CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN QUỐC GIA - THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - Modun đàn hồi: E p = 0.5 f c' = 29440 (MPa) (TCVN 11823-05:2017) - Modun chống cắt f r = 0. Số liệu thiết kế (Đề 7C3F) - Tỷ số modun đàn hồi: nr = 1.1 Số liệu chung 1. Cốt thép thường - Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-05 : 2017 - Dầm dài (L): L = 33 (m) Thép được dùng thiết kế là loại thép AASHTO M270, cấp 250, (ASTM A709M, cấp 250 ). - Mặt cắt ngang (B): B = Lc + 0.0 + Lc Các chỉ tiêu vật lý chủ yếu như sau: Với bề rộng phần xe chạy là 11m, không có lề bộ hành - Cường độ tính toán khi chịu uốn: Ru = 250 (MPa) và kích thước gờ chắn Lc = 0.5m => B = 12 (m) - Modun đàn hồi của thép: Eth = 200.000 (MPa) - Bê tông dầm chủ: 50 (MPa) - Cường độ tính toán của cốt thép làm neo: 250 (MPa) - Vật liệu kết cấu: BTCT Dự ứng lực - Loại cáp DUL: Tao 15.
Cốt thép DƯL - Cốt thép thường G40, G60 hoặc tương đương - Tao cáp: 15. Vật liệu - Ứng suất khi kích: fpj = 0,75 fpu = 1395 (MPa) 1. Bê tông - Modun đàn hồi: Ep = 197000 (MPa) - Dầm bê tông đúc sẵn: 1. Cấu tạo kết cấu nhịp 1.
Chiều dài tính toán kết cấu nhịp - Cường độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày: fci’ = 50 (MPa) - Chiều dài nhịp chính: L = 33 (m) - Tỷ trọng bê tông: (Khi tính tĩnh tải) γc = 2500 (kg/m3) - Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 (m) - Modun đàn hồi: Ec = 0.83 (MPa) - Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 33 – 0.3x2 = 32,4 (m) - Modun chống cắt: f r = 0. Thiết kế mặt cắt ngang cầu - Hệ số poisson: 0.3 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu: - Bản bê tông đổ sau: B 12 - Số lượng dầm chủ: Nb = = = 6 dầm S 2 - Cường độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày: fc’ = 30.0 (MPa) - Khoảng cách giữa 2 dầm chủ: S = 2000 (mm) SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 Page | 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS. ĐỖ TIẾN THỌ - Lề người đi bố trí cùng mức với mặt đường xe chạy, được ngăn cách với - Cao vát cánh: 200 (mm) đường xe chạy bằng gờ chắn bánh - Chiều rộng vút bầu: 200 (mm) - Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu; L/2; L/4: Gồm 5 mặt cắt - Chiều cao vút bầu: 200 (mm) - Số lượng dầm ngang: N n = ( N b − 1) *5 = 25 dầm - Phần hẫng: 1000 (mm) - Phần cánh hẫng: Sk = 1000 (mm) - Chiều cao dầm liên hợp: hc = hb = 1800 (mm) - Chiều dày bản mặt cầu: hb = 200 (mm) (hmin = - Chiều dày lớp phủ: t1 = 75 (mm) - Chọn độ dốc ngang cầu: i = 2% - Tạo độ dốc ngang cầu bằng cách thay đổi chiều cao đá kê gối: dùng đá kê gối có chiều cao tăng dần như sau (Chiều cao tối thiểu 150 mm): +) Gối 1: 200 (mm) +) Gối 2: 200 + S x 2% = 200 + 2000 x 2% = 240 (mm) +) Gối 3: 240 + S x 2% = 240 + 2000 x 2% = 280 (mm) 1. Kích thước dầm chủ Hình 1.
Mặt cắt giữa nhịp Kích thước dầm chủ được lựa chọn như sau: - Chọn chiều cao dầm chủ: Đối với nhịp giản đơn BTCT dự ứng lực đối với cầu ô tô lấy h 1 1 = − = (1. Mặt cắt tại gối SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS. ĐỖ TIẾN THỌ CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN CAN 2. Số liệu thiết kế - Lan can được tính toán dùng cho cấp thử nghiệm TL4 – được chấp nhận áp dụng cho đại đa số đường bộ tốc độ cao, đường cao tốc, quốc lộ với hỗn hợp của các xe tải và xe hạng nặng.
+) Lực ngang: Ft = 240 (kN). Chiều dài tác dụng lực: Lt = 1070 (mm) +) Lực dọc: FL = 80 (kN). Chiều dài tác dụng lực: LL = 1070 (mm) +) Lực đứng, hướng xuống: Fv = 80 (kN). Chiều dài tác dụng lực: Lv = 5500 (mm) +) Điểm đặt lực: He = 810 (mm) +) Chiều cao nhỏ nhất của lan can: H = 810 (mm) - Trong các cầu thông thường lực Fv và FL không gây nguy hiểm cho lan can nên chỉ xét lực Ft.
- Bê tông: γc = 25×10-6 (N/mm3) - Thép M270 cấp 250 có giới hạn chảy của thép: f y = 250 (MPa) - Khối lượng riêng của thép làm lan can: s = 7.1 Chi tiết lan can - Cường độ bê tông của lan can: 30 (MPa) 2. Kiểm tra khả năng chịu lực của lan can - Modul đàn hồi của bê tông: Ec = 29400 (MPa) 2.Tải trọng tác dụng lên thanh lan can: - Modul đàn hồi của thép: Es = 2x105 (MPa) 2. Thiết kế phần lan can 2. Thiết kế thanh lan can - Chọn chiều cao thanh lan can là 1580 (mm) +) Chiều cao phần bệ đỡ: h1 = 1070 (mm) +) Chiều cao phần thanh lan can: h2 = 510 (mm) - Chọn thanh lan can ống thép có: +) Đường kính trong D = 900 (mm) +) Đường kính ngoài: d = 100 (mm) - Khoảng cách giữa các cột: 2000 (mm) Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can - Theo phương thẳng đứng (phương y): +) Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân lan can SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 3 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS.
ĐỖ TIẾN THỌ D2 − d 2 1002 − 902 •Với: l = 1 → g = s = 7.95 : hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu +) Hoạt tải: R = 1: hệ số dư thừa (mức thông thường) Lực phân bố: w = 0.95 - Theo phương ngang (phương x): chỉ có hoạt tải • DC = 1.25 : hệ số tải trọng cho tĩnh tải +) Lực phân bố: w = 0.75 : hệ số tải trọng cho hoạt tải +) Lực tập trung: P = 890 (N) M = 0. Nội lực trong thanh lan can = 4669351 (N.mm) - Theo phương y: 2. Khả năng chịu lực của thanh lan can +) Momen do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp: M n M g L2 0.mm) g 8 8 Trong đó: +) Momen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp: • = 1 : hệ số sức kháng • Tải phân bố: • M: momen lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải w L 2 0.37 2000 2 • Mn = fy S M wy = = = 185000 (N.mm) 8 8 • S: momen kháng uốn của tiết diện, • Tải tập trung: P L 890 2000 Ta có: S = (1003 − 903 ) = 26605 (mm3) M =y P = = 1780000 (N.mm) - Theo phương x: +) Tải phân bố: Ta có: M n = 1 6651250 (N.37 20002 → Vậy thanh lan can đủ khả năng chịu lực M wy = = = 185000 (N. Khả năng chịu lực của cột lan can +) Tải tập trung: - Ta tiến hành tính toán cột lan can ở giữa với sơ đồ tính toán được thể hiện ở hình 2.mm) - Trong quá trình tính toán, để đơn giản ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang vào cột 8 8 - Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can: và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân.
2 2 M = DC M gy + LL ( M wy + M Py ) + LL M wx + LL M Px Trong đó: • : là hệ số điều chỉnh tải trọng • = DlR SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS. ĐỖ TIẾN THỌ Momen kháng uốn của tiết diện chân cột: 100 103 10 1803 2 + 952 (100 10 ) + I S= = 12 12 = 229267 (mm3) Y 100 Hình 2.3 Chi tiết cột lan can - Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can: +) Kích thước: • Chiều cao cột h2= 510 (mm) • Chiều cao lực tác dụng ht = 460 (mm) Hình 2. Mặt cắt tại chân cột lan can +) Lực tác dụng: chỉ có hoạt tải • Lực phân bố w = 0.37 (N/mm) ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào một lực → M n = f y S = 250 229267 = 57316750 (N.mm) tập trung Pw M n = 57316750 (N. Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung → Lực tập trung vào cột là: Ptt = Pw + P = 740 + 890 = 1630 (N) - Các cấu kiện chữ I phải đảm thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo như sau: I yc +) Momen tại mặt cắt chân cột lan can theo phương ngang cầu là: 0.mm) Trong đó: +) Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu lực khi: M Mn • Iy: Momen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng bẳn bụng, tính như sau: Với : hệ số sức kháng, =1 180 103 10 1003 Sức kháng của tiết diện chân cột lan can: M n = f y S Iy = + 2 = 1681667 (mm4) 12 12 SVTH: HOÀNG KHÁNH PHƯỚC / MSSV: 20127027 5 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS.
ĐỖ TIẾN THỌ • Iyc: Momen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt phẳng thép quanh trục đứng trong mặt phẳng của bản bụng, tính như sau: 10 1003 Trong đó: I yc = = 833333 (mm4) 12 • Mx = 652000 (N.mm): Momen tác dụng vào cột lan can I yc 833333 • li: Khoảng cách giữa các hàng bu lông 0.9 Iy 1681667 • lmax = 100 (mm): Là khoảng cách xa nhất giữa các hàng bu lông → Vậy thỏa yêu cầu cấu tạo chung • m = 2: Số bu lông trên 1 hàng M lmax 0. Tính toán bu lông neo m li2 2 ( 2 0. Chọn số liệu thiết kế - Bu lông tính toán: 12 (Ab=113.1 mm2) → Bu lông đảm bảo sức kháng kéo - Số lượng: 4 - Cường độ: Fub = 420 (MPa) - Bề dày bản đế: 10 (mm) - Kiểm tra sức kháng cắt: Điều kiện: Ru Rn Trong đó: Pw + P 740 + 890 • Ru = 2 = 2 = 815 (N) = 0.