Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 187 -
4.3.3-Kiểm tra điều kiện chịu mỏi:
Khi kiểm tra mỏi, nội lực trong thanh đợc xác định theo tổ hợp tải trọng chính,
các hệ số vợt tải lấy bằng 1.
Công thức kiểm tra:

o
gigi
tc
R
I
yM
F
N
.
'.
max

+= (5.14)
Trong đó:
+M: đợc lấy nh sau:
++Đối với các tiết diện nằm trong phạm vi nửa chiều di ở đoạn giữa thanh
v khi độ mãnh >70 thì:
+++
E
tc
bt
N
N
M

tác dụng của mômen, đợc tính:
2
2
.
o
ng
E
l
EI
S

=
.
+: hệ số giảm cờng độ tính toán về mỏi.
4.3.4-Ví dụ tính toán:

4.3.4.1-Ví dụ 1:

Cho tiết diện thanh nh hình vẽ:

Hình 5.30: Ví dụ 1

Biết thanh chịu lực nén tính toán N=720t, chiều di thanh 10m. Thép sử dụng l thép
than.
Giải:
Tính đặc trng hình học:
Bản đứng:
.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 188 -

4.1823.24,2402602
cmI
cmI
cmF
cmFcmF
yng
ngx
gi
long

Thép góc: L100x100x16 có F = 29.7cm
2
, I
x-x
= 264cm
4
, z
0
= 3.06cm.
()
()








=+ìì+ì=




=ìì=
=+ìì+ìì=
===ìì==ì=
43
4
2
3
0
222
73163762
12
1
7.146122130276276
12
1
8.1422.91522.96.13.22,152276
cmI
cmI
cmFcmFcmF
yng
ngx
gilong

Tổng diện tích nguyên: F
ng
= 240+118.8+152=510.8cm
2

x
=+ìì=
Trục trung hòa tiết diện x-x cách trục x
0
-x
0
1 đoạn z:
cm
F
S
z
ng
x
2.9
8.510
4712
0
===
Mômen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa:
42
2.2016572.98.5103.244891 cmI
xng
=ì=
Kiểm tra điều kiện độ mãnh:







==
==
43.37
7.26
1000
3.50
88.19
1000
y
x



Ta thấy
x
,
y
đều < 100
OK.
Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ:
.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 189 -
3525
2
50
,4533
2
66
2

()
cm
F
W
ng
xng
92.18
2.9318.510
2.201657
=
ì
==


Chú ý lấy đối với mép của lõi tiết diện có ứng suất do lực dọc v mômen cùng dấu.
Độ lệch tâm tơng đối:
029.0
92.18
056.0
0
===

e
i

Hệ số uốn dọc:
Hệ số uốn dọc trong mặt phẳng uốn tra bảng phụ thuộc
x
=50.3 v i=0.029: = 0.808.
Hệ số uốn dọc ngoi mặt phẳng uốn tra bảng phụ thuộc

/1900/7.1637
2.20165785.0
2.931401000
76.453
720000
cmkgRcmkg
I
yM
F
N
gi
bt
gi
=<=
ì
ì
+=
ì
+=


OK.
IV.3.4.2-Ví dụ 2:

Cho tiết diện thanh nh hình vẽ:

Hình 5.31: Ví dụ 2
.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 190 -


Diện tích giảm yếu:
2
96.18164.156.197 cmF
gi
==
Mômen quán tính đối với trục x:
()
[]
4
2
3
5.1494254.619.3715804146
12
1
cmI
x
=+ì+ì+ìì=
Mômen quán tính đối với trục y:
()
[]
4
2
3
6.7171483.2239.374824461
12
1
cmI
y
=ì+ì+ìì=


Ta thấy
x
,
y
< 100
OK.
Mômen do trọng lợng bản thân:
mtM
o
bt
.997.050cos1001976.085.7
10
1
2
=ìììì=

Độ lệch tâm trong mặt phẳng uốn:
m
N
M
e
bt
005.0
190
997.0
0
===
Bán kính lõi:
cm

2
max
/1900/1.1205
5.1494285.0
5.2099700
96.181
190000
cmkgRcmkg
I
yM
F
N
gi
bt
gi
=<=
ì
ì
+=
ì
+=


.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 191 -
OK.
Kiểm tra điều kiện ổn định của thanh:
2
0

10
6018.572595.9135.02535.05.33
1
5.1246
2
2
1
1




b
b

OK.
Kiểm tra điều kiện mỏi:
Ta thấy thanh ny chịu nén l chủ yếu nên ta có công thức:
()()
1
7.07.0
1

+
=


baba

với a = 0.58, b = 0.26 (thép than), = 1.2,

min
=

==



, ta áp dụng công thức:
()()()
124.1
26.026.02.158.07.026.02.158.07.0
1
>=
ììì+ìì
=

Thanh chịu nén
chủ yếu chịu mỏi tốt hơn*].

