tính toán cầu dẫn

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
5.5. TÍNH TOÁN BÊTÔNG CỐT THÉP
5.5.1. ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
1. Bê tông
Bê tông sử dụng là bê tông M300 đá 12 với các đặc trưng cơ học như sau:
+ Modul đàn hồi E
b
=290000 KG/cm
2
+ Cường độ chòu nén tính toán R
n
= 130 KG/cm
2
+ Cường độ chòu kéo tính toán R
k
= 10 KG/cm
2
2. Cốt thép
Cốt thép sử dụng:
- Cốt thép sử dụng cho sàn, dầm: Thép AII có các đặc trưng cơ học như sau:
+ Modul đàn hồi E
a
= 2100000 KG/cm
2
+ Cường độ chòu kéo tính toán R
a
= 2800 KG/cm
2
+ Cường độ chòu nén tính toán R
a
' = 2800 KG/cm
2
+ Cường độ chòu cắt tính toán R
ad
= 2240 KG/cm
2
- Cốt thép sử dụng cho cốt đai: Thép AI có các đặc trưng cơ học như sau:
+ Modul đàn hồi E
a
= 2100000 KG/cm
2
+ Cường độ chòu kéo tính toán R
a
= 2300 KG/cm
2
+ Cường độ chòu nén tính toán R
a
' = 2300 KG/cm
2
+ Cường độ chòu cắt tính toán R
ad
= 1800 KG/cm
2
5.5.2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM NGANG CẦU DẪN
Từ kết quả giải nội lực cho ra kết quả như sau:
Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem
Text Text Ton Ton Ton-m Text
DAMNGANG45 TOHOP 0.0006117 8.178 56.78871 312
DAMNGANG46 TOHOP 0.0009312 8.1704 56.39464 320
DAMNGANG59 TOHOP 0.0006454 6.8833 57.19047 313
DAMNGANG60 TOHOP 0.000968 6.7799 56.4894 321
Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem
Text Text Ton Ton Ton-m Text
DAMNGANG2 TOHOP -0.009 -20.31 -3.937 297
DAMNGANG99 TOHOP -0.027 6.24 -4.930 292
DAMNGANG113 TOHOP -0.008 -9.21 -5.639 293
DAMNGANG120 TOHOP -0.013 7.70 -3.812 308
Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem
Text Text Ton Ton Ton-m Text
DAMNGANG3 TOHOP -0.009 -21.08 -2.853 309
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 96
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
DAMNGANG4 TOHOP -0.010 -20.98 -2.682 317
DAMNGANG5 TOHOP -0.011 -20.87 -2.723 325
DAMNGANG6 TOHOP -0.012 -20.76 -2.719 333
DAMNGANG7 TOHOP -0.013 -20.63 -2.693 341
M
max
= 57.2 (Tm)
M
min
= -5.64 (Tm)
Q
max
= 21.08 (T)
1. Tính toán cốt thép dọc
a. Tiết diện chòu moment âm (ở gối)
M = 5.64(Tm) = 564000 (Kgcm)
Cánh nằm ở vùng chòu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng cánh. Tiết diện làm việc là chữ
nhật nhỏ (bh)
Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo:
a= 10(cm)
=> Chiều cao có ích của tiết diện: h
o
= h – a = 100-10= 90 (m)
A =
2
0
h.b.
n
R
M
=
2
9080130
564000
××
= 0.0067

A2-1-1
×=
α
= 0.00672
)
2
2.24(cm
2800
90801300.0067

0
=
×××
==
a
R
bh
n
R
att
F
α
Chọn theo cấu tạo4φ20 (Fa = 12.568cm
2
)

. Bố trí cốt thép như hình vẽ
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
µ
= 100%
0
.hb
Fa
=100%
9080
568.12
x
=0,175% >
µ
min
= 0,05%
b. Tiết diện chòu moment dương (ở nhòp)
M = 57.2(Tm) = 5574000(Kgcm)
Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo:
a=10cm
=> Chiều cao có ích của tiết diện: h
o
= h – a = 100-10= 90(cm)
Cánh nằm trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn. Chiều rộng cánh dầm đưa
vào tính toán là:
b
c
= b + 2.c
1
Trong đó:
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 97
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
c
1
là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau:
+ Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0.5520 = 260(cm)
+ Một phần sáu nhòp tính toán của dầm :
6
1
(600) = 100 (cm)
+ Chín lần chiều cao bản cánh: 925 = 225(cm)
Vậy chọn: c
1
= 100(cm)
⇒ b’
c
= b + 2.c
1
= 80 + 2x100 = 280 (cm)
Xác đònh vò trí trục trung hòa:
M
c
= R
n
.b
c
’
.h
’
c
(h
o
–
2
'
c
h
) = 13028025(90 –
2
25
)
= 70525000(Kg.cm)
⇒ M
c
> M
max
⇒ Trục trung hoà qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật: b
’
c
 h
A =
2
0
h.
'
c
b.
n
R
M
=
2
90280130
5720000
××
= 0.019
2A-1-1
=
α
= 0.0192

