TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU THEO TIÊU CHUẨN 22TCN272-05

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

Chương X:

TÍNH BẢN MẶT CẦU
10.1. Vật liệu :
1. Bê tông :
Cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày
f'c = 50 MPa = 50000 kN/m2
Trọng lượng riêng của bê tông
gc = 24.5 kN/m3
2. Cốt thép thường :
Giới hạn chảy của cốt thép chòu kéo
fy = 420 MPa = 420000 kN/m2
10.2. Tải trọng :
Hệ số tải trọng
(3.4.1-1)
Tải trọng

TTGH

DC

LL, IM, PL

DW

Cường độ I

1.25

1.75

1.50

Sử dụng

1.00

1.00

1.00

12600
2000

8000

2000

300

2500

1000

400

2000

500
300

6000

450

300

750

1400

500

2800

300

250

300

3500

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 167

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG
TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

1. Tónh tải :
Trọng lượng bản thân phần bản nắp hộp :
- Đoạn cánh hẫng
DCoh = (0.25+0.75)*0.5*24.5 = 12.25 kN/m
- Đoạn giữa hai sườn hộp :
DCin = {[2*(0.3+0.75)*0.5*1.4+0.3*3.3]/6.1}*24.5 = 9.88 kN/m
Trọng lượng lớp phủ :
- Lớp BT atphan dày 5cm
DWas = 0.05*23 = 1.15 kN/m
- Lớp phòng nước 1cm
DWwr = 0.01*15 = 0.15 kN/m
- Lớp vữa tạo dốc 2cm
DWas = 0.02*24 = 0.48 kN/m
DW = 1.78 kN/m
Trọng lượng lan can và khoảng cách từ trọng tâm của nó tới tiết diện A-A :
DCr = 0.4*0.3*24.5+0.3 = 3.24 kN/ 1m dài cầu

dr = 2.8 - 0.3/2 = 2.65 m
 Ghi chú : trọng lượng phần lan can thép = 30 kg/m
Trọng lượng lề người đi :
DCp = (0.06*2.0+0.3*0.3)*24.5 = 5.145 kN/m
Bảng:
Tên tải trọng

Kí hiệu

Giá trò tiêu chuẩn

TLBT cánh hẫng

DCoh

12.25

kN/m

TLBT bản giữa
TL lớp phủ

DCin
DW

9.88
1.78

kN/m
kN/m

TL lan can

DCr

3.24

kN

TL lề người đi

DCp

5.15

kN/m

2. Hoạt tải xe :
Bản được thiết kế theo bánh xe của trục 145 kN và tải trọng làn 9.3 kN/m

b1

P/2

b2

a1
a2

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ

HẦM K47

Trang 168

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG
TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

Diện tích tiếp xúc của lốp xe được giả thiết là hình chữ nhật
- Chiều rộng b1 = 0.51 m
- Chiều dài a1 = 2,28*10-3*gLL*(1+IM/100)*P (m)
Trong đó :
gLL : hệ số tải trọng, giá trò tuỳ theo TTGH đang xét
IM = 25%, hệ số xung kích (TTGH CĐ I, TTGH SD)
P = 72500 N cho xe tải thiết kế
=> a1 = 2.28*0.001*1.75*(1+0.25)*72.5 = 0.362 m
- Chiều rộng phân bố của tải trọng bánh xe ngang cầu :
b2 = b1 + 2*H = 0.51+ 2*0.08 = 0.67 m
 Ghi chú : Chiều dày lớp phủ h = 80 mm
- Chiều dài phân bố của tải trọng bánh xe dọc cầu :
a = a1 + 2*h +L/3 = 0.362+ 2*0.08 + 6.60/3 = 2.722 m
- Trò số tải trọng phân bố đều dọc nhòp tính toán :
q = P/(a.b2) = 39.759 kN/m
- Tải trọng làn rải đều ngang cầu :
qL = 9.3/3 = 3.1 kN/m (3m _bề rộng 1 làn)

3. Tải trọng bộ hành :
Tải trọng bộ hành rải đều trên mặt cầu
PLa = 0.003 MPa = 3.00 kN/m2
Tải trọng bộ hành rải đều ngang cầu
PL = 3.0 kN/m

(3.6.1.2.5-1)

10.3. Sơ đồ tính :
Xét dải bản có chiều dài theo phương dọc cầu bằng 1m .

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 169

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

1. Nội lực do tónh tải :

Tên tải trọng

Kí
hiệu

TLBT bản mặt cầu
TL lớp phủ
TL lan can
TL lề người đi

M (kNm)

V (kN)

DC
DW
DCr

A-A
-35.97
-1.28
-9.23

B-B
-29.33
-6.09
-1.01

C-C
5.03
2.17

-0.60

A-A
27.1
2.14
3.24

B-B
-21.8
-5.87
0

C-C
0
0
0

DCp

-12.90

-1.41

-0.84

6.62

0

0

Ghi chú : Giá trò trong bảng là giá trò tiêu chuẩn.
2. Nội lực do hoạt tải xe và người đi bộ :
Mặt cắt A-A :
3.50
3.00
9.3 kN/m
3.0 kN/m

