ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT - Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 - Chiều dài nhịp: L = 42 m
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (407.76 KB, 25 trang )
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
1. SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ
1.1. Số liệu chung
-
Quy mơ thiết kế: Cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT
Quy trình thiết kế:
22TCN 272-05
Chiều dài nhịp:
L = 42 m
Khổ cầu: 8,0+2x1,0m:
Bxe = 8 m
+ Bề rộng phần xe chạy:
ble = 2,0 m
+ Lề người đi bộ:
blc = 0,5 m
+ Chân lan can:
Bcau = 11 m
+ Bề rộng toàn cầu: Bcau= Bxe +2. ble +2. blc
- Hoạt tải thiết kế:
HL 93 + 3.10-3 MPa
1.2. Vật liệu chế tạo dầm
- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:
+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất:
+ Cường độ đứt quy định nhỏ nhất:
+ Môđun đàn hồi
- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:
fy
fu
E
=
=
=
345 MPa
485 MPa
200000 MPa
+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày:
f c'
=
38 MPa
+ Trọng lượng riêng của bêtông:
c
=
24 kN/m3
1, 5
'
+ Môđun đàn hồi của bêtông: E c 0,043. c f c
Ec
=
33133.725MPa
- Vật liệu thép chế tạo dầm Thép hợp kim M270 cấp 345W
fy = 385 MPa
+ Giới hạn chảy của thép:
fu = 450 MPa
+ Giới hạn kéo đứt của thép:
Es =
200000 MPa
+ Môđun đàn hồi của thép:
- Liên kết dầm :
+ Liên kết dầm chủ bằng đường hàn.
+ Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường độ cao.
1.3. Các hệ số tính tốn
- Hệ số tải trọng:
+ Tĩnh tải giai đoạn I:
1
=
1,25 và 0,9
+ Tĩnh tải giai đoạn II:
2
=
1,5 và 0,65
+ Hoạt tải HL93 và đồn người:
h
=
1,75 và 1,0
- Hệ số xung kích:
- Hệ số ln (do thit k 2 ln):
Lê Đức Luân
1+ IM =
m =
1
1,25
1,0
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP
2.1. Chiều dài tính tốn KCN
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp:
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối:
- Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh - 2.a
Lnh =
a =
Ltt =
42 m
0,4 m
41,2 m
n
5
2.2. Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang
- Số dầm chủ nhiều :
=
dầm
2.3. Quy mô mặt cắt ngang cầu
Hình 1. Cấu tạo kết cấu nhịp
- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:
+ Bề rộng phần xe chạy:
+ Số làn xe thiết kế:
+ Bề rộng lề đi bộ:
+ Bề rộng gờ chắn bánh:
+ Chiều cao gờ chắn bánh:
+ Bề rộng chân lan can:
+ Chiều cao chân lan can:
+ Bề rộng toàn cầu:
+ Số dầm chủ thiết kế:
+ Khoảng cách giữa các dầm chủ:
+ Chiều dài phần cánh hẫng:
Bxe
nl
ble
bgc
hgc
bclc
hclc
Bcau
n
S
= 800 cm
= 2 làn
= 2x100 cm
= 0 cm
= 0 cm
= 2x50 cm
= 50 cm
= 1100cm
= 5 dầm
= 220 cm
d oe
=
110 cm
2.4. Chiều cao dầm chủ
- Chiều cao dm ch c la chn ph thuc vo:
Lê Đức Luân
2
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
+ Chiều dài nhịp tính tốn.
+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang.
+ Quy mô tải trọng khai thác.
- Xác định theo điều kiện cường độ.
- Xác định theo kinh nghiệm.
- Ngoài ra việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản
thép hiện có trên thị trường để tránh việc phải cắt bản thép một cách hợp lý.
- Trong bước tính tốn sơ bộ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức:
H sb
1
1
H sb .41, 2 1.373m.
L
30
30
=> Chọn chiều cao dầm thép:
+ Chiều cao bản bụng:
+ Chiều dày bản cánh trên:
+ Chiều dảy bản cánh dưới:
+ Chiều cao toàn bộ dầm thép:
Dw =
tt =
tb =
Hsb = 140 + 4 + 4 =
140 cm
4 cm
4 cm
148 cm
2.5. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu
- Kích thước của bản bêtơng mặt cầu được xác định theo điều kiện bản chịu uốn
dưới tác dụng của tải trọng cục bộ.
- Chiều dày bản thường chọn ts = (16 25) cm
- Theo quy định của 22 TCN 272 - 05 thì chiều dày bản bêtơng mặt cầu phải lớn
hơn 175 mm, đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực.
=> Ở đây ta chọn ts = 18 cm.
- Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả năng chịu lực của
dầm và tạo ra chỗ để bố trí neo liên kết.
- Kích thước cấu tạo bản bêtơng mặt cầu:
ts = 18 cm
+ Chiều dày bản bê tông:
th = 12 cm
+ Chiều cao vút bản:
bh = 12 cm
+ Bề rộng vút bản:
+ Chiều dài phần cánh hẫng:
d oe =
110 cm
+ Chiều di phn cỏnh phớa trong:
S/2 =
110 cm
Lê Đức Luân
3
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
Hỡnh 2. Cấu tạo bản bêtơng mặt cầu
2.6. Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ
Hình 3. Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ
- Cấu tạo bản bụng:
+ Chiều cao bản bụng:
+ Chiều dày bản bụng:
- Cấu tạo bản cánh trên hay bản cánh chịu nén:
+ Bề rộng bản cánh chịu nén:
+ Số tập bản:
+ Chiều dày 1 bản:
+ Tổng chiều dày bản cánh chịu nén:
- Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo:
+ Bề rộng bản cánh chịu kéo:
+ Số tập bản:
+ Chiều dày 1 bản:
+ Tổng chiều dày bản cánh chịu kéo:
- Tổng chiều cao dầm thép:
- Cấu tạo bản bêtông:
+ Chiều dày bản bêtông:
+ Chiều cao vỳt bn:
Lê Đức Luân
4
Dw =
tw =
140 cm
3 cm
bc
n
t
tc
=
=
=
=
40 cm
1 tp
4 cm
4 cm
bt
n
t
tt
Hsb
=
=
=
=
=
70 cm
1 tập
4 cm
4 cm
148 cm
ts
th
=
=
18 cm
12 cm
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Chiu cao ton b dm liờn hp:
Lê Đức Luân
Hcb = 148+18+12 =
5
178 cm
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
3. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ
3.1. Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp
3.1.1. Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay
lao kéo dọc khơng có đà giáo hay trụ đỡ ở dưới. Trong trường hợp này dầm làm
việc theo 2 giai đoạn:
Hình 4: Thi cơng kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc
- Mặt cắt làm việc:
Hình 5a. Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn I
- Giai đoạn I: Sau khi thi công xong dầm thép.
+ Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép.
+ Tải trọng tính tốn:
1. Trọng lượng bản thân dầm.
Lª §øc Lu©n
6
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
2. Trọng lượng hệ liên kết dọc và hệ lien kết ngang.
3. Trọng lượng bản bêtông và những phần bêtông được đổ cùng với bản
- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo hiệu
ứng liên hợp giữa thép và bản BTCT.
+ Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT.
+ Tải trọng tính tốn:
1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan
can, gờ chắn bánh.
2. Hoạt tải.
Hình 5b. Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn II
3.1.2. Trường hợp 2
- Cầu dầm liên hợp thi công bằng phương pháp lắp ghép trên đà giáo cố định
hoặc có trụ tạm đỡ dưới.
Hình 6. Thi cụng kt cu nhp trờn giỏo c nh
Lê Đức Lu©n
7
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Giai đoạn 1: Trong q trình thi cơng thì tồn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp
và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm
việc.
- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền
lên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Như
vậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm:
+ Tĩnh tải giai đoạn I.
+ Tĩnh tải giai đoạn II
+ Hoạt tải.
Kết luận:
Giả thiết cầu được thi công bằng phương pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm
làm việc theo hai giai đoạn ở trong trường hợp 1.
3.2. Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I
- Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên
giữa dầm thép và bản bêtông chưa tạo ra hiệu ứng liên hợp.
Hình 7. Mặt cắt dầm giai đoạn I
- Mặt cắt tính tốn là mặt cắt dầm thép:
- Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên):
ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.4 + 140.3 + 70.4 = 860cm2
- Xác định mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục 0-0 đi qua đáy dầm thép:
t
t
D
So b c .t c . H sb c D w .t w . w t t b t .t t . t
2
2
2
4
4
140
40.4.148 140.3.
4 70.4. 55000cm3
2
2
2
- Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt ct giai on I:
Lê Đức Luân
8
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Y1
Bộ môn CÔNG TR×NH
So
55000
63,95cm
A NC
860
- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén:
Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 148 – 4 – 63,95 = 80,05cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I :
Yt1 H sb Y1 148 63,95 84.05cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục I-I:
Yb1 Y1 63,95cm
- Xác định mơmen qn tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I:
+ Mơmen qn tính bản bụng:
2
3
t w .D3w
Dw
3.140
140
Iw
t w .D w
t t Y1
3.140
4 63,95
12
12
2
2
4
= 728391,6cm
+ Mơmen qn tính bản cánh chịu nén:
2
b .t 3
t 40.43
4
Icf c c bc .t c H sb Y1 c
40.4 145 63,95
12
2
12
2
4
= 1077274,1cm
+ Mômen quán tính bản cánh chịu kéo:
2
2
2
2
b .t 3
t 70.43
4
I tf t t b t .t t Y1 t
70.4 63,95
12
2
12
2
4
= 1075079,1cm
+ Mơmen qn tính của tiết diện dầm thép:
INC = Iw + Icf + Itf = 728391,6+1077274,1+1075079,1 = 2880744,8 cm4
- Xác định mômen tĩnh của phần trên mặt cắt dầm thép đối với trục I-I:
2
H Y1 t c
t
S NC b c .t c H sb Y1 c t w . sb
2
2
2
148 63,95 4
4
40.4 148 63,95 2.
22738.61cm3
2
2
- Mơmen qn tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy:
Iy
t c .b3c D w .t 3w t t .b3t 4.403 140.33 4.703
135981.67cm 4
12
12
12
12
12
12
Lê Đức Luân
9
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
Bng tổng hợp kết quả tính tốn ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I
Các đại lượng
Diện tích mặt cắt dầm thép
Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm
Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I
KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I
Kí hiệu
Giá trị
ANC
860
So
55000
Y1
63.95
1
Yt
84.05
Đơn vị
cm2
cm3
cm
cm
KC từ mép dưới dầm thép đến TTH I-I
Yb1
63.95
cm
Mơmen qn tính phần bản bụng
Mơmen qn tính phần cánh trên
Mơmen qn tính phần cánh dưới
Mơmen qn tính của dầm thép
Mơmen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I
MMQT của mặt cắt dầm đối với trục Oy
Iw
Icf
Itf
INc
SNc
Iy
728391.61
1077274.14
1075079.06
2880745
22738.61
135981.67
cm4
cm4
cm4
cm4
cm3
cm4
3.3. Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II
3.3.1 Mặt cắt tính tốn
- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt được 80% cường độ và tham gia làm việc
tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT.
- Mặt cắt tính tốn là: Mặt cắt liên hợp. Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II
là ĐTHH của tiết diện liên hợp.
Hình 8. Mặt cắt dm giai on II
Lê Đức Luân
10
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
3.3.2. Xác định bề rộng tính tốn của bản bêtơng
Hình 9. Xác định bề rộng tính tốn của bản cánh
- Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
1
1
+ L tt .41200 515cm
8
8
1
2 .t w
1
+ 6.ts + max
= 6.18 + .40 = 118cm.
4
1 .b c
4
+ d oe = 110cm
=> Vậy: b1 = 110cm.
- Xác định b2: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+
1
1
Ltt .4120 515cm
8
8
1
2 .t w
1
+ 6.ts + max
= 6.18 + .40 = 118cm.
