MUÏC LUÏC
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM
KHOA CÔNG TRÌNH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CẦU THÉP
GVHD : Thầy PHẠM ĐỆ
SVTH : NGUYỄN TRỌNG BÌNH
Lớp : CD08HC
MSSV : 08L1110001
SVTH: NGUYEÃN TROÏNG BÌNH LÔÙP: CD08HC
Trang 1
MUÏC LUÏC
TP. Hồ Chí Minh 01 - 2011
SVTH: NGUYEÃN TROÏNG BÌNH LÔÙP: CD08HC
Trang 2
MỤC LỤC
Ch ng I ươ
GIỚI THIỆU CHUNG
Các số liệu thiết kế:
- Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I
- Khổ cầu: B - K = 14500 mm – 0mm
- Chiều dài dầm chính: L = 25000 mm.
- Số dầm chính: 8 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm chính: 1900 mm.
- Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 42. Trong đó có 8 sườn tăng cường
tại gối.
- Khoảng cách các sườn tăng cường: 2440 mm. Khoảng cách giữa các sườn
tại gối là 150 mm. Khoảng cách giữa sườn tăng cường tại gối với sườn
trung gian là 1145 mm.
- Số liên kết ngang (giữa 2 dầm): 11

y
F 280 MPa=
5 3
s
7.85 10 N/ mm
−
γ = ×
- Bản mặt cầu, vút bản
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 3
MỤC LỤC
+ Bêtông:
'
c
f 30 MPa=
5 3
2.5 10 N/ mm
−
γ = ×
+ Thép AII:
y
F 280 MPa=
5 3
s
7.85 10 N/ mm
−
γ = ×
- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang
+ Thép tấm M270M cấp 345:
y

w
= 800 mm.
+ Chiều cao thanh lan can: H
R
= 1050 mm.
I.Điều kiện kiểm toán:
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 4
MỤC LỤC
Lan can thiết kế phải thoải mãn điều kiện sau:

t
e
R F
Y H
≥


≥

Trong đó:
R: Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can.
F
t
: Lực va ngang của xe vào lan can.
Y: Chiều cao từ mặt cầu đến điểm đặt của lực tác dụng ngang F
t

(mm).
H

8. ( )
2.( )
c c
w b w
c t w
M L
R H M M
L L H
 
= + +
 ÷
−
 
(13.7.3.4-1)
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 5
MỤC LỤC
Trong đó:
R
w
: Tổng sức kháng của hệ lan can (N).
L
c
: Chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm).
L
t
: Chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc F
t
(mm), điều
13.7.3.3-1.

Chọn: Lớp bêtông tối thiểu: a = 25 mm.
Đường kính thanh cốt thép dọc: d
doc
= 14 mm.
Đường kính thanh cốt thép đứng: d
dưng
= 14 mm.
Bước thanh cốt đai: 200 mm.
Bảng thông số hình học lan can:
A(mm) B(mm) b
1
(mm) b
2
(mm) b
3
(mm)
300 500 400 200 200
Sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng phụ thuộc vào thép ngang
trong tường.
Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm gần
bằng nhau:
Xác đònh sức kháng thép ngang M
w
trên một đơn vò chiều dài
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 6
MỤC LỤC
Bài toán xác đònh khả năng chòu lực của tiết diện đặt cốt đơn.
Ta chia tường thành 3 phần có chiều cao lần lượt là b
1

mm
bf
fA
a
c
ys
45.8
400.30.85,0
280.88,307
85,0
.
'
===
Do 28 Mpa <
'
c
f
< 56 Mpa, nên
836,0)2830(
7
05,0
85,0)28(
7
05,0
85,0
'
1
=−−=−−=
c
f

s
c
d
C
Suy ra:
45,0
≤
s
c
d
C
Nên:
68,19378)
2
45,8
254.(
1000
280
.88,307.9,0)
2
( =−=−=
a
dfAM
sysw
φ
kNmm
(Lấy hệ số kháng uốn
9,0
=
φ

