Câu 29)Nội dung tính toán vành vòm ?
v Vành vòm (mặt cắt không đổi)
1) Xác định kích thước hình học
Tính chiều dày vòm (công thức kinh nghiệm tính chiều dày vành vòm gạch và đá khẩu độ nhỏ)
Vòm đá:
(7-74)
(7-75)
Vòm gạch: (7-76)
Trong đó:
t – chiều dày vành vòm hình cung tròn tiết diện không đổi (cm);
L0 – khẩu độ tính của vòm cung tròn (cm);
R0 – bán kính vòm (cm);
m – hệ số, thường là 4,5 ¸ 6;
k – hệ số tải trọng với xe H10 là 1; xe H13 là 1,1; xe H18 là 1,2.
Tính khẩu độ:
L = L0 +tsinj0 (7-77)
Trong đó:
j0 – góc giao giữa đường nối chân vòm đến tâm vòm với đường thẳng đứng.
Mũi tên vòm tính toán:
(7-78)
Trong đó:
f – mũi tên vòm tính toán (cm);
f0 – mũi tên tĩnh (cm).
Bán kính tính toán:
(7-79)
f = R0(1 - cosj0) (7-80)
Trong đó:
R0 – bán kính tính toán (cm).
2) Tính toán tải trọng bên ngoài
- Áp lực thẳng đứng do tĩnh tải:
Áp lực đất đắp trên vòm tính theo trọng lượng cột đất:
q = g1H (7-81)
Ngoài ra còn có thể tính theo công thức sau:
q = g1DCH (7-82)
Hiệu số cường độ của đất đắp ở chân vòm và đỉnh vòm:
(7-83)
Trọng lượng bản thân của vành vòm:
qz = g3t (7-84)
Trong đó:
g1 – dung trọng của đất (T/m3);
g2 – dung trọng bình quân của vật liệu đắp ở lưng vòm (T/m3);
g3 – dung trọng của vật liệu xây ở vành vòm (m);
H – chiều cao đất đắp ở đỉnh vòm (m);
D – chiều rộng bên ngoài của cống (m);
CH – hệ số tra ở bảng 7.2 trang 72.
- Cường độ áp lực đất nằm ngang do đất đắp sinh ra tại đỉnh vòm:
(7-85)
Do khẩu độ của cống vòm đều dưới 5m, ảnh hưởng của chiều cao vòm không lớn, cho nên áp lực đất nằm ngang đều có thể tính toán theo sơ đồ hình chữ nhật.
- Áp lực thẳng đứng do hoạt tải:
Áp lực đất thẳng đứng do tải trọng xe chạy trên đỉnh cống gây ra dựa theo mép vệt bánh xe phân bố xuống dưới theo một góc 300.
Đối với tải trọng máy kéo bánh xích có thể tính theo công thức dưới đây:
p = aq (7-86)
Trong đó:
a - hệ số hiệu chỉnh ứng suất phụ gia trong đất có liên quan với hình dạng của mặt dưới móng, có thể tra bảng 7.7 căn cứ vào các quan hệ và ; (7.87)
q – tải trọng hình băng phân bố đều (T/m2).
Sơ đồ chịu lực của vòm
- Áp lực nằm ngang của hoạt tải:
ep = mP (7-88)
Trong đó:
(7-89)
P – cường độ áp lực thẳng đứng do hoạt tải thẳng đứng gây ra ở độ sâu H (T/m2).
Chú thích: b – chiều rộng tải trọng hình băng; H – chiều dày lớp đất trên mặt đứng của móng (m); Khi m và n là các trị số trung gian thì có thể nội suy để tìm a.
3) Tính toán nội lực
a) Toạ độ tâm đàn hồi Có thể tra bảng 7.8 căn cứ vào .
b) Chuyển vị
(7-90)
(7-91)
(7-92)
Trong đó:
K0 = 2j0;K1 = j0 + sinj0cosj0; (7.93)
; (7.94)
K3 = j0 - sinj0cosj0. (7-95)
Từ K0 đến K3 đều có thể tra bảng 7.8.
c) Chuyển vị của các hình thức tải trọng
- Dưới tác dụng của tải trọng phân bố thẳng đứng trên toàn khẩu độ.
(7-96)
(7-97)
Trong đó:
a1 = -0,5(j1 - sinj0cosj0) (7-98)
(7-99)
- Dưới tác dụng của tải trọng hình cung tròn ngược.
(7-100)
(7-101)
Trong đó:
+
(7-104)
- Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân vành vòm.
(7-105)
(7-106)
Trong đó:
a3 = -2(2sinj0 - j0cosj0 - j0) (7-107)
(7-108)
q3 = qz.
