Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành kỹ thuật công trình - Giáo án, bài giảng do các thầy cô trường đại học tôn đức thắng biên soạn giúp củng cố và nâng cao kiến thức.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: BÀI GIẢNG THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - CHƯƠNG 10
- 4.2 XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC DAÀM :
4.2.1 Noäi löïc trong daàm chính :
Noäi löïc trong caùc daàm chuû nhòp ñôn giaûn ñöôïc
tính toaùn coù xeùt söï phaân boá ngang cuûa taûi troïng cho caùc
daàm chuû.
Ngoaøi ra, coøn phaûi xeùt ñeán nhöõng qui ñònh cuûa
tieâu chuaån thieát keá veà caùc toå hôïp taûi troïng tieâu chuaån vaø
toå hôïp taûi troïng tính toaùn, heä soá laøn xe, heä soá xung kích,
heä soá taûi troïng.
Caùc maët caét ñöôïc choïn ñeå tính toaùn noäi löïc thöôøng ôû
caùc vò trí : L/2 ( giöõa nhòp ), L/4, vaø maët caét goái. Töông
öùng vôùi moãi maët caét naøy phaûi veõ caùc ñöôøng aûnh höôûng
cuûa moâmen uoán, cuûa löïc caét roài xeáp caùc hoaït taûi vaø tónh
taûi leân ñoù ñeå tính ra moâmen hay löïc caét.
Trình töï tính toaùn noäi löïc daàm chính, moät caùch
toång quaùt, coù theå thöïc hieän theo caùc böôùc sau :
1. Choïn sô boä kích thöôùc maët caét ngang caàu, kích thöôùc
daàm chuû, soá laøn xe.
- 2. Xaùc ñònh caùc heä soá phaân boá taûi troïng cho moâ men,
löïc caét cuûa daàm giöõa, daàm bieân vôùi moät laøn thieát keá
chòu taûi vaø nhieàu laøn thieát keá chòu taûi.
Choïn giaù trò cöïc ñaïi.
3. Xaùc ñònh caùc loaïi tónh taûi taùc duïng leân daàm chuû.
4. Veõ caùc ñöôøng aûnh höôûng moâ men vaø löïc caét taïi caùc maët
caét ñaëc tröng :
- Taïi goái.
- Maët caét caùch goái 0,72h ñeå kieåm tra löïc caét.
- Taïi nhöõng maët caét thay ñoåi tieát dieän.
- Maët caét taïi L/4.
- Maët caét taïi L/2.
5. Tính noäi löïc do tónh taûi taùc duïng leân daàm giöõa vaø
daàm bieân.
- 6. Tính noäi löïc do hoaït taûi taùc duïng leân daàm giöõa vaø
daàm bieân :
Moâ men do hoaït taûi HL-93 vaø PL taïi caùc maët caét.
Löïc caét do hoaït taûi HL-93 vaø PL taïi caùc maët caét.
Taïi moãi maët caét xaùc ñònh noäi löïc do xe taûi thieát keá vaø
xe hai truïc thieát keá trong caùc tröôøng hôïp baát lôïi nhaát,
sau ñoù so saùnh choïn trò soá max trong caùc tröôøng hôïp
treân. Tính toå hôïp moâ men vaø löïc caét do hoaït taûi ( do taûi
troïng xe coù xeùt heä soá phaân boá ngang vaø heä soá ñoäng löïc +
do taûi troïng laøn coù xeùt heä soá phaân boá + do taûi
troïng ngöôøi coù xeùt heä soá phaân boá ).
