9 tw tw tw tw Suờn tăng cuờng
3.5. Tổng quan về thiết kế cầu dầm
ở ch−ơng I đã nghiên cứu nguyên lý thiết kế theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFD) là:
∑ ηi γi Qi ≤ Φ Rn = Rr
trong đó các hệ số điều chỉnh tải trọng ηi, hệ số tải trọng γi và hệ số sức kháng Φ đã xét ở ch−ơng I, ở đây còn phải xét nội lực hay ứng suất Qi và sức kháng danh định của bộ phận kết cấu hay của vật liệu Rn.
Để thiết kế một cầu dầm tr−ớc hết cần bố trí chung cầu sao cho thỏa mãn các yêu cầu về cấu tạo, từ đó xác định đ−ợc nội lực hay ứng suất (Qi) do tải trọng th−ờng xuyên, do hoạt tải và các nguyên nhân khác sinh ra, đồng thời cũng xác định đựơc sức kháng danh định hay tính tốn của các bộ phận kết cấu để kiểm tra theo điều kiện ở trên.
Cầu dầm thép có thể là cầu dầm I, dầm hộp thẳng hoặc cong, ở ch−ơng này chỉ giới hạn cho cầu dầm có mặt cắt chữ I bằng thép cán hay tổ hợp đối xứng với trục thẳng đứng và trục dầm thẳng hoặc gần nh− thẳng. Thỏa mãn điều kiện trên kết cấu chịu uốn đ−ợc thiết kế theo các nội dung sau:
- Sức kháng uốn theo trạng thái giới hạn c−ờng độ.
- Kiểm tra độ võng dài hạn trong trạng thái giới hạn sử dụng.
- Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi và đứt gẫy của các cấu kiện và yêu cầu mỏi đối với s−ờn dầm.
- Sức kháng cắt theo trạng thái giới hạn c−ờng độ. - Kiểm tra tính khả thi của kết cấu.
Tr−ớc khi đi vào nghiên cứu các nội dung cụ thể cần nghiên cứu thêm một số khái niệm.
- Dầm lai: Dầm lai là dầm thép đ−ợc thiết kế với thép s−ờn dầm có c−ờng độ chảy tối thiểu quy định thấp hơn của một hoặc cả hai bản cánh. - Tiết diện đặc chắc: Tiết diện hay mặt cắt đặc chắc là tiết diện có khả năng phát triển sự phân bố ứng suất dẻo hoàn toàn khi chịu uốn tr−ớc khi xảy ra mất ổn định. Từ đây về sau sẽ gọi là mặt cắt đặc.
- Tiết diện không đặc chắc: tiết diện hay mặt cắt không đặc chắc là tiết diện có thể phát triển c−ờng độ chảy dẻo trong các phần chịu nén tr−ớc khi xảy ra mất ổn định uốn dọc cục bộ nh−ng không thể chống lại mất ổn định cục bộ phi đàn hồi khi yêu cầu có sự phân bố ứng suất dẻo hoàn toàn trên cả tiết diện. Từ đây về sau sẽ gọi là mặt cắt không đặc.
Qua các định nghĩa ở trên có thể nhận thấy tiết diện đặc khi trên toàn tiết diện đạt đến mômen dẻo tr−ớc lúc mất ổn định, trái lại tiết diện không đặc là tiết diện xảy ra mất ổn định tr−ớc khi đạt đến mômen dẻo.
- Yêu cầu về tính dẻo.
Mặt cắt liên hợp muốn tiến dần đến mơmen dẻo Mp thì bê tơng bản phải đ−ợc bảo vệ không bị nứt vỡ nh− không đ−ợc thi công tĩnh tải giai đoạn hai khi bê tông ch−a đạt c−ờng độ theo yêu cầu. Quy định d−ới đây nhằm đảm bảo yêu cầu trên.
Đối với mặt cắt liên hợp đặc chịu mômen uốn d−ơng do tác dụng của tải trọng tính tốn gây ra ứng suất trong mỗi bản cánh v−ợt quá c−ờng độ chảy của nó nhân với hệ số lai Rh thì mặt cắt phải thỏa mãn:
⎜⎜⎝⎛ , ⎟⎟⎠⎞ D Dp ≤ 5 (3-22) với D’ = β 5 , 7 h s t t d+ +
- Mặt cắt thực của tiết diện chịu uốn: trong các cấu kiện chịu uốn có thể bỏ qua các lỗ để bắt bu lông c−ờng độ cao hoặc các lỗ để hở có đ−ờng kính khơng q 32mm miễn là diện tích bị khuyết đi khơng v−ợt q 15% diện tích của bản cánh đó. Đối với mọi diện tích bị tiêu hao v−ợt q 15% diện tích bản cánh thì khi tính tốn phải trừ phần diện tích bị tiêu hao.
Đối với cầu liên hợp nếu khơng bố trí liên kết dọc d−ới thì khi tính tốn mặt cắt thực để tính mọi sức kháng, bề rộng cánh d−ới phải đ−ợc trừ đi hai lần bw là bề rộng để chịu lực gió ngang.