Bài tập lớn kết cấu thép - Nguyễn Ngọc Hưng

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP F1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế một dầm chủ bằng thép mặt cắt chữ I ghép được hàn trong nhà máy,không liên hợp ,nhịp giản đơn trên cầu đường ô tô và lắp ráp bằng mối nối công trường sử dụng bu lông cường độ cao SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH Chiều dài tính toán :L = 14.000 m Số làn xe thiết kế :nL= 2 làn Khoảng cách giũa các dầm chủ :Sd = 1,8 m Trọng lượng bản thân dầm thép :7850 kg/m3 Tĩnh tải bản BTCT mặt cầu :wDC2 = 10.000kN/m Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu :wDW =6 kN/m Hoạt tải xe ô tô thiết kế HL-93 = 9.300 kN/m Số lượng giao thông trung bình hàng ngày adt=2
104 xe/làn/ngày Tỷ lệ xe tải trong luồng :k=0.2 Hệ số phân bố ngang tính cho mô men :mgM = 0.55 Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt :mgV = 0.55 Hệ số phân bố ngang tính cho đọ võng :mgD = 0.55 Hệ số phân bố ngang tính cho mỏi :mgF = 0.55 Hệ số cấp đường :m = 0.65 Độ võngcho phép của hoạt tải :∆cp = L/800 Vật liệu: Thép chế tao dầm : M270 cấp 345 Bu lông CĐC A490 Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272-05 Nội dung Tính toán Chọn mặt cắt dầm,chọn các đặc trưng hình học Tính toán và vẽ biểu đồ bao nội lực bằng phương pháp đường ảnh hưởng Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn cường độ,sử dụng mỏi Tính toán thiết kế sườn tăng cường Tính toán thiết kế mối nối công trường Bản vẽ Vẽ mặt cắt chính dầm,các mặt cắt đại diện Vẽ các mối nối Thống kê sơ bộ khối lượng vật liệu Khổ giấy A1(A3) Số liệu bài tập: I. Chän mÆt c¾t dÇm. MÆt c¾t dÇm ®­îc lùa chän theo ph­¬ng ph¸p thö - sai, tøc lµ ta lÇn l­ît lùa chän kÝch th­íc mÆt c¾t dÇm dùa vµo kinh nghiÖm vµ c¸c quy ®Þnh khèng chÕ cña tiªu chuÈn thiÕt kÕ , råi kiÓm to¸n l¹i, nÕu kh«ng ®¹t th× ta ph¶i chän l¹i vµ kiÓm to¸n l¹i. Qu¸ tr×nh ®­îc lÆp l¹i cho ®Õn khi tho¶ m·n. 1.1. ChiÒu cao dÇm thÐp. ChiÒu cao dÇm chñ cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn gi¸ thµnh c«ng tr×nh, do ®ã ph¶i c©n nh¾c kü khi lùa chän gi¸ trÞ nµy. §èi víi cÇu ®­êng «t«, nhÞp gi¶n ®¬n, ta cã thÓ chän s¬ bé theo kinh nghiÖm nh­ sau: d

L , vµ ta th­êng chän d =(

) L Ta cã: víi L = 14000 (mm) (1/25) L = 560 (mm) (1/20) L = 700 (mm) (1/12) L = 1666.67 (mm) VËy ta chän : d = 900 (mm) 1.2. BÒ réng c¸nh dÇm. ChiÒu réng c¸nh dÇm ®­îc lùa chän s¬ bé theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau: bf = (
