Bài giảng môn học Cầu thép (Phần giáo trình nâng cao)

Nội dung text: Bài giảng môn học Cầu thép (Phần giáo trình nâng cao)

1. Bài giảng môn học Cầu thép (Phần giáo trình nâng cao)
2. BAØI GIAÛNG MOÂN HOÏC CAÀU THEÙP ( PHAÀN GIAÙO TRÌNH NAÂNG CAO ) TS. LEÂ THÒ BÍCH THUYÛ TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. Tieâu chuaån kyõ thuaät coâng trình giao thoâng ñöôøng boä – Boä Giao Thoâng Vaän Taûi. 2. Nguyeãn Nhö Khaûi – Nguyeãn Minh Huøng – Caàu theùp (phaàn giaùo trình naâng cao), Ñaïi hoïc Xaây Döïng Haø Noäi 1997. 3. Nguyeãn Nhö Khaûi – Nguyeãn Bình Haø - Caàu theùp beâ toâng coát theùp lieân hôïp – NXB Xaây Döïng - 2005. 4. Qui trình kyõ thuaät thieát keá keát caáu nhòp caàu theùp lieân hôïp vôùi baûn BTCT – NXB Giao Thoâng Vaän Taûi. 5. Thieát keá , thi coâng caàu ñöôøng theo tieâu chuaån tieân tieán – PGS.TS Vuõ Maïnh Laõng dòch. 6. Thieát keá caàu theùp ( tieáng Nga) – Moxcva Transport. 7. Narendra Taly – Design of mordern highway Bridges. 8. Steel box girder bridges – International conference – 1973 9. B.E. Ulixkii- Tính toùan khoâng gian keát caáu nhòp caàu cong vaø xieân treân bình ñoà – NXB Moxcva 1971
3. MUÏC LUÏC • PHAÀN I : • CAÀU BTCT LIEÂN HÔÏP • PHAÀN II : • CAÀU DAÀM THEÙP TIEÁT DIEÄN HOÄP • PHAÀN I : • CAÀU BTCT LIEÂN HÔÏP • PHAÀN II : • CAÀU DAÀM THEÙP TIEÁT DIEÄN HOÄP • CHÖÔNG I: Keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp trong xaây döïng caàu • I. Söï xuaát hieän vaø phaùt trieån cuûa keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp • II. Phaân loïai keát caáu lieân hôïp theùp – BTCT. Caùc hình thöùc gaây taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát • III. Tính kinh teá cuûa keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp • CHÖÔNG II : Caáu taïo keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp • I. Tieát dieän ngang keát caáu nhòp lieân hôïp • II. Keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp thoâng thöôøng (khoâng gaây taïo hoaëc ñieàu chænh öùng suaát) • III. Keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp coù gaây taïo hoaëc ñieàu chænh öùng suaát • CHÖÔNG III: Tính toùan noäi löïc vaø bieán daïng do taûi troïng vaø DÖL • I. Caùc giai ñoïan laøm vieäc vaø ñaëc ñieåm tính toùan khi gaây taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát • II. Söï cuøng tham gia laøm vieäc cuûa baûn BTCT vaø theùp trong tieát dieän lieân hôïp • III. Tính aûnh höôûng töø bieán cuûa beâ toâng vaø eùp xít moái noái baûn laép gheùp CHÖÔNG IV: Tính duyeät tieát dieän do taûi troïng vaø löïc öùng suaát tröôùc • I. Caùc tieâu chuaån traïng thaùi giôùi haïn veà cöôøng ñoä vaø caùc tröôøng hôïp tính toùan cuûa t/d • II. Caùc coâng thöùc kieåm tra cöôøng ñoä tieát dieän theùp – BTCT lieân hôïp theo caùc tröôøng hôïp tính toùan • III. Kieåm tra veà moûi cuûa tieát dieän theùp – BTCT lieân hôïp • IV. Kieåm tra veà nöùt CHÖÔNG V: Tính toùan keát caáu nhòp lieân hôïp do co ngoùt beâ toâng vaø nhieät ñoä thay ñoåi • I. AÛnh höôûng co ngoùt cuûa beâ toâng • II. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä thay ñoåi • III. Xaùc ñònh noäi löïc vaø öùng suaát do co ngoùt cuûa beâ toâng vaø nhieät ñoä thay ñoåi • IV. Kieåm tra cöôøng ñoä vaø choáng nöùt cuûa tieát dieän coù keå ñeán co ngoùt cuûa beâ toâng vaø nhieät ñoä thay ñoåi PHAÀN II • CHÖÔNG I : Giôùi thieäu caàu daàm theùp tieát dieän hoäp • I. Khaùi nieäm • II. Ñaëc ñieåm tieát dieän vaø kích thöôùc cô baûn caàu daàm hoäp • III. Giôùi thieäu moät soá caàu daàm hoäp ñaõ ñöôïc xaây döïng CHÖÔNG II: Tính toùan keát caáu caàu daàm tieát dieän hoäp • I. Khaùi nieäm • II. Tính daàm tieát dieän hoäp chòu uoán trong maët phaúng chính • III. Tính daàm tieát dieän hoäp chòu xoaén • IV. Caùc ví duï
