THIET KE MO CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (381.58 KB, 40 trang )
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Chương XI
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỚ CẦU
I – KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ MỚ
I.1 – Cấu tạo mố M1
a6
a7
A
C
E
a12
a4
b
a10
a9
a11
D
a3
D
E
b12
a2
b7
a8
F
B
b1
C
b
a5
b2
b5
b3
b4
b11 b10
F
B
A
a1
+Mx
+Hy
+My
+Hx
+V
Quy ước dấu
I.2 – Các kích thước cơ bản của mố
- Kích thước theo phương dọc cầu :
STT
1
2
3
4
5
Tên kích thước
Chiều rộng bệ mố
Bề rộng tường cánh
Bề dày tương thân
Khoảng cách từ tường thân tới mép ngồi bệ
Bề rộng tường cánh (phần đi)
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Ký hiệu
a1
a2
a3
a4
a5
Trang 178
Giá trị
6.5
2.7
2.25
1.35
2.8
Đv
m
m
m
m
m
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
6
7
8
9
Bề rộng tường cánh tồn bộ
Khoảng cách từ tường đầu đến mép ngồi bệ
Bề dày tường đầu
Kích thước phần đõ bản dẫn
a6
a7
a8
a9
5.5
1.75
0.5
0.3
m
m
m
m
10
Khoảng cách từ tim gối đến mép ngồi tường
thân
a10
0.875
m
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu
Chiều rộng đất đắp trước mố
Chiều dày bệ mố
Kích thước tường cánh (phương đứng)
Kích thước tường cánh (phương đứng)
Kích thước tường cánh (phương đứng)
Chiều cao mố từ đáy bệ đến đỉnh tường đầu
Chiều cao tường thân
Chiều cao tường đầu
Tổng chiều cao tường thân và tường đàu
Chiều cao đá kê gối
a11
a12
b1
b2
b3
b4
b5
b6
b7
b8
b9
1.25
0
2.5
1.9
2.8
1.8
9
3.6
2.9
6.5
0.15
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
22
Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ bản q độ tới đỉnh gờ
lan can
b10
0.6
m
23
Kích thước mấu đỡ bản q độ
b11
0.3
m
- Kích thước theo phương ngang cầu :
STT
Tên kích thước
Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị tính
1
Bề dày tườngcánh
c1
0.5
m
2
Chiều rộng bệ mố
c2
13.3
m
3
Bề rộng mố
c3
13.3
m
4
Bề rộng đá kê gối
c4
1.0
m
5
Số lượng đá kê gối
ng
2
Chiếc
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 179
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
II – XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỚ
II.1 – NGUN TÁC CHUNG KHI TÍNH TOÁN MỚ
1 - Các tải trọng tác dụng lên mố
- Mố ở trên mực nước thơng thuyền và hầu như khơng ngập nước nên khơng tính tải
trọng va xơ tầu bè và cũng khơng tính tải trọng gió. Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm
chặt có γ = 1.8 T/m3 . ϕ = 350.
- Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm :
1
Trọng lượng bản thân mố
2
Phản lực thẳng đứng do trọng lượng KCN
3
Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN
4
Lực hãm dọc cầu
5
Ma sát gối cầu
6
Áp lực của đất sau mố
7
Phản lực truyền xuống từ bản q độ
2 - Các mặt cắt cần kiểm tốn với mố
- Mặt cắt B-B : Mặt cắt bệ móng mố
- Mặt cắt C-C : Mặt cắt chân tường thân
- Mặt cắt D-D : Mặt cắt chân tường đỉnh
- Mặt cắt F-F : Mặt cắt chân tường cánh
II.2 – XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN MỚ
1 –Tĩnh tải (DC) :
1.1. Do kết cấu phần trên
Dầm
Lớp bê tơng tạo dốc
Đèn chiếu sáng
Mối nối
Dầm ngang
Gờ lan can
Lan can
Tổng
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
7415.159
121.275
0.0000
151.594
141.561
215.546
30.100
2177.235
Trang 180
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Lớp phủ mặt cầu.
215.201
kN
1.2. Do trọng lượng bản than mố
STT
1
2
3
4
Tên kết cấu
Bệ mố
Tường thân
Tường đầu(trên)
Mấu đỡ bản q độ
5
Tường cánh(Phần
đi)
6
Tường cánh(phần
thân)
7
Đá kê gối
8
Tường tai
Tổng cộng
Cơng thức tính
Vbm= b1.a1.c2
Vtt=a3.b6.c3
Vtđ=a8.b7.c3
Vmđ=(b11+a9/2).a9.(c32.c1)
Vtcd=(2b4+b3).a5.c1
Thê tích
Trọng lượng
3
(m )
(KN)
95.2
2332.40
79.0
1936.48
13.7
336.65
1.6
39.69
11.4
280.40
Vtct=2.(b2+ b3 + b4).a2.c1
7.1
173.87
Vđkg=ng .(a11.b9.c4)
0.8
0.3
19.60
7.72
5126.82
- Các lực tác dụng lên mố do trọng lượng bản thân sẽ sinh ra mơ men , lực dọc , lực cắt
tại tiết diện tính tốn :
M = P.e
Trong đó :
+) P: Các lực gây ra mơ men tại tiết diện tính tốn
+) e : Độ lếch tâm của điểm đặt lực so với trục trung hòa của mặt cắt cần kiểm
tốn ( Mơ men mang dấu dương khi hướng về nền đường , mang dấu âm khi hướng ra
phía sơng )
1.1.
Bảng tín nội lực cho tiết diện A-A do trọng lượng bản thân :
Kết cấu
Bệ mố P1
Tường thân P2
Tường đầu P3
Mấu đỡ bản q độ P4
Tường cánh( đi) P5
Tường cánh(phần thân) P6
Đá kê gối P7
Tường tai P8
Tổng cộng
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Tiết diện A-A
(KN)
e(m)
2332.40
0.000
1936.48
-0.300
336.65
0.250
39.69
0.650
280.40
3.041
173.87
1.000
19.60
-0.450
7.72
-0.500
5126.82
Trang 181
M(KN.m)
0.000
-580.944
84.164
25.799
852.728
173.872
-8.820
-3.859
542.939
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
1.2.
Bảng tín nội lực cho tiết diện B-B do trọng lượng bản thân :
Kết cấu
Tường thân P2
Tường đầu P3
Mấu đỡ bản q độ P4
Đá kê gối P7
Tường tai P8
Tổng cộng
1.3.
