Phương án cầu dầm bản rỗng 20m (giầm biên)

GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN. - Quy mô công trình: Cầu vĩnh cửu BTCT dự ứng lực - Tải trọng thiết kế + Tải trọng xe: HL - 93 - Tĩnh không: BxH = 20x5.5m III.1.1. Đặc trưng kết cấu nhịp. PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM BẢN RỖNG 20M (GIẦM BIÊN) Bảng 3.1: Đặc trưng kết cấu nhịp CHƯƠNG 3 : MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP Kết cấu Chiều dài kết cấu nhịp Khổ cầu Chiều rộng lan can Chiều cao lan can Giá trị 20.00 16.10 Đơn vị Số lượng m m 1 m 1 m 2 1 m Ls m Lan can Bản mặt cầu Dầm bản 0.994 0.492 0.30 ts Chiều dài dầm tính toán Chiều rộng dầm Chiều cao dầm m 1 S 2 m 0.81 0.12 0.07 0.50 Chiều dầy bản mặt cầu Chiều dầy lớp phủ mặt cầu Chiều rộng bản mặt cầu Dđộ dốc ngang cầu hai mái Số lượng dầm chủ Khoảng cách giữa 2 dầm chủ Khoảng cách tim dầm biên đên mép ngoài Khoảng cách từ dầu dầm đến tim gối Số làn xe thiết kế 19.4 0.984 0.75 m % 17.10 2 NL m b m H m 4 Nb i tc dầm 17 m Lg de m K L Kí hiệu SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 105 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.1.2. Các đặt trưng vật liệu: - Cốât thép dự ứng lực: Loại cốt thép ASTM A416M mác thép 270 Đường kính danh định d = mm Diện tích một tao thép Aps = mm 2 Cường độ chịu kéo fpu = Mpa = KN/m 2 (TCN 5.4.4.1) Cường độ chảy fpy = 0.9*fpu = Mpa = KN/m 2 (TCN 5.4.4.1) Trọng lượng riêng của thép ys = Kg/m 3 = KN/m3 Modun đàn hồi Es = Mpa = KN/m 2 - Côt thép thường Giới hạn chảy cốt thép dọc dẩm chủ chịu kéo fy = Mpa = KN/m 3 Giới hạn chảy cốt thép dọc chủ chịu nén f'y = Mpa = KN/m 3 Giới hạn chảy các loại thép khác fy = Mpa = KN/m 3 Modun đàn hồi Es = Mpa - Bêtông dầm ở 28 ngày tuổi Cường độ chịu nén f'c = Mpa = KN/m 2 Trọng lượng riêng của bêtông yc = Kg/m 3 = KN/m3 Modun đàn hồi khi tính cho tĩnh tải = Mpa (TCN 5.4.2.4-1) Modun đàn hồi khi tính cho Ec = Mpa - Bêtông dầm ở 4 ngày tuổi Cường độ chịu nén f'c = Mpa = KN/m 2 Trọng lượng riêng của bêtông yc = Kg/m 3 = KN/m3 Modun đàn hồi = Mpa - Bêtông BMC ở 28 này tuổi Cường độ chịu nén f'c = Mpa = KN/m 2 Trọng lượng riêng của bêtông 34 34000 2500 25 31341.366 30 12.7 140.00 1860 1860000 1674000 78.5 197000000 4.2 4.2 2.4 45000 25 36056.596 30000 2500 420 240 200000 45 197000 1674 7850 420 33914.981 '5.1 **043.0 cc fyE = '5.1 **043.0 cc fyE = '5.1 **043.0 cc fyE = SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 106 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT yc = Kg/m 3 = KN/m3 Modun đàn hồi = Mpa - Bêtông nhựa Trọng lượng riêng của bêtông nhựa yf = Kg/m 3 = KN/m3 - Hệ số poisson m = 0.2 III.2 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM MẶT CẮT NGANG DẦM TRONG Io (cm4) 3330216.5 62260.8 3205694.9 I=Io+Ii (cm4) 3330356.0 62511.4 3205333.2 25 29440.087 2250 2500 5 60 50 60 Kích thước mm mm mm 22.5 Bảng 3.2: Kích thước hình học của dầm h4 mm mm 37757.3 400 25 25 h1 b3 h2Chiều cao vát Khoảng cách di(cm) Ký hiệu Đơn vị Mặt cắt đầu dầm Mặt cắt L/2 750 949 984 0 0 Chiều cao dầm Chiều rộng dầm trên Chiều rộng dầm dưới bán kính lỗ rỗõng chiều cao lỗ rỗng Chiều dầy vát dầm 25 25 750 949 984 150 h3 H b1 b2 r mm mm mm mm Bảng 3.3: Tổng hợp đặc trưng