TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
O0O
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CẦU THÉP

GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO
Họ và tên : VƯƠNG BẢO LONG
MSSV : 0851110038
Lớp : CD08A
Nhóm : 01
1

TP.Hồ Chí Minh, Tháng 12 Năm 2011
MỤC LỤC
Equation Chapter 1 Section 1CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Các số liệu thiết kế 1
1.2. Phương pháp thiết kế 1
1.3. Vật liệu dùng trong thi công 1
CHƯƠNG II
LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH
2.1. Lan can 3
2.1.1. Thanh lan can 3
2.1.2. Cột lan can 5
2.2. Lề bộ hành 9
2.2.1. Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành 9
2.2.2. Tính nội lực 9
2.2.3. Tính cốt thép 10
2.2.4. Kiểm toán ở TTGHSD (kiểm tra nứt) 11
2

3.7.2. Kiểm tra nứt với momen dương 32
CHƯƠNG IV
DẦM CHÍNH
4.1. Kích thước cơ bản của dầm chính 37
4.1.1. Phần dầm thép 37
4.1.2. Phần bản bê tông cốt thép 37
4.1.3. Sơ bộ chọn kích thước sườn tăng cường, liên kết
ngang, mối nối 37
4.2. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm 38
4.2.1. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm GĐI 38
4.2.2. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm giữa GĐII 39
4.2.3. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên GĐII 43
4.3. Xác đònh hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu 48
4.3.1. Tính cho dầm giữa 48
4.3.2. Tính cho dầm biên 51
4.4. Xác đònh nội lực do hoạt tải tại các mặt cắt 53
4.4.1. Hoạt tải tác dụng lên dầm chính 53
4.4.2. Mặt cắt I – I 54
4.4.3. Mặt cắt II – II 56
4.4.4. Mặt cắt III – III 60
4
4.4.5. Mặt cắt IV – IV 64
4.4.6. Mặt cắt V – V 68
4.4.7. Nội lực do hoạt tải theo TTGH 73
4.5. Nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm chính 75
4.5.1. Tải trọng tác dụng lên dầm chủ 75
4.5.2. Quy tónh tải tác dụng lên dầm chính theo phương dọc cầu 76
4.5.3. Xác đònh đ.a.h và chất tónh tải theo phương ngang cầu 76
4.5.4. Tổng hợp tónh tải tác dụng lên dầm chủ theo phương dọc cầu 81
4.5.5. Xếp tónh tải lên đ.a.h và tính nội lực 82

- Số sườn tăng cường đứng dầm biên (một dầm): 29
- Số sườn tăng cường đứng dầm trong (một dầm): 58
- Khoảng cách các sườn tăng cường: 1.5 m
- Số liên kết ngang: 11
- Số dầm ngang :2
- Khoảng cách 2 liên kết ngang: 3 m
- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m.
1.2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:
- Bản mặt cầu tính theo bản hẫng và làm việc theo phương ngang cầu.
- Dầm chính: Tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách
giữa các dầm 1.88 m
- Kiểm toán.
1.3. VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG:
- Thanh và cột lan can (phần thép):
Thép M270M cấp 250
=
y
f 250 MPa
5 3
s
7.85 10 N/ mm
−
γ = ×
- Lề bộ hành, lan can:
Bêtông:
'
c
f 30 MPa=
5 3
2.5 10 N/ mm

γ = ×
- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang,dầm ngang:
Thép tấm M270M cấp 345:
=
y
f 345 MPa
Thép góc: L 102 x 76 x 12.7:
=
y
f 240 MPa
Thép I cánh rộng: W610-262
=
y
f 345 MPa
CHƯƠNG II
LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH
2.1. LAN CAN:
2.1.1. Thanh lan can:
8
- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =80 mm và đường kính trong d = 70
mm
- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm
- Khối lượng riêng thép lan can:
−
γ = ×
5 3
S
7.85 10 N/ mm
- Thép cacbon số hiệu M270M cấp 250:
y

× ×
= = =
2 2
y
g
g L 0.093 2000
M 46500 N.mm
8 8
- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Tải phân bố:
2 2
y
w
w L 0.37 2000
M 185000 N.mm
8 8
× ×
= = =
+ Tải tập trung:
y
P
P L 890 2000
M 445000 N.mm
4 4
× ×
= = =
* Theo phương x:
- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Tải phân bố:
2 2

