ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

CHƯƠNG I:
THIẾT KẾ LAN CAN ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI
I. Một số yêu cầu chung:
Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đi không bò
rớt xuống sông. Lan can còn là công trình thể hiện tính thẩm mỹ, tạo hình thái hài
hòa với các công trình và cảnh quan xung quanh.
Lan can đường người đi có tác dụng đảm bảo an toàn cho người đi bộ trên cầu.
¯ Chiều cao nhỏ nhất của lan can phải bằng 1060 mm tính từ mặt đường người đi
¯ Khoảng cách tónh giữa các thanh không được lớn hơn 150 mm
¯ Khi dùng lan can có cả cột đứng và thanh ngang, thì ở phần thấp (65 mm)
khoảng cách tónh giữa các thanh ≤ 150 mm, khoảng cách tónh của phần trên
không quá 380 mm.
¯ Hoạt tải tính toán là tải trọng phân bố đều có cường độ w=0.37 N/mm theo cả
hai phương thẳng đứng và nằm ngang. Đồng thời lan can phải được tính với 1
tải tập trung 890 N, có thể tác dụng đồng thời với tải trọng phân bố ở trên.
II. Cấu tạo thanh lan can:
10x200=2000

10x200=2000

500

844

Tay vòn trên

Cột lan can

580

Tay vòn dưới

Ta chọn lan can tay vòn và trụ lan can làm bằng vật liệu thép AII
Tiết diện là thép ống có bề dày 5 mm
γ t = 7.85 ×10−3 N / mm 2 , f y = 280 N / mm 2

MSSV : CD02087

5

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

110

5

100

5

a) Cấu tạo thanh lan can trên:
Đường kính ngoài D= 110 mm

Đường kính trong d= 100 mm

100

5

110

90

5

80

5

b) Cấu tạo thanh lan can dưới:
Đường kính ngoài D= 90 mm
Đường kính trong d= 80 mm

5

80
90

5

III. Thiết kế:
Do tải trọng tác dụng lên mỗi thanh lan can là như nhau nên ta chỉ cần kiểm tra
cho thanh lan can có đường kính nhỏ(thanh lan can dưới).

1) Tónh tải tác dụng:
Trọng lượng bản thân :
g = γ t .F
γ t = 7,85.10 −5 N / mm3
F=

(

) (

)

π 2
π
. D − d 2 = 902 − 802 = 1335mm 2
4
4

g = γ t .F = 7,85.10 − 5.1335 = 0,105N / mm

MSSV : CD02087

6

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU


2) Hoạt tải tác dụng:
Sơ đồ tác dụng của hoạt tải:

Px = 890 N

W x =0.37 N/mm

W y =0.37 N/mm
0.5L
L
Độ lớn của tải trọng:
P = 1,75.890 = 1557,5N
W = Wn2 + (Wd + g ) 2 = (1, 75.0,37) 2 + (1, 75.0,37 + 1, 25.0,105) 2 = 1, 026 N / mm

IV. Xác đònh nội lực trong thanh lan can:
Sơ đồ tính toán:
P = 1557,5 N
W = 1,026 N/mm

2000
momen do P

778750 Nmm

momen do W

513000 Nmm

- Momen lớn nhất trong thanh lan can:

W.S2 PS
1,026.20002 1557,5.2000
M ht =
+
=
+
= 129,175.104 Nmm
8
4
8
4

MSSV : CD02087

7

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

V. Mômen kháng uốn của thanh lan can:
M p = φ.S.f y
Sức kháng uốn của thanh lan can:
π 3
π
S=
D − d3 =

903 − 803 = 21303mm3
32
32
Do đó:
M p = φ.S.f y = 0,9.21303.280 = 5368356 Nmm

(

)

(

)

Vậy : M < M p lan can thoả điều kiện chòu uốn
VI. Thiết kế trụ lan can:
1) Sơ đồ cấu tạo trụ lan can:
140
1511015

775

770

775

Ø

775


375

375

65

70

Ø

330

330

130

200

MSSV : CD02087

190

8

200

200

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN



ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

2)

