- Ngoài ra, còn có các loại thép hình khác: thép I cánh rộng, thép chữ T, thép ray…
BÀI 4: TÍNH KẾT CẤU DẦM
4.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI.
4.1.1 Khái niệm.
- Dầm là một phần tử của kết cấu hàn, làm việc chủ yêu chịu uốn, dầm được liên kết tạo thành các kết cấu khung, bệ.
- Trong thực tế dầm được sử dụng nhiều trong các kết cấu cầu, kết cấu khung nhà bằng thép, khung sườn tàu thủy, ô tô, cầu trục...
4.1.2 Phân loại.
- Trong thực tế dầm có rất nhiều loại, tùy theo từng điều kiện cụ thể mà có thể sử dụng các loại dầm có mặt cắt ngang khác nhau, tuy nhiên kết cấu dầm làm việc trong điều kiện chịu uốn là chính cho nên các dạng mặt cắt ngang của dầm bao gồm 4 loại chính như sau:
a. Dầm có mặt cắt ngang hình chữ I: đây là loại dầm được dùng rất nhiều trong các lĩnh vực giao thông, xây dựng, chế tạo máy, đóng tàu thuỷ… Kết cấu dầm gồm 2 tấm đế và 1 tấm vách, được liên kết với nhau bởi 4 mối hàn góc.
b. Dầm có mặt cắt ngang hình chữ nhật: đây là loại dầm dùng nhiều trong cac ngành chế tạo máy, xây dựng, đóng tàu thuỷ… Kết cấu dầm gồm 4 tấm thép được ghép lại với nhau bằng các mối hàn góc.
c. Dầm có mặt cắt ngang hình chữ U: đây là loại dầm dùng nhiều trong cac ngành chế tạo máy, xây dựng, đóng tàu thuỷ… Kết cấu dầm gồm 3 tấm thép được ghép lại với nhau bằng 3 mối hàn góc.
d. Các loại dầm khác có mặt cắt ngang chữ T, hình vuông, hình tròn cũng được sử dụng trong một số trường hợp đặt biệt khi thiết kế yêu cầu.
4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM.
4.2.1 Tính chọn chiều cao của dầm.
- Do dầm làm việc ở chế độ chịu uốn cho nên độ cứng của dầm phải được thỏa mãn, muốn độ cứng của dầm được đảm bảo thì chiều cao của dầm phải được xác định thỏa mãn được các điều kiện của nó. Trong thực tế chiều cao tính toán của dầm có thể được tính theo công thức thực nghiệm sau:
+ Đối vối dầm chữ I: ℎ = 1,3 ÷ 1,4𝑆 𝑀 . [𝜎] + Đối vối dầm chữ hình hộp: ℎ = 𝑆 𝑀 . [𝜎] Trong đó:
M : là moment uốn tính toán của dầm
Sv : là chiều dày của tấm vách. Khi thiết kế dầm thì trị số của Sv là chưa biết, vì vậy ban đầu ta chọn Sv một giá trị nào đó. Với các kết cấu xây dung thì Sv được chọn trong một giới hạn hẹp như sau:
Sv : 5 ÷ 10 khi chịu tải trọng nhẹ . Sv : 10 ÷ 18 khi chịu tải trọng nặng.
4.2.2 Tính toán các thông số khác của dầm. - Tính moment chống uốn:
𝑊 =[𝜎]𝑀
- Tính moment quán tính của tiết diện:
𝐽 = 𝑊.2ℎ
- Tính moment quán tính của tấm vách đứng có chiều cao h , chiều dày S : v v
𝐽 = 𝑆12ℎ
Trong đó h thường được lấy gần đúng theo công thức sau: h = 0,95.h v v
- Tính moment quán tính của 2 tấm đế:
𝐽 = 𝐽 − 𝐽
Nhưng theo lý thuyết bền ta có:
𝐽 = 2 𝐽+ 𝐹ℎ2
Trong đó:
J0 : là moment quán tính của tấm đế lấy đối xứng với trục riêng của nó. Thường thì trị số này rất nhỏ cho nên khi tính toán ta có thể bỏ qua. h1 : là khoảng cách giữa 2 tấm đế, thường được chọn:
h1 = (0,95 ÷ 0,98).h vậy ta có tiết diện của tấm đế là
𝐹 = 2. 𝐽ℎ
- Tính ứng suất do uốn:
Dưới tác dụng của moment uốn M sẽ sinh ra một ứng suất uốn có gia trị: