Thiết kế kết cấu nhịp

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT @&? 50% Chương I: THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP I.Tính toán dầm theo phương ngang cầu I.1 Cấu tạo dầm Dầm thuộc dạng hộp đơn thành xiên, có cấu tạo như hình vẽ bên dưới. Bê tông dầm là loại có cường độ chịu nén ở 28 ngày f’c = 50Mpa 1/2 Mặt cắt tại gối trên trụ 1/2 Mặt cắt tại gối trên mố I.2 Nguyên lý tính toán Trong thực tế thì BMC làm việc rất phức tạp, nếu xét điều kiện làm việc thực tế của dầm thì phải tính theo mô hình không gian. Do vậy, để đơn giản hoá trong quá trình tính toán người ta chuyển đổi từ mô hình không gian về mô hình phẳng với giả thiết các kết cấu của bản làm việc cục bộ. Do mặt cầu đúc liền khối với dầm đỡ, nên độ cứng uốn hoặc xoắn của vách và bản đáy dầm hộp ảnh hưởng đến nội lực trong bản. Do vậy, khi tính bản mặt cầu ta phải kể đến ảnh hưởng của các yếu tố này. I.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu Từ nguyên lý tính toán ở trên, để xác định nội lực trong BMC ta mô hình hóa mặt cắt ngang dầm thành một khung kín. Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại trụ Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại hợp long I.3.1 Xác định tải trọng tác dụng I.3.1.1 Tĩnh tải + Trọng lượng bản thân kết cấu : do chương trình tính toán trong quá trình khai báo + Trọng lượng các lớp mặt cầu: - Giá trị này được lấy trong tính toán sơ bộ: - Trọng lượng các lớp mặt cầu xem là phân bố đều trên 1m ngang bản có giá trị DWlmc (KN/m) + Trọng lượng lan can tay vịn - Từ số liệu trong tính toán sơ bộ ta có: DWlc+tv+bc (KN) + Trọng lượng đá vỉa - Từ số liệu trong tính toán sơ bộ ta có: DWgcb (KN) I.3.1.2 Hoạt tải Hoạt tải HL-93: (Ta chỉ tính đối với xe tải thiết kế). Diên tích tiếp xúc của bánh xe được giả thiết là một hình chữ nhật có chiều rộng b2 = 510mm và chiều dài được xác định theo công thức: (3.6.1.2.5-1) Trong đó: b2: Chiều dài tiếp xúc của bánh xe (mm); g: Hệ số tải trọng, g = 1.75; IM: Lực xung kích lấy theo phần trăm, IM = 25%; P = 72500N cho xe tải thiết kế và 55000N cho xe hai trục thiết kế. + Với xe tải thiết kế: Diện tích tiếp xúc và truyền lực của bánh xe lên BMC. + Xác định tải trọng phân bố ngang - Chiều rộng phân bố của tải trọng bánh xe dọc theo nhịp tính toán của bản: b1 = b2 + 2Dh = 0.51 + 2.0,075 = 0,66m. - Chiều dài phân bố của tải trọng theo hướng ngang nhịp tính toán của bản: a1 = a2 + 2Dh = 0,36 + 2.0,075 = 0,51m. a = a2 + 2Dh + L/3 = 0,36 + 2.0,075 + 6,0/3 = 2,51m. + Trị số của tải trọng phân bố ngang I.3.2 Tính toán nội lực trong dầm tại các tiết diện đặc biệt Công thức tính toán: Trong đó: Hệ số tải trọng của các bộ phận và liên kết, hoặc 0.9; Hệ số tải trọng của lớp áo đường và thiết bị, hoặc 0.65; DC: Trọng lượng bản thân các bộ phận và liên kết; DW: Trọng lượng của lớp áo đường và thiết bị; m: hệ số làn xe = 1,2 ; 1,0 ; 0,85 tương ứng cho 1, 2 , 3 làn chất tải. 1+IM = 1 + 0.25 = 1.25: Hệ số xung kích; nh: Hệ số tải trọng, nh = 1.75; Pi: Tải trọng phân bố ngang trên chiều dài nhịp bản; wi: Diện tích ĐAH tương ứng với Pi; ql: Tải trọng làn, ql = 9,3/3=3,1KN/m; wl: Diện tích ĐAH tương ứng với ql PL: tải trọng người = 3 KN/m. wPL: diện tích ĐAH tương ứng với PL Để đơn giản cho việc áp dụng, hệ số tải trọng, hệ số xung kích được nhân trực tiếp vào tải trọng bánh xe: p = 43,76.(1+0.25) = 54,7 KN/m I.3.2.1 Đối với mặt cắt tại trụ I.3.2.1.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra Để xác định nội lực do tỉnh tải gây ra theo phương ngang cầu, ta dùng chương trình Midas/Civil để tính toán Bảng tổ hợp tải trọng Tên tổ hợp Loại Hệ số Mô tả max min Tổ hợp 1 Add 1,25 Trọng lượng bản thân dầm. 1,25 Trọng lượng DPC, LCTV. 1,5 Trọng lượng lớp BMC. Tổ hợp 2 Add 0,9 Trọng lượng bản thân dầm. 0,9 Trọng lượng DPC, LCTV. 0,65 Trọng lượng lớp BMC. Sơ đồ lực tác dụng lên bản mặt cầu - Kết quả tính toán do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện tính toán - Biểu đồ momen do tổ hợp 1 gây ra. Biểu đồ momen do tổ hợp 2 gây ra - Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 1 gây ra - Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 2 gây ra - Nội lực do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện Tiết diện Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 M (KN.m) Q (KN) M  (KN.m) Q  (KN) 1 -26,27 23,35 -16,73 14,87 2 -48,06 -38,92 -30,63 -24,78 3 24,91 0 15,84 0 4 -48,06 38,92 -30,63 24,78 5 -26,27 -23,35 -16,73 -14,87 6 -21,79 6,35 -13,90 4,05 7 -21,79 -6,35 -13,90 -4,05 8 -33,86 -69,51 -23,77 -50,05 9 68,66 0 50,05 0 10 -33,86 69,51 -23,77 50,05 I.3.2.1.2 Nội lực do hoạt tải gây ra KẾT QUẢ TÍNH TOÁN: 1 Tại tiết diện 1_1 - ĐAH M1_1 - ĐAH Q1_1 - Xếp tải lên ĐAH M,Q1_1 2 Tại tiết diện 2_2 - ĐAH M2_2 - ĐAH Q2_2 - Xếp tải lên ĐAH M2_2 âm - Xếp tải lên ĐAH M2_2 dương - Xếp tải lên ĐAH Q2_2 âm - Xếp tải lên ĐAH Q2_2 dương 3 Tại tiết diện 3_3 - ĐAH M3_3 - ĐAH Q3_3 - Xếp tải lên ĐAH M3_3 âm - Xếp tải lên ĐAH M3_3 dương - Xếp tải lên ĐAH Q3_3 âm - Xếp tải lên ĐAH Q3_3 dương 4 Tại tiết diện 4_4 - ĐAH M4_4 - ĐAH Q4_4 - Xếp tải lên ĐAH M4_4 âm - Xếp tải lên ĐAH M4_4 dương - Xếp tải lên ĐAH Q4_4 âm - Xếp tải lên ĐAH Q4_4 dương 5 Tại tiết diện 5_5 - ĐAH M5_5 - ĐAH Q5_5 - Xếp tải lên ĐAH M5_5 âm - Xếp tải lên ĐAH Q5_5 âm 6 Tại tiết diện 6_6 - ĐAH M6_6 - ĐAH Q6_6 - Xếp tải lên ĐAH M6_6 âm - Xếp tải lên ĐAH M6_6 dương - Xếp tải lên ĐAH Q6_6 âm - Xếp tải lên ĐAH Q6_6 dương 7 Tại tiết diện 7_7 - ĐAH M7_7 - ĐAH Q7_7 - Xếp tải lên ĐAH M7_7 âm - Xếp tải lên ĐAH M7_7 dương - Xếp tải lên ĐAH Q7_7 âm - Xếp tải lên ĐAH