Đồ án Cầu thép - Nguyễn Duy Lĩnh

nhất do tải trọng mỏi tại giửa nhịp: -Momen lớn nhất tại giữa nhịp do xe tải thiết kế gây ra là: M1/2 = 0,5.35.3,6+0,5.145(5,75+1,25) = 570,5 kNm. -Momen do tải trọng tỉnh không hệ số và 2 lần tải trọng mỏi gây ra là : Mcf = MDC+MDW+2.(0,75).(LL+IM)Fat/1,2 Mcf = 854,673+636,675+2.(0,75).(1,15).(0,174).(570,5)/1,2 = 1576,965 kNm. Trong đó : 0,75 : hệ số tải trọng mỏi khi chỉ có (LL+IM).{Bảng A3.4.1.1} 1,15 : hệ số xung kích theo bảng {A3.6.2.1} 0,174: hệ số phân bố momen dầm ngoài bất lợi. 1,2 : hệ số làn xe. Do đó : fcf = < Rh.Fyc= 1,0.250 = 250 N/mm Trong đó : S là mođun đàn hồi của mặt cắt ,như đã tính ở phần I.2. =>Đánh giá : Đạt 3 Đối với tiết diện không liên hợp: - Tiết diện chắc phải thoả mản: + Độ mảnh của vách: = = 63,88 < ĐẠT + Độ mảnh của biên chịu nén: < ĐẠT + Mất ổn định thẳng đứng của vách: = 63,88 < ĐẠT + Mất ổn định uốn của vách: = 63,88 < ĐẠT 4. Mômen chảy và Mômen dẻo của tiết diện không liên hợp: 4.1 Mômen chảy: - Mômen chay My là mômen gây nên ứng suất chảy đầu tiên tại bất kỳ bản biên nào của dầm thép. Đối với tiết diện không liên hợp chỉ làm việc theo 1 giai đoạn nên My đơn giản bằng: My = Fy.SNC Trong đó: Fy : Cường độ chảy của thép SNC : Mômen kháng uốn của tiết diện không liên hợp. My = 250. = 7105,2.106 (N.mm) = 7105,2.106 (kN.m) 4.2 Mômen dẻo: - Mômen dẻo Mp là tổng mômen của các lực dẻo đối với trục trung hoà dẻo. Mp = Pt.dt + Pwt.dwt + Pwc.dwc + Pc.dc. Trong đó: Pt : Lực dẻo ở bản biên chịu kéo. Pt = Fy.bt.tt = 250.500.25 = 3,125.106 (N) Pc : Lực dẻo ở bản biên chịu nén. Pc = Fy.bc.tc = 250.500.25 = 3,125.106 (N) Pwt : Lực dẻo ở vách đứng chịu kéo. Pwt = Fy.(D/2).tw= 250.(1150/2).18 = 2,587.106 (N) Pwc : Lực dẻo ở vách đứng chịu nén. Pwc = Fy.(D/2).tw= 250.(1150/2).18 = 2,587.106 (N) dt, dc : Cánh tay đòn mômen của Pt, Pc đối với TTHD. dt = dc = (D + t)/2 =(1150+25)/2 = 587,5 (mm) dwt, dwc : Cánh tay đòn mômen của Pwt, Pwc đối với TTHD. dwt = dwc = D /4 = 1150/4=287,5 (mm) Mp = (3,125.106.587,5 + 2,587.106.287,5 + 2,587.106.287,5 + 3,125.106.587,5).10-6 = 5159,4 (kN.m) 5. Thiết kế chống cắt: Sức kháng cắt tính toán của dầm hoặc dầm tổ hợp Vr được lấy như sau : Vr = .Vn Trong đó: Vn : sức kháng cắt danh định. : hệ số kháng cắt. Ta có : = 1140/18 = 63,33 ≤ 3,07.= 3,07. =86,83 =>Vách mất ổn định quá đàn hồi Nên sức kháng cắt danh định Vn như sau : Vn = 1,48.t2w.=1,48.182.=3,390.106 N Do đó sức kháng cắt tính toán : Vr = .Vn = 1,0.3,390.106 = 3,390.106 N. Như đã tính toán , lực cắt do tải trọng gây ra Vu = 534,955 kN ==> Vu Vr Thoã mãn yêu cầu về sức kháng cắt. 6. Thiết kế cấu tạo: 6.1 Tỷ lệ chung: - Tiết diện I chịu uốn sẻ phải cân xứng, do đó: 0,1≤≤ 0,9 Trong đó: Iyc: Mômen quán tính biên chịu nén của tiết diện thép đối với trục thẳng đứng nằm trong mặt phẳng vách. Iy : Mômen quán tính của tiết diện thép đối với trục thẳng đứng nằm trong mặt phẳng vách Iy = (mm4) Iyc = 0,1 ≤ == 0,49 ≤ 0,9 thoả mãn. 6.2 Sức kháng uốn: - Sức kháng uốn danh định: Mn = Rb.Rh.My Trong đó: Rh : Hệ số giảm ứng suất của bản biên lai, đối với tiết diện đồng nhất Rh = 1 Rb : Hệ số truyền tải trọng. Rb = ar = Afc : Diện tích tiết diện ngang của bản biên. = 5,67 đối với các phần tử có diện tích biên chịu nén bằng hoặc lớn hơn diện tích biên chịu kéo. fc : Ứng suất trong biên chịu nén do tải trọng không hệ số cho dầm trong. Mc = (kN.m) = 80 < Rb = 1,0 Vậy Mn = 1x1x.My = Sx.Fy = 28,4208.10-3.250.103 = 7105,2 (KN.m) Ta có Mn = 7105,2 > = M ĐẠT. 6.3 Sức kháng cắt: Phải bố trí các bản bụng của mặt cắt đồng nhất cố gờ tăng cường ngang và có hoặc không có gờ tăng cường dọc được bố trí để thoã mãn : vcf 0,58.C.Fyw Trong đó: vcf : ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất ở bản bụng do tác dụng của tải trọng dài hạn tiêu chuẩn và của 2 lần tải trọng mỏi.(MPa) Đ.a.h Qg -Lực cắt lớn nhất tại gối do xe tải thiết kế gây ra là : Vq = 0,5.145.1,0 + 0,5.145.0,609 + 0,5.35.0,422 = 124,038 kN. -Lực cắt do tải trọng tỉnh không hệ số và 2 lần tải trọng mỏi gây ra là : Vcf = VDC+VDW+2.(0,75).(LL+IM)Fat/1,2 Vcf = 148,695+110,768+2.(0,75).(1,15).(0,696).(124,038)/1,2 = 383,563 kN Trong đó : 0,75 : hệ số tải trọng mỏi khi chỉ có (LL+IM).{Bảng A3.4.1.1} 1,15 : hệ số xung kích theo bảng {A3.6.2.1} 0,696: hệ số phân bố lực cắt dầm ngoài bất lợi. 1,2 : hệ số làn xe. =>Ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất ở bản bụng do tác dụng của tải trọng dài hạn tiêu chuẩn và của 2 lần tải trọng mỏi gây ra : C : tỷ số ứng lực oằn do cắt với cường độ chảy. .{A6.10.7.3.3a} Ta có : d0 : Khoảng cách sườn tăng cường Nên 1,18 Fyw : cường độ chảy nhỏ nhất qui định của bản bụng.(MPa) è Vậy vcf = 18,692 MPa 0,58.C.Fyw = 0,58.1,18.250 = 172,283 Mpa 7. Định kích thước và các yêu cầu cấu tạo chi tiết: 7.1 Kiểm tra độ võng: Độ võng cho phép của dầm theo AASHTO lấy bằng 1/800.Ltt, tức là : l (mm) Độ võng không bắt buộc ở đây là độ võng do hoạt tải gây ra trong dầm tại vị trí giữa nhịp (dầm đơn giản) Độ võng do hoạt tải gây ra có thể được xét đối với hai trường hợp hoạt tải : +Trường hợp có 1 xe tải thiết kế +Trường hợp 25% xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế Các làn đều được chất tải và các dầm đỡ đều võng và giả thiết các dầm đều võng như nhau. Hệ số phân bố độ võng DF = số làn / số dầm = 2/6 = 0,33 *Xét trường hợp xe tải đơn thiết kế : Tính võng tại giữ nhịp dầm Các tải trọng gây mỏi cho một dầm : P3 = 0,5.35.0,33.1,25 = 7,218 kN P1=P2 = 0,5.145.0,33.1,25 = 29,906 kN Ta có công thức tính độ võng tại một điểm bất kì : x≤ a : x = CLTr = P1 + P2 + P3 Độ võng do hoạt tải P2 gây ra là : fP2 = = = 7,018(mm) Độ võng do tải trọng P1 và P3 gây ra là : fP2 = .(P1+P3)()= 5,729(mm) =>Tổng độ võng do hoạt tải là xe tải đơn thiết kế gây ra là : 7,018+5,729 =12,747 mm *Độ võng do 25% xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế +25% xe trai thiết kế : 0,25.12,747 = 3,186 (mm) +Độ võng do tải trọng làn thiết kế Af = = 15,53( mm) Vậy tổng độ võng lớn nhât do hoạt tải gây ra là : 15,53+3,186 =18,716 (mm) =>Thỏa mãn. 7.2.Kiểm tra mỏi và đứt gãy: - Các yêu cầu về độ mảnh bản bụng đã được xem xét thoã mãn như trên . - Biên độ ứng suất cho phép phụ thuộc vào chu kì tải trọng và cấu tạo liên kết .