đồ án kết cấu hàn ppsx

Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
LỜI NÓI ĐẦU
Qua những lần được nhà trường và khoa liên hệ cho đi thưc tập
ngoài trường tại các công ty, chúng em là kỹ sư công nghệ hàn nhận
biết được rằng ngoài những môn học như: Công nghệ hàn, Thiết bị
hàn thì môn Kết cấu hàn cũng là một trong những môn học được ứng
dụng rất nhiều trong thực tế mà chúng em cần nắm vững và phát triển.
Kết cấu hàn là môn học được đưa vào trong chương trình đào tạo
sinh viên nghành hàn, với mục tiêu trang bị cho sinh viên một lượng
kiến thức và vận dụng một cách linh hoạt các kiến thức đã học của
chuyên nghành hàn vào việc chế tạo các kết cấu cụ thể.Đồ án kết cấu
hàn là một bài toán cần giải quyết các vấn đề về kết cấu bao gồm:
thiết kế kết cấu, kiểm tra độ bền kết cấu, thiết kế mối hàn và kiểm tra
độ bền mối hàn
Đồ án môn học kết cấu là cơ hội để chúng em có thể kiểm tra và
tổng hợp lại kiến thức đã học.Trong kỳ học này chúng em được giao đề
tài “Tính toán, thiết kế hệ thống dầm chịu lực cho cầu chịu
được tải trọng an toàn”. Sau thời gian nghiên cứu, đồ án của chúng
em đã hoàn thành và được trình bày gồm 5 phần như sau:
Phần I: Tổng quan.
Phần II: Phân tích kết cấu.
Phần III: Tính toán thiết kế kết cấu
Phần IV: Xây dựng qui trình hàn
Phần V: Kết luận- kiến nghị
Trong quá trình thực hiện đồ án tuy đã cố tìm tòi, nghiên cứu tài
liệu và được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong tổ môn
đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn trực tiếp Nguyễn Trọng Thông.
Nhưng do những hạn chế về mặt kiến thức, kinh nghiệm và thời gian
nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót.Chúng em rất
Trang 1
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông

mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đồ án có được tính
chính xác và hoàn thiện hơn.
Chúng em chân thành cảm ơn!
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP SỬ DỤNG TRONG
XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Ở VIỆT
NAM
Thép là một trong hai loại vật liệu quan trọng nhất trong xây
dựng ở Việt Nam hiện tại, cùng với vật liệu bê tông cốt thép. Đặc biệt
trong các năm gần đây, việc sử dụng thép đã phát triển nhanh chóng,
thay thế cho bê tông cốt thép (BTCT) trong phần lớn nhà xưởng, nhà
nhịp lớn và nhiều công trình công cộng khác. Bài viết này nhấn mạnh
sự phát triển của kết cấu thép qua nhiều thời kỳ và xu thế của nó trong
tương lai từ đó định hướng về việc học tập môn học kết cấu thép như
thế nào để đạt hiệu quả cao.
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU THÉP Ở VIỆT NAM
Thời kỳ cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20.
Mọi công trình xây dựng, công nghệ chế tạo và thi công liên quan
đến thép đều là của Pháp. Do bê tông cốt thép chỉ được áp dụng ở Việt
Nam từ những năm 30 và hầu như không có kết cấu nhịp lớn, nên hầu
hết các nhà công nghiệp và công trình nhịp lớn như hội trường, rạp hát
đều dùng kết cấu thép, ít ra là hệ mái Các nhà xưởng lớn bằng thép
đáng kể là: nhà máy xe lửa Gia Lâm, nhà máy rượu Hải Dương, các
hàng ga máy bay ở Gia Lâm và Bạch Mai…Công nghệ và hình thức kết
Trang 2
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
cấu là ở vào trình độ đương đại: thép cacbon thấp, liên kết đinh tán,
thép cán cỡ nhỏ, sơ đồ kết cấu cổ điển.(Cầu long biên)
I.2.Thời kỳ những năm 50 và 60 :
Sau khi hoà bình lập lại ở Đông Dương, miền Bắc Việt Nam bắt

