ĐỒ án môn học THIẾT kế cầu THÉP LIÊN hợp

Chọn sơ bộ kích thước

Kích thước tiết diện ngang

-Cấu kiện đỡ: Dầm thép

-Bản mặt cầu bê tông đúc tại chỗ

-Nhịp cầu 22m Đề xuất sử dụng dầm thép thường tiết diện chữ I có cùng kích thước cho dầm trong và dầm biên

-Điều kiện chọn chiều cao dầm chủ: dựa vào chiều cao tối thiểu trong quy trình và kinh nghiệm thiết kế -Sách Cầu thép-Lê Đình Tâm/109 nói:

-Theo Bảng 2 TCVN 11823-02-2017 Quy định: Chiều cao phần dầm I của dầm liên hợp:

-Chiều cao tổng tiết diện liên hợp tối thiểu:H 0.04L0.04 22 0.88m

Quyết định chọn h=1 m -Chiều rộng bản cánh chịu nén và bản cánh chịu kéo: b fc b ft 350mm

Chiều dày bản cánh chịu nén và bản cánh chịu kéo là t_fc = t_ft = 20mm, lớn hơn chiều dày tối thiểu 16mm Chiều dày vách đứng (bản bụng) được xác định là t_w = 15mm, cũng vượt quá chiều dày tối thiểu 6mm Chiều cao của vách đứng là h_w = 960mm.

-Chiều dày bản tap dưới cánh chịu kéo: t '   2 t ft 40mmchọn t ' 20mm -Bề rộng bản táp: b ' 450mm

-Chiều cao vuốt (50-100 mm): b v = h v  100 mm

-Chiều dày bản bê tông: t s  200 mm

Kích thước tổng thể tiết diện ngang tại gối Kích thước tổng thể tiết diện ngang tại giữa nhịp

Thiết kế MCN cầu

a Chọn số lượng dầm, khoảng cách các tim dầm, chiều dài hẫng

-Khoảng cách các dầm: 1.8-2 (m)-Theo yêu cầu đề bài

-Khoảng cách các tim dầm : 2m

-Chiều dài cánh hẫng: Lc=1.25 m b Chọn kích thước và khoảng cách dầm ngang, lớp phủ

-Chiều cao dầm ngang (liên kết ngang) thiết kế theo điều kiện giống như cầu BTCT:

- Khoảng cách dầm ngang không vượt quá 8m và không lớn hơn 4 lần khoảng cách các dầm chủ:

+Khoảng cách các dầm ngang ta chọn Sngang &75m

- Tổng số dầm ngang (Liên kết ngang) : nr

- Độ dốc ngang cầu : 2% (tạo dốc bằng thay đổi cao độ gối cầu)

- Lớp phủ mặt cầu dày:75mm

+Lớp BTN Asphal dày 75mm

Hình 2: Mặt cắt ngang sơ bộ ( chưa bao gồm liên kết ngang)

ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN

Xác định hệ số quy đổi về cùng 1 loại vật liệu (n)

 E (Quy đổi thép sang bê tông)

Ta có thể tra bảng:

Theo yêu cầu đề bài: f c ' 25MPa n 8 -Tính toán cho tải trọng tức thởi( ngắn hạn)

3n24-Tính toán cho tải trọng thường xuyên (dài hạn)

Đặc trưng hình học của tiết diện – Đối với dầm trong

3.1 Vị trí không có liên kết bản táp

3.1.1 Giai đoạn thứ nhất( giai đoạn bê tông chưa đông cứng)

-Ở giai đoạn này trọng lượng bản thân dầm thép, bản bê tông, ván khuôn, thiết bị thi công… do dầm thép chịu

-Diện tích tiết diện nguyên:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :

2 2 2 fc ft w x fc fc ft ft w w fc t t h

-Vị trí trục trung hòa:

-Moment quán tính của mặt cắt:

12 2 12 2 fc fc fc ft ft ft w w w x fc fc c ft ft t w w t b t t b t t t h h

-Moment kháng uốn của tiết diện dầm thép:

+Đối với mép trên dầm thép :

+Đối với mép dưới dầm thép:

Hình 2 Tiết diện dầm thép giai đoạn 1 3.1.2 Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (giai đoạn bê tông đã đông cứng)

8 n  (Chuyển vật liệu bê tông sang thép)

-Bề rộng hữu hiệu b e sẽ chuyển về b tr của tiết diện thép:b tr b e

-Diện tích tiết diện liên hợp ngắn hạn:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x tiết diện liên hợp ngắn hạn :

Độ dịch chuyển trọng tâm lên phía bản BTCT:y ''  y t n 1 y t 0.95 0.5 0.45m

-Moment quán tính của mặt cắt giai đoạn liên hợp ngắn hạn:

-Moment kháng uốn của tiết diện liên hợp ngắn hạn:

+Đối với mép trên bản:

+Đối với mép dưới dầm thép :

Hình 3 Tiết diện dầm thép giai đoạn liên hợp ngắn hạn-1n

3.1.3 Giai đoạn liên hợp dài hạn( biến dạng cuối)

Lúc này độ cứng ban đầu bằng 3 lần độ cứng cuối:

3n 24(Chuyển vật liệu bê tông sang thép)

-Diện tích tiết diện liên hợp dài hạn:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x tiết diện liên hợp dài hạn :

Độ dịch chuyển trọng tâm lên phía bản BTCT:y '' y t n 3 y t 0.77 0.5 0.27m

-Moment quán tính của mặt cắt giai đoạn liên hợp dài hạn:

-Moment kháng uốn của tiết diện liên hợp dài hạn:

+Đối với mép trên dầm thép: 3

Hình 4 Tiết diện dầm thép giai đoạn liên hợp dài hạn-3n

3.2 Vị trí có liên kết bản táp

3.2.1 Giai đoạn thứ nhất( giai đoạn bê tông chưa đông cứng)

-Diện tích tiết diện nguyên:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :

0.0147 2 t fc ft w x fc fc ft ft w w fc t t h t

12 2 fc fc fc ft ft ft w w w x fc fc c ft ft t w w t ft t b t t b t t t h h t b t

+Đối với mép trên dầm thép : 6.24 10 3 3

+Đối với mép bản biên dưới: ' 6.24 10 3 3

+Đối với mép dưới bản táp :

Hình 5 Tiết diện dầm thép giai đoạn 1 có bản táp 3.2.2 Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (giai đoạn bê tông đã đông cứng)

Hình 4 Tiết diện dầm thép giai đoạn liên hợp ngắn hạn có bản táp

-Diện tích tiết diện ngắn hạn:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x tiết diện ngắn hạn :

Độ dịch chuyển trọng tâm lên phía bản BTCT:y ''  y t n 1 y t 0.8 0.4 0.4m

+Đối với mép bản biên trên :

+Đối với mép bản biên dưới :

+Đối với mép dưới bản táp :

Hình 6 Tiết diện dầm thép giai đoạn liên hợp ngắn hạn có bản táp 3.2.3 Giai đoạn liên hợp dài hạn( biến dạng cuối)

3n 24(Chuyển vật liệu bê tông sang thép)

-Diện tích tiết diện dài hạn:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x tiết diện dài hạn :

+Tới biên chịu kéo( mép bản táp): 3 3

Độ dịch chuyển trọng tâm lên phía bản BTCT:y '' y t n 3 y t 0.57 0.4 0.17m

-Moment quán tính của mặt cắt giai đoạn liên hợp dài hạn:

+Đối với mép bản biên trên:

+Đối với mép bản biên dưới :

+Đối với mép dưới bản táp:

Hình 7 Tiết diện dầm thép giai đoạn liên hợp dài hạn có bản táp

Bảng tổng hợp kết quả ĐTHH dầm trong:

Vị trí không có bản táp Vị trí có bản táp Đơn vị

Đặc trưng hình học của tiết diện – Đối với dầm biên

-Tính toán như các bước của dầm trong, giai đoạn 1 như dầm trong,chỉ khác bề rộng hữu hiệu

-Ở đây không trình bày lại:

Bảng tổng hợp kết quả ĐTHH dầm biên:

Vị trí không có bản táp Vị trí có bản táp Đơn vị

HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG

Hệ số phân bố hoạt tải theo làn

-Một làn xe chất tải:

       -Hai hay nhiều làn xe chất tải:

+m: là hệ số làn xe +Ltt : là chiều dài nhịp tính toán Ltt = 22 – 2.0,3 m = 21.4 m +S là khoảng cách giữa hai dầm chủ: S = 2m

+ts là chiều dày bản mặt cầu ts = 0.2 m Trong tính toán sơ bộ số hạng:K g / (L tt t 3 s ) có thể lấy bằng 1 - 4.6.2.2 TCN272-05

-Một làn xe chất tải: Dùng phương pháp đòn bẩy (Theo YC TCN 272-05 Bảng 4.6.2.2.2c-1)

