Tải bản đầy đủ

Chương 5: Kiểm toán các bộ phận cầu thép

Chương 5: Kiểm toán các bộ phận cầu thép.
5.1 Kiểm toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
Ñöôøng haøn
h = 10mm

R20

S.T.C
S2-1

Hình 4.67: Cấu tạo sườn tăng cường trung gian


5.1 Kiểm toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
- Khoảng cách các sườn tăng cường: do = 3000 mm
- Số lượng sườn tăng cường trung gian trong một dầm : 2 x 11 = 22
+ Chiều rộng sườn tăng cường: bt = 170 mm
+ Chiều dày sườn tăng cường: tp = 15 mm
+ Chiều cao sườn tăng cường: D = 1360 mm

+ Khoảng cách giữa đầu của mối hàn gờ tăng cường với bản bụng và
mép gần của đường hàn bản cánh với bản bụng: A = 80 mm


5.1 Kiểm toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
•Kiểm tra độ mảnh:
- Điều kiện kiểm tra:

bt
≤ k.
tp

E
Fys

Trong đó:
bt =170 mm: Chiều rộng sườn tăng cường
tp=15 mm: Chiều dày sườn tăng cường
k = 1.49 : Hệ số oằn của bản
F170
chảy nhỏ nhất của gờ tăng cường.
200000
ys = 345 Mpa: Cường độ
= 11.3 ≤ 1.49 ×
= 35.875 ⇒ Thoả mãn
15
345


5.1 Kiểm toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
•Kiểm tra chiều rộng phần thò ra (phần chìa) bt :

d
E
≤ b t ≤ 0.48.t p .
 50 +
30
Fys


16 × t ≥ b ≥ 0.25 × b
p
t
f

-Trong đó:
+ d: chiều cao mặt cắt dầm thép
+ Fys : cường độ chảy nhỏ nhất của gờ tăng cường (MPa)
+ bf : bề rộng cánh chịu nén. bf = bc = 350 mm
+ tp: chiều dày của phân tố chìa ra

1500
200000
Thay số:
 50 +
= 100 ≤ 170 ≤ 0.48 × 15 ×
= 173.36

30
345
16 × 15 = 240 ≥ 170 ≥ 0.25 × 350 = 87.5


Bề rộng phần chìa bt thoả mãn.


5.1 Kiểm toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
•Kiểm tra cường độ:
Điều kiện kiểm tra cường độ:
F
Vu

2   yw 
As ≥  0.15 × B.D.t w .(1 − C). − 18 × t w  . 
Vr

  Fys 
Trong đó:
+ Vr : sức kháng cắt tính toán
+ Vu : lực cắt do các tải trọng tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ
+ As : diện tích sườn tăng cường
A s = 2 × b t .t p = 2 × 170 × 15 = 5100 mm 2
+B=1
+ Fyw : cường độ chảy nhỏ nhất của bản bụng
+ Fys : cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường
+ C : tỷ số ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt


5.1 Kiểm toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
•Kiểm tra cường độ:
D
Ek
> 1,38 x
tw
Fyw
Với:

k =5+

5
d0
D

( )

1440

= 96 > 1.38 ×
15
Vậy

2

=5+

(

5
3000
1440

)

2

= 6.125

200000 × 6.125
= 82.41 Thoả mãn
345

1.52
1.52
200000 × 6.125 
 Ek 

C=
×
=
×
= 0.588
÷
÷
2
2
345

 D   Fyw   1440  
t ÷
 15 ÷
 w 




5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường trung gian:
•Kiểm tra cường độ:
Thay số:
+ Dầm biên:
4650411
2

2   345 
5100 mm ≥ 0.15 × 1 × 1440 × 15 × (1 − 0.588) ×
− 18 × 15  . 

  345 
4048296
= − 2516.57 mm 2
+ Dầm giữa:
79366013
2   345 
5100 mm 2 ≥  0.15 × 1 × 1440 × 15 × (1 − 0.588) ×
− 18 × 15  . 

