Chia sẻ Download
Tài liệu Hướng dẫn làm bài tập môn kết cấu thép
/34 trang
Thành viên nguyenthithuylinh

Hướng dẫn làm bài tập môn kết cấu thép

- 12 tháng trước
9,272
Báo lỗi

h-ớng dẫn làm BTL môn học Kết cấu thép *(theo 22 tcn 272-05) Ch-ơng 1 một số vấn đề về tải trọng1.1. Khái niệm sơ bộ về hệ số phân bố ngang của hoạt tải Khi thiết kế dầm cầu, ta phải đặt hoạt tải (đoàn xe lửa, ôtô) vào vị trí bất lợi nhất trên chiều dọc cũng nh- chiều ngang mặt cầu để tìm ra một nội lực lớn nhất của dầm.  Đối với dầm đơn giản thì mặt cắt nguy hiểm nhất để xác định mô men uốn là ở giữa chiều dài nhịp, còn lực cắt là ở vị trí gối dầm. Nếu dùng ph-ơng pháp đ-ờng ảnh h-ởng và tra bảng hoạt tải rải đều t-ơng đ-ơng để xác định nội lực thì việc đó đã bao hàm vấn đề bố trí hoạt tải ở vị trí bất lợi nhất trên đ-ờng ảnh h-ởng cũng tức là trên chiều dọc dầm.  Còn trên chiều ngang cầu, ta cũng cần bố trí hoạt tải sao cho một dầm nào đó chịu hoạt tải nhiều nhất.  Giả sử ta có một mặt cắt ngang cầu trên đ-ờng ôtô với 5 dầm dọc nh- hình 1. Khi xê dịch hoạt tải theo chiều ngang thì hoạt tải đó sẽ phân bố cho các dầm không giống nhau, hay nói cách khác hệ số phân bố ngang của các dầm là khác nhau. ở vị trí bất lợi nhất nh- hình 1 thì rõ ràng là dầm số 1 ở biên chịu tải nhiều hơn các dầm 2, 3, 4, 5 cũng tức là hệ số phân bố ngang của nó là lớn nhất. Công thức để xác định hệ số phân bố ngang đối với cầu trên đ-ờng ôtô sẽ đ-ợc giới thiệu kỹ trong giáo trình thiết kế cầu, xem thêm trong tài liệu [2,3,4,5,8].  

Nội dung
Microsoft Word - HD BTL KCT THEO 22TCN 272-05.doc

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 1

h−íng dÉn lμm BTL m«n häc KÕt cÊu thÐp* (theo 22 tcn 272-05)

Ch−¬ng 1

mét sè vÊn ®Ò vÒ t¶i träng

1.1. Kh¸i niÖm s¬ bé vÒ hÖ sè ph©n bè ngang cña ho¹t t¶i Khi thiÕt kÕ dÇm cÇu, ta ph¶i ®Æt ho¹t t¶i (®oµn xe löa, «t«) vµo vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt trªn chiÒu

däc còng nh− chiÒu ngang mÆt cÇu ®Ó t×m ra mét néi lùc lín nhÊt cña dÇm. §èi víi dÇm ®¬n gi¶n th× mÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt ®Ó x¸c ®Þnh m« men uèn lµ ë gi÷a chiÒu dµi

nhÞp, cßn lùc c¾t lµ ë vÞ trÝ gèi dÇm. NÕu dïng ph−¬ng ph¸p ®−êng ¶nh h−ëng vµ tra b¶ng ho¹t t¶i r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng ®Ó x¸c ®Þnh néi lùc th× viÖc ®ã ®· bao hµm vÊn ®Ò bè trÝ ho¹t t¶i ë vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt trªn ®−êng ¶nh h−ëng còng tøc lµ trªn chiÒu däc dÇm.

Cßn trªn chiÒu ngang cÇu, ta còng cÇn bè trÝ ho¹t t¶i sao cho mét dÇm nµo ®ã chÞu ho¹t t¶i nhiÒu nhÊt.

Gi¶ sö ta cã mét mÆt c¾t ngang cÇu trªn ®−êng «t« víi 5 dÇm däc nh− h×nh 1. Khi xª dÞch ho¹t t¶i theo chiÒu ngang th× ho¹t t¶i ®ã sÏ ph©n bè cho c¸c dÇm kh«ng gièng nhau, hay nãi c¸ch kh¸c hÖ sè ph©n bè ngang cña c¸c dÇm lµ kh¸c nhau. ë vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt nh− h×nh 1 th× râ rµng lµ dÇm sè 1 ë biªn chÞu t¶i nhiÒu h¬n c¸c dÇm 2, 3, 4, 5 còng tøc lµ hÖ sè ph©n bè ngang cña nã lµ lín nhÊt. C«ng thøc ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè ngang ®èi víi cÇu trªn ®−êng «t« sÏ ®−îc giíi thiÖu kü trong gi¸o tr×nh thiÕt kÕ cÇu, xem thªm trong tµi liÖu [2,3,4,5,8].

H×nh 1

1 2 43 5

H×nh 2

1 2

Khi tÝnh to¸n theo quy tr×nh 22TCN 272-05 th× hÖ sè ph©n bè ngang cña t¶i träng ®Ó tÝnh

m«men, lùc c¾t, ®é vâng vµ mái nãi chung lµ kh¸c nhau. Trong c¸c bµi tËp lín ë ®©y, ®Ò bµi ®· cho tr−íc c¸c hÖ sè ph©n bè ngang.

§èi víi cÇu trªn ®−êng xe löa th× ho¹t t¶i (®oµn xe löa) kh«ng thÓ xª dÞch tù do trªn chiÒu ngang cÇu, mµ ph¶i ch¹y cè ®Þnh trªn ®−êng ray, cho nªn viÖc x¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè ngang rÊt ®¬n gi¶n. Gi¶ sö cÇu cã mét lµn xe nh− h×nh 2, th× 2 dÇm chÞu ho¹t t¶i nh− nhau, tøc lµ hÖ sè ph©n bè ngang lµ 0,5.

1.2. Ho¹t t¶i xe «t« thiÕt kÕ Ho¹t t¶i xe «t« trªn mÆt cÇu hay kÕt cÊu phô trî ®−îc ®Æt tªn lµ HL-93 sÏ gåm tæ hîp cña:

• Xe t¶i thiÕt kÕ vµ t¶i träng lµn thiÕt kÕ hoÆc; • Xe hai trôc thiÕt kÕ vµ t¶i träng lµn thiÕt kÕ.

Mçi lµn thiÕt kÕ ®−îc xem xÐt ph¶i ®−îc bè trÝ hoÆc xe t¶i thiÕt kÕ hoÆc xe hai trôc chång víi t¶i träng lµn khi ¸p dông ®−îc. T¶i träng ®−îc gi¶ thiÕt chiÕm 3000mm theo chiÒu ngang trong mét lµn xe thiÕt kÕ.

Xe t¶i thiÕt kÕ (truck)

Träng l−îng vµ kho¶ng c¸ch c¸c trôc vµ b¸nh xe cña xe t¶i thiÕt kÕ ph¶i lÊy theo H×nh 3. Cù ly gi÷a 2 trôc 145000N ph¶i thay ®æi gi÷a 4300 vµ 9000mm ®Ó g©y ra øng lùc lín nhÊt.

* Tµi liÖu nµy viÕt chung cho c¶ hai tr−êng hîp lµ dÇm liªn hîp vµ kh«ng liªn hîp. Do vËy, khi ¸p dông cho dÇm kh«ng liªn hîp th× ta chØ cÇn bá phÇn cã liªn quan ®Õn b¶n BTCT liªn hîp.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 2

§èi víi c¸c cÇu trªn c¸c tuyÕn ®−êng cÊp IV vµ thÊp h¬n, Chñ ®Çu t− cã thÓ yªu cÇu t¶i träng trôc nhá h¬n b»ng c¸ch nh©n víi hÖ sè triÕt gi¶m (hÖ sè cÊp ®−êng) 0,50 hoÆc 0,65.

35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300mm tíi 9000mm

600 mm nãi chung 300mm mót thõa cña mÆt cÇu

Lµn thiÕt kÕ 3500 mm

H×nh 3 - §Æc tr−ng cña xe t¶i thiÕt kÕ

Xe hai trôc thiÕt kÕ (tandem)

Xe hai trôc thiÕt kÕ gåm mét cÆp trôc 110000N c¸ch nhau 1200mm. Cù ly chiÒu ngang cña c¸c b¸nh xe lÊy b»ng 1800mm. §èi víi c¸c cÇu trªn c¸c tuyÕn ®−êng cÊp IV vµ thÊp h¬n, Chñ ®Çu t− cã thÓ yªu cÇu t¶i träng trôc nhá h¬n b»ng c¸ch nh©n víi hÖ sè triÕt gi¶m (hÖ sè cÊp ®−êng) 0,50 hoÆc 0,65.

T¶i träng lµn thiÕt kÕ

T¶i träng lµn thiÕt kÕ gåm t¶i träng 9,3N/mm ph©n bè ®Òu theo chiÒu däc. Theo chiÒu ngang cÇu ®−îc gi¶ thiÕt lµ ph©n bè ®Òu trªn chiÒu réng 3000mm. Khi x¸c ®Þnh øng lùc cña t¶i träng lµn thiÕt kÕ, kh«ng xÐt ®Õn lùc xung kÝch.

Lùc xung kÝch IM

HÖ sè ¸p dông cho xe t¶i vµ xe hai trôc thiÕt kÕ ®−îc lÊy b»ng (1 + IM). Lùc xung kÝch kh«ng ®−îc ¸p dông cho t¶i träng bé hµnh hoÆc t¶i träng lµn thiÕt kÕ.

B¶ng - Lùc xung kÝch IM CÊu kiÖn IM

Mèi nèi b¶n mÆt cÇu TÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n

75%

TÊt c¶ c¸c cÊu kiÖn kh¸c • Tr¹ng th¸i giíi h¹n mái vµ gißn • TÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n kh¸c

15%

25%

1.3. X¸c ®Þnh néi lùc b»ng ph−¬ng ph¸p ®−êng ¶nh h−ëng

Chän hÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng:

0,95ηηηη IRD ≥= Trong ®ã:

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 3

ηD = hÖ sè liªn quan ®Õn tÝnh dÎo; ηR = hÖ sè liªn quan ®Õn tÝnh d−; ηI = hÖ sè liªn quan ®Õn tÇm quan träng trong khai th¸c.

§èi víi tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông, ph¸ ho¹i do mái th× η=1,0. §èi víi viÖc thiÕt kÕ cÇu bª t«ng, cÇu thÐp trªn c¸c ®−êng quèc lé th× c¸c hÖ sè nµy tÝnh theo

tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é cã thÓ lÊy nh− sau: 0,95.η0,95η 1,05;η 0,95;η IRd ≈⇒=== TÝnh to¸n c¸c tæ hîp t¶i träng:

§Ó tÝnh to¸n néi lùc ta vÏ c¸c ®−êng ¶nh h−ëng néi lùc sau ®ã xÕp t¶i träng lªn ®−êng ¶nh h−ëng ®Ó t×m vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt. §èi víi nhÞp tõ 6m ®Õn 24m ta cã thÓ tÝnh b»ng ho¹t t¶i r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng cho ë b¶ng 3 (phÇn phô lôc).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

AM

§ah Mi

§ah Vi

A 1,V

A 2,V A = 1,VA A2,V+

BiÓu ®å bao M

BiÓu ®å bao V

Khi tÝnh to¸n chó ý r»ng HL-93 cã hai tæ hîp do ®ã ta ph¶i chän trÞ sè t¶i träng t−¬ng ®−¬ng lín h¬n gi÷a xe t¶i thiÕt kÕ vµ xe hai trôc thiÕt kÕ. TÝnh to¸n víi lùc c¾t th× chØ xÕp ho¹t t¶i lªn phÇn ®−êng ¶nh h−ëng cã diÖn tÝch lín h¬n. Khi chñ ®Çu t− yªu cÇu chØ tÝnh víi 50% hoÆc 65% cña xe t¶i thiÕt kÕ hoÆc xe hai trùc thiÕt kÕ th× ph¶i nh©n c¸c hÖ sè nµy víi t¶i träng t−¬ng ®−¬ng tra ®−îc.

Ta xÐt tæ hîp cña c¸c t¶i träng sau:

• Ho¹t t¶i (HL-93); • TÜnh t¶i cña b¶n th©n dÇm, b¶n BTCT mÆt cÇu (DC); • TÜnh t¶i cña líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c c¸c tiÖn Ých kh¸c (DW).