)d Ta cã: (1/3)d = 300 (mm) (1/2)d = 450 (mm) VËy ta chän : ChiÒu réng b¶n c¸nh trªn chÞu nÐn : bc = 350 (mm) ChiÒu réng b¶n c¸nh d­íi chÞu kÐo : bt = 350 (mm) 1.3. ChiÒu b¶n c¸nh vµ b¶n bông dÇm. Theo quy ®Þnh cña quy tr×nh ( A6.7.3) th× chiÒu dµy tèi thiÓu cña b¶n c¸nh, b¶n bông dÇm lµ 8 mm. ChiÒu dµy tèi thiÓu nµy lµ do chèng gØ vµ yªu cÇu vËn chuyÓn, th¸o l¾p trong thi c«ng. Ta chän: ChiÒu dµy b¶n c¸nh trªn chÞu nÐn tc = 25 mm. ChiÒu dµy b¶n c¸nh d­íi chÞu kÐo tt = 25 mm. ChiÒu dµy b¶n bông dÇm tw = 14 mm. Do ®ã chiÒu cña b¶n bông ( v¸ch dÇm ) sÏ lµ: D = 850 mm. MÆt c¾t ngang dÇm 1.4. TÝnh c¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña mÆt c¾t dÇm. §Æc tr­ng h×nh häc mÆt c¾t dÇm ®­îc tÝnh to¸n vµ lËp thµnh b¶ng sau:
MÆt c¾t  Ai(mm^2)  hi(mm)  Ai.hi(mm^3)  Ioi(mm^4)  A.y^2(mm^4)  Itotal(mm^4)   C¸nh trªn  8750  888  7765625  455729  1674804688  1.68E+09   B¶n bông  11900  450  5355000  7.2E+08  0  7.16E+08   C¸nh d­íi  8750  12.5  109375  455729  1674804688  1.68E+09   Tæng  2.94E+04  450  13230000  7.2E+08  3349609375  4.07E+09   Trong ®ã: A : DiÖn tÝch ( mm 2).s h : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m tõng phÇn diÖn tÝch dÇm ®Õn ®¸y dÇm (mm ). I0 : M« men qu¸n tÝnh cña tõng phÇn tiÕt diÖn dÇm ®èi víi trôc n»m ngang ®i qua träng t©m cña nã (mm 4). htotal : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña mÆt c¾t dÇm ( nhãm c¸c phÇn tö tiÕt diÖn dÇm ) ®Õn ®¸y b¶n c¸nh d­íi dÇm ( mm ).
= 450 (mm) y : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña tõng bé phËn ®Õn träng t©m cña mÆt c¾t dÇm ( mm). y =
(mm) Itotal = I0 + A.y2(mm4) Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: MÆt c¾t  ybot(mm)  ytop(mm)  ybotmid(mm)  ytopmid(mm)  Sbot(mm^3)  Stop(mm)^3  Sbotmid(mm)^3  Stopmid(mm)^3   DÇm thÐp  450  450  437.5  437.5  9.04E+06  9.04E+06  9.30E+06  9.30E+06   Trong ®ã : ybot : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t dÇm ®Õn ®¸y b¶n c¸nh d­íi dÇm thÐp (mm). ytop : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t dÇm ®Õn ®Ønh b¶n c¸nh trªn dÇm thÐp (mm). ybotmid : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t dÇm ®Õn träng t©m b¶n c¸nh d­íi dÇm thÐp (mm). ytopmid : Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t dÇm ®Õn träng t©m b¶n c¸nh trªn dÇm thÐp (mm). Sbot : M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t dÇm øng víi ybot ( mm3). Stop : M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t dÇm øng víi ytop (mm3). Sbotmid : M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t øng víi ybotmid ( mm3). Stopmid : M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t øng víi ytopmid ( mm3). 1.5. TÝnh to¸n träng l­îng b¶n th©n dÇm. DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang dÇm thÐp : A = 29400 (mm2). Träng l­îng riªng cña thÐp lµm dÇm : (s =78500 (N/m3) g =10 m/s2 Träng l­îng b¶n th©n dÇm thÐp trªn mét mÐt dµi: WDC1 = 2,31 (kN/m). WDC2 = 10 (kN/m) II. tÝnh to¸n vµ vÏ biÓu ®å Bao néi lùc 2.1. TÝnh to¸n M, V theo ph­¬ng ph¸p ®.a.h. Chia dÇm thµnh c¸c ®o¹n b»ng nhau. Chän sè ®o¹n dÇm : N®d = 10 ®o¹n. ChiÒu dµi mçi ®o¹n dÇm : L®d =1400 mm. 2.1.1.TÝnh to¸n m« men theo ph­¬ng ph¸p §.ah H×nh vÏ biÓu diÔn ®­êng ¶nh h­ëng m« men t¹i c¸c mÆt c¾t :
