intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình thiết kế cầu thép 2

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST
Báo xấu
118
lượt xem 31
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü • §o¹n A’-B lμ ®−êng cong râ rÖt. ThÐp kh«ng cßn lμm viÖc ®μn håi n÷a, m«®un ®μn håi E gi¶m dÇn ®Õn b»ng 0 t¹i ®iÓm B. Giai ®o¹n nμy lμ giai ®o¹n ®μn håi dÎo. • §o¹n B-C: hÇu nh− song song trôc hoμnh Oε cã nghÜa biÕn d¹ng tù ®éng t¨ng mμ øng suÊt kh«ng t¨ng. NÕu kÐo ®Õn C mμ dì t¶i, ®−êng quan hÖ trë vÒ O’, trôc O’C//OA, vËt liÖu kh«ng kh«i phôc l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu mμ cßn 1 phÇn biÕn d¹ng. Khi...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình thiết kế cầu thép 2

  1. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü • §o¹n A’-B lμ ®−êng cong râ rÖt. ThÐp kh«ng cßn lμm viÖc ®μn håi n÷a, m«®un ®μn håi E gi¶m dÇn ®Õn b»ng 0 t¹i ®iÓm B. Giai ®o¹n nμy lμ giai ®o¹n ®μn håi dÎo. • §o¹n B-C: hÇu nh− song song trôc hoμnh Oε cã nghÜa biÕn d¹ng tù ®éng t¨ng mμ øng suÊt kh«ng t¨ng. NÕu kÐo ®Õn C mμ dì t¶i, ®−êng quan hÖ trë vÒ O’, trôc O’C//OA, vËt liÖu kh«ng kh«i phôc l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu mμ cßn 1 phÇn biÕn d¹ng. Khi ®ã vËt liÖu ®· lμm viÖc ë giai ®o¹n ch¶y dÎo. øng suÊt t−¬ng øng giai ®o¹n nμy lμ σc. • §o¹n C-D: quan hÖ øng suÊt vμ biÕn d¹ng lμ ®−êng cong tho¶i nghÜa lμ biÕn d¹ng t¨ng nhanh theo kiÓu biÕn d¹ng dÎo. MÉu thÐp bÞ th¾t l¹i, tiÕt diÖn bÞ thu nhá vμ bÞ kÐo ®øt øng víi øng suÊt t¹i ®iÓm D vμ gäi lμ øng suÊt bÒn σb. Qua ®iÓm D ®Õn ®iÓm E mÉu bÞ ph¸ ho¹i. §Ó tiÖn tÝnh to¸n, ta xem thÐp lμm viÖc theo 2 giai ®o¹n: ®μn håi vμ dÎo lý t−ëng: • σ < σ®h: giai ®o¹n ®μn håi, biÕn d¹ng nhá nªn dïng gi¶ thiÕt vμ lý luËn vÒ vËt thÓ ®μn håi. • σ® h< σ < σC: giai ®o¹n ®μn håi dÎo nªn dïng lý thuyÕt ®μn håi dÎo ®Ó tÝnh. • σ = σC: xem nh− kÕt cÊu ®¹t ®Õn tr¹ng th¸i giíi h¹n, tøc lμ dïng lý thuyÕt dÎo ®Ó tÝnh víi trÞ sè øng suÊt σC khi ®ã vËt liÖu thÐp ®−îc tËn dông cao nhÊt. §iÓm D lμ giíi h¹n bÒn σb øng víi lùc kÐo ®øt. §èi víi thÐp c−êng ®é cao kh«ng cã giíi h¹n ch¶y mμ ph¶i lÊy giíi h¹n bÒn ®Ó lμm c¬ së tÝnh to¸n, tÊt nhiªn ph¶i chia cho hÖ sè an toμn nμo ®ã. σ= F KN/ cm2 P σb 0 σc 0 1 70 σtl 60 50 σb 2 40 σtl σc 30 20 10 ε 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 H×nh 2.2: BiÓu ®å quan hÖ øng suÊt vμ biÕn d¹ng cña thÐp c−êng ®é cao 1.BiÎu ®å øng thÐp cacbon cao 2.BiÓu ®å thÐp cacbon thÊp ThÐp cã giíi h¹n ch¶y sÏ cho ta biÕt ®−îc vïng an toμn gi÷a σC vμ σb. øng víi σb ta cã εb rÊt lín gÊp 100 lÇn biÕn d¹ng ®μn håi. NÕu ta cho thÐp lμm viÖc ®Õn σC lμ míi chØ dïng 1/2 kh¶ n¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc vÒ c−êng ®é vμ 1/100 vÒ biÕn d¹ng. Nh− vËy thÐp lμ vËt liÖu rÊt an toμn. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 24 -
  2. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü 2.1.2-ThÝ nghiÖm thÐp chÞu nÐn: NÕu ®em mÉu thÐp ng¾n ®i nÐn th× ta ®−îc biÓu ®å quan hÖ gi÷a øng suÊt vμ biÕn d¹ng nh− thÐp ®−îc thÝ nghiÖm kÐo. C¸c ®Æc tr−ng c¬ häc nh− E, σC gièng nh− thÝ nghiÖm kÐo nh−ng sÏ kh«ng cã σb v× mÉu kh«ng bÞ ph¸ ho¹i mμ bÞ ph×nh ra vμ tiÕp tôc chÞu ®−îc t¶i träng lín. NÕu nÐn mÉu cã chiÒu cao lín th× sù ph¸ ho¹i cßn do thªm nguyªn nh©n vÒ sù mÊt æn ®Þnh. 2.2-C¸c tr¹ng th¸i ph¸ ho¹i cña thÐp: 2.2.1-Sù ph¸ ho¹i dßn vμ ph¸ ho¹i dÎo: Sù ph¸ ho¹i dßn lμ hiÖn t−îng thÐp bÞ ®øt gÉy tøc thêi khi t¨ng t¶i träng. KÕt cÊu bÞ ph¸ ho¹i ®ét ngét khi biÕn d¹ng cßn nhá. Sù ph¸ ho¹i dÎo lμ sù ph¸ ho¹i x¶y ra khi cã biÕn d¹ng lín. ThÐp nãi chung lμ vËt liÖu ph¸ ho¹i dÎo v× khi bÞ ph¸ ho¹i biÕn d¹ng cña nã rÊt lín (ε≈22%). Nh−ng khi thÐp bÞ cøng nguéi, bÞ giμ khi chÞu øng suÊt tËp trung,... th× thÐp dÔ chuyÓn sang ph¸ ho¹i dßn rÊt nguy hiÓm. Do vËy trong cÇu ph¶i thiÕt kÕ sao cho chØ ph¸ ho¹i dÎo tr¸nh ph¸ ho¹i dßn. Sù ph¸ ho¹i dßn cßn liªn quan ®Õn hiÖn t−îng l¹nh vμ thμnh phÇn hãa häc kh«ng tèt cña nã. VÝ dô: • ThÐp nhiÒu cacbon th× dßn h¬n: C > 0.3% bÞ ph¸ ho¹i dßn, C < 0.1% bÞ ch¶y dÎo, C = 0.1÷0.3% bÞ ph¸ ho¹i dÎo. • C¸c thμnh phÇn Ni, Cr, Cu t¨ng tÝnh chèng dßn; P, C lμm t¨ng tÝnh dßn. Khö oxy cña Si, Al,... lμm cho nã h¹t nhá h¬n còng lμn t¨ng tÝnh chèng dßn. ThÐp gia c«ng nãng còng cã ¶nh h−ëng tèt. Ta còng nªn biÕt r»ng øng suÊt tËp trung còng lμm t¨ng tÝnh dßn. Do vËy cÇn tr¸nh tiÕt diÖn ®ét ngét ®Ó gi¶m øng suÊt tËp trung. 