đầu xây dựng cơ sở cho nền công nghiệp hoá, trước hết là các nhà máy
công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ. Lúc đó, thép là vật liệu hiếm có
và rất quý giá, do hoàn toàn nhập từ các nước xã hội chủ nghĩa mà tại
các nước này, thép cũng rất quý và hiếm. Phương châm thiết kế kết
cấu thép là: tiết kiệm ở mức cao nhất. Do đó, chỉ dùng thép cho những
nhà xưởng lớn, có cầu trục nặng, cột cao và nhịp rộng. Điển hình là các
nhà xưởng của Khu Liên hợp Gang thép Thái Nguyên. Tại đó, có những
khung toàn thép với dàn nhịp 30 đến 40m, cột rỗng bậc thang đỡ cầu
trục 20 đến 75tấn, dầm cầu trục nhịp 18m cao tới 2m. Lượng thép tính
cho một mét vuông sàn là khá lớn: 70 đến 100kg/m
2
. Một công trình
đáng kể nữa là nhà máy Supe Phốt phát Lâm Thao: phần lớn các phân
xưởng nhiều tầng hay một tầng đều dùng kết cấu thép. Do việc sử
dụng thép nhiều mà nhà máy này đã được hoàn thành nhanh hơn 1
năm so với viẹc dùng kết cấu bê tông, việc này đã mang lại lợi ích
không nhỏ cho nền công nghiệp lúc đó, (theo ý kiến phát biểu của một
vị lãnh đạo ngành xây dựng). Sơ đồ hệ thống kết cấu thông dụng là:
dàn gồm các thép góc, cột và dầm tổ hợp tấm và thép cán; liên kết
hàn, không dùng đinh tán.
Trang 3
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Khu liên hợp gang thép thái nguyên
I.2.Thời kỳ những năm 70 và 80:
Bắt đầu sử dụng nhiều kết cấu thép tiền chế nhập từ nước ngoài.
Điển hình là loại khung kho Tiệp. Đó là khung nhịp 12 đến 15m, dàn
bằng thép ống, cột thép cán tổ hợp và xà gồ là cấu kiện thành mỏng
cán nguội. Khung này là nguyên là để làm kho cỏ, sang đến Việt Nam
đã được cải tạo để làm kết cấu cho nhà xưởng có các cửa trời và cầu
trục, nhà thể thao, và thậm chí cả ga hàng không. Ngoài ra, nhiều công

trình dân dụng như trường học, bệnh viện do các tổ chức nhân đạo trợ
giúp nhập từ nước ngoài, được làm bằng kết cấu thép tiền chế 1 tầng
và 2 tầng. Phương châm tiết kiệm thép không còn sức mạnh nữa; các
yếu tố thuận tiện cho vận chuyển, cho thi công, cho việc hoàn thành
nhanh đã trở nên quyết định.
Ở miền Nam Việt Nam trong các thời kỳ đó, kỹ thuật xây dựng đã
được phát triển nhanh với sự hỗ trợ của công nghệ của các nước tiên
tiến. Các xu hướng thiết kế là giống như của phương Tây: thép được áp
dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp, xưởng đóng tàu, nhà
Trang 4
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
cao tầng (tới 16 tầng), hang ga máy bay và cả nhà chung cư nhiều
tầng.
Hình ảnh xưởng đóng tàu
I.3.Thời kỳ những năm 90 đến nay:
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và của ngành
xây dựng, việc sử dụng thép đã tăng nhanh chưa từng thấy. Hầu như
100% nhà xưởng là làm hoàn toàn hay đại bộ phận bằng thép. Những
mái nhà nặng nề bằng bê tông cốt thép đã biến mất, thay thế bằng
mái tôn nhẹ đặt trên xà gồ thành mỏng. Không thấy ở đâu dàn BTCT,
dầm mái BTCT đúc sẵn một thời phát triển.
Trang 5
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Khung nhà xưởng
Dầm là loại cấu kiện cơ bản trong kết cấu xây dựng.Về mặt chịu
lực thì dầm chủ yếu chịu uốn.
Ưu điểm nổi bật của dầm thép là cấu tạo rất đơn giản,chi phí cho
chế tạo dầm không lớn, do đó dầm được sử dụng rất phổ biến.
Với loại kết cấu nhịp lớn như sân vận động,hănga máy bay,nhà
thi đấu,cầu đường bộ, đường sắt thì chỉ có dầm thép mới đáp ứng

