Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
5 tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép:

5 tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép:

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



2.5.1.2



GVHD: PGS_TS



Phần bản bê tông cốt thép:



'

- Bản làm bằng bê tông có: fc = 30 MPa

- Cốt thép bản fy = 400 MPa, þ 14 a 200, lớp bê tông bảo vệ dày 40 mm

- Bề dày bản bê tông: ts = 200 mm



- Chiều cao đoạn vút bê tông: th = 100 mm

- Góc nghiêng phần vút: 450



2.5.1.3

Sơ bộ chọn kích thước sườn tăng cường,

liên kết ngang, mối nối:



Hình 2: kích thước sườn tăng cường

- Sườn tăng cường:

+ Sườn tăng cường giữa: kích thước như hình vẽ:

Một dầm có: 18 x 2 = 36 sườn tăng cường giữa

Khoảng cách các sườn: do = 2000 mm

Khối lượng một sườn tăng cường: gs1 = 289.73 N

+ Sườn tăng cường gối: kích thước như hình vẽ

Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối

Khoảng cách các sườn: 150 mm

Khối lượng một sườn: gs2 = 401.3 N

- Liên kết ngang:

+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 4000 mm. Riêng ở giữa dầm thì

khoảng cách là 3400 mm

+ Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)

+ Trọng lượng mỗi mét dài: g lk = 151 N

Thanh ngang dài: 1790 mm

Thanh xiên dài: 1170 mm

+ Mỗi liên kết ngang có: 2 x 2 = 4 thanh liên kết ngang. 2 x 2 = 4 thanh liên

kết xiên

+ Mỗi dầm có 10 liên kết ngang

Các kích thước còn lại được ghi trên mặt cắt ngang cầu



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 201



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



2.5.2

Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện

dầm:

2.5.2.1

Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện

dầm giai đoạn 1:

(Tiết diện dầm thép)



2.5.2.2



Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:



A s = bc.tc + D.tw + bff.t + b'ff.t'

= 300× 20 + 1440× 20 + 400× 20 + 500× 20 = 52800 mm2



2.5.2.3

Xác đònh mômen quán tính của tiết diện

đối với trục trung hòa:

+ Chọn trục X’-X đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:



Hình 3: chọn trục trung hòa cho dầm thép

+ Môđun tónh của dầm thép đối với trục X’-X:

Sx'−x = A i × Y i

= bc.tc.





tc

t 

t' 

D





+ D.tw. + tc ÷+ bff.t . D + tc + ff ữ+ b'ff.t' . d ữ

2

2

2

2









= 300ì 20ì



20

20

1440





+ 1440ì 20ì

+ 20ữ+ 400ì 20ì 1440+ 20+ ữ+

2

2

2







20



+500ì 20ì 1500 ữ

2



3

= 48032000 mm

+Khoảng cách từ trục X’-X tới trọng tâm của tiết diện:

S

48032000

Y 0 = x'− x =

= 909.7 mm

As

52800



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 202



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



2.5.2.4

Xác đònh mômen quán tính của tiết diện

dầm thép đối với trục trung hoà X’-X:

I NC = ∑ (I i + a2i .A i )

 300× 203

  20× 14403



2

=

+ 899.7 ì 300ì 20ữ+

+ 169.72 ì 1440ì 20ữ+

12

12







3

3

400ì 20

500ì 20



+

+ 560.32 ì 400ì 20ữ+

+ 580.32 ì 500ì 20ữ

12

12







= 16542555151.52 mm4



2.5.2.5

Xaực ủũnh moõmen khaựng uốn của tiết

diện (Thớ dưới dầm thép):

b

SNC

=



I nc 16542555151.52

=

= 28023835.73 mm3

b

y

1500 − 909.70



2.5.2.6

Xác đònh mômen kháng uốn của tiết

diện (Thớ trên dầm thép):

StNC =



I nc 28023835.73

=

= 18184687.54 mm3

Yt

909.7



2.5.3

Xác đònh các đặc trưng hình học của tiết

diện dầm (Tiết diện liên hợp):

Trong tiết diện dầm liên hợp thép-BTCT có hai loại vật liệu chính

- Thép: Thép dầm chủ + cốt thép dọc trong bản mặt cầu

- Bê tông: Bản bê tông

Hai loại vật liệu này có môđun đàn hồi khác nhau, vì vậy để xác đònh

các đặc trưng hình học chung cho tiết diện, khi tính toán ta phải đưa vào hệ số

tính đổi có giá trò bằng tỉ số môđun giữa hai vật liệu để qui đổi phần vật

liệu bê tông trong tiết diện thành vật liệu thép:

'

