Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 130 - Đối với dầm tán đinh v bulông, ta có thể thay đổi bằng cách thêm bớt số lợng bản biên. Đối với dầm hn, ta có thể thay đổi chiều dy hoặc chiều rộng của bản biên. Muốn xác định vị trí cắt bớt bản biên, ngời ta vẽ biểu đồ mômen uốn tính toán theo cờng độ v theo mỏi, rồi trên đó dựng biểu đồ mômen theo khả năng chịu lực của dầm ứng với bản biên bị cắt bớt. Trị số mômen uốn m khả năng dầm có thể chịu đợc xác định theo công thức: Theo điều kiện bền: ugi RWM .= (4.21) Theo điều kiện mỏi: ugi RWM = (4.22) Trong đó: +W gi : mômen chống uốn của tiết diện có xét đến sự thay đổi của bản biên. Trên hình vẽ, giao điểm giữa đờng biểu diễn biểu đồ mômen uốn do tải trọng v đờng biểu diễn khả năng chịu lực của dầm gọi l điểm cắt lý thuyết để cắt bớt bản biên. Sau khi xác định điểm cắt lý thuyết, bản biên trên thực tế phải đợc kéo di hơn 1 đoạn đủ để bố trí số lợng đinh cần thiết, đảm bảo cho bản biên đó hon ton bắt đầu tham gia chịu lực ngay tại điểm cắt lý thuyết. Đoạn kéo di ny phải đủ bố trí không đợc < 3 hng đinh. Đ4.5 tính toán ổn định của dầm đặc Ngoi những tính toán để đảm bảo dầm về mặt cờng độ, ta cần phải kiểm tra về ổn định chung v ổn định cục bộ của dầm. 5.1-Tính toán ổn định chung (tổng thể): Hình 4.39: Sự mất ổn định chung của dầm Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 131 - Khi dầm chịu uốn, tải trọng nằm trong mặt phẳng quán tính chính; khi đến 1 tải trọng giới hạn no đó lm cho dầm bị vênh ra ngoi mặt phẳng uốn. Khi đó dầm vừa chịu uốn v xoắn lm dầm mất khả năng chịu lực. Hiện tợng mất ổn định chung của dầm xảy ra khi mômen tới hạn của dầm nhỏ hơn mômen uốn trong dầm. Mômen tới hạn ny phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó đặc biệt khoảng cách giữa các vị trí liên kết của dầm với hệ liên kết dọc hoặc ngang. Đối với dầm thép liên hợp với bản BTCT do sự liên kết tốt giữa biên chịu nén với bản BTCT nên không cần kiểm tra ổn định chung. Sự mất ổn định chung bắt đầu khi biên chịu nén bị vênh theo phơng ngang. Vì thế nếu ngăn cản cho nó không bị cong vênh theo phơng ngang sẽ tránh đợc mất ổn định chung. Vì vậy việc kiểm tra điều kiện ổn định chung của dầm đợc thực hiện bằng cách duyệt ổn định ra ngoi mặt phẳng uốn của biên chịu nén khi xem nó nh 1 thanh chịu nén đúng tâm. Điều kiện kiểm tra: 0 . . . '. . R I yM F F F N ng b bng bng ng === (4.23) Trong đó: +: ứng suất tại trọng tâm biên chịu nén của dầm. +F bng : diện tích biên chịu nén của dầm không kể giảm yếu. +y b : khoảng cách từ trục trung hòa dầm chủ đến trọng tâm biên chịu nén của dầm. +I ng : mômen quán tính của dầm chủ không kể giảm yếu. +: hệ số uốn dọc, phụ thuộc vo độ mãnh r l 0 = . +r: bán kính quán tính, đợc xác định bng bng F I r = . +I bng : mômen quán tính của biên chịu nén không kể giảm yếu. +l 0 : chiều di tự do lấy bằng khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang dọc theo dầm chủ. Ta nhận thấy bề rộng bản biên cng lớn cng đảm bảo ổn định chung. Vì vậy bề rộng bản biên l 0 /15 đối với thép than v l 0 /13 đối với thép hợp kim thì không cần tính toán ổn định chung. 5.2-Tính toán ổn định cục bộ: Hiện tợng mất ổn định cục bộ l hiện tợng các chi tiết dầm nh bản biên, sờn dầm bị cong vênh do tác dụng của ứng suất pháp, ứng suất tiếp v ứng suất cục bộ. Để đảm bảo ổn định cục bộ, ngời ta thờng lm các sờn tăng cờng đứng v ngang. Khi đó sờn dầm đợc xem nh những bản mỏng ngm đn hồi ở cạnh thuộc biên dầm v kê tự do lên các sờn tăng cờng đứng v ngang. 