Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



f’c = 30 Mpa : cường độ chịu nén 28 ngày quy định của bê tông

Ec = 27,691MPa: mô đun đàn hồi của bê tông

Fu = 400 MPa : cường độ kéo nhỏ nhất của neo

Thay số:

Qn = 0.5 × 314,159 × 30 × 27,691.46 = 143,169 N > 314,159 × 400 = 125,664 N

Do đó: lấy Qn = 125,700 N để tính toán

4.1.3. Thiết kế neo ở TTGH Mỏi

Bước của các neo chống cắt khơng dược nhỏ hơn:

p≤



n.Z r .I

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 : mơmen qn tính của tiết diện liên hợp ngắn hạn



I = 30,070,014, 264 mm 4

Q : mômen tĩnh của diện tích bản mặt cầu đã quy đổi về thép đối với trục trung hòa

liên hợp ngắn hạn

Q=



ts .be 

200 × 1,800 

t

200 

3

. y + th + s ữ =

ì 215 + 100 +

ữ = 18,675, 000 mm

n 

8

2



2 



Vsr : lực cắt xác định cho trạng thái giới hạn mỏi

Mặt cắt

cách

gối

một

khoảng

(mm)



0



2,250



5,450



8,650



11,850



15,050



Vsr



77,103



74,032



69,613



65,205



63,982



63,592.00

0



18,250



Bước neo chịu mỏi tối đa được xác định theo công thức:

pmax ≤



ns zr I ST

Vsr Q



Thay các giá trị trong công thức xác định bước neo tối đa cho các đoạn dầm bố trí neo

khơng đổi,ta được bảng sau:



SVTH: ĐỖ HỒNG



MSSV:1351090174



100



ĐAMH TK CẦU THÉP



SVTH: ĐỖ HOÀNG



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



MSSV:1351090174



101



ĐAMH TK CẦU THÉP



0-2250



Biên độ

lực cắt

Vsr

77,103



2250-5450



Đoạn dầm



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



Bước neo

Max



Cấu tạo

p(min

p(max)

)



Bước neo

thiết kế



Kiểm

tra



317



100



600



200



Đạt



74,032



331



100



600



200



Đạt



5450-8650



69,613



352



100



600



200



Đạt



8650-11850



65,205



375



100



600



200



Đạt



11850-15050



63,982



383



100



600



200



Đạt



15050-18250



63,592



385



100



100



200



Đạt



Đoạn từ dầu dầm đến gối bố trí 3 neo với khoảng cách các neo là 100 mm.

Vậy tổng số neo trên ½ dầm là: 195 neo

4.1.4. Kiểm tốn neo ở TTGH Cường độ

Sức kháng tính tốn của neo chống cắt Q phải được lấy như sau:

Qr ≤ ϕ sc .Qn

Trong đó:

Qn : sức kháng danh định

ϕ sc = 0.85

: hệ số sức kháng đối với các neo chống cắt

Qn = 0.5 × Asc . f c' .Ec ≤ Asc .Fu

Trong đó:

Asc = 314,159 mm2: diện tích mặt cắt ngang cuả neo chống cắt

f’c = 30 MPa : cường độ chịu nén 28 ngày quy định của bê tông

Ec = 27,691 Mpa: mô đun đàn hồi của bê tông

Fu = 400 MPa : cường độ kéo nhỏ nhất của neo

Thay số:

Qn = 0.5 × 314 × 30 × 27,691 = 143,097 N > 314,159 × 400 = 125,600 N

Do đó: lấy Qn = 125,600 N để tính tốn

Sức kháng cắt tính toán của một neo (xét đến sự thất thường trong chế tạo)

Qr = ϕ sc .Qn = 0.85 × 125, 600 = 106,760 N

Số lượng neo chống cắt bố trí giữa mặt cắt mômen dương lớn nhất và điểm mômen

bằng 0



SVTH: ĐỖ HOÀNG



MSSV:1351090174



102



ĐAMH TK CẦU THÉP

ns =



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



Vh

Qr



Trong đó:

Thay số:



0.85 × f 'c .bi .t s

Vh = min 

 Fyw .D.t w + Fyc .bc .tc + Fyf .b f .t f



0.85 × 30 × 1,800 × 200 = 9,180, 000 N

Vh = min 

 250 × 1,130 × 12 + 250 × 350 × 25 + 250 × 420 × 45 = 10,302,500 N

⇒ Vh = 9,180,000 N



ns =

Thay số:



9,180,000

= 86

106, 760



n = 195 ≥ ns = 96 ⇒



Thỏa mãn



4.2. THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG

4.2.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí

Chỉ thiết kế cho sườn tăng cường đứng, không thiết kế sườn tăng cường dọc. Thép

dùng làm sườn tăng cường có số hiệu M270 cấp 250 có: E = 200,000 MPa, F ys = 250

MPa



4.2.1.1. Sườn tăng cường trung gian:

Khoảng cách các sườn tăng cường: do = 3,200 mm

Số lượng sườn tăng cường trung gian trên một dầm thép: 2 x 12 = 24

Kích thước sườn:



SVTH: ĐỖ HỒNG



MSSV:1351090174



103



ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



Hình 4.2. Cấu tạo sườn tăng cường trung gian

Chiều rộng sườn tăng cường:

bt = 100 mm

Chiều dày sườn tăng cường:

tp = 14 mm

Chiều cao sườn tăng cường:

D = 1070 mm

STC giữa hở so với bản cánh dưới 1 đoạn 60 mm

4.2.1.2. Sườn tăng cường tại gối:

Tại mỗi gối đặt 2 cặp sườn tăng cường gối

Khoảng cách giữa các sườn (tính từ tim) d1 = 100 mm. Mỗi dầm có 8 sườn tăng

cường gối

Kích thước sườn:



SVTH: ĐỖ HỒNG



MSSV:1351090174



104



ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



Hình 4.3. Cấu tạo sườn tăng cường gối

Chiều rộng sườn tăng cường tại gối: bt = 150 mm

Chiều dày sườn tăng cường tại gối: tp = 14 mm

Chiều cao sườn tăng cường tại gối: D = 1,130 mm

Hai đầu sườn tăng cường được hàn vào hai bản cánh trên và cánh dưới dầm

4.2.2. Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian

4.2.2.1. Kiểm tra độ mảnh

Kiểm tra chiều rộng phần thò ra (phần chìa) bt :



d

E

≤ bt ≤ 0.48t p ×

50 +

30

Fys



16 × t ≥ b ≥ 0.25 × b

p

t

f



Trong đó:

d

: chiều cao mặt cắt dầm thép

Fys=250 MPa : cường độ chảy nhỏ nhất của gờ tăng cường

bf

: bề rộng cánh chịu nén. bf = bc = 350 mm

tp

: chiều dày của phân tố chìa ra

Thay số:



1, 200

200,000

= 90 ≤ 100 ≤ 0.48 ×14 ×

= 190.07

50 +

30

250



16 × 14 = 224 ≥ 100 ≥ 0.25 × 350 = 87.50





SVTH: ĐỖ HOÀNG



MSSV:1351090174



105



ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



⇒ Bề rộng phần chìa bt thoả mãn.



4.2.2.2. Kiểm tra độ cứng

Thực chất là kiểm tra mơmen qn tính của tiết diện

Mơmen qn tính bất kì của sườn tăng cường nào cũng phải thoả mãn điều kiện:



I t ≥ d 0 × tw3 × J

Trong đó:

It

: mơmen qn tính của sườn tăng cường đứng quanh mép tiếp xúc với

bản bụng đối với các gờ đơn và quay quanh trục giữa chiều dày của bản bụng

đối với các gờ kép

 bt3 .t p

1003 ì 14

4

It = 2 ì

=

2

ì



ữ = 9,333,333 mm

÷

3





 3 

tw : chiều dày bản bụng

d0 : khoảng cách giữa các sườn tăng cường

Dp : chiều cao bản bụng: Dp = D = 1,130 mm

2



D 

J = 2.5 ì p ữ 2 0.5

d0

2



1,130

J = 2.5 ì

ữ 2 = −1.69 < 0.5

 3, 200 



Chọn J = 0.5 để tính tốn



9,333,333 mm 4 ≥ 3, 200 × 123 × 0.5 = 2,764,800 mm 4 ⇒



Thay số:

Thoả mãn

4.2.2.3. Kiểm tra cường độ

Thực chất là kiểm tra về diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường. Diện tích sườn tăng

cường phải thoả mãn điều kiện sau: [6.10.8.1.4-1]



