THIET KE TRU 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 (347.87 KB, 42 trang )
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
Chương XII
THIẾT KẾ TRỤ CẦU
1. GIỚI THIỆU CHUNG:
Trụ mang kết cấu nhòp là loại trụ thân đặc BTCT không
dự ứng lực. Toàn cầu có 2 trụ chính.
Tên trụ tính toán:
T1
Quy trình tính toán:
Theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05.
2. KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA TRỤ:
MẶT BÊN TRỤ
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
MẶT ĐỨNG TRỤ
Trang 216
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
1500
1500
7000
4500
1250
7000
8000
1250
1500
1000
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
1500
2500
1250
2@4000
1000
2000
5000
8000
1000
1000
1250
1500
2750
1000
3000
2500
3750
3@450
1250
1250
Hình 1. Các kích thước chung của trụ.
Tên trụ tính toán
Cao độ đỉnh trụ
Cao độ mặt đất tự nhiên
Cao độ đỉnh bệ cọc
Cao độ đáy bệ cọc
Mực nước cao nhất
Mực nước thấp nhất
Mực nước trung bình hàng
năm
Mực nước thi công
Tỷ trọng nước
Tỷ trọng bê tông
Cường độ chòu nén của
bê tông
Modul đàn hồi của bê
tông
Giới hạn chảy của thép
Modul đàn hồi của thép
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Đơn
vò
m
m
m
m
m
m
EL1
GL
EL2
EL3
MNCN
MNTN
T1
6.00
-2.50
-2.00
-4.50
5.500
0.4
MNTB
MNTC
gn
gc
0.800
1.500
10.000
24.50
m
m
kN/m3
kN/m3
f'c
30.00
MPa
Ec
fy
Es
29440
420.00
200000
MPa
MPa
MPa
Trang 217
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Dọc cầu
Kích thước bệ: Ngang cầu
Cao bệ
Dọc cầu
Kích thước
thân trụ :
Ngang cầu
Cao trô
Đường kính cọc khoan nhồi
Số cọc sử dụng
Chiều dài cọc dự kiến
TIÊU CHUẨN THIẾT
10.50
16.00
2.50
3.00
7.00
8.00
D
n
L
10.50
16.00
2.50
3.00
10.00
8.00
1.50
12
40.00
m
m
m
m
m
m
m
m
m
3. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ:
3.1. TÜnh t¶i b¶n th©n vµ líp phđ mỈt cÇu cđa kÕt cÊu nhÞp
trun xng trơ:
65000
100000
65000
7415.13
7415.13
43244.67
43244.67
TÜnh t¶i b¶n th©n vµ líp phđ mỈt cÇu cđa kÕt cÊu nhÞp trun
xng trơ:
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 218
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
N1 = 43244.67 kN
3.2. TÜnh t¶i do c¸c thµnh phÇn cđa trơ
C«ng thøc chung ®Ĩ x¸c ®Þnh tÜnh t¶i cho c¸c thµnh phÇn cđa
trơ lµ :
Pi = Vi . γ i
Trong ®ã:
Pi
: träng lỵng cđa cÊu kiƯn.
Vi
: thĨ tÝch c¸c cÊu kiƯn.
γi
: träng lỵng riªng cđa c¸c cÊu kiƯn
STT
H¹ng mơc
1
BƯ trơ
2
ThĨ tÝch
(m3)
T/Lỵng kN
10290
Th©n trơ
420
237.75
5824.875
3
Xµ mò
0.00
0.00
4
§¸ kª gèi
0.96
23.43
6
Khèi neo
0.76
18.50
659.47
16156.805
Tỉng céng
Tỉng hỵp tÜnh t¶i t¹i 2 mỈt c¾t:
STT
1
2
3
4
6
H¹ng mơc
BƯ trơ
Th©n trơ
Xµ mò
§¸ kª gèi
Khèi neo
Tỉng céng
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
§Ønh mãng
KN
5824.875
0.00
23.43
18.50
5866.805
§¸y mãng kN
10290
5824.875
0.00
23.43
18.50
16156.805
Trang 219
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
3.2. Hoạt tải xe :
Được tính toán bằng cách xếp tải lên đường ảnh hưởng
phản lực gối. Đường ảnh hưởng phản lực gối tại trụ T1 :
P L = 3kN/m2
6500
10000
6500
ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG PHẢN LỰC TẠI TRỤ T1
Giá trò hoạt tải được tổng hợp trong bảng sau :
Tải trọng
Truck + Lane
Tandem + Lane
Giá trò
287.4
2616.5
Hoạt tải trên nhòp
dẫn
Xung kích
LL
IM
Đơn vò
kN
kN
2789.3
143.4
kN
kN
3.3. Hoạt tải người đi bộ:
Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ
T/m2
qnd
=
0.3
Bề rộng đường người đi bộ
m
Bnd
=
2.0
Phản lực gối do tải trọng người đi bộ PLt
kN
=
452.05
PLp
=
452.05
kN
3.4. Lực hãm xe (BR)
Lực hãm xe nằm ngang cách phía trên mặt đường là:
hBR
= 1.8
m.
BR
= 162.5
kN.
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 220
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
3.5. Lực ly tâm (CE)
Lực ly tâm nằm ngang cách phía trên mặt đường một
khoảng: hCE = 1.8 m
CE = SP.C
V = 60
m/s.
g = 9.807 m/s2.
CE = .
R=Ơ
(m)
C=0m
.
⇒ CE = 0 kN.
Trong đó:
P
V
: TảI trọng trục xe
: Vận tốc thiết kế đường ô tô = 60 km/h
g
: Gia tốc trọng trường.
R
: Bán kính cong của làn xe.
3.6. Tải trọng gió tác động lên công trình :
• Phương dọc cầu
- Đối với kết cấu phần trên là giàn hay các dạng
kết cấu khác có một bề mặt cản gió lớn song song với
tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc. Vì vậy ở
đây ta không phải tính đến tải trọng gió dọc.
• Phương ngang cầu
- Tải trọng gió ngang PD phải đợc lấy theo chiều tác
dụng nằm ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện
tích thích hợp, đợc tính nh sau:
PD= 0.0006*V2*At*Cd >=1.8*At (kN)
Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức:
V = VB . S = 38 m/s.
Trong đó:
VB : Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất
hiện 100 năm
S : Hệ số điều chỉnh.
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 221
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Tốc độ gió xét thêm : V25 = 25m/s
3.6.1. Tải trọng gió tác động lên công trình :
* Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhòp:
PD = 0.0006 V2 . At . Cd > 1.8 At (kN).
Trong đó :
V : Tốc độ gió thiết kế
At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang
trạng thái không có hoạt tải tác dụng.
Cd : Hệ số cản tra bảng trong quy trình
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần trên
KÕt
cÊu
KCPT
ez
(m)
14.55
0
At
(m2)
122.5
0
PD
(kN)
220.50
Mx
(kNm)
3208.2
8
PD25
(kN)
220.5
0
Mx25
(kNm)
3208.2
8
* Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần dưới:
- Theo phương dọc cầu :
Diện tích phần thân trụ chòu tải trọng gióù dọc:
39.9 m2
KÕt
cÊu
ez
At
PD
My
PD25
My25
(m)
(m2)
(kN)
(kNm)
(kN)
(kNm)
KCPD
8.125
39.94
71.89
584.08
71.89
584.08
- Theo phương ngang cầu :
Diện tích phần thân trụ chòu tải trọng gióù ngang :
2
14.3 m
KÕt
cÊu
KCPD
ez
(m)
8.125
At
(m2)
14.25
PD
(kN)
25.65
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Mx
(kNm)
208.41
PD25
(kN)
25.65
Trang 222
Mx25
(kNm)
208.41
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
3.6.2 Tải trọng gió tác động lên xe cộ :
• Phương dọc cầu
- Áp lực gió dọc tác dụng lên xe cộ đợc lấy bằng 0.75
kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, song song với tim dọc
kết cấu cầu và đặt cách mặt đường:
h = 1.80 m
Bề rộng phần xe chạy =
8.00 m
Qz =0.75kN/m * 8.00m
N=
0.0
(kN)
Qx =
6.0
(kN)
My =
96.6
(kN.m)
• Phương ngang cầu
- Áp lực gió ngang tác dụng lên xe cộ được lấy bằng
1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc
kết cấu và đặt cách mặt đường:
h
= 1.80 m
Qz =1.5kN/m * 70m
N=
Qy =
Mx =
0.0
105
1690.5
(kN)
(kN)
(kN•m)
3.6.3.Tải trọng gió thẳng đứng tác động lên xe
cộ :
- Chỉ tính tải trọng này cho các trạng thái giới hạn
không liên quan đến gió lên hoạt tải và chỉ tính khi lấy
hướng gió vuông 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 công thức:
PV = 0.00045*V2*AV (kN)
Trong đó:
V :Tốc độ gió thiết kế
V=
38.00 m/s
AV : Diện tích phẳng của mặt cầu
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 223
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Ta quy đổi về tải trọng rải đều dọc cầu bằng cỏch
thay Av bằng chiều rộng mặt cầu = 12.6 m
Pv =7.5kN/m
Tính N :
N = Pv * Ω− (kN)
Trong đó:
Ω− : là diện tích (-) đường ảnh hưởng phản lực gối.
