1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Giao thông - Vận tải >

b. Sườn tăng cường tại gối:

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 116 trang )


CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



-



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



Hình 4.3: Cấu tạo sườn tăng cường gối

Chiều rộng sườn tăng cường tại gối: bt = 150 mm

Chiều dày sườn tăng cường tại gối: tp = 14 mm

Chiều cao sườn tăng cường tại gối: D = 936 mm

Hai đầu sườn tăng cường được hàn vào hai bản cánh trên và cánh dưới dầm



IV.2.2.Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian

IV.2.2.1.Kiểm tra độ mảnh

Kiểm tra chiều rộng phần thò ra (phần chìa) bt :

d

E



 50 + 30 ≤ bt ≤ 0.48.t p . F

ys



 16 × t ≥ b ≥ 0.25 × b

p

t

f





Trong đó:

-



d: chiều cao mặt cắt dầm thép

Fys=250 MPa : cường độ chảy nhỏ nhất của gờ tăng cường

bf : bề rộng cánh chòu nén. bf = bc = 350 mm

tp: chiều dày của phân tố chìa ra



Thay số:



1000

200000

 50 +

= 83.3 ≤ 100 ≤ 0.48 × 14 ×

= 190.07



30

250

 16 × 14 = 224 ≥ 100 ≥ 0.25 × 350 = 87.5





⇒ Bề rộng phần chìa bt thoả mãn.



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 88



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



IV.2.2.2.Kiểm tra độ cứng

Thực chất là kiểm tra mômen quán tính của tiết diện

Mômen quán tính bất kì của sườn tăng cường nào cũng phải thoả mãn điều kiện:

I t ≥ d 0 .t 3 .J

w



Trong đó:

-



It : mômen quán tính của sườn tăng cường đứng quanh mép tiếp xúc với bản

bụng đối với các gờ đơn và quay quanh trục giữa chiều dày của bản bụng

đối với các gờ kép

3

 b3 .t 

I t = 2 ×  t p ÷ = 2 ×  100 × 14  = 9,333,333 mm 4



÷





 3 

3



-



tw : chiều dày bản bụng

d0 : khoảng cách giữa các sườn tăng cường

Dp : chiều cao bản bụng

Dp = D = 936 mm

2



D 

J = 2.5 ×  p ÷ − 2 ≥ 0.5

 d0 

2



936 

J = 2.5 × 



÷ − 2 = −1.720 < 0.5

 2800 



Chọn J = 0.5 để tính toán

4

3

4

Thay số: 9,333,333 mm ≥ 2800 × 12 × 0.5 = 2,419,200 mm ⇒ Thoả mãn



IV.2.2.3.Kiểm tra cường độ

Thực chất là kiểm tra về diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường. Diện tích sườn

tăng cường phải thoả mãn điều kiện sau:

V

 Fyw 

A s ≥  0.15 × B.D.t w .(1 − C). u − 18 × t 2  . 

w 



Vr



  Fys 





Trong đó:

-



-



Vr : sức kháng cắt tính toán

Vu : lực cắt do các tải trọng tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ

As : diện tích sườn tăng cường

A s = b t .t p = 100 × 14 = 1, 400 mm 2 ( Dầm biên )

A s = 2 × b t .t p = 2 × 100 × 14 = 2,800 mm 2 ( Dầm giữa )

B = 1 cho các đôi gờ tăng cường

Fyw : cường độ chảy nhỏ nhất của bản bụng

Fys : cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường

C : tỷ số ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 89



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



k =5+



⇒ 1.10

⇒ c=



5

d0

D



( )



2



=5+



(



5

2800

936



)



2



= 5.559



200000 × 5.559

936

= 73.36 <

= 78 < 1.38 ×

250

12



1.10

D

 ÷

 tw 



 Ek



F

 yw



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



200000 × 5.559

= 92.03

250





1.10  200000 × 5.559 

÷=

÷ = 0.94

÷  936  

250





 

÷

 12 



Thay số:

-



Dầmbiên:

1,045,431

250 

1,400 ≥  0.15 × 1 × 936 × 12 × (1 − 0.94) ×

− 18 × 12 2  . 