. .
η = η η η
Với:
η =
D
1.05 :
hệ số dẻo cho các bộ phận và liên kết không dẻo.
η =
I
1.05 :
hệ số quan trọng đối với cầu quan trọng.
η =
R
1.05 :
hệ sốù dư thừa đối với các bộ phận không dư thừa.
⇒ η = × × =
1.05 1.05 1.05 1.16
+
DC
1.25
γ =
: hệ số tải trọng cho tónh tải
+
LL
1.75
γ =
: hệ số tải trọng cho hoạt tải
 
× + × + ×
⇒ = ×

11
S là mômen kháng uốn của tiết diện
   
π ×
   
= − = × − =
   
 ÷  ÷
   
   
   
4 4
3 3
3
D d 3.14 80 70
S . 1 1 20800.78 mm
32 D 32 80
⇒ = ×
n
M 250 20800.78 = 5200194.87 N.mm
= ϕ = ×
r f n
M .M 1 5200195 = 5200194.87 N.mm > 1858274.73 N.mm
Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực
2.1.2. Cột lan can:
Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan
(hình 2.2)
Hình 2.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can
Tónh tải tác dụng lên trụ lan can gồm có tải trọng bản thân cột và trọng lượng
của thanh lan can tay vòn truyền xuống.

Thể tích các tấm thép và ống thép như sau:
+ Thể tích tấm thép T
1
: V
T1
= 100 x 1740 x 5 =870000 mm
3
+ Thể tích tấm thép T
2
: V
T2
= 140 x 740 x 5 =518000 mm
3
+ Thể tích tấm thép T
3
: V
T3
= 100 x 150 x 5 = 75000 mm
3
+ Thể tích 2 ống thép liê kết thanh tay vòn:
( )
2 2 3
lienket
π
V 2 90 82 100 216141.58mm
4
= × × − × =
+ Thể tích cột lan can: V
cột
= V

13
- Kích thước:
= = =
1 2
h 695 mm; h 150 mm; h 545 mm
- Lực tác dụng:
+ Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào cột 1
lực tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N
+ Lực tập trung: P = 890 N
+ Suy ra lực tập trung vào cột là:
P'' P' P 740+890 = 1630 N= + =
∗ Nội lực trong cột lan can tại mặt cắt I – I:
- Momen: M
I-I
= P”.h + P”.h
1
= 1630 x 695 + 1630 x 150 = 1377350 N.mm
- Lực dọc: N
I-I
= P” + DC
3
= 1630 + 501.74 = 2131.74 N
- Lực cắt: V
I-I
= 2P” = 2 x 1630 = 3260 N
* Kiểm tra khả năng chòu lực của cột lan can chòu momen:
- Ta kiểm toán tại mặt cắt I-I:
Hình 2.3: Mặt cắt I-I
14
5 140 5

I
12
12
S 85355.56 mm
Y 75
⇒
= ϕ = ϕ × × = × ×
r f n f y
M M f S 1 250 85355.56 = 21338888.89 N.mm
Vậy
−
= ϕ = ≥ =
r f n I I
M M 21338888.89 N.mm M 1377350 N.mm
⇒
Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả năng chòu lực
* Kiểm tra độ mảnh của cột lan can:
K.
140
r
≤
l
Trong đó:
+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu
+
=
695 mml
: chiều dài không được giằng (
h
=

A 100 5 2 100 5 1500 mm
⇒ = =
3175000
r 46 mm
1500
×
⇒ = = ≤
K. 0.75 695
11.33 140
r 46
l
Vậy thỏa mãn điều kiện mảnh
∗ Kiểm tra cột chòu nén:
Xác đònh:
2
y
S
F
Kl
λ
πr E
 
=
 
 
Trong đó:
16
5 5
47,5
5

ϕ
=
Trong đó:
c
0.9 :
ϕ
=
hệ số sức kháng dối với nén
r
P 0.9 372474.55 335227.1 N
⇒ = × =
So sánh P
r
= 335227.1 N > N
I-I
= 2131.74 N.
Vậy thỏa điều kiện cột chòu nén
∗ Kiểm toán bulông neo cột thép:
Sơ đồ bố trí bulông như hình 2.5
17
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí bulông
- Kiểm toán bulông chòu cắt:
Sức kháng cắt danh đònh của bulông lấy với trường hợp đường ren nằm trong
mặt phẳng cắt:
R
n
= 0.38A
b
F
ub