2.2.2-HiÖn t−îng cøng nguéi cña thÐp: σKN/cm2 σ σ σ ε% ε% ε% ε% Δ Δ Δ a) c) b) H×nh 2.3: BiÓu ®å øng suÊt vμ biÕn d¹ng khi cã hiÖn t−îng nguéi §©y lμ hiÖn t−îng thÐp trë nªn cøng sau khi bÞ biÕn d¹ng dÎo ë nhiÖt ®é th−êng. ThÐp sau khi ®· bÞ biÕn d¹ng dÎo th× trë nªn cøng h¬n, giíi h¹n ®μn håi cao h¬n vμ biÕn d¹ng khi ph¸ ho¹i nhá h¬n vμ thùc tÕ ®· trë thμnh 1 lo¹i thÐp kh¸c. NÕu kÐo thÐp ®Õn giíi h¹n ch¶y råi dì t¶i th× øng suÊt sÏ trë vÒ 0 nh−ng cßn biÕn d¹ng Δ. Sau ®ã tiÕp tôc kÐo th× thÒm ch¶y gi¶m ®i vμ thËm chÝ kh«ng cßn n÷a. NÕu kÐo Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 25 -
  3. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü thÐp dÕn vïng biÕn d¹ng dÎo míi dë t¶i th× thÐp sau ®ã lμm viÖc hÇu nh− trong giai ®o¹n ®μn håi víi biÕn d¹ng nhá. HiÖn t−îng lμm t¨ng giíi h¹n ®μn håi cña thÐp do bÞ biÕn d¹ng dÎo tr−íc gäi lμ hiÖn t−îng cøng nguéi. HiÖn t−îng nμy lμm t¨ng c−êng ®é cña thÐp nh−ng ®é d·n dμi gi¶m, tøc lμ gi¶m tÝnh biÕn d¹ng cña thÐp lμm cho thÐp dßn h¬n mÆc dï c−êng ®é cao h¬n. V× vËy, ng−êi ta øng dông hiÖn t−îng nμy ®Ó lμm gi¶m biÕn d¹ng d©y c¸p. Trong cÇu thÐp cÇn tr¸nh hiÖn t−îng nμy v× g©y ra ph¸ ho¹i dßn. 2.2.3-HiÖn t−îng giμ cña thÐp: Ta thÝ nghiÖm kÐo 2 mÉu thÐp cïng lo¹i nh−ng cã tuæi kh¸c nhau nhiÒu. Ta cã c¸c ®å thÞ sau: σ b a εb εa ε H×nh 2.4: BiÓu ®å øng suÊt vμ biÕn d¹ng khi cã hiÖn t−îng giμ Ta nhËn thÊy: • BiÓu ®å (b) cã giíi h¹n ch¶y cao h¬n (a) nh−ng ®é d·n dμi lóc mÉu bÞ ®øt gi¶m xuèng vμ cã giíi h¹n ch¶y ng¾n h¬n. • HiÖn t−îng giμ x¶y ra rÊt l©u nh−ng nÕu nung nãng hoÆc sau khi lμm viÖc ë tr¹ng th¸i dÎo th× qu¸ tr×nh lμm giμ sÏ rót ng¾n l¹i. V× vËy trong kÕt cÊu thÐp kh«ng cho lμm viÖc qu¸ giíi h¹n ch¶y. Nguyªn nh©n hiÖn t−îng giμ: • Lóc ®Çu c¸c h¹t s¾t ferit cã nhiÒu t¹p chÊt nh− C, N,... sau 1 thêi gian nã bay ra lμm cho mμng peclit (hîp chÊt bao quanh h¹t s¾t) dμy lín. Mμng nμy cã c−êng ®é cao h¬n nh−ng cã biÕn d¹ng gi¶m ®i. • Muèn tr¸nh hiÖn t−îng nμy cÇn cã biÖn ph¸p xö lý tõ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt thÐp. HiÖn t−îng giμ trong cÇu thÐp th−êng xuÊt hiÖn vÕt nøt nhá ë mÐp c¸c lç ®inh, th−êng hay x¶y ra ë c«ng tr×nh chÞu t¶i träng xung kÝch vμ cã sù ph©n bè øng suÊt kh«ng ®Òu. 2.2.4-Sù lμm viÖc cña thÐp khi chÞu øng suÊt tËp trung: T¹i vÞ trÝ cÊu tróc cña thÐp bÞ vi ph¹m nh− cã lç hæng bät khÝ, lÉn t¹p chÊt, vÞ trÝ thay ®æi tiÕt diÖn ®ét ngét, lç ®inh, vÞ trÝ ®Æt lùc tËp trung,... sÏ cã øng suÊt th−êng lín h¬n øng suÊt trung b×nh gäi lμ øng suÊt tËp trung. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 26 -
  4. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü XÐt øng suÊt tËp trung t¹i 1 lç ®inh: σx σ σy 1 1 σx σx σx σz σο σο σo σo σy σy σy ung suat tap trung 1.5d 1.5d 2d 2d 3d 3d H×nh 2.5: øng suÊt tËp trung t¹i lç ®inh • øng suÊt tËp trung σtt t¹i mÐp lç ®inh lín gÊp 3÷4 lÇn øng suÊt trung b×nh σtb. Tuy nhiªn trong kÕt cÊu vÉn kh«ng bÞ ph¸ ho¹i v× khi ®ã øng suÊt tËp trung bÞ triÖt tiªu do xuÊt hiÖn vïng biÕn d¹ng dÎo. TiÕt diÖn sÏ bÞ ph¸ ho¹i nÕu vïng ch¶y dÎo lan ra toμn tiÕt diÖn. • Qua nhiÒu lÇn øng suÊt v−ît qu¸ giíi h¹n ch¶y g©y nªn hiÖn t−îng hãa cøng cña thÐp, lμm gi¶m tÝnh dÎo vËt liÖu vμ g©y dßn, nøt. NÕu t¶i träng t¨ng lªn n÷a lμm vÕt nøt ph¸t triÓn vμ sÏ bÞ ph¸ ho¹i. • Møc ®é tËp trung øng suÊt phô thuéc h×nh d¹ng lç ®inh, khuyÕt tËt. Møc ®é nμy ®−îc ®¸nh gi¸: σ K = tt (2.2) σ tb K=3 ®èi víi lç trßn. K=4 ®èi víi lç h×nh «van. K=3 ®èi víi lç d¹ng khÊc nhän. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 27 -