7. Toå hôïp taûi troïng taïi caùc maët caét ñaëc tröng :
A. Taïi caùc maët caét cuûa daàm giöõa :
- 1- TTGH cöôøng ñoä I :
Moâ men : MuCD1g = η(1,75MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg)
Löïc caét : VuCDg = η(1,75VLLg + 1,25VDCg + 1,5VDWg)
2- TTGH cöôøng ñoä II :
Moâ men : MuCD2g = η(0.MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg)
Löïc caét : VuCD2g = η(0.VLLg + 1,25VDCg + 1,5VDWg)
3- TTGH cöôøng ñoä III :
Moâ men : MuCD3g = η(1,35MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg)
Löïc caét : VuCD3g = η(1,35VLLg + 1,25VDCg + 1,5VDWg)
4- TTGH söû duïng :
Moâ men : MuSDg = η(1.MLLg + 1.MDCg + 1.MDWg)
Löïc caét : VuSDg = η(1.VLLg + 1.VDCg + 1.VDWg)
5- TTGH ñaëc bieät :
Moâ men : MuDBg = η(0,5MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg)
- B. Taïi caùc maët caét cuûa daàm bieân :
Töông töï nhö treân, xaùc ñònh moâ men Mub vaø löïc caét Vub
taïi töøng maët caét ñaëc tröng theo caùc TTGH cho daàm bieân.
8- Töø caùc keát quaû tính ôû treân laáy nhö sau :
- Neáu noäi löïc daàm bieân lôùn hôn noäi löïc daàm giöõa : coù theå
thieát keá rieâng cho daàm bieân vaø daàm giöõa hoaëc thieát keá
chung theo daàm bieân.
- Neáu noäi löïc daàm bieân nhoû hôn daàm giöõa : thieát keá
daàm bieân theo daàm giöõa. Theo tieâu chuaån qui ñònh :
naêng löïc chòu taûi cuûa daàm bieân khoâng theå thaáp hôn
naêng lực chòu taûi caùc daàm beân trong.
Vaán ñeà tính toaùn moâmen xoaén trong daàm chuû seõ ñöôïc
trình baøy trong taøi lieäu chuyeân ñeà rieâng, khoâng giôùi thieäu
ôû đâaây.
- 4.2.2 Tính toaùn noäi löïc trong daàm ngang :
1- Giaû thuyeát tính toaùn :
- Daàm ngang chòu löïc raát phöùc taïp. Moái noái giöõa daàm doïc
vaø daàm ngang coù tính ngaøm chaët, tính chaát naøy coøn
phuï thuoäc vaøo ñoä cöùng choáng xoaén cuûa daàm doïc.
Daàm ngang laøm vieäc nhö moät daàm hai ñaàu ngaøm chòu uoán
döôùi taùc duïng cuûa löïc thaúng ñöùng.
- Ñeå tính daàm ngang, phaûi xaùc ñònh löïc töø baûn maët caàu
truyeàn xuoáng.
- Khaåu ñoä tính toaùn cuûa daàm ngang laø khoaûng caùch tim
giöõa hai daàm doïc.
Theo tieâu chuaån thieát keá 272-05 : neáu maët caàu ñöôïc
töïa tröïc tieáp leân daàm ngang heä maët caàu thì heä maët caàu
coù theå ñöôïc thieát keá cho caùc taûi troïng ñöôïc xaùc ñònh
theo Baûng e-1.
- Nhö vaäy trong caàu BTCT, vôùi baûn maët caàu baèng
beâtoâng, tröôøng hôïp S > 1800 ñeàu ñöôïc tính söï phaân phoái
taûi troïng cho daàm ngang theo phöông phaùp ñoøn baåy.
Coù theå tính toaùn theo trình töï nhö trong noäi dung döôùi
ñaây.