450
1400

1650

1650

1400

450

2800

3.00
2.70

1.20
0.90

0.30
2800

Mômen
3.50
3.00
9.3 kN/m
3.0 kN/m

1.00

0.30

Lực cắt

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 170

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

Mặt cắt B-B :

Mômen
3.50
3.00
9.3 kN/m

3.50
3.00
9.3 kN/m

3.0 kN/m

0.60

3.50
2.40
9.3 kN/m

0.19

0.38

0.89

1.17
1.05

0.99

0.47

0.32

0.84

0.60

3.50
3.00
9.3 kN/m

0.14

0.56
0.50

0.69

0.77

0.91

0.23

0.60

1.00

0.12

0.31

0.27

0.60

0.31

3.0 kN/m

Lực cắt
Mặt cắt C-C :
3.50
3.00
9.3 kN/m

3.50
2.70
9.3 kN/m

1.80

1.80

0.097

0.013

0.226

0.660

0.278

0.102

0.043

0.097

0.60

Mômen
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 171

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

3.50
2.90
9.3 kN/m

0.046

0.177

0.500

0.305
0.274

0.122

0.161

0.315

0.60

0.500

3.0 kN/m

Lực cắt
Bảng:
Tên tải trọng

Kí
hiệu

Hoạt tải xe

Người đi bộ

LL
PL

M (kNm)
A-A
-71.95
-8.78

B-B
-217.85
-3.42

V (kN)
C-C
90.55
0

A-A
-83.66
6

B-B
-214.23
-0.88

C-C
56.45
0.89

2. Tổng hợp nội lực :

Tổ hợp



Cường độ I
Sử dụng

1.05
1.00

M (kNm)
A-A
-259.66
-158.09

B-B
-557.93
-313.57

V (kN)
C-C
216.10
118.94

A-A
-129.25
-59.48

B-B
-531.52
-296.33

C-C
131.28
71.45

10.4. Tính cốt thép :
1.Kiểm toán tiết diện A-A

h

ds
b

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 172

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG
TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

- Chiều rộng mặt cắt
b = 1000 mm
- Chiều cao mặt cắt
h = 750 mm
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ
dc = 50.0 mm
- Hệ số sức kháng
 = 0.9
- Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất
 = 0.85
- Chiều dày của khối ứng suất tương đương a = 22.54 mm
- Chiều cao có hiệu của mặt cắt
ds = 700 mm
- Diện tích thép:
6 thanh 22
as = 2 280.8 mm2
1.1. Tổ hợp dùng để kiểm toán: Cường độ I
a. Kiểm tra tiết diện chòu uốn
Sức kháng uốn
Mr = 659.76 kNm
Mô men tính toán :
Mu = 259.66 kNm
- Kiểm tra :
Mu  Mr
ĐẠT
- Kiểm tra l#ợng cốt thép tối thiểu :
 Asmin *b*h*f’mm2 ĐẠT
- Kiểm tra l#ợng cốt thép tối đa : (de =ds )
0.42 c/de = 0 .038

ĐẠT
b. Kiểm tra tiết diện chòu cắt
- Diện tích cốt thép ngang:
Av = 780.1 mm2
- Cự ly giữa các cốt thép ngang:
s = 1 80 mm
- Kiểm tra diện tích cốt thép ngang:
Không cần kiểm tra diện tích cốt thép ngang tối thiểu
- Hệ số chỉ khẳ năng của bê tông bò nứt chéo
=2
- Góc nghiêng của ứng suất nén chéo
 = 45o
- Sức kháng cắt danh đònh do ứng suất kéo trong bê tông
Vc = 822 kN (1-70)
- Sức kháng cắt của cốt thép chòu cắt
Vs = 819 kN (1-71)
Vn = 8750 kN
- Sức kháng cắt tính toán
Vr = 1477 kN
- Lực cắt tính toán
Vu = 129 kN
- Kiểm tra:
Vu Vr
ĐẠT
1.2. Tổ hợp dùng để kiểm toán:
Sử dụng
- Điều kiện:
fs <= fsa = Z/(dc.A)1/3 <= 0,6fy
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 173

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

Tỷ lệ mô đun
Hm lượng cốt thép
Thông số tính toán
Thông số tính toán
- Kiểm tra:
0.6.fy = 252>=fs = 105
fsa = 319>=fs = 105

n = 5.26
 = 0.005
k = 0.21
j = 0.93
ĐẠT
ĐẠT

2.Kiểm toán tiết diện B-B

h

ds
b

- Chiều rộng mặt cắt
b = 1000 mm
- Chiều cao mặt cắt
h = 750 mm
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ
dc = 50.0 mm
- Hệ số sức kháng
 = 0.9
- Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất
b1 = 0.85
- Chiều dày của khối ứng suất tương đương
a = 22.54 mm
- Chiều cao có hiệu của mặt cắt
ds = 450 mm
- Diện tích thép:
6 thanh 22
as = 2280.8 mm2
2.1. Tổ hợp dùng để kiểm toán:
Cường độ I
a. Kiểm tra tiết diện chòu uốn
Sức kháng uốn
Mr = 659.76 kNm
Mô men tính toán :
Mu = 557.93 kNm