M«men vµ lùc c¾t t¹i tiÕt diÖn bÊt kú ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

• §èi víi TTGHC§I: ( )[ ]{ } LL i

DW i

DC i

MiMiLMDWDCi

MMM

AIM11,75mLL1,75LLmg1,50w1,25wηM

++= ++++=

( ) ( )[ ]{ } LL i

DW i

DC i

Vi1,ViLVViDWDCi

VVV

AIM11,75mLL1,75LLmgA1,50w1,25wηV

++= ++++=

• §èi víi TTGHSD: ( )[ ]{ } LL i

DW i

DC i

MiMiLMDWDCi

MMM

AIM11,3mLL1,3LLmg1,0w1,0w1,0M

++= ++++=

( ) ( )[ ]{ } LL i

DW i

DC i

Vi1,ViLVViDWDCi

VVV

AIM11,3mLL1,3LLmgA1,0w1,0w0,1V

++= ++++=

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 4

Trong ®ã:

LLL = T¶i träng lµn r¶i ®Òu (9,3KN/m);

LLMi = Ho¹t t¶i t−¬ng ®−¬ng øng víi ®.¶.h Mi;

LLVi = Ho¹t t¶i t−¬ng ®−¬ng øng víi ®.¶.h Vi;

mgM = HÖ sè ph©n bè ngang tÝnh cho m«men (®· tÝnh c¶ hÖ sè lµn xe m);

mgV = HÖ sè ph©n bè ngang tÝnh cho lùc c¾t (®· tÝnh c¶ hÖ sè lµn xe m);

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 h−ëng Mi;

AVi = Tæng ®¹i sè diÖn tÝch ®−êng ¶nh h−ëng Vi;

A1,Vi = DiÖn tÝch ®−êng ¶nh h−ëng Vi (phÇn diÖn tÝch lín);

m = HÖ sè cÊp ®−êng hay hÖ sè triÕt gi¶m ho¹t t¶i xe «t« thiÕt kÕ.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 5

§Ó tÝnh to¸n néi lùc ta cã thÓ lËp b¶ng theo mÉu sau:

B¶ng gi¸ trÞ m«men theo TTGHC§I

MÆt c¾t xi (m) αi AMi (m2) wDC (kN/m) wDW

(kN/m) LLMi

truck

(kN/m) LLMi

tandem

(kN/m) Mi

DC

(kNm) Mi

DW

(kNm) Mi

LL

(kNm) Mi

(kNm) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

B¶ng gi¸ trÞ m«men theo TTGHSD

MÆt c¾t xi (m) αi AMi (m2) wDC (kN/m) wDW

(kN/m) LLMi

truck

(kN/m) LLMi

tandem

(kN/m) Mi

DC

(kNm) Mi

DW

(kNm) Mi

LL

(kNm) Mi

SD

(kNm) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

B¶ng gi¸ trÞ lùc c¾t theoTTGHC§I

MÆt c¾t xi (m) li (m) A1,Vi (m 2) AVi (m

2) wDC (kN/m) wDW

(kN/m) LLVi

truck

(kN/m) LLVi

tandem

(kN/m) Vi

DC

(kN) Vi

DW

(kN) Vi

LL

(kN) Vi

(kN)

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

B¶ng gi¸ trÞ lùc c¾t theo TTGHSD

MÆt c¾t xi (m) li (m) A1,Vi (m 2) AVi (m

2) wDC (kN/m) wDW

(kN/m) LLVi

truck

(kN/m) LLVi

tandem

(kN/m) Vi

DC

(kN) Vi

DW

(kN) Vi

LL

(kN) Vi

SD

(kN)

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Trong ®ã: li = ChiÒu dµi phÇn ®ah lín h¬n, li = l – xi.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 6

C¸ch vÏ h×nh bao néi lùc.

Khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ, ta cÇn x¸c ®Þnh gi¸ trÞ bÊt lîi nhÊt cña m« men hoÆc lùc c¾t cho tõng mÆt c¾t do tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i g©y ra. Muèn vËy cÇn ph¶i vÏ biÓu ®å bao m« men vµ biÓu ®å bao lùc c¾t.

Nh− ta ®· biÕt trong m«n c¬ häc kÕt cÊu th× biÓu ®å bao cña m« men (hoÆc lùc c¾t) lµ biÓu ®å mµ mçi tung ®é cña nã biÓu thÞ gi¸ trÞ ®¹i sè cña m« men (lùc c¾t) lín nhÊt hoÆc nhá nhÊt cã thÓ x¶y ra t¹i mÆt c¾t t−¬ng øng.

ë ®©y, xÐt ®èi víi dÇm gi¶n ®¬n, do ®ã h×nh bao Mmax vµ Vmax ®−îc vÏ theo c¸c b−íc nh− sau:

1- Tr−íc hÕt chia dÇm lµm nhiÒu ®o¹n b»ng nhau (Ýt nhÊt lµ tõ 8 ®Õn 10 ®o¹n). 2- VÏ ®−êng ¶nh h−ëng cña m« men (hoÆc lùc c¾t) t¹i mÆt c¾t c¸c ®iÓm chia (tøc lµ 0, 1, 2, 3,...) råi x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ. Mmax (hoÆc Vmax) t¹i c¸c mÆt c¾t ®ã. C¸c gi¸ trÞ ®ã lµ c¸c tung ®é cña h×nh bao Mmax (hoÆc Vmax). 3- Sau khi dùng c¸c tung ®é ®ã vµ nèi l¹i víi nhau sÏ ®−îc h×nh bao Mmax hoÆc Vmax.

CÇn chó ý lµ víi c¸ch lµm nh− vËy ta chØ ®−îc c¸c gi¸ trÞ ®óng cña h×nh bao t¹i c¸c mÆt c¾t ®iÓm chia, cßn ë c¸c mÆt c¾t kh¸c th× gi¸ trÞ chØ lµ gÇn ®óng. NÕu ®o¹n chia trªn dÇm cµng nhiÒu th× h×nh bao t×m ®−îc cµng s¸t víi kÕt qu¶ chÝnh x¸c, nh−ng ®−¬ng nhiªn lµ khèi l−îng tÝnh to¸n sÏ t¨ng lªn.

HÖ sè t¶i träng cho c¸c t¶i träng kh¸c nhau bao gåm trong mét tæ hîp t¶i träng thiÕt kÕ ®−îc lÊy nh− quy ®Þnh cña tiªu chuÈn.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 7

Ch−¬ng 2 Néi dung tÝnh to¸n thiÕt kÕ

2.1. Chän mÆt c¾t dÇm MÆt c¾t dÇm ®−îc lùa chän theo ph−¬ng ph¸p thö - sai, tøc lµ ta lÇn l−ît chän kÝch th−íc 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.

bc

wt

tb

tc

tt

D

MCN dÇm kh«ng liªn hîp MCN dÇm liªn hîp

dD

tt

ct

bt

t w

Sb

th

St

d h

cb

2.1.1. ChiÒu cao dÇm d (mm) ChiÒu cao cña dÇm chñ cã ¶nh h−ëng 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:

§èi víi cÇu dÇm gi¶n ®¬n, tiÕt diÖn ch÷ I thÐp kh«ng liªn hîp víi b¶n BTCT th×:

L 25 1d ≥ (mm), vµ ta th−êng chän L

12 1

20 1d ⎟⎠

⎞⎜⎝ ⎛ ÷= (mm);

§èi víi cÇu dÇm gi¶n ®¬n, tiÕt diÖn ch÷ I thÐp liªn hîp víi b¶n BTCT th×: (A 2.5.2.6.3-1) + ChiÒu cao toµn bé cña dÇm I liªn hîp ≥ 0,04L; + ChiÒu cao cña phÇn dÇm thÐp I cña dÇm I liªn hîp ≥ 0,033L.

ChiÒu cao dÇm d nªn chän ch½n ®Õn 5cm. 2.1.2. BÒ réng c¸nh dÇm bf (mm)

ChiÒu réng c¸nh dÇm ®−îc lùa chän s¬ bé theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau:

d 3 1

2 1bf ⎟⎠

⎞⎜⎝ ⎛ ÷= (mm).

2.1.3. ChiÒu dµy 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

8mm. ChiÒu dµy tèi thiÓu nµy lµ do chèng gØ vµ yªu cÇu vËn chuyÓn, th¸o l¾p trong thi c«ng. Khi chän chiÒu dµy thÐp b¶n, ta chó ý quy ®Þnh cña ASTM A6M cã c¸c lo¹i chiÒu dµy sau: 5.0,

5.5, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0, 14.0, 16.0, 18.0, 20.0, 22.0, 25.0, 28.0, 30.0, 32.0, 35.0, 38.0, 40.0, 45.0, 50.0, 55.0, 60.0, ...160.0, 180.0, 200.0, 250.0, 300.0 (mm).

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 8

2.1.4. ChiÒu dµy b¶n BTCT mÆt cÇu vµ vót ChiÒu dµy b¶n BTCT mÆt cÇu phô thuéc vµo kÕt qu¶ tÝnh to¸n b¶n mÆt cÇu. Trong ph¹m vi BTL

nµy, ta s¬ bé chän chiÒu dµy b¶n BTCT mÆt cÇu ts = 200mm.

ChiÒu cao vót b¶n BTCT mÆt cÇu lµ do yªu cÇu cÊu t¹o. ChiÒu cao nµy ph¶i ®ñ lín ®Ó cã thÓ bè trÝ c¸c neo chèng c¾t. Trong ph¹m vi BTL nµy, ta s¬ bé chän chiÒu cao vót b¶n BTCT mÆt cÇu th = 50 ÷ 100mm vµ vót ®−îc vuèt nghiªng 450. 2.1.5. ChiÒu réng h÷u hiÖu cña b¶n BTCT mÆt cÇu (A4.6.2.6.1)

BÒ réng h÷u hiÖu cña b¶n BTCT mÆt cÇu ®èi víi dÇm trong kh«ng lÊy qu¸ trÞ sè nhá nhÊt trong ba trÞ sè sau:

+ L 4 1

, víi L lµ chiÒu dµi nhÞp dÇm h÷u hiÖu;

+ 12 lÇn bÒ dµy b¶n céng víi sè lín h¬n cña bÒ dµy b¶n bông dÇm hoÆc 1/2 bÒ réng b¶n c¸nh trªn cña dÇm; + Kho¶ng c¸ch tim gi÷a hai dÇm;

BÒ réng h÷u hiÖu cña b¶n BTCT mÆt cÇu ®èi víi dÇm biªn lÊy b»ng 1/2 bÒ réng h÷u hiÖu cña dÇm trong kÒ bªn, céng thªm trÞ sè nhá nhÊt cña:

+ L 8 1

, víi L lµ chiÒu dµi nhÞp dÇm h÷u hiÖu;

+ 6 lÇn bÒ dµy b¶n céng víi sè lín h¬n cña 1/2 bÒ dµy b¶n bông dÇm hoÆc 1/4 bÒ réng b¶n c¸nh trªn cña dÇm; + BÒ réng cña phÇn hÉng.

Khi tÝnh bÒ réng h÷u hiÖu cña b¶n BTCT mÆt cÇu, chiÒu dµi nhÞp h÷u hiÖu cã thÓ lÊy b»ng nhÞp thùc tÕ ®èi víi c¸c nhÞp gi¶n ®¬n vµ b»ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm thay ®æi m«men uèn (®iÓm uèn cña biÓu ®å m«men) cña t¶i träng th−êng xuyªn ®èi víi c¸c nhÞp liªn tôc, thÝch hîp c¶ m«men ©m vµ d−¬ng.

2.1.6. TÝnh c¸c ®Æc tr−ng h×nh häc mÆt c¾t dÇm

§Æc tr−ng h×nh häc mÆt c¾t dÇm ®−îc tÝnh to¸n vµ lËp thµnh b¶ng sau:

MÆt c¾t Ai (mm2) hi (mm) Ai.hi (mm 3) I0i (mm

4) Ai.yi 2 (mm4) Ii (mm

4)

MÆt c¾t dÇm thÐp:

C¸nh trªn

B¶n bông

C¸nh d−íi

Tæng y

MÆt c¾t liªn hîp (3n):

DÇm thÐp

B¶n BTCT

Tæng y

MÆt c¾t liªn hîp (n):

DÇm thÐp

B¶n BTCT

Tæng y

Trong ®ã:

A = DiÖn tÝch phÇn tiÕt diÖn thø i (mm2);

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 9

hi = Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m phÇn tiÕt diÖn thø i ®Õn ®¸y dÇm (mm);

I0i = M« men qu¸n tÝnh cña phÇn tiÕt diÖn thø i ®èi víi trôc n»m ngang ®i qua träng t©m cña nã (mm4);

y = Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t dÇm ®Õn ®¸y dÇm (mm);

( ) ( )∑

∑= i

ii

A .hA

y (mm);

yi = Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m phÇn tiÕt diÖn thø i ®Õn träng t©m cña mÆt c¾t dÇm (mm);

ii hyy −= (mm); Ii = M« men qu¸n tÝnh cña phÇn tiÕt diÖn thø i ®èi víi trôc n»m ngang ®i qua träng t©m

cña mÆt c¾t dÇm (mm4);

Ii = I0i + Ai.yi 2 (mm4).

