Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 140 - Ta cần kiểm tra theo điều kiện chịu mỏi tại tiết diện giữa dầm, nơi có lực cắt thay đổi dấu lớn nhất. Lực tác dụng đợc tính với tải trọng tiêu chuẩn nhng phải kể hệ số xung kích. Điều kiện kiểm tra: Đối với dầm đinh tán, bulông: [ ] d tc SaS (4.44) Đối với dầm hn: 0 75,0. .2 R h S h tc (4.45) Khi tính thì đặc trng của chu kỳ thay đổi ứng suất đợc tính theo công thức: ()() 22 max min tctc tc VT T + = (4.46) Trong đó: +T tc min , T tc max : lực trợt do lực cắt tiêu chuẩn Q tc min v Q tc max có kể đến dấu của chúng. 6.2-Tính toán mối nối dầm chủ: 6.2.1-Tính toán mối nối bản biên v thép góc biên: Ta tính số lợng đinh tại mối nối cho từng phân tố tiết diện dầm. Để tính toán ta giả thiết ứng suất tại mép trên của dầm đạt cờng độ tính toán R u . Nội lực tính toán trong thép góc biên: gi thgthgthg FN . = (4.47) Trong đó: +F gi thg : diện tích tiết diện giảm yếu của thép góc biên. + thg : ứng suất pháp tại trọng tâm thép góc biên, đợc tính: h y R thg uthg .2= . +y thg : khoảng cách từ trục trung hòa dầm chủ đến trọng tâm thép góc biên. +h: chiều cao dầm chủ. Nội lực tính toán trong các bản ngang: gi bngbngbng FN . = (4.48) Trong đó: +F gi bng : diện tích tiết diện giảm yếu của các bản ngang. + bng : ứng suất pháp tại trọng tâm các bản ngang, đợc tính: h y R bng ubng .2= . +y bng : khoảng cách từ trục trung hòa dầm chủ đến trọng tâm các bản ngang. Dựa vo nội lực trong thép góc biên v bản biên có thể xác định đợc số đinh liên kết n thg v n bng theo phơng pháp cân bằng cờng độ: [] [] = = d bng bng d thg thg Sm N n Sm N n . . 2 2 (4.49) Trong đó: . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 141 - +m 2 : hệ số điều kiện lm việc, lấy bằng 1.0 khi đinh nằm vùng chịu nén v 0.9 khi nằm trong vùng chịu kéo. Ngoi ra ta cũng có thể xác định số đinh theo diện tích tiết diện: = = gi bngbngbng gi thgthgthg Fn Fn . . (4.50) 6.2.2-Tính toán mối nối sờn dầm: M s N k N 1 y k y 1 z N max N 1 N 1 r 1 i N i c r k N k M s N max Z N 1x N 1y Hình 4.46: Tính toán mối nối sờn dầm Các đinh bố trí trong sờn dầm đợc tính theo mômen uốn v lực cắt. Mômen uốn tính toán ton bộ tại tiết diện M khi tận dụng hết cờng độ tính toán R u l: h I RM gi u .2= (4.51) Khi đó phần mômen phân phối cho sờn dầm sẽ chịu l: ng s s I I MM .= (4.52) Trong đó: +I gi , I ng v I s : mômen quán tính của tiết diện giảm yếu, tiết diện nguyên của dầm v của riêng sờn dầm. Lực cắt Q lấy trị số lớn nhất tại tiết diện cần nối. Ta giả thiết lực cắt ny truyền ton bộ cho sờn dầm, nghĩa l Q=Q s . Dới tác dụng của M s sẽ phân phối không đồng đều lên các đinh. Trong dầm cầu, chiều cao sờn dầm thờng lớn v mối nối cũng phát triển theo chiều cao, trờng hợp đó lực truyền lên các đinh trong 1 hng đứng do mômen có thể xem nh 1 đờng thẳng, đinh cng xa trục trung hòa cn chịu lực lớn nhất. Gọi N 1 l lực lên đinh ngoi cùng do mômen M s gây ra đợc xác định: = 2 1 1 . k s y yM N (4.53) Trong đó: +y 1 : khoảng cách từ đinh ngoi cùng đến trục trung hòa của các đinh trong 1/2 bản nối. +y k : khoảng cách từ đinh thứ k đến trục trung hòa của các đinh trong 1/2 bản nối. . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 142 - +: áp dụng cho tất cả các đinh trong 1/2 bản nối. -Dới tác dụng của Q, ta giả thiêt sẽ phân phối đều cho tất cả các đinh, nh vậy mỗi đinh chịu 1 lực Z: k Q Z = (4.54) Trong đó: +k: số đinh có trong 1/2 bản nối. Nội lực tác dụng lên đinh ngoi cùng N max đợc tính: [ ] d SZNN += 22 1max (4.55) Ta nhận thấy phơng pháp tính toán mối nối nêu trên đợc áp dụng trong trờng hợp tỷ số của các chiều diện tán đinh trên 1/2 bản nối < 1/5-1/6 (thờng chiều ngang trên chiều dọc). Nếu tỷ số ny lớn hơn thì tính toán theo giả thiết các phân tố sẽ xoay chung quanh điểm C l tâm của diện đinh tán trên 1/2 bản nối khi dầm chịu uốn. Lúc đó lực tác dụng lên đinh ở góc bản nối sẽ l lớn nhất N 1 , lực ny phân thnh 2 thnh phần: = 2 1 1 . k s r rM N (4.56) Thnh phần thẳng đứng: () + = 22 1 1 . kk s y yx xM N . Thnh phần nằm ngang: () + = 22 1 1 . kk s x yx yM N . Trong đó: +r 1 , r k : khoảng cách từ đinh ngoi v đinh thứ k đến tâm C của các đinh trong 1/2 bản nối. +x k , y k : toạ độ của đinh thứ k đối với hệ trục tọa độ đi qua tâm C. Nội lực tác dụng lên đinh ngoi cùng N max đợc tính: ( ) [ ] d yx SZNNN ++= 22 1 2 1max (4.57) Ngoi tính toán kiểm tra về cờng độ cần kiểm toán thêm điều kiện về mỏi. Đ4.7 tính toán độ võng của dầm đặc Thông thờng, ngời ta tính riêng độ võng do tĩnh tải v hoạt tải gây ra. Độ võng của kết cấu nhịp dầm thép đơn giản có xét tới sự thay đổi của mômen quán tính theo chiều di nhịp có thể xác định theo công thức: += 0 0 2 25 3 1. . . 48 5 I II EI lM f tc (4.58) Trong đó: +I, I 0 : mômen quán tính tại giữa nhịp v gối. +M tc : mômen tiêu chuẩn do tĩnh tải hoặc hoạt tải gây ra tại tiết diện giữa nhịp. +l: chiều di nhịp tính toán. . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 143 - +E: môđun đn hồi của thép, lấy 2.1*10 6 kg/cm 2 . Đ4.8 tính toán dầm thép liên hợp với bản btct 8.1-Tính toán dầm chịu uốn: 8.1.1-Đặc điểm tính toán: Khi tính toán phải kết hợp với công nghệ thi công. Tùy theo công nghệ thi công m tính dầm lm việc theo 1 hay nhiều giai đoạn. Tính toán dựa trên giả thiết tiết diện phẳng, vật liệu lm việc đn hồi, ứng suất v biến dạng l bậc nhất. Tùy theo trị số ứng suất nén trong bản bêtông m ngời ta chia ra 1 số trờng hợp tính toán v lm việc của dầm. Trong trờng hợp ứng suất trong bản bêtông vợt quá cờng độ chịu nén của nó thì xem bêtông xuất hiện biến dạng dẻo với ứng suất trên ton tiết diện bêtông l cờng độ chịu nén của bêtông; còn dầm thép vẫn lm việc trong giai đoạn đn hồi. Phần bản bêtông có ứng suất kéo thì không tính vo tiết diện lm việc. Trong cầu ôtô cho phép ứng suất kéo nhng phải < cờng độ chịu kéo của bêtông. 