Nghiên cứu lựa chọn tiết diện hợp lý của cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (925.93 KB, 30 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------------------------
ĐỖ TRƯNG
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TIẾT DIỆN HỢP LÝ
CỦA CẦU DẦM THÉP TRONG ĐIỀU KIỆN
BỊ KHỐNG CHẾ VỀ CHIỀU CAO
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông
Mã số: 60.58.02.05
TÓM TÁT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Đà Nẵng - Năm 2017
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN XUÂN TOẢN
Phản biện 1: PGS.TS. HOÀNG PHƯƠNG HOA
Phản biện 2: PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông họp tại
Trường Đại học Bách khoa vào ngày 15 tháng 10 năm 2017
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
Thư viện Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
1
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Những ưu điểm dầm cầu thép đã nêu trên với đặc điểm riêng có địa hình,
địa chất ở ĐBSCL cần phải nghiên cứu thêm điều kiện xây dựng cầu dầm thép
đảm bảo chiều cao, khoảng thông thuyền lớn, giảm về chiều cao kiến trúc cầu
đến thấp nhất. Do đó Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn tiết diện hợp lý của cầu
dầm thép trong điều kiện bị khống chế về chiều cao ” có ý nghĩa khoa học
và thực tiễn nhất định có thể áp dụng ở một số vùng ĐBSCL.
2. Đối tượng nghiên cứu
Cầu dầm thép không liên hợp ứng dụng vùng đất yếu Đồng bằng sông
Cửu Long.
3. Phạm vi nghiên cứu
Xác định tiết diện hợp lý của cầu dầm thép trong điều kiện bị khống chế
về chiều cao theo trạng thái cường độ I.
4. Mục tiêu nghiên cứu
Qua nghiên cứu đặc điểm ở đồng bằng sông Cửu Long, mục tiêu là tìm
ra dạng cầu dầm thép, đạt yêu cầu các đặc điểm như: khoảng thông thuyền, độ
cao lớn đũ cho giao thông thủy; chế tạo, thi công, lắp đặt dễ, áp dụng rộng rãi
ở một số vùng ĐBSCL.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết vào tính toán xác định tiết diện dầm.
Chương 1 - SƠ LƯỢC VỀ CẦU DẦM THÉP, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH,
ĐỊA CHẤT VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ KHẢ NĂNG
ỨNG DỤNGCẦU DẦM THÉP
1.1. Sơ lược về cầu dầm thép
1.2. Đặc điểm địa chất ở đồng bằng sông Cửu Long
1.2.1. Cấu trúc địa chất
1.2.2. Đặc điểm đất yếu ĐBSCL
1.2.3.Sự phân bố đất yếu ở ĐBSCL
1.3. Đặc điểm hạ tầng giao thông ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long
1.4. Khả năng ứng dụng cầu thép ở khu vực nông thôn ĐBSCL
1.5. Kết luận chương 1
Qua đã tìm hiểu về cầu dầm thép, đặc điểm địa hình, địa chất và khả
năng ứng dụng cầu dầm thép vào khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long. Qua kết
quả thu thập về đia hình, địa chất của vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long cho
thấy cầu dầm thép có khả năng đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trong khu
vực. Trong trường hợp bị khống chế về chiều cao nền đất đắp tại hai đầu cầu
dẫn đến hạn chế về chiều cao của cầu, việc lựa chọn được tiết diện hợp lý của
dầm trong điều kiện về chiều cao cần được nghiên cứu tính toán khi xây dựng
cầu ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu long.
2
Chương 2 - CẤU TẠO VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP
2.1. Cấu tạo cầu dầm thép
2.1.1. Cấu tạo chung cầu dầm thép
2.1.2. Cấu tạo dầm chủ.
2.1.3. Bản mặt cầu
2.2. Cơ sở thiết kế cầu dầm thép
2.2.1. Nguyên tắc thiết kế
2.2.3. Tiết diện chữ chịu uốn
2.2.3.1. Xác định sức kháng uốn trong tiết diện chữ
2.2.3.2. Mô men chảy của tiết diện không liên hợp
2.2.4. Ảnh hưởng độ ổn định đến sức kháng uốn
2.2.4.1 Mất ổn định tổng thể và cục bộ
2.2.4.2. Phân loại tiết diện và các bộ phận của tiết diện
2.2.4.3. Tính chất ổn định theo tiêu chuẩn AASHTO
2.2.4.4. Mất ổn định cục bộ của vách
2.2.4.5. Sự làm việc mất ổn định vách do uốn
2.2.4.6. Tính chất mất ổn định xoắn ngang (mất ổn định tổng thể)
2.2.4.7. Tiêu chuẩn cho tiết diện đàn hồi không liên hợp
2.2.4.8. Tính chất phân bố lại mô men
2.2.4.9. Trạng thái giới hạn về cường độ
2.2.4.10. Trạng thái giới hạn về sử dụng
2.2.5. Sức kháng cắt tiết diện chữ
2.3 Kết luận chương 2
Trên cơ sở nghiên cứu cấu tạo và cơ sở lý thuyết thiết kế cầu dầm cầu
thép đểáp dụng vào tính toán lựa chọn tiết diện hợp lý của cầu dầm thép không
liên hợp trong điều kiện bị khống chế cao theo Tiêu chuẩn Thiết kế cầu
22TCN- 272-05.