TIÊU CHUẨN THIẾT
Tiết diện B-B
e(m)
M(KN.m)
0.00
0.00
0.55
185.16
0.95
37.71
-0.20
-3.92
-0.30
-2.32
216.63
P(KN)
1936.48
336.65
39.69
19.60
7.72
2340.14
Bảng tín nội lực cho tiết diện C-C do trọng lượng bản thân :
Kết cấu
Tường đầu P3
Mấu đỡ bản q độ P4
Tổng cộng
Tiết diện C-C
e(m)
0.00
0.40
P(KN)
336.65
39.69
376.34
M(KN.m)
0.00
15.88
15.88
2 – Xác định tải trọng do hoạt tải trên kết cấu nhịp
2.1. Tác dụng của hoạt tải (HL) :
- Chiều dài nhịp: L = 65 m
- Chiều dài nhịp tính tốn : Ltt = 64.4 m
- Hoạt tải trên kết cấu nhịp được tính cho cả 2 làn
+) Tải trọng Người : qng = 2.6 = 12 (KN/m)
+) Tải trọng làn : qlan = 2.9,48 = 18,96 (KN/m)
+) Xe tải thiết kế : P3T = 2. 325 = 650( KN )
+) Xe 2 trục thiết kế : P2T = 2. 220 = 440(KN)
- Nội lực do hoạt tải được lấy với hiệu ứng lớn nhất trong số các hiệu ứng sau :
+) Hiệu ứng 1 : Xe tải thiết kế (với cự ly trục sau thay đổi từ 4,3 đến 9 m ) tổ hợp
với tải trọng làn và tải trọng đồn Người.
+) Hiệu ứng 2 : Xe 2 trục tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng Người.
- Xếp xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có :
+) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải thiết kế ( Xe 3 trục ) :
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 182
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
P (KN)
145
145
35
Pi.Yi
Y
1.00
0.867
0.735
296,44
+) Tung
độ ĐAH khi xếp xe
2 trục :
P (KN)
110
110
Pi.Yi
Y
1.00
0.963
215,93
- Bảng tính tốn áp lực từ KCN truyền xuống mố
yi
1.00
0.96
0.73
0.87
1.00
16.10
Tải trọng
Xe hai trục
Xe tải
Tải trọng làn
WL
Ri
110.00
105.93
25.71
125.76
145.00
150.66
Đơn vị
kN
kN
kN
kN
kN
kN
1042.485
kN
P(KN)
110
110
35.0
145.0
145.0
9.3
Hoạt tải xe LL
2.2.Tải trọng bộ hành (PL)
- Tác dụng của tải trọng người
PPL= Ω.qng = 0,5.Ls.1.Bng.qng.nng
Trong đó:
+ Ω : diện tích đường ảnh hưởng phản lực gối cầu
+ Ls: chiều dài tính tốn nhịp dẫn Ls = 64,4 m
+ Bng: chiều rộng làn đi bộ Bng=2.0 m
2
+ qng: tải trọng dải đều qng=3kN/m
+ nng: số làn người đi bộ nng=2
-> PL= 145,8 (kN)
3 – Xác định tải trọng do hoạt tải trên bản qúa độ
- Chiều dài bản q độ : Lqd = 4.35 (m)
- Bề rộng bản q độ
: Bqd = 11 (m)
- Vẽ ĐAH phản lực gối trên bản q độ tại vị trí vai kê
Xe 2 trơc
1,2m
Xe t¶i
4.3 m
1.00
4.3 m
4.35 m
S¬ ®åQUANG
xÕp t¶iTHỌ
trªn b¶n qu¸Trang
®é 183
SVTH: NGUYỄN
LỚP: CẦU HẦM K48
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
+) Diện tích ĐAH dương : S+ = 2
+) Diện tích ĐAH âm : S- = 0
-> Tổng diện tích ĐAH : S = 2
- Xếp xe tải và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có
+) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải
P (KN)
145
145
Y
0.00
1.00
+) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục
35
Pi.Yi
0.00
145
P (KN)
110
110
Pi.Yi
Y
0.70
1
187
- Bảng tính tốn áp lực truyền lên vai kê khi hoạt tải trên bản q độ
Tên gọi các đại lượng
Kí hiệu
Áp lực do tải trọng làn
Áp lực do tải trọng Người
Áp lực thẳng đứng do xe tải
Áp lực thẳng đứng do xe 2 trục
Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người
Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người
Tổng áp lực từ bản q độ
Plan
Png
Pxe 3T
Pxe 2T
P1
P2
Pht bqd
Giá trị
TC
3.792
2.4
29
37.4
35.19
43.59
43.59
TT
6.64
4.20
63.44
81.81
74.27
92.65
92.65
Đơn vị
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
4- Lực hãm xe (BR):
Lực hãm BR lấy bằng 25% của trọng lượng các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế
cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải để tạo ra hiệu ứng lớn nhất
và coi như đi cùng một chiều, Các lực này coi là tác dụng nằm ngang cách phía trên mặt
đường xe chạy 1.8 m theo cả hai chiều dọc để gây ra ứng lực lớn nhất
Trên mố bố trí gối di động nên lực hãm tác dụng lên mố BR=0 (KN)
5. Lực ma sát (FR):
Lực ma sát chung do gối cầu phải được xác định trên cơ sở của giá trị cực đại của
hệ số ma sát giữa các mặt trượt.
FR= fmax.N (KN)
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 184
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Trong đó:
+ fmax :Hệ số ma sát giữa bê tơng và gối di động fmax=0.3
+ N:Phản lực gối do tĩnh tải và hoạt tải khơng kể xung kích
N=max(N2truc, N3truc)=3287 (kN)
-> FR=0,3.3287 = 986 (kN)
6. Lực ly tâm( CE):
- Lực ly tâm lấy bằng tích số của các trọng lượng trục cưa xe tải hay xe hai trục ,
Với hệ số C lấy như sau :
C=
4.v 2
3.g .R
(3.6.3-1)
+ V : Vận tốc thiết kế của đường (m/s)
2
+ g : gia tốc trọng trường (9.807m/s )
+ R : bán kính cong của làn xe (m) . do cầu thẳng -> R = 0 m
Do lực ly tâm -> CE = 0
7. Tải trọng gió (WS,WL):
7.1.Tải trọng gió tác đụng lên cơng trình WS
a).Tải trọng gió ngang
Tải trọng gió ngang PD phải được lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt
tại
trọng tâm của các phần diện tích thích hợp, được tính nhưsau:
2
PD= 0,0006.V .At.Cd > 1,8.At (KN) )
(3.8.1.2.1 22 TCN 272-05)
Trong đó:
+ V : Tốc độ gió thiết kế =38.00 (m/s) tương ứng với vùng tính gió là vùng
I
+ V25 :Tốc độ gió xét thêm= 25 (m/s)
V=VB.S
+ VB :Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm
thích hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu đang nghiên cứu.