- Dưới tác dụng của tải trọng phân bố đều nằm ngang chữ nhật kép.
(7-109)
(7-110)
Trong đó:
a4 = -(1,5j0 - 2sinj0 +0,5sinj0cosj0) (7-111)
(7-112)
q4 = eq.
- Dưới tác dụng của tải trọng nằm ngang chữ nhật đơn.
(7-113)
(7-114)
(7-115)
Trong đó:
(7-116)
- Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên nửa khẩu độ.
(7-117)
(7-118)
(7-119)
Trong đó:
(7-120)
Các hệ số a1¸ a4, b1¸ b4, C5, C6 đều có thể tra ở bảng 7.8.
d) Các lực chưa biết ở tâm đàn hồi
(7-121)
(7-122)
(7-123)
Trong đó: d11 , d22 , d33 và D1p , D2p , D3p được tính theo công thức ở trên.
đ) Nội lực do tải trọng bên ngoài gây ra trong kết cấu cơ bản (đối với mặt cắt chân vòm)
- Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên toàn khẩu độ:
Pp = a1.R.q1 (7-124)
Mp = -b1.R2.q1 (7-125)
Trong đó:
a1 = sinj0; (7-126)
(7-127)
- Dưới tác dụng của tải trọng hình cung tròn ngược:
Pp = a2.R.q2 (7-128)
Mp = -b2.R2.q2 (7-129)
Trong đó:
(7-130)
(7.131)
- Dưới tác dụng của bản thân vành vòm:
Pp = a3.R.q3 (7-132)
Mp = -b3.R2.q3 (7-133)
Trong đó:
a3 = j0; q3 = qx; (7-134)
- Dưới tác dụng của tải trọng nằm ngang hình chữ nhật kép:
Hp = -h4.R.q4 (7-135)
Mp = -b4.R2.q4 (7-136)
Trong đó:
; (7-137)
q4 = eq
- Dưới tác dụng của tải trọng nằm ngang hình chữ nhật đơn, khi có tải trọng tác dụng Mp, Hp được tính giống như dưới tác dụng của tải trọng nằm ngang kép, khi không có tải trọng tác dụng thì Mp = Hp =0.
- Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng trên nửa khẩu độ; Mp, Pp khi có tải trọng tác dụng trên nửa khẩu độ giống như Mp, Pp dưới tác dụng của tải trọng trên toàn khẩu độ, khi không có tải trọng tác dụng thì Mp = Pp = 0.
e) Tính toán nội lực của mặt cắt đỉnh vòm, chân vòm
- Dưới tác dụng của tĩnh tải:
Mô men uốn: đỉnh vòm M = M0 – H0y0 (7-138)
chân vòm M = M0 + H0(f – ys) + Mp (7-139)
Lực nằm ngang:H = H0 (7-140)
Lực thẳng đứng:V = Pp (7-141)
- Tính nội lực dưới tác dụng của hoạt tải:
Mô men uốn: ở đỉnh vòm M = M0 - H0ys (7-142)
ở chân vòm (7-143)
(7-144)
Lực nằm ngang:H = H0 (7-145)
Lực thẳng đứng:Vtrái = V0 + Pp (7-146)
Vphải = V0 (7-147)
- Nội lực của mặt cắt đỉnh vòm, chân vòm dưới tác dụng của lực nằm ngang bên trái.
Mô men uốn:
ở đỉnh vòm M = M0 - H0ys (7-148)
ở chân vòm (7-149)
(7-150)
Lực nằm ngang:ở đỉnh vòm H = H0 (7-151)
ở chân vòm Htrái = H0 + Hp (7-152)
Hphải = H0 (7-153)
Lực thẳng đứng: V = Pp (7-154)
g) Tổ hợp nội lực
- Tổ hợp nội lực do tĩnh tải:
Mô men uốn:Mtổng = Mq1 + Mq2 + Mq3 + Mq4 (7-155)
Lực ngang:Htổng = Hq1 + Hq2 + Hq3 + Hq4 (7-156)
Lực thẳng đứng:Vtổng = Vq1 + Vq2 + Vq3 + Vq4 (7-157)
Lực dọc trục: Ntổng = Htổng cosj0 + Vtổng sinj0 (chân vòm)
Ntổng = Htổng (ở đỉnh vòm). (7-158)
- Tổ hợp nội lực do hoạt tải:
Tổ hợp thứ nhất: tải trọng phân bố đều trên toàn vòm + lực nằm ngang hai bên.
Tổ hợp thứ hai: tải trọng phân bố đều trên toàn vòm + lực nằm ngang phía trái.
Tổ hợp thứ ba: tải trọng phân bố đều phía trái + lực nằm ngang phía trái.