4. CHÖÔNG I • KEÁT CAÁU NHÒP THEÙP – BTCT • LIEÂN HÔÏP TRONG XAÂY DÖÏNG CAÀU • I. ÑAËC ÑIEÅM CHUNG CUÛA CAÀU THEÙP – Tính chòu löïc cao vôùi caùc loaïi öùng suaát :keùo, neùn, uoán, caét – Coù thể duøng ñeå cheá taïo taát caû caùc daïng caàu khaùc nhau: daàm, daøn, voøm, treo vaø caùc heä lieân hôïp. – Theùp coù troïng löôïng rieâng lôùn, ñoä beàn cao - troïng löôïng baûn thaân nheï - xaây döïng ñöôïc nhöõng caàu nhòp raát lôùn. – Theùp coù cöôøng ñoä cao vaø moâ ñun ñaøn hoài lôùn - ñoä cöùng lớn, ñaûm baûo oån ñònh döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng gioù vaø caùc loaïi taûi troïng coù chu kyø. – Söï phaù hoaïi deûo - phaù hoaïi keøm theo bieán daïng lôùn - gaây phaân boá laïi noäi löïc vaø öùng suaát - chòu taûi troïng xung kích vaø öùng suaát taäp trung toát. I. ÑAËC ÑIEÅM CHUNG CUÛA CAÀU THEÙP ™ Öu ñieåm : − Tính ñoàng nhaát cao, chòu nhieät toát, deã gia coâng cheá taïo - coù theå cô giôùi hoaù trieät ñeå. − Caùc lieân keát laø daïng lieân keát chaéc chaén, chòu löïc cao, deã thaùo laép . Coù theå duøng trong caùc coâng trình taïm cuõng nhö vónh cöûu. I. ÑAËC ÑIEÅM CHUNG CUÛA CAÀU THEÙP ™ Nhöôïc ñieåm : − Hieän töôïng gæ do taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng: gæ laøm aên moøn kim loaïi, laøm giaûm tieát dieän chòu löïc, phaù hoaïi caùc lieân keát vaø do ñoù laøm giaûm tuoåi thoï cuûa coâng trình. − Vieäc sôn maï choáng gæ chæ coù taùc duïng trong moät thôøi gian nhaát ñònh- coâng trình caàn thöôøng xuyeân kieåm tra, baûo quaûn, caïo gæ vaø sôn laïi. − Chi phí duy tu baûo döôõng khaù cao so vôùi caùc loaïi vaät lieäu khaùc. − Vaät lieäu theùp ñöôïc söû duïng trong raát nhieàu ngaønh coâng nghieäp khaùc vaø cho nhu caàu ñôøi soáng haøng ngaøy − Vieäc söû duïng theùp caàn ñöôïc xem xeùt phuø hôïp vôùi nhu caàu chung. − Hieän nay caàu theùp thöôøng chæ duøng cho keát caáu nhòp caùc caàu lôùn, caàu ñöôøng saét − Duøng cho caùc loaïi caàu taïm, caàu quaân söï caàn thaùo dôõ nhanh, vaän chuyeån deã daøng. − Giaùo trình “caàu theùp naâng cao” nghieân cöùu keát caáu caàu theùp ôû daïng keát caáu lieân hôïp giöõa theùp - BTCT vaø moät soá daïng caàu theùp nhòp lôùn tieát dieän hoäp. − Hai höôùng phaùt trieån : ¾ Giaûm khoái löôïng theùp cuûa baûn thaân coâng trình tôùi möùc toái thieåu ¾ Giaûm khoái löôïng vaø chi phí cheá taïo, xaây döïng caàu theùp. Keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp ñöôïc tieáp tuïc phaùt trieån theo 3 xu höôùng : o Taêng tæ leä phaàn keát caáu BTCT trong tieát dieän lieân hôïp - tieát kieäm theùp. o Hoaøn chænh phaàn maët caàu: duøng maët caàu BTCT coù ñoä beàn, tuoåi thoï cao, chaát löôïng toát, baûo veä ñöôïc boä phaän theùp phía döôùi. o Toaøn boä phaàn baûn ñöôïc lieân keát vôùiø daàm theùp taïo thaønh moät heä lieân hôïp - keát caáu nhòp trôû thaønh moät keát caáu khoâng gian thoáng nhaát toaøn khoái cuøng laøm vieäc. TAÙC DUÏNG CUÛA BAÛN BE TOÂNG
5. ƒ Baûn cuøng tham gia laøm vieäc vôùi daàm ƒ Coù theå ñieàu chænh, gaây öùng suaát tröôùc ngöôïc daáu vôùi öùng suaát do taûi troïng trong daàm - laøm taêng khaû naêng chòu löïc cuûa baûn thaân daàm theùp. ƒ Coù caùc chæ tieâu kinh teá kyõ thuaät toát : - Giaûm khoái löôïng theùp moät caùch roõ reät - Quaù trình phuïc vuï cuûa caàu hoaøn toaøn ñaûm baûo. ƒ Loaïi caàu naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû nhieàu nöôùc Keát caáu theùp – BTCT lieân hôïp ñöôïc thi coâng theo 2 böôùc : • Böôùc 1 : Laép gheùp daàm theùp, heä lieân keát ngang • Böôùc 2 : Thi coâng phaàn baûn BTCT Daàm lieân hôïp seõ laøm vieäc theo 2 giai ñoaïn: • + Giai ñoaïn 1 : rieâng daàm theùp chòu troïng löôïng baûn thaân noù vaø troïng löôïng phaàn baûn BTCT (khi beâ toâng chöa ñoâng) G/ñ IG/ñ II++ • + Giai ñoaïn 2 : Tieát dieän lieân hôïp theùp – BTCT laøm vieäc nhö moät keát caáu thoáng nhaát chòu caùc taûi troïng coøn laïi : tónh taûi phaàn hai vaø hoaït taûi. HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN : − Taêng tieát dieän bieân döôùi daàm theùp − Bieân treân thieát keá vôùi kích thöôùc toái thieåu - Keát caáu thöôøng khoâng ñoái xöùng. − Bieåu ñoà öùng suaát trong tieát dieän theo 2 giai ñoaïn nhö treân hình 1.1. ++ G/ñ I G/ñ II Hình 1.1 : Bieåu ñoà öùng suaát trong daàm lieân hôïp theùp -BTCT Ñaëc ñieåm : • Baûn beâ toâng laøm taêng taûi troïng tónh ñaùng keå ñoái vôùi nhòp lôùn (l>60m) @ daàm lôùn. Khaéc phuïc : tìm caùch giaûm nheï troïng löôïng baûn maët caàu : • - Boû haún lôùp phoøng nöôùc, lôùp ñeäm vaø lôùp baûo veä baèng beâ toâng • - Giaûi quyeát vaán ñeà choáng thaám toát, hoaëc thay caùc lôùp treân baèng baèng loaïi vaät lieäu môùi nhö chaát deûo nheï, beàn vaø choáng thaám toát. • - Duøng beâ toâng soá hieäu cao hay beâ toâng nheï - giaûm chieàu daøy baûn.