2- Taûi troïng taùc duïng leân daàm ngang :
A. Xaùc ñònh phaûn löïc töø baûn maët caàu truyeàn xuoáng
daàm ngang :
a) Tónh taûi cuûa lôùp phuû vaø baûn maët caàu :
Khoaûng caùch hai daàm ngang laø L1 > 1800mm :
DCbaûn= γb.hf.L1
Lôùp phuû coù chieàu daøy trung bình hcm, γcm =>
DW = γcm .hcm.L1
Tónh taûi baûn thaân daàm ngang : DCd = Ad..γ
- + Phaûn löïc do taûi troïng laøn : Rlaøn = 9,3.ω
∑ Pitr yi
RK =
+ Phaûn löïc do daõy baùnh xe taûi thieát keá :
Rm = ∑ Pita yi
+ Phaûn löïc do daõy baùnh xe hai truïc thieát keá :
- B. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm ngang :
Daàm ngang ñöôïc coi nhö daàm hai ñaàu ngaøm, veõ
ñöôøng aûnh höôûng noäi löïc trong daàm, xaùc ñònh moâmen vaø
löïc caét trong daàm.
a) Ñoái vôùi maët caét giöõa nhòp :
+ Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng : ω =ω gi
- + Moâmen do tónh taûi :
- Lôùp phuû : MDW = DW. ω gi
- Baûn maët caàu : MDCb = DCb. ω gi
- Daàm ngang : MDCd = DCd. ω gi
+ Moâmen do hoaït taûi :
yitr :
- Xe taûi : tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc baùntr xe
h
∑ yi
M k = Rk
yita
- Xe hai truïc :
tung ñoä ñöôøng aûnh höôûngMm = caùc∑ nita xe
döôùi Rm baùyh :
yil
- Taûi troïng laøn :
döôùi caù ∑ yilp laøn
tung ñoä ñöôøng aûnh höôûngM = R c meù :
L l
2
Toå hôïp moâmen taïi maët caét giöõa nhòp theo traïng thaùi
iôù� haï 75 1 IM M
ggi�i = 1,n cöôø+ng ñoä( I :k hoac Mm ) + 1,5 M DW + 1, 25(M DCb + M DCd )
Ma �
100
- b) Ñoái vôùi maët caét ngaøm :
• Tính moâmen :
Töông töï nhö tính moâmen taïi maët caét giöõa nhòp, phaûi
xaùc ñònh dieän tích ñöôøng aûnh höôûng roài laàn löôït tính
moâmen do töøng loaïi taûi troïng gaây ra, sau ñoù coäng taùc
duïng cuûa chuùng laïi :
IM
( Mk hoac Mm ) + 1,5M DW + 1, 25(M DCb + M DCd )
Mngam = 1,75 1 + �
�
100
- • Tính löïc caét :
+ Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng löïc caét ω Q :
+ Löïc caét do tónh taûi :
- Lôùp phuû : QDW = DW. ω Q
- Baûn maët caàu : QDCb = DCb. ω Q
- Daàm ngang : QDCd = DCd. ω Q
- + Löïc caét do hoaït taûi :
- Xe taûi : tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc baùnh xe yitr :
∑ yitr
Qk = Rk .
- Xe hai truïc :
tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc baùnh xe yita :
∑ yita
Qm = Rm .
- Taûi troïng laøn :
yil :
tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc meùp laøn
∑ yil
QL = Rl .
2
Toå hôïp löïc caét taïi maët caét giöõa nhòp theo traïng thaùi
giôùi haïn cöôøng ñoä I :
IM
( Qk hoac Qm ) + 1, 5QDW + 1, 25(QDCb + QDCd )
Qgi� = 1,75 1 + �
a
�
100
Töø noäi löïc tìm ñöôïc, seõ tieán haønh boá trí coát theùp,
tính toaùn kieåm tra, kieåm toaùn khaû naêng chòu löïc cuûa
keát caáu, goïi laø : Thieát keá keát caáu caàu.