4) Kiểm tra ứng suất và độ lệch tâm
a) Ứng suất nén
(7-159)
Trong đó:
SN – tổng lực dọc trục của vòm;
SM – tổng mô men uốn;
A – diện tích mặt cắt tính toán của vòm;
W1 – mô men chống uốn của tiết diện;
[sa] – ứng suất chịu nén đúng tâm cho phép của khối xây;
K – hệ số ảnh hưởng của tính dẻo, tính theo công thức dưới:
(7-160)
Đối với mặt cắt chữ nhật K ≤ 1,5; với các mặt cắt khác K ≤ 1,25.
Tính độ lệch tâm:
(7-161)
y – khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép của tiết diện theo hướng lệch tâm;
[e0] - độ lệch tâm cho phép, xem bảng 7.9;
A – diện tích tiết diện.
b) Ứng suất kéo uốn
(7-162)
Trong đó:
sku – ứng suất kéo uốn tính toán (nếu sku có trị số âm thì chưa xuất hiện ứng suất kéo;
W2 – mô men chống uốn tiết diện;
[sku] – ứng suất kéo uốn cho phép của khối xây.
5) Kiểm tra độ ổn định
(7-163)
Trong đó:
sa – ứng suất nén tính toán;
A – diện tích mặt cắt
(lực dọc trục tính toán) (7-164)
H – Lực đẩy ngang tính toán của vòm;
jm – góc kẹp giữa dây cung nửa vòm với đường nằm ngang;
(7-165)
Với - tỉ số giữa mũi tên vòm trên khẩu độ; j - hệ số uốn dọc, tra bảng 7.10 với chiều dài tính toán tra bảng 7.11.
Chiều dài uốn dọc tính toán của cấu kiện l0
Kết cấu
Hình thức liên kết hai đầu cấu kiện
Chiều dài tính toán
Cột thẳng
Hai đầu ngàm
Một đầu ngàm, một đầu khớp không di động
Hai đầu đều là khớp không di động
Một đầu ngàm, một đầu tự do
0,5l
0,7l
1,0l
2,0l
Vòm
Vòm 3 khớp
Vòm 2 khớp
Vòm không khớp
0,58S
0,54S
0,36S
Chú thích: l – chiều dài giữa các điểm gối của cấu kiện;
S – chiều dài đường trục vòm.
Đối với việc kiểm tra ổn định của cấu kiện chịu nén lệch tâm, khi ứng suất kéo lớn hơn trị số cho phép là l0 >0,5y thì j phải nhân với hệ số h.
; (7-166)
Trong đó:
là độ lệch tâm tính toán;
y – khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến cạnh của tiết diện theo hướng lệch tâm khi tiết diện không phải là chữ nhật, căn cứ vào từ bảng trên tra được tương ứng và thay vào
Câu 30)Tính toán thân và bệ cống vòm?
1) Tính toán thân cống
Việc kiểm tra ứng suất của tường thân cống phải xét đến ba tổ hợp tải trọng sau đây:
- Tĩnh tải;
- Tĩnh tải + hoạt tải toàn vòm và lực đẩy ngang một bên;
- Tĩnh tải + hoạt tải nửa vòm và lực đẩy ngang một bên.
Kiểm tra ứng suất của thân cống:
a) Ứng suất nén:
(7-167)
b) Ứng suất kéo uốn:
(7-168)
(nếu sku có trị số âm thì chứng tỏ chưa xuất hiện ứng suất kéo)
c) Độ lệch tâm:
(7-169)
Trong đó:
SP – tổng lực thẳng đứng;
[e0] - độ lệch tâm cho phép (xem bảng 7.9), các ký hiệu khác như đã dẫn trên.
Kiểm tra lực cắt:
(7-170)
T rong đó
sj – ứng suất cắt;
Q – lực cắt tức là lực đẩy ngang ở chân vòm;
[sj] – ứng suất cắt trực tiếp cho phép;
f – hệ số ma sát sau khi xét đến hệ số an toàn, với tổ hợp chủ yếu là 0,4, với các tổ hợp khác nhân với 1,25;
N – lực dọc của mặt cắt tức là lực thẳng đứng ở chân vòm.
2) Kiểm tra ứng suất đáy móng
Khi kiểm tra ứng suất đáy móng phải xét đến hai tổ hợp tải trọng sau:
- Tĩnh tải;
- Tĩnh tải + hoạt tải toàn vòm và ứng suất đẩy ngang một bên.
Kiểm tra ứng suất đáy móng:
(7-171)
Kiểm tra độ lệch tâm đáy móng:
(7-172)
Trong đó:
B – chiều rộng đáy móng (m);
[s] – sức chịu tải cho phép của đất ở đáy móng, xem bảng 7.12;
[e0] – phạm vi hạn chế của độ lệch tâm, xem bảng 7.13.
Sức chịu tải chủ yếu của đất đáy móng
a) Đất dính
Sức chịu tải chủ yếu của đất dính thông thường (T/m2)
Chú thích: trong đó, W0 - độ ẩm tự nhiên; WL, WP – giới hạn chảy, giới hạn nhão; IL<0 - đất cứng, nửa cứng; 0£ IL<0,5 - đất cứng dẻo; 0,5£ IL<1,0 – dẻo mềm; IL³1,0 - đất rất mềm.
Sức chịu tải chủ yếu của đất dính cứng
Es(kg/cm2)
100
150
200
250
300
350
400
Sức chịu tải s0
38
46
52
55
58
61
63
Với trong đó, Es – mô đun ép co của mẫu đất nguyên dạng (kg/cm2); e1 – tỉ lệ lỗ rỗng của mẫu đất khi áp lực là 1 kg/cm2; a1-2 – hệ số ép co tương ứng với áp lực từ 1 ¸ 2 kh/cm2.
Sức chịu tải chủ yếu của đất dính tàn tích
Es(kg/cm2)
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Sức chịu tải s0
10
22
25
27
29
31
32
33
34
b) Đất rời
Xác định độ chặt của đất rời
Độ chặt
Chỉ tiêu
Rời rạc
Chặt vừa
Chặt
Độ chặt tương đối
0,20 £ D £ 0,33
0,33 < D < 0,67
0,67 £ D < 1
Số búa giã khi đầm nén tiêu chuẩn
5 ¸ 9
10 ¸ 29
30 ¸ 50
Sức chịu tải chủ yếu của móng đất cát
Tên đất cát
Độ chặt
s0
Độ ẩm
Chặt
Chặt vừa
Rời rạc
Cát sỏi, cát thô
Không quan hệ với độ ẩm
55
40
20
Cát hạt vừa
Không quan hệ với độ ẩm
45
35
15
Cát hạt nhỏ
Trên khô
35
25
10
Dưới nước
30
20
-
Cát bột
Trên khô
30
20
-
Dưới nước
20
10
c) Sỏi sạn
Sức chịu tải chủ yếu của móng sỏi sạn
Độ chặt
s0
Tên đất
Rời rạc
Chặt vừa
Chặt
Đá cuội
30 ¸ 50
60 ¸ 100
100 ¸ 120
Đá dăm
20 ¸ 40
50 ¸ 80
80 ¸ 100
Đá sỏi tròn
20 ¸ 30
40 ¸ 70
70 ¸ 90
Sỏi dẹt
20 ¸ 30
30 ¸ 50
50 ¸ 70
d) Đá
Sức chịu tải chủ yếu của móng đá
Độ phá hoại
của
đá
s0
Độ kiên cố của đá
Dạng đá dăm
Dạng đá hộc
Dạng đá hộc lớn
Đá cứng (> 300kg/cm2)
150 ¸ 200
200 ¸ 300
> 400
Đá mềm (50 – 300 kg/cm2)
80 ¸ 120
100 ¸ 150
150 ¸ 300
Đá rất mềm (< 50kg/cm2)
40 ¸ 80
60 ¸ 100
80 ¸ 120
Chú thích: trong đó, r - bán kính lõi của mặt đáy móng trụ (mố); W – mô men chống uốn của tiết diện; A – diện tích tiết diện móng; e0 - độ lệch tâm của điểm tác dụng hợp lực với trọng tâm của đáy móng;
3) Kiểm tra sự ổn định lật và trượt của đáy móng
a) Tính toán ổn định chống lật
(7.-173)
Trong đó:
K0 – hệ số ổng định chống lật tính toán;
SMx – mô men chống lật;
SMy – mô men lật;
[K0] – hệ số ổn định chống lật và trượt yêu cầu, xem bảng 7.14
Hệ số ổn định chống lật và chống trượt
Các trường hợp tải trọng
Tính ổn định
Hệ số ổn định
Tổ hợp chủ yếu
Tổ hợp phụ
Tải trọng thi công
Tác dụng của lực động đất
Chống lật
Chống trượt
Chống lật, trượt
Chống lật, trượt
Chống lật, trượt
1,5
1,3
1,3
1,2
1,1
b) Tính toán ổn định chống trượt
(7-174)
Trong đó:
Kc – hệ số ổn định chống trượt tính toán;
SP – ngoại lực thẳng đứng tác dụng trên móng;
f – hệ số ma sát giữa đáy móng và đất nền, xem bảng 7.15
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro