy tiết diện chưa bò nứt thoả mãn điều kiện sữ dụng
1.3. Bó vỉa.
- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như hình 2.6 và hình 2.7
- Với: ao = 20 mm
- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chòu lực của bó vỉa dạng tường như sau:
+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo
+ Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải tra bảng:13.7.3.3-1 quy trình 27205 ta có:
Bảng 2.1: Lực tác dụng cào lan can
Phương lực tác dụng
Lực tác dụng (KN)
Phương mằm ngang
Phương thẳng đứng
Phương dọc cầu
Ft = 240
FV = 80
FL = 80
+ Khi xe va vào giữa tường
+ Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng
Chiều dài lực tác
dụng(mm)
Lt = 1070
LV = 5500
LL = 1070
R W ≥ Ft
RW =
MC .L2C
8
×
M
+
8
×
M
.H
+
÷
b
W
2 × LC − LT
H
LC =
Lt
L 8 × H.(M b + M W .H)
+ t÷ +
2
MC
2
2
2
+ Trong đó:
R W : Là sức kháng của lan can
M W : Sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục thẳng đứng
M C : Sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục nằm ngang
M b : Là sức kháng của dầm đỉnh
H : Là chiều cao tường
L C : Là chiều dài đường chảy
1.3.1. Xác đònh M c : (Tính trên 1000 mm dài)
- Tiết diện tính toán và bố trí cốât thép: (hình 2.6)
180
20
200
1000
Ø12 a 200
Hình 2.6: Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng
b = 1000 mm
h = 200 mm
- Cốt thép dùng φ12a200 mm, 1m dài có 6 thanh
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương
tự.
- Diện tích cốt thép As:
π.φ2
3.14 × 122
As = 6 ×
= 6×
= 678.24 mm 2
4
4
φ
12
ds = h − ao − = 200 − 20 − = 174 mm
2
2
- Xác đònh chiều cao vùng nén a
A S × fy
678.24 × 280
a=
=
= 7.447 mm
'
0.85 × fc × b 0.85 × 30 × 1000
- Khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà
a 7.447
c= =
= 8.908 mm
β1 0.836
- Xác đònh trừơng hợp phá hoại của tiết diện
c 8.908
=
= 0.051 ≤ 0.45
ds
174
- Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo
a
7.447
⇒ M n = A S × fy × (d s − ) = 678.24 × 280 × (174 −
) = 3.2336733 × 10 7 N.mm
2
2
- Sức kháng uốn cốt thép đứng trên 1 mm
Mn
32336733
Mc =
=
= 3.23367 × 10 4 N.mm/mm
1000
1000
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép Max: ρ ≤ ρmax
c
≤ 0.45
- Tương đương với điều kiện:
ds
Vậy thoả mãn điều kiện cốt thép Max
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ρ ≥ ρmin
- Trong đó:
A
678.24
ρ= s =
= 0.0039
d s .b 174 × 1000
ρmin = 0.03 ×
fc'
30
= 0.03 ×
= 0.0032
fy
280
Vậy thoả mản điều kiện cốt thép min
1.3.2. Xác đònh M W H .
- M W H : Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục ngang
- Tiết diện tính toán và bố trí cốt thép: (hình 2.7)
20
2Ø12
260
300
20
200
20 160 20
Hình 2.7: Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu
b = 300 mm
h = 200 mm
- Cốt thép dùng 2 φ12 mm
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương
tự.
- Diện tích cốt thép As:
π.φ2
3.14 × 122
As = 2 ×
= 2×
= 226.08 mm 2
4
4
φ
12
ds = h − ao − 12 − = 200 − 20 − 12 − = 162 mm
2
2
- Xác đònh chiều cao vùng nén: a
A S × fy
226.08 × 280
a=
=
= 8.275 mm
'
0.85 × fc × b 0.85 × 30 × 300
- Khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà
a 8.275
c= =
= 9.898 mm
β1 0.836
- Xác đònh trừơng hợp phá hoại của tiết diện
c 9.898
=
= 0.061 ≤ 0.45
ds
162
Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo
a
8.275
⇒ M n = A S × fy × (d s − ) = 226.08 × 280 × (162 −
)
2
2
= 9.993075 × 106 N.mm
- Sức kháng uốn cốt thép ngang trên toàn bộ chiều cao bó vỉa:
M w H = M n = 9.993075 × 10 6 N.mm
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép Max: ρ ≤ ρmax
c
≤ 0.45
Tương đương với điều kiện:
ds
- Vậy thoả mãn điều kiện cốt thép Max
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ρ ≥ ρmin
- Trong đó:
A
226.08
ρ= s =
= 0.0047
d s .b 162 × 300
ρmin = 0.03 ×
fc'
