1                                    Chương I                                   MỞ ĐẦU1.1 Nguyên lý thiết kế   Hiện nay vi...
2  - Trạng thái giới hạn cường độ I là trạng thái giới hạn tính với tổ hợp tải trọngcơ bản khi trên cầu có xe và không có ...
3   ηD ≥ 0,95 cho các cấu kiện hoặc liên kết có biện pháp tăng thêm tính dẻo.- Đối với các trạng thái giới hạn khác: ηD = ...
4  1.3.3 Hệ số tầm quan trọng trong khai thác   Tùy theo tính chất quan trọng trong khai thác chủ đầu tư có thể quyết định...
51.4.2 Đối với các trạng thái giới hạn đặc biệt  Hệ số sức kháng trong trạng thái giới hạn đặc biệt, trừ bulông, lấy bằng ...
6    Với cầu vượt sông khi kiểm tra các hiệu ứng tải: động đất, lực va xe, lực vatầu ở trạng thái giới hạn đặc biệt thì tả...
7WL Tải trọng gió lên hoạt tải.WS Tải trọng gió lên cầu.  Hệ số tải trọng của gradien nhiệt độ γTG được lấy bằng:  0,00 ở ...
8    1.6.2 Hoạt tải và các hệ số1.6.2.1 Xe tải thiết kế     Xe tải thiết kế (LL) là một xe gồm 3 trục có các thông số như ...
91.6.2.5 Hoạt tải thiết kế HL - 93   Hoạt tải thiết kế HL – 93 là một tổ hợp của:- Xe tải và tải trọng làn thiết kế.- Xe h...
10  1.6.2.7 Hệ số xung kích   Để xét đến tác dụng động của tải trọng, tác dụng tĩnh của xe tải hoặc xe haitrục thiết kế (k...
11- Nền đắp.- Rào chắn độc lập chôn trong đất, chịu được va chạm, cao 1370mm, đặt cách bộphận cần bảo vệ trong phạm vi 300...
12                                         Lv                                                             Ft              ...
13       Bảng 1-9. Hệ số hiệu chỉnh tốc độ gió theo địa hình và cao độ Độ cao mặt cầu trên              Khu vực trống trải...
14   + Đối với kết cấu phần trên có lan can đặc, diện tích At phải bao gồm cả diệntích của lan can đặc hứng gió (lan can đ...
15tương tự cách tính tải trọng gió ngang. Đối với kết cấu phần trên có mặt trướcđặc, tải trọng gió dọc lấy bằng 0,25 tải t...
16   1.7.1 Tính hệ số phân bố ngang cho các cầu dầm - bản   Cầu dầm - bản là loại cầu hay gặp nhất, trong đó dầm chủ có th...
17   Các thông số I và A trong công thức (1-7) phải được lấy theo dầm khôngliên hợp.               Bảng 1-10. Các loại mặt...
18        e – hệ số hiệu chỉnh.      d – chiều cao dầm chủ hoặc dầm dọc phụ (mm).      D – chiều rộng phân bố trên một làn...
19        Bảng 1-11. Hệ số phân bố tải trọng theo làn (tiếp theo trang trước)Nội                                          ...
20   1.7.2 Tính hệ số phân bố ngang cho các cầu dầm hộp   Với cầu dầm hộp kể cả hộp đơn và hộp có hai hoặc nhiều ngăn tốt ...
21                                    Chương 2                      THÉP VÀ CÁC LIÊN KẾT2.1 Các loại thép kết cấuTheo tiêu...
22     Trong các loại thép ở bảng 2-1 thì M 270M là ký hiệu thép còn cấp của loạithép là cường độ chảy tính bằng MPa. Thí ...
232.2.1 Cấu tạo bulông cường độ cao  Bulông cường độ cao bao gồm có bulông, đai ốc và vòng đệm.2.2.1.1    Bulông   Bulông ...
24  - Kiểu 3 (hình 2-1-c,d), bulông có đầu chỏm cầu, dưới chỏm cầu có một hoặchai ngạnh (các ngạnh này được đặt trong lỗ c...
25                      Bảng 2-2. Các kích thước lỗ lớn nhất    Đường kính        Tiêu chuẩn          Quá cỡ          Ôvan...
26      Cũng để đảm bảo các điều kiện trên nếu có một hàng thứ hai bố trí so le vớihàng liền kề với mép tự do và có khoảng...
27                 Bảng 2-3. Khoảng cách đến mép tối thiểu                                                 Các mép tấm bản...
28  bulông xa nhất theo phương song song với đường tác dụng của lực nhỏ hơn1270mm lấy như sau:   + Khi đường ren nằm ngoài...
29  Với bulông A307 nếu sức kháng danh định xác định theo (2-6) thì khichiều dày tập bản vượt quá 5 lần đường kính bulông,...
30     Ab – diện tích mặt cắt bulông tương ứng với đường kính danh định (mm2);   Fub – cường độ chịu kéo nhỏ nhất quy định...
31                       Bảng 2-7. Hằng số loại chi tiết, A                                                               ...
32                     Bảng 2-9. Giới hạn mỏi - biên độ không đổi                                                         ...
332.3 Liên kết hàn   Liên kết hàn được dùng phổ biến trong kết cấu thép nhất là các mối nối trongcông xưởng vì liên kết hà...
34                                                 B                                     Chiều cao                        ...
35  ΦC2 – hệ số sức kháng đối với kim loại hàn, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên.2.3.1.2 Hàn có vát  Mối hàn có vát là mối hà...
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Cauthep tc05-final
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Cauthep tc05-final

984

Published on

BÀI GIẢNG CẦU THÉP

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
984
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
45
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Cauthep tc05-final"

  1. 1. 1 Chương I MỞ ĐẦU1.1 Nguyên lý thiết kế Hiện nay việc tính toán thiết kế kết cấu công trình được dựa trên các trạngthái giới hạn. Trạng thái giới hạn là trạng thái mà nếu vượt quá nó, cầu hoặc bộphận của cầu sẽ không còn thỏa mãn các yêu cầu đặt ra khi thiết kế nữa. Trong mỗi trạng thái giới hạn (TTGH), mỗi cấu kiện hay liên kết phải thỏamãn điều kiện ∑η γ Q i i i ≤ ΦR n = R r (1-1)trong đó: ηi – hệ số điều chỉnh tải trọng, là hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầmquan trọng trong khai thác của cầu; γi – hệ số tải trọng, là hệ số xét đến sự biến thiên của tải trọng, sự thiếu chínhxác trong phân tích và xác suất xảy ra cùng một lúc của các tải trọng khác nhau,nhưng cũng liên quan đến thống kê về sức kháng trong quá trình hiệu chỉnh; Qi – hiệu ứng của tải trọng: lực dọc, lực cắt , mômen uốn v.v…ở một bộ phậnkết cấu hay liên kết do tải trọng sinh ra; Rn – sức kháng danh định hay sức kháng tiêu chuẩn của một cấu kiện hoặcliên kết. Sức kháng danh định được xác định theo kích thước, ứng suất cho phép,biến dạng hoặc cường độ của vật liệu; Φ – hệ số sức kháng là hệ số chủ yếu xét đến sự biến thiên các tính chất củavật liệu, kích thước của kết cấu và tay nghề của công nhân và sự không chắcchắn trong dự đoán về sức kháng, nhưng cũng liên quan đến những thống kê vềtải trọng thông qua trong quá trình hiệu chỉnh; Rr – sức kháng tính toán.1.2 Các trạng thái giới hạn Về tổng quát có ba trạng thái giới hạn:- Trạng thái giới hạn về cường độ là trạng thái giới hạn có liên quan đến cườngđộ và ổn định.- Trạng thái giới hạn sử dụng là trạng thái giới hạn liên quan đến ứng suất, biếndạng và vết nứt dưới điều kiện khai thác bình thường.- Trạng thái giới hạn đặc biệt là trạng thái giới hạn liên quan đến các sự cố nhưđộng đất, va xô của tàu bè, xe cộ vào công trình, có thể cả trong điều kiện xói lở. Do trạng thái giới hạn về cường độ được chia làm nhiều trường hợp khácnhau nên trong tính toán các cấu kiện hay liên kết phải thỏa mãn điều kiện (1-1)trong các trạng thái giới hạn cụ thể sau đây: Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  2. 2. 2 - Trạng thái giới hạn cường độ I là trạng thái giới hạn tính với tổ hợp tải trọngcơ bản khi trên cầu có xe và không có gió.- Trạng thái giới hạn cường độ II là trạng thái giới hạn tính với tổ hợp tải trọngkhi trên cầu không có xe nhưng có gió với tốc độ gió lớn hơn 25m/s.- Trạng thái giới hạn cường độ III là trạng thái giới hạn tính với tổ hợp tải trọngkhi trên cầu có xe và có gió với vận tốc 25m/s.- Trạng thái giới hạn mỏi là trạng thái giới hạn tính với tổ hợp tải trọng gây ramỏi và đứt gãy liên quan đến tác dụng lặp đi lặp lại và xung kích của một xe tảivới khoảng cách trục cố định (khoảng cách trục giữa và trục sau là 9m).- Trạng thái giới hạn sử dụng là tải trọng giới hạn tính với tổ hợp tải trọng liênquan đến khai thác bình thường của cầu với gió vận tốc 25m/s và với tất cả cáctải trọng lấy theo giá trị danh định (trong quy trình cũ gọi là tải trọng tiêu chuẩn)dùng để kiểm tra độ võng, bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép và bêtông cốt thép dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép và sự trượt của các liênkết có nguy cơ trượt do tác dụng của hoạt tải xe.- Trạng thái giới hạn đặc biệt là trạng thái giới hạn tính với tổ hợp tải trọng cóliên quan đến động đất, lực va của tầu thuyền, xe cộ.1.3 Hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số ηi liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng của cầu trong khaithác theo quan hệ: ηi = ηD ηR ηI ≥0.95 (1-2)trong đó ηD , ηR và ηI lần lượt là hệ số độ dẻo, hệ số dư và hệ số tầm quan trọngkhai thác. Các hệ số này được lấy theo hướng dẫn dưới đây.1.3.1 Hệ số độ dẻo ηD Khi vật liệu có tính dẻo nếu một bộ phận kết cấu làm việc ra ngoài miền đànhồi, biến dạng sẽ tăng lên và có sự phân bố lại nội lực sang các bộ phận kháccủa kết cấu và như vậy kết cấu hay liên kết có tính dẻo làm việc an toàn hơn kếtcấu và liên kết không dẻo. Hệ kết cấu cầu phải được xác định kích thước và cấu tạo đảm bảo cho sự pháttriển của biến dạng dẻo ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn đặcbiệt. Cần phải xét đến ảnh hưởng của tính dẻo trong tính toán, ở đây hệ số dẻođược đặt ở vế trái của biểu thức (1-1), ở phần hiệu ứng của tải trọng nên các cấukiện và liên kết không dẻo có hệ số ηD lớn hơn. Quy trình quy định như sau:- Đối với trạng thái giới hạn cường độ: ηD ≥ 1,05 cho cấu kiện và liên kết không dẻo. ηD = 1,00 cho các thiết kế thông thường. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  3. 3. 3 ηD ≥ 0,95 cho các cấu kiện hoặc liên kết có biện pháp tăng thêm tính dẻo.- Đối với các trạng thái giới hạn khác: ηD = 1,00.1.3.2 Hệ số dư Xét đến tính dư là xét đến bậc siêu tĩnh hay số liên kết thừa so với yêu cầu bấtbiến hình của kết cấu. Tuy nhiên không phải bộ phận nào của kết cấu siêu tĩnhcũng được xem là có tính dư, chẳng hạn dàn trên hình 1-1 là dàn siêu tĩnh bậc 1,các thanh có đánh dấu x là các bộ phận có tính dư vì hư hỏng của một thanh nàođó trong chúng không gây nên sập đổ cầu, trái lại các thanh không đánh dấu x làcác thanh không có tính dư vì hư hỏng một trong số các thanh này làm cho dàntrở thành kết cấu biến hình. Xét dầm liên tục hai nhịp như trên hình 1-2, dầm được xem là có tính dư vìkhi xuất hiện một khớp dẻo A hoặc B dầm vẫn là hệ bất biến hình và không bịsụp đổ, dầm chỉ được xem là mất khả năng làm việc khi đồng thời xuất hiện cảhai khớp dẻo A và B. Hình 1-1. Cầu dàn Hình 1-2. Cầu dầm Qua hai thí dụ trên có thể thấy ngay trong một kết cấu siêu tĩnh các bộ phậnhay cấu kiện mà hư hỏng của chúng gây ra sụp đổ cầu là các bộ phận hay cấukiện không có tính dư, trái lại các bộ phận hay cấu kiện mà sự hư hỏng củachúng không gây ra sụp đổ cầu là các bộ phận hay cấu kiện có tính dư. Cũng như hệ số dẻo, hệ số dư ηR được xét đến ở vế trái của biểu thức (1-1), ởphần hiệu ứng của tải trọng nên ở bộ phận không có tính dư, ηR có giá trị lớnhơn ở bộ phận có tính dư. Quy trình quy định như sau:- Đối với trạng thái giới hạn cường độ ηR : ηR ≥ 1,05 cho các bộ phận không có tính dư. ηR = 1,00 cho các bộ phận có mức dư thông thường. ηR ≥ 0,95 cho các bộ phận có mức dư đặc biệt.- Đối với các trạng thái giới hạn khác: ηR = 1,00. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  4. 4. 4 1.3.3 Hệ số tầm quan trọng trong khai thác Tùy theo tính chất quan trọng trong khai thác chủ đầu tư có thể quyết địnhmột cầu hoặc một bộ phận nào của cầu là quan trọng trong khai thác. Quy trìnhquy định lấy hệ số tầm quan trọng trong khai thác ηI như sau:- Đối với trạng thái giới hạn cường độ: ηI ≥ 1,05 cho các cầu quan trọng; ηI = 1,00 cho các cầu thông thường; ηI ≥ 0,95 cho các cầu ít quan trọng.- Đối với các trạng thái giới hạn khác : ηI = 1,00.1.4 Hệ số sức kháng của kết cấu thép1.4.1 Đối với trạng thái giới hạn cường độ Hệ số sức kháng Φ được lấy theo các chỉ dẫn trong bảng 1-1. Bảng 1-1. Hệ số sức kháng Hạng mục ΦKết cấu chịu uốn 1,00Kết cấu chịu cắt 1,00Kết cấu thép hoặc thép liên hợp chịu nén dọc trục 0,90Kết cấu chịu kéo, đứt trong mặt cắt thực 0,80Kết cấu chịu kéo, chảy trong mặt cắt nguyên 0,95Ép mặt tựa trên các chốt, các lỗ doa, khoan hoặc bắt bulôngtrên các bề mặt cán 1,00Bulông ép mặt trên vật liệu 0,80Neo chịu cắt 0,85Bulông A325M và A490M chịu cắt 0,80Cắt khối 0,80Kim loại hàn trong các đường hàn ngấu hoàn toàn: - Cắt trên diện tích hữu hiệu 0,85 - Kéo và nén trực giao với diện tích hữu hiệu Lấy theo kim loại được hàn - Kéo hoặc nén song song với trục đường hàn Lấy theo kim loại được hànKim loại hàn trong các đường hàn ngấu cục bộ: - Cắt song song với trục đường hàn 0,80 - Kéo hoặc nén song song với trục đường hàn Lấy theo kim loại được hàn - Nén trực giao với diện tích hữu hiệu Lấy theo kim loại được hàn - Kéo trực giao với diện tích hữu hiệu 0,80Kim loại hàn các mối hàn: - Kéo hoặc nén song song với trục đường hàn Lấy theo kim loại được hàn - Cắt trong chiều cao tính toán của kim loại hàn 0,80 Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  5. 5. 51.4.2 Đối với các trạng thái giới hạn đặc biệt Hệ số sức kháng trong trạng thái giới hạn đặc biệt, trừ bulông, lấy bằng 1,00.1.5 Hệ số tải trọng Hệ số tải trọng phụ thuộc vào loại tải trọng: tải trọng thường xuyên, tải trọngtức thời hay tải trọng thi công. Hệ số tải trọng còn phụ thuộc vào tổ hợp tảitrọng. Trong mỗi tổ hợp tải trọng các hệ số tải trọng phải chọn sao cho gây ratổng nội lực tính toán là cực trị (cả giá trị âm và dương), ở đó nếu tác dụng củamột tải trọng làm giảm tác dụng của một tải trọng khác thì phải lấy giá trị nhỏnhất của tải trọng đã làm giảm tác dụng của tải trọng kia bằng cách lấy hệ số tảitrọng nhỏ nhất. Hệ số tải trọng của các tải trọng thường xuyên được lấy theo bảng 1-2, còn hệsố tải trọng của các tải trọng tức thời được lấy theo bảng 1-3. Khi cần kiểm tra cầu với xe đặc biệt do chủ đầu tư quy định hoặc xe có giấyphép qua cầu thì hệ số tải trọng của hoạt tải (LL) trong tổ hợp cường độ I có thểgiảm xuống còn 1,35. Các cầu có tỷ lệ tĩnh tải trên hoạt tải rất cao (cầu nhịp lớn)cần kiểm tra tổ hợp không có hoạt tải trên cầu (tổ hợp cường độ II) nhưng với hệsố tải trọng bằng 1,5 cho tất cả các tải trọng thường xuyên (γP = 1,5). Bảng 1-2. Hệ số tải trọng của các tải trọng thường xuyên Hệ số tải trọngLoại tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhấtDC: Cấu kiện và thiết bị phụ 1,25 0,90DD: Kéo xuống (ma sát âm) 1,80 0,45DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,50 0,65EH: Áp lực ngang của đất Chủ động 1,50 0,90 Bị động 1,35 0,90EL: Các ứng suất do lắp ráp 1,00 1,00EV: Áp lực đất thẳng đứng Ổn định tổng thể 1,35 Không áp dụng Kết cấu tường chắn 1,35 1,00 Kết cấu cứng bị vùi lấp 1,30 0,90 Khung cứng 1,35 0,90 Kết cấu mềm bị vùi lấp và không phải cống hộp thép 1,95 0,90 Cống hộp mềm bằng thép 1,50 0,90ES: Tải trọng đất chất thêm 1,50 0,75 Với cầu vượt sông ở các trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sửdụng phải xét đến xói móng mố, trụ do lũ thiết kế. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  6. 6. 6 Với cầu vượt sông khi kiểm tra các hiệu ứng tải: động đất, lực va xe, lực vatầu ở trạng thái giới hạn đặc biệt thì tải trọng nước và chiều sâu xói có thể dựatrên lũ trung bình hàng năm, tuy nhiên kết cấu phải được kiểm tra với các hậuquả do lũ như kiểm tra xói ở trạng thái giới hạn đặc biệt và tải trọng nước tươngứng nhưng không có các tải trọng động đất, va xô của xe, của tầu thuyền. Khi kiểm tra chiều rộng vết nứt trong kết cấu bê tông dự ứng lực ở trạng tháigiới hạn sử dụng có thể giảm hệ số tải trọng của hoạt tải xuống là 0,80. Khi kiểm tra kết cấu thép của trạng thái giới hạn sử dụng thì hệ số tải trọngcủa hoạt tải phải tăng lên là 1,30. Bảng 1-3. Tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng DC LL Cùng một lúc chỉ DD IM dùng một trong các tải trọngTổ hợp tải DW CE TU trọng EH BR WA WS WL FR CR TG SE EV PL SH TTGH ES LS EQ CT CV ELCường độ I γP 1,75 1,00 - - 1,00 0,50/1,20 γTG γSE - - -Cường độ II γP - 1,00 1,40 - 1,00 0,50/1,20 γTG γSE - - - Cường độ γP 1,35 1,00 0,40 1,00 1,00 0,50/1,20 γTG γSE - - - III Đặc biệt γP 0,5 1,00 - - 1,00 - - - 1,00 1,00 1,00 Sử dụng 1,00 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 0,50/1,20 γTG γSE - - -Mỏi, chỉ có - 0,75 - - - - - - - - -LL, IM và CEGhi chú của bảng 1-3:BR Lực hãm xe. CE Lực ly tâm.CR Từ biến. CT Lực va xe.CV Lực va tàu thuyền. EQ Động đất.IM Tác dụng xung kích của xe. LL Hoạt tải xe.LS Hoạt tải chất thêm. PL Tải trọng người đi.SE Lún. SH Co ngót.TG Chênh lệch nhiệt độ không đều (gradien nhiệt độ).TU Chênh lệch nhiệt độ đều.WA Tải trọng nước và áp lực dòng chảy. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  7. 7. 7WL Tải trọng gió lên hoạt tải.WS Tải trọng gió lên cầu. Hệ số tải trọng của gradien nhiệt độ γTG được lấy bằng: 0,00 ở trạng thái giới hạn cường độ và đặc biệt; 1,00 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi không xét hoạt tải; 0,50 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi có xét hoạt tải. Đối với cầu thi công phân đoạn, phải xem xét tổ hợp sau đây ở trạng thái giớihạn sử dụng: DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL1.6 Tải trọng và các hệ số1.6.1 Tải trọng thường xuyên Tải trọng thường xuyên là tải trọng và lực tác động không đổi hoặc được xemlà không đổi sau khi hoàn thành việc xây dựng cầu. Tải trọng thường xuyên củacầu nói chung bao gồm tĩnh tải và tải trọng đất. Đối với kết cấu nhịp thì tải trọngthường xuyên là tĩnh tải bao gồm trọng lượng tất cả cấu kiện của kết cấu, phụkiện và tiện ích công cộng kèm theo, trọng lượng mặt cầu, dự phòng phủ bù vàmở rộng. Khi không có đủ số liệu chính xác có thể lấy khối lượng riêng như trong bảng1-4 để tính tĩnh tải. Bảng 1-4. Khối lượng riêng của vật liệu Vật liệu Khối lượng riêng (kg/m3) Hợp kim nhôm 2800 Lớp phủ nhựa đường 2250 Xỉ than 960 Cát chặt, phù sa hay đất sét 1925 Nhẹ 1775 Bê tông Cát nhẹ 1925 Thường 2400 Cát rời, phù sa, sỏi 1600 Đất sét mềm 1600 Sỏi, cuội, đá dăm nện hoặc balat 2250 Thép 7850 Đá xây 2725 Ngọt 1000 Nước Mặn 1025 Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  8. 8. 8 1.6.2 Hoạt tải và các hệ số1.6.2.1 Xe tải thiết kế Xe tải thiết kế (LL) là một xe gồm 3 trục có các thông số như sau (hình 1-3): Tải trọng trục trước 35kN. Tải trọng mỗi trục giữa và trục sau 145kN. Tải trọng tổng cộng 325kN. Khoảng cách từ trục trước đến trục giữa 4300mm. Khoảng cách từ trục giữa đến trục sau (4300 ÷ 9000)mm. Khoảng cách tim hai bánh theo chiều ngang 1800mm. 35 kN 145 kN 145 kN 1800 mm 600 mm nãi chung 4300 mm 4300 mm tíi 9000 mm Lµn thiÕt kÕ 3500 mm 300 mm mót thõa mÆt cÇu Hình 1-3. Xe tải thiết kế1.6.2.2 Xe hai trục thiết kế Xe hai trục thiết kế là một xe gồm hai trục có các thông số như sau: Tải trọng mỗi trục 110kN. Tải trọng tổng cộng 220kN. Khoảng cách từ trục trước đến trục sau 1200mm. Khoảng cách tim hai bánh theo chiều ngang 1800mm. Ghi chú: Đối với xe tải và xe hai trục thiết kế, trên các đường cấp IV và thấphơn, tải trọng xe có thể lấy là tải trọng trục nhân với 0,5 hoặc 0,65 còn khoảngcách trục xe và bánh xe không thay đổi.1.6.2.3 Tải trọng làn thiết kế Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,30N/mm phân bố đều theo chiều dọccầu. Theo chiều ngang cầu tải trọng làn được xem là phân bố đều trên chiềurộng 3000mm. Không tính hệ số xung kích với tải trọng làn.1.6.2.4 Tải trọng người đi Tải trọng người đi trên cầu ô tô khi lề người đi rộng bằng hoặc hơn 600mmđược lấy bằng 3.10-3 MPa. Đối với cầu dành riêng cho người đi bộ hoặc đi xeđạp tải trọng người lấy bằng 4,1.10-3MPa. Không tính hệ số xung kích cho tảitrọng người. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  9. 9. 91.6.2.5 Hoạt tải thiết kế HL - 93 Hoạt tải thiết kế HL – 93 là một tổ hợp của:- Xe tải và tải trọng làn thiết kế.- Xe hai trục và tải trọng làn thiết kế. Trong mỗi làn xe tải trọng HL - 93 được xếp chồng giữa xe tải hoặc xe haitrục với tải trọng làn. Trên mỗi làn chỉ có một xe tải hoặc một xe hai trục trừtrường hợp có quy định riêng (xem điều 3.6.1.3.1 quy trình).1.6.2.6 Hệ số làn xe Khi trên cầu đồng thời có một số làn xe cần phải nhân với hệ số làn để xét đếnxác suất xảy ra hiệu ứng cực trị.a. Số làn xe thiết kế: Số làn xe thiết kế được xác định bởi phần số nguyên của tỷ số w/3500, ở đâyw là bề rộng khoảng trống của lòng đường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn,đơn vị là mm. Cần xét đến khả năng thay đổi chiều rộng phạm vi xe chạy trongtương lai. Trong trường hợp bề rộng làn xe nhỏ hơn 3500mm thì số làn xe thiết kế lấybằng số làn giao thông và bề rộng làn xe thiết kế phải lấy bằng bề rộng làn giaothông. Lòng đường rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi lànbằng một nửa bề rộng lòng đường.b. Hệ số làn: Nội lực cực trị của hoạt tải được xác định bằng cách xét mỗi tổ hợp có thể củasố làn chịu tải nhân với hệ số làn xe như trong bảng 1-5. Bảng 1-5. Hệ số làn xe Số làn chất tải Hệ số làn 1 1,20 2 1,00 3 0,85 >3 0,65 Không áp dụng hệ số làn cho trạng thái giới hạn mỏi vì khi tính mỏi chỉ dùngmột xe tải thiết kế bất kể số làn xe là bao nhiêu. Không áp dụng hệ số làn kết hợp với hệ số phân bố tải trọng trừ khi dùng quytắc đòn bẩy hay khi có yêu cầu riêng cho dầm ngoài cùng trong cầu dầm - bản. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  10. 10. 10 1.6.2.7 Hệ số xung kích Để xét đến tác dụng động của tải trọng, tác dụng tĩnh của xe tải hoặc xe haitrục thiết kế (không kể lực ly tâm và lực hãm phanh) phải được nhân thêm vớihệ số xung kích 1+IM/100, trong đó lực xung kích IM được tính theo phần trămcủa lực tác dụng và được lấy theo bảng 1-6. Không áp dụng hệ xung kích cho tải trọng làn thiết kế và tải trọng người đi,tường chắn không chịu lực thẳng đứng từ kết cấu phần trên và phần móng nằmhoàn toàn dưới mặt đất. Bảng 1-6. Lực xung kích IM Cấu kiện IM Mối nối bản mặt cầu: Tất cả các trạng thái giới hạn 75% Tất cả các cấu kiện khác: Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gẫy 15% Các trạng thái giới hạn khác 25%1.6.2.8 Lực ly tâm Lực ly tâm xuất hiện khi xe chạy trên đường cong. Lực ly tâm tác dụng theophương nằm ngang ở phía trên và cách mặt đường 1800mm, có độ lớn bằng tíchsố trọng lượng trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C: 4V 2 C= (1-3) 3gRtrong đó: V – vận tốc thiết kế (m/s); g – gia tốc trọng trường, lấy bằng 9,807 (m/s2); R – bán kính cong của làn xe (m).Khi tính lực ly tâm phải áp dụng hệ số làn.1.6.2.9 Lực hãm xe Lực hãm xe được lấy bằng 25% trọng lượng các trục của xe tải hoặc xe haitrục thiết kế đặt lên mỗi làn cho tất cả các làn được quy định theo phần 1.6.2.6.avà có xe chạy cùng hướng. Các lực này được xem là tác dụng theo phương nằmngang cách phía trên mặt đường 1800mm theo một hướng dọc cầu để gây ra nộilực lớn nhất. Đối với những cầu có thể trở thành một chiều trong tương lai thìphải chất tải đồng thời trên tất cả các làn thiết kế. Khi tính lực hãm phải áp dụng hệ số làn.1.6.2.10 Lực va của xe Không cần tính lực va của xe cộ và tầu hỏa nếu công trình được bảo vệ bởi: Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  11. 11. 11- Nền đắp.- Rào chắn độc lập chôn trong đất, chịu được va chạm, cao 1370mm, đặt cách bộphận cần bảo vệ trong phạm vi 3000mm.- Rào chắn cao 1070m đặt cách bộ phận cần bảo vệ hơn 3000mm.a. Xe cộ, tầu hỏa va vào kết cấu: Nếu không được bảo vệ thì mố, trụ đặt trong phạm vi cách lòng đường bộ9000mm hay trong phạm vi 15000mm đến tim đường sắt đều phải tính với lựctĩnh tương đương đặt trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200mm với trịsố bằng 1800kN.b. Xe cộ va vào rào chắn, lan can (hình 1-4): Các lực thiết kế lan can và các tiêu chuẩn hình học phải như quy định trongbảng 1-7 và được minh họa trong hình 1-4. Các mức độ ngăn chặn của lan canđược lấy theo các chỉ dẫn sau: L1 Mức cấp một, áp dụng cho các khu vực công trường với tốc độ xe cộ thấp và các đường phố địa phương có lưu lượng nhỏ, tốc độ thấp. L2 Mức cấp hai, áp dụng cho các khu vực công trường, hầu hết các đường địa phương và đường thu gom có điều kiện tốt nơi có ít xe nặng và tốc độ giảm. L3 Mức cấp ba, áp dụng cho các đường chính có hỗn hợp các xe tải và các xe nặng. L4 Mức cấp bốn, áp dụng cho đường cao tốc với tốc độ cao, lưu lượng giao thông lớn với tỷ lệ cao hơn của các xe nặng và cho đường bộ với điều kiện tại chỗ xấu. L5 Mức cấp năm, áp dụng cho các đường giống như mức cấp bốn khi có điều kiện tại chỗ chứng minh cần mức độ ngăn chặn cao hơn. Bảng 1-7. Lực thiết kế và các thông số tác dụng đối với lan can đường ô tô Mức độ ngăn chặn của lan can Lực thiết kế và các thông số tác dụng L1 L2 L3 L4 L5 Ft Ngang (kN) 60 120 240 516 550 FL Dọc (kN) 20 40 80 173 183 FV Thẳng đứng (kN) hướng xuống dưới 20 20 80 222 355 Lt và LL (mm) 1220 1220 1070 2440 2440 LV (mm) 5500 5500 5500 12200 12200 He (min) (mm) 460 510 810 1020 1070 Chiều cao lan can nhỏ nhất H (mm) 810 810 810 1020 1370 Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  12. 12. 12 Lv Ft Fv FL Lt và LL R1 _ R R2 H _ Y Hình 1-4. Các lực va vào rào chắn, lan can1.6.2.11 Tải trọng gióa. Tốc độ gió thiết kế: Ở đây chỉ xét tốc độ gió nằm ngang tác dụng vào công trình cầu thôngthường, đối với những kết cấu nhịp lớn hay kết cấu nhạy cảm với gió như cầutreo dây võng, cầu dây văng…, cần có những khảo sát, nghiên cứu riêng và thínghiệm trong các hầm thổi gió để xác định tác động của gió. Tốc độ gió thiết kế được xác định theo công thức: V = VBS (1-4)trong đó: V – tốc độ gió thiết kế (m/s); VB – tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm (p =1%) lấy theo bảng 1-8; S – hệ số hiệu chỉnh theo địa hình và cao độ, lấy theo bảng 1-9. Bảng 1-8. Các giá trị của VB cho các vùng Vùng tính gió theo Tốc độ gió giật cơ bản TCVN 2737 – 1995 VB (m/s) I 38 II 45 III 53 IV 59 Ghi chú của bảng 1-8: Khi tính gió trong quá trình lắp ráp có thể nhân tốc độgió giật cơ bản VB cho trong bảng với hệ số 0,85. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  13. 13. 13 Bảng 1-9. Hệ số hiệu chỉnh tốc độ gió theo địa hình và cao độ Độ cao mặt cầu trên Khu vực trống trải Khu vực có rừng Khu vực có nhà cửa mặt đất khu vực hay mặt nước hay có nhà cửa với với đa số nhà cao xung quanh hay trên thoáng cây, nhà cao tối đa trên 10m mặt nước (m) khoảng 10m 10 1,09 1,00 0,81 20 1,14 1,06 0,89 30 1,17 1,10 0,94 40 1,20 1,13 0,98 50 1,21 1,16 1,01b. Tải trọng gió tác dụng lên cầu:- Gió ngang Tải trọng gió ngang PD có phương nằm ngang, đặt ở trọng tâm diện tích chắngió và có trị số (kN): PD = 0,0006V 2 A t C d ≥ 1,8A t (1-5)trong đó: V – tốc độ gió thiết kế (m/s); At – diện tích chắn gió (m2); Cd– hệ số chắn gió lấy theo đồ thị trên hình 1-5. 2,8 Hệ số cản Cd 2,4 Hệ số tối thiểu cho hệ mặt cầu đặt trên dầm I hoặc hệ 2,0 có nhiều hơn 4 dầm loại khác hoặc hệ dầm hộp 1,6 1,2 0,8 0,4 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2 6 10 14 18 22 26 14 30 Tỷ số b/d Hình 1- 5. Hệ số cản Cd dùng cho kết cấu phần trên có mặt hứng gió đặc Diện tích chắn gió At phải là diện tích đặc chiếu lên mặt trước vuông góc vớihướng gió, trong trạng thái không có hoạt tải tác dụng với các điều kiện sau: Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  14. 14. 14 + Đối với kết cấu phần trên có lan can đặc, diện tích At phải bao gồm cả diệntích của lan can đặc hứng gió (lan can đầu gió), không cần xét ảnh hưởng củalan can không hứng gió (lan can cuối gió hay lan can ở phía sau).+ Đối với kết cấu phần trên có lan can hở, khi đó phải lấy bằng tổng tải trọng tácdụng lên từng phần bao gồm cả lan can đầu gió và lan can cuối gió khi xem nhưlan can này không ảnh hưởng gì đến lan can kia. Khi số lan can lớn hơn hai chỉxét hai lan can có diện tích chắn gió lớn nhất.+ Đối với cầu dàn tải trọng gió được tính riêng cho từng dàn, không xét tác dụngchắn gió của dàn nọ đối với dàn kia.+ Đối với trụ không xét đến ảnh hưởng của các mặt che chắn. Hệ số cản gió Cd lấy theo hình 1-5, trong đó trục hoành là tỷ số b/d với b làchiều rộng cầu giữa hai mặt lan can và d là chiều cao kết cấu phần trên bao gồmcả lan can đặc nếu có với các chú ý sau:+ Khi kết cấu phần trên có mặt chính đặc, mép dốc đứng, không có góc vuốtthoát gió đáng kể thì Cd lấy như trên hình 1-5.+ Trong cầu dàn, lan can, kết cấu phần dưới tính riêng, mỗi bộ phận có hệ số Cdtương ứng.+ Mọi kết cấu phần trên khác, Cd được xác định theo thí nghiệm trong hầm thổigió.+ Giá trị Cd cho trong hình 1-5 ứng với mặt chắn gió thẳng đứng và gió tác dụngnằm ngang.+ Nếu mặt chắn gió xiên với mặt phẳng thẳng đứng, Cd có thể giảm 0,5% chomỗi độ xiên và giảm tối đa 30%.+ Nếu mặt chắn gió có phần đứng và phần xiên hoặc hai phần xiên với gócnghiêng khác nhau thì: Hệ số cản Cd tính với chiều cao toàn bộ kết cấu; Đối với từng phần hệ số cản Cd giảm theo ghi chú ở trên; Tải trọng gió tổng cộng được tính theo tải trọng gió lên từng phần với hệ số cản gió Cd tương ứng.+ Nếu kết cấu phần trên có độ dốc phải lấy Cd tăng thêm 3% cho mỗi độnghiêng so với đường nằm ngang nhưng không quá 25%.+ Nếu kết cấu phần trên chịu gió xiên không quá 5% so với phương nằm ngangphải tăng Cd lên 15%, nếu góc xiên vượt quá 5% phải có thí nghiệm riêng để xácđịnh Cd.+ Nếu kết cấu phần trên dốc đồng thời chịu gió xiên phải lấy Cd theo kết quảkhảo sát riêng.- Gió dọc: Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên có bề mặt cản gió song song với tim dọccủa kết cấu lớn thì phải tính tải trọng gió dọc cầu. Cách tính tải trọng gió dọc Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  15. 15. 15tương tự cách tính tải trọng gió ngang. Đối với kết cấu phần trên có mặt trướcđặc, tải trọng gió dọc lấy bằng 0,25 tải trọng gió ngang tính như phần trên. Các tải trọng gió dọc và ngang phải tính riêng rẽ, trường hợp cần thiết cầnkiểm toán theo hợp lực thì không lấy hai trường hợp riêng rẽ trên mà phải tínhtheo hướng thực của gió.- Gió thẳng đứng: Tải trọng gió thẳng đứng PV tác dụng vào trọng tâm diện tích chắn gió thíchhợp có giá trị bằng (kN): PV = 0,00045V 2 A v (1-6)trong đó V là tốc độ gió thiết kế được lấy theo công thức (1-4) ở trên, Av là diệntích phẳng của mặt cầu hay cấu kiện dùng để tính tải trọng gió thẳng đứng (m2). Tải trọng gió thẳng đứng chỉ tính trong các trạng thái giới hạn không liênquan đến gió tác dụng lên hoạt tải, chỉ tính khi lấy hướng gió vuông góc với trụcdọc cầu. Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng cùng gió nằm ngang. Công thức (1-6) áp dụng với điều kiện góc nghiêng của gió tác dụng vào kếtcấu nhỏ hơn 50, nếu lớn hơn cần xác định bằng thí nghiệm.c. Tải trọng gió tác dụng lên hoạt tải WL: Trong trạng thái giới hạn cường độ III phải xét cả tải trọng gió tác dụng lênhoạt tải. Tải trọng gió ngang lên hoạt tải được lấy là một lực rải đều hướngngang cầu có trị số 1,5N/mm đặt tại độ cao 1800mm so với mặt đường xe chạy.Tải trọng gió dọc lên hoạt tải cũng là một lực rải đều nằm ngang đặt tại độ cao1800mm so với mặt đường xe chạy, phân bố dọc cầu và có cường độ 0,75N/mm. Tải trọng gió ngang cầu và dọc cầu được tính riêng rẽ, nếu cần kiểm toán theohợp lực thì phải tính theo hướng thực của gió.1.7 Phân bố ngang của tải trọng Cầu là một kết cấu không gian. Có nhiều phương pháp để tính ra nội lực,chuyển vị ở từng vị trí của kết cấu, các phương pháp này đã được thể hiện trongcác phần mềm tính toán mà khi thiết kế người kỹ sư có thể dùng để tính toán.Tuy nhiên trong nhiều trường hợp người ta có thể đưa bài toán không gian vềbài toán phẳng thông qua hệ số phân bố ngang của tải trọng. Có rất nhiềuphương pháp tính hệ số phân bố ngang đã được nghiên cứu, ở đây chỉ xétphương pháp đã được chấp nhận trong quy trình 22TCN-272-05. So với các phương pháp khác, phương pháp tính hệ số phân bố ngang theoquy trình 22TCN-272-05 có các đặc điểm sau:- Tính hệ số phân bố ngang riêng cho lực cắt, riêng cho mômen uốn.- Có hệ số phân bố ngang riêng cho dầm biên và cho dầm trong.- Có hệ số hiệu chỉnh khi cầu xiên.- Cầu dầm và cầu tiết diện hộp có phương pháp tính khác nhau. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  16. 16. 16 1.7.1 Tính hệ số phân bố ngang cho các cầu dầm - bản Cầu dầm - bản là loại cầu hay gặp nhất, trong đó dầm chủ có thể là thép, gỗ,bê tông, mặt cầu cũng có thể là thép, gỗ, bê tông. Tuy nhiên trong phạm vi cầuthép thì dầm chủ bằng thép còn mặt cầu bằng gỗ, thép hoặc bê tông. Nếu mặtcầu không liên hợp với dầm chủ thì tạo thành cầu dầm thép bản kê. Nếu mặt cầubằng bê tông được liên kết cứng với dầm thép thì tạo thành cầu dầm thép liênhợp với bản bê tông cốt thép. Nếu mặt cầu bằng thép và được cấu tạo sao chocùng làm việc với dầm thép thì tạo thành cầu dầm có bản trực hướng. Phương pháp tính hệ số phân bố ngang cho cầu dầm - bản (từ đây gọi tắt làcầu dầm) trong quy trình 22TCN-272-05 chỉ áp dụng cho cầu thỏa mãn các điềukiện sau:- Bề rộng mặt cầu không đổi trên suốt chiều dài nhịp.- Số dầm không nhỏ hơn 4 trừ khi có quy định khác.- Các dầm song song với nhau và có độ cứng xấp xỉ nhau.- Phần hẫng của đường xe chạy không vượt quá 910mm trừ khi có quy địnhkhác.- Độ cong trong mặt bằng nhỏ.- Mặt cắt ngang cầu phù hợp với quy định trong bảng 1-10. Khi đã thỏa mãn các điều kiện trên, tải trọng thường xuyên của bản mặt cầuvà trên bản mặt cầu được xem là phân bố đều cho các dầm chủ hoặc phân bố đềucho dầm chủ và dầm dọc hoặc phân bố đều cho dầm dọc như trong cầu dàn. Để tính hệ số phân bố ngang của hoạt tải cần thực hiện theo trình tự: Đầu tiêntính tham số độ cứng dọc, sau đó từ tham số độ cứng dọc tra bảng để xác định hệsố phân bố ngang. Hệ số phân bố ngang của hoạt tải ở đây có thể sử dụng chocác loại xe mà bề rộng của chúng tương đương với bề rộng của xe tải thiết kế.1.7.1.1 Tính tham số độ cứng dọc Tham số độ cứng dọc K g được tính theo công thức: K g = n (I + Ae g ) 2 (1-7)với EB n= (1-8) EDtrong đó: EB – mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm (MPa); ED – mô đun đàn hồi của vật liệu bản (MPa); I – mômen quán tính của dầm (mm4); A – diện tích tiết diện dầm chủ hay dầm dọc phụ (mm2); eg – khoảng cách từ trọng tâm dầm đến trọng tâm bản (mm). Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  17. 17. 17 Các thông số I và A trong công thức (1-7) phải được lấy theo dầm khôngliên hợp. Bảng 1-10. Các loại mặt cắt ngang kết cấu nhịp Cấu kiện đỡ Loại mặt cầu Mặt cắt điển hình Bê tông đúc tại chỗ, đúc sẵn, lưới Dầm thép thép mắt cáo (a) Dầm thép Bê tông đúc tại chỗ hộp kín (b) Dầm thép Bê tông đúc tại chỗ, đúc sẵn hộp hở (c)1.7.1.2 Xác định công thức tính hệ số phân bố ngang Căn cứ vào loại kết cấu dầm, mặt cắt thích hợp (a hoặc b hoặc c trong bảng 1-10), phạm vi áp dụng, tra bảng 1-11 để tìm công thức tính hệ số phân bố ngang,sau đó thay các giá trị tương ứng vào để tìm giá trị của hệ số phân bố ngang. Với các cầu chỉ có hai dầm, hệ số phân bố ngang được tính theo phương phápđòn bẩy. Hệ số phân bố ngang được tính theo công thức ở bảng trên đã đượcnhân với hệ số làn xe m. Khi tính theo phương pháp đòn bẩy cần phải nhân thêmvới hệ số làn xe m. Ghi chú của bảng 1-11: S – khoảng cách giữa các dầm (mm). L – chiều dài nhịp (mm). ts – chiều dày bản bê tông (mm). tg – chiều dày lưới thép hoặc tấm thép lượn sóng (mm). NL – số làn xe thiết kế. Nb – số dầm, dầm dọc phụ. de – khoảng cách từ tim dầm ngoài đến mép trong của đá vỉa hoặc lan can. g – hệ số phân bố. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  18. 18. 18 e – hệ số hiệu chỉnh. d – chiều cao dầm chủ hoặc dầm dọc phụ (mm). D – chiều rộng phân bố trên một làn (mm). θ – góc chéo (độ). Kg – tham số độ cứng dọc (mm4). Bảng 1-11. Hệ số phân bố tải trọng theo lànNội Hệ số điều chỉnh Phạm vi Loại kếtlực, Hệ số phân bố tải trọng cấu độ chéo áp dụngdầm Một làn chịu tải 1 − C1 ( tgθ)1,5 1100≤S≤4900 0, 4 ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛ Kg ⎞ 0,3 0 ,1 ⎛ K g ⎞⎛ S ⎞ 0,5 110 ≤ts≤ 300 0,06 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 3⎟ ⎜ ⎟ C1 = 0,25⎜ 3 ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 4300 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎝ Lt s ⎠ 6000≤L≤73000 ⎝ Lt s ⎠⎝ L ⎠ Nb ≥ 4 loại a, Số làn chịu tải ≥ 2 Nếu θ < 300, C1=0,0 mặt cầu Nếu θ > 600, sử dụng bằng bản 0,6 0,2 0,1 θ = 600 ⎛ S ⎞ ⎛S⎞ ⎛ Kg ⎞ bê tông 0, 075 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 3⎟ ⎝ 2900 ⎠ ⎝L⎠ ⎝ Lt s ⎠ Dùng giá trị nhỏ hơn: tính theo Nb = 3 công thức trên với Nb=3 hoặcMô tính theo nguyên tắc đòn bẩy.men, Một làn chịu tải S ≤ 1800mmdầm S/2300 nếu tg < 100 mmtrong loại a, S/3050 nếu tg ≥ 100 mm mặt cầu Không áp dụng bằng lưới mắt cáo Số làn chịu tải ≥ 2 S ≤ 3200mm S/2400 nếu tg < 100 mm S/3050 nếu tg ≥ 100 mm loại b và Số làn chịu tải bất kỳ NL c, mặt cầu 0,5 ≤ ≤ 1,5 N L 0,425 Không áp dụng Nb bằng bản 0,05 + 0,85 + Nb NL bê tông Một làn chịu tải loại a, mặt cầu bằng S / 2800 S ≤ 1700mm Không áp dụng tôn lượn Số làn chịu tải ≥ 2 tg ≥ 50 sóng S / 2700 Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  19. 19. 19 Bảng 1-11. Hệ số phân bố tải trọng theo làn (tiếp theo trang trước)Nội Hệ số điều chỉnh Phạm vi Loại kếtlực, Hệ số phân bố tải trọng cấu độ chéo áp dụngdầm Một làn chịu tải 1 − C1 ( tgθ)1,5 -300 ≤de≤ 1700 Tính theo nguyên tắc đòn bẩy Nb ≥ 4 Số làn chịu tải ≥ 2 ⎛ K g ⎞⎛ S ⎞ 0, 5 loại a, mặt C1 = 0,25⎜ 3 ⎟⎜ ⎟ g = e·gdầm trong ⎜ ⎟ cầu bằng ⎝ Lt s ⎠⎝ L ⎠Mô bản bê dmen, e = 0,77 + e tông 2800dầm Nếu θ < 300, C1=0,0biên Dùng giá trị nhỏ hơn: tính theo Nb = 3 công thức trên với Nb=3 hoặc Nếu θ > 600, sử dụng θ tính theo nguyên tắc đòn bẩy. = 600 loại a, mặt Số làn chịu tải bất kỳ đều tính áp dụng cho cầu lưới theo nguyên tắc đòn bẩy. Không áp dụng mọi trường hợp mắt cáo Một làn chịu tải ⎛ Lt s 3 ⎞ 0, 3 1100≤S≤4900 S 1,00 + 0,20⎜ ⎟ tgθ 110 ≤ts≤ 300 0,36 + ⎜K ⎟ loại a, mặt 7600 ⎝ g ⎠ 6000≤L≤73000 cầu bằng Số làn chịu tải ≥ 2Lực bản bê với 00≤ θ ≤ 600 4.109≤Kg≤3.1cắt, 012 2 tông S ⎛ S ⎞ 0,20 + ⎜ ⎟dầm 7600 ⎝ 10700 ⎠ Nb ≥ 4trong Nguyên tắc đòn bẩy. Nb = 3 loại a, mặt Số làn chịu tải bất kỳ đều tính Áp dụng cho cầu lưới theo nguyên tắc đòn bẩy. Không áp dụng mọi trường hợp mắt cáo Một làn chịu tải ⎛ Lt s 3 ⎞ 0, 3 ⎜ Tính theo nguyên tắc đòn bẩy. 1,00 + 0,20⎜ ⎟ tgθ ⎟ loại a, mặt ⎝ Kg ⎠ Số làn chịu tải ≥ 2 300 ≤de≤ 1700 cầu bằngLực bản bê g = e. gdầm trong Nb ≥ 4cắt tông de e = 0,60 + với 00≤ θ ≤ 600dầm 3000biên Nguyên tắc đòn bẩy. Nb = 3 loại a, mặt Số làn chịu tải bất kỳ đều tính Áp dụng cho cầu lưới theo nguyên tắc đòn bẩy. mọi trường hợp mắt cáo Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  20. 20. 20 1.7.2 Tính hệ số phân bố ngang cho các cầu dầm hộp Với cầu dầm hộp kể cả hộp đơn và hộp có hai hoặc nhiều ngăn tốt nhất là tínhnội lực bằng các phương pháp không gian như phương pháp phần tử hữu hạn,dải hữu hạn… trong các phần mềm tính toán đã có sẵn. Với cầu nhiều hộp (hìnhb và c trong bảng 1-8) bạn đọc có thể tính theo các công thức cho trong quytrình, ở đây không nêu công thức tính vì trường hợp này cho đến nay chưa gặp ởViệt nam. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  21. 21. 21 Chương 2 THÉP VÀ CÁC LIÊN KẾT2.1 Các loại thép kết cấuTheo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, trong cầu thép thường dùng 4 loạithép sau:- Thép cácbon hay thép kết cấu M 270M cấp 250.- Thép hợp kim thấp cường độ cao M 270M cấp 345 và 345W.- Thép hợp kim thấp tôi và gia nhiệt M 270M cấp 485W.-Thép hợp kim thấp tôi và gia nhiệt với cường độ chảy dẻo cao M270M cấp 690và 690W. Bảng 2-1 cho các đặc tính cơ học tối thiểu của thép, trong đó có cường độchịu kéo nhỏ nhất (Fu) là cường độ nhỏ nhất khi đứt trong thí nghiệm kéo thépvà cường độ chảy nhỏ nhất (Fy) là cường độ của vật liệu ở giới hạn chảy trongthí nghiệm kéo thép.Bảng 2-1. Các đặc tính tối thiểu của thép kết cấu theo hình dáng, cường độ và chiều dày Thép kết Thép hợp kim thấp Thép hợp Thép hợp kim tôi cấu cường độ cao kim thấp và gia nhiệt cường Ký hiệu tôi và gia độ chảy cao nhiệt AASHTO M 270M M 270M M 270M M 270M M 270M cấp 250 cấp 345 cấp 345W cấp 485W cấp 690/690W Ký hiệu ASTM A 709M A 709M A 709M cấp A 709M A 709M các cấp tương đương cấp 250 cấp 345 345W cấp 485W 690/690W Chiều dày bản Tới 100 Tới 100 Tới 100 Tới 100 Tới 65 Trên 65 thép, mm đến 100 Tất cả Tất cả Tất cả Không Không Không Thép hình các các các nhóm áp dụng áp dụng áp dụng nhóm nhóm Cường độ chịu kéo nhỏ nhất Fu 400 450 485 620 760 690 (MPa) Điểm chảy nhỏ nhất hoặc cường độ chảy nhỏ nhất 250 345 345 485 690 620 Fy (MPa) Đối với tất cả các loại thép khi thiết kế đều lấy môđun đàn hồi E = 200000MPa và hệ số giãn nở vì nhiệt 11,7. 10-6 mm/mm/00C. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  22. 22. 22 Trong các loại thép ở bảng 2-1 thì M 270M là ký hiệu thép còn cấp của loạithép là cường độ chảy tính bằng MPa. Thí dụ thép cấp 345 thì cường độ chảycủa thép là 345MPa, còn chữ W ở sau cấp thép là chỉ thép chống gỉ, thí dụ thépcấp 690W là thép chống gỉ có cường độ chảy 690MPa. Tất cả các loại thép cho trong bảng 2-1 đều là thép hàn được. Chiều dày nhỏ nhất của thép trong cầu thép quy định ở điều 6.7.3 như sau:- Thép kết cấu bao gồm cả liên kết ngang, liên kết dọc và các loại bản nút trừsườn dầm của thép hình, sườn tăng cường kín trong mặt cầu có bản trực hướng(bản orthotrope), tấm đệm và thép lan can đều phải có chiều dày tối thiểu là8mm.- Chiều dày sườn của thép hình, sườn tăng cường kín trong mặt cầu có bản trựchướng phải có chiều dày tối thiểu là 7mm.- Với những kết cấu hoặc bộ phận kết cấu chịu ảnh hưởng ăn mòn nghiêm trọngthì phải được bảo vệ đặc biệt chống ăn mòn hoặc phải quy định chiều dày bị ănmòn để tăng thêm chiều dày thép khi thiết kế.2.2 Liên kết bulông Bulông dùng trong cầu có thể là bulông thường hoặc bulông cường độ cao.Bulông thường được dùng chủ yếu trong các bộ phận phụ như lan can, ống thoátnước v.v... Bulông cường độ cao được dùng phổ biến trong cầu nhất là ở cácmối nối thực hiện tại công trường. Liên kết bulông cường độ cao có thể làm việctheo ma sát hay theo ép tựa. Các mối nối chịu ứng suất đổi dấu, tải trọng va chạm mạnh, chấn động lớn…phải dùng liên kết ma sát, cụ thể là:- Các mối ghép chịu tải trọng mỏi.- Các mối nối chịu cắt với các bulông lắp vào lỗ quá cỡ.- Các mối nối chịu cắt với các bulông lắp vào lỗ ôvan ngắn hoặc dài, lực tácdụng lên mối nối khác với phương thẳng góc với trục dài của lỗ ôvan.- Các mối nối chịu ứng suất đổi dấu.- Các mối nối trong đó các bulông cũng tham gia truyền tải trọng ở bề mặt đượctạo nhám.- Các mối nối kéo dọc trục hoặc kéo dọc trục đồng thời cắt.- Các mối nối chịu nén dọc trục với các lỗ tiêu chuẩn hoặc các lỗ ôvan chỉ trongmột lớp của liên kết, phương của tải trọng thẳng góc với phương của trục dài lỗôvan. Các liên kết chịu ép tựa được dùng cho các mối nối chịu nén dọc trục hoặccác mối nối trên hệ liên kết với điều kiện phải thỏa mãn sức kháng tính toántrong trạng thái giới hạn cường độ. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  23. 23. 232.2.1 Cấu tạo bulông cường độ cao Bulông cường độ cao bao gồm có bulông, đai ốc và vòng đệm.2.2.1.1 Bulông Bulông cường độ cao dùng trong liên kết của các kết cấu thép phải có cườngđộ chịu kéo tối thiểu 830MPa cho các bulông có đường kính từ 16mm đến27mm và 725MPa cho các bulông có đường kính từ 30mm tới 36mm. Đường kính bulông không được nhỏ hơn 16mm. Không được dùng bulông16mm trong các cấu kiện chủ yếu, trừ khi tại các cạnh thép góc 64mm và cácbản cánh của các mặt cắt có kích thước yêu cầu các bulông liên kết đường kính16mm. Bulông liên kết đường kính 16mm chỉ nên dùng cho lan can, không dùng chothép hình. Các thép góc mà kích thước không yêu cầu cần phải xác định bằng tính toánthì có thể dùng các bulông như sau:- Bulông đường kính 16mm cho cạnh 50mm.- Bulông đường kính 20mm cho cạnh 64mm.- Bulông đường kính 24mm cho cạnh 75mm.- Bulông đường kính 27mm cho cạnh 90mm.Đường kính của bulông trong các thép góc của các thanh chủ yếu không đượcvượt quá một phần tư chiều rộng cạnh của thanh có bố trí bulông.Tùy theo công nghệ thi công bulông có các cấu tạo khác nhau:- Kiểu 1 (hình 2-1- a), bulông có cấu tạo thông thường gồm thân bulông, đai ốcvà hai vòng đệm. Khi xiết dùng một cờlê hãm đầu bulông, một cờlê đo lực xiếtđến lực căng yêu cầu. (a) (b) (c) (d) (e) Hình 2-1. Các loại bulông- Kiểu 2 (hình 2-1-b), bulông có đầu chỏm cầu, đai ốc và hai vòng đệm. Khi xiếtdùng cờlê máy xoay hai chiều, một chiều hãm đầu bulông ngoài đai ốc, mộtchiều xiết đai ốc đến khi đứt đầu bulông. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  24. 24. 24 - Kiểu 3 (hình 2-1-c,d), bulông có đầu chỏm cầu, dưới chỏm cầu có một hoặchai ngạnh (các ngạnh này được đặt trong lỗ có rãnh), đai ốc và một vòng đệm.Khi xiết dùng một cờlê đo lực xiết đến lực căng yêu cầu.- Kiểu 4 (hình 2-1-e), bulông có đầu loe hình nón cụt (chìm) sát phần đầu loecấu tạo đoạn gai tạo ma sát với lỗ, đai ốc và một vòng đệm. Khi xiết dùng mộtcờlê đo lực xiết đến lực căng yêu cầu.2.2.1.2 Đai ốc Đai ốc phải được chế tạo đúng tiêu chuẩn và được tráng kẽm. Đai ốc phải cóđộ cứng tối thiểu 89HRB.2.2.1.3 Vòng đệm Vòng đệm phải được chế tạo theo đúng tiêu chuẩn và được tráng kẽm. Mặtngoài của phần được bắt bulông phải có độ dốc so với mặt phẳng trực giao vớitrục bulông lớn hơn 1:20. Trong bất cứ trường hợp nào cũng phải có vòng đệm ởdưới cấu kiện được xiết chặt. Các vòng đệm tôi cứng phải được trùm qua các lỗrộng quá cỡ hoặc rãnh khía ở tấm ngoài. Chiều dày của các vòng đệm tấm kết cấu hoặc thanh với các lỗ tiêu chuẩnkhông được nhỏ hơn 8mm.2.2.2 Lỗ bulông Lỗ bulông thường có các loại sau:- Lỗ tiêu chuẩn là lỗ có đường kính lớn nhất lớn hơn đường kính bulông từ 2mmđến 3mm.- Lỗ quá cỡ là lỗ có đường kính lớn nhất lớn hơn đường kính bulông từ 4mm trởlên. Lỗ quá cỡ được dùng trong liên kết ma sát ở bất kỳ lớp nào của liên kết vàkhông đựơc dùng trong liên kết kiểu ép tựa.- Lỗ ôvan ngắn và lỗ có xẻ một rãnh là lỗ có chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiềunhất là 7mm và có thể dùng cho bất kỳ lớp nào của liên kết ma sát hay liên kếtép tựa. Cạnh dài của lỗ ôvan không phụ thuộc vào phương của tải trọng trongliên kết ma sát, còn trong liên kết ép tựa chiều dài phải được trực giao vớiphương của tải trọng.- Lỗ ôvan dài và lỗ có xẻ hai rãnh là lỗ có chiều dài lớn hơn nhiều so với chiềurộng và chỉ dùng trong một lớp của liên kết ma sát hay liên kết ép tựa. Cũng nhưlỗ ôvan ngắn trong liên kết ma sát cạnh dài của lỗ ôvan có thể có vị trí bất kỳ sovới phương của tải trọng, còn trong liên kết ép tựa cạnh dài phải được trực giaovới phương của tải trọng. Kích thước của các loại lỗ phụ thuộc và đường kính bulông và không đượcvượt quá giá trị cho trong bảng 2-2. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  25. 25. 25 Bảng 2-2. Các kích thước lỗ lớn nhất Đường kính Tiêu chuẩn Quá cỡ Ôvan ngắn Ôvan dài bulông D Đưòng kính Đường kính Rộng x dài Rộng x dài 16 18 20- 18 x 22 18 x 40 20 22 24 22 x 26 22 x 50 22 24 28 24 x 30 24 x 55 24 26 30 26 x 33 26 x 60 27 30 35 30 x 37 30 x 67 30 33 38 33 x 40 33 x 75 36 39 44 39 x 46 39 x 902.2.3 Khoảng cách giữa các bulông2.2.3.1 Khoảng trống và khoảng cách tối thiểu Khoảng cách từ tim đến tim của bulông với lỗ tiêu chuẩn không được nhỏ hơnba lần đường kính bulông. Khi dùng bulông lỗ quá cỡ hoặc lỗ ôvan (hay lỗ xẻrãnh) thì khoảng trống (khoảng cách từ mép lỗ đến mép lỗ liền kề theo phươngcủa lực hay vuông góc với phương của lực) không được nhỏ hơn hai lần đườngkính bulông. a b b1 g c d a2 Hình 2-2. Các kích thước trong liên kết bulông Ghi chú hình 2.2: a - khoảng cách giữa các đinh (bước bulông); b - khoảngcách từ đinh đến đầu cấu kiện; c - khoảng trống giữa các bulông; d - khoảngtrống từ bulông đến đầu cấu kiện; g - khoảng cách ngang; b1 - khoảng cách so le;a2 - khoảng cách ngang đến mép cấu kịên.2.2.3.2 Khoảng cách tối đa Để bảo đảm cho các tấm ghép ép xít vào nhau và cách ẩm khoảng cách giữacác bulông trên một hàng đơn liền kề với mép tự do của bản táp ngoài hay théphình phải thỏa mãn điều kiện: S ≤ (100 + 4t) ≤ 175 (2-1) Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  26. 26. 26 Cũng để đảm bảo các điều kiện trên nếu có một hàng thứ hai bố trí so le vớihàng liền kề với mép tự do và có khoảng cách không nhỏ hơn 38 + 4t thì cự lyso le S giữa hai hàng đinh đó phải thỏa mãn điều kiện: 3g S ≤ 100 + 4t ( ) ≤ 175 (2-2) 4 Khoảng cách so le này không được nhỏ hơn một nửa khoảng cách cho mộthàng đơn. Trong các công thức (2-1) và (2-2), t là chiều dày nhỏ hơn của bản táp haythép hình (mm); g là khoảng cách ngang giữa các bulông (mm).2.2.3.3 Bước tối đa cho bulông ghép tổ hợp Bulông ghép tổ hợp khi mặt cắt ngang có hai hay lớn hơn hai tấm bản haythép hình tiếp giáp với nhau. Khoảng cách giữa các bulông theo chiều dọc khi ghép các cấu kiện chịu nénkhông được vượt quá 12t. Khoảng cách ngang (g) giữa các hàng bulông liền kềkhông được quá 24t. Khi bố trí so le khoảng cách so le của hai bulông ở haihàng liền kề phải thỏa mãn: 3g S ≤ 15t- ( ) ≤ 12 (2-3) 8 Khoảng cách dọc giữa các bulông trong thanh chịu kéo không được vượt quáhai lần quy định đối với thanh chịu nén. Khoảng cách ngang giữa hai hàngbulông liền kề không được vượt quá 24t. Khoảng cách dọc tối đa của các bulôngtrong các cấu kiện có mặt cắt tổ hợp không được vượt quá trị số nhỏ hơn giữahai yêu cầu chống ẩm (xem phần 2.2.3.2) và ghép tổ hợp (xem phần 2.2.3.3).2.2.3.4 Khoảng cách dọc tối đa cho bulông ghép tổ hợp ở đầu cấu kiện chịu nén Bước dọc của bulông liên kết các bộ phận của cấu kiện chịu nén không đượcvượt quá bốn lần đường kính bulông cho một đoạn dài bằng 1,5 chiều rộng lớnnhất của cấu kiện. Ngoài đoạn này (đoạn ở đầu cấu kiện) bước dọc có thể đượctăng dần trên đoạn chiều dài bằng 1,5 lần chiều rộng tối đa của cấu kiện cho đếnkhi nào đạt bước dọc tối đa như quy định ở 2.2.3.3.2.2.3.5 Khoảng cách bulông ở đầu mút cấu kiện Khoảng cách từ tim lỗ đến đầu cấu kiện của mọi loại lỗ không được nhỏ hơnkhoảng cách đến mép quy định trong bảng 2-3. Đối với lỗ quá cỡ hoặc ôvankhoảng từ mép lỗ đến mép cấu kiện không đựơc nhỏ hơn đường kính bulông. Khoảng cách từ tim bulông đến đầu cấu kiện lớn nhất phải lấy không lớn hơntám lần chiều dày của bản nối dày nhất và 125mm. Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  27. 27. 27 Bảng 2-3. Khoảng cách đến mép tối thiểu Các mép tấm bản hay thép hình Đường kính bulông Các mép cắt được cán hoặc các mép được cắt bằng khí đốt 16 28 22 20 34 26 22 38 28 24 42 30 27 48 34 30 52 38 36 64 462.2.3.6 Khoảng cách đến mép bên cấu kiện Khoảng cách tối thiểu từ tim bulông đến mép bên của cấu kiện quy định trongbảng 2-3. Khoảng cách từ tim bulông đến mép cấu kiện không được lớn hơn támlần chiều dày của bản nối dày nhất và 125mm.2.2.4 Sức kháng của bulông Ở đây cần xét sức kháng trượt dùng cho liên kết ma sát, sức kháng cắt và sứckháng ép mặt dùng cho liên kết ép tựa và các sức kháng khác.2.2.4.1 Sức kháng trượt Sức kháng trượt danh định của bulông trong liên kết ma sát được lấy như sau: Rn = Kh Ks Ns Pt (2-4)trong đó: Ns – số lượng mặt ma sát tính cho mỗi bulông; Pt – lực căng tối thiểu yêu cầu của bulông (N) lấy theo bảng 2-4; Kh – hệ số kích thước lỗ, lấy theo bảng 2-5; Ks - hệ số điều kiện bề mặt, lấy theo bảng 2-6, trong đó có mặt loại A, loại B, loại C như sau: + Loại A: Làm sạch các lớp bẩn, không sơn, bề mặt đựơc làm sạch bằng thổi với các lớp phủ loại A. + Loại B: Làm sạch bề mặt bằng thổi, không sơn, bề mặt đựơc làm sạch bằng thổi có các lớp phủ loại B. + Loại C: Bề mặt mạ kẽm nóng và làm nhám bằng bàn chải sắt sau khi mạ.2.2.4.2 Sức kháng cắt Sức kháng cắt danh định của bulông cường độ cao hoặc bulông ASTM A307ở trạng thái giới hạn cường độ trong các mối nối mà khoảng cách giữa các Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  28. 28. 28 bulông xa nhất theo phương song song với đường tác dụng của lực nhỏ hơn1270mm lấy như sau: + Khi đường ren nằm ngoài mặt phẳng cắt: Rn = 0,48 Ab Fub Ns (2-5) Bảng 2-4. Lực kéo nhỏ nhất yêu cầu của bulông Đường kính bulông mm Lực kéo yêu cầu Pt (kN) M164 (A325M) M253 (A490M) 16 91 114 20 142 179 22 176 221 24 205 257 27 267 334 30 326 408 36 475 595 Bảng 2-5. Các trị số của Kh Cho các lỗ tiêu chuẩn 1,00 Cho các lỗ quá cỡ và khía rãnh ngắn 0,85 Cho các lỗ khía rãnh dài với rãnh thẳng góc với phương lực 0,70 Cho các lỗ khía rãnh dài với rãnh song song với phương lực 0,60 Bảng 2-6. Các trị số của Ks Cho các điều kiện bề mặt loại A 0,33 Cho các điều kiện bề mặt loại B 0,50 Cho các điều kiện bề mặt loại C 0,33 + Khi đường ren nằm trong mặt phẳng cắt: Rn= 0,38 Ab Fub Ns (2-6)trong đó: Ab – diện tích mặt cắt ngang bulông theo đường kính danh định (mm2); Fub – cường độ kéo nhỏ nhất của bulông ( MPa ); Ns – số mặt cắt cho mỗi bulông. Sức kháng danh định của bulông trong các mối nối mà khoảng cách giữa cácbulông xa nhất lớn hơn 1270mm lấy bằng 0,8 lần sức kháng danh định tính theocông thức (2-5) hoặc (2-6). Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  29. 29. 29 Với bulông A307 nếu sức kháng danh định xác định theo (2-6) thì khichiều dày tập bản vượt quá 5 lần đường kính bulông, sức kháng phải giảm 1%cho mỗi 1,5mm lớn hơn của chiều dày tập bản với 5 lần đường kính.2.2.4.3 Sức kháng ép mặt Diện tích chịu ép mặt hiệu dụng của bulông lấy bằng đường kính của nó nhânvới chiều dày bản nối nhỏ nhất về một phía. Khi lỗ khoét có miệng loe (chobulông đầu chìm) thì chiều dày phải trừ đi một nửa chiều cao của miệng loe. Đối với các lỗ tiêu chuẩn, lỗ quá cỡ, các lỗ ôvan ngắn có lực tác dụng theomọi hướng và tất cả các lỗ ôvan song song với lực ép mặt thì sức kháng ép mặtdanh định của các lỗ bulông ở phía trong và ở đầu cấu kiện trong trạng thái giớihạn cường độ, Rn được lấy như sau:- Với các bulông có khoảng trống (khoảng cách từ mép lỗ đến mép lỗ) khôngnhỏ hơn 2d và khoảng trống ở đầu không nhỏ hơn 2d: R n = 2,4 d t Fu (2-7)- Nếu khoảng trống giữa các lỗ nhỏ hơn 2d hoặc khoảng trống ở đầu nhỏ hơn2d: Rn = 1,2 Lc t Fu (2-8) Đối với các lỗ ôvan có cạnh dài vuông góc với lực ép tựa, Rn được lấy nhưsau:- Khi khoảng trống giữa các lỗ không nhỏ hơn 2d và khoảng trống ở đầu khôngnhỏ hơn 2d: Rn = 2 d t Fu (2-9)- Khi khoảng trống giữa các lỗ nhỏ hơn 2d và khoảng trống ở đầu nhỏ hơn 2d: Rn = Lc t Fu (2-10)trong đó: d – đường kính danh định của bulông (mm); t – chiều dày tấm bản (mm); Fu – cường độ chịu kéo của vật liệu (MPa); Lc – khoảng trống giữa các lỗ hoặc giữa mép lỗ với đầu cấu kiện (mm).2.2.4.4 Sức kháng kéo Các bulông cường độ cao chịu kéo dọc trục phải được căng đến lực quy địnhnhư trong bảng 2-4. Lực kéo tác dụng lên bulông bao gồm ngoại lực tính toán vàlực nhổ do biến dạng của các bộ phận liên kết.- Sức kháng kéo danh định của bulông (Tn) không phụ thuộc vào lực căng banđầu và lấy như sau: Tn = 0,76 Ab Fub (2-11)trong đó: Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  30. 30. 