Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép - Bài 5: Tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (Tiếp theo) - Nguyễn Ngọc Tuyển

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép - Bài 5: Tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu thép (Tiếp theo) - Nguyễn Ngọc Tuyển

1. 9/21/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU THÉP NGUYỄN NGỌC TUYỂN Bộ mơn Cầu và Cơng trình ngầm website: 4‐2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • 4.3.3. Sức kháng uốn đàn dẻocủatiếtdiện – Mơ men My đượcgọilàsức kháng uốn đàn dẻo(hoặccĩthể gọitắtlàmơmen chảy) tương ứng sự xuấthiệnhiệntượng chảydẻo đầutiêntạibiêndầmxatrục trung hịa nhất. M yD MMM12 D AD Trong đĩ: • MD1 = Mơ men do tĩnh tải tác dụng lên dầmthép(tĩnh tải1) • MD2 = Mơ men do tĩnh tải tác dụng lên dầm liên hợp(tĩnh tải2) • MAD = Mơ men do hoạttải tác dụng lên dầm liên hợpvàgâyhiệntượng chảydẻo ở biên dầmthép – VậyMAD bằng bao nhiêu thì biên dầmbắt đầuchảy? 101 1
2. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) – Ứng suấttổng cộng các giai đoạnlàmviệccủadầmtạibiên dướidầmvừa đạttớigiớihạnchảyFy, tứclà: 12  hyF bt,tr - - - bt,d th,tr - - - - 2 2 2 y 1 1 + ++ + y σ σ σ 1 2 h F th,d tÜnh 1 tÜnh 2 ho¹t y tỉng céng MMMDD12 AD MMMAD D12 D Fy Fy SSSnn3 S SSSnSn3 MMDD12 MSFAD n y SSSn3 102 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) MMDD12 MSFAD n y Trong đĩ: SSSn3 • SS = Mơ men chống uốncủabiêndầmchịukéocủatiếtdiệndầmthép 3 chưa liên hợp(mm) = SNC • Sn = Mơ men chống uốncủatiếtdiện liên hợpkhitiếtdiệnchịuphần 3 tảitrọng tác dụng ngắnhạn(mm) = SST • S3n = Mơ men chống uốncủatiếtdiện liên hợpkhitiếtdiệnchịuphần 3 tảitrọng tác dụng lâu dài (mm ) = SLT • Fy = giớihạnchảycủathép bt,tr - - - bt,d th,tr - - - - 2 2 2 y 1 1 + ++ + y σ1 σ2 σh th,d tÜnh 1 tÜnh 2 ho¹t Fy tỉng céng 103 2
3. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) – Ví dụ 6.5 (SGK trang 229) Xác định mơ men dẻoMy củatiếtdiệndầm liên hợp như hình vẽ khi biết: • MD1 = 1180 kNm • MD2 = 419 kNm • Bê tơng cĩ f’c = 30MPa • Thép dầmcĩFy = 345 MPa 104 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Vị trí trục trung hịa củadầmthépchưa liên hợp(tínhtừđỉnh dầm thép)  Aiiy 4 i 13 26784 10 yNC 907.9mm  Ai 29500 i 13 105 3
4. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) 106 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) 107 4
5. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Trong trường hợp bài tốn này, ứng suấtcủa đáy dầm đạttớigiớihạn chảytrước: MMMD12DAD Fy SSSNCLTST 1180 1066 419 10 M 345 AD 16.78 1066 22.1 10 24.07 10 6 66 M AD 24.07 10 345 70.3 18.9 6157 10 Nmm M yDMMM12 D AD 1180 419 6157 7756 kNm 108 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • 4.3.4. Sức kháng uốndẻocủatiếtdiện – Mơ men Mp đượcgọilàsức kháng uốndẻo(cịngọilàmơ men dẻo) tương ứng tiếtdiệndầmthépvàcả cốt thép trong bê tơng bản đềubị chảy. – Vớitiếtdiện liên hợpchịumơmen dương, phầnbảnbêtơng chịunéncũng cĩ biểu đồ ứng suất quy ướchìnhchữ nhậtcĩ trị số = 0.85f’c . – Vớitiếtdiện liên hợpchịumơmen âm, phầnbêtơngchịukéo khơng tham gia làm việcmàchỉ cĩ cốt thép trong bê tơng làm việc ở trạng thái chảydẻo. – Để xác định Mp thì phảixácđịnh vị trí trục trung hồ dẻodựa trên điềukiệnbằng nhau củahợplựcphần ứng suấtkéovà nén củatiếtdiện liên hợp ở trạng thái chảy. 109 5
6. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) – Quá trình hình thành mơ men dẻotrong dầmthéptiếtdiệnchữ I: Khi biếndạng ở biên đạt đếngiớihạnchảy Biếndạng tiếptụctăng, vùng dẻolanrộng từ hai biên dầmvề phía trục trung hịa Vùng dẻotiếnsáttrục trung hịa, tồn bộ tiếtdiệnchảydẻo=> Xuấthiệnmơmen dẻo 110 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) (Phi đàn hồi) (Dẻo) (Đàn hồi) (Độ cong)  Độ cong =  c c với εc là biếndạng tại điểmcách trục trung hịa một đoạnlàc 111 6
7. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) – Khi tiếtdiệnchịumơmen dương (bảnchịunén) cĩ thể xét các trường hợpsau: • Trường hợp1: trục trung hịa dẻonằm ở sườndầmthép Điềukiện: PPtwcsrbrt PPP P và PPPPPt w c s rb P rt bs rt C Prt Prt rb s C t Ps Ps Prb Pc Prb Pc Pw Y Y hw PNA Pw w h Pw (hw-Y) hw Pt Pt 112 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) Phương trình cân P bằng các lựcdẻo rt Vị trí trục trung hịa Ps Prb PP Pc ww P PhYYPPPPtw crbsrt w Y Y hhww hw PNA PP PP PP PP ww Y Y twcrbsrt w Pw hhww h (hw-Y) hw hPPPPP Y wt c s rbrt 1 2 Pw Pt Mơ men dẻo P 2 M w YhYPdPdPdPdPd2 p w s s rt rt rb rb c c t t 2hw 113 7
8. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) Các ký hiệu đượcgiải thích như sau: Prt Ps Prb Pt = Lựcdẻocủacánhdướidầmthép(= AtFy_t) Pc Pw Pw = Lựcdẻocủasườndầm(= AwFy_w) Y Y hw Pc = Lựcdẻocủacánhtrêndầmthép(= AcFy_c) PNA Prb = Lựcdẻocủalướithépdưới(= ArbFy_rb) w Pw Ps = Lựcdẻocủabêtơngbản(= 0.85f’cbsts) h (hw-Y) hw Prt = Lựcdẻocủalướithéptrên(= ArtFy_rt) dt = Khoảng cách từ lựcdẻoPt tớitrụcTH dẻo Pt dw = Khoảng cách từ lựcdẻoPw tớitrụcTH dẻo dc = Khoảng cách từ lựcdẻoPc tớitrụcTH dẻo drb = Khoảng cách từ lựcdẻoPrb tớitrụcTH dẻo ds = Khoảng cách từ lựcdẻoPs tớitrụcTH dẻo drt = Khoảng cách từ lựcdẻoPrt tớitrụcTH dẻo 114 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Trường hợp2: trục trung hịa dẻonằm ở biên trên củadầmthép Prt Điềukiện: PPt w P c PP s rb P rt c t Y Ps P Vị trí trục trung hịa rb PNA PPcc PPtw t c Y Y PPP rbsrt ttcc tPPPPP w h P Y cw t s rtrb 1 w 2 Pc Mơ men dẻo Pt P 2 M c YtYPdPdPdPdPd2 p cssrtrtrbrbwwtt 2tc 115 8
9. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Trường hợp3: trục trung hịa dẻonằm ở bảnBTCT và dướihàngcốt P thép dưới, điềukiệnlà: s PPtwc P C rbrbrt P P ts Prt Vị trí trục trung hịa rb Ps s Y C t PNA Y P ts P rb s Pc PPtwc P YP rbrt P ts PPtwcrtrb PP P Yts Ps w h Pw Mơ men dẻo Pt 2 YPs M prtrtrbrbccwwtt Pd Pd Pd Pd Pd 2ts 116 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Trường hợp4: trục trung hịa dẻonằm ở bảnBTCT và trùng hàng cốt P thép dưới, điềukiệnlà: s PPt w P cs P rb C rb P rt ts Vị trí trục trung hịa Prt P rb s s Y Y C t PNA ts Prb YC rb Pc w h Pw Mơ men dẻo YP2 s P M prtrtccwwtt Pd Pd Pd Pd t 2ts 117 9
10. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Trường hợp5: trục trung hịa dẻonằm ở bảnBTCT và trên hàng cốt P thép dưới, điềukiệnlà: s PPtwcrbrtrt PP C P ts rt C Vị trí trục trung hịa Prt Ps Y s Y t PNA P ts s P PPtwcrb PP YP rt rb ts Pc PPtwcrbrt PP P Yts Ps w h Pw Mơ men dẻo YP2 s Pt M prtrtrbrbccwwtt Pd Pd Pd Pd Pd 2ts 118 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) – Khi tiếtdiệnchịumơmen âm (bảnchịukéo) cĩ thể xét hai trường hợpsau: • Trường hợp1: trục trung hịa dẻonằm ở sườndầmthép Điềukiện: PPtwcrbrt PP P bs rt C Prt Prt rb s C t Prb Pc Prb Pc Pw Y Y hw PNA Pw w h Pw (hw-Y) hw Pt Pt 119 10
11. 9/21/2012 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) Prt Vị trí trục trung hịa Prb Pc PPww PhYYPPPtw crbrt Pw Y Y hhww hw PNA PPww PPtwcrbrt PP P Y Y w hhww h Pw (hw-Y) h hPPPPP w Y wt c s rbrt 1 2 Pw Pt Mơ men dẻo P 2 M w YhYPdPdPdPd2 p w rt rt rb rb c c t t 2hw 120 Tính tốn thiếtkế kếtcấunhịpcầu thép (t.theo) • Trường hợp2: trục trung hịa dẻonằm ở biên trên củadầmthép Điềukiện: Prt PPtwcrbrt P P P c t Y P Vị trí trục trung hịa rb PNA PPcc PPtw t c Y Y PP rbrt ttcc w tPPPP h Pw Y cwtrtrb 1 2 Pc Mơ men dẻo Pt P 2 M c YtYPdPdPdPd2 p crtrtrbrbwwtt 2tc 121 11