+ S: Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và cao độ mặt cầu, ứng với
cao độ mặt cầu cao hơn mặt đất xây dựng xung quanh 10m, khu vực có rừng S=1
t
2
+ A : Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m )
+ Cd: Hệ số cản phụ thuộc vào tỷ số b/d với b là chiều rộng tồn bộ của cầu
giữa các bề mặt lan can b=11,5 m; d là chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc
nếu có d=1.5+0.5= 2m -> Tra 3.8.1.2.1.1 ta được Cd=1.4
- Bảng tổ hợp tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tại mặt cắt đáy bệ A-A
Kết cấu
ez
(m)
At
(m2)
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
PD
(KN)
Mx
(KNm)
PD25
(KN)
Trang 185
Mx25
(KNm)
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Mố
4.572
37.17
45.09
206.14
19.51
89.22
KCPT
6.114
39.67
48.11
294.16
20.82
127.32
93.20
500.30
40.34
216.54
Tổng
- Bảng tổ hợp tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tại mặt cắt đỉnh bệ B-B
Kết cấu
Mố
KCPT
ez
(m)
3.07
At
(m2)
37.17
PD
(KN)
45.09
Mx
(KNm)
138.51
PD25
(KN)
19.51
Mx25
(KNm)
59.95
4.61
39.67
48.11
221.99
20.82
96.08
93.20
360.50
40.34
156.03
Tổng
b)Tải trọng gió dọc tác dụng lên kết cấu
Theo điều 3.8.1.2.2 đối với tải trọng mố,trụ,kết cấu phần trên hay là giàn hay là
các dạng kết cấu khác co bề mặt cản gió lớn song song với tim dọc của kết cấu thì phải
xét tải trọng gió dọc.Trong trường hợp này dầm dẫn khơng thuộc các loại kết cấu nêu
trên nên khơng phải tính tác dụng của tải trọng gió dọc lên kết cấu mố trụ
7.2.Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL)
a) Tải trọng gió ngang
- Tải trọng gió ngang lên xe cộ bẳng tải trọng phân bố 1.5 (kN/m), tác dụng theo
hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở 1,8 m trên mặt đường
- Trị số tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ:
WLngang=1,5.32,2.0.5=24,75 (kN)
b)Tải trọng gió dọc
- Tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75 (kN/m) tác dụng
nằm ngang theo phương song song với tim dọc của kết cấu và đặt ở 1,8 m trên mặt đường
xe chạy
- Vì tại mố đặt gối di động nên tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ
WLdoc= 0 (KN)
c) Tải trọng gió thẳng đứng
- Chỉ tính tải trọng này cho các trạng thái giới hạn khơng liên quan đến gió lên hoạt
tải và chỉ tính khi lấy hướng gió vng góc với trục dọc của cầu.
- Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng PV tác dụng vào trọng tâm của diện tích thích
hợp theo cơng thức:
PV =0,00045.V2.AV (KN)
(3.8.2-1)
+ V :Tốc độ gió thiết kế = 38.00 (m/s)
2
+ AV : Diện tích phẳng của mặt cầu = 189.75 (m )
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 186
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
-> Trị số tải trọng thẳng đứng : PV =
121.93 (KN)
8. Nội lực do trọng lượng đất đắp
Tên hạng mục
Giá trị
Đơn vị
5.914
(m)
12
(m)
14.4
(m2)
Trọng lượng riêng của lớp đất đắp sau mố
18
(KN/m )
Chiều cao đắp đất trước mố
0
(m)
Chiều rộng đất đắp trước mố
0
(m)
Chiều cao đất đắp sau mố:
Chiều rộng mố chịu tác dụng của các lớp (C5=C3-2.C1)
Diện tích tác dụng của các lớp (Stđ=C5.(a1-a3-a4))
3
Tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ A-A do tải trọng đất đắp sau mố:
Kết cấu
Tiết diện A-A
P(KN)
e(m)
M(KN.m)
1.Đất sau mố
Cơng thức
Ps=b8.Stđ.gđ
1532.91
1.0500
1609.554
2.Đất trước mố
Ptr=b12.a12.c3.gđ.1/2
0.00
-1.1000
0
Tổng cộng
1532.91
1609.554
9. Áp lực đất EH,LS (3.11.5)
9.1. Áp lực ngang đất (EH):
- Áp lực ngang của đất tính theo cơng thức
γ .H 2
.K .B (KN)
EH =
2
Trong đó:
+ H: Chiều cao lớp đất đắp
Tại mặt cắt A-A, H= 7.664 m
Tại mặt cắt B-B, H= 5.664 m
Tại mặt cắt C-C, H =2.114 m
+ γ : Trọng lượng riêng đất đắp sau mố =18kN/m
+ B: Chiều dài lớp đất đắp sau mố (m)
+ K: Hệ số áp lực chủ động của đất.Đối với tường dich chuyển được có thể
lấy K=Ka.