6. ) Duøng bieän phaùp gaây taïo vaø ñieàu chænh @ phaân phoái laïi noäi löïc do tónh vaø hoaït taûi cho caùc phaàn beâ toâng vaø theùp @ vieäc söû duïng vaät lieäu ñaït hieäu quaû nhaát. • ) Coù theå kích daàm leân taïi vò trí giöõa nhòp tröôùc khi laép gheùp hoaëc ñoå baûn maët caàu trong keát caáu lieân hôïp. • ) Duøng bieän phaùp gaây taïo vaø ñieàu chænh @ phaân phoái laïi noäi löïc do tónh vaø hoaït taûi cho caùc phaàn beâ toâng vaø theùp @ vieäc söû duïng vaät lieäu ñaït hieäu quaû nhaát. • Coù theå kích daàm leân taïi giöõa nhòp tröôùc khi laép gheùp hoaëc ñoå baûn maët caàu trong keát caáu lieân hôïp. • Keát caáu nhòp lieân tuïc - taïi goái treân truï xuaát hieän moâ men aâm @ baûn beâ toâng laøm vieäc chòu keùo. • Gaây taïo öùng suaát tröôùc hoaëc ñieàu chænh öùng suaát - boá trí phaàn BTCT laøm vieäc chòu keùo chæ do hoaït taûi • Khoáng cheá öùng suaát phaùt sinh trong beâ toâng khoâng vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp. • Tröôøng hôïp keát caáu nhòp lieân tuïc - taïi goái treân truï xuaát hieän moâ men aâm @ baûn beâ toâng laøm vieäc chòu keùo. • Nhôø caùc bieän phaùp gaây taïo öùng suaát tröôùc hoaëc ñieàu chænh öùng suaát ñeå cho phaàn BTCT laøm vieäc chòu keùo döôùi taùc duïng cuûa hoaït taûi @ caàn khoáng cheá öùng suaát phaùt sinh trong beâ toâng khoâng vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp. II. PHAÂN LOAÏI KEÁT CAÁU LIEÂN HÔÏP THEÙP – BTCT. CAÙC HÌNH THÖÙC GAÂY TAÏO VAØ ÑIEÀU CHÆNH ÖÙNG SUAÁT 2.1. Phaân loaïi • Tæ leä giöõa phaàn beâ toâng coát theùp vaø phaàn theùp coù theå cheânh leäch raát nhieàu: 9 Chuû yeáu laø theùp - gaàn nhö moät keát caáu theùp ñôn thuaàn. 9 Chuû yeáu laø BTCT, phaàn theùp khoâng lieân hôïp vôùi beâ toâng khaù ít - gaàn nhö laø keát caáu BTCT ñôn thuaàn. • Möùc ñoä cuûa phaàn BTCT trong keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp ñöôïc chia ra 2 loaïi Loaïi 1: Keát caáu nhòp chæ phaàn baûn maët caàu laø BTCT, caùc boä phaän khaùc hoaøn toaøn laø theùp - gaàn vôùi keát caáu caàu theùp (Hình 1-2). Goàm caùc daïng sau: + Caàu daàm hoaëc daøn ñöôøng xe chaïy treân, baûn BTCT lieân hôïp vôùi daàm hoaëc daøn chuû. + Caàu daøn ñöôøng xe chaïy döôùi hoaëc giöõa, baûn maët caàu BTCT lieân hôïp vôùi heä daàm maët caàu - coù hoaëc khoâng tham gia cuøng chòu löïc vôùi daøn chuû. + Keát caáu nhòp ñöôøng xe chaïy döôùi hoaëc giöõa, coù heä maët caàu hoaøn toaøn baèng BTCT vaø thöôøng cuøng tham gia chòu löïc vôùi daøn chuû. Loaïi 1 Hình 1-2 : Keát caáu nhòp coù baûn maët caàu baèng BTCT
7. loaïi 2 : baûn maët caàu vaø caû nhöõng boä phaän khaùc caáu taïo töø BTCT - gaàn vôùi keát caáu BTCT hôn. Goàm caùc daïng: + Caàu daàm coù ñöôøng xe chaïy treân, baûn BTCT ôû caû bieân treân vaø döôùi cuøng chòu löïc vôùi daàm chuû. + Caàu daøn coù heä maët caàu vaø daàm cöùng hoaëc thanh bieân döôùi cöùng hoaøn toaøn baèng BTCT. + Maët caàu laø BTCT vaø moät soá thanh, boä phaän khoâng ôû möùc maët caàu cuõng baèng BTCT. BTCT Hình 1-3:Keát caáu nhòp coù baûn maët caàu vaømoätsoáboäphaänlaømtöøBTCT Hieän nay : ¾ Daïng caàu daàm theùp ñaëc coù baûn maët caàu BTCT lieân hôïp ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát. ¾ Caùc daïng khaùc : ít ñöôïc söû duïng. 2.2. Caùc phöông phaùp gaây taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát: Muïc ñích : • Taän duïng söï laøm vieäc cuûa BTCT • Giaûm bôùt söï laøm vieäc cuûa phaàn theùp trong tieát dieän - tieát kieäm theùp Choïn : Tuyø thuoäc sô ñoà, daïng keát caáu, phöông phaùp, ñaëc ñieåm thi coâng. Phaân bieät : gaây taïo öùng suaát tröôùc vaø ñieàu chænh öùng suaát - Taïo öùng suaát tröôùc: taïo ra nhöõng nhaân toá löïc khoâng phuï thuoäc vaøo troïng löôïng baûn thaân keát caáu. - Ñieàu chænh öùng suaát: laøm thay ñoåi hoaëc phaân phoái laïi nhaân toá löïc do troïng löôïng baûn thaân keát caáu @ thay ñoåi sô ñoà laøm vieäc cuûa heä trong quaù trình thi coâng, chaát taûi baèng töøng phaàn troïng löôïng keát caáu - khoâng coù caùc taùc ñoäng beân ngoaøi. Taïo öùng suaát tröôùc + Caêng coát theùp, boù caùp hoaëc thanh taïi moät soá vò trí + Duøng kích ñeå eùp baûn BTCT + Gaây chuyeån vò thaúng ñöùng hoaëc chaát taûi phuï @ phaân phoái laïi noäi löïc giöõa hai phaàn theùp vaø BTCT. + Taïo ñoái troïng ôû ñaàu haãng + Caêng keùo theâm nhöõng boù coát theùp DÖL taïi goái, daây caùp cuûa keát caáu nhòp caàu treo vaø caàu daây vaêng. Ñieàu chænh öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân keát caáu Caáu taïo khôùp hoaëc moái noái taïm thôøi trong keát caáu sieâu tónh. + Daàm lieân tuïc : khi thi coâng ñeå caùc nhòp bieân laøm vieäc nhö daàm haãng. Sau khi keát caáu voõng xuoáng do troïng löôïng baûn thaân - keâ goái ngoaøi cuøng ñeå thaønh sô ñoà lieân tuïc. + Sau khi tónh taûi ñaõ taùc duïng hoaøn toaøn môùi laép caùc thanh phuï theâm : nhö bieán keát caáu daàm thaønh khung. + Thay ñoåi tæ leä caùc phaàn tónh taûi taùc duïng tröôùc vaø sau khi lieân hôïp phaàn theùp vaø BTCT. + Ñieàu chænh noäi löïc daàm lieân tuïc baèng taûi troïng taïm thôøi. III.TÍNH KINH TEÁ CUÛA KEÁT CAÁU NHÒP THEÙP – BTCT LIEÂN HÔÏP