30
= 0.03 ×
= 0.0032
fy
280
- Vậy thoả mản điều kiện cốt thép
2.3.3. Chiêù dài đường chảy L c .
- Chiều cao bó vóa: H=300 mm
Vì không bố trí dầm đỉnh nên: M b = 0
+ Với trường hợp xe va vào giữa tường
- Chiều dài đường chảy
2
L
L 8 × H.(M b + M W .H)
LC = t + t ÷ +
2
MC
2
2
6
1070
1070 8 × 300 × (0 + 9.993075 ×10 )
LC =
+
+
= 1548.85 mm
÷
2
3.23367 × 10 4
2
- Sức kháng của tường
MC .L2C
2
RW =
× 8 × M b + 8 × M W .H +
÷
2 × LC − LT
H
2
3.23367 × 10 4 × 1548.852
RW =
× 0 + 8 × 9.993075 × 10 6 +
÷
2 × 1548.85 − 1070
300
= 3.33899 × 105 N
⇒ Ft = 240000 N < R W = 3.33899 × 105 N Thoả mãn
+ Với trường hợp xe va vào đầu tường
2
L
L H.(M b + M W .H)
LC = t + t ÷ +
2
MC
2
2
1070
1070 300 × (0 + 9993075)
+
= 1150.58 mm
÷ +
2
32336.733
2
- Sức kháng của tường:
M C .L2C
2
RW =
× M b + M W .H +
÷
2 × LC − LT
H
LC =
RW =
2
32336.733 × 1150.582
× 0 + 9993075 +
÷ = 248039 N
2 × 1150.58 − 1070
300
⇒ Ft = 240000 N < R W = 248039 N Thoả mãn
I..2.2.Tính toán bu lông neo cột lan can.
1.Kích thướt chung
- Kích thướt hình học của mặt cắt đáy trụ lan can.
a1 = 8
mm a5 = 61
mm
a2 = 174 mm a6 = 8
mm
a3 = 8
mm a7 = 61
mm
a4 = 190 mm a8 = 130 mm
- Chiều cao cột lan can
H = 650 mm
-Đường kính lỗ trên trên cột D = 100 mm
-Đường kính lỗ dưới trên cột
d=
100 mm
2.Tính toán nội lực N, Q.
- Sơ đồ tính
- Lực tác dụng
+ Trọng lượng bản thân cột lan can :Gbt = 167.294 N
+ V - Thể tích cột lan can.γbt =7850 kg/m3 - khối lượng riêng của thép làm cột
+ Trọng lượng thanh lanh can: Glc = 89.649 N
gt =7850 kg/m3- khối lượng riêng của thép làm thanh lan can
F - diện tích mặt căt ngang thanh lan can
S - Khoảng cách giữa hai cột thanh lan can
+ Hoạt tải
Hoạt tải tính toán cho lan can người đi bộ được qui ước là một tải trọng phân bố đều
Wi = 0,37 N/mm đặt theo cả hai phương đứng và ngang( i là phương của tải trọng ) và tải
trọng tập trung Pi = 890 N đặt tại vò trí nguy hiểm nhất theo bất kì phương nào. (điều
13.8.2/19)
P=
890 N
W = 0.37 N/mm
Pw = W.S = 740 N
- Nội lực không hệ số tại chân tru.ï
2.1 Tổ hợp nội lực.
2.1.1.TTGH Cường độ I.
2.1.2.TTGH sử dụng .