4 4
−
= = =
So sánh R
n
= 32089.484 N > P
u
= 815 N (thỏa)
18
30 90 30
206020
100
4
Ø
16
- Kiểm tra điều kiện ép mặt:
Do đây la lỗ tiêu chuẩn và khoảng cách giữa các bulông không nhỏ hơn 2d
b
và khoảng cách tónh đến đầu thanh nhỏ hơn 2d
b
nên sức kháng danh đònh được tính như
sau:
R
n
= 1.2L
c
tF
u
Trong đó:
t = 5 mm: Chiều dày bản nối

+ Do tónh tải:
2
2
DL
DL.L
3.75 1300
M 792187 N.mm
8 8
×
= = =
+ Do hoạt tải:
2
2
PL
PL.L
4.5 1300
M 950625 N.mm
8 8
×
= = =
Chọn các hệ số tải trọng
D
η 1.05:
=
Hệ số dẻo cho các bộ phận và liên kết không dẻo
R
η 1.05:
=
Hệ số dư thừa cho các bộ phận không dư thừa
l

U
S S
'
C
2
2 M
a d d
0.85 f b
2 3078440.7
80 80 1.67 mm
0.9 0.85 30 1500
×
= − −
φ× × ×
×
= − − =
× × ×
- Bản lề bộ hành có 28 MPa < f'
c
= 30 Mpa < 56 Mpa
⇒
β = − − = − × − =
1 c
0.05 0.05
0.85 .(f ' 28) 0.85 (30 28) 0.836
7 7
- Xác đònh khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà c:
1
a 1.67
c 2.03 mm

f '
30
A A 0.03 b.h. 0.03 1500 100 482.14mm
f 280
< = × = × × × =
Lấy A
S
= A
Smin
= 482.14 mm
2
21
- Chọn
10a200
φ ⇒
1000 mm có 8 thanh thép (diện tích A
s
= 628mm
2
) và theo phương
dọc lề bộ hành bố trí
10a200
φ
Hình 2.7: Bố trí cốt thép trên lề bộ hành
2.2.4. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng: (kiểm tra nứt)
- Tiết diện kiểm toán: tiết diện chữ nhật có b x h = 1500 x 100 mm
- Khoảng cách từ thớ chòu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chòu kéo
gần nhất:
c
d a' 20 mm

1.5
c c c
E 0.043 f '
= × γ ×

= × × =
1.5
0.043 2400 30 27691.47 MPa
- Môđun đàn hồi của thép:
=
S
E 200000 MPa
- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:
= = =
S
C
E 200000
n 7.222
E 27691.47
- Chiều cao vùng nén của bêtông khi tiết diện nứt:
S S
S
A 2 d b
x n 1 1
b n A
628 2 80 1500
7.222 1 1 22.2 mm
1500 7.222 628
 
× ×

×
= + × × − =
 ÷
 
- Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:
( ) ( )
S
S S
cr
M
1748212.6
f d x n 80 22.2 7.222 35.39 MPa
I 20622623.19
= × − × = × − × =
23
- Khí hậu khắc nghiệt:
Z 23000 N / mm
=
- Ứng suất cho phép trong cốt thép:
sa
3
3
c C
Z 23000
f 432.88 MPa
d A 20 7500
= = =
× ×
- So sánh:
sa y

+ Biểu thức kiểm toán cường độ của bó vỉa có dạng:
24
W t
R F
≥

Sức kháng của bó vỉa dạng tường được xác đònh theo phương pháp đường chảy.
Khi xe va vào giữa tường:
2
c c
W b W
c t
M .L
2
R 8 M 8 M .H
2 L L H
 
= × + × +
 ÷
× −
 
2
t t b W
c
c
L L 8 H.(M M .H)
L
2 2 M
× +
 

W
R
: sức kháng của bó vỉa
W
M
: sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục thẳng đứng
c
M
: sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục nằm ngang
b
M
: sức kháng của dầm đỉnh
H: chiều cao tường
c
L
: chiều dài đường chảy
25