Tõ b¶ng trªn 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

Liªn hîp (3n)

Liªn hîp (n)

Trong ®ã:

ybot = Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t dÇm ®Õn ®¸y b¶n c¸nh d−íi 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 d−íi 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 (mm 3);

Stop = M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t dÇm øng víi ytop (mm 3);

Sbotmid = M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t dÇm øng víi ybotmid (mm 3);

Stopmid = M« men kh¸ng uèn cña mÆt c¾t dÇm øng víi ytopmid (mm 3).

2.2 . TÝnh vµ vÏ biÓu ®å bao néi lùc §Ó tÝnh vµ vÏ biÓu ®å bao néi lùc ta chia dÇm thµnh c¸c ®o¹n b»ng nhau vµ vÏ ®−êng ¶nh h−ëng

néi lùc cña c¸c tiÕt diÖn, tÝnh néi lùc b»ng c¸ch tra t¶i träng t−¬ng ®−¬ng nh− ®· h−íng dÉn ë ch−¬ng 1.

2.3. KiÓm to¸n dÇm theo TTGH c−êng ®é I 2.3.1. KiÓm to¸n theo ®iÒu kiÖn chÞu m« men uèn

2.3.1.1. TÝnh to¸n øng suÊt trong 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:

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 10

MÆt c¾t M

(Nmm)

Sbot

(mm 3)

Stop

(mm 3)

Sbotmid

(mm 3)

Stopmid

(mm 3)

fbot

(MPa)

ftop

(MPa)

fbotmid

(MPa)

ftopmid

(MPa)

DÇm thÐp

Liªn hîp (3n)

Liªn hîp (n)

Tæng

Trong ®ã:

fbot = øng suÊt t¹i ®¸y b¶n c¸ch d−íi dÇm thÐp (MPa);

ftop = øng suÊt t¹i ®Ønh b¶n c¸ch trªn dÇm thÐp (MPa);

fbotmid = øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh d−íi dÇm thÐp (MPa);

ftopmid = øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh trªn dÇm thÐp (MPa).

2.3.1.2. TÝnh m« men ch¶y cña tiÕt diÖn

2.3.1.2.1. M« men ch¶y cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp

M« men ch¶y cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

My = Fy SNC (1)

Trong ®ã:

Fy = C−êng ®é ch¶y nhá nhÊt theo quy ®Þnh cña thÐp lµm dÇm (MPa);

SNC = M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp (mm 3).

2.3.1.2.2. M« men ch¶y cña tiÕt diÖn liªn hîp

M« men ch¶y cña tiÕt diÖn liªn hîp ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

My = MDC + MDW + MAD (2)

víi MAD ®−îc x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh sau:

ST

AD

LT

DW

NC

DC y S

M S

M S M

F ++= (3)

Trong ®ã:

SNC = M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn dÇm thÐp ®èi víi ®¸y hoÆc ®Ønh dÇm thÐp (mm 3);

SLT = M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn liªn hîp dµi h¹n 3n ®èi víi ®¸y hoÆc ®Ønh dÇm thÐp (mm3);

SST = M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n n ®èi víi ®¸y hoÆc ®Ønh dÇm thÐp (mm3).

2.3.1.3. TÝnh m« men dÎo cña tiÕt diÖn

2.3.1.3.1. M« men dÎo cña tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp

§èi víi tiÕt diÖn lµ ®èi xøng kÐp, m«men dÎo ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛ ++⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛ ++⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛= 2 t

2 DP

2 t

2 DP

4 DPM tt

c cwp (4)

Trong ®ã:

Pw = FywAw = Lùc dÎo cña b¶n bông (N);

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 11

Pc = FycAc = Lùc dÎo cña b¶n c¸nh chÞu nÐn – c¸nh trªn (N);

Pt = FytAt = Lùc dÎo cña b¶n c¸nh chÞu kÐo - c¸nh d−íi (N).

2.3.1.3.2. M« men dÎo cña tiÕt diÖn liªn hîp

Tr×nh tù c¸ch x¸c ®Þnh Mp ®· ®−îc tr×nh bµy kü trong gi¸o tr×nh. VÝ dô, tr−êng hîp mÆt c¾t chÞu uèn d−¬ng vµ TTHD ®i qua b¶n bông thi Mp ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

( )[ ] ( )ttccrbrbrtrtss22wp w

rbrtsct

dPdPdPdPdPYDY 2D PM

1 P

PPPPP 2 DY

+++++−+=

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛ +−−−−=

(5)

Trong ®ã:

Pw = FywAw = Lùc dÎo cña b¶n bông (N);

Pc = FycAc = Lùc dÎo cña b¶n c¸nh trªn chÞu nÐn (N);

Pt = FytAt = Lùc dÎo cña b¶n c¸nh d−íi chÞu kÐo (N);

Ps = 0,85fc’As = Lùc dÎo cña b¶n BTCT (N);

Prt = FyrtArt = Lùc dÎo cña cèt thÐp phÝa trªn cña b¶n BTCT (N);

Prb = FyrbArb = Lùc dÎo cña cèt thÐp phÝa d−íi cña b¶n BTCT (N).

2.3.1.4. KiÓm to¸n sù c©n xøng cña tiÕt diÖn

TiÕt diÖn I chÞu uèn ph¶i ®−îc cÊu t¹o c©n xøng sao cho: (A6.10.2.1)

0,9 I I

0,1 y

yc ≤≤ (6)

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 tiÕt diÖn dÇm thÐp quanh trôc th¼ng

®øng ®i qua träng t©m cña b¶n bông (mm4).

2.3.1.5. KiÓm to¸n ®é m¶nh cña b¶n bông (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 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.

§é m¶nh cña b¶n bông khi dÇm vÉn lµm viÖc trong giai ®o¹n ®µn håi ph¶i ®−îc cÊu t¹o sao cho tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.2.2)

- Khi kh«ng cã s−ên t¨ng c−êng däc:

cw

c

f E6,77

t 2D ≤ (7)

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);

+ §èi víi tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp ®èi xøng kÐp th× Dc = D/2 (mm);

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 12

+ §èi víi tiÕt diÖn liªn hîp chÞu m« men d−¬ng th× Dc cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (C6.10.3.1.4a-1)

c

topn

LL

top3n

DW

topg

DC

LLDWDC c t

y f

y f

y f

fffD − ++

++= (mm) (8)

Trong ®ã:

fDC, fDW, fLL = øng suÊt ë thí chÞu nÐn ngoµi cïng cña b¶n c¸nh chÞu nÐn dÇm thÐp, do c¸c t¶i träng DC, DW, LL ë TTGHC§ g©y ra (MPa);

ytopg, ytop3n, ytopn = Kho¶ng c¸ch tõ thí chÞu nÐn ngoµi cïng cña b¶n c¸nh chÞu nÐn dÇm

thÐp ®Õn trôc trung hoµ cña mÆt c¾t dÇm thÐp, liªn hîp 3n, liªn hîp n (mm).

2.3.1.6. KiÓm tra tiÕt diÖn dÇm lµ ®Æc ch¾c, kh«ng ®Æc ch¾c hay m¶nh

2.3.1.6.1. KiÓm to¸n ®é m¶nh cña b¶n bông cã mÆt c¾t ®Æc ch¾c

§é m¶nh cña v¸ch ®øng cña tiÕt diÖn ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4.1.2)

ycw

cp

F E3,76

t 2D ≤ (9)

Trong ®ã:

Dcp = ChiÒu cao cña b¶n bông chÞu nÐn t¹i lóc m« men dÎo (mm);

2.3.1.6.2. KiÓm to¸n ®é m¶nh cña biªn chÞu nÐn cã mÆt c¾t ®Æc ch¾c

Do sù t¨ng biÕn d¹ng cña v¸ch lµm ph¸t sinh c−êng ®é sau mÊt æn ®Þnh, nªn tiÕt diÖn I ch−a háng do uèn khi ®· ®¹t t¶i träng mÊt æn ®Þnh v¸ch. Tuy nhiªn, nã sÏ háng do uèn khi mét trong c¸c phÇn tö ë c¹nh khoang v¸ch háng. NÕu mét trong c¸c b¶n biªn hoÆc STC ®øng bÞ háng th× chuyÓn vÞ cña v¸ch sÏ kh«ng bÞ kiÒm chÕ, v¸ch kh«ng chèng l¹i ®−îc phÇn m«men uèn dµnh cho v¸ch vµ tiÕt diÖn I sÏ bÞ h− háng.

Trong tiÕt diÖn I ®èi xøng kÐp chÞu uèn, biªn chÞu nÐn sÏ h− háng tr−íc tiªn do mÊt æn ®Þnh côc bé hay tæng thÓ. Do ®ã, liªn kÕt däc vµ ®é cøng cña biªn chÞu nÐn rÊt quan träng khi x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu uèn cña tiÕt diÖn I. §Ó ®¸nh gi¸ c−êng ®é mÊt æn ®Þnh cña biªn chÞu nÐn, biªn ®−îc xem xÐt nh− mét cét chÞu nÐn riªng rÏ.

§é m¶nh cña biªn chÞu nÐn cña tiÕt diÖn ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4.1.3)

ycf

f

F E0,382

2t b ≤ (10)

Trong ®ã:

bf = ChiÒu réng cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm);

tf = ChiÒu dµy cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm).

2.3.1.6.3. KiÓm to¸n ®é m¶nh cña biªn chÞu nÐn cã mÆt c¾t kh«ng ®Æc ch¾c

§é m¶nh cña biªn chÞu nÐn cña tiÕt diÖn kh«ng ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4.1.4)

- Khi kh«ng cã STC däc:

w

c c

f

f

t 2Df

E1,38 2t b ≤ (11)

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 13

2.3.1.6.4. 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 v−ît 75% cña c¸c giíi h¹n cho trong c¸c ph−¬ng tr×nh (9) vµ (10). Do ®ã, t−¬ng t¸c gi÷a ®é m¶nh b¶n bông vµ biªn chÞu nÐn cña mÆt c¾t ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4.1.6)

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

ycf

f

ycw

cp

F E2(0,75)0,38

2t b

F E(0,75)3,76

t 2D

(12)

- NÕu (12) kh«ng ®¹t th× sù t¸c ®éng qua l¹i gi÷a ®é m¶nh cña b¶n bông vµ biªn chÞu nÐn cña mÆt c¾t ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ph−¬ng tr×nh t−¬ng t¸c sau:

ycf

f

w

cp

F E6,25

2t b9,35

t 2D ≤⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+ (13)

2.3.1.6.5. KiÓm to¸n liªn kÕt däc cña biªn chÞu nÐn cña mÆt c¾t ®Æc ch¾c

§é m¶nh cña v¸ch vµ ®é m¶nh cña biªn chÞu nÐn cã liªn quan ®Õn mÊt æn ®Þnh côc bé cña dÇm tiÕt diÖn I chÞu uèn. MÊt æn ®Þnh tæng thÓ cña biªn chÞu nÐn gièng nh− mét cét chÞu nÐn gi÷a c¸c ®iÓm liªn kÕt däc còng cÇn ®−îc xem xÐt. Biªn chÞu nÐn nÕu kh«ng ®−îc liªn kÕt däc th× khi chÞu lùc ®Õn mét giíi h¹n nµo ®ã nã sÏ bÞ di chuyÓn theo ph−¬ng ngang vµ vÆn theo mét d¹ng ®· biÕt lµ mÊt æn ®Þnh xo¾n ngang.

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm liªn kÕt däc Lb cña tiÕt diÖn ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4.1.7)

⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛−≤

yc

y

p

1 b F

Er M M0,07590,124L (14)

Trong ®ã:

ry = B¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn dÇm thÐp ®èi víi trôc ®èi xøng th¼ng ®øng ®i qua

träng t©m b¶n bông (mm);

M1 = M« men nhá h¬n ë hai ®Çu cña chiÒu dµi kh«ng ®−îc liªn kÕt däc (N.mm);

Khi thiÕt kÕ, ta th−êng chän chiÒu dµi kh«ng ®−îc liªn kÕt däc cña biªn chÞu nÐn trong kho¶ng 1/4L.