 F 

V

As ≥ 0.15 × B × D × tw × (1 − C ) × u − 18 × tw2  ×  yw 

Vr



  Fys 

Trong đó:

Vr

Vu

As



: sức kháng cắt tính tốn

: lực cắt do các tải trọng tính tốn ở trạng thái giới hạn cường độ

: diện tích sườn tăng cường

A s = 2 × bt .t p = 2 × 100 × 14 = 2,800 mm 2



B = 1 : cho các gờ tăng cường đôi (dầm giữa), B = 2.4: cho các gờ tăng cường

đơn (dầm biên)

Fyw

: cường độ chảy nhỏ nhất của bản bụng

SVTH: ĐỖ HOÀNG



MSSV:1351090174



106



ĐAMH TK CẦU THÉP

Fys

C



: cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường

: tỷ số ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt

k = 5+



⇒ 1.1 ×



⇒C =



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



5

2



 d0 

 ÷

D



= 5+



5

2



 3, 200 

 1,130 ÷







=6



200,000 × 6

1,130

200,000 × 6

= 76 <

= 94 < 1.38 ×

= 96

250

12

250



1.1 Ek

1.10 200,000 ì 6

=

ữ = 0.809

D Fyw 1,130 

250



tw

12



Thay số:

Dầm biên:



1,087,759



 250 

− 18 × 12 2  . 

2,800 ≥ 0.15 × 2.4 × 1130 × 12 × (1 − 0.809) ×

= −2,077 mm 2



1, 966, 200



  250 

Dầm giữa:



958,445



 250 

− 18 × 12 2  . 

2,800 ≥ 0.15 × 1× 1,130 × 12 × (1 − 0.809) ×

= −2, 403 mm2



1,966,200



  250 

Thoả mãn

4.2.3. Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối

4.2.3.1. Kiểm tra độ mảnh

Để tham gia giữ ổn định cho vách thì trước hết sườn phải thoả mãn điều kiện ổn định

của một cấu kiện chịu nén:

bt ≤ 0.48 × t p ×



E

200,000

⇔ 150 ≤ 0.48 × 14 ×

= 190.07

Fys

250

=>Thoả mãn



4.2.3.2. Kiểm tra sức kháng tựa:

Sức kháng tựa của sườn tăng cường đứng gối được kiểm tra theo công thức sau:

Br = ϕb . Apn .Fys ≥ Vu



[ 6.10.8.2.3 − 1]



Trong đó:

Fys : cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường tại gối.

ϕ

b = 1 : hệ số sức kháng tựa. [6.5.4.2]

Apn : diện tích phần chìa của sườn tăng cường ở bên ngoài các đường hàn bản bụng

vào bản cánh,nhưng khơng vượt ra ngồi của bản cánh.

SVTH: ĐỖ HOÀNG



MSSV:1351090174



107



ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



Br = 1.0 × (4 × (150 − 30) × 14) × 250 = 1,680,000 N ≥ Vu = 1,087,759 N

Br = 1.0 × (4 × 120 × 14) × 250 = 1, 680,000 N ≥ Vu = 958, 445 N



(dầm biên)



(dầm giữa)



4.2.3.3. Kiểm tra sức kháng nén dọc trục

Diện tích cột chịu nén:

A = 4 × (bt .t p ) + (18 × t w + d 0 ).tw

= 4 × (150 × 14) + (18 × 12 + 200) × 12 = 13,392mm 2

Trong đó:

d0 : khoảng cách 2 sườn tăng cường gối (tính từ tim đến tim)

Thay số:

Xác định mơmen qn tính (I):

2

3

 14 ×1503 

 150 12   + (200 + 2 × 9 × 12) × 12

I = 4 ì

+

14

ì

150

ì

+ ữ





12

2

2

12

= 70,922,304 mm 4



Bán kính quán tính của tiết diện cột:

r=



I

70,922,304

=

= 73 mm

A

13392



k .L

≤ 140

r



[ 6.9.3]



Hệ số độ mảnh:

Trong đó:

k: hệ số chiều dài hiệu dụng

k = 0.75 [4.6.2.5]

L: chiều dài không giằng

L = D = 1,130 mm



Thay số:

Kiểm tra:

Trong đó :