4 4
doc
s
d
A mm
π
π
= = =
mm
bf
fA
a
c
ys
45.8
200.30.85,0
280.94,153
85,0
.
'
===
Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo:
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 8
MỤC LỤC
mm
d
dahd
doc
dungs

Nên:
58,13568)
2
45,8
354.(
1000
280
.94,153.9,0)
2
(
=−=−=
a
dfAM
sysw
φ
kNmm
Xét phần 3 của tường:
b = b
3
=200 mm, h = B= 500 mm.
b3
B
Diện tích thép:
2
2
2
94,153
4
14.
4

14
1425500
2
=−−−=−−−=
107,10
836,0
45,8
1
===
β
a
C
c
,
022,0
454
107,10
==
s
c
d
C
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 9
MỤC LỤC
Suy ra:
45,0≤
s
c
d


kNmm
Bảng tổng hợp giá trò
HM
w
Phân
đoạn gờ
bêtông
ChiỊu
cao
ph©n
®o¹n b
DiƯn
tÝch
cèt
thÐp
A
s

ChiỊ
u cao
cã
hiƯu d
bf
fA
a
c
ys
85,0
.

1 400
307.8
8
254 8.45 19378.68
50395.072 200
153.9
4
354 8.45 13568.58
3 200
153.9
4
454 8.45 17447.82
Sức kháng uốn của tường đối với trục ngang phụ thuộc vào thép đứng trong
tường.
Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm gần
bằng nhau:
Xác đònh sức kháng thép ngang M
c
trên một đơn vò chiều đứng.
Bài toán xác đònh khả năng chòu lực của tiết diện đặt cốt đơn.
Xét phần 1 của tường:
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 10
MỤC LỤC
Các giá trò tính toán:
Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương
pháp tính cốt đơn): b = 1 mm.
Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương
pháp tính cốt đơn): h = A = 300 mm.
Diện tích thép:

280.77,0
85,0
.
'
===
Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo:
mmdahd
dungs
268
2
14
25300 =−−=−−=
107,10
836,0
45,8
1
===
β
a
C
c
,
0377,0
268
107,10
==
s
c
d
C

SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 11
MỤC LỤC
mm
BA
h 400
2
500300
2
=
+
=
+
=
Diện tích thép:
2
2
2
77,0
4
14.
.
200
1
4
.
.
200
1
mm

1
===
β
a
C
c
,
027,0
368
107,10
==
s
c
d
C
Suy ra:
45,0≤
s
c
d
C
Nên:
56,70)
2
45,8
368.(
1000
280
.77,0.9,0)
2

π
π
mm
bf
fA
a
c
ys
45.8
1.30.85,0
280.77,0
85,0
.
'
===
Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo:
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 12
MỤC LỤC
mmdahd
dungs
468
2
14
25500 =−−=−−=
107,10
836,0
45,8
1
===

a
dfAM
sysc
φ
kNmm/mm
Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn:
71,65
800
200.95,89200.56,70400.16,51
.
3
1
=
++
==
∑
=i
w
ici
c
H
bM
M
kNmm
Bảng tổng hợp giá trò M
c
:
Ph©n
®o¹n
gê




−=
2

a
dfAM
sysci
φ

∑
=
w
ici
c
H
bM
M
.

(mm)
(mm2/m
m)
(mm
)
(mm) (KNmm/mm) (KNmm/mm)
1 400 0.77 268 8.45 51.16
65.712 200 0.77 368 8.45 70.56
3 200 0.77 468 8.45 89.95






