Đồ án, bài tập lớn thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL kéo trước L = 32 m
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.08 MB, 93 trang )
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL
* Các số liệu cho trớc:
- Chiều dài toàn dầm L=32m
Chiều dài nhịp tính toán Ltt =32 - 2.0,4= 31.2 m
- Dạng kết cấu nhịp cầu dầm BTCT dự ứng lực
- Dạng mặt cắt ngang chữ I liên hợp kéo trớc
- Khổ cầu: K8+2x1,5m
- Tải trọng thiết kế: HL93
- Bó cốt thép DƯL: tao 15,2
* Vật liệu sử dụng:
- Bêtông dầm chủ mác 400 có các chỉ tiêu sau:
+ c = 25 KN/m3
+ fc = 40 Mpa
+ Ec = 33994.485 Mpa
+ Hệ số poisson = 0,2
+ Cờng độ chịu nén của BT lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo
ứng suất trớc
fci =36 Mpa
+ CĐ chịu kéo khi uốn của BT
fr =3,984 Mpa
- Bêtông bản mặt cầu mác 300 có các chỉ tiêu sau:
+ c = 25 KN/m3
+ fc = 30Mpa
3
+ Ec = 29440.0875 Mpa
+ Hệ số poisson = 0,2
+ CĐ chịu kéo khi uốn của BT
fr =3.451 Mpa
- Lớp phủ có: c = 22,5 KN/m3
- Cốt thép DƯL loại tao 15,2 mm có:
+ Mô đun đàn hồi Ep = 197000 Mpa
+ Diện tích 1 tao = 140 mm2
+ Cờng độ chịu kéo khi uốn fpu=1860 Mpa.
+ Giới hạn chảy fpy =0,9fpu =1674 Mpa
-Cốt thép thờng:
+Mô đun đàn hồi Es=200000 Mpa.
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
1
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
+Giới hạn chảy tối thiểu của thép thanh f y=400
Mpa
Phần 1: Nội dung thuyết minh
I. Chọn cấu tạo kết cấu các bộ phận kết cấu nhịp
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ:
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu:
- Tổng chiều dài toàn dầm là 32 mét,
- Chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 31.2 m.
- Bề rộng toàn cầu B= 8+2x1,5+2x0,25+2x0,25 =12 m
- Bố trí 5 dầm chủ trên mặt cắt ngang cầu: các yếu tố hình
học thể hiện trên
hình vẽ
- Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2400 mm.
- Để tạo độ dốc ngang cho cầu bằng cách thay đổi chiều cao
đá kê gối do đố lớp phủ mặt cầu có bề dày không thay đổi và có
chiều dày bằng 7 cm trên bề rộng mặt cầu là 11 m
- Bản mặt cầu dày 20 cm
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ:
Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thớc sau:
-
Chiều cao toàn dầm: 1400mm.
-
Chiều dày sờn dầm: 200mm.
-
Chiều rộng bầu dầm: 650mm.
-
Chiều cao bầu dầm: 250mm.
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
2
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
-
Chiều cao vút của bụng bầu dầm: 200mm.
-
Chiều rộng cánh dầm: 850mm.
-
Phần gờ dỡ bản bêtông đổ trớc: 80mm (mỗi bên).
Các kích thớc khác nh hình vẽ:
EMBED
Mặt cắt dầm chủ
sờn dầm)
AutoCAD.Drawing.16
Mặt cắt tại gối (Mở rộng
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1):
Yêu cầu: hmin=0,045.L
Trong đó ta có:
L: Chiều dài nhịp tính toán L=31200mm .
cầu.
hmin: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt
hmin=1400+200=1600mm.
hmin=0,045.L=0,045.31200=14040 mm< h =1600mm.
=>Thỏa mãn.
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6):
3.1 Đối với dầm giữa:
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của:
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
3
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
+ 1/4 chiều dài nhịp (
31200
7800 mm).
4
+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất
của bề dày bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh
trên của dầm:
200
= 2825 mm .
850 / 2
=12.200+max
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2400)
Bề rộng bản cánh hữu hiệu đối cới dầm giữa là: 2400
mm.
3.2 Đối với dầm biên :
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề
rộng hữu hiệu của dầm kề trong(=2400/2=1200) cộng trị số nhỏ
nhất của :
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=
31200
3900 mm).
