f. Mối nối dầm chủ
2.3.1.2. Dầm hàn a Tiết diện
a. Tiết diện
Cũng tương tự như dầm tán đinh và bulơng, dầm hàn thường có dạng chữ I gồm bản biên và sườn đứng.
Hình 2-25: Các tiết diện dầm hàn
Chiều cao tiết diện lấy tương tự như dầm đinh tán và bulông. Khi chiều cao dầm lớn > 2,2-2,4m thì có thể cấu tạo mối nối dọc sườn dầm.
b. Bản biên
Mỗi biên dầm nên cố gắng làm 1 bản để giảm khối lượng đường hàn. Kích thước của bản biên thỏa mãn các quy định sau đây:
• Bề rộng bản biên khơng nhỏ hơn 1/5 chiều cao dầm và không nhỏ hơn 1/20 khoảng cách giữa các điểm dược liên kết cố định trong phương ngang. Ngoài ra đối với cầu đường sắt khơng nhỏ hơn 40mm. (Mục đích để đảm bảo độ cứng của dầm).
• Bề rộng bản biên khơng lớn hơn 30δ và 800mm đối với cầu ôtô, không lớn hơn 20δ và 600mm đối với cầu đường sắt với δ là chiều dày bản thép. (Mục đích để tránh mất ổn định cục bộ).
Hình 2-26: Các yêu cầu cấu tạo bản biên dầm hàn
• Bề dày bản biên khơng nhỏ hơn 1/30 bề rộng của nó; khơng lớn hơn 50mm đối với thép than và không lớn hơn 40mm đối với thép hợp kim thấp. (Mục đích để tăng hiệu quả làm việc của thép cũng như đảm bảo giới hạn chảy của thép mà vẫn giữ các đặc trưng khác của thép).
• Nếu bề dày bản biên theo tính tốn mà vượt q quy định trên thì có thể phát triển tiết diện dầm bằng cách hàn thêm những bản biên phụ sao cho thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo:
Bề dày của nó khơng lớn hơn bề dày bản biên chính, khơng nhỏ hơn 1/20 bề rộng của nó đối với cầu xe lửa và 1/30 đối với cầu ôtô.
Các bản biên phụ nhỏ hơn bản biên chính và khoảng cách giữa các mép bản biên chính và phụ khơng nhỏ hơn 5mm.
Hình 2-27. Thay đổi bề rộng và bề dày bản biên
Để thay đổi mơmen qn tính, người ta có thể thay đổi bề rộng và chiều dày của bản biên:
• Trường hợp mỗi biên có 1 tấm:
Để tránh hiện tượng tập trung ứng suất, từ tấm thép này sang tấm thép kia phải thay đổi 1 cách hài hòa bằng cách cắt gọt với độ dốc 1:8 đối với biên chịu kéo và 1:4
đối với biên chịu nén (hình 2-27a, b, d). Bề rộng tấm thép có thể thay đổi trên 1 đoạn dài hơn nhiều so với quy định bằng cách dùng 1 bản thép hình thang (hình 2-27c), vừa phù hợp biểu đồ mômen hơn vừa tiết kiệm thép hơn.
• Trường hợp mỗi biên có 2 tấm:
Bề rộng các mép của tấm thép không nhỏ hơn 5mm.
Các tấm biên ở phạm vi cắt cần được gọt mỏng dần với độ dốc không quá 1:8 nhưng vẫn để bề dày mép cuối là 10mm (hình 2-27e). Bề rộng tấm thép cũng cắt vát với độ dốc không quá 1:4 nhưng đảm bảo bề rộng cuối tấm là 50mm (hình 2-27f). Nếu có thể thì cấu tạo tấm thép có dạng hình thang trên 1 đoạn dài là tốt hơn cả (hình 2- 27g).
c. Sườn dầm
Bề dày sườn lấy tương tự đối với dầm đinh tán và bulông nhưng không nhỏ hơn 12mm đối với dầm chủ và không nhỏ hơn 10mm đối với dầm mặt cầu.
* Tóm lại ta có thể chọn tiết diện dầm theo trình tự sau: 1. Đã biết trước mơmen M và cường độ tính tốn Ru.