  5. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü K=2 ®èi víi lç d¹ng khÊc ®−îc v¸t trßn. Nãi chung sù tËp trung øng suÊt kh«ng nguy hiÓm nÕu thÐp chÞu t¶i träng tÜnh. Trong tÝnh to¸n th−êng kh«ng kÓ ®Õn hiÖn t−îng øng suÊt côc bé nμy. Tuy nhiªn khi chÞu t¶i träng xung kÝch, t¶i träng ®éng th× sù tËp trung øng suÊt lμ nguy hiÓm v× lμm cho thÐp dÔ bÞ ph¸ ho¹i dßn. MÆt kh¸c øng suÊt nμy ph©n bè trong tiÕt diÖn rÊt phøc t¹p, do vËy thÐp lμm cÇu cÇn ®−îc lμm thªm chØ tiªu ®é dÎo khi va ch¹m. Bóa (m¸y thö 10 va ch¹m) 10 2 40 60 H×nh 2.6: ThÝ nghiÖm ®é dÎo va ch¹m • §é dÎo va ch¹m lμ c«ng ®Ó c¾t ®øt diÖn tÝch mÉu thÝ nghiÖm. • C¸ch thÝ nghiÖm h×nh (2.6). • §é dÎo va ch¹m ®Æc tr−ng cho tÝnh chèng ph¸ ho¹i dßn vμ còng qua ®ã ta x¸c ®Þnh ®−îc nhiÖt ®é mμ khi ®ã thÐp b¾t ®Çu chuyÓn tõ dÎo sang dßn. • ThÝ nghiÖm vÒ ®é dÎo va ch¹m ®−îc tiÕn hμnh víi c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau. C¸c trÞ sè ®é dÎo va ch¹m trong cÇu ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu sau ®©y: B¶ng 2.3 §iÒu kiÖn thÝ nghiÖm Sau khi lμm to th−êng -20oC Lo¹i thÐp vμ giμ c¸ch ®Æt mÉu §é dÎo va ch¹m (kg.m/cm2) kh«ng nhá h¬n ThÐp b¶n vμ tÊm: +MÉu däc 8 4 4 +MÉu ngang 7 3.5 3.5 ThÐp h×nh (mÉu 10 4 5 däc) (*ThÐp lμm giμ b»ng c¸ch kÐo d·n 10% chiÒu dμi tÝnh to¸n, sau ®ã ®èt nãng ë o 250 C*). 2.2.5-¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn sù lμm viÖc cña thÐp: Khi to < 200÷250oC th× c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña thÐp thay ®æi Ýt. Khi to > 300oC th× c¸c tÝnh chÊt c¬ häc vμ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thÐp gi¶m nhanh nh− khi to = 500oC th× thÐp CT3 cã σc = 1400kg/cm2 vμ σb = 2500kg/cm2, vμ khi to = 600÷650oC th× thÐp CT3 cã σc = 400kg/cm2 vμ σb = 1500kg/cm2. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 28 -
  6. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Khi t < 0 C th× thÐp cã c−êng ®é cao h¬n 1 chót nh−ng dßn h¬n. Khi to < -10oC o o th× tÝnh dßn t¨ng lªn râ rÖt vμ -45oC thμnh dßn vμ dÔ nøt. §2.3 hiÖn t−îng mái cña thÐp ThÝ nghiÖm cho thÐp chÞu t¸c dông cña t¶i träng trïng phôc (t¶i träng lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn kho¶ng vμi triÖu lÇn). KÐo mÉu thÐp v−ît qu¸ giíi h¹n ch¶y råi dì bá t¶i träng råi l¹i kÐo víi t¶i träng lín h¬n, ta cã ®−îc biÓu ®å h×nh 2.7: σ ε H×nh 2.7: BiÓu ®å øng suÊt vμ biÕn d¹ng øng víi nhiÒu lÇn t¶i träng kh¸c nhau σ σ ε ε vßng trÔ H×nh 2.8: HiÖn t−îng vßng trÔ NÕu víi t¶i träng kh«ng ®æi th× sau 1 sè chu kú ta sÏ cã biÓu ®å ®i theo 1 vßng kÝn. Ng−êi ta gäi ®ã lμ hiÖn t−îng trÔ, cßn gäi lμ vßng trÔ (h×nh 2.8). §iÒu nμy chøng tá t¶i träng tiÕp theo kh«ng g©y nªn biÕn d¹ng d− nghÜa lμ chØ cã biÕn d¹ng ®μn håi. Mçi lÇn t¸c dông lμm thÐp mÊt ®i 1 n¨ng l−îng b»ng c«ng cã gi¸ trÞ b»ng diÖn tÝch vßng kÝn, lμm mÊt dÇn kh¶ n¨ng chÞu lùc cña thÐp vμ lμm gi¶m lùc liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t thÐp. Sau nhiÒu lÇn c¸c h¹t thÐp tr−ît lªn nhau sÏ t¹o ra mÆt tr−ît vμ sau ®ã g©y nøt. §ã lμ hiÖn t−îng ph¸ ho¹i do mái. Thùc nghiÖm cho thÊy r»ng hiÖn t−îng trÔ x¶y ra ngay khi øng suÊt lín nhÊt ch−a v−ît qu¸ giíi h¹n ®μn håi. Sù ph¸ ho¹i do mái x¶y ra khi øng suÊt v−ît qu¸ trÞ sè øng suÊt gäi lμ giíi h¹n mái. Nh− vËy giíi h¹n mái lμ giíi h¹n øng suÊt nÕu øng suÊt do t¶i Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 29 -
