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 9
- Chöông 4 : NGUYEÂN LYÙ THIEÁT KEÁ CAÀU DAÀM
BEÂTOÂNG COÁT THEÙP THÖÔØNG
4.1 XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC BAÛN :
4.1.1 Phaân tích caáu taïo choïn sô ñoà tính toaùn :
Trong keát caáu nhòp caàu oâtoâ thöôøng coù caùc sô ñoà tính toaùn
maët caàu laø :
- Baûn haãng.
- Baûn hai caïnh ( baûn moät höôùng - baûn kieåu daàm ).
- Baûn boán caïnh ( baûn hai höôùng ).
- Baûn maët caàu cuûa caàu khoâng daàm ngang.
A. Nguyeân lyù tính toaùn theo caùc sô ñoà noùi treân :
- Baûn haãng ñöôïc tính theo sô ñoà coâng xon, laáy 1 meùt
chieàu roäng baûn theo phöông doïc caàu ñeå xeùt laø chieàu roäng
cuûa maët caét chòu löïc, caên cöù vaøo ñoù ñeå tính toaùn vaø boá trí
coát theùp cho taát caû caùc meùt daøi khaùc cuûa baûn theo doïc
- - Baûn hai caïnh thöôøng gaëp laø caùc baûn chæ töïa treân 2
daàm doïc ( khoâng coù daàm ngang ) hay baûn thöïc teá töïa
treân boán caïnh ( 2 daàm doïc vaø 2 daàm ngang ) nhöng tyû soá
chieàu daøi cuûa caùc caïnh lôùn hôn 2, coù nghóa laø baûn seõ chæ
laøm vieäc chòu uoán vôùi nhòp tính toaùn ñöôïc laáy song song
vôùi caïnh ngaén cuûa baûn ( trong caàu daàm giaûn ñôn
thoâng thöôøng, nhòp naøy ño theo höôùng ngang caàu ).
Ngöôøi ta coù theå theo sô ñoà tính toaùn qui öôùc laø daàm
giaûn ñôn ñeå tính moâmen cuûa baûn vaøo caùc söôøn daàm.
Ñeå tính toaùn löïc caét lôùn nhaát trong baûn thì laïi khoâng
nhaân heä soá hieäu chænh, nhaèm thieân veà an toaøn.
- Trong moät soá tröôøng hôïp caàu voøm, caàu daây xieân -
daàm cöùng BTCT, coù theå gaëp loaïi baûn hai caïnh maø töïa leân
daàm ngang chöù khoâng phaûi töïa leân daàm doïc. Khi ñoù nhòp
tính toaùn cuûa baûn ñöôïc laáy theo höôùng doïc caàu chöù khoâng
phaûi theo höôùng ngang caàu.
- - Baûn boán caïnh thöôøng gaëp ôû caùc caàu maët caét hình hoäp,
coù theå coi laø baûn töïa treân hai söôøn daàm doïc vaø hai
söôøn daàm ngang ( tyû soá chieàu daøi caùc caïnh nhoû hôn 2 ),
seõ duøng caùc baûng tra ñöôïc laäp saün ñeå tính noäi löïc moät
caùch rieâng reõ theo hai höôùng.
- Baûn cuûa caàu khoâng daàm ngang seõ ñöôïc tính theo
hai böôùc, tröôùc heát tính baûn chòu löïc cuïc boä theo sô ñoà
baûn hai caïnh, sau ñoù tính noäi löïc baûn khi xeùt baûn
laøm nhieäm vuï cuûa daàm ngang, caùc keát quaû tính toaùn
seõ ñöôïc coäng laïi vôùi nhau ñeå laøm caên cöù tính duyeät
maët caét vaø choïn coát theùp.
B. Caùc yeâu caàu veà caáu taïo baûn maët caàu :
- Chieàu daøy toái thieåu cuûa baûn maët caàu : Ñieàu 5.13.1
vaø trong phaàn 9 cuûa 22 TCN 272-05 chæ daãn caùc yeâu
caàu veà baûn maët caàu.
- Chieàu daøy toái thieåu cuûa baûn maët caàu BTCT qui ñònh
ôû ñieàu 9.7.1.1 laø 175mm ( khoâng keå lôùp hao moøn ).
- Khi choïn chieàu daøy baûn, phaûi theâm lôùp hao moøn 15mm.
- - Ñoái vôùi baûn haãng cuûa daàm ngoaøi cuøng, do phaûi thieát keá
chòu taûi troïng va chaïm vaøo raøo chaén neân chieàu daøy baûn
phaûi taêng theâm 25mm ( chieàu daøy toái thieåu ôû muùt haãng
baèng 200mm ) ( Ñieàu 13.7.3.5.1 ).
- Chieàu daøy toái thieåu cuûa baûn coøn choïn theo tyû leä vôùi
chieàu daøi nhòp tính toaùn cuûa baûn ñeå ñaûm baûo yeâu caàu veà
ñoä cöùng qui ñònh ôû Ñieàu 2.5.2.6.3-1 :
S + 3000
(4.1)
hmin = (mm)
30
trong ñoù S laø khaåu ñoä nhòp cuûa baûn.
+ Rieâng ñoái vôùi caùc daàm hoäp vaø daàm chöõ T, BTCT ñuùc
taïi choã, yeâu caàu chieàu daøy baûn caùnh treân ( baûn maët caàu )
phaûi lôùn hôn 1/20 laàn khoaûng caùch giöõa caùc naùch daàm
hoaëc caùc söôøn daàm.
- C. Sô ñoà tính toaùn :
- Xeùt caùc daûi baûn keâ treân caùc caáu kieän ñôõ. Caùc caáu kieän
ñôõ laø daàm chuû hay caùc daàm ngang. Nhòp cuûa daûi baûn
ñöôïc coi laø song song vôùi höôùng chính ( höôùng coù khoaûng
caùch caùc goái ñôõ ngaén hôn ). Caùc baûn haãng, chieàu daøi
haãng ñöôïc tính töø tim söôøn daàm bieân ñeán muùt haãng.
- Caùc daûi baûn coù theå tính theo hai sô ñoà : sô ñoà baûn haãng,
sô ñoà baûn kieåu daàm lieân tuïc keâ treân caùc daàm chuû.
- Trong thöïc teá, baûn maët caàu ñöôïc keâ treân caû daàm chuû vaø
caùc daàm ngang. Khi khoaûng caùch giöõa caùc daàm ngang
lôùn hôn 1,5 laàn khoaûng caùch giöõa caùc daàm chuû thì
höôùng chòu löïc chính cuûa baûn seõ theo phöông ngang
caàu. Daûi baûn töông ñöông seõ ñöôïc coi ngaøm taïi hai daàm
chuû vaø chòu toaøn boä löïc. Neáu tyû leä treân nhoû hôn 1,5 thì
phaûi xeùt moâ hình baûn giao nhau.
- Löïc taùc duïng leân caùc sô ñoà tuyø thuoäc vaøo caáu taïo.
- Hình 4.1 Caùc sô ñoà tính toaùn baûn maët caàu
- 4.1.2 Nguyeân taéc tính toaùn :
A. Phöông phaùp phaân tích veà noäi löïc :
- Phöông phaùp kinh nghieäm theo Ñieàu 9.7.2 noäi dung
chính qui ñònh chi tieát veà kích thöôùc caáu taïo, soá lôùp coát
theùp, soá löôïng coát theùp toái thieåu, caáp coát theùp ...
Sau khi caùc yeâu caàu caáu taïo thoûa maõn coù theå khoâng caàn
tính toaùn.
- Phöông phaùp truyeàn thoáng ( Ñieàu 9.7.3) : qui ñònh
chieàu daøy, lôùp coát theùp ... tính löôïng coát theùp chính ñeå
chòu moâmen sau ñoù quy ñònh phaân boá coát theùp theo höôùng
phuï vuoâng goùc vôùi höôùng chính.
- Phöông phaùp chính xaùc : Coù theå aùp duïng phöông phaùp
phaàn töû höõu haïn ñeå tính baûn maët caàu. Ngaøy nay caùch tính
toaùn naøy caøng thoâng duïng vì coù saün caùc chöông trình
maùy tính nhö SAP, MIDAS, STAAD PRO ...
- Phöông phaùp gaàn ñuùng ( caùc kyõ sö thöôøng duøng, coù theå
deã daøng aùp duïng ). Trong noäi dung saùch naøy, sau ñaây seõ
- B. Thieát keá baûn theo phöông phaùp gaàn ñuùng :
Coù theå söû duïng phöông phaùp phaân tích gaàn ñuùng
ñeå thieát keá baûn maët caàu BTCT ñuùc beâtoâng taïi choã vaø
ñuùc lieàn khoái ( Ñieàu 4.6.2.1.6 ).
Moâ hình tính : coi maët caàu nhö caùc daûi baûn vuoâng goùc
vôùi caùc caáu kieän keâ ñôõ.
