Đề tài Thiết kế nút giao thông lập thể nút giao Phú Thượng

oài bệ mố 75 4. Tất cả các cấu kiện bằng thép của tường chắn lắp ghép tiếp xúc với đất đều phải được mạ kẽm với chiều dày tối thiểu 0.085mm. Tốc độ ăn mòn kim loại được lấy như sau: 0.015mm/năm đối với lớp mạ trong 2 năm đầu 0.004mm/năm đối với lớp mạ trong các năm tiếp theo 0.012mm/năm đối với thép cacbon. II.4.3. CÁP DƯL .1. Cáp DƯL dùng tao 12 sợi, đường kính tao 15,2mm, loại 270 theo tiêu chuẩn ASTM A416, độ chùng thấp. .2. Đường kính danh định, cường độ và độ chùng: Đường kính danh định (mm) Giới hạn chảy (MPa) Giới hạn bền (MPa) Độ chùng (%) 15,2 1670 1860 Ê2,5 Thiết bị và phụ kiện của hệ thống dự ứng lực phải được Tư vấn giám sát chấp thuận. Ống ghen dùng loại ống mạ kẽm, được định vị chắc chắn bằng các thanh cốt thép với khoảng cách nhỏ hơn 500mm. Phương pháp định vị và nối dài ống ghen tại vị trí mối nối thi công phải được Tư vấn giám sát chấp thuận. Đường đi tuyến cáp được xác định tại tim ống ghen. Tuyến cáp phải lắp đặt theo một đường trơn tru đi qua các điểm đã định. Neo phải đặt vuông góc với tim cáp. Cáp phải có một đoạn thẳng dài ít nhất 1000mm tính từ mặt neo. Cáp dự ứng lực trong cấu kiện kéo sau chỉ được căng kéo khi bê tông đạt tối thiểu 80% cường độ tại 28 ngày tuổi. Chỉ được cắt cáp dự ứng lực trong cấu kiện kéo trước khi bê tông đạt tối thiểu 90% cường độ tại 28 ngày tuổi. Điểm bơm vữa phải bố trí tại tất cả các điểm cao nhất, thấp nhất và neo CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN NỘI LỰC. III.1 MÔ TẢ: - Cầu BTCTDƯL gồm 3 nhịp liên tục, sơ đồ nhịp : 3 x 32 (m) - Khổ cầu: (0.5+4 x 3.5+0.5) m gồm 4 làn xe chạy cùng chiều. - Độ dốc dọc thiết kế i = 2% - Tiêu chuẩn thiết kế: TCN272 – 05 - Phương pháp thi công: Thi công bằng công nghệ đà giáo di động - Phân đoạn đổ bê tông: Để đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, tránh xuất hiện vết nứt tại vị trí danh giới giữa hai lần đúc, Với công phân đoạn thi công đầu tiên có chiều dài là 30m +6m Các phân đoạn thi công sau có chiều dài là 30 m III.1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG Cùng với sự phát triển của đất nước là sự hình thành phát triển của các đô thị lớn gắn theo nó là mật độ dân cư phương tiện giao thông cũng gia tăng đặt ra yêu cầu cấp thiết phải xây dựng mạng lưới giao thông đô thị một cách hoàn chỉnh và hiện đại. Để giải quyết vấn đề giao thông đô thi cho các khu đô thị lớn là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh là một việc rất cấp bách. Trong tương lai phải xây dựng thêm nhiều những con đường mới trong đó việc xây dựng các tuyến đường trên cao và các nút giao thông luôn được ưu tiên hàng đầu kéo theo nó là vấn đề công nghệ thi công được đặt ra.. Công nghệ đà giáo di động có khả năng xây dựng các cầu có khẩu độ khá lớn ngày nay đang được dùng ngày càng phổ biến trên thế giới với những ưu điểm sau: + Không làm ảnh hưởng đến việc đi lại bên dưới nên làm cho giao thông vẫn đảm bảo thông suốt. + Có khả năng sử dụng lại hệ thống thiết bị từ công trình này đến công trình khác có cùng quy mô. Tất nhiên là phải thay đổi một phần hệ thống ván khuôn cho phù hợp. + Dễ dàng áp dụng cho các cầu với các sơ đồ kết cấu nhịp và các loại mặt cắt ngang đồng thời có thể áp dụng cho các loại dầm có chiều dài từ 18 đến 80 m , trong đó chiều dài áp dụng hợp lý là 35 đến 60 m. + Giảm bớt được thời gian thi công, thời gian thi công trung bình từ 6 đến 10 ngày. + Không tốn nhiều chi phí cho quá trình lắp dựng như hệ đà giáo cố định. + Có thể thi công cho kết cấu cầu cong với bán kính nhỏ nhất là 250 m. + Độ dốc dọc lớn nhát của cầu imax: 5% + Độ võng lớn nhất của hệ MSS là: L/400. Cấu tạo hệ đà giáo di động (MSS) Dầm chính: - Dầm chính thường làm bằng thép hình hoặc thép bản tổ hợp được chia thành các đoạn có kích thước thích hợp để dễ vận chuyển và được liên kết với nhau bằng bu lông cường độ cao. - Hệ dầm chính gồm 2 dầm, bản cánh dưới dầm hộp được gắn các ray, khi lao hệ thống MSS các ray này được đỡ trên bàn trượt lao dầm. B. Mũi dẫn - Là một phần kéo dài của kết cấu dầm chính là phần mũi dẫn ở hai đầu. Mũi dẫn gồm 2 phần phần đầu được uốn cong theo chiều đứng tạo góc 4-50. Mặt khác khả năng quay theo phương ngang của hệ thống bàn trượt lao dầm có tác dụng định hướng cho hệ thống MSS. - Mũi dẫn được liên kết với dầm chủ bằng bulông cường độ cao tại hiện trường khớp nối giữa dầm chính và mũi dẫn sẽ cho phép điều chỉnh theo phương ngang. C. Dầm ngang Dầm ngang có kết cấu kiểu dàn thép hình và chia làm 2 phần, được liên kết cố định với đà giáo và di chuyển theo dầm chính.Nhờ hệ thống bàn trượt lao dầm có thể sàng ngang dầm chính theo phương xa, gần kết cấu trụ mà hệ thống MSS có thể đi qua vị trí trụ khi lao.. - Hệ thống dầm ngang có tác dụng liên kết 2 dầm chính của hệ thống MSS, đảm bảo ổn đinh của hệ thống và chịu lực chung của hệ thống trong suốt quá trình thi công kết cấu nhịp dầm. D. Hệ thống bàn trượt lao dầm - Là hệ thống đỡ định hướng cho hệ đà giáo di động và là phần cốt yếu của hệ thống. tuỳ theo hệ thống MSS mà hệ bàn trượt được đặt trên trụ đỡ hay hệ công xon đỡ dầm. E. Hệ đỡ công xon - Được thiết kế để truyền lực từ dầm chính xuống nền móng của trụ khi đổ bê tông và giúp cho hệ MSS chạy dưới di chuyển. - Hệ đỡ công xon bao gồm các phần thép hình đặt theo phương ngang cầu và được đỡ bởi các thanh chống xiên. F. Hệ ván khuôn - Hệ MSS có khả năng phục vụ đổ bê tông dầm cầu với mặt cắt bất kì, kể cả đối với kết cấu có mặt cắt đặc và chiều cao thay đổi. Riêng với dầm hộp công nghệ đòi hỏi mặt cắt ngang có chiều cao không đổi để có thể cơ giới hoá việc tháo lắp ván khuôn trong. G. Ngoài ra còn một số bộ phận khác như xilanh lao dầm, sàn công tác, khung treo. III.1.3 Quá trình thi công - Lựa chọn sơ đồ kết cấu + Chiều dài nhịp biên bằng 0,8 chiều dài nhịp giữa + Chiều dài mút thừa đoạn đúc bằng 0,2 chiều dài nhịp giữa. - Chu trình chung thực hiện công nghệ: + Đổ bêtông kết cấu nhịp + Chuẩn bị lao hệ thống MSS + Lao hệ thống MSS + Đưa hệ thống MSS vào vị trí đúc dầm + Công tác chuẩn bị đổ bê tông. Sự đổ bêtông