Nhà thép ti�n chế

Dầm tổ hợp được sử dụng khi yêu cầu chịu lực vượt quá khả năng của dầm thép cán nóng lớn nhất: tải tr�ng lớn (q > 20kN/m) hoặc vượt nhịp lớn (l >12m). Dầm tổ hợp có thể chế tạo bằng liên kết hàn hoặc bu lông cư�ng độ cao. Công chế tạo tốn hơn do với dầm thép cán. Tuy nhiên sử dụng dầm tổ hợp tinh hoạt hơn, có thể thay đổi tiết diện phù hợp với yêu cầu chịu lực. �ộ mảnh bản bụng lớn hơn so với dầm cán, tính toán kiểm tra ổn định cục bộ là bắt buộc.

Thiết kế dầm tổ hợp bao gồm các công việc: ch�n tiết diện dầm; thay đổi tiết diện theo chi�u dài dầm; kiểm tra các tiết diện và kiểm tra dầm theo các đi�u kiện v� b�n, biến dạng, ổn định; cấu tạo và tính toán các chi tiết của dầm.

5.3.1. Ch�n tiết diện dầm

a. Xác định chi�u cao h của dầm

Chiá»�u cao tiết diện là thông số cÆ¡ bản khi thiết kế dầm, phải đảm bảo yêu cầu sá»­ dụng: dầm phải đủ cứng có Ä‘á»™ võng không vượt quá giá»›i, nhÆ°ng cao Ä‘á»™ mặt trên, mặt dÆ°á»›i sàn lại bị khống chế bởi yêu cầu công nghệ, đồng thá»�i phải thoả mãn yêu cầu kinh tế, tiết kiệm. Gá»�i h là chiá»�u cao của tiết diện dầm, cần chá»�n h thoả mãn Ä‘iá»�u kiện sau: hmin ï‚£ h ï‚£ hmax ; và h càng gần hkt càng tốt trong đó: hmin là chiá»�u cao đảm bảo cho dầm đủ cứng trong suốt quá trình sá»­ dụng, nghÄ©a là Ä‘á»™ võng của dầm không vượt quá Ä‘á»™ võng giá»›i hạn; hmax là chiá»�u cao lá»›n nhất có thể của dầm, được quy định trong nhiệm vụ thiết kế, chính là khoảng cách cho phép đủ để bố trí hệ dầm và bản sàn; hkt là chiá»�u cao của tiết diện dầm ứng vá»›i lượng thép làm dầm ít nhất.
Chi�u cao hmin được xác định từ công thức tính toán độ võng của dầm. Với dầm đơn giản chịu tải tr�ng phân bố đ�u:

Chi�u cao lớn nhất hmax được xác định từ yêu cầu sử dụng, được quy định trong nhiệm vụ thiết kế. Quy định này không cho phép chi�u cao dầm vượt quá một giá trị nào đó, để không ảnh hưởng đến không gian sử dụng bên dưới sàn.

Chi�u cao kinh tế hkt là chi�u cao tiết diện, tương ứng với lượng thép làm dầm nh� nhất.
Nhận thấy rằng, khi chi�u cao dầm tăng lên thì tr�ng lượng bụng tăng lên, còn tr�ng lượng cánh dầm thì giảm xuống; quan hệ đó được biểu thị trên hình 5.12.

Hình 5.12. �ồ thị quan hệ giữa tr�ng lượng và chi�u cao dầm

Tr�ng lượng một mét dài dầm:

Bản bụng càng cao, càng m�ng thì dầm càng nhẹ. Tuy nhiên, khi thiết kế tiết diện, độ mảnh của bản bụng cần được khống chế để thoả mãn các đi�u kiện ổn định cục bộ. Vì vậy, có thể lấy các giá trị cho trong bảng 5.1. Với các lớp tiết diện mảnh hơn, cần tham khảo [1].

Từ công thức (5.27) thấy rằng, khi chi�u cao dầm lấy bằng chi�u cao hkt thì tr�ng lượng bụng dầm gần bằng tr�ng lượng hai cánh dầm; mặt khác tr�ng lượng dầm thay đổi rất ít quanh chi�u cao hkt. Vì vậy, khi thiết kế có thể lấy chi�u cao dầm h sai khác so với chi�u cao tính được khoảng 20% thì vẫn đảm bảo yêu cầu kinh tế.
Thiết kế dầm là việc nhằm tính và ch�n ra một cấu kiện chịu uốn mà m�i tiết diện của nó đ�u thoả mãn các đi�u kiện sử dụng như sau:
- �ảm bảo đi�u kiện chịu lực tại các tiết diện nguy hiểm ;
- Bản bụng, bản cánh phải thoả mãn đi�u kiện ổn định cục bộ và chịu lực tập trung;
- �ộ võng lớn nhất của dầm không vượt quá độ võng giới hạn cho phép trong quá trình sử dụng;
- Dầm phải đảm bảo đi�u kiện ổn định tổng thể, cục bộ;
- Thoả mãn các đi�u kiện cấu tạo và khả thi cho chế tạo và lắp dựng.

b. Xác định chi�u dày bản bụng dầm.

Với những dầm có chi�u cao lớn, chi�u dày bản bụng càng bé, dầm càng nhẹ, hiệu quả kinh tế càng lớn, nhưng chi�u dày bản bụng dầm còn cần đảm bảo đi�u kiện b�n chịu cắt của tiết diện. Từ đi�u kiện (5.13), khi gần đúng coi là chỉ có bản bụng chịu tác dụng của lực cắt Vmax, thì ứng suất tiếp tại thớ giữa đạt đến cư�ng độ tính toán v� cắt fv, theo N.G.Zuravxkii [13] có:

B� dày bản bụng tw được ch�n để đưa vào cấu tạo tiết diện dầm dựa trên cơ sở của các giá trị tính được theo công thức (5.37), (5.38), (5.39), nhưng cần lưu ý đến chi�u dày của thép cán theo quy cách và b� dày tối thiểu đảm bảo yêu cầu chống rỉ.

c. Xác định các kích thước của tiết diện cánh dầm

Trong phần này chỉ xem xét xác định tiết diện cánh dầm hàn. Cánh dầm thư�ng cấu tạo từ một bản thép, một số trư�ng hợp có thể cấu tạo từ hai bản thép nhưng thư�ng sẽ không hiệu quả (cấu tạo, các bản thép làm việc không đ�u…) . Chi�u dày bản cánh không nên lớn quá ba lần chi�u dày bản bụng, tránh sử dụng bản cánh dày quá 30mm (sẽ phát sinh ứng suất phụ và sẽ rất khó hàn khi hàn bản cánh với bản bụng dầm; mặt khác với cùng một mác thép thì khi b� dày càng lớn, cư�ng độ tính toán càng bé.).
Từ đi�u kiện b�n v� uốn của tiết diện chịu Mmax , xác định được diện tích yêu cầu của cánh dầm: chi�u dày tf và chi�u rộng bf của bản thép cánh dầm.
Từ đi�u kiện chịu uốn, xác định mômen quán tính cần thiết của tiết diện cánh dầm đối với trục trung hoà x-x:

Tiết diện làm việc hiệu quả khi đưa vật liệu ra xa tr�ng tâm, chi�u dày bản cánh tf nên ch�n lớn hơn chi�u dày tw của bản bụng, với dầm thông thư�ng, nên ch�n tf = 12  24mm.
�ể đảm bảo ổn định cục bộ của bản cánh nén, tỷ số giữa chi�u rộng và chi�u dày bản cánh cần thoả mãn đi�u kiện:

bef  t f <= 0,5 (5.43)

�ồng th�i đảm bảo đi�u kiện ổn định tổng thể của dầm và dễ liên kết với các cấu kiện khác (dầm ngang bên trên, với tấm sàn…) thì b� rộng cánh dầm không nên quả bé, thư�ng ch�n như sau:

Hình 5.13. Tiết diện dầm tổ hợp hàn