Ebook thiết kế hệ dầm sàn thép phần 1

TRƯỜN G ĐẠI HỌ C KIẾN TRÚ C HÀ NỘI
T S. Đ O À N TUYẾT N G Ọ C

THIẾT KẾ

DẦM SÀN THÉP
(Tái bản)

NHÀ XUẤT BẢN XÂY D ựN G
HÀ N Ộ I - 2 0 1 0


LỜI NÓI ĐẦU

Đ ề phục vụ cho nhu cầu học tập và thiết k ế m ạng d ầ m sàn thép trong
công trình xây dựng nhà dân dụng và công nghiệp, năm 1986 trường Đ ại
học Kiến trúc Hà Nội đã xuất bản cuốn sách hướng dẫn Thiết kê hệ dầm
sàn thép.
H iện nay, với sự p h á t triển của ngành xây dựng theo xu hướng đổi mới
hội nhập với sự p h á t triển của quốc tế, ở nước ta quy p h ạ m tiêu chuẩn về
kết cấu thép đã có sự thay đổi. Quy ph ạm TCXDVN 5575 : 1991 K ết cấu
thép - Tiêu chuẩn thiết kê được thay th ế bằng TCXDVN 338 : 2005 K ết cấu
thép - Tiêu chuẩn thiết kế. Cập nhật sự thay đôi đó nhằm đ ả m bảo sự phù
hợp với thực tế xây dựng của hệ dầm sàn thép trong nhà cao tầng, cuốn
sách hướng dẫn Thiết k ế hệ dầm sàn thép được viết lại với nội dun g đổi mới
và đầy đủ hơn, sử dụng các quy phạm mới nhất hiện đang được ban hành.
Cuốn sách này giúp cho rác kĩ sư, các sinh viên ngành xây dựng hiểu rõ cấu
tạo và tính toán hệ dầm sàn bằng thép và hệ dầm sàn liên hợp.
Tác giả mong nhận được sự góp ý của độc giả và các bạn đổng nghiệp.

Tác giả

3


CÁC KÝ HIỆU CHÍNH s ử DỤNG TRONG SÁCH

A. C ác đặc trư n g hình học
A

diện tích tiết diện nguyên

A,

diện tích tiết diện bản cánh

Aw

diện tích tiết diện bản bụng
chiều cao tiết diện dầm

min

chiều cao nhỏ nhất của dầm

^max

chiểu cao lớn nhất của dầm

'kl

chiều cao kinh tế của dầm
chiều cao tiết diện bản bụng

fk

khoảng cách giữa trục của các cánh dầm
chiều cao của đường hàn góc
chiểu dày bản sàn

tvv

chiều dày bản bụng dầm
chiều dày bản cánh dầm
chiểu rộng bàn cánh dẩm
chiều rộng phần hảng của bản cánh
chiều rộng của sườn đứng
mômen qưán tính của tiết diện dầm đối với trục x-x

w,

mômen chống uốn của tiết diện dầm đối với trục x-x

s*

mô men tĩnh cúa một nửa tiết diện dầm đối với trục x-x

L

chiều dài nhịp dầm

L,

chiều dài chịu tải quy ước
khoảng cách giữa các sườn
độ võng cho phép

B. Ngoại lực và nội lực
qtải trọng phân bố đều
p
Mx

lực tập trung
mômen uốn đối với trục x-x


c.

V

lực cắt

g

tải trọng

bản thân

Cường độ và ứng suất
E

m ôđun đàn hồi

fy

cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép

f

cường độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy

fv

cường độ tính toán chịu cắt của thép

fc

cường độ tính toán của thép khi ép mặt theo mặt phẳng tì đầu (có gia
công phẳng)

fw

cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới hạn chảy

fw(

cường độ tính toán của mối hàn đối đầu khi chịu kéo

fwf

cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt quy ưóe) theo kim loại mối hàn

fws

cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt quy ước) theo kim loại ở
biên nóng chảy

ơ

ứng suất

pháp

ơc

ứng suất pháp cục bộ

ơ c r; ơ c cr các ứng suất pháp tới hạn và ứng suất cục bộ tới hạn
X

ứng suất

tiếp

Tcr

ứng suất tiếp tới hạn.