  7. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü träng trïng phôc lín h¬n nã th× c¸c mÆt tr−ît tinh thÓ thÐp t¨ng nhanh vμ lμm t¨ng c¸c diÖn tÝch vßng trÔ g©y nªn vÕt nøt vμ lμm thÐp bÞ ph¸ ho¹i. σghm KN/cm2 40 20 ~17 10 106n 12 2 4 8 6 10 14 H×nh 2.9: HiÖn t−îng mái cña thÐp Thêi gian nghØ gi÷a 2 lÇn t¸c dông cña t¶i träng l©u th× thÐp cã kh¶ n¨ng kh«i phôc l¹i tÝnh chÊt ban ®Çu. Giíi h¹n mái phô thuéc vμo ®Æc tr−ng t¶i träng lÆp, kÕt cÊu σ vμ phô thuéc vμo tû sè min : σ max σ min 1 • Khi chu kú cã tÝnh chÊt ®èi xøng, nghÜa lμ = −1 th× σ ghmoi = Rben . σ max 2 σ min • Khi kÕt cÊu chÞu lùc 1 dÊu, nghÜa lμ = 0 th× σ ghmoi = σ chay . σ max Nh− vËy kÕt cÊu võa chÞu nÐn vμ chÞu kÐo th× rÊt nguy hiÓm vÒ mái. Khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ vÒ mái, ta lÊy c−êng ®é giíi h¹n mái: σ ghmoi = γ .σ chay (2.3) Trong ®ã: +γ: hÖ sè triÕt gi¶m c−êng ®é khi tÝnh mái bëi lùc t¸c dông cã tÝnh chÊt chu kú vμ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 1 γ= ≤1 (2.4a) (0.7aβ + b ) − (0.7aβ − b )ρ +a, b: c¸c hÖ sè víi a phô thuéc chÕ ®é cña t¶i träng, b phô thuéc tû sè gi÷a c−êng ®é tÝnh to¸n c¬ b¶n vμ c−êng ®é chÞu kÐo tøc thêi cña thÐp vμ ®−îc lÊy: o a = 0.58 vμ b = 0.26 ®èi víi thÐp than. o a = 0.65 vμ b = 0.3 ®èi víi thÐp hîp kim thÊp. o §èi víi c¸c bé phËn thuéc phÇn xe ch¹y vμ liªn kÕt cña chóng, còng nh− ®èi víi c¸c bé phËn lμm viÖc chÞu t¶i träng côc bé cña dμn chñ vμ liªn kÕt gi÷a chóng mμ khi khi chiÒu dμi ®Æt t¶i cña ®−êng ¶nh h−ëng ≤ 22m th× hÖ sè a ®−îc t¨ng lªn A lÇn: A = B − C.λ ≥ 1 víi B vμ C phô thuéc vμo β ®−îc tra b¶ng. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 30 -
  8. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü σ min +ρ: ®Æc tr−ng cña chu kú thay ®æi øng suÊt, ρ = . σ max +σmax, σmin: øng suÊt lín nhÊt vμ nhá nhÊt theo trÞ sè tuyÖt ®èi cã kÌm theo dÊu. DÊu (+) khi kÐo vμ (-) khi nÐn. [*Trong dÇm ®¬n gi¶n σmin chØ do tÜnh t¶i g©y ra*]. +β: hÖ sè tËp trung øng suÊt ®−îc tra b¶ng. Khi x¸c ®Þnh γ ®èi víi thÐp c¬ b¶n cña c¸c thanh mμ lμm viÖc chÞu nÐn lμ chñ yÕu (σmax < 0) th× dÊu trong ngoÆc cña mÉu sè c«ng thøc (2.4a) ph¶i lÊy ng−îc l¹i v× ®iÒu kiÖn lμm viÖc mái khi chÞu nÐn tèt h¬n. 1 γ= ≤1 (2.4b) (0.7aβ − b ) − (0.7aβ + b )ρ Khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu cÇn kiÓm tra vÒ mái, ®−îc tÝnh víi t¶i träng tiªu chuÈn kh«ng kÓ hÖ sè v−ît t¶i nh−ng kÓ hÖ sè xung kÝch. §2.4 t¸c dông hÖ sè xung kÝch cña ho¹t t¶i Khi xe chuyÓn ®éng trªn cÇu ngoμi ¸p lùc tÜnh do träng l−îng g©y ra, nã cßn chÞu t¸c dông cña t¶i träng ®éng. T¸c dông xung kÝch cã 2 lo¹i: • NgÉu nhiªn: mÆt ®−êng kh«ng b»ng ph¼ng, gÆp ch−íng ng¹i vËt,... • Cã chu kú: nhÞp rung cña lß xo b¸nh xe «t«, va ®Ëp b¸nh xe löa lªn chç nèi ray, va ®Ëp cña vÖt xÝch lªn mÆt ®−êng, nhÞp ®i cña ng−êi, gia xóc,... Nguy hiÓm nhÊt lμ t¶i träng cã tÝnh dao ®éng. NÕu tÇn sè dao ®éng cña t¶i träng trïng víi tÇn sè dao ®éng cña cÇu g©y ra céng h−ëng dao ®éng rÊt nguy hiÓm. VÝ dô 1 sè cÇu bÞ ph¸ huû do t¶i träng cã tÝnh chu kú nh− cÇu qua s«ng Suikin ë Philadenphia (Mü) x©y dùng n¨m 1809 bÞ ph¸ huû 1811 khi cã 1 ®oμn sóc vËt ®i qua vμ cÇu nμy ®−îc kh«i phôc l¹i n¨m 1816 vμ l¹i ph¸ huû do tuyÕt ®äng. CÇu qua s«ng Men (Ph¸p) x©y dùng n¨m 1828 ®Õn n¨m 1850 bÞ sËp do cã 1 ®oμn qu©n ®i ®Òu qua cÇu trong lóc giã b·o lμm 226 ng−êi thiÖt m¹ng,... T¸c dông xung kÝch ®ã ®−îc tÝnh to¸n bëi hÖ sè xung kÝch (1+μ): • §èi víi cÇu thÐp trªn ®−êng «t« gåm cÇu dÇm, vßm, hÖ liªn hîp, hÖ mÆt cÇu, trô thÐp: (1 + μ ) = 1 + 15 (2.5) 37.5 + λ • §èi víi cÇu treo: (1 + μ ) = 1 + 50 (2.6) 75 + λ • §èi víi cÇu ®−êng s¾t: (1 + μ ) = 1 + 18 (2.7) 30 + λ Trong ®ã: +λ: chiÒu dμi ®Æt lùc ®−êng ¶nh h−ëng. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 31 -
  9. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü +Riªng ®èi víi cÇu ®−êng s¾t (1+μ) kh«ng nhá h¬n 1.2 khi tÝnh theo c−êng ®é vμ 1.1 khi tÝnh mái. NhËn xÐt: (1+μ) vμ λ ch−a ph¶n ¸nh ®Çy ®ñ t¸c dông xung kÝch cña t¶i träng ®éng. §èi víi cÇu lín vμ quan träng, ta cÇn xÐt ®Õn dao ®éng riªng cña cÇu vμ t¶i träng vμ xÐt ®Õn céng h−ëng cña chóng. §2.5 tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp theo TTGH lμ ph−¬ng ph¸p tiªn tiÕn ®ang ®−îc sö dông ë nhiÒu n−íc. Ph−¬ng ph¸p nμy do c¸c nhμ khoa häc Liªn X« ®Ò ra n¨m 1950. TÝnh theo TTGH lμ thiÕt kÕ c«ng tr×nh ®¶m b¶o kh«ng v−ît qu¸ c¸c ®iÒu kiÖn giíi h¹n. §ã lμ 3 TTGH: • TTGH 1: c−êng ®é gåm ®é bÒn, æn ®Þnh, mái. • TTGH 2: biÕn d¹ng. • TTGH 3: nøt. 5.1-Tr¹ng th¸i giíi h¹n 1: §iÒu kiÖn: N ≤Φ (2.8) Trong ®ã: +N: néi lùc trong kÕt cÊu, lμ hμm cña t¶i träng. Tæng qu¸t ta cã: N = ∑ Pi .