được.Bằng chứng là đã có rất nhiều công trình như nhà thi đấu, hănga
Trang 6
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
máy bay,cầu đường bộ, đường sắt sử dụng dầm thép đã được xây dựng
ở nước ta cũng như nhiều nơi khác trên khắp thế giới.
So với các loại dầm khác như dầm bê tông cốt thép thì để vượt
được các nhịp lớn, dầm thép cũng tốt hơn cả vì nó vừa có khối lượng
bản thân nhẹ, vừa có khả năng chịu lực lớn, Do đó khi vượt nhịp lớn thì
chiều cao dầm thép sẽ không quá lớn, tạo không gian sử dụng lớn.
Với cách sử dụng tiết diện dầm thép thì việc thi công sẽ đơn giản
hơn,thời gian thi công nhanh ( vì chủ yếu chỉ là các liên kết bằng mối
hàn và bu lông) công trình nhanh chóng được đưa vào sử dụng.
Ngày nay, với xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật thì kết
cấu thép ngày càng được nghiên cứu, phát triển, hoàn thiện hơn, sử
dụng ngày càng rộng rãi hơn trong nhiều công trình khác nhau từ
những công trình nhỏ như nhà ở, nhà máy, xí nghiệp cho đến các công
trình đòi hỏi vượt nhịp lớn như nhà thi đấu, sân vận động, hănga máy
bay, các cầu …
Dầm thép có rất nhiều loại tiết diện khác nhau như dầm hình
( chữ I, C,hình tròn), dầm tổ hợp, dầm hộp,dầm có sườn lượn sóng,…
Mỗi loại dầm đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, do đó
tùy thuộc các điều kiện về loại kết cấu công trình, về giải pháp kiến
trúc, thi công, điều kiện về kinh tế kỹ thuật,…mà sử dụng các loại dầm
khác nhau.Chẳng hạn với những công trình cần vựơt nhịp nhỏ ( thường
là < 6m) thì có thể sử dụng dầm thép hình, với những công trình lớn
hơn ( < 18 m) thì có thể sử dụng loại dầm tổ hợp, với những công trình
vượt nhịp > 36 m thì người ta có thể sử dụng dầm hộp…
Sau một thời gian nghiên cứu đề tài của mình, chúng em tự nhận
thấy rằng đối với kết cấu cầu và không có đường sắt chạy qua và với
tải trọng như kết cấu chủ yếu chịu mômen uốn vậy thì chúng ta sẽ lựa

chọn kết cấu là dầm hàn tổ hợp chữ I vì:
Là dầm được làm từ các bản thép hoặc từ các bản thép và các
thép hình.Vì dùng liên kết hàn để liên kết các bộ phận của dầm thì dầm
được gọi là dầm tổ hợp hàn.
Trang 7
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Dầm tổ hợp hàn gồm 3 bản thép, 2 bản đặt nằm ngang gọi là 2
cánh dầm, bản đặt thẳng đứng gọi là bụng dầm.
Với dầm thép chữ I do có tiết diện đối xứng, lại có mômen chống
uốn đối với trục x-x khá lớn nên rất hợp lý với những dầm chịu uốn
phẳng như dầm sàn nhà,dầm sàn công tác, dầm cầu …
Tính toán chi tiết của dầm như liên kết cánh với bụng,…cụ thể
như sau:
+ Chọn tiết diện dầm
+ Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài, dày
+ Kiểm tra độ bền, độ võng, độ ổn định của dầm tổ hợp
+ Ổn định tổng thể của dầm thép
Ngoài cách tính cổ điển trên ngày nay người ta còn sử dụng phần
mềm tính toán kết cấu Midas. Kinh nghiệm thiết kế cho thấy khi nhịp
và tải trọng lớn ( l > 12m, q > 2000 daN/m) nếu dùng dầm hình thì
hoặc là không đủ bền hoặc là độ cứng không đảm bảo điều kiện ổn
định tổng thể, nếu đủ thì kết cấu sẽ nặng nề và tốn thép.Trong trường
hợp này dùng dầm tổ hợp sẽ kinh tế hơn. Do đó phạm vi áp dụng của
dầm tổ hợp sẽ rộng rãi hơn.
Trang 8
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
II. PHÂN TÍCH KẾT CẤU
II.1. Các thông s ố :
-Chiều dài cầu M = 18 mét
-Số lượng xe nằm yên trên cầu n= 6 xe