Ở đây bản làm bằng bê tông có fc = 30 MPa.Theo điều 6.10.3.1.1.b22TCN 272-05 ta có giá trò tỉ số môđun đàn hồi n = 8



2.5.3.1

Xác đònh chiều rộng có hiệu của bản

cánh ( bi ):

- Chiều rộng của bản bê tông tham gia làm việc với dầm thép. Theo điều

4.6.2.6.1 22TCN 272-05 qui đònh:

- Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trò số nhỏ nhất

của:

 L tt 35400

+ 4 = 4 = 9000 mm



bi = min + 12× ts + max(tw,bc / 2) = 12× 200 + max(20;300/ 2) = 2550 mm\



+ S = 1850



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 203



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



⇒ bi = 1850 mm .



2.5.3.2



Tiết diện liên hợp ngắn hạn:



* Xác đònh mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép:

A s = 52800 mm2

- Diện tích cốt thép dọc bản:

3.14× 142

A ct = 22×

= 3384.9 mm2

4

- Diện tích phầnbản bê tông:

A

2000× 200 + 300× 100 + 2× 100× 100/ 2

A c− tđ = c =

= 55000 mm2

n

8

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

A d = A s + A ct + A c− cd = 111184.9 mm2

* Xác đònh mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung

hòa của nó:

- Xác đònh trục trung hòa của tiết diện liên hợp

'

+ Môđun mặt cắt (Mômen tónh) của dầm liên hợp đối với trục X NC − X NC

SX 'NC − X NC = A i × Y i = A c−td × Y c−td + A ct × Y ct

= 55000× 1096.4 + 3384.9× 1109.7 = 64060402.13 mm3

Trong đó:

Y c− td : Là khoảng cách từ trục X 'NC − X NC đến trọng tâm phần bê tông tính

đổi:

∑ A c−td × Y c−td = ∑ A ct × Y ct = 1096.4 mm

Y c− td =

A c−td

Ac

'

Khoảng cách từ trục X NC − X NC (Trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung

hòa của tiết diện liên hợp:

SX' − X

64060402.13

Y 0' = as = NC NC =

= 576.16 mm

Ad

111184.9



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 204



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



Hình 4: tiết diện liên hợp

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hòa của nó (

X 'ST − X ST ):

1

I ST = ∑ I i + a2i × A i = I nc + as2 × A s + × ∑ (I ci + a2ci × A ci ) + A ct × a2ct

n



1  2000× 2003

= 16542555151.52 + 576.162 ì 52800 + ì

+ 533.542 ì 2000ì 200ữ+

8 

12



 1

 100× 1003



1  300× 1003

2

+ ×

+ 383.54 × 300ì 100ữ+ ì 2ì

+ 400.22 ì 100ì 100ữ+

8

12

36

8





+3384.92× 533.542 = 50189020451.71 mm4

- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại

đỉnh bản bê tông):

I × n 50189020451.71× 8

t− c

SST

= STt− c =

= 633763687.04 mm3

y

633.54

- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại

điểm ngay thớ dưới bản vút bê tông):

I × n 50189020451.71× 8

b− c

SST

= STb−c =

= 1203804279.35 mm3

y

333.54

- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép):

I

50189020451.71

t

SST

= STt =

= 150475534.92 mm3

y

333.54

- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép):

I

50189020451.71

b

SST

= STb =

= 43026637.77 mm3

y

1166.46



2.5.3.3



Tiết diện liên hợp dài hạn:



* Xác đònh diện tích mặt cắt ngang dầm:

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 205



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



- Diện tích phần dầm thép:

A s = 52800 mm2

- Diện tích phần cốt thép dọc bản:

3.14× 142

A ct = 22×

= 3384.9 mm2

4

- Diện tích phần bản bê tông đã tính đổi:

A

2000× 200 + 300× 100 + 2× 100× 100/ 2

A c− tđ = c =

= 18333.33 mm2

3× n

3× 8

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

A d = A s + A ct + A c− cd = 74518.25 mm2

* Xác đònh mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung

hoà của nó:

- Xác đònh trục trung hoà của tiết diện liên hợp:

'

+ Môđun mặt cắt (mômen tónh của dầm liên hợp đối với trục X NC − X NC

SX'



NC − X NC



= A i × Y i = A c−td × Y c−td + A ct × Y ct

= 18333.33× 1096.44 + 3384.92× 1109.70 = 23857624.36 mm3



'

+ Trong đó Y c− td là khoảng cách từ trục X NC − X NC đến trọng tâm phần bê

tông tính đổi

∑ A c−d × Yc−td = ∑ A ci × Yci = 320.16 mm

Y c− td =

A c− td

Ac

'

