Bài viết Tổng quan về dầm khoét lỗ trên bản bụng tập trung đề cập cái nhìn tổng quan về loại kết cấu này; Lịch sử phát triển của dầm khoét lỗ; Hình dạng truyền thống của dầm khoét lỗ; Ưu nhược điểm của dầm khoét lỗ.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 TỔNG QUAN VỀ DẦM KHOÉT LỖ TRÊN BẢN BỤNG Phạm Nguyễn Hoàng1, Nguyễn Duy Cường1 Trường Đại học Thủy lợi, email: hoang.kcct@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Trong xây dựng, việc tối ưu hóa kết cấu mang lại hiệu cao không mặt kinh tế, kĩ thuật mà tạo nên nét thẩm mỹ đặc biệt Đồng thời, khoa học kỹ thuật công nghệ ngày phát triển, kết cấu nói chung kết cấu thép nói riêng có bước tiến mạnh mẽ mang tính cách mạng vật liệu hình thức “Dầm thép khoét lỗ bụng” dạng hình thức kết cấu mẻ áp dụng rộng rãi giới ưu điểm tiết kiệm vật liệu hiệu thẩm mỹ Trong khuôn khổ đề tài, tác giả tập trung đề cập nhìn tổng quan loại kết cấu Đã có nhiều tác giả tìm hiểu, nghiên cứu lý thuyết tính tốn cấu kiện dầm bị đục lỗ bụng, phải kể đến [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7] việc sâu vào trình bày kết thí nghiệm thực tế so sánh kết tính tốn lý thuyết, mơ hình thực tế khơng tác giả đề cập báo Từ khóa: Kết cấu thép, dầm khoét lỗ bụng, tối ưu hóa kết cấu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các dầm thép chế tạo sẵn nhà máy với tiết diện phong phú nhằm đáp ứng yêu cầu loại cơng trình Nổi bật kể đến tiết diện dầm chữ I, dầm có cánh rộng (hay gọi dầm tiết diện chữ H), tiết diện chữ U, thép góc… Những dầm thép tiền chế ln lựa chọn hàng đầu kĩ sư xây dựng ưu điểm trội thuận tiện thi cơng, thích hợp với nhiệu loại cơng trình, đơn giản khâu sản xuất hàng loạt nhà máy… Chữ I Chữ H Chữ U Chữ L Hình Các thép hình thơng thường dùng xây dựng Tuy nhiên, dầm thép với tiết diện bộc lộ số nhược điểm không đảm bảo làm việc tối ưu vật liệu, lãng phí thép, khối lượng lớn, khơng có khả vượt nhịp lớn, khơng thuận tiện việc bố trí đường ống kĩ thuật, khơng đạt hiểu kiến trúc cao… Chính nhược điểm đặt cho chuyên gia nhà thiết kế tốn phải tìm cách sử dụng vật liệu thép cách hợp lý Và nói vật liệu thép với hình dạng tối ưu phương diện chịu lực phương diện kiến trúc dầm tổ hợp, dầm rỗng, dầm ghép, dầm thép khoét lỗ bụng… giải pháp khoa học hiệu cho vấn đề Dầm thép cải tiến, gia cơng từ dầm hình, cắt dọc bụng theo đường cưa hình thang, hàn chồng hai nửa dầm đó, lệch nửa bước Như hình thành loại dầm mới, có rỗng cạnh bụng dầm Kết tăng cường thêm chiều cao khả chịu uốn cấu kiện dầm, đồng thời tạo nhiều khoảng trống, dễ dàng bố trí đường ống kỹ thuật phạm vi chiều cao dầm 95 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Hình Gia cơng dầm kht lỗ dạng lục lăng bát giác Muốn tạo dầm cao hơn, với rỗng lớn hơn, ghép chèn thêm thép nhỏ hình chữ nhật, hàn đối đầu với đỉnh cưa Nhờ tăng chiều cao dầm, dầm khoét lỗ có khả chịu uốn cao so với dầm thép hình Đó thực ưu điểm trội! Nhờ đó, dầm khoét lỗ đặc biệt thích hợp cần vượt nhịp lớn với chất tải nhỏ Để chống tượng oằn, dùng vật liệu khác để hàn vào lấp lỗ trống dầm (trong trường hợp cần thiết) LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA DẦM KHOÉT LỖ Do dầm khoét lỗ phải hàn từ mảnh thép hình, đời dầm khoét lỗ gắn liền với phát triển kĩ thuật hàn điện cơng trình nhà thép, vào khoảng năm 1920 Dầm khoét lỗ thiết kế sản xuất vào năm 1930 công ty Skoda thành phố Pilsner Nhưng tới năm 1939, cục sáng chế anh cấp băng sáng chế dầm khoét lỗ cho G.M.Boyd Việc chế tạo dầm khoét lỗ yếu tố quan trọng Đầu tiên, chúng chế