-Tải trọng mỗi xe Q= 80 tấn
-Các xe được nằm dàn đều trên nhịp cầu
II.2. Phân tích , ch ọn tiết diện dầm
- Chọn dầm chữ I ( tổ hợp)
- Vật liệu CT38
Tra bảng 5.1 cơ tính của thép thông dụng phân nhóm A ( TCVN 1765 – 25) Tr254 [VI]
ta có:
 Giới hạn chảy :
σ
c
= 24 (kG/mm
2
) = 2400 ( kG/ cm
2
)
 Mô đun đàn hồi :
E = 2,1.10
6
( kG/ cm
2
)
 Khối lượng riêng:
γ = 7,85 ( g/cm
3
) = 7,85.10
3
−
( kG/cm
3
)

- Với vật liệu dẻo: σ
0
= giới hạn chảy
Bảng thống kê của thép CT38:
Trang 9
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Giới hạn chảy
( kG/ cm
2
)
Mô đun đàn hồi
( kG/ cm
2
)
Khối lượng riêng
( kG/cm
3
)
σ
c
=2400 ( kG/ cm
2
)
E = 2,1.10
6
( kG/ cm
2
) γ =7,85.10
3
−

( kG/cm
3
)
Với tải trọng của chúng ta với tải trọng đặc trưng là chịu uốn lớn
nhất ở giữa dầm và chịu cắt lớn nhất ở 2 đầu dầm.
Lý do chọn dầm tổ hợp chữ I là do với yêu cầu của kết cấu là chịu
lực tải trọng phân bố đều, dầm chữ I là tiết diện có mômen chống uốn
lớn nhất với các tiết diện khác cùng diện tích.Dầm chữ I chia làm 2 loại,
dầm định hình và dầm tổ hợp.

Dầm tổ hợp Dầm định hình
Dầm định hình có ưu điểm là tiết kiệm công chế tạo nhưng nhược
điểm là độ dày bản bụng lớn quá yêu cầu về cường độ và ổn định cục
bộ tuy nhiên dầm định hình vẫn được sử dụng phổ biến, chỉ khi không
dung được dầm định hình mới dung dầm ghép.
Dầm tổ hợp được tạo bởi các bản thép, liên kết với nhau bằng
hàn hoặc đinh tán. Dầm hàn dễ chế tạo, do đó thường hay dùng. Dầm
tổ hợp có thể chế tạo các kết cấu có kích thước lớn, tiết diện dầm có
thể thay đổi theo chiều dài, do đó có thể tiết kiệm được vật liệu. Dầm
chữ I có nhược điểm là chịu uốn trong mặt phẳng kém, chịu xoắn kém
và dễ gây mất ổn định tổng thể, do đó cần phải có các liên kết theo
phương ngang.
Trang 10
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Do những yêu cầu của kết cấu chúng ta chế tạo, sau khi phân
tích chúng ta đi đến quyết định lựa chọn dầm ghép tổ hợp.
Dầm ghép tổ hợp chữ I gồm:
+ Hai bản cánh
+ Một bản bụng
Các kích thước của dầm:

• h: Chiều cao của dầm
• b
c
: Chiều rộng cánh
• h
b
: Chiều cao bụng
• δ
b
: Chiều dầy bản bụng
• δ
c
: Chiều dầy bản cánh

Giữa hai bản cánh và bản bụng được liên kết với nhau bằng liên
kết hàn góc. Chiều cao dầm là kích thước cơ bản của dầm tổ hợp, chính
nó đánh giá khả năng chịu lực và giá thành của dầm.
Trong quá trình chế tạo kết cấu việc tính toán và lựa chọn các
kích thước hợp lý sẽ tạo cho kết cấu sự hoàn hảo nhất đảm bảo được
các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.
Trang 11
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Thường trong quá trình chế tạo kết cấu dầm chữ I chúng ta
thường phải tính toán nhiều lần mới đảm bảo được yêu cầu về độ
bền.Thông thường giữa các lần đó thì ta phải thay đổi các kích thước
của bản cánh và bụng. Tuy nhiên sự thay đổi này vẫn phải đảm bảo các
kích thứớc tối thiểu đã được quy định.
Các kết cấu phụ.
• Sàn cầu: Được thiết kế thi công đảm bảo điều kiện đủ bền
với tải trọng tác dụng ( gồm 6 ôtô và các kết cấu phụ ). Do đó ta chọn