* TrÞ sè ®­êng ¶nh h­ëng m« men ®­îc tÝnh theo b¶ng sau: MÆt c¾t  xi(m)  §.a.h Mi (m)  AMi(m2)   1  1.4  1.26  8.82   2  2.8  2.24  15.68   3  4.2  2.94  20.58   4  5.6  3.36  23.52   5  7.0  3.5  24.5   Trong ®ã: xi : Kho¶ng c¸ch tõ gèi ®Õn mÆt c¾t thø i. §.a.hMi : Tung ®é ®­êng ¶nh h­ëng Mi. AMi : DiÖn tÝch ®­êng ¶nh h­ëng Mi. HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng tÝnh cho TTGH c­êng ®é lÊy nh­ sau:
= 0,95 M« mem t¹i tiÕt diÖn bÊt kú ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: §èi víi TTGHC§ I: Mi =
{1,25WDC+1,50WDW+mgM[1,75LLL+1,75k.LLMi(1+IM)]}AMi = MiDC +MiDW + MiLL §èi víi TTGHSD: Mi = 1,0{1,0WDC+1,0WDW+mgM[1,3LLL+1,3k.LLMi(1+IM)]}AMi = MiDC +MiDW +MiLL Trong ®ã : LLL = t¶i träng lµn r¶i ®Òu (9,3 kN/m); LLMi = ho¹t t¶i t­¬ng ®­¬ng øng víi ®.¶.h Mi; mgM = HÖ sè ph©n bè ngang tÝnh cho m« men WDC = t¶i träng r¶i ®Òu do b¶n th©n dÇm thÐp vµ b¶n BTCT mÆt cÇu; WDW = t¶i träng r¶i ®Òu do líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c tiÖn Ých trªn cÇu; 1+IM = hÖ sè xung kÝch; AMi = diÖn tÝch ®­êng ¶nh h­ëng Mi; m = hÖ sè cÊp ®­êng. B¶ng trÞ sè m« men theo TTGHC§ I, TTGHSD MÆt c¾t  Xi(m)  αi  DahMimm  Amim^2  LLmiTruckkN/m  LLmiTandemkN/m  Mi(C§)kN*m  Mi(SD)kN*m   1  1.4  0.1  1.26  8.82  35.73  29.900  513.45  403.200   2  2.8  0.2  2.24  15.68  34.48  29.720  912.80  705.414   3  4.2  0.3  2.94  20.58  33.21  29.450  1198.05  910.672   4  5.6  0.4  3.36  23.52  31.92  29.090  1369.20  1023.142   5  7  0.5  3.5  24.5  30.63  28.730  1426.25  1047.412   Ta cã biÓu ®å bao m« men ë TTGHC§I nh­ sau:
2.1.2.TÝnh to¸n lùc c¾t theo ph­¬ng ph¸p §.a.h. * H×nh vÏ biÓu diÔn ®.a.h lùc c¾t t¹i c¸c mÆt c¾t
TrÞ sè ®.a.h lùc c¾t ®­îc tÝnh to¸n theo b¶ng sau: MÆt c¾t  Xi(m)  Dah1Vi(m)  DahVi(m)  AVi (m)  A1.Vi (m)   0  0  1  0  7  7   1  1.4  0.9  0.1  5.6  5.67   2  2.8  0.8  0.2  4.2  4.48   3  4.2  0.7  0.3  2.8  3.43   4  5.6  0.6  0.4  1.4  2.52   5  7  0.5  0.5  0  1.75   Trong ®ã : xi : kho¶ng c¸ch tõ gèi ®Õn mÆt c¾t thø i. §.a.h Vi : Tung ®é phÇn lín h¬n cña ®.a.h. AVi : tæng diÖn tÝch ®.a.h Vi. A1Vi : DiÖn tÝch ®.a.h Vi ( phÇn diÖn tÝch lín h¬n). * Lùc c¾t t¹i tiÕt diÖn bÊt kú ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Vi = ViDC + ViDW + VLL. - §èi víi TTGHC§ I : VDC = 1.25(WDCAV . VDW = 1.5(WDWAV. VLL = (mgV1.75LLL+1.75mLLV(1+IM))A1V. - §èi víi TTGHSD: VDC = 1.0(WDCAV . VDW = 1.0(WDWAV. VLL = (mgV1.30LLL+1.30mLLV(1+IM))A1V. Trong ®ã: LLV: Ho¹t t¶i t­¬ng ®­¬ng víi ®.a.h Vi MgV HÖ sè ph©n bè ngang tÝnh cho lùc c¾t( ®· tÝnh c¶ hÖ sè lµn xe). ( : HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng. §èi víi TTGHC§ I ( = 0.95; víi TTGHSD ( = 1.0 B¶ng trÞ sè lùc c¾t theo TTGHC§ I MÆt c¾t  xi(m)  li(m)  §ahVi(m)  A1qi(m)  Aqi(m)  LLqiTruck(kN/m)  LLqiTandem(kN/m)  Qi(C§)(kN)   0  0  14  1  7  7  36.99  30.08  414.052   1  1.4  12.6  0.9  5.67  5.6  39.968  33.3  346.305   2  2.8  11.2  0.8  4.48  4.2  43.314  37.222  279.555   3  4.2  9.8  0.7  3.43  2.8  47.088  42.214  214.023   4  5.6  8.4  0.6  2.52  1.4  51.572  47.78  150.413   5  7  7  0.5  1.75  0  57.41  57.47  89.5997   B¶ng trÞ sè lùc c¾t theo TTGHSD MÆt c¾t  xi(m)  li(m)  §ahVi(m)  A1qi(m)  Aqi(m)  LLqiTruck(kN/m)  LLqiTandem(kN/m)  Qi(C§)(kN)   0  0  14  1  7  7  36.99  30.08  325.12   1  1.4  12.6  0.9  5.67  5.6  39.968  33.3  271.88   2  2.8  11.2  0.8  4.48  4.2  43.314  37.222  219.41   3  4.2  9.8  0.7  3.43  2.8  47.088  42.214  167.9   4  5.6  8.4  0.6  2.52  1.4  51.572  47.78  117.89   5  7  7  0.5  1.75  0  57.41  57.47  70.00   Ta cã biÓu ®å bao lùc c¾t ë TTGHC§ I
III. KiÓm to¸n dÇm theo TTGHC§ I. 1.1.KiÓm to¸n ®iÒu kiÖn chÞu m« men uèn. 1.1.1TÝnh to¸n øng suÊt trong c¸c b¶n c¸nh dÇm thÐp. Ta lËp b¶ng tÝnh to¸n øng suÊt trong c¸c b¶n c¸nh dÇm thÐp t¹i mÆt c¾t gi÷a nhÞp dÇm ë TTGHC§ I nh­ sau: MmaxCd(Nmm)  Sbotmm^3  Stopmm^3  Sbotmidmm^3  Stopmidmm^3  FbotMpa  FtopMpa  FbotmidMpa  FtopmidMpa   1.43E+09  9.04E+06  9.04E+06  9.30E+06  9.30E+06  1.58E+02  1.58E+02  1.53E+02  1.53E+02   Trong ®ã: fbot : øng suÊt t¹i ®¸y b¶n c¸nh d­íi dÇm thÐp (Mpa). ftop : øng suÊt t¹i ®Ønh b¶n c¸nh trªn dÇm thÐp (Mpa). fbotmid : øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh d­íi dÇm thÐp (Mpa). ftopmid : øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh trªn dÇm thÐp (Mpa). 1.1.2.TÝnh m« men ch¶y cña tiÕt diÖn. M« men ch¶y cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: My = FySNC Trong ®ã: Fy : C­êng ®é ch¶y nhá nhÊt theo qui ®Þnh cña thÐp lµm dÇm (Mpa). SNC : M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp (mm 3). Ta cã: Fy  345  Mpa   S NC  9,04.E+06  mm3   My  3118033333  kN.m   1.1.3.TÝnh m« men dÎo cña tiÕt diÖn. ChiÒu cao b¶n bông chÞu nÐn t¹i m« men dÎo ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Víi tiÕt diÖn ®èi xøng kÐp, ta cã: Dcp =D/2 = 425 mm Khi ®ã m« men dÎo cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: MP = Pw(D/4)+Pc(D/2+tc/2)+Pt(D/2+tt/2) Trong ®ã: Pw = FywAw : Lùc dÎo cña b¶n bông (N). Pw = 4105500 N Pc = FycAc : Lùc dÎo cña b¶n c¸nh trªn chÞu nÐn (N). PC = 3018750 N Pt = FytAt : Lùc dÎo cña b¶n c¸nh d­íi chÞu kÐo (N). Pt = 3018750 N Ta cã : Fyw = Fyc = Fyt =345 (Mpa) Mp = 3513825000 (N.mm). 1.1.4.KiÓm to¸n sù c©n xøng cña tiÕt diÖn. CÊu kiÖn I chÞu uèn ph¶i ®­îc cÊu t¹o c©n xøng sao cho: 0.1 ≤
