Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 182 - Hình 5.26: Đờng ảnh hởng nội lực trong nút dn Công thức xác định nội lực: ( ) += +++= ' ' ' 1 db tdhtt nngh oto tdotohott kngnN qnkngnN (5.1) Đối với thanh có nội lực 2 dấu cần xác định giá trị lớn nhất v nhỏ nhất để tính mỏi, đợc xét với tải trọng tiêu chuẩn nhng phải kể hệ số xung kích. Đối với những thanh biên, thanh xiên của dn thì trọng lợng bản thân của nó có thể gây ra nội lực phụ khá lớn nên khi chọn tiết diện thanh cần kể đến nội lực ny. 4.2-Chọn tiết diện thanh: 4.2.1-Xác định kích thớc tiết diện: Việc chọn tiết diện thanh bắt đầu từ thanh chịu nén lớn nhất, các kích thớc cơ bản của thanh sẽ quyết định bề rộng b của tất cả các thanh v cố gắng giữ không đổi để các thanh liên kết đợc thuận lợi. Chiều cao h của các thanh biên cũng nên giữ cố định để cho việc cấu tạo đợc đơn giản. Ta có thể xác định sơ bộ h v b theo công thức kinh nghiệm: () = = lhb l lh 2.0 400 2 (5.2) Trong đó: +l: chiều di nhịp dn tính bằng m. Thực tế có thể chọn h sai khác 10cm so với công thức trên. Diện tích của tiết diện đợc tính sơ bộ theo công thức gần đúng: Đối với thanh biên chịu nén: () 10082.0 = o ng R N F (5.3) Đối với thanh biên chịu kéo có xét giảm yếu do lỗ đinh: () 10085.0 = o ng R N F (5.4) Nếu tiết diện không giảm yếu thì không có hệ số 0.85. . Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 183 - Đối với thanh xiên chịu nén: () 1006.0 = o ng R N F (5.5) Đối với thanh xiên chịu kéo: () 10085.0 = o ng R N F (5.6) Trong đó: +N: nội lực tính toán của thanh dn. +0.82 v 0.6: các hệ số uốn dọc lấy áng chừng. +(R o -100): cờng độ tính toán lấy với mức dự trữ 100kg/cm 2 vì các thanh còn chịu uốn do trọng lợng bản thân. Cần chú ý tiết diện thanh cần phải thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo đã nói ở các phần trớc. 4.2.2-Kiểm tra độ mãnh của thanh: Sau khi chọn đợc tiết diện của thanh cần tính toán đặc trng hình học tiết diện v kiểm tra độ mãnh của thanh. Độ mãnh của thanh phụ thuộc vo cấu tạo tiết diện thanh 1 nhánh hay 2 nhánh. 4.2.2.1-Độ mãnh của thanh 1 nhánh (thanh đơn): Thanh 1 nhánh l thanh không dùng thanh giằng, bản giằng. Hình 5.27: Tiết diện thanh 1 nhánh Công thức xác định độ mãnh: r l 0 = (5.7) Trong đó: +r: bán kính quán tính, đợc xác định ng ng F I r = . Giá trị r đợc xác định theo 2 mặt phẳng x v y: ng xng x F I r = v ng yng y F I r = . +I ng , F ng : mômen quán tính v diện tích tiết diện nguyên trong mặt phẳng cần tính độ mãnh. +l 0 : chiều di tự do của thanh, đợc lấy nh sau: ++Đối với thanh biên, thanh xiên tại gối v thanh đứng tại gối: . Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 184 - +++Bị uốn trong mặt phẳng dn lấy bằng khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết. +++Bị uốn ngoi mặt phẳng dn lấy khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết hoặc khoảng cách giữa các nút của liên kết dọc. ++Đối với thanh đứng, thanh xiên: +++Bị uốn trong mặt phẳng dn lấy bằng khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết nhân với hệ số 0.8. +++Bị uốn ngoi mặt phẳng dn lấy nh đối với thanh biên. ++Đối với thanh đứng, thanh xiên giao với thanh chịu kéo: +++Bị uốn trong mặt phẳng dn lấy bằng khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết nhân với hệ số 0.8. +++Bị uốn ngoi mặt phẳng dn lấy bằng khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết nhân với hệ số 0.7. ++Đối với thanh đứng, thanh xiên giao với thanh chịu nén hoặc thanh không chịu lực: +++Bị uốn trong mặt phẳng dn lấy bằng khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết nhân với hệ số 0.8. +++Bị uốn ngoi mặt phẳng dn lấy bằng khoảng cách giữa tim 2 nút dn theo lý thuyết. 4.2.2.2-Độ mãnh của thanh 2 nhánh (tiết diện ghép): Thanh 2 nhánh l thanh dùng thanh giằng, bản giằng. Hình 5.28: Tiết diện thanh 2 nhánh Độ mãnh của thanh trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của thanh giằng, bản giằng đợc tính nh đối với thanh 1 nhánh. Độ mãnh của thanh trong mặt phẳng thanh giằng, bản giằng đợc tính bằng độ mãnh tơng đơng: Khi dùng bản giằng hoặc bản khoét lỗ: 22 ntd += (5.8) Khi dùng thanh giằng: giang ng td F F k 2 += (5.9) Trong đó: . Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 185 - +: độ mãnh của cả thanh trong mặt phẳng bản giằng, thanh giằng. khi đợc xem nó l thanh đơn ( y ). + n : độ mãnh của 1 nhánh, đợc tính nn n n r a r l == . Với a đợc lấy nh sau: đối với dầm đinh lấy bằng khoảng cách 2 hng đinh ngoi cùng gần nhất, đối với dầm hn lấy bằng khoảng cách tĩnh của 2 bản giằng kề nhau, đối với bản khoét lỗ lấy bằng 0.8 chiều di lỗ. a=ln a = ln Đinh tán, bulông Mối hn c a=ln=0.8c Hình 5.29: Xác định chiều di tự do của nhánh +r n : bán kính quán tính của 1 nhánh đối với trục đi qua trọng tâm của nhánh đó v vuông góc với mặt phẳng bản giằng (r ny ). +F ng : diện tích ton bộ của thanh không kể giảm yếu. +F giằng : diện tích của các thanh giằng bị cắt bởi mặt phẳng vuông góc với thanh hoặc nằm trong 1 mặt cắt ngang của thanh. +: hệ số phản ánh ảnh hởng của thanh giằng. Nếu thanh giằng lm bằng thép góc lấy = 1.8 v thép bản lấy = 1.4. +k: hệ số phụ thuộc vo độ mãnh của thanh, đợc lấy => = 2 3.0 100 3.0 100 k k . Chú ý việc dùng tđ mục đích để xét mất ổn định cục bộ của mỗi nhánh giữa các điểm liên kết thanh giằng, bản giằng. 4.3-Kiểm tra tiết diện thanh: Căn cứ vo nội lực v tiêt diện thanh, ta tiến hnh kiểm tra theo cờng độ v mỏi. Khi đó ngoi lực dọc trong các thanh, ta cần kể đến thanh bị uốn cục bộ do trọng lợng bản thân v trọng lợng hệ liên kết gắn vo đoạn giữa thanh. Mômen uốn tại giữa v đầu thanh do trọng lợng bản thân của nó lấy bằng 0.8 giá trị mômen giữa thanh khi coi liên kết khớp 2 đầu: . Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 186 - cos. 8 . .8.0 2 lg nM b tbt = (5.10) Trong đó: +g t : trọng lợng phân bố của thanh. +: góc nghiêng của thanh so với phơng ngang. Các công thức tính toán dới đây sẽ viết cho thanh chịu lực tổng quát, đối với những thanh chỉ chịu lực dọc thì khi tính toán sẽ bỏ đi những đại lợng có liên quan đến M bt . 4.3.1-Kiểm tra điều kiện bền: Công thức áp dụng cho thanh chịu kéo v nén: o gi bt gi Ry I M F N += max . (5.11) Trong đó: +F gi v I gi : diện tích giảm yếu v mômen quán tính giảm yếu của tiết diện tính theo mặt phẳng dn. +y max : khoảng cách trục trung hòa thanh đến mép ngoi cùng. 4.3.2-Kiểm tra điều kiện ổn định: Trờng hợp thanh chịu nén đúng tâm hoặc bị uốn trong mặt phẳng tác dụng của mômen uốn: o ng R F N = . (5.12) Trong đó: +F ng : diện tích nguyên của tiết diện thanh. +: hệ số giảm khả năng chịu nén đợc tra bảng phụ thuộc vo độ mãnh v độ lệch tâm tơng đối trong mặt phẳng uốn o e i = . +e o : độ lệch tâm tính toán đợc tính N M e bt = 0 . +: bán kính lõi lấy cùng 1 phơng với độ lệch tâm e o , đợc tính ng ng F W = . Nếu độ mãnh của thanh trong 1 mặt phẳng tác dụng của mômen uốn lại nhỏ hơn độ mãnh theo mặt phẳng kia thì cần kiểm tra thanh bị uốn ra ngoi mặt phẳng có độ mãnh lớn: o ng R F N = . 2 (5.13) Trong đó: + 2 : hệ số giảm khả năng chịu nén đợc tính i.1 2 + = . +: nh trên nhng đợc xác định theo độ mãnh lớn. Riêng đối với tiết diện hở nh chữ H, chữ U, chữ T thì giá trị của đợc lấy ứng với =0. +i: lấy nh công thức (5.12) ứng với mặt phẳng có độ mãnh nhỏ. . . hoặc bị uốn trong mặt phẳng tác dụng của mômen uốn: o ng R F N = . (5.12) Trong đó: +F ng : diện tích nguyên của tiết diện thanh. +: hệ số giảm khả năng chịu nén đợc tra bảng phụ. diện tích tiết diện nguyên trong mặt phẳng cần tính độ mãnh. +l 0 : chiều di tự do của thanh, đợc lấy nh sau: ++Đối với thanh biên, thanh xiên tại gối v thanh ứng tại gối: . Giáo trình: . giảm yếu. +F giằng : diện tích của các thanh giằng bị cắt bởi mặt phẳng vuông góc với thanh hoặc nằm trong 1 mặt cắt ngang của thanh. +: hệ số phản ánh ảnh hởng của thanh giằng. Nếu thanh