Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương I: Cầu giàn thép - Nguyễn Ngọc Tuyển (Phần 4)

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu thép 2 - Chương I: Cầu giàn thép - Nguyễn Ngọc Tuyển (Phần 4)

1. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU THÉP 2 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: Link dự phòng: ‐in‐ vietnamese/ cau‐thep‐2 Hà Nội, 11‐2014 Giàn chủ (t.theo) • Kiểmtratheogiớihạnvề mỏi: ĐốivớiTTGH mỏi: Các hệ số η = 1 và Φ = 1  f  F Điềukiệnkiểmtra: n γ = hệ số tảitrọng quy định Trong đó: trong Bảng 3.4.1‐1 cho tổ hợptảitrọng khi tính mỏi.  ( Δf ) = Biên độ ứng suấtdo tảitrọng mỏi  ( ΔF )n = Sức kháng mỏidanhđịnh, xác định theo điều 6.6.1.2.5 như sau: 1 A 3 1 FF nTH N 2  A = Hằng số phụ thuộcchi tiếtkếtcấu(cóthứ nguyên là MPa3) lấytheo bảng 6.6.1.2.5‐1 (đốivới thanh giàn, A = 82.0 x 1011 hoặc 39.3 x 1011) 54 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 1
2. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) 1 A 3 1 FF nTH N 2  N = Chu kỳứng suấttrongsuốttuổithọ công trình N 365 100 nADTT SL  n = Số chu kỳ biên độ ứng suấtkhicó1 xe chạy qua cầulấytheobảng 6.6.1.2.5‐1 55 Giàn chủ (t.theo) N 365 100 nADTT SL  (ADTT)SL = p(ADTT) = Số xe tải/ ngày trong mộtlànxeđơn tính trung bình trong tuổithọ thiếtkế.  ADTT = Số xe tải/ ngày theo 1 chiều tính trung bình trong tuổithọ thiết kế.  p = Phân số xe tảitrongmộtlànxeđơnlấytheoBảng 3.6.1.4.2‐1 56 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 2
3. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) 1 A 3 1 FF nTH N 2  (ΔF)TH = Ngưỡng mỏibiênđộ không đổi, lấytừ Bảng 6.6.1.2.5‐3 (Giớihạn mỏi khi biên độ ứng suất không đổithường lấybằng 165MPa và 110MPa tương ứng vớicácgiátrị hằng số A ở trên). 57 Giàn chủ (t.theo) • Khi kiểm toán các thanh giàn, chiều dài tự do các thanh lấynhư sau: – Đốivới thanh biên, thanh xiên, thanh đứng ở gốithìkhixétuốntrongmặt phẳng hoặcrangoàimặtphẳng củagiànđềulấybằng chiều dài hình học của thanh – Đốivới các thanh xiên, thanh đứng khác thì khi xét uốn: » Trong mặtphẳng củagiànlấybằng 0.8 chiều dài hình học » Ra ngoài mặtphẳng củagiànlấybằng chiềudàigiữacácđiểmmà thanh được liên kết trong phương ngang (nhờ hệ thống liên kết) » Ra ngoài mặtphẳng củagiànlấybằng 0.7 chiều dài hình họcnếu thanh đógiaonhauvớimột thanh khác chịukéo. 58 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 3
4. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) – Thanh hai nhánh liên kếtbằng bảngiằng: • Thanh 2 nhánh khi uốn ra ngoài mặtphẳng giàn c (theo phương củatrụcx‐x) thì độ cứng của thanh (hay mô men quán tính tiếtdiện đốivới trụcy‐y) phảixéttới ảnh hưởng do ghép từ 2 nhánh. • Nói cách khác, ngoài hiệntượng uốncongcủa trục thanh phảixétđếnuốncụcbộ của2 nhánh trong phạmvi giữa các bảngiằng. b => độ mảnh λ sẽđượcthaythế bằng độ mảnh y tương đương λtđ,x 22 xx td,, x  x nh x y 59 Giàn chủ (t.theo) 22 c) td,, x  x nh x VV a) b) 2 2 T T VV 2 2 c c VV 2 2 T M T c V V 2 2 VV 2 2 T T VV b b 2 2 60 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 4
5. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) 22 td,, x  x nh x Trong đó: – λx = Độ mảnh theo phương củatrụcx‐x của thanh, tính vớitiếtdiệngồm cả hai nhánh – λnh,x = Độ mảnh theo phương củatrụcx‐x của thanh, tính vớitiếtdiệnchỉ có 1 nhánh và chiềudàitự do là khoảng cách giữacácbảngiằng. Cầnchú ý rằng giớihạnlà40 đốivới thanh chịunénvà50 đốivới thanh chịukéo. • Bảngiằng đượctínhtoánchịulựccắtgiảđịnh có trị số không thay đổi trên cả chiều dài thanh. Lựccắt đượcxácđịnh bằng biểuthức sau: VAF min y Trong đó: – α = Hệ số lấybằng (0.24 ÷ 0.00007) λ , với λ là độ mảnh của thanh. 61 Giàn chủ (t.theo) – A = Diệntíchtiếtdiệnnguyêncủa thanh – Fy = Cường độ chảydẻocủathép – ϕ = Hệ số uốndọctrongmặtphẳng song song vớimặtphẳng bố trí bản giằng – ϕmin = Hệ số uốndọcnhỏ hơn trong hai hệ số uốndọctương ứng mặt phẳng song song vớimặtphẳng bố trí bảngiằng và mặtphẳng vuông góc vớimặtphẳng đó • Các bảngiằng cùng với hai mảnh của thanh tạo thành mộtkếtcấulàhệ giàn không có thanh xiên với các nút cứng, nên dưới tác dụng củalựcV các thanh củagiàncóbiểu đồ mô men như trên hình vẽ VCVC Mô men trong nhánh: M 22 4 VC Mô men trong bảngiằng: M d 2m Trong đó, m = số mặtphẳng bố trí bảngiằng. 62 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 5
6. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) • Lựccắttrongbảngiằng 2M VC V d bmb • Căncứ và trị số củamômen và lựccắtxácđịnh được ở trên => có thể kiểmtoánbảngiằng và mối hàn liên kếtbảngiằng vào hai nhánh của thanh V C 2 2 Md V C 2 2 63 Giàn chủ (t.theo) – Tính toán nút giàn • Việc tính toán nút giàn bao gồm: – Tính liên kết các thanh vào nút – Kiểmtoánsức kháng củabản nút • (1). Tính liên kết thanh vào nút là xác định sốđinh cầnthiếttheođiều kiện cân bằng cường độ của thanh và nút liên kết, như vậysốđinh đượcxácđịnh theo biểuthức: P n r Rr Trong đó: – Pr = sức kháng của thanh (xem phầnthiếtkế tiếtdiện thanh) – Rr = sức kháng củamột đinh 64 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 6
7. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) • (2). Sức kháng củabản nút kiểmtoántheocáctiếtdiện iI iI I I I I A2 A2 A1 A3 iI iI A3 A1 Cầnkiểmtrađể đảmbảocáctiếtdiệngiảmyếutheođường I-I và II-II không bị xé rách bằng cách kiểmtrađiềukiện: Pu ≤ Pr (tứclàkiểmtranộilựctácdụng trong thanh không đượcvượt quá sức kháng xé rách theo các đường I-I và II-II củatiếtdiện) 65 Giàn chủ (t.theo) – Sức kháng chống xé rách theo đường I-I và II-II lấynhư sau: . A 0.58 AA PFAAFA 0.8 0.58 Nếuthì:312nnn ryggun 12 3 A 0.58 AA . Nếuthì:312nnn PFAAFArunnyg 0.8 0.58 12 3 Trong đó: – A1 ; A2 ; A3 = Các phầntiếtdiệntrongbản nút tương ứng tạobởi đường xé rách I-I hoặc II-II ; I I A2 – n = Chỉ số ám chỉ tiếtdiệnlàtiếtdiệngiảmyếu; A1 – g = Chỉ số ám chỉ tiếtdiệnlàtiếtdiệnnguyên; A3 – Fy = Cường độ chảycủathépbản nút – Fu = Cường độ kéo đứtcủathépbản nút 66 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 7
8. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Giàn chủ (t.theo) Cầnkiểmtratiếtdiệngiảmyếutheođường III-III không bị cắtbằng cách kiểmtrađiềukiện: Fu 0.74 DDtf cos v A 1.0 0.427 FA u 0.427 FA u 3 Trong đó: – A = Diệntíchchịucắttheođường III-III củacácbản nút; – α = Góc nghiêng của thanh chéo Dt Df iii iii Nt Nf 67 Giàn chủ (t.theo) Cầnkiểmtratiếtdiệngiảmyếutheođường IV-IV chịukéolẫnuốn: – Lựckéobằng: NND cos tt Chú ý: (1). Đốivớitiếtdiệncầnchúý MeND  cos – Mô men uốn: tt xét tớitrường hợpcóthêm bảnthépốpngoài(hoặcbên trong) để nối thanh biên vì khi tính toán nối thanh biên IV chỉđược phép kể diệntích Dt củaphầnbản nút có chiều cao bằng chiềucaophụ cho đủ diệntíchcầnnối M (2). Sau khi tính đượcM và N, N XXcầnkiểmtrabản nút chịukéo e và uốn đồng thờitheocông Nt e thứcnhư quy định trong điều Nt+Dtcos 6.8.2.3 theo TTGH cường độ IV và TTGH mỏi. 68 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 8
9. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 1.5. Hệ liên kếttrongcầugiàn • Cấutạohệ liên kết – Hệ thống liên kếtcótácdụng liên kết các giàn chủ với nhau tạo thành mộtkếtcấu không gian cứng không biếnhìnhdo vậy: • Giúp giàn chịu các tảitrọng nằmngangtácdụng theo phương ngang cầuvà • Phân phốitảitrọng thẳng đứng giữa các giàn chủ. – Hệ liên kếtdọc đượcbố trí ở mứcbiêntrênvàbiêndướigiàn chủ có các thanh cũngchínhlàcácthanhbiêncủagiànchủ và dầmngangcủahệ dầmmặtcầu. – Sơđồgiàn liên kếtdọccóthể là chữ thập, tam giác, quả trám, hoặcchữ K 69 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) (1). Kiểuchữ thập (2). Kiểuquả trám (4). Kiểuchữ K (3). Kiểutam giác B d • Sơđồgiàn liên kếtdọckiểuchữ thập đượcsử dụng phổ biếnnhấtvìcó độ cứng tốt. • Sơđồkiểuchữ K được dùng trong trường hợpbề rộng cầulớn, khi khoảng cách giữa các giàn chủ “B” lớnhơn nhiềuso vớichiềudài khoang “d” củagiàn. 70 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 9
10. Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 11/14/2014 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Hệ liên kếtngangthường đượcbố trí trong mặtphẳng củacác thanh đứng củagiànchủ và đôi khi trong mặtphẳng các thanh xiên. • Về nguyên tắc, cố gắng đưa các thanh hệ liên kết ngang càng xuống thấpcàngtốtnhưng không đượcvi phạmvàokhổ tĩnh không trong cầu (và phảicáchmặt đường tốithiểu 5300mm theo Điều 2.3.3.2) • Các thanh đứng hoặc thanh xiên củagiànchủ cùng vớidầmngangmặt cầuhợpvới các thanh trong hệ liên kết ngang làm thành những khung ngang. 71 Hệ liên kếttrongcầu giàn (t.theo) – Tiếtdiệncủa các thanh hệ liên kếtthường đượccấutạokiểu một thành đứng và làm từ cácthéphình(vídụ hình góc L , thép U, hoặcthépI) – Các thanh thuộchệ liên kếtngangcũng được quy định vềđộ mảnh giớihạn(lớnhơnso với độ mảnh giớihạncủa các thanh chịulực chính) • Thanh chịunén: n 140 • Thanh chịukéo: k 240 72 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 10