sin 2 (θ + ϕ )
Ka =
(3.11.5.3-1)
T . sin 2 (θ ). sin(θ − δ )
0
+ Góc nội ma sát của đất đắp sau lưng tường =35
0
+ Góc ma sát giữa đất đắp và tường=24
0
+ Góc đất đắp sau lưng tường với phương thẳng đứng=90
0
+ Góc của đất đắp sau lưng tường so với phương nằm ngang=0
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 187
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
sin(ϕ + δ ). sin(ϕ − β )
T= 1 +
sin(
θ
+
δ
)
+
sin(
θ
+
β
)
2
(3.11.5.3-2)
Thay số vào ta có : T = 3.124
-> Ka = 0.235
Khi đó tải trọng tác dụng do tác dụng của đất đắp sau mố
Tiết diện
Áp lực ngang của đất đáp lên tường (EH)
P(KN)
e(m)
M(kN.m)
A-A
1491.41
-3.07
-4572.07
B-B
814.58
-1.70
-1384.13
C-C
113.47
-0.85
-95.95
9.2.Áp lực ngang do hoạt tải sau mố LS
- Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi vằng chiều cao tường chắn tác dụng của
hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao heq
- Áp lực ngang do hoạt tải sau mố tính theo cơng thức
LS = K.heq.H.B
(KN) Trong đó :
+ Vị trí đặt hợp lực tại 0.5H
+ K: hệ số áp lực chủ động K=0.235
+ B: Chiều dài lớp đất sau mố (m)
+ H : Chiều cao tường lấy bằng khoảng cách từ mặt đất đắp đến đáy
bệ
móng (m)
+ heq :Chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn,
nội suy theo bảng sau
Chiều cao tường
(mm)
≤ 15
3000
6000
≥ 9000
Tiết
diện
A-A
heq(mm)
1700
1200
760
610
Áp lực ngang do hoạt tải sau mố (LS)
H(m)
7.664
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
heq(m)
LS(KN)
M(KNm)
0.677
263.41
-1009.39
Trang 188
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
A-A
5.664
0.809
232.78
-659.22
A-A
2.114
1.495
160.53
-169.68
Ngồi áp lực ngang nói trên , còn phải tính đến áp lực thẳng đứng (VS) do lớp đất
tương đương tác dụng lên mặt cắt A-A khi thiết kế mố . Trị số VS được tính như sau :
VS = heq.γ.(a1-a3-a4).B
Với :
+ (a1-a3-a4) : Chiều dài cột đất tường đương gây ra áp lực thẳng đứng xét tới mặt cắt
A-A
(a1-a3-a4) = 1,2
Thay số ta có : VS = 175.43 (KN)
MS = 175.43 (KN)
III. TỔ HỢP NỘI LỰC KIỂM TOÁN TẠI CÁC MẶT CẮT THEO CÁC TRẠNG
THÁI GIỚI HẠN .
Nội lực tại các mặt cắt theo các trạng thái giới hạn được tổ hợp theo các hệ số trong
bảng sau:
Ký
STT
hiệu
1
2
7
8
9
10
10
11
12
14
15
DC
DW
LL
IM
PL
CE
WS
WL
TU
TG
SE
Cường độ I
Max Min
1.25
0.9
1.5
0.65
1.75
1.75
1.75
1.75
1.2
0.5
-
Tổ hợp tải trọng
Cường độ II Cường độ III
Max Min Max
Min
1.25
0.9
1.25
0.9
1.5
0.65
1.5
0.65
1.35
1.35
1.35
1.35
1.4
0.4
1
1.2
0.5
1.2
0.5
-
Sử dụng
Max Min
1
1
1
1
1
1
1
1
0.3
1
1.2
1
0.5
0.5
-
1.Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ A-A
Bảng thống kê tải trọng tác dụng lên mặt cắt A-A
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 189
Mỏi
0.75
0.75
0.75
-
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Tên tải trọng
β
ΣV
(kN)
DC
βDC
7304.1
-621.88
DW
βDW
215.2
-115.13
EH
βEH
EV
βEV
1532.9
1609.55
LL
βLL
1042.5
-557.73
BR
βBR
PL
βPL
LS
βLS
VS
βLS
WS
Ngang cầu
WL
Dọc cầu
ΣHx
(kN)
ΣHy
(kN)
ΣMx
(kN•m)
1491.41
-4572.07
0.00
0.00
145.8
-78.00
263.41
-1009.39
175.4
175.43
βWS
93.20
500.3
βWS
40.34
216.5
βWL
24.75
151.32
βWL
0.00
PV
βWS
121.9
FR
βFR
ΣMy
(kN•m)
0.00
0.00
-65.23
986.01
-6028.44
- Các hệ số tải trọng được lấy theo bảng trên.kết quả tổ hợp nội lực ứng với hệ số
max :
Trạng
thái GH
ΣV
(kN)
ΣHx
(kN)
ΣHY
(kN)
ΣMx
(kN.m)
ΣMy
(Kn.m)
CĐI
13909
3684.1
0.00
0.00
-14235.7
CĐI
11693
3223.1
130.48
700.4
-11755
CĐI
13363
3578.7
40.89
237.9
-13647.8
SD
10416
2740.8
52.71
301.4
-11197.7
- Các hệ số tải trọng được lấy theo bảng trên.kết quả tổ hợp nội lực ứng với hệ số
min
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 190
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Trạng
thái
GH
CĐI
CĐI
CĐI
SD
ΣV
(kN)
ΣHx
(kN)
9100
6884
8555
9058
TIÊU CHUẨN THIẾT
ΣHy
(kN)
ΣMx
(kN.m)
2789.245
0
0
2328.277 130.4806 700.4244
2683.881 40.88581 237.9391
2740.828 52.71014 301.4124
ΣMy
(kN.m)
-13349.8
-10869.2
-12761.9
-11197.7
2 .Tổ hộp tải trọng và kiểm tốn tại mặt cắt đỉnh bệ B-B
2.1. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đỉnh bệ B-B.