-Hai hay nhiều làn xe chất tải:d e  500mm(khoảng cách từ tâm dầm biên tới mép đá vỉa) d e không nằm trong phạm vi áp dụng công thức:G=e.gbên trong(300d e 1700)

-Theo 11823-04-2017 mục 6.2.2.2 khuyến khích lấy de=-1 nếu de nằm ngoài phạm vi áp dụng

2.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

-Một làn xe chất tải:

-Hai hay nhiều làn xe chất tải:

-Một làn xe chất tải: (Quy tắc đòn bẫy)

-Hai hay nhiều làn xe chất tải:de=-1

2.3 Hệ số phân bố tải trọng do người bộ hành Đối với dầm biên:

BẢNG TỔNG HỢP HẾ SỐ PHÂN BỐ NGANG ĐỐI VỚI MOMENT

BẢNG TỔNG HỢP HẾ SỐ PHÂN BỐ NGANG ĐỐI VỚI LỰC CẮT

Lực cắt 1 làn 2 làn HSPBNTT

NỘI LỰC DO TĨNH TÃI

Tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ

-Trọng Lượng bản thân dầm chủ: (DCdc)

-Trọng Lượng bản thân bản BT: (DCbmc) +Vị trí dầm trong:DC bmc 25 0.2 2 10   KN m/ +Vị trí dầm biên:DC bmc 25 0.2 2.25 11.25   KN m/

-Vì đang thiết kế nên các tải trọng do liên kết ngang và sườn tăng cường sẽ kiểm toán bổ sung sau khi thiết kế:

+Dầm trong:DC1 10 2.3 1.125 13.425    KN m/ +Dầm biên:DC1 11.25 2.3 1.125 14.675    KN m/

1.2 Tĩnh tải giai đoạn 2 ( Giai đoạn mặt cắt thép và bê tông đã liên hợp)

-Trọng lượng lan can và bê tông lan can 1m dài :P1=Pống thép lancan+Pbê tông đỡ ống thép

-Trọng lượng bản thân tấm đan 1m dài:P2=Sđan+Slớp phủ lề bộ hành

-Trọng lượng bản thân bó vỉa trên 1m dài: P3

+Dầm trong:DW 22.5 0.08 2  3.6KN m/ +Dầm biên:DW 22.5 0.08 2.25  4.05KN m/ Tổng giai đoạn 2:

+Dầm trong:DC2DW 3.6KN m/

+Dầm biên:DC2DWP1P2P3 14.69 KN m/

Bảng tỗng hợp tĩnh tải

Loại tải trọng Dầm trong Dầm biên Đơn vị

Tính toán nội lực do tĩnh tải

-Dựa vào đường ảnh hưởng moment và lực cắt và xếp tải sao cho gây ra bất lợi nhất:

-Xét các mặt cắt: Gối;L/8;L/4;3L/8;L/2

Hình 1: Đường ảnh hưởng V tại gối Áp dụng công thức :V S DAH q DC (KN)

Tĩnh tải Nội lực Dầm trong Dầm biên Đơn vị nội lực

Hình 2: Đường ảnh hưởng V tại Ltt/8

Hình 3: Đường ảnh hưởng M tại Ltt/8

Tính cho DC2:Tương tự

Hình 5: Đường ảnh hưởng M tại Ltt/4

Hình 6: Đường ảnh hưởng V tại 3Ltt/8

Hình 7: Đường ảnh hưởng M tại 3Ltt/8

Kết quả kiểm tra từ MIDAS

Load Part Shear-z (kN) Moment-y (kN*m)

NỘI LỰC DO TĨNH TẢI DẦM TRONG

Load Part Shear-z (kN) Moment-y (kN*m)

NỘI LỰC DO TĨNH TẢI DẦM BIÊN

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI

Vị trí tại gối (0)

Hình 1 Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L=0 ( Tại gối)

Vị trí tại Ltt/8

Hình 2 Đường ảnh hưởng của lực cắt tại Ltt/8

Hình 3 Đường ảnh hưởng của moment tại Ltt/8

Vị trí tại 3Ltt/8

Hình 6 Đường ảnh hưởng của lực cắt tại 3Ltt/8

Hình 7 Đường ảnh hưởng của moment tại 3Ltt/8

3.Hoạt tải người bộ hành

-Tải trọng đoàn người đi bộ: PL=3 KN/m 2 -Bề rộng lề bộ hành 1.5m

- Hệ số phân bố ngang: + Cho dầm trong: mg = 0

Lực cắt và moment do tải người đi bộ được tính theo công thức: PL DAH

 -Tính toán như hoạt tải xe

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC CÁC VỊ TRÍ TRÊN DẦM CỦA TẢI NGƯỜI

4.Tổng hợp nội lực do hoạt tải

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC CÁC VỊ TRÍ TRÊN DẦM CỦA HOẠT TẢI XE

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC CÁC VỊ TRÍ TRÊN DẦM CỦA TẢI NGƯỜI

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA Ở TTGH MỎI

Vị trí tại gối

Hình 2 Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L=0 ( Tại gối)

Biên độ lực cắt:V 3  T V 3  T 242.26 0 242.26KN

Biên độ lực cắt:V 3  T V 3  T 201.629 ( 4.375)  206.065KN

Hình 7 Đường ảnh hưởng của lực cắt tại 3Ltt/8

Hình 8 Đường ảnh hưởng của moment tại 3Ltt/8

2.Tổng hợp nội lực do xe tải mỏi

Bảng 2.1 Nội lực do xe tải mỏi gây ra trên kết cấu nhịp

Bảng 2.2 Biên độ lực cắt mỏi

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Hệ số điều chỉnh tải trọng:      D R i

-Ý nghĩa: Xét đến tính dẻo của vật liệu và tình huống chịu lực của công trình (Đọc thêm trang 45

Sách CẦU THÉP-Lê Đình Tâm để nắm rõ)

Cường độ Sử dụng Mỏi

-Sừ dụng giá trị lớn nhất vì càng lớn càng gây nguy hiểm cho công trình

-Trường hợp sử dụng giá trị nhỏ tùy vào khả năng khai thác thực tế của công trình Đối với tính toán mỏi: lấy 0.75

Hệ số xung kích

-Mỏi: IM%-Bảng 10 6.2.1 TCVN 11823-03-2017 -Các trạng thái giới hạn khác:IM3% Bảng 10 6.2.1 TCVN 11823-03-2017 ( không sử dụng theo 272-05 là 25%)

Tổ hợp tải trọng

-Trạng thái giới hạn cường độ 1: U    1.25 DC  1.5 DW  1.75( LL IM  ) 

-Trạng thái giới hạn sử dụng: U    1 DC  1 DW  1( LL IM  ) 

-Trạng thái giới hạn mỏi:U 0.75(LL IM )  mg 0.75 1.15 max( M 3 T moi  ,M 2 T )

+DC: Tĩnh tải giai đoạn 1 +DW:Lớp phủ và các tiện ích(DC2) +(LL IM )HSPBN XE 1.33 max(( M V, ) xe T 3 ;(M V, ) Xe T 2 ) ( M V Lane, ) HSPBN PL (M V, ) PL

HSPBNxe=0.498-Đối với Moment HSPBNxe=0.623-Đối với lực cắt HSPBNPL=0

3 2 max((M) xe T ; (M) Xe T )1351.75KN m (3 -Chương 5)

-(LLIM)0.498 (1.33 1351.75 532.37)    0 1160.43KN m. -TTGH cường độ 1:M CD 10.951.25 768.51 1.5 206.08 1.75 1160.43     3135.48KN m. -TTGH sử dụng:M SD   1 1 768.51 1 206.08 1 1160.43    2135.02KN m.

-TTGH mỏi:M moi 0.75 ( LLIM)0.75 0.498 (1.15 1111)   477.022KN m.

3 2 max(( )V xe T ; ( )V Xe T )119.3KN m (3 -Chương 5)

-TTGH cường độ 1: V CD 10.951.25 0 1.5 0 1.75 98.85     164.33KN m.

-TTGH sử dụng: V SD       1 1 0 1 0 1 98.8598.85KN m.

-TTGH mỏi: V moi 0.75 ( LLIM)0.75 0.623 1.15 103.83   55.79KN m.

Bảng 4.1: Tổ hợp tải trọng dầm trong Đơn vị:

Nội lực Tải trọng Vị trí

HSPBNxe=0.27-Đối với lực cắt

-Dầm biên tính như dầm trong, nhưng bổ sung hoạt tải người bộ hành trong tính toán

Bảng 4.2: Tổ hợp tải trọng dầm biên Đơn vị:

Kiểm tra MIDAS đối với các vị trí bất lợi

Biểu đồ moment tại vị trí L/2 THCĐ

Biểu đồ lực cắt tại vị trí gối THCĐ

Biểu đồ moment tại vị trí L/2 THSD

Biểu đồ lực cắt tại vị trí gối THSD

KIỂM TRA DẦM CHỦ

Kiểm tra theo sức kháng uốn trường hợp có bản táp

Điều kiện kiểm tra: M r M n M u THCD 

1.1.1.Xác định vị trí TTH dẻo

Sức kháng uốn của tiết diện phụ thuộc vào khả năng chịu nén của bản biên chịu nén Khi các cấu kiện đỡ ngang và vách được thiết kế chắc chắn, sẽ không xảy ra hiện tượng mất ổn định, giúp tiết diện đạt tới moment dẻo hoàn toàn (Mn=Mp).