Chương 3 - TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN TIẾT DIỆN HỢP LÝ CỦA
DẦM THÉP KHÔNG LIÊN HỢP VỚI BẢN BTCT
3.1. Mở đầu
3.2. Xác định nội lực trong kết cấu nhịp Lnhịp26 m
3.2.1. Các số liệu cơ bản và tải trọng
Tiêu chuẩn thiết kế:
22 TCN 272-05
Chiều dài nhịp:
Ltt = 26 m
Khổ cầu:
K=8+2x1,5=11m
Hoạt tải:
HL93
3
Hình 3.1. Sơ đồ bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm thép tiết diện chữ I không liên hợp với bản
BTCT
Dầm được chế tạo từ thép cacbon M270 cấp 345, có cường độ chảy của thép Fy
= 345 MPa, cường độ chịu kéo Fu = 450Mpa, Môduyn đàn hồi thép E=
200000MPa
Tải trọng đoàn người: 3 kN/m2
Tải trọng của dầm thép, bản mặt cầu,lan can và liên kết: DC= 18,253 kN/m
Tải trọng của các lớp mặt cầu: DW = 4,5 kN/m.
3.2.2. Hệ số phân phối ngang cho dầm biên
M
Hệ số phân bố ngang momen do hoạt tải xe: mg LL
= 0,58
Hệ số phân bố ngang cho lực cắt do hoạt tải xe: mg VLL =0,58
Hệ số phân bố ngang cho người đi: g PL =1,182
3.2.3. Tính toán nội lực dầm chủ do các tải trọng gây ra :
Qi . DC .DC DW .DW mg LL . LL . (1 IM). P.y
i i pL.
g PL . PL .PL.
(3.1)
Trong đó:
- Qi : Nội lực do các tải trọng gây ra trong dầm chủ.
- η : hệ số điều chỉnh nội lực. η =1
- gLL, gPL : hệ số phân bố ngang của tải trọng xe và người đi bộ.
+ Đối với mô men mgLL = 0.58
+ Đối với lực cắt mgLL = 0.58
+ Đối với người đi bộ gPL = 1.182
- DC , DW , LL , PL : Hệ số điều chỉnh tải trọng đối với các trạng thái làm
việc
+ Đối với TTGH cường độ I :
DC 1.25, DW 1.5, LL PL 1.75
+ Đối với TTGH sử dụng II :
DC 1.00, DW 1.00, LL PL 1.30
4
- m : hệ số làn xe. Đối với 2 làn xe m = 1
- IM: hệ số xung kích. IM = 0.25
- Pi : tải trọng trục xe tương ứng trên đường ảnh hưởng.
- yi : Tung độ tương ứng với tải trọng trục xe trên đường ảnh hưởng.
-
: Tổng diện tích đường ảnh hưởng.
- ω : Diện tích đường ảnh hưởng phần dương.
- DC : Tĩnh tải các bộ phận của kết cấu và liên kết. DC = 18,253 KN/m
- DW: Trọng lượng các lớp mặt cầu và thiết bị trên cầu. DW = 4,5 KN/m
- pL : Hoạt tải của làn xe thiết kế HL93. pL = 9.3 kN/m
-PL : Hoạt tải đoàn người đi bộ. PL=3 kN/m.
3.2.3.1Nội lực do tĩnh tải trong dầm chủ
Xác định mômen và lực cắt do tỉnh tải gây ra tại các tiết diện dầm theo (3.2) và
(3.3)
M = [ DC .DC DW .DW ].