+=
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 13
MỤC LỤC
kN
H
LM
HMM
LL
R
w
cc
wb
tc
w
29,462
800
17,2814.71,65
07,50395.8
)107017,2814.2(
2
.
.8.8
)2(
2

c
wbtt
c
57,1483
71,65
)07,503950(800
2
1070
2
1070
)(
22
2
=






+
++=
+
+









+
−
=








++
−
=
Đây là cầu nằm trên đường cao tốc; không có lề bộ hành cho người đi bộ nên
ta chọn lan can thép kê trên tường chắn.
I. Thiết kế thanh lan can:
Chọn tiết diện thanh lan can là tiết diện tròn rỗng có:
1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can:
Do không có lề bộ hành nên khi thiết kế lan can ta thiết kế với tải trọng đặc
biệt là tải trọng va xe.
d
D
Sức kháng của dầm và cột lan can:
Chọn đường kính thanh lan can:
Đường kính ngoài: D = 110 mm
Đường kính trong: d = 100 mm
Xét trường hợp xe va vào cột lan can:

(1), ta có:
( )









∈
++
=⇔=
chann
Nn
MLPLPLP
LP
n
dn
dR
PPtPtP
P
P
:
64).(.
2
1
0
2









−
+= 5.130.
2
5180
12
5.130
.2
212
.
2
2
3
2
'3
δ
δδ
B
bB
I
= 9.955.10
6
(mm

MỤC LỤC
3
4
3
4
3
91,42190
110
100
1110.1,01 1,0 mm
D
d
DW =














−=





++=n
Chọn n = 2
Từ (1) suy ra:
10702000.2.2
2000.2.99,11967,9872.16
2
16
2
2
−
+
=
−
+
=
t
pp
R
LLn
LnPM
R
= 142,32 (kN)
Số nhòp tham gia vào đường chảy là lẻ (trường hợp xe va vào giữa nhòp lan
can):
(
)
232
2

pp
R
LLn
LPnnM
R
= 53,91 (kN)
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 16
MỤC LỤC
Trường hợp xe va vào cột lan can thì sức kháng của phần gờ bêtông bò giảm
do phải chòu tải trọng cột và dầm lan can:
Sức kháng của gờ bêtông trong trường hợp này được xác đònh theo côntg
thức:
w
RPww
w
H
HPHR
R

'
−
=
Trường hợp xe va vào cột lan can + đầu tường hoặc mối nối:
800
1050.99,119800.29,462

'
−
=

w
+ R
R
= 243,71 + 53,91 = 297,62 (kN) > F
t
= 240 (kN) => ĐẠT
Chiều cao kháng:
62,297
1050.91,53800.71,243

+
=
+
=
R
HRHR
Y
RRww
= 845,29 (mm) > H
e
= 810 (mm)

=> ĐẠT
TH2: Giữa nhòp lan can + một phần đoạn tường.
Sức kháng của hệ lan can:
R
= R
w
+ R
R

=> ĐẠT
Chiều cao kháng:
72,468
1050.32,142800.40,326

+
=
+
=
R
HRHR
Y
RRww
= 875,91 (mm) > H
e
=> ĐẠT
TH4: Cột lan can + một phần đoạn tường.
Sức kháng của hệ lan can:
R
= R
w
+ R
R
= 107,81 + 142,32 = 250,13 (kN) > F
t
=> ĐẠT
Chiều cao kháng:
13,250
1050.13,250800.81,107


W
(KN) R
R
(KN)
R
(KN)
Y
(mm
)
1
Giữa nhòp lan can + đầu tường hoặc
tại mối nối
243.71 53.91 297.62 845.29 ĐẠT
2 Giữa nhòp lan can + một phần đoạn 462.29 53.91 516.21 826.11 ĐẠT
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 18
MỤC LỤC
tường
3
Cột lan can + đầu tường hoặc tại
mối nối
326.40 142.32 468.72 875.91 ĐẠT
4 Cột lan can + một phần đoạn tường 107.81 142.32 250.13 942.24 ĐẠT
II.1. Tính toán liên kết bu lông
II.1.1. Chọn bu lông:
Chọn bu lông đường kính d=20mm được bố trí như hình vẽ.
3535
130
180
356035