-Để xác định chiều cao nén của vách khi chảy hoàn toàn (D cp ) Trước tiên phải tìm được vị trí TTH dẻo:

-Cách tính: Cân bằng lực dẻo ở vùng chịu nén và vùng chiệu kéo (Diện tích các bộ phận nhân cho cường độ chảy tương ứng)

-Lực dẻo bản bê tông: P s 0.85f c ' A s 0.85 25 200 2250   9.562.500N 9562.5KN

-Lực dẻo bản cánh trên dầm thép: 345 20 350 2415000 2415 fc y f c

-Lực dẻo bản bụng dầm: P w  A w F y 960 15 345  4968000N 4968KN

-Lực dẻo bản cánh dưới dầm thép: 345 20 350 2415000 2415 ft y f t

-Lực dẻo bản táp:P t A t F y 450 20 345  3105000N3105KN

-Ta giả thiết rằng lực dẻo đi qua bản cánh trên: P s P fc 11977.5KN P w P ft  P t 10488KN

Hình 1: Giả thiết về vị trí TTHD

-Gọi x là K/C từ TTHD đến mép trên bản cánh trên dầm thép:

-Ta có phương trình cân bằng:

Như vậy: x mm thỏa mãn điều kiện đi qua cánh trên dầm

Giả thiết là đúng cp 0

1.1.2.Sức kháng uốn danh định tiết diện liên hợp : (M n )

Fy45Mpa có chiều cao mặt cắt không đổi và cần tuân thủ các quy định về độ mãnh của bản bụng theo Điều 6.10.4.1.2-1 (Mục 6.10.1.4-272-05).

-Nhận xét: Dầm giản đơn chỉ chịu uống dương, nên chỉ cần kiểm tra độ mảnh của bản bụng dầm

-Tiết diện đặc chắc nếu:

+Đối với mặt cắt liên hợp chiụ uốn dương tiết diện đặc chắc sức kháng uốn phải được xét theo quy định của điều 6.10.4.2.2(272-05 -6.10.4.1.1)

Sức kháng uốn danh định phải được lấy bằng:

D p : Khoảng cách từ đỉnh bản bê tông tới trục trọng tâm của mặt cắt liên hợp xuất hiện moment dẻo

D t : Tổng chiều cao mặt cắt liên hợp

-Do yêu cầu đồ án thiết kế theo TCVN 11823-2017 nên :

-Lưu ý xét đến yêu cầu tính dẻo của tiết diện: 10.7.3 TCVN 11823-06-2017

Thõa yêu cầu về tính dẻo (Trường hợp không thõa yêu cầu ta phải thay đổi kích thước tiết diện)

-Tính moment dẻo: Tổng hợp các lực dẻo với TTHD là moment dẻo

Hình 2:Các khoảng cách cánh tay đòn của lực dẻo với TTHD

-Y s : Khoảng cách từ trọng tâm bản BTCT tới TTHD: Y s 210mm

-Y fc n  : Khoảng cách từ trọng tâm phần nén bản cánh TTHD:Y fc n  5mm

-Y fc k  : Khoảng cách từ trọng tâm phần kéo bản cánh TTHD:Y fc k  5mm

-Y w : Khoảng cách từ trọng tâm bản bụng đến TTHD:Y w 490mm

-Y ft : Khoảng cách từ trọng tâm bản cánh dưới dầm thép đến TTHD:Y ft 980mm

-Y t : Khoảng cách từ trọng tâm bản táp đến TTHD:Y t 1000mm

3105 1000 6824325000 6824.325 p s s fc n fc n fc k fc k w w ft ft t t

Sức kháng uốn danh định:

Sức kháng uốn tính toán: M r M n (Lấy  1 Đối với uốn cho THCĐ-5.4.2 TCVN 11823-2017

Moment lớn nhất tại THCĐ 1-Vị trí L/2: M u C22.39 KN.m ĐKKT:M r M u

Kiểm tra theo sức kháng uốn trường hợp không có bản táp

-Ta giả thiết rằng lực dẻo đi qua bản cánh trên: P s P fc 11977.5KN P w P ft 7383KN

-Gọi x là K/C từ TTHD đến mép trên bản cánh trên dầm thép:

-Ta có phương trình cân bằng:

Như vậy: x=9.9 mm thỏa mãn điều kiện đi qua cánh trên dầm

Giả thiết là đúng cp 0

6821220000 6821.22 p s s fc n fc n fc k fc k w w ft ft

Sức kháng uốn danh định: 0.31

Sức kháng uốn tính toán: M r M n (Lấy  1 Đối với uốn cho THCĐ-5.4.2 TCVN 11823-2017)

Moment lớn nhất tại THCĐ 1-Vị trí L/2: M u 824.99 KN.m ĐKKT:M r M u

Kiểm tra theo sức kháng cắt

Sức kháng cắt ở trạng thái giới hạn CĐ của các khoang bản bụng trong phạm vi dầm thẳng và dầm cong phải thõa: TCVN 11823-06-2017 mục 10.9.1 r v n u

- v =1 Hệ số sức kháng cắt, lấy theo điều 5.4.2 TCVN 11823-06-2017

- V n : Sức kháng cắt danh định của bản bụng trong các trường hợp có sườn tăng cường hoặc không có sườn tăng cường

-V r : Sức kháng uốn tính toán

-V u :Lực cắt trong bản bụng do tải trọng tính toán ở mặt cắt đang xét

1.3.1 Xác định sức kháng cắt danh định V n -Trường hợp vách có tăng cường -Các khoang phía trong của bụng dầm

+Sức kháng cắt danh định của khoang bụng phía trong phải tính theo quy định của TCVN 11823-06-

2017 mục 10.9.1, và với các mặt cắt trong phạm vi khoan phải có cấu tạo thõa mãn:

Sức kháng được tính bằng:

+V p 0.58F Dt yw w : lực cắt dẻo +d 0 : Khoảng cách giữa các sườn tăng cường đứng ngang- d 0 3D 3 9602280mm(Khoang trong)10.9.1- TCVN 11823-06-2017

+C: Tỷ số sức kháng ổn định chịu cắt với cường độ cắt chảy +D: Chiều cao vách dầm

+Hệ số ổn định chịu cắt 5 5 2 5 5 2 5.88

Lực cắt lớn nhất tại THCĐ 1-Vị trí L/8 (do phía trong bụng dầm) V u 570.07KN ĐKKT:V r  v V n V u

-Khoang biên của bụng (Khoang đầu dầm)

Sức kháng cắt danh định của khoang bụng biên được tính như sau n cr p

V V CV 10.9.3.3 TCVN 11823-06-2017 +V p 0.58F Dt yw w (81.44KN

Lực cắt lớn nhất tại THCĐ 1-Vị trí gối V u 792.8KN ĐKKT:V r  v V n V u

2.Kiểm tra ở TTGH sừ dụng

Để đảm bảo tuổi thọ công trình, cần sử dụng TT đúng theo tải trọng thiết kế với các hệ số bằng 1 Việc quan tâm đến hạn chế ứng suất, độ võng và độ mở rộng vết nứt là rất quan trọng khi cầu phải chịu các điều kiện khai thác thường xuyên.

2.1- Kiểm tra ứng suất dầm thép tại biên trên và biên dưới khi chịu tải trọng dài hạn

-Để ngăn ngừa các biến dạng không hồi phục do hoạt tải gây ra các bản cánh phải thõa mản các yêu cầu sau đây:

-Đối với bản biên tiết diện liên hợp ứng suất bản cánh trong tiết diện chịu uốn âm và uốn dương không được vượt quá quy định sau: c 0.95 h b yt f  R R F

-+ f c , f t : Ứng suất nén và kéo ở biên chịu nén và biên chịu kéo của dầm thép

+ R b : Hệ số phân tán tải trọng bản bụng xét theo điều 10.1.10.2 TCVN-11823-06-2017 + R h : Hệ số lai được xác định theo điều 10.1.10.1 TCVN-11823-06-2017

+ F yf : Cường độ chảy của thép bản cánh Mpa + f : Ứng suất uốn ngang của bản cánh -trong giai đoạn kiểm tra này không xét tới

Hệ số lai R h (Hệ số giảm cường độ bản cánh) được xác định từ mặt cắt tổ hợp làm từ thép đồng nhất cường độ, theo tiêu chuẩn R h = 1 10.1.10.1 TCVN-11823-06-2017 Đồng thời, hệ số phân tán tải trọng bản bụng R b cũng cần được xác định để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế kết cấu.