+ Khoảng cách từ trục X NC − X NC đến trục trung hoà của tiết diện liên

hợp:

SX' − X

19475682.55

Y 0" = NC NC =

= 275.98 mm

Ad

70569.48



Hình 5: tiết diện liên hợp dài hạn



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 206



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó

(X 'LT − X LT ) :

1

I LT = ∑ I i + a2i × A i = I nc + as2 × A s +

× ∑ (I ci + a2ci × A ci ) + A ct × a2ct

3.n



1  2000× 2003

2

= 16542555151.52 + 320.16 × 52800 +

ì

+ 789.542 ì 2000ì 200ữ+

3ì 8

12



+







1 300ì 1003

1 100ì 1003

ì

+ 639.542 ì 300ì 100ữ+

ì

+ 656.212 ì 100ì 100ữ+

3ì 8

12

36

3ì 8





+3384.92ì 789.542 = 35201719391.22 mm4

- Mômen kháng uốn của tiết diện (tại đỉnh bản bê tông):

I × 3× n 35201719391.22× 3× 8

StLT−c = LT t− c =

= 949751965.95 mm3

y

889.54

- Mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (Tại điểm ngay thớ

dưới bản vút bê tông)

I × 3× n 35201719391.22× 3× 8

b− c

SLT

= LT b−c =

= 1433054453.87 mm3

y

589.54

Mômen kháng uốn của tiết diện (Xét cho thớ trên dầm thép)

I

35201719391.22

StLT = LTt =

= 59710602.24 mm3

y

589.54

Mômen kháng uốn của tiết diện (Xét cho thớ dưới dầm thép)

I

35201719391.22

b

SLT

= LTb =

= 38663614.74 mm3

y

910.46



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 207



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



Bảng 1: tổng hợp các đặc trưng hình học của dầm chủ

DẦM GIỮA

Tiết diện dầm

thép



Đặc trưng



Giai đoạn 1



Tiết diện dầm

liên hợp

Ngắn hạn-giai

đoạn 2



Tiết diện dầm

liên hợp

Dài hạn-giai

đoạn 2



Diện tích tiết diện

( mm2 )



52800.00



111184.92



74518.25



Mômen kháng uốn thớ

dưới dầm thép ( mm3 )



28023835.73



43026637.777



38663614.74



18184687.54



150475534.919



59710602.24



1203804279.35



1433054453.87



633763687.04



949751965.95



50189020451.71



35201719391.22



Mômen kháng uốn thớ

trên dầm thép ( mm3 )

Mômen kháng uốn tại

mép dưới bản bê tông (

mm3 )

Mômen kháng uốn tại

đỉnh bản bê tông ( mm3 )

Mômen quán tính của tiết

diện ( mm4 )



16542555151.52



2.5.4

Xác đònh hệ số phân bố tải trọng theo

phương ngang cầu:

2.5.4.1

Tính cho dầm giữa:

2.5.4.1.1

Hệ số phân bố cho mômen:

* Khi xếp 1 làn xe trên cầu:

0.1



SI

momen



mg



0.4

0.3

 Kg 

 S 

 S

= 0.06+

ì

ữ ữ ì

3ữ

4300

L

L ì ts 



Trong đó:

+ m: Hệ số làn

SI

+ gmomen : Hệ số phân bố mômen cho dầm trong trường hợp 1 làn xe

trên cầu

+ S: Khoảng cách giữa các dầm chủ

+ L tt : Chiều dài tính toán của kết cấu nhòp

+ ts : Chiều dày bản bê tông mật cầu

+ K g : Tham số độ cứng dọc. Xác đònh theo 22TCN-272-05 4.6.2.2.1



(



K g = n× I NC + A × eg2



)



Với:

n: Tỷ số giữa mô đun dàn hồi của vật liệu dầm (E B) và mô đun đàn

hồi vật liệu bản mạt cầu (ED)

Bản mặt cầu làm bằng bê tông có fc = 30 MPa, mô đun đàn hồi được

xác đònh theo công thức:

'



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 208



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



'

E D = 0.043× γ1.5

c × fc



= 0.043× 24001.5 × 30 = 27691 MPa

Dầm chủ làm bằng thép có E B = 200000 MPa

E B 200000

=

= 7.22

Vậy n =

ED

27691



(



⇒ K g = 7.22× 16542555151.52 + 52800× 1109.72



)



= 589076219300.39 mm4

I: Mômen quán tính của tiết diện phần dầm cơ bản

A: Diện tích của tiết diện phần dầm cơ bản

eg : Khoảng cách giữa trọng tâm dầm cơ bản và bản mặt cầu

Vậy:

0.4

0.3

0.1

 1850 

 1850 

 589076219300.39

SI

mgmomen = 0.06+

ữ ì

ữ ì

ữ = 0.392

3

4300 

 35400 

 35400× 200



* Hệ số phân bố tải trọng cho mômen dầm trong cho nhiều làn xe chất

tải:

0.1

0.6

0.2

 Kg

S

S

MI

mgmomen = 0.075+

ữ ì ữ ×



 2900 

L

 L × ts 

0.6



0.2



0.1



 1850 

 1850

589076219300.39

= 0.075+

ữ ì

ữ ì

ữ = 0.557

3

2900 

 35400 

 35400× 200



MI

gmomen : Hế số phân bố mômen cho dầm trong trường hợp xếp nhiều làn xe

trên cầu



2.5.4.1.2



Xác đònh hệ số phân bố cho lực cắt:



* Khi xếp 1 làn xe trên cầu:

S

1850

mgSIluccat = 0.36 +

= 0.36 +

= 0.623

7600

7600

Trong đó:

gSIluccat : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp chỉ xếp 1 laøn xe trên

cầu

* Khi xếp >1 làn xe chất tải:

2

2

S

1850  1850 

 S 

MI

mgluccat = 0.2 +

−

−

÷ = 0.2 +

÷ = 0.721

3600  10700 

3600  10700 

gMI

luccat : Hệ số phaân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên

cầu



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 209



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



2.5.4.2

2.5.4.2.1



GVHD: PGS_TS



Tính cho dầm biên:

Hệ số phân bố cho mômen:



* Khi xếp 1 làn xe trên cầu: (Tính theo nguyên tắc đòn bẩy)

- Xét cho xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế

Ta có: yo = 1.375 và y1 = 0.375

(Cự ly chiều ngang các bánh xe của xe tải và xe trục là như nhau (1800

mm), nên hệ số phân bố của 2 loại xe này là như nhau)



Xe 2 trục



Xe 3 trục



Đườ

ng ả

nh hưở

ng phả

n lực gố

i dầ

m biê

n



Hình 6: Phương pháp đòn bẩy (chất tải xe 2 trục và xe 3 trục)



∑y



0.55

= 0.275

2

2

Theo điều 3.6.1.1.2 trường hợp trên cầu chỉ có 1 làn xe chất tải ta có hệ

số làn xe tương ứng là: m=1.2. Vậy

SE

mgSE

momen = m× gmomen = 1.2× 0.275 = 0.33

gSE

momen =



1



=



- Xét cho tải trọng làn và tải trọng lề bộ hành:



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 210



MSSV: CD03151



ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

NGUYỄN BÁ HOÀNG



GVHD: PGS_TS



(Tả

i trọng ngườ

i)

(Tả

i trọng là

n)



Đườ

ng ả

nh hưở

ng phả

n lực gố

i dầ

m biê

n

Hình 7: chất tải trọng làn và người bộ hành lên bản mặt cầu

Ta có:

y0 =1.475; y1'=1.350; y1=0.85

0.85× 1.7

gSE

= 0.723

momen− lan = ∑ ωi =

2

1× (1.35+ 0.85)

gSE

= 1.1

momen− bohanh = ∑ ωi =

2

Theo điều 3.6.1.1.2 trường hợp trên cầu chỉ có 1 làn xe chất tải ta có hệ

số làn xe tương ứng là: m = 1.2. Vậy

m.gSE

momen− lan = 1.2× 0.723 = 0.868

m.gSE

momen− bohanh = 1.2× 1.1 = 1.23

* Khi xếp >1 làn xe trên mặt cầu: Áp dụng công thức ở bảng 4.6.2.2.2c

TC 22TCN 272-05

MI

m.gME

momen = e.m.gmomen = 1× 0.557 = 0.557

Trong đó:

e: Hệ số điều chỉnh ( e ≥ 1)

d

−625

e = 0.77+ e = 0.77+

= 0.633

2800

2800

đây ta có e = 0.633 <1. Vậy chọn e = 1

Với: de : Khoảng cách giữa tim bụng (Bản ngoài nếu dầm có 2 sườn

đứng) dầm biên và mép trong của bó vỉa hoặc rào chắn giao thông. Lấy

giá trò dương nếu bụng dầm biên nằm phía trong mặt trong gờ chắn bánh

(bụng dầm biên nằm dưới phần mặt đường xe chạy) và âm nếu ngược lại

(4.6.2.2.2c). Với cấu tạo như trên ta có de = −300



SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ

TRANG: 211



MSSV: CD03151



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

5 tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×