8. 3.1. Öu ñieåm: − Tieát kieäm theùp : 15 – 20% − Ñoä cöùng keát caáu taêng caû phöông ñöùng vaø ngang. − Giaûm chi phí söûa chöõa , baûo quaûn veä sinh so vôùi caùc loaïi maët caàu goã, theùp. − Giaûm tieáng oàn vaø giaûm taùc ñoäng xung kích khi xe ñi treân caàu. 3.2. Nhöôïc ñieåm : − Toán theùp hôn 1,5 ñeán 3 laàn so vôùi keát caáu caàu BTCT. − Nhòp caøng lôùn @ cheânh leäch veà khoái löôïng theùp söû duïng so vôùi keát caáu khoâng lieân hôïp caøng giaûm, do tónh taûi troïng löôïng baûn thaân taêng leân raát nhieàu. − Caàn chuù yù vaán ñeà choáng ræ cho phaàn theùp. Ä söû duïng keát caáu caàu theùp – BTCT lieân hôïp raát phuø hôïp cho keát caáu caàu daàm giaûn ñôn, lieân tuïc khi coù keát hôïp vôùi caùc bieän phaùp gaây taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát. CHÖÔNG II CAÁU TAÏO KEÁT CAÁU NHÒP THEÙP – BTCT LIEÂN HÔÏP . TIEÁT DIEÄN NGANG KEÁT CAÁU NHÒP LIEÂN HÔÏP: Thöôøng coù hai daïng : Daïng 1 : coù ít daàm chuû, thöôøng laø 2. Keát caáu thöôøng coù heä daàm maët caàu. Daïng 2 : nhieàu daàm chuû : keát caáu maët caàu ñôn giaûn hôn, baûn ñaët tröïc tieáp leân daàm chuû. Beà daøy baûn maët caàu coù theå khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi. Baûn maët caàu : - Keâ treân caùc daàm chuû - Daàm doïc vaø daàm chuû khi khoaûng caùch daàm chuû > 5- 6m. Tieát dieän daàm lieân hôïp : thöôøng daïng chöõ I - khoâng vuùt, coù vuùt hoaëc coù söôøn. Hình 2.1 : Tieát dieän ngang daàm lieân hôïp Hình 2.2. Caùc daïng keâ baûn leân daàm II. KEÁT CAÁU NHÒP THEÙP –BTCT LIEÂN HÔÏP THOÂNG THÖÔØNG (KHOÂNG GAÂY TAÏO HOAËC ÑIEÀU CHÆNH ÖS) : Nhòp giaûn ñôn: h/l = 1/16- 1/25. Ñoái vôùi daàm lieân tuïc , haãng ñeo: h/l nhoû hôn. ™ Keát caáu nhòp daàm giaûn ñôn : baûn BTCT naèm ôû treân : baûn hoaøn toaøn naèm trong khu vöïc chòu neùn – gioáng baûn BTCT thoâng thöôøng. ™ K/c daàm lieân tuïc : coù M aâm ôû goái : baûn rôi vaøo khu vöïc chòu keùo @ phaûi coù bieän phaùp xöû lyù
9. Caùc bieän phaùp xöû lyù: ) Caáu taïo caùc moái bieán daïng ñeå loaïi boû söï laøm vieäc cuûa baûn BTCT: - Duøng caùc moái noái ngang caùch nhau vaøi meùt ñaët taïi khu vöïc baûn ( hình 2.3a). Nhöôïc : nhieàu khe bieán daïng. Hình 2.3 :moái noái baûn - Taïo moái noái doïc giöõa baûn BTCT vaø daàm theùp trong ñoaïn baûn chòu M aâm (hình 2.3b) @ caàn coù vaät lieäu caùch ly ñeå baûn bieán daïng tröôït vaø baûo veä theùp. Nhöôïc : caáu taïo vaø baûo quaûn phöùc taïp . Phaàn cuoái baûn phaûi coù neo taêng cöôøng ñeå chòu löïc tröôït. ) Caáu taïo nhö daàm lieân hôïp nhöng khoâng tính ñeán söï laøm vieäc cuûa beâ toâng: - Thöôøng xuaát hieän veát nöùt treân baûn vöôït quaù trò soá cho pheùp. ) Boá trí coát theùp trong baûn ñeå chòu keùo: - toán theâm coát theùp baûn nhöng tieát kieäm theùp bieân treân daàm theùp. Haøm löôïng coát theùp thöôøng ≈1 – 2%. ) Vöøa duøng coát theùp chòu keùo trong baûn, vöøa caáu taïo khe bieán daïng giöõa baûn vaø daàm theùp: toå hôïp cuûa phöông phaùp 1 vaø 3. Baûn laøm vieäc nhö moät thanh caêng phuï - tieát kieäm theùp khoaûng 5 – 7%. Tröôøng hôïp baûn laép gheùp: nhöôïc ñieåm chung - phaûi giaûi quyeát moái noái coát theùp baûn. III. KEÁT CAÁU NHÒP THEÙP–BTCT LIEÂN HÔÏP COÙ GAÂY TAÏO VAØ ÑIEÀU CHÆNH ÖS: Coù 2 loaïi: - Khoâng duøng coát theùp cöôøng ñoä cao - Duøng coát theùp cöôøng ñoä cao. 3.1.Bieän phaùp khoâng duøng coát theùp cöôøng ñoä cao ‰ Keát caáu nhòp ñôn giaûn: Muïc ñích : taän duïng khaø naêng chòu neùn cuûa beâ toâng, ñöa baûn vaøo laøm vieäc nhieàu hôn @ giaûm nheï söï laøm vieäc cuûa phaàn theùp vaø tieát kieäm theùp. Bieän phaùp thoâng thöôøng :kích daàm taïi giöõa nhòp tröôùc khi lieân hôïp - chuyeån taûi troïng töø giai ñoaïn I sang giai ñoaïn II. Coù theå duøng truï taïm hoaëc duøng thanh caêng taïm thôøi. - Tieát kieäm tôùi 30% theùp. - Nhòp lôùn @ hieäu quaû thaáp. Thi coâng nhieàu nhòp kinh teá hôn.
10. P f1 Truï taïm P f2 P f1 Thanh caêng P f2 <f1 Hình 2.4 : Duøng truï taïm hoaëc thanh caêng Keát caáu nhòp lieân tuïc vaø haãng: Muïc ñích : - Tieát kieäm theùp - Choáng nöùt cho phaàn baûn chòu keùo (M aâm) do hoaït taûi. ¾ Daàm coù chieàu cao thay ñoåi, kích caùc goái giöõa leân hoaëc haï thaáp caùc goái ngoaøi - taêng M aâm ôû goái giaûm M giöõa nhòp. ¾ Caáu taïo caùc khôùp taïm thôøi @ bieán thaønh sô ñoà keát caáu haãng (muùt thöøa). Sau seõ trôû veà keát caáu lieân tuïc. ¾ Duøng kích eùp baûn BTCT vaø chaát taûi phuï ñeå gaây taïo vaø ñ/c ös 58 cm 58 cm 66 m 66 m Hình 2.5: Haï hai goái beân daàm lieân tuïc .
