Đồ án Thiết kế cầu dâm thép liên hợp

MỤC LỤC:

CHƯƠNG1: LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHỦ.

1.1.Chọn vật liệu .3

1.2.Các kích thước cơ bản . .3

1.3.Tính Các Trặc Trưng Hình Học Của Tiết Diện .5

1.3.1.Gia đoạn 1: .5

1.3.2.Gia đoạn 3: .5

1.3.3.Gia đoạn 3: .6

2.1 Các hệ số tải trọng và hệ số sức kháng .7

2.2 Chọn tổ hợp tải trọng tác dụng .8

2.2.1 TTGH cường độ I 8

2.2.2 TTGH sử dụng 9

2.2.3 TTGH mỏi và đức gãy 9

2.3 Tính toán nội lực của dầm chủ do tĩnh tải 9

2.4 Tính toán nội lực của dầm chủ do hoạt tải .11

2.5 Tổ hợp nội lực qua các TTGH .17

2.6 Tổ hợp TTGH mỏi 18

2.7 Kiểm tra tính tương xứng của tiết diện .19

2.8 Kiểm tra sức kháng uốn của tiết diện 22

2.9 Thiết kế lực cắt .23

2.10 Thiết kế mỏi và đức gãy .26

2.11 Kiểm tra TTGH sử dụng .27

2.11.1 Kiểm tra ứng suất của dầm trong giai đoạn sử dụng bình thường 27

2.11.2 Kiểm tra độ võng không bắt buộc .27

2.12 Kiểm tra khã năng xây dựng 29

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ LIÊN KẾT GIỮA CÁC BỘ PHẬN TRONG TIẾT DIỆN DẦM CHỦ

3.1 Thiết kế sườn tăng cường tại gối 31

3.2 Mối nối hàn giữa sườn tăng cường và bản bụng 34

3.3 Mối nối hàn giữa bản cánh và bản bụng .35

3.4 Xác định vị trí cắt bớt biên dầm .36

CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM CHỦ .39

4.1. Một số vấn đề chung .39

4.2.Xác định nội lực tại các vị trí mối nối : .39

4.3.Tính toán đặc trưng hình học của dầm tại vị trí mối nối có kể đến giảm yếu tiết diện: .42

4.4. Tính ứng suất tại tâm bản cánh trong các TTGH .43

4.5. Xác định lực thiết kế .43

4.5.1.Bản cánh chịu nén .43

4.5.2. Bản cánh chịu kéo .44

4.6. Tính toán mối nối bản cánh dưới . . 44

4.6.1 Kích thước bản nối .44

4.6.2 Sức kháng trượt của 1 bulông .45

4.6.3 Bố trí các bulông .45

4.7 Thiết kế mối nối bản cánh trên .46

4.8 Thiết kế mối nối bản bụng .47

4.8.1 Xác định lực thiết kế . 49

4.8.2 Kiểm tra bố trí cấu tạo các bulông . .50

4.8.3 TTGH cường độ I . .51

4.8.4 TTGH sử dụng . .52

4.8.5 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản nối . .52

4.8.6 Kiểm tra ứng suất uốn trong các bản nối . .52

4.8.7 Sức kháng ép mặt trong các lỗ bulông . .53

4.8.8 Sức kháng phá hoạ cắt khối và phas huỷ dòn 55

CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ HỆ NEO LIÊN KẾT . .55

5.1 Kiểm tra các điều kiện cấu tạo trên mặt cắt ngang 53

5.1.1 Khoảng cách ngang . .55

5.1.2 Lớp phủ và độ chon sâu . .55

5.1.3 Tỉ lệ chiều cao và đường kính neo . 55

5.1.4 Bước neo .55

5.2 Kiểm tra yêu cầu cấu tạo của bước neo chống cắt . .55

5.3 Kiểm tra TTGH cường độ I . 57

 

 

 