Tải trọng tác dụng lên mặt cắt B-B
Tên tải trọng
β
ΣV
(kN)
DC
βDC
4517.4
-403.88
DW
βDW
215.20
-61.33
EV
βEV
LL
βLL
BR
βBR
PL
βPL
LS
βLS
232.78
βWS
93.20
360.5
βWS
40.34
156.0
WS
WL
Ngang cầu
ΣHx
(kN)
ΣHy
(kN)
ΣMx
(kN.m)
814.58
-1384.13
1042.5
-297.11
0.00
0.00
145.80
Dọc cầu
βWS
Ngang cầu
βWL
Dọc cầu
βWL
0.00
PV
βWS
121.93
FR
βFR
-41.55
-659.22
0.00
0.00
24.75
193.05
0.00
-34.75
986.01
Tổ hợp tải trọng ứng với hệ số max
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
ΣMy
(kN.m)
Trang 191
-4056.43
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Trạng
thái GH
CĐI
CĐI
CĐI
SD
ΣV
(kN)
8049
6140
7574
5921
ΣHx
(kN)
2615.2
2207.9
2522.1
2033.4
ΣHy
(kN)
0.00
130.48
40.89
52.71
TIÊU CHUẨN THIẾT
ΣMx
(kN.m)
0.00
504.7
255.5
301.2
ΣMy
(kN.m)
-8476
-6778
-8077
-6904
Tổ hợp tải trọng ứng với hệ số min
Trạng
thái GH
CĐI
CĐI
CĐI
SD
ΣV
(kN)
6285
4376
5810
5921
ΣHx
(kN)
2126
1719
2033
2033
ΣHy
(kN)
0
130.5
40.89
52.71
ΣMx
(kN.m)
0
505
255
301
ΣMy
(kN.m)
-7451.8
-5754.2
-7052.7
-6903.7
2.2.Kiểm tốn tốn mặt cắt B-B theo trạng thái giới hạn cường độ I
- Kích thước mặt cắt kiểm tốn ứng với tổ hợp tải trọng gây ra ứng lực lớn hơn là tổ
hợp tải trọng tương ứng với hệ số max
+ Chiều rộng mặt cắt b =14 m
+ Chiều cao mặt cắt h = 1.6 m
+ Cường độ chịu nén của bê tơng fc’= 30 MPa
- Trị số tải trọng dọc trục tính tốn: N = 8049 (kN)
- Nếu lực tính tốn dọc trục nhỏ hơn 0,1.φ.f'c.Ag: kiểm tốn uốn theo 2 phương theo
điều kiện
M uy
M ux
+
≤ 1 (1-a) ( 5.7.4.5-3)
M rx
Mry
- Nếu lực tính tốn dọc trục khơng nhỏ hơn 0,1.φ.f'c.Ag: kiểm tốn uốn theo 2 phương
theo điều kiện
1
1
1
1
=
+
−
(1-b) ( 5.7.4.5-1)
Prxy
p rx Pry ϕ .Po
Trong đó:
+ Po=0,85.f'c.(Ag-Ast)+Ast.fy (N) ( 5.7.4.5-2)
2
+ Ag: Diện tích ngun của mặt cắt mm
+ Ast :Gới hạn chảy quy định của cốt thép MPa
+ φ : Hệ số sức kháng = 0,75 với cấu kiện chịu nén dọc trục
+ Prxy :Sức kháng dọc trục tính tốn khi uốn theo hai phương (N)
+ Prx :Sức kháng dọc trục tính tốn khi khi chỉ có độ lệch tâm ey (N)
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 192
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
+ ex:Độ lệch tâm của lực dọc trục tính tốn tác dụng theo hướng trục X,
ex=Muy/Pu mm
+ ey
:Độ lệch tâm của lực dọc trục tính tốn tác dụng theo hướng trục Y,
ey=Mux/Pu (mm )
+ Pry :Sức kháng dọc trục tính tốn khi khi chỉ có độ lệch tâm ex (N)
+ Pu :Lực dọc trục tính tốn N
- Kiểm tra 0,1.φ.f'c.Ag:
+φ = 0.75
+ f'c :Cường độ quy định của bê tơng, tuổi 28 ngày = 30 (MPa)
2
+ Ag : Diện tích mặt cắt ngun = 22,4 (m )
0,1.φ.f'c.Ag = 50400 (kN)
So sánh ta thấy : N = 8049 ≤ 0,1.φ.f'c.Ag = 50400(kN)
-> Kiểm tốn theo (1-a)
- Sức kháng uốn tính tốn theo trục x : Mrx (N.mm)
Mrx= φ.Asx.fy.(ds-a/2)
- Sức kháng uốn tính tốn theo trục y : Mry (N.mm )
Mrx= φ.Asy.fy.(ds-a/2)
+ φ:Hệ số sức kháng, với cấu kiện chịu uốn :φ = 0.90
+ As Diện tích thép
Phương dọc As =15888 mm2
Phương ngang As=1589 mm2
+ dc Chiều dày lớp phủ bê tơng
dc = 50.0 mm (phương dọc)
dc= 70.0 mm (phương ngang)
+ d Chiều cao có hiệu của mặt cắt
Phương dọc d = 1542 mm
Phương ngang d =13922 mm
+ a=c φ 1 Chiều dày của khối ứng suất tương đương
φ 1 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất φ 1 = 0.84
Phương dọc a = 19 mm
Phương ngang a =16 mm
- Trị số sức kháng tính tốn:
+ Phương ngang Mrx = 8361 (KN.m)
+ Phương dọc Mry =9261 (KN.m)
+ Mux Mơ men tính tốn theo trục x = 0.0 (KN)
+ Muy Mơ men tính tốn theo trục y = 8476 (KN.m)
- Xác định tỷ số độ mảnh K.Lu/r
+ R: Bán tính qn tính
rx =
Ix
= 4.04m
A
ry =
Iy
A
= 0.5m
2
+ A : Diện tích mặt cắt ngang = 22.4 m
4
4
+ I : Mơ men qn tính Ix = 365.87 m ; IY = 4,78 m
+ K: Hệ số chiều dài hữu hiệu = 2
+ Lu Chiều dài thanh chịu nén 5.91 m
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 193
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
-
TIÊU CHUẨN THIẾT
+ Tỷ số độ mảnh theo phương ngang K.Lu/r= 3 < 22 Bỏ qua hiệu ứng độ
mảnh (5.7.4.3 22 TCN 272-05)
+ Tỷ số độ mảnh theo phương dọc K.Lu/r= 26 > 22 cần xét đến hiệu ứng
độ mảnh (5.7.4.3 22 TCN 272-05)
Xét đến hiệu ứng độ mảnh theo phương dọc cầu :
δb =
Trong đó:
Cm
≥1
Pu
1−
ϕ .Pe
( 4.5.3.2.2b-3)
φ : Hệ số sức kháng nén theo phương dọc trục -> φ= 0,75
Cm = 1
Pu: Lực dọc trục tính tốn -> Pu = 8049 (KN)
Pe : Tải trọng uốn dọc ƠLe
Pe = π 2
E.I
( 4.5.3.2.2b-5)
( K .L.u ) 2
E : Mơ đun đàn hồi của bê tơng
4
I : Mo men qn tính mặt cắt với trục đang xét = 4.78 m
2
EI = 136485007 (KN.m )
Pe= 9618816 (KN)
Thay số vào phương trình trên ta có :
δ b = 1.001
Mo men tính tốn tăng lên phản ánh tác dụng của biến dạng như sau :
M 11 ux = δ b. M ux = 0.00 KN .m
M 11 uy = δ b. My = 8485 KN .m
Kiểm tốn theo cơng thức (1-a) :
Mux
Muy
Mry
Mrx
Mux/Mrx Muy/Mry Mux/Mrx+Muy/Mry
kNm kNm
kNm
kNm