(3.2)
V [ DC .DC DW .DW ]. (3.3)
6.35
DC= 18,253kN/m
DW=4,5kN/m
dah M L/2
12.7
25.4
Hình 3.2. Đường ảnh hưởng M tại mặt cắt L/2
DC= 18,253kN/m
DW=4,5kN/m
5.953
dah M 3L/8
9.525
25.4
Hình 3.3. Đường ảnh hưởng M tại mặt cắt 3L/8
DC= 18,253kN/m
DW=4,5kN/m
4.763
dah M L/4
L/4
6.350
25.4
Hình 3.4. Đường ảnh hưởng M tại mặt cắt L/4
5
DC = 18,253kN/m
DC = 4,5kN/m
dah VGOI
1
25,4
Hình 3.5. Đường ảnh hưởng lực cắt V tại gối
Bảng 3.1. Nội lực M do tỉnh tải gây ra ở các TTGH
TTGH
MC
ĐV
DC
DW
η
DC
DW
∑ω
M
kN/m
kN/m
m2
L/2
1.25 1.5
1
18,253
4,5
80.64
L/4
1.25 1.5
1
18,253
4,5
60.49
3L/8 1.25 1.5
1
18,253
4,5
75.61
L/2
1
1
1
18,253
4,5
80.64
L/4
1
1
1
18,253
4,5
60.49
3L/8
1
1
1
18,253
4,5
75.61
Bảng 3.2. Nội lực V do tỉnh tải gây ra ở các TTGH
TTGH
CĐ1
TTGH
SD
TTGH
DC
MC
DW
η
DC
DW
kN.m
2384,2
1788,5
2235,4
2569,33
1984,34
2441,26
∑ω
M
ĐV
kN/m
kN/m
m2
kN.m
TTGH CĐ1
Gối 1.25
1.5 1 18,253
4,5
12.70 419.97
TTGH SD
Gối
1
1
1 18,253
4,5
12.70 325.82
3.2.3.2Nội lực do hoạt tải trong dầm chủ
Xác định mômen và lực cắt do hoạt tải gây ra tại các tiết diện dầm thep (3.4)và
(3.5)
M
M
M
M . mg M
LL . LL .
(1 IM). Pi .yi pL. g PL . PL .PL. (3.4)
V
V
V
V . mg VLL . LL
. (1 IM). Pi .yi pL. g PL
. PL
.PL. (3.5)
110kN
145kN
4.3
1.2
110kN
145kN
4.3
35kN
4.20
5.75
6.35
4.20
PL = 3kN/m²
pL = 9.3 kN/m
dah M L/2
12.2
25.4
Hình 3.6. Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt L/2
6
110kN
4.3
145kN
110kN
1.2
145kN
4.3
35kN
dah M 3L/8
4.341
5.953
5.503
3.266
PL = 3kN/m²
pL = 9.3 kN/m
9.525
25.4
Hình 3.7. Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt 3L/8
110kN
110kN
1.2
4.3
145kN
145kN
4.3
35kN
PL = 3kN/m²
pL = 9.3 kN/m
2.613
3.688
4.763
4.763
L/4
6.350
dah M L/4
25.4
Hình 3.8. Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt L/4
110kN
145kN
4.3
1.2
110kN
145kN
4.3
35kN
dah Vg
0.661
0.953
0.831
1
PL = 3kN/m²
pL = 9.3 kN/m
25.4
Hình 3.9 - Xếp xe lên đường ảnh hưởng lực cắt V tại gối
Bảng 3.3- Nội lực M do hoạt tải gây ra ở các TTGH
TTGH MC max∑Pi.yi
ĐV
DC DW mg LLM
gPL η IM
kN.m
PL
ω
M
kN/m2
m2
kN.m
L/2 1.676,75 1,75 1,75 0,58 1,182 1 0,25
TTGH
CĐ1 L/4 1.316,85 1,75 1,75 0,58 1,182 1 0,25
3L/8 1.605,58 1,75 1,75 0,58 1,182 1 0,25
3
80,64 3388,99
3
60,49 2617,12
3
75,61 3219,92
L/2 1.676,75
TTGH
L/4 1.316,85
SD
3L/8 1.605,58
1,3
1,3
0,58 1,182 1 0,25
3
80,64 2517,53
1,3
1,3
0,58 1,182 1 0,25
3
60,49 1944,15
1,3
1,3
0,58 1,182 1 0,25
3
75,61 2391,94
7
Bảng 3.4. Nội lực V do hoạt tải gây ra ở các TTGH
TTGH MC max∑Pi.yi
LL
PL mg VLL gPL η IM
PL
ω
V
ĐV
kN.m
kN/m2 m2
KN
TTGH
Gối 288,63 1,75 1,75 0,58 1,182 1 0,25
3
12,70 564,89
CĐ1
TTGH
Gối 288,63 1,3 1,3 0,58 1,182 1 0,25
3
12,70 419,63
SD
3.2.3.3. Tổ hợp các nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra
Xác định nội lực do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên dầm chủ ở TTGH CD1 và
TTGH SD, ta xác định tổ hợp nội lực theo công thức sau:
Mu = Mtt+ Mht
Vu = Vtt+Vht
Trong đó :
+Mtt: Mômen do tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ
+Mht: Mômen do hoạt tải tác dụng lên 1 dầm chủ
+ Vtt: lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ
+ Vht: lực cắt do hoạt tải tác dụng lên 1 dầm chủ
Sau khi tô hợp nội lực theo TTGH cường độ 1 và TTGH SD ta chọn
từng cặp Mu, Vu lớn nhất để tính toán, kiểm toán.
