Tiêu chuẩn ngành 14TCN 181:2006 về công trình thủy lợi – cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép – hướng dẫn tính toán thiết kế kết cấu do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành

rnrn

TIÊU CHUẨNrnNGÀNH

rnrn

14TCN 181rn: 2006

rnrn

CÔNGrnTRÌNH THỦY LỢI – CẦU MÁNG VỎ MỎNG XI MĂNG LƯỚI THÉP – HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN THIẾTrnKẾ KẾT CẤU
rn(ban hành theo Quyết định số 3879/QĐ-BNN-KHCN ngày 19 tháng 12 năm 2006 củarnBộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn)

rnrn

1. QUY ĐỊNH CHUNG

rnrn

1.1. Đối tượng củarntiêu chuẩn

rnrn

Tiêu chuẩn hướng dẫn tính toán thiết kế cầurnmáng xi măng lưới thép (XMLT) dùng thiết kế các kết cấu cầu máng XMLT dẫn nướcrntrong công trình thủy lợi và các ngành có liên quan. Những cầu máng có yêu cầurnđặc biệt chưa đề cập tới trong tiêu chuẩn này, khi thiết kế cần xem xét từngrntrường hợp cụ thể để sử dụng các tổ chức có liên quan.

rnrn

1.2. Phạm vi áp dụng

rnrn

1.2.1. Tiêu chuẩn được sử dụng để tính toánrnthiết kế cầu máng XMLT dẫn nước có chiều dày không quá 35mm, làm việc với môirntrường nhiệt độ không vượt quá 50⁰C.

rnrn

1.2.2. Kết cấu cầu máng XMLT được áp dụngrnthường lệ trong môi trường không xâm thực.

rnrn

1.2.3. Khi thiết kế kết cấu cầu máng XMLT làmrnviệc trong điều kiện nhiệt độ lớn hơn 50⁰C, trong môi trường xâmrnthực cần phải tính đến các yêu cầu bổ sung phù hợp với các tiêu chuẩn hiệnrnhành.

rnrn

1.2.4. Chọn các giải pháp kết cấu cầu mángrncần phải xuất phát từ điều kiện kinh tế kỹ thuật về vật liệu, về thi công, giárnthành công trình trong điều kiện xây dựng cụ thể.

rnrn

1.2.5. Khi chọn các giải pháp kết cấu cầurnmáng XMLT cần tính đến phương pháp chế tạo, lắp ghép, vận chuyển và điều kiệnrnsử dụng. Chọn hình dạng và kích thước của cấu kiện phải xuất phát từ việc tínhrntoán một cách đầy đủ đến tính chất của kết cấu XMLT, khả năng chế tạo côngrnnghiệp hóa, thuận tiện vận chuyển và lắp ráp kết cấu.

rnrn

1.2.6. Kết cấu cầu máng XMLT và các cấu kiệnrnriêng lẻ của chúng cần có độ bền, độ cứng, độ ổn định, khả năng chống nứt ở tấtrncả các giai đoạn chế tạo, vận chuyển, lắp ráp và khai thác.

rnrn

1.2.7. Khi thiết kế các kết cấu cầu máng XMLTrnlắp ghép cần đặc biệt chú ý đến công nghệ liên kết. Các mối liên kết và các đầurnmối của các kết cấu lắp ráp phải thỏa mãn các yêu cầu riêng cho từng loại cấurnkiện (đảm bảo truyền lực cho các phân tố chịu lực, không rò rỉ nước, tính dễrnbiến dạng ở khe co dãn…) 

rnrn

1.3. Tiêu chuẩn việnrndẫn

rnrn

TCVN 4116:1985 – Kết cấu bê tông và bê tôngrncốt thép thủy công – Tiêu chuẩn thiết kế.

rnrn

TCVN 2737:1995 – Tải trọng và tác động – Tiêurnchuẩn thiết kế.

rnrn

TCXD 85:1998 – Móng cọc – Tiêu chuẩn thiếtrnkế.

rnrn

TCVN 2682:1989 – Xi măng poóc lăng.

rnrn

TCVN 127:1985 – Cát mịn để làm bê tông và vữarnxây dựng – Hướng dẫn sử dụng.

rnrn

TCVN 4506:1987 – Nước cho bê tông và vữa -rnYêu cầu kỹ thuật.

rnrn

TCVN 1651:1985 – Thép cốt bê tông cán nóng.

rnrn

1.4. Thuật ngữ, đơnrnvị đo và ký hiệu

rnrn

1.4.1. Thuật ngữ

rnrn

1. Kết cấu xi măng lưới thép: Xi măng lưới théprn(XMLT) là loại vật liệu hỗn hợp gồm vữa xi măng, các lưới thép được đan dệt từrncác sợi thép và cốt thép để làm khung xương chịu lực. Cốt thép sử dụng trongrnkết cấu cầu máng XMLT có thể là:

rnrn

– Lưới thép sợi dệt hoặc hàn phân bố đều trênrntiết diện cấu kiện.

rnrn

– Lưới thép sợi dệt hoặc hàn phân bố đều trênrntiết diện cấu kiện phối hợp với cốt thép thanh.

rnrn

2. Lớp bảo vệ: Lớp vữa xi măng córnchiều dày tính từ mặt ngoài cấu kiện đến bề mặt gần nhất của sợi thép.

rnrn

3. Cốt thép cấu tạo: Cốt thép đặt theo yêurncầu cấu tạo mà không tính toán.

rnrn

4. Cốt thép chịu lực: Cốt thép đặt theorntính toán.

rnrn

5. Hàm lượng lưới thép: Tỷ lệ diện tích tiếtrndiện của lưới thép trên diện tích tiết diện ngang của cấu kiện.

rnrn

6. Trạng thái giới hạn: Trạng thái mà khirnvượt quá kết cấu không còn thỏa mãn các yêu cầu sử dụng đề ra đối với nó khirnthiết kế.

rnrn

7. Lực giới hạn: Lực lớn nhất mà cấurnkiện có thể chịu được.

rnrn

8. Điều kiện sử dụng bình thường: Là điều kiện mà độrnvõng hoặc biến dạng không làm ảnh hưởng đến việc sử dụng bình thường của conrnngười.

rnrn

1.4.2. Đơn vị đo

rnrn

Trong tiêu chuẩn này sử dụng hệ đơn vị đo SI

rnrn

1.4.3. Ký hiệu và các thông số

rnrn

1. Các đặc trưng hình học

rnrn

a – bề rộng tai máng.

rnrn

b – chiều rộng tiết diện chữ nhật.

rnrn

b_g – chiều rộng thanh giằng.

rnrn

b_s – bề rộng của sườn.

rnrn

b_o – chiều cao trung bình tairnmáng.

rnrn

f – chiều cao toàn bộ của phần vách mángrnthẳng đứng.

rnrn

f_max – độ võng lớn nhất của cầurnmáng XMLT chịu uốn khi chưa bị nứt.

rnrn

h – chiều cao của tiết diện chữ nhật.

rnrn

h_g – chiều cao thanh giằng.

rnrn

h_s – chiều cao của sườn (đai).

rnrn

h₁ – chiều cao từ tâm cung trònrncủa phần đáy máng đến đường mặt nước.

rnrn

h₂ – chiều cao từ mặt nước đếnrnđường trục thanh giằng ngang.

rnrn

h’ = h₁ + h₂ – chiềurncao từ tâm cung tròn đến đường trục thanh giằng ngang.

rnrn

J – mômen quán tính của mặt cắt ngang thânrnmáng đối với trục trung tâm.

rnrn

J_qđ – mômen quán tính của tiếtrndiện quy đổi với hàm lượng cốt thép tương đương.

rnrn

k – khoảng cách từ tâm cung tròn của phần đáyrnmáng tới trục trung tâm tiết diện.

rnrn

L_g – khoảng cách giữa các thanhrngiằng.

rnrn

R – bán kính trung bình của cung tròn đáyrnmáng.

rnrn

R_o – bán kính trong của cung trònrnđáy máng.

rnrn

R₁ – bán kính ngoài của cung trònrnđáy máng.

rnrn

S – diện tích tiếp xúc tổng cộng của tất cảrncác sợi thép trong một đơn vị diện tích 1m².

rnrn

S – đặc trưng hình học của tiết diện cấurnkiện.

rnrn

t – bề dày của thành máng.

rnrn

y – tung độ của mặt cắt tính toán được tínhrntừ đường trục thanh giằng.

rnrn

y₁ – khoảng cách từ đỉnh máng đếnrntrục trung tâm của tiết diện ngang của máng.

rnrn

W – môđun chống uốn của tiết diện.

rnrn

W_qd – môđun chống uốn của tiếtrndiện quy đổi với hàm lượng cốt thép tương đương.

rnrn

Frn- góc hợp bởi đường nằm ngang đi qua tâm cung tròn và bán kính của cung tròn đirnqua điểm tính toán.

rnrn

2. Các đặc trưng cốt thép trong tiết diệnrnngang của cấu kiện

rnrn

F – diện tích tiết diện ngang của cấu kiện.

rnrn

F₁ – diện tích tiết diện của lướirnthép.

rnrn

µ – hàm lượng lưới thép.

rnrn

µ_tđ –  hàm lượng cốt théprntương đương.

rnrn

3. Ngoại lực và nội lực

rnrn

g – trọng lượng bản thân của máng.

rnrn

k_n – hệ số độ tin cậy, phụ thuộcrnvào cấp công trình và tổ hợp tải trọng.

rnrn

N – nội lực tính toán.

rnrn

n_c – hệ số tổ hợp tải trọng.

rnrn

 – mômen, lực cắt, lực dọc do X₁=1rnsinh ra trong hệ cơ bản.

rnrn

 – mômen, lực cắt, lực dọc do tải trọngrnngoài sinh ra trong hệ cơ bản.

rnrn

p_n – cường độ áp lực nước.

rnrn

P_o, M_o – lực tập trungrnvà mômen tập trung do các tải trọng phía trên đỉnh máng tính chuyển về tâm đỉnhrnvách máng.

rnrn

X₁ – lực dọc trong thanh giằng.

rnrn

brn- hệ số phụ thuộc liên kết và dạng tải trọng, với dầm đơn b=5/48.

rnrn

trn- lực cắt không cân bằng.

rnrn

s_0,01 – cường độ tính toán của vật liệu hỗn hợprnXMLT khi bắt đầu xuất hiện nứt.

rnrn

s_0,05 – cường độ tính toán của vật liệu hỗn hợprnXMLT khi vết nứt có bề rộng 0,05mm.

rnrn

4. Các đặc trưng vật liệu

rnrn

B – độ cứng.

rnrn

E_b – môđun đàn hồi ban đầu của vữarnxi măng.

rnrn

G – môđun đàn hồi trượt.

rnrn

k_t – hệ số diện tích tiếp xúc.

rnrn

m – hệ số điều kiện làm việc.

rnrn

R_l, R_a – cường độ tínhrntoán của lưới thép và thép thanh.

rnrn

– cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của vữa xirnmăng.

rnrn

R_a – cường độ chịu nén tính toánrncủa vữa xi măng.

rnrn

v – hệ số Poisson của vữa xi măng

rnrn

grn- trọng lượng riêng của nước.

rnrn

g_c – trọng lượng riêng của xi măng lưới thép.

rnrn

g_l – hệ số dẻo, phụ thuộc vào hình dạng tiết diện thanh,rnlấy như kết cấu bê tông cốt thép (TCVN 1651 – 1985).

rnrn

1.5. Chỉ dẫn chung

rnrn

1.5.1. Cấu tạo cầu máng

rnrn

Kết cấu cầu máng gồm các bộ phận sau đây: cửarnvào, cửa ra, thân máng và trụ đỡ (xem hình 1). Kết cấu thân máng thường dùngrnkiểu dầm đơn, nhịp thường không vượt quá 12m. Khi cần vượt qua các khẩu độ lớnrnhơn 12m có thể dùng cầu máng bê tông cốt thép ứng suất trước hoặc xi măng lướirnthép ứng suất trước.

rnrn

rnrn

Hình 1 – Mặt cắt dọcrncầu máng

rnrn

1. Cửa vào; 2. Mốrnbiên; 3. Thân máng; 4. Trụ giữa; 5. Khe co dãn; 6. Cửa ra; 7. Kênh

rnrn

1.5.1.1. Kết cấu cửa vào cửa ra

rnrn

Cửa vào và cửa ra của cầu máng là đoạn nốirntiếp thân máng với kênh dẫn nước thượng hạ lưu, kết cấu cửa vào cửa ra phải đảmrnbảo dòng chảy vào máng thuận, giảm bớt tổn thất do mặt cắt ngang bị thu hẹp gâyrnra và dòng nước ở máng chảy ra không làm xói lở bờ và đáy kênh hạ lưu.

rnrn

Tường cánh cửa vào và cửa ra có thể làm theornhai kiểu: kiểu lượn cong hay kiểu phẳng thu hẹp dần ở cửa vào, mở rộng dần ởrncửa ra. Góc mở rộng của tường cánh có ảnh hưởng đến dòng chảy vào và ra khỏirnmáng, thường lấy tỷ số giữa chiều rộng và chiều dài là 1/4 ~ 1/3. Chiều dài đoạnrncửa ra sơ bộ lấy bằng 4 lần chiều sâu cột nước trong kênh (hình 2).

rnrn

rnrn

Hình 2 – Kết cấu cửarnvào, cửa ra

rnrn

1.5.1.2. Kết cấu thân máng

rnrn

Thân máng có dạng vỏ trụ mỏng, mặt cắt ngangrncủa thân máng thường dùng nhất là hình chữ nhật, hình thang, hình chữ U (hìnhrn3). Cầu máng có mặt cắt hình chữ nhật, hình thang có cấu tạo đơn giản, dễ thirncông, dễ nối tiếp với đoạn cửa vào, cửa ra. Máng chữ U có trạng thái thủy lựcrntốt hơn máng chữ nhật, khả năng chịu lực của cầu máng mặt cắt chữ U cũng tươngrnđối tốt, trong lượng của cầu máng này khá nhẹ, thuận tiện cho việc đúc sẵn vàrnlắp ghép.

rnrn

Chọn hình thức mặt cắt ngang thân máng phảirndựa vào tính toán thủy lực, vật liệu làm thân máng, hình thức kết cấu trụ đỡ,rnđoạn nối tiếp cửa vào cửa ra.

rnrn

rnrn

Hình 3 – Mặt cắtrnngang thân máng

rnrn

a. Hình chữ nhật; b.rnHình thang; c. Hình chữ U

rnrn

Cầu máng vỏ trụ mỏng có khả năng chịu lựcrntheo phương dọc lớn hơn theo phương ngang rất nhiều, để tăng độ cứng theornphương ngang, tăng độ ổn định tổng thể và cục bộ của thân máng, cần bố trí cácrnthanh giằng ngang, các sườn gia cường dọc (còn gọi là tai máng), tại hai đầurnmỗi nhịp máng nên bố tái sườn ngang (hình 4a và b). Với cầu máng có mặt cắtrnngang nhỏ, để dễ dàng cho việc thi công có thể không bố trí các thanh giằngrnngang, song nếu cần có thể tăng thêm chiều dày thành máng.

rnrn

rnrn

Hình 4 – Kết cấu thânrnmáng hình thang và chữ U có giằng ngang

rnrn

Khi có nhu cầu đi lại trên mặt máng, có thểrnbố trí đường cho người đi, trường hợp này các cấu kiện cầu máng cần được kiểmrntra thêm với tải trọng 250daN/m².

rnrn

1. Thân máng có mặt cắt hình chữ nhật

rnrn

a) Máng chữ nhật không có thanh giằng ngangrn(hình 5a) – Thànhrnbên của loại cầu máng này dưới tác dụng của áp lực nước sẽ chịu lực như một bảnrncông xôn. Khi thành máng cao thì mômen uốn ở đáy vách máng sẽ lớn, do đó lượngrnthép dùng trong thân máng sẽ lớn. Nhưng loại máng này có kết cấu đơn giản, dễrnthi công, nên vẫn được dùng trong các cầu máng loại nhỏ

rnrn

b) Máng chữ nhật có thanh giằng ngang (hìnhrn5b) – Đốirnvới cầu máng loại vừa và lớn cần bố trí thêm các thanh giằng ngang trên đỉnhrnmáng để tăng khả năng chịu lực theo phương ngang của máng, khoảng cách giữa cácrnthanh giằng ngang từ 1~3m. Sự có mặt của các thanh giằng ngang cải thiện đượcrnđiều kiện chịu lực của thành bên và đáy máng, do đó có thể giảm bớt được lượngrncốt thép.

rnrn

rnrn

Hình 5 – Mặt cắtrnngang máng chữ nhật

rnrn

a. Không thanh giằng;rnb. Có thanh giằng

rnrn

c) Kích thước mặt cắt ngang của cầu máng chữrnnhật – Chọnrnsơ bộ như sau:

rnrn

– Chiều cao thành máng:

rnrn

Trong đó H là chiều cao cột nước tính toán, DH = 0,1~0,2m là độ vượt cao an toàn đểrntránh nước trào ra khi có sóng gió, được chọn phụ thuộc vào cấp công trình.

rnrn

– Chiều rộng đáy máng thường chọn B =rn(1,5~1,7)H để bảo đảm điều kiện thủy lực.

rnrn

– Mặt cắt thanh giằng có chiều cao h_grn= (10~20)cm, bề rộng b_g = (8~15)cm, khoảng cách giữa các thanh giằngrnL_g = 1~3m.

rnrn

– Mặt cắt sườn ngang trong thân máng có chiềurncao h_s = 15~30cm, bề rộng b_g= 12~20cm, sườn ngang tại gốirnchọn kích thước lớn hơn.

rnrn

2. Thân máng có mặt cắt ngang hình chữ U

rnrn

Hình dạng máng chữ U thường dùng hiện nay córnđáy là nửa trụ tròn, có thêm hai thành bên thẳng đứng (hình 6). Cũng tương tựrnnhư máng chữ nhật, để tăng độ cứng theo phương ngang và phương dọc, thân mángrnthường được gia cường bằng các sườn dọc (tai máng) và các thanh giằng ngang. Dornđó máng chữ U cũng được phân thành hai loại: loại không có thanh giằng ngangrn(hình 6a) và loại có thanh giằng ngang (hình 6b).

rnrn

Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt ngang thân mángrnhình chữ U theo các số liệu sau đây:

rnrn

– Bề dày của thành máng thường chọnrnt=2,5~3,5cm.

rnrn

– Chiều cao đoạn thẳng đứng của thành mángrnf=(0,1~0,3)D_o.

rnrn

– Kích thước tai máng thường chọn như sau:rna=(3,5~5,5)t, b=(0,4~0,5)a, c=(0,2~0,4)a.

rnrn

– Kích thước mặt cắt của thanh giằng có chiềurncao h_g= 10~20cm, bề rộng b_g­=8~15cm, khoảng cách giữa cácrnthanh giằng L_g=1~3m.

rnrn

– Mặt cắt của các sườn ngang (đai) có chiềurncao h_s=(4~5)t, bề rộng b_s=8~15cm.

rnrn

rnrn

Hình 6 – Mặt cắtrnngang máng chữ U không thanh giằng và có thanh giằng

rnrn

Sườn ngang tại vị trí gối tựa có kích thướcrnlớn hơn sườn ngang ở trong nhịp, đường viền ngoài thường có dạng đường gấp khúcrntạo thành kết cấu gối tựa cho thân máng.

rnrn

Để thỏa mãn điều kiện chống nứt theo phươngrnngang, đoạn đáy máng thường làm dày hơn, kích thước phần này có thể lấy nhưrnsau:

rnrn

t₀=(2,5~4,5)t,rnd₀=(0,5~0,6)R_o, S_o=(0,3~0,4)R_o

rnrn

1.5.1.3. Kết cấu gối đỡ

rnrn

Gối đỡ thân máng gồm có gối đỡ ở bên (mố bên)rnvà gối đỡ ở giữa (trụ giữa). Mố bên thường dùng kiểu trọng lực (hình 7), cònrntrụ giữa khi chiều cao trụ không lớn cũng hay dùng kiểu trọng lực, khi chiềurncao của trụ lớn thường dùng kiểu khung hoặc kiểu hỗn hợp.

rnrn

rnrn

Hình 7 – Kết cấu gốirnđỡ

rnrn

1. Mố biên kiểu trọngrnlực; 2. Cửa vào; 3. Thân máng; 4. Phần đất đắp; 5. Thiết bị thoát nước; 6. Mặtrnđất tự nhiên; 7. Trụ giữa

rnrn

Trụ giữa kiểu trọng lực có thể bằng gạch xây,rnbằng đá xây hoặc bê tông, thường dùng có các trụ có chiều cao dưới 10m, trọngrnlượng bản thân của trụ kiểu trọng lực thường rất lớn, do đó đòi hỏi nền phải córnsức chịu tải cao (hình 8a). Trụ đỡ kiểu khung có hai loại: khung đơn và khungrnkép, khung đơn thường dùng cho các trụ cao dưới 15m (hình 8b), còn trụ képrnthường dùng khi các trụ có chiều cao từ 15 đến 20m (hình 8c). Móng của mố vàrntrụ có thể đặt trực tiếp lên nền tự nhiên, khi nền yếu có thể đặt trên nền cọc.

rnrn

rnrn

Hình 8 – Các kiểu trụrnđỡ

rnrn

a. Trụ kiểu trọngrnlực; b. Trụ kiểu khung đơn; c. Trụ kiểu khung kép

rnrn

1.5.2. Tính toán kết cấu xi măng lưới thép

rnrn

Trong kết cấu xi măng lưới thép, lưới théprnphân bố đều trên toàn cấu kiện, đặc tính này được thể hiện qua hệ số diện tíchrntiếp xúc k_t, được xác định theo công thức sau:

rnrn

             rn(1)

rnrn

Trong đó:

rnrn

S – diện tích tiếp xúc tổng cộng của tất cảrncác sợi thép trong một đơn vị diện tích 1m².

rnrn

t – chiều dày của tấm xi măng lưới thép (cm)

rnrn

Tùy thuộc vào hệ số diện tích tiếp xúc có thểrntính kết cấu xi măng lưới thép theo một trong hai phương pháp sau:

rnrn

1. Phương pháp thứ nhất (I) – Tính toán theo giairnđoạn đàn hồi coi xi măng lưới thép như một vật liệu hỗn hợp đồng chất khi hệ sốrndiện tích tiếp xúc k_t≥ 2cm^-1. Theo phương pháp này thìrntrạng thái giới hạn của kết cấu được lấy là giai đoạn ngay trước khi khe nứtrnxuất hiện, biểu đồ ứng suất trong vùng nén và vùng kéo đều lấy là hình tam giácrnvới góc nghiêng có thể lấy khác nhau.

rnrn

2. Phương pháp thứ hai (II) – Tính toán theo nguyênrntắc chung về tính toán kết cấu bê tông cốt thép khi hệ số diện tích tiếp xúc k_t<2cm^-1.

rnrn

1.5.2.1. Tính toán cấu kiện xi măng lưới théprntheo phương pháp I

rnrn

1. Đặc trưng cơ học của xi măng lưới thép

rnrn

Đường cong quan hệ giữa ứng suất – biến dạngrncủa vật liệu hỗn hợp này có thể chia thành ba giai đoạn sau đây, xem hình 9.

rnrn

a) Giai đoạn I (0 ≤ e ≤ e_e) – Vật liệu hỗn hợp xirnmăng lưới thép làm việc trong giai đoạn đàn hồi, quan hệ giữa ứng suất và biếnrndạng là tuyến tính.

rnrn

rnrn

Hình 9 – Biểu đồ quanrnhệ giữa ứng suất và biến dạng

rnrn

b) Giai đoạn II (e_e ≤ e ≤ e_0.01) – Trong giai đoạnrnnày xi măng lưới thép bắt đầu có biến dạng dẻo và xuất hiện vết nứt, giới hạnrncủa giai đoạn này được quy định khi bề rộng vết nứt bằng 0,01mm. Biến dạngrntương đối tương ứng với bề rộng vết nứt này ký hiệu là e_0.,01 và ứng suất tươngrnứng được ký hiệu là s_0,01­.

rnrn

c) Giai đoạn III (e_0,01 ≤ e ≤ e_0.05) – Ở giai đoạn nàyrncác vết nứt xuất hiện tương đối nhiều, bề rộng vết nứt tăng, có thể lấy bề rộngrnvết nứt bằng 0,05mm làm giới hạn tính toán. Biến dạng tương đối, tương ứng vớirngiai đoạn này có ứng suất là s_0.05, được lấy như sau:

rnrn

s_0.05=(20~40).10^-4 khi xi măng lướirnthép có hàm lượng thép cao.

rnrn

s_0.05=(15~20).10^-4 khi xi măng lướirnthép có hàm lượng thép thấp.

rnrn

Cường độ tính toán ­­s_0.01 và ­s_0.05 của vật liệu hỗn hợprnxi măng lưới thép lần lượt ứng với trường hợp bắt đầu xuất hiện vết nứt vàrntrường hợp bề rộng vết nứt bằng 0,05mm phụ thuộc vào số hiệu vữa xi măng, loạirnthép và hàm lượng lưới thép. Với xi măng có mác lớn hơn M400, vữa xi măng córncát tỷ lệ pha trộn N:X:C=0.4:1:1.5, lưới thép có giới hạn bền lớn hơn 4500rndaN/cm², lượng thép từ 200 đến 500 kg trong một mét khối xi măngrnlưới thép, có thể lấy theo bảng 1 và bảng 2.

rnrn

Bảng 1. Cường độ tính toán ­s_0.01 (daN/cm²)rncủa vật liệu hỗn hợp xi măng lưới thép khi mới bắt đầu xuất hiện vết nứt.

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Thứ tự rn	rn Trạng thái ứng suất rn	rn Lượng thép trong 1m3rn XMLT (kg/cm3) rn
		rn 200 rn	rn 300 rn	rn 400 rn	rn 500 rn
rn 1 rn 2 rn	rn – Cường độ chịu kéo rn – Cường độ chịu uốn rn	rn 40 rn 60 rn	rn 70 rn 90 rn	rn 125 rn 140 rn	rn 160 rn 180 rn
rn Chú thích: Môđun đàn hồi củarn xi măng lưới thép khi chưa bị nứt E0.01=2,7.105 daN/cm2. rn

rnrn

Bảng 2. Cường độ tính toán ­s_0.05 (daN/cm²)rncủa vật liệu hỗn hợp xi măng lưới thép khi vết nứt có bề rộng 0.05mm.

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Thứ tự rn	rn Trạng thái ứng suất rn	rn Lượng thép trong 1m3rn XMLT (kg/cm3) rn
		rn 200 rn	rn 300 rn	rn 400 rn	rn 500 rn
rn 1 rn 2 rn	rn – Cường độ chịu kéo rn – Cường độ chịu uốn rn	rn 60 rn 90 rn	rn 110 rn 140 rn	rn 175 rn 200 rn	rn 225 rn 250 rn
rn Chú thích: Môđun đàn hồi củarn XMLT khi vết nứt có bề rộng 0,05mm vào khoảng E0.05=6,5.104rn daN/cm2. rn

rnrn

Khi tính toán các cấu kiện cầu máng xi măngrnlưới thép thì tùy theo yêu cầu sử dụng của từng kết cấu cụ thể mà tiến hànhrntính toán theo các giai đoạn chịu lực I, II hoặc III:

rnrn

k_nn_cNrn≤ g_lSR                  rn(2)

rnrn

trong đó:

rnrn

N – nội lực tính toán.

rnrn

S – đặc trưng hình học của tiết diện cấurnkiện.

rnrn

k_n – hệ số độ tin cậy phụ thuộcrnvào cấp công trình và tổ hợp tải trọng

rnrn

n_c – hệ số tổ hợp tải trọng.

rnrn

g_l – hệ số dẻo phụ thuộc vào hình dạng tiết diện mặt cắtrnngang của cấu kiện, lấy như kết cấu bê tông cốt thép.

rnrn

R – cường độ tính toán, khi tính theo giairnđoạn I lấy R=s_e, với giai đoạn IIrnlấy R=s_0.01, với giai đoạn IIIrnlấy R=s_0,05.

rnrn

2. Tính toán về cường độ các cấu kiện chịurnuốn

rnrn

a) Tính theo giai đoạn I: ở giai đoạn này dornvật liệu xi măng lưới thép làm việc trong giai đoạn đàn hồi, cho nên có thểrndùng các công thức tính toán nội lực và ứng suất của vật thể đàn hồi đẳngrnhướng:

rnrn

k_nn_cMrn≤ Me = Ws_e                   rn(3)

rnrn

trong đó W là môđun chống uốn của tiết diệnrncấu kiện ứng với thớ chịu kéo, với tiết diện chữ nhật W=bh²/6.

rnrn

b) Tính theo giai đoạn II: Trong giai đoạnrnnày do vật liệu xi măng lưới thép làm việc trong giai đoạn đàn dẻo, nên cần xétrntới biến dạng dẻo, do đó ta có công thức tính toán sau đây:

rnrn

k_nn_cMrn≤ Mf_0.01=g_lWs_0.01             rn(4)

rnrn

c) Tính theo giai đoạn III: ở giai đoạn nàyrndo vật liệu xi măng lưới thép làm việc trong giai đoạn đàn hồi dẻo nhưng đãrnxuất hiện nhiều vết nứt, ta có công thức tính toán sau đây:

rnrn

k_nn_cMrn≤ M_0,05=g_lWs_0,05             rn(5)

rnrn

trong đó g_l là hệ số dẻo phụ thuộc hình dạng tiết diện, với tiếtrndiện chữ nhật g₁ = 1,75.

rnrn

Với cấu kiện chịu uốn có chiều cao tính toánrnlớn, chẳng hạn như khi phân tích ứng suất theo phương dọc của máng tiết diệnrnchữ U (hình 10) thì có thể lấy hệ số dẻo g_l = 1,5~1,6.

rnrn

rnrn

Hình 10 – Biểu đồ ứngrnsuất pháp

rnrn

3. Tính toán độ võng của cấu kiện chịu uốn

rnrn

Độ võng tương đối lớn nhất của cấu kiện xirnmăng lưới thép khi chịu uốn do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra khi chưa bị nứtrnđược xác định theo công thức sau:

rnrn

                    rn(6)

rnrn

Trong đó:

rnrn

brn- hệ số phụ thuộc liên kết và dạng tải trọng tác dụng lên cấu kiện, ví dụ vớirndầm đơn chịu tải trọng phân bố đều có b=5/48.

rnrn

B – Độ cứng dầm xác định như sau:

rnrn

Khi dầm chưa bị nứt: B=E_0.01J

rnrn

Khi dầm bị nứt với vết nứt có bề rộng khôngrnquá 0,05mm: B=E_0,05J.

rnrn

E_0,01, E_0,05 – môđunrnđàn hồi của xi măng lưới thép lần lượt ứng với trường hợp chưa xuất hiện vếtrnnứt và trường hợp vết nứt có bề rộng không quá 0,05mm cho ở bảng 1 và 2.

rnrn

[f/L]=1/600 – độ võng tương đối giới hạn.

rnrn

1.5.2.2. Tính toán cấu kiện xi măng lưới théprntheo phương pháp II

rnrn

1. Tính toán về cường độ trên tiết diện vuôngrngóc

rnrn

a) Tiết diện chữ nhật có đặt lưới thép vàrnthép thanh

rnrn

Khi tính toán cấu kiện xi măng lưới thép coirnlưới thép phân bố đều với hàm lượng µ tính theo công thức:

rnrn

µ=F₁/F             rn(7)

rnrn

trong đó:

rnrn

F­₁ – diện tích tiết diện của lướirnthép.

rnrn

F – diện tích tiết diện ngang của cấu kiện.

rnrn

Với cấu kiện có đặt cả thép thanh bố trí đềurnvới khoảng cách không vượt quá 10 lần chiều dày của cấu kiện, thì trong tínhrntoán có thể dùng hàm lượng cốt thép tương đương:

rnrn

               rn(8)

rnrn

trong đó:

rnrn

µ_a – hàm lượng cốt thép thanh

rnrn

R_l, R_a – cường độ tínhrntoán của lưới thép và thép thanh.

rnrn

Đối với cấu kiện chịu uốn, tương tự như trongrnkết cấu bê tông cốt thép, sơ đồ ứng suất làm cơ sở tính toán cho ở hình 11.

rnrn

rnrn

Hình 11 – Sơ đồ tínhrntoán của tiết diện chữ nhật

rnrn

Dựa vào phương trình mômen đối với trục đirnqua trọng tâm vùng chịu nén, suy ra điều kiện về cường độ:

rnrn

k_nn_cMrn≤ 0,5R_lµ_td(h -rnx)bh               rn(9)

rnrn

và dựa vào phương trình hình chiếu xác địnhrnchiều cao vùng chịu nén:

rnrn

(R_n + R_lµ_td)bxrn≤ R_lµ_tdb(h –rnx)                 rn(10)

rnrn

trong đó:

rnrn

R_n – cường độ chịu nén tính toánrncủa vữa xi măng.

rnrn

b, h – bề rộng và chiều cao tiết diện của cấurnkiện.

rnrn

Trong trường hợp cấu kiện chỉ có lưới théprnthì trong các phương trình trên lấy: µ_td = µ

rnrn

b) Tiết diện chữ I có đặt lưới thép và théprnthanh:

rnrn

– Trường hợp trục trung hòa đi qua cánh nén xrn≤ hc (hình 12) khi:

rnrn

                rn(11)

rnrn

trong đó:

rnrn

 – hàm lượng cốt thép tương đương củarnphần cánh chịu nén, sườn và cánh chịu kéo

rnrn

– kích thước cánh nén, sườn và cánh kéo.

rnrn

rnrn

Hình 12 – Sơ đồ ứngrnsuất xác định vị trí trục trung hòa của tiết diện chữ I

rnrn

Khi x≤hc^’ cho phép lấy x=hc^‘rnvà dựa vào phương trình mômen lấy đối với trọng tâm của phần cánh nén suy rarnđiều kiện cường độ:

rnrn

            rn(12)

rnrn

c) Trường hợp trục trung hòa đi qua sườn xrn> hc^’ (hình 13):

rnrn

rnrn

Hình 13 – Sơ đồ ứngrnsuất của tiết diện chữ I

rnrn

Khi điều kiện (11) không thỏa mãn, trục trungrnhòa đi qua sườn, dựa vào phương trình mômen lấy với trọng tâm của phần cánhrnchịu kéo suy ra điền kiện về cường độ

rnrn

  (13)

rnrn

Dựa vào phương trình hình chiếu xác định đượcrnchiều cao vùng nén:

rnrn

   rn(14)

rnrn

Các công thức trên chỉ được sử dụng khi thỏarnmãn điều kiện x ≤ a_oh. Trị số a_o được xác định bằngrnthực nghiệm phụ thuộc vào vật liệu, với xi măng PC40, thép nhóm CI, CII, có thểrnlấy a_o=0,45

rnrn

1.5.3.2. Tính toán về cường độ trên tiết diệnrnnghiêng

rnrn

Tính toán cấu kiện xi măng lưới thép trên mặtrncắt nghiêng được tính toán theo phương pháp đàn hồi với ứng suất kéo chính đượcrnxác định theo công thức sau:

rnrn

         rn(15)

rnrn

Trong đó:

rnrn

b – bề rộng nhỏ nhất của sườn

rnrn

z=0,9h với h là chiều cao tiết diện

rnrn

Nếu: s_l ≤ 0,6m_b4R_k          rn(16)

rnrn

thì cường độ trên mặt cắt nghiêng đảm bảo,rncốt thép chỉ đặt theo cấu tạo.

rnrn

Nếu điều kiện (16) không thỏa mãn thì tínhrntoán cốt thép theo điều kiện:

rnrn

µ_tdR_l>s_l           rn      (17)

rnrn

1.5.2.3. Tính toán về nứt và biến dạng

rnrn

1. Kiểm tra nứt cấu kiện xi măng lưới thép

rnrn

Điều kiện để cấu kiện xi măng lưới thép khôngrnbị nứt:

rnrn

          rn(18)

rnrn

Trong đó:

rnrn

g_l – hệ số biến dạng dẻo lấy như kết cấu bê tông cốt thép.

rnrn

 – cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của vữarnxi măng.

rnrn

 – môđun chống uốn của tiết diện quy đổirnvới hàm lượng cốt thép tương đương µ_td tính theo công thức (8).

rnrn

2. Tính toán độ võng của cấu kiện xi măngrnlưới thép

rnrn

Độ võng lớn nhất của cấu kiện xi măng lướirnthép chịu uốn được xác định theo công thức (6), trong đó B là độ cứng, khi cấurnkiện xi măng lưới thép chưa bị nứt thì B được xác định theo công thức sau:

rnrn

B=0,85E_bJ_qd         rn(19)

rnrn

Trong đó:

rnrn

E_b – môđun đàn hồi ban đầu của vữarnxi măng.

rnrn

J_qd – mômen quán tính của tiếtrndiện quy đổi với hàm lượng cốt thép tương đương µ_td được tính theorncông thức (8).

rnrn

2. VẬT LIỆU DÙNG CHOrnKẾT CẤU XI MĂNG LƯỚI THÉP

rnrn

2.1. Yêu cầu chung

rnrn

Xi măng lưới thép (XMLT) là loại vật liệu hỗnrnhợp gồm vữa xi măng, lưới thép và cốt thép, lưới thép sử dụng trong kết cấurnXMLT có thể là:

rnrn

– Lưới thép sợi dệt hoặc hàn phân bố đều trênrntiết diện phân tố.

rnrn

– Lưới thép sợi dệt hoặc hàn phân bố đều trênrntiết diện phân tố phối hợp với cốt thép thanh và cốt thép sợi.

rnrn

So với bê tông cốt thép, XMLT là vật liệurnđồng chất hơn vì trong đó các sợi thép nhỏ được phân bố đều và dày đặc. Cácrntính chất khác như tính đàn hồi, cường độ chịu kéo, khả năng chống nứt, chốngrnthấm của XMLT cao hơn bê tông cốt thép. Sử dụng XMLT tiết kiệm được vật liệu vàrngiảm được trọng lượng bản thân của kết cấu.

rnrn

Tuy vậy, việc sử dụng XMLT trong môi trườngrnxâm thực hay chịu tác dụng của nhiệt độ cao (trên 50⁰C), khi kết cấurnchịu tác dụng va đập, mài mòn cần phải tính toán và có biện pháp bảo vệ thíchrnhợp.

rnrn

Cấu kiện XMLT thường có chiều dày chỉ bằngrn25-35mm. Chiều dày của các sườn viền theo chu vi của một số cấu kiện có thể lớnrnhơn 35mm. Khác với bê tông cốt thép có cốt thép tập trung, trong XMLT các sợirnthép lưới được phân bố đều trên tiết diện. Khả năng chịu kéo của XMLT càng lớnrnkhi diện tích tiếp xúc cốt thép với bê tông càng lớn. Những sợi thép phân bốrndày đặc tuy không làm thay đổi được trị số độ dãn cực hạn của bê tông trước khirnxuất hiện vết nứt, nhưng sau khi vết nứt xuất hiện, chúng cản trở biến dạng củarnbê tông, làm cho bề rộng khe nứt phát triển chậm và đến khi gần bị phá hoại chỉrnbằng khoảng 0,05-0,1mm. Đó là tính chất ưu việt của XMLT. Trong nhiều bộ phậnrnchịu lực của cấu kiện XMLT, phải đặt thêm các cốt thép thường hay ứng lựcrntrước. Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ đối với lưới thép 4mm, đốirnvới các cốt thép là 8mm.

rnrn

2.2. Vữa xi măng

rnrn

Để chế tạo xi măng lưới thép người ta dùngrnvữa xi măng hay còn gọi là bê tông cốt liệu nhỏ (kích thước cỡ hạt nhỏ). Thànhrnphần của vữa xi măng để chế tạo XMLT khác với bê tông thường, trong vữa chỉ córnxi măng, cát, nước, phụ gia (nếu cần), không có đá dăm hoặc sỏi nhỏ.

rnrn

1. Vữa xi măng dùng trong kết cấu XMLT thườngrncó số hiệu 30, 40, 50 và 60. Vữa xi măng có số hiệu cao sẽ nâng cao được cườngrnđộ, chất lượng và độ lâu bền của kết cấu. Tuy vậy, trong nhiều trường hợp cũngrnkhông cần tăng số hiệu vữa lên cao quá, vì khi số hiệu tăng cường độ chịu kéorntăng chậm hơn cường độ chịu nén.

rnrn

Vữa xi măng phải được trộn đều cát với xirnmăng theo đúng tỷ lệ, sau đó đong nước đổ vào tiếp tục trộn cho đến khi đạt độrndẻo. Kết cấu XMLT đòi hỏi vật liệu sạch để sản xuất, vì vậy các thành phần vậtrnliệu cần có sự lựa chọn phù hợp với yêu cầu sử dụng.

rnrn

2. Xi măng: Xi măng dùng để sản xuất kênhrnmáng XMLT là loại xi măng có mác không thấp hơn PC30, theo TCVN 2682-1992.rnKhông dùng các loại xi măng có chứa canxi clorua hoặc loại xi măng đông cứngrnnhanh.

rnrn

3. Cát: Cát dùng trong kết cấu XMLT sử dụngrntheo TCVN 1770-86. Cát dùng cho XMLT thường là cát vàng, phải sạch, đúng cấprnphối, kích thước hạt cát lớn nhất phụ thuộc vào số lượng lưới thép và kíchrnthước mắt lưới. Lưới thép càng dày đặc, kích thước hạt cát càng phải nhỏ. Nhưngrncũng không nên dùng cát toàn hạt nhỏ vì sẽ làm giảm cường độ của vữa xi măng.rnCát vàng thường khai thác tại địa phương, trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ,rncát không lẫn chất hữu cơ, không có tiềm năng gây phản ứng kiềm – silic, hàmrnlượng Cl trong cát ≤ 0,5%.

rnrn

4. Nước: Để trộn vữa sử dụng nước theo TCVNrn4506-87. Sử dụng nước có thể uống được là tốt nhất. Nước trộn vữa chứa hàmrnlượng Cl ≤ 500mg/lít. Không bao giờ được dùng nước mặn để pha trộn, rửa cát.

rnrn

2.3. Lưới thép

rnrn

Để chế tạo XMLT, người ta dùng lưới dệt mắtrnhình vuông hoặc mắt hình chữ nhật, hình quả trám (hình 14). Đặc trưng hình họcrncủa lưới được ghi ở bảng 3.

rnrn

Để tăng cường khả năng dính bám giữa bê tôngrnvà sợi thép, lưới thép cần tẩy sạch rỉ trước khi buộc lưới thép vào cốt théprnkhung xương. Để tẩy sạch các chất bẩn cần ngâm lưới thép vào trong nước sạchrnkhoảng 24 giờ để giảm thấp nhất han rỉ, chất ăn mòn, chất hữu cơ, phát hiện chỗrnnứt gãy, lỗ do nổ sắt… sau đó lấy ra phơi khô trong khoảng 12 giờ, sau đó làmrnsạch các chất bẩn còn lại như dầu mỡ, rỉ… trước khi buộc lưới. Sau khi buộcrnlưới chú ý kiểm tra độ căng phăng của lưới, nhất là những chỗ cong chỗ nối củarnthép chịu lực. Sợi thép để buộc lưới vào khung xương chọn loại mềm, sạch.