2
cm 22.445
2800
902801300.0192

0
'






=
×××
==⇒
a
R
h
c
b
n
R
att
F
α
Chọn 5φ22 (Fa = 22.62 cm
2
)

. Bố trí cốt thép như hình vẽ
Kiểm tra a: Theo hình a
thật
= a
0
+
2
φ
=5+
2
4.2
=6.2(cm)
Ta thấy a=10 (cm) > a
thật
=6.1(cm) thiên về an toàn nên giả thiết là hợp lý
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
µ
= 100%
0
.hb
Fa
=100%
8.9380
806.22
x
= 0.304% >
µ
min
= 0,05%
2. Tính toán cốt thép ngang
- Kiểm tra các điều kiện hạn chế về lực cắt:
Q
max
= 21.08 (T)
Q
max
< K
1
.R
k
.b.h
o
= 0,6  10  80  90 = 43200 (Kg) = 43.2 (T)
Q
max
< K
0
.R
n
.b.h
o
= 0,35 130  80  90 = 327600 (Kg) = 327.6 (T)
⇒ Q
max
< K
1
.R
k
.b.h
o
< K
0
.R
n
.b.h
o
: không cần tính cốt thép chòu cắt
Đặt theo cấu tạo
Chọn đai 4 nhánh φ10AI, f
a
= 0.785(cm
2
), R
ad
= 1800 (Kg/cm
2
)
- Khoảng cách U được lấy giá trò bé hơn 3 giá trò sau:
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 98
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
u
ct
< [1/3h và 30cm] = 30 (cm)
⇒ Chọn u = 20 (cm)
- Khả năng chòu lực của cốt đai:
q
d
=
20
785,041800

××
=
u
d
fn
ad
R

= 282.6 (Kg/cm
2
)
- Khả năng chòu cắt của cốt đai và bê tông:
Q
đb
=
.
2
8
d
xq
o
xbxh
k
R
=
6.282
2
9080108 xxxx
=121.04(T)
⇒ Q
max
= 21.08(T) < Q
db
= 121.04(T)
Vậy dầm đảm bảo khả năng chòu lực cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối.
Dầm có chiều cao 100(cm), cần bố trí cốt giá gồm 4φ18 bố trí 3 lớp.
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 99
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
HÌnh : Mặt cắt bố trí cốt thép dầm ngang
DẦM NGANG CẦU DẪN
5.5.3 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM DỌC CẦU DẪN
Từ kết quả giải nội lực cho ra kết quả như sau:
Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem
Text Text Ton Ton Ton-m Text
DAMDOC81 TOHOP -0.0119 30.66 66.901 125
DAMDOC81 TOHOP -0.0119 30.66 66.901 125
DAMDOC81 TOHOP -0.0119 30.67 66.885 125
DAMDOC82 TOHOP -0.0122 21.96 67.500 126
DAMDOC82 TOHOP -0.0122 21.99 67.513 126
DAMDOC82 TOHOP -0.0122 21.99 67.513 126
Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem
Text Text Ton Ton Ton-m Text
DAMDOC96 TOHOP -0.0278 5.799 -34.82 140
DAMDOC96 TOHOP -0.0278 5.799 -34.82 140
DAMDOC96 TOHOP -0.0278 5.818 -34.84 140
DAMDOC97 TOHOP -0.0297 -62.022 -34.75 141
DAMDOC97 TOHOP -0.0297 -62.020 -34.72 141
DAMDOC97 TOHOP -0.0297 -62.020 -34.72 141
Frame OutputCase P V2 M3 FrameElem
Text Text Ton Ton Ton-m Text
DAMDOC79 TOHOP -0.036 -64.40 -10.12 123
DAMDOC151 TOHOP -0.0345 -65.89 -31.83 195
DAMDOC151 TOHOP -0.0345 -65.89 -31.80 195
DAMDOC151 TOHOP -0.0345 -65.89 -31.80 195
M
max
= 67.5 (Tm)
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 100
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
M
min
= -34.84 (Tm)
Q
max
= 65.89 (T)
1. Tính toán cốt thép dọc
a. Tiết diện chòu moment âm (ở gối)
M = 34.84(Tm) = 3484000 (Kgcm)
Cánh nằm ở vùng chòu kéo nên bỏ qua ảnh hưởng cánh. Tiết diện làm việc là chữ
nhật nhỏ (bh)
Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo:
a= 10(cm)
=> Chiều cao có ích của tiết diện: h
o
= h – a = 100 – 10= 90(cm)
A =
2
0
h.b.
n
R
M
=
2
9080130
3484000
××
= 0.041