GVHD : Th.S MAI LỰU

Sơ đồ tính toán và ngoại lực tác dụng:

p

p

• Tónh tải
- Trọng lượng bản thân
G bt = γ bt .V
 π.1102 π.902 

V = 1700.200.5 + 770.190.6 − 6.
+
 4

4


= 2,48.106 mm3 = 2,48.10 − 3 m 3
G bt = γ bt .V = 7,85.10 −5.2,48.106 = 194,68 N
-

Trọng lượng lan can

G lc = γ t .F.S
π
π
F = . D12 − d12 + . D 2 2 − d 2 2
4
4
π
π
= 902 − 802 + 1102 − 1002 = 2984 mm
4
4
−5
G lc = 7,85.10 .2984.2000 = 468,5N

(

(

• Hoạt tải

)

(

) (

)

)


P = 890 N
Pw = 0,37.2000 = 740 N

Sơ đồ lực tác dụng như hình vẽ ở trên
MSSV : CD02087

9

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

3)

GVHD : Th.S MAI LỰU

Nội lực tại chân trụ:
- Lực nén dọc trục
N = 1,75( P + 2.Pw ) + 1,25.( G bt + G lc )

-

= 1,75.( 890 + 2.740) + 1,25.(194,68 + 468,5)
= 4998,975N
Momen uốn
M = 1, 75.L1.( P + Pw ) + 1, 75.L2 .( P + Pw )

= 1, 75.330.(890 + 740) + 1, 75.760.(890 + 740)
= 3,11.106 Nmm


-

Lực cắt

Pu = 1, 75.2.( Pw + P ) = 1, 75.2.(740 + 890) = 5705 N

6
97

200

97

4) Đặc trưng hình học tiết diện nhỏ nhất:
Ta sẽ kiểm toán cho tiết diện nhỏ nhất trên trụ lan can

5

120

5

130

Diện tích của tiết diện
A = 200.5.2 + 120.6 = 2720mm 2
Momen quán tính của tiết diện đối trục x-x
 200.53


6.1203
I=
+ 200.5.62,52 .2 +
= 8,68.106 mm 4
 12

12


Bán kính quán tính
r=

MSSV : CD02087

I
8,68.106
=
= 56,49 mm
A
2720

10

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

5)


GVHD : Th.S MAI LỰU

Sức chòu nén của trụ lan can:
Độ mảnh

K .L 0.875 × 760
=
= 11.772 ≤ 22
r
56.49

Vậy cột làm việc theo cột ngắn, không cần xét độ ảnh hưởng của hệ số khuếch đại
mômen.
Trong đó:
K= 0.875: hệ số độ dài hữu hiệu tương ứng với liên kết chốt ở hai đầu theo điều
kiện 4.6.2.5.
L= 760 mm: chiều cao cột lan can
r = 56.49 mm: bán kính quán tính

50 47 6 47 50

Sức chòu nhổ bulông tại chân trụ:

150

6)

5 30

110


30 5

150

Lực nhổ tác dụng vào bulông
Cân bằng momen quanh bulông thứ 1 ta có
M = N.55 + P.2.110
⇒P=

M − 55.N 3,11.106 + 55.4998,975
=
= 15386.11N
110.2
110.2

Lực cắt tác dụng một bulông
Pu −1 =

Pu 5705
=
= 1426.25 N
4
4

Sức kháng cắt của bulông
MSSV : CD02087

11


SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

R n = 0,38.A b .Fub .N s
Trong đó
A b : Diện tích bulông theo đường kính danh đònh
π.d 2 π.202
Ab =
=
= 314mm 2
4
4
Fub : Cường độ chòu kéo nhỏ nhất của bulông
Fub = 830 MPa
N s : Số mặt phẳng cắt cho bulông
Ns = 1
Vậy

R n = 0,38.A b .Fub .N s

= 0,38.314.830.1 = 99085,83N
Sức kháng của bulông chòu cắt và nhổ đồng thời
Ta có
Pu −1 1426.25
=
= 0, 014 ≤ 0,33

Rn 99085,83

Nên

Tn = 0,76.A b .Fub = 0,76.314.830 = 198071,2 N > Pu =5705N
Thoả điều kiện chòu cắt và nhổ đồng thời.