2.3.1.6.6. KiÓm to¸n liªn kÕt däc cña biªn chÞu nÐn cña mÆt c¾t kh«ng ®Æc ch¾c

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm liªn kÕt däc Lb cña tiÕt diÖn kh«ng ®Æc ch¾c ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4.1.9)

yc tPb F

E1,76rLL =≤ (15)

Trong ®ã:

rt = B¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t quy −íc bao gåm b¶n c¸ch chÞu nÐn céng thªm 1/3 chiÒu cao cña b¶n bông chÞu nÐn liÒn kÒ cña dÇm thÐp ®èi víi trôc th¼ng ®øng ®i qua träng t©m v¸ch dÇm (mm).

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 14

Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn, ta cã thÓ tãm t¾t nh− sau:

Ghi chó: TÊt c¶ c¸c mÆt c¾t ®Òu ph¶i tho¶ m·n c¸c giíi h¹n vÒ tû lÖ mÆt c¾t cña ®iÒu A6.10.2; (*) = §èi víi mÆt c¾t liªn hîp chÞu uèn d−¬ng, c¸c ®iÒu nµy ®−îc xem nh− tù ®éng tho¶ m·n;

(+) = §óng; (-) = Kh«ng ®óng.

S¬ ®å tr×nh tù kiÓm tra tiÕt diÖn dÇm lµ ®Æc ch¾c, kh«ng ®Æc ch¾c hay m¶nh

ChiÒu s©u kh«ng ®æi vµ Fy ≤ 345MPa

§iÒu 6.10.4.1.2

ycw

cp

F E3,76

t 2D ≤

+ §iÒu 6.10.4.1.3 (*)

ycf

f

F E0,382

2t b ≤

+ §iÒu 6.10.4.1.6a ( *)

ycw

cp

F E3,76)75,0(

t 2D ≤

ycf

f

F E0,382)75.0(

2t b ≤

+

§iÒu 6.10.4.1.7 ( *)

⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛−≤

yc

y

p

1 b F

Er M

M0,07590,124L

+ TiÕt diÖn ®Æc ch¾c

+

§iÒu 6.10.4.1.6b (*)

ycf

f

w

cp

F E6,25

2t b9,35

t 2D ≤⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+

-

+

§iÒu 6.10.4.1.4 (*)

w

c c

f

f

t 2Df

E1,38 2t

b ≤

(Khi kh«ng cã STC däc)

§iÒu 6.10.4.1.9 ( *)

yc tPb F

E1,76rLL =≤ +

TiÕt diÖn kh«ng ®Æc

ch¾c

+

TiÕt diÖn

m¶nh

TiÕt diÖn kh«ng tèt, ph¶i chän l¹i tiÕt diÖn.

-

-

-

-

-

-

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 15

2.3.1.7. KiÓm to¸n søc kh¸ng uèn

Søc kh¸ng uèn cña dÇm ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.4)

+ §èi víi tr−êng hîp tiÕt diÖn lµ ®Æc ch¾c:

Mu ≤ Mr = ϕf Mn (16) + §èi víi tr−êng hîp tiÕt diÖn lµ kh«ng ®Æc ch¾c hay m¶nh:

ff ≤ Fr = ϕf Fn (17) Trong ®ã:

ϕf = HÖ sè søc kh¸ng uèn theo quy ®Þnh; (A6.5.4.2) Mu = M« men uèn t¹i mÆt c¾t kiÓm tra ë TTGHC§I (Nmm);

ff = øng suÊt ë mçi b¶n c¸nh dÇm thÐp t¹i mÆt c¾t tra ë TTGHC§I (MPa);

Mn = Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña tiÕt diÖn ®Æc ch¾c (Nmm);

Fn = Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ë mçi b¶n c¸nh khi tÝnh theo øng suÊt cña mÆt c¾t kh«ng ®Æc ch¾c (MPa).

§èi víi dÇm gi¶n ®¬n cã mÆt c¾t kh«ng ®æi th× ta chØ cÇn kiÓm to¸n søc kh¸ng uèn ë mÆt c¾t bÊt lîi nhÊt lµ mÆt c¾t gi÷a dÇm.

2.3.1.7.1. Søc kh¸ng uèn cña mÆt c¾t kh«ng liªn hîp ®Æc ch¾c

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

Mn = Mp (18)

2.3.1.7.2. Søc kh¸ng uèn d−¬ng cña mÆt c¾t liªn hîp ®Æc ch¾c

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: (A6.10.4.2.2)

+ NÕu Dp ≤ D’ th×:

Mn = Mp (19)

+ NÕu D’ < Dp ≤ 5D’ th×:

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛−+−= ,ppyypn D

D 4

M0,85M 4 0,85M5M

M (20)

Trong ®ã:

Dp = Kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh b¶n c¸nh chÞu nÐn tíi TTH dÎo (mm);

My = M« men ch¶y ®Çu tiªn cña mÆt c¾t liªn hîp ng¾n h¹n chÞu m« men d−¬ng (N.mm);

MP = M« men dÎo cña mÆt c¾t liªn hîp (Nmm).

+ NÕu kh«ng th× Mn cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng sau, nh−ng kh«ng ®−îc lÊy lín h¬n gi¸ trÞ cña Mn ®−îc tÝnh to¸n trong hai tr−êng hîp trªn:

Mn =1,3 Rh My (21)

Trong ®ã:

Rh = HÖ sè lai theo quy ®Þnh. (A6.10.4.3.1).

* Yªu cÇu vÒ tÝnh dÎo

B¶n BTCT mÆt cÇu ph¶i ®−îc b¶o vÖ kh«ng bÞ Ðp vì do Ðp bª t«ng cßn non tuæi vµ bÞ chÎ däc khi mÆt c¾t liªn hîp tiÕn dÇn ®Õn m« men dÎo. §èi víi tiÕt diÖn liªn hîp ®Æc ch¾c chÞu m« men uèn d−¬ng, nÕu mo men do t¸c dông cña t¶i träng tÝnh to¸n g©y ra øng suÊt b¶n c¸nh v−ît qu¸ c−êng ®é ch¶y cña mçi b¶n c¸nh nh©n víi hÖ sè lai Rh th× mÆt c¾t ph¶i tho¶ m·n:

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 16

5 D D

' p ≤⎥⎦

⎤⎢⎣ ⎡

(22)

Trong ®ã:

7,5 ttd

βD' hs ++= (23)

Trong ®ã:

β = 0,9 ®èi víi Fy = 250MPa; β = 0,7 ®èi víi Fy = 345MPa; Dp = Kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh b¶n cña mÆt c¾t liªn hîp tíi trôc trung hoµ dÎo (mm);

2.3.1.7.3. Søc kh¸ng uèn cña b¶n c¸nh cã mÆt c¾t kh«ng ®Æc ch¾c (A6.10.4.2.4)

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña mçi b¶n c¸nh, khi tÝnh theo øng suÊt ph¶i ®−îc tÝnh nh− sau:

Fn = Rb Rh Fyf (24) Trong ®ã:

Rb = hÖ sè truyÒn t¶i träng theo quy ®Þnh (A6.10.4.3.2); Fyf = c−êng ®é ch¶y nhá nhÊt quy ®Þnh cña c¸nh (MPa).

2.3.1.7.4. Søc kh¸ng uèn cña b¶n c¸nh cña mÆt c¾t liªn hîp cã mÆt c¾t m¶nh (A6.10.4.2.5)

a) C¸c b¶n c¸nh chÞu nÐn

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña b¶n c¸nh chÞu nÐn, khi tÝnh theo øng suÊt ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

+ NÕu , F

E 4,44rLL

yc trb =≤ th×:

Fn = Cb Rb Rh Fyc ≤⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛−

E

F

r

L 0,1871,33 yc

t

b Rb Rh Fyc (25)

+ NÕu kh«ng th×:

Fn = Cb Rb Rh ≤ ⎥⎥ ⎥⎥ ⎥

⎢⎢ ⎢⎢ ⎢

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛ 2

t

b

r

L

E86,9 Rb Rh Fyc (26)

Trong ®ã:

Cb = 2,3 P

P 0,3

P

P 1,051,75

2

2

l

2

l ≤⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛+⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜⎝ ⎛− (27)

Trong ®ã:

Cb = hÖ sè ®iÒu chØnh sù thay ®æi cña m«men; Pl, P2 = lùc nÐn trong b¶n c¸ch chÞu nÐn t−¬ng øng t¹i ®iÓm gi»ng cã trÞ sè m« men

uèn nhá h¬n, lín h¬n (N); Lb = chiÒu dµi ®o¹n kh«ng ®−îc ®−îc liªn kÕt däc cña biªn chÞu nÐn (mm).

b) C¸c b¶n c¸nh chÞu kÐo

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 17

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña b¶n c¸nh chÞu kÐo khi xÐt vÒ øng suÊt, ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh nh− d−íi ®©y:

Fn = Rb Rh Fyt (28)

Trong ®ã:

Fyt = c−êng ®é ch¶y nhá nhÊt quy ®Þnh (MPa) cña b¶n c¸nh chÞu kÐo.

2.3.1.7.5. Søc kh¸ng uèn cña b¶n c¸nh cña mÆt c¾t kh«ng liªn hîp cã mÆt c¾t m¶nh (A6.10.4.2.6)

a) C¸c b¶n c¸nh chÞu nÐn

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

Tr−êng hîp kh«ng cã STC däc th×:

+ NÕu , F

E

S

dI 4,44LL

ycxc

yc rb =≤ th×:

Mn = CbRbRhMy ≤⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛

− −−

pr

pb

LL

LL 0,51 RbRhMy (29)

+ NÕu kh«ng th×:

Mn = Cb Rb Rh ≤⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛ 2

b

ry

L

L

2

M Rb Rh My (30)

víi

J = ∑+ 3tb3Dt 3 ff

3 w (31)

Lp = yc

t F

E 1,76r (32)

Trong ®ã: Sxc = m«men tÜnh cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm

3); tf = bÒ dµy b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm).

b) C¸c b¶n c¸nh chÞu kÐo

Søc kh¸ng uèn danh ®Þnh cña b¶n c¸nh chÞu kÐo, xÐt vÒ øng suÊt ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh nh− d−íi ®©y:

Fn = Rb Rh Fyt (33)

2.3.1.7.6. HÖ sè truyÒn t¶i träng Rb

a) C¸c b¶n c¸nh chÞu nÐn

Tr−êng hîp kh«ng cã STC däc th×:

Rb = ⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛ −⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜⎝ ⎛

+− cbw c

r

r

f

E λ

t

2D

300a1200

a 1 (34)

víi

ar = c

wc

A

t2D (35)

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 18

Trong ®ã:

bλ = 5,76 ®èi víi c¸c cÊu kiÖn cã diÖn tÝch b¶n c¸nh chÞu nÐn b»ng hoÆc lín h¬n diÖn tÝch b¶n c¸nh chÞu kÐo;

bλ = 4,64 ®èi víi c¸c cÊu kiÖn cã diÖn tÝch b¶n c¸nh chÞu nÐn b»ng hoÆc nhá h¬n diÖn tÝch b¶n c¸nh chÞu kÐo;

Ac = diÖn tÝch cña b¶n c¸nh chÞu nÐn (mm 2).

b) C¸c b¶n c¸nh chÞu kÐo

§èi víi c¸c b¶n c¸nh chÞu kÐo, Rb lÊy b»ng 1,0.

2.3.2. KiÓm to¸n theo ®iÒu kiÖn chÞu lùc c¾t

Søc kh¸ng c¾t cña dÇm ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.7.1)

Vu ≤ Vr = ϕvVn (36) Trong ®ã:

ϕv = HÖ sè søc 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− d−íi ®©y.

2.3.2.1. Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña c¸c b¶n bông kh«ng ®−îc t¨ng c−êng (A6.10.7.2)

Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña c¸c b¶n bông kh«ng cã STC ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

+ NÕu yww F E2,46

t D ≤ , th×: Vn = Vp = 0,58FywDtw (37)

+ NÕu ywwyw F E07,3

t D

F E2,46 ≤< , th×: yw2wn EF1,48tV = (38)

+ NÕu yww F E07,3

t D > , th×:

D E4,55tV

3 w

n = (39)

2.3.2.2. Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña c¸c b¶n bông ®−îc t¨ng c−êng (A6.10.7.3.)