sàn cầu bằng bê tông cốt thép nhằm đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và
kinh tế.
• Lan can tay vịn: Đây là hệ thống ngăn cách giữa phần mép
biên cầu và phần không gian ngoài của cầu.
• Hệ thống biển báo: Đây là những chi tiết không thể thiếu khi
thiết kế một kết cấu cầu.
• Gân tăng cường cho dầm chữ I. Các gân tăng cường thường
là thép tấm hoặc thép góc được hàn hoặc liên kết bằng bulông vào hai
bên bản bụng của dầm chữ I. Gân tăng cường có tác dụng tăng tính ổn
định của dầm.
Hệ số an toàn
Trong quá trình thiết kế bất kỳ kết cấu nào, chúng ta luôn phải
chú ý đến hệ số an toàn ( hệ số vượt tải) n.
Hệ số an toàn giúp cho kết cấu vẫn ổn định khi làm việc quá công
suất đã thiết kế. khi chúng ta chọn hệ số an toàn cần phải chú ý đến
các vấn đề:
- Tích chất của vật liệu sử dụng chế tạo
- Điều kiện làm việc và phương pháp tính toán, yêu cầu mức
độ tính toán
- Tính chất quan trọng của kết cấu và yêu cầu về tuổi thọ
- Tính chất của tải trọng tác dụng (tĩnh hay động) và mức độ
phản ánh chính xác.
Với yêu cầu của kết cấu của chúng ta chọn hệ số an toàn n = 1,5
( theo TCVN 2737-1995)
- Qua khảo sát thực tế và căn cứ vào trọng tải của xe, số lượng nguy hiểm nhất
có thể gây ra tải trọng lớn nhất trên một nhịp cầu ta chọn cầu có kích thước, và số lượng
dầm.
Trang 12
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Vậy cầu có thước như sau:

Bề rộng của cầu : B = 10 (m)
Số lượng dầm: n
d
= 5
Khoảng cách giữa các dầm S = 2 (m)
Bố trí mặt cắt ngang của cầu:
B
3
1000 10002000200020002000
B
2
B
2
B
3
B
1
Tổng trọng lượng tác dụng lên dầm
a) Chọn sơ bộ khối lượng dầm m
d
= 5000 (kG)
b) Khối lượng và kích thước của bê tông:
- Đổ lớp bê tông có chiều dày t
btct
= 20 (cm)
- Khối lượng riêng D
btct
= 2500 (kG/ m
3
)= 25.10

4
−
(kG/cm
3
)
Ta có: V
btct
= 20. 1800. 1000 = 36.10
6
(cm
3
)
→ m
btct
= 36.10
6
. 25.10
4
−
= 90 000 (kG)
c) Khối lượng của lan can
+ Chiều cao đế bệ đỡ : h
đ
= 10 cm
Trang 13
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
+ Chiều cao trên : h
t
= 30 cm
+ Chiều cao vát : h

v
= 30 cm
+ Chiều rộng đế bệ đỡ : b
đ
= 50 cm
+ Chiều rộng phần trên : b
t
= 25 cm
+ Chiều rộng phần vát : b
v
= 25 cm
Cấu tạo lan can tay vịn.
m
lc
= 2(V
lc
. D
btct
)

V
lc
= S
lc
.L
V
lc
= { b
t
.( h

đ
+ h
t
+ h
v
) + h
đ
.b
v
+
2
1
b
v
.h
v
}. L
V
lc
= {25.(10 + 30 + 30) + 10.25

+
2
1
25.30}. 1800 = 427,5.10
4
(cm
3
)
m

lc
= 2 (427,5.10
4
. 25.10
4
−
) = 21 375 ( kG)
d) Khối lượng của xe:
m
x
= n
x
.Q = 6 . 80 = 480 (T) = 4,8.10
5
(kG)
e) Khối lượng của phụ kiện:
Phụ kiện của cầu như : cột đèn, đường ống, …
Trang 14
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Ta lấy khoảng 1000 (kG)
 m
pk