11. Caàu lieân tuïc 8 nhòp qua thung luõng Lindbach tænh Unna Taây Ñöùc : 8x37,5 = 300m. Caáu taïo 2 khôùp taïm – truï 1,4,7 kích leân chæ 0,3m (khoâng coù khôùp taïm - kích goái giöõa 4,5m – gaáp 15 laàn). Sau khi lieân hôïp baûn, haï caùc truï veà choã cuõ – ñaët kích ngang taïi khôùp ñeå kích, noái vaø eùp baûn maø khi haï goái 1,4,7 chöa ñuû. Khôùp taïm Hình 2.6: Caàu qua thung luõng Lindbach 3.2. Gaây taïo öùng suaát baèng bieän phaùp caêng coát theùp cöôøng ñoä cao: Öu ñieåm : + Söû duïng keát caáu DÖL taïi vò trí M aâm ñaûm baûo veà maët kyõ thuaät vaø kinh teá. + Tieát kieäm theùp tôùi möùc toái ña. Phaân loaïi : Coù theå chia ra caùc loaïi sau: Keát caáu coù boù theùp cöôøng ñoä cao laøm nhieäm vuï thanh caêng: + Caùc boù theùp cöôøng ñoä cao ñaët ngoaøi tieát dieän + Lieân keát ôû caùc ñaàu hoaëc theâm moät soá ñieåm töïa (uï) taïi vò trí uoán cong (keát caáu DÖL caêng ngoaøi). + Khoâng coù söï dính keát vôùi keát caáu. Caàn baûo veä keát caáu choáng ræ : boïc oáng nhöïa, ñoå BT laáp oáng. Baûn Caùp BTCT DÖL Hình 2.7. Caàu qua keânh Neckan Keát caáu duøng coát theùp cöôøng ñoä cao gaây neùn tröôùc daàm theùp: - Coát theùp cöôøng ñoä cao ñöôïc caêng treân maët daàm theùp taïi vò trí coù M aâm - Chæ truyeàn leân daàm theùp. - Beâ toâng baûn cuõng ñöôïc neùn tröôùc baèng bieän phaùp khaùc. Duøng coát theùp cöôøng ñoä cao gaây löïc neùn cho baûn BTCT: Tuøy phöông phaùp thi coâng baûn BTCT laø laép gheùp hay ñoå taïi choã duøng: ¾ Keát caáu caêng sau hay caêng tröôùc. ¾ Caêng tröôùc :duøng daàm theùp laø beä caêng ¾ Chuù yù giaûi quyeát vaán ñeà baûn tröôït töï do treân maët daàm theùp - coù theå duøng con laên nhoû @ phun vöõa kín laáp khe giöõa baûn vaø daàm. Hoaëc duøng baûn theùp tröôït treân maët daàm haøn @ haøn lieàn laïi.
12. Hình 2.8: Caáu taïo choã tieáp giaùp giöõa baûn vaø daàm khi caêng coát theùp Keát caáu duøng coát theùp cöôøng ñoä cao eùp toaøn boä tieát dieän: Caùc boù coát theùp naèm trong baûn (loã chöøa saün) hoaëc trong phaàn daàm theùp. Coát theùp moät soá neo vaøo baûn, moät soá neo vaø daàm ñeå giaûm bôùt löïc tröôït ñaàu neo. Öu ñieåm: - Tieát kieäm theùp nhieàu hôn - Khoâng caàn caáu taïo boä phaän ñeå baûn vaø daàm tröôït töï do vôùi nhau. - Phaân boá coát theùp deã daøng, khoâng caàn taäp trung chæ treân phaïm vi daàm theùp. - Vöøa gaây ÖST trong theùp vaø baûn beâ toâng @hieäu quaû hôn. - Daàm theùp khoâng coù baûn BTCT khoâng theå taïo ñöôïc löïc ÖST lôùn do oån ñònh cuûa bieân chòu neùn @ keát caáu lieân hôïp coù khaû naêng taïo ÖST lôùn hôn. CHÖÔNG III TÍNH TOAÙN NOÄI LÖÏC VAØ BIEÁN DAÏNG DO TAÛI TROÏNG VA ØDÖL I. CAÙC GIAI ÑOAÏN LAØM VIEÄC VAØ ÑAËC ÑIEÅM TÍNH TOAÙN KHI GAÂY TAÏO VAØ ÑIEÀU CHÆNH ÖÙNG SUAÁT: 1.1. Caùc giai ñoaïn laøm vieäc: caàn thöïc hieän 2 böôùc: - Tính toaùn noäi löïc caùc boä phaän keát caáu. - Tính toaùn kieåm tra theo caùc ñieàu kieän :beàn, oån ñònh, moûi, ñoä cöùng vaø choáng nöùt. ¾ Keát caáu theùp -BTCT lieân hôïp: caàn phaân tích caùc giai ñoaïn laøm vieäc cuûa keát caáu. ¾ Soá giai ñoaïn xaùc ñònh bôûi soá caùc boä phaän tieát dieän laàn löôït tham gia chòu löïc. Thoâng thöôøng coù 2 giai ñoaïn laøm vieäc: ƒ Giai ñoaïn 1: Rieâng daàm theùp. Taûi troïng :troïng löôïng daàm vaø baûn BTCT. ƒ Giai ñoaïn 2: Tieát dieän lieân hôïp theùp – BTCT. Taûi troïng phaàn 2 • - Tröôøng hôïp moät vaøi boä phaän tieát dieän tham gia cuøng moät luùc : soá giai ñoaïn seõ ít hôn soá boä phaän tieát dieän. • - Sô ñoà tính toaùn hoaëc taùc duïng cuûa tónh taûi coù thay ñoåi trong quaù trình moät giai ñoaïn - giai ñoaïn laøm vieäc seõ ñöôïc phaân laøm caùc böôùc nhoû. • Khaùi nieäm tham gia laøm vieäc cuûa baûn : baûn ñöôïc lieân keát chaët cheõ vôùi keát caáu theùp (cuøng laøm vieäc) - hoaëc ñöôïc gaây taïo öùng suaát tröôùc treân keát caáu theùp tröôùc khi lieân keát. • Ñoái vôùi coát theùp cöôøng ñoä cao, tham gia laøm vieäc laø khi caêng coát theùp DÖL.
13. • Vieäc phaân tích noäi löïc theo caùc giai ñoaïn : chæ do taûi troïng vaø gaây taïo ñieàu chænh öùng suaát. • Caùc noäi löïc do coù ngoùt beâ toâng, aûnh höôûng cuûa thay ñoåi nhieät ñoä phaùt sinh trong giai ñoaïn cuoái cuøng cuûa tieát dieän - tính rieâng vaø coäng caùc taùc duïng cuûa chuùng sau. 1.2. Xaùc ñònh caùc noäi löïc theo giai ñoaïn laøm vieäc trong nhöõng tröôøng hôïp gaây taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát: • Caùc thaønh phaàn noäi löïc: • Do tónh vaø hoaït taûi • Do gaây taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát: theâm moái noái hay khôùp, noái cöùng caùc moái noái hay khôùp, theâm hoaëc boû truï taïm, theâm caùc thanh sau khi chaát 1 phaàn tónh taûi (caùc nhaân toá löïc ngoaøi) - chæ coù söï thay ñoåi noäi löïc do tónh taûi. • Noäi löïc cuoái cuøng baèng toång coäng noäi löïc trong caùc giai ñoaïn vaø nhöõng böôùc cuûa moãi giai ñoaïn. VÍ DUÏ • keát caáu sieâu tónh laøm vieäc theo 2 giai ñoaïn: Ñieàu chænh ôû giai ñoaïn I caùc böôùc a, b vaø caû trong giai ñoaïn II caùc böôùc c, d • Ta seõ coù : M I = M a + M b + • t t II ,t c d CR M = M t + M t + + M + M h a b c d • Trong ñoù: M t , M t , M t , M t :noäi löïc do tónh taûi thaúng ñöùng trong caùc giai ñoaïn vaøMñôïta , M b , M c laøm, M d vieäc. t t t t Mh : Noäi löïc do hoaït taûi thaúng ñöùng. MCR : Noäi löïc do töø bieán (chæ coù trong keát caáu sieâu tónh) I I M =M t II M t Mr Mr Mh II M ,t Hình 3-1 : Bieåu ñoà noäi löïc khi duøng bieän phaùp ñieàu chænh goái giöõa
14. ƒ Ñieàu chænh baèng caùch naâng haï goái, chuyeån vò: • Vieäc taïo öùng suaát tröôùc vaø ñieàu chænh noäi löïc: thöôøng taïo löïc ngöôïc daáu trong keát caáu theùp tröôùc khi lieân hôïp. Sau ñoù seõ caét boû löïc ñieàu chænh. • Hình 3-1: cho goái giöõa chuyeån vò xuoáng 1 ñoaïn Δ. Keát caáu laøm vieäc theo 2 giai ñoaïn: I I r M = Mt − M II,CR II r CR M = Mt + M + M + M h • Ví duï hình 3-2: ñieàu chænh öùng suaát trong daàm theùp – BTCT lieân hôïp nhòp giaûn ñôn. • Noäi löïc toång coäng do daàm chòu : Mt + Mh ) moät phaàn tónh taûi cuûa giai ñoaïn I chuyeån sang t/d giai ñoaïn II chòu (t/d lieân hôïp) • ) öùng suaát trong phaàn theùp giaûm ñi vaø trong phaàn BTCT taêng leân.