2.3.2.2.1. KiÓm to¸n theo yªu cÇu bèc xÕp (A6.10.7.3.2)

§èi víi c¸c b¶n bông khi kh«ng cã STC däc, ph¶i sö dông STC ®øng nÕu:

150 t D

w

> (40)

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c STC ®øng khi kh«ng cã STC däc, ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: 2

w 0 D/t

260Dd ⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛≤ (41)

2.3.2.2.2. §èi víi c¸c mÆt c¾t thuÇn nhÊt (A6.10.7.3.3)

a) C¸c khoang trong cña c¸c mÆt c¾t ®Æc ch¾c

Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña v¸ch ë khoang trong cña tiÕt diÖn ®Æc ch¾c ®−îc lÊy nh− sau:

+ NÕu Mu ≤ 0,5 ϕf Mp th×:

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 19

⎥⎥ ⎥⎥ ⎥

⎢⎢ ⎢⎢ ⎢

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛+ −+=

2 0

pn

D d1

C)0,87(1CVV (42)

+ NÕu Mu > 0,5 ϕf Mp th×:

p2 0

pn CV

D d1

C)0,87(1CRVV ≥ ⎥⎥ ⎥⎥ ⎥

⎢⎢ ⎢⎢ ⎢

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛+ −+= (43)

Víi:

1 M0,75M

MM0,40,6R yfr

ur ≤ ⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛

− −+= ϕ (44)

Trong ®ã:

Mu = M« men uèn lín nhÊt trong khoang ®ang nghiªn cøu do t¶i träng tÝnh to¸n ë TTGHC§I g©y ra (N.mm);

C = Tû sè cña øng suÊt o»n c¾t vµ c−êng ®é ch¶y c¾t, ta cã C ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: (A6.10.7.3.3a)

+ NÕu yww F

Ek1,10 t D ≤ , th× C = 1,0 (45)

+ NÕu ywwyw F

Ek1,38 t D

F Ek1,10 ≤≤ , th×

yw

w

F Ek

t D

1,10C = (46)

+ NÕu yww F

Ek1,38 t D > , th× ⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜⎝ ⎛

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛= yw2

w

F Ek

t D

1,52C (47)

Trong ®ã:

2 0

D d 55k

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛+= (48)

b) C¸c khoang trong cña c¸c mÆt c¾t kh«ng ®Æc ch¾c

Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña v¸ch ë khoang trong cña tiÕt diÖn kh«ng ®Æc ch¾c ®−îc lÊy nh− sau:

+ NÕu fu ≤ 0,75 ϕf Fy th×:

⎥⎥ ⎥⎥ ⎥

⎢⎢ ⎢⎢ ⎢

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛+ −+=

2 0

pn

D d1

C)0,87(1CVV (49)

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 20

+ NÕu fu > 0,75 ϕf Fy th×:

p2 0

pn CV

D d1

C)0,87(1CRVV ≥ ⎥⎥ ⎥⎥ ⎥

⎢⎢ ⎢⎢ ⎢

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛+ −+= (50)

Víi:

1 F0,75F

fF0,40,6R yfr

ur ≤ ⎥⎥⎦ ⎤

⎢⎢⎣ ⎡

⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛

− −+= ϕ (51)

Trong ®ã:

fu = øng suÊt lín nhÊt trong b¶n c¸nh chÞu nÐn cña khoang ®ang nghiªn cøu do t¶i träng tÝnh to¸n ë TTGHC§I g©y ra (N.mm);

c) C¸c khoang biªn

Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña v¸ch ë khoang biªn ®−îc lÊy nh− sau:

Vn = C Vp (52)

2.3.2.3. TÝnh to¸n c¸c neo chèng c¾t (A6.10.7.4)

Trong ph¹m vi BTL nµy ta kh«ng tÝnh to¸n phÇn nµy vµ coi nh− cÊu t¹o cña c¸c neo chèng c¾t ®· ®−îc tho¶ m·n.

2.4. KiÓm to¸n dÇm theo TTGHSD

2.4.1. KiÓm to¸n ®é vâng dµi h¹n (A6.10.5)

Dïng tæ hîp TTSD ®Ó kiÓm tra ch¶y cña kÕt cÊu thÐp vµ ng¨n ngõa ®é vâng th−êng xuyªn bÊt lîi cã thÓ ¶nh h−ëng xÊu ®Õn ®iÒu kiÖn khai th¸c. øng suÊt b¶n biªn chÞu m«men d−¬ng vµ ©m, ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:

+ §èi víi tiÕt diÖn liªn hîp:

ff ≤ 0,95 Rh Fyf (53) + §èi víi tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp:

ff ≤ 0,80 Rh Fyf (54) Trong ®ã:

ff = øng suÊt ®µn håi b¶n biªn dÇm do TTSD g©y ra (MPa);

2.4.2. KiÓm to¸n ®é vâng kh«ng b¾t buéc (A2.5.2.6.2 & A3.6.1.3.2)

§é vâng cña dÇm ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau ®©y:

L 800

1 ΔΔ cp =≤ (55)

Trong ®ã:

L = ChiÒu dµi nhÞp dÇm (m);

Δ = §é vâng lín nhÊt t¹i mÆt gi÷a dÇm 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

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 21

+ KÕt qu¶ tÝnh to¸n cña 25% xe t¶i thiÕt kÕ cïng víi t¶i träng lµn thiÕt kÕ.

§é vâng lín nhÊt (t¹i mÆt c¾t gi÷a dÇm) do xe t¶i thiÕt kÕ g©y ra cã thÓ lÊy gÇn ®óng øng víi tr−êng 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 ®Ó 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 thyÕt ®µn håi nh− sau:

384EI 5wL

Δ 4

= (56) 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 BTCT mÆt cÇu ®èi víi dÇm liªn hîp (mm4).

2.4.3. TÝnh to¸n ®é vång ng−îc (A6.7.2)

C¸c cÇu thÐp nªn lµm ®é vång ng−îc 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 tÜnh t¶i kh«ng hÖ sè cña:

+ TÜnh t¶i dÇm thÐp vµ b¶n BTCT mÆt cÇu do tiÕt diÖn dÇm thÐp chÞu; + TÜnh t¶i líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c tiÖn Ých trªn cÇu do tiÕt diÖn liªn hîp chÞu.

C«ng thøc tÝnh ®é vâng cña dÇm nh− môc 2.4.2.

2.5. KiÓm to¸n dÇm theo TTGH mái vµ ®øt g∙y 2.5.1. KiÓm to¸n mái ®èi víi v¸ch ®øng

Ta ph¶i kiÓm tra ®iÒu kiÖn nµy ®Ó kiÓm tra uèn ngoµi mÆt ph¼ng cña b¶n bông do uèn hoÆc c¾t d−íi t¸c dông lÆp ®i lÆp l¹i cña ho¹t t¶i.

øng suÊt ®µn håi lín nhÊt do t¶i träng bao gåm t¶i träng tÜnh kh«ng nh©n hÖ sè vµ hai lÇn tæ hîp t¶i träng mái. Xe t¶i mái ®−îc nh©n ®«i v× xe t¶i nÆng nhÊt qua cÇu gÇn b»ng hai lÇn xe t¶i mái. Tæ hîp t¶i träng mái lµ tæ hîp t¶i träng chØ cã xe t¶i mái qua cÇu víi hÖ sè t¶i träng = 0,75; hÖ sè xung kÝch IM = 15%. (A6.10.6.2)

Xe t¶i mái lµ mét xe t¶i thiÕt kÕ nh−ng cã kho¶ng c¸ch kh«ng ®æi lµ 9000mm gi÷a c¸c trôc 145kN. (A3.6.1.4.1)

2.5.1.1. KiÓm to¸n mái ®èi víi v¸ch ®øng chÞu uèn

C¸c b¶n bông kh«ng cã STC däc ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau ®©y:

+ NÕu yww

c

F E5,70

t 2D ≤ , th× fcf ≤ RhFyc (57)

+ NÕu kh«ng, th× 2

c

w cr 2D

t32,5Ef ⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛≤ (58)

Trong ®ã:

Dc = ChiÒu cao cña v¸ch chÞu nÐn trong giai ®o¹n ®µn håi (mm);

fcr = øng suÊt nÐn ®µn håi lín nhÊt ë b¶n biªn chÞu nÐn khi uèn do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n ch−a nh©n hÖ sè vµ cña t¶i träng mái nh− quy ®Þnh ë trªn (2.5.1), ®¹i diÖn cho øng suÊt nÐn khi uèn lín nhÊt trong v¸ch (MPa).

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 22

2.5.1.2. KiÓm to¸n mái ®èi víi v¸ch ®øng chÞu lùc c¾t

øng suÊt c¾t ®µn håi lín nhÊt trong v¸ch do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n ch−a nh©n hÖ sè vµ cña t¶i träng mái nh− quy ®Þnh ë trªn (2.5.1) ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:

vcf ≤ 0,58 C Fyw (59) Trong ®ã:

vcf = øng suÊt c¾t ®µn håi lín nhÊt trong v¸ch, do t¸c dông cña t¶i träng dµi h¹n ch−a nh©n hÖ sè vµ cña t¶i träng mái nh− quy ®Þnh ë trªn (2.5.1) (MPa).

2.5.2. KiÓm to¸n mái vµ ®øt g·y

2.5.2.1. KiÓm to¸n mái

ThiÕt kÕ theo TTGH mái bao gåm giíi h¹n øng suÊt do ho¹t t¶i cña xe t¶i thiÕt kÕ mái chØ ®¹t ®Õn mét trÞ sè thÝch hîp øng víi mét sè lÇn t¸c dông lÆp x¶y ra trong qu¸ tr×nh phôc vô cña cÇu.

C«ng thøc kiÓm tra mái nh− sau:

γ(Δf) ≤ (ΔF)n (60) Trong ®ã:

γ = HÖ sè t¶i träng mái, ta cã γ = 0,75; (Δf) = Biªn ®é øng suÊt do xe t¶i mái g©y ra (MPa); (ΔF)n = Søc kh¸ng mái danh ®Þnh (MPa).

* TÝnh biªn ®é øng suÊt do xe t¶i mái g©y ra (Δf): + §èi víi tiÕt diÖn kh«ng liªn hîp:

S

M Δf umax= (61)

+ §èi víi tiÕt diÖn liªn hîp:

b

umax

S M

Δf = (62)

Trong ®ã:

S = M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn dÇm thÐp (mm3);

Sb = M« men kh¸ng uèn cña tiÕt diÖn liªn hîp ng¾n h¹n (mm 3);

Mumax = M« men uèn t¹i mÆt c¾t gi÷a nhÞp dÇm do xe t¶i mái, cã xung kÝch, xÕp ë vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt g©y ra.

* TÝnh søc kh¸ng mái danh ®Þnh (ΔF)n: (A6.6.1.2.5) Ta cã c«ng thøc tÝnh to¸n nh− sau:

( ) ( )TH3 1

n ΔF2 1

N A

ΔF ≥⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛= (63)

Trong ®ã:

(ΔF)TH, A = Ng−ìng øng suÊt mái, hÖ sè cÊu t¹o, tra b¶ng theo quy ®Þnh, phô thuéc vµo lo¹i chi tiÕt cÊu t¹o cña dÇm thÐp;

+ DÇm thÐp h×nh c¸n ⇒ Chi tiÕt cÊu t¹o lo¹i A; + DÇm thÐp ghÐp hµn ⇒ Chi tiÕt cÊu t¹o lo¹i B. N = Sè chu kú biªn ®é øng suÊt trong tuæi thä thiÕt kÕ cña cÇu. Theo tiªu chuÈn th× tuæi

thä thiÕt kÕ cña cÇu lµ 100n¨m, vËy:

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 23

N = (100n¨m).(365ngµy).n.(ADTTSL) (64)

n = Sè chu kú øng suÊt cña mét xe t¶i qua cÇu, tra b¶ng theo quy ®inh, phô thuéc vµo lo¹i cÊu kiÖn vµ chiÒu dµi nhÞp.

ADTTSl = Sè xe t¶i qua cÇu/ngµy trong mét lµn ®¬n tÝnh trung b×nh trong tuæi thä thiÕt kÕ cña cÇu;

ADTTSl = p.ADTT (65)

p = HÖ sè lµn xe t¶i, tra b¶ng phô thuéc vµo sè lµn xen t¶i cña cÇu;

ADTT = Sè xe t¶i qua cÇu/ngµy cña mét lµn xe, tÝnh trung b×nh trong tuæi thä thiÕt kÕ cña cÇu:

ADTT = k.ADT.nL (66)

ADT = Sè l−îng xe trung b×nh /ngµy/mét lµn;

k = Tû lÖ xe t¶i trong luång, tra b¶ng theo quy ®Þnh, phô thuéc vµo cÊp ®−êng thiÕt kÕ;

nL = Sè lµn xe t¶i cña cÇu.