N=
Qx =
My =
-474.9
0.0
0.0
(kN)
(kN)
(kN•m)
3.7.Lực va xô tàu thuyền (CV) :
- Lực va đâm thẳng tàu vào trụ tính theo công thức :
(3.14.5- 22TCN272-05)
Ps = 1.2 * V *10 5 * DWT
Trong đó:
DWT : Trọng tải tàu
DWT =1000 (T)
V : Vận tốc va thiết kế cho tàu (m/s)
V =4.1(m/s)
Ps :Lực va tàu
⇒ Ps =15558.4(KN)
- Phương ngang cầu
N
Qy
Mx
0.0
15558.
4
10190
7.6
(kN)
(kN)
(kN•
m)
3.8. Lực đẩy nổi :
Được tính theo công thức :
Hmax (m)
1.5
0
B = gw.Vo
Độ
sâu
(m)
Thân
4.75
Bệ
2.50
Hmin (m)
0.0
Thân
Cao độ mực
nước
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
3.25
Diện
tích
(m2)
25.07
168.00
25.07
Thể
tích
(m3)
119.08
420.00
Tổng
81.47
Trang 224
Lực đẩy
nổi
(KN)
1190.76
4200.00
5390.76
814.73
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
0
Bệ
TIÊU CHUẨN THIẾT
2.50
168.00
420.00
Tổng
4200.00
5014.73
3.9. p lực dòng chảy (SP)
3.9.1.p lực dòng chảy theo chiều dọc :
Py = 5.14•10-4•CD•V2
(3.7.3.1 22TCN272-05)
Trong đó:
Py :áp lực dòng chảy (MPa)
Cd :hệ số cản của trụ
(tra bảng 3.7.3.1-1 ta có
Cd = 0.7)
V :vận tốc nước thiết kế V=1.6 m/s
Hmax
(m)
Hmin
(m)
Diện
tíùch
(m2)
Qx
My
(kN)
(kN•m)
1.50
Thân
12.00
11.05
58.03
0.00
Thân
7.50
6.91
31.09
3.9.2. p lực dòng chảy theo chiều ngang :
Px = 5.14•10-4•CL•V2
(3.7.3.2 22TCN272-05)
Trong đó :
Px : áp lực ngang
Cl : hệ số cản theo chiều ngang (tra bảng 3.7.3.2-1 ta
có Cl =0.5)
V : vận tốc nước thiết kế
V = 1.6 m/s
Diện
tích
(m2)
Qy
Mx
(kN)
(kN•m)
Hmax
(m)
1.50
Thân
33.63
22.13
116.17
Hmin
(m)
0.00
Thân
21.02
13.83
62.23
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 225
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Ta có bảng tổng hợp tải trọng tại đỉnh bệ móng, đáy
bệ móng. Kết quả được tổng hợp trong các bảng sau :
TỔ HP TẢI TRỌNG TẠI MẶT CẮT ĐÁY
BỆ
BẢNG TẢI TRỌNG XÉT TỚI MẶT CẮT ĐÁY BỆ (A-A)
Dọc cầu
Tải trọng
Cấu kiện + thiết bị phụ DC
Bê tơng bịt đáy
g
Hệ
số
γ DC
γ
DC
Ngang cầu
N
Qx
My
Qy
Mx
(KN)
(KN)
(KN•m)
(KN)
(KN•m)
-58448
-
-
-
-
-4872
-
-
-
-
Lớp phủ + tiện ích DW
γ DW
-2901.0
-
-
-
-
Tải trọng đất chất thêm ES
γ ES
-1715.2
-
-
-
-
Hoạt tải xe LL
γ LL
-3011.0
-
-
-
-
Lực hãm xe dọc cầu BR
γ BR
-
162.5
2616.3
-
-
Lực đẩy nổi B
γB
5390.8
-
-
-
-
-
11.1
58.0
-
-
-
-
-
22.1
116.2
-
-
-
-
-
-
-
-
220.5
3208.3
-
-
-
220.5
3208.3
-
-
-
25.7
208.4
-
-
-
25.7
208.4
Áp lực dòng chảy P
Dọc cầu
Ngang cầu
γP
Gió ngang
Gió tác động lên
KCPT
Gió tác động lên
KCPD
Với V thiết kế
Với V=25 m/s
Với V thiết kế
Với V=25 m/s
γ WS
γ WS
Gió dọc
Gió tác động lên KCPT
γ WS
-
-
-
-
-
Gió tác động lên KCPD
γ WS
-
71.9
584.1
-
-
Gió thẳng đứng