≤ 0.9 (1) Trong ®ã: Iy : M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn dÇm thÐp ®èi víi trôc th¼ng ®øng ®i qua träng t©m cña b¶n bông (mm4). Iyc : M« men qu¸n tÝnh cña b¶n c¸nh chÞu nÐn cña mÆt c¾t thÐp quanh trôc th¼ng ®øng ®i qua träng t©m cña b¶n c¸nh bông (mm4). Ta cã : I yc =  89322916,67  mm4   Iy =  178840200  mm4   Iyc / Iy = 0.50 VËy tho¶ m·n bÊt ph­¬ng tr×nh (1). 1.1.5.KiÓm to¸n ®é m¶nh cña v¸ch ®øng. Ngoµi nhiÖm vô chèng c¾t, v¸ch ®øng cßn cã chøc n¨ng t¹o cho b¶n biªn ®ñ xa ®Ó chÞu uèn cã hiÖu qu¶. Khi cã mét tiÕt diÖn I chÞu uèn, cã hai kh¶ n¨ng h­ háng cã thÓ xuÊt hiÖn trong v¸ch ®øng. §ã lµ v¸ch ®øng cã thÓ mÊt æn ®Þnh nh­ mét cét th¼ng ®øng chÞu øng suÊt nÐn cã b¶n biªn ®ì hoÆc cã thÓ mÊt æn ®Þnh nh­ mét tÊm do øng suÊt däc trong mÆt ph¼ng uèn. B¶n bông dÇm ph¶i ®­îc cÊu t¹o sao cho tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau khi kh«ng cã gê t¨ng c­êng däc:
(2) Trong ®ã : fc : øng suÊt ë gi÷a b¶n c¸nh chÞu nÐn do t¶i träng ë TTGHC§ I g©y ra (Mpa). Dc : ChiÒu cao cña b¶n bông chÞu nÐn trong ph¹m vi ®µn håi (mm). Ta cã:
tho¶ m·n. 1.1.6.KiÓm tra tiÕt diÖn dÇm lµ ®Æc ch¾c, kh«ng ®Æc ch¾c hay m¶nh. §é m¶nh cña v¸ch ®øng, ®Ó ®¶m b¶o tiÕt diÖn lµ ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:
(3) Trong ®ã: Dcp : ChiÒu cao cña b¶n bông chÞu nÐn t¹i lóc m« men dÎo (mm). Fyc : C­êng ®é ch¶y nhá nhÊt theo qui ®Þnh cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (Mpa). Ta cã:
tho¶ m·n. 2..KiÓm tra ®é m¶nh cña biªn chÞu nÐn cã mÆt c¾t ®Æc ch¾c. §é m¶nh cña biªn chÞu nÐn, ®Ó ®¶m b¶o tiÕt diÖn lµ ®Æc ch¾c tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:
(4) Trong ®ã: bc : ChiÒu réng cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm). tc : ChiÒu dµy cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm). Ta cã :
tho¶ m·n. 3.KiÓm to¸n t­¬ng t¸c gi÷a ®é m¶nh b¶n bông vµ biªn chÞu nÐn cña mÆt c¾t ®Æc ch¾c. Thùc nghiÖm cho thÊy c¸c mÆt c¾t ®Æc ch¾c cã thÓ kh«ng cã kh¶ n¨ng ®¹t ®­îc c¸c m« men dÎo khi tû sè ®é m¶nh cña bông vµ c¸nh chÞu nÐn c¶ hai ®Òu v­ît 75% cña c¸c giíi h¹n cho trong c¸c bÊt ph­¬ng tr×nh (3) vµ (4). Do ®ã, t­¬ng t¸c gi÷a ®é m¶nh b¶n bông vµ biªn chÞu nÐn, ®Ó ®¶m b¶o tiÕt diÖn lµ ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:
(5)
(6) Thay sè ta thÊy: VÕ tr¸i bÊt ph­¬ng tr×nh (5) = 60,71 kh«ng ®¹t VÕ tr¸i bÊt ph­¬ng tr×nh (6) = 7 > vÕ ph¶i bÊt ph­¬ng tr×nh (6) = 6.898 => kh«ng ®¹t Do ®ã, ta ph¶i kiÓm tra bÊt ph­¬ng tr×nh t­¬ng t¸c:
(7) Thay sè ta cã: VÕ tr¸i bÊt ph­¬ng tr×nh (7) = 126,16 tháa m·n 4.KiÓm to¸n liªn kÕt däc cña biªn chÞu nÐn cã mÆt c¾t ®Æc ch¾c. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm liªn kÕt däc Lb ®Ó ®¶m b¶o cho tiÕt diÖn lµ ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: Lb
(8) Trong ®ã: ry : B¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn ®èi víi trôc ®èi xøng (mm). M1 : M« men nhá h¬n do t¸c dông cña t¶i träng tÝnh to¸n ë mçi ®Çu cña chiÒu dµi kh«ng ®­îc gi»ng (N.mm). Mp : M« men dÎo cña tiÕt diÖn (N.mm). Ta cã : Chän Lb = L/4 =14000/4 =3500 (mm). A =  29400  mm2   Iy =  178840200  mm4   ry =  77,9  mm   M1 =  1069685860  N.mm   Mp =  3513825000  N.mm   Thay sè ta cã: vÕ ph¶i bÊt ph­¬ng tr×nh (8) = 4562 (mm) > Lb=3500 KÕt luËn : VËy tiÕt diÖn dÇm lµ ®Æc ch¾c. 1.1.7.KiÓm to¸n søc kh¸ng uèn. Søc kh¸ng uèn ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn sau: §èi víi tr­êng hîp tiÕt diÖn lµ ®Æc ch¾c: Mumax ≤ Mr = (fMn (9) Trong ®ã: (f : HÖ sè kh¸ng uèn theo qui ®Þnh. Mumax : M« men uèn lín nhÊt t¹i mÆt c¾t gi÷a nhÞp dÇm ë TTGHC§ I (N.mm). Mn : Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ®Æc tr­ng cho tiÕt diÖn ®Æc ch¾c (N.mm). Ta cã: (f =  1  ®¬n vÞ   Mn=Mp=  3518,825  kN.m   Mr =  3513,825  kN.m   Mumax =  1426,248  kN.m   Ta thÊy tho¶ m·n bÊt ph­¬ng tr×nh (9). 1.2.KiÓm to¸n ®iÒu kiÖn chÞu lùc c¾t. 1.2.1.KiÓm to¸n theo yªu cÇu bèc xÕp. §èi víi b¶n bông khi kh«ng cã s­ên t¨ng c­êng däc, ph¶i sö dông s­ên t¨ng c­êng ®øng nÕu:
(10) VÕ tr¸i cña (10) = 60,7 < VÕ ph¶i cña (10) =150 Do vËy kh«ng cÇn sö dông s­ên t¨ng c­êng ®øng khi bèc xÕp . 1.2.2.KiÓm to¸n søc kh¸ng c¾t cña dÇm. 1.KiÓm to¸n khoang trong cña c¸c mÆt c¾t ®Æc ch¾c. Søc kh¸ng c¾t cña khoang trong ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.7.1) Vu
Vr=
(11) Trong ®ã: Vn=Lùc c¾t t¹i mÆt c¾t tÝnh to¸n
=HÖ sè kh¸ng c¾t theo quy ®Þnh (A6.5.4.2) Vn=Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña mÆt c¾t, ®­îc x¸c ®Þnh nh­ d­íi ®©y Ta kiÓm to¸n cho mÆt c¾t 1 lµ mÆt c¾t bÊt lîi nhÊt, do ®ã: Mu=513 kNmm KiÓm tra ®iÒu kiÖn:
(11*) Ta cã: VÕ tr¸i cña (11*) VT11*= 513 kNmm VÕ ph¶i cña (11*) VP11*= 1756,91 KNm KiÓm to¸n (11*)
§¹t Khi ®ã Vn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
(11) Trong ®ã: Vp=lùc c¾t dÎo cña v¸ch dÇm , ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Vp=0.58FywDtw=2381190 Nmm C=tû sè cña øng suÊt o»n c¾t vµ c­êng ®é ch¶y c¾t, ta cã C ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: (A6.10.7.3.3a). NÕu:
th× C=1 (11a) Trong ®ã:
k=5.63 Ta cã: VÕ ph¶i cña (11a) VP11a= 60,7 VÕ tr¸i cña (11a) VT11a = 79 KiÓm to¸n (11a)
§¹t. VËy C=1 Ta cã:
= 1 Vn = 2381190 N VÕ tr¸i cña (11) VT11 = 346,31 kN VÕ ph¶i cña (11) VP11 = 2381,119 N KiÓm to¸n (11)