2.5.2.2. KiÓm to¸n ®øt g∙y

VËt liÖu thÐp lµm dÇm ph¶i cã ®é dÎo dai chèng ®øt g·y theo quy ®Þnh cña tiªu chuÈn. ThÐp sö dông theo c¸c tiªu chuÈn cña AASHTO lµ tho¶ m·n.

2.6. TÝnh to¸n thiÕt kÕ s−ên t¨ng c−êng §Ó t¨ng c−êng cho b¶n bông vµ biªn chÞu nÐn kh«ng bÞ mÊt æn ®Þnh ng−êi ta th−êng sö dông

c¸c s−ên t¨ng c−êng.

§èi víi dÇm thÐp h×nh c¸n th× b¶n bông th−êng ®ñ dµy ®Ó cã thÓ tù ®¹t øng suÊt ch¶y uèn vµ c¾t mµ kh«ng mÊt æn ®Þnh, do ®ã kh«ng cÇn bè trÝ s−ên t¨ng c−êng.

Cã hai lo¹i s−ên t¨ng c−êng lµ STC ®øng (ngang) vµ STC däc. S−ên t¨ng c−êng däc th−êng chØ dïng cho c¸c cÇu dÇm liªn tôc nhÞp lín vµ khi chiÒu cao dÇm lín h¬n kho¶ng 2,0m.

C¸c STC ®øng gåm cã c¸c tÊm thÐp h×nh ch÷ nhËt hoÆc thÐp gãc, ®−îc hµn hoÆc liªn kÕt b»ng bu l«ng vµo mét hoÆc c¶ hai bªn cña b¶n bông.

Kho¶ng c¸ch gi÷a ®Çu mèi hµn STC vµo b¶n bông hoÆc b¶n c¸nh tíi ®−êng hµn gi÷a b¶n bông vµ b¶n c¸nh ph¶i ≥ 4tw.

STC ®øng ®Æt trªn toµn chiÒu dµi dÇm gäi lµ STC ®øng trung gian hoÆc ®Æt t¹i ®Çu dÇm (vÞ trÝ gèi) gäi lµ STC gèi.

§o¹n dÇm gi÷a 2 STC ®øng trung gian liÒn nhau gäi lµ khoang dÇm (khoang trong), kho¶ng c¸ch gi÷a STC gèi ®Õn STC ®øng trung gian liÒn kÒ gäi lµ khoang cuèi.

TÊt c¶ c¸c dÇm thÐp t¨ng c−êng hoÆc kh«ng t¨ng c−êng, ®Òu ph¶i cã STC gèi vµ STC ®øng trung gian t¹i c¸c vÞ trÝ cã dÇm ngang hoÆc khung ngang. NÕu chØ cã STC ®øng ë gèi vµ vÞ trÝ dÇm ngang hoÆc khung ngang, th× ta coi nh− dÇm kh«ng ®−îc t¨ng c−êng.

VÞ trÝ c¸c STC nªn bè trÝ ®èi xøng nhau qua mÆt c¾t gi÷a dÇm. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c STC cã thÓ bè trÝ ®¬n gi¶n lµ ®Òu nhau hoÆc t¨ng dÇn tõ ®Çu dÇm vµo gi÷a nhÞp cho phï hîp víi biÓu ®å bao lùc c¾t trong dÇm.

C¸c STC nªn chän lo¹i cÊu t¹o kÐp, nghÜa lµ bè trÝ thµnh ®«i mét ®èi xøng nhau ë hai bªn v¸ch dÇm.

Khi dÇm cã bè trÝ mèi nèi c«ng tr−êng, th× STC gÇn mèi nèi ph¶i bè trÝ c¸ch mÐp b¶n nèi mét ®o¹n Ýt nhÊt lµ tõ 20 – 30cm.

C¸c STC ®øng trung gian ph¶i ®−îc hµn hoÆc l¾p khÝt chÆt vµo b¶n biªn chÞu nÐn, nh−ng kh«ng cÇn ph¶i Ðp vµo mÆt b¶n c¸nh chÞu kÐo.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 24

C¸c STC gèi ph¶i kÐo dµi ra toµn bé chiÒu cao cña b¶n bông vµ cµng khÝt chÆt víi c¸c b¶n c¸nh cµng tèt, ®Ó tiÕp nhËn ph¶n lùc gèi ®−îc tèt h¬n.

d

cÊu t¹o s−ên t¨ng c−êng ®øng

tw

fb

w4t

pb

bp9tw

w9t

tw

wt

w9t tp

pb

w9t

MÆt c¾t hiÖu dông chÞu nÐn

a

pt

2.6.1. KiÓm to¸n STC ®øng trung gian

Khi kh«ng cã STC däc, v¸ch cña dÇm tiÕt diÖn I ®−îc gäi lµ t¨ng c−êng khi kho¶ng c¸ch cña c¸c STC ®øng trung gian d0 ≤ 3D (A6.10.7.1)

S−ên t¨ng c−êng ®øng trung gian ph¶i tháa nh÷ng ®iÒu kiÖn sau:

2.6.1.1. KiÓm to¸n ®é m¶nh

ChiÒu réng vµ chiÒu dµy cña STC ®øng trung gian ph¶i ®−îc giíi h¹n vÒ ®é m¶nh ®Ó ng¨n mÊt æn ®Þnh côc bé cña v¸ch dÇm: (A 10.8.1.2)

ys pp F

E0,48tb 30 d50 ≤≤+ ; (67)

0,25bf ≤ bp ≤ 16,0tp. (68) Trong ®ã:

d = ChiÒu cao mÆt c¾t dÇm thÐp (mm);

tp = ChiÒu dµy STC (mm);

bP = ChiÒu réng STC (mm);

Fys = C−êng ®é ch¶y nhá nhÊt quy ®Þnh cña STC (MPa);

bf = ChiÒu réng b¶n c¸ch cña dÇm (mm).

2.6.1.2. KiÓm to¸n ®é cøng

STC ®øng trung gian x¸c ®Þnh ®−êng bao ®øng cña khoang v¸ch. Do ®ã, chóng cÇn ®ñ ®é cøng ®Ó gi÷ quan hÖ t−¬ng ®èi th¼ng vµ cho phÐp v¸ch ph¸t triÓn c−êng ®é sau mÊt æn ®Þnh (®Ó lµm nhiÖm vô neo cho tr−êng c¨ng).

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 25

§é cøng cña nã ph¶i tho¶ m·n c¸c ph−¬ng tr×nh sau: (A6.10.8.1.3)

It ≥ d0tw3J , vµ (69)

0,52,0 d D

2,5J 2

0

p ≥−⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛= (70)

Trong ®ã:

d0 = Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c STC ®øng trung gian (mm);

Dp = ChiÒu cao D cña v¸ch kh«ng cã STC däc hoÆc chiÒu cao phô lín nhÊt cña v¸ch cã

STC däc. Ta chØ xÐt tr−êng hîp kh«ng cã STC däc, nªn Dp = D (mm);

It = M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn STC ®øng trung gian lÊy ®èi víi mÆt tiÕp xóc gi÷a STC vµ v¸ch khi lµ STC ®¬n vµ víi ®−êng gi÷a chiÒu dµy v¸ch khi lµ STC kÐp (mm4).

2.6.1.3. KiÓm to¸n c−êng ®é

DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña STC ®øng trung gian ph¶i ®ñ lín ®Ó chèng l¹i thµnh phÇn th¼ng ®øng cña øng suÊt xiªn trong v¸ch. (A6.10.8.1.4)

( ) ⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛

⎥⎦ ⎤⎢⎣

⎡ −−≥ ys

yw2 w

r

u ws F

F 18t

V VC10,15BDtA (71)

Trong ®ã:

Vr = Søc kh¸ng c¾t tÝnh to¸n cña v¸ch dÇm (N);

Vu = Lùc c¾t do t¶i träng tÝnh to¸n ë TTGHC§I (N);

As = DiÖn tÝch STC, tæng diÖn tÝch cña c¶ ®«i STC (mm 2);

B = HÖ sè, ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

+ STC kÐp b»ng thÐp tÊm h×nh ch÷ nhËt, B = 1,0; + STC ®¬n b»ng thÐp tÊm h×nh ch÷ nhËt, B = 2,4; + STC ®¬n b»ng thÐp gãc, B=1,8.

2.6.2. KiÓm to¸n STC gèi

STC gèi chÞu ph¶n lùc gèi vµ c¸c lùc tËp trung. C¸c lùc tËp trung chuyÓn qua b¶n biªn vµ ®Çu d−íi cña STC. STC gèi ®−îc liªn kÕt víi v¸ch, ®ång thêi t¹o thµnh ®−êng biªn th¼ng ®øng lµm neo chÞu c¾t tõ t¸c ®éng cña tr−êng c¨ng.

§èi víi dÇm thÐp h×nh c¸n, ta ph¶i lµm STC gèi khi: (A6.10.8.2.1)

Vu > 0,75ϕbVn (72) Trong ®ã:

ϕb = HÖ sè søc kh¸ng ®èi víi gèi theo quy ®Þnh; (A6.5.4.2) Vu = Lùc c¾t tÝnh to¸n t¹i gèi (N);

Vn = Søc kh¸ng c¾t danh ®Þnh cña v¸ch dÇm t¹i gèi (N).

§èi víi c¸c dÇm thÐp b¶n ph¶i ®Æt STC gèi ë tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ gèi vµ tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ chÞu t¶i träng tËp trung. (A6.10.8.2.1)

C¸c STC gèi ph¶i bao gåm mét hoÆc nhiÒu thÐp b¶n hoÆc thÐp gãc ®−îc liªn kÕt b»ng hµn hoÆc b¾t bu l«ng vµo c¶ hai bªn cña b¶n bông. C¸c mèi nèi vµo b¶n bông ph¶i ®−îc thiÕt kÕ ®Ó truyÒn toµn bé lùc gèi do c¸c t¶i träng tÝnh to¸n g©y ra.

C¸c STC gèi ph¶i kÐo dµi ra toµn bé chiÒu cao cña b¶n bông vµ cµng khÝt cµng tèt tíi c¸c mÐp cña b¶n c¸nh.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 26

Mçi STC ph¶i ®−îc hoÆc mµi ®Ó l¾p khÝt vµo b¶n c¸nh th«ng qua ®ã nã nhËn ®−îc ph¶n lùc, hoÆc ®−îc g¾n vµo b¶n c¸nh ®ã b»ng ®−êng hµn r·nh ngÊu hoµn toµn.

Kho¶ng c¸ch tõ STC gèi ®Õn STC ®øng trung gian liÒn kÒ ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn ≥ 1,5D (A6.10.7.3.3c)

S−ên t¨ng c−êng gèi ph¶i tháa m·n nh÷ng ®iÒu kiÖn sau:

2.6.2.1. KiÓm to¸n ®é m¶nh

STC gèi ®−îc thiÕt kÕ nh− mét phÇn tö chÞu nÐn, gåm mét ®«i hoÆc h¬n c¸c b¶n thÐp h×nh ch÷ nhËt ®Æt ®èi xøng vÒ mçi bªn cña b¶n v¸ch dÇm.

§é m¶nh cña STC gèi ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: (A6.10.8.2.2)

ys pp F

E0,48tb ≤ (73)

Trong ®ã:

bp = ChiÒu réng cña STC gèi (mm);

tb = ChiÒu dµy cña STC gèi (mm).

Tõ (73), ta cã thÓ chän tr−íc bp råi tÝnh ra tp.

2.6.2.2. KiÓm to¸n søc kh¸ng tùa

Søc kh¸ng tùa tÝnh to¸n, Br ph¶i ®−îc lÊy nh− sau:

Br = ϕbApuFys ≥ Ru (74) Trong ®ã:

ϕb = HÖ sè søc kh¸ng tùa theo quy ®Þnh; (A6.5.4.2) Apu = DiÖn tÝch tùa cña STC vµo b¶n c¸nh (mm

2);

Ru = Ph¶n lùc gèi ë TTGHC§I (N).

Tõ (74) ⇒ Chän ®−îc kÝch th−íc cña STC gèi theo ®iÒu kiÖn søc kh¸ng tùa. Ta cã thÓ chän mét ®«i, hai ®«i hoÆc ba ®«i.

(CÊu t¹o STC cã v¸t 450, 4tw lµ ®Ó ng¨n c¶n sù h×nh thµnh øng suÊt kÐo däc kh«ng lîi trong mèi

hµn t¹i chç tiÕp xóc gi÷a v¸ch STC vµ b¶n biªn).