doc58 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 11/12/2013 | Lượt xem: 7481 | Lượt tải: 50download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế cầu dâm thép liên hợp, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
mômem đầu tiên của lực dẻo đối với trục trung hoà dẻo. Hình 2.7.3 xác định Mp với bản cánh chịu kéo: Pt=350.30.345=3622500N Với bản bụng: Pw=13.1450.345=6503250N Với bản cánh chịu nén: Pc=350.20.345=2415000N Với bản bêtông : Ps=0,85.28.2450.220=12828200N Xác định vị trí trục trung hoà dẻo: Pt+Pw=10125750N ; Pc+Ps=15243200N Pt+Pw+Pc=12540750N ; Ps=12828200N trục trung hoà dẻo cách mép trên bản mặt cầu: Y=220. (Pt+Pw+Pc)/ Ps=215,07mm. kiểm tra vị trí trục trung hoà được tính ở trên: compression=0,85.28.215.2450=12540750N OK khoảng cách từ trọng tâm của các phần tử đến trục trung hoà dẻo: dc=tc/2+50+hbt-Y=64,93mm dw=Dw/2+70+ hbt-Y=799,93mm dt=tt/2+Dw+70+ hbt-Y=1539,93mm Mp=Y2.Ps/(2.hbt)+(Pc.dc+Pw.dw+Pt.dt)=11285914730Nmm 2.7.4 Kiểm Tra Độ Đặc Chắc Của Tiết Diện: (6.10.4.1 tài liệu [1]) 2.7.4.1. Độ mãnh của vách dầm: (6.10.4.1.1) Tiết diện đặc chắc là tiết diện mà khi đạt được mômen dẻo Mp thì cả bản biên, vách dầm đều đạt được mômen dẻo Mp. Độ mãnh yêu cầu của vách dầm cho tiết diện đặc chắc là: ≤ 3,76 (6.10.4.1.2-1) Trong đó: Dcp là chiều cao phần vách dầm chịu nén. Vì trục trung hoà dẻo nằm trên phần bản bêtông nên Dcp=0 tw là chiều dày của vách dầm. Fyc=345MPa: cường độ chảy dẻo nhỏ nhất được quy định ở bản cánh chịu nén. kiểm tra: =0 ≤ 3,76=90,53 OK 2.7.4.2 Độ Mảnh Của Bản Cánh Chịu Nén: (6.10.4.1.3) (6.10.4.1.3-1) bf=350mm ; tf=20mm kiểm tra: OK 2.7.4.3 Kiểm Tra Giằng Bản Cánh Chịu Nén Có Mặt Cắt Đặc Chắc: (6.10.4.1.7) Do cả điều kiện sườn dầm và cánh chịu nén của mặt cắt điều thoả mãn nên phải kiểm tra giằng bản cánh chịu nén có mặt cắt đặc chắc. (6.10.4.1.7-1) Trong đó: Lb:khoảng cách giữa các nút của liên kết dọc ở biên chịu nén. chỉ cần xét ở giai đoạn I lúc bêtông bản mặt cầu chưa đông cứng, đến giai đoạn II chính bản bêtông đã là hệ thống giằng rất vững chắc nên đương nhiên điều kiện 6.10.4.1.7-1 thoả mãn. Lb=7500mm Me: mômem nhỏ hơn ở mỗi đầu đoạn do tác dụng của tải trọng tính toán ở giai đoạn I là DC1= 15,87.1,25 kN/m Hình 2.7.4.3 xác định Me Ta xét đoạn không được giằng AC: Me=MA=0 Ta kiểm tra: OK 2.7.4.4 Kiểm tra tính dẻo dai của tiết diện chịu mônmen:(6.10.4.2.2b) Như ta đã tính toán ở trên thì ứng suất kéo lớn nhất tại biên dưới của dầm thép do tải trọng có hệ số là 364.88MPa.Ứng suất này vượt quá giới hạn chảy của thép công trình cấp 345, khi đó dầm thép sẽ làm việc trong miền dẻo vì vậy mà ta cần phải kiểm tra tính dẻo dai của dầm thép. Điều kiện: (6.10.4.2.2b-1) Trong đó: DP là khoảng cách từ trục trung hoà dẻo của dầm đến đỉnh bản DP=Y=215,07mm. D’=β(d+hbt+th)/7,5=0,7.(1500+220+50)/7,5=165,2mm β=0,7: đối với Fy=345MPa d: chiều cao của tiết diện dầm thép d=1500mm. tS là bề dày của bản mặt cầu tS=220mm. th là chiều cao của phần vút th=50mm. kiểm tra: OK 2.8 Kiểm tra sức kháng uốn của tiết diện: (6.10.4.2) vì tiết diện là đặc chắc nên sức kháng uốn danh định của tiết diện: Mn=Mp=11285914730Nmm η..Qi ≤ .Mn Hệ số sức kháng = 1,0 (22TCN272-05) khi đó Ф.Mn=11285914730Nmm η..Qi =9752050000Nmm OK 2.9 Thiết Kế Lực Cắt: (6.10.7 Tài liệu [1]) 2.9.1. Kiểm tra điều kiện bố trí sườn tăng cường: đầu tiên ta kiểm tra sức kháng cắt khi bản bụng không bố trí sườn tăng cường. sức kháng cắt danh định: (6.10.3.2.3): Vn=C.Vp trong đó: C: tỉ số của ứng suất gây mất ổn định trên trị số cường độ chảy dẻo khi chịu cắt theo quy định ở bản cánh 6.10.7.3.3a. Vp: khả nămg chịu cắt dẻo được quy định ở điều 6.10.7.3.3a k=5+ (6.10.7.3.3a-8) do: khoảng cách giữa các gờ tăng cường. Vì không có sườn tăng cường nên xem do=∞ → k=5 Xét các tỉ số sau: D/tw=1450/13=111,538 ; 1,1=59,22 ; 1,38=74,3 D/tw > 1,38 → C==0,35 Trong đó: Fyw=345MPa: cường dộ chảy nhỏ nhất quy định của bản bụng. Vp=0,58.Fyw.D.tw=0,58.345.1450.13=3771885N (6.10.7.3.3a-4) Suy ra: Vn=C.Vp=1320159,75N Khi đó phải thoả mãn điều kiện sau: η.Vi ≤ Vr=f.Vn η.Vi = 1338730 N (tổ hợp TTGH cường độ I) hệ số sức kháng cắt: f=1 kiểm tra: η.Vi =1338730 > Vr=f.Vn = 1320159,75N không thoả → Bản bụng phải được tăng cường Ta chọn sườn tăng cường ngang và sườn tăng cường dọc ta không bố trí. Xét D/tw=1450/13=111 < 150 (6.10.7.3.2-1) Nên khoảng cách giữa các gờ tăng cường ngang: (6.10.7.3.2-2) →d0 ≤7872mm Theo (6.10.7.1) d0 < 3D=3.1450=4350mm → chọn d0=3000mm sức kháng cắt danh định của các panen bản bụng ở phía trong của các mặt cắt đặc chắc: (6.10.7.3.3a) kiểm tra: Mu ≤ 0,5φf.Mp với Mu=9752050000Nmm: mômem uốn ở TTGH cường độ I Mp=11285914730Nmm: Mômem dẻo φf=1: hệ số sức kháng uốn 752050000Nmm < 0,5. 11285914730=5642957365Nmm thoả →sức kháng cắt danh định: (6.10.7.3.3a-1) Trong đó: k=5+5/(d0/D)2=5,66 (6.10.7.3.3a-8) 1,1=63 ; 1,38=79 So sánh: D/tw=111 <1,38=79→C==0,4 Vp: lực cắt dẻo Vp=0,58Fyw.D.tw=3771885N Thế vào phương trình 6.10.7.3.3a-1 ta được sức kháng cắt danh định: →Vn=2179762N kiểm tra: η.Vi =1338730 > Vr=f.Vn = 2179762N OK 2.9.2 Kiểm Tra ứng Suất Cắt: (6.10.6.4 tài liệu [1]) phải bố trí bản bụng của các mặt cắt đồng nhất có gờ tăng cường ngang và có hoặc không có gờ tăng cường dọc được bố trí để thoả mãn: vcf ≤ 0,58.C.Fyw (6.10.6.4-1) Trong đó: Vcf : ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất ở bản bụng do tác dụng của tải trọng dài hạn tiêu chuẩn và của tải trọng mỏi (ứng suất uốn do hoạt tải và ứng suất cắt do tải trọng mỏi phải lấy bằng hai lần các giá trị được tính theo tổ hợp tải trọng mỏi. Vcf=238050+15000+48300+2.0,75.265960=700290N vcf= Vcf/Dw.tw =37,15MPa 0,58.C.Fyw=0,58.0,35.345=70,035MPa kiểm tra: vcf =37,15MPa ≤ 0,58.C.Fyw =70,035MPa OK 2.9.3 Thiết Kế Sườn Tăng Cường Ngang Trung Gian: Cấu tạo sườn tăng cường như sau: chọn sườn tăng cường ngang trung gian bố trí một phía cách gối dầm 4m 2.9.3.1 Kiểm Tra Độ Mảnh: (6.10.8.1.2) chiều rộng bf của mỗi phần chìa ra của gờ tăng cường phải thoả mãn: 50+d/30 ≤ bt ≤0,48.tp. (6.10.8.1.2-1) Và 16tp ≥ bt ≥ 0,25.bf (6.10.8.1.2-2) Trong đó: bt=140mm d=1500mm: chiều cao mặt cắt thép Hình 2.9.3 cấu tạo sườn tăng cường trung gian tp=13mm: chiều dày của phân tố chìa ra. Fys=345MPa: cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường bf=350mm : toàn bộ chiều rộng của bản cánh thép trong một mặt cắt. kiểm tra: 50+d/30=100mm < bt =140mm < 0,48.tp. = 150mm OK 16tp =208mm ≥ bt =140mm ≥ 0,25.bf = 87,5mm OK 2.9.3.2 Kiểm Tra Độ Cứng: (6.10.8.1.3 Tài liệu [1]) Mômem quán tính của bất kỳ gờ tăng cường nào dềo phải thoả mãn: It ≥ do.tw3.J (6.10.8.1.3-1) do = 3000mm : khoảng cách của gờ tăng cường ngang. J=2,5(Dp/do)2-2 ≥ 0,5 (6.10.8.1.3-2) Dp=DW=1450mm suy ra: J=-1,9 chọn J=0,5 It: mômem quán tính của gờ tăng cường ngang quanh mép tiếp xúc với bản bụng đối với các gờ đơn và quanh trục giữa chiều dày của bản bụng đối với các gờ kép. It= tp.bt3/12+bt.tp.(bt/2)2=13623761,67 mm4 kiểm tra: It = 13623761,67 mm4 ≥ do.tw3.J=8238750 mm4 OK 2.9.3.3 Kiểm Tra Cường Độ: (6.10.8.1.4 tài liệu [1]) Các sườn tăng cường ngang trung gian yêu cầu để chịu các lực do tác động của dải kéo của bản bụng phải thoả mãn : (6.10.8.1.4-1) Trong đó: B=1,8 : cho các gờ tăng cường đơn D=1450mm: chiều cao bản bụng ; tw=13mm. C=0,4: tính toán như trên. Vu=1338730N: Lực cắt do các tải trọng tính toán ở TTGH cường độ I Vr=f.Vn = 2179762N: sức kháng cắt tính toán. Fys=345MPa: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của gờ tăng cường. As=13.140=1872mm2 kiểm tra: As=1872mm2 =-1166mm2 OK 2.9.4 sườn tăng cường dọc: Tác dụng của sườn tằn cường dọc là: + có thể sử dụng vách mỏng hơn. + tăng cường hiệu quả vách chịu uốn. + chống biến dạng ngang của vách và cải thiện chịu mỏi do giảm biến dạng ngang. → sườn tăng cường dọc chỉ dùng cho cầu liên tục có chiều cao > 2m. dùng kinh tế khi nhịp > 90m vì giá thành chế tạo cao nên chỉ dùng khi thật cần thiết. Trong trường hợp này ta không bố trí sườn tăng cường dọc. 2.10 Thiết Kế Mỏi Và Đứt Gãy: (6.6.1.2) mỏi phải được kiểm tra tại các vị trí: + liên kết hàn giữa đinh chịu cắt với dầm chủ. + Liên kết hàn giữa bản cánh và bản bụng. + Liên kết hàn gữa sườn tăng cường ngang trung gian với dầm. 2.10.1 Mỏi Do Tải Trọng Gây Ra: (6.6.1.2) Bình thương sức kháng mỏi được tính toán như sau: (6.6.1.2.5 tài liệu [1]) (6.6.1.2.5-1) Trong đó: A=14,4.1011(MPa)3: hằng số lấy ở bảng 6.6.1.2.5-1 với loại chi tiết : C’ N=(365).(100).n.(ADTT)SL (6.6.1.2.5-2) n=1 số các chu kì phạm vi ứng suất đối với mỗi lượt chạy qua của xe tải lấy từ bảng 6.6.1.2.5-2 (ADTT)SL: số xe tải /ngày trong một làn xe đoan tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế. (ADTT)SL=pxADTT (3.6.1.4.2-1) ADTT: số xe tải /ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế. ADTT=3750xe/ngày P=0,8 đối với số làn=3 (bảng 3.6.1.4.2-1) Suy ra: (ADTT)SL=0,8.3750=3000xe/ngày/làn → N=365.100.1.3000=109500000 (∆F)TH=82,7MPa : ngưỡng mỏi biên độ không đổi lấy bảng 6.6.1.2.5-3. ; chọn (∆F)n =41,35MPa kiểm tra: ft ≤ (∆F)n ft=39,09 MPa: ứng suất thớ dưới ở TTGH mỏi. kiểm tra: ft=39,09 MPa≤ (∆F)n=41,35MPa OK 2.10.2 Các yêu cầu về mỏi đối với bản bụng: 2.10.2.1 Uốn: các bản bụng không có sườn tăng cường dọc phải thoả mãn các yêu cầu sau: nếu thì fcf ≤ Fyw (6.10.6.3-1) nếu không thì: (6.10.6.3-2) Dc=50,377cm ; tw=13mm ; Fyw=345MPa ; E=200000MPa Kiểm tra: thoả nên ta kiểm tra điều kiện 6.10.6.3-1 fcf: ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong cánh khi chịu uốn do tác dụng của tải trọng dài hơn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi được lấy bằng ứng suất uốn lớn nhất ở bản bụng. fcf= -115,39 MPa + (-2,02MPa) + (-9,63MPa) +(2.0,75.-6,5MPa)= -136,79MPa kiểm tra: <Fyw=345MPa OK 2.10.1.3 CẮT: Yêu cầu về mỏi đối với bản bụng trong trường hợp bản bụng chịu cắt được kiểm tra ở trên. 2.11 Trạng Thái Giới Hạn Sử Sụng: 2.11.1 kiểm Tra ứng Suất Của Dầm Trong Giai Đoạn Sử Dụng Bình Thường: (6.10.5) ứng suất bản cánh trong uốn dương và uốn âm không được vượt quá: ff ≤ 0,95Rb.Rh.Fyf = 0,95Fyf (6.10.5.2-1) ứng suất các thớ trên và dưới của biên chịu nén và biên chịu kéo: ft=229,55MPa ; fc=-141,02MPa Fyf=345MPa : cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh. kiểm tra: ff =229,55MPa ≤ 0,95Rb.Rh.Fyf = 327,75MPa OK Trong đó: Rb=Rh=1: hệ số truyền tải trọng và hệ số lai 2.11.2 Kiểm Tra Độ Võng Không Bắt Buộc: độ võng không bắt buộc là độ võng chỉ kiểm tra khi chủ đầu tư yêu cầu. độ võng cho phép của dầm: (2.5.2.6.2) ∆cho phép=Ltt/800=37,5mm. nếu chủ đầu tư yêu cầu tiêu chuẩn độ võng do hoạt tải tuỳ ý thì độ võng cần lấy theo trị số lớn hơn trong hai giá trị sau: + kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế + kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế. Các làn điều được chất tải và các dầm đở điều võng như nhau. Khi đó hệ số phân bố độ võng bằng số làn chia