= 1000 (kG)
Vậy tải trọng thường xuyên mà một dầm phải chịu là:
 Q
tx
=
5
1

(m
d
+ m
btct
+ m
lc
+ m
pk
)
 Q
tx
=
5
1
(5000 + 90 000 + 21 375 + 1000) = 23 475 (kG)
Tải trọng của xe tác dụng lên dầm là:
Q
x
=
5
1
m
x
= = 96 000 (kG)
Xe nằm yên trên cầu nên tải trọng mà một dầm phải chịu là:
Q
t
= Q
tx
+ Q

x
= 23 475 + 96 000 = 119 475 (kG)
Ta có biểu đồ mô men như hình:
Biểu đồ lực cắt và mô men do lực Q gây ra
-Xác định phản lực ở gối tựa:
Trang 15
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
+ = q.L
Từ đó ta có: = = = = 59 738 (kG)
Ta được = = 59 738 (kG) và
= = 26 881 875 (kG.cm)
III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU
III.1. Xác định kích thước dầm chữ I
Gần đúng xem: h h
c
h
b
h
d

a. Xác định chiều cao tiết diện dầm h (theo CT 3.13 T115 KCT) với hệ số vượt
tải = 1,5
Trang 16
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
h
min
= [ ] = 400 = 109.5 cm
f: Cường độ tính toán thép C (TCVN 5709 : 1993) Bảng I.1 Tr285 [I]
E: Mô đun đàn hồi của thép
l: chiều dài nhịp

[ ] : Tỷ số độ võng trên nhịp giới hạn Bảng I.15 Tr307 [I]

Mômen kháng uốn cần thiết :
W= = = 12986 cm
3
: Giá trị hệ số điều kiện làm việc Bảng I14 Tr306 [I]
Từ các số liệu trên thay vào công thức 3.19 Tr116 KCH, tính được chiều cao kinh tế :
h
kt
= = = 134,5 cm
: Tỷ số chiều cao và chiều dày bản bụng dàm thép
Vì vậy chọn h = 130 mm
b. Chọn chiều dày bản bụng
Với h= h
min
sử dụng công thức kinh nghiệm 3.31(Tr125 KCT) để xác định chiều
dày bản bụng:

= 7 +
= 7 + = 10,285 (mm)
Trang 17
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Vậy chọn = 15 mm
c. Xác định kích thước tiết diện cánh dầm
Theo công thức 3.35 Tr126 :
.b
c
= ( - ) = ( – ) = 72 cm
2
Chiều dày bản cánh đã chọn = 2 cm, tính được chiều rộng bản cánh :

b
c
= 72/2 = 36 cm
Chọn b
c
= 50 cm
Bảng thống kê dầm:
Dài (mm) Rộng (mm) Cao (mm) Dày (mm)
Bản bụng 18000 - 1260 15
Bản cánh 18000 500 - 20
Toàn dầm 18000 - 1300 -
* Khối lượng dầm:
m
d
= D
d
.V
d
Trong đó:
D
d
: Khối lượng riêng
D
d
= 7,85.10
3
−
kG/cm
3
V

d
: Thể tích dầm:
V
d
= 2V
c
+ V
b
V
c
= 2.50.1800 = 180 000 (cm
3
)
Trang 18
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
V
b
= 1,5.130.1800 = 351 000 (cm
3
)
→ V
d
= 2.180 000 + 351 000= 711 200 (cm
3
)
→ m
d
= 711 200.7,85. 10
3
−

= 5580 (kG)
chọn m
d
= 5000 (kG) như ban đầu là hợp lý
III.2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn
Kiểm tra bền tiết diện:
+) Ứng suất do mô men uốn sinh ra:
Do mô men uốn gây ra:
Với ( là mô men chống uốn)
I
y
= I
c
+ I
b
(mô men quán tính bậc hai của tiết diện)



Trang 19
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Mô men uốn:
< [σ
c
]/ 1,5 = 1600 (kG/ cm
2
)
→ dầm đảm bảo điều kiện bền và không phải sử dụng thêm gân tăng cứng
+) Kiểm tra ứng suất cắt:
[ ] = (0,5 0,6) [σ

c
]= (1200 ÷ 1400) (kG/ cm
2
)
Ứng suất tiếp do lực ngang là:
S : Là mô men quán tính của nửa tiết diện
S = A
f
. Z = (126 . 1,5 . 53 + 50 . 2 . 64 ) = 16417 (cm
3
)
I
y
: Là mô men quán tính bậc 2 của tiết diện
I
y
= 1110913 (cm
4
)
V
z
= Q
t
/2 = 119 475 / 2 = 59 738 (kG)
< [ ] Đảm bảo bền
III.3. Nối dầm
Vì trên thực tế khổ thép chỉ là 3, 6, 9, 12 mét nên với nhịp cầu dài 18 mét ta sẽ
thực hiện nối dầm.
Trang 20
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông

Theo yêu cầu của việc nối dầm nên nối dầm ở vị trí M 0,85M
max
và phương
thức nối dầm : ta có thể nối 1 đoạn dầm 6m với đoạn dầm 12m. Sau đó sắp xếp các dầm
đảo chiều xen kẽ nhau (12m-6m với 6m-12m)
- Khi hàn đối đầu góc xiên nên chọn góc từ 45
0 -
60
0
. Ở đây ta sử dụng hàn đối đầu
góc xiên 45
0
cho bản bụng.
- Trình tự hàn như sau:
 Để giảm ứng suất và biến dạng, khi hàn đường hàn góc liên kết cánh và bụng ,ở
đầu đoạn dầm chỗ gần mối nối cần để lại một đoạn khoảng 500 mm
 Hàn đường hàn nối bản bụng dầm trước (đường hàn số 1)
 Tiếp theo là các đường hàn nối bản cánh dầm (đường hàn số 2) vì các đường này
có tiết diện và độ co ngót ngang lớn.
 Cuối cùng hàn bổ sung các đoạn hàn liên kết (đương hàn số 3).các đường hàn số
3 có co ngót dọc không lớn nên không gấy ứng suất phụ.
Do độ bền chịu nén của đường hàn đối đầu không nhỏ hơn của thép làm dầm nên
đường hàn nối bản cánh chịu nén và bản bụng dùng đường hàn đối đầu thẳng góc và
được nối trên cùng một tiết diện.
Dựa vào biểu đồ momen của dầm chịu lực ta có:
2
1
2
2
3

3
500
500
Momen tại vị trí nối dầm ( )
Trang 21
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
= 14934375 Kg.cm
Như vậy thỏa mãn điều kiện nối dầm.
Lực cắt tại vị trí đó:
Nhưng do hàn ngấu hết bề dày bản thép nên mối hàn đảm bảo bền.
III.4. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng:
Cánh và bụng dầm tổ hợp là những bằng thép mỏng mà trong mặt phẳng của nó
chịu tác dụng của tổ hợp các loại ứng suất. Bản cánh nén chịu tác dụng của ứng suất nén;
vùng bản bụng ở đầu dầm chịu tác dụng của ứng suất cắt; vùng bản bụng ở giữa dầm chịu
nén bởi ứng suất uốn. Dưới tác dụng của các ứng suất đó, cánh nén hoặc bản bụng của
dầm có thể bị vênh oằn từng phần ra ngoài mặt phảng của nó. Hiện tượng như vậy gọi là
sự mất ổn định cục bộ của dầm.
Mất ổn định cục bộ
Khác với hiện tượng mất ổn định tổng thể làm hình dạng chung của dầm thay đổi,
hình dạng tiết diện không đổi; còn sự mất ổn định cục bộ không làm thay đổi hình dạng
chung của dầm, nhưng hình dạng các tiết diện thì bị thay đổi khác nhau và bị biến dạng
khác đi so với hình dạng ban đầu. Biến dạng này làm thay đổi thu nhỏ các đặc trưng chịu
lực của tiết diện như mô men kháng uốn W, bán kính quán tính I; tiết diện mất tính đối
xứng, tâm uốn bị thay đổi, cuối cùng là đẩy nhanh tốc độ để dầm sớm bị phá hoại tổng
thể. Vì vậy cần tìm giả pháp cấu tạo tiết diện, cấu tạo dầm, sao cho sự mất ổn định cục bộ
không xảy ra.
III.4.1. Ổn định cục bộ của bản cánh nén
Trang 22
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
Liên kết giữa cánh với bụng dầm được xem là khớp. Bởi vì bản bụng khá mỏng,

không ngăn cản được sự quay tự do của bản cánh dày hơn. Đồng thời khi chịu lực, có thể
có một phần bản bụng bị oằn ngang làm bản cánh bị oằn theo phương đứng.
Mất ổn định cục bộ của cánh dầm
Ta có công thức biểu thị điều kiện bền của bản cánh nén :
f
E
t
b
f
of
5,0
≤
CT 3.48/Tr141- [I].
Trong đó :
t
f
: Chiều dày cánh = 2 cm
b
of
: Chiều rộng tính toán của bản cánh dầm (chính là phần đưa ra khỏi bản bụng
của bản cánh)
b
of
= (b
c
– ) /2 = (50 – 1,5 )/2 = 24 cm
 24/1,5 = 16 ≤ 0,5 .
3
6
10.3,2

