Bài tập lớn kết cấu thép

Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

BÀI TẬP LỚN

KẾT CẤU THÉP
Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên
Lớp

: Đỗ Thị Hằng
: Hoàng Đình Trường
: CĐS-K55

A. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế một dầm chủ, nhịp giản đơn trên đường ôtô, có mặt cắt chữ I dầm
thép ghép hàn trong nhà máy và lắp ráp mối nối tại công trường bằng bulông độ
cao, không liên hợp.
B. CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1

0
11
1
2
1
3
1
4

Chiều dài nhịp dầm
Số làn xe thiết kế
Khoảng cách giữa các dầm chủ
Tĩnh tải bản BTCT mặt cầu
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích
Hoạt tải xe ôtô thiết kế
Số lượng giao thông trung bình hàng
ngày/một làn
Tỷ lệ xe tải trong luồng
Hệ số phân bố ngang tính cho mômen

L
nL
Sd
wDC2
wDW
HL-93

=
=
=

=
=
=

ADT

= 15000

ktruck
mgM

= 0.20
= 0.55

Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt

mgV

= 0.55

Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng

mgD

= 0.55

Hệ số phân bố ngang tính cho mỏi

mgF

= 0.55

Hệ số cấp đường

k

= 1.00

Vật liệu:

-Bu lông CĐC

Hoàng Đình Trường(1408477)

m
làn
m
kN/m
kN/m
kN/m
xe/ngày/làn

Thép M270 cấp 345
E
= 200000 Mpa
Fy
= 345
Mpa
Fu
= 450

Mpa
ASTM A325M

-Thép chế tạo dầm

1

15.0
2.0
2.00
8.00
6.00
9.3

1

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
1
Tiêu chuẩn thiết kế
5

2
Hoàng Đình Trường(1408477)

Bài tập lớn: Kết
22 TCN 272-2005

2

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

C. NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1. Chọn mặt cắt dầm, tính các đặc trưng hình học;
2. Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực bằng phương pháp đường ảnh hưởng;
3. Kiểm toán dầm theo các trạng thái giới hạn cường độ I, sử dụng và mỏi;
4. Tính toán và thiết kế sườn tăng cường;
5. Tính toán thiết kế mối nối công trường;
6. Bản vẽ:
- Vẽ mặt chính dầm, các mặt cắt đại diện
- Vẽ các mối nối
- Thống kê sơ bộ vật liệu
- Khố giấy A1

3
Hoàng Đình Trường(1408477)

3

Cầu – Đường Sắt K55

Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

BÀI LÀM
I. CHỌN MẶT CẮT DẦM
Mặt cắt dầm được chọn theo phương pháp thử sai, tức là ta lần lượt chọn
kích thước mặt cắt dầm dựa vào kinh nghiệm và các quy định khống chế của
tiêu chuẩn thiết kế rồi kiểm toán lại, nếu không đạt thì ta phải chọn lại và kiểm
toán lại. Quá trình này được lặp lại cho đến khi thoả mãn.
1. Chiều cao dầm thép
Chiều cao dầm chủ có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải
cân nhắc kỹ khi lựa chọn giá trị này. Đối với cầu đường ôtô nhịp giản đơn ta có
thể chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm.

Vậy ta chọn d = 1100 (mm)
2. Bề rộng cánh dầm
Chiều rộng cánh dầm được lựa chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau:
Vậy ta chọn:
Chiều rộng bản cánh trên chịu nén: bc = 400 mm
Chiều rộng bản cánh dưới chịu kéo: bf = 400 mm
3. Chiều dày bản cánh và bản bụng dầm
Theo quy định của quy trình (A6.7.3) thì chiều dày tối thiểu của bản cánh,
bản bụng dầm là 8mm. Chiều dày tối thiểu này là do chống rỉ và yêu cầu vận
chuyển, tháo lắp trong thi công.
Ta chọn:
Chiều dày bản cánh trên chịu nén: tc
=

25 mm
Chiều dày bản cánh dưới chịu kéo: tt
=
25 mm
Chiều dày bản bụng dầm:
tw
=
14 mm
Do đó chiều cao của bản bụng sẽ là:

4
Hoàng Đình Trường(1408477)

4

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
Mặt cắt dầm sau khi chọn có hình vẽ:

5
Hoàng Đình Trường(1408477)

Bài tập lớn: Kết

5

Cầu – Đường Sắt K55

Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

6
Hoàng Đình Trường(1408477)

Bài tập lớn: Kết

6

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

25

400

7
Hoàng Đình Trường(1408477)

7

Cầu – Đường Sắt K55

Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
4. Tính các đặc trưng hình học của mặt cắt

Bài tập lớn: Kết

Đặc trưng hình học của mặt cắt dầm được tính toán và lập thành bảng sau:
A

h

A.h

I0

A.y2

Itotal = I0+A.y2

mm2

mm

mm3

mm4

mm4

mm4

Cánh trên

10000

1088

10875000

520833

2889062500

2889583333

Bản bụng

14700

550

8085000

1350562500

0

1350562500

Cánh dưới

10000

13

125000

520833

2889062500

2889583333

Tổng

34700

550

19085000

1351604167

5778125000

7129729167

Mặt cắt

Trong đó:
•A
•h

:
:

• I0

:

•

:

•

:

Diện tích
Khoảng cách từ trọng tâm từng phần tiết diện dầm
đến đáy dầm
Mômen quán tính của từng phần tiết diện dầm đối với
trục nằm ngang đi qua trọng tâm của nó
Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm (nhóm các
phần tiết diện dầm) đến đáy bản cánh dưới dầm
Khoảng cách từ trọng tâm từng bộ phận đến trọng
tâm của mặt cắt dầm

Từ đó ta tính được:
Mặt cắt
Dầm
thép

ybot

ytop

ybotmid

ytopmid

Sbot

Stop

Sbotmid

Stopmid

mm

mm

mm

mm

mm3

mm3

mm3

550

550

538

538

mm3
1.3E+0
7

1.3E+07 1.3E+07

1.3E+07

Trong đó:
• ybot
• ytop

:
:

• ybotmid

:

• ytopmid

:

• Sbot

:

K.cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy bản cánh dưới dầm
thép
K.cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đỉnh bản cánh trên dầm
thép
K.cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh dưới
dầm thép
K.cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh trên
dầm thép
mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ybot

8
Hoàng Đình Trường(1408477)

8

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
Bài tập lớn: Kết

cấu thép
• Stop
: mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ytop
• Sbotmid : mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ybotmid
• Stopmid : mômen kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với ytopmid
5. Tính toán trọng lượng bản thân dầm thép
Diện tích mặt cắt ngang dầm thép
Trọng lượng riêng của thép làm dầm
Trọng lượng bản thân dầm thép

A

=
=
=

34700 mm2
78,5 kN/m
2,72 kN/m

II. TÍNH TOÁN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ BAO NỘI LỰC
1. Tính toán M, V theo phương pháp đường ảnh hưởng
Chia dầm thành các đoạn bằng nhau.
Chọn số đoạn dầm: Nđd = 10 đoạn
Chiều dài mỗi đoạn dầm: Lđd = 1,5 m
Trị số đường ảnh hưởng mômen được tính toán theo bảng sau:

9
Hoàng Đình Trường(1408477)

9

Cầu – Đường Sắt K55


Bài tập lớn: Kết

1

xi
m
1.50
0

2

3.00
0

2.400

18.000

3

4.50
0

3.150

23.625

4

6.00
0

3.600

27.000

5

7.50
0

3.750

28.125

Mặt cắt

Trong đó:
• Xi
• Đ.a.h Mi
• AMi

:
:
:

Đ.a.h Mi
m

AMi
mm2

1.350

10.125

14

1100

Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i
Tung độ đ.a.h Mi
Diện tích đ.a.h Mi

10
Hoàng Đình Trường(1408477)

10

Cầu – Đường Sắt K55

400

Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

Đ.a.h M1
1.350

Đ.a.h M2
2.400

Đ.a.h M3
3.150

Đ.a.h M4
3.600

Đ.a.h M5

3.750

Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ lấy như sau:
Mômen tại các tiết diện bất kì được tính theo công thức:
Đối với TTGHCĐI:
Đối với trạng thái giới hạn sử dụng:
Trong đó:
• LLL
• LLMi

• mgM
• WDC

:
:
:
:

Tải trọng làn rải đều
Hoạt tải tương đương ứng với đường ảnh hưởng Mi
Hệ số phân bố ngang tính cho mômen
Tải trọng rải đều do bản thân dầm thép và bản BTCT mặt cầu