γ WS
-474.9
-
-
-
-
-
6.0
96.6
-
-
-
-
-
105.0
1690.5
-
2312.8
24978.1
-
-
Gió trên hoạt tải WL
Dọc cầu
Ngang cầu
Lực ma sát FR
γ WL
γ FR
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 226
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Lực do nhiệt độ biến đổi đều TU
γ TU
-
-
-
-
-
Lực do co ngót,từ biến (SH, CR)
γ SH,CR
-
-
-
-
-
Lực do gradient nhiệt TG
γ TG
-
-
-
-
-
Lực động đất EQ
γ EQ
-
-
-
-
Lực va tàu CV
γ CV
-
-
-
101907.6
Lực lún SE
γ SE
-
-
-
15558.
4
-
Lực do dự ứng lực PT
γ PT
-
-
-
-
-
Hệ số tải trọng γ i
TTGH
CDI
CDII
CDIII
Đặc
biệt
SDI
SDII
-
γ DC
γ DW
γ ES
1.2
5
1.2
5
1.2
5
0.9
0
1.0
0
1.0
0
1.5
0
1.5
0
1.5
0
0.6
5
1.0
0
1.0
0
1.5
0
1.5
0
1.5
0
0.7
5
1.0
0
1.0
0
γ LL,BR
1.75
1.35
0.50
1.00
-
γ WA
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
γ WS
1.4
0
0.4
0
0.3
0
0.3
0
γ WL
1.00
1.00
-
γ FR
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
γ SH,
R,TU
1.2
0
1.2
0
1.2
0
1.2
0
1.2
0
γ TG
-
γ SE
γ PT
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
-
-
0.50
1.00
1.0
0
1.0
0
γ EQ γ C
V
-
-
-
-
-
-
1.
0
1.
0
-
-
-
-
TỔ HỢP TẢI TRỌNG MẶT CẮT ĐÁY BỆ (A-A)
Trạng thái
Đứng
Dọc
Ngang
giới hạn
N
Qx
My
Qy
Mx
(KN)
(KN)
(KN•m)
(KN)
(KN•m)
Cường
I
-79863
2608
29615
22
116
độ
II
-75258
2424
25854
367
4900
III
-78848
2578
28898
226
3173
-51890
2405
26344
15581
102024
-60827
2514
27924
201
2832
Đặc biệt
Sử dụng
I
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 227
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
-57816
II
TIÊU CHUẨN THIẾT
2345
25211
96
1141
4. KIỂM TOÁN :
4.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh trụ :
Các kích thước hình học của mặt cắt đỉnh móng
h
b
Iy
Ix
F
m
m
m4
m4
m2
8.00 3.00
55.28
13.61 24
Các thông số kỹ thuật của trụ :
- Cường độ thép
fy
=
420.00
MPa
- Mô đun đàn hồi của thép
Es
=
200000
- Cường độ bê tông
Mpa
fc
=
30.00
- Trọng lượng riêng bê tông gc
kN/m3
=
24.50
- Mô đun đàn hồi bê tông
Ec
=
Mpa
28561.32 Mpa
Bảng tổ hợp tải trọng tới mặt
cắt đỉnh móng
Đứng
TTGH
Dọc cầu
Ngang cầu
N
Hy
Mx
Hx
My
kN
kN
kN m
kN
kN m
Sử dụng
-48931
1700
24144
540
20304
Cườngđộ I
-63193
1700
24147
40
303
Cườngđộ II
-52765
1700
24146
3180
73604
Cườngđộ III
-62743
1700
24142
760
25542
4.1.1 Tính toán cấu kiện chòu nén (Theo điều 5.7.4):
4.1.1.1. Lý thuyết tính toán
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 228
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
a) Xác đònh Mrx và Mry: sức kháng tính toán theo trục x
và y (Nmm)
Mrx = ϕ . As . fy . (ds - )
Trong đó:
j = 0.9 với cấu kiện chòu uốn.