8
+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn
giữa 1/2 độ dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh
trên của dầm chính
200 / 2
=1412,5 mm
850 / 4
=6.200+max
+ Bề rộng phần hẫng( =1200)
Bề rộng bản cánh hữu hiệu đối với dầm biên là: 2400
mm
Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu :
Bảng 1
Dầm
(bi)
giữa 2400 mm
Dầm
(be )
biên 2400 mm
4. Tính toán bản mặt cầu
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
4
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
a
b
c
d
e
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp
dụng
phơng
pháp
tính
toán
gần
đúng
theo
Điều
4.6.2(AASHTO98).
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối là
các dầm chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực
Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải
lấy mô men dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô
men dơng, tơng tự đối với mô men âm do đó ta chỉ cần xác
định nội lực lớn nhất của sơ đồ. Trong dầm liên tục nội lực lớn
nhất tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp
đối xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ.
Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên
tục hoặc dầm giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng
khoảng cách tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
5
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu kiện đỡ phải đợc giả
thiết là cứng vô hạn .
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập
trung hoặc nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là
chiều dài của diện tích tiếp xúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5)
cộng với chiều cao của bản mặt cầu, ở đồ án này coi các tải trọng
bánh xe nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do
TTBT của bản mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can
tác dụng lên phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT
bản mặt cầu:
gDC(bmc)= 200.981. 25.10-6= 4,8 KN/m
Thiết kế lớp phủ dày 75mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
gDW=75 .981 . 22,5.10-6 =1,665 KN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng : Thực chất lực tập trung
quy đổi của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để
đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép. gDC(Lan
can)
= 4,56 KN/m
Tải trọng của gờ chắn là 1 lực tập trung g gc=1.75 kN
+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh
hởng của các mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
6
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
tính toán bản mặt cầu là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình MIdas để vẽ DAH và từ đó tính toán nội lực tác dụng
lên bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
MU= (P.M
DC1
+ P M
DC2
+P M
DW
)
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong
khai thác xác định theo Điều 1.3.2
=iDR 0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1,05
(theo Điều 1.3.5)
=> = 1,05.0,95.0,95 = 0,95
p: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng
TTGH
độ1
Cờng TTGH Sử dụng
DC: Cấu kiện và các thiết bị
phụ
1,25/0,9
1
DW: Lớp phủ mặt cầu và các
tiện ích
1,5/0,65
1
4.2.1
Nôi
lực
mặt
cắt
Mômen tại mặt cắt a là
mômen phần hẫng.
Sơ đồ tính dạng công xon
chịu uốn
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
7
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Ma=[. p .
g DC1(bmc) .1200.1200
2.10
6
. p .
g DƯW .(1200 300) 2
2.10 6
. p .g DC 2 (lcncan) .1200.10 3 ]
Trong THGH CĐ1
Ma= - 0,95.[
4,8.1200.1200.1,25 1,665.900.900.1,5
4,56.1200.1,25.10 3 ] =
6
6
2.10
2.10
-11,71kNm
Trong THGH SD
Ma=- 0,95.[
4,8.1200.1200.1 1,665.900.900.1
4,56.1200.1.10 3 ] = -9,24
6
6
2.10
2.10
kNm
4.2.2 Nội lực mặt cắt b
+
-
Đ ờng ảnh h ởng Mb
Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp
tĩnh tải với hệ số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với
hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp nh sau:
Bmc
Phủ
+
-
Xếp tải lên phần Đ ah d ơng
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
8
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Bmc
Phủ
+
-
Xếp tải lên phần Đ ah â
m
Tính nội lực theo công thức:
MU= (P.M
DC1
+ P M
DC2
+P M
DW
)
Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1
trong THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ số p= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong
THGH SD
Trên phần Đah âm:
Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong
THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ sô p= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong
THGH SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Midas kết quả mô men M b trong bảng
dới đây
Mặt
cắt
b
Đah
+
-
DC1
2.8
-2
Đoàn văn Hoài
bộ A43
DW
1
-0.4
Bảng 4.2.2
Lớp Cầu_đ ờng
9
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc
+
+
-
-
Đ ờng ảnh h ởng Mc
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:
Bảng
4.2.3
Mặt
cắt
c
Đah
+
-
DC1
1.2
-3.2
DW
0.2
-1.1
4.2.4 Nội lực mặt cắt Md
+
+
-
-
Đ ờng ảnh h ởng Md
Bảng 4.2.4
Mặt
cắt
d
Đah
+
-
DC1
2.5
-1.3
DW
0.8
-0.4
4.2.5 Nội lực mặt cắt e
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
10
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
+
+
-
-
-
-
Đ ờng ảnh h ởng Me
Bảng 4.2.5
Mặt
cắt
e
Đah
+
-
DC1
0.8
-3.3
DW
0.3
-1
Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải tại các mặt cắt (a, b, c, d, e)
là:
TTGHSD
Mặt
cắt
b
c
d
e
TTGHCĐ1
Đah
+
-
DC1
2.8
-2
DW
1
-0.4
DC1
3.5
-1.8
DW
1.5
-0.26
+
-
1.2
-3.2
0.2
-1.1
1.5
-2.88
0.3
-0.715
+
-
2.5
-1.3
0.8
-0.4
3.125
-1.17
1.2
-0.26
+
-
0.8
-3.3
0.3
-1
1
-2.97
0.45
-0.65
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) :
Do nhịp của bản S = 2400 < 4600mm phải đợc thiết kế theo
các bánh xe của trục 145KN.