hình học của I x tại mặt cắt L/4 37.00 Mặt cắt Diện tích A(cm2) Ax di (cm3) Ii=Axyi 2 (cm4) 7232.63 1006.86 5218.91 Dầm nguyên Lỗ rỗng Tổng cộng 268619.7 193105.2 139.55 250.62 390.17 37.14 37.50 '5.1 **043.0 cc fyE = SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 107 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.3. HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG Hệ số phân bố cho dầm biên Đối với moment - Một làn thiết kế (dùng quy tắc đòn bẩy) Lực tác dụng của tải trọng bánh xe lên dầm chủ. R1 = 1/2 x y1 = y1/2 = 0.19 Khi có một làn xe hệ số làn m = 1.2 gex-M-1 = = - Hai làn thiết kế gex-M-2 = e x gin-M-2 Hệ số điều chỉnh: -300 ≤ de ≤ 600 de = mm Đúng ⇒ e = gex-M-1 = e x gex-M-1 1.12 x 0.233 = Hai hoăc hơn hai làn chịu tải: gex-M-2 = e gbên trong = 1.12 x 0.233 = Đối với lực cắt - Một làn thiết kế (dùng quy tắc đòn bẩy) Tương tự như khi tính trong một làn moment R1 = 0.19 Sơ đồ xếp tải tính HSPB cho dâm biên Khi có một làn xe hệ số làn m = 1.2 gex-V-1 = 1.2 x 0.194 gin-V-1 = - Hai làn thiết kế gex-V-2 = e x gin-V-2 Hệ số điều chỉnh: -300 ≤ de ≤ 600 de = mm OK ⇒ e = gex-M-1 = e x gex-M-1 1.06 x 0.233 = Hệ số phân bố cho dầm trong Đối với moment - Một làn thiết kế (dùng quy tắc đòn bẩy) Lực tác dụng của tải trọng bánh xe lên dầm chủ. R1 = 1/2 x y1 = y1/2 = 0.5 Khi có một làn xe hệ số làn m = 1.2 gex-M-1 = = - Hai làn thiết kế gex-M-2 = e x gin-M-2 Hệ số điều chỉnh: Sơ đồ xếp tải tính HSPB cho dầm trong -300 ≤ de ≤ 600 de = mm OK 592 1.12 0.260 0.260 1.2 x 0.194 0.233 0.233 592 1.06 0.247 1.2 x 0.5 0.600 592 7600 04.1 ede += 15000 02.1 e de += 7600 04.1 e de += SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 108 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT ⇒ e = ⇒ gex-M-2 = e x gex-M-1 1.12 x 0.6 = Đối với lực cắt - Một làn thiết kế (dùng quy tắc đòn bẩy) Tương tự như khi tính trong một làn moment R1 = 0.50 Khi có một làn xe hệ số làn m = 1.2 gex-V-1 = 1.2 x 0.5 gin-V-1 = - Hai làn thiết kế gex-V-2 = e x gin-V-2 Hệ số điều chỉnh: -300 ≤ de ≤ 600 de = mm OK ⇒ e = gex-M-1 = e x gex-M-1 1.06 x 0.6 = III.4 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM III.4.1. Tĩnh tải: - Dầm chủ Diện tích dầm chủ = m2 Trọng lượng trên 1m dài dầm DCg = KN/m - Bản mặt cầu Chiều rộng bản B = m Chiều dày trung bình bản ts = m = KN/m - Lớp phủ mặt cầu Chiều dày trung bình lớp phủ: = 0.07 m Trọng lượng bản trên 1m dài dầm chủ = 1.49 KN/m - Lan can tay vịn Lan can: 1.4 KN/m 0.600 0.636 0.233 0.247 Dầm trong Dầm biên Lực cắt 1 2 Moment 1 2 Hệ số phân bố Số làn chất tải 3.02 0.542 DCgd DWgf 13.55 17.1 0.12 Bảng 3.4: Kết quả tính hệ số phân bố 0.233 0.260 1.12 0.600 592 1.06 0.636 0.600 0.671 0.671 15000 02.1 e de += SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 109 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.4.2. Hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế Tải trọng làn thiết kế Tải trọng thiết kế phân bố theo phương ngang cầu theo chiều rồng 3m/làn Wl = 0.93 T/m SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 110 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.5. TÍNH TOÁN NỘI LỰC MẶT CẮT DẦM III.5.1Do tĩnh tải gây ra Xác định diện tích đường ảnh hưởng