D. K í hiệu các thông sô
Yc

hệ số điều kiện làm việc của kết

cấu

Yq

hệ số độ tin cậy của hoạt tải

Yg

hệ số độ tin cậy của tĩnh tải

cp

hệ số khi tính ổn định sườn đầu dầm

(pb

hệ số giảm khả nãng chịu lực của dầm khi xét đến điều kiện ổn định tổng thể

Pf, Ị3S các hộ số để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở biên
nóng chảy của thép cơ bản

6


C hương I

KHÁI NIỆM CHƯNG
VỀ HỆ DẦM SÀN THÉP - HỆ DẦM SÀN LIÊN HỢP

Dầm là một cấu kiện cơ bản trong kết cấu xây dựng, được sử dụng rộng rãi trong kết
cáu của sàn nhà công nghiệp, dân dụng; trong kết cấu dầm mái nhà, dầm cầu, dầm cầu
trục... Tuỳ theo nhịp và tải trọng tác dụng, dầm là thép hình hoặc dầm thép tổ hợp (hàn,
bu lông hoặc đinh tán), tiết diện đối xứng hoặc không. Theo sơ đồ kết cấu dầm có thể là
dám đom giản, liên tục hoặc dầm consơn.
Tuỳ theo kích thước nhà, có thể có nhiều cách bố trí mạng lưới dầm đỡ sàn. Trong
thực tế thường dùng ba mạng lưới dầm: Hệ dầm đơn giản, hệ dầm phổ thông, hộ dầm
phức tạp.
Bản sàn đặt trên hệ dầm có thể là tấm sàn thép hoặc bằng bê tông cốt thép (hệ dầm
sà-1 liên hợp). Chiéu dày, bước và nhịp của hệ bản sàn tuỳ thuộc vào tải trọng tác dụng.
a)

b)

. c)

Hỉnh 1.1. Hệ mạng dầm
a) Hệ dầm đơn giản; b) Hệ dầm phổ thông; c) Hệ dầm phức tạp
Hệ dầm đơn giản (hình 1-la) dùng cho sàn nhà có tải trọng nhỏ. K ết cấu chỉ gồm
1 joại dầm (dầm sàn), bố trí song song với phương cạnh ngắn của sàn.

7


Hệ dầm phổ thông (hình 1-lb) dùng khi tải trọng và nhịp dầm không quá lén. Kết
cấu gồm hai hệ thống dầm đặt vuông góc với nhau. Dầm chính song song với phương
cạnh dài sàn, tựa lên cột hoặc tường, dầm phụ đặt vuông góc với dầm chính.
Hộ dầm phức tạp (hình 1-lc) dùng khi tải trọng rất lớr). Kết cấu gồm 3 hệ thống dầm:
Dầm chính, dầm phụ và dầm bản sàn. Các dầm trong hệ được liên kết bằng các phương

án: Liên kết chồng, liên kết bằng mặt và liên kết thấp.
Liên kết chồng bố trí cấu tạo đơn giản, tuy nhiên chiều cao kiến trúc lớn, tính ổn
định thấp.
Liên kết bằng m ật giảm được chiều cao nhà, tăng độ ổn định, tuy nhiên lắp đặt
phức tạp.
Liên kết thấp có ưu điểm như liên kết bằng mật dùng trong hệ dầm phức tạp.

8


Chương II

TÍNH TOÁN BẢN SÀN

2.1. CHỌN C H IỂU DÀY BẢN SÀN
Bản sàn đặt trên hệ dầm có thể bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép.
2.1.1. Bản sàn bằng bê tông cốt thép
Nhịp sàn bê tông cốt thép thường chọn từ (2 h-3,5) m. Chiều dày và nhịp của bản sàn
xác định phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên sàn. Thường chọn theo bảng 2-1.
Bảng 2.1. Chiều dày sàn bê tông cốt thép và tải trọng
Chiếu dày t sàn bê tông cốt thép khi p (kN/m2), ram

Nhịp tính toán (m)

1 5 -2 0

2 0 -2 5

2 5 -3 0

30 + 35

1,5 + 2,0

100

120

120

140

2,0 4- 2,5

120

120

140

160

2,5 + 3,5

140

140

160

180

Bản sàn bê tông cốt thép liên kết vào dầm thép bằng các chốt thép, chốt được hàn
với dầm thép. Khoảng cách và đường kính chốt được xác định theo lực cắt (điều kiện
chống trượt).
2.1.2. Bản sàn bằng thép
Bản sàn thép được liên kết với dầm bằng các đường hàn góc. Sơ đồ tính của bản sàn
là dầm siêu tĩnh bậc một. Chiều dày và nhịp của bản sàn được chọn theo điều kiện độ
bền và độ cứng.
Sơ bộ chọn chiều dày bản sàn theo tải trọng tác dụng (bảng 2-2).
Bảng 2-2. Chiều dày bản sàn thép và tải trọng
Tải trọng tác dụng, p (kN/m2)

Chiều dày bản sàn thép, ts (mm)

< 10

6 -8

<20

8-h 10

<30

1 0 -ỉ-12

>30

12+ 14

9


Nhịp của sàn (/s) được xác định theo công thức gần đúng hoặc tra đồ thị:

t.
trong đó: n 0 =

(2 - 1)

4 lc
noP

15

nghịch đảo của độ võng cho phép của bản sàn.
E
E ,=

1 -Ư

u - hệ số Poát xông.
Khi

lự a

chọn nhịp của bản sàn cần lưu ý sao cho nhịp của dầm chia hết cho nhịp của

bản sàn.