10.1,2
= 15,1
Vậy : bản cánh thỏa mãn điều kiện.
III.4.2. Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm
Bản bụng dầm tổ hợp hàn là bản mỏng dài chịu tác dụng của ứng suất pháp, ứng suất
tiếp, vì vậy bản bụng dầm có thể mất ổn định do tác dụng riêng rẽ của ứng suất tiếp, của
ứng suất pháp hay do tác dụng đồng thời của ứng suất pháp và ứng suất tiếp.

Trang 23
y y
x
x
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
III.4.2.1. Kiểm tra ổn định cục bộ do tác động của ứng suất tiếp:
Đầu dầm chịu tác dụng chủ yếu của lực cắt dưới tác dụng của ứng suất tiếp ( do lực
cắt sinh ra ) bản bụng mỏng có thể bị phồng ra ngoài mặt phẳng, tạo các sóng nghiêng
45
0
.Hiện tượng này được gọi là sự mất ổn định cục bộ của bản bụng dầm do tác dụng của
ứng suất tiếp.
Mất ổn định cục bộ của bản bụng dầm do ứng suất tiếp
- Kiểm tra dầm theo điều kiện ổn định cục bộ do tác dụng của ứng suất tiếp như sau:
+ Độ mảnh quy ước của bản bụng :


E
f
h
b
b

b
δ
λ
=
CT 3.50/Tr142- [I]

b
λ
=
6
3
10.1,2
10.3,2
.
5,1
126
= 2,78
+ Theo CT 3.51/143- [Kết cấu thép] độ mảnh quy ước của bản bụng là [λ
w
] = 3,2 =>

< [ λ
w
]
Vậy: Bản bụng dầm không bị mất ổn định do ứng suất tiếp trước khi dầm mất khả
năng chịu lực về bền do vậy không phải làm gân tăng cứng.
III.4.1.2. Kiểm tra ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp.
Ở những vùng dầm chủ yếu chịu mômel uốn, dưới tác dụng của ứng suất pháp, phần
chịu nén của bản bụng mỏng bị phồng lên tạo thành các sóng vuông góc với mặt phẳng
chịu uốn của dầm. Đó là hiện tượng mất ổn định ục của bản bụng dầm do tác dụng của

ứng suất pháp.
Trang 24
Đồ án môn học: Kết cấu thép GVHD: Nguyễn Trọng Thông
- Kiểm tra điều kiên ổn định của bản bụng dưới tác dụng của ứng suất pháp như sau :
+/ Theo công thức:
f
E
h
b
b
.5,5
=






δ
=5,5
3
6
10.3,2
10.1,2
=166,2 CT3.60/Tr146- [I]

+/ Ta tính được
b
b
h

δ
= = 84 <






b
b
h
δ
Vậy: Bản bụng dầm đảm bảo ổn định do tác dụng của ứng suất pháp.
III.4.1.3. Kiểm tra ổn định của bản bụng dưới tác dụng đồng thời của ứng suất pháp
và ứng suất tiếp.
Trạng thái chịu lực phổ biến của bản bụng dầm là chịu tác dụng đồng thời của cả ứng
suất phápvà ứng suất tiếp. Sự tác dụng đồng thời này có thể làm bản bụng bị mất ổn định
cục bộ sớm hơn so với khi chỉ có một loại ứng suất tác dụng. Nghĩa là trong trường hợp
này, giá trị ứng suất tới hạn của bản bụng dầm sẽ bé hơn.
Kiểm tra ổn định của bản bụng dầm dưới tác dụng đòng thời của ứng suất pháp và
ứng suất tiếp như sau :
+/ Ta có λ
w
= 2,78 ≤ 6. Áp dụng công thức:

c
crcr
γ
τ
τ

σ
σ
≤








+








22
CT 3.61/Tr146- [I]. (*)
Trong đó:
c
γ
= 0,9 : Hệ số ảnh hưởng đến điều kiện làm việc
+)
cr
σ
,

cr
τ
: ứng suất pháp, ứng suất tiếp tới hạn của bản bụng dầm:
Trang 25
Mất ổn định cục bộ do ứng suất pháp