4
1 .b c
4
S
= 110cm
+
2
=> Vậy: b2 = 110cm.
Do đó:
- Bề rộng tính tốn của bản bêtơng dầm biên: bs = b1 + b2 = 110+110 = 220cm
- Bề rộng tính tốn của bản bêtơng dầm trong: bs = 2.b2 = 2.110 = 220cm
Lê Đức Luân
11
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
3.3.3. Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép
- Vì tiết diện lien hợp có hai vật liệu thép và bê tơng nên khi tính đặc trưng hình
học ta phải tính đổi về một loại vật liệu. Tính đổi bêtông sang thép dựa vào hệ số n
là tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.
+ Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n
+ Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n = 3n
- Tra bảng hệ số quy đổi từ bêtông sang thép với f c' = 38 Mpa.
Ta có: n= 6 và n’=18
=> Khi tính tốn phần bêtơng bản mặt cầu được tính đổi sang thép bằng cách
chia ĐTHH của phần bêtơng cho hệ số n (khi không xét từ biến) hoặc n’(khi xét
đến từ biến).
3.3.4. Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên
3.3.4.1. Mặt cắt tính tốn
Hình 10. Mặt cắt dầm biên
3.3.4.2. ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông
- Cốt thép trong bản bêtơng mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thép
phía trên và lưới cốt thép phía dưới của bản. Để đơn giản chỉ tính cốt thép theo
phng dc cu.
Lê Đức Luân
12
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
Hỡnh 11. Bố trí cốt thép trong bản bêtơng dầm biên
- Lưới cốt thép phía trên:
+ Đường kính cốt thép: = 12 mm.
3.1416.1.2 2
= 1,131cm2
+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:
4
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh.
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20mm.
+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2.
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtơng: art = 5cm.
- Lưới cốt thép phía dưới:
+ Đường kính cốt thép: = 12 mm.
3.1416.1.2 2
= 1,131cm2
4
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh.
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20cm.
+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2.
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtơng: arb = 5cm.
- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:
Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2.
- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:
A .(t t a rt ) A rb .(a rb t h ) 12,44.(18 12 5) 12,44.(5 12)
Yr rt s h
Ar
24,88
= 21cm.
Trong đó:
+ ts: Chiều dày bản bêtơng.
+ th: chiều dầy bản vút dầm.
+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:
Lê Đức Luân
13
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
3.3.4.3. ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính tốn đối với các tải trọng
ngắn hạn như hoạt tải, trong giai đoạn này ta không xét đến ảnh hưởng của hiện
tượng từ biến.
- Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bêtơng:
Aso = bs.ts = 220.18 = 3960cm2
+ Diện tích phần vút của bản bêtông:
1
A h bc .t h 2. .b h .t h 40.12 12.12 624cm 2
2
+ Diện tích tồn bộ bản bêtơng:
As = Aso + Ah = 3960 + 624 =4584 cm2
+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
A
4584
AST A NC s A r 860
24,88 1648,88cm 2
n
6
Trong đó:
+ n: Tỷ số giữa mơđun đàn hồi của thép và bêtơng.
+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtơng.
+ ANC : Diện tích dầm thép.
- Mômen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:
t
t
1
.{b s .t s . H sb Y1 t h s b c .t h . H sb Y1 h
n
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 .t h } A r .(H sb Y1 Yr )
2
3
1
20
12
S1x .{220.20.148 63,95 12 40.12.148 63.95
6
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 .12 } 24,88.(148 63,95 22) 81357,2cm3
2
3
- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ I-I đến II-II):
S1x
S1x
81357,2
49,34cm
AST 1684,88
- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi:
Dc2 = Hsb – tc – Y1 – Z1 = 148 – 4 – 63,95– 49,34 = 30,71cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:
Z1
YtII H sb Y 1 Z1 148 63,95 43,94 34,71cm
Lê Đức Luân
14
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:
YbII Y 1 Z1 63,95 49,34 113,29cm
- Xác định mơmen qn tính của tiết diện liên hợp:
+ Mơmen qn tính của phần dầm thép:
I IINC I INC A NC .Z1 2 2880745 860.49,342 4974433, 3cm 4
+ Mơmen qn tính của phần bản bêtông:
2
3
t s
1 b s .t s
Is .
b s .t s . H sb Y1 Z1 t h
n 12
2
2
1 220.203
18
.