MSSV : CD02087

12

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

CHƯƠNG II:
THIẾT KẾ BÓ VỈA
I. Vật liệu:
Cường độ chảy dẻo của cốt thép thường: f y = 400MPa
'
Cường độ BT lan can: f c = 30MPa
'
Cường độ BT dầm: f c = 40 MPa
Môđun đàn hồi của BT: Ec = 0.043 × γ c1.5 × f c' = 0.043 × 24001.5 × 30 = 27691MPa
Môđun đàn hồi thép: Es = 200000MPa
E


200000

s
Tỉ số quy đổi thép sang BT: n = E = 27691 = 7
c

II. Kiểm toán khả năng chòu lực va xe của bó vỉa:
1) Các yếu tố về lan can:
Ta thiết kế lan can cấp L3
Lực thiết kế cho lan can cấp L3(bảng 13.7.3.3-1) :
Phương
Ngang (Ft)
Dọc( FL)
Đứng (FV)

Lực (N)
240 000
80 000
80 000

Chiều dài (mm)
1 070
1 070
5 500

Sức kháng cắt danh đònh của lan can theo chiều ngang :


M c .L2 c 
2


. 8.M b + 8.M W .H +
R W = 

H 
 2.L c − L t  

(13.7.3.4-1)

Chiều dài đường chảy xác đònh theo:

L
 L  8. H ( M b + M W . H )
Lc = t +  t  +
2
Mc
 2 
2

MSSV : CD02087

13

(13.7.3.4-2)

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T


GVHD : Th.S MAI LỰU

M b : sức kháng uốn của dầm, nếu có tại đỉnh tường (Nmm)
M w : sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng đứng (Nmm)
M c : sức kháng của tường đối với trục ngang (Nmm)
H : chiều cao tường (mm)
Lt : chiều dài phân bố dọc của lực va chạm Ft (mm)
Lc : chiều dài tới hạn của dạng đường chảy (mm)

2) Cấu tạo bó vỉa:

280

4 Þ14
Þ 12a200
250

Ta sẽ đi tính từng thành phần trong công thức trên :
• Ta xét bó vỉa như hình vẽ nên sẽ không có từơng đỉnh :
Sức kháng uốn của dầm:
Mb = 0
• Chiều dài phân bố dọc của lực va chạm Ft
L t = 1070 mm
• Chiều cao của tường
H = 280 mm
• Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng đứng (MW.H)
Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng đứng phụ thuộc vào cốt
thép ngang trong tường, MW là sức kháng uốn trên một đơn vò chiếu dài theo
phương trục đứng , ở đây ta xét trên toàn bộ chiếu cao của tường MWH
Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén ta có sức kháng uốn của

momen âm và momen dương bằng nhau vì ta đặt cốt thép đối xứng .
π.d 2
π.14 2
A s = 2.
= 2.
= 307.8mm 2
4
4
Giả sử a = 30 mm
d s = 250 − 30 = 220mm
A s .f y
307,8.280
a=
=
= 13.51mm
'
0.85.f c .b 0,85.30.250

MSSV : CD02087

14

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

c=

GVHD : Th.S MAI LỰU


a 13.51
c 16.17
=
= 16.17 mm ⇒
=
= 0.073 < 0.45
β1 0.836
ds
220

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo .
a

M u = φM n = φ.A s .f y . d s − 
2

13,51 

6
= 0,9.307,8.280. 220 −
 = 16540476 Nmm = 16,54.10 Nmm
2 

6
Vậy MW.H = 16.54.10 Nmm
• Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng ngang M c
Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng ngang phụ thuộc vào cốt
thép đứng trong tường, Mc là sức kháng uốn trên một đơn vò chiều dài theo
phương trục ngang, sức kháng uốn của thép đứng sẽ tăng từ đỉnh tường đến đáy

đá vỉa và momen uốn cũng lớn nhất tại đáy đá vỉa, ta xét trên một đơn vò chiều
dài có diện tích cốt thép :
π.d 2
π.12 2
As =
=
= 0.56mm 2
4.200 4.200
Giả sử a = 30 mm
d s = 280 − 30 = 250mm

a=
c=

A s .f y
0.85.f c' .b

=

0.56.280
= 6.15mm
0,85.30

a
6.15
c 7.35
=
= 7.35mm ⇒
=
= 0.03 < 0.45

β1 0.836
d s 250

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo .
a

M u = φ M n = φ . As . f y .  d s − ÷
2

6,15 

= 0,9.0,56.280.  250 −
÷ = 34846 Nmm
2 


Vậy M c = 34846 Nmm
Vậy : Chiều dài đường chảy :
Lt
 L  8.H ( M b + M w .H )
+  t÷ +
2
Mc
2
2

Lc =

2


6
1070
 1070  8.280.16,54.10
=
+ 
+
= 1697mm
÷
2
34846
 2 

Sức kháng cắt danh đònh của lan can theo chiều ngang :

MSSV : CD02087

15

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T


2
Rw = 
 2.Lc − Lt

GVHD : Th.S MAI LỰU



M c .L2 c 
.
8.
M
+
8.
M
.
H
+
÷
÷
b
w
H 


2
34846.1697 2 


6
=
8.16,54.10
+

÷
÷
270

 2.1697 − 1070  

= 0, 434.106 N = 434 KN

Vậy RW > F t (13.7.3.3-1) thoả điều kiện va xe
3) Kiểm tra sức chống cắt tại chân bó vỉa:
 Sự truyền lực giữa lan can và bản mặt cầu :
Giả thiết sức kháng danh đònh RW phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ
Lc.

Lc
H

H

Rw
45

Lc

H

H

Lực cắt tại chân tường do va chạm xe cộ V CT trở thành lực kéo T trên một đơn
vò chiều dài:
T = VCT =
=

Rw

Lc + 2.H

434000
= 192.3 N / mm = 192.3KN / m
1697 + 2.280

(13.7.3.5.2-1)

 Sức kháng cắt danh đònh Vn của mặt tiếp xúc :
Vn = c.A cv + µ( A vf .f y + Pc )
Vn ≤ 0,2.f c' .A cv hayVn ≤ 5,5.A cv

(5.8.4.1-1)

Trong đó :
- Diện tích mặt tiếp xúc chòu cắt
A cv = 250. 1 = 250 mm2 / mm

MSSV : CD02087

16

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

-


Diện tích cốt thép neo chòu cắt (φ12a200)
A vs = 0,56mm 2

-

Lực nén do tỉnh tải
Ở đây ta xét đến tónh tải do bản bộ hành truyền xuống
1
Pc = .(1.2 − 0.25)0.08 × 1× 2.5 = 0, 095T / m = 0,95 N / mm
2

-

Trường hợp bêtông được đổ trên bêtông đã đông cứng và rửa sạch
nên ta có hệ số dính kết c = 0,52 , µ = 0,6
Vn = c. Acv + µ ( Avf . f y + Pc )
= 0,52.250 + 0, 6. ( 0,56.280 + 0,95 ) = 224, 65 N / mm

0,2.f c' .A cv = 0,2.30.250 = 1500 N / mm

5,5.A cv = 5,5.250 = 1375N / mm
⇒ V n thoả điều kiện
Vậy VCT < V n thoả điều kiện chòu cắt

MSSV : CD02087

17

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN



ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

CHƯƠNG III:
THIẾT KẾ BẢN MẶT LỀ BỘ HÀNH
I. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng:

q bt
q ht

950
II. Lực tác dụng:
• Tónh tải:

q bt = γ bt .b.h = 2,5.0,08.1 = 0,2T / m

• Hoạt tải người đi bộ qui là tải trọng phân bố đều với q ht = 0.3 T/m
Tổ hợp tải trọng :
q = 1.25q bt + 1.75q ht = 1,25.0,2 + 1,75.0,3 = 0,775T / m
Momen lớn nhất :
M u = M max =

ql 2 0,775.0,952
=
= 0,087Tm
8
8


III. Thiết kế và bố trí cốt thép:
Thiết kế cốt thép cho tiết diện chữ nhật: 80 x 1000 chòu momen uốn Mu
Giả thiết a = 30 mm
⇒ d s = 80 − 30 = 50mm

MSSV : CD02087

18

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU



a

∑ M / As = 0 ⇔ 0,85.f c' .b.a. ds − 2  =
⇒ a = d s − d 2s −
= 50 − 50 2 −
c=

Mu
φ

2.M u


φ.0,85.f c' .b

2.87.104
= 0,764 mm
0,9.0,85.30.1000

a 0,764
=
= 0,913
β1 0,836

c 0,913
=
= 0,018 < 0,45
ds
50
Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo
Diện tích cốt thép:
0,85.f c' .a.b 0,85.30.1000.0,764
As =
=
= 69,57mm
fy
280
⇒