Q7_7 dương 8 Tại tiết diện 8_8 - ĐAH M8_8 - ĐAH Q8_8 - Xếp tải lên ĐAH M8_8 âm - Xếp tải lên ĐAH M8_8 dương - Xếp tải lên ĐAH Q8_8 âm - Xếp tải lên ĐAH Q8_8 dương 9 Tại tiết diện 9_9 - ĐAH M9_9 - ĐAH Q9_9 - Xếp tải lên ĐAH M9_9 âm - Xếp tải lên ĐAH M9_9 dương - Xếp tải lên ĐAH Q9_9 âm - Xếp tải lên ĐAH Q9_9 dương 10 Tại tiết diện 10_10 - ĐAH M10_10 - ĐAH Q10_10 - Xếp tải lên ĐAH M10_10 âm - Xếp tải lên ĐAH M10_10 dương - Xếp tải lên ĐAH Q10_10 âm - Xếp tải lên ĐAH Q10_10 dương Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( chưa nhân nh ) NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN Tiết diện Nội lực max Nội lực min M (KN.m) Q(KN) M(KN.m) Q(KN) 1 0,00 4,54 -5,62 0,00 2 1,04 0,31 -119,07 -203,07 3 70,89 20,35 -0,24 -20,62 4 1,02 110,1 -120,84 -0,30 5 0,00 0,00 -5,70 -4,65 6 117,84 34,65 -5,41 -1,59 7 119,65 1,56 -5,44 -34,83 8 3,89 5,66 -28,85 -5,53 9 1,74 5,66 -39,18 -5,53 10 3,79 5,66 -29,49 -5,53 - Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( đã nhân nh ) NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN Tiết diện Nội lực max Nội lực min M(KN.m) Q(KN) M(KN.m) Q(KN) 1 0,00 7,95 -9,84 0,00 2 1,82 0,54 -208,4 -355,4 3 124,06 35,61 -0,42 -36,08 4 1,79 192,68 -211,47 -0,52 5 0,00 0,00 -9,98 -8,14 6 206,22 60,64 -9,46 -2,78 7 209,38 2,73 -9,52 -60,95 8 6,8 9,9 -50,49 -9,68 9 3,05 9,9 -68,56 -9,68 10 6,63 9,9 -51,60 -9,68 Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại các tiết diện NỘI LỰC GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN Tiết Nội lực max Nội lực min diện M Q M Q (KN.m) (KN) (KN.m) (KN) 1 -16,73 31,3 -36,11 14,87 2 -28,81 -24,24 -256,46 -394,32 3 148,97 35,61 15,42 -36,08 4 -28,84 231,6 -259,5 24,26 5 -16,73 -14,87 -36,25 -31,49 6 192,32 66,99 -31,25 1,27 7 195,48 -1,32 -31,31 -67,3 8 -16,97 -40,15 -84,35 -79,19 9 71,71 9,9 -18,51 -9,68 10 17,14 79,49 -85,46 40,37 I.3.2.2 Đối với mặt cắt giữa nhịp I.3.2.2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra Để xác định nội lực do tỉnh tải gây ra theo phương ngang cầu, ta dùng chương trình Midas/Civil để tính toán Bảng tổ hợp tải trọng Tên tổ hợp Loại Hệ số Mô tả max min Tổ hợp 1 Add 1,25 Trọng lượng bản thân dầm. 1,25 Trọng lượng DPC, LCTV. 1,5 Trọng lượng lớp BMC. Tổ hợp 2 Add 0,9 Trọng lượng bản thân dầm. 0,9 Trọng lượng DPC, LCTV. 0,65 Trọng lượng lớp BMC. Sơ đồ lực tác dụng lên bản mặt cầu - Kết quả tính toán do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện tính toán - Biểu đồ momen do tổ hợp 1 gây ra - Biểu đồ momen do tổ hợp 2 gây ra - Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 1 gây ra - Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 2 gây ra Nội lực do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện Tiết diện Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 