8.1.2-Đặc trng hình học của tiết diện: Phần bản bêtông tham gia vo lm việc của tiết diện tính toán của tiết diện tính toán hay còn gọi bề rộng cánh bản tham gia lm việc đợc xác định trên cơ sở sao cho ứng suất lớn nhất thực tế (phân bố không đều) xấp xỉ bằng ứng suất tính toán (coi phân bố đều). Sự phân bố ứng suất trong bản không giống nhau trên chiều di nhịp, ở gối phân bố rất chênh lệch, ở đoạn giữa nhịp tơng đối đồng đều hơn. Tuy nhiên bề rộng tính toán của bản lấy theo điều kiện lm việc ở giai đoạn giữa nhịp; đối với tiết diện gần gối vẫn an ton vì ứng suất pháp không lớn lắm, còn ứng suất tiếp tính ra sẽ lớn hơn thực tế. Bề rộng cánh bản tham gia lm việc đợc xác định nh sau: Trọng tâm S S c b C B Hình 4.47: Bề rộng tính toán của bản Khi l 4B b = B/2. Khi l < 4B b = s + 6h b B/2 v l/8. Khi l 12C c = C. Khi l < 12C c = s + 6h b C v l/12. . Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 144 - Trong đó: +l: chiều di nhịp tính toán của dầm chủ. +h b : chiều dy trung bình của bản. Nếu bản BTCT vừa liên hợp với dầm chủ, vừa liên hợp với dầm dọc thì khi tính toán dầm dọc sẽ lấy bề rộng bản tham gia vo lm việc theo điều kiện trọng tâm tiết diện liên hợp nằm vo mép dới của bản. Còn khi tính dầm chủ sẽ kể cả tiết diện dầm dọc nằm trong phạm vi cánh bản tham gia chịu lực nhng đa vo hệ số điều kiện lm việc 0.9. Từ đó bề rộng tính toán của phần bản BTCT l b b = b+c. Tiết diện của dầm thép liên hợp với bản BTCT có dạng ở hình (4.48). Nói chung dầm liên hợp lm việc theo 2 giai đoạn, do vậy mỗi giai đoạn có 1 tiết diện lm việc riêng tơng ứng với các đặc trng hình học của tiết diện đó. Giai đoạn 1: tiết diện lm việc chỉ riêng dầm thép. Trục trung hòa l trục 1-1. Khi đó y 1th,tr v y 1th,d l khoảng cách từ trục trung hòa giai đoạn 1 đến mép trên v mép dới của dầm thép. Các đặc trng hình học: diện tích dầm thép F th , mômen quán tính I th . Giai đoạn 2: tiết diện lm việc gồm dầm thép v bản bêtông. Để tính toán, ngời ta tính với tiết diện tơng đơng bằng cách quy đổi bêtông ra thép thông qua hệ số b th E E n = , với E th v E b l môđun đn hồi của thép v bêtông. 00 y 2th,tr y 2th,d 1 22 1 Trục TH giai đoạn 1 Trục TH giai đoạn 2 y y 2bt,d y 2bt,0 a y 2bt,tr y 2 y 1th,tr y 1th,d Hình 4.48: Tính toán đặc trng hình học của tiết diện Tuy nhiên khi xét đến hiện tợng từ biến v ép sít mối nối thì lấy h th E E n = với E h l môđun đn hồi có hiệu của bêtông có thể lấy gần đúng theo công thức: () + = 1 b h E E (4.59) Trong đó: . . của chúng. 6.2 -Tính toán mối nối dầm chủ: 6.2.1 -Tính toán mối nối bản biên v thép góc biên: Ta tính số lợng đinh tại mối nối cho từng phân tố tiết diện dầm. Để tính toán ta giả thiết ứng. Hình 4.46: Tính toán mối nối sờn dầm Các đinh bố trí trong sờn dầm đợc tính theo mômen uốn v lực cắt. Mômen uốn tính toán ton bộ tại tiết diện M khi tận dụng hết cờng độ tính toán R u l:. ton bộ cho sờn dầm, nghĩa l Q=Q s . Dới tác dụng của M s sẽ phân phối không đồng đều lên các đinh. Trong dầm cầu, chiều cao sờn dầm thờng lớn v mối nối cũng phát triển theo chiều cao, trờng hợp