Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
+ 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:

+ 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:

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm

'



+ f c : Cường độ nén 28 ngày quy định của bêtơng bản.Mpa



+ bs: Bề rộng tính tốn 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).

+ tw,tf,tt: 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:



Vh  0,85.f c' .A s  0,85.30.101.5504  14035,2kN.

12.3. Xác định khả năng chịu lực của neo

12.3.1. Loại neo sử dụng

- Sử dụng loại neo đinh mũ chịu cắt có cấu tạo như hình vẽ:



Hình 37: Neo đinh mũ

- Các quy định về cấu tạo neo đinh mũ:

+ Đường kính thân neo: d = 16-24 mm

+ Chiều cao neo phải lớn hơn 4 lần đường kính thân neo.

+ Bước neo tính từ tim đến tim neo khơng được vượt q 600mm và khơng nhỏ

6 lần đường kính thân neo.

+ Theo phương ngang cầu khoảng cách neo phải lớn hơn 4 lần đường kính thân

neo.

NGUYỄN THẾ HUY



81



CẦU - HẦM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



+ Khoảng cách tĩnh giữa bản cánh trên của dầm thép và mép neo phải lớn hơn



25mm.

+ Chiều dày tĩnh của lớp phủ trên neo không được nhỏ hơn 50mm. ở miền có vút



khi khoảng cách giữa đỉnh của tiết diện thép và đáy bản bêtông lớn, neo chống cắt cần

chôn sâu ít nhất 50mm trong bản.

12.3.2. Sức kháng cắt của neo

- Cơng thức tính tốn:

Q n  0,5.Asc . f c' .E c �Asc .f u

Q r  sc .Qn



Trong đó:

+ sc : Hệ số sức kháng đối với neo chống cắt, sc  0,85

+ Qn: Sức kháng cắt danh định.

+ Qr: Sức kháng cắt tính tốn.

+ 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 thép làm neo, f u  485MPa



- Tính khả năng chịu cắt của neo đinh mũ:

+ Đường kính thân neo: d = 20mm = 20cm

+ Chiều cao của neo: hneo = 18cm.

3,1416.22

A sc 

 3,142cm 2

4

+ Diện tích mặt cắt ngang thân neo:

- Sức kháng danh định của neo:



Q n  0,5.A sc . f c' .E c  0,5.3,142. 30.29440.10-2  147,62kN

- Kiểm tra:



Q n  147,62kN < A sc .Fu  3,142.485.10 1  152,37kN

=> Đạt

- Sức kháng cắt tính toán của neo:

Q = sc .Q n  0,85.147,62 = 125,48kN

r



NGUYN TH HUY



82



CU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



12.3.3. Sc khỏng mi ca neo

- Sức kháng mỏi của một neo đinh mũ: (A6.10.7.4.2-1)



Zr  .d 2 �19.d 2 Với   238  29,5log N

Trong đó:

+ d: Đường kính neo, d = 20mm.

+ N: Số chu kì mỏi: N  (365)(100)n(ADTT)SL



(A6.6.1.2.5)

+ n: Số chu kỳ 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

=>



  238  29.5log  2,17.10 8   7,936



2

2

3

- Kiểm tra: Ta có   7,936  19.d  19.20 .10  7,6

Vậy lấy Zr = 19.d2 = 7,6



12.4. Bố trí neo

- Lực trượt danh định tác dụng lên neo: Vh = 14035,2kN

- Sức kháng tính tốn của neo:

Qr = 125,48kN

- Số neo cần thiết bố trí trên đoạn dầm từ mặt cắt có mơmen lớn nhất đến mặt cắt có

mơmen bằng 0.

V 14035,2

n h 

 111,85neo

Q r 125,48

- Bố trí neo:

+ Số neo trên một hàng: nn = 4 neo

+ Số hàng neo trên một nửa chiều dài dầm: nh = 73 hàng

+ Tổng số neo bố trí trên 1/2 chiều dài dầm: 73.4=292 neo

12200

p

 169, 44mm �170mm

(73



1)

+ Bước neo bố trí:

.Chọn p=170mm



NGUYỄN THẾ HUY



83



CU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



Hỡnh 38: B trớ neo inh m chu cắt

12.5. 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:

n .Z .I

p � n r ST

Vsr .Ss

Trong đó:

+ p : Bước neo theo phương dọc cầu. p = 170mm=17cm

+ n n : Số lượng neo trên một mặt cắt ngang, n = 4 neo.

n



4

+ IST: Mơmen qn tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn, IST  4000139cm

+ Ss: Mômen tĩnh của diện tích tiết diện tính đổi của bản đối với trục trung hoà

3

của mặt cắt ngắn hạn, Ss  28497,6cm

+ Vsr : Lực cắt do xe tải thiết kế có xét xung kích xác định cho trạng thái giới hạn



mỏi,



Vsr  VtcLL . 1  IM  . m  289,41.1,15.0,75  249,61kN

+ Zr : Sức kháng mỏi của một neo riêng lẻ, Zr = 7,6kN



- Kiểm toán:

n n .Zr .IST

4.7,6.4000139



 17,1cm.

V

.S

249,61.28497,6

sr s

p = 17cm <

NGUYỄN THẾ HUY



84



CẦU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu HÇm



=> Kết luận: Đạt

13. TÍNH TỐN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG

13.1. Lực tác dụng lên liên kết

13.1.1. Lực gây trượt giữa bản cánh và bản bụng

- Lực gây trượt giữa bản cánh và bản bụng của dầm thép là do ứng suất tiếp xuất

hiện trên bề mặt tiếp giáp giữa bản cánh và bản bụng, ứng suất này hình thành do lực

cắt theo định luật đối ứng của ứng suất tiếp.

- Sơ đồ tính:



P

H



a2



a2+2H



Hình 39: Sơ đồ tính lien kết hàn

- Cánh dầm được liên kết với sườn dầm bằng đường hàn góc từ trên suốt chiều dài

dầm.

- Nội dung tính tốn là xác định chiều cao đường hàn và kiểm tra ứng suất tiếp 

- Áp lực bánh xe phân bố qua lớp phủ mặt cầu theo góc nghiêng 45o.

- Cơng thức tính lực gây trượt do tải trọng gây ra:



VttI .Sc I Vtt . Sc  Ss

T



I NC

ILT

II



II '



II '



  V . S

h

tt



II



c



 Ss II 



IST



(kN /m)



Trong đó:

I

I

+ Vtt : Lực cắt do tĩnh tải giai đoạn I, Vtt  306,28kN/m

II

II

+ Vtt : Lực cắt do tĩnh tải giai đoạn II, Vtt  105,6kN/m

h

h

+ Vtt : Lực cắt do hoạt tải, Vtt  1038,4kN/m

I

+ Sc : Mômen tĩnh của bản cánh chịu nén đối với TTH I-I:



t �

3�





ScI  bc .t c .�H sb  Y1  c � 30.3.�

130  57,91  � 6352,8cm 3

2

2







NGUYN TH HUY



85



CU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm

II

+ Sc : Mụmen tnh ca bản cánh nén đối với TTH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn



(II-II):

t �

3�





ScII  b c .t c .�

H sb  Y1  Z1  c � 30.3.�

130  57,91  53,01  � 1582,0cm 3

2�

2�





II '

+ Sc : Mômen tĩnh của bản cánh chịu nén đối với TTH của mặt cắt liên hợp dài



hạn (II’- II’):

t �

3�





ScII '  bc .t c .�

H sb  Y1  Z1'  c � 30.3.�

130  57,91  30,16  � 3638,2cm 3

2�

2�





II

+ Ss : Mômen tĩnh của bản bêtông đối với TTH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

II

3

(II-II): Ss  28497,6cm .