Khi tính toaùn hieäu öùng löïc trong baûn, phaân tích moät daûi
roäng 1m theo chieàu ngang caàu. Caùc caáu kieän keâ ñöôïc giaû
thieát laø cöùng tuyeät ñoái. Coù hai sô ñoà tính : phaàn caùnh haãng
ôû daàm bieân ñöôïc tính theo sô ñoà coâng son, caùc baûn maët
caàu phía trong tính theo sô ñoà daàm lieân tuïc keâ treân
caùc goái cöùng taïi vò trí caùc daàm chuû. Cuõng coù theå söû
duïng sô ñoà baûn ngaøm taïi hai söôøn daàm chuû vôùi ñöôøng loái
phaân tích gaàn ñuùng nhö sô ñoà baûn giaûn ñôn keâ hai caïnh
ñöôïc tính nhö daàm giaûn ñôn, sau ñoù xeùt heä soá ñieàu chænh
cho ngaøm.
Chieàu roäng cuûa daûi baûn chòu aûnh höôûng cuûa baùnh xe
ñöôïc goïi laø chieàu roäng daûi baûn töông ñöông, ñöôïc laáy nhö
- + Ñoái vôùi phaàn haãng : E = 1140 + 0,833x (mm)
(4.2)
+ Ñoái vôùi vò trí coù moâmen döông : E+ = 660 + 0,55S (mm)
(4.3)
+ Ñoái vôùi vò trí coù moâmen aâm : E- = 1220 + 0,25S (mm)
(4.4)
trong ñoù : x - khoaûng caùch töø taâm goái ñeán ñieåm ñaët taûi.
S - khoaûng caùch giöõa caùc caáu kieän ñôõ. Trong caùc caàu daàm
thöôøng laø khoaûng caùch giöõa caùc daàm chuû.
E - chieàu roäng cuûa daûi töông ñöông. Coù theå hieåu laø chieàu
roäng aûnh höôûng cuûa taûi troïng ( laøm phaùt sinh noäi löïc ).
Ñöôøng loái phaân tích moâ hình laø xaùc ñònh löïc taùc ñoäng
leân daûi baûn töông ñöông sau ñoù qui veà caùc löïc taùc ñoäng
leân daûi baûn coù chieàu roäng 1m theo phöông xaùc ñònh E.
Nhö vaäy, ñöa baøi toaùn veà moâ hình phaúng ñeå tính toaùn
noäi löïc vaø boá trí vaät lieäu.
- 4.1.3 Baûn haãng :
1- Tính toaùn noäi löïc baûn haãng :
Xeùt caáu taïo thöïc teá, coù theå xaûy ra ba tröôøng hôïp :
+ Baûn haãng chæ chòu tónh taûi vaø ngöôøi ñi boä.
+ Baûn chæ coù tónh taûi vaø taûi troïng oâtoâ.
+ Baûn chòu caû tónh taûi, baùnh xe oâtoâ vaø ngöôøi ñi boä.
Sau ñaây, trình baøy tröôøng hôïp toång quaùt cho tröôøng hôïp
baûn haãng chòu caû tónh taûi, baùnh xe oâtoâ vaø ngöôøi ñi boä.
a) Tónh taûi taùc duïng :
Caùc boä phaän keát caáu ñöôïc tính cho 1m chieàu roäng baûn
(phöông doïc caàu). Heä soá vöôït taûi tónh tra theo baûng 3.4.1.2
: Heä soá vöôït taûi
TT Loaïi taûi troïng Kyù hieäu Daïng taùc ñoäng
≥1 ≤1
1 Taûi troïng baûn thaân DC1 Phaân boá 1,25 0,90
2 Lan can DC2 Taäp trung 1,25 0,90
3 Gôø chaén baùnh xe DC3 Taäp trung 1,25 0,90
4 Lôùp phuû maët caàu DW Phaân boá 1,50 0,65
- b) Hoaït taûi taùc duïng :
Hoaït taûi taùc duïng goàm taát caû caùc taûi troïng ñöôïc
quy ñònh nhö trong Ñieàu 3.6.1. Trong ñoù, caùc taûi troïng
baùnh xe ñöôïc moâ hình hoaù nhö taûi troïng taäp trung hoaëc
taûi troïng veät maø chieàu daøi doïc theo nhòp seõ laø chieàu
daøi cuûa dieän tích tieáp xuùc cuûa loáp xe vôùi maët ñöôøng ñöôïc
chæ ra trong Ñieàu 3.6.1.2.5, coäng vôùi chieàu cao cuûa
baûn maët caàu ( Ñieàu 4.6.2.1.6 ). Caùc daûi ñöôïc thieát
keá theo lyù thuyeát daàm coå ñieån. Ñeå ñôn giaûn tính toaùn, neân
choïn taûi troïng baùnh xe ñöôïc moâ hình hoaù nhö taûi troïng taäp
trung.