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp M do hoạt tải, tình tải gây ra ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1
Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Mtt
Mht
Mu
Mtt
Mht
Mu
1/2L
2384,22
3388,99
5773,21
1834,80
2517,53
4352,34
L/4
1788,46
2617,12
4405,58
1376,33
1944,15
3320,47
3L/8
2235,36
3219,92
5455,28
1720,24
2391,94
4112,18
Bảng 3.6. Bảng tổng hợp V do hoạt tải, tình tải gây ra tại gối ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Vtt
Vht
Vu
Vtt
Vht
Vu
Gối
564,89
940,38
419,63
708,60
375,49
288,96
3.3. Nội lực trong kết cấu nhịp Lnhịp 24m, 28m, 30m, 32m
3.3.1 Tổ hợp các nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra với nhịp Lnhịp 24m
Bảng 3.7. Bảng tổng hợp M do hoạt tải, tình tải gây ra ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Mtt
Mht
Mu
Mtt
Mht
Mu
1/2L
2023,66 2992,03 5015,69 1557,33 2222,65 3779,98
L/4
1518,61
2319,48
3838,09
1168,66
1723,04
2891,70
8
3L/8
1895,67 2847,10 4742,77 1458,83 2114,99 3573,82
Bảng 3.8- Bảng tổng hợp V do hoạt tải, tình tải gây ra tại gối ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Vtt
Vht
Vu
Vtt
Vht
Vu
Gối
560,91
906,83 266,21 416,67 682,88
345,93
3.3.2 Tổ hợp các nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra với nhịp Lnhịp 28m
Bảng 3.9 -Bảng tổng hợp M do hoạt tải, tình tải gây ra ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Mtt
Mht
Mu
Mtt
Mht
Mu
1/2L
2774,64 3801,75 6576,40 2135,26 2824,16 4959,42
L/4
2080,99
2926,33
5007,32
1601,45
2173,85
3775,29
3L/8
2601,24 3608,47 6209,71 2001,81 2680,58 4682,39
Bảng 3.10- Bảng tổng hợp V do hoạt tải, tình tải gây ra tại gối ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Vtt
Vht
Vu
Vtt
Vht
Vu
Gối
583,87
988,93 311,72 433,73 745,45
405,06
3.3.3 Tổ hợp các nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra với nhịp Lnhịp 30m
Bảng 3.11- BảEg tổng hợp M do hoạt tải, tình tải gây ra ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Mtt
Mht
Mu
Mtt
Mht
Mu
1/2L
3194,63 4674,06 7868,69 2458,46 3472,16 5930,62
L/4
2395,75
3580,65
5976,41
1843,38
2659,91
4503,59
3L/8
2994,77
4426,38
7421,14
2304,65
3288,17
5592,82
Bảng 3.12- Bảng tổng hợp V do hoạt tải, tình tải gây ra tại gối ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Vtt
Vht
Vu
Vtt
Vht
Vu
Gối
589,34
1023,96 334,47 437,80 772,27
434,62
3.3.4 Tổ hợp các nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra với nhịp Lnhịp 32m
Bảng 3.13- Bảng tổng hợp M do hoạt tải, tình tải gây ra ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Mtt
Mht
Mu
Mtt
Mht
Mu
1/2L
3643,89 4674,06 8317,95 2804,19 3472,16 6276,35
L/4
2733,10
3580,65
6313,76
2103,91
2659,91
4763,20
3L/8
3416,38
4426,38
7842,76
2629,11
3288,17
5917,28
9
Bảng 3.14- Bảng tổng hợp V do hoạt tải, tình tải gây ra tại gối ở các TTGH
Trạng thái giới hạn cường độ 1 Trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt cắt
Vtt
Vht
Vu
Vtt
Vht
Vu
Gối
620,63
1084,82 357,22 491,04 818,26
464,19
3.4. Sức kháng uốn và sức kháng cắt trong dầm theo TTGH cường đô I:
Các tiết diện dầm được chọn thỏa mản điều kiện tiết diện chắc:
2 Dcp
E
(3.6)
3.76
tw
Fyc
Trong đó:
Dcp: Chiều cao bản bụng chịu nén lúc momen dẻo (mm)
Fyc : cường độ chảy nhỏ nhất được qui định của bản cánh chịu nén
(Mpa)
Khi đó sức kháng uốn danh định: Mn= Mp
Trong đó mômen dẻo Mpđược xác định như sau:
M P Pb .(D t b ) Pw .