3.Kiềm toán cột lan can
- Diện tích tiết diện chân cột
A =a1.a8+a3.a8+a2.a6 = 3472 mm2
- Momen quán tính đối với trục x-x
I =I1+y12.F1+I2+y22.F2+I3 =74305833.33
mm4
Ta chia đế cột lan can thành 3 phần tương ứng với diện tích F 1 = a1.a8, F2 =a3.a8, F3 = a2.a8
- Lực tính toán
Mmax =
1548500
N.mm
Nmax =
4255.885348 N
Qmax =
3950 N
Kiểm toán sức kháng uốn của cột lan can.
φM n ≥ η∑ γ i M i
φ- Hệ số sức kháng = 1
Sức kháng uốn của mặt cắt
S = I/(a4/2) = 782166.6667 mm3
Mn = S.fy = 195x106 N.mm
Kiểm tra điều kiện VT > VP Thoả
Kiểm toán sức chòu nhổ của bu lông chân trụ
Bu lông 1
Pu
- Chọn bu lông đường kính f= 20 mm
- Bố trí bu lông trên mặt bằng
b1 = 30
mm b4 = 40
mm
b2 = 70
mm b5 = 110 mm
b3 = 130 mm b6 = 190 mm
+ Lực nhổ tác dụng vào bu lông
Cân bằng momen quanh bu lông thứ 1
M = 2P.b5 + N.b5/2
=>
P = (M-N.b5/2)/(2b5) = 5974.665027 N.
Lực cắt tác dụng lên một bu lông
Pu = Qmax/4 = 987.5 N
Sức kháng cắt của bulông nơi đường ren bao gồm trong mặt phẳng cắt
Điều (6.13.2.7-2/105)
Rn = 0,38. Ab .Fub .N s
Ab - Diện tích của bulông theo đường kính danh đònh (mm2)
Fub - Cường độ chòu kéo nhỏ nhất qui đònh của bu lông (MPa)
Ns - Số lượng các mặt cắt chòu cắt tính cho mỗi bulông
Ab = pf2/4 = 314.159 mm2
Fub = 830 MPa
Ns = 1
Rn = 99085.832 N
Sức kháng của bu lông chòu nhổ và cắt kết hợp
Pu/Rn = 0.010 < 0.33
Nếu Pu/Rn [ 0.33 => Tn = 0.76AbFub
Điều(6.13.2.11-1/109)
Nếu không
P
Tn = 0.76A b Fub 1 − u
ϕS R n
Trong đó
Tn - Sức kháng kéo danh đònh của bu lông chòu cắt kết hợp với kéo dọc trục
ws - Hệ số sức kháng đối với cắt trong các bulông Điều (6.5.4.2/17).
ws = 1
Tn = 198171.6646
Kiểm tra điều kiện
N
Tn > Pu Thoả
II.Thiết kế bản mặt cầu.
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05
II.1.Vật liệu:
- Bê tông : M300
γc = 2500 kg/m3
+ Cường độ chòu nén: fc’ = 300 KG/cm2
- Cốt thép: Sử dụng cốt thép thường CT3
+ Cường độ chòu kéo nhỏ nhất: fu = 280 Mpa
II.2.Thiết kế bản hẫng.
- Do kết cấu bản hẫng nằm trong lề bộ hành nên không chòu tác dụng của hoạt tải
xe.
- Bản hẫng chòu tải trọng: tónh tải và người đi bộ.
- Nhòp tính toán Lấy từ tim dầm ngoài cùng tới mép bản hẫng
L1 =1.05 m
- Chiều dày bản mặt cầu
t5 = 0.2
m
- Chiều dày phần vút bằng cách qui đổi cùng diện tích
t = 0.048 m
t5' = 0.248 m
2. Các tải trọng tác dụng lên kết cấu la.ø
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu DC2
- Trọng lượng lan can và lề bộ hành DC3
- Tải trọng người đi bộ PL
3 .Tính toán momen trong bản mặt cầu.
- Sơ đồ tính là bản console
L1 =
1.05 m
a. Bản mặt cầu:
- Tónh tải bản mặt cầu
DC2 = 1.t5'.gc = 620kg/m = 0.62 T/m
- Momen do tónh tải bản mặt cầu gây ra
MDC2 = DC2.L12/2 = 0.341775
T.m
b. Trụ đỡ lề bộ hành:
- Tónh tải trụ đỡ lề bộ hành
DC3-1 =1.LB7.LB4.gc= 150 kg = 0.15
T
LB7 - Chiều cao lề bộ hành LB7 = 0.3 m
LB4 - chiều rộng gờ chắn bánh (bó vỉa) LB4 = 0.2
m
- Khoảng cách từ trụ đỡ đến ngàm
L2 = 1.5 m
- Momen do tónh tải trụ đỡ lề bộ hành
MDC3-1 = DC3-1.L2 = 0.225 T.m
c. Lề bộ hành.