Đ5.5 tính toán thanh giằng, bản giằng

5.1-Lực tác dụng lên hệ thống giằng:

Thanh giằng, bản giằng lm nhiệm vụ liên kết các nhánh của thanh cùng lm
việc với nhau. Nếu độ bền của thanh giằng, bản giằng không đảm bảo sẽ dẫn đến bị phá
hoại vì hiện tợng uốn dọc của thanh thanh chịu nén, sau đó đến lợt bản thân thanh
cũng bị phá hoại vì các nhánh lm việc riêng rẽ v mất ổn định.
Thanh giằng, bản giằng tính toán chịu lực cắt giả định còn gọi lực cắt quy ớc.
Lực ny không thay đổi suốt chiều di thanh:


thanh v không > 0.017 đối với thép hợp kim thấp.
Ta thấy công thức (5.15) đợc dựa trên giả thiết diện tích thanh F
ng
đợc rút ra từ điều
kiện ổn định khi chịu nén. Nh vậy:
Nếu tiết diện thanh đợc chọn trên cơ sở tính mỏi m thanh chịu nén l chủ yếu
thì Q sẽ giảm đi bằng cách nhân với tỷ số /
min
.
Nếu thanh chịu kéo l chủ yếu thì Q đợc nhân thêm tỷ số N
nén
/N
kéo
.
Lực cắt Q ny sẽ phân chia cho các hệ thống giằng nh sau:
Q
Q/2 Q/2
Q/2
1.Thanh giằng, bản giằng
2.Tấm thép có khóet lỗ
1
1
Q/4
1
2
Q/4
1
1

Hình 5.32: Phân lực cắt quy ớc cho hệ thống giằng

1
: lực cắt tính toán do 1 hệ thống thanh giằng chịu.
+: góc nghiêng của thanh giằng với trục của thanh.
Lực S có thể chịu kéo hoặc nén nên bất lợi chọn theo điều kiện chịu nén. Nếu
thanh giằng lm bằng thép góc thì cần xét thêm mômen uốn do lệch tâm gây ra. Hoặc
có thể đa vo hệ số điều kiện lm việc m
2
lấy bằng 0.75 khi dùng thép góc đều cạnh,
0.7 đối với thép góc không đều cạnh liên kết với thanh bằng cánh nhỏ v 0.8 đối với
thép góc không đều cạnh liên kết với thanh bằng cánh lớn.
5.3-Tính bản giằng, tấm khoét lỗ:

c
Q
Q
Q
Q
Q1/2 Q1/2
Q1/2 Q1/2
Q1/2
Q1/2
M
Q1.c/4
T
Q1/2 Q1/2
T
b
Q
Q
c

+c: khoảng cách giữa các bản giằng v các lỗ của tấm thép khoét lỗ.
+b: khoảng cách giữa 2 trục nhánh của thanh.
Tính toán đinh liên kết:
Lực tác dụng lên 1 đinh do T:
m
T
S =
1

Lực tác dụng lên 1 đinh do M:

=
2
max
2
.
i
a
aM
S

Lực tác dụng lên đinh ngoi cùng:
[
]
d
SSSS +=
2
2
2
1

.

Đ5.6 tính toán mối nối thanh biên v liên kết các thanh xiên,
thanh đứng vo nút dn

6.1-Tính toán mối nối thanh biên:

Số lợng đinh tán v bulông đợc xác định theo phơng pháp cân bằng diện tích v
đợc xác định theo công thức:

tt
Fn .

=
(5.18)
Trong đó:
+: số đinh tán hoặc bulông của 1 đợn vị diện tích, có thể l
c
,
em
,
b
.
+F
tt
: diện tích tính toán của thanh, có thể l F
gi
, F
ng
,

2
=0.9, bằng 1.25 với m
2
=0.8.
Cách tính toán:
Khi tính theo diện tích, ta xem ứng suất trong tiết diện đạt đến R
o
.
Trờng hợp các tấm thép cùng nối tại 1 mặt cắt:
Hình 5.35: Sơ đồ tính mối nối tại 1 mặt cắt

Nếu ta gọi S l ứng suất trong tiết diện ngang tại mối nối, hay còn gọi l
nội lực trên 1 đơn vị diện tích tiết diện ngang tại mối nối, ta có:

()
(
)
()
()
o
nn
o
onn
R
FF
RFF
S

2
.
Số đinh hoặc bulông để liên kết các bản nối đợc xác định:




=
=
22
11n
n
Fn
Fn


(5.20)
Trong đó:
+: hệ số đinh tán chịu cắt 1 mặt, ép mặt v hệ số bulông cờng độ cao ma sát
1 mặt.
Đối với thanh chịu kéo cần xét đến hệ số điều kiện lm việc m
2
nên
F
n1
+F
n2

FFF
RFF
SRFFSFFF
nn
o
nn
o
onn
++
+
=
=
++
+
=+=++



(5.21) Hình 5.36: Sơ đồ tính mối nối so le

Tại tiết diện II-II:

()()
(
)
()
()


(5.22)
Số lợng đinh tán, bulông:
o Đoạn từ đầu bản nối đến tiết diện I-I:
111

n
Fn


=
đối với bản nối
F
n1
v
121

n
Fn


= đối với bản nối F
n2
.
o Đoạn từ đầu bản nối đến tiết diện II-II:
212

n
Fn




+
=
ni
FFF
F
0
0

(5.23)
Trong đó:
+F
0
: tổng diện tích các phân tố của thanh.
+F
i
: diện tích phân tố cần nối trong tiết diện thanh.
+F
n
: tổng diện tích các bản nối.
Ngoi ra có thể tính toán mối nối liên kết dựa trên giả thiết l nội lực trong các tấm
thép đợc phân phối sang các bản nối theo nguyên tắc đòn bẩy.
Trờng hợp các mối nối tại 1 chỗ:
Tính số đinh liên kết bản nối F
n1
:

()()
(

(5.24)
.