ds: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới mép ngoài
cùng chòu nén (trừ đi lớp bêtông bảo vệ và đường kính
thanh thép).
fy: giới hạn chảy của thép.
As: bố trí sơ bộ rồi tính diện tích thép cần dùng theo cả
hai phương.
c=
a = c b1;
b1 = 0.85.
b : bề rộng mặt cắt (theo mỗi phương là khác nhau).
Xét tới hiệu ứng độ mảnh:
+ Tính các bán kính quán tính
rx , ry =
Chú ý là tính cho mặt cắt nguyên.
+ Chiều dài thanh chòu nén lu: phụ thuộc vào chiều
cao cấu kiện cần tính toán.
+ Tính tỉ số độ mảnh:
Trong đó:
K: hệ số chiều dài hữu hiệu, với cột không thanh giằng,
K = 2.
Nếu < 22 thì bỏ qua hiệu ứng độ mảnh.
Nếu 2.2 < < 100 thì có xét hiệu ứng độ mảnh, tức là
trò số Mux, Muy sẽ được nhân thêm hiệu ứng độ mảnh (hệ
số khuếch đại moment).
Hệ số khuếch đại moment:
δb = ≥ 1
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 229
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
(theo Giáo trình Thiết kế kết cấu bêtông theo tiêu chuẩn
ACI").
Cm = 1.
j = 0.75
Pe: lực nén dọc trục Euler.
E: mun đàn hồi của bêtông.
I: moment quán tính mặt cắt với trục đang xét.
b) Xác đònh theo công thức (b): (còn gọi là phương pháp
số đo Bresler)
= + - Tính ra trò số Prxy , so sánh với Pu, nếu lớn hơn là đạt.
- Xác đònh Prx, Pry: sức chòu tải dọc trục nhân hệ số tương
ứng ex và rt (hàm lượng cốt thép).
ρt =
=
Từ hai giá trò rt và ex , tra hình A9 hoặc A10, A11 hoặc cả 3
hình để tìm ra các giá trò Pr x và Pry. Nội suy tuyến tính, phụ
thuộc vào g.
g : tỉ số khoảng cách giữa các tâm của các lớp thanh
cốt thép ngoài biên trên toàn bộ chiều dày cột.
γ = =
Sau khi tra bảng được giá trò .
Cách tính Pry hoàn toàn tưng tự.
Từ đó tính được f.Prx.
Ddäcchđ
dc
de
h
Ddai
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
c èt ®ai
Trang 230
c è t dä c c hÞu l ùc
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
- Xác đònh f.Po, tra đồ thò ứng với r t vừa tìm được ở trên,
chú ý vì e = 0 nên cắt trục thẳng đứng tại đâu, thì đó là
giá trò cần tìm.
Tính = + 4.1.1.2 Nội dung kiểm toán :
Tổ hợp dùng để kiểm tra là : Cườngđộ I.
Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều (Theo điều 5.7.4.5)
.