- Tónh tải phần lề bộ hành
DC3-2 = 1.LB5.gc = 250kg/m = 0.25 T
LB5 - chiều dày bản lề bộ hành LB5 = 0.1 m
- Momen do tónh tải lề bộ hành
MDC3-2 = DC3-2.L2 = 0.375 T.m
d. Trụ lan can.
- Tónh tải trụ lan can
Trong đó:
DC3-3 = V.gs =157.9509865kg =0.158T
V :là thể tích trụ lan can.
- Khoảng cách từ tâm trụ lan can tới ngàm
gs : khối lượng riêng của thép.
L3 = 2.45 m
- Momen do tónh tải trụ lan can gây ra
MDC3-3 = DC3-3.L3 = 0.387 T.m
e. Thanh lan can.
- Tónh tải thanh lan can
Xem thanh lan can là dầm giản đơn kê trên hai gối là hai trụ, với chiều dài nhòp là
khoảng cách giữa hai trụ kế tiếp
DC3-4 = Alc.gs.L82/2= 37.880 kg = 0.038 T
Với L8 :Khoảng cách giữa hai trụ lan can.
- Momen do tónh tải thanh ïlan can gây ra
MDC3-4 = DC3-4.L3 = 0.093 T.m
f. Người đi bộ.
- Tải trọng người đi bộ
Xem tải trọng người truyền xuống bản thông qua các lực tập trung tại trụ đỡ lề bộ
hành
- Tải trọng phân bố
q = 0.003 Mpa = 0.300 T/m2.
PL = q.LB12/2 = 0.468 T.
- Momen do tải trọng người đi bộ gây ra
MPL = PL.L2 = 0.702 T.m.
IV. Tổ hợp nội lực .
- Đối với bản mặt cầu ta chỉ cần tính toán và kiểm tra theo hệ số sức kháng và khống
chế bề vết nứt cho nên ta chỉ xét 2 TTGH: TTGH cường độ I và TTGH Sử dụng.
4.1.Tổ hợp TTGH Cường độ I.
M = ηγ Mi.
Trong đó:
η: Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy theo điều 1.3.2
γ: Hệ số tải trọng lấy theo điều 1.3.2.1 quy trình 22TCN272-05.
Hệ số điều chỉnh tải trọng dùng giá trò cực đại của γ i.
4.2.Tổ hợp TTGH Sử dụng lấy h=1, g =1.
V. Thiết kế bản kiểu dầm.
- Chiều dài nhòp tính toán lấy từ tim hai dầm chủ kế nhau
S = 2.1 m.
- Chiều dày bản mặt cầu đã qui đổi phần vút
t5' = 0.248 m.
2.Các tải trọng tác dụng lên kết cấu là.
Tải trọng thiết kế
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu DC2
- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu DW
- Lực xung kích IM
- Hoạt tải xe LL
3.Tính toán momen trong bản mặt cầu.