11
Hoàng Đình Trường(1408477)

11

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
Bài tập lớn: Kết
cấu thép
• WDW
: Tải trọng rải đều do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu
• 1+IM : Hệ số xung kích
• AMi
: Diện tích đường ảnh hưởng Mi
•k

: Hệ số cấp đường
Bảng trị số mômen theo TTGHCĐI
Mặt

xi

AMi

∑LLMiTruck .yi

∑LLMiTandem .
yi

MiDC

MiDW

MiLL

MiCĐ

cắt

m

m2

kN.m

kN.m

kN.m

kN.m

kN.m

kN.m

1

1.5

10.125

346.300

283.800

128.94

28.86

481.91

639.705

2

3.0

18.000

595.100

501.600

229.22

51.30

833.25

1113.772

3

4.5

23.625

746.400

653.400

300.86

67.33

1054.01

1422.200

4

6.0

27.000

830.300

739.200

343.84

76.95

1178.61

1599.393

5

7.5

28.125

831.750

759.000

358.16

80.16

1189.83

1628.150

Bảng trị số mômen theo TTGHSD
Mặt

xi

AMi

∑LLMiTruck .yi

∑LLMiTandem .yi

MiDC

MiDW

MiLL

MiCĐ

cắt

m

m2

kN.m

kN.m

kN.m

kN.m

kN.m

kN.m

1

1.5

10.125

346.300

283.800

108.58

20.25

376.83

505.662

2

3.0

18.000

595.100

501.600

193.03

36.00

651.56

880.593

3

4.5

23.625

746.400

653.400

253.35

47.25

824.19

1124.793

4

6.0

27.000

830.300

739.200

289.55

54.00

921.62

1265.164

5

7.5

28.125

831.750

759.000

301.61

56.25

930.39

1288.255

Biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ M (kNm)

12
Hoàng Đình Trường(1408477)

12

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

Trị số đường ảnh hưởng lực cắt được tính toán theo bảng sau:
Mặt cắt
0
1
2
3
4
5
Trong đó:
• xi
• Đ.a.h Vi
• AVi
• A1,Vi

:
:
:
:

xi
m
0.000
1.500
3.000
4.500
6.000
7.500

Đ.a.h Vi

m
1.000
0.900
0.800
0.700
0.600
0.500

AVi
m2
7.500
6.000
4.500
3.000
1.500
0.000

A1,Vi
m2
7.500
6.075
4.800
3.675
2.700
1.875

Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i
Tung độ đường ảnh hưởng Vi
Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng Vi
Diện tích đường ảnh hưởng Vi (phần diện tích lớn hơn)

Ta có hình vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tại các mặt cát dầm như sau:

13
Hoàng Đình Trường(1408477)

13

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
0

1

Bài tập lớn: Kết
2

3

4

5

6

7

8

9

10

1
Ðah V0
0.9
Ðah V1

0.1
0.8

Ðah V2
0.2
0.7
Ðah V3
0.3
0.6
Ðah V4
0.4
0.5
Ðah V5
0.5

14
Hoàng Đình Trường(1408477)

14

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

Lực cắt tại các tiết diện bất kì được tính theo công thức sau:
Đối với TTGHCĐI:
Đối với TTGHSD:
Trong đó:
• LLVi
• mgv

:
:

Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng Vi
Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt
Bảng trị số lực cắt theo TTGHCĐI

m2

∑LLViTruck .
yi
kN

∑LLViTandem .

yi
kN

7.500

7.500

263.330

1.50

6.000

6.075

2

3.00

4.500

3

4.50

4
5

Mặ
t

cắt

xi

AVi

A1,Vi

m

m2

0

0.00

1

ViDC

ViDW

ViLL

ViCĐ

kN

kN

kN

kN

211.200

95.51

21.38

364.76

481.641

230.830

189.200

76.41

17.10

315.49

409.000

4.800

198.330

167.200

57.31

12.83

267.50

337.634

3.000

3.675

165.830

145.200

38.20

8.55

220.79

267.544

6.00

1.500

2.700

133.330

123.200

19.10

4.28

175.35

198.729

7.50

0.000

1.875

103.385

101.200

0.00

0.00

134.11

134.110

Bảng trị số lực cắt theo TTGHSD
15
Hoàng Đình Trường(1408477)

15

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

Mặ
t
cắt

xi

AVi

A1,Vi

∑LLViTruck .
yi

∑LLViTandem .