2
)
F
ub
: cường dộ chòu kéo nhỏ nhất qui đònh của bu lông được qui đònh trong
điều 6.4.3 (Mpa), Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với các bulông: F
ub
= 420 (Mpa)
Suy ra sức kéo danh đònh của bu lông:
T
n
= 0.76.A
b
F
ub
= 0,76.628,31.420 = 200,55.10
3
(N)
II.1.3. Lực kéo bu lông do va chạm gây ra là :
max
max
2
( )
i
Ml
N
n l
=
∑
Với M là momen tại mặt cắt nối bu lông đựơc tính như sau:

= φ.T
n
= 0.9.200,55.10
3
= 180297 (N)
Vậy bu lông thoả mản cường độ .
II.2. Tính toán chống cắt cho lan can ngay tại mặt cắt tiếp xúc với bản mặt cầu:
3.Kiểm tra trượt của lan can :
Sự truyền lực của thanh lan can và bản mặt cầu
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 20
MỤC LỤC
Giả thuyết R
w
Phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ L
c
lực cắt tại chân
tường do va chạm xe cộ V
CT
trở thành lực kéo T trên 1 đơn vò chiều dài bản
hẫng được cho bởi :
HL
R
VT
c
w
cT
*2
+
==

A
cv
: diện tích tiếp xúc chòu cắt, A
cv
= 500*1 = 500 ( mm
2
/mm )
A
vf
: diện tích cốt thép neo của mặt chòu cắt, A
vf
=
200.4
14 2
2
π
= 1,539 (mm
2
/mm )
f
y
: cường độ chảy của thép, f
y
= 280 Mpa
P
c
: lực nén do tónh tải.
P
c
= P

P
2
: Trọng lượng của thanh lan can tay vòn.
P
2
= γ
thep
.
( )
1.
4
.
22
dD −
π
=
( )
1.
4
100110.
.10.85,7
22
5
−
−
π
= 0.129 (N/mm)
P
3
: Trọng lượng của cột thép.

n
< 5,5.A
cv
= 5,5.500 = 2750 (N/mm)
V
n
> V
CT

= 144.9 ( N/mm )
Thỏa điều kiện chống trượt của lan can.
II.3. Tính toán chiều dài neo của cốt thép vào trong bản mặt cầu:
Chiều dài neo thép vào bản mặt cầu lấy theo cấu tạo = 30.d (d là đường kính của
thép neo)
Vậy chiều dài neo:30d=30.14=420 (mm).
SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC
Trang 22
µ µ
µ
)*(**
cyvfcvn
PfAAcV ++=
µ
→
MỤC LỤC
Kết luận: Lan can thoả mãn các yêu cầu chòu lực.
Ch ng III ươ
BẢN MẶT CẦU
Số liệu tính toán:
- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: S = 1900 mm.

= 50 (mm)
Trọng lượng riêng: γ
atphan
= 2,25.10
-5
(N/mm
3
)
g
atphan
= γ
atphan
. h
atphan
.1000 = 1,125 (N/mm)
Lớp bêtông ximăng bảo vệ:
Chiều dày: h
btbv
= 30 (mm)
Trọng lượng riêng: γ
btbv
= 2,4.10
-5
(N/mm
3
)
g
btbv
= γ
btbv

Trọng lượng riêng: γ
ml
= 2.10
-5
(N/mm
3
)
g
ml
= γ
ml
. H
ml
.1000 = 1,7 (N/mm)
Vậy trọng lượng lớp phủ mặt cầu:
DW = g
atphan
+ g
btbv
+ g
pn
+ g
ml
= 1,125 + 0,72 + 0,06 + 1,7 = 3,61 (N/mm)
Chiều dày bản mặt cầu: t
c
= 200 m.
Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:
DC = γ
bt

g
2
=
cot 1cot
.
13.29,625
25000
nhip
n P
L
=
= 0,015 (N/mm)
Trong đó:
P
1cot
= g
c
+ g
s
g
canh
= 2.13.
cot
.h
thep
γ
= 2.13.7,85.10
-5
.340 = 6,939 (N)
g