A2-1-1
×=
α
= 0.042
)
2
14.04(cm
2800
90801300.042

0
=
×××
==
a
R
bh
n
R
att
F
α
Chọn 5φ20(Fa = 15.71 cm
2
)

. Bố trí cốt thép như hình vẽ
Kiểm tra a: Theo hình a
thật
= a
0
+
2
φ
= 5+1.0 = 6 (cm)
Ta thấy a=10 (cm)> a
thật
= 6(cm) ⇒ Giả thiết là hợp lý
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
µ
=100%
0
.hb
Fa
=100%
9480
71.15
×
=0.21% >
µ
min
= 0,05%
b. Tiết diện chòu moment dương (ở nhòp)
M = 67.5(Tm) = 6750000 (Kgcm)
Giả thuyết từ mép bêtông chòu kéo đến trọng tâm nhóm cốt thép chòu kéo:
a=10(cm)
=> Chiều cao có ích của tiết diện: h
o
= h – a =100-10 = 90(cm)
Cánh nằm trong vùng nén tham gia chòu lực với sườn. Chiều rộng cánh dầm đưa
vào tính toán là:
b
c
= b + 2.c
1
Trong đó:
c
1
là độ vươn của cánh được lấy trò số bé hơn trong ba trò số sau:
+ Một nữa khoảng cách hai mép trong của dầm: 0,5400 = 200(cm)
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 101
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
+ Một phần sáu nhòp tính toán của dầm :
6
1
(600) = 100 (cm)
+ Chín lần chiều cao bản cánh: 925 = 225(cm)
Vậy chọn: C
1
= 100(cm)
⇒ b’
c
= b + 2.c
1
= 80 + 2100 = 280 (cm)
Xác đònh vò trí trục trung hòa:
M
c
= R
n
.b
c
’
.h
’
c
(h
o
–
2
'
c
h
) = 13020025(94 –
2
25
)
= 52975000(Kg.cm)
⇒ M
c
> M
max
⇒ Trục trung hoà qua cánh, tính với tiết diện chữ nhật: b
’
c
 h
A =
2
0
h.
'
c
b.
n
R
M
=
2
94280130
6750000
××
= 0.02

2A-1-1
=
α
= 0.02

2
cm24.44
2800
948021300.02

0
'






=
×××
==⇒
a
R
h
c
b
n
R
att
F
α
Chọn 5φ25 (Fa = 24.545 cm
2
)

. Bố trí cốt thép như hình vẽ
Kiểm tra a: Theo hình a
thật
= a
0
+
2
φ
=5+
2
5.2
= 6.25(cm)
Ta thấy a=10(cm) > a
thật
= 6.25(cm) thiên về an toàn nên giả thiết là hợp lý
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
µ
= 100%
0
.hb
Fa
=100%
9480
545.24
×
=0.326% >
µ
min
= 0,05%
2. Tính toán cốt thép ngang
- Kiểm tra các điều kiện hạn chế về lực cắt:
Q
max
= 65.89(T)
Q
max
> K
1
.R
k
.b.h
o
= 0.6  10  80  90 = 43200 (Kg) = 43.2 (T)
Q
max
< K
0
.R
n
.b.h
o
= 0,35 130  80  90= 327600 (Kg) = 327.6 (T)
⇒ K
1
.R
k
.b.h
o
< Q
max
< K
0
.R
n
.b.h
o
: Phải tính cốt thép chòu lực cắt
Chọn đai 2 nhánh φ10AI, f
a
= 0,785(cm
2
), R
ad
= 1800 (Kg/cm
2
)
- Khoảng cách U được lấy giá trò bé hơn 3 giá trò sau:
u
tt
=
2
Q
2
0
h.b.
k
R.8
.
a
f.n.
ad
R
= 1800  4  0,785
2
64420
2
9080108
×××
= 70.6(cm)
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 102
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
u
max
=
)(2.201
64420
2
9080102
2
0
2
cm
Q
hb
k
R
=
×××
=

u
ct
< [1/3h và 30cm] = 30 (cm)
⇒ Chọn u = 20 (cm)
- Khả năng chòu lực của cốt đai:
q
d
=
20
785,041800