5.2.1-Mất ổn định do ứng suất pháp: ứng suất nén pháp tuyến tại mép sờn dầm đợc xác định: Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 132 - '.y I M ng = (4.24) Trong đó: +y: khoảng cách từ trục trung hòa của tiết diện đến mép chịu nén cần tính. +I ng : mômen quá tính của dầm không kể giảm yếu. Dới tác dụng của ứng suất nén đó lm cho sờn dầm bị cong vênh theo hình mặt sóng với bớc sóng l a cũng chính l khoảng cách các sờn tăng cờng đứng. a mặt sóng sừơn tăng cừơng M M max 1 Hình 4.40: Sự mất ổn định cục bộ do ứng suất pháp Khi ứng suất đạt đến ứng suất pháp tới hạn 0 thì sờn dầm bị mất ổn định v đợc xác định theo công thức sau: 2 0 100 190 = s s h K (4.25) Trong đó: +K: hệ số đợc tra bảng phụ thuộc vo s h a v max 1max = . + max , 1 : ứng suất có kèm theo dấu tại thớ chịu nén lớn nhất v mép đối diện của mãnh sờn dầm. + s , h s : bề dy v chiều cao tính toán của mãnh sờn dầm. +: hệ số ngm của sờn dầm, đợc lấy nh sau: ++Đối với dầm đinh tán: =1.4. ++Đối với dầm thép liên hợp với bản BTCT: =1.65. ++Đối với dầm hn: phụ thuộc vo hệ số 3 8.0 = s b s b h b , với b b v b l bề rộng v bề dy của biên chịu nén. Với =0.5, 1, 2, 5, 10 thì tơng ứng =1.33, 1.46, 1.55, 1.60, 1.65 5.2.2-Mất ổn định do ứng suất tiếp: Thực chất mất ổn định l dới dạng ứng suất nén chính. ứng suất tiếp gây ra mất ổn định đợc xác định theo công thức: Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 133 - Khi chỉ có sờn tăng cờng đứng: sng I SQ . . . 3 2 3 2 2/1 max == (4.26) Khi có sờn tăng cờng đứng v ngang: ( ) sng I SSQ 2 . 2 2121 + = + = (4.27) Trong đó: +S 1/2 : mômen tĩnh của 1 nữa tiết diện nguyên đối với trục trung hòa của dầm. +S 1 , S 2 : mômen tĩnh đối với trục mép trên v mép dới của mãnh sờn dầm cần kiểm tra. Hình 4.40: Sự mất ổn định cục bộ do ứng suất tiếp ứng suất tiếp tới hạn đợc xác định theo công thức: 2 2 0 100 . 760 1020' += b s (4.28) Trong đó: +b: cạnh ngắn của mãnh sờn dầm cần kiểm tra. +: tỷ số giữa cạnh di trên cạnh ngắn của mãnh sờn dầm. +: hệ số ngm của các cạnh dọc của mãnh sờn dầm, đợc tra bảng phụ thuộc vo s h a v . Đối với dầm thép liên hợp với bản BTCT thì =. 5.2.3-Mất ổn định do ứng suất nén cục bộ tại mép trên của mãnh sờn dầm: áp lực bánh xe đứng trên mãnh sờn dầm tại tiết diện cần kiểm tra đợc tính: () () + + = 1 .2 2 h s n Ha P p (4.29) Trong đó: +P: áp lực của 1 bánh xe nặng nhất. +a 2 : chiều di tiếp xúc của bánh xe trên mặt đờng. +H: khoảng cách từ mặt đờng đến mép trên của mãnh sờn dầm cần tính. +(1+): hệ số xung kích lấytheo chiều di đặt tải (a 2 +2H). +n h : hệ số vợt tải của hoạt tải. ứng suất nén cục bộ tới hạn đợc xác định theo công thức: 2 0 100 190 = a Zp s (4.30) Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng IV: Thiết kế cầu dầm - 134 - Trong đó: +, Z: hệ số ngm đn hồi của sờn v hệ số xét tới sự kê tự do của các mép sờn dầm; chúng đợc tra bảng phụ thuộc vo s h a v . Đối với dầm liên hợp với bản BTCT v dầm đinh tán m bề dy cánh thép góc biên không < bề dy sờn dầm thì có thể lấy ứng với =. 5.2.4-Kiểm tra ổn định cục bộ: 5.2.4.1-Khi chỉ có sờn tăng cờng đứng: Điều kiện kiểm tra: m p p + + 2 0 2 00 (4.31) Trong đó: +m: hệ số điều kiện lm việc lấy m = 1 đối với dầm tán đinh v bulông, lấy m = 0.9 đối với dầm hn. Vịêc dầm hn lấy m nhỏ hơn l do khả năng bị cong vênh khi hn gây ra. 5.2.4.2-Khi có sờn tăng cờng đứng v ngang: a sừơn tăng cừơng ngang sừơn tăng cừơng đứng h 1 h 2 Hình 4.41: Khi có sờn tăng đứng v ngang Đối với mãnh sờn dầm nằm giữa biên chịu nén v sờn ngang: m mp p ++ 2 01 1 02 1 01 1 1 (4.32) Đối với mãnh sờn dầm nằm giữa biên chịu kéo v sờn ngang: m p p + + 2 02 2 2 02 2 02 2 (4.33) Trong đó: + 1 , 2 : ứng suất nén pháp tuyến lớn nhất trong mãnh thứ nhất v mãnh thứ hai. + 1 , 2 : ứng suất tiếp trung bình trong các mãnh. . hng đinh. Đ4.5 tính toán ổn định của dầm đặc Ngoi những tính toán để đảm bảo dầm về mặt cờng độ, ta cần phải kiểm tra về ổn định chung v ổn định cục bộ của dầm. 5.1 -Tính toán ổn định chung. nén của dầm. +F bng : diện tích biên chịu nén của dầm không kể giảm yếu. +y b : khoảng cách từ trục trung hòa dầm chủ đến trọng tâm biên chịu nén của dầm. +I ng : mômen quán tính của dầm. mép đối diện của mãnh sờn dầm. + s , h s : bề dy v chiều cao tính toán của mãnh sờn dầm. +: hệ số ngm của sờn dầm, đợc lấy nh sau: ++Đối với dầm đinh tán: =1.4. ++Đối với dầm thép liên