II '

+ Ss : Mômen tĩnh của bản bêtông đối với TTH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

II '

3

(II-II): Ss  16215,6cm .

4

+ I NC : Mômen quan tính của mặt cắt dầm thép, I NC  1322243cm



4

+ I LT : Mơmen quan tính của mặt cắt LH dài hạn, I LT  2839401cm

4

+ IST : Mômen quan tính của mặt cắt LH ngắn hạn, IST  4000139cm



- Thay số vào ta có :



VttI .Sc I Vtt . Sc  Ss

T



I NC

ILT

II







II '



II '



  V . S

h

tt



II



c



 Ss II 



IST



306,28.6352,8 105,6. 3638,2+16215,6  1038,39.  1582+28497,6 





1322243

2839401

4000139



 10,0182kN / cm  1001,82kN / m



13.1.2. Áp lực phân bố do tải trọng bánh xe

- Cơng thức tính tốn:

Trong đó:



V



..(1  IM).P





+ P: Áp lực bánh xe có xét đến: Hệ số tải trọng  và hệ số xung kích (1+ IM)

P = 145 / 2 = 72.5 KN

+ 1 + IM: Hệ số xung kích, 1+IM = 1,25

+  : Hệ số tải trọng,   1,75

+  : Hệ số tiếp xúc bản cánh và bản bụng,   1,0

+  : Là chiều dài đặt tải,   a 2  2.H



NGUYỄN THẾ HUY



86



CẦU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu HÇm



+ H: Chiều dày bản mặt cầu và lớp phủ mặt cầu.

H  t s  t h  t c  h mc  20  12  3  8  43cm

+ a 2 : Chiều dài tiếp xúc của vệt bánh xe với mặt đường, a 2  0,2m = 20 cm

=>   a 2  2.H  20  2.43  106cm.

V



..(1  IM).P 1.1,75.1,25.72,5



 1,4962kN/cm=149,62kN/m



106



Vậy,

13.2. Xác định chiều cao đường hàn



13.2.1. Cường độ của đường hàn góc



0,58.v .A g .f y



R r  min �

0,60.e2 .f exx



- Cơng thức tính tốn:

Trong đó:

+  v : Hệ số sức kháng đối với cắt,  v =1,0

+



Fy



+



Ag



: Cường độ chảy nhỏ nhất của cấu kiện liên kết (Mpa)

: Diện tích tiết diện nguyên chịu cắt của cấu kiện liên kết.



+ Fexx : Cường độ phân loại thép đường hàn (Mpa), đối với que hàn E70XX có



cường độ là, Fexx = 485Mpa.

+ e2 : Hệ số sức kháng đối với thép hàn, e2 = 0,8

- Cường độ tính tốn của đường hàn là:

R r  0,60.0,8.485  232,80MPa = 232800kN/m2

13.2.2. Xác định chiều cao đường hàn

- Chiều cao tính tốn của đường hàn:



T2  V2

T2  V2

g

dh 

�R r  t dh �

2.t dh

2.R gr

=> Chiều cao tối thiểu của đường hàn là :



T2  V2

1001,822  149,622

t dh 



 0,00218m  2,18mm

2.R gr

2.232,8.103

- Chiều cao tính tốn nhỏ nhất của cạnh đường hàn:

Trong đó:



w



t dh

.sin 



g

+ R r : Cường độ tính tốn của đường hàn gúc.



NGUYN TH HUY



87



CU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



+ t dh : Chiu cao tối thiểu của đường hàn.

+ w: Chiều cao nhỏ nhất của cạnh đường hàn.

+  = 45o: Góc nghiêng giữa mặt đường hàn với cạnh đường hàn.

+  = 0,4: Hệ số phụ thuộc vào phương pháp hàn và loại đường hàn.



Vậy chiều cao tối thiểu của cạnh đường hàn là :

t

2,18

w  dh 

 7,7mm.