cho số dầm. HSĐV=3/6=0,5 145 35 145 P3 P2 P1 + Trường hợp xe tải đơn: Hình 2.11.2 xếp xe tính độ võng Các tải trọng gây võng cho một dầm: P1=35.0,5.1,33=23,275 kN ; P2=P3=145.0,5.1,33=96,425kN độ võng do tải trọng P2 gây ra: Hình 2.11.2b đah Mk và Mn Áp dụng phương pháp vêrêsaghin ta tính được độ võng tại giữa nhịp do P1+P3 gây ra: Trong đó: P=P1+P3=119,7kN; a=10,7m; b=19,3m; L=30m ; E=2.105MPa ; I3=3483614cm4 →10,14mm Tổng độ võng : + 25% xe tải thiết kế + tải trọng làn. w = 9,3kN/m L = 30m Hình 2.11.2c độ võng do tải trọng làn 25%+=0,25.18+2,9=7,4mm Vậy độ võng do tải trọng gây ra: So sánh với độ võng cho phép: < ∆cho phép=37,5mm OK 2.12 Kiểm Tra Khả Năng Xây Dựng: (6.10.3.2) dầm phải được kiểm tra uốn trong giai đoạn xây dựng. là giai đoạn thi công lúc này bản bêtông chưa làm việc chung với dầm thép nên tiết diện là không liên hợp. 2.12.1 Độ Mảnh Của Bản Cánh Chịu Nén Có Mặt Cắt Không Đặc Chắc: (6.10.4.1.4) khi không có sườn tăng cường dọc: (6.10.4.1.4-1) trong đó: bf=350mm: chiều rộng của bản cánh chịu nén. tf=20mm: chiều dày bản cánh chịu nén. fc=-115.39MPa : ứng suất trong bản cánh chịu nén do tác dụng của tải trọng tính toán giai đoạn I gây ra. Dc=Yc1-tc=817,3mm-20mm=797,3mm: chiều cao bản bụng chịu nén trong giai đoạn I kiểm tra: OK 2.12.2 Giằng Bản Cánh Chịu Nén Không Có Mặt Cắt Đặc Chắc.(6.10.4.1.9) nếu (6.10.4.1.9-1) thì xác định sức kháng uốn của mổi bản cánh theo cách xác định sức kháng uốn của bản cánh có mặt cắt không đặc chắc. theo điều 6.10.4.2.4. nếu không thoả thì ta xác định theo điều 6.10.4.2.6 về oằn ngang do xoắn của mặt cắt không liên hợp Trong đó: rt: bán kính hồi chuyển đối với trục thẳng đứng của một mặt cắt quy ước bao gồm bản cánh chịu nén của mặt cắt thep cộng them với 1/3 chiều cao bản bụng chịu nén. Dc/3=265,76mm mặt cắt quy ước Hình 2.12.2 mặt cắt quy ước Mômem quán tính của mặt cắt quy ước đối với trục 0y0: =71506989,56mm4 Diện tích mặt cắt quy ước: At=tc.bc+tw.Dc/3=10454,88mm2 →rt==82,7mm Lb=7500mm: chiều dài không được giằng. kiểm tra: không thoả. Vì thế ta tính sức kháng uốn của các bản cánh theo điều 6.10.4.2.6 2.12.2.1 Với Bản Cánh Chịu Nén: Bình thường sức kháng uốn của bản cánh chịu nén được xác định như sau: Fn=Rb.Rh.Fyf =Fyf (6.10.4.2.4-1) Trong đó: Fyf=345 MPa : cường độ chảy nhỏ nhất quy định của cánh. Suy ra: Fn=345MPa sức kháng uốn của mặt cắt không liên hợp bị oằn do xoắn ngang. kiểm tra điều kiện: không thoả : diện tích bản cánh chịu nén nhỏ hơn bản cánh chịu kéo. Ta tiếp kiểm tra: Trong đó: Iyc=tc.bc3/12=71458333mm4: mômem quán tính bản cánh chịu nén của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng. d=1500mm: chiều cao của mặt cắt thép. Sxc=Skc1=15472020mm3: mômem kháng uốn của phần chịu nén dầm thép. → Lr=8897,88mm. Lb=7500mm<Lr=8897,88mm thoả mãn (6.10.4.2.6a-2) Cb: hệ số điều chỉnh gradient mômem. Cb=1,75-1,05(Pl/Ph)+0,3(Pl/Ph)2 ≤ 2,3 Trong đó: Pl: lực trong bản cánh chịu nén tại điểm giằng ứng với lực có giá trị thấp hơn dưới tác dụng của tải trong tính toán. Ph: lực trong bản cánh chịu nén tại điểm giằng ứng với lực có giá trị cao hơn do tác dụng của lực tính toán. Pl/Ph=0,5 → Cb=1,75-1,05.0,5+0,3.0,52=1,3 ≤ 2,3 vậy Cb=1,3 My: mômem chảy đối với bản cánh chịu nén là mômem cần thiết để gây ra chảy đầu tiên ở bản cánh chịu nén khi không xét đến bấc kì sự chảy nào ở bảnbụng. My=345MPa.SKC1=345.15472020=5337846900Nmm Lp=1,76.rt. (6.10.4.2.6a-5) Mômem quán tính của bản cánh chịu nén đối với trục thẳng đứng: It=tc.bc3/12=71458333,33mm4 diện tích bản cánh chịu nén: At=tc.bc=7000mm2 Bán kính quán tính nhỏ nhất của mặt cắt chịu nén đối với