  345 
4650411
= − 3760.1mm 2
Thoả mãn


5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối:
Ñöôøng haøn
h = 10mm

R20

S.T.C
S2-1

Hình 4.68: Cấu tạo sườn tăng cường gối


5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối:
- Tại mỗi gối đặt 2 cặp sườn tăng cường gối
- Khoảng cách giữa các sườn (tính từ tim) dl = 150 mm. Mỗi dầm có 8
sườn tăng cường gối
+ Chiều rộng sườn tăng cường tại gối: bt = 170 mm
+ Chiều dày sườn tăng cường tại gối: tp = 15 mm
+ Chiều cao sườn tăng cường tại gối: D = 1440 mm
Hai đầu sườn tăng cường được hàn vào hai bản cánh trên và cánh dưới
dầm


5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối:
•Kiểm tra độ mảnh:

bt
≤k.
tp

E
Fys

Trong đó:
bt =170 mm: Chiều rộng sườn tăng cường
tp=15 mm: Chiều dày sườn tăng cường
k = 1.49 : Hệ số oằn của bản
Fys =170
345 Mpa: Cường độ 200000
chảy nhỏ nhất của gờ tăng cường.
= 11.3 ≤ 1.49 ×
= 35.875 ⇒ Thoả mãn
15
345


5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối:
•Kiểm tra sức kháng tựa:

Br = ϕb .A pn .Fys ≥ Vu

Trong đó:
+ Fys
ϕb : cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường tại gối
+
: hệ số sức kháng tựa
+ Apn : diện tích phần chìa của sườn tăng cường ở bên ngoài các đường
hàn bản bụng vào bản cánh, nhưng không vượt ra ngoài của bản cánh
A pn = 167.5 ×15 × 4 = 10050 mm 2
Thay số:
Br = 1 × 10050 × 345 = 3467250 ≥ 1263575 ⇒ Thoả mãn (dầm biên)

Br = 1 × 10050 × 345 = 3467250 ≥ 1348437 ⇒ Thoả mãn (dầm giữa)


5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối:
•Kiểm tra cột chịu nén:

Pr =ϕc .Pn ≥ Vu
Trong đó:

ϕ
c =0.9 :hệ số sức kháng đối với nén

Pn : Sức kháng nén danh định được xác định như sau
2
Fy
k.L
λ=
.
E
π.r
2
345
0.75 ×1440
=
×
= 0.314
200000
3.14 × 82.33

( )
(

)

λ=0.314 ≤0.25


5.1 Tính toán sườn tăng cường:
5.1.1 Thiết kế sườn tăng cường gối:
•Kiểm tra cột chịu nén:
⇒ Pn = 0.66λ × Fy .A
= 0.660.314 × 345 ×16500 = 5615910.419 N

Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là:

Pr = 0.9 × 5615910.419 = 5054319.377 N ≥ 1263575 N

Thỏa mãn (Dầm biên)
Pr = 0.9 × 5615910.419 = 5054319.377 N ≥ 1348437 N
Thỏa mãn (Dầm giữa)


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Thiết kế neo :
•Chọn neo hình nấm có:
+ Đường kính đinh: d = 20 mm
+ Chiều cao: h = 200 mm
+ Chọn 2 hàng neo
+ Khoảng cách giữa tim của neo đến mép của bản cánh trên là 75 mm
+ Khoảng cách giữa hai hàng neo là 200 mm


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra điều kiện về cấu tạo và vị trí:
+ Chiều cao bản vút: hvut = 100 mm vậy neo chôn vào bản bê tông:

h – hvut = 200 – 100 = 100 mm
+ Đỉnh neo cách mép trên bản bê tông 100 mm và cách mép dưới 100
h 200
mm
=
= 10 ≥ 4 ⇒ Thỏa mãn
d
20
Vậy thỏa mản điều kiện về cấu tạo và bố trí


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi:
+ Sức kháng mỏi của một đinh:

2
38.d
2
Zr = α.d ≥
2

α = 238 − 29.5 × log N
Với
Trong đó:
d = 20 mm : đường kính đinh neo
N = 248.2 × 106
: số chu kỳ
Thay số: α = 238 − 29.5 × log 248.2 × 10 6 = −9.647 MPa
2
38
×
20
Z r = − 9.647 × 202 = − 3858.66 N ≤
= 7600 N
2


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi:
Vậy lấy Zr = 7600 N để tính toán
+ Xác định bước neo theo trạng thái giới hạn mỏi:
Bước của các neo chống cắt không dược nhỏ hơn:
n.Z r .I
P ≤
Vsr .Q
Trong đó:
p : bước của các neo chống cắt dọc theo trục
n = 2: số lượng các neo chống cắt trong một mặt cắt ngang
I : mômen quán tính của tiết diện liên4hợp ngắn hạn
I = 52924946980 mm

Q : mômen thứ nhất của diện tích quy đổi đối với trục trung hòa
liên hợp ngắn hạn