yi

ViDC

ViDW

ViLL

ViSD

m

m2

m2

kN

kN

kN

kN

kN

kN

0

0.00

7.500

7.500

263.330

211.200

80.43

15.00

285.22

380.652

1

1.50

6.000

6.075

230.830

189.200

64.34

12.00

246.70

323.044

2

3.00

4.500

4.800

198.330

167.200

48.26

9.00

209.18

266.433

3

4.50

3.000

3.675

165.830

145.200

32.17

6.00

172.65

210.819

4

6.00

1.500

2.700

133.330

123.200

16.09

3.00

137.12

156.203

5

7.50

0.000

1.875

103.385

101.200

0.00

0.00

104.87

104.868

Ta có biểu đồ bao lực cắt ở TTGHCĐI như sau:

16
Hoàng Đình Trường(1408477)

16

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

III. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGHCĐI
3.1. Kiểm toán điều kiện chịu mômen
3.1.1. Tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép
Ta lập bảng tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép tại mặt cắt giữa
nhịp dầm theo TTGHCĐI như sau:
Mặ
M
t
cắt N.mm
Dầ
1.1E+0
m
9
thép

Trong đó:
• fbot

• ftop
• fbotmid
• ftopmid

Sbot

Stop

Sbotmid

Stopmid

fbot

ftop

fbotmid

ftopmid

mm3

mm3

mm3

mm3

MPa

MPa

MPa

MPa

1.3E+07

1.3E+0
7

1.3E+0
7

1.3E+0
7

8.8E+0
1

8.8E+0
1

8.6E+0
1

1.4E+0
2

:

:
:
:

ứng suất tại đáy bản cánh dầm thép
ứng suất tại đỉnh bản cánh trên dầm thép
ứng suất tại điểm giữa bản cánh dưới dầm thép
ứng suất tại điểm giữa bản cánh trên dầm thép

3.1.2. Tính mômen chảy của tiết diện
Mômen chảy của tiết diện không liên hợp được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
• Fy = 345 MPa
• SNC = 1,3.107 mm3

:
:

Cường độ chảy nhỏ nhất theo quy định của thép
làm dầm
Mômen kháng uốn của tiết diện không liên hợp

3.1.3. Tính mômen dẻo của tiết diện
Chiều cao bản bụng chịu nén tại mômen dẻo được xác định như sau:
(A6.10.3.3.2)
Tiết diện đối xứng kép nên:
Khi đó mômen dẻo của tiết diện không liên hợp được tính theo công thức:

Trong đó:
17

Hoàng Đình Trường(1408477)

17

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
•
•
•

Bài tập lớn: Kết
:
:
:

Lực dẻo của bản bụng
Lực dẻo của bản cánh trên chịu nén
Lực dẻo của bản cánh dưới chịu kéo

3.1.4. Kiểm toán sự cân xứng của tiết diện
Tiết diện I chịu uốn phải được cấu tạo cân xứng sao cho: (A6.10.2.1)
(1)
Thỏa mãn KT (1)
Trong đó:
• Iy : Mômen quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục thẳng đứng
đi qua trọng tâm bản bụng
• Iyc : Mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh

trục thẳng đứngđi qua trọng tâm bản bụng
3.1.5. Kiểm toán độ mảnh của vách đứng
Ngoài nhiệm vụ chông cắt, vách đứng còn có chức năng tạo cho bản biên đủ
xa để chịu uốn có hiệu quả. Khi một tiết diện I chịu uốn, có hai khả năng hư
hỏng có thể xuất hiện trong vách đứng. Đó là vách đứng có thể mất ổn định như
cột thẳng đứng chịu ứng suất nén có bản biên đõ hoặc có thể mất ổn định như
một tấm do ứng suất dọc trong mặt phẳng uốn.
Bản bụng của dầm phải được cấu tạo sao cho thoả mãn điều kiện sau:
(A6.10.2.2)
(2)
Thỏa mãn KT (2)
Trong đó:
• fc
: ứng suất ở giữa bản cánh chịu nén do tải trọng ở TTGHCĐI gây ra
• Dc : Chiều cao bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi

3.1.6. Kiểm tra tiết diện dầm là đặc chắc, không đặc chắc hay mảnh
a) Kiểm toán độ mảnh của vách đứng có mặt cắt đặc chắc
18
Hoàng Đình Trường(1408477)

18

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
Bài tập lớn: Kết
cấu thép
Độ mảnh của vách đứng để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều

kiện sau: (A6.10.4.1.2)
(3)

Thỏa mãn KT (3)
Trong đó:
• Dcp : Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen dẻo
• Fyc

:

Cường độ chảy nhỏ nhất theo quy định của bản cánh chịu nén

b) Kiểm toán độ mảnh của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc
Độ mảnh của biên chịu nén để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều
kiện sau: (A.6.10.4.1.3)
(4)

Thỏa mãn KT (4)
Trong đó:
• bf
: Chiều rộng bản cánh chịu nén
• tf
: Chiều dày bản cánh chịu nén
•E
: Mô đun đàn hồi của thép
• Fyc : Cường độ chảy của thép theo quy định

c) Kiểm toán tương tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén của mặt cắt
đặc chắc
Thực nghiệm cho thấy các mặt cắt đặc chắc có thể không có khả năng đạt

được các mômen dẻo khi tỷ số độ mảnh của bụng và cánh chịu nén cả hai đều
vượt quá 75% giới hạn cho trong các phương trình (3) và (4). Do đó, tương tác
giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải
thoả mãn các điều kiện sau: (A6.10.4.1.6)
(5)
19
Hoàng Đình Trường(1408477)

19

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

Ko thỏa mãn KT (5)
(6)

Ko thỏa mãn KT (6)
Đi kiểm tra phương trình tương tác:
(7)
Thỏa mãn KT (7)

d) Kiểm toán liên kết dọc của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc
Khoảng cách giữa các liên kết dọc Lb để đảm bảo cho tiết diện là đặc chắc
phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.7)
(8)

Thỏa mãn KT (8)
Kết luận: Vậy tiết diện dầm là đặc chắc
Trong đó:
• Ry : Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục đối xứng thẳng đứng
• Ml : Mômen nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mỗi đầu của
chiều dài không được giằng
• Mp : Mômen dẻo của tiết diện
3.1.7. Kiểm toán sức kháng uốn
Sức kháng uốn của dầm phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4)
20
Hoàng Đình Trường(1408477)

20

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
Đối với trường hợp tiết diện dầm là đặc chắc:

Bài tập lớn: Kết

(9)
Thỏa mãn KT (9)
Trong đó:
• φ f =1,0 : Hệ số kháng uốn theo quy định: (A6.5.4.2)
• Mumax
• Mn=Mp

:
:

Mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp dầm ở TTGHCĐI
Sức kháng uốn danh định đặc trưng cho tiết diện đặc chắc

3.2.Kiểm toán theo điều kiện chịu lực cắt
3.2.1.Kiểm toán theo yêu cầu bốc xếp
Đối với các bản bụng khi không có STC dọc, phải sử dụng STC đứng nếu:
(10)
Ko thỏa mãn KT (10)
Kết luận: Không cần sử dụng STC đứng khi bốc xếp
3.2.2.Kiểm toán sức kháng cắt của dầm
a) Kiểm toán khoang trong
Sức kháng cắt của khoang trong phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.7.1)
(11)

Thỏa mãn KT (11)
Trong đó:
• Vr : Lực cắt tại mặt cắt tính toán
•
: Hệ số kháng cắt theo quy định (A6.5.4.2)
• Vn : Sức kháng cắt danh định của mặt cắt, được xác định như dưới đây
Ta kiểm toán cho mặt cắt 1 là mặt cắt bất lợi nhất, do đó: Mu=4,6 108 Nmm
Kiểm tra điều kiện:
(11*)

21
Hoàng Đình Trường(1408477)

21

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

Khi đó Vn được xác định theo công thức sau:

Trong đó:
• Vp :
•C
:
• Vn
Nếu:

:

Lực cắt dẻo của vách dầm Vp=0,58.Fyw.D.tw=2,9.106 (N.mm)
Tỷ số của ứng suất oằn cắt và cường độ chảy cắt, ta có C được xác
định như sau: (A6.10.7.3.3a)
Sức kháng cắt danh định của mặt cắt, được xác định như dưới đây
(11a)

Ko thỏa mãn (11a)
Trong đó:
với d 0 =D 3D =1050 3150 mm ⇒ chọn d 0 = 3000 (mm)

(11b)
Thỏa mãn (11b)
(11c)

Ko thỏa mãn (11c)
Vậy

b) Kiểm toán khoang biên
Sức kháng cắt của khoang biên phải thoả mãn điều kiện sau:
22
Hoàng Đình Trường(1408477)