D E t   F (Điều kiện độ mãnh bản bụng) CT 88 -10.1.10.2 TCVN-11823-06-2017

Để xác định ứng suất nén và ứng suất kéo của bản cánh, cần tổng hợp các ứng suất do tải trọng tác động trong ba giai đoạn tính toán đã được trình bày trong chương 2, bao gồm mặt cắt thép, liên hợp ngắn hạn và liên hợp dài hạn.

Các số liệu thiết kế cho dầm biên có tiết diện không có bản táp được lấy vì điều kiện kiểm tra do TTGH cường độ đã được thỏa mãn.

+S ,S c t : Moment kháng uốn biên chịu nén và chịu kéo GĐ1:

   (mục 4-Chương 2) +S 3 c n ,S 3 t n moment kháng uốn giai đoạn liên hợp dài hạn của biên chịu nén và biên chịu kéo của dầm thép được tính với tiết diện liên hợp 3n:

+S S n c , n t moment kháng uốn giai đoạn liên hợp ngắn hạn của biên chịu nén và biên chịu kéo của dầm thép được tính với tiết diện liên hợp 1n:

+ Các giá trị moment do DC1- DC2-LL lấy trong chương 7 tổ hợp tải trọng tại vị trí nguy hiểm nhất L/2

Kiểm tra giới hạn ư/s nén: 0.95

Kiểm tra giới hạn ư/s kéo: 0.95

2.2- Kiểm tra ứng suất dầm thép tại biên trên và biên dưới lúc thi công

Trong quá trình thi công, dầm chủ cần được kiểm toán để chịu moment dương Cần kiểm tra điều kiện ổn định trong giai đoạn mặt cầu đang ninh kết, khi bắt đầu giai đoạn quá đàn hồi, để đảm bảo không xảy ra mất ổn định Mặt cắt tính toán chỉ áp dụng cho dầm thép.

-Trước tiên kiểm tra độ mảnh bản cánh chịu kéo và nén thõa tỷ lệ: 12

-Để chịu tải trọng trước khi bê tông đông cứng , thì chiều dài không giằng Lb phải thõa mản: b p 1 t yc

Bán kính quán tính nhỏ nhất của mặt cắt quy ước được xác định bằng tổng của bản cánh chịu nén và 1/3 bản bụng chịu nén, áp dụng cho trục thẳng đúng trong mặt phẳng của vách.

+E là modun đàn hồi của thép +Fyc: Giới hạn chảy của thép

-Xác định bán kính quán tính r t

Tiết diện chịu nén của dầm thép: 1( ) 9400 2 t c c 3 c c w

Nếu độ dài vượt quá 2099.77 mm, sẽ dẫn đến mất ổn định xoắn ngang do thiếu liên kết ngang hỗ trợ bản cánh khi chịu nén Do đó, cần phải tính toán ổn định xoắn ngang theo mặt cắt không liên hợp theo tiêu chuẩn TCVN 11823-06-2017 – 10.8.

-Sức kháng uốn của bản cánh chịu nén: 10.8.2 TCVN 11823-06-2017 – 10.8 +Sức kháng ổn định cục bộ:

+Sức kháng ổn định xoắn ngang:

Sức kháng ổn định xoắn ngang trong phạm vi chiều dài không có giằng xác định như sau:

Chiều dài không giằng giới hạn để đạt được sức kháng uốn R R F b h yc (L p )

Trong bài toán này giai đoạn thi công giả thiết ta có chiều dài không giằng L b L p Giả sử Lbd00mm nc cr b h yc

Với F cr : Ứng suất ổn định xoắn ngang đàn hồi:

10.8.2.3-11823-06-2017 (140) r 1: Bán kính quán tính có hiệu chịu ổn định xoắn ngang :

C b : Hệ số điều chỉnh biến thiên moment-Đối với cánh hẫng không giằng C b 110.8.2.3-11823-06-

-Sức kháng uốn của bản cánh chịu kéo: 10.8.3 TCVN 11823-06-2017 – 10.8

    (144) Điều kiện chung: ứng suất biên trên và biên dưới không vượt quá 345

   Ứng suất biên trên trong giai đoạn thi công:

 (-) Ứng suất biên dưới trong giai đoạn thi công:

Đạt yêu cầu trong giai đoạn thi công

3.Kiểm tra độ võng tiêu chuẩn và tính độ vồng ngược

Biến dạng do độ võng ở TTGHSD có thể gây hư hỏng bề mặt và nứt cục bộ trong bản bê tông mặt cầu Độ võng thẳng đứng và rung động từ phương tiện giao thông ảnh hưởng tiêu cực đến tâm lý người sử dụng, tạo cảm giác không an toàn cho lái xe Để giảm thiểu những tác động này, các tiêu chuẩn quy định giới hạn về độ võng cần được tuân thủ.

Độ võng khi do hoạt tải được quy định theo TCVN 11823 -02-2017

Đối với cầu có tải trọng xe và/ hoặc người đi bộ:   22000 22

2017 5.2.6.2) Khi tính độ võng do hoạt tải, độ võng phải được lấy giá trị lớn hơn của kết quả tính toán sau

+ Tính với 1 xe tải thiết kế-(xe 3T)

Khi nghiên cứu độ võng tuyệt đối lớn nhất của cầu, cần tính toán với 25% tải trọng thiết kế của xe tải Tất cả các làn xe thiết kế phải được đặt tải và các cấu kiện chịu lực cần được xem xét như có độ võng lớn tương đương nhau theo quy định tại TCN 272-05 2.5.2.6.2.

-Vì vậy hệ số phân bố tải trọng có thể tính như sau: 4 0.44

Hình 1: Sơ đồ xếp tải

-Sử dụng phương pháp nhân biểu đồ Veresaghin đã học ở bộ môn sức bền vật liệu Bước 1: Vẽ biểu đồ moment uốn cho 3 trường hợp tải trọng như trên:

Bước 2: Vẽ biểu đồ moment uốn ở trạng thái ‘k’ ( Dỡ bỏ tải và đặt 1 lực đơn vị Pk=1- Đặt tại giữa nhịp)

  EJ    Trong đó: +E 2 10 5 Mpa 2 10 8 KN m/ 2

+ J x 0.0157m 4 : moment quán tính GĐ liên hợp ngắn hạn

+ h: Chiều cao của biểu đồ Mk ứng với trọng tâm của biểu đồ Mx trong đoạn đang xét

+Dầu  phụ thuộc dấu hai biểu đồ -Độ võng do xe 3T tại vị trí giữa nhịp:

-Độ võng do xe 25% xe 3T và tải trọng làn tại vị trí giữa nhịp:

-Độ võng tính toán tại L/2:

Độ võng do tĩnh tải phân bố đều gây ra tại giữa nhịp

Lấy dầm biên để tính toán

-Độ võng dầm thép do tĩnh tải giai đoạn 1:

Tĩnh tải rãi đều :DC1.675KN/m

-Độ võng dầm thép do tĩnh tải giai đoạn 2:

Tĩnh tải rãi đều :DC2.69KN/m

Chế tạo độ vồng

Cần làm độ vồng ngược cho dầm để bù lại độ võng do tĩnh tải gây nên:

SVTH: Ngô Văn Quang-18127039 33 Độ vồng cần thiết :  vong   SUM 0.5 65.378 7.42 0.5  69.088mm

Quyết định chọn để chế tạo :  chetao 70mm

4.Kiểm tra dầm theo TTGH mỏi do tải trọng gây ra

Trạng thái giới hạn mỏi cần được xem xét trong tính toán để hạn chế biên độ ứng suất do xe tải thiết kế gây ra, dựa trên số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến.