××
=
u
d
fn
ad
R

= 282.6(Kg/cm
2
)
- Khả năng chòu cắt của cốt đai và bê tông:
Q
đb
=
.
2
8
d
xq
o
xbxh
k
R
=
6.282
2
9080108 xxxx
=121.03(T)
⇒ Q
max
= 65.89(T) < Q
db
= 121.03(T)
Vậy dầm đảm bảo khả năng chòu lực cắt không cần bố trí cốt xiên tại gối.
Dầm có chiều cao 100(cm) nên bố trí cốt giá 2 lớp ∅18
Hình : Mặt cắt bố trí cốt thép dầm dọc`
DẦM DỌC CẦU DẪN
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 103
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
5.5.4 TÍNH TOÁN CỐT THÉP BẢN CẦU DẪN
1. Số liệu tính toán
Kết quả nội lực từ SAP2000
Area AreaElem ShellType CaseType M11 M22
Text Text Text Text Ton-m/m Ton-m/m
368 367 Shell-Thin Combination 5.220 3.39
369 368 Shell-Thin Combination 5.220 3.39
383 382 Shell-Thin Combination 5.220 3.39
384 383 Shell-Thin Combination 5.220 3.39
Area AreaElem ShellType CaseType M11 M22
Text Text Text Text Ton-m/m Ton-m/m
8 7 Shell-Thin Combination -8.178 -1.636
9 8 Shell-Thin Combination -8.178 -1.636
9 8 Shell-Thin Combination -7.548 -1.510
10 9 Shell-Thin Combination -7.548 -1.510
594 593 Shell-Thin Combination -7.778 -1.556
595 594 Shell-Thin Combination -7.778 -1.556
Area AreaElem ShellType CaseType M11 M22
Text Text Text Text Ton-m/m Ton-m/m
236 235 Shell-Thin Combination 4.849 3.572
237 236 Shell-Thin Combination 4.849 3.573
251 250 Shell-Thin Combination 4.849 3.572
252 251 Shell-Thin Combination 4.849 3.573
Area AreaElem ShellType CaseType M11 M22
Text Text Text Text Ton-m/m Ton-m/m
241 240 Shell-Thin Combination -1.313 -6.566
256 255 Shell-Thin Combination -1.295 -6.474
256 255 Shell-Thin Combination -1.313 -6.566
271 270 Shell-Thin Combination -1.295 -6.474
Bản có chiều dày 25cm, cấu tạo như hình vẽ:
Kích thước ô bản tính toán
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 104
BẢN BÊTÔNG 25cm
BÊTÔNG NHỰA DÀY 6cm
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CẦU DẪN
Tính toán với trường hợp ôtô H30 dọc theo phương dài bản, trên bản không có
hàng hóa. Tính toán cho 1m chiều dài bản.
- Ôtô H30 hoạt động trên cầu dẫn với các thông số tính toán:
61.6
0.6
1.9
0.50.5
6T
6T
12T
12T
6T
XE ÔTÔ H30
Kích thước ghi bằng m
- Chiều dài vệt bánh xe và diện phân bố áp lực:
a
1
= a
2
+ 2∆h = 0.2 +2 0.06 = 0.32(m)
b
1
=b
2
+ 2∆h = 0.6 + 20.06 =

0.72(m)
- Sơ đồ tính bản:
l
1
a1
l
2
a2
a1
b1
b2
b1
Kích thước vệt bánh xe sau khi xuyên qua lớp phủ là 0,32m  0,72m. Tùy theo
từng vò trí đặt của bánh xe lên ô bản mà ta có các trường hợp sau:
Trường hợp 1
THIẾT KẾ CẢNG NHÀ MÁY THÉP PHÚ MỸ 105

Xem chi tiết: tính toán cầu dẫn