Đút gãy phụ thuộc vào cấp vật liệu và nhiệt độ. 7.2.1. Chu kì tải trọng : - Giả thiết Cầu nối tuyến đường liên tỉnh quốc gia với ADT = 20000 xe cộ trong một làn xe một ngày . - Tỉ lệ xe tải trong luồng = 0,15 ,theo bảng 6.2 sách Cầu thép của GS.TS Lê Đình Tâm Do đó , số xe tải / ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế : ADTT = 0,15.ADT = 0,15.20000.(2 làn) = 6000 xe tải/ngày Nên số xe tải / ngày trong một làn xe đơn tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế : ADTTSL = p.ADTT = 0,85.ADTT = 0,85.20000 = 5100 xe tải/ngày - Theo bảng {A6.6.1.2.5.2}chu kì với mỗi lượt xe tải chạy qua cho một dầm đơn giản 23000mm , bằng : n = 1,0. - Như vậy , số lượng chu kì ứng suất N là số lượng xe dự kiến qua cầu của làn xe nặng nhất trong tuổi thọ thiết kế .Với tuổi thọ 100 năm , ta có như sau : N = 365.100.n.ADTTSL = 365.100.1,0.5100 = 186.106 chu kì 7.2.2. Biên độ ứng suất cho phép mỏi :{A6.6.1.2.5} Trong đó : A = 39,3.1011: hằng số được lấy từ bảng {A6.6.1.2.5-1} theo chi tiết loại B. =110MPa:ngưỡng mỏi biên độ không đổi,được lấy từ bảng {A.6.6.1.2.5-3} Vậy 7.2.3. Biên độ ứng suất cho phép mỏi : {A6.6.1.2.2} Trong đó : = 0,75 : Hệ số tải trọng được lấy theo bảng {A.3.4.1-1} : tác dụng lực , phạm vi ứng suất hoạt tải do sự đi qua của tải trọng mỏi. - Momen max do tải trọng mỏi có hệ số gây ra : MLL+IM = 0,75.1,15.0,6.(LL+IM)/1,2 = 0,75.1,15.0,174.570,5/1,2 = 71,348 kNm Trong đó : + 0,75 : hệ số tải trọng mỏi . + 1,15 : hệ số xung kích tải trọng. + 0,174 : hệ số phân phối momen dầm ngoài. + 1,2 hệ số làn xe . + (LL+IM) = 570,5 kNm : momen do hoạt tải thiết kế gây ra được tính ở phần K.2 => Vậy ứng suất hoạt tải do sự đi qua của tải trọng mỏi gây ra là : .= = 71,348/27,084 =2,6 Mpa < Thoã mãn 8. THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG: 8.1 Thiết kế sườn tăng cường gối: - STC gối là STC đặt tại vị trí có phản lực gối và các lực tập trung khác. Các lực tập trung chuyển qua bản biên vào đầu dưới của STC. STC gối được liên kết với vách tạo đường biên thẳng đứng làm neo chịu cắt. 8.1.1 Độ mảnh: (A.6.10.8.2.2) - STC gối được thiết kế như một phần tử chịu nén, chịu lực tập trung thẳng đứng, thường được thiết kế có chiều cao bằng chiều cao của vách và càng gần mép ngoài của bản biên càng tốt. - Phần lồi của STC gối phải thoả mản yêu cầu về độ mảnh: Trong đó: bt : Chiều rộng cánh lồi của STC. tp : Chiều dày của phần lồi của STC. Fys : Cường độ chảy của STC. - Chọn STC tại gối là thép công trình M270 cấp 250, có Fys = 250 Mpa, chiều rộng bt=200 (mm), chiều dày tp = 18 (mm). - Kiểm tra độ mảnh: ĐẠT 8.1.2 Sức kháng của gối: (A.6.10.8.2.3) : - Diện tích tựa có hiệu sẻ nhỏ hơn tiết diện nguyên của STC vì đầu TSC phải vát chéo để không cho mủ hàn lọt vào góc giửa bản biên và góc. Sức kháng tựa của gối dựa trên diện tích gối triết giảm này và cường độ chảy Fys của STC. Br = fb.Apn.Fys Trong đó: Br : Sức kháng tựa có hệ số, Br = 953,2 (kN). fb : Hệ số sức kháng tựa có hệ số, fb = 1,0 Apn : Diện tích thực phần lồi của STC. (mm2) - Dùng 2 STC 18x200, cắt vát 40mm, đặt đối xứng với sườn dầm, có : A = 2.18.(200-40) = 5760 > 3812,8 (mm2) ĐẠT 8.1.3 Sức kháng nén dọc trục: (A.6.10.8.2.4) : - Sức kháng nén dọc trục có hệ số Pr được xác định theo công thức: Pr = fc.Pn Trong đó: Pn : Sức kháng nén danh định. fc : Hệ số sức kháng nén, fc = 0,9. - Ta có: + Diện tích có hiệu của tiết diện ngang cột: A = 2.18.200 + 18.324 = 13032 (mm2). + Mômen quán tính của STC đối với trục trung tâm của vách: I = = 109,54.106 (mm4). + Bán kính quán tính của tiết diện cột: r = = 91,7 (mm). + Độ mảnh l được xác định theo công thức: l = Trong đó: k : Hệ số điều kiện liên kết biên lý tưởng. Đối với liên kết hàn 2 đầu của phần tử chịu nén bị cản chuyển động theo phương vuông góc thì lấy k = 0,75. L : Chiều dài thanh không kể liên kết, L = D = 1440mm. l = = 0,018 < 2,25. Vậy: Sức khánh danh định của cột được xác định theo công thức: Pn = = 3233,72 (kN). Pr = fc.Pn = 0,9.3233,72 = 2910,348 > 953,2 (kN) ĐẠT. Vậy STC gối gồm một đôi 18x200 bố trí đối xứng hai bên sườn dầm (Hình vẽ) 8.2 Thiết kế sườn tăng cường đứng trung gian: - STC đứng trung gian có tác dụng tăng cường ổn định của vách, phát triển sức chịu cắt của vách sau mất ổn định. Độ mảnh: {A.6.10.8.1.2} : - Kích thước sườn tăng cường trung gian được chọn để có độ mảnh yêu cầu sau đó kiểm tra lại cường độ và độ cứng : Các yêu cầu độ mảnh của STC đứng trung gian được cho bằng 2 biểu thức của AASHTO như giới hạn bề rộng bt của mỗi cạnh lồi {A6.10.8.1.2} Ta có : Và Trong đó : d : chiều cao mặt cắt thép (mm) tp : chiều dày của phân tố chìa ra.(mm) Fys : cường độ chảy nhỏ nhất qui định trong gờ tăng cường.(MPa) bf : chiều rộng của bản cánh thép trong một mặt cắt.(mm) 50 + 1200/30 = 90mm≤bt≤ 0,48.tp.= 0,48.tp. = 13,6.tp -Chọn kích thước gờ tăng cường như sau : bt x tp = 120x12(mm) 8.2.2.Độ cứng: - Momen quán tính của bất kì gờ tăng cường nào cũng phải thoã mãn yêu cầu sau : It do.tw3.J Với Trong đó : +It : Mômen quán tính của gờ tăng cường quanh mép tiếp xúc với bản bụng (mm4) It = .tp.bt3 + tp.bt.()2 = .tp.bt = .12.1403 = 10,976.106 mm4 +tw = 18 (mm): Chiều dày bản bụng +d0 : khoảng cách của gờ tăng cường ngang (mm).Được chọn là d0 = 3000mm +DP =1150 mm:Chiều cao bản bụng => J = 2,5 ()2 – 2 = 2,5.()2 – 2 = - 1,639 ≥ 0,5 Vậy dùng J = 0,5 Do đó It =10,976.106 mm4 do.tw3.J = 3000.183.0,5 = 8,748.106 mm4 Vậy sườn tăng cường đã chọn đựơc thoã mãn về độ cứng II ). XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CẮT BIÊN DẦM: 1 Vẽ biểu đồ Mômen uốn tính toán: - Ta đã có: ML/2 = 527,895 (kNm) - Ta xác định thêm ML/8 , ML/4 và M3L/8 . MLL+IM+PL=mg[(Mhoặc M)(1+IM/100)] + mg.M +mg.M Vẽ đ.a.h Mômen tại các vị trí tải trọng : *Tại vị trí L/8 : Mô hình xếp tải lên đường ảnh hưởng ML/8 *Tại vị trí L/4 : Mô hình xếp tải lên đường ảnh hưởng Mômen ML/4 *Tại vị trí 3L/8 : Mô hình xếp tải lên đường ảnh hưởng Mômen M3L/8 Ta có bản tổng hợp Mômen : Bảng tổng hợp Mômen không hệ số do hoạt tải gây ra với dầm ngoài TiÕt diÖn mgHL mgLn mgPL MTr (kN.m) MTa (kN.m) M Ln (kN.m) MPL (kN.m) MLL+IM+PL (kN.m) l/8 0.174 0.418 1.20 351,01 268,47 134,525 86.79 236,724 l/4 0.174 0.418 1.20 585,22 457,875 230,61 148.78 402,216 3l/8 0.174 0.418 1.20 712,04 568,22 288,265 185.98 498,539 l/2 0.174 0.418 1.20 740,875 599,5 307,48 198.38 527,895 Loại Lực W (kN/m) ML/8 (kNm) ML/4 (kNm) M3L/8(kNm) DC 17,9876 374.5 642 802.5 DW 2,483 278.7 477.7 597.1 LL+IM - 236,724 402,216 498,539 - Tổng mômen do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại tiết diện L/8, L/4 và 3L/8 có hệ số: ML/8 = 0,95.(1,25.374,5 + 1,5.278,7 + 1,75.236,724) = 1248,245 (kNm). ML/4 = 0,95.(1,25.642 + 1,5.477,7+ 1,75.402,216) = 2111,782 (kNm). M3L/8 = 0,95.(1,25.802,5 + 1,5.597,1+ 1,75.498,539) = 2632,657 (kNm). J.Tính toán mối nối dầm chủ : Trong thi công cầu thép, do bị khống chế bởi chiều dài của tấm thép cũng như những khó khăn trở ngại trong quá trình vận chuyển lao lắp dầm mà đối với những dầm có chiều dài nhịp lớn ta cần phải nối dầm để đảm bảo an toàn, tiện lợi trong quá trình vận chuyển, cẩu lắp. Đối với những cấu kiện thép được cán sẵn thì chiều dài của tấm thép thường tối đa là 12m, vì vậy mà với những cầu nhịp lớn hơn 12m ta cần phải nối dầm chủ. Mối nối dầm chủ nên thực hiện nối ở những vị trí mà nội lực của dầm nhỏ, để đảm bảo mối nối không quá phức tạp, an toàn của mối nối cao, tính toán và thi công đơn giản. Đối với dầm chủ của cầu có chiều dài nhịp dầm 23m ta tiến hành nối dầm chủ tại 2 vị trí, chiều dài lần lượt là 6,5x10x6,5 m. Các vị trí nối này có lực cắt và mômen tương đối nhỏ hơn các vị trí khác của dầm, do đó ta thực hiện nối ở những vị trí này là hợp lý và số lượng mối nối là ít nhất. Cầu thường chịu tác dụng của tải trọng động lớn và thay đổi, nên hiện nay trong thiết kế cầu thép thường dùng hai loại liên kết là liên kết bằng đinh và liên kết hàn. Mối nối gồm có hai loịa là mối nối được tiến hành trong công xưởng và mối nối được tiến hành ngoài hiện trường. Mối nối hàn thường là phù hợp đối với những mối nối trong công xưởng hơn là các mối nối ngoài công trường, vì ảnh hưởng của thời tiết đến mối nối hàn ngoài hiện trường lớn hơn trong công xưởng, và những ảnh hưởng này có thể hạn chế được trong công xưởng, với mối nối hàn tại hiện trường thi công để đảm bảo kĩ thuật thường rất phức tạp vì cần kiểm tra chất lượng của mối hàn. Còn đối với những mối nối ngoài công trường như mối nối dầm chủ có chiều dài nhịp lớn thì liên kết bằng đinh là hợp lí hơn. Liên kết đinh ở đây bao gồm có liên kết bầng bu lông thường, bu lông cường độ cao, liên kết bằng đinh tán. Trong trường hợp dầm của ta chọn mối nối dầm bằng bulông cường độ cao (CĐC). Các liên kết và các mối nối của cấu kiện chính phải được thiết kế ở trạng thái giới hạn cường độ không nhỏ thua trị số lớn hơn của: +Tri số trung bình của mômen uốn, lực cắt hoặc lực dọc trục do tải trọng tính toán ở tại mối nối hoặc liên kết và sức kháng uốn, cắt. 1 Xác định nội lực tại tiết diện mối nối : - Xác định mômen do hoạt tải gây ra tại tiết diện mối nối: MLL+IM = mg[(MTr hoặc MTa)(1+ IM) + MLn + MPL]. Mômen do xe tải thiết kế gây ra : MTr = 615,66 (kN.m) Mômen do xe hai trục gây ra : MTa = 494,355 (kN.m) Mômen do tải trọng làn gây ra : MLn = 249,355 (kN.m) Mômen do tải trọng người gây ra : MPL = 3.