và di chuyển của hệ MSS Hình 3.1 Trình tự thi công kết cấu nhịp Tính toán nội lực trong quá trình thi công kết cấu nhịp: Các giai đoạn thi công kết cấu nhịp - Giai đoạn 1:thi công các trụ bên dưới thời gian thi công dự kiến là 30 ngày. - Giai đoạn 2: đổ bêtông nhịp thứ nhất và 0,2 chiều dài nhịp giữa, + Tải trọng tác dụng lên hệ là trọng lượng bê tông tươi. + Dầm cầu sẽ chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và sau đó còn chịu thêm tải trọng bêtông tươi của nhịp thứ 2 tác dụng lên khi đổ bêtông nhịp 2. Biểu đồ mô men của dầm sau khi hệ đã di chuyển để thi công nhịp tiếp theo - Giai đoạn 2: Đổ bêtông nhịp thứ 2 + Tải trọng tác dụng bao gồm trọng lượng bản thân dầm và sau đó còn chịu tải trọng của bêtông tươi khi đổ bêtông nhịp 3. Bểu đồ mômen -- Giai đoạn 3:Đổ bêtông nhịp thứ 3 + Tải trọng tác dụng bao gồm trọng lượng bản thân dầm và sau đó còn chịu tải trọng của bêtông tươi khi đổ bêtông nhịp 4 Biểu đồ mômen dầm dưới tác dụng của các tải trọng - Giai đoạn 4: + Tải trọng tác dụng bao gồm trọng lượng bản thân dầm và sau đó còn chịu tải trọng của bêtông tươi khi đổ bêtông nhịp 5 Biểu đồ mô men dầm dưới tác dụng của các tải trọng - Giai đoạn 5: + Tải trọng tác dụng bao gồm trọng lượng bản thân dầm và sau đó còn chịu tải trọng của bêtông tươi khi đổ bêtông nhịp 6 Biểu đồ mô men dầm dưới tác dụng của các tải trọng - Giai đoạn 6: + Tải trọng tác dụng bao gồm trọng lượng bản thân dầm và sau đó còn chịu tải trọng của bêtông tươi khi đổ bêtông nhịp 7 Biểu đồ mô men dầm dưới tác dụng của các tải trọng - Giai đoạn 7 + Tải trọng tác dụng bao gồm trọng lượng bản thân dầm ,goài ra ở cuối giai đoạn còn có thêm lớp phủ mặt cầu (DW) Biểu đồ mô men dầm dưới tác dụng của các tải trọng - Giai đoạn 8 + tải trọng bao gồm co ngót từ biến trong thời gian 10000 ngày, tải trọng bản thân, tải trọng lớp phủ. Biểu đồ mô men dầm dưới tác dụng của các tải trọng Tính toán nội lực sử dụng chương trình MIDAS CIVIL 7.0.1. III.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẰNG PHẦN MỀM MIDAS-CIVIL 7.0.1 III.2.1/ Chuẩn bị các dữ liệu cần thiết cho bài toán : +/ Sơ đồ tính : Kết cấu cầu bao gồm trụ T1, T2 , T3, T4,T5,T6,T7. Gồm 7 nhịp liên tục thiết kế hai khe co giãn nằm trên hai trụ đầu của liên dầm là 10cm. Các gối còn lai bố trí là các gối di động theo một phương và hai phương. +/ Vật liệu sử dụng : -Bê tông: + Cường độ chịu nén lăng trụ: f’c= 40 Mpa + Cường độ chịu nén ở thời điểm truyền lực: f’ci= 32 Mpa + Mô đun đàn hồi: Ec=32979.7 Mpa + yc- Trọng lượng của bê tông (kg/m3) yc= 2450 kg/m3 + Hệ số giãn nở nhiệt α= 1.08E-05 /°C -Số liệu căng kéo: + Dùng thiết bị và vật tư theo thiết kế của VSL hoặc loại tương đương. Cáp ƯST theo tiêu chuẩn ASTM A416 Grade 270, hoặc loại cáp 15.2mm + Đường kính danh định d= 15.2 mm + Diện tích As= 140 mm2 + Trọng lượng W= 1.18 Kg/m + Cường độ chảy fpy= 1670 Mpa + Cường độ kéo đứt fpu= 1860 Mpa + Lực kéo đứt Pn= 260.7 Kn + Mô đun đàn hồi Ep=195000 Mpa + Độ chùng 2.5% (Độ chùng thấp) +/ Điều kiện biên : + Sử dụng các liên kết Elastic Link và Regid Link để liên kết giữa dầm với gối trong mô hinh hóa kết cấu. + Gối cầu được mô hình là các Support được di động theo các phương Dx và Dy cho quay theo phuong Rx và Ry theo hệ trục tọa độ tổng thể. +/ Dự kiến các tải trọng và nhóm tải trọng,nhóm điều kiện biên, tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu cầu .theo tiêu chuẩn ngành TCN272- 05. +/ Kết cấu cầu được chia làm các giai đoan thi công trong Midas như trong tổ chức thi công gồm 3 giai đoạn để thi công các khối của kết cấu và khai báo thêm một giai đoạn sử dụng trong Midas là 30000 ngày để tính toán nội lực trong qua trình khai thác cầu. III.2.2 Tải trọng : Tĩnh tải phần 1: Tải trọng bản thân ( DC) Chương trình tính toán sẽ tự động tinh tải trọng bản thân (DC) theo số liệu đầu vào với trọng lượng riêng 24.5 Kn/m3 Tĩnh tải sẽ được tính toán theo trình tự hình thành kết cấu theo từng giai đoạn thi công. Tĩnh tải giai đoạn 2 (DW) - Lớp phủ mặt xe chạy: Gồm lớp phòng nước và bê tông nhựa 23.00 KN/m3 è DW = 15.32 KN/m - Gờ chắn lan can: 13.25 KN/m Hoạt tải -Tải trọng xe thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN-272-05 là HL-93. Đặt trên các làn xe - Hệ số xung kích IM= 25% - Hệ số triết giảm làn xe: + Một làn p=1.2 + Hai làn p=1 + Ba làn p=0.85 + Bốn làn p=0.65 Tải trọng nhiệt Theo số liệu giả định sau: TH I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tmax 33.1 35.1 36.8 38.5 42.8 40.4 40 39 37.1 35.7 34.5 31.9 Tmax 2.7 5 8.5 9.8 15.4 20 21 20.9 16.1 12.4 6.8 5.1 Tmax 17.9 20.05 22.65 24.15 29.1 30.2 30.5 29.95 26.6 24.05 20.65 18.5 Nhiệt độ thay đổi đều: Nhiệt độ thay đổi đều trong phạm vi 17.9 ˚C-30.5˚C được xét đến trong quá trình xây dựng: + Kiểm tra độ giãn dài lớn nhất: DT max= 42.8 - 17.9 = 24.9 ˚C + Kiểm tra độ co ngắn lớn nhất: DT min= 2.7- 30.5 = -27.8˚C 2.7 °C 17.9 °C 30.5 °C 42.8 °C Kho¶ng thay ®æi NhiÖt ®é trong qu¸ t×nh ®óc 24.9 °C -27.8 °C Sự phân bố nhiệt độ âm dương (Gradient nhiệt) trên mặt cắt ngang được tính theo qui trình 22 TCN272-05 và được chương trình Midas tự tính. Lực do gối lún trên trụ: Giả thiết độ lún chênh giữa các trụ là 20 mm. Tổ hợp bất lợi nhất gây ra do độ chênh giữa các trụ sẽ được dùng để kiểm tra. Co ngót từ biến Co ngót từ biến tính theo qui trình CEB-FIB chương trình sẽ tự tính toán. 3.2.3 Mô hình cầu - Tạo mô hình cầu từ AutoCAD, sau đó import vào Midas-Civil 7.0.1. - Mô hình cầu theo phương án: Hình 3.3: Phương án mô hình trong Midas 3.2.3.1/ Khai báo Khai báo các đặc trưng hình học vật liệu: - Bê tông : Grade C4500 theo ASTM. - Thép : A416-270(Low) theo ASTM. Khai báo các đặc tính vật liệu thay đổi theo thời gian: - Xét đến tính từ biến co ngót và thay đổi cường độ theo thời gian . Khai báo đặc trưng mặt cắt cho phần tử dầm : Trong kết cấu cầu có mô hình các loại mặt cắt như sau : +/ Mặt cắt đặc : +/ Mặt cắt rỗng Gán vật liệu và mặt cắt cho kết cấu. Gán điều kiện biên cho kết cấu . Định nghĩa và gán các loại tải trọng . Chạy chương trình. III.3 XUẤT KẾT QUẢ TỪ MIDAS-CIVIL 7.0.1 3.3.1/ Biểu đồ mô men do tải trọng thường xuyên : a/ Biểu đồ nội lực do tải trọng bản thân : Biểu đồ lực mômen uốn do tải trọng bản thân Biểu đồ lực cắt do tải trọng bản thân : Biểu đồ lực dọc trục do tải trọng bản thân b/Biểu đồ nội lực do tải trọng lớp phủ : Biểu đồ mô men do uốn do tải trọng lớp phủ Biểu đồ lực cắt do tải trọng lớp phủ : Biểu đồ lực dọc truc do tải trọng lớp phủ Ngoài ra còn có tác động của các tổ hợp ngoại lực khác như gối lún, hoạt tải, nhiệt độ... CHUƠNG IV: KIỂM TOÁN DẦM BẢN LIÊN TỤC BTCT DƯL A. KIỂM TOÁN NHỊP BIÊN VI.1.Số liệu IV.1.1.Bê tông Cường độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày tuổi f’c= 40000 KN/m2 Tỷ trọng của bê tông = 2450 Kg/m2 Mô đul đàn hồi của bê tông Ec=34980325 KN/m2 (Điều 5.4.2.4-22TCN272-05) Hệ số giãn nở nhiệt = 0.0000108 (Điều 5.4.2.4-22TCN272-05) Hệ số Poisson = 0.2 (Điều 5.4.2.5-22TCN272-05) Ứng suất nén lớn nhất trong giai đoạn khai thác ftcmax= 0.45*fc’ (Điều 5.9.4.2.1-22TCN-05) = 27000 KN/m2 Ứng suất chịu kéo trong giai đoạn khai thác ftcmax= 0.5*(fc’)0.5 (Điều 5.9.4.2.2-22TCN272-05) = 3435 KN/m2 IV.1.2.Cáp dự ứng lực Cáp dự ứng lực theo tiêu chuẩn ASTM A416 Cáp DƯL loại 12T15 Đường kính danh định một tao 0.015 m Diện tích danh định một tao 1400.E-7 m2 Trọng lượng danh định một tao 1.18 Kg/m Giới hạn chảy Fy=1670000 KN/m2 Giới hạn bền Fu=1860000 KN/m2 Lực kéo đứt nhỏ nhất một tao cáp T= 260.7 KN Mô đun đàn hồi Ec=1.965E+08 KN/m2 Độ chùng ở 70% UTS 2.5% Số lượng tao cáp trong một bó 12 tao Diện tích một bó cáp 0.00168 m2 Loại ống gel Đường kính trong 0.09 m Đường kính ngoài 0.097 m Diện tích ống gel 0.007389679 m2 Hệ số ma sát giữa cáp và ống =0.25 Hệ số ma sát cong K=0.00066 1/m Tụt neo lớn nhất 0.006 m Ứng suất kéo kích cho một bó cáp 139500 KN/m2 IV.1.3.Cốt thép thường Theo tiêu chuẩn ASTM A615 Loại cốt thép Cấp 60 Cường độ giới hạn chảy Fy=4200000 KN/m2 Mô đun đàn hồi Ec= 2E+0.5 KN/m2 IV.2.Nội lực kiểm tra Nội lực kiểm tra được lấy từ kết quả của chương trình Midas 7.0.1, ta thấy nội lực trong giai đoạn khai thác lớn hơn giai đoạn thi công nên nội lực trong giai đoạn khai thác sẽ được sử dụng để tính cáp IV.2.1.Trạng thái giới hạn cường độ I Mu=η(1.25DC+1.5DW+1.75(LL+IM+CE)+1.2(TU+SH+CR)) Qu=η{1.25DC+1.5DW +1.75( LL + IM) +1.2(TU + CR + SH) h=0,95 TTGH Tải trọng Nội lực M/c T1 M/c(L/4) M/c(L/2) M/c T2 Đơn vị Cường độ I maxTTGHCDIMAX My -2.03E+02 3.85E+04 3.96E+04 -3.98E+04 KN.m Nx -1.31E+03 -1.20E+03 -9.85E+02 -5.27E+02 KN Q -4.93E+03 -1.76E+03 2.87E+03 1.02E+04 KN minTTGHCDIMAX My 2.04E+03 2.01E+04 2.92E+04 -3.65E+04 KN.m Nx -5.14E+03 -4.73E+03 -3.89E+03 -2.11E+03 Kn Q -7.25E+03 -4.65E+03 -5.41E+02 7.51E+03 KN maxTTGHCDIMIN My 5.00E+03 2.56E+04 3.74E+04 -1.73E+04 KN.m Nx -7.50E+02 -6.89E+02 -5.66E+02 -3.02E+02 Kn Q -3.30E+03 -1.71E+03 1.27E+03 7.72E+03 KN MInTTGHCDIMIN My 1.95E+03 1.42E+04 1.98E+04 -2.78E+04 KN.m Nx -2.75E+03 -3.70E+03 -6.25E+02 -1.15E+03 Kn Q -5.67E+03 -3.70E+03 -6.25E+02 5.22E+03 KN Tổng My 6249 32560 47530 36480 KN.m Nx 5137 4728 3888 2114 Kn Q 7253 4645 1397 10040 KN IV.2.2.Trạng thái giới hạn sử dụng Mu = η[1.0DC + 1.0DW + 1.0(LL+IM) + 1.0(TU+CR+SH) + 0.5(TG+SE)] Qu = η[1.0DC + 1.0DW + 1.0(LL+IM) + 1.0(TU+CR+SH) +0.5(TG+SE)] h=1 Ttgh Tải trọng Nội lực M/c(Gối) M/c(L/4) M/c(L/2) M/c (Trụ) Đơn vị TTSD maxTTGHSD My 6.37E+03 3.06E+04 4.36E+04 1.10E+04 KN.m Q -2.67E+03 -9.28E+02 2.10E+03 8.61E+03 KN minTTGHSD My 2.64E+03 1.13E+04 8.96E+03 -6.11E+04 KN.m Q -6.29E+03 -4.34E+03 -1.26E+03 4.91E+03 KN Tổng My 6371 30560 43570 61130 KN.m Q 6286 4337 2095 8610 KN IV.2.3.Tính toán quy đổi mặt cắt Các kích thước mặt cắt chưa quy đổi Tham số Kí hiệu Gối L/4 L/2 Trụ Chiều cao dầm H(m) 1.45 1.45 1.45 1.45 Chiều cao sườn h2(m) 1.2 1.2 1.2 1.2 Chiều cao cánh h1(m) 0.25 0.25 0.25 0.25 Bề rộng sườn b2(m) 10.1 10.1 10.1 10.1 Bề rộng bản mặt cầu b1(m) 14.7 14.7 14.7 14.7 Các kích thước và đặc trưng của mặt cắt quy đổi: Tham số Kí hiệu Gối L/4 L/2 Trụ Chiều cao dầm H(m) 1.45 1.45 1.45 1.45 Chiều cao sườn h2(m) 1.2 1.2 1.2 1.2 Chiều cao cánh h1(m) 0.25 0.25 0.25 0.25 Bề rộng sườn b2(m) 9.07 9.07 9.07 9.207 Bề rộng bản mặt cầu b1(m) 14.7 14.7 14.7 14.7 IV.2.4Lựa chọn sơ bộ cáp dự ứng lực Diện tích cốt thép dự ứng lực cho mômen âm: A’ps = 0.0176 m2 Chọn A’ps = 0.0370 m2 Chọn loại bó 12T15'2 suy ra được số bó N=22 Tương tự tính cho mômen dương được số bó là 22 b Lưu ý: Hàng 1: 4 bó, hàng 2: 8 bó, hàng 3: 10 bó IV.3.Kiểm toán IV.3.1.Đặc trưng hình học mặt mặt cắt: ( Hai giai đoạn ) Giai đoạn 1: (Mặt cắt bị giảm yếu bởi các ống đặt DƯL) Diện tích tiết diện Mặt cắt Mô tả Kích thước Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ (T2) Đơn vị Khối K1 Cánh b 14.7 14.7 14.7 14.7 m dầm h 0.25 0.25 0.25 0.25 m f1 3.675 3.675 3.675 3.675 m2 Khối K2 Sườn b 9.07 9.07 9.07 9.07 m Dầm h 1.2 1.2 1.2 1.2 m f2 10.884 10.884 10.884 10.884 m2 Khối K3 O gen f3 0.1069 0.09043 0.09043 0.09043 m Tổng diện tích f1+f2-f3 14.452 14.469 14.469 14.469 m2 f1+f2 14.559 14.559 14.559 14.559 m2 Mô men tĩnh đối với đáy dầm: Mặt cắt Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) Đơn vị a1 1.325 1.325 1.325 1.325 m a2 0.6 0.6 0.6 0.6 m a3 1.05 0.60333 0.60333 1.129 m S1 4.8694 4.8694 4.8694 4.8694 m3 S2 6.5304 6.5304 6.5304 6.5304 m3 S3 0.11229 0.05456 0.05456 0.1021 m3 S 11.512 11.454 11.454 11.501 m3 Trong đó a1,a2,a3: Khoảng cách trọng tâm của từng khối đến đáy dầm. S1,S2,S3 : Là mô men tĩnh của từng khối với đáy dầm S: Là mô men tĩnh của mặt cắt với đáy dầm Trọng tâm : Trọng tâm Mặt cắt Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) Đơn vị Thớ dưới Yd1 0.79657 0.79167 0.79167 0.79496 m Thớ trên Yt2 0.65343 0.65833 0.65833 0.65504 m e1 0.25343 0.18834 0.18834 0.33413 m e1 : là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới trục mặt cắt Mô men quán tính: Mặt cắt Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) Đơn vị Io1 0.0191406 0.0191406 0.0191406 0.0191406 m4 Io2 1.30608 1.30608 1.30608 1.30608 m4 Io3 -0.000910692 -0.000910692 -0.000910692 -0.000910692 m4 f1*d12 1.0261 1.04532 1.04532 1.0324 m4 f2*d22 0.420556 0.39985 0.39985 0.41368 m4 f3*d32 -0.006869 -0.032076 -0.032076 -0.010096 m4 I1 2.764196 2.766272 2.766272 2.760369 m4 Trong đó : I01,I02,I03 : Là mô men quán tính chính của từng khối với trục trung hòa của nó. I1: Là mô men quán tính của cả khối có giảm yếu với trục trung tâm của mặt cắt Giai đoạn 2: Mặt cắt nguyên có kể cả cốt thép Mặt cắt Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) Đơn vị F1 14.452 14.4686 14.4686 14.4686 m2 Nd* Fd 0.1802 0.1802 0.1802 0.1802 m2 F2 14.63222 14.6487 14.6487 14.6487 m2 SII 0.04566 0.03393 0.03393 0.0602 m3 d 0.00312 0.00232 0.00232 0.004109 m Yd2 0.79969 0.78935 0.78935 0.799066 m Yt2 0.6503 0.660646 0.660646 0.65093 m eII 0.25031 0.186 0.186 0.33 m I1 2.764196 2.7627 2.7627 2.76036 m4 F1*d2 0.00014074 7.764E-05 7.764E-05 0.0002443 m4 Nd*Fd*eII^2 0.0011288 0.006234 0.006234 0.01962 m4 I2 2.7756 2.77258 2.77258 2.78 m4 Trong đó: d: Khoảng cách giữa hai trục trung hòa của hai giai đoạn tính eII : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới trục trung hòa mới. IV.3.2.Tính toán mất mát ứng suất Tổng mất mát ứng suất trước trong các cấu kiện kéo sau được xác định theo điều 5.9.5.1 ( TCN272-05) Trong đó: Mất mát tức thời bao gồm: Mất mát do ma sát: Mất mát do thiết bị neo: Mất mát do co ngắn đàn hồi : Mất mát theo thời gian bao gồm: Mất mát do co ngót : Mất mát do từ biến : Mất mát do tự trùng thấp : Kết quả mất mát ứng suất được lấy từ trong mô hình kết cấu theo chương trình MidasCivil 7.0.1được tổng hợp trong bảng sau: Mặt cắt Gối L/4 L/2 Trụ Mất mát tức thời: =++ 53373.25679 52210.1232 51258.51337 51032.38555 Mất mát theo t =++ -2972.678275 -1597.62977 -1450.615928 -3123.18199 tổng mất mát : 50400.57851 50612.4934 49807.89744 47909.20356 IV.3.3.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cuờng độ 3.3.1 Kiểm duyệt theo mô sức kháng uốn danh định Trạng thái giới hạn cuờng độ dùng để kiểm tra các mặt cắt theo cường độ và sự ổn định Sức kháng uốn danh định: Căn cứ vào điều 5.7.3.2, ta kiểm tra theo công thức: Trong đó : Φ =1 là hệ số sức kháng đối với cấu kiện chịu kéo khi uốn. Sức kháng uốn danh định của tiết diện chữ T: Trong đó : fps Là ứng suất trung bình trong thép ứng suất trước ở sức kháng danh định. Ta có theo điều 5.7.3.1.1 ( TCN 272-05): Với: Trong đó : c: Khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén dp: Là khoảng cách từ mép trên dầm đến trọng tâm bó thép d'p: Là khoảng cách từ mép dưới dầm đến trọng tâm bó thép b : Là chiều rộng cánh dầm bw: Là chiều rộng sườn dầm a : Chiều dày khối ứng suất quy đổi hiều rộng sườn dầm, a= c*β1 Mặt cắt Đơn vị Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) fc' Kn/m2 40000 40000 40000 40000 β1 0.76428 0.76428 0.76428 0.76428 Aps m2 0.03024 0.03024 0.03024 0.03024 b m 14.7 14.7 14.7 14.7 bw m 9.07 9.07 9.07 9.07 h1 m 0.25 0.25 0.25 0.25 h2 m 1.2 1.2 1.2 1.2 k 0.284301075 0.284301075 0.284301075 0.284301075 dp m 0.4 0.8466 0.8466 0.3209 dp' m 1.05 0.60333 0.60333 1.1291 c m 0.22416 0.07727 0.07727 0.22512 Tinh lai c m 0.22416 0.140308 0.140308 0.22512 fps Kn/m2 1747108 1772368 1772368 1754568 a m 0.171322902 0.107235 0.107235 0.172054 Vị trí trục trung hòa canh cánh cánh canh ФMn Kn.m 50948.47 42504.6 42504.6 55343 Mu Kn.m 515.5 38527.3 39582.7 49715.2 Kết luận ФMn>Mu ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 3.3.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa theo công thức de :là khoảng cách có hiệu tương ứng với từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép Lượng cốt thép tối thiểu phải thỏa mãn: Trong đó : Mcr: là mô men nứt Ig: mô men quán tính với trọng tâm không tính cốt thép Yt:khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến TTH fr: cường độ chịu kéo khi uốn Kết quả tính toán bảng sau: Tối đa Mặt cắt Đơn vị Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) c m 0.22416 0.14031 0.14031 0.22512 de m 1.05 0.8467 0.8467 1.1291 c/de 0.21349 0.16572 0.16572 0.19938 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Tối thiểu fr Kn/m2 126 126 126 126 Ig m4 2.7642 2.7663 2.7663 2.76037 Yt m 0.79657 0.79167 0.79167 0.79496 1.2Mcr Kn.m 524.6826 528.3265 528.3265 525.02 ФMn Kn.m 50948.47 42504.068 42504.068 55343.02 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 3.3.3.Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện Kiểm toán theo công thức: Theo ( 5.8.2.1.2 -TCN272-05) Trong đó : φ: Hệ số sức kháng cắt. Theo quy định điều 5.5.3.3 ( TCN272-05) Vn:Sức kháng cắt danh định được xác định theo điều 5.8.3.3 (TCN272 -05) Lấy theo giá trị nhỏ hơn của : Vn= Vc +Vs + Vp Theo ( 5.8.3.3.1 -TCN272-05) Vn = 0.25f'c.bv.dv + Vp Theo ( 5.8.3.3.2 -TCN272-05) Trong đó: Vc Sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tông. Theo ( 5.8.3.3.3 -TCN272-05) Vs - Sức kháng cắt của cốt thép chịu cắt Theo ( 5.8.3.3.4 -TCN272-05) Trong đó : dv Chiều cao chịu cắt có hiệu được xác định trong điều 5.8.2.7 bv Bề rộng bụng có hiệu, lấy bằng bề rộng lớn nhất trong chiều cao dv s Cự ly cốt thép đai (m) q Hệ số chỉ khả năng bị nứt chéo truyền lực kéo ( Điều 5.8.3.4 - TCN) a Góc nghiêng của cốt thép đai với trục dọc (đô). Trường hợp cốt thép đai thẳng đứng, a =0 Av Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm) Vp Thành phần lực ứng suất trước trên hướng lực cắt tác dụng. Là dương nếu ngược chiều lực cắt (KN) a) Xác định Vp Công thức xác định : Trong đó : Astr:diện tích 1 bó cáp, m2 fp:ứng suất trong cáp sau mất mát , giá trị ứng với mỗi mặt cắt ai:Góc lệch của cáp i so với phương ngan Bảng góc i Mặt cắt M/c (Gối) M/c (L/4) M/c (L/2) M/c (Trụ) Hàng 1 6 6 0 0 Hàng 2 6 6 0 0 Bảng kết quả tính Vp Mặt cắt M/c (Trụ T1) M/c (Trụ T1) M/c (L/2) M/c (Trụ T2) Aps m2 0.00014 0.00014 0.00014 0.00014 fp KN/m2 668,754 1,251,388 1,252,192 1,254,091 Sin(ai) Hàng1 14 1.463398486 1.220180398 0 0 Hàng2 8 0.836227706 0.697245942 0 0 Tổng Sin(a) 2.299626192 1.91742634 0 0 Vp KN 215.3038223 335.9220714 0 0 b) Xác định dv và bv Chiều cao chịu cắt dv: Như đã tính ở phần tính chất vật liệu ta có: Mặt cắt M/c(Trụ T1) M/c (L/4) M/c (L/2) M/c (Trụ T2) 0.9de 0.785454545 1.084090909 1.084090909 1.059545455 