tại các tiết diện tính toán Chia dầm thành 16 đoạn, mỗi đoạn có L = 1.2125m, tính cho mặt cắt của 1/2 dầm WM W(+) W(-) Wv W(+) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) W(+) WM W(-) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 11 21 29 35 40 44 46 47 0 149 279 388 478 548 598 628 637 0 33.3 62.1 86.5 106 122 133 140 142 0 16.4 30.7 42.8 52.6 60.3 65.8 69.1 70.2 0 15.7 29.2 40.7 50.1 57.4 62.7 65.8 66.8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9.7 8.5 7.3 6.1 4.9 3.6 2.4 1.2 0 131 115 99 82 66 49 33 16 0 29.3 25.6 22.0 18.3 14.6 11.0 7.3 3.7 0.0 14.5 12.7 10.9 9.0 7.2 5.4 3.6 1.8 0.0 13.8 12.1 10.3 8.6 6.9 5.2 3.4 1.7 0.0 Bảng 3.5: - Tổng hợp các giá trị diệnt ích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt 13.55 3.02 1.49 1.42 Dầm chủ Bản mặt cầu Lớp phủ mặt cầu Lan can + gờ chắn Mặt cắt Ltt (m) x (m) Ltt-x (m) Moment Lực cắt Đường ảnh hưởng Đường ảnh hưởng 0 19.4 0.00 19.4 0 9.70 0 9.70 1 19.4 1.21 18.2 11 8.53 0.04 8.49 2 19.4 2.43 17.0 21 7.43 0.15 7.28 3 19.4 3.64 15.8 29 6.40 0.34 6.06 4 19.4 4.85 14.6 35 5.46 0.61 4.85 5 19.4 6.06 13.3 40 4.58 0.95 3.64 2.43 7 19.4 8.49 10.9 46 3.07 1.86 1.21 Mặt cắt Mặt cắt WM 8 19.4 9.70 9.7 47 2.43 2.43 0.00 Bảng 3.6: - Tổng hợp giátrị moment và lực cắt do tĩnh tải gây ra tại các mặt cắt Giá trị D (KN/m) Tải trọng kết cấu Moment do tĩnh tải kết cấu M = DxWM (KNm) Bảng 3.7: Lực cắt do tĩnh tải kết cấu V = D x W v (KN) Lan can + gờ chắn 6 19.4 7.28 12.1 WV 1.36 Giá trị D (KN/m) 13.55 3.02 1.49 1.42 44 3.79 Tải trọng kết cấu Dầm chủ Bản mặt cầu Lớp phủ mặt cầu SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 111 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT Trong đó: D là giá trị tĩnh tải của các cấu kiện được tính cho 1m dài dầm III.5.2 . Do hoạt tải gây ra a. Moment do tải trọng xe thiết kế, xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn gây ra Moment do xe tải thiết kế Moment do xe 2 trục thiết kế MllTr = Y1P1 +Y2P2 + Y3P3 MllTa = Y1P1 +Y2P2 Moment do tải trọng làn xe thiết kế M1 = W1WM Y1, Y2, Y3,là tung độ đường ảnh hưởng dưới tải trọng các bánh xe P1, P2, P3 W1 là tải trọng làn xe thiết kế WM là diệnt tích đường ảnh hưởng moment tại mặt cắt đang xét Y1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Bảng 3.8: Tổng hợp giá trị moment do xe tải thiết kế và tải trọng làn gây ra tại các mặt cắt Mặt cắt Đường ảnh hưởng Xe tải thiết kế Tải trọng làn Y1 m Y2 m Y3 m P1 K P2 K P3 K MllTr KNm W1 KN/ WM Ml KNm 0 0 1 P1 P2 P3 1.14 0.87 0.60 145 145 35 311.7 9.3 11.0 102.5 0 0 0 0 145 145 35 0 9.3 9.3 20.6 191.4 3 P1 P2 P 2.96 2.15 1.34 145 145 35 787.2 9.3 28.7 266.6 2 P1 P2 P3 2.12 1.58 1.05 145 145 35 574.0 9.3 35.3 328.1 5 P 1 P2 P3 1.21 4.17 2.49 145 145 35 867.4 9.3 40.4 376.0 4 P 1 P2 P3 3.64 2.56 1.49 145 145 35 951.1 9.3 44.1 410.2 7 P1 P2 P3 2.36 4.77 2.89 145 145 35 1135 9.3 46.3 430.7 6 P 1 P2 P3 1.86 4.55 2.93 145 145 35 1032 9.3 47.0 437.58 P 1 P2 P3 2.70 4.85 2.70 145 145 35 1189 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 112 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT Y1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y2 Y1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y2 