0.00 8485.2 9260.73 8361.085
0
0.9162603
0.916<1
Kết luận : Đạt
2.2.2.Kiểm tra cấu kiện chịu cắt
a) Kiểm tốn sức kháng cắt:
Vu ≤ Φ.Vn
Trong đó:
+ Φ : Hệ số sức kháng cắt -> Φ =0,9
+ Vn : Sức kháng cắt danh định là trị số của
Vn=Vc+Vs+Vp
( 5.8.3.3-1)
Vn=0.25fc’bvdv+Vp
( 5.8.3.3-2)
Vc = 0.083β
'
f c bv d v
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
( 5.8.3.3-3)
Trang 194
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Vs =
Avf y d v (cot gθ + cot gα ) sin α
s
TIÊU CHUẨN THIẾT
( 5.8.3.3-4)
+ bv:Bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất
trong chiều cao dv
+ s : Cự ly cốt thép đai, S = 180 mm
+ β : Hệ số chỉ khả năng của bê tơng bị nứt chéo truyền lực kéo được quy
định trong 5.8.3.4
0
+ θ :Góc nghiêng của ứng suất nén chéo (5.8.3.4) -> θ =45
2
+ Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm )
2
-> Av =1267.00 mm
+ Vp:Thành phần dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng là
dương nếu ngược chiều lực cắt
- Sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tơng
Vc =19628 (kN) (5.8.3.3 22 TCN 272-05)
- Sức kháng cắt của cốt thép ngang:
Vs = 4559 KN
Vn=0.25 f'c bvdv = 161910 (KN)
-Sức kháng cắt tính tốn Vr = 21768.2 (kN)
Hx= 2126 < Vr = 21768.2 (kN) -> Đạt
b) Cự ly tối đa của cốt thép ngang
Cự ly tối đa của cốt thép ngang khơng được vượt q trị số sau:
Nếu Vu<0.1fc’bvdv thì s ≤ d v ≤ 600 mm
Nếu Vu>= 0,1 fc’ bv dv thì s ≤ d v ≤ 300 mm
- Kiểm tra cự ly tối đa của cốt thép ngang S < smax =600mm
(5.8.2.722TCN272-05)
c) Kiểm tra khống chế nứt bằng phân bố cốt thép(5.7.3.4)
- Các cấu kiện phải được cấu tạo sao cho ứng suất trong cốt thép thường ở
trạng thái giới hạn sử dụng fsa khơng vượt q
f sa =
Z
( d c A)
1
3
≤ 0.6 f y
( 5.7.3.4-1)
Trong đó:
+ dc : Chiều cao phần bê tơng tính từ thớ ngồi cùng chịu kéo đến tâm của
thanh hay sợi đặt gần nhất
+ A : Diện tích phần bê tơng có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo và
được bao bởi mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa,chia
2
cho số lượng các thanh hay sợi mm
+ Z : Thơng số về về rộng vết nứt phụ thuộc vào mơi trường
Ứng suất trong cốt thép chịu kéo ở trạng thái giới hạn sử dụng khơng được vượt q
0,6fy (theo 5.7.3.4 22 TCN 272- 05)
1/
+ fsa = Z/(dc.A) ≤ 0,6fy= 252
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 195
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
+ 0.6fy = 252 (Mpa)
+ dc =50
+ n = 80
+ A =66500
+ Z =30000
Ta thấy : fsa = 200.9975 < 0.6 fy -> Kiểm tra : Đạt
3. Tổ hợp tải trọng và kiểm tốn tại mặt cắt tường đỉnh C-C
3.1. Tổ hợp tải trọng mặt cắt tường đỉnh C-C.
Tải trọng tác dụng lên mặt cắt C-C
Tên tải trọng
β
DC
EH
LS
β DC
β EH
β LS
ΣV
(kN)
376.3
ΣHx
(kN)
0
113.47
160.53
ΣHy
(kN)
0
0
0
ΣMx
(kN.m)
0
0
0
ΣMy
(kN.m)
15.88
-95.95
-169.68
Tổ hợp tải trọng ứng với hệ số max
Trạng
thái GH
CĐI
CĐI
CĐI
SD
ΣV
(kN)
470.43
470.43
470.43
376.34
ΣHx
(kN)
451.14
170.21
386.93
274.01
ΣHy
(kN)
0
0
0
0
ΣMx
(kN.m)
0
0
0
0
ΣMy
(kN.m)
-421.03
-124.09
-353.16
-249.76
Tổ hợp tải trọng ứng với hệ số min
Trạng
thái GH
ΣV
(kN)
ΣHx
(kN)
ΣHy
(kN)
ΣMx
(kN.m)
ΣMy
(kN.m)
CĐI
CĐI
CĐI
SD
338.71
338.71
338.71
376.34
383.06
102.13
318.84
274.01
0
0
0
0
0
0
0
0
-369.01
-72.07
-301.14
-249.76
3.2.Kiểm tốn tốn mặt cắt C-C theo trạng thái giới hạn cường độ I
Kích thước mặt cắt kiểm tốn ứng với tổ hợp tải trọng gây ra ứng lực lớn hơn là tổ
hợp tải trọng tương ứng với hệ số max
+ Chiều rộng mặt cắt b= 13 m
+Chiều cao mặt cắt h=0,5 m
+Chiều cao có hiệu của mặt cắt d= 442mm
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 196
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
+ Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ dbv=5 cm
+ Cường độ giới hạn chảy của thép fy=420 MPa
+ Cường độ chịu nén của bê tơng f’c=30 MPa
3.2.1.Kiểm tra Kiểm tra sức kháng uốn
- Với mặt cắt chữ nhật khoảng cách từ trục trung hòa tới mặt chịu nén
c=
As. f Y
0.85.β 1 . f ' c .b
Trong đó:
+ As: Diện tích cốt thép bố trí trên mặt cắt ngang
2
80 thanh đường kính d=16 mơ men -> As = 15888 mm
+ fy :Cường độ chảy của cốt thép
+ b : Chiều rộng của bản cánh chịu nén b=13000 mm
+ β1 : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất tương đương β1 = 0.85
Thay vào cơng thức trên ta có : c =23 mm
- Mơ men kháng uốn danh định
a
M r = ϕ.M n = ϕ. Ax. f y . (d s − )
2
Trong đó:
+ a:Chiều dày của khối ứng suất tương đương a = β 1 .c=19.55 mm
+ ds : khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trọng tâm cốt thép chịu
kéo ds=500-50-16/2=442 mm
Thay giá trị vào cơng thức trên ta có :
Mr = 2655 (KN.m)
Mơ men tính tốn Mu = 421 (kN.m)
Ta thấy : Mr > Mu-> mặt cắt đủ khả năng chịu uốn
3.2.2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu
'
ρ min
f
30
≥ 0.03 c = 0.03.