Dieän tích tieáp xuùc cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng :
- Chieàu roäng ( ngang caàu ) : b = 510mm
- Chieàu daøi ( doï3 caàu ) : IM
c
l = 2, 28 × 10 γ n + 1 + P
100
- trong ñoù : γ n heä soá taûi troïng cuûa oâtoâ laáy theo baûng
-
3.4.1.1
M - löïc xung kích (%) laáy theo baûng 3.6.2.1.1
P - taûi troïng baùnh xe
P = Ptr = 145000/2 = 725000N = 72,5kN ( cho xe taûi )
= Pta = 110000/2 = 55000N = 55,0kN ( cho xe hai truïc ).
Dieän tích phaân boá cuûa baùnh xe leân beà maët baûn :
IM
3
- Chieàu roäng ( ngang caàu l = b ,+ hf× 10 γ + 1 + P + hf
) : 2 28
100
- Chieàu daøi ( doïc caàu ) :
Ñeå thuaän lôïi cho moâ hình tính toaùn theo sô ñoà phaúng,
taùc duïng cuûa taûi troïng baùnh xe coù theå qui veà moät baêng taûi
chieàu daøi (b + hf) theo phöông ngang caàu coù cöôøng ñoä
P
LL =
phaân boá cho 1m chieàu roäng baû(n :+ hf )E
b
- Vò trí taùc ñoäng cuûa baùnh xe leân baûn haãng : tim baùnh xe
caùch meùp ñaù væa 300mm (3.6.1.3.1).
Khi tính toaùn thieát keá baûn haãng, thöôøng chæ boá trí
moät laøn xe neân phaûi nhaân theâm vôùi heä soá laøn xe m = 1,2.
Theo Ñieàu 3.6.1.3.4 khi chieàu daøi haãng khoâng quaù
1800mm = 1,8m vaø coù lan can baèng beâtoâng lieân tuïc,
taûi troïng cuûa daõy baùnh xe ngoaøi cuøng ñöôïc thay theá
baèng moät baêng taûi phaân boá ñeàu, cöôøng ñoä
14,6N/mm =1460N/m, ñaët caùch ñaàu muùt haãng 0,3m.
Taûi troïng ngang do va xe vaøo raøo chaén treân baûn haãng
tính theo qui ñònh ôû Phaàn 13 cuûa Tieâu chuaån thieát keá.
Do ngöôøi ñi : PL = 3kPa coù theå qui taûi troïng raûi ñeàu
theo phöông ngang veà löïc taäp trung ñaët ôû tim leà ngöôøi ñi.
- Coâng thöùc tính toaùn noäi löïc baûn haãng :
• Moâmen taïi ngaøm :
L2 L2
∑ γ iQ = η γ p1 DC1 1 + γ p1 DC2 L2 + γ p1 DC3 L3 + γ p2 DW 4 +
M− = η
2 2
i
IM
+ m γ n LL 1 + (b + hf )L5 + mγ pl ...
100
• Löïc caét taïi ngaøm :
Q = η γ p1 DC1 L1 + γ p1 DC2 + γ p1 DC3 + γ p2 DW L4 + m γ n ( LL + IM ) L5 + mγ pl PL
trong ñoù :
γp1 - heä soá taûi troïng cuûa tónh taûi baûn thaân keát caáu, γp1 =
1,25
γp2 - heä soá taûi troïng cuûa tónh taûi lôùp phuû maët caàu, γp2 = 1,5
γn - heä soá taûi troïng cuûa hoaït taûi xe, γn = 1,75
- 4.1.4 Baûn kieåu daàm :
1- Tính toaùn moâmen döông :
Hình 4.5
• Ñoái vôùi baûn cuûa caàu daàm, coù theå phaân tích nhö moâ hình
daûi baûn lieân tuïc keâ treân caùc daàm chuû.
• Ñoái vôùi baûn maët caàu cuûa caùc daàm coù maët caét hình hoäp
coù theå phaân tích theo moâ hình daûi baûn ngaøm hai ñaàu vaø
tính theo phöông phaùp gaàn ñuùng vôùi ñöôøng loái tính toaùn
moâmen döông ôû maët caét giöõa nhòp cuûa moâ hình baûn
giaûn ñôn keâ treân hai goái khôùp. Trò soá moâmen taïi maët caét
giöõa nhòp cuûa baûn hai ñaàu ngaøm xaùc ñònh theo coâng
thöùc : 0
+
M0,5 L = kM0,5 L
(4.8)
0
M0,5 L
- moâmen do ngoaïi taûi gaây ra taïi maët caét giöõa
Vôùi :
nhòp baûn giaûn ñôn.
- a) Tónh taûi taùc duïng :
Caùc boä phaän keát caáu ñöôïc tính cho 1m chieàu roäng baûn
(phöông doïc caàu) heä soá vöôït taûi tónh tra theo baûng
3.4.1.2 :
Daïng Heä soá taûi troïng
TT Loaïi taûi troïng Kyù hieäu taùc
≥1 ≤1
ñoäng
1 Troïng löôïng baûn thaân DC1 Phaân boá 1,25 0,90
2 Lôùp phuû maët caàu DW Phaân boá 1,50 0,65
b) Hoaït taûi taùc duïng :
Daûi baûn chòu löïc theo phöông ngang caàu, chieàu roäng
cuûa daûi baûn töông ñöông theo phöông doïc caàu tính theo
baûng 4.6.2.1.3-1 :
+
- - Taùc duïng cuûa baùnh xe taûi thieát keá : Theo moâ hình tính
toaùn theo sô ñoà phaúng, taùc duïng cuûa taûi troïng baùnh xe coù
theå qui veà moät baêng taûi daøi (b + hf) theo phöông ngang
caàu coù cöôøng ñoä phaân boá cho 1m chieàu roäng baûn :
Ptr
LL =
vôùi E ≥ 1000mm
(b + hf )E
- Taùc duïng cuûa baùnh xe hai truïc : tuøy thuoäc vaøo trò soá
chieàu roäng cuûa daûi baûn töông ñöông E :
+ Neáu E < 1,2m, chæ coù moät baùnh xe cuûa xe hai truïc
ñaët trong phaïm vi chieàu roäng cuûa daûi baûn töông ñöông
neân cöôøng ñoä cuûa taûi troïng baêng do baùnh xe gaây ra baèng :
Pta
LL =
vôùi E ≥ 1000mm
(b + hf )E
+ Neáu E ≥ 1,2m, coù hai baùnh xe cuûa xe hai truïc ñaët trong
phaïm vi chieàu roäng cuûa daûi baûn töông ñöông neân cöôøng
ñoä cuûa taûi troïng baêng do baùnh xe gaây ra baèng : 2 Pta
LL =
(b + hf )E
- Hình 4.6 Xeáp baùnh xe treân maët baèng
So saùnh choïn giaù trò lôùn cuûa aùp löïc baùnh xe trong
caùc tröôøng hôïp treân ñeå ñöa vaøo tính toaùn thieát keá.
- - Taùc duïng cuûa taûi troïng laøn :
Ñieàu 3.6.1.3.3 qui ñònh :
+ Khi caùc daûi cô baûn laø ngang ( chòu löïc chuû yeáu
theo phöông ngang caàu ) coù chieàu daøi nhòp tính toaùn
khoâng vöôït quaù 4600mm - caùc daûi baûn ngang phaûi ñöôïc
thieát keá theo caùc baùnh xe cuûa truïc naëng xe taûi 145kN.
+ Khi caùc daûi cô baûn laø ngang coù chieàu daøi nhòp tính toaùn
vöôït quaù 4600mm - caùc daûi baûn ngang phaûi ñöôïc thieát keá
theo caùc baùnh xe cuûa truïc naëng xe taûi 145kN vaø taûi troïng
laøn.
+ Khi caùc daûi cô baûn laø doïc - caùc daûi ngang phaûi ñöôïc
thieát keá vôùi taát caû caùc taûi troïng qui ñònh trong ñieàu 3.6.1.2
bao goàm caû taûi troïng laøn.
Vò trí taùc ñoäng cuûa baùnh xe leân baûn : tim baùnh xe caùch
meùp ñaù væa 300mm vaø caùch meùp laøn 600mm (3.6.1.3.1).
Caàn xeâ dòch vò trí truïc xe theo phöông ngang caàu ñeå tìm ra
vò trí gaây noäi löïc baát lôïi nhaát, nhöng chæ ñöôïc pheùp xeâ
dòch trong phaïm vi laøn.
- Caáu taïo baûn ngaøm hai ñaàu
Sô ñoà tính moâmen taïi maët caét giöõa nhòp cuûa daàm giaûn ñôn
Sô ñoà tính toaùn löïc caét taïi goái
Hình 4.7
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