2.2. T ÍN H T O Á N B Ả N SÀ N T H É P

Cắt 1 dải bản có bề rộng bằng đơn vị theo chiều cạnh ngắn của nhịp sàn. Do được hàn
với dầm bằng các đường hàn góc, dưới tác dụng của tải trọng, sàn bị ngãn cản biến
dạng, tại gối tựa sẽ phát sinh ra lực kéo H (hiệu ứng màng) và mô men âm. Bỏ qua ảnh
hưởng của mô men âm, sơ đồ tính nội lực của sàn được thể hiện trên hình vẽ 2-1.

H 1 r m n 111I I 11/i I 1] í I 11J ỉ 1! 1 H
á
K
[
\

I
Hình 2.1. Sơ đồ tính bản sàn thép

qic =(p,u+tsp)i

( 2 - 2)

q" = ( p tcY p+ tsPYg)i

(2-3)

trong đó:
plc - tải trọng tác dụng ỉên sàn;
p - trọng lượng riêng của thép;
Yg, Ỵp - h ệ s ố

vượt tải

c ủ a tĩn h tải v à h o ạ t

tải.

M ô men lớn nhất ở giữa nhịp:
q " /2

M max= ^ - H A = M,

10

1
l+a

(2-4)


Lực kéo H:
712 r

E .t,-

H = y,

(2-5)

Độ võng:

(2-6)

A = À,
1+ a
\5i:

A() -

384 E ,IX

trong đó: A - độ võng lớn nhất của bản sàn do tĩnh tải và hoạt tải sàn gây ra;
A0 - độ võng của bản sàn có sơ đồ là dầm đơn giản cùng nhịp.
Hệ số a tỷ số giữa lực kéo H và lực tới hạn Euler Pth được xác định theo phương
trình sau:
(2-7)

a (l + a ) = 3
2.2.1. Kiểm tra sàn theo điều kiện độ bền

tiong đó:

H

Mm a x

A,

w.

(2 - 8 )

w , = | ; A ,= t,.

2.2.2. Kiểm tra sàn theo điều kiện độ võng
A = A,

1
1+ a

ắ[A ]

(2-9)

2.2.3. Chiều cao đường hàn liên kết giữa sàn và dầm chịu lực kéo H
H
hf =

( 2- 10)

( P f w )m inY c

trong đó:

(PUm,n = min (pffwf; Psfws);

p f , Ps - các hệ sô' để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở biên nóng
chảy của thép cơ bản;
fwf, fws - cường độ tính toán chịu cắt quy ước của thép đường hàn và thép cơ bản trên
biên nóng chảy.

11

Chương III

TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

Dầm phụ thường chọn là thép định hình cán nóng tiết diện chữ I. Dầm được bắt bu
lông vào cột, dầm chính hoặc đặt lên tường.
3.1. S ơ ĐỔ K ẾT CẤU VÀ TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM PHỤ
Dầm phụ được coi là dầm đơn giản. Tải trọng tác dụng lên dầm phụ là tải từ sàn
truyền vào là q phân bố đều (hình 3-1).

h-4

X
M.

Hình 3-1. Sơ đồ tính dầm phụ

M ô m en lớn nhất M

qdp=(p,c+tspH

(3-1)

q lip = (p !cYp+ t sPYg)/s

(3-2)

ở giữa nhịp:

M.

^idp

Lực cắt V max tại gối tựa:

v _ .£ í

12

/2


3.2. CHỌN TIẾT DIỆN DẦM PHỤ
Xác định mô men chống uốn của dầm theo yêu cầu độ bền:

wyc >

M ..