22

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép

Bài tập lớn: Kết

(12)

Thỏa mãn KT (12)
Trong đó:
• Vumax : Lực cắt lớn nhất tại mặt cắt gối
3.2.3. Tính toán các neo chống cắt
Trong phạm vi BTL này ta không tính toán phần này và coi như cấu tạo của

các neo chống cắt đã được thỏa mãn.
IV. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGHSD
4.1. Kiểm toán độ võng dài hạn
Dùng tổ hợp TTSD để kiểm tra chảy của kết cấu thép và ngăn ngừa độ
võng thường xuyên bất lợi có thể ảnh hưởng điều kiện khai thác ứng suất bản
biên chịu mômen dương và âm, phải thoả mãn điều kiện sau:
Đối với tiết diện không liên hợp:
(13)

(tính toán cho mặt cắt giữa nhịp là bất lợi nhất)
Thỏa mãn KT (13)
Trong đó:
• Ff
: ứng suất đàn hồi bản biên dầm do TTGHSD gây ra
• Rh =1 : Hệ số lai, với tiết diện đồng nhất
4.2.Kiểm toán độ võng
Độ võng của dầm phải thoả mãn điều kiện sau đây:
(14)
Thỏa mãn KT (14)
Trong đó:
•L
: Chiều dài nhịp dầm
•
: Độ võng lớn nhất do hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích,
23
Hoàng Đình Trường(1408477)

23

Cầu – Đường Sắt K55

Bộ môn Kết Cấu
Bài tập lớn: Kết
cấu thép
lấy trị số lớn hơn của:
+Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế
+Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn
thiết kế
Độ võng lớn nhất (tại mặt cắt giữa dầm) do xe tải thiết kế gây ra có thể lấy
gần đúng ứng với trường hợp xếp xe sao cho mômen uốn tại mặt cắt giữa dầm là
lớn nhất. Khi đó ta có thể sử dụng hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế để
tính toán.
Độ võng lớn nhất (tại mặt cắt giữa dầm) do tải trọng rải đều gây ra được tính
theo công thức:
Trong đó:
•W
: Tải trọng rải đều trên dầm
•E
: Môđun đàn hồi của thép làm dầm
•I
: Mômen quán tính của tiết diện dầm
Ta có:
Tải trọng rải đều tương đương của xe tải thiết kế
(đã nhân hệ số)
Tải trọng rải đều tương đương của tải trọng làn thiết
kế (đã nhân hệ số)
Mômen quán tính của tiết diện dầm
Độ võng do xe tải thiết kế
Độ võng do tải trọng làn thiết kế

Độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng
làn
4.3. Tính toán độ vồng ngược
Các cầu thép nên làm độ vồng ngược trong khi chế tạo để bù lại độ võng do
tĩnh tải không hệ số và các trắc dọc tuyến. ở đây ta chỉ xét đến độ võng do tĩnh
tải không hệ số của:
Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do tiết diện dầm thép chịu
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu
Ta có:
Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT wdc=w dc1 +w dc 2 =2,72 + 8 = 10,72 (N/mm)
Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu wdw=5 N/mm
24
Hoàng Đình Trường(1408477)

24

Cầu – Đường Sắt K55


Bộ môn Kết Cấu
cấu thép
Độ vồng ngược

Bài tập lớn: Kết

V. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGH MỎI VÀ ĐỨT GÃY
5.1. Kiểm toán mỏi đối với vách đứng
5.1.1. Kiểm toán mỏi đối với vách đứng chịu uốn
Kiểm tra điều kiện chịu uốn của vách đứng khi chịu tải trọng lặp:
(15)

Thỏa mãn KT (15)
Trong đó:
• Dc : Chiều cao của vách chịu nén trong giai đoạn đàn hồi
Do đó ứng suất nén đàn hồi lớn nhất phải thoả mãn điều kiện:
(16)

Thỏa mãn KT (16)
Trong đó:
• fcf : ứng suất nén đàn hồi lớn nhất ở bản biên chịu nén khi uốn do tác
dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi
theo quy định, đại diện cho ứng suất nén khi uốn lớn nhất trong
vách
Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mặt cắt giữa dầm như sau:
6000

4700
9000
1500
0

25
Hoàng Đình Trường(1408477)

25

Cầu – Đường Sắt K55