Tải bản đầy đủ

Đồ án, bài tập lớn thiết kế cầu bê tông cốt thép DUL chữ I kéo sau L = 28 m

Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Mục lục
Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
3.2 Đối với dầm biên
4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải

5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2)
5.3 Xác định nội lực
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn
6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
1


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

6.3 Xác định nội lực.
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ
7.1 Thép
7.2 Bêtông
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực
8.1 Chọn cáp dự ứng lực
8.2 Bố trí cáp dự ứng lực
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp
9.2 Mất mát do ma sát fpF
9.3 Mất mát do tụt neo
9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2)
9.6 Mất mát ứng suất do từ biến
9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc
10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I
10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn
10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc
10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1
10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng


11. Tính toán dầm ngang
11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
2


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)
11.3 Bố trí cốt thép
11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn
11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt

12. Tính độ võng cầu
12.1 Tính độ võng lực DƯL
12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
12.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích

Phần 2: bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
3


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL
* Các số liệu cho trớc:
- Dầm I, chiều dài toàn dầm L=28m, kết cấu kéo sau
- Khổ cầu 9 m+2*1.5 m
- Tải trọng thiết kế: HL93
- Bó cốt thép DƯL: Bó 7 tao 12,7
* Vật liệu sử dụng:
- Bêtông dầm chủ có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 40 Mpa
+ Ec = 33994,48 Mpa

+ c = 24 KN/m3
+ Hệ số poisson = 0,2

- Bêtông bản mặt cầu mác 400 có các chỉ tiêu sau:
+ fc = 40 Mpa

+ c = 24 KN/m3

+ Ec = 33994,48 Mpa

+ Hệ số poisson = 0,2

- Lớp phủ có: c = 22,5 KN/m3
- Cốt thép có:
+ fy = 420 Mpa

+ Ep = 197000 Mpa

+ Es = 200000 Mpa

+ Diện tích 1 tao = 98,7 mm 2

* Yêu cầu:
- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng
- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép
bản vẽ trên giấy A1 hoặc A0

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
4


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Tổng chiều dài toàn dầm là 28 mét, để hai đầu dầm mỗi bên 0,4
mét để kê gối. Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 27.2
mét.
Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có
fc=40MPa, bản mặt cầu có chiều dày 20cm, đợc đổ tại chỗ bằng bêtông
fc=40MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp. Trong quá trình thi công, kết hợp với
thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc. Lớp phủ mặt
cầu gồm có 3 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,5cm,, lớp bêtông Asphalt trên
cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao các
gối cầu.

1/2mặt c ắt n g a n g c ầu
giũ a n hịp

1/2mặt c ắt ng a n g c ầu
t ạ i gối

2%

2400

2%

2400

2400

2400

12000

Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2400 mm
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
5


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thớc sau:
-

Chiều cao toàn dầm: 1500mm

-

Chiều dày sờn dầm: 200mm

-

Chiều rộng bầu dầm: 600mm

-

Chiều cao bầu dầm: 250mm

-

Chiều cao vút của bụng bầu dầm: 200mm

-

Chiều rộng cánh dầm: 800mm

-

Phần gờ dỡ bản bêtông đổ trớc: 80mm (mỗi bên)

Các kích thớc khác nh hình vẽ:
600

100

100 100 80

100

66.7

200

770

1500

770

200

200

250

200

200

600

Mặt cát dầm chủ

Mặt cắt tại gối (Mở rộng s ờn dầm)

2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
Yêu cầu: hmin=0,045.L

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Trong đó ta có:

Lớp
6


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

L: Chiều dài nhịp tính toán L=27200mm
hmin: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp k cả bản mặt cầu,
hmin=1500+200=1700mm
suy ra: hmin=0,045.L=0,045.27200=1224mm< h = 1500mm => Thỏa mãn
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp (=

27200
6800 mm)
4

+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày
bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
200
= 2800
800 / 2

=12*200+max

+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2300)- Khống
chế
3.2 Đối với dầm biên
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu
hiệu của dầm kề trong(=2400/2=1200) cộng trị số nhỏ nhất của
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=

27200
3400 )
8

+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2
độ dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính
200 / 2
=1400
800 / 4

=6*200+max

+ Bề rộng phần hẫng( =1200) Khống chế

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
7


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu
Dầm
(bi)

giữa 2400 mm

Dầm
(be)

biên 2400 mm

Bảng 3

4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).

Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là
các dầm chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực

1/2mặt c ắt nga ng cầu
giũ a nhịp

1/2mặt c ắt ngang c ầu
t ạ i gối

2%

2400

a

b

2%

2400

c

d

2400

2400

12000

e

Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô
men dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng
tự đối với mô men âm do đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ
đồ. Trong dầm liên tục nội lực lớn nhất tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
8


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

là dầm liên tục 3 nhịp đối xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh
hính vẽ.
Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục hoặc
dầm giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến
tâm giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các
cấu kiện đỡ phải đợc giả thiết là cứng vô hạn .
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung
hoặc nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện
tích tiếp xúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản
mặt cầu, ở đồ án này coi các tải trọng bánh xe nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT
của bản mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên
phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt
cầu:
gDC(bmc)=200.1000.24.10-6= 4,8 KN/m
Thiết kế lớp phủ dày 75mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
gDW=75.1000.22,5.10-6=1,665 KN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi
của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính
toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép. gDC(Lan can)= 4,2 KN/m

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
9


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng của
các mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt
cầu là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ
DAH và từ đó tính toán nội lực tác dụng lên bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
MU= (P.M

DC1

+ P M

DC2

+P M

DW

)

: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai
thác xác định theo Điều 1.3.2
=iDR 0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1,05 (theo Điều
1.3.5)
=> = 1,05.0,95.0,95 = 0,95
p: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng

TTGH
độ1

Cờng TTGH Sử dụng

DC: Cấu kiện và các thiết bị
phụ

1,25/0,9

1

DW: Lớp phủ mặt cầu và các
tiện ích

1,5/0,65

1

4.2.1 Nôi lực mặt cắt a
Mômen tại mặt cắt a là mômen

Lớ p phủ

Bản mặt cầu
Lan
can

hẫng.
Sơ đồ tính dạng công xon chịu

700

500

phần

uốn

1200

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
10


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Ma=[. p .

g DC1(bmc) .1150 .1150
2.10

6

. p .

g DƯW .(1150 500) 2
2.10 6

. p .g DC 2 (lcncan) .1150 .10 3 ]

Trong THGH CĐ1 Ma=
0,95.[

4,8 * 1150 * 1150 * .1,25 1,665 * 650 * 650 * 1,5

4,2 * 1150 *1,25 * 10 3 ] =9.806 kNm
6
6
2.10
2.10

Trong THGH SD Ma= 0,95.[

4,8 * 1150 2 * 1 1,665 * 650 2 * 1

4,148 *1150 * 1 * 10 3 ]
6
6
2.10
2.10

=8.356 kNm
4.2.2 Nội lực mặt cắt b

+
-

Đ ờng ảnh h ởng Mb
Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với
hệ số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ
thể xếp nh sau:
Bmc

Phủ

+
-

Xếp tải lên phần Đ ah d ơng

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
11


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Bmc

Phủ

+
-

Xếp tải lên phần Đ ah â
m

Tính nội lực theo công thức:
MU= (P.M

DC1

+ P M

DC2

+P M

DW

)

Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong
THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ số p= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Trên phần Đah âm:
Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH
SD
Với lớp phủ lấy hệ sô p= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men M b trong bảng dới
đây
Bảng 4.2.2
Mặt
cắt
b

Đah
+
-

DC1
2.72
-1.92

DW
0.98
-0.36

4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
12


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

+

+
-

-

Đ ờng ảnh h ởng Mc
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:
Bảng 4.2.3

Mặt
cắt
c

Đah
+
-

DC1
1.16
-3.14

DW
0.19
-1.06

4.2.4 Nội lực mặt cắt Md

+

+
-

-

Đ ờng ảnh h ởng Md
Bảng 4.2.4

Mặt
cắt
d

Đah
+
-

DC1
2.44
-1.32

DW
0.75
-0.4

4.2.5 Nội lực mặt cắt e

-

+

+
-

-

-

Đ ờng ảnh h ởng Me
Bảng 4.2.5

Mặt
cắt

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Đah

DC1

DW

Lớp
13


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

e

+
-

0.8
-3.24

0.29
-0.98

Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải tại các mặt cắt (a, b, c, d, e) là:

TTGHSD

TTGHCĐ1

Mặt
cắt

Đah

DC1

DW

b

+

2.72

0.98

3.4

1.47
-0.234

c

d

e

DC1

DW

-

-1.92

-0.36

1.728

+

1.16

0.19

1.45

0.285

-

-3.14

-1.06

2.826

-0.689

+

2.44

0.75

3.05

1.125

-

-1.32

-0.4

1.188

-0.26

+

0.8

0.29

1

0.435

-0.98

2.916

-0.637

-

-3.24

4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) :
Do nhịp của bản S=2300<4600mm phải đợc thiết kế theo các bánh xe
của trục 145KN.
Tải trọng bánh xe phải đợc giả thiết là bằng nhau trong phạm một đơn
vị trục xe và sự tăng tải trọng bánh xe do các lực ly tâm và lực hãm không
cần đa vào tính toán bản mặt cầu.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang
sao cho tim của bất kỳ tải trọng

bánh xe nào cũng không gần hơn

(3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản mút thừa

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
14


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế: Khi thiết kế các bộ phận khác
Do cầu không có dải phân cách xe thiết
kế có thể đi vào phần bộ hành

P

Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho

x

300

gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều
4.6.2.1.3
Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
SW=1140+0, 833*350=1431.55 mm
Mô men dơng M+: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2300=1925 mm
Mô men âm M- : SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2300=1795 mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=350 mm
S

= Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ

SW = Bề rộng dải tơng đơng
P

= Tải trọng trục xe (N)

Tải trọng bộ hành
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10-3 Mpa và phải tính đồng
thời cùng hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang
cầu nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơn
TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do
TruckLoad.

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
15


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải
1800

72.5 KN

72.5 KN

0.46

-

-00082

+

Đ uờng ảnh huởng Mb

1800

72.5 KN
-0.198

72.5 KN

-0.224

+

Đ uờng ảnh huởng M c

1800

72.5 KN

72.5 KN

0.4

-0.065

+

-

Đ uờng ảnh huởng M d
1800

+

72.5 KN

72.5 KN

-0.21

-0.21

-

Đ uờng ảnh huởng Me

Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản
cầu

mặt

P=72,5/2
x

3

00

+ Công thức xác định mômen trong THGH

CĐ1

cho 1 mét dài bản mặt cầu:
MTruckLoad+=


.( Pi IM ). yi
1,75 * 72,5 *1,25 * y i
0,95

1,925
SW

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
16


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

MTruckLoad-=



.( Pi IM ). yi
1,75 * 72,5 *1,25 * y i
0,95

1,795
SW

MTruckLoadhẫng=



.( Pi IM ).x
1,75 * 1,25 * 72,5.x
0,95

2 * 1,43155
2.SW

Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
yi: Tung độ đờng ảnh hởng
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad

Bảng 4.3.1-

a

Mặt cắt
Giá
trị(KNm)

Trạng thái gới hạn cờng độ 1
a

b

c

d

e

-8.93

29.48

-29.75

20.85

-26.35

+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt
cầu:

MTruckLoad+=

MTruckLoad-=





.( Pi IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
0,95

SW
1,980

.( Pi IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
0,95

SW
1,820

MTruckLoadhẫng=



.( Pi IM ).x
1.1,25.72,5.x
0,95

2.SW
2.1,3066

Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), =0,95, yi: tung độ đờng ảnh hởng
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad
Mặt cắt

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Bảng 4.3.1-b

Trạng thái gới hạn sử dụng

Lớp
17


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Giá
trị(KNm)

a

b

c

d

e

-6,590

16.84

-17.21

11.91

-16.11

Vậy nội lực để thiết kết bản mặt cầu là:
Mômen

Âm

Dơng

Hẫng

TTGH Cờng
độ1

33.265

34.37

29.86

TTGH Sử dụng

19.23

20.12

18.02

4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
fC = 40 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày
Ec = 0,043. y1c,5 . f c'

(A5.4.2.4-1)

=> Ec= 33994,48 MPa
+ Cốt thép
fy= 420 Mpa Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt
thép
Es= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 3 mm
Mép dới bản : a= 3 mm
+ Sức kháng uốn của Bản

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
18


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Mr = .Mn


: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có = 0,9 Đối

với trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)
Mr : Sức kháng uốn tính toán
Mn : sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình
chữ nhật nh quy định của Điều 5.7.2.2 thì Mn xác định Điều 5.7.3.2.3
a
a
a



a h
M n a ps f ps d p As f y d s A' s f ' y d s' 0.85 f c' (b bw ) 1hr r
2
2
2



2 2

Vì không có cốt thép ứng suất trớc ,b=bW và coi As = 0



M n As f y d s

a

2

Trong đó:
AS =

Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm2)

fy =

Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).

dS =

Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt
thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)

A'S =

Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)

f'y =

Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).

d'p =

Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt

thép
chịu nén (mm)
f' c =

Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
19


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

b

=

Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

bw =

Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1 =

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều

(A.5.7.2.2)
h1 = Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
a =

c1 ; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều

(A.5.7.2.2)
a c 1

A ps f ps As f y Ac' f y'
'
c

0.85 f 1bw

1

As f y
0.85 f c' b

Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt
đủ khả năng chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1 mét dài
bmc) và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của
bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
Mu= 33.265 KNm (Bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 14
=> Diện tích cốt thép As=5.

dp=ts- 30-

3,1416.14 2
=769.692 mm2
4

d0
14
= 200 - 30- =163 mm
2
2

1=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
20


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

c

As f y
'
c

0.85 f 1b f



769.692 * 420
= 12.44 mm
0,85 * 40 * 0,764 * 1000

a=.c=0,764*12.44 =9.51 mm
a
2

Mn=As.fs.(dp- )=769.692*420.(163-

9.51
).10-6= 51.156 KNm
2

Mr=.Mn=0,9*51.156 = 46.04 KNm > Mu=33.265 KNm

=> (Thoả

mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện

c
0.42
de

de = dP =163 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=5.6 mm
c
5.6
=
= 0,037 < 0,42
d e 163

=> Thoả mãn

Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Vì bản mặt cầu không có cốt thép dự ứng lực nên Lợng cốt thép tối
thiểu có thể coi là thoả mãn nếu
Min 0.03

f c'
fy

Trong đó
min :tỉ lệ giữa thép chịu kéo và mặt cắt nguyên
f c' :cờng độ quy định của bê tông

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
21


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

f y ;cờng đọ chảy dẻo của thép chịu kéo

min =

f c'
40
= 0.03
=0.00286
fy
420

0.03

Suy ra: Min

769.692
=0.0038
200 * 1000

f c'
0.03
fy

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt
quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Smax 1,5x200=250 (mm)
4.5.2 Bố trí cốt thép dơng cho bản mặt cầu( cho 1 mét dài bmc) và
kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản
mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
Mu=34.37 KNm (Xem bảng trên)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 14
=> Diện tích cốt thép As=5.

dp=ts- 30-

3,1416.14 2
=769.692 mm2
4

d0
14
= 200 -30- =163 mm
2
2

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
22


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

1=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
c

As f y
'
c

0.85 f 1b f



769.692 * 420
= 12.44 mm
0,85 * 40 * 0,764 * 1000

a=.c=0,764. 12.44 =9.51 mm
a
2

Mn=As.fs.(dp- )=1005,312.420.(163-

9.51
).10-6= 51.156 KNm
2

Mr=.Mn=0,9.5*1.156= 46.04 KNm > Mu=34.37 KNm => (Thoả mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện

c
0.42
de

de = dP =163 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=5.6 mm
c
5.6
=
= 0,037 < 0,42
d e 163

=> Thoả mãn

Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
Vì bản mặt cầu không có cốt thép dự ứng lực nên Lợng cốt thép tối
thiểu có thể coi là thoả mãn nếu
Min 0.03

f c'
fy

Trong đó
min :tỉ lệ giữa thép chịu kéo và mặt cắt nguyên
f c' :cờng độ quy định của bê tông

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
23


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

f y ;cờng đọ chảy dẻo của thép chịu kéo

min =

0.03

Suy ra: Min

769.692
=0.0038
200 * 1000

f c'
40
= 0.03
=0.00286
fy
420

f c'
0.03
fy

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá
1.5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Smax 1,5x200=250 (mm)
4.5.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu( cho 1m dài
bmc) và kiểm toán theo THGH CĐ 1.
Để thận tiên cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lới cốt thép cho bản mặt
cầu nên cốt thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống cốt thép âm(5
thanh 16). Chỉ tiến hành kiểm toán.
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
Mu=29.86 (Xem bảng trên)
Do mômen tính toán Mu < Mômen tính toán của mômen âm của bản
mặt cầu nên chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cờng dộ thoả
mãn.
4.5.4 Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ

Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
24


Thiết Kế môn học

Cầu Bê tông cốt thép
DƯL

Theo Điều A.5.10.8 cốt thép cho các ứng suất co ngót và nhiệt độ phải
đợc đặt gần bề mặt bê tông lộ ra trớc các thay đổi nhiệt độ hàng ngày.
Đối với các cấu kiện mỏng hơn 1200mm diện tích

cốt thép mỗi hớng

không đợc nhỏ hơn:
AS 0,75

Ag
fy

Ag = Tổng diện tích mặt cắt
Chiều dày có hiệu 200mm => Chiều dày thực =200+30 =230mm =>
Ag=230x1 = 230mm2
AS 0,75

Ag
fy

0,75

230
0.431mm 2 / mm
400

Cốt thép do co ngót và nhiệt độ không đợc đặt rộng hơn hoặc 3.0 lần
chiều dày cấu kiện (3.200=600mm) hoặc 450 mm. Cốt thép co ngót và
nhiệt độ theo phơng dọc cầu 0.5AS =0.2065
Sử dụng NO10 @450 có As=0,22mm2/mm
4.5.5 Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán
nứt)
Theo Điều A.5.5.2 các vấn đề phải kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử
dụng là nứt , biến dạng và ứng suất trong bê tông
Do nhịp của bản nhỏ và không có thép dự ứng lực nên trong đồ án này
chỉ kiểm toán nứt đỗi với bản mặt cầu theo Điều 5.7.3.4
Các cấu kiện phải đợc cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt thép ở
trạng thái giới hạn sử dụng fsa không đợc vợt quá
f s f sa

Z
0,6 f
dc A1 / 3

(A.5.7.3.4-1)

Trong đó :
Sinh viên: Nguyễn Đức Sơn
Cầu Hầm-K43

Lớp
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×