-Khi kiểm tra độ chịu mỏi do tải trọng gây ra, mỗi chi tiết phải thỏa mãn điều kiện:

    6.1.2.2 TCVN 11823-06-2017 +:Hệ số tải trọng với tổ hợp tải trọn mỏi quy định TCVN 11823-03-2017

+   F n : Sức kháng mỏi danh định quy định trong điều 6.1.2.5 TCVN 11823-06-2017

+ f : Tác dụng lực, biên độ ứng suất gây ra do hoạt tải là tải trọng mỏi

+Đối với cầu có tuổi thọ mỏi hữu hạn, sức kháng mỏi danh định được lấy:

N  365 75    n  ADTT  SL ( số chu kỳ lặp của biên độ ứng suất)

 ADTT : số xe tải/ngày

Giả thiết lưu lượng xe khi khai thác:10.000 xe/làn/ngày

Tỷ lệ xe tải trong luồng 0.2 ( Đường nông thôn liên quốc gia)

Bề rộng làn xe chạy 15m thiết kế 4 làn xe

 p: tỷ lệ lượng xe trên 1 làn p0.8 (11823-03-2017 bảng 9)

 ADTT  SL : số xe tải/ngày trong 1 làn xe đơn

(ADTT) SL 8000 0.8 6400 Xe tải/làn đơn/ngày

n: số chu kì biên độ ứng suất do 1 lượt xe tải gây ra: n=1 (6.1.2.5 TCVN 11823-06-2017 bảng 6)

A: Hằng số loại chi tiết: (6.1.2.5 TCVN 11823-06-2017 bảng 5)

Loại cấu tạo loại A( làm từ thép cơ bản)  A 82MPa 3 (bảng 3)

Vậy sức kháng mỏi danh định là:   1/3 11 6 1/3

-Biên độ ứng suất dưới tác dụng tải trọng mỏi:

+M moi C4.24KN.m -Moment do xe tải mỏi gây ra tại giữa nhịp +S 1 t n =0.013m 3 –Moment kháng uốn biên chiệu kéo giai đoạn liên hợp ngắn hạn

Do hệ số tải trọng đã nhân trong khi tính moment do xe tải mỏi nên:

Tiết diện đủ khả năng kháng mỏi

Nhận xét do sinh viên rút ra:

Khi lưu lượng xe khai thác giảm, sức kháng mỏi của vật liệu sẽ tăng lên Ngược lại, nếu biên độ ứng suất vượt quá sức kháng mỏi, cần phải kiểm tra kích thước tiết diện và xem xét thay đổi hoặc sử dụng tiết diện có bản táp để giảm biên độ ứng suất.

Mỏi do bản bụng chịu uốn: 6.10.6 TCN 272-05

Các bản bụng không có sườn tăng cường dọc phải thỏa:

Ứng suất nén đàn hồi lớn nhất khi chịu uốn do tác động của tải trọng dài hơn được xác định mà chưa nhân hệ số và tải trọng mỏi theo quy định Theo điều 6.10.6.2, giá trị này tương đương với ứng suất uốn lớn nhất của bản bụng Giới hạn chảy của bản bụng được quy định là Fyw = 45 MPa.

+Dc: Chiều cao bản bụng chịu nén trong giai đoạn đàn hồi

Dc được tính như sau: ( tam giác đồng dạng)

-Tính ứng suất nén lớn nhất trong bản bụng do tải trọng gây ra mỏi tại vị trí giữa nhịp:

DC DC LL IM LL IM moi f  f  f  f   f

 Ta có bảng giá trị sau: L/2 ( tính ứng suất biên chịu nén dầm thép) kNm m 3 KN/m 2

MLL+IM 1243.46 Sc n 0.0826 fLL+IM 15054

DC DC LL IM LL IM moi f f f f f

Thỏa yêu cầu chịu mỏi bản bụng chịu cắt

Mỏi do bản bụng chịu cắt

Cần bố trí các bản bụng của các mặt cắt đồng nhất với gờ tăng cường ngang, có thể có hoặc không có gờ tăng cường dọc, nhằm đảm bảo yêu cầu cf 0.58 yw.

+V cf : Ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất của bản bụng do tác dụng của tải dài hạn tiêu chuẩn và tải trọng mỏi quy định ở 6.10.6.2

DC DC LL IM cf w

+ C=1 ( Đã kiểm tra ở 1.3 -Chương 8)4 +F yw 45MPa

+V DC 1 ,V DC 2 : Lực cắt do DC1, DC2 gây ra tại gối ( dầm biên) +V ( LL IM  ) 2V ( LL IM  )  moi Lực cắt do tổ hợp tải trọng mỏi 6.10.6.2

DC DC LL IM moi cf w

 Kiểm tra: V cf 36.148MPa0.58 1 345  200.1MPa

 Thỏa yêu cầu chịu mỏi bản bụng chịu uốn

Ứng suất uốn trong dầm liên hợp

Giai đoạn chưa liên hợp

   : Ứng suất nén biên bản cánh trên

   Ứng suất kéo biên bản cánh dưới

Giai đoạn liên hợp dài hạn:( Biểu đồ thứ 2)

  S   Ứng suất nén biên bản bê tông

Giai đoạn liên hợp ngắn hạn:

Biểu đồ ứng suất uốn trong dầm liên hợp khi sắp đạt tới My

Biểu đồ ứng suất uốn trong dầm thép khi đạt moment dẻo (Mp)

THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG

Thiết kế sườn tăng cường gối

-Chọn vật liệu thép sườn tăng cường như vật liệu thép dầm chủ có giới hạn chảy: F ys F y 345MPa

-Sườn tăng cường gối phải được bố trí hai bên bản bụng và kéo dài hết bản bụng khít với hai bản cánh

2.1 Chiều rộng nhô ra của sườn t 0.48 p ys b t E

+t p : Chiều dày nhô ra của sườn tăng cường chọn t p 15mm

Hình 1: Kích thước cơ bản của sườn tăng cường gối

2.2 Sức kháng tựa của sườn tăng cường gối

-Sưc kháng tựa tính toán cho sườn tăng cường gối được lấp khít phải đươc tính như sau:

(R sb r )  b (R sb n ) 10.11.2.3 TCVN11823-06-2017 (197) Trong đó:

+(R sb n ) : Sức kháng tựa danh định cho sườn tăng cứng gối được lắp khít

Hệ số sức kháng tựa được xác định theo tiêu chuẩn TCVN11823-06-2017 với giá trị  b = 1 Hơn nữa, diện tích phần nhô ra của sườn tăng cứng phía ngoài của gờ đường hàn giữa bản bụng và bản cánh được tính toán là A pn = 15 × 167.5 = 2512.5 mm.

2.3 Kiểm tra tỷ số độ mãnh giới hạn:

Tiết diện làm việc như 1 cột chịu nén: Điều kiện: 140 r

    -Chiều dài có hiệu bản bụng10.11.2.4.1 TCVN11823-06-2017 r: Bán kính quán tính giữa chiều dài có hiệu và chiều dày của bản bụng : r I

+Diện tích có hiệu của tiết diện cột chịu nén: A 2 167.5 15 720 15 15825    mm 2

+Moment quán tính của các sườn tăng cườn gối đối với đường tâm vách:(Xem hình 1)

2.4 Sức kháng nén dọc trục của sườn tăng cường gối

-Sức kháng tính toán dọc trục P r xác định theo: 9.2.1 TCVN 11823-06-2017 r c n

+ c : Hệ số sức kháng nén 5.4.2 - c 0.9

+P n : Sức kháng nén danh định ở 9.4( cấu kiện không liên hợp) -9.5( cấu kiện liên hợp)

Cột có mặt cắt liên hợp phải tuân thủ quy định 9.5.2 TCVN 11823-06-2017 để tính toán sức kháng nén danh định Các quy định chi tiết có thể được tham khảo trong tiêu chuẩn.

+ A s : Diện tích mặt cắt ngang của mặt cắt thép A s 28400mm 2

+ A c : Diện tích mặt cắt ngang của bê tông A c 49500mm 2

+ A r : Tổng diện tích mặt cắt ngang của cốt thép dọc ( Bỏ qua) A r 0 + F y 345MPa Giới hạn chảy của mặt cắt thép

+K: Hệ số chiều dài có hiệu K=0.75 6.2.5 CVN 11823-04-2017 +r0mm mục 2.3

Tỷ số mô đun đàn hồi của bê tông là n=8, trong khi bán kính quán tính trong mặt cắt thép trong mặt phẳng uốn không được nhỏ hơn 0.3 lần chiều rộng của bộ phận liên hợp Đối với các thép hình được bọc bê tông liên hợp, các hằng số cột liên hợp được chỉ định là C1, C2, C3 theo Bảng 12.

Vậy sức kháng nén tính toán là: P r  c P n 0.9 9745.21 8770.69  KN

Đạt -Vậy thiết kế sườn tăng cường có tiết diện: 167.5 15( mm)-Thiết kế 1 cặp sườn tại gối

Thiết kế sườn tăng cường trung gian

-Ở đây ta chọn sườn tăng cường trung gian có kích thước như sườn tăng cườn tại gối và tiến hành kiểm tra lại

3.1 Chiều rộng nhô ra của sườn

+t p : Chiều dày nhô ra của sườn tăng cường chọn t p 15mm

+b f : Bề rộng cánh chịu nén b f 350mm

Các sườn tăng cứng ngang kề với khoang bụng không chịu tác động của trường kéo-chéo, cho phép khả năng chịu thêm cắt sau khi bị oằn Do đó, moment quán tính cần được xác định bằng giá trị nhỏ hơn trong các giới hạn nhất định.

+I t 1 bt J w 3 : Moment quán tính tối thiểu của sườn tăng cứng ngang cần thiết để phát huy toàn bộ sức kháng ổn định chịu cắt của bản bụng

Moment quán tính tối thiểu của sườn tăng cứng ngang là yếu tố quan trọng để đảm bảo sức kháng cắt tối đa sau khi xảy ra mất ổn định oằn, đặc biệt dưới tác động của trường kéo chéo.