- Nếu Pu > 0.1 f f'c Ag thì kiểm tra theo điều kiện:
= + - Nếu Pu > 0.1 f f'c Ag thì kiểm tra theo điều kiện:
+ ≤ 1
Cụ thể như sau:
Hạng mục
f
Kí hiệu Giá trò Đ.vò
Hệ số sức kháng đối với cấu kiện chòu
nén dọc trục
f
0.75
Ag
Diện tích mặt cắt nguyên
Ag
Pu
Lực dọc trục tính toán lớn nhất
Pu
Po = 0.85 f'c (Ag - Ast) + Ast . fy
Po
kN
Prxy
kN
Pry
kN
Prx
kN
Prxy
Pry
Prx
Sức kháng dọc trục tính toán khi uốn theo
2 phng.
Sức kháng dọc trục tính toán khi chỉ có
độ lệch tâm ey
Sức kháng dọc trục tính toán khi chỉ có
độ lệch tâm ex
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 231
m2
63192
kN
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
0.1 f f'c Ag
408185.
8
kN
Vậy tiến hành kiểm toán theo công thức :
= + Số lượng cốt thép theo phương ngang:
35 φ 25@20, As =
17171.875 mm2.
:15 φ 25@20, As =
Số lượng cốt thép theo phương dọc
7359.375 mm2.
Cường độ chòu kéo của thép
kN/m2.
fy
=
420000
Cường độ bê tông
f'c = 30000 kN/m2.
Tính Prx.
Hàm lượng cốt thép đối với diện tích mc nguyên
=
0.00335
Độ lệch tâm so với chiều rộng
0.12657
rt
=
Tỷ số khoảng cách giữa các tâm của các lớp thanh
g
=
0.96990
Cốt thép bên ngoài biên trên toàn bộ chiều dày cột
Tra bảng trong sách ACI, chú ý đơn vò Ksi
1.57 Ksi
Suy ra
φ.Prx =
=
199376.10 KN.
Tính Pry
Hàm lượng cốt thép đối với diện tích mc nguyên
=
0.00335
Độ lệch tâm so với chiều rộng
0.03360
rt
=
Tỷ số khoảng cách giữa các tâm của các lớp thanh
g
=
0.93933
Cốt thép bên ngoài biên trên toàn bộ chiều dày cột.
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 232
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Tra bảng
TIÊU CHUẨN THIẾT
= 1.76 Ksi
Suy ra
φ.Pry = 222869.47
KN
Tính φ .Po
Tra đồ thò ứng với e = 0
φ.Po = 1.76 Ksi.
⇒ φ.Po = 222869.47 KN.
Tinh Prxy
1/Prxy
So
sánh
Prxy
4.1E199376.10
06
>
Pu
Kết
luận
72959.3
Đạt
0
4.1.2. Kiểm tra khả năng chòu cắt của thân trụ
4.1.2.1. Lý thuyết tính toán:
- Sức kháng cắt Vn:
Vn = 0.25. f ' c.bv .d v
Vn = min 1
Vn 2 = Vc + Vs
Trong đó
Vc = 0.083 . β .. bv . dv
b : hệ số chỉ khả năng bò nứt chéo khi truyền lực, b
= 2.
Vs =
S
: cự li giữa các cốt đai.
Av : diện tích cốt thép đai.
q
: góc nghiêng của ứng suất nén chéo, q = 45 o.
a = 90o: góc nghiêng của cốt đai so với trục dọc.
- Tính Vr = jv . Vn
Trong đó: j = 0.9
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 233
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
-
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
Kiểm tra:
Nếu
Vu ≤ Vr ⇒ OK
Av ≥ Av min ⇒ OK
S ≤ S max = 600mm ⇒ OK
4.1.2.2. Nội dung kiểm toán:
Hạng mục
Kí hiệu
Giá
trò
Đ.v
i
Phương ngang X
f
dvx
Hệ số sức kháng
Chiều cao chòu cắt hữu hiệu
theo phương X
f
dvx
0.90
5847.2
0
m
m
b
Hệ số chỉ khả năng của bê
tông bò nứt chéo
b
q
Góc nghiêng của ứng suất
nén chéo
q
45.00 độ
a
Góc nghiêng của cốt thép
ngang với trục dọc
a
90.00 độ
Vux Lực cắt tính toán theo phương X
2.00
Vux
4846.8
9
kN
sx
Cự ly cốt thép ngang theo phương X
sx
600.0
m
m
Avx
Diện tích cốt đai chòu cắt trong
cự ly sx
Avx
760.2
m
m2
Vcx
Sức kháng danh đònh trong bê
tông
Vcx
15949.