220.12.148 63,95 49,34 12
6 12
2
= 2065878, 2cm 4
+ Mơmen qn tính của phần vút bản cánh:
2
3
t
1 b .t
b .t
I h { c h b c .t h . H sb Y1 Z1 t h s 2. h h
n 12
2
36
3
2
1
2
2. .b h .t h . H sb Y1 Z1 t h }
2
3
2
1 40.123
18
40.123
{
40.12.148 63,95 49,34 12 2.
6 12
2
36
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 49,34 .12 } 177478,5cm 4
2
3
+ Mơmen qn tính của phần cốt thép trong bản:
2
Ir A r . Hsb Y1 Z1 Yr 24,88.(148 63,95 49,34 21) 2
= 77210,2cm 4
+ Mơmen qn tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
IST I IINC I s I h I r
4974433,3 2065878,2 177478,5 77210, 2=7295000,1cm 4
- Mơmen tính của bản bêtơng với TTH II-II của tiết diện liên hợp:
1
t
t
Ss .{bs .t s . H sb Y1 Z1 t h s bc .t h . Hsb Y1 Z1 h
n
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 Z1 .t h } A r .(H sb Y1 Z1 Yr )
2
3
Lê Đức Lu©n
15
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
1
18
12
Ss .{220.20.148 63,95 49,34 12 40.12.148 63,95 49,34
6
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 49,34 .12 } 24,88.(148 63,95 49,34 21)
2
3
3
42433,1cm
3.3.4.4. ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính tốn đối với các tải trọng dài
hạn như tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnh
hưởng của hiện tượng từ biến.
- Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bêtơng:
A so' = bs.ts = 220.18 = 3960cm2
+ Diện tích phần vút của bản bêtơng:
1
A h ' bc .t h 2. .b h .t h 40.12 12.12 624cm 2
2
+ Diện tích tồn bộ bản bêtơng:
As’ = Aso + Ah = 3960 + 624 = 4584 cm2
+ Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn:
A
4584
A LT A NC 's A r 860
24,88 1139,55cm 2
n
18
Trong đó:
'
+ n : Tỷ số giữa mơđun đàn hồi của thép và bêtơng.
+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtơng.
+ ANC : Diện tích dầm thép.
- Mômen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:
ts
th
1
.{
b
.
t
.
H
Y
t
b
.
t
.
H
Y
s
s
sb
1
h
c
h
sb
1
n'
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 .t h } A r .(H sb Y1 Yr )
2
3
S1x
S1x '
1
18
12
.{210.20.148 63,95 12 40.12.148 63.95
18
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 .12 } 24, 88.(148 63,95 21) 28861, 56cm3
2
3
Lê Đức Luân
16
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ I-I đến II-II):
S1x ' 28861,56
Z
25,33cm
A LT 1139, 55
'
1
- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi:
D 'c 2 = Hsb – tc – Y1 – Z1' = 146 – 4 – 63,95 – 25,33 = 54,72 cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:
YtII' H sb Y 1 Z1' 148 63,95 25,33 58,72cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:
YbII ' Y 1 Z1' 63,95 25,33 89,28cm
- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mơmen qn tính của phần dầm thép:
I IINC' I INC A NC .Z1' 2 2880745 860.25,332 3432406,2cm4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtơng:
2
3
t s
1 b s .t s
I '.
b s .t s . H sb Y1 Z1 t h
n 12
2
'
s
2
1 220.203
18
.
220.12.148 63,95 25,33 12 1404077,3cm 4
18 12
2
+ Mơmen qn tính của phần vút bản cánh:
2
3
t
1 b .t
b .t
I ' { c h b c .t h . H sb Y1 Z1 t h s 2. h h
n
12
2
36
3
'
h
2
1
2
2. .b h .t h . H sb Y1 Z1 t h }
2
3
2
1 40.123
18
40.123
{
40.12.148 63,95 25,33 12 2.