2.6.2.3. KiÓm to¸n søc kh¸ng nÐn däc trôc

STC gèi céng mét phÇn v¸ch phèi hîp nh− mét cét ®Ó chÞu lùc nÐn däc trôc.

§èi víi c¸c STC ®−îc b¾t bu l«ng vµo b¶n bông, mÆt c¾t hiÖu dông cña cét chØ bao gåm c¸c cÊu kiÖn cña STC.

§èi víi STC ®−îc hµn vµo b¶n bông, diÖn tÝch cã hiÖu cña tiÕt diÖn cét ®−îc lÊy b»ng diÖn tÝch tæng céng c¸c thµnh phÇn cña STC vµ mét ®o¹n v¸ch n»m t¹i träng t©m kh«ng lín h¬n 9tw sang mçi bªn cña c¸c cÊu kiÖn phÝa ngoµi cña nhãm STC gèi.

Søc kh¸ng nÐn däc trôc cã hÖ sè ®−îc tÝnh nh− sau:

Pr = ϕcPn ≥ Ru (75) Trong ®ã:

ϕc = HÖ sè søc kh¸ng nÐn theo quy ®Þnh; (A6.5.4.2) Pn = Søc kh¸ng nÐn danh ®Þnh, ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: (A4.6.2.5)

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 27

§Æt E F

πr kl

λ y 2

⎟⎠ ⎞⎜⎝

⎛= = ®é m¶nh cña cét (76)

+ NÕu λ ≤ 2,25 th× Pn = 0,66λ Fys As (77) + NÕu λ > 2,25 th× Pn = 0,88FysAs/λ (77a)

Trong ®ã:

As = DiÖn tÝch mÆt c¾t cét (mm 2);

k = HÖ sè chiÒu dµi hiÖu dông theo quy ®Þnh. Víi tr−êng hîp liªn kÕt hµn ë hai ®Çu th× k = 0,75. (A4.6.2.5)

l = ChiÒu dµi kh«ng gi»ng (mm) = chiÒu cao v¸ch D (mm);

r = b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn cét (mm);

s

y

A I

r = (mm); (78)

Iy = M«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn cét ®èi víi trôc trung t©m cña v¸ch (mm 4).

2.7. TÝnh to¸n thiÕt kÕ mèi nèi c«ng tr−êng Liªn kÕt hµn cã nhiÒu −u ®iÓm nh− ®¬n gi¶n vÒ cÊu t¹o, Ýt chi tiÕt, tèn Ýt vËt liÖu, phï hîp víi

®iÒu kiÖn c«ng nghiÖp hãa,...nªn ®−îc −a dïng. Tuy vËy, víi c¸c mèi nèi c«ng tr−êng th× liªn kÕt hµn khã thao t¸c, khã hµn tù ®éng, còng nh− kiÓm tra chÊt l−îng. Do ®ã, th«ng th−êng ta kÕt hîp mèi nèi hµn ë nhµ m¸y vµ bu l«ng C§C ë c«ng tr−êng.

TÝnh to¸n thiÕt kÕ mèi nèi c«ng tr−êng ph¶i ®−îc xem xÐt trªn c¸c mÆt sau:

+ KiÓm c¸c b¶n nèi vµ dÇm thÐp t¹i vÞ trÝ mèi nèi;

+ KiÓm to¸n søc kh¸ng cña c¸c bu l«ng C§C.

Trong ph¹m vi BTL nµy, chóng ta chØ nghiªn cøu kiÓm to¸n søc kh¸ng cña c¸c bu l«ng C§C.

ë trªn ta ®· tÝnh ®−îc m« men tÝnh to¸n lín nhÊt vµ lùc c¾t tÝnh to¸n lín nhÊt ë mÆt c¾t i. §ã lµ hai ®¹i l−îng x¸c ®Þnh ®éc lËp víi nhau, mçi tr−êng hîp cã mét vÞ trÝ ho¹t t¶i bÊt lîi riªng rÏ. Do vËy nÕu M vµ V ë cïng mÆt c¾t i l¹i cïng cã mÆt trong mét c«ng thøc chung, nh− trong c«ng thøc tÝnh lùc c¾t t¸c dông lªn bu l«ng liªn kÕt b¶n bông dÇm, th× viÖc lÊy M vµ V x¸c ®Þnh ë trªn ®Ó tÝnh to¸n liªn kÕt lµ kh«ng ®óng. VÒ mÆt lý thuyÕt, trªn dÇm sÏ cã mét vÞ trÝ nµo ®ã cña ho¹t t¶i ®Ó cÆp gi¸ trÞ M, V ë mÆt c¾t i mµ khi ®−a vµo c«ng thøc chung nãi trªn th× gi¸ trÞ cña c«ng thøc nãi trªn sÏ lµ bÊt lîi nhÊt. Tuy vËy, viÖc t×m vÞ trÝ ho¹t t¶i bÊt lîi chung ®ã rÊt phøc t¹p.

ë ®©y, ®Ó ®¬n gi¶n ta lÊy gÇn ®óng nh− sau: §èi víi M lÊy gi¸ trÞ lín nhÊt Mmax nh− x¸c ®Þnh ë trªn, ®èi víi V lÊy gi¸ trÞ øng víi vÞ trÝ ho¹t t¶i xe tÝnh cho Mmax; hoÆc ®Ó thiªn vÒ an toµn ta tÝnh to¸n víi Mmax vµ Vmax.

2.7.1. Chän vÞ trÝ mèi nèi c«ng tr−êng

Ta ph¶i bè trÝ c¸c mèi nèi dÇm lµ do chiÒu dµi vËt liÖu cung cÊp th−êng bÞ h¹n chÕ, yªu cÇu cÊu t¹o, ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt, còng nh− kh¶ n¨ng vËn chuyÓn vµ l¾p r¸p bÞ h¹n chÕ;

Do ®iÒu kiÖn vËn chuyÓn vµ kh¶ n¨ng cÈu l¾p cã h¹n, nªn ng−êi ta th−êng chia dÇm lµm nhiÒu ®o¹n ®−îc chÕ t¹o s½n trong nhµ m¸y råi míi trë ra c«ng tr−êng vµ nèi l¹i víi nhau thµnh mét cÊu kiÖn hoµn chØnh. C¸c mèi nèi nµy gäi lµ mèi nèi c«ng tr−êng. §Çu nèi cña c¸c ®o¹n dÇm ph¶i trong cïng mét mÆt c¾t th¼ng ®øng hoÆc ë c¸c mÆt c¾t gÇn nhau, ®Ó tiÖn cho viÖc vËn chuyÓn, cÈu l¾p vµ l¾p r¸p. ë ®©y, ta chØ nghiªn cøu lo¹i mèi nèi c«ng tr−êng cã c¸c ®Çu nèi n»m trªn cïng mét mÆt ph¼ng th¼ng ®øng.

VÞ trÝ mèi nèi th−êng nªn tr¸nh chç cã m« men lín. §èi víi dÇm gi¶n ®¬n, ta th−êng bè trÝ c¸ch gèi mét ®o¹n (1/4 ÷ 1/3)L vµ ®èi xøng víi nhau qua mÆt c¾t gi÷a dÇm.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 28

Mèi nèi c«ng tr−êng b»ng bung l«ng C§C cña dÇm ch÷ I tæ hîp hµn cã d¹ng ®iÓn h×nh nh− sau:

I

Mèi nèi c«ng tr−êng b»ng bu l«ng c−êng ®é cao

i - i

Tõ h×nh vÏ ta thÊy mèi nèi gåm hai phÇn:

+ Mèi nèi b¶n c¸nh lµm viÖc gièng nh− mèi nèi ®èi ®Çu hai b¶n thÐp chÞu lùc däc trôc;

+ Mèi nèi b¶n bông lµm viÖc gièng nh− mèi mèi ®èi ®Çu hai b¶n thÐp chÞu t¸c dông ®ång thêi cña m«men, lùc c¾t vµ lùc däc.

Do vËy, viÖc ®Çu tiªn lµ ta ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc c¸c lùc thiÕt kÕ cho mèi nèi b¶n c¸nh vµ mèi nèi b¶n bông.

2.7.2. TÝnh to¸n lùc thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh

Tr−íc hÕt ta cÇn lµm quen víi mét sè quan ®iÓm vÒ viÖc x¸c ®Þnh lùc thiÕt kÕ mèi nèi:

- Quan ®iÓm 1: Lùc thiÕt kÕ mèi nèi b»ng lùc do ngo¹i lùc t¸c dông vµo mèi nèi;

- Quan ®iÓm 2: Lùc thiÕt kÕ mèi mèi b»ng kh¶ n¨ng chÞu lùc tèi ®a cña cÊu kiÖn cÇn nèi;

- Quan ®iÓm 3: Lùc thiÕt kÕ mèi kh«ng ®−îc nhá thua trÞ sè l¬n h¬n cña hai trÞ sè sau:

+ TrÞ sè trung b×nh cña m«men, lùc c¾t hoÆc lùc däc trôc do t¶i träng tÝnh to¸n t¹i ®iÓm nèi vµ søc kh¸ng uèn, c¾t hoÆc däc trôc tÝnh to¸n cña cÊu kiÖn ë cïng ®iÓm nèi;

+ 75% cña søc kh¸ng uèn, c¾t hoÆc däc trôc tÝnh to¸n cña cÊu kiÖn ë cïng ®iÓm nèi.

Quan ®iÓm 3 chÝnh lµ quan ®iÓm cña tiªu chuÈn 22 TCN 272-05 (A6.13.1).

2.7.2.1. TÝnh to¸n øng suÊt ë ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh

B¶ng øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh dÇm thÐp ë TTGHC§I

MÆt c¾t M (Nmm) Sbotmid (mm 3) Stopmid (mm

3) fbotmid (MPa) ftopmid (MPa)

DÇm thÐp

Liªn hîp (3n)

Liªn hîp (n)

Tæng

B¶ng øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh dÇm thÐp ë TTGHSD

MÆt c¾t M (N.mm) Sbotmid (mm 3) Stopmid (mm

3) fbotmid (MPa) ftopmid (MPa)

DÇm thÐp

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 29

Liªn hîp (3n)

Liªn hîp (n)

Tæng

2.7.2.2. TÝnh to¸n lùc thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh

øng suÊt thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh d−íi chÞu kÐo cña TTGHC§I ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

[ ] yfy

yfybotmid tbot F0,752

Ff F ϕϕ ≥+= (79)

Trong ®ã:

fbotmid = øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh d−íi ë TTGHC§I;

ϕy = HÖ sè kh¸ng theo quy ®Þnh; (A6.5.4.2) øng suÊt thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh trªn chÞu nÐn cña TTGHC§I ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng

thøc sau:

[ ] yfc

yfctopmid ctop F0,752

Ff F ϕϕ ≥+= (80)

Trong ®ã:

ftopmid = øng suÊt t¹i ®iÓm gi÷a b¶n c¸nh trªn ë TTGHC§I;

ϕc = HÖ sè kh¸ng theo quy ®Þnh; (A6.5.4.2) Tõ ®ã ta cã:

B¶ng lùc thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh dÇm thÐp ë TTGHC§I

VÞ trÝ f (N/mm2) F (N/mm2) A (mm2) P (N)

C¸nh d−íi

C¸nh trªn

B¶ng lùc thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh dÇm thÐp ë TTGHSD

VÞ trÝ F = f (N/mm2) A (mm2) P (N)

C¸nh d−íi

C¸nh trªn

2.7.3. ThiÕt kÕ mèi nèi c¸nh

2.7.3.1. Chän kÝch th−íc mèi nèi

Mèi nèi ®−îc thiÕt kÕ theo ph−¬ng ph¸p thö - sai, tøc lµ ta lÇn l−ît chän kÝch th−íc mèi nèi 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.

Ta s¬ bé chän kÝch th−íc mèi nèi nh− sau: (H×nh vÏ)

C¸c th«ng sè mèi nèi cÇn chän:

+ KÝch th−íc b¶n nèi trong, b¶n nèi ngoµi;

+ §−êng kÝnh bu l«ng C§C vµ lo¹i lç sö dông;

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 30

+ Sè bu l«ng C§C mçi bªn mèi nèi vµ bè trÝ s¬ bé mèi nèi;

2.7.3.2. KiÓm to¸n kho¶ng c¸ch cña c¸c bu l«ng C§C (A6.13.2.6)

2.7.3.2.1. Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c bu l«ng ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn kho¶ng c¸ch tèi thiÓu nh− sau:

min(Sl, Sh) ≥ Smin (81) Trong ®ã:

Sl = Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c bu l«ng theo ph−¬ng trôc dÇm (mm);

Sh = Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c bu l«ng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi trôc dÇm (mm);

Smin = Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a c¸c bu l«ng theo quy ®Þnh (A6.13.2.6.1).