D
4
(3.7)
Trong đó:
Pb= Ab . Fy : Lực dẻo ở bản biên
Pw= Aw . Fy : Lực dẻo ở vách dầm
D : Chiều cao của vách
Fy : Cường độ chảy của thép
Ab = bb. tb : Diện tích bản biên
bb : Bề rộng bản biên
tb : Chiều dày bản biên
Aw = bw. tw : Diện tích vách dầm
bw : Bề rộng bản biên
tw : Chiều dày bản biên
Bằng cách thay đổi tiết diện dầm với chiều cao tiết diện được chọn bằng
Hmin kích thước của vách thỏa mản điều kiện (3.10), ta xác định được MP theo
công thức (3.11), và sức kháng uốn của dầm phải thỏa mản điều kiện (3.12):
Mu ≤ .Mn
(3.8)
Trong đó:
= 1,0 : hệ số kháng uốn
Mn : Sức kháng uốn danh định. (kN.m)
Mu : Mômen lớn nhất do tải trọng gây ra. (kN.m)
Ngoài ra sức kháng cắt tính toán của dầm phải thỏa mản điều kiện (3.9):
Vu ≤ Vr = v .Vn
(3.9)
Trong đó: Vn=Vp là sức kháng cắt danh định của vách không tăng cường.
Vp 0.58.Fyw .D.tw
10
v : hệ số sức kháng cắt, v
= 1.0
3.5. Tính toán, lựa chọn tiết diện hợp lý cho kết cấu nhịp Lnhịp 24m
- Vật liệu thép: Fyc =345 MPa, E= 200.000MPa
- Chọn chiều cao dầm :
Hmin =1,15 . 0,033 . L =1,15 . 0,033 . 24000 = 910(mm), chọn H =
910mm.
- Chọn vách dầm :
Áp dụng công thức (3.10) ta có:
2(910 20) / 2
200000
3.76
Suy ra: tw ≥ 9.72mm chọn
tw
345
tw=10mm
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định Mp theo công thức (3.11) ta có
kết quả như bảng 3.15
Bảng 3.15. Kết quả tính toán Mp, Mu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 24m
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
910
10
400
30
12.000
4266,36
5015,69
910
10
400
32
12.800
4494,55
5015,69
910
10
400
34
13.600
4721,67
5015,69
910
10
400
36
14.400
4947,72
5015,69
910
10
400
38
15.200
5172,69
5015,69
910
10
400
40
16.000
5396,58
5015,69
910
10
400
42
16.800
5619,39
5015,69
910
10
400
44
17.600
5841,13
5015,69
910
10
400
46
18.400
6061,79
5015,69
910
10
400
48
19.200
6281,38
5015,69
11
Hình 3.10. Biểu đồ quan hệ A, Mp và Mu với Lnhịp 24m
Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải gây
ra đã được xác định trong bảng 3.15. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với chiều
cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được MP theo công thức (3.11)
và lập được biểu đồ quan hệ giữa sức kháng uốn MP với kích thước của tiết
diện. Từ biểu đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với Mu như sau:
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
910
10
400
38
15.200
5172,69
5015,69
- Kiểm tra sức kháng cắt của dầm chủ
Lực cắt dẻo: Vp = 0,58 . Fyw . D . tw
Vp = 0,58x345x(910-2x32)x10 = 1708,85 kN
Vp = 1692,85 kN > Vu = 988,83 kN (Đạt)
- Kiểm tra kích thước bản biên
bb
D
12 bb
t 1,1.tw
tb
6 b
;
;
400
(910 2 x38)
10,52 12 400
139
38
6
38 1,1x10 11
Qua kiểm tra kích thước bản biên đạt yêu cầu.
- Kiểm tra độ biến dạng thường xuyên theo GHTTSD II
fb
M SD
fu 0,80.Rh Fy
S NC
Trong đó:MSD : Momen max ở TTGHSD
(3.10)
12
SNC : Momen kháng uốn của tiết diện.