.sin  0,4.sin 45o

- Chọn đường hàn thiết kế là : wdh = 20 mm

14. TÍNH TỐN MỐI NỐI DẦM

14.1. Khả năng chịu lực của bulông

- Bulông sử dụng trong mối nối dầm là bulông cường độ cao, do đó khả năng chịu

lực của bulơng chính là sức kháng trượt do ma sát của các tập bản thép liên kết do lực

kéo trước trong thân bulơng.

- Chọn bulơng thiết kế cho mối nối có những đặc tính sau:

+ Loại bulơng thiết kế : M164( hay A325M theo ASTM)

+ Đường kính bulơng : d = 22mm = 2,2 cm

+ Đường kính lỗ bulơng : dlo = 24mm = 2,4 cm

- Sức kháng trượt danh định của bulông: R n  K h .K s .Ns .Pt

- Sức kháng trượt tính tốn: R r  .R n

Trong đó:

+ N s : Số mặt cắt qua thân bulơng, N s = 2

+ Pt : Lực căng tối thiểu yêu cầu của bulông, tra bảng: Pt = 176 KN

+ K h : Hệ số kích thước lỗ, tra bảng: K h = 1,0

+ K s : Hệ số điều kiện bề mặt, tra bảng K s = 0,33

+  : Hệ số sức kháng trượt,  = 1,0



- Vậy sức kháng trượt của bulông:

+ Sức kháng trượt danh định:

R n  K h .K s .N s .Pt = 1,0.0,33.1.176 = 116,16kN.

+ Sức kháng trượt tính tốn:



R r  .R n = 1,0.116,16 = 116,16kN.

14.2. Tính tốn mối nối bản bụng



NGUYỄN THẾ HUY



88



CẦU - HẦM K48



ThiÕt kÕ m«n häc Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



14.2.1. Cu to mi ni dầm

- Để đảm bảo khai thác tốt và tăng cường độ cứng cho các dầm thép nhờ hiệu ứng

vòm thì các dầm thép nên thiết kế có độ vồng ngược. Giá trị độ vồng ngược lấy là:

1

 v   DC   DW  . LL

2

= 4,571cm

- Độ vồng tính tốn :  v = 4,571cm.

- Độ vồng thiết kế :  v = 5cm = 50mm.

- Tạo độ vồng bằng mối nối dầm: Dầm được cấu tạo từ 3 đoạn, đoạn giữa dài 9m,

còn hai đoạn ở 2 đầu dầm mỗi đoạn dài 8m. Như vậy để tạo được độ vồng bằng mối

nối thì ta phải đặt 2 đoạn dầm ở hai đầu nghiêng và đoạn dầm ở giữa đặt thẳng để có

thể tạo độ vồng thiết kế là 50 mm Khi đó mối nối dầm cấu tạo như sau:

tk



1



1



2



2



4



4



3



3



Hình 40: Cấu tạo và tạo độ vồng bằng mối nối dầm

14.2.2. Cấu tạo mối nối bản bụng



NGUYỄN THẾ HUY



89



CU - HM K48



Thiết kế môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



- Trong thit k mi ni dm ta thường chọn cấu tạo bản táp và bố trí bulơng trên

mối nối trước sau đó kiểm tra khả năng chịu lực của các bulông, thông thường ta chỉ

cần kiểm tra khả năng chịu lực của bulông chịu lực bất lợi nhất .

- Bố trí bulơng trên mối nối bản bụng:

+ Số cột bulông: nc = 3 cột

+ Số cột bulông: nh = 12 hàng

+ Tổng số bulông ở một bên mối nối: n = 3x12 = 36 hàng

+ Khoảng cách giữa các hàng: ah = 8 cm

+ Khoảng cách giữa các cột: ac = 8 cm

+ Khoảng cách từ tim bulơng ngồi cùng đến mép bản thép: amep = 6cm

- Kích thước bản táp :

+ Chiều dày bản táp : t = 2 cm

+ Bề rộng bản táp : bbt = 2 x [(3-1).8+ 2.6] +1 = 57 cm

+ Chiều cao bản táp : hbt = [(12-1).8+2.6] = 100 cm

- Bảng toạ độ của các hàng bulông:



Hàng

6

5

4

3

2

1

Tổng



1

x

y

(cm) (cm)

-8

44

-8

36

-8

28

-8

20

-8

12

-8

4



2



r

(cm2)

2000

1360

848

464

208

80

4960



Cột

2

x

y

r2

(cm) (cm) (cm2)

0

44

1936

0

36

1296

0

28

784

0

20

400

0

12

144

0

4

16

4576



x

(cm)

8

8

8

8

8

8



3

y

(cm)

44

36

28

20

12

4



r2

(cm2)

2000

1360

848

464

208

80

4960



+ Tổng bình phương khoảng cách từ các bulơng đến gốc toạ độ:



�r



2

i



 2. 4960+4576  4960   28992cm 2



+ Khoảng cách từ bulông xa nhất đến gốc toạ độ là :



 rmax  x 2max  y2max  82  442  44,72cm

+ Góc giữa phương của bán kính rmax so với trục Ox :



�x

 max  arccos � max

�rmax





� 8 �

 79,69o

� arccos �



�44,72 �





14.2.3. Kiểm toán khả năng chịu lực của bulông

- Gọi Mtt và Vtt là nội lực tính tốn lớn nhất tại mặt cắt nối dầm (mặt cắt III-III), tra

bảng tổng hợp nội lực tính tốn ta có :

NGUYỄN THẾ HUY



90



CẦU - HẦM K48



ThiÕt kÕ môn học Cầu Thép F1

Bộ môn cầu Hầm



+ Mtt = 7411,18kN.m

+ Vtt = 753,91kN



- Lực tác dụng: Sườn dầm chịu một phần mômen M tt theo tỷ lệ mômen quán tính

giữa tiết diện sườn dầm với tiết diện tồn bộ dầm chủ và toàn bộ lực cắt V tt. Như vây

lực tác dụng vào mối nối sườn dầm là:

+ Lực cắt: Vw  753,91kN

+ Mơmen:



Mw 



Iw

.M tt

I



Trong đó:

+ Vw : Lực cắt do bản bụng chịu.

+ Vtt: Lực cắt tính tốn tại vị trí mối nối.

+ Mtt: Mơmen tính tốn tại vị trí mối nối.

+ M w : Mơmen do bản bụng chịu.

4

+ I: Mơmen qn tính của tiết diện dầm chủ, IST  4000139cm



+ I w : Mômen quán tính của tiết diện bản bụng



t w .D3w 3.1243



 381324,8cm 4

12

12

I

381324,8

M w  w .M tt 

.7411,18  706,49kN.m

I

4000139

=>

- Lực cắt coi như phân bố đều cho các hàng đinh nên nếu có n đinh thì mỗi đinh

chịu lực:

V

753,91

Tv  w 

 20,94kN

n

36

- Lực tác dụng lên đinh chịu lực bất lợi nhất do mômen M là:

Iw 



2

2

M w .rmax M w . x max  y max 706,49.102.44,72

TM 





 108,98kN

44436

�ri2

�(x i2  yi2 )



Trong đó:

+ n: Số đinh bố trí ở một bên bản táp của mối nối.

+ x i : Khoảng cách từ hàng đinh thứ i đến trục Oy.

+ x max : Khoảng cách từ hàng đinh xa nhất đến trục Oy.

+ yi : Khoảng cách từ hàng đinh thứ i đến trục Ox.

+ y max : Khoảng cách từ hàng đinh xa nhất tới trục Ox.



- Phân tích TM thành hai thành phần theo phương x và y ta có:

NGUYỄN THẾ HUY



91



CẦU - HẦM K48



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

+ 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:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×