16
kN
Vsx
Sức kháng cắt của cốt thép
chòu cắt
Vsx
3116.4
8
kN
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 234
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
Vn
2
Vrx
Một trong 2 giá trò của Vn =
min(Vn1,Vn2)
GVHD: ThS. NGÔ
TIÊU CHUẨN THIẾT
0.25 f'c bv
dv
13156
1.9
kN
Vn = min(Vc + Vs, 0.25 f'c bv dv)
Vnx
19065.
6
kN
Sức kháng cắt của cấu kiện
Vr = f Vn
Vrx
17159.
1
kN
Hạng mục
Kí hiệu
Giá
trò
Đ.v
ò
Phương dọc Y
dvy
Chiều cao chòu cắt hữu hiệu
theo phương Y
dvy
2800.0
0
m
m
Vuy
Lực cắt tính toán theo phương Y
Vuy
4834
kN
sy
Cự ly cốt thép ngang theo phương Y
sy
600.0
m
m
Diện tích cốt đai chòu cắt trong
cự ly sy
Avy
760.2
m
m2
Vcy
Sức kháng danh đònh trong bê
tông
Vcy
15140.
5
kN
Vsy
Sức kháng cắt của cốt thép
chòu cắt
Vsy
14924
kN
Vn
2
Một trong 2 giá trò của Vn =
min(Vn1,Vn2)
12699
1.1
kN
Vry
0.25 f'c bv
dv
Vn = min(Vc + Vs,0.25 f'c bv dv)
Vny
16632.
8
kN
Sức kháng cắt của cấu kiện
Vr = f Vn
Vry
14969.
5
kN
Bảng tính toán khả năng chòu cắt do các tổ hợp :
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 235
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TTGH
TIÊU CHUẨN THIẾT
Dọc cầu
Ngang cầu
Vuy
Vry
Kiểm
tra
Vux
Vrx
Kiểm
tra
kN
kN
Vry>Vuy
kN
kN
Vrx>Vux
Sử dụng
426.5
0
14969.
54
Đạt
1566.6
2
17159.
08
Đạt
Cườngđộ I
284.3
8
14969.
54
Đạt
0.00
17159.
08
Đạt
Cườngđộ II
0.00
14969.
54
Đạt
4846.8
9
17159.
08
Đạt
Cườngđộ
III
483.3
8
14969.
54
Đạt
874.21
17159.
08
Đạt
Các
tổ hợp
4.1.3 Kiểm tra nứt : (theo điều 5.7.3.4)
4.1.3.1. Lý thuyết tính toán:
Tổ hợp dùng để kiểm toán là Sử Dụng.
fs ≤ fsa
fs ≤ 0.6 fy
- Điều kiện kiểm toán
- Tính: fsa =
Trong đó:
dc: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép ngoài cùng
tới mép ngoài bêtông.
+ Xác đònh trọng tâm đám
cốt thép G, tính được hG.
+ Xác đònh diện tích A (lấy phần diện tích bêtông có
cùng trọng tâm với trọng tâm đám cốt thép rồi đem chia
cho số lượng thanh có trong mặt cắt). Chú ý nếu trong mặt
cắt có các thanh khác nhau về diện tích một thanh (to nhỏ
khác nhau) thì phải qui về thanh tương đương bằng cách:
Số thanh tương đương n =
Trong đó:
As: diện tích toàn bộ thép.
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 236
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Z = 30000 N/mm.
- Tính 0.6 . fy
- Tính fs : ứng suất kéo trong cốt thép ở trạng thái giới
hạn sử dụng.
fs =
Trong đó
Ms
: moment ở trạng thái giới hạn sử dụng.
- Tính r.n
Suy ra:
k = - ρn
Khi đó
j=1b
fc
kd
3
kd
d
jd
fs
As
4.1.3.2. Nội dung kiểm toán
Tổ hợp dùng để kiểm tra là TTGH Sử dụng.