rnrn

Hàm lượng lưới thép thường nằm trong khoảngrn0,4÷ 0,5%. Đồng thời trong 1cm chiều dày của tiết diện không được đặt quá bốnrnlớp lưới. Các kết cấu xi măng lưới thép chịu tác dụng va đập hay mài mòn cần córnhàm lượng lưới thép tối đa µ = 2,5%

rnrn

Để giữ đúng vị trí của lưới thép khi thi côngrncó thể dùng cốt thép phân bố với khoảng cách 10÷15cm, đường kính thường dùngrn6÷8mm, có khi dùng đến f10, hình 15. Có thểrnnối lưới thép bằng phương pháp nối ghép. Chiều dài tối thiểu của đoạn lướirnchồng lên nhau lấy theo quy phạm, thông thường từ 8-12cm.

rnrn

Các lưới thép chịu kéo nên nối so le. Tại mộtrntiết diện hay trên đoạn dài nối ghép, diện tích của lưới thép bị nói không đượcrnvượt quá 50%. Đối với lưới hàn, thì trên đoạn nối ghép, mỗi lưới phải có ítrnnhất là bốn thanh ngang đã được hàn với tất cả các thanh dọc chịu lực.

rnrn

Bảng 3. Các loại lướirnthép

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Loại lưới rn	rn No lưới rn	rn Đường kính sợi théprn (mm) rn	rn Kích thước mắt lướirn (mm) rn	rn Diện tích tiết diệnrn một sợi (cm2) rn	rn Số lượng sợi cho 1mrn lưới rn	rn Trọng lượng 1m2rn lưới (kg) rn	rn Hàm lượng cốt théprn µ khi đặt 1 lưới cho 1m chiều dày rn
rn 1 rn	rn 2 rn	rn 3 rn	rn 4 rn	rn 5 rn	rn 6 rn	rn 7 rn	rn 8 rn
rn Lưới dệt rn	rn 6 rn	rn 0,7 rn 1,1 rn	rn 6×6 rn	rn 0,00385 rn 0,01131 rn	rn 149 rn 139 rn	rn 0,9 rn 2,7 rn	rn 0,0058 rn 0,0157 rn
	rn 7 rn	rn 0,7 rn 1,1 rn	rn 7×7 rn	rn 0,00385 rn 0,00951 rn	rn 130 rn 125 rn	rn 0,8 rn 1,9 rn	rn 0,0050 rn 0,0119 rn
	rn 8 rn	rn 0,7 rn 1,2 rn	rn 8×8 rn	rn 0,00385 rn 0,01131 rn	rn 115 rn 109 rn	rn 0,7 rn 2,1 rn	rn 0,0044 rn 0,0123 rn
	rn 9 rn 10 rn 12 rn	rn 1 rn 1 rn 1,2 rn	rn 9×9 rn 10×10 rn 12×12 rn	rn 0,00785 rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 100 rn 91 rn 76 rn	rn 1,3 rn 1,2 rn 1,4 rn	rn 0,0078 rn 0,0071 rn 0,0086 rn
rn Lưới dệt rn	rn 6 rn	rn 0,7 rn	rn 6×6 rn	rn 0,00385 rn	rn 149 rn	rn 0,9 rn	rn 0,0058 rn
	rn 6/12 rn	rn 0,7 rn	rn 6×12 rn	rn 0,00385 rn	rn 119780 rn	rn 0 rn	rn 0,0058/0,0031 rn
	rn 10 rn	rn 1 rn 1,2 rn	rn 10×10 rn	rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 91 rn 90 rn	rn 1,2 rn 4,6 rn	rn 0,0071 rn 0,0100 rn
	rn 10/20 rn	rn 1 rn 1,2 rn	rn 12×20 rn	rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 91/40 rn 90/48 rn	rn 0,86 rn 1,22 rn	rn 0,0071/0,0038 rn 0,0100/0,0053 rn
	rn 12 rn	rn 1 rn 1,2 rn	rn 12×12 rn	rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 78 rn 76 rn	rn 0,95 rn 1,35 rn	rn 0,0061 rn 0,0086 rn
	rn 12/25 rn	rn 1 rn 1,2 rn	rn 12×25 rn	rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 78/39 rn 76/39 rn	rn 0,72 rn 1,02 rn	rn 0,0061/0,003 rn 0,0086/0,0044 rn
rn Lưới hàn rn	rn 12/8 rn	rn 0,7 rn 1 rn 1,2 rn	rn 12×8 rn	rn 0,00385 rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 80/115 rn 78/112 rn 76/109 rn	rn 0,59 rn 1,17 rn 1,64 rn	rn 0,0081/0,0045 rn 0,0061/0,0088 rn 0,0086/0,0123 rn
	rn 12 rn	rn 0,7 rn 1 rn 1,2 rn	rn 12×12 rn	rn 0,00385 rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 80 rn 78 rn 76 rn	rn 0,48 rn 0,95 rn 1,35 rn	rn 0,0081 rn 0,0061 rn 0,0086 rn
	rn 12/25 rn	rn 0,7 rn 1 rn 1,2 rn	rn 12×35 rn	rn 0,00385 rn 0,00785 rn 0,01131 rn	rn 80/40 rn 78/39 rn 76/39 rn	rn 0,36 rn 0,72 rn 1,02 rn	rn 0,0031/0,0015 rn 0,0061/0,003 rn 0,0086/0,0044 rn

rnrn

Ghi chú:

rnrn

1. Lưới được đánh số theo kích thước của mắtrnlưới. Trường hợp mắt lưới hình chữ nhật, lưới được đánh số là một phân số vớirntử số là kích thước mắt lưới theo phương dọc, mẫu số là kích thước mắt lướirntheo phương ngang

rnrn

2. Số lượng sợi thép ở cột 6 và hàm lượng cốtrnthép ở cột 8 ghi dưới dạng phân số cũng theo cách trên

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn rn	rn rn
rn Lưới vuông hàn rn	rn Lưới vuông đan rn
rn rn
rn Lưới vuông dệt rn	rn   rn

rnrn

Hình 14 – Lưới théprndùng trong kết cấu XMLT

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn a) rn	rn rn	rn b) rn	rn rn
rn c) rn	rn rn	rn Hình 15 – Cốt thép khung xương và lưới théprn trong máng chữ U rn a. Bố trí cốt thép khung xương rn b. Bố trí cốt thép khung xương và lưới thép rn c. Lắp cốp pha rn

rnrn

2.4. Cốt thép chịurnlực

rnrn

Sử dụng thép cacbon, mác thép và yêu cầu kỹrnthuật lấy theo TCVN 1765-75. Trong kết cấu XMLT cốt thép chịu lực (hay còn gọirnlà cốt thép khung xương) thường dùng loại thép tròn AI có đường kính từ f6 đến f10. Cốt thép cũng phải đảm bảo độ sạch như lưới thép. Khirngia công cốt thép chịu lực cần kéo thẳng trước, sau đó gia công từng thanh theornđúng kích thước thiết kế. Để đảm bảo độ chính xác và sản xuất nhanh có thể giarncông bằng các thiết bị riêng hoặc uốn trên các bàn phóng dạng. Dù gia công theorncách nào các sản phẩm đầu tiên phải được kiểm tra cẩn thận trước khi gia côngrnhàng loạt. Trong quá trình gia công hàng loạt sau một số lượng nhất định cầnrnphải kiểm tra lại. Khi kiểm tra chú ý những vị trí có sự uốn cong và đầu thanh.rnCác thanh thép trong khung xương cố gắng hạn chế nối. Nếu phải nối thì tại chỗrnnối không làm tăng chiều dày và phải đảm bảo các quy định cấu tạo cốt thép nối.

rnrn

2.5. Các chất phụ gia

rnrn

Để tăng độ dẻo của vữa xi măng, tăng khả năngrnchống thấm có thể sử dụng các chất phụ gia như dùng cho bê tông.

rnrn

2.6. Cấp phối vậtrnliệu vữa XMLT

rnrn

Để sản xuất các kết cấu xi măng lưới théprnngười ta dùng vữa xi măng hay còn gọi là bê tông cốt liệu nhỏ (kích thước cỡrnhạt nhỏ). Thành phần của vữa xi măng khác với bê tông thường (bảng 4). Vữa xirnmăng cũng khác với vữa thường là nó có cường độ cao hơn nhiều và tỷ lệ N:X nhỏ.rnTỷ lệ xi măng:cát khoảng 1:4 đến 1:1, tỉ lệ N:X chỉ nên lấy khoảng 0,3÷0,4 vìrnnếu nhiều nước thì lượng nước thừa sẽ tạo ra trong vữa xi măng những lỗ rỗng córnảnh hưởng xấu đến cấu trúc và làm giảm cường độ của nó.

rnrn

Bảng 4. Tỷ lệ thểrntích của các cốt liệu trong hỗn hợp vữa xi măng (%)

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Loại bê tông rn	rn Xi măng rn	rn Nước rn	rn Cát rn	rn Đá sỏi hay đá dăm rn
rn Bê tông thường rn	rn 7-14 rn	rn 15-20 rn	rn 20-25 rn	rn 40-58 rn
rn Vữa xi măng (bê tông cốt liệu nhỏ) rn	rn 15-25 rn	rn 25-35 rn	rn 40-60 rn	rn Không có rn

rnrn

Lượng xi măng trong vữa chọn tùy thuộc vàornmác vữa thiết kế. Tùy thời tiết và nhiệt độ trong quá trình sản xuất cấu kiệnrnXMLT có thể điều chỉnh lượng nước pha trộn nhưng không nên vượt quá 0,4 lượngrnxi măng.

rnrn

3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾrnCẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP

rnrn

3.1. Chỉ dẫn chung

rnrn

1. Kết cấu cầu máng XMLT cần phải thỏa mãnrnyêu cầu về độ bền (nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất) và thỏa mãn điều kiện biếnrndạng (nhóm trạng thái giới hạn thứ hai) có xét đến đặc điểm của kết cấu XMLT:

rnrn

– Tính phân tán của bố trí cốt thép.

rnrn

– Kết cấu có thành bụng mỏng.

rnrn

– Lớp bảo vệ mỏng.

rnrn

2. Tính toán các kết cấu cầu máng XMLT cầnrnphải tính đến các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất do trọng lượng bản thân và cácrnngoại lực có xét đến tính liên tục tác dụng của chúng đối với tất cả các giairnđoạn làm việc của kết cấu: chế tạo, vận chuyển, thi công và khai thác sử dụng.

rnrn

3. Tính toán nội lực kết cấu cầu máng XMLTrncần được tính toán theo lý thuyết vỏ mỏng, xem Phụ lục B.

rnrn

4. Trọng lượng riêng trung bình của XMLT khirncó 2 lớp lưới thép lấy 2400kg/m³, khi số lưới thép lớn hơn 2 thìrntrọng lượng riêng của xi măng lưới thép được cộng thêm 50kg/cm³ chornmỗi lớp lưới thép tăng thêm.

rnrn

3.2. Tải trọng tácrndụng lên cầu máng

rnrn

Tải trọng tác dụng lên cầu máng gồm có:

rnrn

1. Trọng lượng bản thân cầu máng.

rnrn

2. Áp lực nước ứng với mực nước thiết kế vàrnmực nước kiểm tra.

rnrn

3. Tải trọng người qua lại trên cầu lấy bằngrn250daN/m² (nếu có).

rnrn

4. Áp lực gió ở độ cao z(m) so với mốc chuẩnrnxác định theo công thức:

rnrn

W=W_ok crn(daN/cm²)          (20)

rnrn

Trong đó:

rnrn

W_o  – áp lực gió cơ bản lấyrntheo bản đồ phân vùng áp lực gió (TCVN 2737-1995).

rnrn

k – hệ số xét tới áp lực gió thay đổi theornchiều cao.

rnrn

c – hệ số khí động.

rnrn

5. Lực ma sát ở gối đỡ – Lực ma sát xuất hiệnrntheo phương dọc máng tác dụng lên trụ khi thân máng bị dãn nở hay co ngót dornnhiệt độ thay đổi, được tính theo công thức:

rnrn

T=Gf(kN)          rn(21)

rnrn

Trong đó:

rnrn

G – lực thẳng đứng tác dụng lên gối đỡ.

rnrn

f – hệ số ma sát giữa thân máng và gối đỡ,rnlấy bằng 0,3

rnrn

6. Áp lực thủy động – Áp lực thủy động tácrndụng lên một đơn vị diện tích trụ được tính theo công thức (22), điểm đặt củarnhợp lực áp lực thủy động này giả thiết nằm ở 2/3 chiều sâu của mực nước thiếtrnkế:

rnrn

p=k_lgv²/2g (kN/m²)         rn(22)

rnrn

trong đó:

rnrn

v – vận tốc dòng chảy tính toán (m/s).

rnrn

grn- trọng lượng riêng của nước.

rnrn

g – gia tốc trọng trường (g=9,81m/s²).

rnrn

k_l – hệ số phụ thuộc vào hình dạngrncủa trụ, với trụ hình vuông có k_l =1,5; trụ hình chữ nhật có cạnhrndài theo phương dòng chảy có k_l =1,3; trụ hình tròn có k_lrn=0,8, trụ hình lưu tuyến có k_l =0,6.

rnrn

7. Các tải trọng khác như động đất, tải trọngrncẩu lắp, lực va chạm của vật nổi, các lực này thì tùy từng trường hợp cụ thể màrnxem xét.

rnrn

3.3. Cấu tạo và tínhrntoán kết cấu gối đỡ máng

rnrn

3.3.1. Tải trọng và tổ hợp tải trọng

rnrn

Tải trọng tác dụng lên gối đỡ gồm có:

rnrn

1. Lực nằm ngang: Áp lực gió tác dụngrnlên thân máng và mố, áp lực thủy động của dòng chảy, lực va chạm của vật nổi,rnlực ma sát theo chiều dọc máng do nhiệt độ thay đổi sinh ra… tác dụng lên mố.

rnrn

2. Lực thẳng đứng: Trọng lượng bản thânrnmáng, trọng lượng nước trong máng.

rnrn

Các tải trọng tác dụng lên thân máng như giórnngang, trọng lượng bản thân máng, trọng lượng nước trong máng có thể thay thếrnbằng các lực tập trung W₁, P₁ và P₂ tác dụngrnvào đỉnh mố đỡ (hình 16). Trong tính toán cần xét tới hai trường hợp tổ hợp tảirntrọng sau đây:

rnrn

Tổ hợp tải trọng 1 = Trọng lượng bản thânrnmáng (không có nước) + áp lực gió ngang + áp lực nước của dòng chảy + lực xungrnkích của vật nổi.

rnrn

Tổ hợp tải trọng 2 = Trọng lượng bản thânrnmáng + trọng lượng nước trong máng + áp lực gió ngang + áp lực nước của dòngrnchảy + lực xung kích của vật nổi.

rnrn

3.3.2. Trụ giữa kiểu trọng lực

rnrn

Chiều dài của đỉnh trụ giữa kiểu trọng lựcrnlấy lớn hơn chiều rộng của đáy máng mỗi bên khoảng 0,2m. Chiều rộng đỉnh trụrncần đủ lớn để làm gối tựa thân máng. Chiều rộng đáy trụ b_l=(1/5÷1/6)Hrn(trong đó H là chiều cao trụ). Bốn mặt trụ thường làm hơi nghiêng với độ dốc từrn1/20÷1/30, mặt trụ phía thượng lưu và hạ lưu thường làm dạng nửa tròn (hìnhrn16).

rnrn

Kiểm tra ứng suất nền dưới móng trụ trọng lựcrndo ngoại lực sinh ra:

rnrn

           rn(23)

rnrn

Trong đó:

rnrn

N – tổng các lực thẳng đứng.

rnrn

M_x – mômen của các lực đối vớirntrục x trong mặt cắt đáy móng trụ.

rnrn

M_y – mômen của các lực đối vớirntrục y trong mặt cắt đáy móng trụ.

rnrn

A – diện tích tiết diện của đáy móng trụ.

rnrn

W_x – môđun chống uốn của mặt cắtrnđáy móng trụ đối với trục x (W_x=B_o²H_o/6)

rnrn

W_y – môđun chống uốn của mặt cắtrnđáy móng trụ đối với trục y (W_y=B_oH_o²/6)

rnrn

R – sức chịu tải của nền

rnrn

rnrn

Hình 16 – Mố đỡ kiểurntrụ trọng lực

rnrn

Kiểm tra trượt của trụ trọng lực:

rnrn

k_cH ≤rnfN             rn(24)

rnrn

trong đó:

rnrn

N – tổng các lực thẳng đứng.

rnrn

H – tổng các lực theo phương nằm ngang.

rnrn

f – hệ số ma sát giữa mặt đáy móng và nền.

rnrn

k_c – hệ số an toàn chống trượt,rnlấy bằng 1,3.

rnrn

Kiểm tra lật của trụ trọng lực.

rnrn

k_oSM_o ≤ SM_c               (25)

rnrn

trong đó:

rnrn

SM_orn– tổng mômen của các lực chống lật.

rnrn

SM_crn– tổng mômen của các lực gây lật.

rnrn

k_o – hệ số an toàn chống lật, lấyrnbằng 1,3.

rnrn

3.3.3. Trụ bên kiểu trọng lực

rnrn

Các lực tác dụng lên mố bên kiểu trọng lựcrngồm có áp lực đất, trọng lượng mố bên, các lực do thân máng truyền tới…

rnrn

Tính toán mố bên kiểu trọng lực giống nhưrntính toán tường chắn đất gồm tính toán ứng suất nền, kiểm tra trượt và kiểm trarnlật của mố.

rnrn

3.3.4. Trụ giữa kiểu khung đơn trên móng băng

rnrn

Trụ đỡ kiểu khung bằng bê tông cốt thép córnthể là khung đơn hoặc khung kép. Khung đỡ cần có đủ khả năng chịu lực theornphương ngang và theo phương dọc (trong mặt phẳng khung và trong mặt phẳng theornchiều dòng chảy trong lòng máng).

rnrn

1. Kết cấu trụ đỡ kiểu khung đơn

rnrn

Trụ đỡ kiểu khung đơn có dạng khung một nhịprnnhiều tầng (hình 17), khoảng cách giữa hai cột khung phụ thuộc vào bề rộng thânrnmáng. Kích thước mặt cắt ngang cột khung theo phương dọc máng có thể lấy h₁=(1/20~1/30)Hrn(trong đó H là chiều cao của khung), thường vào khoảng từ 35÷70cm, kích thướcrnmặt cắt ngang cột khung theo phương ngang máng có thể lấy bằng b₁=(0,5~0,7)h₁,rnthường vào khoảng từ 30÷50cm. Giữa hai cột của khung đỡ cần đặt các dầm ngang,rnkhoảng cách giữa các dầm ngang thường lấy bằng hoặc lớn hơn khoảng cách giữarnhai cột một chút. Chiều cao của dầm ngang có thể lấy h₂=(1/6÷1/8)L₂rn(trong đó L₂ là chiều dài dầm), bề rộng của dầm ngang thường lấyrnbằng bề rộng của cột khung đỡ để dễ dàng cho việc thi công. Dầm ngang ở đỉnhrncần mở rộng thêm mỗi bên 0,5h₁ để tăng diện tích đỡ thân máng. Móngrncủa khung đỡ, thì tùy theo sức chịu tải của nền mà dùng móng đơn, móng băngrnhoặc móng cọc.

rnrn

rnrn

Hình 17 – Mố đỡ kiểurnkhung phẳng

rnrn

a. Giá đỡ kiểu khungrntrên móng băng; b. Sơ đồ tính toán khung đơn theo phương ngang; c. Sơ đồ tínhrntoán khung đơn theo phương dọc

rnrn

2. Tính toán khung đơn theo phương ngang

rnrn

Khung đơn theo phương ngang là khung một nhịprnnhiều tầng, có sơ đồ tính toán được tạo bởi các đường trục của hai cột đứng,rncác dầm ngang và được đặt trên móng. Vậy sơ đồ tính toán là một khung phẳng đặtrntrên nền đàn hồi, khi móng có kích thước lớn hơn kích thước của cột rất nhiều,rnta có thể coi chân khung liên kết ngàm tại móng.

rnrn

Sau khi xác định được mômen và lực dọc trongrncột đứng, chọn mặt cắt có M_max và N tương ứng, mặt cắt có N_maxrnvà M tương ứng để tính toán và bố trí cốt thép theo cấu kiện chịu nén lệch tâm.rnChiều dài tính toán mỗi tầng của cột đứng trong mặt phẳng của khung lấy bằngrnkhoảng cách giữa hai dầm ngang. Dầm ngang chịu lực dọc rất nhỏ, khi tính toánrncốt thép có thể bỏ qua, vậy dầm ngang được tính như cấu kiện chịu uốn.

rnrn

Do lực gió có thể đổi chiều, mômen trongrnkhung thay đổi dấu, do đó cốt thép trong khung cần đặt đối xứng.

rnrn

3. Tính toán khung đơn theo phương dọc

rnrn

Cột đứng của trụ đỡ kiểu khung đơn tính toánrntheo phương dọc như một cột chịu nén trung tâm khi P₁= P₂rnhoặc chịu nén lệch tâm khi P₁¹rnP₂ (trong đó các lực P₁ và P₂ là các lực thẳngrnđứng từ thân máng phía trái và thân máng phía phải truyền xuống cột). Chiều dàirntính toán của cột theo phương dọc (phương vuông góc với mặt phẳng của khung) córnthể lấy bằng tổng chiều cao H của khung đỡ, xem hình 17c.

rnrn

3.3.5. Trụ giữa kiểu khung đơn trên móng cọc

rnrn

Móng cọc được sử dụng trong trường hợp nềnrnyếu, cọc được liên kết với trụ đơn, khung đỡ hoặc trụ trọng lực tạo thành kếtrncấu đỡ thân máng. Khi chiều rộng thân máng dưới 2m, nhịp máng từ 6÷8m, chiềurncao trụ tính từ mặt đất tự nhiên từ 3÷5m thì có thể dùng trụ đơn (một trụ) trênrnmột cọc (hình 18a). Khi chiều rộng máng từ 2÷3m, nhịp từ 10÷15m, có thể dùngrnkhung đơn một tầng hoặc nhiều tầng tùy theo chiều cao trụ, được đặt trên hairncọc (hình 18b) hoặc trên nhiều cọc (hình 18c):

rnrn

1. Tính toán khung đơn theo phương ngang

rnrn

Sơ đồ tính toán theo phương ngang là khungrnmột nhịp, một tầng hoặc nhiều tầng, tạo bởi đường trục của các cột đứng, dầmrnngang và đặt trên nền cọc. Các lực tác dụng lên thân máng (áp lực gió, trọngrnlượng bản thân máng, trọng lượng nước trong máng,…) để đơn giản hóa có thểrnchuyển thành lực ngang H tác dụng tại tâm dầm ngang ở đỉnh khung và hai lực tậprntrung P₁và P₂ tác dụng tại đỉnh cột. Ngoài ra trong đoạnrntừ mặt đất trở lên cột còn chịu áp lực gió, áp lực của dòng chảy và lực va chạmrncủa các vật nổi.

rnrn

Chiều sâu của cọc trong nền và kích thước mặtrncắt ngang của cọc được chọn sơ bộ từ sức chịu tải của cọc dưới tác dụng của tảirntrọng thẳng đứng (cọc treo hay cọc chống). Xác định nội lực trong khung đỡ vàrntrong cọc dưới tác dụng của tải trọng ngang có sơ đồ tính toán với giả thiếtrncoi cọc tựa trên nền lò xo có độ cứng (hệ số nền k) thay đổi tuyến tính theo chiềurnsâu, được xác định theo công thức sau:

rnrn

k(z) = k_obzrn(T/m²)           rn(26)

rnrn

trong đó:

rnrn

z – khoảng cách từ mặt nền đến điểm tính toánrn(m).

rnrn

b – bề rộng của cột (m).

rnrn

k_o – hệ số tỷ lệ (T/m⁴),rnkhi không có tài liệu thí nghiệm tin cậy, thì hệ số nền k₀ cho phéprnlấy theo bảng G1, trang 85 TCXD 205-1998 – Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.

rnrn

rnrn

Hình 18 – Trụ đỡ trênrnnền cọc

rnrn

a. Trụ đơn trên mộtrncọc; b. Trụ kiểu khung đơn đặt trên hai cọc; c. Trụ kiểu khung đơn đặt trênrnnhiều cọc

rnrn

Chiều dài tính toán mỗi tầng của cột đứngrntrong mặt phẳng khung lấy bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, riêng tầng cuốirncùng lấy bằng khoảng cách từ dầm ngang cuối cùng đến điểm có mômen bằng khôngrnđầu tiên trong cọc tính từ mặt đất nền.

rnrn

2. Tính toán khung đơn theo phương dọc

rnrn

Cột đứng của trụ đỡ kiểu khung đơn được tínhrntoán theo phương dọc như cột khung đơn đặt trên móng băng. Để xét tới uốn dọcrncủa cột, ta lấy chiều dài tính toán của cột theo phương thẳng góc với mặt phẳngrncủa khung gần đúng bằng 1,3H (trong đó H là khoảng cách từ đỉnh khung đến mặtrnđất nền).

rnrn

Xác định nội lực trong khung đỡ kiểu khungrntrên nền cọc tốt nhất là dùng phương pháp phần tử hữu hạn với mô hình chuyểnrnvị, nên sử dụng các phần mềm mạnh như SAP2000, ANSYS để giảm nhẹ thời gian tínhrnvà tăng độ chính xác của kết quả tính toán.

rnrn

3.4. Tính toán kếtrncấu thân máng xi măng lưới thép

rnrn

3.4.1. Tải trọng và tổ hợp tải trọng

rnrn

Phân tích nội lực và tính toán cốt thép thânrnmáng được tiến hành với tổ hợp tải trọng cơ bản (trọng lượng bản thân + tảirntrọng người qua lại + áp lực nước ứng với chiều sâu mực nước thiết kế) và kiểmrntra với tổ hợp tải trọng đặc biệt (trọng lượng bản thân + tải trọng người quarnlại + áp lực nước ứng với chiều sâu mực nước kiểm tra + tải trọng gió).

rnrn

3.4.2. Phương pháp phân tích nội lực kết cấurnthân máng

rnrn

Thân máng là một kết cấu vỏ mỏng không gian,rnđược gia cường bằng các sườn dọc, sườn ngang và thanh giằng, do đó việc phânrntích nội lực thân máng khá phức tạp. Đối với cầu máng khi thiết kế đòi hỏi nộirnlực có độ chính xác cao, tốt nhất là dùng phương pháp phần tử hữu hạn với môrnhình chuyển vị, hiện nay có nhiều phần mềm mạnh cho phép phân tích nội lực vàrnbiến dạng của các kết cấu vỏ có hình dạng bất kỳ và chịu tải trọng tùy ý như phầnrnmềm SAP2000, ANSYS.

rnrn

Đối với cầu máng nhỏ (có bề rộng thân mángrnD<1.2m), hoặc khi thiết kế sơ bộ có thể dùng phương pháp gần đúng để phânrntích nội lực thân máng, một trong các phương pháp hiện nay thường dùng là “Lýrnthuyết dầm”, nội dung của phương pháp này là thay bài toán tính vỏ mỏng khôngrngian bằng hai bài toán phẳng riêng biệt theo phương dọc và theo phương ngangrnmáng. Theo lý thuyết tính toán này thì theo phương dọc thân máng được tính nhưrnbài toán dầm, theo phương ngang thân máng được tính như một hệ phẳng (khungrnphẳng) có bề rộng bằng một đơn vị được cắt ra từ thân máng, chịu tất cả các tảirntrọng tác dụng lên đoạn máng đó và được cân bằng nhờ các lực tương hỗ của cácrnphần máng ở hai bên.

rnrn

Tính toán và bố trí thép trong thân máng đượcrntiến hành theo nguyên tắc tính toán các cấu kiện xi măng lưới thép về mặt cườngrnđộ, về biến dạng và nứt. Theo phương dọc, cầu máng XMLT được tính toán về mặtrncường độ trên mặt cắt vuông góc và mặt cắt nghiêng theo cấu kiện chịu uốn córntiết diện tính toán đưa về dạng chữ T, chữ I hoặc chữ T ngược (^) để xác định lượng cốt thép chịu lực,rnkiểm tra độ võng và kiểm tra không cho phép xuất hiện vết nứt.