2. Xác định mơmen chống uốn của tiết diện dầm chưa trừ giảm yếu:
Wng M Ru 3. Xác định mơmen qn tính sườn dầm: h3 Is s s 12
4. Xác định mơmen qn tính của biên dầm:
I b I ng I s Wng . h
2s .1, 05 Is
với 1,05 là hệ số xét đến chiều cao toàn bộ dầm lớn hơn chiều cao sườn dầm khoảng 5%.
5. Xác định mơmen qn tính của các bản biên: I bng I b Ithg và diện tích tiết Fbng h 2 Ibng h diện các bản biên: I bn g . 025 .1, Fbng với 025 là trị số gần .1, 2 h 2 2 .1, 025 2
đúng của khoảng cách từ trục trung hòa của dầm đến trọng tâm của các biên dầm. 6. Căn cứ vào Fbng để chọn số lượng các bản biên, bề rộng và chiều dày của chúng sao cho vẫn đảm bảo các yêu cầu cấu tạo nói trên.
d. Sườn tăng cường
Sườn tăng cường của dầm hàn làm bằng những bản thép dày 10-12mm, riêng tại gối có thể dày 20-30mm. Ngồi ra nó phải đảm bảo các u cầu về mơmen qn tính đã trình bày trong dầm đinh tán và bulông.
Sườn tăng cường đứng được hàn đính 1 đầu vào biên chịu nén của dầm nhưng đầu kia không nên hàn vào biên chịu kéo mà phải chêm bằng tấm đệm dày 16-20mm, rộng 30-40mm. Miếng đệm này được chêm chặt và hàn đính vào sườn tăng cường chứ không được hàn vào biên chịu kéo vì nếu hàn vào trực tiếp sẽ tạo ra các mối hàn ngang vng góc phương ứng suất kéo sẽ làm khả năng chịu mỏi giảm đi. Riêng đối với sườn tại gối thì được hàn trực tiếp vào biên để chịu lực lớn hơn.
Hình 2-28. Sườn tăng cường trong dầm hàn
Sườn tăng cường trước khi hàn với biên dầm cần được khoét lỗ hoặc vát để khỏi vướng đường hàn.
e. Mối nối
Mối nối trong công xưởng trong cầu thép, người ta thường dùng mối hàn và hàn đối đầu là tốt nhất. Mối nối bản biên và sườn bố trí so le nhau tránh hàn tại 1 tiết diện.
Trước đây người ta dùng thêm bản nối nhưng cách này khơng tốt nên ít dùng.
Hình 2-29. Mối nối trong cơng xưởng dầm hàn
Các mối nối ở công trường phần lớn liên kết bằng đinh tán hay bulơng cường độ cao vì điều kiện trên công trường không tốt như điều kiện thi công, thời tiết,... Mối
nối này cấu tạo tương tự như dầm tán đinh hoặc bulông nhưng có nhược điểm làm giảm yếu tiết diện nên có thể khắc phục bằng cách hàn thêm bản bù.
Hình 2-30. Mối nối tại cơng trường dầm hàn
Có các loại bản bù: bản bù dày, bản bù rộng và bản bù riêng.
+ Bản bù riêng là tấm thép mỏng không nhỏ hơn 6mm hàn táp vào các bản biên phải nối sao cho có bề rộng khơng lớn hơn 35 bề dày của nó (hình 2-30a). Trường hợp lớn hơn thì dùng 2 bản bù có bề rộng nhỏ hơn (hình 2-30b). Chú ý chúng phải được cắt vát để giảm ứng suất tập trung và đảm bảo các yêu cầu:
- Khoảng cách giữa các đường hàn của 2 bản bù kề nhau không nhỏ hơn 60mm. - Khoảng cách từ tim lỗ đinh đến mép bản bù khơng nhỏ hơn 2 lần đường kính lỗ đinh.
- Bản bù được cắt vát theo tỷ lệ không quá 1:1.
- Đường hàn xiên nên dùng đường hàn thoải tỷ lệ 1:2.
- Loại này có nhược điểm là giữa bản nối và bản bù có khe hở nên dễ đọng nước và gây gỉ.
+ Sự giảm yếu của sườn dầm do các lỗ đinh tương đối ít ảnh hưởng đến mơmen quán tính chung cho nên có thể khơng cần bản bù sườn dầm mà chỉ cần tăng kích thước bản bù biên lên một ít.