Xác định Pn:



0.75 × 1,130

= 12 ≤ 140 ⇒

73



Đạt



Pr = ϕc .Pn ≥ Vu

ϕc = 0.9



: hệ số sưc kháng đối với nén [6.5.4.2]



2

2

250

k .L  Fy  0.75 × 1,130



=

= 0.017 0.25

ữ . =

ữì

.r E  3.14 × 73  200,000



SVTH: ĐỖ HỒNG



MSSV:1351090174



[ 6.9.4.1 − 1]



108



ĐAMH TK CẦU THÉP



GVHD: TS Phan Quốc Bảo



⇒ Pn = 0.66λ × Fy . A = 0.660.017 × 250 × 13,392 = 3,324,337 N

Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là:



Pr = 0.9 × 3,324,337 = 2,991,903 N ≥ Vu = 1,087,759 N





Thỏa mãn (dầm biên)



Pr = 0.9 × 3,324,337 = 2,991,903 N ≥ Vu = 958, 445 N







Thỏa mãn (dầm giữa)

4.3. THIẾT KẾ MỐI NỐI

4.3.1. Sơ bộ cấu tạo và bố trí

Mối nối sử dụng bulơng cường độ cao,chọn bulơng có d=22mm

Số lượng mối nối là 2, cách đầu dầm 13 m. Bố trí đối xứng qua tim cầu.

4.3.1.1. Tải trọng thiết kế mối nối

Tải trọng tác dụng lên mối nối được lấy như sau:

Dầm biên:

(75% M n ;75%Vn )

M ax 

( M s ,Vs )

(6,750,998, 433 N.mm;1, 474,650 N )

= M ax 

( M s = 5, 409,856,609 N.mm;Vs = 262,849 N )

 M = 6,750,998, 433 N .mm

=> 

 V = 1, 474,650 N

Dầm giữa:

(75% M n ;75%Vn )

M ax 

( M s ,Vs )

(6,959,151,710 N.mm;1, 474,650 N )

= M ax 

( M s = 5, 493,566,824 N.mm;Vs = 323,058 N )

 M = 6,959,151,710 N .mm

=> 

V = 1, 474,650 N

4.3.1.2. Sức kháng trượt của bulông cường độ cao

Sức kháng trượt danh định của bulông ở liên kết ma sát được lấy như sau:



Rn = K h .K s .N s .Pt

Trong đó:

Pt = 176,000 N : lực kéo yêu cầu nhỏ nhất

Kh = 1

: hệ số kích thước lỗ cho các lỗ tiêu chuẩn

SVTH: ĐỖ HOÀNG



MSSV:1351090174



109



ĐAMH TK CẦU THÉP

Ks = 0.5

Ns = 2



GVHD: TS Phan Quốc Bảo

: hệ số điều kiện bề mặt

: số mặt ma sát cho mỗi bu lông



⇒ Rn = 1× 0.5 × 2 × 176,000 = 176,000 N

4.3.2. Thiết kế mối nối bản cánh trên

Lực do tải trọng tính tốn tác dụng lên bản cánh trên:



N = f t . Ac

Ứng suất tại trọng tâm bản cánh trên lấy theo trường hợp Mmax=75%Mn có giá trị sau:

BẢNG TỔNG HỢP

Dầm

biên:



Dầm

giữa:

N.m

m

N.m

m

N.m

m

N.m

m

N.m

m



MsDC1



750,049,505



N.mm



MsDC1



750,049,505



MsDC 2



1,515,060,706



N.mm



MsDC 2



1,515,060,706



MsDC 3



502,289,852



N.mm



MsDC 3



502,289,852



MsDW



312,835,478



N.mm



MsDW



312,835,478



0.75Mn



6,750,998,433



N.mm



0.75Mn



6,959,151,710



s,t

YNC



737



mm



s,t

YNC



737



mm



YLTs,t



442



mm



YLTs,t



436



mm



YSTs,t



220



mm



YSTs,t



215



mm



I NC



9,999,798,057



mm4



I NC



9,999,798,057



mm4



I LT



21,246,726,416



mm4



I LT



21,547,528,451



mm4



I ST



29,792,915,480



mm4



I ST



30,070,014,264



mm4



Dầm biên:



SVTH: ĐỖ HOÀNG



MSSV:1351090174



110



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×