§¹t 2. KiÓm to¸n khoang biªn. Søc kh¸ng c¾t cña khoang biªn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: Vumax ≤ Vr = (vVn = φvCVp (12) Trong ®ã: Vumax : lùc c¾t lín nhÊt t¹i mÆt c¾t gèi. Ta cã : Vumax = 414050 (kN) < Vr = 1
1
2381190 =2381190 (N)   => tháa m·n IV. KiÓm to¸n dÇm theo TTGHSD. 2.1.KiÓm to¸n ®é vâng dµi h¹n. Dïng tæ hîp t¶i träng sö dông ®Ó kiÓm tra ch¶y cña kÕt cÊu thÐp vµ ng¨n ngõa ®é vâng th­êng xuyªn bÊt lîi cã thÓ ¶nh h­ëng xÊu ®Õn ®iÒu kiÖn khai th¸c, øng suÊt b¶n biªn chÞu m« men d­¬ng vµ m« men ©m, ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: §èi víi tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp: ff ≤ 0.80RhFyf (13) Trong ®ã: ff : øng suÊt ®µn håi b¶n biªn dÇm do tr¹ng th¸i sö dông g©y ra. Rh : HÖ sè lai, víi tiÕt diÖn ®ång nhÊt th× Rh =1. Ta tÝnh to¸n mÆt c¾t gi÷a nhÞp lµ mÆt c¾t bÊt lîi nhÊt. Néi suy tõ b¶ng gi¸ trÞ m« men theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông ta cã : Mu = 1047,41 (kN.m) Rh = 1.0 ff = 116 (MPa) < 0.80RhFyf = 0.80(1.0( 345 = 276 (MPa). => tháa m·n 2.2.KiÓm to¸n ®é vâng kh«ng b¾t buéc. §é vâng cña dÇm ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: ( ≤ (cp =
(14) Trong ®ã: L : ChiÒu dµi nhÞp dÇm (m) (
=
= 17,5 (mm). ( : §é vâng lín nhÊt do ho¹t t¶i ë TTGHSD, bao gåm c¶ lùc xung kÝch, lÊy trÞ sè lín h¬n cña: KÕt qu¶ tÝnh to¸n do chØ mét m×nh xe t¶i thiÕt kÕ, hoÆc KÕt qu¶ tÝnh to¸n cña 25% xe t¶i thiÕt kÕ cïng víi t¶i träng lµn thiÕt kÕ. §é vâng lín nhÊt tai mÆt c¾t gi÷a dÇm do xe t¶i thiÕt kÕ g©y ra cã thÓ lÊy gÇn ®óng øng víi tr­êng hîp xÕp xe sao cho m« men uèn t¹i mÆt c¾t gi÷a dÇm lµ lín nhÊt. Khi ®ã ta cã thÓ sö dông ho¹t t¶i t­¬ng ®­¬ng cña xe t¶i thiÕt kÕ tÝnh to¸n. §é vâng lín nhÊt t¹i mÆt c¾t gi÷a dÇm do t¶i träng r¶i ®Òu g©y ra ®­îc tÝnh theo c«ng thøc cña lý thuyÕt ®µn håi: ( =
Trong ®ã: w : T¶i träng r¶i ®Òu trªn dÇm (N/m). E : M« ®un ®µn håi cña thÐp lµm dÇm ( MPa). I : M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn dÇm, bao gåm c¶ b¶n bª t«ng cèt thÐp mÆt cÇu ®èi víi dÇm liªn hîp ( mm4 ). Ta cã : T¶i träng r¶i ®Òu t­¬ng ®­¬ng cña xe t¶i thiÕt kÕ (®· nh©n hÖ sè) : wtruck = 1,3
mgD
m
LLMi(1+IM) = 1,3
0.55
1
33,842
(1+0.25) = 19,66 N/mm T¶i träng r¶i ®Òu t­¬ng ®­¬ng cña t¶i träng (cã nh©n hÖ sè) : wlane =1,3
mgD
LLL
m = 1,3
0,55
9,3
0.65 = 4,32N/mm. M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn dÇm: I = 4,07
E+09 (mm4). §é vâng cña xe t¶i thiÕt kÕ: (1 = 12,09 (mm). §é vâng do t¶i träng lµn thiÕt kÕ: (2 = 2,26(mm). §é vâng do 25% xe t¶i thiÕt kÕ cïng víi t¶i träng lµn: (3 = 5,68 (mm). VËy ®é vâng lín nhÊt lµ ( = 12,09 (mm) <