0.72h 1.044 1.044 1.044 1.044 chọn dv 1.044 1.084090909 1.084090909 1.059545455 Bề rộng chịu cắt có hiệu của tiết diện bv: Bề rộng chịu cắt có hiệu ta sẽ lấy bằng chiều rộng của bản bụng: Mặt cắt M/c (Trụ T1) M/c (L/4) M/c (L/2) M/c (Trụ T2) bv 9.2 9.2 9.2 9.2 c) Xác định và (TCN 5.8.3.4) Số liệu được tra từ bảng TCN 5.8.3.4.2.1 Để xác định được và phải thông qua các giá trị v/f'c và ex suy ra: Ứng biến trong cốt thép ở phía chịu kéo do uốn của cấu kiện phải xác định theo: Nếu giá trị εx tính từ phương trình TCN 5.8.3.4.2.1 là âm thì trị tuyệt đối của nó phải được giảm đi bằng cách nhân với hệ số Fc lấy theo: Trong đó: Ac: Diện tích bê tông ở phía chịu kéo uốn của cấu kiện, mm2 fpo: Ứng suất trong thép ứng suất trước khi ứng suất trong BT xung quanh nó bằng 0 fpe: ứng suất có hiệu trong thép ứng suất trước sau mất mát: fpe = 0.8*fpy fpc: Ứng suất nén tại trọng tâm tiết diện Kết quả tính V/f'c : Mặt cắt Đơn vị Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 Vu KN 7253 4645 1397 10040 φ 0.90 0.90 0.90 0.90 bv m 9.2 9.2 9.2 9.2 dv m 1.044 1.084090909 1.084090909 1.059545455 υ KN/m2 816.63180 483.79436 155.63253 1,144.41564 υ/f'c 0.01815 0.01075 0.00346 0.02543 Để xác định εx ta đi giả định εx = 25 cotg(εx) = 2.1445 fpe = 1E+06 KN/m2 Kết quả tính toán εx Mặt cắt Đơn vị Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 Fpe KN 49,378.56 49,378.56 49,378.56 49,378.56 A m2 14.41 14.43 14.43 14.43 fpc KN/m2 -3,427.42 -3,422.63 -3,422.63 -3,422.63 fpo KN/m2 1,316,747 1,316,774 1,316,774 1,316,774 Mu KN.m 6,249.00 32,560.00 47,530.00 36,480.00 dv m 1.04 1.08 1.08 1.06 Vu KN 7,253.00 4,645.00 1,397.00 10,040.00 cotg(q) 2.14 2.14 2.14 2.14 Aps m2 0.04 0.04 0.04 0.04 Ep KN/m2 196,500,000 196,500,000 196,500,000 196,500,000 Ec KN/m2 34,980,325 34,980,325 34,980,325 34,980,325 Nu KN 5,137.00 4,728.00 3,888.00 2,114.00 εx 0.00 0.00 0.00 0.00 Mặt cắt nào có εx< 0 nên giá trị tuyệt đối của nó phải lấy như sau: ε'x= εx .Fε Bảng tính lại εx : Mặt cắt Đơn vị Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 Aps m2 0.03696 0.03696 0.03696 0.03696 Ep KN/m2 196,500,000 196,500,000 196,500,000 196,500,000 Ac m2 12.06132 11.95714 11.95714 12.01318 Ec KN/m2 34,980,325 34,980,325 34,980,325 34,980,325 Fε 0.01721 0.01736 0.01736 0.01728 εx 0.00008 0.00003 0.00001 0.00001 Tra hình TCN 5.8.3.4.2-1 ta được: Mặt cắt Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 q 24 27 27 27 b 3.80 4.80 4.80 4.80 Vậy giá trị q tính được gần sát với giả thiết do đó chọn nó để tính toán d) Tính Vc và Vs Chọn cốt đai chống cắt Để dễ dàng thi công, chọn cốt đai có đường kính không đổi, nhưng khoảng cách giữa các cốt đai thì thay đổi theo sự giảm của lực cắt theo chiều dài dầm s : là bước cốt đai bố trí tại mặt cắt tính toán Theo ( 5.8.2.5.1 -TCN272-05) Trong đó: Av : Diện tích cốt thép ngang trong cự ly s, m2 s : Cự ly giữa các bước cốt đai Kết quả tính toán sức kháng danh định Mặt cắt Đơn vị Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 s mm 200.000 200.000 200.000 200.000 bv mm 9200.00 9200.00 9200.00 9200.00 dv mm 1044 1084.090909 1084.090909 1059.545455 fy Mpa 420 420 420 420 f'c Mpa 45 45 45 45 Av mm2 2439.230725 2439.230725 2439.230725 2439.230725 Vc KN 20322 26655 26655 26052 Vs KN 12011.29 11137.86 10898.63 10651.87 Vn1 KN 32548.11 38128.81 37553.66 36703.39 Vn2 KN 108,054 112,204 112,203 109,663 Vn KN 32548.11 38128.81 37553.66 36703.39 Vu KN 7253 4645 1397 10040 φ Vn KN 29293.30307 34315.92461 33798.29276 33033.04839 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT . IV.3.4.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng a.Giới hạn ứng suất nén đối với Bê tông Các giới hạn ứng suất đối với bê tông: Trong đó: Fps1:Là tổng lực kéo trong các bó cáp ứng suất trước, đã trừ đi mất mát ứng suất tức thời (KN) Fps2:Là tổng lực kéo trong các bó cáp ứng suất trước, đã trừ đi tổng mất mát ứng suất KN) MA:Mô men do tải trọng thường xuyên và tải trọng nhất thời(KN.m) MTTBT :Mô men do tải trọng bản thân (KN.m). A :Diện tích mặt cắt theo giai đoạn 2 (m2) I :Mô men quán tính của tiết diện dầm giai đoạn 2 (m4) e: Độ lệch tâm của trọng tâm các bó thép ứng suất trước đến trục trung hòa của tiết diện (m) yt: Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ trên cùng của tiết diện yd:Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ dưới cùng của tiết diện Mặt cắt Đơn vị Trụ(T1) L/4 L/2 Trụ(T2) fps1 KN/m2 640991 1249790 1250741 1250968 fps2 KN/m2 668754 1251388 1252192 1254091 f'c KN/m2 45000 45000 45000 45000 f'ci KN/m2 36000 36000 36000 36000 0.6f'c KN/m2 27000 27000 27000 27000 KN/m2 -3000 -3000 -3000 -3000 Fps1 KN 23691.04296 46192.23385 46227.40535 46235.76303 Fps2 KN 24717.15155 46251.28224 46281.02011 46351.19584 A m2 14.40690408 14.42709271 14.42709271 14.42709271 I m4 2.714060762 2.737660544 2.737660544 2.728039983 MA KN.m 4693 24680 37000 35260 MBT KN.m 4693 24680 37000 15380 e m 0.087466528 0.523653359 0.523653359 0.387616209 yd m 0.785260745 0.769107905 0.769107905 0.789656518 yt m 0.664739255 0.680892095 0.680892095 0.660343482 ft KN/m2 2335.568282 3320.360708 6382.694553 7398.821835 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT fb KN/m2 1002.518918 3063.751314 -389.7703963 3820.033241 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT b.Kiểm toán độ võng do hoạt tải Độ võng lớn nhất do hoạt tai gây ra tại mặt cắt giữa nhịp : Sơ đồ đặt tải tính độ võng Δ = Δz35 + Δz145 + Δ’z145 Độ võng cho phép : [Δ] = = 40mm Kết quả độ võng xuất từ Midas Δ = 9.185 mm Đạt B-NHỊP GIỮA IV.2Nội lực kiểm tra Nội lực kiểm tra được lấy từ kết quả của chương trình Midas 7.0.1 IV.2.1.Trạng thái giới hạn cường độ I Mu=η(1.25DC+1.5DW+1.75(LL+IM+CE)+1.2(TU+SH+CR)) Qu=η{1.25DC+1.5DW +1.75( LL + IM) +1.2(TU + CR + SH) h=0,95 Bảng kết quả lấy từ chương trình Midas : TTGH Tải trọng Nội lực M/c(Trụ T2) M/c(L/4) M/c(L/2) M/c (Trụ T3) Đơn vị Cường độ I maxTTGHCDIMAX My -3.89E+04 1.1+04 2.31E+04 -2.82E+04 KN.m Nx 2.54E+01 2.34E+01 4.84E+00 2.47E+01 KN Q -6.64E+03 -3.45E+03 5.69E+02 8.84E+03 KN minTTGHCDIMAX My -4.76E+04 -1.79E+04 