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi:
t s .be
t
Q=
. y + th + s
n
2
200 × 2287.5
200
=
× 283.647 + 100 +
= 27658562.81 mm 3
8
2
Vsr : phạm vi lực cắt xác định cho trạng thái giới hạn mỏi
Vsr ta tính cho tại 3 mặt cắt: I-I; II-II; III-III
. Tính bước neo trong khoảng từ mặt cắt I-I đến II-II
Vsr = VI-I = 94234.8 N
2 × 7600 × 52924946980
p≤
= 308.65 mm
94234.8 × 27658562.81
. Tính bước neo trong khoảng từ mặt cắt II-II đến III-III

(

(

)

)


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi:
Vsr = VII-II = 68057.9 N
2 × 7600 × 52924946980
p≤
= 427.36 mm
68057.9 × 27658562.81
. Tính bước neo trong khoảng từ mặt cắt III-III đến V-V
Vsr = VIII-III = 60331.8 N

2 × 7600 × 52924946980
p≤
= 482.09 mm
60331.8 × 27658562.81
Với điều kiện bước neo từ tim đến tim không vượt quá 600 mm và không
được nhỏ hơn 6 lần đường kính đinh (120mm),ta chọn bước đai như sau:
Từ đầu dầm đến mặt cắt II-II chọn bước neo p = 200 mm


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi:
Từ mặt cắt II-II đến mặt cắt III-III chọn bước neo p = 300 mm
Từ mặt cắt III-III đến mặt cắt V-V chọn bước neo p = 400 mm
Khoảng cách từ mặt cắt có mômen bằng 0 đến mặt cắt có mômen
lớn.
nhất có tất số neo là: n = 67 neo


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ:
Kiểm toán sức kháng cắt:

Q r ≤ ϕsc .Q n
Trong đó:
Qr
ϕsc : Sức kháng cắt tính toán của một neo chống cắt
= 0.85: Hệ số sức kháng đối với các
neo chống cắt
'

Q n = 0.5 × A sc . fc .E c ≤ A sc .Fu

Asc = 314 mm2 : diện tích mặt cắt ngang của neo chống cắt
f’c = 30 MPa : cường độ chịu nén 28 ngày quy định của bê tông
Ec = 27691.47 MPa : môđun đàn hồi của bê tông
Fu = 345 MPa : cường độ kéo nhỏ nhất của neo


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ:
Thay số:
Q n = 0.5 × 314 × 30 × 27691.47 = 143097.9 N > 314 × 345 = 108330 N
Do đó: lấy Qn = 108330 N để tính toán
Sức kháng cắt tính toán của một neo chống cắt (xét đến sự thất
thường
trong chế tạo)
Q r = ϕsc .Q n = 0.85 × 108330 = 92080.5 N
Số lượng neo chống cắt bố trí giữa mặt cắt mômen dương lớn nhất và
điểm mômen bằng 0.
ns =

Vh
Qr


5.2 Tính toán neo chịu cắt ( neo hình nấm ):
5.2.1 Kiểm toán neo :
•Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ:
Trong
đó:

 0.85 × f 'c .b i .t s
Vh = min 
 Fyw .D.t w + Fyc .bc .t c + Fyf .bf .t f

 0.85 × 30 × 2287.5 × 200 = 11666250 N
Vh = min 
 345 × 1440 × 15 + 345 × 350 × 20 + 345 × 450 × 20 = 12972000 N

⇒ Vh = 1166250 N
11666250
ns =
= 126
92080.5
So sánh:

n = 134 ≥ n s = 126 ⇒

Thỏa mãn


5.3 Thiết kế các mối nối dầm thép:
5.3.1 Mối nối bằng bu lông CĐC :
• Độ vồng ngược ( Độ võng):
Độ võng của thiết kế lấy như sau:

Trong đó:

 ∆CLTR
∆ftk = max 
 ∆CL25

Độ võng do xe tải thiết kế
gây ra.
(dầm
∆CLTR = 6, 405 mm
giữa).
(dầm
∆CLTR = 6,157 mm
biên).
Độ võng do 25%
xe tải thiết kế và tải trọng làn
∆ CL 25 :
gây ra.
(dầm
∆CL 25 =16, 41 mm
giữa).
∆CL 25 =15, 78 mm (dầm biên).
∆CLTR :


5.3 Thiết kế các mối nối dầm thép:
5.3.1 Mối nối bằng bu lông CĐC :
• Độ vồng ngược ( Độ võng):
Vậy độ võng thiết kế là:

∆f tk =16, 41 mm

(Dầm giữa)

∆f tk =15, 78 mm

(Dầm biên)


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×