30 Ab – diện tích mặt cắt bulông tương ứng với đường kính danh định (mm2); Fub – cường độ chịu kéo nhỏ nhất quy định của bulông lấy theo phần 2.2.1.1(MPa).- Tác dụng nhổ lên: Lực kéo do tác dụng nhổ lên lấy như sau: ⎛ 3b t2 ⎞ Qu = ⎜ − ⎜ 8a 328000 ⎟Pu ⎟ (2-12) ⎝ ⎠trong đó: Qu – lực kéo nhổ lên trên một bulông do các tải trọng tính toán, lấy bằng 0 khilà âm (N); Pu – lực kéo trực tiếp trên một bulông do các tải trọng tính toán (N); a – khoảng cách từ tim bulông đến mép tấm (mm); b – khoảng cách từ tim bulông đến chân đường hàn của bộ phận liên kết(mm); t – chiều dày nhỏ nhất của bộ phận liên kết (mm).- Sức kháng mỏi: Bulông cường độ cao chịu kéo dọc trục bị mỏi, ứng suất trongbulông do hoạt tải mỏi thiết kế có xét xung kích cộng với lực nhổ lên do tácdụng lặp của tải trọng mỏi phải thỏa mãn điều kiện: γ (ΔF) ≤ (ΔF)n (2-13)trong đó: γ – hệ số tải trọng với tổ hợp tải trọng mỏi, lấy theo bảng 1-2. ΔF – ứng suất trong bulông do hoạt tải mỏi sinh ra (MPa). Hoạt tải mỏi thiết kế là một xe tải thiết kế có khoảng cách giữa hai trục 145kN không đổi là 9m. (ΔF)n – sức kháng mỏi danh định (MPa), xác định theo công thức sau: 1 ⎛ A ⎞3 1 (ΔF)n = ⎜ ⎟ ≥ (ΔF)TH (2-14) ⎝N⎠ 2 với N = (365)(100) n (ADTT) (2-15) trong đó: A – hằng số (MPa3), lấy theo bảng (2-7); n – số chu kỳ ứng suất cho một lần chạy của hoạt tải, lấy theo bảng (2-8); ADTT – số xe tải trong một ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổithọ thiết kế; (ΔF)TH – giới hạn mỏi với biên độ không đổi, lấy theo bảng (2-9). Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  31. 31. 31 Bảng 2-7. Hằng số loại chi tiết, A Hằng số A Loại chi tiết ( x 1011 MPa3) A 82,0 B 39,3 B’ 20,0 C 14.4 C’ 14,4 D 7,21 E 3,61 E’ 1,28 Bulông M164M (A325M) chịu kéo dọc trục 5,61 Bulông M253M (A490M) chịu kéo dọc trục 10,3 Bảng 2-8. Các chu kỳ đối với mỗi lượt xe tải chạy qua, n Chiều dài nhịp Các cấu kiện dọc > 12000 mm ≤ 12000 mm Dầm giản đơn 1,0 Dầm liên tục 1. Gần gối tựa ở phía trong 1,5 2,0 2. Ở nơi khác 1,0 2,0 Dầm hẫng 5,0 Dàn 1,0 Khoảng cách Các cấu kiện ngang > 6000 mm ≤ 6000 mm 1,0 2,02.2.4.5 Sức kháng kéo và cắt kết hợp Sức kháng kéo danh định của bulông chịu kéo dọc trục và cắt kết hợp (Tn) lấynhư sau: P + Khi u ≤ 0,33 thì Rn Tn = 0,76A b Fub (2-16) Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  32. 32. 32 Bảng 2-9. Giới hạn mỏi - biên độ không đổi Giới hạn Loại chi tiết (MPa) A 165 B 110 B’ 82,7 C 69,0 C’ 82,7 D 48,3 E 31,0 E’ 17,9 Bulông M164M (A325M) chịu kéo dọc trục 214 Bulông M253M (A490M) chịu kéo dọc trục 262 Pu + Nếu > 0,33 thì Rn 2 ⎛ P ⎞ Tn = 0,76A b Fub 1− ⎜ n ⎟ ⎜ϕ R ⎟ (2-17) ⎝ s n⎠ trong đó: Ab – diện tích mặt cắt bulông ứng với đường kính danh định (mm2); Fub – cường độ chịu kéo nhỏ nhất quy định của bulông, lấy theo phần2.2.1.1 (MPa); Pn – lực cắt tác động lên bulông do tải trọng tính toán (N); Rn – sức kháng cắt danh định của bulông (N), lấy theo 2.2.4.2. Sức kháng danh định của bulông trong các liên kết ma sát ở tổ hợp tải trọngtrong trạng thái giới hạn sử dụng (bảng 1-2) khi bulông chịu kéo dọc trục và cắtkết hợp không được vượt quá sức kháng trượt danh định tính theo công thức (2-4) nhân với: T 1− u (2-18) Pttrong đó: Tu – lực kéo do tải trọng tính toán trong tổ hợp tải trọng sử dụng (N); Pt – lực căng tối thiểu yêu cầu của bulông (N), lấy theo bảng (2-4). Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  33. 33. 332.3 Liên kết hàn Liên kết hàn được dùng phổ biến trong kết cấu thép nhất là các mối nối trongcông xưởng vì liên kết hàn đơn giản về mặt cấu tạo, tiết kiệm vật liệu, tuy nhiêntrong các mối hàn lớn cần quan tâm đặc biệt đến biến dạng và ứng suất dư. Để giảm biến dạng và ứng suất dư cần phải quan tâm đến công nghệ hàn cũngnhư trình tự hàn, thí dụ khi hàn một dầm chữ I trình tự hàn được thực hiện theothứ tự 1, 2, 3 và 4 (hình 2-3) và khi mối hàn nhiều lớp thì lớp sau được hàn theohướng ngược lại với lớp trước v.v… 4 2 1 3 Hình 2-3. Trình tự hàn ghép Khi hàn kim loại cơ bản, kim loại hàn phải tuân theo các yêu cầu của quychuẩn. Phải sử dụng kim loại hàn (kim loại của que hàn, dây hàn) phù hợp vớikim loại cơ bản (kim loại của vật liệu được hàn) trừ trường hợp có quy địnhriêng.2.3.1 Các liên kết hàn thường gặp2.3.1.1 Hàn góc Mối hàn góc có thể dùng khi hai tấm cơ bản được đặt chồng lên nhau (hình 2-4 a,b) hoặc khi hai tấm cơ bản vuông góc (cũng có thể xiên góc) với nhau (hình2-4c). Mối hàn góc có thể hàn cùng mối hàn rãnh (hình 2-4c). (a) (b) (c) Hình 2-4. Mối hàn góc Trong đường hàn góc trên mặt cắt đường hàn điểm giao giữa hai tấm cơ bảnđược gọi là gốc của đường hàn, mặt tự do của đường hàn là mặt cong nhưng khitính có thể xem đó là mặt phẳng, chiều dài đường vuông góc từ gốc đường hànđến mặt đưòng hàn là chiều cao hay chiều dày của đường hàn (đoạn AI trên hình2-5). Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  34. 34. 34 B Chiều cao I A C Gốc đường hàn Hình 2-5. Chi tiết hàn góc Diện tích hiệu dụng là tích của chiều cao đường hàn với chiều dài hiệu dụngcủa đường hàn. AB, AC được gọi là kích thước của đường hàn góc. Kích thước lớn nhất của đường hàn góc lấy như sau:- Bằng chiều dày của tấm cơ bản khi tấm cơ bản có chiều dày nhỏ hơn 6mm.- Nhỏ hơn chiều dày của tấm cơ bản 2mm khi tấm cơ bản có chiều dày lớn hơnhay bằng 6mm. Kích thước nhỏ nhất cần lấy theo bảng 2-7, đồng thời không vượt quá chiềudày của tấm cơ bản mỏng hơn. Bảng 2-7. Kích thước nhỏ nhất của các đường hàn góc Chiều dày kim loại cơ bản của bộ phận Kích thước nhỏ nhất của mỏng hơn được nối ghép T (mm) đường hàn góc (mm) T ≤ 20 6 20 < T 8 Chiều dài hiệu dụng nhỏ nhất của đường hàn góc phải lấy bằng bốn lần kíchthước của nó và không nhỏ hơn 40mm. Sức kháng tính toán của đường hàn góc được lấy như sau:- Khi đường hàn góc chịu kéo hoặc nén song song với trục đường hàn, sứckháng tính toán được lấy bằng sức kháng tính toán của kim loại cơ bản.- Khi đường hàn góc chịu cắt, sức kháng tính toán được lấy trị số nhỏ hơn sứckháng tính toán của vật liệu tấm cơ bản và sức kháng tính toán của kim loại hàn: ⎧ 0,58Φ y Fy R r = min ⎨ (2-19) ⎩ 0,60Φ C 2 Fexxtrong đó: Φy – hệ số sức kháng đối với cắt, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên; Fy – cường độ chảy nhỏ nhất của cấu kiện liên kết (MPa); Fexx – cường độ phân loại của kim loại hàn (MPa); Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn
  35. 35. 35 ΦC2 – hệ số sức kháng đối với kim loại hàn, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên.2.3.1.2 Hàn có vát Mối hàn có vát là mối hàn trong rãnh do mép đường hàn được vát đi. Mối hànnày thường được dùng khi hàn đối đầu, tuy nhiên cũng có thể dùng để hàn ởgóc, chẳng hạn bốn góc của mặt cắt thanh hình hộp. Rãnh có thể là rãnh vuôngkhi chiều dày tấm cơ bản nhỏ, rãnh chữ V đơn, chữ X, chữ U… (hình 2-6). (a) Rãnh vuông (b) Rãnh chữ V (c) Rãnh chữ X (a) Rãnh chữ U Hình 2-6. Một số kiểu vát mép khi hàna. Sức kháng tính toán của liên kết hàn có vát ngấu hoàn toàn:- Sức kháng kéo và nén: Sức kháng tính toán của các liên kết hàn có vát ngấuhoàn toàn chịu kéo hoặc nén vuông góc với diện tích hiệu dụng của đường hànhoặc song song với trục đường hàn được lấy như sức kháng tính toán của kimloại cơ bản.- Sức kháng cắt: Sức kháng cắt tính toán của liên kết hàn có vát ngấu hoàn toàntrên diện tích hiệu dụng phải được lấy theo trị số nhỏ hơn cho trong (2-20) hoặc60% sức kháng tính toán của kim loại cơ bản chịu kéo. Rr = 0,60 ΦC1Fexx (2-20)trong đó: Fexx – cường độ phân loại của kim loại hàn (MPa); ΦC1 – hệ số sức kháng đối với kim loại hàn, lấy theo phần 1-5 đã nêu trên.b. Sức kháng tính toán của liên kết hàn có vát ngấu không hoàn toàn:- Sức kháng kéo và nén: Sức kháng kéo, nén của các liên kết hàn có vát ngấukhông hoàn toàn theo phương song song với trục đường hàn hoặc sức kháng nén Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngô Ngọc Sơn

×