- Các neo chống trượt được bố trí ở mặt tiếp xúc giữa bản bêtông và cánh dầm thép do đó để tính toán neo cần phải xác định lực cắt (hay lực trượt) nằm ngang và sức kháng cắt của neo, sau đó tính tổng số neo cần bố trí.
- Ngoài việc tính toán khả năng chịu cắt của neo theo điều kiện cường độ còn phải kiểm toán khả năng chịu lực của neo theo điều kiện mỏi.
10.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên neo 10.2.1. Sự phát sinh lực trượt và lực bóc
- Khi dầm liên hợp chịu uốn thì biến dạng không đều của bản bêtông và bản thép phát sinh lực trượt và lực bóc làm bong bản bêtông ra khỏi dầm thép.
- Các tải trọng sinh ra lực trượt và lực bóc:
+ Tĩnh tải giai đoạn II (có xét tới từ biến).
+ Hoạt tải.
+ Sự thay đổi nhiệt độ.
+ Co ngót trong bêtông.
- Để đảm bảo cho bản bêtông không bị bong khỏi dầm thép và tạo ra được hiệu ứng liên hợp thì ta phải bố trí neo liên kết. Như vậy neo trong cầu dầm thép liên hợp là một bộ phận rất quan trọng nhằm đảm bảo cho bản bêtông và dầm thép làm việc cùng nhau.
- Tính toán neo liên hợp có các nội dung sau:
+ Tính các lực tác dụng lên neo: lực trượt và lực bóc.
+ Tính khả năng chịu lực của mỗi loại neo.
+ Tính toán và bố trí neo.
10.2.2. Lực trượt danh định tác dụng lên neo
- Lực trượt do tải trọng tác dụng lên neo xác định theo công thức:
+ Trường hợp 1: Trục trung hòa dẻo nằm trong bản bêtông và lực nén C nhỏ hơn cường độ toàn phần của bản. Tuy nhiên sự cân bằng yêu cầu C bằng lực kéo trong tiết diện thép, do đó ta có:
C = Vh = fywDtw + fytbttt + fycbftf
+ Trường hợp 2: Trục trung hòa dẻo nằm trong tiết diện dầm thép và lực nến C = Vh là cường độ toàn phần của bản tính theo công thức:
Trong đó:
+ : Cường độ nén 28 ngày quy định của bêtông bản.Mpa + bs: Bề rộng tính toán của bản (mm).
+ ts: Chiều dày bản (mm).
+ As: Diện tích của bản bêtông bao gồm cả phần vút, As = 4824cm2
+ fyw, fyt, fyc: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của sườn dầm, cánh chịu kéo và cánh chịu nén của dầm thép (Mpa).
+ Dw: Chiều cao sườn dầm chủ (mm).
+ bt, bc: Chiều rộng cánh chịu kéo và cánh chịu nén (mm).
+ ts,ts,ts: Chiều dầy sườn dầm, cánh chịu nén và cánh chịu kéo (mm).
- Khi mặt cắt dầm phát triển đến giai đoạn chảy dẻo thì trục trung hòa dẻo PNA của dầm chủ đi qua sườn dầm nên ta có thể tính lực trượt trong giai đoạn chảy dẻo theo công thức:
10.3. Xác định khả năng chịu lực của neo 10.3.1. Loại neo sử dụng
- Sử dụng loại neo đinh mũ chịu cắt có cấu tạo như hình vẽ:
Hình 37: Neo đinh mũ 10.3.2. Sức kháng cắt của neo
- Công thức tính toán:
Trong đó:
+ : Hệ số sức kháng đối với neo chống cắt, + Qn: Sức kháng cắt danh định.
+ Qr: Sức kháng cắt tính toán.
+ Asc: Diện tích mặt cắt ngang của một neo đinh chịu cắt (mm2) + fc: Cường độ nén 28 ngày quy định của bêtông bản (Mpa) + Ec: Môđun đàn hồi của bêtông bản (Mpa).
+ fu: Cường độ kéo đứt quy định của thộp làm neo, - Tính khả năng chịu cắt của neo đinh mũ:
+ Đường kính thân neo: d = 22mm = 2,2cm.
+ Chiều cao của neo: hneo = 20cm.
+ Diện tích mặt cắt ngang thân neo:
+ Cường độ chịu kéo đứt của thép làm neo:
- Sức kháng danh định của neo:
- Kiểm tra:
=> Kết luận: Đạt
- Sức kháng cắt tính toán của neo:
Qr= 0,85.182,48 = 159,36 kN 10.3.3. Sức kháng mỏi của neo
- Sức kháng mỏi của một neo đinh mũ:
Với Trong đó:
+ d: Đường kính neo, d = 22mm.
+ N: Số chu kì mỏi:
+ n: Số chu kỡ phạm vi ứng suất đối với mỗi lượt chạy qua của xe tải n = 1.
+ ADTT: Số xe tải trong một ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế, ADTT = 0,85.7000 = 5950.
=> N = 365.100.1.5950 = 2,17.108
=>
- Kiểm tra: Ta có
Vậy lấy Zr = 19.d2 = 9,196 kN 10.4. Bố trí neo
- Lực trượt danh định tác dụng lên neo: Vh = 12577,28 kN - Sức kháng tính toán của neo: Qr = 159,36 kN
- Số neo cần thiết bố trí trên đoạn dầm từ mặt cắt có lực cắt lớn nhất đến mặt cắt có lực cắt bằng 0.
- Bố trí neo:
+ Số neo trên một hàng: nn = 2 neo
+ Số hàng neo trên chiều dài dầm: nh = 45 hàng
+ Tổng số neo bố trí trên 1/2 chiều dài dầm: 90 neo
+ Bước neo bố trí: = 30 cm
Hình 38: Bố trí neo đinh mũ chịu cắt 10.5. Kiểm tra neo đinh mũ theo TTGH mỏi
- Theo điều kiện về cường độ ta đã tính được số neo và sau khi bố trí neo đã có được bước neo p (khoảng cách các neo theo chiều dọc dầm) theo sức kháng mỏi thì bước neo phải thoả mãn:
Trong đó:
+ p : Bước neo theo phương dọc cầu. p = 30cm.
+ : Số lượng neo trên một mặt cắt ngang, nn = 2 neo.
+ IST: Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn,
+ Ss: Mômen tĩnh của diện tích tiết diện tính đổi của bản đối với trục trung hoà của mặt cắt ngắn hạn,
+ : Lực cắt do xe tải thiết kế có xét xung kích xác định cho trạng thái giới hạn mỏi,
+ : Sức kháng mỏi của một neo riêng lẻ, = 9,196 kN - Kiểm toán:
p = 30cm <
=> Kết luận: Đạt