Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 177 -
Trong trờng hợp các nhánh của thanh rất lớn không thể cấu tạo thanh giằng,
bản giằng đợc do vấn đề bố trí liên kết gặp khó khăn, ngời ta dùng tấm thép có
khoét lỗ để liên kết chúng lại. Bản ny có chiều di theo suốt chiều di thanh.
Loại ny thờng đợc dùng trong các thanh hn để thay thế cho thanh giằng, bản
giằng bởi vì các mối hn liên kết sẽ gây ra hiện tợng tập trung ứng suất lm
giảm khả năng chống mỏi của thanh.
Bản chắn ngang:
Các bản chắn ngang giữ cho thanh chịu nén không bị mất ổn định theo phơng
chéo, nghĩa l tiết diện không bị méo đi. Mặt khác trong tiết diện hình hộp, nó
đảm bảo tiết diện thanh không bị biến hình trong quá trình chế tạo, vận chuyển,
lắp ráp, treo trục.

Bản chắn ngang

Hình 5.19: Tiết diện thanh khi không v có bản chắn ngang

Số lợng bản chắn ngang ít nhất l 3 bản. Thanh chịu nén bố trí bản chắn ngang
ở gần đầu thanh, còn ở giữa không quá 3m. Đối với thanh chịu kéo chỉ cần đặt ở
2 đầu thanh.
3.3-Liên kết nút dn:

Nút dn l chỗ nối của các thanh riêng lẽ lại với nhau v truyền lực giữa các
thanh cho nên nó l bộ phận rất quan trọng của dn thép. Có các cách cấu tạo nút nh
sau:
3.3.1-Nút liên kết chốt-khớp:

Khi tính toán dn, ngời ta giả thiết các nút dn l liên kết khớp lý tởng. Do vậy
liên kết ny phù hợp với sơ đồ tính. Theo thời gian chốt bị gỉ thì khả năng xoay tự do
của nút tăng lên.

.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 179 -
Loại nút ny đợc mở rộng để liên kết các thanh xiên, thanh đứng.
Bản nút l bản thép riêng rẽ đợc đặt áp vo thnh đứng của thanh biên.
Nút có bản nút chắp:
Loại nút ny cũng dùng để mở rộng liên kết các thanh nh đối với bản nút
riêng rẽ.
Bản nút chắp đợc xem tham gia vo tiết diện thanh biên nh 1 bộ phận
của tiết diện tại nút.
So sánh 2 loại nút ny nh sau:
Về phơng diện sử dụng thép: ta thấy phần bản nút nằm ngoi phạm vi
thnh đứng của thanh biên trong cả 2 loại nh nhau vì kích thớc ny chỉ
phụ thuộc vo tiết diện v các liên kết các thanh xiên, thanh đứng. Đối với
bản nút riêng phải tốn thêm 1 lợng thép bằng diện tích phần gạch gạch
trên hình (5.21) nằm trong thnh đứng của thanh biên; còn với bản nút
chắp thì phải tốn thêm 1 lợng thép dùng lm các bản nối để nối bản nút
với bản đứng của thnh biên. Nh vậy khi tiết diện các thanh xiên v
thanh đứng nhỏ thì bề rộng bản nút nhỏ v cấu tạo bản nút riêng sẽ hợp lý
hơn. Ngợc lại, trờng hợp dn lớn thì cấu tạo bản nút chắp sẽ lợi hơn.
Về phơng diện chịu lực: loại bản nút riêng lm việc tốt hơn, vì nó tăng
cờng cho thanh v rất lợi cho việc phân bố điều hòa các luồng ứng suất.
Về thi công: bản nút cũng có lợi hơn vì lắp ráp có phần đơn giản.
Cả 2 loại nút trên đều gặp trong các kết cấu nhịp dn nhng do u điểm về mặt thi công
nên trong thời gian gần đây loại bản nút riêng đợc dùng nhiều hơn. Bên cạnh đó ngời
ta còn dùng bản nút lm luôn nhiệm vụ bản nối cho thanh biên. Hình 5.23: Cấu tạo nút dn dùng bản nút riêng


Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 181 -

Đ5.4 tính toán dn chủ

Kết cấu nhịp dn thép l 1 kết cấu không gian có nhiều thanh v nhiều nút, hơn
nữa các nút đợc cấu tạo có tính chất l nút cứng. Do vậy việc tính toán chính xác sẽ vô
cùng khó khăn.
Trong thực tế thiết kế, ngời ta giả thiết tính toán nh sau:
Đơn giản hóa bằng cách coi kết cấu không gian đó l do các kết cấu phẳng ghép
lại, những kết cấu phẳng ny l các dn chủ v các dn liên kết.
Xem liên kết nút l liên kết khớp.
Hệ dầm mặt cầu lm nhiệm vụ đỡ phần mặt cầu v hoạt tải rồi truyền lực cho dn
chủ tại các nút.
Để thỏa mãn giả thiết trên, cần phải chú ý:
Chiều cao thanh không > 1/15 chiều di thanh.
Trục các thanh biên của 2 khoang kề nhau không > 1.5% chiều cao thanh đối với
tiết diện chữ v hình hộp v không quá 0.7% chiều cao đối với tiết diện chữ H.
Đối với dn biên cứng, thanh biên có các thnh phần nội lực M, Q, N.
4.1-Xác định nội lực trong dn chủ:

4.1.1-Tải trọng:

Trọng lợng dn chủ đợc xác định theo công thức (4.4) nhng hệ số đặc trng
trọng lợng a lấy bằng 3.5 v trọng lợng dn thực tế phải nhân với hệ số cấu tạo bằng
1.8-2.0.
Trọng lợng hệ liên kết lấy bằng 0.1-0.12 trọng lợng dn chủ cha nhân với hệ
số cấu tạo.
Đờng ngời đi v lan can, sơ bộ có thể lấy 0.2t/m
2
đối với cầu ôtô v cầu xe lửa

nngh
oto
tdotohott
kngnN
qnkngnN

(5.1)
Đối với thanh có nội lực 2 dấu cần xác định giá trị lớn nhất v nhỏ nhất để
tính mỏi, đợc xét với tải trọng tiêu chuẩn nhng phải kể hệ số xung kích. Đối
với những thanh biên, thanh xiên của dn thì trọng lợng bản thân của nó có thể
gây ra nội lực phụ khá lớn nên khi chọn tiết diện thanh cần kể đến nội lực ny.
4.2-Chọn tiết diện thanh:

4.2.1-Xác định kích thớc tiết diện:

Việc chọn tiết diện thanh bắt đầu từ thanh chịu nén lớn nhất, các kích thớc cơ
bản của thanh sẽ quyết định bề rộng b của tất cả các thanh v cố gắng giữ không đổi để
các thanh liên kết đợc thuận lợi. Chiều cao h của các thanh biên cũng nên giữ cố định
để cho việc cấu tạo đợc đơn giản.
Ta có thể xác định sơ bộ h v b theo công thức kinh nghiệm:

()





=




()
10085.0
=
o
ng
R
N
F
(5.4)
Nếu tiết diện không giảm yếu thì không có hệ số 0.85.
.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ
Chơng V: Thiết kế cầu dn thép - 183 -
Đối với thanh xiên chịu nén:

()
1006.0
=
o
ng
R
N
F
(5.5)
Đối với thanh xiên chịu kéo:

()
10085.0
=

r
l
0
=

(5.7)
Trong đó:
+r: bán kính quán tính, đợc xác định
ng
ng
F
I
r =
. Giá trị r đợc xác định theo 2
mặt phẳng x v y:
ng
xng
x
F
I
r =
v
ng
yng
y
F
I
r =
.
+I

dn theo lý thuyết.
4.2.2.2-Độ mãnh của thanh 2 nhánh (tiết diện ghép):

Thanh 2 nhánh l thanh dùng thanh giằng, bản giằng.

Hình 5.28: Tiết diện thanh 2 nhánh

Độ mãnh của thanh trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của thanh giằng,
bản giằng đợc tính nh đối với thanh 1 nhánh. Độ mãnh của thanh trong mặt phẳng
thanh giằng, bản giằng đợc tính bằng độ mãnh tơng đơng:
Khi dùng bản giằng hoặc bản khoét lỗ:

22
ntd

+= (5.8)
Khi dùng thanh giằng:

giang
ng
td
F
F
k
2

+= (5.9)
Trong đó:
.
Giáo trình: Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ

+r
n
: bán kính quán tính của 1 nhánh đối với trục đi qua trọng tâm của nhánh đó
v vuông góc với mặt phẳng bản giằng (r
ny
).
+F
ng
: diện tích ton bộ của thanh không kể giảm yếu.
+F
giằng
: diện tích của các thanh giằng bị cắt bởi mặt phẳng vuông góc với thanh
hoặc nằm trong 1 mặt cắt ngang của thanh.
+: hệ số phản ánh ảnh hởng của thanh giằng. Nếu thanh giằng lm bằng thép
góc lấy = 1.8 v thép bản lấy = 1.4.
+k: hệ số phụ thuộc vo độ mãnh của thanh, đợc lấy






=>
=
2
3.0
100
3.0
100


tbt
= (5.10)
Trong đó:
+g
t
: trọng lợng phân bố của thanh.
+: góc nghiêng của thanh so với phơng ngang.
Các công thức tính toán dới đây sẽ viết cho thanh chịu lực tổng quát, đối với
những thanh chỉ chịu lực dọc thì khi tính toán sẽ bỏ đi những đại lợng có liên quan đến
M
bt
.
4.3.1-Kiểm tra điều kiện bền:

Công thức áp dụng cho thanh chịu kéo v nén:

o
gi
bt
gi
Ry
I
M
F
N
+=
max
.

(5.11)

độ lệch tâm tơng đối trong mặt phẳng uốn

o
e
i = .
+e
o
: độ lệch tâm tính toán đợc tính
N
M
e
bt
=
0
.
+: bán kính lõi lấy cùng 1 phơng với độ lệch tâm e
o
, đợc tính
ng
ng
F
W
=

.
Nếu độ mãnh của thanh trong 1 mặt phẳng tác dụng của mômen uốn lại nhỏ hơn
độ mãnh theo mặt phẳng kia thì cần kiểm tra thanh bị uốn ra ngoi mặt phẳng có độ
mãnh lớn:

o