trục thẳng đứng. =101mm Suy ra: Lp=4279,95mm Suy ra: Mn=4519873037MPa < Rb.Rh.My=5337846900MPa thoả mản Nên Mn=4519873037Nmm Suy ra: Fn=Mn/Sxc=292,132MPa So sánh với sức kháng uốn được tính toán theo (6.10.4.2.4-1) chọn Fn=292 MPa sức kháng uốn tính toán: Fr=.Fn=292MPa Ứng suất tại mép trên bản cánh chịu nén trong giai đoạn I : fc=-115,39MPa Ta thấy: fc=115,39MPa < Fr=292MPa OK 2.12.2.2 Đối Với Bản Cánh Chịu Kéo: sức kháng uốn danh định của bản cánh chịu kéo xét về ứng suất phải được xác định: Fn=Rb.Rh.Fyt (6.10.4.2.6b-1) Trong đó: Fyt=345 MPa: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh chịu nén. Suy ra: Fn=345MPa sức kháng uốn tính toán xét đến hệ số sức kháng: Fr=.Fn=345MPa ứng suất tại bản cánh chịu kéo do tải trọng giai đoạn I: ft=96,39MPa kiểm tra: ft=96,39MPa < Fr=345MPa OK Chương 3 THIẾT KẾ LIÊN KẾT GIỮA CÁC BỘ PHẬN TRONG TIẾT DIỆN DẦM CHỦ Liên kết giữa các bộ phận trong tiết diện dầm chủ ta dùng liên kết hàn với các yêu cầu phải tuân theo quy chuẩn hàn D1.5 ANSI/AASHTO/AWS . Ta dùng mối hàn E483 để hàn các liên kết trong tiết diện dầm chủ. (6.13.3.1) Liên kết giữa các bộ phận tiết diện dầm chủ bao gồm các liên kết sau: Liên kết giữa các sườn tăng cường với bản bụng Liên kết giữa bản bụng và các bản cánh. 3.1 Thiết Kế Sườn Tăng Cường Gối: (6.10.8.2) Các phản lực gối và các tải trọng tập trung khác hoặc ở trạng thái cuối cùng hoặc trong khi thi công phải do các gờ tăng cường ở gối chịu. sườn tăng cường gối được bố trí tại vị trí mố và trụ. STC bản bụng Hình 3.1 cấu tạo sườn tăng cường tại gối A-A Kiểm tra chiều rộng phần chìa ra bt của gờ tăng cường. (6.10.8.2.2-1) Trong đó: tp=17mm Fys=345MPa cường độ chảy nhỏ nhất quy định của sườn tăng cường. bt=140mm: chiều rộng phần chìa ra. kiểm tra: OK sức kháng tựa phải đủ để kháng lại phản lực tại gối. và được lấy như sau: Br=.Apn.Fys (6.10.8.2.3-1) =1.0 : hệ số sức kháng tựa (6.5.4.2 tài liệu [1]) Apn: diện tích phần chìa của gờ tăng cường ở bên ngoài các đường hàn bản bụng vào bản cánh nhưng không vượt qua ngoài mép của bản cánh. Apn=2.(140-25).17=3910mm2 Fys=345MPa: cường độ chảy nhỏ nhất quy định của gờ tăng cường. → Br=1.3910.345=1348950N Phản lực tại gối có hệ số: Rgối=1,25.253050N+1,5.48300N+1,75.426080N=1134402,5N Sức kháng tính toán dọc trục Pr=Pn (6.9.2.1) Bán kính hồi chuyển phải được tính toán đối với giữa chiều dày bản bụng và chiều dài hiệu dụng phải bằng 0,75Dw Đối với cá gờ tăng cường được hàn vào bản bụng , mặt cắt 25mmx25mm hiều dụng của cột hiều dụng phải bao gồm tất cả các cấu kiện của gờ tăng cường cộng với dải nằm ở trung tâm của bản bụng kéo dài ra không quá 9tw sang mỗi bên của cấu kiện phần chìa phía ngoài của nhóm. Hình 3.1b bề rộng STC tại mố =0,9: hệ số sức kháng đối với nén. (6.9.4.1-3) K.l=0,75.1450=1087,5mm Is=([17mm.(293mm)3]+ [234mm.(13mm)3])/12 =35677330,58mm4 As=17.293+234.13=8023mm Bán kính hồi chuyển: rs==66,68mm Fy=345MPa: cường độ chảy Hình 3.1c mặt cắt hiệu dụng <2,25 Nên Pn==2714979N Pr=Pn=0,9.2714979=2443481N So sánh: Rgối=1134402,5N < Pr=2443481N→ sườn tăng cường tại vị trí mố đảm bảo an toàn về nén dọc trục. 3.2 Mối Nối Hàn Giữa Sườn Tăng Cường Và Bản Bụng: giả sử chiều dày đường hàn góc là: =6mm (bảng 6.13.3.4-1) sức kháng của các liên kết hàn dùng đường hàn góc chịu cắt trên diện tích hiệu dụng được lấy như sau: Rr=0,6..Fexx (6.13.3.2.4b-1) Trong đó: =0,8 : hệ số sức kháng đối với kim loại hàn lấy theo điều 6.5.4.2 Fe483=483MPa: cường độ của kim loại hàn. → Rr=0,6.0,8.483=231,84MPa Diện Tích Hiệu Dụng (6.13.3.3) diện tích hiệu dụng phải là chiều dài đưòng hàn hiệu dụng nhân với chiều cao bé hiệu dụng của mối hàn. chiều cao bé của mối hàn phải là khoảng cách nhỏ nhất từ gốc mối ghép đến mặt mối hàn. chiều dài hiệu dụng: Lhd=4.