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
11
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Tải trọng bánh xe phải đợc giả thiết là bằng nhau trong phạm vi
một đơn vị trục xe và sự tăng tải trọng bánh xe do các lực ly tâm
và lực hãm không cần đa vào tính toán bản mặt cầu.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều
ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không
gần hơn (3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can:
Khi thiết kế bản
mút thừa
+ 600 mm tính từ mép làn xe thiết kế:
Khi thiết kế các bộ
phận khác
Do cầu có dải phân cách xe thiết kế không thể đi vào phần
bộ hành
Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực
hạn cả âm và dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
SW=1140mm
Mô men dơng M+: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2400=1980
mm
Mô men âm M- : SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2400=1820
mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=0
mm vì không xét xe di vào phần hẫng
S
= Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
12
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
SW = Bề rộng dải tơng đơng
P
= Tải trọng trục xe (N)
Tải trọng bộ hành
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10-3 Mpa và phải
tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều
ngang cầu nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN)
nặng hơn TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản
mặt cầu do TruckLoad.
Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải
Đ ờng ảnh h ởng Mb
2600mm
1800mm
72,5kN
72,5kN
-
-0 .0 7
4
đa h mc
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
13
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Đ ờng ảnh h ởng Md
Đ ờng ảnh h ởng Me
Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu
+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài
bản mặt cầu:
MTruckLoad+=
MTruckLoad-=
.( Pi IM ). yi
1,75.72,5.1,25. yi
0,95
SW
1,980
.( Pi IM ). yi
1,75.72,5.1,25. yi
0,95
SW
1,820
Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
yi: Tung độ đờng ảnh hởng
Mb=
Mc=
Md=
0,95
1,75.72,5.1,25.(0,494 0,04781)
1,980
33,952 KNm
0,95
0,95
1,75.72,5.1,25.(0 0,198 0,164 0)
29,.967
1,820
KNm
1,75.72,5.1,25.(0,45 0,0587 )
29,775
1,980
KNm
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
14
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Me=
Bảng
kết
0,95
1,75.72,5.1,25.(0 0,175 0,175 0)
28,974
1,820
KNm
quả
mômen
tại
các
mặt
cắt
do
TruckLoad
Bảng 4.3.1-a
Mặt cắt
Trạng thái gới hạn cờng độ 1
Giá
trị(KNm)
a
b
c
d
e
0
33,952
29,967
29,77
5
-28,974
+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài
bản mặt cầu:
MTruckLoad+=
MTruckLoad-=
.( Pi IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
0,95
SW
1,980
.( Pi IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
0,95
SW
1,820
Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), = 0,95, yi: tung độ đờng ảnh hởng
Mb=
Mc=
Md=
Me=
0,95
1.72,5.1,25.(0,494 0,04781)
19,4
1,980
KNm
0,95
0,95
1.72,5.1,25.(0 0,198 0,164 0)
17,124
1,820
KNm
1.72,5.1,25.(0,45 0,0587)
17,014
1,980
KNm
0,95
1.72,5.1,25.(0 0,175 0,175 0)
16,556
1,820
KNm
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
15
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad
Bảng
4.3.1-b
Mặt cắt
Trạng thái gới hạn sử dụng
Giá
trị(KNm)
a
b
c
d
e
0
19,4
17,124
17,01
4
-16,556
4.3.2 Nội lực do tải trọng ngời đi bộ
Xếp tải trọng ngời lên Đah các mặt cắt a, b, c, d, e ta có bảng
kết quả sau
Bảng 4.3.2
THGH
Mặt cắt
a
b
c
d
e
Cờng độ1
-0,97
1,15
-0,73
0,191
-0,332
Sử dụng
-0,55
0,632
-0,412
0,107
-0,183
Vậy nội lực để thiết kết bản mặt cầu là:
Mômen
Âm
Dơng
Hẫng
TTGH Cờng
độ1
-34.376
36.851
-28.29
TTGH Sử dụng
-20.274
22.029
-8.1597
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
fC = 30 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28
ngày
Ec = 0,043. y1c,5 . f c'
(A5.4.2.4-1)
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
16
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
=> Ec= 29440.087 MPa
+ Cốt thép
fy= 420 Mpa Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh
cốt thép
Es= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của
vấu lốp xe
Mép dới bản : a= 25 mm
+ Sức kháng uốn của Bản
Mr = .Mn
: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có =
0,9 Đối với trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)
Mr : Sức kháng uốn tính toán
Mn : sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng
theo hình chữ nhật nh quy định của Điều 5.7.2.2 thì Mn xác
định Điều 5.7.3.2.3
a
a
a
a h
M n a ps f ps d p As f y d s A' s f ' y d s' 0.85 f c' (b bw ) 1hr r
2
2
2
2 2
Vì không có cốt thép ứng suất trớc , b=bW và coi As = 0
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
17
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
M n As f y d s
a
2
Trong đó:
AS =
Diện tích
cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc
(mm2)
fy =
Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).