15. I M t Mr MI Mh Mr MII,CR Hình 3-2 : Bieåu ñoà noäi löïc trong daàm ñôn giaûn ƒ Toång hôïp gaây eùp tröôùc baûn BTCT baèng caùch ñaët kích naèm ngang • Baûn ñaõ tham gia laøm veäc (chòu neùn tröôùc) tuy chöa lieân keát daàm theùp. Tröôøng hôïp hình 3-3 ôû giai ñoaïn 2 coù 2 böôùc: x Pk Pk Hình 3-3 : Gaây öùng suaát baèng caùch kích baûn BTCT • Böôùc a : Gaây öùng suaát tröôùc. • Löïc eùp trong baûn hay löïc keùo trong daàm theùp taïi t/d caùch vò trí kích 1 ñoaïn x: • II , a r N = N = P K − f . g b . x • Trong ñoù : f: heä soá ma saùt giöõa baûn vaø daàm • gb: troïng löôïng baûn thaân baûn • x: khoaûng caùch töø ñieåm ñaët kích tôùi vò trí ñang xeùt.
16. Böôùc b: Boû kích sau khi ñaõ lieân keát baûn vaø daàm. Ñoå beâ toâng moái noái - Nr vaãn toàn taïi. • Töø Nr xaùc ñònh noäi löïc toång coäng trong giai ñoaïn 2: • M r = N r .y • y: khoaûng caùc töø troïng taâm Nr tôùi vò trí tính moâ men ƒ Gaây eùp tröôùc baèng caùch caêng coát theùp cöôøng ñoä cao • Löïc caêng truyeàn cho keát caáu gioáng ngoaïi löïc taïi caùc vò trí neo, uoán cong coát theùp. Thöôøng löïc caêng trong boù coát theùp vaø keát caáu caân baèng laãn nhau. • + K/caáu tónh ñònh ñoái ngoaïi: khoâng theå sinh phaûn löïc goái. • + K/caáu sieâu tónh ñoái ngoaïi:sinh phaûn löïc goái töï caân baèng. Trong keát caáu caêng sau, coù nhieàu boù khoâng keùo ñoàng thôøi, • Δ trong boù thöù K (tröø boù cuoái cuøng) noäi löïc seõ giaûm ñi : Nk Δ Δ Nk = ΣNi,k Δ Ni,k :löïc giaûm trong boù K do khi caêng rieâng boù i. • Coù löïc trong caùc boù coát theùp @ xaùc ñònh ñöôïc noäi löïc trong keát caáu do öùst. 1.3. Löïc öùng suaát tröôùc kieåm tra, tieâu chuaån vaø caùc loaïi maát maùt: • Khaùi nieän cô baûn: ¾ löïc öùng suaát tröôùc kieåm tra : löïc ño ñöôïc khi gaây taïo öùng suaát. ¾ Khi ñieàu chænh noäi löïc: phaûn löïc goái töïa (do kích) kieåm tra, chuyeån vò kieåm tra vaø taûi troïng tónh kieåm tra. ¾ Löïc öùng suaát tröôùc tieâu chuaån: trò soá löïc öùng suaát tröôùc ñöôïc ñöa vaøo tính toaùn trong moãi thôøi kyø laøm vieäc cuûa keát caáu.
17. ) Coù 2 daïng löïc kieåm tra: r (C ) • +Löïc kieåm tra tröôùc khi neo coát theùp : N p • ño baèng aùp löïc keá cuûa kích. r (CT ) • +Löïc kieåm tra sau khi neo coát theùp : N p ño baèng ñoä daøi cuûa coát theùp hoaëc bieán daïng cuûa keát caáu. • +Trò soá cheânh leäch - laø maát maùt do bieán daïng cuûa neo vaø do ma saùt (anchor and friction): • r (CT ) r (C ) ( A ) ( F ) N p = N p − N p − N p ) Trong thôøi gian ñaàu xuaát hieän: ( R ) + Maát maùt do chuøng daõo coát theùp N T ( Δ ) + Do keùo caùc boù coát theùp khoâng ñoàng thôøi N T ) Sau moät thôøi gian: + Toaøn boä maát maùt do töø bieán cuûa BT vaø eùp xít moái noái CR N T + Maát maùt do co ngoùùt beâ toâng (trong toå hôïp phuï caùc taûi troïng) ( sh ) N T 1.4. Heä soá vöôït taûi cuûa löïc ÖST vaø ñieàu chænh ÖS: ¾ Löïc tính toaùn = löïc tieâu chuaån * heä soá vöôït taûi khi ñieàu chænh öùng suaát(nr) ¾ Tính trong trò soá chuyeån vò, löïc kích ¾ nr = 1 khi : - Gaây taïo hoaëc dieàu chænh öùng suaát tieán haønh tröôùc khi phaàn BTCT tham gia laøm vieäc vaø trong sô ñoà tónh ñònh. - Coát theùp DÖL gaây öùng suaát tröôùc khoâng coù choã uoán cong. - Coù ít nhaát 2 caùch ñoäc laäp tin caäy ñeå kieåm tra laãn nhau khi gaây taïo hoaëc dieàu chænh öùng suaát. ¾ Caùc tröôøng hôïp khaùc: nr laáy giaù trò 1,1 hoaëc 0,9 tuøy caùch tính naøo baát lôïi hôn. II. SÖÏ CUØNG THAM GIA LAØM VIEÄC CUÛA BAÛN BTCT VAØ THEÙP TRONG TIEÁT DIEÄN LIEÂN HÔÏP 2.1. Giaû thieát veà tính ñaøn hoài cuûa beâ toâng 2.1.Giaû thieát veà tính ñaøn hoài cuûa beâ toâng Beâ toâng : + laø vaät lieäu khoâng ñaøn hoài: bieán daïng khoâng tæ leä vôùi öùng suaát. • + Laø keát caáu chòu keùo keùm vaø chòu eùp khoâng ñaøn hoài. Nhöng : + Trong tính toaùn keát caáu lieân hôïp - giaû thieát BT laøm vieäc ñaøn hoài. • + Tính khoâng ñaøn hoài - xeùt qua hình thöùc tính toaùn ñieàu chænh (baèng phöông phaùp gaàn ñuùng khi duyeät cöôøng ñoä, moûi vaø choáng nöùt cuûa caùc tieát dieän). • Trong caùc baøi toaùn sieâu tónh : ¾ BT ñöôïc coi nhö laøm vieäc ñaøn hoài ¾ - khoâng phuï thuoäc vaøo öùng suaát keùo hay neùn.