Thép rất nhỏ nên ta sẽ đặt theo cấu tạo: φ10a200
Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài: (4φ10)
A

π102
ρ = s = 4.
= 0,39%
b.d
4.1000.80
f 'c
30
ρ min = 0,03.
= 0,03.
= 0,32%
fy
280
⇒ ρ > ρ min
Kiểm tra điệu kiện tiết diện bò phá hoại dẻo , xét trong 1 m theo chiều dọc
cầu:
a=

As.1000.f y
'

=

78,5.1000.280
= 4,3mm
0,85.200.30.1000

0,85.200.f c .b
a
4,3
c=

=
= 5,15mm
β1 0,836
⇒

c 5,15
=
= 0,1 < 0,45
ds
50

Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa )
Vậy ta chọn thép Φ10a 200mm
Đối với thép dọc theo chiều dài bản ta chọn theo cấu tạo Φ10a 200mm

MSSV : CD02087

19

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

CHƯƠNG IV:
THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
I. Khái niệm:
Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chòu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết đònh chất

lượng khai thác của cầu vì vậy mặt cầu cần bằng phẳng, đủ độ nhám, đảm bảo
thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an toàn tối đa cho các phương
tiện tham gia giao thông.
Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm mặt cầu gồm các dầm chủ,
dầm ngang và dầm dọc phụ, vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chòu uốn cục bộ
như một bản kê trên hệ dầm mặt cầu. Ngoài ra bản còn là cánh trên của dầm T,
dầm hộp nên còn tham gia chòu nén hoặc kéo khi chòu uốn tổng thể của cầu.
Trong cầu bêtông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bê tông dự ứng
lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép.
II. Cấu tạo bản mặt cầu:
¯ Bản Bêtông cốt thép dày: 20 cm
¯ Lớp phủ Bêtông Atphan dày: 7 cm
¯ Tầng phòng nước dày: 0.4 cm
Bª t«ng atphan: 7 cm
TÇng phßng n­íc: 0.4 cm
Líp BTCT liªn kÕt: 20cm

III. Sơ đồ tính:
Bản của cầu không dầm ngang được tính theo hai bước:
¯ Tính bản chòu lực theo sơ đồ bản hai cạnh
¯ Tính bản chòu lực theo sơ đồ dầm congxon
Sau đó các kết quả tính toán sẽ được so sánh với nhau làm căn cứ tính duyệt mặt
cắt và chọn cốt thép.
Lực tác dụng bản mặt cầu:
MSSV : CD02087

20

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN



ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

1. Tónh tải:
Tỉnh tải tác dụng lên 1m bề rộng bản được xem là phân bố đều trên mặt
tấm bao gồm :
• Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
DCγ2 =.t .b
c

s

−5
2,5.10
=
.200.1000
5N/mm
=

• Trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
Lớp phủ bêtông Atfan :
q1 = h.γ at .b = 70.2, 4.10−5.1000 = 1, 68 N / mm
-

Lớp phòng nước :
q 3 = h.γ pn .b = 4.1,8.10−5.1000 = 0.072 N / mm
Vậy


DW = q1 + q2 = 1, 68 + 0, 072 = 1, 752 N / mm

• Tải trọng lan can truyền xuống bản mặt cầu được qui về thành hai lực
tập trung đặt ở chân của bó vỉa :
Qui ước :
- Bó vỉa trong :gồm trọng lượng bó vỉa và ½ lề bộ hành
950
DC3−1 = 270.250.2,5.10 − 5.1000 + 2,5.10 − 5.80.
.1000 = 2638 N
2
- Tải trọng lan can truyền xuống bản hẩng : thực chất lực tập trung
qui đổi của lan can không đặt ở mép bản nhưng ta qui ước như vậy để
đơn giản tính toán và thiên về an toàn.
950
Pbovia = 520.250.2,5.10 − 5.1000 + 2,5.10 − 5.80.
.1000
2
= 4200 N / mm
Plancan = 630 N
DC3− 2 = Plancan + Pbovia = 4200 + 630 = 4830 N
Hệ số :