M (KN.m) Q (KN) M  (KN.m) Q  (KN) 1 -26,27 23,35 -16,73 14,87 2 -48,60 -38,92 -30,98 -24,78 3 24,38 0 15,48 0 4 -48,60 38,92 -30,98 24,78 5 -26,27 -23,35 -16,73 -14,87 6 22,33 32,31 14,25 22,27 7 22,33 -32,31 14,25 -22,27 8 -53,80 -81,88 -38,36 -58,95 9 88,46 0 64,07 0 10 -53,80 81,88 -38,36 58,95 Tính toán tương tự như trường hợp tại trụ ta có kết quả sau: Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( chưa nhân nh ) NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN Tiết diện Nội lực max Nội lực min M (KN.m) Q(KN) M(KN.m) Q(KN) 1 0,00 4,50 -7,92 0,00 2 0,55 0,17 -120,59 -202,92 3 68,80 20,48 -0,14 -20,72 4 0,54 110,0 -122,53 -0,16 5 0,00 0,00 -5,70 -4,65 6 119,87 64,76 -5,49 -2,93 7 121,84 2,91 -5,55 -64,90 8 -9,38 -0,52 -5,88 0,44 9 0,96 -0,52 -22,87 0.44 10 -8,92 -0,52 -5,73 0,44 Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( đã nhân nh ) NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN Tiết diện Nội lực max Nội lực min M(KN.m) Q(KN) M(KN.m) Q(KN) 1 0,00 7,87 -13,86 0,00 2 0,96 0,297 -211,03 -355,11 3 120,4 35,84 -0,245 -36,26 4 0,945 192,5 -214,43 -0,28 5 0,00 0,00 -9,98 -8,14 6 209,77 113,33 -9,60 -5,13 7 213,22 5,09 -9,71 -113,58 8 -16,41 -0,91 -10,29 0,77 9 1,68 -0,91 -40,02 0,77 10 -15,61 -0,91 -10,02 0,77 Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại các tiết diện NỘI LỰC GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN Tiết Nội lực max Nội lực min diện M Q M Q (KN.m) (KN) (KN.m) (KN) 1 -16,73 31,22 -40,13 14,87 2 -30,02 -24,48 -259,5 -394,0 3 144,78 35,84 15,23 -36,26 4 -30,03 231,42 -253,0 24,5 5 -16,73 -14,87 -36,25 -31,49 6 232,1 165,64 4,65 17,14 7 235,55 -17,18 4,54 -145,9 8 -48,65 -58,18 -70,21 -82,79 9 90,14 0,77 24,05 -0,91 10 -48,38 82,65 -69,41 58,04 I.4 Xác định cốt thép tại các tiết diện tính toán: I.4.1 Đối với tiết diện tại trụ I.4.1.1 Xác định nội lực cho các cấu kiện (BMC, sườn dầm bản đáy): XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÍNH TOÁN Cấu kiện Tiết diện Nội lực tính toán Chọn M (+)(KN.m) M (-)(KN.m) Q(KN) M (+)(KN.m) M (-)(KN.m) Q(KN) Bản mặt cầu 1 -16,73 -36,11 31,3 148,97 -259,46 -394,32 2 -28,81 -256,46 -394,32 3 148,97 15,42 -36,08 4 -28,84 -259,5 231,6 5 -16,73 -36,25 -31,49 Sườn dầm 6 192,32 -31,25 66,99 195,48 -31,31 66,99 7 195,48 -31,31 -67,3 Bản đáy 8 -16,97 -84,35 -79,19 71,71 -85,46 -79,19 9 71,71 -18,51 9,9 10 17,14 -85,46 79,49 I.4.1.2 Tính toán cốt thép chịu momen: - Sử dụng cốt thép thường theo tiêu chuẩn ASTM A615M: + Số hiệu: N022; + Đường kính danh định: db = 21,5mm; + Diện tích tiết diện ngang: Ab = 363mm2; + Khối lượng danh định: 2,453kg/m; + Cường độ chảy dẻo: fy = 420MPa. - Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép thường chịu nén khi tính sức kháng mômen như sau: (5.7.3.2) Trong đó: Mn: Sức kháng danh định; As: Diện tích của cốt thép thường chịu kéo; fy: Cường độ chảy dẻo của cốt thép thường; f: Hệ số sức kháng, theo 5.5.4.2.1 thì f = 0,9; ds: Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo; a: Chiều dày của khối ứng suất tương đương; - Giả thiết cánh tay đòn (ds – a/2) độc lập với As, có thể thay bằng j.ds và được trị số gần đúng của As để chịu fMn = Mu ; mm2 j @ 0,92: Giả thiết với BTCT thường. - Tiết diện thép gần đúng có thể biểu diễn bới Tính toán diện tích cốt thép theo sách BÊ TÔNG CỐT THÉP : BẢNG TÍNH TOÁN CỐT THÉP Cấu kiện Lưới thép M(KN.m) h(mm) ds(mm) As(mm2) As Chọn(mm2) Bản mặt cầu Trên 259,46 250 190 4138,75 11No22As= 4181,1 Dưới 148,97 250 220 2051,92 9No18As= 2290,5 Sườn dầm Bên trong 31,31 500 450 210,84 9No18As= 2290,5 Bên ngoài 195,48 500 450 1316,36 9No18As= 2290,5 Bản đáy Trên 85,46 800 770 336,32 10No20As= 3142,0 Dưới 71,71 800 770 282,21 10No20As= 3142,0 As tính toán cho 1m dài theo phương dọc cầu I.4.1.3 Kiểm tra lượng cốt thép: - Vì là biểu thức gần đúng nên cần kiểm tra sức kháng momen của cốt thép đã chọn a. Lượng cốt thép tối đa: - Hàm lượng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải được giới hạn sao cho: c£ 0.42de (5.7.3.3.1-1) Trong đó: de : khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo (mm) de = ds c : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa (mm) (5.7.3.1.2-4) b1: Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (5.7.2.2) b : bề rộng của bản cánh chịu nén, b = 1000 mm b. Lượng cốt thép tối thiểu (5.7.3.3.2-1) Trong đó : : Tỉ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên f’c: Cường độ quy định của bê tông (MPa) fy: Cường độ chảy dẻo của thép chịu kéo (MPa). - Kiểm tra lượng cốt thép: KIỂM TRA LƯỢNG CỐT THÉP Cấu kiện Lưới thép As(mm2) c(mm) 0.42de(mm) 0.03f'cbds/fy(mm2) KQ 1 KQ 2 Bản mặt cầu Trên 4181,1 74,85 75,60 542,85 OK OK Dưới 2290,5 45,56 92,40 628,57 OK OK Sườn dầm Bên trong 2290,5 41,006 189,00 1285,71 OK OK Bên ngoài 2290,5 41,006 189,00 1285,71 OK OK Bản đáy Trên 3142,0 56,25 323,40 2200,00 OK OK Dưới 3142,0 56,25 323,40 2200,00 OK OK KQ 1 : là kết quả kiểm tra lượng cốt thép tối đa KQ 2 : là kết quả kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu I.4.1.4 Tính toán cốt thép phân bố: - Cốt thép phụ được đặt theo chiều dọc dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang. Diện tích yêu cầu được tính theo phần trăm cốt thép chịu mômen dương. - Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với làn xe Số phần trăm = (9.7.3.2) - Với: Sc là chiều dài có hiệu của nhịp (khoảng cách giữa hai mặt vách),Sc=8,5m Số phần trăm = - Đối với cốt thép phân bố momen dương: As = 0,4165.2545,0 = 1060 mm2 Chọn 9 No12@125mm I.4.1.5 Tính toán cốt thép chống co ngót và nhiệt độ: - Diện tích cốt thép tối thiểu cho mỗi phương: (5.10.8.2) Trong đó: Ag: Diện tích tiết diện nguyên mặt cắt (mm2); fy: Cường độ chảy quy định của cốt thép. I.4.1.6 Kiểm toán khả năng chịu lực của tiết diện: I.4.1.6.1 Kiểm toán theo mômen: (5.7.3.2.1-1) Trong đó: Mmax: Sức kháng cực hạn; f: Hệ số sức kháng, theo 5.5.4.2 thì f = 0.9; Mr: Sức kháng danh định; Mn: Sức kháng uốn danh định, (5.7.3.2.3) Với:As,fy: đã biết; ds: Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo; Cấu kiện Lưới thép As(mm2) a(mm) ds(mm) Mr=fMn(KN.m) Mmax(KN.m) Kết quả Bản mặtcầu Trên 4181,1 51,65 190 259,5 259,46 OK Dưới 2290,5 31,44 220 196,5 148,97 OK Sườn dầm Bên trong 2290,5 28,29 450 377,4 31,31 OK Bên ngoài 2290,5 28,29 450 377,4 195,48 OK Bản đáy Trên 3142,0 38,81 770 891,5 85,46 OK Dưới 3142,0 38,81 770 891,5 71,71 OK I.4.1.6.2 Kiểm toán theo lực cắt: (5.8.2.1-2) Trong đó: f: Hệ số sức kháng, theo 5.5.4.2 thì f = 0.9; Vr: Sức kháng cắt tính toán; Vn: Sức kháng cắt danh định (N); Sức kháng cắt danh định Vn phải được xác định bằng trị số nhỏ hơn của: Vn =Vc + Vs + Vp (5.8.3.3-1) (5.8.3.3-2) Trong đó: (5.8.3.3-3) (5.8.3.3-4) Với: bv: Bề rộng bản bụng hữu hiệu được lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong phạm vi chiều cao dv; bv = 1000mm s : cự ly cốt thép đai (mm) β : hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định trong 5.8.3.4 α : góc nghiêng của cốt thép ngang đối với trục dọc (độ) θ : góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong 5.8.3.4 (độ) Av : diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2) Vp : thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng. Vì bản không bố trí cốt thép dự ứng lực nên ta bỏ qua thành phần này. dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng cự ly đo thẳng góc với trục trung hòa giữa hợp lực kéo và lực nén do uốn, nhưng không cần lấy ít hơn trị số lớn hơn của 0,9ds hoặc 0,72h Chọn dv max từ 3 giá trị sau: 0,9ds = 0,9.(500-50) = 405 mm 0,72h = 0,72.500 =360 mm 500 - 50 - 50 = 400 mm Vậy chọn dv = 405 mm Ta có Vn xác định theo 5.8.3.3-2 là Vn = 0,25.f’c.bv.dv = 0,25.50.1000.405 = 4050000 N = 405 T + Xác định β, θ: đối với mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và có ít nhất một lượng cốt thép ngang tối thiểu quy định trong 5.8.2.5 hoặc khi có tổng chiều cao thấp hơn 400 mm, có thể dùng các giá trị sau đây (5.8.3.4.1) β = 2 θ = 45o + Ta có h =250mm nên ta lấy giá trị β và θ như trên + α = 90o > Vu =30,7 T, không cần tính Vs nữa, đạt về sức kháng cắt. I.4.2 Đối với tiết diện tại giữa nhịp I.4.2.1 Xác định nội lực cho các cấu kiện (BMC, sườn dầm bản đáy): XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÍNH TOÁN Cấu kiện Tiết diện Nội lực tính toán Chọn M (+)(KN.m) M (-)(KN.m) Q(KN) M (+)(KN.m) M (-)(KN.m) Q(KN) Bản mặt cầu 1 -16,73 -40,13 31,22 144,78 -259,50 -394,0 2 -30,02 -259,50 -394,0 3 144,78 15,23 -36,26 4 -30,03 -253,0 231,42 5 -16,73 -36,25 -31,49 Sườn dầm 6 232,1 4,65 165,64 235,55 4,65 165,64 7 235,55 4,54 -145,9 Bản đáy 8 -48,65 -70,21 -82,79 90,14 -70,21 -82,79 9 90,14 24,05 -0,91 10 -48,38 -69,41 82,65 I.4.2.2 Tính toán cốt thép chịu momen: - Sử dụng cốt thép thường theo tiêu chuẩn ASTM A615M: + Số hiệu: N022; + Đường kính danh định: db = 21,5mm; + Diện tích tiết diện ngang: Ab = 363mm2; + Khối lượng danh định: 2,984kg/m; + Cường độ chảy dẻo: fy = 420MPa. - Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép thường chịu nén khi tính sức kháng mômen như sau: (5.7.3.2) Trong đó: Mn: Sức kháng danh định; As: Diện tích của cốt thép thường chịu kéo; fy: Cường độ chảy dẻo của cốt thép thường; f: Hệ số sức kháng, theo 5.5.4.2.1 thì f = 0,9; ds: Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo; a: Chiều dày của khối ứng suất tương đương; - Giả thiết cánh tay đòn (ds – a/2) độc lập với As, có thể thay bằng j.ds và được trị số gần đúng của As để chịu fMn = Mu ; mm2 j @ 0,92: Giả thiết với BTCT thường. - Tiết diện thép gần đúng có thể biểu diễn bới - Tính toán cốt thép BẢNG TÍNH TOÁN CỐT THÉP Cấu kiện Lưới thép M(KN.m) h(mm) ds(mm) As(mm2) As Chọn(mm2) Bản mặt cầu Trên 259,50 250 190 4194,57 11No22As= 4181,1 Dưới 144,78 250 220 1994,21 9No18As= 2290,5 Sườn dầm Bên trong 4,65 500 450 31,31 9No18As= 2290,5 Bên ngoài 235,55 500 450 1586,22 9No18As= 2290,5 Bản đáy Trên 70,21 300 270 788,0 8No20As= 2513,6 Dưới 90,14 300 270 1011,67 8No20As= 2513,6 As tính toán cho 1m dài theo phương dọc cầu I.4.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép: - Vì là biểu thức gần đúng nên cần kiểm tra sức kháng momen của cốt thép đã chọn a. Lượng cốt thép tối đa: - Hàm lượng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải được giới hạn sao cho: c£ 0.42de (5.7.3.3.1-1) Trong đó: de : khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo (mm) de = ds c : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa (mm) (5.7.3.1.2-4) b1: Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (5.7.2.2) b : bề rộng của bản cánh chịu nén, b = 1000 mm b. Lượng cốt thép tối thiểu (5.7.3.3.2-1) Trong đó : : Tỉ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên f’c: Cường độ quy định của bê tông (MPa) fy: Cường độ chảy dẻo của thép chịu kéo (MPa). - Kiểm tra lượng cốt thép: KIỂM TRA LƯỢNG CỐT THÉP Cấu kiện Lưới thép As(mm2) c(mm) 0.42de(mm) 0.03f'cbds/fy(mm2) KQ 1 KQ 2 Bản mặt cầu Trên 4181,1 74,85 75,60 542,85 OK OK Dưới 2290,5 45,56 92,40 628,57 OK OK Sườn dầm Bên trong 2290,5 41,006 189,00 1285,71 OK OK Bên ngoài 2290,5 41,006 189,00 1285,71 OK OK Bản đáy Trên 2513,6 45,00 113,4 964,28 OK OK Dưới