Bản mặt cầu:
- Tónh tải bản mặt cầu
DC2 = 1.t5'.γc = 0.62 T/m
- Momen giữa nhòp do tónh tải bản mặt cầu gây ra
MDC2 = DC2.S2/8 = 0.342 T.m
Bêtông atfan dày 5cm
t8=
0.05 m
g1 = 2300 kg/m3
Lớp bêtông bảo vệ dày 3cm t9 = 0.04 m
g2 = 2400 kg/m3
Lớp phòng nước dày 1cm t10 = 0.01 m
g3 = 1500 kg/m3
Lớp mui luyện có độ dốc ngang 2% .t11 = 0.055 m
g4 = 2200 kg/m3
Lớp phủ mặt cầu
- Tónh tải lớp bê tông atphan dày 5cm
DW-1 = 1.t8.g1= 115 KG/mm =
0.115 T/m
MDW-1 = DW-1.S2/8 = 0.063 T.m
- Tónh tải lớp bê tông bảo vệ dày 4cm
DW-2 = 1.t9.g2 = 96KG/m =0.096 T/m
MDW-2 = DW-2.S2/8 = 0.053 T.m
- Tónh tải lớp phòng nước dày 1cm
DW-3 = 1.t10.g3 = 15
KG/m = 0.015 T/m
MDW-3 = DW-3.S2/8 = 0.008 T.m
- Tónh tải lớp mui luyện
DW-4 = 1.t11.g4 = 121 KG/m = 0.121 T/m
MDW-4 = DW-4.S2/8 = 0.067 T.m
Hoạt tải
Theo điều 3.6.1.3.3 22TCN272-05
- Thiết xe tải trọng trục xe 145 KN
- Khoảng cách và kích thướt lốp xe thiết kế theo phương ngang cầu
Số bánh xe đặt trên một nhòp bản đặt được hai bánh xe
- Sơ đồ tính toán momen do hoạt tải xe TH đặt hai bánh xe
b2 = 0.51 m
Điều 3.6.1.2.5 22TCN 272-05
b1 = b2 +2.hf = 0.75 m
Với hf =
0.12 m
Theo điều 3.6.1.2.5 22TCN 272-05
P=
72.5 KN =
7.25 T
Đối với xe thiết kế
P=
55
KN =
5.5
T
Đối với xe 2 trục thiết kế
- Áp lực bánh xe
- Momen do hoạt tải xe thiết kế gây ra giữa nhòp bản
TH1: đặt 2 bánh xe MLL = p.b1.(S/2-1,2/2) ; TH2 đặt 1 bánh xe MLL=p.b1.(Sb1/2)/4
Vậy ta chọn xe thiết kế để tính toán thiết kế.
Tổng hợp tải trọng không hệ số
4. Tổ hợp tải trọng
Đối với bản mặt cầu ta chỉ cần tính toán và kiểm tra theo hệ số sức kháng và khống chế
bề rộng
vết nứt cho nên ta chỉ xét 2 TTGH: TTGH cường độ I và TTGH Sử dụng.
4.1.Tổ hợp TTGH Cường độ I.
Số làn chất tải n= 2 làn
Hệ số điều chỉnh tải trọng dùng giá trò cực đại của γ i
4.2.Tổ hợp TTGH Sử dụng.
Theo điều 4.6.2.1.3 22TCN272-05
Bề rộng dải tương đương bê tông đúc tại chỗ có ván khuôn bằng bê tông để lại
vónh viễn
SW+ = 660 + 0.55.S = 1.815 m
SW- = 1220 + 0.25.S = 1.745 m
4.3.1.Tổ hợp TTGH Cường độ I.
4.3.2.Tổ hợp TTGH Sử dụng.
- Sơ đồ tính toán momen do hoạt tải xe TH đặt một bánh xe
b2 =
0.51
m
Điều 3.6.1.2.5 22TCN 272-05
b1 = b2 +2.hf = 0.75 m
Theo điều 3.6.1.2.5 22TCN 272-05
P=
72.5 KN =
7.25 T
Đối với xe thiết kế
P=
55
KN =
5.5
T
Đối với xe 2 trục thiết kế
- Áp lực bánh xe
- Momen do hoạt tải xe thiết kế gây ra giữa nhòp bản
TH1: đặt 2 bánh xe MLL = p.b1.(S/2-1,2/2) ; TH2 đặt 1 bánh xe MLL=p.b1.(S-b1/2)/4
Chọn xe thiết kế để thiết kế
Tổng hợp tải trọng không hệ số
Tải trọng
Ký hiệu
M (T.m)
m
M (T.m)
Bản mặt cầu
DC2 0.342
0.407
Lớp phủ mặt cầu
DW 0.149
0.213
Hoạt tải xe
LL
3.127 1
6.511
4. Tổ hợp tải trọng.
Đối với bản mặt cầu ta chỉ cần tính toán và kiểm tra theo hệ số sức kháng và
khống chế bề rộng
vết nứt cho nên ta chỉ xét 2 TTGH: TTGH cường độ I và TTGH Sử dụng .