(3-3)

fYc

Nếu kể đến sự làm việc trong giai đoạn đàn hồi dẻo của thép, m ô đun chống uốn của
dầm tính thêm hộ số phát triển biến dạng dẻo:
M

W >-Ỉ^S5y

(3-4)

l,12fyc

Từ W yc tra bảng thép hình chữ I và chọn tiết diện có W x > W yc.
3.3. KIỂM TRA TIẾT DIỆN DẦM PHỤ
3.3.1. Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền
- Kiểm tra ứng suất pháp:
< fy

wX
H oăc:

(3-5)

ơ max = Mmạx-lMbt < fy
1,12WX

- Kiểm tra ứng suất tiếp:
T = ( Vmạx+ V bL) Sx

(3 6 )

I.t,
X w
tiong đó:
Sx, Ix, tw - mô men tĩnh, mô men quán tính đối với trục

X

và chiều dày bản bụng dầm;

Mbt, V bI - mô men và lực cắt do trọng lượng bản thân dầm phụ (gbt) gây ra:
M

bt

g

.
ỉ

V. = M ỉ ỉ
bt
2

Nếu tại nơi kiểm tra có giảm yếu bởi các lỗ đinh do liên kết, khi tính toán phải kể đến
sư giảm yếu đó.
Khi phía trên dầm có tải trọng đặt tập trung p, phía dưới dầm không đặt sườn gia
cường, cần kiểm tra ứng suất cục bộ gây ra đối với bản bụng của dầm:
ac = -^ -< fy c
*w*z

(3-7)

13


trong đó: /z - chiều dài chịu tải quy ước, tính theo công thức:
'z = b ? '+ 2 tf

với:

b f - bề rộng cánh dầm đặt phía trên;
tf - chiều dày bản cánh dầm.

3.3.2. Kiêm tra độ võng dầm
À _ 5 ( q , c +g , c ) /3 <
/
384
EL
1

với:

250

(3-8)

độ võng cho phép của dầm phụ.

3.3.3. Kiểm tra ổn định tổng thể
ơ

M max <

(3-9)

9 d W c

l.íh'2

trong đó:

(3-10)


(pd - hệ số khi xét đến ổn định tổng thể của dầm;
W c - mô đun chống uốn của tiết diện nguyên cho thớ biên của cánh chịu nén;
I x, ly - m ô m e n q u á n tín h c ủ a tiế t d iệ n d ầ m I t h e o h a i p h ư ơ n g X v à y;

h - chiều cao của dầm;
/ - nhịp dầm;
\]1 - hệ số tra bảng (phụ lục X), phụ thuộc vào thông số a;

a = 1,54

L
I

r ị \2
(3-11)
vhy

Ixoắn' m ômen quán tính khi xoắn.
Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm khi có một trong hai điều kiện sau:
Cánh chịu nén của dầm được liên kết chặt với bản sàn thép hoặc bản sàn bê tông
cốt thép.
- Dầm có tỷ số — thoả mãn biểu thức:
br

Ị_

0,41 + 0,0032 — + 0 ,7 3 - 0 ,0 1 6 —
V/
bf , tf - bề rộng, chiều dày của cánh dầm;
- khoảng cách giữa trục các cánh dầm.

14

bf
rk

(3-12)


3.3.4. Khi phía trên dầm phụ có bản sàn bê tông cốt thép (hệ dầm sàn liên hợp)
Nếu hệ dầm phía trên liên kết chặt chẽ với bản sàn bê tông cốt thép có thể kể tới sự
làm việc liên hợp của hệ như sau:
Khi chịu uốn, một phần sàn bê tông sẽ tham gia cùng làm việc với dầm thép tạo thành
tiết diện làm việc dạng chữ T (hình 3-2). Trên bề rộng tham gia làm việc của bản bê tông
cốt thép, ứng suất pháp coi như phân bô' đều.
__________ b__________
bc,
ÒC2
----------------------ý-----------------

(1____ í
li
l

1)—

]-------- y

1

yyV/77'////>/’//////777777J7777\/7777\7777.V/
1

1_________íi________ 1________ h._________1_______ ^ _______ 1
Hình 3-2. Chiều rộng tlìam gia làm việc của tấm sàn cùng với dầm
Bề rộng tham gia làm việc của sàn bê tông được xác định tùy thuộc vào bước dầm,
nhịp dầm, chiều dày bản bê tông, tải trọng và điều kiện liên kết của bản, có thể tham
khảo theo quy phạm của một số nước (phụ lục XI).
Khi tính đến sự làm việc liên hợp của hệ dầm sàn cần dựa trên một số giả thuyết sau:
1. Sau khi uốn tiết diện vẫn phẳng, cho phép áp dụng các giả thiết của sức bền
vật liệu;
2. Toàn bộ thép đạt tới giới hạn chịu lực;
3. Bò qua sự làm việc của phần bê tông chịu kéo, phần bê tông chịu nén đạt tới cường
dộ tính toán;
4. Bản bêtông không trượt trên dầm thép, liên kết giữa dầm thép và bê tông đủ để
chịu lực trượt. Sự phá hoại do trượt chỉ xảy ra sau khi phá hoại về bền;
5. Bỏ qua sự làm việc của cốt thép trong bản bê tông.
3.3.4.1. Tính dầm theo điều kiện bền
Khi trục trung hoà đi qua phần bản bê tông trục x l - x l (hình 3-3).
Khi chịu mô men đầm thép chịu kéo, một phần bản bê tông chịu nén (y):
Ft = byfck/ y c ;

(3-13)

F„ = f A .