- 4.3 NHÖÕNG QUI TAÉC CÔ BAÛN THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU
CAÀU BEÂ TOÂNG COÁT THEÙP THÖÔØNG :
Nguyeân lyù chung ñeå tính toaùn keát caáu caàu laø :
söùc khaùng cuûa caàu tuyø theo vaät lieäu vaø caáu taïo phaûi
lôùn hôn hieäu öùng cuûa taûi troïng taùc duïng leân caàu, ñoù laø :
(4.14)
Söùc khaùng ≥ hieäu öùng cuûa taûi troïng
• Khi söû duïng caùc bieåu thöùc treân, caû hai veá baát ñaúng thöùc
phaûi ñöôïc ñaùnh giaù vôùi cuøng ñieàu kieän. Ví duï, neáu hieäu
öùng cuûa taûi troïng taùc duïng laø ñöa ra trò soá öùng suaát neùn
treân ñaát neàn, thì trò soá ñoù seõ ñöôïc so saùnh vôùi trò soá
söùc khaùng cuûa ñaát. Caàn phaûi ñaùnh giaù caû hai veá baát
ñaúng thöùc ôû cuøng moät traïng thaùi giôùi haïn.
• Caàn xeùt söï thay ñoåi treân caû hai veá cuûa baát ñaúng thöùc
(4.14), veá söùc khaùng cuûa keát caáu seõ ñöôïc nhaân vôùi heä soá
söùc khaùng Φ ; döïa treân cô sôû thoáng keâ, nhöõng giaù trò naøy
luoân nhoû hôn 1. Coøn veá hieäu öùng taûi troïng ñöôïc nhaân vôùi
caùc heä soá taûi troïng γi , caùc heä soá naày ñöôïc choïn döïa treân
cô sôû thoáng keâ vaø thöôøng lôùn hôn 1 ( cuõng coù luùc laáy ≤
- Bôûi vì hieäu öùng taûi troïng ôû moät traïng thaùi giôùi haïn
bao goàm toå hôïp cuûa caùc kieåu taûi troïng khaùc nhau (Qi)
maø chuùng coù nhöõng möùc ñoä chính xaùc döï ñoaùn khaùc nhau,
veá hieäu öùng taûi troïng ñöôïc mieâu taû baèng toång caùc giaù trò
γi Qi. Neáu söùc khaùng danh ñònh ñöôïc ñöa ra baèng Rn,
baát ñaúng thöùc theå hieän möùc ñoä an toaøn tôùi haïn caàn thieát
Φ Rn ≥ hieäu öùng ∑ γi Qi
laø : (4.15)
Vì coâng thöùc (4.15) bao goàm caû heä soá taûi troïng vaø
heä soá söùc khaùng, neân phöông phaùp thieát keá naøy ñöôïc goïi
laø thieát keá theo heä soá taûi troïng vaø heä soá söùc khaùng
(LRFD). Heä soá söùc khaùng Φ coù theå xeùt ñeán moät soá yeáu toá
sau :
- Ñaëc tính vaät lieäu
- Phöông trình döï ñoaùn cöôøng ñoä
- Trình ñoä tay ngheà cuûa coâng nhaân
- Hieäu quaû cuûa coâng taùc quaûn lyù chaát löôïng
- Heä soá taûi troïng gi ñöôïc choïn cho phaàn taûi troïng coù theå
xem xeùt moät soá ñieàu sau :
- Ñoä lôùn cuûa taûi troïng
- Phaïm vi taûi troïng
- Toå hôïp taûi troïng
Ñeå löïa choïn heä soá söùc khaùng vaø heä soá taûi troïng cho
keát caáu caàu moät caùch hôïp lyù caàn aùp duïng lyù thuyeát
xaùc suaát vôùi döõ lieäu thoáng keâ phong phuù vaø toaøn dieän veà
cöôøng ñoä vaät lieäu, khoái löôïng vaät lieäu vaø veà taûi troïng.
Öu ñieåm cuûa phöông phaùp LRFD :
1. Xeùt ñeán caû caùc thay ñoåi cuûa söùc khaùng vaø cuûa taûi troïng
2. Ñaït ñöôïc möùc ñoä khaù ñoàng nhaát veà an toaøn ñoái vôùi caùc
traïng thaùi giôùi haïn khaùc nhau cuûa caùc loaïi caàu khaùc nhau
maø khoâng caàn thöïc hieän vieäc phaân tích xaùc suaát hoaëc
thoáng keâ phöùc taïp.