f b : Ứng suất bản biên
Rh : Hệ số lai, =1
Fy : Cường độ chảy của thép =345 MPa
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định fb theo công thức (3.10) ta có kết
quả như bảng 3.16
Bảng 3.16. Kết quả tính toán fb, fu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 24m
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
910
10
400
30
12.000
333,31
276,00
910
10
400
32
12.800
316,13
276,00
910
10
400
34
13.600
300,77
276,00
910
10
400
36
14.400
286,96
276,00
910
10
400
38
15.200
274,48
276,00
910
10
400
40
16.000
263,14
276,00
910
10
400
42
16.800
252,80
276,00
910
10
400
44
17.600
243,33
276,00
910
10
400
46
18.400
234,63
276,00
910
10
400
48
19.200
226,60
276,00
Hình 3.11. Biểu đồ quan hệ A, fb và fu với Lnhịp 24m
Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải gây
ra đã được xác định trong bảng 3.7. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với chiều
cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được fb theo công thức (3.10) và
lập được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất fb với kích thước của tiết diện. Từ biểu
13
đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với fb như sau:
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
910
10
400
38
15.200
274,48
276,00
Qua kết quả kiểm tra ứng suất trong bản biên theo TTGHSD, ta có 2 tiết diện I
kiểm tra ở TTGHCĐ I và TTGHSD ta chọn Tiết diện max . Kết quả
- Tiết diện hợp lý của dầm Lnhịp 24m được chọn như sau:
38
400
38
910
10
400
Hình 3.12. Mặt cắt ngang dầm loại L nhịp 24m
3.6. Tính toán, lựa chọn tiết diện hợp lý cho kết cấu nhịp Lnhịp26m
- Vật liệu thép: Fy =345 MPa, E= 200000MPa
- Chọn chiều cao dầm :
Hmin =1,15 . 0,033 . L = 1,15 . 0,033 . 26000 = 986,7(mm), chọn H =
990mm.
- Chọn vách dầm :
Áp dụng công thức (3.10) ta có:
2(990 20) / 2
200000
3.76
Suy ra: tw ≥ 10,72mm, chọn
tw
345
tw=12mm
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định Mp theo công thức (3.11) ta có
kết quả như bảng 3.17
Bảng 3.17. Kết quả tính toán Mp, Mu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 26m
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
990
12
400
30
12.000
4869,57
5773,21
990
12
400
32
12.800
5118,02
5773,21
14
990
12
400
34
13.600
5365,39
5773,21
990
12
400
36
14.400
5611,69
5773,21
990
12
400
38
15.200
5856,92
5773,21
990
12
400
40
16.000
6101,08
5773,21
990
12
400
42
16.800
6344,17
5773,21
990
12
400
44
17.600
6586,19
5773,21
990
12
400
46
18.400
6827,14
5773,21
990
12
400
48
19.200
7067,02
5773,21
Hình 3.13.Biểu đồ quan hệ A, Mp và Mu với Lnhịp 26m
- Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải
gây ra đã được xác định trong bảng 3.16. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với
chiều cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được MP theo công thức
(3.11) và lập được biểu đồ quan hệ giữa sức kháng uốn MP với kích thước của
tiết diện. Từ biểu đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với Mu như sau:
H
Mp
Mu
(mm )
(kN.m)
(kN.m)
990
12
400
38
15.200
- Kiểm tra sức kháng cắt của dầm chủ
- Lực cắt dẻo: Vp = 0,58. Fyw. D. tw
5856,92
5773,21
(mm)
tW
(mm)
bb
(mm)
tb
(mm)
A
2
15
Vp = 0,58x345x(990-2x34)x12 = 2213,90 kN
Vp = 2213,90 kN > Vu = 940,38 kN (Đạt)
- Kiểm tra kích thước bản biên
bb
12
tb
bb
;
D
6
tb 1,1.tw
;
400
(990 2 x38)
10,52 12 400
152,33
38
6
38 1,1x12 13,2
Qua kiểm tra kích thước bản biên đạt yêu cầu.
- Kiểm tra độ biến dạng thường xuyên theo GHTTSD II
fb
M SD
fu 0,80.Rh Fy
S NC
(3.10)
Trong đó:MSD : Momen max ở TTGHSD
SNC : Momen kháng uốn của tiết diện.