α i .ni (2.9) +Pi: t¶i träng tiªu chuÈn. +αi: néi lùc trong kÕt cÊu do Pi = 1. +ni: hÖ sè v−ît t¶i vμ hÖ sè xung kÝch. +Φ: kh¶ n¨ng chÞu lùc cña c«ng tr×nh, lμ hμm cña vËt liÖu vμ ®Æc tr−ng h×nh häc cña tiÕt diÖn. Tæng qu¸t ta cã: Φ = F .R.m (2.10) Trong ®ã: +F: ®Æc tr−ng h×nh häc cña tiÕt diÖn. +R: c−êng ®é vËt liÖu. +m: hÖ sè ®iÒu kiÖn lμm viÖc. 5.2-Tr¹ng th¸i giíi h¹n 2: §iÒu kiÖn: Δ ≤ Δ gh (2.11) Trong ®ã: +Δ: biÕn d¹ng hay chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu do t¸c dông ngo¹i lùc. Tæng qu¸t ta cã: Δ = ∑ Pi .δ i (2.12) +Pi: t¶i träng tiªu chuÈn. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 32 -
  10. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü +δi: chuyÓn vÞ hay biÕn d¹ng do Pi = 1. +Δgh: trÞ sè biÕn d¹ng hay chuyÓn vÞ cho phÐp cña c«ng tr×nh ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lμm viÖc b×nh th−êng cña c«ng tr×nh. 5.3-Tr¹ng th¸i giíi h¹n 3: §iÒu kiÖn: e ≤ e gh (2.13) Trong ®ã: +e: bÒ réng ®−êng nøt. +egh: bÒ réng giíi h¹n cña ®−êng nøt. NhËn xÐt: thÐp lμ vËt liÖu dÎo nªn kh«ng thÓ chÞu lùc mμ sinh ra nøt. Th«ng th−êng nøt cña thÐp lμ do nguyªn nh©n kh¸c nh−: gØ, hμn, do gia c«ng chÕ t¹o cã khuyÕt tËt,... V× vËy cÇu thÐp th−êng kh«ng thiÕt kÕ TTGH 3. §2.6 c¸c lo¹i thÐp h×nh trong cÇu thÐp 6.1-ThÐp tÊm (b¶n): H×nh 2.10: ThÐp b¶n ThÐp b¶n ®−îc c¸n thμnh tõng tÊm cã chiÒu dμy 2÷60mm víi kÝch th−íc: • ChiÒu réng 160÷1050mm, chiÒu dμi 18m (b¶n v¹n n¨ng). • ChiÒu réng 2000÷2500mm, chiÒu dμi 8m. • ChiÒu réng 3000÷3600mm, chiÒu dμi 12m. Dùa vμo c¸c yªu cÇu vÒ cÊu t¹o vμ gØ, chiÒu dμy thÐp tÊm ph¶i ®¶m b¶o: • §èi víi bé phËn chÝnh : δ ≥ 10÷12mm. • Bé phËn phô: δ ≥ 8mm. • B¶n ®Öm: δ ≥ 4mm. • B¶n nót t¸n ®inh: δ ≥ 10mm. • B¶n thÐp trong kÕt cÊu hμn kh«ng nªn lÊy dμy qu¸. §èi víi thÐp than δ < 50mm, thÐp hîp kim δ < 40mm. ThÐp tÊm ®−îc dïng réng r·i v× tÝnh chÊt v¹n n¨ng, cã thÓ t¹o ra ®−îc c¸c lo¹i tiÕt diÖn cã h×nh d¹ng vμ kÝch th−íc bÊt kú. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 33 -
  11. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü 6.2-ThÐp gãc: Cã 2 lo¹i thÐp gãc ®Òu c¹nh vμ kh«ng ®Òu c¹nh: • ThÐp gãc ®Òu c¹nh cã bÒ réng c¸c c¹nh b»ng nhau b = 20÷250mm, δ = 3÷30mm. • ThÐp gãc kh«ng ®Òu c¹nh cã bÒ réng c¸c c¸nh kh«ng b»ng nhau (1 c¹nh lín kho¶ng 1,5 lÇn c¹nh kia). KÝch th−íc lín nhÊt cña thÐp gãc kh«ng ®Òu c¹nh 250*160*20mm, dμi tíi 12÷19m. d d y y B x x B x x d d B y B' y H×nh 2.11: C¸c d¹ng thÐp gãc Trong cÇu thÐp kh«ng nªn dïng thÐp gãc cã kÝch th−íc nhá h¬n: • 100*100*10 cho kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh. • 80*80*8 cho c¸c thanh liªn kÕt. • 63*63*6 cho c¸c thanh gi»ng. -§Æc ®iÓm cña thÐp gãc lμ c¸nh cã 2 mÐp song song nhau tiÖn cho viÖc cÊu t¹o liªn kÕt vμ lμ lo¹i ®−îc hay dïng nhiÒu nhÊt trong kÕt cÊu thÐp. 6.3-ThÐp ch÷ I: ThÐp ch÷ I chñ yÕu dïng lμm dÇm chÞu uèn, cã 2 lo¹i c¸nh réng vμ hÑp: y y d x x x x h y b y H×nh 2.12: C¸c d¹ng thÐp I • Lo¹i c¸nh hÑp: cã chiÒu cao h=100÷700mm, bÒ dμy c¸nh dμy h¬n bÒ dμy s−ên ®øng ®Ó t¨ng m«men qu¸n tÝnh. Do yªu cÇu vÒ mÆt c¸n thÐp nªn mÆt trong c¸nh thÐp I cã ®é dèc 12% nªn rÊt khã t¸n ®inh vμ th−êng dïng cho hÖ mÆt cÇu vμ dÇm chñ chÞu t¶i träng nhá. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 34 -
  12. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü • Lo¹i c¸nh réng: cã bÒ réng kh¸ lín, bÒ dμy c¸nh kh«ng thay ®æi nªn thuËn tiÖn cho viÖc t¸n ®inh lªn c¸nh; ngoμi ra cã ®é cøng theo ph−¬ng ngang tèt h¬n. Lo¹i nμy cã 2 lo¹i: b = 0.35 ÷ 0.60 , chiÒu cao h tíi 1m. Lo¹i kiÓu dÇm: h Lo¹i kiÓu cét: cã bÒ réng c¸nh réng h¬n. 6.4-ThÐp ch÷ [: Lo¹i nμy cã 1 thμnh ®øng vμ 2 c¸nh. C¸nh thÐp cã ®é dèc 10%, c¸nh t−¬ng ®èi réng do ®ã cã thÓ t¸n ®inh lªn c¸nh. ChiÒu cao h = 50÷400mm vμ dμi ®Õn 19m. y d x x h y b H×nh 2.13: C¸c d¹ng thÐp ch÷ [ ThÐp ch÷ [ cã 1 mÆt bông ph¼ng vμ c¸c c¹nh v−¬n réng nªn tiÖn liªn kÕt víi c¸c cÊu kiÖn kh¸c. Nã th−êng ®−îc dïng lμm dÇm chÞu uèn, thanh dμn,... Ngoμi c¸c lo¹i thÐp c¬ b¶n nãi trªn, ta cßn s¶n xuÊt lo¹i ®Æc biÖt nh− h×nh èng, h×nh l−în sãng,... y y x x x x y H×nh 2.14: C¸c d¹ng thÐp h×nh èng, l−în sãng §èi víi kÕt cÊu dïng hîp kim nh«m, ta còng dïng lo¹i tiÕt diÖn nh− trªn vμ 1 sè tiÕt diÖn ®Ó t¨ng c−êng ®é cøng. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 35 -
  13. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü H×nh 2.15: C¸c d¹ng thÐp kh¸c   §2.7 liªn kÕt mèi hμn trong kÕt cÊu thÐp 7.1-C¸c ph−¬ng ph¸p hμn: 7.1.1-Hμn ®iÖn: 7.1.1.1-Hμn hå quang ®iÖn b»ng tay: Nguyªn lý: tay cÇm Que hμn nguån ®iÖn hå quang d©y dÉn thÐp c¬ b¶n H×nh 2.16: Nguyªn lý hμn • Dïng que hμn vμ thÐp c¬ b¶n (thÐp cÇn hμn) nèi víi nguån ®iÖn ®Ó t¹o ra 2 ®iÖn cùc. • D−íi t¸c dông cña dßng ®iÖn, xuÊt hiÖn hå quang ®iÖn lμm nãng ch¶y thÐp que hμn vμ thÐp cÇn hμn. Que hμn ch¶y tõng giät r¬i xuèng r·nh hμn do lùc hót ®iÖn tr−êng (do lùc hót nμy mμ cã thÓ hμn trÇn phÝa trªn tuy nhiªn chÊt l−îng kh«ng cao). Hai kim lo¹i hßa lÉn víi nhau nguéi l¹i t¹o thμnh ®−êng hμn. V× vËy b¶n chÊt cña mèi hμn lμ sù liªn kÕt gi÷a c¸c phÇn tö cña c¸c kim lo¹i bÞ nãng ch¶y. Nguån ®iÖn hμn dïng ®iÖn 1 chiÒu cã hiÖu ®iÖn thÕ thÊp. C−êng ®é dßng ®iÖn ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng ®−êng hμn: c−êng ®é gi¶m hμn sÏ kh«ng ngÊu, chÊt l−îng kÐm; c−êng ®é dßng ®iÖn t¨ng th× chiÒu s©u ®−êng hμn lín, ngÊu vμ nhanh nh−ng nÕu lín qu¸ sÏ ch¸y thÐp lμm thÐp giμ vμ dßn h¬n. C−êng ®é dßng ®iÖn I=150÷500A, nhiÖt ®é ngän löa hå quang 6000÷7000oC, nhiÖt ®é nãng ch¶y ë katod 2400oC, ë anod 2650oC. D−íi t¸c dông cña dßng ®iÖn cùc m¹nh, tia löa hå quang phãng tõ katod sang anod kÐo theo luång ¸p suÊt, kim lo¹i bÞ nãng ch¶y vμ bÞ hót vμo r·nh ®−êng hμn. Khi hμn trÇn vμ hμn ®øng cÇn dßng ®iÖn cao h¬n ®Ó tr¸nh thÐp nãng ch¶y r¬i xuèng. Khi hμn thÐp nãng ch¶y sÏ tiÕp xóc víi kh«ng khÝ lÉn «xy, nit¬ lμm thÐp giμ vμ dßn. V× vËy ph¶i h¹n chÕ ngän löa hμn (ngän löa hå quang cμng dμi cμng h¹i) khèng chÕ kho¶ng c¸ch gi÷a que hμn vμ thÐp tõ 2÷3mm (nÕu nhá h¬n sÏ t¾t). §ång thêi ph¶i dïng que hμn cã thuèc, thμnh phÇn cña nã gåm 1 sè quÆng, xØ, 1 sè chÊt ch¸y ®Ó khi nãng ch¶y nã phñ lªn thÐp ng¨n c¶n tiÕp xóc víi kh«ng khÝ vμ lμm nguéi tõ tõ. Ng−êi ta cÊm dïng que hμn trÇn (kh«ng cã thuèc). Ta cã thÓ thÊy ë c¸c chØ tiªu sau: Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 36 -
  14. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Que hμn trÇn Que hμn Э42 b×nh th−êng 4200÷4800 kg/cm2 2500÷3500 kg/cm2 +C−êng ®é ph¸ ho¹i 2800÷2900 kg/cm2 2200÷3000 kg/cm2 +C−êng ®é ch¶y 18÷20% 3÷4% +§é d·n dμi t−¬ng ®èi 8÷12 kgcm/cm2 1 kgcm/cm2 (yªu cÇu > 5) +§é dÎo va ch¹m −u, nh−îc ®iÓm: • Dïng tiÖn lîi, cã thÓ hμn mäi ®−êng hμn vμ thÝch øng ë c«ng tr−êng. • ChÊt l−îng phô thuéc tr×nh ®é c«ng nh©n vμ th«ng th−êng chÊt l−îng, tèc ®é kÐm h¬n so víi hμn tù ®éng. 7.1.1.2-Hμn hå quang ®iÖn tù ®éng: d©y hμn r·nh thuèc hμn thÐp c¬ b¶n H×nh 2.16: Nguyªn lý hμn hå quang tù ®éng VÒ nguyªn t¾c gièng nh− hμn b»ng tay nh−ng ë ®©y que hμn ®−îc thay b»ng cuén d©y hμn trÇn vμ dïng m¸y hμn tù ®éng ch¹y däc theo ®−êng hμn. Nã cã ®Æc ®iÓm lμ líp phñ bè trÝ ë trong r·nh, hμn d−íi líp phñ tøc lμ hå quang ®iÖn ch¸y ch×m d−íi líp thuèc; c−êng ®é dßng ®iÖn I=800÷1000A. −u, nh−îc ®iÓm: • −u ®iÓm: N¨ng suÊt vμ chÊt l−îng cao. TËp trung nhiÖt nªn mèi hμn ngÊu, chÊt l−îng ®¶m b¶o. Kim lo¹i láng ®−îc phñ líp thuèc nªn nguéi tõ tõ t¹o ®iÒu kiÖn cho bät khÝ ra ngoμi lμm ®−êng hμn ®Æc h¬n. Hå quang ®iÖn ch¸y ch×m nªn kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn søc kháe thî hμn. Tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng ch¸y thÐp vμ ®ì tèn que hμn. • Nh−îc ®iÓm: Ph¶i dïng m¸y mãc cång kÒnh, kh«ng dïng trªn c«ng tr−êng. Kh«ng dïng ®Ó hμn ®−êng hμn trÇn, hμn ®øng, hμn ngãc ng¸ch vμ chiÒu dμi ®−êng hμn ng¾n. 7.1.1.3-Hμn tiÕp xóc: §©y còng lμ ph−¬ng ph¸p hμn tù ®éng ®−îc thùc hiÖn trªn c¸c m¸y hμn chuyªn dông nªn cã n¨ng suÊt vμ chÊt l−îng cao. Khi cã dßng ®iÖn lín ch¹y qua, t¹i vÞ trÝ tiÕp xóc xuÊt hiÖn ®iÖn trë, khi tiÕp xóc lín sinh ra nhiÖt lμm thÐp dÎo hoÆc ch¶y láng. NÕu hμn dÎo th× dïng ¸p suÊt Ðp cho thÐp hμn nèi liÒn, cßn hμn ch¶y th× kh«ng cÇn Ðp. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 37 -