b. Lực cắt do tải tọng xe thiết kế, xe 2 trụ thiết kế, tải trọng làn và người đi bộ gây ra Lực cắt do xe tải thiết kế Lực cắt do xe 2 trục thiết kế VllTr = Y1P1 +Y2P2 + Y3P3 VllTa = Y1P1 +Y2P2 Lực cắt do tải trọng làn thiết kế V1 = W1WV(+) Y1, Y2, Y3, là tung độ đường ảnh hưởng dưới tải trọng các bánh xe P1, P2, P3 W1, là tải trọng làn xe thiết kế WV(+) là diện tích đường ảnh hưởng moment tại mặt cắt đang xét Bảng 3.9: Tổng hợp giá trị moment do xe 2 trục thiết kế gây ra tại các mặt cắt Mặt cắt Đường ảnh hưởng Xe 2 trục thiết kế Y1 m Y2 m P1 KN P2 KN MllTr KNm 0 0 0 110 110 0 2 P1 P2 2.12 1.97 110 110 450.31 1 P1 P2 1.14 1.06 110 110 241.83 4 P 1 P2 3.64 3.34 110 110 767.25 3 P1 P2 2.96 2.73 110 110 625.45 6 P 1 P2 4.04 4.04 110 110 889.45 5 P 1 P2 3.71 3.71 110 110 815.33 8 P 1 P2 4.31 4.31 110 110 948.75 7 P 1 P2 4.25 4.25 110 110 933.93 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 113 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT Y1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Y 1 Y2 Y3 Bảng 3.11: Tổng hợp lực cắt do xe 2 trục thiết kế gây ra tại các mặt cắt Y1 Y 2 Y1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y2 Y 1 Y 2 Y 1 Y 2 Y 1 Y 2 Y 1 Y 2 277.3 Mặt cắt Đường ảnh hưởng Xe tải thiết kế 145 35 Bảng 3.10: Tổng hợp giá trị lực cắt do xe tải thiết kế và tải trọng làn gây ra tại các mặt cắt Tải trọng làn Y1 m Y2 m Y3 m P1 KN P2 KN P3 KN VllTr KN/m W1 KN/ WV (+) Vl KN 9.3 9.70 90.2 1 P1 P2 P3 0.94 0.72 0.49 145 145 35 257.0 9.3 8.53 79.3 0 P1 P2 P3 1.00 0.78 0.56 145 3.79 35.2 7 P 1 P2 0.56 0.34 0.12 9.3 7.43 69.1 3 P1 P2 P3 0.81 0.59 0.37 145 145 35 216.4 9.3 6.40 59.6 2 P1 P2 P3 0.88 0.65 0.43 145 145 35 236.7 9.3 5.46 50.7 5 P 1 P2 P3 0.69 0.47 0.24 145 145 35 175.8 9.3 4.58 42.6 4 P 1 P2 P3 0.75 0.53 0.31 145 145 35 196.1 145 145 35 135.2 9.3 3.07 28.5 6 P 1 P2 P3 0.63 0.40 0.18 155.5 8 P 1 P2 0.50 0.44 110 110 103.20 7 P 1 5 110 130.70 22.6 110 110 213.20 2 P1 P2 0.88 0.81 110 P 1 P 0.63 0.56 110 110 P 1 P2 P3 0.50 0.28 0.06 145 145 35 114.8 9.3 0.75 110 110 171.95 110 144.45 2.43 185.70 Mặt cắt Đường ảnh hưởng Xe 2 trục thiết kế Y1 (m) Y2 (m) P1 (KN) P2 (KN) VllTa (KN) P1 P2 3 0.69 145 145 35 1.00 0.94 9.3 0.50 110 110 116.95 6 1 P1 P2 0.94 0.88 110 0 P 1 P2 110 110 0.56 8 110 199.45 158.20 P1 P2 0.81 0.69 0.63 110 4 P 1 P2 0.75 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 114 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT d. Tổng hợp nội lực do hoạt tải gây ra (xét đến hệ số phân bố tải trọng) Moment do hoạt tải gây ra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Mll.Tr, Mll.Ta, M1, Mp là moment do xe tải, xe 2 trục, tải trọng làn và người đi bộ gây ra gM là hệ số phân bố tải trọng theo moment Lực cắt do hoạt tải gây ra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Vll.Tr, Vll.Ta, V1, là lực cắt do xe tải, xe 2 trục và tải trọng làn gV là hệ số phan bố tải trọng theo lực cắt Từ bảng tổng hợp nội lực do hoạt tải sinh ra cho thấy tổ hợp xe tải thiết + tải trọng làn là tổ hợp khống chế để tính - Moment do hoạt tải sinh ra MLL = MllTr x 1.25 + M1 - Lực cắt do hoạt tải sinh ra VLL = VllTr x 1.25 + V1 Trong đo:ù 1.25 : là hệ số xung kích, đối với tải trọng làn không xét đến hệ số xung kích Bảng 3.13: Tổng hợp lực cắt do hoạt tải 114.85 103.20 22.55 0.636 73.00 65.60 14.34 135.16 116.95 28.54 0.636 85.92 74.34 18.14 236.72 185.70 69.07 0.636 150.48 118.04 43.90 79.29 0.636 155.47 130.70 35.24 0.636 98.83 83.08 22.40 175.78 144.45 42.64 0.636 111.74 91.82 27.10 196.10 158.20 50.74 0.636 124.65 100.56 32.26 216.41 213.20 90.21 0.636 176.30 135.52 57.34 171.95 59.55 0.636 137.57 109.30 37.86 (2)*gV (3)*gVgV (1)*gV 934 431 0.671 761.33 626.42 288.87 636.36 293.46797.67 Mặt cắt Hệ số gV Vll.Tr (KN) Vll.Ta (KN) V1 (KN) Vl.Tr (KN) Vll.Ta (KN) V1 (KN) (1) (2) (3) Mặt cắt Hệ số gM Mll.Tr (KNm) Mll.Ta (KNm) M1 (KNm) Mll.Tr (KNm) Mll.Ta (KNm) M1 (KNm) (1) (2) (3) gM (1)*gM (2)*gM 1135 M (tiêu chuẩn) M (có xét đến hệ gố gM) 581.77 546.87 252.19 68.78 691.94 596.59 0 951 767 328 0.671 637.91 514.62 220.09 787 625 267 0.671 527.99 410 0.671 275.12 867 815 376 0.671 257.03 199.45 163.39 126.78 50.40 (3)*gM 574 450 191 0.671 385.03 302.04 128.39 1189 949 438 0.671 277.35 000 0 0.671 419.51 178.83 103 0.671 209.04 162.20 V (có xét đến hệ số gM)V (tiêu chuẩn) 312 Bảng 3.12: Tổng hợp moment do hoạt tải 0 242 1032 889 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 115 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.6. TỔ HỢP NÔI LỰC CÁC MẶT CẮT DẦM III.6.1 .Hệ số sử dụng trong tổ hợp tải trọng Hệ số điều chỉnh tải trọng η : hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số có liên quân đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác η = ηDηRηI>0.95 Bảng 3.14: Tổng hợp nội lực do hoạt tải khống chế sinh ra Bảng 3.15: Tổng hợp hoạt tải khống chế sinh ra Bảng 3.16: Thống kê hệ số tải trọng trong các tổ hợp Cường độ I 7 767 135 20.089 3.53 8 779 137 0.000 0.00 Sử dụng Mỏi 1.25 1 - 1.5 1 - 1.75 1 0.75 1 0.75 1.75 5 670 118 60.267 6 731 128 40.178 3 475 83 100.446 4 585 103 80.356 Trạng thái giới hạn DC (Bảng DW (Lơp phủ, LL (Hoạt tải 1 183 32 140.624 24.72 2 341 60 120.535 21.19 Mặt cắt Moment ( KNm ) Lực cắt (KN) MDC MDW VDC VDW 0 0 0 160.713 28.25 6 691.94 275.12 1140.04 98.83 22.40 145.94 5 581.77 252.19 979.41 111.74 27.10 166.78 8 797.67 293.46 1290.55 73.00 14.34 105.59 7 761.33 288.87 1240.53 85.92 18.14 125.54 2 385.03 128.39 609.68 150.48 43.90 232.00 1 209.04 68.78 330.08 163.39 50.40 254.64 4 637.91 220.09 1017.49 124.65 32.26 188.07 3 527.99 178.83 838.82 137.57 37.86 209.81 0 0 0 0 176.30 57.34 277.72 Mặt cắt Mll.Tr M1 MLL Vll.Tr V1 VLL Moment ( KNm ) Lực cắt (KN) 17.66 14.12 10.59 7.06 IM (Lực xung Hệ số tải trọng SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 116 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.6.2 .Tổ hợp tải trọng Trạng thái giới hạn cường dộ Moment do tĩnh tải vào hoạt tải sinh ra M = 1.25xMDC + 1.5xMDW + 1.75xMLL Lực cắt do tĩnh tải và hoạt tải sinh ra V = 1.25xVDC + 1.5xVDW + 1.75xVLL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Trạng thái giới hạn sử dụng Moment do dĩnh tải và hoạt tải sinh ra M = 1.0xMDC +1.0xMDW + 1xMLL Lực cắt do tĩnh tải và hoạt tải sinh ra V = 1.0xVDC + 1.0xVDW + 1xVLL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1241 2143 20.09 3.53 125.54767 135 1767 60.27 10.59 166.78 237.64 731 128 1140 1999 40.18 7.06 145.94 193.18 149.16 779 137 1291 2207 0.00 0.00 105.59 105.59 Bảng 3.19: Tổ hợp nội lực do tĩnh tải và hoạt tải sinh ra (TTGHSD) Moment ( KNm ) Lực cắt (KN) MDC MDW MLL M VDC VDW VLL V 0 0 0 0 160.71 28.25 277.72 Bảng 3.18: Tổ hợp nội lực tĩnh tải và hoạt tải sinh ra (TTGHCĐ) 188.07 450.76 184.79 3.53 3438.30 0.00 183 32 2186.89 100.45 17.66474.98 83.49 838.82 767.28 134.86 1240.53 3332.32 20.09 118 979 475 83 839 1397 100.45 17.66 209.81 327.91 330 545 140.62 24.72 341.01 59.94 609.68 1583.12 120.53 21.19 Moment ( KNm ) Lực căt (KN) MDC 254.64 419.98 341 60 466.68 MDW MLL 0.00 105.59 610 1011 120.53 21.19 232.00 1017.49 2665.47 80.36 14.12 373.72 779.46 137.00 1290.55 125.54 250.10 585 103 1017 1705 80.36 14.12 188.07 282.55 670 584.59 102.75 0 160.71 28.25 277.72 729.28 M VDC VDW VLL V ηR hệ số dẻ 0.95 1 1 ηI hệ số dẻo 1.05 KAD 254.64 658.47 0 0 0 0.95 1 1 Bảng 3.17: Thống kê hệ số điều chỉnh tải trọng KAD η= ηDηRηI Mặt cắt 209.81 519.21 730.74 128.44 1140.04 3101.16 40.18 7.06 145.94 316.21 669.85 117.74 979.41 2727.88 60.27 10.59 166.78 383.09 232.00 588.45 182.69 32.11 330.08 854.15 140.62 24.72 Cường độ Sử dụng Mỏi ηD hệ số dẻo 0.95 1 1 Mặt cắt SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 117 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT Trạng thái giới hạn mỏi Dùng xe tải đơn chiếc, chọn xe tải thiết kế để tính toán Moment do hoạt tải sinh ra M = 0.75xMllTrx1.15/1.2 Lực cắt do hoạt tải sinh ra V = 0.75xVllTrx1.15/1.2 Trong đó: 1.15 là hệ số sung kích khi tổng hợp trạng thái giới hạn mỏi. 1.2 hệ số làn xe, do nội lực tính cho 2 làn khi tính cho 1 làn phải chia lại cho 1.2 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM Bảng 3.21: Tổng hợp đặc trưng hình học 6 7 Giai đoạn thi công Giai đoạn khai thác 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 A m2 Ix m4 yb m yt m Sb m3 St m3 0.3800 0.0906 0.0866 0.0866 0.0866 0.0866 1 Mặt cắt V Bảng 3.20 - Tổ hợp nội lực do hoạt tải sinh ra (TTGHM) Mặt cắt Moment ( Tm ) Lực cắt (T) MllTr M VllTr 0 0 0 135.52 97.41 8 636 457 65.60 47.15 4 515 370 7 626 450 74.34 53.43 0.3800 0.3800 5 547 393 91.82 66.00 6 597 429 83.08 59.71 2 302 217 118.04 84.84 3 420 302 109.30 100.56 72.28 162 117 126.78 91.13 78.56 0.6014 0.0455 0.6014 0.0455 0.370 0.3823 0.3800 0.3800 0.0866 0.0866 0.0866 0.1063 0.5219 0.5219 0.5219 0.5219 0.5219 0.0333 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.7085 0.5219 0.5219 0.3352 0.1117 0.0871 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.8028 0.0464 0.5219 0.032 0.370 0.370 0.38000.370 0.1383 0.3677 0.370 0.370 0.370 0.4282 0.3218 0.1063 0.1414 0.6014 0.0455 0.4282 0.3218 0.4148 0.1414 0.4282 0.3218 0.1063 0.1414 0.6014 0.0455 0.4282 0.3218 0.1063 0.1414 0.6014 0.0455 0.4282 0.3218 0.3800 0.370 0.3800 0.0866 0.0844 0.1063 0.1414 0.6014 0.0455 0.4282 0.3218 0.1063 0.1414 0.6014 0.0455 0.4282 0.3218 0.1063 0.1414 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 118 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT Tỷ số modul đàn hồi của dầm/bản mặt cầu n = 1.50 Trong đó: yb, yt : khoảng cách từ trọng tâm đến thớ dưới và trên mặt cắt. sb, st : moment tĩnh đối với thớ trên mặt cắt. III.7. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THÉP III.7.11. Tính toán diện tích cốt thép Cường độ chịu nén của bê tông khi truyền lực căng f'ci = 0.75f'c = 33.8 MPa Giới hạn ứng suất trong bê tông dự ứng lực trước khi mất mát Ứng suất nén f'c = 0.6f'ci = 20.3 MPa Ứng suất kéo ft = = 1.45 MPa Dùng loại tao thép dự ứng lực, tao thép khử ứng suất trước Diện tích danh định một tao cáp Aps = mm2 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn fpu = MPa Giới hạn chảy của thép fpy = = MPa Ứng suất trong thép DƯL khi kích fpj = = MPa Sau khi truyền ứng suất fpt = = MPa Trạng thái giới hạn sử dụng fpe = = MPa Modul đàn hồi của tao thép Ep = MPa (Theo điều 5.4.4.2) Moment tính toán lấy giá trị max trong các mặt cắt Mu = KNm Diện tích cốt thép tối thiểu Số tao cáp cần thiết Apsg Aps1 ⇒ 32 tao để thiết kế Sơ đồ bố trí cáp DƯL 8 1674 1302 1376.4 1488 0.6014 0.3218 0.1063 140.00 1860 0.9 x fpu mm2 ncg = = 3221.87 = 23.0 tao 140.00 3438.30 0.85 x 1860000 x 0.9 x 0.75 197000 3221.87= 0.1414 0.7 x fpu 0.74 x fpu 0.80 x fpu Chọn 3438.30 0.0455 0.4282 '25.0 cif == Hf MA pu u psg *9.0**85.0 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 119 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT III.8. MẤT MÁT ỨNG SUẤT ( - ) ứng suất kéo Tổng mất mát ứng suất ở giai đoạn khai thác được tạo ra ( + ) ứng suất nén ΔfpT = ΔfpES + ΔfpSR + ΔfpCR + ΔfpR2 (A.5.9.5.1-2) Trong đó: : tổng mất mát ứng suất (Mpa) : mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi của bê tông (Mpa) : mất mát do co ngót (Mpa) : mất mát ứng suất do từ biến của bê tông (Mpa) : mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép (Mpa) III.8.1. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi trong từn bó cốt thép DƯL ΔfpES = E p x fcgp/Eci (A.5.9.5.2.3) Modul đàn hồi của cốt thép DƯL Ep = Mpa Modul đàn hồi của bê tông lúc truyền lực Eci = Mpa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Ứng suất trong cốt thép DƯL b Giới hạn kéo Ứng suất trong bê tông tại trọng tâm cốt thép DƯL tại lúc truyền lực và tải trọng bản thân của mặt cắt có moment lớn nhất (Mpa) Tính giá trị fcgp: fcgp =( P / Ag)+(Pi x e^2/ Ig) - (Mg x e/ Ig) Trong đó: P : lực dọc trong cốt thép DƯL tại mặt cắt giữa nhịp Mg : moment do tải trọng bản thân tại mặt cắt giữa nhịp Ag : diện tích mặt cắt ngnag dầm chính Ig : moment quán tính của mặt cắt ngang dầm yb : khoảng cách từ trục trung hòa đến phía dưới mặt cắt dầm e : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến trục trung hòa ΔfpT ΔfpES ΔfpSR ΔfpCR ΔfpR2 75% 197000 31341.37 Ac (mm2) 1395 1395 1395 1395 6249600 6444900 6640200 6835500 7030800 7616700 7812000 Bảng 3.22 : Lực do thép DƯL tác dụng lên mặt cắt 1860 1860 1860 1860 1860 fpu (Mpa) Mặt cắt 32 33 Số tao 4480.00 4620.00 Ứng suất (Mpa) P (Mpa) 34 35 36 37 38 39 40 1395 1395 1395 1395 1395 4760.00 4900.00 5040.00 5180.00 5320.00 5460.00 5600.00 1860 1860 1860 1860 7226100 7421400 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 120 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 III.8.2. Mất mát do từ biến: ΔfpCR = 12 x fcgp - 7 x Δfcdp (A.5.9.5.4.3-1) Trong đó: fcgp: ứng suất bê tông tại trọng tâm cốt thép DƯL lúc truyền lực Δfcdp: Thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm cốt thép DƯL do tải trọng thường xuyên đối với từng mặt cắt: Δfcdp = Mp-Iie-II/Ig-II+Mp-IIIe-III/Ig-III Trong đó: Mp: moment gây ra tại trọng tâm cốt thép do tải trọng thường xuyên làm thay đổi ứng suất 0 1 2 3 4 5 6 7 8 III.8.3. Mất mát do co ngót bê tông ΔfpSR= (117 - 1.03 x H) = Mpa (A.5.9.5.4.2-1) Trong đó: H: độ ẩm tương đối bao quanh kết cấu = 80% III.8.4. Mất mát do tự chùng cốt thép e-III (mm) Mp-II (Nmm) Mp-III (Nmm) Ig-II (mm4) Ig-III (mm4) Δfcdp (Mpa) ΔfpCR (Mpa) 1.4E+08 3.33E+10 8.074 8.202 308.25 255.97 173.50 106.89 56.13 53.91 18.57 0.99 -0.74 e-II (mm) 387.46 387.46 0.0E+00 1.8E+08 3.4E+08 4.7E+08 5.8E+08 6.7E+08 5.94E+10 5.85E+10 5.85E+10 5.85E+10 5.85E+10 3.21E+10 0.000 1.922 3.589 4.998 6.152 7.049 7.690 5.85E+10 5.85E+10 5.85E+10 5.85E+10 7.3E+08 Mặt cắt 301.40 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 0.0E+00 3.2E+07 6.0E+07 8.3E+07 1.0E+08 1.2E+08 1.3E+08 1.3E+08 411.25 7.7E+08 ΔfpES (Mpa) 370.01 370.01 370.01 370.01 370.01 370.01 370.01 370.01 301.40 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 300.01 54.087 37.925 30.125 29.689 3.10E+09 3.33E+09 3.44E+09 723262.50 521890.50 521890.50 521890.50 521890.50 521890.50 521890.50 521890.50 521890.50 3.33E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 25.6878 3.21E+10 3.21E+10 8.6048 22.4519 16.5516 11.8231 8.2663 34.60 6.0336 4.7926 4.7234 yb (mm) e (mm) Mg (N.mm) Ag (mm2) Ig (mm4) fcgp (Mpa) 300.01 387.46 387.46 387.46 387.46 387.46 387.46 0.00E+00 8.54E+08 1.58E+09 2.19E+09 2.67E+09 2.73E+09 Mặt cắt 7.8E+08 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 3.21E+10 Bảng 3.24: Mất mát ứng suất do từ biến Bảng 3.23: Tổng hợp mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 371.40 161.464 141.124 104.037 74.316 51.959 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 121 THIẾT KẾ DẦM BIÊN GVHD : Th.S TRẦN NHẬT LÂM THIẾT KẾ KỸ THUẬT Mất măt do chùng khi căng: Trong đó: t : thời gian tính theo ngày từ khi căng đến khi truyền lực = 4 ngày fpy : cường độ chảy quy định của cốt thép kéo trước = 1674 Mpa fpj : ứng suất ban đầu trong bó cốt thép ở cuối giai đoạn căng = Mpa ΔfpR1 = Mpa Mất mát do chùng sau khi căng (A.5.9.5.4.4c-1) ΔfpR2 = 30% x [138 - 0.4 x ΔfpES - 0.2 x (ΔfpSR + ΔfpCR)] Mpa Trị số 30% là hệ số chiết giảm cho cáp có độ tự chùng thấp (theo ASTM A416M) Tổng mất mát ứng suất ΔfpT = ΔfpES + ΔfpsR + ΔfpCR + ΔfpCR2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1302 1.47E+01 Mặt cắt ΔfpES (Mpa) ΔfpSR (Mpa) ΔfpCR (Mpa) ΔfpR2 (Mpa) ΔfpT (Mpa) fpe (Mpa) check fpe 889.23 956.28 1066.43 1155.20 1222.59 Bảng 3.25 : Tổng hợp mất mát ứng suất 124.76 101.37 99.36 161.46 141.12 104.04 74.32 51.96 54.09 37.93 30.12 29.69 34.60 34.60 34.60 34.60 34.60 34.60 34.60 34.60 34.60 308.25 255.97 173.50 106.89 56.13 1222.80 1270.24 1293.63 1295.64 OK OK OK OK OK OK OK OK OK 53.91 18.57 0.99 -0.74 1.45 7.03 16.43 23.99 29.72 29.60 33.66 35.65 35.81 505.77 438.72 328.57 239.80 172.41 172.20 ( ) pj py pj pR ff ftf ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −=Δ 55.0 40 24log 1 SVTH: NÔNG THỊ NGỌC HOA Trang 122 THIẾT KẾ DẦM BIÊN