ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẪU KẾT CẤU THÉP CẦU ĐƯỜNG

BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG _________________________________________________________________________________ BÀI TẬP LỚN - KCT

Giáo viên hướng dẫn : Tạ Văn A

Sinh viên : Nguyễn Văn B

Lớp : Cầu Anh - K46

Khoa : CLC

A. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

nhà máy và lắp ráp mối công trường bằng bu lông CĐC, không liên hợp.

B. CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC

1. Chiều dài nhịp dầm L = 18.0 m

2. Số làn xe thiết kế nL = 2.0 làn

3. Khoảng cách giữa các dầm chủ Sd = 2.1 m

4. Tĩnh tải bản BTCT mặt cầu wDC2 = 10.5 kN/m

5. Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích wDW = 3.48 kN/m

6. Hoạt tải xe ôtô thiết kế HL-93 = 9.3 kN/m

7. Số lượng giao thông trung bình hàng ngày/một làn ADT = 20000 xe/ngày/làn

8. Tỷ lệ xe tải trong luồng ktruck = 0.2

9. Hệ số phân bố ngang tính cho mômen mgM = 0.45

10. Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt mgV = 0.64

11. Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng mgD = 0.5

12. Hệ số phân bố ngang tính cho mỏi mgF = 0.5

13. Hệ số cấp đường m = 1.0

14. Vật liệu

Thép chế tạo dầm Thép M270 cấp 250

E = 200000 Mpa

Fy = 250 Mpa

Fu = 400 Mpa

Bu lông CĐC A325M

15. Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272-05

C. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

1. Chọn mặt cắt dầm, tính các đặc trưng hình học;

2. Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực bằng phương pháp đ.a.h;

3. Kiểm toán dầm theo các trạng thái giới hạn cường độ I, sử dụng và mỏi;

4. Tính toán và thiết kế sườn tăng cường;

5. Tính toán thiết kế mối nối công trường;

6. Bản vẽ cấu tạo dầm và thống kê sơ bộ khối lượng.

D. BÀI LÀM

I. CHỌN MẶT CẮT DẦM

Mặt cắt dầm được lựa chọn theo phương pháp thử - sai, tức là lần lượt chọn kích thước mặt cắt dầm

dựa vào kinh nghiệm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế, rồi kiểm toán lại, nếu không

đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình sẽ lặp lại cho đến khi thỏa mãn.

1. Chiều cao dầm thép

Chiều cao dầm chủ có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ khi lựa

chọn giá trị này. Đối với cầu đường ôtô, nhịp giản đơn, ta có thể lựa chọn sơ bộ theo kinh nghiệm

như sau :

BÀI TẬP LỚN

KẾT CẤU THÉP

Thiết kế một dầm chủ, cầu nhịp giản đơn trên đường ôtô, mặt cắt chữ I, dầm thép ghép hàn trong

0

0.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.2

0.7

0.3

0.6

0.4

0.5

0.5

0.9

0.1

1

Ðah V0

Ðah V1

Ðah V2

Ðah V3

Ðah V4

Ðah V5

Nguyễn Văn B

_________________________________________________________________________________

1

BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG _________________________________________________________________________________ BÀI TẬP LỚN - KCT

, nhưng thường chọn

Ta có : (1/25)L = 0.7 m

(1/20)L = 0.9 m

(1/12)L = 1.5 m

Theo đó, ta chọn : d = 1100 mm

2. Bề rộng cánh dầm

Chiều rộng cánh dầm được lựa chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau :

Ta có : (1/3)d = 367 mm

(1/2)d = 550 mm

Vậy ta chọn : Chiều rộng bản cánh trên chịu nén bc = 400 mm

Chiều rộng bản cánh dưới chịu kéo bt = 400 mm

3. Chiều dày bản cánh và bản bụng dầm

Theo quy định của quy trình (A6.7.3) thì chiều dày tối thiểu của bản cánh, bản bụng dầm là 8 mm.

Chiều dày tối thiểu này là do chống gỉ và yêu cầu vận chuyển, tháo lắp trong thi công.

Ta chọn : Chiều dày bản cánh trên chịu nén tc = 25 mm

Chiều dày bản cánh dưới chịu kéo tt = 25 mm

Chiều dày bản bụng dầm tw = 14 mm

Do đó chiều cao bản bụng (vách dầm) sẽ là : D = 1050 mm

Vậy mặt cắt dầm sau khi chọn có hình vẽ như sau :

MẶT CẮT NGANG DẦM 0

0.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.2

0.7

0.3

0.6

0.4

0.5

0.5

0.9

0.1

1

Ðah V0

Ðah V1

Ðah V2

Ðah V3

Ðah V4

Ðah V5

1

25

d L 1 1

20 12

d L 1 1 ( )

2 3

b d mm f

Nguyễn Văn B

_________________________________________________________________________________

2

BỘ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG _________________________________________________________________________________ BÀI TẬP LỚN - KCT

4. Tính các đặc trưng hình học của mặt cắt dầm

Đặc trưng hình học của mặt cắt dầm được tính toán và lập thành bảng sau :

h(mm )

1088

550

13

550

Trong đó :

A : Diện tích (mm

2

);

h : Khoảng cách từ trọng tâm từng phần tiết diện dầm đến đáy dầm (mm );

I0

: Mô men quán tính của từng phần tiết diện dầm đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm của

nó (mm

4

);

htotal : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm (nhóm các phần tiết diện dầm) đến đáy bản cánh

dưới dầm (mm );

(mm )

y : Khoảng cách từ trọng tâm của từng bộ phận đến trọng tâm của mặt cắt dầm (mm );

(mm )

(mm

4

)

Từ đó ta tính được :

ybot

(mm )

ytop

(mm )

ybotmid

(mm )

ytopmid

(mm )

Sbot

(mm

3

)

Stop

(mm

3

)

Sbotmid

(mm

3

)

Stopmid

(mm

3

)

550 550 538 538 1.3E+07 1.3E+07 1.3E+07 1.3E+07

Trong đó :

ybot : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy bản cánh dưới dầm thép (mm );

ytop : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đỉnh bản cánh trên dầm thép (mm );

ybotmid : K/c từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh dưới dầm thép (mm );

ytopmid : K/c từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh trên dầm thép (mm );

Sbot : Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ybot (mm

3

);

Stop : Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ytop (mm

3

);

Sbotmid : Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ybotmid (mm

3

);

Stopmid : Mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ytopmid (mm

3

);

5. Tính toán trọng lượng bản thân dầm

Diện tích mặt cắt ngang dầm thép A = 34700 mm

2

Trọng lượng riêng của thép làm dầm = 78.5 kN/m

3

Trọng lượng bản thân dầm thép WDC1 = 2.72 kN/m

II. TÍNH TOÁN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC

Cánh trên 10000

Bản bụng

Cánh dưới

14700

10000

Mặt cắt

Dầm thép

Tổng

Mặt cắt A (mm

2

) A.h (mm

3

)

2889062500

5778125000

0

19085000

520833

1350562500

10875000 2889583333

1350562500

2889583333

7129729167

I0

(mm

4

) A.y2

(mm

4

) Itotal (mm

4

)

34700

2889062500

8085000

125000 520833

1351604167

0

0.8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.2

0.7

0.3

0.6

0.4

0.5

0.5

0.9

0.1

1

Ðah V0

Ðah V1

Ðah V2

Ðah V3

Ðah V4

Ðah V5

( . )

( ) total

A h

h y

A

y y h 2

0

.

total I I A y s

Nguyễn Văn B

_________________________________________________________________________________

3