(1450-50)=5600mm chiều cao bé hiệu dụng: Hhd= =4,2mm diện tích hiệu dụng: Ahd=Lhd.Hhd=23.520mm2 sức kháng của mối nối hàn góc: R=Rr.Ahd=5.452.876,8N Đường hàn này phải đủ chống lại phản lực tại gối. Rgối=1.134.402,5N < R=5.452.876,8N OK Kích Thước Của Đường Hàn Góc: (6.13.3.4) Kích thước lớn nhất: đối với vật liệu dày 6mm hoặc lớn hơn thì kích thước lớn nhất của đường hàn góc là nhỏ hơn chiều dày của vật liệu 2mm . nếu không đường hàn sẽ được thiết kế trên tài liệu hợp đồng là phải xây them để có chiều cao bé đầy đủ. Sường tăng cường tại gối có chiều dày là 17mm và bản bụng có chiều dày là 13mm nên chiều dày lớn nhất của đường hàn góc được thoả mãn. Kích thước bé nhất : được lấy theo bảng 6.13.3.4-1 Bảng 6.13.3.4-1 kích thước nhỏ nhất của đường hàn góc chiều dài kim loại cơ bản của bộ phận mỏng hơn được nối ghép (T) Kích thước nhỏ nhất của đường hàn góc T≤20mm 6mm T>20mm 8mm Chiều dày của đường hàn là 6mm thoả mãn kích thước bé nhất của đường hàn. chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đường hàn góc: (6.13.3.5) chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đường hàn góc bằng 4 lần kích thước của nó và không nhỏ hơn 40mm. chiều dài hiệu dụng: 25x4=100mm > 40mm vậy ta sử dụng đường hàn góc chíều dày 6mm cho mối nối giữa bản bụng và sườn tăng cường. 3.3 Mối Nối Giữa Bản Cánh Và Bản Bụng: đối với mối hàn góc liên kết giữa bản cánh và bản bụng phải thiết kế để chống lại lực cắt ngang có hệ số trên một đơn vị chiều dài: v=V.Q/I trong đó: V: lực cắt theo phương ngang có hệ số qua các giai đoạn. Q: mômem tĩnh của phần chịu kéo hay chịu nén đối với trục trọng tâm. I: mômem quán tính của tiết diện. Ta tiến hành tính mối hàn góc giữa bản cánh chịu nén và bản bụng. đối với mặt cắt không lien hợp ( giai đoạn I) V1=1,25. 238050=297562,5N Q1=(350mm.20mm).(1490mm-682,7mm)=5651100mm3 I=I1=12645283600mm4 → v1=133N/mm đối với mặt cắt liên hợp: V2=1,25.253050+1,5.48300+1,75.426080=1134402,5N Q2=(350mm.20mm).(1490mm-1303,89mm)=1302770mm3 I2=I3=34836140000mm4 → v2=42,42N/mm tổng lực cắt theo phương ngang có hệ số: v=v1+v2=176N/mm giả sử chiều dày tính toán của đường hàn góc là 8mm. sức kháng của các liên kết hàn dùng đường hàn góc chịu cắt trên diện tích hiệu dụng được lấy như sau: Rr=0,6..Fexx=232MPa chiều cao bé hiệu dụng: Hhd= =5,6mm diện tích hiệu dụng: Ahd=2.Hhd=11,3mm2/mm sức kháng của mối nối hàn góc: R=Rr.Ahd=2621,6N/mm Kích thước của đường hàn góc: (6.13.3.4) Kích thước lớn nhất: đối với vật liệu dày 6mm hoặc lớn hơn thì kích thước lớn nhất của đường hàn góc là nhỏ hơn chiều dày của vật liệu 2mm . nếu không đường hàn sẽ được thiết kế trên tài liệu hợp đồng là phải xây them để có chiều cao bé đầy đủ. Sường tăng cường tại gối có chiều dày là 17mm và bản bụng có chiều dày là 13mm nên chiều dày lớn nhất của đường hàn góc được thoả mãn. Kích thước bé nhất : được lấy theo bảng 6.13.3.4-1 bảng 6.13.3.4-1 kích thước nhỏ nhất của đường hàn góc chiều dài kim loại cơ bản của bộ phận mỏng hơn được nối ghép (T) Kích thước nhỏ nhất của đường hàn góc T≤20mm 6mm T>20mm 8mm Chiều dày của đường hàn là 6mm thoả mãn kích thước bé nhất của đường hàn. chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đường hàn góc: (6.13.3.5) chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đường hàn góc bằng 4 lần kích thước của nó và không nhỏ hơn 40mm. chiều dài hiệu dụng: 25x4=100mm > 40mm vậy ta sử dụng đường hàn góc chíều dày 8mm cho mối nối giữa bản bụng và sườn tăng cường. 