tạo từ thép hình đơn giản hàn tay Tuy nhiên, sau chiến tranh giới thứ II, việc chế tạo đắt đỏ máy cắt tự động cho dầm khoét lỗ áp dụng vào năm 50 Và Hubert Litzka người phát triển máy cắt theo đường thẳng hoàn toàn tự động dành cho dầm khoét lỗ Chính nhờ sáng chế này, việc chế tạo dầm khoét lỗ trở nên đơn giản phổ biến nhiều người ta gọi dầm khoét lỗ dầm Litzka Vào cuối năm 70, máy cắt tự động theo đường cắt phức tạp quản lý máy tính giúp việc sản xuất dầm kht lỗ có hình dạng tối ưu Do việc chế tạo dầm khoét lỗ cần có mối hàn ngắn nên trình hàn thực tay Hàn tự động thực nhà máy với số lượng lớn dầm khoét lỗ Ví dụ việc sản xuất dầm khoét lỗ cho khu đỗ xe cao tầng Mỹ HÌNH DẠNG TRUYỀN THỐNG CỦA DẦM KHOÉT LỖ Dầm Litzka (xem hình vẽ): xác định đặc trưng sau: Hình Dầm Litzka H/h = 1.5; α = 63.5°( tan α = 2); Bước lỗ chiều cao dầm Dầm kiểu Anh: Ở Anh, Canada Mĩ, dầm khoét lỗ thiết kế với kích thước khác với đặc trưng: α = 60°; H/h = 1,5; Bước lỗ 1,08 lần chiều cao dầm Tuy nhiên kích thước chứa nhiều giới hạn so với kĩ thuật chế tạo dầm khoét lỗ theo thiết kế tối ưu cho công trình nhờ giúp đỡ máy cắt đại Ngày nay, tối ưu hình dạng dầm khoét lỗ theo yêu cầu kinh tế, kiến trúc, hay yêu cầu đặc biệt khác Chúng ta kể đến dầm có bụng kht lỗ trịn cơng nghệ cắt thép chúng sử dụng phổ biến giới (hình vẽ) 96 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA DẦM KHOÉT LỖ Dầm khoét lỗ có nhiều ưu điểm bật: - Nhẹ, khả vượt nhịp lớn - Đạt hiệu kiến trúc cao - Dễ lắp đặt công trường - Dễ lắp đặt cấc đường ống kĩ thuật Tuy nhiên số trường hợp, việc sử dụng dầm khoét lỗ cần phải tính tốn chi tiết khi: - Dầm chịu lực tập trung lớn - Dầm sử dụng dầm liên tục vượt qua số cột đỡ Tại nút xuất ứng suât tập trung cần gia cố dầm khoét lỗ nút - Dầm khoét lỗ có khả chịu lửa chiều cao dầm cao khoảng 20% so với chiều cao dầm thép hình Hình Nguyên tắc chế tạo thép khoét lỗ tròn từ dầm thép hình chữ I TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Cơng nghệ cắt thép để tạo dầm có bụng kht lỗ trịn Khi muốn tạo lên dầm có tiết diện thay đổi dọc theo chiều dài, việc cắt thép phải tiến hành theo hình thức khác [1] TS Phạm Văn Hội 2006 Kết cấu Thép (Phần cấu kiện bản) NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] X.P.Timôsenkô, J.M.Gere 1976 Ổn định đàn hồi NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] Hoàng Như Tầng, Lê Huy Như , Nguyễn Trung Hiếu , Nguyễn Thế Anh 2006 Thí nghiệm kiểm định cơng trình NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Ths Đào Tăng Kiệm 2008 Ứng dụng tin học thiết kế Xây Dựng NXB Khoa học Kỹ thuật [5] Phùng Thị Nguyệt 2000 Tính tốn kết cấu với Sap 2000 NXB Giao thơng vận tải [6] Nguyễn Văn n 1980 Giáo trình kết cấu thép Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội [7] Đoàn Định Kiến 1998 Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật Hình Gia công dầm khoét lỗ lục giác tiết diện thay đổi 97 ... PHÁT TRIỂN CỦA DẦM KHOÉT LỖ Do dầm khoét lỗ phải hàn từ mảnh thép hình, đời dầm khoét lỗ gắn liền với phát triển kĩ thuật hàn điện cơng trình nhà thép, vào khoảng năm 1920 Dầm khoét lỗ thiết kế... số lượng lớn dầm khoét lỗ Ví dụ việc sản xuất dầm khoét lỗ cho khu đỗ xe cao tầng Mỹ HÌNH DẠNG TRUYỀN THỐNG CỦA DẦM KHOÉT LỖ Dầm Litzka (xem hình vẽ): xác định đặc trưng sau: Hình Dầm Litzka H/h... tiết khi: - Dầm chịu lực tập trung lớn - Dầm sử dụng dầm liên tục vượt qua số cột đỡ Tại nút xuất ứng suât tập trung cần gia cố dầm khoét lỗ nút - Dầm khoét lỗ có khả chịu lửa chiều cao dầm cao khoảng