15


[ uẽ h F‘
& Fa

,

Hình 3-3. Sự làm việc của tiết diện liên hợp khi trục trung hoà đi qua bản sàn bê tông.
Khả năng chịu uốn của tiết diện:
M „ ,„ < F „ ( d - y / 2 ) .

(3-14)

Vị trí trục trung hoà:

y=

fA

(3-15)

< h c,

b f ck / Y c

fck - cường độ chịu nén của bê tông;

Yc - hệ số an toàn của vật liệu bê tông: Yc = 1,5;
A - diện tích dầm thép;
d - khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mặt trên của sàn;
Fc - lực nén tác dụng vào bản bê tông;
Fa - lực kéo tác dụng vào dầm thép;
Khi y > hc, trục trung hoà sẽ không ở phần bê tông mà ở phần dầm thép.
Khi trục trung hoà đi qua phần dầm thép trục x2 - x2 (hlnh 3- 4):

r

b

h,
d X,

y

0
e

,

o

F‘ -

«---------©

F„

.

F'

ỊF
— - í i -

e
F»

,

*

Hình 3-4. Sự làm việc của tiết diện liên hợp khi trục trung hoà đi qua dầm thép.
Khi chịu m ô men m ột phần tiết diện dầm thép chịu nén, biểu đồ ứng suất trong tiết
diện liên hợp được thể hiện ở hình 3-4. Để thuận tiện cho tính toán, có thể quy đổi phần
tiết diện thép chịu kéo lên hết tiết diện dầm, còn phần tiết diện thép chịu nén sẽ tãng lên
2 lần, ta có:

16


(3-16)

Khả nâng chịu uốn của tiết diện:
(3-17)
Diên tích Aị của phần dầm thếp chịu nén được xác định từ phương trình cân bằng,
ta có:
A - Ẽ j j ĩ ẩ í li |

2rf

(3-18)

h| - khoảng cách từ trọng tâm của phần tiết diộn thép chịu nén A | đến mép trên của
bản bê tông.

3.3.4.2. Tính cấu kiện liên hợp theo điều kiện biến dạng
Đặt:

m = -^3Ebt

- Khi trục trung hoà đi qua phần bản bê tông tức là khi:
(3-19)
Chiểu cao vùng nén y xác định từ phương trình:
(3-20)
Mô men quán tính của tiết diện liên hợp:
(3-21)

(3-22)

(3-23)
/

384 EI

/

17

3.3.4.3. Tính liên kết của sàn liên hợp với dầm phụ
Sàn bê tông được liên kết với dầm thép thông qua các chốt thép (mấu neo). Chốt thép
có nhiều loại khác nhau được hàn chặt vào dầm thép (hình 3-5).

a)

b)

--- MlLLlA---------------------------1,

--------- ú.."IM)..1MIIỈ___
mấu neo

' T A ‘ -‘ T ì- , Y-.

' T

r

: T .I

sàn bê tông
Ỷ

Hình 3-5. Liên kết giữa dầm thép và sàn bé tông,
a) Liên kết dạng mấu neo; b) Liên kết dạng thép góc hàn.
Số lượng mấu neo được tính toán trên cơ sở chịu lực cất. Theo tiêu chuẩn Eurocodc
4, lực cắt dọc lấy theo khả năng chịu lực của dầm thép hoặc theo khả năng chịu nén
của bê tông:

V = min (Af ; 0,85bhcfck/yc)

(3-24)

Sức bền tính toán của mấu neo (hình 3-5a) được lấy 1 trong 2 khả năng sau:
min (Pc' ; Pc2).
Theo khả năng phá hoại của neo:
p ‘= 0 . 8 f „ ^ / y>.
4
Theo khả nãng phá hoại của bê tông bao quanh neo thép:
.2
. . j2
pt2
= 0A ,2o 9nctd
:

trong đó:
d - đường kính của neo;
fu - sức bền kéo đứt của thép làm neo;

18

l^ tk ^ c m

(3-25)

(3-26)


fck - cường độ chịu nén của bê tông;

Ecm - mô đun đàn hồi của bê tông;
a - hệ số điều chỉnh;
a = 1 khi h/d > 4;
a = 0,2[(h + d) + 1] khi 3 < h/d < 4;
h - chiều cao của neo;
Yv - hệ số an toàn, yv = 1,25.
Sô' lượng neo thép bố trí trên chiểu dài dầm:
V

(3-27)

Khoảng cách các neo thép lấy đều nhau trên dầm.