η = η i .η D .η R

- η D : hệ số liên quan đến tính dẻo: η D = 0,95
(1.3.3)
- η R : hệ số liên quan đến tính dư: η R = 0,95 (1.3.4 )
- ηi : hệ số liên quan đến tính quan trọng khai thác: ηi = 1,25 (1.3.5 )
η = η1.η2 .η3 = 0,95.0,95.1,25 = 0,95


MSSV : CD02087

21

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

2. Hoạt tải:
• Hoạt tải HL – 93 :
Vì S < 4600 nên ta chỉ cần tính nội lực do xe 3 truc tác dụng và không xét tải
trọng làn (3.6.1.3.3)
IV. Tính nội lực bản chòu lực theo sơ đồ bản hai cạnh:

20
1210

Sơ đồ tính:

1210

Ta xem bản mặt cầu như dầm liên tục được tựa trên các gối tựa
Để đơn giản trong tính toán, khi tính toán cho bản mặt cầu ở phía trong, ta xem
như một dầm giản đơn tựa trên 2 gối tựa, sau đó để xét đến tính liên tục ta nhân
thêm hệ số xét đến ảnh hưởng liên tục.
1) Do tónh tải:
• Trạng thái giới hạn cường độ :


S2
DW .S 2 
M u = µ .  1, 25.DC2 . + 1,5.
÷
8
8 


12102
1, 752.12102 
= 0.95. 1, 25.5.
+ 1,5.
÷
8
8


= 0,95.(1143828,125 + 480956,85) = 1,54.106 Nmm

MSSV : CD02087

22

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU


• Trạng thái giới hạn sử dụng

S 2 DW .S 2   12102 1, 752.12102 
M s =  DC2 . +
+
÷ =  5.
÷
8
8  
8
8


= 915062,5 + 320637,9 = 1, 236.106 Nmm

2) Do hoạt tải:
 Xét trường hợp đặt hai làn xe:
Ta xét trường hợp đặt hai làn xe : hệ số tải trọng n = 1
Bề rộng tác dụng của bánh xe lên bản mặt cầu
b1 = 510 + 2.h DW = 510 + 2.70 = 650mm
Khi xét trường hợp xe lấn làn , trên nhòp bản mặt cầu trong trường hợp này sẽ
chòu tác dụng của hai bánh xe của 2 xe cách nhau 1,2m , lực phân bố tác dụng
của 2 bánh xe như hình vẽ .

1210
Bề rộng tác dụng của hai bánh xe :
b ''1 = b1 + 1200 = 650 + 1200 = 1850mm > S = 1210mm
Do đó ta chỉ lấy trong phạm vi S = 1210 mm
• Qui tải trọng tác dụng của xe thành lực phân bố với độ lớn p

p=

P 145000
=
= 78,39 N / mm
b"1
1850

• Trạng thái giới hạn cường độ :


p.S 2 
78,39.12102 
M u = η .  1, 75.1, 25.n.
=
0,95.
1,
75.1,
25.1.
÷

÷
8 
8



7
= 2,98.10 Nmm


• Trạng thái giới hạn sử dụng

p.S 2  
78,39.12102 
7
M u =  1, 25.n.
=
1,
25.1.
÷ 
÷ = 1, 79.10 Nmm
8  
8



MSSV : CD02087

23

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

 Xét trường hợp đặt một làn xe:

p


650
1210
Ta xét trường hợp đặt một làn xe : hệ số tải trọng n = 1,2
Bề rộng tác dụng của bánh xe lên bản mặt cầu
b1 = 510 + 2.h DW = 510 + 2.70 = 650mm
Qui tải trọng tác dụng của xe thành lực phân bố với độ lớn p
P
145000
p=
=
= 111,5N / mm
2.b1
2.650
• Trạng thái giới hạn cường độ :

p.b 
b 
M u = η .  1, 75.1, 25.n. 1 .  S − 1 ÷÷
4 
2 


111,5.650 
650  
= 0,95. 1, 75.1, 25.1, 2.
1210 −
÷
4
2 ÷




= 3,999.107 Nmm

• Trạng thái giới hạn sử dụng

p.b 
b 
M s = 1, 25.n. 1 .  S − 1 ÷÷
4 
2 


111,5.650 
650  
=  1, 25.1, 2.
1210 −
÷
4
2 ÷



= 2, 41.107 Nmm

Nhận xét : vì khi đặt một làn xe nội lực trong bản lớn hơn khi đặt hai làn xe
do đó ta xét trường hợp xếp 1 làn xe .
V. Xét tính liên tục của bản
1) Bề rộng của dải bản ảnh hưởng của bánh xe:

Chiều rộng của dải bản ảnh hưởng của bánh xe được gọi là chiều rộng dải
bản tương đương được lấy như trong bảng 22 TCN 272-05 4.6.2.1.3
SW + = 660 + 0,55.S = 660 + 0,55.1210 = 1325,5mm
SW − = 1220 + 0, 25.S = 1220 + 0, 25.1210 = 1522,5mm

MSSV : CD02087

24

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

2) Nội lực trong bản dầm trong:
Trạng thái giới hạn cường độ :


M LL
M ug = −0, 7.  M uDW + DC + u − .1000 ÷
SW




3,999.107
= −0, 7.  1,54.106 +
.1000 ÷ = −1,946.107 Nmm

1522,5




M LL
M u1/ 2 = 0,5.  M uDW + DC + u + .1000 ÷
SW


7


3,999.10
= 0,5. 1,54.106 +
.1000 ÷ = 1,585.107 Nmm
1325,5



Trạng thái giới hạn sử dụng :
 DW + DC M sLL

M = −0, 7.  M s
+
.1000 ÷
−
SW



7


2, 41.10
= −0, 7.  1, 236.106 +
.1000 ÷ = −1,195.107 Nmm
1522.5


g
s



M LL
M s1/ 2 = 0,5.  M sDW + DC + s + .1000 ÷
SW


7


2, 41.10
= 0,5. 1, 236.106 +
.1000 ÷ = 0,971.107 Nmm
1325,5



VI. Tính bản chòu lực như dầm congxon đối với bản hẫng:

1) Do tónh tải:

20
595

MSSV : CD02087

1210

25

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

P2

GVHD : Th.S MAI LỰU

DC + DW
2

595

• Trạng thái giới hạn cường độ:


Lb 2
DW 2

M u = µ . 1, 25.DC2 .
+ 1,5.
.Lb + 1, 25.P2 .Lb ÷
2
2


2


595
= 0,95. 1, 25.4, 62.
+ 1, 25.4830.595 ÷ = 4,38.106 Nmm
2



• Trạng thái giới hạn sử dụng


L 2 DW 2
M s =  DC2 . b +
.Lb + P2 .Lb ÷
2
2


2



595
=  4, 62.
+ 4830.595 ÷ = 3, 69.106 Nmm
2



2) Do hoạt tải:

P1PL

595

Ta xét trường hợp đặt một làn xe : hệ số tải trọng n = 1.2
• Trạng thái giới hạn cường độ :

MSSV : CD02087

26

(3.4.1-1)

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU

M uLL = η . ( 1, 75.1, 2.P1PL .Lb )

= 0,95.1, 75.1, 2.1800.595 = 2,14.106 Nmm

• Trạng thái giới hạn sử dụng
M sLL = 1, 2.P1PL .Lb = 1, 2.1800.595 = 1, 285.106 Nmm

3) Nội lực trong bản hẫng:
M u = M uDW + DC + M uLL = 4,38.106 + 2,14.106 = 6,52.106 Nmm
M s = M sDW + DC + M sLL = 3, 69.106 + 1,285.106 = 4,975.106 Nmm

VII. Tính toán thép cho bản mặt cầu:
a. Tính toán thép chòu mômen dương:
Xét : tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu .Tiết diện tính toán
b x h = 1000 x 200 mm
Momen tính toán :
M = max ( M1un/ 2 , M1ut/ 2 ) = 1,585. 107 Nmm
Chọn a = 25 mm , ds = h - a = 200 – 25 = 175 mm
Từ phương trình cân bằng momen :
a M

∑ M / As = 0 ⇔ 0,85.f c' .b.a. ds − 2  = φu
⇒ a = d s − d 2s −

2.M u
φ .0,85. f c' .b

2.1,585.107
= 3,99mm
0,9.0,85.30.1000
0, 05 '
0, 05

β1 = 0,85 −
.( f c − 28) = 0,85 −
.(30 − 28) = 0,836
7
7
a
3,99
c=
=
= 4, 77mm
β1 0,836
= 175 − 1752 −

⇒

c 4, 77
=
= 0, 027 < 0, 45
d s 175

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5 .7.3.3.1 )
Diện tích cốt thép :
As =

0,85. f c' .a.b 0,85.30.1000.3,99
=
= 363,375mm 2
fy
280


Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài :
ρ=

As
363,375
=
= 0,182%
b.d 1000.200

ρ min = 0,03.