3.4 Xác định vị trí cắt bới biên dầm: Dọc theo chiều dài dầm, biểu đồ mômem uốn có sự thay đổi càng về gần gối mômem cành giảm. để tiết kiệm thép thì tiết diện thép cũng phải thiết kế thay đổi cho phù hợp với biểu đồ mômem uốn. Vì đây là dầm liên hợp ta thay đổi tiết diện bằng cách thay đổi kích thước bản biên chịu nén. Ta tiến hành dựng biểu đồ bao mômem và biểu đồ bao vật liệu. Theo tính toán trên: mômem do hoạt tải và tĩnh tải tác dụng tại các vị trí mặt cắt tính toán đã có Vị trí Gối L/8 L/4 L/2 M(Nmm) 0 4369650000 7429470000 9752050000 sức kháng uốn của tiết diện khi chưa giảm kích thước bản biên: 11285914730Nmm Kích thước bản cánh chịu nén: bc.tc=350x20(mm) Vì chiều rộng bản cánh chịu nén không lớn lắm nên để thuận lợi trong việc bố trí đinh chịu cắt ta không giảm tiết diện của bản cánh nén. Ta tiến hành giảm kích thước bản cánh chịu kéo. với bản cánh dưới: kích thước : (350x30)mm ta giảm chiều rộng của bản cánh là 190mm Ta tính sức kháng uốn ứng với tiết diện đã giảm. với bản cánh chịu kéo: Pt=160.30.345=1656000N Với bản bụng: Pw=13.1450.345=6503250N Với bản cánh chịu nén: Pc=350.20.345=2415000N Với bản bêtông : Ps=0,85.28.2450.220=12828200N Xác định vị trí trục trung hoà dẻo: Pt+Pw=8159250N ; Pc+Ps=15243200N Pt+Pw+Pc=10574250N ; Ps=12828200N Hình 2.7.3 xác định Mp trục trung hoà dẻo cách mép trên bản mặt cầu: Y=220. (Pt+Pw+Pc)/ Ps=181mm. kiểm tra vị trí trục trung hoà được tính ở trên: compression=0,85.28.215.2450=12540750N OK khoảng cách từ trọng tâm của các phần tử đến trục trung hoà dẻo: dc=tc/2+50+hbt-Y=98,65mm dw=Dw/2+70+ hbt-Y=833,65mm dt=tt/2+Dw+70+ hbt-Y=1573,65mm Mp=Y2.Ps/(2.hbt)+(Pc.dc+Pw.dw+Pt.dt)= 8224482977Nmm Đơn vị: kNm Hình 3.4 biểu đồ bao vật liệu Điểm thay đổi lý thuyết Vẽ chính xác trên autocad2004 ta đo được x=9,48m Đó chỉ là điểm cắt lý thuyết. ta phải xác định điểm nối thực tế. Hình 3.4b chi tiết mối nối bản cánh dưới xmới=9,48-0.29=9,19m → chọn cách gối 9m Lượng thép tiết kiệm được trong một nhịp: 2.9.0,19.0,03.7850=536,94kg Ta tiến hành so sánh bài toán kinh tế: Phương án 1: chi phí gia công bản biên để tránh hiện tượng tập trung ứng suất +việc tiết kiệm thép giảm bớt ở bản biên. phương án 2: Giữ nguyên không giảm thép ở bản biên và không gia công. Trong cầu nhịp nhỏ cà vừa thường chi phí để gia công thép bản biên thường lớn hơn nhiều so với lượng thép tiết kiệm được và việc gia công rất tốn thời gian. Vì vậy, phương án 1 sẽ phải thêm tiền vào nếu được chọn. vậy ta chọn phương án 2 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM CHỦ. 4.1 Một Số Vấn Đề Chung: - Dầm thép tổ hợp được chế tạo trong nhà xưởng và vận chuyển ra ngoài công trường. với chiều dài nhịp L=30m rất khó để vận chuyển nên ta phải vận chuyển từng đoạn ngắn hơn và đến công trường ta tiến hành nối chúng lại với nhau. vị trí của mối nối ngoài hiện trường nói chung dựa vào sự kinh tế và các vấn đề sau: Không vượt quá chiều dài cho phép chuyên chở của dầm thép. chiều dài này phụ thuộc vào chức năng của tuyến vận chuyển từ nơi sản xuất đến hiện trường. Tại vị trí tổng mômem trong dầm tương đối nhỏ để cho mối nối đơn giản và dể chế tạo. → chọn vị trí thiết kế mối nối cách đầu dầm 9m. Chọn bulông cho mối nối: Đường kính bulông: dbl=22mm (6.13.2.5) Đường kính lỗ bulông: dl=24mm (6.13.2.4.2-1) Cường độ chịu kéo của bulông: fbl=830MPa (6.4.3.1) 4.2.Xác định nội lực tại các vị trí mối nối : 4.2.1 Tĩnh Tải: theo tính toán trên: Tổng hợp tĩnh tải: D

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • doccau thep hong.doc
  • docÁN MÔN HỌC THIÊT KẾ CẦU THÉP ĐỒ.doc
  • dotĐỒ ÁN MÔN HỌC THIÊT KẾ CẦU THÉP.dot