18. ¾ Aûnh höôûng cuûa söï khoâng tham gia cuûa moät phaàn tieát dieän (khi bò keùo nöùt) hoaëc chuyeån töø ñaøn hoài sang deûo ñöôïc boû qua. 2.2.Aûnh höôûng tröôït giöõa baûn BTCT vaø theùp tôùi noäi löïc: ¾ Caùc taøi lieäu lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm ñaõ chöùng minh: tính chaát ñaøn hoài cuûa moái lieân keát giöõa baûn vaø daàm aûnh höôûng khoâng ñaùng keå tôùi söï phaân phoái laïi noäi löïc vaø öùng suaát giöõa chuùng döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng. ¾ GS. M. Borodish döïa treân lyù thuyeát thanh toå hôïp lieân keát ñaøn hoài vôùi nhau cuûa Rjanishin ñaõ n/c haøng loaït caàu daàm theùp BTCT lieân hôïp ñôn giaûn, cho thaáy keát quaû tính toaùn khoâng cheânh leäch ñaùng keå so vôùi giaû thieát tieát dieän phaúng cuûa keát caáu theùp – BTCT lieân ¾ Neáu taïi moái noái giöõa baûn vaø daàm xuaát hieän bieán daïng tröôït - moät phaàn taûi troïng giai ñoaïn 2 seõ khoâng truyeàn cho t/d lieân hôïp maø phaân cho daàm theùp vaø baûn BTCT rieâng reõ gS vaø gc. ¾ Goïi Δ laø ñoä tröôït töông ñoái giöõa baûn BTCT vaø daàm theùp taïi ñaàu cuûa daàm lieân hôïp coù nhòp l: 24ES I S gS = 3 Δ Zc,s .l 24Ec Ic gC = 3 Δ Zc,s .l hôïp. ZC,S : khoaûng caùch töø troïng taâm phaàn tieát dieän baûn beâ toâng tôùi daàm theùp. • Toaøn boä taûi troïng: seõ phaân phoái laïi nhö sau: • Daàm theùp chòu: • Baûn BTCT chòu: • Daàm lieân hôïp chòu: • q: taûi troïng do hoaït taûi ¾ Ví duï: caàu xe löûa nhòp 45m, öùng Δ =1 mm - ÖS bieân döôùi daàm theùp taêng 0,6%; öùng suaát baûn giaûm 3%. Trong thöïc teá söû duïng - Δ nhoû hôn nhieàu, vaø söï phaân phoái laïi öùng suaát coøn nhoû nöõa neân coù theå boû qua. 2.3. Phaàn baûn BTCT tham gia vaøo tieát dieän tính toaùn cuûa daàm lieân hôïp: ™ Muïc ñích : laøm cho öùng suaát lôùn nhaát thöïc teá (phaân boá khoâng ñeàu) xaáp xæ baèng vôùi öùng suaát tính toaùn (coi nhö phaân boá ñeàu). ™ Söï phaân boá öùng suaát trong baûn khoâng gioáng nhau treân chieàu daøi nhòp: ôû goái raát cheânh leäch, giöõa nhòp töông ñoái ñeàu hôn. ™ Beà roäng tính toaùn cuûa baûn laáy theo ñieàu kieän laøm vieäc ôû ñoaïn giöõa nhòp. Tieát dieän gaàn goái vaãn an toaøn vì öùng suaát phaùp nhoû (M nhoû). Löïc caét : öùng suaát tieáp tính ra seõ lôùn hôn trong thöïc teá.
19. Beàroängcaùnhbaûnxaùcñònhnhösau: Khi : B l ≥ 4B:b = 2 ⎧ B⎫ ≤ ⎪ 2 ⎪ l 0.2RC ƒ Coù nhieàu phöông phaùp ñeå tính töø bieáân trong keát caáu lieân hôïp. Nhieàu taùc giaû phöông taây xeùt töø bieán ñoàng thôøi vôùi söï xuaát hieän co ngoùt vaø co ngoùt naøy aûnh höôûng laïi ñeán töø bieán - raát phöùc taïp. ƒ P.phaùp cuûa GS. Gibsman töông ñoái ñôn giaûn hôn - döïa treân giaû thieát laø bieán daïng vaø öùng suaát khi töø bieán tuaân theo cuøng moät qui luaät. Gíao sö coøn ñöa ra p.phaùp tính gaàn ñuùng ñôn giaûn nhaát döïa vaøo moâ ñun ñaøn hoài coù hieäu: Eeff = 0,4 EC. ƒ Phöông phaùp tính cuûa Strelesky ñaõ ñöôïc chaáp nhaän trong qui phaïm tính keát caáu nhòp theùp – BTCT lieân hôïp : “phöông phaùp baûn moûng” döïa treân cô sôû p.phaùp tính cuûa Gibsman nhöng ñôn giaûn hôn: ¾ Xeùt söï laøm vieäc cuûa daàm lieân hôïp döôùi taûi troïng tónh g. Treân ñoaïn L coù ñaëc tröng h.hoïc khoâng ñoåi. ¾ Caùc kyù hieäu vôùi möùc troïng taâm t/dieän beâ toâng:
20. • - öùng suaát taïi troïng taâm baûn BTCT luùc ban ñaàu, tính toaùn xuaát phaùt töø söï laøm vieäc ñaøn hoài cuûa BT (tröôùc khi töø bieán) σC(0) εC(0) = :bieán daïng deûo töông ñoái cuûa BT E C luùc baét ñaàu töø bieán η C : bieán daïng deûo töông ñoái do töø bieán CR : ñoä giaûm öùng suaát do töø bieán σC CR : Bieán daïng ñaøn hoài töông ñoái do söï CR σC ξC = giaûm öùs. ΕC CR CR εC =ηC−ξC :ñộ tăng biếndạng tương ñốido từ biến • Caàn xaùc ñònh caùc thoâng soá töø bieán sau: ¾ Thoâng soá veà thay ñoåi öùng suaát trong beâ toâng: σ CR α = − C σ C (0) ¾ Thoâng soá veà thay ñoåi bieán daïng töông ñoái trong beâ toâng: ε CR η − ξ CR β = C = C C ε C (0 ) ε C (0 ) ¾ Moâ ñun ñaøn hoài coù hieäu cuûa beâ toâng : • σ − σ CR σ − σ CR Ε = C (0) C = C (0) C eff CR CR ε C (0) + ε C ε C (0) + η C − ξ C