(0,5.23.4,663) = 160,873 (kNm) => MLL+IM +PL= mg[(MTr hoặc MTa)(1+ IM)] + mgLn .MLn + mgPL MPL =0,174.615,66.1,25 + 0,418.249,355 + 1,2.160,873 = 431,184 (kN.m) -Xác định Mômen do tĩnh tải gây ra tại tiết diện mối nối : Mtdmn = .4,663.23.w = 53,625.w (kNm). -Xác định lực cắt do hoạt tải gây ra tại tiết diện mối nối : Lực cắt do xe tải thiết kế gây ra : VTr = 96,48 (kN) Lực cắt do xe hai trục gây ra : VTa = 76,045 (kN) Lực cắt do tải trọng làn gây ra : VLn = 23,25 (kN) Lực cắt do tải trọng người gây ra : VPL = 3.(0,5.16,5.0,717) = 17,746 (kN) VLL+IM+PL=mg[(Vhoặc V)(1+IM/100)] + mg.V +mg.V = 0,174.96,48.1,25+0,418.23,25+1,2.17,46 = 51,65(kN) - Xác định lực cắt do tĩnh tải gây ra tại tiết diên mối nối: Vtdmn = .0,717.16,5.w = 5,92.w (kN). - Nội lực do tĩnh tãi và hoạt tải gây ra tại tiết diện mối nối khi chưa có hệ số: VÞ trÝ dÇm T¶i träng W (kN/m) M«men (kNm) Lùc c¾t (kN) DÇm trong DC 13.44 720.48 79,56 DW 3.61 193.59 21,37 LL+IM+PL 431,184 51,65 - Tổng mômen và lực cắt do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại tiết diện mối nối: Mtdmn= 0,95.(1,25. 720,48+1,5. 193,59+ 1,75. 431,184) = 1848,279 (kN.m). Vtdmn= 0,95.(1,25. 79,56+1,5.21,37+1,75.51,65) = 210,79 (kN). 2 Tính toán sức kháng danh định của một bulông: - Như đã nói ở trên, trong tiết diện dầm thì bản biên đóng vai trò chủ yếu là chịu mômen cho tiết diện dầm, do vậy mà khi phá hoại đinh có thể xảy ra một số trường hợp phá hoại như sau: Đinh bị cắt đứt, đinh chịu ép mặt, đinh cũng có thể bị nhổ. - Vì vậy mà khi tính toán mối nối của bản biên ta phải thiết kế sao cho sức kháng danh định của đinh không nhỏ hơn lực tác dụng lên đinh. 2.1 Tính toán sức kháng cắt của bulông: {A6.13.2.7} - Sức kháng cắt danh định của bulông cường độ cao, khi theo phương tác dụng của tải trọng khoảng cách giữa các bulông xa nhất không quá 1270mm lấy như sau: + Khi đường ren răng nằm ngoài mặt phẳng cắt: Rn = 0,48.Ab.Fub.Ns . + Khi đường ren răng nằm trong mặt phẳng cắt: Rn = 0,38.Ab.Fub.Ns . Trong đó: Ab : Diện tích bulông theo đường kính danh định. Ab = 3,14.102 = 314mm2. Fub : Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bulông. Fub = 820 MPa.(d = 1627mm). Ns : Số mặt phẳng cắt cho mỗi bulông, Ns = 2. - Sức kháng cắt danh định của bulông : + Khi đường ren răng nằm ngoài mặt phẳng cắt: Rn = 0,48.314.830.2.10-3 = 250,32 kN. + Khi đường ren răng nằm trong mặt phẳng cắt: Rn = 0,38.314.830.2.10-3 = 198,17 kN. - Vậy sức kháng cắt tính toán của bulông là : Rn = φs.Rn +Khi đường ren răng nằm ngoài mặt phẳng cắt : R = 0,8.250,32 = 200,261 kN +Khi đường ren răng nằm trong mặt phẳng cắt : R = 0,8.198,17 = 158,54 kN 2.2 Tính toán sức kháng chịu ép mặt của bulông: {A6.13.2.9} - Các liên kết bulông trong liên kết chịu ép mặt thì ngoài chịu cắt còn chịu ép mặt khi mà các bản nối tì sát vào bulông. Diện tích ép mặt có hiệu của bulông bằng đường kính nhân với chiều dày của bản nối. Chiều dày có hiệu của bản nối có lổ bulông đầu chìm lấy bằng chiều dày bản nối trừ đi 1/2 lổ loe. - Khi đó sức kháng ép mặt danh định của bulông được xác định: + Khi khoảng cách tĩnh giữa các bulông không nhỏ hơn 2d và khoảng cách tĩnh đến đầu thanh không nhỏ hơn 2d thì: Rn = 2.4.d.t.Fu Trong đó: d: Đường kính danh định của bulông, d = 20 (mm). t: Chiều dày bản nối, t = 20 (mm). Fu: Cường độ chịu kéo của vật liệu liên kết, Fu = 250 (Mpa). - Sức kháng chịu ép mặt của bulông là : Rn = 2,4.d.t.Fu = 2,4.20.20.250.10-3 = 240 (kN). =>Sức kháng ép mặt tính toán của bu lông là R = 0,8.240 = 192 kN Sức kháng trượt của bulông: {A.6.13.2.8} - Sức kháng trượt danh định của bulông ở trong liên kết phải được lấy như sau: Rn = Kh.Ks.Ns.Pt Trong đó : Ns: số lượng mặt ma sát tính cho mỗi bulông. Pt: lực kéo yêu cầu nhỏ nhất của bulông quy định trong {bảngA6.13.2.8-1} (N). Kh: hệ số kích thước lỗ qui định trong {bảng A.6.13.2.8-2}. Ks: hệ số điều kiện bề mặt qui định trong {bảng A.6.13.2.8-3}. - Như vậy ta có: + Ns = 2. + Pt = 179000N. + Kh = 1,0. + Ks = 0,5. => Rn = Kh.Ks.Ns.Pt = 1,0.0,5.2.179000.10-3 = 179 (kN) =>Sức kháng trượt tính toán của bulông là: Rn = 0,8.179 = 143,2 (kN). 3 Tính toán mối nối biên dầm: - Ứng suất tại trọng tâm bản biên khi xem mép trên của bản biên đạt đến giới hạn chảy Fy. ff =Fy. = 250. = 245(Mpa). - Chọn thép bản nối có tiết diện 500x20mm và.230x20. Ag = 500.20 + 230.20.2 = 19200 (mm2). Alỗ = 4.20.22.2 = 3520 (mm2). An = 19200 – 3520 = 15680 (mm2) > Agf = 500.25 = 12500 (mm2). - Nội lực tính toán trong bản biên: Dự kiến bố trí 4 hàng đinh Nb = ff . Agy = 245.15680.10-3 = 3841,6 (kN). Vậy số bulông cần thiết bố trí cho liên kết bản biên là: n = (bulông). Chọn n = 28 (bulông). Cấu tạo của liên kết bản biên. 4 Tính toán mối nối sườn dầm chủ: - Xác định nội lực tại tiết diện mối nối (cách gối 6,5m) do sườn dầm chịu: + Mômen quán tính sườn dầm: IS =.18.11503 = 0,281.1010(mm4) + Mômen quán tính của dầm chủ: Ing = 2,07.1010 (mm4). Vậy mômen và lực cắt do sườn dầm chịu : V = V6,5 = 210,79 (kN). M = Mmn.IS/Ing = 1848,279.0,281.10 /2,754.10= 188,586 (kNm). - Bố trí sơ bộ các bulông dùng cho mối nối sườn dầm: + Chọn loại bulông cường độ cao có đường kính bulông là d = 20mm. + Lổ để bắt bulông là loại lổ chuẩn có đường kính 22 mm. - Ngoài những chú ý về cấu tạo của bulông phần biên dầm ta còn có một số chú ý về cấu tạo của phần mối nối sườn dầm: + Bước dọc của bulông kề nhau không vượt quá: 12.t = 12.12 = 144 (mm). + Khoảng cách ngang giữa các hàng bulông kề nhau không vượt quá: 24.t = 24.12 = 288 (mm). Trong đó: t: là chiều dày bản nối. Bước dọc: là khoảng cách giữa các bulông theo phương của chiều dài dầm. Khoảng cách ngang: là khoảng cách giữa các bulông theo phương đứng của sườn dầm. - Đối với mối nối của phần sườn dầm ta cũng cần phải tính toán tiết diện giảm yếu của bản nối sao cho không nhỏ hơn diện tích của tiết diện sườn dầm cần nối. Để tính toán sơ bộ ta có thể lấy tiết diện lỗ bằng 15% tiết diện sườn dầm. Agw = 1150.18 = 20700 (mm2). Alỗ = 0,15.20700 = 3105 (mm2). - Chọn tiết diện bản nối có kích thước 1000x12 (mm). An = 2x1000x12 – 3105 = 236895 (mm2) > Agw = 20700 (mm2). Þ Thoả mãn. Từ những khống chế trên ta có thể bố trí sơ bộ các bulông cho mối nối vách dầm bằng bulông CĐC như sau: Cấu tạo của liên kết bản bụng - Mômen tác dụng cân bằng với tổng mômen kháng của các đinh trong nhóm đinh. M = à Pb = Trong đó: M: là mômen tác dụng; M = 188,586 (kNm). Pb: là lực do M gây ra ở đinh xa nhất trong nhóm đinh. J: tổng bình phương khoảng cách của các đinh trong nhóm tính đối với trọng tâm của nhóm đinh (m2). J = 2.3.