Mx =
6489.20
kN-m
My =
20000.24
kN-m
Điều kiện: ứng suất trong cốt thép thường không vượt
quá
fs < fsa và
fs < 0.6 fy
Trong đó:
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 237
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
fs =
fsa
: ứng suất trong cốt thép thường ở TTGHSD,
fsa =
Mx,My : Giá trò mô men lớn nhất của tổ hợp tảI trọng sử
dụng
As
: Tổng diện tích cốt thép chòu kéo.
n
: Tỉ số mô đun đàn hồi, n =
r : Hàm lượng cốt thép, r =
k=-r.n+
j=1Khống chế nứt bằng phân bố cốt thép theo phương
ngang X
n
r
7.
0
k
j
Ms
As
fs
0.6 fy
fsa
Kiểm tra
(%
)
KNm
mm2
MPa
MPa
MPa
fs < 0.6
fy
fs <
fsa
0.1 0.7 0.7
4
3
6
6489.
20
25335.
00
116.
65
252.
00
448.
14
Đạt
Đạt
Khống chế nứt bằng phân bố cốt thép theo phương dọc Y
n
r
k
j
(%
)
7.
0
0.1 0.6 0.7
0
8
7
Ms
As
fs
0.6 fy
fsa
Kiểm
tra
KNm
mm2
MPa
MPa
MPa
fs < 0.6
fy
fs <
fsa
244.
86
252.
00
316.
75
Đạt
Đạt
20000. 17734
24
.5
4.2 Kiểm toán mặt cắt đáy móng :
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 238
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
Kích thước đáy móng
Theo phương ngang cấu
16.000
m
Theo phương dọc cầu 10.5000
m
Diện tích đáy móng 108.000
m2
Momen quán tính
162.000
m3
Bảng tổ hợp tải trọng tới mặt cắt đáy móng
Đứng
TTGH
Dọc cầu
Ngang cầu
N
Hy
Mx
Hx
My
kN
kN
kN m
kN
kN m
Sử dụng
-55551
19.9
23960
540
20301
Cườngđộ I
-68762
19.9
23964
35
300
Cườngđộ II
-58333
19.9
23966
3178
73604
Cườngđộ III
-71014
19.9
23963
765
25547
4.2.1. Kiểm tra cấu kiện chòu uốn
Tổ hợp dùng để kiêm tra Cườngđộ III
Mx =
23960
kN m
N =
71014
kN
Sức kháng uốn của cấu kiện
Mr = f Mn
Trong đó:
f
: Hệ số sức kháng, f = 0.90.
As
: Diện tích cốt thép thường chòu kéo, chọn 40 thanh
f25, As = 20268.0 mm2.
A's
: Diện tích cốt thép thường chòu nén, chọn 0 thanh
f16, A's = 0.00 mm2.
fy
: Giới hạn chảy quy đònh của cốt thép, fy = 420.00
MPa.
f'y
: Giới hạn chảy quy đònh của cốt thép chòu nén, f'y
= 420.00 MPa.
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
Trang 239
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHÂU PHƯƠNG
GVHD: ThS. NGÔ
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT
KẾ CẦU 22TCN 272-05
TIÊU CHUẨN THIẾT
ds
: Khoảng cách từ tâm cốt thép chòu kéo đến mép
chòu nén, ds = 2410 mm
d's
: Khoảng cách từ tâm cốt thép chòu nén đến
mép chòu kéo, d's = 2410 mm.
b1
: Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất, b1 = 0.85.
hf
: Chiều dày bản cánh chòu nén, h f = 0.0 mm.
a
37.09mm.
: Chiều dày khối ứng suất tương đương, a =
c
: Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chòu nén,
c = 43.64 mm.
Mn
: Sức kháng danh đònh (N.mm),Mn = 20357.4 kNm.
Mr
: Sức kháng tính toán, Mr = 183321.66 kNm.
Kiểm tra khả năng chòu lực :
Mr >
Mx
⇒ Đạt
4.2.2 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu
Tỷ lệ giữa thép chòu kéo và diện tích nguyên r min phải
thoả mãn:
r min > 0.03
Trong đó:
r min = 0.0021.
0.03 = 0.0020
⇒ ĐẠT.
4.2.3.Kiểm tra lượng cốt thép tối đa
< 0.42
Trong đó:
= 0.0204 ⇒ OK.
4.2.4. Kiểm tra cấu kiện chòu cắt
Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cườngđộ I
Mx
=
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
LỚP: CẦU HẦM K48
23960
kN m
Trang 240