f b : Ứng suất bản biên
Rh : Hệ số lai, =1
Fy : Cường độ chảy của thép =345 MPa
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định fb theo công thức (3.10) ta có kết
quả như bảng 3.18
Bảng 3.18. Kết quả tính toán fb, fu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 26m
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
990
12
400
32
12.800
323,00
276,00
990
12
400
34
13.600
307,72
276,00
990
12
400
36
14.400
293,93
276,00
990
12
400
38
15.200
281,43
276,00
990
12
400
40
16.000
270,05
276,00
990
12
400
42
16.800
259,64
276,00
990
12
400
44
17.600
250,08
276,00
990
12
400
46
18.400
241,28
276,00
16
990
12
400
48
19.200
233,15
276,00
990
12
400
50
20.000
225,61
276,00
Hình 3.14.Biểu đồ quan hệ A, fb và fu với Lnhịp 26m
Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải gây
ra đã được xác định trong bảng 3.5. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với chiều
cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được fb theo công thức (3.10) và
lập được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất fb với kích thước của tiết diện. Từ biểu
đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với fb như sau:
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
990
12
400
40
16.000
270,05
276,00
Qua kết quả kiểm tra ứng suất trong bản biên theo TTGHSD, ta có 2 tiết diện
I kiểm tra ở TTGHCĐ I và TTGHSD ta chọn Tiết diện I max . Kết quả
- Tiết diện hợp lý của dầm L nhịp 26m được chọn như sau:
40
400
40
12
400
Hình 3.15. Mặt cắt ngang dầm loại L nhịp 26m
17
3.7. Tính toán, lựa chọn tiết diện hợp lý cho kết cấu nhịp Lnhịp 28m
- Vật liệu thép: Fy =345 MPa, E= 200.000MPa
- Chọn chiều cao dầm :
Hmin =1,15 . 0,033 . L = 1,15 . 0,033 . 28000 = 1062,6(mm), chọn H =
1065mm.
- Chọn vách dầm :
Áp dụng công thức (3.10) ta có:
2(1065 20) / 2
200000
3.76
Suy ra: tw ≥ 11,54mm, chọn
tw
345
tw=12mm
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định Mp theo công thức (3.11) ta có
kết quả như bảng 3.17
Bảng 3.19. Kết quả tính toán Mp, Mu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 28m
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
1.065
12
400
32
12.800
5598,80
6576,40
1.065
12
400
34
13.600
5866,25
6576,40
1.065
12
400
36
14.400
6132,63
6576,40
1.065
12
400
38
15.200
6397,94
6576,40
1.065
12
400
40
16.000
6662,18
6576,40
1.065
12
400
42
16.800
6925,35
6576,40
1.065
12
400
44
17.600
7187,45
6576,40
1.065
12
400
46
18.400
7448,48
6576,40
1.065
12
400
48
19.200
7708,43
6576,40
1.065
12
400
50
20.000
7967,32
6576,40
18
Hình 3.16. Biểu đồ quan hệ A, Mp và Mu với Lnhịp 28m
- Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải
gây ra đã được xác định trong bảng 3.17. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với
chiều cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được MP theo công thức
(3.11) và lập được biểu đồ quan hệ giữa sức kháng uốn MP với kích thước của
tiết diện. Từ biểu đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với Mu như sau:
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
1.065
12
400
40
16.000
6662,18
6576,40
- Kiểm tra sức kháng cắt của dầm chủ
- Lực cắt dẻo: Vp = 0,58. Fyw . D. tw
Vp = 0,58x345x(1065-2x32)x12 = 2403,60 kN
Vp = 2403,60 kN > Vu = 988,93 kN (Đạt).
- Kiểm tra kích thước bản biên
bb
12
tb
bb
;
D
6
tb 1,1.tw
;
400
10 12 400 (1065 2 x40) 164,166 40 1,1x12 13,2
40
6
Qua kiểm tra kích thước bản biên đạt yêu cầu.
- Kiểm tra độ biến dạng thường xuyên theo GHTTSD II
19
fb
M SD
fu 0,80.Rh Fy
S NC
(3.10)
Trong đó:MSD : Momen max ở TTGHSD
SNC : Momen kháng uốn của tiết diện.
f b : Ứng suất bản biên
Rh : Hệ số lai, =1
Fy : Cường độ chảy của thép =345 MPa
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định f theo công thức (3.10) ta có kết
quả như bảng 3.20
Bảng 3.20. Kết quả tính toán fb, fu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 28m
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
1.065
12
400
34
13.600
321,21
276,00
1.065
12
400
36
14.400
306,87
276,00
1.065
12
400
38
15.200
293,86
276,00
1.065
12
400
40
16.000
282,00
276,00
1.065
12
400
42
16.800
271,14
276,00
1.065
12
400
44
17.600
261,17
276,00
1.065
12
400
46
18.400
251,98
276,00
1.065
12
400
48
19.200
243,48
276,00
1.065
12
400
50
20.000
235,60
276,00
1.065
12
400
52
20.800
228,27
276,00
20
Hình 3.17.Biểu đồ quan hệ A, fb và fu với Lnhịp 28m
Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải gây
ra đã được xác định trong bảng 3.9. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với chiều
cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được fb theo công thức (3.11) và
lập được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất fb với kích thước của tiết diện. Từ biểu
đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với fb như sau:
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
1.065
12
400
42
16.800
271,14
276,00
Qua kết quả kiểm tra ứng suất trong bản biên theo TTGHSD, ta
chọn được 2 tiết diện I ở TTGHCĐ I và TTGHSD ta chọn Tiết diện I max
. Kết quả
- Tiết diện hợp lý của dầm L nhịp28m được chọn như sau:
12
42
1065
42
400
400
Hình 3.18. Mặt cắt ngang dầm loại L nhịp 28m
21
3.8. Tính toán, lựa chọn tiết diện hợp lý cho kết cấu nhịp Lnhịp30m
- Vật liệu thép: Fyc =345 MPa, E= 200.000Mpa
- Chọn chiều cao dầm :
Hmin =1,15 . 0,033 . L = 1,15 . 0,033 . 30000 = 1138,50(mm), chọn H =
1140mm.