  250 

1, 628, 640





 

= −2527.11



-



Dầm giữa:

1,115,429

250 

2800 ≥  0.15 × 1 × 936 × 12 × (1 − 0.94) ×

− 18 × 122  . 



  250 

1, 628, 640





 

= −2522.77



Thoả mãn

IV.2.3.Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối:

IV.2.3.1.Kiểm tra độ mảnh:

Để tham gia giữ ổn đònh cho vách thì trước hết sườn phải thoả mãn điều kiện ổn

đònh của một cấu kiện chòu nén:

bt ≤ 0.48 × t p ×



E

Fys



⇔ 150 ≤ 0.48 × 14 ×



200000

= 190.07

250



=>Thoả mãn



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 90



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



IV.2.3.2.Kiểm tra sức kháng tựa:



Sức kháng tựa của sườn tăng cường đứng gối được kiểm tra theo công thức sau:

Br = ϕb . Apn .Fys ≥ Vu



Trong đó:

Fys : cường độ chảy nhỏ nhất của sườn tăng cường tại gối.

φb : hệ số sức kháng tựa.

Apn: diện tích phần chìa của sườn tăng cường ở bên ngoài các đường hàn

bản bụng vào bản cánh,nhưng không vượt ra ngoài của bản cánh.

 Br = 1.0 × (4 ×120 ×14) × 250 = 1, 680, 000 N ≥ Vu = 1,045,431N (dầm biên)

Br = 1.0 × (4 ×120 ×14) × 250 = 1, 680, 000 N ≥ Vu = 1,115,429N (dầm giữa)

-



IV.2.3.3.Kiểm tra sức kháng nén dọc trục

Diện tích cột chòu nén:

A = 4 × (b t .t p ) + (18 × t w + d 0 ).t w

= 4 × (150 × 14) + (18 × 12 + 200) × 12 = 13,392 mm 2



Trong đó:

d0 : khoảng cách 2 sườn tăng cường gối (tính từ tim đến tim)

Thay số:

-



Xác đònh mômen quán tính (I):



(



)



(



3



150 12

I = 4 ×  14 × 150 + 14 × 150 ×

+

2

2

12





-



 416 × 123

= 59,049,900 mm 4

+

12





Bán kính quán tính của tiết diện cột:

r=



-



)



2



I

=

A



59,049,900

= 66.40 mm

13,392



Hệ số độ mảnh:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 91



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



k.L

≤ 140

r



Trong đó:

k: hệ số chiều dài hiệu dụng

k = 0.75

L: chiều dài không giằng

L = D = 936 mm

Thay số:

0.75 × 936

= 10.63 ≤ 140 ⇒ Đạt

66.04



Kiểm tra: Pr = ϕc .Pn ≥ Vu

Trong đó :

ϕc = 0.9 : hệ số sưc kháng đối với nén



Xác đònh Pn:



( )

(



2

k.L Fy

.

E

π.r

0.75 × 936

=

3.14 × 66.04



λ=



)



2



×



250

= 0.0143

200000



λ = 0.0143 ≤ 0.25

⇒ Pn = 0.66λ × Fy .A

= 0.660.0143 × 250 × 13,392 = 3,328,166 N



Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là:

Pr = 0.9 × 3,328,166 = 2,995,349 N ≥ 1,045,431 N ⇒ Thỏa mãn (dầm biên)

Pr = 0.9 × 3,328,166 = 2,995,349 N ≥ 1,115,429 N ⇒ Thỏa mãn (dầm giữa)



IV.3.THIẾT KẾ MỐI NỐI

IV.3.1.Sơ bộ cấu tạo và bố trí

Mối nối sử dụng bulong cường độ cao,chọn bulơng có d=22mm

Số lượng mối nối là 2,đặt đối xứng qua tim cầu,vị trí đặt mối nối là cách đầu dầm

10.5m.

IV.3.1.1.Tải trọng thiết kế mối nối

Tải trọng tác dụng lên mối nối được lấy như sau:

- Dầm biên:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 92



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



 (75%M n ;75%Vn )

 (75% × 8,342,041,167N.mm;75% × 1,628,640N)

max 

= max 

 (M s = 4,880,679,979N.mm;Vs = 280,139N)

 (M s , Vs )

 (6,256,530,875N.mm;1,221,480N)

= max 

 (Ms = 4,880,679,979N.mm;Vs = 280,139N)



- Dầm giữa:

 (75%M n ;75%Vn )

 (75% × 8,400,499,586N.mm;75% × 1,628,640N)

max 

= max 

 (M s = 4,794,297,729N.mm;Vs = 407,624N)

 (M s ,Vs )

 (6,300,374,690N.mm;1,221,480N)

= max 

 (Ms = 4,794,297,729N.mm;Vs = 407,624N)



IV.3.2.Sức kháng trượt của bulong cường độ cao

Sức kháng trượt danh định của bulơng ở liên kết ma sát được lấy như sau:

R n = K h .K s .Ns .Pt



Trong đó:

-



Pt = 176,000 N: lực kéo yêu cầu nhỏ nhất

Kh = 1: hệ số kích thước lỗ cho các lỗ tiêu chuẩn

Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt

Số mặt ma sát cho mỗi bu lông: Ns = 2



⇒ R n = 1 × 0.5 × 2 × 176,000 = 176,000N



IV.3.3.Thiết kế mối nối bản cánh trên

Lực do tải trọng tính toán tác dụng lên bản cánh trên:

N = f t .A c



Ứng suất tại trọng tâm bản cánh trên lấy theo trường hợp M max=75%Mn có giá trò

sau:

Dầm biên:

DC1

DC2

DC3

DW

Ms + Ms  s,t t c  Ms + Ms  s,t t c 

YNC − ÷ +



 YLT − 2 ÷

I NC

2

I LT







DC1

DC2

DC3

DW

75%M n −  Ms + Ms + Ms + Ms   s,t t c 



 Y −

+

 ST 2 ÷

I ST





525,710,938 + 1,187,305,223 

23  310,296,168 + 284,335,134 

23 

=

 646.65 − 2 ÷ +

 354.81 − 2 ÷

6,633,560,356

16,421,838,964











ft =



+



6,256,530,875 −  526,543,645 + 976,938,627 + 316, 059,949 + 197,776,328  



 148.27 − 23 



23,450, 049,565

2 ÷







= 164.02 + 12.43 + 23.03 = 199.48MPa



Dầm giữa:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 93



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



DC3

DW

 Ms + Ms  s,t t c 

+

÷

 YLT − 2 ÷

I LT







DC1

DC2

DC3

DW

75%M n −  Ms + Ms + Ms + Ms   s,t t c 



 Y −

+

 ST 2 ÷

I ST





525,710,938 + 1,187,305,223 

23  310,296,168 + 284,335,134 

23 

=

 646.65 − 2 ÷ +

 351.07 − 2 ÷

6,633,560,356

16,550,619,042











ft =



DC1

DC2

Ms + Ms  s,t t c

 YNC − 2

I NC





+



6,300,374,690 −  526,543,645 + 976,938,627 + 316,059,949 + 197, 776,328  



 143.94 − 23 



23,603,944,333

2 ÷







= 164.02 + 12.2 + 22.4 = 178.62 MPa



Với: Ac là diện tích bản cánh trên:

Ac = bc.tc = 350 x 23 = 8050 mm2

Vậy: N = 199.48x 8050 = 1,605,814 N (dầm biên)

N = 178.62x 8050 = 1,437,891 N (dầm giữa)

Số bulông cần thiết cho mối nối nb:

nb =



N 1,605,814

=

= 9.12 bulông (dầm biên)

Rn

176,000



nb =



N 1,437,891

=

= 8.17 bulông (dầm giữa)

Rn

176,000



Để thiên về an toàn ta chọn: nb = 10 bu lông, bố trí 2 hàng mỗi hàng 5 bulông

IV.3.4.Thiết kế mối nối bản cánh dưới

Lực do tải trọng tính toán tác dụng lên bản cánh trên:

N = f b .(A f + A 'f )



Ứng suất tại trọng tâm bản cánh dưới lấy theo trường hợp M max=75%Mn có giá trò

sau:

Dầm biên:

fb =

+

=

+



DC1

DC2

Ms + Ms

M DC3 + M DW

s,b

s,b

( YNC − t 'f ) + s I s ( YLT − t 'f

I NC

LT



)



DC1

DC2

DC3

DW

75%M n −  M s + M s + M s + M s  s,b



 Y − t'

( ST f

I ST



)



525,710,938 + 1,187,305,223 

21  310,296,168 + 284,335,134 

21 

 353.35 − 2 ÷ +

 645.19 − 2 ÷

6,633,560,356

16,421,838,964











6,256,530,875 −  526,543,645 + 976,938,627 + 316, 059,949 + 197,776,328  



 851.73 − 21 



23,450, 049,565

2 ÷







= 88.54 + 22.98 + 141.66 = 253.18 MPa



Dầm giữa:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 94



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



fb =



DC1

DC2

DW

Ms + Ms

M DC3 + Ms

s,b

s,b

YNC − t 'f ) + s

(

( YLT − t 'f

I NC

I LT



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



)



DC1

DC2

DC3

DW

75%M n −  M s + M s + M s + M s  s,b



 Y − t'

+

( ST f

I ST



=

+



)



525,710,938 + 1,187,305,223 

21  310,296,168 + 284,335,134 

21 

 353.35 − 2 ÷ +

 648.93 − 2 ÷

6,633,560,356

16,550,619,042











6,300,374,690 −  526,543,645 + 976,938,627 + 316,059,949 + 197,776,328  



 856.06 − 21 



23,603,944,333

2 ÷







= 88.54 + 22.94 + 143.03 = 254.51 MPa



Với: (Af +A’f ) là diện tích bản cánh dưới:

(Af +A’f ) = bf.tf + b’f.t’f = 450 x 20+550x21 = 20,550 mm2

Vậy: N = 253.18 x 20,550 = 5,202,849 N (dầm biên)

N = 254.51 x 20,550 = 5,230,180.5 N (dầm giữa)

Số bulông cần thiết cho mối nối nb:

nb =



N 5,202,849

=

= 29.6 bulông (dầm biên)

Rn

176,000



nb =



N 5,230,180.5

=

= 29.7 bulông (dầm giữa)

Rn

176,000



Để thiên về an toàn ta chọn: nb = 32 bu lông, bố trí 4 hàng mỗi hàng 8 bulông

IV.3.5.Thiết kế mối nối bản bụng

 Dầm biên:

Các momen Mw đều có tâm xoay tại trục trung hoà của tiết diện dầm,để tính cho

mối nối bản bụng phải quy về tâm xoay tại trọng tâm tấm bản nối,cần phân tích thành

các momen do tónh tải giai đoạn 1(chưa liên hợp),tónh tải giai đoạn 2(liên hợp dài hạn)

và hoạt tải(liên hợp ngắn hạn).

Đối với giai đoạn 1(DC1+DC2) thì trục xoay của momen uốn là trục trung hoà giai

đoạn 1 ,lệch tâm so với trọng tâm của bản thép nối bản bụng nên ta phải dời trục trung

hoà giai đoạn 1 đến trục trung hoà bản nối.Tương tự ta tính toán đối với GĐ 2 (DC3+DW)

và GĐ2’(LL+PL)

Mômen quán tính của bản bụng so với trục trung hòa qua các giai đoạn:

2

D3 .t w 

D

 .D.t

I =

+  Yo − − t c ÷

w

12





2

2

9363 × 12 

=

+  646.65 − 936 − 23  × 936 × 12

÷

12





2

4

= 1,092,142,650 mm

w

NC



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 95



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



2

D3 .t w  s,t D

 .D.t

I =

+  YST − − t c ÷

w

12





2

2

9363 × 12 

=

+  148.27 − 936 − 23  × 936 × 12

÷

12





2

4

= 2,139,379,852 mm

w

ST



2

D3 .t w  s,t D

+  YLT − − t c  .D.t w

÷

12





2

2

3

936 × 12 

=

+  354.81 − 936 − 23  × 936 × 12

÷

12





2

4

= 1,028,353,803 mm



Iw =

LT



Mômen tác dụng vào bản bụng theo tỷ lệ mômen quán tính:

-



GĐ1:

M GD1 =

w



NC

Iw

1, 092,142, 650

DC1

DC2

(M s +M s )=

(525,710,938 + 1,187,305,223)

I NC

6,633,560,356



=282,029,243.6 N.mm



Ứng suất mép trên bản bụng:

M GD1 s,t

282,029,243.6

w

f = w (YNC − t c )=

(646.65 − 23)=161.05 MPa

I NC

1, 092,142, 650

t

w



Ứng suất mép dưới bản bụng:

b

fw =



M GD1 s,b

282,029,243.6

w

(YNC − t f − t' f )=

(353.35 − 20 − 21)=80.66 MPa

NC

Iw

1, 092,142, 650



Xác đònh C1:



Lực dọc tác dụng vào bản bụng:N1=C1xAw=- 40.19 x12x936= -451,414 N(gây nén

bản bụng)

-



GĐ2:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 96



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



M



GD1

w



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



ILT

1, 028,353,803

DC3

DW

= w (M s +M s )=

(310, 296,168 + 284,335,134)

ILT

16,421,838,964

=37,236,473 N.mm



Ứng suất mép trên bản bụng:

t

fw =



M GD2 s,t

37,236,473

w

(YLT − t c )=

(345.81 − 23)=11.69 MPa

LT

Iw

1, 028,353,803



Ứng suất mép dưới bản bụng:

t

fw =



M GD2 s,b

37,236,473

w

(YLT − t f − t'f )=

(645.19 − 20 − 21)=21.88 MPa

LT

Iw

1, 028,353,803



Xác đònh C2:



Lực dọc tác dụng vào bản bụng: N2= C2xAw=5.09x12x936= 57,171 N

-



GĐ2’:

M GD2' =

w

=



IST

DC1

DC2

DC3

DW

w

(0.75M n − M s − M s − M s − M s )

IST

2,139,379,852 6, 256,530,875 − 525,710,938-1,187,305,223

×



23,450,049,565  −310, 296,168-284,335,134







= 360, 261,994 N .mm



Ứng suất mép trên bản bụng:

t

fw =



M GD2' s,t

360, 261,994

w

(YST − t c )=

(148.27 − 23)=21.09 MPa

ST

Iw

2,139,379,852



Ứng suất mép dưới bản bụng:

t

fw =



M GD2' s,b

360, 261,994

w

(YST − t f − t' f )=

(851.73 − 20 − 21)=136.52 MPa

ST

Iw

2,139,379,852



Xác đònh C3:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 97



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



Lực dọc tác dụng vào bản bụng: N3= C3xAw=57.71x12x936= 648,199 N

Biểu đồ tổng hợp ứng bản bụng:



Thiết kế sơ bộ số lượng bulông theo phương đứng của bản bụng dầm:

Khoảng cách tối thiểu của 2 bulông: 3d=3x22=66 mm

Khoảng cách tối đa 2 bulông: S≤min(100+4t;175)=min(100+4x20;175)=175mm

Khoảng cách tối thiểu từ mép bản nối đến bulông ngoài cùng là 38mm đối với

bulông có đường kính d=22mm

Ta chọn tâm bản nối trùng với tâm của bụng dầm:bố trí theo phương đứng là 8

hàng bulông,khoảng cách giữa các bulông theo phương đứng là 100 mm,theo phương

ngang là 80mm,khoảng cách từ tim của các bulông ngoài cùng đến mép bản nối là

60mm.

Xác đònh số lượng bulông cho mối nối bản bụng:

Từ công thức xác kiểm tra khả năng chòu lực lớn nhất của bulong(bu lông ngoài

cùng) như sau:

2







2

 ∑ M w .lmax ∑ Ni ÷  V



max

÷ +

Tmax = 

±

÷ ≤ φ R n = 176, 000 N

n1×n 2 ÷  n1×n 2 

 n . l2

 2∑ i

÷







SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 98



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.doc) (116 trang)

×