rnrn

Với cầu máng có mặt cắt ngang chữ nhật như ởrnhình 19a, ta có thể lấy tiết diện tính toán như ở hình 19b, khi cầu máng có mặtrncắt ngang chữ nhật như ở hình 19c có thể chọn tiết diện tính toán như ở hìnhrn19d. Bề dày bản bụng của tiết diện tính toán lấy bằng hai lần chiều dày củarnthành máng.

rnrn

rnrn

Hình 19 – Tiết diệnrntính toán máng mặt cắt chữ nhật

rnrn

Đối với cầu máng có mặt cắt ngang chữ U khirntính toán về cường độ trên mặt cắt vuông góc và mặt cắt nghiêng theo cấu kiệnrnchịu uốn có tiết diện tính toán cũng được đưa về dạng chữ I, chữ T hoặc chữ Trnngược (^), tương tự như mángrnmặt cắt ngang hình chữ nhật.

rnrn

3.4.3. Tính toán nội lực thân máng theo lýrnthuyết dầm

rnrn

1. Tính toán nội lực thân máng theo phươngrndọc

rnrn

Tùy theo vị trí các khớp nối và mố đỡ cầurnmáng, theo phương dọc sơ đồ tính toán thân máng có thể là một dầm đơn, dầm liênrntục, dầm một nhịp có một hoặc hai mút thừa.

rnrn

Kết cấu cầu máng nhịp đơn có ưu điểm là dễrnthi công, thuận tiện cho việc lắp ghép, cấu tạo mối nối chống rò rỉ nước giữarnhai đoạn máng cũng dễ dàng vì khớp nối ở ngay vị trí gối tựa. Kết cấu cầu mángrnnhịp đơn cũng có nhược điểm là mômen uốn lớn ở giữa nhịp, đáy máng sinh ứngrnsuất kéo, do đó bất lợi về mặt chống nứt và chống thấm. Để khắc phục nhược điểmrnnày với cầu máng cần vượt qua các khẩu độ lớn có thể dùng cầu máng xi măng lướirnthép ứng suất trước. Do các ưu điểm nói trên nên trong thực tế thường dùng cầurnmáng nhịp đơn.

rnrn

Theo phương dọc máng, cầu máng nhịp đơn córnmômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp và lực cắt lớn nhất tại đầu dầm:

rnrn

M_max = qL²/8rnvà Q_max = qL/2         rn(27)

rnrn

Trong đó:

rnrn

q – trọng lượng bản thân và trọng lượng nướcrntrong máng.

rnrn

L – nhịp tính toán của cầu máng.

rnrn

2. Tính toán nội lực thân máng theo phươngrnngang

rnrn

Nội lực theo phương ngang máng được tính nhưrnmột hệ phẳng có bề rộng bằng đơn vị khi không có thanh giằng (hình 20), khi córnthanh giằng lấy bằng khoảng cách giữa hai thanh giằng, được tách ra từ thânrnmáng chịu tất cả tải trọng tác dụng lên nó gồm có trọng lượng bản thân, áp lựcrnnước, trọng lượng bản thân đường người đi, trọng lượng người qua lại,…, các lựcrnnày có chiều hướng xuống dưới và được cân bằng với các lực tương hỗ của hairnphần máng hai bên, thường quen gọi là “lực cắt không cân bằng”.

rnrn

rnrn

Hình 20 – Sơ đồ phânrnphối lực cắt không cân bằng

rnrn

Lực cắt không cân bằng chính là hiệu lực cắtrn(Q₁-Q₂) ở hai mặt bên của phần được tách ra và được phânrnbố theo chiều cao của mặt cắt ngang theo quy luật ứng suất tiếp trong dầm, hợprnlực của các ứng suất tiếp này có chiều ngược với chiều của tổng các lực tácrndụng lên phần cấu kiện được tách ra. A₁, A₂ và A₃rnlần lượt là lực cắt không cân bằng phân phối lên tai, thành và đáy máng.

rnrn

Các thanh giằng có cấu tạo chủ yếu để chịurnlực dọc, nội lực trong khung có thể tìm được bằng phương pháp lực, nếu bỏ quarnmômen uốn và lực cắt trong thanh giằng thì khung ngang là kết cấu có một bậcrnsiêu tĩnh.

rnrn

Sơ đồ tính toán nội lực trong máng theornphương ngang của máng hình thang cho ở hình 21 và máng chữ U cho ở hình 22, lựcrntác dụng lên thân máng gồm có:

rnrn

g – trọng lượng bản thân của máng.

rnrn

p_n – áp lực nước.

rnrn

P_o, M_o – lực tập trungrnvà mômen tập trung do các tải trọng phía trên đỉnh máng tính chuyển về tâm đỉnhrnvách máng.

rnrn

trn- lực cắt không cân bằng.

rnrn

X₁ – lực dọc trong thanh giằng.

rnrn

Với máng hình thang và hình chữ nhật, vì lựcrncắt không cân bằng phân phối cho bản đáy và tai máng quá nhỏ so với vách bên,rnnên để đơn giản cho việc tính toán ta có thể xem tổng lực cắt không cân bằng SP phân bố đều lên vách máng. Với mángrncó mặt cắt chữ U tổng lực cắt không cân bằng phân bố đều lên toàn thân máng vàrncó phương tiếp tuyến với đường trung bình của chiều dày vỏ máng.

rnrn

rnrn

Hình 21 – Sơ đồ tínhrntoán máng hình thang

rnrn

Với máng có mặt cắt ngang hình chữ U có sơ đồrntính toán nội lực theo phương ngang máng được biểu diễn ở hình 22, các ký hiệurntrong hình vẽ có ý nghĩa tương tự như ở máng mặt cắt hình thang. Căn cứ vào sơrnđồ tính toán cho ở hình 21 và 22 dùng phương pháp lực để tìm lực dọc X₁rntrong thanh giằng:

rnrn

        rn (28)

rnrn

Trong đó d_l1 là chuyển vị ngang ở điểm O do X₁=1 sinh ra,rncòn  làrnchuyển vị ngang ở điểm O lần lượt do các lực P_o­, M_o, q,rnp_n, t sinh ra.

rnrn

Sau khi xác định được X₁, có thểrndễ dàng tìm được lực dọc, lực cắt và mômen uốn trong hệ siêu tĩnh nhờ phươngrnpháp cộng tác dụng theo các biểu thức sau:

rnrn

               rn                          (29)

rnrn

Trong đó:

rnrn

  – mômen, lực cắt, lực dọc do X₁=1rnsinh ra trong hệ cơ bản.

rnrn

 – mômen, lực cắt, lực dọc do các tảirntrọng ngoài sinh ra trong hệ cơ bản.

rnrn

Sau khi xác định được nội lực, việc tính toánrnkiểm tra về độ bền, độ cứng của thân máng XMLT theo điều 1.5.2.

rnrn

rnrn

Hình 22 – Sơ đồ tínhrntoán máng chữ U

rnrn

3.5. Kết cấu khe corndãn

rnrn

Giữa các đoạn thân máng cần bố trí khe corndãn. Chống rò rỉ ở chỗ nối là một vấn đề không đơn giản, nếu giải quyết khôngrntốt sẽ gây mất nước và ảnh hưởng tới tổn thất dòng chảy. Vật liệu làm khe corndãn phải vừa có tính co dãn, vừa có khả năng chống rò rỉ nước, thường làm bằngrncác tấm cao su hoặc chất dẻo polime VCN.K92, bao tải hoặc sợi đay tẩm nhựarnđường, vải sợi thủy tinh, vữa cát nhựa đường, vữa cát nhựa êpôxy,…, có thể dùngrnkết hợp các loại vật liệu nói trên. Một số địa phương dùng vật liệu trít thuyềnrnđể nhét khe. Hình 23 giới thiệu một vài kiểu kết cấu khe co dãn thường dùng.

rnrn

rnrn

Hình 23 – Kết cấu khernco dãn

rnrn

1. Tấm cao su hayrnchất dẻo; 2. Vữa cát nhựa đường; 3. Dây đay tẩm nhựa đường; 4. Vải tẩm nhựarnđường hay vải sợi thủy tinh tẩm nhựa đường (6 lớp); 5. Vữa cát nhựa êpôxy (dàyrn2mm); 6. Dùng ống cao su hoặc các tấm chất dẻo đúc sẵn

rnrn

 

rnrn

PHỤrnLỤC A

rnrn

PHÂNrnTÍCH NỘI LỰC THÂN MÁNG THEO LÝ THUYẾT DẦM

rnrn

A.1. Số liệu tính toán

rnrn

Thiết kế thân cầu máng vỏ mỏng chữ U bằng xirnmăng lưới thép theo các số liệu thiết kế sau:

rnrn

– Cầu máng kiểu dầm đơn có chiều dài nhịp L=10m.

rnrn

– Đường kính trong của đáy máng D_o=1,5m

rnrn

– Chiều sâu mực nước thiết kế: H_n­=1,05m

rnrn

– Xi măng lưới thép có E₁=2,7.10⁵daN/cm²,rng=24kN/m³

rnrn

A.2. Chọn kích thước mặt cắt ngang thân máng

rnrn

Kích thước mặt cắt ngang thân máng được biểurndiễn trên hình A.1:

rnrn

– Bán kính trong của đáy máng R_o=75cm.

rnrn

– Chiều cao đoạn thẳng đứng của vách mángrnf=50cm.

rnrn

– Chiều dày vỏ máng t=4cm.

rnrn

– Bán kính ngoài của cung tròn đáy máng: R₁=75+4=79cm.

rnrn

– Bán kính trung bình của cung tròn đáy máng:rnR=0,5(75+79)=77cm.

rnrn

– Các thanh giằng ngang cách nhau L₁=2,5cm,rntiết diện thanh giằng h_gxb_h=10x7cm

rnrn

– Tai máng có kích thước a=20cm, b=10cm,rnc=5cm.

rnrn

rnrn

Hình A.1 – Kích thướcrnmặt cắt ngang thân máng

rnrn

A.3. Tính toán thân máng theo phương dọc

rnrn

A.3.1. Xác định vị trí trục trung tâm x-x vàrnmômen quán tính I đối với trục trung tâm của tiết diện mặt cắt ngang thân máng

rnrn

Mặt cắt ngang của thân máng được chia thành 5rnphần: (1)+(2) là diện tích tiết diện tai máng, (3) là diện tích vách thẳngrnđứng, (4) là diện tích tiết diện hình nửa tròn có bán kính R₁, (5)rnlà diện tích tiết diện hình nửa tròn có bán kính R­_o, vậy diện tíchrntiết diện phần đáy tròn của thân máng bằng (4)-(5).

rnrn

Xác định diện tích A_c=SA_i, tọa độ trọng tâm y₁=SA_iy_i­/A_c,rntrong đó A_i và y_i lần lượt là diện tích tiết diện mỗirnphần thân máng và khoảng cách từ trọng tâm của nó tới trục x_o-x_orn(trục đi qua đỉnh máng), kết quả các bước tính toán được ghi vào bảng A.1

rnrn

Diện tích tiết diện ngang thân máng:

rnrn

A_c = SA_i = 1868 cm²

rnrn

Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến đỉnhrnmáng:

rnrn

rnrn

Bảng A.1. Xác định vịrntrí trọng tâm của mặt cắt ngang thân máng

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Phần máng thứ i rn	rn Diện tích Airn (cm2) rn	rn Tọa độ trọng tâm yirn (cm) rn	rn Aiy1rn (cm3) rn
rn (1) rn (2) rn (3) rn (4) rn (5) rn	rn 2x10x20=400 rn 2x20x5/2=100 rn 2x4x50=400 rn p792/2=9803 rn –p752/2=-8835 rn	rn 10/2=5 rn 10+5/3=11,7 rn 50/2=25 rn 50+79/(1,5p)=83,6 rn 50+75/(1,5p)=81,9 rn	rn 400×5=2000 rn 100×11,7=1170 rn 40×25=1000 rn 9803×83.6=818860 rn -8830×81,9=723040 rn
rn S rn	rn 1868 rn	rn   rn	rn 108990 rn
rn Chú thích: rn – Trọng tâm của tiết diện nửa tròn hìnhrn tròn: rn rn Mômen quán tính của tiết diện nửa tròn đốirn với trục x1-x1 rn rn   rn		rn rn

rnrn

Mômen quán tính của tiết diện ngang máng đốirnvới trục quán tính chính trung tâm x-x:

rnrn

rnrn

Trong đó I_i là mômen quán tính củarnmỗi phần thân máng đối với trục qua trọng tâm của nó và song song với trụcrntrung tâm x-x, còn số hạng thứ hai là phần chuyển trục, với:

rnrn

rnrn

Kết quả các bước tính toán được ghi vào bảngrnA.2

rnrn

A.3.2. Xác định tải trọng phân bố đều q tácrndụng lên 1 mét dài thân máng

rnrn

Trọng lượng bản thân vỏ máng:

rnrn

26×0,1868 = 4,86 kN/m

rnrn

Trọng lượng thanh giằng (cách 2,5m đặt mộtrnthanh giằng có tiết diện 0,1×0,07m):

rnrn

26×0,1×0,07×1,5/2,5=0,11kN/m

rnrn

Bảng A.2. Xác địnhrnmômen quán tính của mặt cắt ngang thân máng

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Phần máng thứ i rn	rn Diện tích Airn (cm2) rn	rn Tọa độ phần i  (cm) rn	rn Ai(cm4) rn	rn Ii (cm4) rn
rn (1) rn (2) rn (3) rn (4) rn (5) rn	rn 400 rn 100 rn 400 rn 9803 rn -8835 rn	rn 58,4-5=53,4 rn 58,4-11,7=46,7 rn 58,4-25=33,4 rn 58,4-83,6=-25,2 rn 58,4-81,9=-23,5 rn	rn 1138826 rn 218000 rn 445100 rn 6211000 rn -4868340 rn	rn 2.20.103/12=3333 rn 2.20.53/36=139 rn 2.4.503/12=83333 rn 0.00687(2×79)4=4281393 rn -0,00687(2×75)4=-3477938 rn
rn ∑ rn	rn 1868 rn	rn   rn	rn 3144631 rn	rn 890261 rn

rnrn

Trọng lượng nước ứng với mực nước thiết kế:

rnrn

10(0,3×1,5+p0,75²/2) = 13,34kN/m

rnrn

Tổng cộng: q = 4,86 + 0,11 + 13,34 =rn18,30kN/m

rnrn

A.3.3. Tính toán và kiểm tra ứng suất theornphương dọc máng

rnrn

Mômen uốn lớn nhất:

rnrn

M_max=qL²/8=18,30×10²/8=228,76rnkNm.

rnrn

Ứng suất kéo lớn nhất tại đáy máng:

rnrn

rnrn

Trong đó y₂=R_i­ + f – y₁=79+50-58,4=70,6cm

rnrn

A.3.4 Tính toán độ võng của máng

rnrn

rnrn

A.4. Tính toán thân máng theo phương ngang

rnrn

A.4.1. Xác định lực dọc X₁ trongrnthanh giằng

rnrn

Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến tâmrnphần đáy máng tròn:

rnrn

K = y₁ – frn= 58,4 – 50 = 8,4 cm

rnrn

Khoảng cách từ tâm cung tròn đến đường trụcrnthanh giằng ngang:

rnrn

h = f – 0,5h_grn= 50 -10/2 = 45cm

rnrn

Khoảng cách từ tâm cung tròn đến đường mặtrnnước:

rnrn

h₁ = H_nrn– R_o = 105 – 75 = 30cm

rnrn

Khoảng cách từ mặt nước đến đường trục thanhrngiằng ngang:

rnrn

h₂ = h – h₁rn= 45 – 30 = 15cm

rnrn

Kýrnhiệu:              và       rn

rnrn

Xác định các lực tác dụng trong sơ đồ tínhrntoán nội lực theo phương ngang:

rnrn

P_o=26(0,2×0,1+0,5×0,2×0,05+0,1×0,07×0,75/2,5)rn= 0,73kN/m

rnrn

M_o=-26[0,2x10x0,5(0,2+0,04)+0,5×0,2×0,05(0,02+0,2/3)]+0,11×1,5²/12=-0,07rnkNm/m

rnrn

Lực dọc trong thanh giằng được xác định theorncông thức (28), trong đó các chuyển vị d₁₁, D_lPo, D_lMo, D_lq, D_lPn, D_ltđược xác định theorncông thức sau:

rnrn

rnrn

rnrn

rnrn

rnrn

rnrn

rnrn

rnrn

T = T₁ + T₂ =rn0,17+2,50=2,67

rnrn

rnrn

Lực dọc X₁ trong thanh giằng:

rnrn

rnrn

A.4.2. Tính toán mômen uốn và lực dọc trụcrntại các mặt cắt

rnrn

Sau khi xác định được X₁ ta có thểrntính được mômen uốn M và lực dọc N tại mặt cắt bất kỳ theo các công thức (27).rnKết quả tính toán ghi vào bảng A.3 và A.4. Biểu đồ mômen uốn và lực dọc đượcrnbiểu diễn trên hình A.2

rnrn

A.4.3. Tính toán kiểm tra ứng suất theornphương ngang máng

rnrn

Từ kết quả tính toán trên đây ta thấy theornphương ngang tại mặt cắt F=0⁰ thânrnmáng chịu mômen uốn dương lớn nhất có M=0,181 kNm/m và lực dọc kéo tương ứngrnN=-1,485 kN/m và tại mặt cắt F=90⁰rnthân máng chịu mômen âm lớn nhất có M= -0,326 kNm/m và lực dọc kéo tương ứngrncũng lớn nhất N=-8,524 kN/m, do đó chỉ cần kiểm tra ứng suất tại mặt cắt này.

rnrn

Bảng A.3. Mômen uốnrntại các mặt cắt M(kNm)

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Mômen uốn rn	rn Mặt cắt tính toán rn
	rn 00 rn	rn 150 rn	rn 300 rn	rn 450 rn	rn 600 rn	rn 750 rn	rn 900 rn	rn y=0 rn
rn MPo rn MMo rn Mq rn Mp rn MT rn MX1 rn	rn 0,000 rn -0,069 rn 0,000 rn -0,045 rn 0,017 rn 0,277 rn	rn -0,019 rn -0,069 rn -0,015 rn -0,207 rn 0,086 rn 0,400 rn	rn -0,076 rn -0,069 rn -0,074 rn -0,551 rn 0,400 rn 0,515 rn	rn -0,165 rn -0,069 rn -0,191 rn -1,126 rn 1,011 rn 0,613 rn	rn -0,282 rn -0,069 rn -0,376 rn -1,953 rn 1,955 rn 0,688 rn	rn -0,418 rn -0,069 rn -0,629 rn -3,022 rn 3,229 rn 0,736 rn	rn -0,564 rn -0,069 rn -0,939 rn -4,290 rn 4,783 rn 0,752 rn	rn 0 rn -0,069 rn 0 rn 0 rn 0 rn 0 rn
rn S rn	rn 0,811 rn	rn 0,176 rn	rn 0,145 rn	rn 0,073 rn	rn -0,036 rn	rn -0,172 rn	rn -0,326 rn	rn -0,069 rn
rn Chú thích: Mômen làm cho thớ ngoài vỏ mángrn chịu lực kéo là dương (+) rn

rnrn

Bảng A.4. Lực dọc tạirncác mặt cắt N(kN)

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Lực dọc rn	rn Mặt cắt tính toán rn
	rn 00 rn	rn 150 rn	rn 300 rn	rn 450 rn	rn 600 rn	rn 750 rn	rn 900 rn	rn y=0 rn
rn NPo rn NMo rn Nq rn Np rn NT rn NX1 rn	rn 0,732 rn 0 rn 0,450 rn 0 rn -2,667 rn 0 rn	rn 0,707 rn 0 rn 0,629 rn -0,210 rn -4,360 rn 0,160 rn	rn 0,634 rn 0 rn 0,739 rn -0,657 rn -5,673 rn 0,308 rn	rn 0,518 rn 0 rn 0,746 rn -1,404 rn -6,379 rn 0,436 rn	rn 0,366 rn 0 rn 0,628 rn -2,478 rn -6,315 rn 0,534 rn	rn 0,189 rn 0 rn 0,377 rn -3,866 rn -5,396 rn 0,595 rn	rn 0,00 rn 0 rn 0,00 rn -5,513 rn -3,628 rn 0,616 rn	rn 0,732 rn 0 rn 0 rn 0 rn 0 rn 0 rn
rn S rn	rn -1,485 rn	rn -3,074 rn	rn -4,649 rn	rn -6,084 rn	rn -7,265 rn	rn -8,100 rn	rn -8,524 rn	rn 0,732 rn
rn Chú thích: Lực dọc nén là dương (+) rn

rnrn

rnrn

rnrn

Hình A.2 -Biểu đồrnmômen uốn M và lực dọc N

rnrn

 

rnrn

PHỤrnLỤC B

rnrn

PHÂNrnTÍCH NỘI LỰC THÂN MÁNG THEO LÝ THUYẾT VỎ

rnrn

B.1. Phân tích nội lực thân máng mặt cắt chữrnU bằng phần mềm SAP2000

rnrn

B.1.1. Số liệu tính toán

rnrn

Cầu máng mặt cắt chữ U nhịp đơn có chiều dàirnnhịp L=10m, mặt cắt ngang máng có kích thước như ở hình B.1. Bán kính trungrnbình của đáy máng R=0,75m, vách đứng máng có chiều cao f=0,5m, thân máng dàyrnt=0,04m. Tai máng có bề rộng a=0,2m và chiều dày trung bình máng là b_o=0,12m.rnSườn ngang ở hai đầu máng có kích thước mặt cắt ngang h_s=0,2m, b_s=0,1m.rnThanh giằng ngang có kích thước mặt cắt ngang h_g=0,10m, b_g=0,07m,rnkhoảng cách giữa các thanh giằng L₁=2,5m. Chiều sâu cột nước tínhrntoán H_n=1,05m. Vật liệu XMLT có E=2.7×10⁵daN/cm²,rnv=0,2, g=24kN/m³.

rnrn

rnrn

Hình B.1-  Kíchrnthước mặt cắt ngang máng

rnrn

B.1.2. Các bước tính toán

rnrn

Các bước phân tích nội lực và biến dạng củarnthân máng chữ U bằng phần mềm SAP2000 cũng được tiến hành tương tự như mángrnhình thang:

rnrn

1. Chọn hệ đơn vị (Unit Systems) – Nháy chuột vào cửarnsổ nhỏ ở góc phải phía dưới màn hình chọn hệ đơn vị kN-m.

rnrn

2. Định nghĩa vật liệu – Vật liệu làm thânrnmáng bằng xi măng lưới thép được định nghĩa từ menu Define > Materials >rnOther > Add New Material > Material Name: XMLT

rnrn

Mass per Unit Volume:rn0.24        Weight per Unit Volume: 24

rnrn

Modulus of Elasticity:rn27000000         Poisson’s Ratio: 0.2

rnrn

3. Định nghĩa về đặc trưng tiết diện của cácrnphần tử

rnrn

Thân máng được rời rạc hóa bằng hai loại phầnrntử là phần tử vỏ và phần tử dầm, định nghĩa về đặc trưng tiết diện của từngrnphần tử được tiến hành như sau:

rnrn

– Đối với phần tử vỏ (Shells), từ menurnDefine:

rnrn

Define > Area Sections -> Define ArearnSections > Add New Section

rnrn

Đặt tên cho phần tử vỏ là V1, nhập các sốrnliệu về vật liệu và chiều dày của vỏ, OK, OK.

rnrn

– Đối với phần tử dầm (Frames), có 3 loạirnphần tử dầm gồm phần tử tai máng có đặc trưng tiết diện là T1, phần tử sườnrnngang ở đầu máng là S2 và phần tử thanh giằng là G1, từ menu Define:

rnrn

Define > Frame Sections từ Define FramernSections > Add1/WideFlange > Rectangular Section, từ RectangularrnSection

rnrn

Nhập tên cho phần tử tai máng T1 và nhập cácrnsố liệu từ bàn phím, OK. Nhập tiếp các số liệu cho phần tử S1 nhưrnsau: > Add/WideFlange > Rectangular Section, từ RectangularrnSection ® Nhập tên cho phần tửrnsườn ngang S1 và nhập số liệu, OK. Thực hiện tương tự cho phần tửrnthanh giằng G1.

rnrn

4. Mô hình hóa thân máng – Vỏ máng được môrnhình hóa bằng các phần tử vỏ (shells) hình chữ nhật, đáy máng được chia thànhrn12x20 phần tử (theo chiều cong là 12, theo chiều dài máng là 20), vách mángrnđược chia thành 2×20 phần tử (theo chiều đứng là 2, theo chiều dài máng là 20).rnTai máng, sườn ngang và thanh giằng được mô hình hóa bằng các phần tử dầm, mỗirntai máng có 20 phần tử, mỗi sườn ngang có 16 phần tử, mỗi thanh giằng là mộtrnphần tử hai đầu liên kết khớp.

rnrn

Để chuẩn bị cho việc mô hình hóa kết cấu,rntrước hết cần lập một mạng lưới tọa độ trong hệ tọa độ tổng thể. Từ menu File:

rnrn

File > New Model > Coord Syst/Grid >rnCartesian

rnrn

Ta dùng hệ tọa độ vuông góc tổng thể (Global)rnvà nhập các số liệu từ như sau:

rnrn

Number of Grid Spaces:                                      rnGrid Spacing:

rnrn

– X direction: 2                                                           rn–X direction: 0.77

rnrn

– Y direction: 1                                                           rn– Y direction: 0.5

rnrn

– Z direction: 2                                                           rn- Z direction: 0.25

rnrn

a. Mô hình hóa vỏ máng: Mô hình hóa vỏ mángrnvà sườn ngang theo trình tự sau đây:

rnrn

– Trong mặt phẳng XZ với Y=0 dùng phần tử dầmrn(Frame) vẽ mặt cắt ngang thân máng gồm 12 phần tử đáy và 4 phần tử vách máng,rndo đáy máng là mặt trụ tròn, ta dùng chức năng nhân bản điểm (Joint) xác địnhrncác nút i và j của các phần tử đáy máng:

rnrn

Từ menu View > Set 2D > Chọn mặt XZ vớirnY=0, trong mặt phẳng này vẽ điểm A có tọa độ A(0.77; 0), từ menu Draw > DrawrnSpecial Joint ® nhấn chuột vào điểmrncó tọa độ nói trên. Nhân bản 12 lần điểm này quanh trục Y với một góc +15^o,rnchọn đối tượng nhân bản là điểm A:

rnrn

Edit > Replicate > Radial > RotaternAbout Line (*) Parallel to Y:

rnrn

Intersection of Line with XZ plane: X-0, Y=0.

rnrn

Increment Data: Number=12, Angle=15.

rnrn

– Kết quả thực hiện chức năng Replicate >rnRadial cho ở hình B.2

rnrn

rnrn

Hình B.2 – Mô hìnhrnhóa đáy máng

rnrn

– Dùng chức năng vẽ phần tử thanh, từ menurnDraw > Draw Frames vẽ 4 phần tử vách máng và 12 phần tử đáy máng như ở hìnhrnB.2. Tiếp theo chức năng Extrude Lines to Areas dùng phần tử thanh tạo phần tửrnmặt. Chọn đối tượng Extrude, từ menu Select > All, từ menu Edit > Extrudern> Extrude Lines to Areas > Linear:

rnrn

Increment Data: dx=0, dy=0.5, dz=0

rnrn

Number: 20, OK.

rnrn

Gán đặc trưng tiết diện V2 vào vỏ máng, trướcrnhết chọn đối tượng gán là các phần tử vỏ, từ menu Select > Select > All,rngán đặc trưng tiết diện V2 vào vỏ máng. Từ menu Assign:

rnrn

Assign > Areas > Section Area > V2rn> OK

rnrn

rnrn

Hình B.3 – Mô hìnhrnhóa vỏ máng

rnrn

Sau khi gán và kiểm tra kết quả gán, cần bỏrnnhững ký hiệu số liệu V2 gán lên các phần tử vỏ trên màn hình để chuẩn bị chorncác bước tiếp theo, từ menu Assign > Clear Display of Assign.rnĐể xem chiều trục 3 của các phần tử vỏ máng, từ menu View > Nháy chuột vàorn[*] Local Axes của phần tử vỏ cho thấy chiều dương của trục 3 hướng vào trong

rnrn

b. Mô hình hóa sườn ngang, thanh giằng và tairnmáng

rnrn

Sườn ngang đầu trái máng đã vẽ trong mặtrnphẳng XZ với Y=0 khi mô hình hóa vỏ máng Cần vẽ thêm một phần tử thanh giằng vàrn2 phần tử tai ở đầu trái máng, từ menu Draw > Draw > Add > FramernElement ® Dùng chuột vẽ 3 phầnrntử trên.