2.7.3.2.2. Kho¶ng c¸ch tèi ®a

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c bu l«ng ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn kho¶ng c¸ch tèi thiÓu nh− sau:

max(Sl, Sh) ≥ Smin (82) Trong ®ã:

Smax = Kho¶ng c¸ch tèi ®a gi÷a c¸c bu l«ng theo quy ®Þnh (A6.13.2.6.2).

2.7.3.2.3. Kho¶ng c¸ch ®Õn mÐp c¹nh

Kho¶ng c¸ch tõ tim bu l«ng ngoµi cïng ®Õn mÐp thanh ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:

Semin ≤ Se ≤ Semax (83) Trong ®ã:

Se = Kho¶ng c¸ch tim bu l«ng ngoµi cïng tíi mÐp thanh (mm);

Semin, Semax = Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu, tèi ®a tõ tim bu l«ng ngoµi cïng tíi mÐp thanh theo quy ®Þnh (A6.13.2.6.6).

2.7.3.3. KiÓm to¸n søc kh¸ng c¾t cña bu l«ng C§C

Gi¶ thiÕt lùc c¾t ph©n bè ®Òu cho c¸c bu l«ng, nªn lùc c¾t t¸c dông lªn mét bu l«ng ë TTGHC§I ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

Ru = Pu/N (84)

Søc kh¸ng c¾t cña bu l«ng C§C ë THGHC§I ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:

Ru ≤ Rrs (85) Trong ®ã:

Pu = Lùc thiÕt nhá nhÊt trong b¶n c¸nh TTGHC§I (N);

N = Sè bu l«ng ë mét bª mèt nèi;

Rrs = Søc kh¸ng c¾t tÝnh to¸n cña mét bu l«ng C§C theo quy ®Þnh (A6.13.2.7).

2.7.3.4. KiÓm to¸n søc kh¸ng Ðp mÆt cña bu l«ng C§C

Søc kh¸ng Ðp mÆt cña bu l«ng C§C ë THGHC§I ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:

Ru ≤ Rrbb (86) Trong ®ã:

Rrbb = Søc kh¸ng Ðp mÆt tÝnh to¸n cña mét bu l«ng C§C theo quy ®Þnh (A6.13.2.9).

2.7.3.5. KiÓm to¸n søc kh¸ng tr−ît cña bu l«ng C§C

Gi¶ thiÕt lùc c¾t ph©n bè ®Òu cho c¸c bu l«ng, nªn lùc c¾t t¸c dông lªn mét bu l«ng ë TTGHSD ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

Ra = Pa/N (87)

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 31

Søc kh¸ng tr−ît cña bu l«ng C§C ë THGHSD ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn sau:

Ra ≤ Rr = Rn (88)

Trong ®ã:

Pa = Lùc thiÕt kÕ nhá nhÊt trong b¶n c¸nh ë TTGHSD (N);

Rn = Søc kh¸ng tr−ît cña mét bu l«ng C§C theo quy ®Þnh (A6.13.2.8).

2.7.4. TÝnh to¸n thiÕt kÕ mèi nèi bông dÇm

2.7.4.1. Chän kÝch th−íc mèi nèi

Mèi nèi ®−îc thiÕt kÕ theo ph−¬ng ph¸p thö - sai, tøc lµ ta lÇn l−ît chän kÝch th−íc mèi nèi theo kinh nghiÖm, 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.

Ta s¬ bé chän kÝch th−íc mèi nèi nh− sau: H×nh vÏ

C¸c th«ng sè mèi nèi cÇn chän:

+ KÝch th−íc b¶n nèi;

+ §−êng kÝnh bu l«ng C§C vµ lo¹i lç sö dông;

+ Sè bu l«ng C§C mçi bªn mèi nèi vµ bè trÝ s¬ bé mèi nèi.

2.7.4.2. TÝnh to¸n lùc c¾t thiÕt kÕ nhá nhÊt

Lùc c¾t thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHC§I ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

( )

r ru 0,75V

2 VVV ≥+= (89)

Trong ®ã:

Vu = Lùc c¾t t¸c dông lªn dÇm t¹i vÞ trÝ mèi nèi ë THGHC§I (N);

Vr = Søc kh¸ng c¾t tÝnh to¸n cña dÇm t¹i vÞ trÝ mèi nèi (N).

Lùc c¾t thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHSD ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

V = Vu (90)

Trong ®ã:

Va = Lùc c¾t t¸c dông lªn dÇm t¹i vÞ trÝ mèi nèi ë THGHSD (N).

2.7.4.3. TÝnh to¸n m« men vµ lùc ngang thiÕt kÕ nhá nhÊt

M« men thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHC§I bao gåm hai thµnh phÇn nh− sau:

M = Mv + Mw (91)

Trong ®ã:

Mv = M« men do lùc c¾t thiÕt kÕ t¹i vÞ trÝ mèi nèi ë TTGHC§I t¸c dông lÖch t©m víi träng t©m nhãm ®inh ë mçi bªn mèi nèi g©y ra:

Mv = V.e (92)

Trong ®ã:

V = Lùc c¾t thiÕt kÕ mèi nèi ë TTGHC§I (N);

e = §é lÖch t©m cña nhãm ®inh ë mçi bªn mèi nèi, lÊy b»ng kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña nhãm ®inh mçi bªn mèi nèi tíi tim mèi nèi (mm);

Mw = PhÇn m« men t¸c dông lªn phÇn b¶n bông, do m« men uèn t¹i vÞ trÝ mèi nèi ë TTGHC§I g©y ra:

( )topmidbotmid2ww FF12DtM += (93)

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 32

Trong ®ã:

Fbotmid, Ftopmid = øng suÊt thiÕt kÕ nhá nhÊt t¹i träng t©m b¶n c¸nh d−íi, c¸nh trªn ë

TTGHC§I (N/mm2).

Lùc ngang thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHC§I ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

( )topmidbotmidw FF2DtH −= (94) (Chó ý: §èi víi dÇm kh«ng liªn hîp, ®èi xøng kÐp th× ta cã thÓ coi bá qua lùc ngang H)

T−¬ng tù, ta còng x¸c ®Þnh ®−îc m«men vµ lùc ngang thiÕt kÕ nhá nhÊt ë TTGHSD.

2.7.4.4. KiÓm to¸n kho¶ng c¸ch cña c¸c bu l«ng C§C (A6.13.2.6)

T−¬ng tù nh− mèi nèi b¶n c¸nh.

2.7.4.5. Lùc c¾t tÝnh to¸n trong mét bu l«ng C§C

Gi¶ thiÕt c¸c b¶n nèi lµ tuyÖt ®èi cøng vµ liªn kÕt vÉn lµm viÖc trong giai ®o¹n ®µn håi. Khi ®ã, bu l«ng ë vÞ trÝ xa nhÊt so víi träng t©m cña nhãm bu l«ng ë mçi bªn mèi nèi sÏ chÞu lùc c¾t lín nhÊt hay bÊt lîi nhÊt.

Ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh lùc c¾t trong bu l«ng xa nhÊt cã d¹ng nh− sau:

( ) ( ) 2

22 i

max

2

22 i

max max x

My N H

x Mx

N VR ⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜⎝ ⎛

+++⎟⎟⎠ ⎞

⎜⎜⎝ ⎛

++= ∑∑ ii yy (95) Trong ®ã:

N = Sè bu l«ng ë mçi bªn mèi nèi (bu l«ng);

M, V, H = M«men, lùc c¾t vµ lùc ngang thiÕt kÕ t¸c dông lªn mèi nèi (N);

xi, yi= Kho¶ng c¸ch tõ ®inh thø i ®Õn trôc y, x cña hÖ trôc täa ®é xoy ®Æt t¹i träng t©m cña nhãm bu l«ng ë mçi bªn mèi nèi (mm);

xmax, ymax = Täa ®é cña bu l«ng xa nhÊt ®èi víi hÖ trôc x0y (mm).

2.7.4.6. KiÓm to¸n søc kh¸ng c¾t cña bu l«ng C§C

T−¬ng tù nh− mèi nèi b¶n c¸nh.

2.7.4.7. KiÓm to¸n søc kh¸ng Ðp mÆt cña bu l«ng C§C

T−¬ng tù nh− mèi nèi b¶n c¸nh.

2.7.4.8. KiÓm to¸n søc kh¸ng tr−ît cña bu l«ng C§C

T−¬ng tù nh− mèi nèi b¶n c¸nh.

2.8. TÝnh to¸n c¾t b¶n c¸nh vµ vÏ biÓu ®å bao vËt liÖu Trong ph¹m vi BTL nµy ta kh«ng tÝnh to¸n phÇn nµy.

*****&*****

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 33

Tµi liÖu tham kh¶o

1. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN 272-2005. 2. AASHTO LRFD bridge design specifitications SI units second edition 1998 (AASHTO

LRFD 1998). 3. CÇu Bª t«ng cèt thÐp trªn ®−êng «t« (tËp 1), GS.TS Lª §×nh T©m, NXBXD - 2005. 4. CÇu thÐp, GS.TS Lª §×nh T©m, NXBGTVT - 2004. 5. Design of highway bridges. T¸c gi¶ RICHARD M.BARKER, JAY A.PUCKETT; NXB Jonh

Wiley & Sons - 1997. 6. CÇu Bª t«ng (tËp 1). T¸c gi¶ NguyÔn ViÕt Trung, Hoµng Hµ, NXBGTVT. 7. Bridge engineering handbook. T¸c gi¶ Wai-Fah Chen vµ Lian Duan. NXB CRC Press, 2000. 8. TÝnh to¸n kÕt cÊu Bª t«ng cèt thÐp theo tiªu chuÈn ACI 318-2002, t¸c gi¶ TrÇn M¹nh Tu©n,

NXB X©y Dùng 2004. 9. ThiÕt kÕ cÇu Bª t«ng cèt thÐp vµ cÇu thÐp trªn ®−êng «t«, t¸c gi¶ N.I.POLIVANOV, b¶n dÞch

cña NguyÔn Nh− Kh¶i vµ NguyÔn Tr©m, NXB khoa häc kü thuËt n¨m 1979. 10. PCI Bridge Design Manual, 2003. 11. Annual Book of ASTM Standards, 2000. 12. Tiªu chuÈn ACI 318-2002.

Bé m«n KÕt CÊu

L−u hµnh néi bé 34

phô lôc

B¶ng 1: B¶ng tra t¶i träng t−¬ng ®−¬ng cña HL-93 (KN/m)

Xe t¶i thiÕt kÕ (truck) Xe hai trôc thiÕt kÕ (tandem)

α α ChiÒu dµi t¶i (m) 0 0.25 0.5 0 0.25 0.5

4 72.50 72.50 72.50 93.50 88.00 77.00 4.5 67.31 64.44 64.44 84.74 80.40 71.70 5 66.12 58.00 58.00 77.44 73.92 66.88 6 62.03 50.48 48.33 66.00 63.56 58.67 7 57.41 48.93 41.43 57.47 55.67 52.08 8 53.02 46.52 36.25 50.88 49.50 46.75 9 49.40 43.92 34.04 45.63 44.54 42.37 10 46.51 41.37 34.00 41.36 40.48 38.72 11 43.81 38.99 33.50 37.82 37.09 35.64 12 41.33 37.05 32.67 34.83 34.22 33.00 13 39.06 35.41 31.68 32.28 31.76 30.72 14 36.99 33.85 30.63 30.08 29.63 28.73 15 35.12 32.38 29.57 28.16 27.77 26.99 16 33.40 30.99 28.53 26.47 26.13 25.44 18 30.40 28.50 26.56 23.63 23.36 22.81 20 27.88 26.34 24.76 21.34 21.12 20.68 22 25.73 24.45 23.15 19.45 19.27 18.91

24 23.87 22.80 21.71 17.88 17.72 17.42

26 22.26 21.35 20.42 16.53 16.40 16.14

28 20.86 20.07 19.27 15.38 15.27 15.04

30 19.61 18.93 18.23 14.37 14.28 14.08

32 18.51 17.90 17.29 13.49 13.41 13.23

34 17.52 16.99 16.44 12.71 12.64 12.48

36 16.63 16.15 15.67 12.02 11.95 11.81

L-LL

L

§ah S

1 1

k

k

α = L L1Víi

Đơn vị chủ quản: CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ THIÊN THI
Địa chỉ: 41-43 Trần Cao Văn, P6, Q3, HCM
giấy phép MXH: 102/GXN - TTĐT