= 0.0021
fy
420
Trong đó:
ρmin :Tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích ngun
-> ρ min =
As
15888
=
= 0.0024 >0.0021-> Đạt
b.d 13000.500
3.2.3. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa
c
≤ 0.42
de
(5.7.3.3.1-1)
Trong đó:
de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trong
tâm lực kéo của cốt thép de=ds = 442
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 197
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
c/de = 23 /442 = 0.054 < 0,42 -> Đạt
3.2.4. Kiểm tra cấu kiện chịu cắt
a) Kiểm tốn sức kháng cắt:
Vu ≤ Φ.Vn
Trong đó: + Φ : Hệ số sức kháng cắt -> Φ =0,9
+ Vn : Sức kháng cắt danh định là trị số của
Vn=Vc+Vs+Vp
( 5.8.3.3-1)
Vn=0.25fc’bvdv+Vp
( 5.8.3.3-2)
Vc = 0.083β
'
( 5.8.3.3-3)
Avf y d v (cot gθ + cot gα ) sin α
Vs =
( 5.8.3.3-4)
f c bv d v
s
+ bv:Bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất
trong chiều cao dv
+ s : Cự ly cốt thép đai, S = 150 mm
+ β : Hệ số chỉ khả năng của bê tơng bị nứt chéo truyền lực kéo được quy
định trong 5.8.3.4-> β =2
0
+ θ :Góc nghiêng của ứng suất nén chéo (5.8.3.4) -> θ =45
2
+ Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm )
2
-> Av =472.98 mm
+ Vp:Thành phần dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng là
dương nếu ngược chiều lực cắt
- Sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tơng
Vc =5224 (kN)
(5.8.3.3 22 TCN 272-05)
- Sức kháng cắt của cốt thép ngang:
Vs = 530 KN
Vn=0.25 f'c bvdv = 43095 (KN)
-Sức kháng cắt tính tốn Vr = 5179 (kN)
Hx= 451.14 < Vr = 5179 (kN) -> Đạt
b) Cự ly tối đa của cốt thép ngang
Cự ly tối đa của cốt thép ngang khơng được vượt q trị số sau:
Nếu Vu<0.1fc’bvdv thì s ≤ d v ≤ 600 mm
Nếu Vu>= 0,1 fc’ bv dv thì s ≤ d v ≤ 300 mm
- Kiểm tra cự ly tối đa của cốt thép ngang S < smax =600mm
(5.8.2.722TCN272-05)
c) Kiểm tra khống chế nứt bằng phân bố cốt thép(5.7.3.4)
- Các cấu kiện phải được cấu tạo sao cho ứng suất trong cốt thép thường ở
trạng thái giới hạn sử dụng fsa khơng vượt q
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 198
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
f sa =
Z
( d c A)
1
3
≤ 0.6 f y
TIÊU CHUẨN THIẾT
( 5.7.3.4-1)
Trong đó:
+ dc : Chiều cao phần bê tơng tính từ thớ ngồi cùng chịu kéo đến tâm của
thanh hay sợi đặt gần nhất
+ A : Diện tích phần bê tơng có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo và
được bao bởi mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa,chia
2
cho số lượng các thanh hay sợi mm
+ Z : Thơng số về về rộng vết nứt phụ thuộc vào mơi trường
Ứng suất trong cốt thép chịu kéo ở trạng thái giới hạn sử dụng khơng được vượt q
0,6fy (theo 5.7.3.4 22 TCN 272- 05)
1/3
+ fsa = Z/(dc.A) ≤ 0,6fy= 252
+ 0.6fy = 252 (Mpa)
+ dc =50
+ n = 80
+ A =53950
+ Z =30000
Ta thấy : fsa = 215.51 < 0.6 fy ->Kiểm tra Đạt
4. Tổ hợp nội lực và kiểm tốn mặt cắt đáy tường thân D-D
4.1.Tổng hợp nội lực mặt cắt đáy tường thân D-D
Tải trọng tác dụng lên mặt cắt D-D
Tên tải trọng
1.Bệ mố
2.Mấu đỡ bản q độ
3.Tường cánh ( phần đi)
4.Tường cánh ( phần thân)
5.Đất sau mố
6.Áp lực thẳng đứng (LS)
Tổng
Cơng thức tính
Vbm= b1.(a1-a3-a4).c2
Vmđ =(b11+a9/2).a9.(c3-2.c1)
Vtcd=(2b4+b3).a5.c1
Vtct=2.(b2+ b3 + b4).a2.c1
Vs=b8.Stđ
Vls=heq.c5.(a1-a3-a4)
ΣVz
(kN)
823.20
39.69
280.40
173.87
1532.91
175.43
3025.50
Tổ hợp tải trọng ứng với hệ số max
Trạng
Nội lực đầu cọc
thái
ΣNi (kN)
ΣMi
GH
(kN.m)
CĐI
-6727.71
-9755.18
CĐI
-5804.21
-8416.10
CĐI
-14240.80 -20649.16
SD
-6491.76
-9413.05
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
ΣQ y
(kN)
ΣM z
(kN.m)
-2704.83 -7683.9
-2088.32 -6529.0
-10288.1 -18620.