3. Khaéc phuïc ñöôïc caùc haïn cheá vaø toàn taïi cuûa
phöông phaùp thieát keá tröôùc ñaây. Cung caáp moät
phöông phaùp thieát keá hôïp lyù vaø nhaát quaùn.
- 4.4 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BAÛN MAËT CAÀU :
Sau khi tính toaùn noäi löïc trong caùc maët caét ñaëc tröng
cuûa baûn nhö trong phaàn 4.1 ñaõ giôùi thieäu, thì tieán haønh
thieát keá baûn maët caàu. Döïa vaøo caùc ñieàu kieän caáu taïo
( chöông 3 ) hoaëc kinh nghieäm ñeå choïn loaïi coát theùp,
ñöôøng kính coát theùp vaø boá trí chuùng trong maët caét. Sau ñoù,
tính duyeät caùc maët caét theo caùc traïng thaùi giôùi haïn.
Tính duyeät uoán ñoái vôùi maët caét hình chöõ nhaät coù
coát theùp thöôøng nhö sau :
Maët caét baûn maët caàu luoân laø daïng maët caét chöõ nhaät,
coù theå ñaët coát theùp ñôn hoaëc coát theùp keùp. Sau ñaây, neâu
ra caùc coâng thöùc cô baûn :
4.4.1 Maët caét hình chöõ nhaät coát theùp ñôn :
Chieàu cao vuøng beâtoâng chòu neùn c ñöôïc tính toaùn
döïa treân phöông trình caân baèng löïc doïc cuûa maët caét :
0,85 fc′ . ß1 . c. b = As . fy
- As .f y
c=
0, 85 fc′.β1 .b (4.17)
trong ñoù :
fc′- cöôøng ñoä neùn qui ñònh cuûa beâtoâng ôû tuoåi 28 ngaøy, MPa
ß1 - heä soá qui ñoåi, laáy theo qui ñònh
b - chieàu roäng tieát dieän, mm
As - dieän tích coát theùp chòu keùo khoâng döï öùng löïc, mm2
f - giôùi haïn chaûy toái thieåu qui ñònh cuûa coát theùp, MPa
- Töø giaù trò chieàu cao vuøng beâtoâng chòu neùn c ñaõ
xaùc ñònh ñöôïc, thaønh laäp phöông trình moâmen vôùi
troïng taâm cuûa vuøng beâtoâng chòu neùn qui öôùc, caùch meùp
a
ngoaøi cuøng cuûa vuøng beâtoâng chòu neùn baèng , xaùc ñònh
2
söùc khaùng danh ñònh cuûa maët caét :
a
Mn = As.fy.(ds – ) (4.18)
2
trong ñoù :
Mn - söùc khaùng danh ñònh cuûa maët caét, N.mm
ds - khoaûng caùch töø troïng taâm coát theùp khoâng döï öùng löïc
chòu keùo ñeán meùp ngoaøi cuøng cuûa vuøng beâtoâng chòu neùn,
mm
a = ß1.c - chieàu daøy cuûa khoái öùng suaát töông ñöông, mm.
- 4.4.2 Maët caét hình chöõ nhaät coát theùp keùp :
Chieàu cao vuøng beâtoâng chòu neùn c ñöôïc tính toaùn
döïa treân phöông trình caân baèng löïc doïc cuûa maët caét :
A′ +′
fc′
0,85 .ß1.c.sb f y . = As.fy
trong ñoù :
As - dieän tích coát theùp chòu neùn khoâng döï öùng löïc, mm2
′
f y - giôùi haïn chaûy cuûa coát theùp chòu neùn, MPa.
′
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
