Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Chương VI: Tính nội lực cầu dầm bê tông cốt thép nhịp giản đơn (Phần 5)

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Chương VI: Tính nội lực cầu dầm bê tông cốt thép nhịp giản đơn (Phần 5)

1. 12/3/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU 1 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: ‐GTVT.TK/ Hà Nội, 10‐2012 6.6. Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT • 6.6.1. Khái niệm chung – Theo tiêu chuẩnthiếtkế cầu TCN272‐05, việcthiếtkế công trình cầu đượctínhtheo6 nhóm TTGH sau: • TTGH cường độ 1 – Tổ hợptảitrọng cơ bảnchoxetiêuchuẩn không có gió • TTGH cường độ 2 – Xét đếntảitrọng gió v > 25m/s và không có xe • TTGH cường độ 3 – Xét đếntảitrọng gió v = 25m/s và trên cầucóxe • TTGH sử dụng – Dùng để kiểmtravõng, vếtnứttrongkếtcấuBTCT, BTCT DƯL, sự chảydẻo củakếtcấu thép, và trượtcủa liên kết Các tảitrọng lấygiátrị danh định. • TTGH mỏi • TTGH đặcbiệt – Xét các tảitrọng có liên quan đến động đất, lựcvacủatàubè, xe cộ 369 1
2. 12/3/2012 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • 6.6.2. Xác định chiềurộng bảncánhcóhiệu“b” • 22TCN‐272‐05 (Mục 4.6.2.6.1) 370 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) – Tóm lại, chiềurộng bản cánh có hiệucủadầmtrongxácđịnh như sau: Dầmtrong“b1” Dầmbiên“b2” 1 1 L L 4 8 bw b1 bw /2 bh1min12max f bh2min6max f bct /2 2 bct /4 S L h Trong đó: L = nhịpcóhiệu(nhịptínhtoáncầudầm đơngiảnhoặckhoảng cách giữacácđiểmuốndo tảitrọng thường xuyên vớidầm liên tục); hf = chiều cao trung bình bảnmặtcầu; bw = bề rộng sườndầm; bct = bề rộng cánh trên củadầm; S = khoảng cách giữa các dầmchủ ; và Lh = chiềudài cánh hẫng. 371 2
3. 12/3/2012 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • 6.6.3. Tính và bố trí cốtthép(sơ bộ) – Giả thiếttrục trung hòa qua cánh dầm. Khi đó, tương tự như trong phần thiếtkế tiếtdiệnbản, sức kháng mô men củatiếtdiện đượctínhnhư sau: a MAfdnsy 1 2 Trong đó(d –a/2) là khoảng cách Trục trung giữatrọng tâm thép As và trọng hòa tâm vùng bê tông chịunén. Nếu đặt(d –a/2) = jd và ɸMn = Mu thì phương trình (1) viếtlạilà: MAfjdusy  2 M u Từ phương trình (2), có thể tính sơ bộ lượng thép: As  f y jd Ví dụ vớify = 400MPa, ɸ = 0.9, BTCT thường j = 0.92 => As = Mu / (330d) 372 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • 6.6.4. KiểmtratheoTTGH cường độ 1 – Từ giá trị củaAs vừatínhđược=> lựachọn đường kính cốtthépvàsố thanh thép => bố trí cốtthép=> tính lạigiátrị d. – Tính lạivàkiểmtragiátrị c để đảm a Af c sy bảogiả thiết vùng bê tông chịunén ' 1 1 0.85 fcb quy ướcchỉ nằm ở phầncánhdầmT. – Trường hợpkhikiểmtrac > hf , => giả thiếttrục trung hòa qua cánh là sai, vùng bê tông chịu nén quy ướcphủ kín phầncánhdầmvànằm tràn sang mộtphầncủasườndầm=> phảitínhvớitiếtdiệnchữ T 373 3
4. 12/3/2012 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) + Để tiện cho tính toán, có thể chia diệntíchcốtthépchịukéoralàm2 phần như thể hiện ở hình vẽ dưới đây. • Phầnthứ 1 là Asf, khi nhân Asf vớicường độ chảycủathépfy tạoralực kéo cân bằng vớilựcnéncủabêtôngphầncánhhẫng. • Phầncònlạilà(As –Asf), khi nhân (As –Asf) vớify tạoralựckéocân bằng vớiphầnbêtôngchịunénở sườn(a x bw) + Sức kháng danh định củatiếtdiệnT sẽđượctínhnhư sau: hf a MAfdnsfy AAfd ssfy 22 bw bw 374 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • 6.6.5. Kiểmtragiớihạncốtthéptối đa – Điều 5.7.3.3.1. TCN272‐05 quy định hàm lượng thép chịukéotối đaphải đượcgiớihạnsaocho: cd 0.42 – Trong đó, c là khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tớitrục trung hòa a Afsy 1 c ' 11 0.85 fbc  • Vớibêtôngcóf’c ≤ 28 thì β1 = 0.85 ' fc 28 • Vớibêtôngcó28≤ f’ ≤ 56 thì 1 0.85 0.05 c 7 • Vớibêtôngcóf’c ≥ 56 thì β1 = 0.65 375 4
5. 12/3/2012 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) – Nếu điềukiệncd 0.42 không đượcthỏa mãn, tiếtdiện đang xét được coi là có quá nhiều thép, khi đó ứng suấttrongcốtthépchưa đạttớigiátrị chảydẻodo biếndạng trong cốt thép còn nhỏ dẫn đếntiếtdiệncókhả năng bị phá hoạigiòndo bê tông vùng nén vỡ (dầmbị phá hoại độtngột mà không có các dấuhiệucảnh báo trướcnhư có độ võng lớn, mở rộng vết nứt bê tông vùng kéo ) 376 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • 6.6.6. Kiểmtragiớihạnthéptốithiểu – Điều 5.7.3.3.2. quy định lượng cốtthépchịukéophải đủ để phát triểnsức kháng uốntínhtoán(Mr = ɸMn). – Điềukiệnkiểmtralàsức kháng uốntínhtoánMr phảilớnhơnhoặcbằng giá trị nhỏ nhấtcủa(1.2 lầnsức kháng nứthoặc1.33 lầnmômen uốntính toán Mu) 1.2M cr M n min 1.33M u – Tuy nhiên, đốivớicấukiện không có thép dựứng lực thì lượng cốtthép tốithiểu quy định ở đây có thể coi là thỏa mãn nếu: '' Afs cc f 0.03 Abdsw 0.03 bdwy f f y 377 5
6. 12/3/2012 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • 6.6.7. KiểmtoándầmtheoTTGH sử dụng 6.6.7.1. Khống chế nứtbằng phân bố cốtthép – Điều 5.7.3.4. TCN272‐05 quy định các cấukiệnphải đượccấutạo sao cho ứng suấtkéotrongcốtthépthường ở TTGH sử dụng (fs) không đượcvượt quá giá trịứng suấtan toàn (fsa) và 0.6fy : Z fs ffsa1 0.6 y 3 dAc A sy 2 378 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) trong đó: • Z = tham số bề rộng vếtnứt, phụ thuộcvàođiềukiệnmôitrường Giá trị của thông số bề rộng vếtnứt“Z” và chiềurộng khe nứt“w” Điềukiệnmôitrường Z (N/mm) Chiềurộng khe nứtw (mm) Điềukiệnmôitrường thông thường 30000 0.41 Điềukiệnmôitrường khắcnghiệt 23000 0.30 Vớicáckếtcấuvùidưới đất 17500 0.23 • dc = chiềudàylớpbêtôngbảovệ tính từ thớ chịukéoxanhất đến trọng tâm của thanh cốtthépgầnnhấtvà≤ 50mm 379 6
7. 12/3/2012 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) – Ứng suấttrongcốtthépfs đượctínhnhư sau: M M = mô men uốntínhtheoTTGH sử dụng f h s 1 Icr = Mô men quán tính củatiếtdiệndầm chuyểnnứt Icr h1 = Khoảng cách từ trục trung hòa tớitrọng tâm thép. Tính Icr như sau: • Nếutrục trung hòa qua cánh dầm(x ≤ hf) b x hf + Tìm x từ phương trình: x bx nAs d x vớin = Es/Ec d 2 h1 + Tính Icr theo phương trình sau: 1 3 2 Icr bx nA s d x bw 3 380 Tính toán thiếtkế tiếtdiệndầmBTCT (t.theo) • Nếutrục trung hòa qua sườndầm(x > hf) b hf + Tìm x từ phương trình: x hf x bbh wf x bx w nAd s x 22 d h1 bw + Tính Icr theo phương trình sau: 3 2 1 bbh h 2 3 wf f Icr bx w b b w h f x nAd s x 312 2 381 7