-3466.26 -7810.4
Trang 199
e
(m)
0.60
0.13
2.64
0.60
0.10
0.60
ΣMy
(kN.m)
493.92
5.29
740.57
104.32
153.29
105.26
1602.65
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
Tổ hợp tải trọng ứng với hệ số min
Trạng
thái
GH
CĐI
CĐI
CĐI
SD
Nội lực đầu cọc
ΣNi (kN)
ΣMi
(kN.m)
-6727.71
-9755.18
-5804.21
-8416.10
-14240.80 -20649.16
-6491.76
-9413.05
ΣQy
ΣMz
(kN)
(kN.m)
-5235.26
-4618.76
-12818.5
-3466.26
-8361.29
-7206.41
-19297.37
-7810.40
4.2.Kiểm tốn tốn mặt cắt D-D theo trạng thái giới hạn cường độ I
Kích thước mặt cắt kiểm tốn ứng với tổ hợp tải trọng gây ra ứng lực lớn hơn là tổ
hợp tải trọng tương ứng với hệ số max
+ Chiều rộng mặt cắt b=14 m
+ Chiều cao mặt cắt h=2 m
+ Chiều cao có hiệu cưa mặt cắt d = 1878 m
+ Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ dbv= 10 cm
+ Cường độ giới hạn chảy của thép fy=420 MPa
+ Cường độ chịu nén của bê tơng f’c=30 Mpa
4.2.1.Kiểm tra Kiểm tra sức kháng uốn
- Với mặt cắt chữ nhật khoảng cách từ trục trung hòa tới mặt chịu nén
c=
As . f Y
0.85.β1 . f ' c .b
Trong đó:
+ As: Diện tích cốt thép bố trí trên mặt cắt ngang
2
Bố trí 80 thanh đường kính d=32 -> As = 63536 mm
+ fy :Cường độ chảy của cốt thép
+ b : Chiều rộng của bản cánh chịu nén b=14000 mm
+ β1 : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất tương đương β1 = 0.85
Thay vào cơng thức trên ta có : c =105.88mm
- Mơ men kháng uốn danhađịnh
M r = ϕ .M n = ϕ . Ax. f y . (d s − )
2
Trong đó:
+ a:Chiều dày của khối ứng suất tương đương a = β 1 .c=19.55 mm
+ ds : khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trọng tâm cốt thép chịu
kéo
ds= h- dbv - Φ 2 =2000-100-32/2=1884 mm
Thay giá trị vào cơng thức trên ta có :
Mr = 44554 (KN.m)
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 200
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Mơ men tính tốn Mu = -6529 (kN.m)
Ta thấy : Mr > Mu-> mặt cắt đủ khả năng chịu uốn
4.2.2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu
'
ρ min
f
30
≥ 0.03 c = 0.03.
= 0.0021
fy
420
Trong đó:
ρmin :Tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích ngun
-> ρ min =
As
63536
=
= 0.00227 >0.0021-> Đạt
b.d 14000.2000
4.2.3. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa
c
≤ 0.42
de
(5.7.3.3.1-1)
Trong đó:
de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trong
tâm lực kéo của cốt thép de=ds = 1884
c/de = 105.88 /1884 = 0.0557 < 0,42 -> Đạt
4.2.4. Kiểm tra cấu kiện chịu cắt
a) Kiểm tốn sức kháng cắt:
Vu ≤ Φ.Vn
Trong đó: + Φ : Hệ số sức kháng cắt -> Φ =0,9
+ Vn : Sức kháng cắt danh định là trị số của
Vn=Vc+Vs+Vp
( 5.8.3.3-1)
Vn=0.25fc’bvdv+Vp
( 5.8.3.3-2)
Vc = 0.083β
'
( 5.8.3.3-3)
Avf y d v (cot gθ + cot gα ) sin α
Vs =
( 5.8.3.3-4)
f c bv d v
s
+ bv:Bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất
trong chiều cao dv
+ s : Cự ly cốt thép đai, S = 150 mm
+ β : Hệ số chỉ khả năng của bê tơng bị nứt chéo truyền lực kéo được quy
định trong 5.8.3.4-> β =2
0
+ θ :Góc nghiêng của ứng suất nén chéo (5.8.3.4) -> θ =45
2
+ Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm )
2
-> Av =472.98 mm
+ Vp:Thành phần dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng là
dương nếu ngược chiều lực cắt
- Sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tơng
Vc =23614 (kN) (5.8.3.3 22 TCN 272-05)
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 201
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
- Sức kháng cắt của cốt thép ngang:
Vs = 12342 KN
Vn=0.25 f'c bvdv = 194791 (KN)
-Sức kháng cắt tính tốn Vr = 32361 (kN)
Hx= -6727.71 < Vr = 32361 (kN) -> Đạt
b) Cự ly tối đa của cốt thép ngang
Cự ly tối đa của cốt thép ngang khơng được vượt q trị số sau:
Nếu Vu<0.1fc’bvdv thì s ≤ d v ≤ 600 mm
Nếu Vu>= 0,1 fc’ bv dv thì s ≤ d v ≤ 300 mm
- Kiểm tra cự ly tối đa của cốt thép ngang S < smax =600mm
(5.8.2.722TCN272-05)
c) Kiểm tra khống chế nứt bằng phân bố cốt thép(5.7.3.4)
- Các cấu kiện phải được cấu tạo sao cho ứng suất trong cốt thép thường ở
trạng thái giới hạn sử dụng fsa khơng vượt q
f sa =
Z
( d c A)
1
3
≤ 0.6 f y
( 5.7.3.4-1)
Trong đó:
+ dc : Chiều cao phần bê tơng tính từ thớ ngồi cùng chịu kéo đến tâm của
thanh hay sợi đặt gần nhất
+ A : Diện tích phần bê tơng có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo và
được bao bởi mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa,chia
2
cho số lượng các thanh hay sợi mm
+ Z : Thơng số về về rộng vết nứt phụ thuộc vào mơi trường
Ứng suất trong cốt thép chịu kéo ở trạng thái giới hạn sử dụng khơng được vượt q
0,6fy (theo 5.7.3.4 22 TCN 272- 05)
1/3
+ fsa = Z/(dc.A) ≤ 0,6fy= 252
+ 0.6fy = 252 (Mpa)
+ dc =100
+ n = 80
+ A =40600
+ Z =30000
Ta thấy : fsa = 188.05 < 0.6 fy ->Kiểm tra Đạt
5. Tổ hợp tải trọng và kiểm tốn mặt cắt E-E
5.1. Tổ hợp tải trọng mặt cắt E-E.
Tải trọng tác dụng lên mặt cắt E-E
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 202