18 12
2
36
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 25,33 .12 } 147691,5cm 4
2
3
+ Mơmen qn tính của phần cốt thép trong bản:
2
Ir ' A r . Hsb Y1 Z1 Yr 24,88.(148 63,95 25,33 21)2
= 158126,0cm 4
+ Mơmen qn tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
I LT I IINC' I s' I 'h I 'r
= 3432406,2 + 1404077,3 + 147691,5 + 158126,0 = 5142301,0 cm4
Lê Đức Luân
17
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Mơmen tính của bản bêtơng với TTH II-II của tiết diện liên hợp:
Ss'
1
t
t
.{bs .t s . Hsb Y1 Z1 t h s bc .t h . Hsb Y1 Z1 h
'
n
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 Z1 .t h } A r .(Hsb Y1 Z1 Yr )
2
3
1
18
12
Ss' .{220.20.148 63,95 25,33 12 40.12. 148 63,95 25,33
18
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 25,33 .12 } 24,88.(148 63,95 25,33 21)
2
3
3
21781,4cm
Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm biên
MC ngắn hạn
MC dài hạn
Kí
Kí
hiệu Giá trị hiệu Giá trị
bs
220
bs
220
Aso
3960
Aso
3960
Ah
624
Ah
624
As
4584
As
4584
Ar
24.88
Ar
24.88
Ast 1648.88
Alt 1139.55
S1x 81357.2
S'1x 28861.6
Z1
49.34
Z'1
25.33
INC,2 4974433 I'NC,2 3432406
Is 2065878
I's 1404077
Ih 177478
I'h 147691
Ir
77210
I'r 158126
IST 7295000
ILT 5142301
Ss 42433.1
S's 21781.4
Đặc Trưng hình học của dầm biên
Bề rộng cánh tính tốn của bản BT
Diện tích bản BT
Diện tích phần vút bản
Diện tích tồn bộ bản BT
Diện tích cốt thép trong bản BT
Diện tích mặt cắt tính đổi
Mơmen tĩnh của MC đv trục I-I
Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II
MMQT của dầm thép với trục II-II
MMQT của bản với trục II-II
MMQT phần vút bản với trục II-II
MMQT của cốt thép trong bản
MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II
MM tĩnh của bản vơi trc II-II
Lê Đức Luân
18
n
v
cm
cm2
cm2
cm2
cm2
cm2
cm3
cm
cm4
cm4
cm4
cm4
cm4
cm4
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
3.3.5. Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong
3.3.5.1. Mặt cắt tính tốn
Hình 12. Mặt cắt dầm trong
3.3.5.2. ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông
- Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thép
phía trên và lưới cốt thép phía dưới của bản. Để đơn giản chỉ tính cốt thép theo
phương dọc dầm.
Hình 13: Bố trí cốt thép trong bản bêtơng dầm trong
- Lưới cốt thép phía trên:
+ Đường kính cốt thép: = 12 mm.
3.1416.1.2 2
= 1,131cm2
+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:
4
Lê Đức Luân
19
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh.
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20mm.
+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2.
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtông: art = 5cm.
- Lưới cốt thép phía dưới:
+ Đường kính cốt thép: = 12 mm.
3.1416.1.2 2
= 1,131cm2
4
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh.
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20cm.
+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2.
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtông: arb = 5cm.
- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtơng:
Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2.
- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:
A .(t t a rt ) A rb .(a rb t h ) 12,44.(18 12 5) 12,44.(5 12)
Yr rt s h
Ar
24,88
= 21cm.
Trong đó:
+ ts: Chiều dày bản bêtơng.
+ th: chiều dầy bản vút dầm.
+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:
3.3.5.3. ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng
ngắn hạn như hoạt tải, trong giai đoạn này ta không xét đến ảnh hưởng của hiện
tượng từ biến.
- Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bêtơng:
Aso = bs.ts = 220.18 = 3960cm2
+ Diện tích phần vút của bản bêtông:
1
A h bc .t h 2. .b h .t h 40.12 12.12 624cm 2
2
+ Diện tích tồn bộ bản bêtơng:
As = Aso + Ah = 3960 + 624 =4584 cm2
+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
A
4584
AST A NC s A r 860
24,88 1648,88cm 2
n
6
Trong ú:
Lê Đức Luân
20
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtơng.
+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtơng.
+ ANC : Diện tích dầm thép.
- Mơmen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:
t
t
1
.{b s .t s . H sb Y1 t h s b c .t h . H sb Y1 h
n
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 .t h } A r .(H sb Y1 Yr )
2
3
1
20
12
S1x .{220.20.148 63,95 12 40.12.148 63.95
6
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 .12 } 24,88.(148 63,95 22) 81357,2cm3
2
3
- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ I-I đến II-II):
S1x
S1x
81357,2
49,34cm
AST 1684,88
- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi:
Dc2 = Hsb – tc – Y1 – Z1 = 148 – 4 – 63,95– 49,34 = 30,71cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:
Z1
YtII H sb Y 1 Z1 148 63,95 43,94 34,71cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:
YbII Y 1 Z1 63,95 49,34 113,29cm
- Xác định mơmen qn tính của tiết diện liên hợp:
+ Mơmen qn tính của phần dầm thép:
I IINC I INC A NC .Z1 2 2880745 860.49,342 4974433, 3cm 4
+ Mơmen qn tính của phần bản bêtông:
2
3
t s
1 b s .t s
Is .
b s .t s . H sb Y1 Z1 t h
n 12
2
2
1 220.203
18
.
220.12.148 63,95 49,34 12
6 12
2
= 2065878, 2cm 4
+ Mơmen qn tính của phần vỳt bn cỏnh:
Lê Đức Luân
21
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
2
3
t
1 b .t
b .t
I h { c h b c .t h . H sb Y1 Z1 t h s 2. h h
n 12
2
36
3
2
1
2
2. .b h .t h . H sb Y1 Z1 t h }
2
3
2
1 40.123
18
40.123
{
40.12.148 63,95 49,34 12 2.
6 12
2
36
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 49,34 .12 } 177478,5cm 4
2
3
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản:
2
Ir A r . Hsb Y1 Z1 Yr 24,88.(148 63,95 49,34 21) 2
= 77210,2cm 4
+ Mơmen qn tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
IST I IINC I s I h I r
4974433,3 2065878,2 177478,5 77210, 2=7295000,1cm 4
- Mơmen tính của bản bêtơng với TTH II-II của tiết diện liên hợp:
1
t
t
Ss .{bs .t s . H sb Y1 Z1 t h s bc .t h . Hsb Y1 Z1 h
n
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 Z1 .t h } A r .(H sb Y1 Z1 Yr )
2
3
1
18
12
Ss .{220.20.148 63,95 49,34 12 40.12.148 63,95 49,34
6
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 49,34 .12 } 24,88.(148 63,95 49,34 21)
2
3
3
42433,1cm
3.3.5.4. ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính tốn đối với các tải trọng dài
hạn như tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnh
hưởng của hiện tượng từ biến.
- Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bêtơng:
A so' = bs.ts = 220.18 = 3960cm2
+ Diện tích phần vút của bản bêtơng:
1
A h ' bc .t h 2. .b h .t h 40.12 12.12 624cm 2
2
Lê Đức Luân
22
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
+ Diện tích tồn bộ bản bêtơng:
As’ = Aso + Ah = 3960 + 624 = 4584 cm2
+ Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn:
A LT A NC
As
4584
A r 860
24,88 1139,55cm 2
'
n
18
Trong đó:
'
+ n : Tỷ số giữa mơđun đàn hồi của thép và bêtơng.
+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtơng.
+ ANC : Diện tích dầm thép.
- Mômen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:
ts
th
1
.{
b
.
t
.
H
Y
t
b
.
t
.