  15. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü 7.1.2-Hμn h¬i (hμn x×): Khi kh«ng cã ®iÖn vμ khi hμn c¸c tÊm máng, ta dïng hμn h¬i. Hæn hîp cña chóng gåm «xy O2vμ acetylen C2H2. Hai lo¹i nμy ®ùng ë 2 b×nh riªng dÉn vμo 1 má hμn nhê 1 d©y mÒm, khi ch¸y nhiÖt ®é lªn 3200oC lμm nãng ch¶y kim lo¹i. Th«ng th−êng ng−êi ta dïng thiÕt bÞ nμy ®Ó c¾t thÐp lμ chÝnh, cßn hμn kÕt cÊu nªn dïng hμn ®iÖn. 7.2-øng suÊt vμ biÕn d¹ng khi hμn: øng suÊt co ngãt ngang øng suÊt co ngãt däc H×nh 2.18: Ph©n lo¹i øng suÊt hμn a ε b Δl §o¹n øng suÊt bÞ ch¶ydÎo t c H×nh 2.19: øng suÊt vμ biÕn d¹ng khi hμn c¹nh Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 38 -
  16. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Khi hμn d−íi t¸c dông cña nhiÖt ®é g©y øng suÊt vμ biÕn d¹ng. Khi hμn do thÐp nãng kh«ng ®Òu g©y ra øng suÊt vμ khi nguéi th× biÕn d¹ng bÞ c¶n trë. øng suÊt nμy gäi lμ øng suÊt hμn, cßn gäi lμ øng suÊt nhiÖt, øng suÊt co ngãt. Tïy theo ph−¬ng cña øng suÊt hμn so víi ®−êng hμn mμ ph©n ra øng suÊt co ngãt ngang vμ däc (h×nh 2.18). XÐt 1 b¶n thÐp ®−îc hμn ë c¹nh: • Khi ®èt nãng tõ nhiÖt ®é t1 ®Õn t2, thanh sÏ dμi thªm 1 ®o¹n: Δl = α .l.[t 2 − t1 ] . NÕu biÕn d¹ng tù do th× theo quy luËt biÕn thiªn nhiÖt ®é lμ ®−êng cong nh−ng biÕn d¹ng cña thÐp b¶n vÉn theo quy luËt tiÕt diÖn ph¼ng dÉn ®Õn sù chªnh lÖch biÕn d¹ng g©y ra øng suÊt trong thanh thÐp. Do ®ã trong thanh xuÊt hiÖn øng suÊt Δl σ = ε .E = .E . l • Trong miÒn Δl khi nhiÖt ®é >600oC sÏ kh«ng cã øng suÊt v× thÐp bÞ ch¶y dÎo (h×nh 2.19d). Khi nguéi thÐp ch¶y co l¹i nh−ng thÐp c¬ b¶n c¶n trë sù co ®ã nªn trong thÐp hμn xuÊt hiÖn øng suÊt kÐo vμ thÐp c¬ b¶n xuÊt hiÖn øng suÊt nÐn (h×nh 2.19e) ng−îc víi (h×nh 2.19d). XÐt 1 mèi hμn gãc: 3 2 1 NÕu hμn lμm nhiÒu líp khi nguéi líp sau triÖt tiªu bít ¦S cña líp trø¬c do phÇn tiÕp gi¸p víi thÐp chÝnh sù ®ã ¦S du trong mèi hμn gi¶m nhiÒu co bÞ c¶n trë nªn cã ¦S kÐovμ phÇn mÐp mèi hμn cã ¦S nÐn H×nh 2.20: øng suÊt vμ biÕn d¹ng khi hμn gãc • PhÇn tiÕp gi¸p víi thÐp chÝnh sù co bÞ c¶n trë nªn cã øng suÊt kÐo vμ phÇn mÐp ngoμi mèi hμn chÞu øng suÊt nÐn. Nh− vËy trong mèi hμn cã øng suÊt d−. • NÕu hμn nhiÒu líp khi nguéi líp sau triÖt tiªu bít øng suÊt d− cña líp tr−íc do ®ã øng suÊt d− trong mèi hμn gi¶m nhiÒu. Mét sè biÖn ph¸p lμm gi¶m øng suÊt hμn vμ biÕn d¹ng hμn: • øng suÊt hμn tù c©n b»ng vμ trong giai ®o¹n lμm viÖc dÎo cña vËt liÖu chóng sÏ bÞ san b»ng v× vËy kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu lùc cña liªn kÕt. Tuy nhiªn øng suÊt hμn lμm t¨ng kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i dßn cña kÕt cÊu; mÆt kh¸c biÕn d¹ng hμn lμm mÊt c«ng söa ch÷a cÊu kiÖn nªn cÇn t×m c¸ch gi¶m chóng. • BiÖn ph¸p cÊu t¹o: Gi¶m sè l−îng ®−êng hμn ®Õn møc tèi ®a. Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 39 -
  17. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Kh«ng nªn dïng ®−êng hμn qu¸ dμy v× biÕn d¹ng hμn tû lÖ thuËn víi khèi l−îng thÐp nãng ch¶y. Tr¸nh tËp trung ®−êng hμn vμo 1 chç, tr¸nh ®−êng hμn kÝn hoÆc c¾t nhau c¶n trë biÕn d¹ng tù do cña vËt liÖu khi hμn. • BiÖn ph¸p thi c«ng: Chän tr×nh tù hμn thÝch hîp. VÝ dô nÕu ®−êng hμn ®èi ®Çu qu¸ dμi nªn chia thμnh nhiÒu ®o¹n råi hμn tuÇn tù, khi ®ã øng suÊt hμn sÏ bÞ chia nhá vμ gi¸ trÞ gi¶m ®i. T¹o biÕn d¹ng ng−îc tr−íc khi hμn. Dïng khu«n cè ®Þnh kh«ng cho kÕt cÊu biÕn d¹ng khi hμn. 7.3-C¸c lo¹i mèi hμn: 7.3.1-Mèi hμn ®èi ®Çu: Hμn th¼ng gãc Hμn xiªn gãc 2δ δ 700 70 0 δ δ 0,3δ 2-2.5mm 2mm δ Khi δ ≤ 8mm δ≥ 25mm Khi δ = 10−25mm δ δ 2mm Khi hμn 2 mÆt khã H×nh 2.21: CÊu t¹o mèi hμn ®èi ®Çu Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 40 -