- Chọn vách dầm :
Áp dụng công thức (3.10) ta có:
2(1140 20) / 2
200000
3.76
Suy ra: tw ≥ 12,37mm, chọn
tw
345
tw=14mm
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định Mp theo công thức (3.11) ta có
kết quả như bảng 3.18’
Bảng 3.18. Kết quả tính toán Mp, Mu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 30m
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
1.140
14
420
34
14.280
6.836,46
7.868,69
1.140
14
420
36
15.120
7.136,21
7.868,69
1.140
14
420
38
15.960
7.434,84
7.868,69
1.140
14
420
40
16.800
7.732,35
7.868,69
1.140
14
420
42
17.640
8.028,74
7.868,69
1.140
14
420
44
18.480
8.324,00
7.868,69
1.140
14
420
46
19.320
8.618,15
7.868,69
1.140
14
420
48
20.160
8.911,18
7.868,69
1.140
14
420
50
21.000
9.203,08
7.868,69
1.140
14
420
52
21.840
9.493,87
7.868,69
22
Hình 3.19. Biểu đồ quan hệ A, Mp và Mu với Lnhịp 30m
- Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải
gây ra đã được xác định trong bảng 3.18. Tiến hành thay đổi tiết diện dầm với
chiều cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được MP theo công thức
(3.11) và lập được biểu đồ quan hệ giữa sức kháng uốn MP với kích thước của
tiết diện. Từ biểu đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với Mu như sau:
H
tW
bb
tb
A
Mp
Mu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(kN.m)
(kN.m)
1.140
14
420
42
17.640
8.028,74
7.868,69
- Kiểm tra sức kháng cắt của dầm chủ
- Lực cắt dẻo: Vp = 0,58 . Fyw . D . tw
Vp = 0,58x345x(1140-2x34)x14 = 3003,10 kN
Vp = 3003,10 kN > Vu = 1023,96 kN (Đạt)
- Kiểm tra kích thước bản biên
bb
12
tb
bb
;
D
6
tb 1,1.tw
;
(1140 2 x42)
420
176, 42 1,1x14 15,4
10 12 420
6
42
Qua kiểm tra kích thước bản biên đạt yêu cầu.
- Kiểm tra độ biến dạng thường xuyên theo GHTTSD II
fb
M SD
fu 0,80.Rh Fy
S NC
Trong đó:MSD : Momen max ở TTGHSD
SNC : Momen kháng uốn của tiết diện.
(3.10)
23
f b : Ứng suất bản biên
Rh : Hệ số lai, =1
Fy : Cường độ chảy của thép
Thay đổi tiết diện bản biên và xác định fb theo công thức (3.10) ta có kết
quả như bảng 3.19
Bảng 3.19. Kết quả tính toán fb, fu với A (mm2) dầm thay đổi, Lnhịp 30m
H
tW
bb
tb
A
fb
fu
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm2)
(MPa)
(MPa)
1.140
14
420
36
15.120
317,75
276,00
1.140
14
420
38
15.960
304,54
276,00
1.140
14
420
40
16.800
292,48
276,00
1.140
14
420
42
17.640
281,41
276,00
1.140
14
420
44
18.480
271,23
276,00
1.140
14
420
46
19.320
261,83
276,00
1.140
14
420
48
20.160
253,12
276,00
1.140
14
420
50
21.000
245,03
276,00
1.140
14
420
52
21.840
237,50
276,00
1.140
14
420
54
22.680
230,47
276,00
Hình 3.20.Biểu đồ quan hệ A, fb và fu với Lnhịp 30m
Trên cơ sở nội lực lớn nhất Mu trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải ở
TTGHSD gây ra đã được xác định fb trong bảng 3.19. Tiến hành thay đổi tiết
diện dầm với chiều cao tiết diện được chọn bằng Hmin, ta xác định được fb theo
công thức (3.10) và lập được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất fb với kích thước
của tiết diện. Từ biểu đồ ta xác định được tiết diện tương ứng với fb như sau:
