CẦU THÉP DẦM ĐẶC
I. Cấu t ạo chi tiết dầm chính liên kết bằng đinh tán
1. Các dạng mặt cắt ngang và kích thước cơ bản:
a). Mặt cắt ngang:
Dầm chính được làm từ thép bản và một loại thép hình (chủ yếu là thép góc), liên kết bằng đinh tán. Tiết diện của dầm thường có dạng chữ I, khi cần tăng mô men quán tính để vượt nhịp lớn thì có thể chồng đôi (Hình 11.6-a).
b) a)
Hình 11.6- Các dạng tiết diện dầm chính liên kết bằng đinh tán
Trường hợp cần tăng cường ổn định và tăng khả năng chịu xoắn cho dầm, người ta cấu tạo mặt cắt hình hộp hoặc mặt cắt chữ Π (Hình 11.6-b). Loại này sử dụng kết hợp hai thanh I với thép bản hoặc thép bản với thép góc.
b). Các bộ phận của dầm giản đơn, tác dụng và kích thước cơ bản:
• Chiều cao dầm h:
+ Độ võng cho phép thỏa mãn các yêu cầu nêu trong mục 11.1.I. về chiều cao dầm chính được xác định như sau:
Quy trình 79: Độ võng cho phép đối với dầm thép cầu đường bộ [f]=
400 l
Tiêu chuNn 22TCN-272-05: Kết cấu nhịp giản đơn hoặc liên tục cần thiết kế sao cho độ võng ứng với hoạt tải, kể cả xung kích không được vượt quá
800 1
chiều dài nhịp cho các cầu thành phố. Chú ý khi tính toán phải lấy diện tích tiết diện nguyên.
+ Có thể xác định chiều cao dầm theo công thức:
δ α
. . R h= M
trong đó: M - mô men uốn tính toán α - hệ số lấy bằng 2,5÷2,7
R - cường độ tính toán của thép làm dầm chính δ - chiều dày bản bụng (sườn) dầm
+ Theo kinh nghiệm thiết kế:
Với cầu đường bộ:
÷
= 15
1 12
1 l h
Với cầu đường sắt: Khi l≤30m thì
÷
= 13 1 9 1 l h
Khi l=30÷36m thì
÷
= 15
1 10
1 l h
• Bản bụng (sườn) dầm:
+ Bản bụng chịu cắt là chủ yếu nên chiều dày δ nhỏ, nhưng không được nhỏ hơn 10mm. Xuất phát từ yêu cầu chống rỉ, ổn định cục bộ và yêu cầu chế tạo, chiều dày bản bụng δ = 10 ÷ 22mm.
+ Có thể xác định chiều dày sườn dầm theo tỷ lệ với chiều cao sườn dầm:
Quy trình 79: hs
5 , 12
= 1
δ đối với dầm làm bằng thép than,
hs
10
= 1
δ đối với dầm làm bằng thép hợp kim thấp.
Tiêu chuNn 22TCN-272-05: Quy định chiều dày bản bụng của các dầm thép cán không được nhỏ hơn 7mm.
+ Bản bụng không chạm vào bản cánh trên và dưới mà cách một khoảng 5÷10mm.
+ Để đảm bảo ổn định cục bộ của bản bụng, người ta cấu tạo các sườn tăng cường đứng bằng thép góc, kẹp sát hai bên bản bụng. Giữa các sườn tăng cường và bản bụng có các bản đệm. Sườn tăng cường đứng được đặt ở vị trí truyền lực tập trung và phân bố dọc theo suốt chiều dài dầm. Cự ly giữa các sườn tăng cường đứng do tính toán quyết định, nhưng không vượt quá 2.hb, (hb là chiều cao của bản bụng) và trong mọi trường hợp không vượt quá 2m.
1 - S − ờ n tă n g c − ờ n g đ ứ n g 2 - S − ê n t¨ n g c − ê n g n g a n g
2 1
Hình 11.7- Bố trí các sườn tăng cường
+ Ở vùng chịu nén của dầm còn cấu tạo các sườn tăng cường ngang bằng thép góc để đảm bảo ổn định chung của dầm, sườn tăng cường ngang sẽ bị gián đoạn khi gặp sườn tăng cường đứng (hình 11.7). Hiện tượng mất ổn định chung (mất ổn định tổng thể) của dầm xảy ra khi mặt cắt ngang của dầm bị xoắn do cánh chịu nén bị oằn đi theo phương ngang. Vì vậy, sườn tăng cường ngang
được đặt gần cánh trên của dầm, ở vị trí cách mép trên của bản bụng một khoảng (0,2÷0,25)hb.
+ Trường hợp chiều cao của dầm lớn trong khi thép được cung cấp để làm bản bụng có bề rộng nhỏ, phải nối dọc bản bụng bằng cách dùng hai hay một số bản thép ốp nối dọc sát hai bên bản bụng, rồi liên kết bằng đinh tán.
• Bản cánh (biên) dầm:
+ Bản cánh chịu uốn nên chiều dày phụ thuộc vào giá trị mô men uốn tính toán. Khi mô men uốn nhỏ, bản cánh gồm 1 tấm thép bản. Với dầm chịu mô men uốn lớn, nên dùng không quá 3 tấm thép bản ghép lại làm bản cánh. Chiều dày mỗi tấm không quá 20mm do điều kiện gia công, chế tạo khống chế.
Chiều dày của bản cánh bao gồm cả cánh nằm ngang của thép góc cánh không được lớn hơn 4,5d; nếu dùng hai búa để tán thì không được lớn hơn 5,5d (d- đường kính của đinh tán).
+ Chiều rộng tối thiểu của bản cánh: bc ≥ 2xb + δ + 2x5 (mm) trong đó: b - chiều rộng cánh nằm ngang của thép góc cánh
δ - chiều dày của bản bụng
5mm (mỗi bên) - độ dự trữ bảo vệ thép góc không bị biến hình và rỉ (hình 11.8).
bc b
δ
> 5mm
Hình 11.8- Cấu tạo bản cánh của dầm đinh tán
+ Chiều rộng tối đa của bản cánh không được vượt quá 15δ’ và 400mm với cầu đường bộ, 10δ’ và 300mm với cầu đường sắt, trong đó δ’ là tổng chiều dày của các tấm thép bản cánh và cánh nằm ngang của thép góc cánh.
• Thép góc cánh:
+ Thép góc cánh liên kết bản bụng với bản cánh tạo thành dầm chính thông qua đinh tán. Chiều dày cánh của thép góc lớn hơn hoặc bằng chiều dày bản
bụng. Nếu thép góc không đều cánh thì cánh dài (nằm ngang) được dùng làm bản cánh để tăng ổn định và mô men quán tính của dầm.
Quy trình 79: Số hiệu tối thiểu của thép góc liên kết bản bụng và bản cánh là 100x100x10mm.
c). Dầm liên tục:
+ Chiều dài nhịp:
Dầm hai nhịp thường làm bằng nhau, khi có ba nhịp trở lên thì chiều dài nhịp biên bằng 0,7÷0,8 nhịp chính (ở giữa).
+ Chiều cao dầm:
- Khi chiều cao dầm không đổi:
20 1 15
1 ÷ l = h
- Khi chiều cao dầm thay đổi:
Chiều cao tại gối
30 1 20
1 ÷ l =
h
Chiều cao giữa nhịp chính
60 1 45
1 ÷ l =
h