MSSV : CD02087

(5.7.3.3.2-1)

f 'c
30
= 0,03.
= 0,32%
fy
280
27

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

GVHD : Th.S MAI LỰU


⇒ ρ < ρ min
Do đó : ta lấy lượng cốt thép sau để tính cho bản chòu momen dương :
As = ρ min .b.d s = 0, 0032.1000.175 = 560mm 2
Diện tích thép trên một đơn vò mm chiều dài : As = 0,56 mm2

Khoảng cách giữa các thanh thép :
1,5.h = 1,5.200 = 300mm

d = min 450mm
= 200mm
 200mm


Diện tích thanh thép cần phải chọn :
As.200 = 0,56.200 = 112mm 2 = 1,12cm 2

Tra bảng thép VIỆT NAM ta chọn thép Φ12 có As = 113 mm2
Kiểm tra điệu kiện tiết diện bò phá hoại dẻo :
As.1000.f y
113.1000.280
a=
=
= 6,2 mm
0,85.200.f `c .b 0,85.200.30.1000
c=

a
6, 2
=
= 7, 41mm

β1 0,836

⇒

c 7, 41
=
= 0, 042 < 0, 45
d s 175

Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa )
Vậy ta chon thép Φ12a 200mm
b. Tính toán thép chòu mômen âm:
Xét: tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu .Tiết diện tính toán
b x h = 1000 x 200 mm
Momen tính toán :
M = max ( M gun , M gut ) = 1,946. 107 Nmm
Chọn a = 25 mm , d s = h - a = 200 – 25 = 175 mm
Từ phương trình cân bằng momen :


a

∑ M / As = 0 ⇔ 0,85.f c' .b.a. ds − 2  =

MSSV : CD02087

28

Mu
φ


SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN


ĐATN : THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI – DẦM SUPER T

⇒ a = d s − d 2s −
= 175 − 1752 −

GVHD : Th.S MAI LỰU

2.M u
φ .0,85. f c' .b

2.1,946.107
= 4,91mm
0,9.0,85.30.1000

c=

a
4,91
=
= 5,88mm
β1 0,836

⇒

c 5,88
=

= 0, 0336 < 0, 45
d s 175

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5 .7.3.3.1 )
Diện tích cốt thép :
As =

0,85. f c' .a.b 0,85.30.1000.4,91
=
= 447,16mm 2
fy
280

Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài :
ρ=

As
447,16
=
= 0, 22%
b.d 1000.200

ρ min = 0,03.

(5.7.3.3.2-1)

f 'c
30
= 0,03.
= 0,32%

fy
280

⇒ ρ < ρ min

Do đó:ta lấy lượng cốt thép sau để tính cho bản chòu momen âm:
As = ρ min .b.d s = 0, 0032.1000.175 = 560mm 2
Diện tích thép trên một đơn vò mm chiều dài : As = 0,56 mm2
Khoảng cách giữa các thanh thép :
1,5.h = 1,5.200 = 300mm

d = min 450mm
= 200mm
 200mm


Diện tích thanh thép cần phải chọn :
As.200 = 0,56.200 = 112mm 2 = 1,12cm 2

Tra bảng thép VIỆT NAM ta chọn thép Φ12 có As = 113 mm2
Kiểm tra điệu kiện tiết diện bò phá hoại dẻo :
As.1000.f y
113.1000.280
a=
=
= 6,2 mm
0,85.200.f `c .b 0,85.200.30.1000
c=

a

6, 2
=
= 7, 41mm
β1 0,836

⇒

c 7, 41
=
= 0, 042 < 0, 45
d s 175

Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa )
Vậy ta chon thép Φ12a 200mm
MSSV : CD02087

29

SVTH : NGUYỄN ĐỨC THIỆN