- Kiểm tra :
Mu Mr
ĐẠT
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu :
Asmin  0.03*b*h*f’ = 2678.66 mm2 ĐẠT
- Kiểm tra lượng cốt thép tối đa : (de =ds )
0.42 c/de = 0 .038 ĐẠT
-Kiểm tra sức kháng uốn :
Mr  min(1.2Mcr,1,33Mu)
ĐẠT
Trong đó:

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 174

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

b. Kiểm tra tiết diện chòu cắt
- Diện tích cốt thép ngang:

Av = 780.1 mm2
- Cự ly giữa các cốt thép ngang:
s = 280 mm
- Kiểm tra diện tích cốt thép ngang:
Không cần kiểm tra diện tích cốt thép ngang tối thiểu
- Hệ số chỉ khẳ năng của bê tông bò nứt chéo
=2
- Góc nghiêng của ứng suất nén chéo
 = 45o
- Sức kháng cắt danh đònh do ứng suất kéo trong bê tông
Vc = 822 kN
(1-70)
- Sức kháng cắt của cốt thép chòu cắt
Vs = 819 kN
(1-71)
Vn = 8750 kN
- Sức kháng cắt tính toán
Vr = 1477 kN
- Lực cắt tính toán
Vu = 523 kN
- Kiểm tra:
Vu Vr
ĐẠT
2.2. Tổ hợp dùng để kiểm toán:
Sử dụng
- Điều kiện:
fs <= fsa = Z/(dc.A)1/3 <= 0,6fy
Tỷ lệ mô đun
n = 5.26
Hàm lượng cốt thép

r = 0.005
Thông số tính toán
k = 0.17
Thông số tính toán
j = 0.94
- Kiểm tra:
0.6.fy = 252 >= fs = 208
ĐẠT
fsa = 319 >= fs = 208
ĐẠT
2.Kiểm toán tiết diện C-C

h

ds
b

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 175

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG
TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

- Chiều rộng mặt cắt
b = 1000 mm
- Chiều cao mặt cắt
h = 300 mm
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ
dc = 50.0 mm
- Hệ số sức kháng
 = 0.9
- Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất
b1 = 0.85
- Chiều dày của khối ứng suất tương đương
a = 22.54 mm
- Chiều cao có hiệu của mặt cắt
ds = 250 mm
- Diện tích thép:
6 thanh 22
as = 2280.8 mm2
2.1. Tổ hợp dùng để kiểm toán:
Cường độ I
a. Kiểm tra tiết diện chòu uốn
Sức kháng uốn
Mr = 228.69 kNm
Mô men tính toán :
Mu = 216.10 kNm
- Kiểm tra :
Mu Mr
ĐẠT
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu :
Asmin  0.03*b*h*f’ = 1071.4 mm2 ĐẠT

- Kiểm tra lượng cốt thép tối đa : (de =ds )
0.42 c/de = 0 .106 ĐẠT
-Kiểm tra sức kháng uốn :
Mr  min(1.2Mcr,1,33Mu)
ĐẠT
Trong đó:

b. Kiểm tra tiết diện chòu cắt
- Diện tích cốt thép ngang:
Av = 780.1 mm2
- Cự ly giữa các cốt thép ngang:
s = 100 mm
- Kiểm tra diện tích cốt thép ngang:
Không cần kiểm tra diện tích cốt thép ngang tối thiểu
- Hệ số chỉ khẳ năng của bê tông bò nứt chéo
=2
- Góc nghiêng của ứng suất nén chéo
 = 45o
- Sức kháng cắt danh đònh do ứng suất kéo trong bê tông
Vc = 293 kN
(1-70)
- Sức kháng cắt của cốt thép chòu cắt
Vs = 819 kN
(1-71)
Vn = 3125 kN
- Sức kháng cắt tính toán
Vr = 1001 kN
- Lực cắt tính toán
SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 176

LỚP: CẦU


THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT

GVHD: ThS .NGÔ CHÂU PHƯƠNG
TIÊU CHUẨN THIẾT KÊ CẦU 22TCN 272-05

Vu = 131 kN
- Kiểm tra:
Vu Vr
ĐẠT
2.2. Tổ hợp dùng để kiểm toán:
Sử dụng
- Điều kiện:
fs <= fsa = Z/(dc.A)1/3 <= 0,6fy
Tỷ lệ mô đun
n = 5.26
Hàm lượng cốt thép
r = 0.005
Thông số tính toán
k = 0.27
Thông số tính toán
j = 0.91
- Kiểm tra:
0.6.fy = 252 >= fs = 229

ĐẠT
fsa = 319 >= fs = 229
ĐẠT

SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ
HẦM K47

Trang 177

LỚP: CẦU