4.28E+03 -4.76E+04 KN.m Nx -7.48E+01 -6.51E+00 -5.73E+01 -7.52E+01 Kn Q -8.84E+03 -6.14E+03 -2.01E+03 6.10E+03 KN maxTTGHCDIMIN My -2.38E+04 -2.36E+03 1.77E+04 -2.38E+04 KN.m Nx 2.49E+01 2.17E+01 4.85E+00 2.44E+01 Kn Q -4.13E+03 -2.56E+03 2.41E+02 6.87E+03 KN MInTTGHCDIMIN My -3.62E+04 -1.45E+04 1.46E+03 -3.61E+04 KN.m Nx -7.53E+01 -6.67E+01 -5.73E+01 -7.56E+01 Kn Q -6.87E+03 -4.85E+03 -1.76E+03 4.13E+03 KN Tổng My 49720.5 11040.1 23068.2 38360.5 KN.m Nx 75.31 66.67 57.29 75.57 Kn Q 9208.1 5540.8 1444.7 8500.7 KN IV.2.2.Trạng thái giới hạn sử dụng Mu = η[1.0DC + 1.0DW + 1.0(LL+IM) + 1.0(TU+CR+SH) + 0.5(TG+SE)] Qu = η[1.0DC + 1.0DW + 1.0(LL+IM) + 1.0(TU+CR+SH) +0.5(TG+SE)] h=1 Bảng kết quả lấy từ chương trình Midas : TTGH Tải trọng Nội lực M/c(Trụ T2) M/c(L/4) M/c(L/2) M/c (Trụ T3) Đơn vị TTSD maxTTGHSD My -2.53E+04 4.51E+03 1.97E+04 -1.48E+04 KN.m Q -5.01E+03 -2.38E+03 8.12E+02 7.07E+03 KN minTTGHSD My -4.64E+04 -9.73E+03 5.91E+03 -3.9E+04 KN.m Q -7.65E+03 -4.68E+03 -1.39E+03 4.4E+03 KN Tổng My 46380.3 9732.6 19669 39023.1 KN.m Q 7650.3 4676.3 1386.5 7070.3 KN IV.2.3.Tính toán quy đổi mặt cắt Tham số Kí hiệu Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 Chiều cao dầm H(m) 1.45 1.45 1.45 1.45 Chiều cao sườn h2(m) 1.2 1.2 1.2 1.2 Chiều cao cánh h1(m) 0.25 0.25 0.25 0.25 Bề rộng sườn b2(m) 10.1 10.1 10.1 10.1 Bề rộng bản mặt cầu b1(m) 14.7 14.7 14.7 14.7 Các kích thước và đặc trưng của mặt cắt quy đổi Tham số Kí hiệu Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 Chiều cao dầm H(m) 1.45 1.45 1.45 1.45 Chiều cao sườn h2(m) 1.2 1.2 1.2 1.2 Chiều cao cánh h1(m) 0.25 0.25 0.25 0.25 Bề rộng sườn b2(m) 9.07 9.07 9.07 9.07 Bề rộng bản mặt cầu b1(m) 14.7 14.7 14.7 14.7 IV.2.4.Lựa chọn sơ bộ cáp dự ứng lực Diện tích cốt thép dự ứng lực cho mômen âm: A’ps = 0.0232 m2 Chọn A’ps = 0,0370m2 Chọn loại bó 12T15'2 suy ra được số bó N=22 Lưu ý: Hàng 1: 4 bó, hàng 2: 8 bó , hàng 3 :10 bó Bảng toạ độ cáp DƯL IV.3.Kiểm toán IV.3.1.Đặc trưng hình học mặt mặt cắt: ( Hai giai đoạn ) Giai đoạn 1: (Mặt cắt bị giảm yếu bởi các ống đặt DƯL) Diện tích tiết diện Mặt cắt Mô tả Kích thước M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c(Trụ T3) Khối K1 Cánh b 14.7 14.7 14.7 14.7 dầm h 0.25 0.25 0.25 0.25 f1 3.675 3.675 3.675 3.675 Khối K2 Sườn b 9.07 9.07 9.07 9.07 Dầm h 1.2 1.2 1.2 1.2 f2 10.884 10.884 10.884 10.884 Khối K3 O gen f3 0.13071663 0.110528 0.110528 0.110528 Tổng diện tích f1+f2-f3 14.428 14.44872 14.44872 14.44872 f1+f2 14.559 14.559 14.559 14.559 Mô men tĩnh đối với đáy dầm: Mặt cắt M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Đơn vị a1 1.325 1.325 1.325 1.325 m a2 0.6 0.6 0.6 0.6 m a3 1.12909 0.80467 0.60333 1.12909 m S1 4.8693 4.8693 4.8693 4.8693 m3 S2 6.5304 6.5304 6.5304 6.5304 m3 S3 0.14759 0.08894 0.066685 0.12479 m3 S 11.547 11.488 11.466 11.525 m3 Trong đó a1,a2,a3: Khoảng cách trọng tâm của từng khối đến đáy dầm. S1,S2,S3 : Là mô men tĩnh của từng khối với đáy dầm S: Là mô men tĩnh của mặt cắt với đáy dầm Trọng tâm : Trọng tâm Mặt cắt M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Đơn vị Thớ dưới Yd1 0.80033 0.79515 0.79361 0.79763 m Thớ trên Yt2 0.64967 0.65485 0.65639 0.65237 m e1 0.32876 0.00952 0.19028 0.33146 m e1 : là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới trục mặt cắt Mô men quán tính: Mặt cắt M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Đơn vị Io1 0.019140625 0.019140625 0.019140625 0.019140625 m4 Io2 1.30608 1.30608 1.30608 1.30608 m4 Io3 -0.001360417 -0.00136041 -0.001360417 -0.001360417 m4 f1*d12 1.011654 1.03172 1.037727 1.02207 m4 f2*d22 0.43679 0.4145 0.40798 0.42511 m4 f3*d32 -0.014128 -1.086E-05 -0.004 -0.012 m4 I1 2.7582 2.77 2.7655 2.7589 m4 Trong đó : I01,I02,I03 : Là mô men quán tính chính của từng khối với trục trung hòa của nó. I1: Là mô men quán tính của cả khối có giảm yếu với trục trung tâm của mặt cắt Giai đoạn 2: Mặt cắt nguyên có kể cả cốt thép Mặt cắt M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Đơn vị F1 14.428 14.448 14.448 14.448 m2 Nd* Fd 0.2202 0.2202 0.2202 0.2202 m2 F2 14.6485 14.6687 14.6687 14.6687 m2 SII 0.0724 0.0021 0.0419 0.07299 m3 d 0.00494 0.00014 0.002856 0.00498 m Yd2 0.8053 0.795 0.791 0.8026 m Yt2 0.6447 0.655 0.659 0.647 m eII 0.3238 0.00965 0.1874 0.32648 m I1 2.5782 2.77 2.7655 2.7589 m4 F1*d2 0.00035 2.94E-07 0.000117 0.0003577 m4 Nd*Fd*eII^2 0.02309 2.054E-05 0.0077 0.02349 m4 I2 2.7816 2.77 2.7734 2.7827 m4 Trong đó: d: Khoảng cách giữa hai trục trung hòa của hai giai đoạn tính eII : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới trục trung hòa mới. IV.3.2.Tính toán mất mát ứng suất Tổng mất mát ứng suất trước trong các cấu kiện kéo sau được xác định theo điều 5.9.5.1 ( TCN272-05) Trong đó: Mất mát tức thời bao gồm: Mất mát do ma sát: Mất mát do thiết bị neo: Mất mát do co ngắn đàn hồi : Mất mát theo thời gian bao gồm: Mất mát do co ngót : Mất mát do từ biến : Mất mát do tự trùng thấp : Kết quả mất mát ứng suất được lấy từ trong mô hình kết cấu theo chương trình bảng tổng hợp mất mát Mặt cắt Gối L/4 L/2 Trụ Mất mát tức thời: =++ 53373.25679 52210.1232 51258.51337 51032.38555 Mất mát theo t =++ -2972.678275 -1597.62977 -1450.615928 -3123.18199 tổng mất mát : 50400.57851 50612.4934 49807.89744 47909.20356 IV.3.3.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cuờng độ 3.3.1 Kiểm duyệt theo mô sức kháng uốn danh định Trạng thái giới hạn cuờng độ dùng để kiểm tra các mặt cắt theo cường độ và sự ổn định Sức kháng uốn danh định: Căn cứ vào điều 5.7.3.2, ta kiểm tra theo công thức: Trong đó : Φ =1 là hệ số sức kháng đối với cấu kiện chịu kéo khi uốn. Sức kháng uốn danh định của tiết diện chữ T: Trong đó : fps Là ứng suất trung bình trong thép ứng suất trước ở sức kháng danh định. Ta có theo điều 5.7.3.1.1 ( TCN 272-05): Với: Trong đó : c: Khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén dp: Là khoảng cách từ mép trên dầm đến trọng tâm bó thép d'p: Là khoảng cách từ mép dưới dầm đến trọng tâm bó thép b : Là chiều rộng cánh dầm bw: Là chiều rộng sườn dầm a : Chiều dày khối ứng suất quy đổi hiều rộng sườn dầm, a= c*β1 Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) fc' Kn/m2 40000 40000 40000 40000 β1 0.76428 0.76428 0.76428 0.76428 Aps m2 0.03696 0.03696 0.03696 0.03696 b m 14.7 14.7 14.7 14.7 bw m 9.07 9.07 9.07 9.07 h1 m 0.25 0.25 0.25 0.25 h2 m 1.2 1.2 1.2 1.2 k 0.284301075 0.284301075 0.284301075 0.284301075 dp m 0.3209 0.6453 0.8467 0.3209 dp' m 1.129 0.8047 0.6033 1.129 c m 0.2717 0.1209 0.1243 0.2717 Tinh lai c m 0.2717 0.1667 0.1697 0.2717 fps Kn/m2 1732741 1723364 1754003 1732741 a m 0.2076 0.1274 0.1297 0.20767 Vị trí trục trung hòa Suong cánh cánh Suon ФMn Kn.m 65659 37046 50683 65659 Mu Kn.m 49720 11040 23068 38360 Kết luận ФMn>Mu ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 3.3.