+I t :Moment quán tính của sườn tăng cứng ngang quanh mép tiếp xúc với bản bụng đối với các sườn đơn

Thiết kế hàn hai bên bản bụng được thực hiện quanh trục giữa chiều dày của bản bụng đối với các sườn kép Hình 1 minh họa rõ ràng quá trình này.

+d 0 : Khoảng cách giữa các sườn tăng cường đứng ngang- d 0 3D 3 9602280mm(Khoang trong) Thiết kế d=d00mm

+b: Giá trị nhỏ hơn giữa do và D( chiều cao bàn bụng) +J: thông số độ cứng chống uốn

+Fcrs:Ứng suất ổn định cục bộ cho sườn tăng cứng +Fys45 Mpa Giới hạn chảy

+ t : Giá trị lớn hơn giữa yw crs

Kiểm tra độ cứng chống uốn:

-Khoảng cách sườn tăng cường

0 1.5 1.5 960 1440 d  D   mm(Khoang đầu dầm) 10.9.1 TCVN 11823-06-2017

Hình 2: Bố trí khoảng cách sườn tăng cường

-Phải kiểm tra lại sức kháng cắt ở chương 8 mục 1.3 do ta thiết kế lại d0

- Sức kháng cắt danh định khoang trong bụng dầm:

( Do C=1 nên không kết quả kiểm tra lại không bị ảnh hưởng)

Các kích thước sườn tăng cường đạt yêu cầu.

THIẾT KẾ NEO LIÊN KẾT

Chọn loại neo và kích thước

-Sử dụng neo đinh chống cắt -Tỷ lệ chiều cao và đường kính neo không được nhỏ hơn 4 10.10.1.1 TCVN 11823-06-2017 -Đường kính đinh neo d%mm

-Chiều cao đinh neo h0mm

Hình 1: Neo đinh chịu cắt

Bước neo thiết kế 10.10.1.2 TCVN 11823-06-2017

+V sr : Biên độ lực cắt ngang mỏi cho mỗi đơi vị độ dài (KN/m)

+V fat :Biên độ lực cắt dọc mỏi cho mỗi đơn vị độ dài (KN/m) fat V Q f

+F fat : Biên độ lực cắt hướng tâm mỏi cho mỗi đơn vị độ dài lấy giá trị lớn hơn giữa:

SVTH: Ngô Văn Quang-18127039 40 lg 1

2 max bot f fat fat cr fat

+I: moment quán tính mặt cắt liên hợp giai đoạn ngắn hạn: I 0.0132m 4

+n: số lượng neo chông cắt trong một mặt cắt ngang

+p: bước neo theo trục dọc

+Q: moment tĩnh của diện tích quy đổi ngắn hạn của bản bê tông đối với TTH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

Z r : Sức kháng mỏi chịu cắt của 1 neo chống cắt riêng lẽ theo 10.7.4.2

+Vf:Biên độ lực cắt theo THTT mỏi đã nhân hệ số theo bảng 3-11823-03-2018 r f p nZ I

-Bước từ tim tới tim của các neo không vượt quá 600mm và không được nhỏ hơn 6 lần đường kính đinh neo (6d0)

Số lượng neo đinh trên khoảng cách ngang

-Cự ly từ tim tới tim theo phương ngang không được nhỏ hơn 4 lần đường kính neo đinh

-Khoảng cách tịnh giữa mép của bản cánh trên và mép của neo chống cắt gần nhất không được nhỏ hơn

 Chọn số neo theo phương ngang n=3 ( đinh neo)

Lớp bê tông phủ neo và chiều sâu ngậm neo trong bê tông 10.10.1.4-TCVN-11823-06-2017 40

-Chiều cao tịnh của lớp BT phủ ở trên các đỉnh của neo chống cắt không được nhỏ hơn 50mm

-Chiều sâu chôn ít nhất 50mm vào bản BT mặt cấu

Thiết kế theo TTGH mỏi

Sức kháng mỏi của 1 neo riêng lẽ ( Tải trọng mỏi II) Z r d 2 10.10.2 TCVN-11823-06-2017

     875KN Ý nghĩa của Z r : Biên độ lực cắt mỏi mà 1 đinh neo hình có thể chịu được ít nhất 175.10 6 chu kỳ lặp

Xác định V f : V f mg1.15 0.75 (  V  V  ) (Lấy biên độ lực cắt mỏi đã tính ở chương 6)

Ta có bảng tính toán bước neo tại các vị trí trên dầm

Thiết kế theo THGH cường độ( trượt giữa bê tông và dầm thép)

Q n : Sức kháng cắt danh định của 1 neo chống cắt đơn

 sc : Hệ số sức kháng của các neo chống cắt 5.4.2  sc 0.85

-Ở TTGH cường độ, số lượng tối thiểu của neo chống cắt,n, trong vùng đang xét phải được lấy bằng r n P

P: Tổng lực cắt danh định

9.6.1 Lực cắt danh định 10.10.4.2 TCVN-11823-06-2017

Với dầm nhịp giản đơn, lực cắt danh định P được xác định trong khoảng từ điểm có moment dương lớn nhất do tải trọng xung kích đến điểm có moment bằng 0 liền kề.

Tổng lực cắt hướng tâm trong bản bê tông tại vị trí có moment dương lớn nhất do tải trọng xung kích được xác định Đối với các nhịp thẳng và đoạn dầm thẳng, lực cắt F b được lấy bằng 0.

0.85 ' min c e s p w w y ft ft y fc fc y f b t

    : Tổng lực cắt dọc trong bản BT tại điểm có moment dương lớn nhất do hoạt tải có xung kích

9.6.2 Sức kháng cắt danh định của 1 neo chống cắt ( Q n )10.10.4.3 TCVN-11823-06-2017

-Sức kháng cắt danh định của 1 neo đinh chịu cắt được ngảm trong bê tông phải lấy như sau:

+A sc :Điện tích mặt cắt ngang của neo đinh

+E c 0.0017 2500 2  f c '0.33 30736.12MPa (Mô-đun đàn hồi của BT) 4.2.4 TCVN11823-05-2017

+FuH5Mpa Cường độ kéo đứt của đinh neo chịu cắt

Kiểm tra: Q n 215.037KN A F sc u 237.953KN Đạt

Vậy sức kháng cắt tính toán là: Q r  sc Q n 0.85 215.037 182.78KN

Vậy số lượng neo ở TTGH cường độ: 9562500

9.6.3 Tổng kết thiết kế: (Thiết kế theo TTGH mỏi )

-Theo phương ngang Pn0mm với 3 hàng

-Thiết kế theo TTGH mỏi : n&4 neo

-Chọn bước neo thiết kế theo phương dọc :

Từ gối tới L/8, bố trí neo với bước neo P"0mm, số neo là n = 75 Từ L/4 tới L/2, bố trí neo với bước neo P'5mm, số neo là n = 60 Tổng số neo toàn dầm là n = 2 × (75 + 60) = 270.

-Đường kính neo 25 mm, chiều cao neo 150mm

Bước neo tại L/4 tới L/2 Bước neo theo phương ngang

THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM

Chọn bu-lông thiết kế

- Bu-lông cường độ cao (M164-M) : (Theo 4.3 TCVN 11823-06-2017)

+Cường độ chịu kéo min : F min 830MPa

+Đường kính lựa chọn: d 20mm

-Lỗ bu-lông : D"mm (Bảng 13 13.2.4.2 TCVN 11823-06-2017)

Đặc trung hình học (Dầm biên không bố trí bản táp)

-Khi sử dụng mối nối liên kết bằng bulông , tiết diện sẽ bị giảm yếu

+ Đặt 4 hàng bulông trên mỗi mặt cắt ngang trên biên của dầm thép

+ Giả sử sườn dầm có 10 bulong 960 15 10 22 15

+Chọn tiết diện sườn giảm yếu 25% Đặc trưng hình học của dầm thép:

(0.35 0.02 4 0.022 0.02) (0.35 0.02 4 0.022 0.02) 0.015 0.96 0.75 0.02128 fc fc fc ft ft fc w w

-Moment Tĩnh của mặt cắt đối với trục x:

5.24 10 0.99 5.24 10 0. fc ft w x fc fc fc ft ft ft w w fc t t h

12 2 12 fc fc fc ft ft ft w w w x fc fc fc c fc fc fc t w w t b t t b t t t h h

-Moment quán tính bản bụng: J x w  1.1 10  3 mm 4

-Moment quán tính bản cánh chịu nén: J x c  1.25 10  3 mm 4

-Moment quán tính bản cánh chịu kéo: J x t  1.25 10  3 mm 4

Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (n)

-Bề rộng hữu hiệu b e sẽ chuyển về b tr của tiết diện thép:b tr b e

-Diện tích tiết diện liên hợp ngắn hạn:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x tiết diện liên hợp ngắn hạn :

Vị trí trục trung hòa:

Độ dịch chuyển trọng tâm lên phía bản BTCT: y ''  y t n 1 y t 0.979 0.5 0.479m

-Moment quán tính bản bụng:

-Moment quán tính bản cánh chịu nén:

-Moment quán tính bản cánh chịu kéo:

+Đối với mép dưới dầm thép :

Giai đoạn liên hợp dài hạn (3n)

-Diện tích tiết diện liên hợp dài hạn:

-Momen tĩnh của mặt cắt đối với trục x tiết diện liên hợp dài hạn :

Độ dịch chuyển trọng tâm lên phía bản BTCT: y '' y t n 3 y t 0.879 0.5 0.379m

-Moment quán tính bản bụng:

-Moment quán tính bản cánh chịu nén:

-Moment quán tính bản cánh chịu kéo:

+Đối với mép trên dầm thép:

Bảng tổng hợp ĐTHH tại các vị trí mối nối Tiết diện Chưa liên hợp LH ngắn hạn(n) LH dài hạn(3n)

Nội lực tác dụng lên mối nối

Do vị trí đặt mối nối tại L/3=7.33m

Tính toán nội lực tại Ltt/3 do tĩnh tãi :( Dầm biên) +DC1.675KN/m

Hình 4 Sơ đồ xếp tĩnh tải tại L/3

Tính toán nội lực tại Ltt/3 do hoạt tải :

Hình 5 Sơ đồ xếp hoạt tải tại L/3

-Tải trọng đoàn người đi bộ: PL=3 KN/m 2 -Bề rộng lề bộ hành 1.5m P=1.5xPL= 4.5kN/m

Bảng tổng hợp nội lực tại L/3 Đơn vị:

-Nội lực tác dụng lên mối nối:

+Moment do sườn dầm chịu:

3.6 10 8.65 10 0.0114 w w w w DC DC LL IM x nx nx

+Lực cắt sườn dầm chịu:

Vw=VDC1+ VDC2+ VLL+IMI.44+49.49+183.76(2.69KN +Moment do bản cánh trên chịu:

3.6 10 8.65 10 0.0114 fc fc fc fc DC DC LL IM x nx nx

+Moment do bản cánh dưới chịu:

3.6 10 8.65 10 0.0114 ft ft ft ft DC DC LL IM x nx nx

Sự làm việc của bu-lông cường độ cao

Việc vặn đai ốc giúp bu lông chịu kéo và các bản thép được siết chặt, tạo ra lực ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của bản thép Đối với bu lông cường độ cao, lực ma sát này hoàn toàn có khả năng tiếp nhận lực trượt phát sinh.

.Bu lông chỉ chịu kéo do sự xiết chặc đai ốc (Sách KCT-Phạm Văn Hội)

Hình 1 :Sự làm việc chịu trượt của bu-lông -Khả năng chịu trượt của bu lông trong liên kết chịu ma sát được xác định như sau: n h s s t

+Ns: Số lượng mặt ma sát tính cho mỗi bu-lông:Ns=2 (số lượng bản thép là 3)

+Kh: Hệ số kích thước lỗ quy định : Kh=1 (Bảng 16)

+Ks:Hệ số điều kiện bề mặt quy định Ks=0.33(Giả sử bề mặt loại A)

+Pt: Lực kéo yêu cầu nhỏ nhất của bu-lông Pt0KN(Bảng 15)

Khả năng chịu lực của 1 bu-lông cường độ cao là: R n K K N P h s s t  1 0.33 2 140  92.4KN

Thiết kế bu lông cho bản cánh

-Bài toán về bu-lông cường độ cao (Tham khảo Chương Liên kết, KCT Phạm Văn Hội VD 2.5)

-Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của thép làm cầu: Fu H5Mpa

-Lực kéo đứt trong bản cánh trên: N c A c F u (350 20 4 22 20) 485     2541.4KN

-Lực kéo đứt trong bản cánh dưới: N t A t F u (350 20 4 22 20) 485     2541.4KN

10.5.1 Tính số bu lông cho bản cánh trên :

-Đối với bu-lông cường độ cao số lượng bu lông cần thiết để thõa mãn điều bền:

 N CT 2.30 KCT Phạm Văn Hội

Chọn 28 bu lông để thiết kế Áp dụng các quy định về khoảng cách:

-Cự ly từ tim tới tim không được nhỏ hơn 3 lần đường kính bu-lông:3d`mm 13.2.6.1 TCVN 11823- 06-2017

-Cự li tối đa của các bu lông:

-Khoảng cách từ lỗ ngoài cùng đến mép tối thiểu là 26mm Bảng 14 TCVN 11823-06-2017

-Bố trí kiểu song song:

+Chiều dày bản táp cánh trên(ốp ngoài ):20mm +Chiều dày ốp dưới cánh trên(ốp trong) :20mm +Chiều rộng bản táp cánh trên :350mm

+Chiều rộng ốp cánh trên:140mm

Hình 2: Bố trí bu-lông bản cánh trên

10.5.1 Tính toán số bu lông cho bản cánh dưới

-Các kích thước như bản cánh trên:

10.5.2 Tính toán số bu lông cho sườn dầm

- Chọn đường kính bu lông: d= 20 mm

- Số hàng bu lông: 8 hàng

- Số cột bu lông ở 1 bên mối nối: 2 cột

- Khoảng cách từ hàng bu lông ngoài cùng đến mép bản táp sườn dầm: 50 mm

- Khoảng cách giữa các cột bu lông : 100 mm

- Khoảng cách giữa các hàng bu lông : 100 mm

- Chiều dày bản táp sườn 15 mm

- Chiều cao bản táp sườn 800 mm

- Chiều rộng bản táp sườn dầm : 400 mm

Hình 3: Bố trí bu lông mối nối sườn dầm

-Công thức kiểm tra bền cho bu-lông do tác động của monent và lực cắt:

N  N N  N CT 2.38 KCT Phạm Văn Hội trang 95 Trong đó:

Lực lớn nhất tác dụng lên một bu-lông do moment gây ra được tính theo công thức 2.35 Khoảng cách giữa hai dãy bu-lông ngoài cùng là 700mm, và mỗi dãy của một phía liên kết có 2 bu-lông (m=2).

M=Mw: Moment tác dụng lên sườn dầm

 n : Lực cắt tác dụng lên mỗi bu lông(CT 2.37) n:Số bu lông 1 bên liên kết n

V=VM: Lực cắt tác dụng lên sườn dầm

+  N min R n 4( Đối với bu-lông cường độ cao)

(Lực này là tổng lực lớn nhất trong bu-lông ngoài cùng chịu)

THIẾT KẾ LIÊN KẾT NGANG

Mục đích thiết kế

-Chống đỡ ngang của biên chịu nén khi bê tông bản chưa cứng

-Truyển lực gió của các dầm ngoài vào dầm trong:

-Phân bố đều tải trọng tĩnh và hoạt tải tác dụng lên kết cấu:

-Đảm bảo ổn định biên dưới khi chịu nén

-Đối với bộ phận mặt cắt I, chiều cao dầm ngang tối thiểu là 0.5 chiều cao dầm 7.4.2 TCNV 11823-06-

Kích thước tiết diện ngang

-Lựa chọn kết cấu dầm ngang là thép hình C sử dụng liên kết hàn

Hình 1:Kích thước liên kết ngang

-Số lượng dầm ngang là 48 dầm ngang

-Chiều dài dầm ngang Ldn05mm

-Diện tích của tiết diện là: A dn  2 0.02 0.2 0.56 0.02   0.0192mm 2

-Trọng lượng riêng của một dầm ngang là: P dn  A L dn 7.850.0192 1.9 7.85  0.2286KN

-Tĩnh tải rải đều trên một dầm chủ do trọng lượng bản thân dầm ngang là:

22 9 dn dn dn nhip beam

Tải trọng gió ngang

-Tải trọng gió ngang P D tác dụng theo phương ngang đặt tại trọng tâm của phần tiết diện thích hợp

P  V A C  A KN 8.1.2.1 TCVN 11823-03-2017 CT 17 Trong đó:

Tốc độ gió thiết kế được tính theo công thức V = V_B × S (CT 16) Giả sử cầu nằm trong vùng có gió cấp III, với độ cao mặt cầu so với mặt nước là 10 mét và nằm trong khu vực mặt nước thoáng.

+C d : Hệ số cản Hình 4 TCVN 11823-03-2017 CT 17 b/d = 15/ 2.03= 7.4 Cd = 1.2

+ b = 15 (m): chiều rộng toàn bộ cầu giữa các cấu kiện lan can

+ d = 2.03 (m): chiều cao kết cấu bao gồm các lan can đặc nếu có

Lực gió tác dụng vào nửa đáy dầm tác dụng vào biên dưới của dầm

- Tải trọng giú tỏc dụng lờn ẵ chiều cao dầm chớnh phớa dưới sẽ do bản biờn dưới chịu

Tải trọng gió tác động lên dầm ngang mặt cầu sẽ được truyền xuống gối, và phản lực từ các dầm chủ cần phải được phân bổ đồng đều cho tất cả các gối Công thức tính tải trọng là P = w × L, trong đó L là khoảng cách giữa hai dầm ngang.