dS =
Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng
tâm cốt
thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)
A'S =
Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)
f'y =
Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).
d'p =
Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng
tâm cốt thép
chịu nén (mm)
f'c =
Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28
ngày (Mpa)
b
=
bw =
Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)
1 =Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều
(A.5.7.2.2)
h1 = Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
a = c1 ; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều
(A.5.7.2.2)
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
18
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
a c 1
A ps f ps As f y Ac' f y'
'
c
0.85 f 1bw
1
As f y
0.85 f c' b
Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho
mặt cắt đủ khả năng chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1
mét dài bmc) và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
Mu= 34,376 KNm (Bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 6 thanh cốt thép 16
=> Diện tích cốt thép As=5.
dp=ts- 60-
3,1416.162
=1005,312mm2
4
d0
16
= 200 60 =132 mm
2
2
1=0,85-(2/7)0,05=0,836> 0.65
c
As f y
'
c
0.85 f 1b f
1005,312.420
=
0,85.30.0,836.2400
8,255 mm
a = .c=0,836 . 8,255 = 6.899mm
a
2
Mn=As.fs.(dp- )=1005,312.420.(132-
6,899
).10-6
2
= 54,278
KNm
Mr =.Mn=0,9. 54,278 = 48,85 KNm > M u=34,376KNm =>
(Thoả mãn)
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
19
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
c
0.42
de
de = dP =132 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ
thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH,
c=6,773 mm
c
8,255
=
= 0,0625 < 0,42
de
132
=> Thoả mãn
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Mr > min ( 1,2Mcr, 1,33Mu) (Điều A.5.7.3.3.2)
Trong đó Mcr : Sức kháng nứt đợc xác định trên cơ sở phân bố
phân bố ứng suất đàn hồi và cờng độ chịu kéo khi uốn, fr
(A.5.4.2.6)
fr 0.63 f c' 0.63 30 3,45Mpa
Trong trạng thái GHSD, ở trạng thái cuối cùng(mc liên hợp), ƯS kéo
f=
M .y
I
200
68
BT ở đáy dầm do các loại tải trọng là:
1000
trong đó
Mu= - 20,274 KNm
y: Khoảng cách từ trục TH đến thớ trên
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
20
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
200.1000.100 1005,312.68
y= 1000.200 1005,312. 200000 = 97,082 mm
29940,087
I: Mômen quán tính của mặt cắt
I=
1000.2003
1000.200.(100 97,082) 2 1005,312.(97,082 68) 2 =668829488,5
12
mm4
Thay vào ta đợc f =
20,274.97,460 6
10 =2,954 MPa
668829488,5
Nh vậy Mcr là mômen gây thêm cho dầm để ƯS thớ dới
của
bêtông đạt đến ƯS suất keó:
M cr . y
I .106 = ff - f = 3,45 - 2,954=0,496 MPa
Mcr=
0,496.668829488,5.10 6
=3,349 KNm
97,46
Vậy min ( 1.2Mcr, 1.33Mu)=min(3,98 ; 29,298)= 3,98 KNm
=> Mr > 3,98 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không
đợc vợt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Smax 1,5x200=250 (mm)
4.5.2 Bố trí cốt thép dơng cho bản mặt cầu cho 1 mét dài
bmc) và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm
của bản mặt cầu)
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
21
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
Mu=36,851 KNm (Xem bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 14
=> Diện tích cốt thép As=5.