(5002 + 4002 + 3002 + 2002 + 1002) = 3300000 (mm2). c: là khoảng cách từ đinh xa nhất đến trọng tâm nhóm đinh (mm). c = = 608 (mm). - Suy ra Pb =188,586.10.608/3300000 = 34,745 (kN). + Chiếu lên phương trục x : =5,715(kN). + Chiếu lên phương trục y : = 34,288(kN). - Lực cắt do tải trọng gây ra là: Pv = = 210,79 /36 = 5,855 (kN). (n là số bulông trong nhóm bulông, n = 12x3 = 36 bulông). - Khi đó ta có lực cắt lớn nhất tác dụng lên một đinh xa nhất do lực cắt của tải trọng và lực cắt của mômen M gây ra: R = = 40,548 (kN). - Ta có R = 40,548 < 158,54 (kN) = Rn. => Vậy mối nối bulông phần sườn dầm đã đảm bảo đủ cường độ. 5.Tính toán mối nối trong tiết diện dầm chủ 5.1Tính toán sức kháng của mối nối hàn góc :{A.6.13.3.2.4} Liên kết hàn có nhiều ưu điểm nên thường được dùng . Liên kết hàn đơn giản về cấu tạo, thiết kế, ít chi tiết , ít tốn vật liệu, giảm thao tác trong nhà máy. Thông thường kết hợp liên kết hàn ở nhà máy , liên kết bulông ở côgn trường là biện pháp tốt nhất trong kết cấu thép. Tuy nhiên liên kết hàn có nhược điểm cần quan tâm đặc biệt là các mối hàn lớn, khi nguội sẽ co ngót, gây ứng suất dư, đặc biệt trong các mối hàn lớn khi ó hiệu ứng tích luỹ biến dạng nhiệt. Chất lượng mối hàn phụ thuộc rất nhiều vào côgn nghệ hàn, nếu hàn đúng mối hàn thiết kế tốt hơn thép cơ bản. Nếu hàn không đúng ngay cả mối hàn đẹp cũng không có tá dụng. 5.1.1.Mối hàn góc chịu kéo và nén : Sức kháng tính toán của mối hàn góc chịu kéo và nén song song với trục của đường hàn phải lấy theo sức kháng tính toán của kim loại cơ bản, tức là : R = 250Mpa. 5.1.2.Mối hàn góc chịu cắt : Các liên kết hàn dùng đương hàn góc chịu cắt trên diện tích hiệu dụng phải được lấy theo trị số nhỏ hơn của hoặc sức kháng tính toán của vật liệu liên kết qui định ở Điều 6.13.5, hoặc sức kháng tính toán của kim loại hàn lấy như sau : Rr = 0,6..Fexx Trong đó : : là hệ số sức kháng đối với kim loại hàn qui định trong Điều 6.5.4.2 , = 0,8. Fexx : cường độ phân loại của kim loại hàn (MPa). Chọn thép hàn cấp 250 nên có Fexx = 250MPa è Rr = 0,6..Fexx = 0,6.0,8.250 = 120MPa Diện tích hiệu dụng là chiều dài đường hàn hiệu dụng nhân với chiều cao bé hiệu dụng của mối hàn. Chiều cao bé của mối hàn là khoảng cách nhỏ nhất từ gốc mối ghép đến mặt mối hàn. Chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đường hàn góc phải là bốn lần kích thước của nó và không có trường hợp nào nhỏ hơn 40mm. 5.2.Tính toán mối hàn góc trong tiết diện dầm chủ : {A.6.13.3.4} 5.2.1.Cấu tạo mối hàn góc: Mối hàn góc có dạng hình tam giác. Kích thước mối hàn được tính là cạnh tam giác Cường độ mối hàn được tính theo chiều dày là đoạn nhỏ nhất tính từ góc tam giác đến mặt mối hàn. Nêu 2 cạnh tam giác không đều nhau