=17,5 (mm) => tháa m·n 2.3.TÝnh to¸n ®é vång ng­îc. C¸c cÇu thÐp nªn lµm ®é vång ng­îc trong khi chÕ t¹o ®Ó bï l¹i ®é vâng do tÜnh t¶i kh«ng hÖ sè vµ tr¾c däc tuyÕn. ë ®©y ta chØ xÐt ®Õn ®é vâng do tÝnh t¶i kh«ng hÖ sè cña: - TÜnh t¶i dÇm thÐp vµ b¶n bª t«ng cèt thÐp mÆt cÇu do tiÕt diÖn dÇm thÐp chÞu. - TÜnh t¶i líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c tiÖn Ých trªn cÇu. Ta cã: TÜnh t¶i r¶i ®Òu cña dÇm thÐp vµ b¶n bª t«ng cèt thÐp mÆt cÇu: wDC =12,31 (KN/m). TÜnh t¶i líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c tiÖn Ých trªn cÇu: wDW = 6 (N/mm). §é vâng do tÜnh t¶i kh«ng nh©n hÖ sè hay ®é vång ng­îc lµ: ( = 11,26 (mm). V.KiÓm to¸n dÇm theo TTGH mái. 3.1.KiÓm to¸n mái víi v¸ch ®øng. 3.1.1.kiÓm to¸n mái víi v¸ch ®øng chÞu uèn. KiÓm tra ®iÒu kiÖn æn ®Þnh uèn cña v¸ch ®øng khi chÞu t¶i träng lÆp:
(15) Trong ®ã: Dc : ChiÒu cao cña v¸ch ®øng chÞu nÐn trong giai ®o¹n ®µn håi (mm). V× dÇm ®èi xøng kÐp: Dc = D/2 =850/2 = 425 (mm) VÕ tr¸i cña (15) = 60,7 tháa m·n Khi ®ã øng suÊt nÐn ®µn håi lín nhÊt ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: fcf ≤ RhFyc (16) Trong ®ã: fcf : øng suÊt nÐn lín nhÊt ë b¶n biªn chÞu nÐn khi uèn do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n ch­a nh©n hÖ sè vµ cña t¶i träng mái theo qui ®Þnh, ®¹i diÖn cho øng suÊt nÐn khi uèn lín nhÊt trong v¸ch (MPa). XÕp xe t¶i mái bÊt lîi nhÊt cho mÆt c¾t gi÷a dÇm nh­ sau:
T¶i träng trôc: P1 = 35 kN §Æt c¸ch gèi x1 = 2700 mm, cã tung ®é §AH lµ y1 = 1,35 P2 = 145 kN §Æt c¸ch gèi x2 = 7000 mm, cã tung ®é §AH lµ y2 = 3,5 P3 = 145 kN ë bªn ngoµi dÇm Ta cã: M« men do xe t¶i mái t¸c dông : Mtruckf = P1y1 + P2y2 + P3y3 = 35
1,35 + 145
3,5 + 145
0 =554,75(kN.m) TÜnh t¶i r¶i ®Òu cña dÇm thÐp vµ b¶n bª t«ng cèt thÐp mÆt cÇu: wDC = 12,31 kN/m). TÜnh t¶i líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c tiÖn Ých c«ng céng: wDW = 6 (kN/m). M« men do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n: MDC+DW = (DC+DW)
L2/8 = (6+12,31)
142/8 = 448,54 (kN.m). M« men mái : Mcf = MDC + DW + 2
0.75
mgF(1+IM)VMtruck = 974,86 (kN.m) VÕ tr¸i cña (16) fcf = Mcf/ Stop=107,87 (MPa) tháa m·n 3.1.2.KiÓm to¸n mái ®èi víi v¸ch ®øng chÞu c¾t. øng suÊt c¾t ®µn håi lín nhÊt trong v¸ch do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n ch­a nh©n hÖ sè vµ cña t¶i träng mái theo qui ®Þnh ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: vcf ≤ 0.58CFyw (17) Trong ®ã: vcf : øng suÊt c¾t ®µn håi lín nhÊt trong v¸ch, do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n ch­a nh©n hÖ sè vµ cña t¶i träng qui ®Þnh (MPa). XÕp xe t¶i mái bÊt lîi nhÊt cho mÆt c¾t gèi nh­ sau:
T¶i träng trôc: P1 = 35 kN §Æt c¸ch gèi x1 = 13300 mm, tung ®é §AH lµ y1 = 0,05 P2 = 145 kN §Æt c¸ch gèi x2 = 9000 mm, tung ®é §AH lµ y2 = 0,64 P3 = 145 kN §Æt c¸ch gèi x3 = 0 mm, tung ®é §AH lµ y3 = 1