dp=ts- 25-
3,1416.14 2
=769,69mm2
4
d0
14
= 200 - 25- =168 mm
2
2
1 = 0,85-(2/7)0,05 = 0,8357 > 0.65
c
As f y
'
c
0.85 f 1b f
769,69.420
= 6,32 mm
0,85.40.0,8357.2400
a=.c=0,8357. 6,32 =5,282 mm
a
2
Mn=As.fs.(dp- )=769,69.420.(168-
5,32
).10-6= 53,455 KNm
2
Mr=.Mn=0,9. 53,455 = 48,11 KNm > M u=39,674 KNm =>
(Thoả mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
c
0.42
de
de =dP =168 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH,
c=9,952
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
22
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
c
6,32
=
=0,03762<0,42 Thoả mãn
de
168
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Mr > min ( 1.2Mcr, 1.33Mu) (Điều A5.7.3.3.2)
Trong trạng thái GHSD, ở trạng thái cuối cùng(mc liên hợp), ƯS kéo
BT ở đáy dầm do các loại tải trọng là:
2
trong đó
3
M .y
I
2
00
f=
1000
M=22,029 KNm(Xem bảng trên)
y: Khoảng cách từ trục TH đến thớ trên
200.1000.100 769,69.168
y= 1000.200 769,69. 200000 =98,124 mm
29440,087
I: Mômen quán tính của mặt cắt
I=
mm4
1000.200 3
1000.200.(100 98,124) 2 769,69.(98,124 168) 2 =
12
Thay vào ta đợc f=
671128673
22,029.98,124 6
10 =3,22 MPa
671128673
Nh vậy Mcr là mômen gây thêm cho dầm để ƯS thớ dới
của
bêtông đạt đến ƯS suất keó:
M cr . y
I .106 = fr f =3,45-3,22=0,23 Mpa
fr = 0.63* f 'C
= 0,63* 30 = 3.45
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
23
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
Mcr=
0,23.671128673 .10 6
=4,61 KNm
98,124
Vậy min ( 1.2Mcr, 1.33Mu)=min(5,53 ; 29,298)= 5,53 KNm
=> Mr > 5,53 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc
vợt quá 1.5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Smax 1,5x200=300 (mm)
4.5.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu( cho
1m dài bmc) và kiểm toán theo THGH CĐ 1.
Để thận tiên cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lới cốt thép cho
bản mặt cầu nên cốt thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống
cốt thép âm(5 thanh 16). Chỉ tiến hành kiểm toán.
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
- Mu=28,29 (Xem bảng trên)
Do mômen tính toán Mu < Mômen tính toán của mômen âm
của bản mặt cầu nên chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán
về cờng dộ thoả mãn.
4.5.4 Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ
Theo Điều A.5.10.8 cốt thép cho các ứng suất co ngót và nhiệt
độ phải đợc đặt gần bề mặt bê tông lộ ra trớc các thay đổi
nhiệt độ hàng ngày. Đối với các cấu kiện mỏng hơn 1200mm diện
tích cốt thép mỗi hớng không đợc nhỏ hơn:
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
24
Thiết Kế môn học
Cầu Bê tông cốt
thép DƯL
AS 0,75
Ag
fy
Ag = Tổng diện tích mặt cắt
Chiều dày có hiệu 200mm => Chiều dày thực =200+30
=230mm => Ag=230x1 = 230mm2
AS 0,75
Ag
fy
0,75
230
0.411mm 2 / mm
420
Cốt thép do co ngót và nhiệt độ không đợc đặt rộng hơn
hoặc 3.0 lần chiều dày cấu kiện (3.200=600mm) hoặc 450 mm.
Cốt thép co ngót và nhiệt độ theo phơng dọc cầu 0.5AS =0.2065
Sử dụng NO10 @450 có As=0,22mm2/mm
4.5.5 Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng
(kiểm toán nứt)
Theo Điều A.5.5.2 các vấn đề phải kiểm tra theo trạng thái giới
hạn sử dụng là nứt , biến dạng và ứng suất trong bê tông
Do nhịp của bản nhỏ và không có thép dự ứng lực nên trong đồ
án này chỉ kiểm toán nứt đỗi với bản mặt cầu theo Điều 5.7.3.4
Các cấu kiện phải đợc cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt
thép ở trạng thái giới hạn sử dụng fsa không đợc vợt quá
f s f sa
Z
0,6 f
dc A1 / 3
(A.5.7.3.4-1)
Trong đó :
dc =chiều cao phần bê tông tính từ thớ ngoài cùng chịu kéo cho
đến tâm của thanh hay sợi đặt gần nhất ; nhằm mục đích tính
Đoàn văn Hoài
bộ A43
Lớp Cầu_đ ờng
25