rnrn

– Gán đặc trưng tiết diện sườn ngang, từ menurnSelect > Select > Pointer ®Chọn đối tượng gán là các phần tử sườn ngang ở đầu trái ® menu Assign > Frame >rnSection > S2 > OK

rnrn

– Gán đặc trưng tiết diện thanh giằng, từrnmenu Select > Select > Pointer ®Chọn đối tượng gán là phần tử thanh giằng ® menu Assign > Frame >rnSection > G2 > OK

rnrn

– Gán đặc trưng tiết diện 2 phần tử tai máng,rntừ menu Select > Select > Pointer ®Chọn đối tượng gán làrn2 phần tử tai máng ® menu Assign >rnFrame > Section > T2 > OK.

rnrn

– Kiểm tra vị trí mặt cắt tiết diện sườn ngangrnvà thanh giằng, từ menu View:

rnrn

View > Set Element > Frames: Local Axes, [*] ShowrnExtrusions, [*] Fill Element, ta có hình vẽ không gian như ở hình B.11. Nếurnphần tử nào không nằm đúng chiều chịu lực, nháy chuột chọn phần tử đó, từ menurnAssign > Frame > Local Axes ®rnNhập vào Angle in Degrees: 90 và [  ] Reverse Start and End Connectivityrntrong Frames Local Axes.

rnrn

Sau khi kiểm tra xong, nhân bản sườn ngangrnnhờ chức năng Replicate, chọn đối tượng nhân bản là các sườn ngang, từ menu Editrn> Replicate > Linear ®rnNhập Distance: X=0; Y=10; Z=0 và Number=1. Nhân bản thanh giằng ngang nhờ chứcrnnăng Replicate, chọn đối tượng nhân bản là thanh giằng, từ menu Edit >rnReplicate > Linear ® Nhập Distance: X=0;rnY=2.5; Z=0 và Number=4.

rnrn

Kết thúc phép nhân bản ta có kết cấu máng đãrnmô hình hóa như ở hình B.4

rnrn

rnrn

Hình B.4 – Mô hìnhrnhóa kết cấu thân máng

rnrn

5. Định nghĩa các trường hợp tải trọng và tổrnhợp tải trọng –rnMáng chịu hai trường hợp tải trọng là trọng lượng bản thân máng Dead và áp lựcrnnước NUOC. Trước hết định nghĩa tải trọng, từ menu Define > Load Cases >rnDefine Loads:

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Load Name rn	rn Type rn	rn Selfweigthrn Multiplier rn	rn Click to rn
rn Dead rn	rn Dead rn	rn 1 rn	rn Add New Load rn
rn NUOC rn	rn Live rn	rn 0 rn	rn Add New Load rn

rnrn

                                                                                                                          rnOK.

rnrn

Trong hai tải trọng kể trên, trường hợp tảirntrọng nước có cường độ biến đổi tuyến tính và có phương thẳng góc với bề mặtrncủa phần tử và cần gán vào bề mặt phần tử, nên cần ghi thêm tên tải trọng nàyrnvào danh sách Pattern Names, từ menu Define: Define > Joint Pattern >rnDefine Pattern Names:

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Patterns rn	rn Click to rn
rn NUOC rn	rn Add New Pattern Name rn

rnrn

                                                                                                     rnOK.

rnrn

6. Tổ hợp tải trọng (Load Combinations)

rnrn

Để xét tới tác động đồng thời nhiều tải trọngrntác dụng cùng một lúc, từ Define > Combinations > Add New Combo:

rnrn

Reponse Combination Name: TH1

rnrn

Combination Type: Linear Add (tổ hợp tuyếnrntính)

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Case Name rn	rn Case type rn	rn Scale Factor rn	rn Click to rn
rn Dead rn	rn Linear Add rn	rn 1 rn	rn Add rn
rn NUOC rn	rn Linear Add rn	rn 1 rn	rn Add rn

rnrn

7. Gán các trường hợp tải trọng vào kết cấurnmáng

rnrn

a. Trường hợp trọng lượng bản thân Dead: Kích thước các bộrnphận kết cấu máng và vật liệu làm máng đã định nghĩa và gán vào kết cấu máng,rncác số liệu đủ này để xác định trọng lượng bản thân, không cần khai báo gìrnthêm.

rnrn

b. Trường hợp tải trọng NUOC: Trườngrnhợp áp lực nước, đó là áp lực bề mặt (Surface Pressure Load) có phương thẳngrngóc với các phần tử vỏ (phương trục 3 của phần tử vỏ), có chiều cùng chiều vớirntrục 3 khi nhập giá trị dương, do đó trước khi gán tải trọng cần hiển thị vàrnkiểm tra chiều của trục 3 của các phần tử vỏ nhờ menu View > Set Elementsrn> [*] Local Axes của các phần tử Areas. Từ hình B.3 ta thấy chiều dươngrncủa trục cục bộ 3 của các phần tử vỏ ở đáy, ở vách phải và vách trái đều hướngrnvào trong lòng máng.

rnrn

Để gán tải trọng NUOC vào máng, trước hết gánrntải trọng NUOC vào nút các phần tử, chọn tất các nút của phần tử vỏ để gán tảirntrọng vào nút các phần tử vỏ ®rnSelect > Select > All > Assign > Joint Pattern ® Pattern Data, nhập số liệu PatternrnNam: NUOC, A=0, B=0, C=g_n=10; D=-g_n(H_n-R)=-10(1.05-0.77)=-2.8kN/m²rn> [*] Replace Existing Load > OK.

rnrn

Tiếp đến gán tải trọng nút Joint Pettern vàornmặt các phần tử, Assign > Area Loads > Surface Presure -> LoadsrnCase Name: NUOC > [*] By Joint Pattern: NUOC > [*] Replace ExistingrnLoads > OK.

rnrn

Kiểm tra áp lực nước nhập vào bằng hiển thịrnmẫu nhờ menu Display > Show Loads > Areas ® Loads Case Name:rnNUOC > [*] Presure Contour > OK, hình B.12. Cũng có thể chọn hiển thị giá trịrnáp lực [*] Pressure Values

rnrn

rnrn

Hình B.5 – Biểu đồ áprnlực nước (phổ mầu)

rnrn

8. Gán liên kết vào các nút gối tựa

rnrn

Máng nhịp đơn có gối tựa ở hai đầu, đầu tráirnlà gối tựa cố định, đầu phải là gối tựa di động, các điểm nút có liên kết là 4rnđiểm nút trên đáy của sườn ngang S2.

rnrn

a. Liên kết ở đầu trái máng: Để chọn các nút cầnrngán liên kết ở đầu trái máng được dễ dàng, từ menu View > Set 2D Viewrn> [*] XZ plane, Y=0 > OK, xuất hiện sườn ngang đầu máng trái, dùngrnchuột chọn đối tượng gán là 4 nút ®rnSelect > Select > Pointer ® Assign > Joint ® Restraints > Biểu tượng khớp cố định >rnOK

rnrn

b. Liên kết ở đầu phải máng: Để chọn 4 nút cầnrngán liên kết ở đầu phải máng được dễ dàng, từ menu View > Set 2D Viewrn> [*] XZ plane, Y=10 > OK, xuất hiện sườn ngang đầu phải máng, dùngrnchuột chọn đối tượng gán là 4 nút ®rnSelect > Select > Pointer ® Assign > Joint ® Restraints > Biểu tượng khớp di động >rnOK.

rnrn

9. Phân tích kết cấu đã mô hình hóa

rnrn

Từ menu Analyze > Run sẽ xuất hiệnrnhộp hội thoại Save Model File As ® Đặt tên file bài toán của chúng ta là CMCU-1 >rnOK > Analyze > Run Now.

rnrn

Chương trình sẽ chạy, nếu có thông báo Analysisrnimcomplete thì cần dùng thanh cuốn (Scroll Bar) di chuyển các dòng thôngrnbáo để kiểm tra các lỗi, sửa và cho chạy lại ®Analyze > Run> Run Now, nếu thông báo Analysisrncomplete là chương trình đã hoàn thành > OK. Nếu muốn thay đổi các sốrnliệu vào thì cần mở khóa ® menu Option >rnUnlock Model, thực hiện các sửa đổi và cho chương trình chạy lại ®Analyze > Run Now > OK.

rnrn

10. Kết quả tính toán

rnrn

a. Hình dạng biến dạng của kết cấu máng

rnrn

Để hiển thị hình dạng biến dạng của thân cầurnmáng được tiến hành theo các bước sau:

rnrn

– Nháy chuột vào một điểm bất kỳ ở trong cửarnsổ màn hình tùy chọn, để hiển thị hình dạng biến dạng của cầu máng ở cửa sổ đó.rnTừ menu Display > Show Deformed Shape > Load: Chọn trường hợp tảirntrọng TH1 ® Option: [*] Wire Shadow: [*]rnCubic Curve > OK.

rnrn

– Sơ đồ biến dạng của cầu máng ứng với tổ hợprntải trọng Comb1 cho ở hình. Di chuyển chuột vào một nút bất kỳ sẽ xuất hiện cácrnthành phần chuyển vị thẳng và các thành phần chuyển vị góc tại điểm đó.

rnrn

rnrn

Hình B.6 – Sơ đồ biếnrndạng thân cầu máng ứng với TH1

rnrn

rnrn

Hình B.7 – Biểu đồrnứng suất pháp S₁₁ (hướng dọc) và S₂₂ (hướng ngang) ứngrnvới tổ hợp tải trọng TH1

rnrn

b. Biểu đồ nội lực của các thành phần kết cấurnmáng

rnrn

Trình tự hiển thị nội lực hay ứng suất vỏrnthân cầu máng được tiến hành như sau: từ menu Display > Show Forces > Shellsrn> Comb1 ® (*) Stresses >rn(*) S11/S22 > OK. Hình B.7 là biểu đồ ứng suất S₁₁ (bên trái) củarnvỏ máng và biểu đồ ứng suất S₂₂ (bên phải) của vỏ máng ứng với tổrnhợp tải trọng TH1

rnrn

Hình B.7 – Biểu đồ ứng suất S₁₁,rn(hình bên trái) và S₂₂ (hình bên phải) ứng với TH1

rnrn

c. Biểu đồ nội lực của sườn ngang và thanhrngiằng

rnrn

Trình tự hiển thị nội lực sườn ngang và thanhrngiằng được tiến hành như sau: từ menu Display > Frames > Comb1 ® (*) N₁₁/M₃₃rn> OK. Hình B.8 là biểu đồ lực dọc N₁₁ (hình bên trái) và biểu đồrnmômen uốn M₃₃ (hình bên phải) của sườn ngang và thanh giằng ứng vớirntổ hợp tải trọng Comb1.

rnrn

Kết quả tính toán chuyển vị thẳng đứng u_zrnvà ứng suất pháp S11 và S22 tại mặt cắt giữa dầm cho ở bảng B.1

rnrn

rnrn

Hình B.8 – Biểu đồrnnội lực N₁₁ (hình bên trái) và M₃₃ (hình bên phải) củarnsườn ngang và thanh giằng (TH1)

rnrn

Bảng B.1. Kết quảrntính toán ứng suất và chuyển vị
rn(tạirnmặt cắt giữa nhịp)

rnrn

rnrn

 

rnrn

PHỤrnLỤC C

rnrn

BẢNGrnCHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ SANG HỆ SI

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn Đại lượng rn	rn Đơn vị kỹ thuật cũ rn	rn Hệ SI rn		rn Quan hệ chuyển đổi rn
		rn Tên gọi rn	rn Ký hiệu rn
rn Lực rn	rn kG rn T rn	rn Niutơn rn Kilô Niutơn rn Mêga Niutơn rn	rn N rn kN rn MN rn	rn 1 kG = 9,81 N »10 N rn 1 kN = 1 000N rn 1 MN = 1 000 000 N rn
rn Mômen rn	rn kGm rn Tm rn	rn Niutơn mét rn Kilô Niutơn mét rn	rn Nm rn kNm rn	rn 1 kGm = 9,81 Nm » 10 Nm rn 1 Tm = 9,81 kNm » 10 kNm rn
rn Ứng suất, Cường độ, Môđun đàn hồi rn	rn kG/cm2 rn T/m2 rn	rn   rn	rn   rn	rn 1 Pa = 1 N/m2 » 0,1 kG/m2 rn 1 kPa = 1 000 Pa = 1 000 N/m2 =rn 100 kG/m2 rn 1 MPa = 1 000 000 Pa =1000 kPa rn »rn 100 000 kG/m2 = 10 kG/cm2 rn 1 MPa = 1 N/mm2 rn 1 kG/mm2 = 9,81 N/mm2 rn 1 kG/cm2 = 9,81 x 104rn N/m2 rn »rn 0,1MN/m2 = 0,1MPa rn 1 kG/cm2 = 9,81 N/cm2rn » daN/cm2 rn 1 T/m2» 0,1daN/cm2 rn

rnrn

 

rnrn

MỤC LỤC

rnrn

1. Quy định chung

rnrn

1.1. Đối tượng của tiêu chuẩn

rnrn

1.2. Phạm vi áp dụng

rnrn

1.3. Tiêu chuẩn viện dẫn

rnrn

1.4. Thuật ngữ, đơn vị đo và ký hiệu

rnrn

1.5. Chỉ dẫn chung

rnrn

2. Vật liệu dùng co kết cấu xi măng lưới thép

rnrn

2.1. Yêu cầu chung

rnrn

2.2. Vữa xi măng

rnrn

2.3. Lưới thép

rnrn

2.4. Cốt thép chịu lực

rnrn

2.5. Chất phụ gia

rnrn

2.6. Cấp phối vật liệu vữa xi măng lưới thép

rnrn

3. Tính toán kết cấu cầu máng xi măng lướirnthép

rnrn

3.1. Chỉ dẫn chung

rnrn

3.2. Tải trọng tác dụng lên cầu máng

rnrn

3.3. Cấu tạo và tính toán kết cấu gối đỡ máng

rnrn

3.4. Tính toán kết cấu thân máng xi măng lướirnthép

rnrn

3.5. Cấu tạo khớp nối

rnrn

Phụ lục A

rnrn

Phân tích nội lực thân máng theo lý thuyếtrndầm

rnrn

Phụ lục B

rnrn

Phân tích nội lực theo lý thuyết vỏ bằng phầnrnmềm SAP2000

rnrn

Phụ lục C

rnrn

Bảng chuyển đổi đơn vị sang hệ SI.

rnrn

 

rnrn