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa theo công thức de :là khoảng cách có hiệu tương ứng với từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép Lượng cốt thép tối thiểu phải thỏa mãn: Trong đó : Mcr: là mô men nứt Ig: mô men quán tính với trọng tâm không tính cốt thép Yt:khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến TTH fr: cường độ chịu kéo khi uốn Kết quả tính toán bảng sau: Tối đa Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) c m 0.2717 0.1667 0.1697 0.2717 de m 1.129 0.6453 0.8467 1.129 c/de 0.2406 0.2583 0.2004 0.2406 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Tối thiểu fr Kn/m2 126 126 126 126 Ig m4 2.758 2.77 2.765 2.7589 Yt m 0.80033 0.79515 0.79361 0.79763 1.2Mcr Kn.m 521.08 526.73 526.9 522.98 ФMn Kn.m 65659.48 37046.11 50683.3 65659.48 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT 3.3.3.Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện Kiểm toán theo công thức: Theo ( 5.8.2.1.2 -TCN272-05) Trong đó : φ: Hệ số sức kháng cắt. Theo quy định điều 5.5.3.3 ( TCN272-05) Vn:Sức kháng cắt danh định được xác định theo điều 5.8.3.3 (TCN272 -05) Lấy theo giá trị nhỏ hơn của : Vn= Vc +Vs + Vp Theo ( 5.8.3.3.1 -TCN272-05) Vn = 0.25f'c.bv.dv + Vp Theo ( 5.8.3.3.2 -TCN272-05) Trong đó: Vc Sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tông. Theo ( 5.8.3.3.3 -TCN272-05) Vs - Sức kháng cắt của cốt thép chịu cắt Theo ( 5.8.3.3.4 -TCN272-05) Trong đó : dv Chiều cao chịu cắt có hiệu được xác định trong điều 5.8.2.7 bv Bề rộng bụng có hiệu, lấy bằng bề rộng lớn nhất trong chiều cao dv s Cự ly cốt thép đai (m) q Hệ số chỉ khả năng bị nứt chéo truyền lực kéo ( Điêu 5.8.3.4 - TCN) a Góc nghiêng của cốt thép đai với trục dọc (đô). Trường hợp cốt thép đai thẳng đứng, a =0 Av Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm) Vp Thành phần lực ứng suất trước trên hướng lực cắt tác dụng. Là dương nếu ngược chiều lực cắt (KN) a) Xác định Vp Công thức xác định : Trong đó : Astr:diện tích 1 bó cáp, m2 fp:ứng suất trong cáp sau mất mát , giá trị ứng với mỗi mặt cắt ai:Góc lệch của cáp i so với phương ngang Bảng góc i Mặt cắt Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 Hàng 1 6 6 0 0 Hàng 2 6 6 0 0 Bảng kết quả tính Vp Mặt cắt M/c(Trụ T2) M/c (L/4) M/c (L/2) M/c (Trụ T3) Aps m2 0.00014 0.00014 0.00014 0.00014 fp KN/m2 668,754 1,251,388 1,252,192 1,254,091 Sin(ai) Hàng1 14 1.463398486 1.463398486 0 0 Hàng2 8 0.836227706 0.836227706 0 0 Tổng Sin(a) 2.299626192 2.299626192 0 0 Vp KN 215.3038223 402.8812881 0 0 b) Xác định dv và bv Chiều cao chịu cắt dv: Như đã tính ở phần tính chất vật liệu ta có: Mặt cắt M/c(Trụ T2) M/c (L/4) M/c (L/2) M/c (Trụ T3) 0.9de 1.059545455 1.084090909 1.084090909 1.059545455 0.72h 1.044 1.044 1.044 1.044 chọn dv 1.059545455 1.084090909 1.084090909 1.059545455 Bề rộng chịu cắt có hiệu của tiết diện bv: Bề rộng chịu cắt có hiệu ta sẽ lấy bằng chiều rộng của bản bụng: Mặt cắt Trụ T1 L/4 L/2 Trụ T2 bv 9.2 9.2 9.2 9.2 c) Xác định và (TCN 5.8.3.4) Số liệu được tra từ bảng TCN 5.8.3.4.2.1 Để xác định được và phải thông qua các giá trị v/f'c và ex suy ra: Ứng biến trong cốt thép ở phía chịu kéo do uốn của cấu kiện phải xác định theo: Nếu giá trị εx tính từ phương trình TCN 5.8.3.4.2.1 là âm thì trị tuyệt đối của nó phải được giảm đi bằng cách nhân với hệ số Fc lấy theo: Trong đó: Ac: Diện tích bê tông ở phía chịu kéo uốn của cấu kiện, mm2 fpo: Ứng suất trong thép ứng suất trước khi ứng suất trong BT xung quanh nó bằng 0 fpe: ứng suất có hiệu trong thép ứng suất trước sau mất mát: fpe = 0.8*fpy fpc: Ứng suất nén tại trọng tâm tiết diện Kết quả tính V/f'c : Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Vu KN 8838 6139 2013 8837 φ 0.90 0.90 0.90 0.90 bv m 9.2 9.2 9.2 9.2 dv m 1.059545455 1.084090909 1.084090909 1.059545455 υ KN/m2 985.31753 643.51953 224.25789 1,007.29093 υ/f'c 0.02190 0.01430 0.00498 0.02238 Để xác định εx ta đi giả định εx = 27 cotg(εx) = 1.9626 fpe = 1.336E+06 KN/m2 Kết quả tính toán εx Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Fpe KN 49,378.56 49,378.56 49,378.56 49,378.56 A m2 14.41 14.43 14.43 14.43 fpc KN/m2 -3,427.42 -3,422.63 -3,422.63 -3,422.63 fpo KN/m2 1,316,747 1,316,774 1,316,774 1,316,774 Mu KN.m 47,580.00 17,880.00 20,990.00 47,560.00 dv m 1.06 1.08 1.08 1.06 Vu KN 8,838.00 6,139.00 2,013.00 8,837.00 cotg(q) 2.14 2.14 2.14 2.14 Aps m2 0.04 0.04 0.04 0.04 Ep KN/m2 196,500,000 196,500,000 196,500,000 196,500,000 Ec KN/m2 34,980,325 34,980,325 34,980,325 34,980,325 Nu KN 75.31 66.67 57.29 75.57 εx 0.00 0.00 0.00 0.00 Mặt cắt nào có εx< 0 nên giá trị tuyệt đối của nó phải lấy như sau: ε'x= εx .Fε Bảng tính lại εx : Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) Aps m2 0.03696 0.03696 0.03696 0.03696 Ep KN/m2 196,500,000 196,500,000 196,500,000 196,500,000 Ac m2 12.01318 11.95714 11.95714 12.01318 Ec KN/m2 34,980,325 34,980,325 34,980,325 34,980,325 Fε 0.01728 0.01736 0.01736 0.01728 εx 0.00001 0.00006 0.00007 0.00001 Tra hình TCN 5.8.3.4.2-1 ta được: Mặt cắt M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) q 24 27 27 27 b 3.80 4.80 4.80 4.80 Vậy giá trị q tính được gần sát với giả thiết do đó chọn nó để tính toán d) Tính Vc và Vs Chọn cốt đai chống cắt Để dễ dàng thi công, chọn cốt đai có đường kính không đổi, nhưng