H
Y
s
s
sb
1
h
c
h
sb
1
n'
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 .t h } A r .(H sb Y1 Yr )
2
3
S1x
S1x '
1
18
12
.{210.20.148 63,95 12 40.12.148 63.95
18
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 .12 } 24, 88.(148 63,95 21) 28861, 56cm3
2
3
Lª §øc Lu©n
23
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp
(khoảng cách từ I-I đến II-II):
S1x ' 28861,56
Z
25,33cm
A LT 1139, 55
'
1
- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi:
D 'c 2 = Hsb – tc – Y1 – Z1' = 146 – 4 – 63,95 – 25,33 = 54,72 cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:
YtII' H sb Y 1 Z1' 148 63,95 25,33 58,72cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:
YbII ' Y 1 Z1' 63,95 25,33 89,28cm
- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Mơmen qn tính của phần dầm thép:
I IINC' I INC A NC .Z1' 2 2880745 860.25,332 3432406,2cm4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtơng:
2
3
t s
1 b s .t s
I '.
b s .t s . H sb Y1 Z1 t h
n 12
2
'
s
2
1 220.203
18
.
220.12.148 63,95 25,33 12 1404077,3cm 4
18 12
2
+ Mơmen qn tính của phần vút bản cánh:
2
3
t
1 b .t
b .t
I ' { c h b c .t h . H sb Y1 Z1 t h s 2. h h
n
12
2
36
3
'
h
2
1
2
2. .b h .t h . H sb Y1 Z1 t h }
2
3
2
1 40.123
18
40.123
{
40.12.148 63,95 25,33 12 2.
18 12
2
36
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 25,33 .12 } 147691,5cm 4
2
3
+ Mơmen qn tính của phần cốt thép trong bản:
2
Ir ' A r . Hsb Y1 Z1 Yr 24,88.(148 63,95 25,33 21)2
= 158126,0cm 4
+ Mơmen qn tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
I LT I IINC' I s' I 'h I 'r
= 3432406,2 + 1404077,3 + 147691,5 + 158126,0 = 5142301,0 cm4
Lê Đức Luân
24
66DLCD32
THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU
Bộ môn CÔNG TRìNH
- Mơmen tính của bản bêtơng với TTH II-II của tiết diện liên hợp:
Ss'
1
t
t
.{bs .t s . Hsb Y1 Z1 t h s bc .t h . Hsb Y1 Z1 h
'
n
2
2
1
2
2. .t h .b h . H sb Y1 Z1 .t h } A r .(Hsb Y1 Z1 Yr )
2
3
1
18
12
Ss' .{220.20.148 63,95 25,33 12 40.12. 148 63,95 25,33
18
2
2
1
2
2. .12.12.148 63,95 25,33 .12 } 24,88.(148 63,95 25,33 21)
2
3
3
21781,4cm
Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm trong
MC ngắn hạn
MC dài hạn
Kí
Kí
hiệu Giá trị hiệu Giá trị
bs
220
bs
220
Aso
3960
Aso
3960
Ah
624
Ah
624
As
4584
As
4584
Ar
24.88
Ar
24.88
Ast 1648.88
Alt 1139.55
S1x 81357.2
S'1x 28861.6
Z1
49.34
Z'1
25.33
INC,2 4974433 I'NC,2 3432406
Is 2065878
I's 1404077
Ih 177478
I'h 147691
Ir
77210
I'r 158126
IST 7295000
ILT 5142301
Ss 42433.1
S's 21781.4
Đặc Trưng hình học của dầm trong
Bề rộng cánh tính tốn của bản BT
Diện tích bản BT
Diện tích phần vút bản
Diện tích tồn bộ bản BT
Diện tích cốt thép trong bản BT
Diện tích mặt cắt tính đổi
Mơmen tĩnh của MC đv trục I-I
Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II
MMQT của dầm thép với trục II-II
MMQT của bản với trục II-II
MMQT phần vút bản với trục II-II
MMQT của cốt thép trong bản
MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II
MM tĩnh của bản vơi trc II-II
Lê Đức Luân
25
n
v
cm
cm2
cm2
cm2
cm2
cm2
cm3
cm
cm4
cm4
cm4
cm4
cm4
cm4
66DLCD32