  18. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Hμn ®èi ®Çu lμ 2 thanh thÐp ph¶i ®Æt trªn cïng mÆt ph¼ng, th−êng dïng ®Ó nèi c¸c b¶n thÐp vμ Ýt dïng ®Ó liªn kÕt c¸c thÐp h×nh v× khã gia c«ng mÐp thanh thÐp gãc. §−êng hμn n»m ë khe hë nhá gi÷a 2 thanh thÐp cÇn hμn ®Æt ®èi ®Çu. Khe hë nμy cßn nh»m ®Ó c¸c chi tiÕt hμn biÕn d¹ng tù do khi hμn, tr¸nh cong vªnh. §−êng hμn ®èi ®Çu cã thÓ th¼ng gãc hoÆc xiªn gãc. Hμn xiªn gãc tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng hãa cøng trªn toμn tiÕt diÖn. −u, nh−îc ®iÓm: • ChÞu lùc tèt (®óng t©m) vμ øng suÊt côc bé nhá. • Ph¶i gia c«ng mÐp ®−êng hμn, ph¶i ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch vμ kÝch th−íc. 7.3.2-Mèi hμn gãc: Mèi hμn gãc lμ n»m ë gãc vu«ng cña 2 thanh thÐp ®Æt chång lªn nhau ®Ó liªn kÕt chóng l¹i. TiÕt diÖn ®−êng hμn lμ 1 tam gi¸c vu«ng c©n, h¬i phång ë gi÷a, c¹nh cña tam gi¸c gäi lμ chiÒu cao ®−êng hμn. §o¹n chång lªn nhau cña 2 thanh thÐp theo yªu cÇu bè trÝ ®−êng hμn lÊy ≥ 5δmin (δmin lμ bÒ dμy thanh thÐp nhá nhÊt). δ hh δ hh δ1 δ1 hh H×nh 2.22: CÊu t¹o mèi hμn ®èi gãc A-B C-D A C N N σ A C σ ttl tmax δh=0.7hh 0.1δh §õ¬ng øng suÊt hh H×nh 2.23: øng suÊt trong ®−êng hμn gãc Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 41 -
  19. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Mèi hμn gãc cã −u ®iÓm lμ kh«ng ph¶i gia c«ng mÐp vμ hμn ®¬n gi¶n. Tuy nhiªn, ®−êng øng suÊt ph©n bè kh«ng ®Òu theo chiÒu réng, chiÒu dμi b¶n thÐp còng nh− däc theo ®−êng hμn; mÆt kh¸c nã cong lÖch dån t¹i ®−êng hμn g©y nªn tËp trung øng suÊt.Do ®ã kh«ng nªn dïng cho kÕt cÊu chÞu t¶i träng ®éng. §Ó gi¶m øng suÊt tËp trung nμy ta dïng ®−êng hμn tho¶i víi tû lÖ gi÷a 2 c¹nh lμ 1:1.5, c¹nh lín n»m däc theo h−¬ng lùc t¸c dông: 0.7hh hh δ 1.5hh H×nh 2.24: §−êng hμn tho¶i Quy ®Þnh ®èi víi thÐp hμn nh− sau: • §Ó tr¸nh hiÖn t−îng hμn kh«ng ngÊu, chiÒu cao ®−êng hμn hhmin ≥ 4mm . • §Ó tr¸nh thÐp bÞ ch¸y, chiÒu cao ®−êng hμn hhmin ≤ 1.5δ min chÞu t¶i träng tÜnh vμ hh ≤ 1.2δ min chÞu t¶i träng ®éng víi δmin lμ chiÒu dμy b¶n thÐp nhá nhÊt. min 7.3.3-Mèi hμn r·nh: H×nh 2.25: CÊu t¹o mèi hμn r·nh vμ ®−êng hμn kiÓu ®inh t¸n Lo¹i nμy th−êng dïng khi b¾t buéc ph¶i hμn 2 b¶n thÐp chång lªn nhau vμ dïng kÕt hîp khi mèi nèi hμn theo ®−êng viÒn kh«ng ®ñ chiÒu dμi. Ta cã thÓ thay ®−êng hμn r·nh b»ng ®−êng hμn kiÓu ®inh t¸n. 7.4-Ph©n lo¹i ®−êng hμn: Tïy theo ý nghÜa cña mèi hμn, ta ph©n ra: • Theo sù chÞu lùc cña mèi hμn: Mèi hμn chÞu lùc: liªn kÕt c¸c bé phËn chÞu lùc. Mèi hμn cÊu t¹o: cã tÝnh chÊt liªn kÕt. • Theo vÞ trÝ cña mèi hμn: Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 42 -
  20. Gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ cÇu thÐp Biªn so¹n: NguyÔn V¨n Mü Hμn b»ng (hμn n»m). Hμn ®øng (hμn leo). Hμn trÇn (hμn ngöa). hμn trÇn hμn trÇn hμn hμn b»ng hμn b»ng ®øng H×nh 2.26: Ph©n lo¹i ®−êng hμn 7.5-C¸c lo¹i liªn kÕt hμn vμ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n: 7.5.1-Hμn ®èi ®Çu: Cã 2 c¸ch hμn: hμn th¼ng gãc vμ xiªn gãc: t δ δ lh α N N N N lh b δ δ σ δ Q σ δ δ M M lh lh M M δ δ Q H×nh 2.27: S¬ ®å tÝnh to¸n mèi hμn ®èi ®Çu Khi hμn th¼ng gãc, ta cã c«ng thøc kiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn: N σh = ≤ m.Rh (2.15) l h .δ Trong ®ã: +N: néi lùc tÝnh to¸n. +Rh: c−êng ®é mèi hμn chÞu kÐo, nÐn. +lh: chiÒu dμi tÝnh to¸n ®−êng hμn, lÊy lh = b-2δ v× 2 ®Çu ®−êng hμn cã chÊt l−îng kh«ng tèt. +b: bÒ réng thùc tÕ cña ®−êng hμn, tøc lμ bÒ réng b¶n thÐp. +δ: chiÒu dμy tÝnh to¸n cña ®−êng hμn (lÊy b»ng chiÒu dμy b¶n thÐp nhá nhÊt). +m: hÖ sè ®iÒu kiÖn lμm viÖc. Khi hμn xiªn gãc, ta cã c«ng thøc: Ch−¬ng II: VËt liÖu thÐp trong x©y dùng cÇu - 43 -
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2