19


Chương IV

T ÍN H T O Á N D Ầ M C H ÍN H

4.1. S ơ ĐỒ KẾT CẤU - TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÂM CHÍNH
Dầm chính được đặt lên trên cột hoặc gối lên tường, sơ dồ kết cấu là dầm đem giản.
Tải trọng tác dụng lên dầm chính bao gồm: trọng lượng bản sàn, dầm phụ và hoạt tải.
Lực tập trung do phản lực dầm phụ truyền xuống (hình 4-1).

v = (q"p+gdpyg)/

(4-1)

Mi

HH

H-í

HH

Nếu các dầm phụ đặt gần nhau, có thể xem tải
trọng tác dụng lên dầm chính là phân bố đều. Tải
trọng tập trung được thay thế bằng tải trọng tương
đương phân bố đều, lúc đó:
tc

n (q “ + g dp)'
~~

II

L

;

_ n ( ctdp ^gdpYg)^

ủ

(4-2)

ỉ

i
Với n là số lượng dầm phụ đặt trên dầm chính.

rí

M ôm en và lực cắt lớn nhất trong dầm:
T2
_
Qdc .
M mjv
=
max

8

V

=

;

q*L

4.2. CHỌN CHIỂU CAO DÂM: h (hình 4-2)
Chiều cao của tiết diện dầm phải đảm bảo các
yêu cầu về sử dụng và kinh tế.
^ h ^ h max
h « h kl

Hỉnh 4-1. Sơ đồ tải trọng

tác dụng lên dầm chỉnh

(4-3)

hmin - chiều cao của tiết diện dầm đảm bảo cho dầm có đủ độ cứng trong quá trình sử
dụng, không võng quá độ võng cho phép.

20


Với tải trọng phân bố đều, h min được xác định theo công thức sau:
h min = 24
J L Ei

1

trong đó:

_

n tb

n tb

L.

q d c + gdc
q à c + gdcY,

hmax - chiều cao của tiết diện dầm xác định từ điều kiện kiến trúc.

hkt - chiều cao của tiết diện dầm ứng với số lượng thép làm dầm ít nhất:
h„,
kt = k í

max
ft

(4-5)

trong đó:
k - hệ số phụ thuộc vào cấu tạo dầm; k = 1,2 T 1,15 đối với dầm tổ hợp hàn;
k = 1,25 * 1,20 đối với dầm tổ hợp bu lông (đinh tán);
tw - chiều dày bản bụng dầm, sơ bộ chọn tw > 8mm.
Khi dầm có chiều cao < 2 m, chiểu dày bụng dầm có thể sơ bộ chọn theo công thức
kinh nghiệm:
t... = 7 +

3h

1000

(4-6)

(m m ).

Nếu xét tới ảnh hưởng của độ mảnh bản bụng dầm = —— thì h kt tính theo công
thức sau:
(4-7)

trong đó:

: M max

w
yc

fìT

Với dầm có chiều cao: h < 1 m

tw = 8 -r 10 mm

x w = 1 0 0 -ỉ- 125

h < (1 + 1,5) m

tw = 10 -H 12 mm

= 125 H- 150

h < (1,5 ^ 2) m

tw = 1 2 -ỉ-1 4 m m

Xw = 1 4 5 -i-1 6 5

Chiều cao h nên chọn theo bội số 100 mm, có thể lấy sai khác khoảng từ 10 4- 20%
vẫn đảm bảo yêu cầu về kinh tế.

21

4.3. KIỂM TRA CH IỀU DAY BẢN BỤNG DẦM
Chiều dày bản bụng dầm tw được chọn từ việc xác định chiều cao h dầm; tw càng nhỏ
thì dầm càng nhẹ. Tuy nhiên tw cần đảm bảo điều kiện chịu lực cắt lớn nhất:
t... >

3V

(4-8)

2 hf.

trong đó: fv - cường độ chịu cắt của thép.

b>*
lĩ
3C

a)

<

l ------ Í!----- i

X

Hỉnh 4~2. Tiết diện dầm tổ hợp
a) Dầm hàn; b) Dầm bu lông hoặc đinh tán;
4.4. TÍNH BẢN CÁNH DAM: bp tf

Diện tích cánh dầm tổ hợp hàn đối xứng xác định theo công thức gần đúng:
(4-9)

A f - bft f
y j

2

12

Chiều rộng cánh dầm hàn được xác định dựa trên các điều kiện về cấu tạo, về ổn định
tổng thể và cục bộ như sau;

1
^
í 1 1^
(
IW '
- h ; 1 8 0 < b f = - + - h < 30tf • /—t f
[0
)
f 12 5 )
{
f V f fJ

(4-10)

t w < t f < 3 .tw
Với:

- chọn từ 12 T 24 cm.

Diện tích tiết diện cánh dầm liên kết bu lông (hoậc đinh tán)
Cánh dầm liên kết bu lông có 2 thép góc, có thể có thêm 1 đến 2 thép bản đậy. Khi
tính bản cánh, chọn trước 2 thép góc, cần thoả mân các điều kiện sau:

22


b, =

tg

9

]h ;
12)

w;tg

1 10 : 12 bg -

Xác định tiết diện bản đậy:
Iw-

2 n |bdtdhd

m

4

h

h;.,t

A2

12

n ( - số lượng bản đậy ở một cánh dầm;
bd, td - bề rộng và bề dầy thép bản đậy;
hd - khoảng cách trọng tâm các bản đậy ở cánh dầm;
Ig - mô m en quán tính của một thép góc lấy đối với m ột trục của nó;
Ag- diện tích m ột thép góc;
a - khoảng cách từ trọng tâm thép góc đến trục trung hoà của tiết diện;
Từ (4-11) xác định được diện tích cần thiết bdtd của tiết diộn bản đậy cho mỗi
cánh dầm .
Chiểu rộng cần thiết của bản đậy:
bd>2bg + tw
Phần đua ra ãị của bản đậy, tính từ tâm đinh tán ngoài cùng đến m ép bản chọn
như sau:
aj< 15td khi cánh dầm có 1 bản đậy;
aj< 8td khi cánh dầm có 2 bản đậy.
4.5. T H A Y ĐỔ I TIẾT DIỆN DẦM THEO CHIỂU DÀI
K ích thước của tiết diện dầm thường chọn theo giá trị lớn nhất của mô men M,m a x *
Với dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đểu, theo chiều dài nhịp giá trị mô men thay
đổi. Để giảm nhẹ trọng lượng dầm và tiết kiệm vật liệu, nên thay đổi tiết diện dầm. Do
tôn công chế tạo nên chỉ thay đổi tiết diện dầm khi nhịp L > lOm. Thường chọn cách
thay đổi bề rộng bản cánh là cách đem giản và hiệu quả nhất.
Đ iểm để thay đổi cách gối tựa một khoảng

X

= (L/5

-r

L/6). Tại đó xác định mô men

M x. Từ M x chon lai tiết diên bản cánh (như phần 4.4)
23


Tại nơi thay đổi, bản cánh được hàn bằng đường hàn đối đầu do vậy thay cường độ
của thép (f) bằng cường độ của đường hàn đối đầu khi chịu kéo fwt (nếu f > fwt) và tính
diện tích bản cánh thu hẹp theo công thức:

a

3\
t wh w

Mx h

; =

V fw,

2

12

(4-12)

fk

Bề rộng bản cánh thu hẹp b'f vẫn phải thoả mãn các điều kiện cấu tạo, ổn định tổng
thể và ổn định cục bộ.
hàn đối đầu

i=1/5
/

/

Hình 4-3. Thay đổi tiết diện cánh dầm hàn
4.6. KIỂM TRA T IẾT DIỆN DẦM
4.6.1. Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp
Với dầm đơn giản tải trọng phân bố đều, tại giữa nhịp có mô mèn uốn lớn nhất, kiểm
tra ứng suất pháp theo công thức sau:
ơ= —

max

+ELM
hl _
< fy
r
—*í c

(4-13)

n

M bt - mô men do trọng lượng bản thân dầm gây ra:
( t wh w + 2 b ft f )L
M bt =YkP

8

W n - mô men chống uốn của tiết diện thực (nếu có lỗ thu hẹp).
4.6.2. Kiểm tra ứng suất cát tại gối tựa
T

v bt - lực cắt do

( v„ „ + v b ,K , f

trọng lượng bản thân dầm gây ra:
v b« = Ygp ( t wh w + 2 b ft f ) ^

Sx - mỏ men tĩnh của nửa tiết diện dầm đối với trục trung hoà;

24

(4-14)


4.6.3. Kiểm tra ứng suất pháp trong đường hàn đối đầu nôi cánh

< = M-x * M * * u

:

wx

(4-15)

I' 2

W'
x

h

4.6.4. Kiểm tra ứng suất cục bộ tại nơi có lực tập trung (nếu dầm phụ đặt chồng)
ơc = - y < f y c ,

(4-16)

p - lực tập trung đặt tại cánh trên dầm chính:

p = 2V dp

/z - chiểu dài chịu tải quy ước của bản bụng dầm: /z = bfdp + 2tf.
4.6.5. Kiểm tra ứng suất tương đương tại nơi thay đổi tiết diện dầm
ơ ự = y / ơ ỉ + t f < l,1 5 fy c
,

(4-17)

... ( M x + M x b , ) h w

,=

w;h

;

(vx + vxbt)s;
=

r.t.