Kiểm tra tỷ số dộ mảnh

-Đối với các bộ phận giằng liên kết: K 140 r

9.3 TCVN -11823-06-2017 +K=0.75: Hệ số chiều dài hiệu dụng trong TCVN-04-11823-2017 6.2.5

+r: Bán kính quán tính nhỏ nhất :

(Iy: Moment quán tính đối với trục y của mặt cắt dầm ngang)

+ Chiểu dài không được giằng: 3020mm

Kiểm tra sức kháng dọc trục

-Sức kháng tính toán dọc trục P r xác định theo: 9.2.1 TCVN 11823-06-2017 r c n

+ c : Hệ số sức kháng nén 5.4.2 - c 0.9

+P n : Sức kháng nén danh định ở 9.4( cấu kiện không liên hợp) -9.5( cấu kiện liên hợp)

Cột có mặt cắt liên hợp đáp ứng các quy định tại mục 9.5.2 TCVN 11823-06-2017 cần được tính toán sức kháng nén danh định theo hướng dẫn cụ thể trong tiêu chuẩn.

Vậy sức kháng nén tính toán là: P r  c P n 0.9 6451.059 5805.95KN

TCVN 11823-2017 là tiêu chuẩn quan trọng trong thiết kế cầu thép, được hỗ trợ bởi các tài liệu như sách của GS Lê Đình Tâm và Nguyễn Xuân Toàn, cùng với công trình nghiên cứu của Phạm Văn Hội về kết cấu thép Ngoài ra, VD tính toán cầu dầm liên hợp của Nguyễn Viết Trung cũng cung cấp những hướng dẫn quý báu Đặc biệt, bản vẽ cầu ONG DAU là một ví dụ điển hình cho việc áp dụng các tiêu chuẩn này trong thực tiễn.

Khổ giới hạn thông thuyền: 15M SÔNG CẤP VI

(Clearnce for navigation-level 5 river ): 15M

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

FALCULTY OF CIVIL ENGINEERING - KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC COURSE PROJECT

SINH VIÊN - MSSV STUDENT-ID

NGÔ VĂN QUANG 18127039 HƯỚNG DẪN

TÊN ĐỒ ÁN - Project name ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP

Design of steel-concrete Composite Bridges

PHẦN BẢN VẼ-THE DRAWING

MẶT CHÍNH CẦU- MAIN VIEW OF BRIDGE

1 KÍCH THƯỚC TRONG BẢN VẼ DÙNG MM, CAO ĐỘ M

2.TIÊU CHUẨN KĨ THUẬT THIẾT KẾ :

- QUY MÔ BÁN VĨNH CỬU (Half size permanent)

- TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN (Design load) : HL93

- TẢI TRỌNG NGƯỜI (Pedestrian load):3000 N/m2

- TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ (Design standards): 11823-06-2017

3.KẾT CẤU CẦU (Bridge structure)

- KẾT CẤU PHẦN TRÊN : DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP

(Superstructure : Reinforced concrete slab composite steel beams )

- KẾ CẤU PHẦN DƯỚI: MỐ CHỮ U VÀ CỌC KHOAN NHỒI

(Substructure : Abutment U and Bored pile)

4 VẬT LIỆU (Material) -BÊ TÔNG (Concrete ): fc%MPa -THÉP (Steel) : Fy45MPa Fu= 485MPa

Lớp phòng nước 5MM (Water procfing layer)

Lớp bê tông nhựa ASPHAL 70MM (Asphal concrete layer 70mm)

Bản mặt cầu (Bridge deck)

Lề đường người đi bộ (Moving pedestrian path)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

MẶT CẮT NGANG CẦU - CROSS SECTION OF BRIDGE

3D MẶT CẮT NGANG CẦU - 3D CROSS SECTION OF BRIDGE

3D MẶT BẰNG DẦM - 3D PLAN VIEW OF BEAMS

Mép Bản mặt cầu ( Edge bridge deck)

Tim cầu (Center line bridge)

Liên kết bu-lông (Bolted splice)

1/2 MẶT CẮT A-A ( 1/2 SECTION A-A ) 1/2 MẶT BẰNG CẦU ( 1/2 PLAN VIEW OF BRIDGE )

TỶ LỆ - SCALE : 1/65 ĐƠN VỊ BẢN VẼ : MM

Liên kết bu-lông sườn dầm (Bolted splice of wed)

Liên kết bu-lông cánh dầm (Bolted splice of flange)

CẤU TẠO HỆ DẦM THÉP

MẶT ĐỨNG DẦM CHỦ - FRONT VIEW OF MAIN BEAM

MẶT BẰNG DẦM CHỦ - PLAN VIEW OF MAIN BEAM

Bolted splice of flange Bolted splice of flange

Lổ bu-lông D"MM (VOIDED SLAB)

Liên kết bu-lông bản cánh (Bolted splices of flange)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

CẤU TẠO HỆ DẦM THÉP

MẶT CẮT F-F (SECTION F-F) LIÊN KẾT BULÔNG SƯỜN DẦM-

BẢN TÁP SƯỜN DẦM-PLATE OF WED

LIÊN KẾT BULÔNG BẢN CÁNH-

BOLTED SPLICES OF FLANGE 3D LIÊN KẾT BU-LÔNG BẢN CÁNH -

BẢN TÁP CÁNH DẦM-PLATE OF FLAGE

PHƯƠNG DỌC NEO - VERTICAL ANCHOR

3D LIÊN KẾT BULÔNG SƯỜN DẦM- 3D BOLTED SPLICES OF WED

3D NEO - 3D ANCHOR Đầu neo DPMM (End block)

Tiêu đề	Thiết Kế Cầu Thép Liên Hợp
Tác giả	Ngô Văn Quang
Người hướng dẫn	TS. Đỗ Tiến Thọ
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Tp.Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	9,33 MB

ĐỒ án môn học THIẾT kế cầu THÉP LIÊN hợp

Chọn sơ bộ kích thước

Kích thước tiết diện ngang

Thiết kế MCN cầu

ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN

Xác định hệ số quy đổi về cùng 1 loại vật liệu (n)

Đặc trưng hình học của tiết diện – Đối với dầm trong

Đặc trưng hình học của tiết diện – Đối với dầm biên

HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG

Hệ số phân bố hoạt tải theo làn

NỘI LỰC DO TĨNH TÃI

Tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ

Tính toán nội lực do tĩnh tải

Kết quả kiểm tra từ MIDAS

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI

Vị trí tại gối (0)

Vị trí tại Ltt/8

Vị trí tại Ltt/4

Vị trí tại 3Ltt/8

Vị trí tại Ltt/2

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA Ở TTGH MỎI

Vị trí tại gối

TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Hệ số điều chỉnh tải trọng:      D R i

Hệ số xung kích

Tổ hợp tải trọng

Kiểm tra MIDAS đối với các vị trí bất lợi

KIỂM TRA DẦM CHỦ

Kiểm tra theo sức kháng uốn trường hợp có bản táp

Kiểm tra theo sức kháng uốn trường hợp không có bản táp

Kiểm tra theo sức kháng cắt

Độ võng khi do hoạt tải được quy định theo TCVN 11823 -02-2017

Độ võng do tĩnh tải phân bố đều gây ra tại giữa nhịp

Chế tạo độ vồng

Mỏi do bản bụng chịu uốn: 6.10.6 TCN 272-05

Mỏi do bản bụng chịu cắt

Ứng suất uốn trong dầm liên hợp

THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG

Thiết kế sườn tăng cường gối

Thiết kế sườn tăng cường trung gian

THIẾT KẾ NEO LIÊN KẾT

Chọn loại neo và kích thước

Bước neo thiết kế 10.10.1.2 TCVN 11823-06-2017

Số lượng neo đinh trên khoảng cách ngang

Lớp bê tông phủ neo và chiều sâu ngậm neo trong bê tông 10.10.1.4-TCVN-11823-06-2017 40

Thiết kế theo TTGH mỏi

Thiết kế theo THGH cường độ( trượt giữa bê tông và dầm thép)

THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM

Chọn bu-lông thiết kế

Đặc trung hình học (Dầm biên không bố trí bản táp)

Nội lực tác dụng lên mối nối

Sự làm việc của bu-lông cường độ cao

Thiết kế bu lông cho bản cánh

THIẾT KẾ LIÊN KẾT NGANG

Mục đích thiết kế

Kích thước tiết diện ngang

Tải trọng gió ngang

Lực gió tác dụng vào nửa đáy dầm tác dụng vào biên dưới của dầm

Kiểm tra tỷ số dộ mảnh

Kiểm tra sức kháng dọc trục