khoảng cách giữa các cốt đai thì thay đổi theo sự giảm của lực cắt theo chiều dài dầm s : là bước cốt đai bố trí tại mặt cắt tính toán Theo ( 5.8.2.5.1 -TCN272-05) Trong đó: Av : Diện tích cốt thép ngang trong cự ly s, m2 s : Cự ly giữa các bước cốt đai Kết quả tính toán sức kháng danh định Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) s mm 200.000 200.000 200.000 200.000 bv mm 9200.00 9200.00 9200.00 9200.00 dv mm 1059.545455 1084.090909 1084.090909 1059.545455 fy Mpa 420 420 420 420 f'c Mpa 45 45 45 45 Av mm2 2439.230725 2439.230725 2439.230725 2439.230725 Vc KN 20624 26655 26655 26052 Vs KN 12190.14 11137.86 10898.63 10651.87 Vn1 KN 33029.56 38195.76 37553.66 36703.39 Vn2 KN 109,663 112,204 112,203 109,663 Vn KN 33029.56 38195.76 37553.66 36703.39 Vu KN 8838 6139 2013 8837 φ Vn KN 29726.60328 34376.18791 33798.29276 33033.04839 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT Tu KN.m 6598 5827 4282 6755 0.25*φ*Tcr KN.m 7798 10097 10100 10222 Kết luận ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT IV.3.4.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng a.Giới hạn ứng suất nén đối với Bê tông Các giới hạn ứng suất đối với bê tông: Trong đó: Fps1:Là tổng lực kéo trong các bó cáp ứng suất trước, đã trừ đi mất mát ứng suất tức thời (KN) Fps2:Là tổng lực kéo trong các bó cáp ứng suất trước, đã trừ đi tổng mất mát ứng suất KN) MA:Mô men do tải trọng thường xuyên và tải trọng nhất thời(KN.m) MTTBT :Mô men do tải trọng bản thân (KN.m). A :Diện tích mặt cắt theo giai đoạn 2 (m2) I :Mô men quán tính của tiết diện dầm giai đoạn 2 (m4) e: Độ lệch tâm của trọng tâm các bó thép ứng suất trước đến trục trung hòa của tiết diện (m) yt: Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ trên cùng của tiết diện yd:Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ dưới cùng của tiết diện Kết quả tính toán trong bảng sau: Mặt cắt Đơn vị M/c(Trụ T2) L/4 L/2 M/c (Trụ T3) fc' Kn/m2 40000 40000 40000 40000 β1 0.728571429 0.728571429 0.728571429 0.728571429 Aps m2 0.03696 0.03696 0.03696 0.03696 b m 14.7 14.7 14.7 14.7 bw m 9.07 9.07 9.07 9.07 h1 m 0.25 0.25 0.25 0.25 h2 m 1.2 1.2 1.2 1.2 k 0.284301075 0.284301075 0.284301075 0.284301075 dp m 0.272727273 1.204545455 1.204545455 0.272727273 dp' m 1.177272727 0.245454545 0.245454545 1.177272727 c m 0.251828532 0.150971871 0.150971871 0.251828532 Tinh lai c m 0.251828532 0.161418951 0.161418951 0.251828532 fps Kn/m2 1746885.235 1789136.471 1789136.471 1746885.235 a m 0.183475073 0.117605236 0.117605236 0.183475073 Vị trí trục trung hòa Sườn cánh cánh Sườn ФMn Kn.m 70087.44746 75763.94533 75763.94533 70087.44746 Mu Kn.m 47580 17880 20990 47560 Kết luận ФMn>Mu ĐẠT ĐẠT ĐẠT ĐẠT b.Kiểm toán độ võng do hoạt tải Độ võng lớn nhất do hoạt tai gây ra tại mặt cắt giữa nhịp : Sơ đồ đặt tải tính độ võng Δ = Δz35 + Δz145 + Δ’z145 Độ võng cho phép : [Δ] = = 40mm Kết quả độ võng xuất từ Midas Δ = 6.837 mm Đạt C- KIỂM TOÁN CÁNH HẪNG 1.Xác định chiều rộng dải bản tương đương. Đối với phần hẫng thì E xác định theo công thức E= 1140 + 0,833.x Trong đó: x là khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt lực x= 4.2 m => E= 1140 + 0,833x4200 = 4638.6 mm = 4.6386 m 2 Tính toán nội lực cánh hẫng của dầm bản. Tiến hành tính toán cho trường hợp cánh hẫng chịu tác dụng của tĩnh tải và tải trọng bánh xe. Chiều dài cánh hẫng là: l = 4.6 m Chiều dày bản tại đầu công son: hcx = 0,25 m Chiều dày bản tại đầu ngàm:hng = 1,45 m Chiều dày trung bình: htb = 0,85 m Tĩnh tải tác dụng Tĩnh tải tác dụng của các bộ phận kết cấu được tính cho 1m chiều rộng bản( theo phương dọc cầu). Hệ số tĩnh tải được lấy theo bảng sau: TT Loại tải trọng Ký hiệu Dạng tác động Hệ số tải trọng max min 1 Trọng lượng bản thân DC1 Phân bố 1.25 0.9 2 Lan can DC2 Tập trung 1.25 0.9 3 Lớp phủ mặt cầu DW Phân bố 1.50 0.65 Tĩnh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu. +Do trọng lượng bản thân: DC1 = 24,5x0,85= 20,83 KN/m +Do trọng lượng lan can: DC2 = 1,38 KN ( lực tập trung) +Do lớp phủ: DW = 22,5x0,074= 1,665 KN/m b.Hoạt tải tác dụng Tính cho hoạt tải tác dụng trên dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu. Xét một bánh xe nặng của xe tải thiết kế có trọng lượng P đặt cách mép lan can 300mm = 0.3m Ptr= P/2= 145/2 = 72,5 KN Hoạt tải tác dụng: LLtd =KN/m Nội lực tại ngàm. Xét hệ số điều chỉnh tải trọng trong trường hợp sử dụng các giá trị cực đại của . Trong đó: - tính dẻo, trong trường hợp thiết kế thông thường =1. -tính dư, bản hẫng không có tính dư, = 1.05. - tầm quan trọng, cầu trên quôc lộ = 1.05. Như vậy: L1= 4.6 m L2= 4.35 m L3= 4.1 m L4= 4.2 m Mômen tại ngàm: M= = = 567.06 kN.m. Khi tính toán thiết kế bản hẫng, thường chỉ bố trí một làn xe nên phải nhân thêm hệ số làn m = 1.2. d. Bố trí cốt thép cho bản hẫng của dầm. Chọn lớp bê tông bảo vệ là: 50mm. Kiểm toán sự làm việc của cánh hẫng theo điều kiện mômen kháng uốn. Chọn 7 thanh thép đường kính 19 mm để bố trí tại vùng chịu uốn của mặt cắt. Khi đó diện tích cốt thép thường chịu kéo: 0,002 m2. Giới hạn chảy của cốt thép chịu kéo: 420000 KN/m2 c- Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép chịu nén. c= = = 0,03 m - Hệ số quy đổi hình khối ứng suất. Chiều dày khối ứng suất tương đương a= c. = 0,73.0,03 = 0,022 m Như vậy mômen kháng uốn danh định của mặt cắt được xác định như sau: Trong đó: - Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo = 0,85-0,05 = 0,8 m Thay số ta có kết quả. = 662,76 KN.m Vậy mômen kháng uốn tính toán của mặt cắt là: =596,484 KN.m Mr= 596,484 > Mu= 567,06 KN.m Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu,tối đa. Hàm lượng cốt thép tối đa phải đảm bảo giới hạn sao cho: Trong đó: = ds = 0,8 m Trong đó - Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo. Vậy lượng cốt thép tối đa thỏa mãn Lượng cốt thép thường tối thiểu quy định phải thỏa mãn. Trong đó: - Tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên. - Cường độ quy định của bê tông(Mpa). - Cường độ chảy dẻo của thép chịu kéo(Mpa) Ta có: Mặt khác: Như vậy hàm lượng cốt thép tối thiểu được đảm bảo.