Nếu tại nơi thay đổi tiết diện dầm có lực tập trung thì kiểm tra ứng suất tương tương
theo công thức:

ơ td = v í + ơ c - Ơ CƠ1 + 3xi - 1,15fyc

(4-18)

4.7. KIỂM TRA Ổ n ĐỊNH DẦM
4.7.1. Kiểm tra ổn định tổng thể
Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm được thực hiện theo công thức (3-9).
Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm nếu kiểm tra tỷ số l j b ị thoả mãn biểu
thức (3-12).


4.7.2. Kiểm tra ổn định cục bộ

4.7.2.1. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh dầm
Cánh của dầm tổ hợp là các bản thép mỏng, khi chịu
ứng suất nén có thể bị m ất ổn định cục bộ. Để đảm bảo
bản cánh không bị m ất ổn định, chiều dày và chiều rộng
bản cánh phải thoả m ãn các tỷ số sau:
(4-19)

U M

Khi chọn tiết diện bản cánh đã đảm bảo điều kiện (4-19).

4.72.2. Kiểm tra Ổn định cục bộ của bản bụng dầm
Bản bụng dầm tổ hợp có thể mất ổn định do tác dụng của ứng suất pháp, ứng suất tiếp
hoặc đồng thời cả ứng suất pháp và tiếp.
• M ất ổn định cục bộ của bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất tiếp:
Độ m ảnh bản bụng dầm:

I ,= ik

1

(4-20)

LVE

Nếu Ằ.VV < [ ằ w] = 3,2 (dầm chịu tải trọng tĩnh) thì bụng dầm ổn định dưới tác dụng
của ứng suất tiếp.
Nếu

> 3 ,2 thì bản bụng bị mất ổn định, bản bụng phải được tăng cường bằng các

Ằw

sườn ngang (hình 4-4).
Sườn ngang
11..... 1

J

Sườn dọc
-

1

J 601

ị
r

40 mm

. —r .
7

!

h,= 0,3h„

*

mm

\

...... i i...............—

1
h,
!
.. / ...... „ J L... ....

Hình 4-4. Dầm được tăng cường bằng các sườn cứng ngang và dọc.
Khoảng cách giữa các sườn ngang: a > 2hw

Kích thước sườn:

b > — + 40mm
s 30
t s > 2 b sV f 7 Ẽ

26

(4-21)


• Mất ổn định cục bộ của bụng dầm dưới tác dụng của ứng suất pháp:
K hi A.w > 5 ,5 thì bản bụng dầm bị mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất pháp.
Bản bụng được gia cường bằng các cặp sườn dọc. Sườn dọc được đặt cách mép chịu
nén của bản bụng một đoạn: hị = 0,3hw
• Mất ổn định cục bộ của bụng dầm dưới tác dụng đồng thời của cả ứng suất pháp và

ứng suất tiếp:
Khi bụng dầm được tăng cường bởi các cặp sườn cứng ngang, bụng dầm vẫn có thể bị
mất ổn định dưới tác dụng đồng thời của cả ứng suất pháp và ứng suất tiếp.
Nếu trên dầm không có lực tập trung tác dụng trên cánh nén của dầm và

<6,

3,5 <

kiểm tra các ô bản bụng dầm theo công thức sau:
v ơ

+
\ X .cr /

Với

ơ =

M hw .

wx h
=9A

ơ
a

X=

(4-22)

- Yc ’

V

Tcr=10,3 1 +

0,76

(4-23)

ĩfvw
ì

x„w =

t... V e

; p = 0,8 đối với dầm tổ hợp hàn.

ô = p -^
h...

ơ , X - ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại ô kiểm tra.
M, V - giá trị trung bình của mô men và lực cắt tại phạm vi ô bản.
Nếu ô có a < hw, M và V lấy ở điểm giữa ô.
Nếu ô có a > hw, M và V lấy tại tiết diện giữa của phần ô bản có ứng suất pháp lớn
hơn và có chiều dài bằng hw
ơ cr, Tcr - ứng suất pháp và ứng suất tiếp tới hạn.
Ccr - hệ số tính ứng suất tới hạn phụ thuộc vào ô, tra bảng 4-1.

Bảng 4-1. Hệ sô Cc
5

<0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

10,0

>30

Ccr

30

31,5

33,3

34,6

34,8

35,1

35,5

Đối với dầm bu lông cường độ cao: Ccr = 3,52.

27