Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Tính toán thiết kế tiết diện dầm bê tông cốt thép (tiếp theo)

12/9/2012 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Website:  Bộmôn Cầu và Công trình ngầm Website:  THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG  CẦU 1 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: ‐GTVT.TK/ Hà Nội, 10‐2012 382 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng (t.theo) 6.6.7.2. Kiểm tra độ võng – Biến dạng do tải trọng khai thác quá lớn sẽ gây hư hỏng các lớp mặt cầu,  nứt cục bộ trong bản mặt cầu Ngoài ra, biến dạng lớn cũng gây cảm giác không an toàn cho người qua cầu. Do dó quy trình quy định như sau: • Độ võng do hoạt tải của dầm, bản đơn giản ≤ Lnhịp /800 • Độ võng do hoạt tải của dầm hẫng ≤ Lhẫng /300 – Khi tính võng do hoạt tải có kể đến hệ số xung kích (1+IM) và hệ số làn xe.  Hoạt tải phải lấy trị số lớn hơn của 2 tổ hợp sau: • Một xe tải 3 trục • Hiệu ứng của (tải trọng làn + 25% xe tải 3 trục) – Với tất cả các làn đều chất tải và các dầm chủ đều giả thiết chịu tải bằng nhau. Nghĩa là hệ số phân phối tải trọng bằng số làn xe chia cho số dầm chủ (g = nl/ndc). Khi tính gần đúng độ võng tức thời (do hoạt tải) có thể dùng mô đun đàn hồi Ec và mô men quán tính của tiết diện nguyên Ig . 12/9/2012 2 383 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Độ võng giữa nhịp do tải phân bố q: – Độ võng tại điểm bất kỳ cách gối trái 1 đoạn là x của dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung cách gối trái 1 đoạn là b: q L L Px b EIEI x 45 . 384 . q L E I     2 2 2. . 6 . .x P b x L b x E I L     384 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • 6.6.8. Kiểm tra sức kháng cắt – Công thức kiểm tra: Trong đó: • Vu = lực cắt tính toán theo TTGH cường độ 1 • ɸ = hệ số sức kháng cắt (với kết cấu BTCT lấy ɸ = 0.9) • Vn = sức kháng cắt danh định • Vc = sức kháng cắt danh định của bê tông u nV V ' min 0.25 c s n c v v V V V f b d   '0.083c c v vV f b d 12/9/2012 3 385 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Vs = sức kháng cắt danh định của cốt thép trong sườn dầm • dv = chiều cao chịu cắt hữu hiệu, là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến trọng tâm vùng nén và ≥ (0.9de hoặc 0.72hdầm) ‐ 5.8.2.7 • de = khoảng cách từ thớ chịu nén xa nhất tới trọng tâm của cốt thép chịu kéo (trọng tâm của thép thường và thép ƯST ‐ nếu có) • bv = bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong chiều cao dv • s = cự ly cốt đai • β = hệ số xét đến khả năng bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo ‐ 5.8.3.4 • θ = góc nghiêng của ứng suất nén chéo (độ) ‐ 5.8.3.4 • α = góc nghiêng của cốt thép đai so với trục dọc (độ) • Av = diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly “s” (mm2)  cot cot sinv y v s A f d V s    0.9 max 0.72 2 e v e d d h ad    386 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Khi cốt đai bố trí thẳng đứng thì α = 0, lúc đó công thức tính sức kháng cắt danh định của cốt thép trong sườn dầm có thể viết lại như sau:  cotv y v s A f d V s  12/9/2012 4 387 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Xác định β và θ bằng cách tra bảng và dựa vào thông số ν/f’c và εx trong đó:   • ν = ứng suất cắt trong bê tông trong đó ɸ là hệ số sức kháng lấy theo 5.5.4.2. • εx = biến dạng dọc trục trong cốt thép ở phía chịu kéo khi uốn của dầm Trong đó:  Mu = mô men tính toán (N.mm)  Vu = lực cắt tính toán (N)  / 0.5 cot 0.002u v ux s s M d V E A    u v v Vv b d 388 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Xác định thông số β (cho mặt cắt có cốt đai) ‐ điều 5.8.3.4.2 TCN272‐05 12/9/2012 5 389 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) • Xác định thông số θ (cho mặt cắt có cốt đai) ‐ điều 5.8.3.4.2 TCN272‐05 390 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) 12/9/2012 6 391 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Trình tự các bước kiểm toán dầm chịu cắt có cốt thép sườn: • B1. Xác định các giá trị bao của Vu, Mu theo TTGH cường độ 1 • B2. Xác định khoảng cách trọng tâm vùng kéo và nén dv • B3. Xác định ứng suất cắt danh định v = Vu/(ɸdvbv) và sau đó xác định tỷ số v/f’c . Nếu tỷ số này > 0.25 thì cần phải tăng tiết diện chịu cắt. • B4. Giả thiết góc nghiêng ứng suất nén chéo θ = 40˚ => xác định biến dạng dọc trục trong cốt thép vùng chịu kéo εx. • B5. Tra bảng xác định β và θ. So sánh giá trị θ tìm được với giá trị giả thiết. Nếu có sai số lớn => cần phải tính lặp lại εx. • B6. Xác định Vc, Vs => kiểm tra sức kháng cắt. 392 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Chọn cốt đai chống cắt: • Để thuận lợi cho thi công, thông thường chọn đường kính cốt đai không đổi nhưng khoảng cách s thay đổi tăng dần theo sự giảm dần của lực cắt dọc theo chiều dài của dầm. • Xác định cường độ yêu cầu của cốt thép đai (cốt thép vách): • Xác định khoảng cách yêu cầu của cốt đai Trong đó:  Av = diện tích của thanh cốt đai;  fy = cường độ chảy của cốt đai. '0.083u us c c v v V VV V f b d      cot cot sinv y v s A f d s V    12/9/2012 7 393 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Bước cốt đai chống cắt (5.8.2.7) phải thỏa mãn các điều kiện sau: • Khi Vu < 0.1f’cbvdv thì: s ≤ 0.8 dv và 600mm (5.8.2.7‐1) • Khi Vu ≥ 0.1f’cbvdv thì: s ≤ 0.4 dv và 300mm (5.8.2.7‐2) 394 Tính toán thiết kế tiết diện dầm BTCT (t.theo) – Ghi chú: • Điều 5.8.3.4.1. đề xuất phương pháp đơn giản hơn để xác  định β và θ cho những mặt cắt không dự ứng lực như sau: – Đối với các mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và có ít nhất một lượng cốt thép đai tối thiểu quy định trong  Điều 5.8.2.5, hoặc khi có tổng chiều cao thấp hơn 400 mm, có thể  dùng các giá trị sau đây : » β = 2,0 » θ = 45o