21. • Caàn xaùc ñònh caùc thoâng soá töø bieán sau: ¾ Thoâng soá veà thay ñoåi öùng suaát trong beâ toâng: σ CR α = − C σ C (0) ¾ Thoâng soá veà thay ñoåi bieán daïng töông ñoái trong beâ toâng: ε CR η − ξ CR β = C = C C ε C (0 ) ε C (0 ) ¾ Moâ ñun ñaøn hoài coù hieäu cuûa beâ toâng : • σ − σ CR σ − σ CR Ε = C (0) C = C (0) C eff CR CR ε C (0) + ε C ε C (0) + η C − ξ C ¾ Neáu coi öùng suaát do töø bieán thay ñoåi theo cuøng qui luaät cuûa bieán daïng do töø bieán vaø CR coiσC laø ñaïi löôïng döông, ta coù: • CR CR −kt σC (t)=σC (1−e ) CR CR −kt σC(t)=σC(0) −σC (t)=σC(0) −σC (1−e ) • Thay trò soáσC(t) vaøo bieåu thöùc gia soá bieán daïng treân: • ϕk CR −kt −kt dηC = [σC(0) −σC (1−e )].ke dt ΕC •Laáytíchphaân: t CR • ϕ σC η (t)= dη = k [σ − (1−e−kt)](1−e−kt)−kt 1 C ∫ C C(0) 0 o ΕC 2 •
22. • Khi t =∞ (thöôøng t = 2 – 3 naêm) : • ϕ η = k (σ − 0 ,5σ CR ) C C ( 0 ) C (1) Ε C Trong ñoù : • K:heä soá bieåu thò toác ñoä xuaát hieän töø bieán theo thôøi gian.Thöôøng laáy K = 1. •ϕ k : ñaëc tröng töø bieán, baèng tæ soá giöõa bieán daïng cuoái cuøng (Khi töø bieán töï do)/ bieán daïng ñaøn hoài. Thöôøng laáy = 1,5 •(1 –e-kt) : haøm soá bieåu thò luaät tích luõy bieán daïng töø bieán theo thôøi gian. CR • Theo treân coù 2 aån soá laøη C vaøσ C -ta caàn tìm lieân heä thöù hai ñeå giaûi Vôùi L.Z2 L C,ST : bieán daïng ñaøn hoài ¾ Phöông trình thöù 2 laø : ñoä bieán daïng ñaøn hoài cuûa δST,C = + phaàn theùp (keå caû coát theùp baûn) vaø beâ toâng vaãn tuaân ECFST ESIST theo luaät tieát dieän phaúng. cuûa theùp trong ñoaïn L khi coù löïc eùp ñôn vò ñaët taïi Goïi L: chieàu daøi ñoaïn xeùt caáu kieän lieân hôïp coù maët möùc troïng taâm beâ toâng.(giaû thieát khoâng coù phaàn caétngangkhoângñoåi. beâ toâng) CR CR CR CR CR σ Treân ñoaïn L bieán daïng laø εC .L=(ηC −ξC ).L N =σ .F CR C Ta coù: C C C vaø ξC = Neáu boû qua ñoä cöùng cuûa baûn (giaû thieát baûn EC moûng) ñ/v truïc cuûa noù - taùc duïng cuûa beâ toâng do töø CR L bieán gaây ra moät löïc eùpN C ñaët ôû möùc troïng taâm δ = Vaø kyù hieäu: C , C - bieán daïng ñaøn hoài t/d beâ toâng, vaø ngöôïc laïi do aûnh höôûng cuûa phaàn EC.FC CR theùp thì beâ toâng cuõng bò löïc keùo giaù tròNC cuõng cuûa beâ toâng trong ñoaïn L do löïc ñôn vò ñaët ôû ñaët taïi ñieåm aáy. (η −ξ CR ).L troïng taâm maët caét beâ toâng (giaû ñònh khoâng coù N CR = C C C (2) δ ST ,C phaàn theùp).
23. Töø (1) vaø (2) ta giaûi ra ñöôïc: ¾ Töø ñoù coù caùc thoâng soá töø bieán: 2ϕ δ 2ϕ δ α = K C,C σ CR = − K C ,C .σ (2 +ϕ )δ + 2δ C 2(δ +δ ) + ϕ δ C (0) K C ,C ST ,C tST ,C C ,C K C ,C 2ϕ δ β = K ST ,C (2 +ϕ )δ + 2δ 2ϕ (δ + δ ) K C,C ST ,C η = K ST ,C C ,C .ε 2δ + (2 −ϕ )δ C C (0) E = ST ,C K C,C E 2(δ ST ,C+δ C ,C ) + ϕ K δ C ,C eff C 2(1+ϕK )δ ST ,C + (2 +ϕK )δ C ,C 3.2. Hieän töôïng eùp xít caùc moái noái ngang cuûa baûn laép gheùp : ƒ Xuaát hieän do söï khoâng khít chaët ôû maët tieáp xuùc giöõa caùc khoáâi beâ toâng vôùi phaàn BT traùt moái noái. ƒ Khoâng phuï thuoäc nhieàu vaøo beà daøy moái noái. ƒ Coù bieán daïng cuûa beâ toâng traùt moái noái, phuï thuoäc ñoä chaët beâ toâng. ƒ Caùc bieán daïng naøy ñeàu coù tính phi ñaøn hoài vaø khoâng hoài phuïc - aûnh höôûng ñeán söï phaân phoái laïi noäi löïc trong baûn BTCT vaø daàm theùp gioáng bieán daïng töø bieán. ƒ Xuaát hieän do söï khoâng khít chaët ôû maët tieáp xuùc giöõa caùc khoáâi beâ toâng vôùi phaàn BT traùt moái noái. ƒ Khoâng phuï thuoäc nhieàu vaøo beà daøy moái noái. ƒ Coù bieán daïng cuûa beâ toâng traùt moái noái, phuï thuoäc ñoä chaët beâ toâng. ƒ Caùc bieán daïng naøy ñeàu coù tính phi ñaøn hoài vaø khoâng hoài phuïc - aûnh höôûng ñeán söï phaân phoái laïi noäi löïc trong baûn BTCT vaø daàm theùp gioáng bieán daïng töø
24. • Theo qui trình: bieán daïng eùp xít moái noái Δj ôû moät moái noái ñöôïc cho saün vaø öùng vôùi öùng suaát ban ñaàu baèng RC – cöôøng ñoä beâ toâng khi neùn ñuùng taâm. • Neáu öùng suaát ban ñaàu nhoû hôn RC - seõ laáy bieán daïng giaûm ñi theo tæ leä. • Töông töï nhö tính töø bieán, xeùt trong ñoaïn L: • ΣΔ j σ C ( 0 ) η j = . • L R C • L: chieàu daøi khoaûng caùch bieán daïng (khoaûng caùch caùc moái noái) bieán • Hieän töôïng eùp xít moái noái dieãn bieán töông töï nhö töø bieán vaø tính cuøng vôùi bieán daïng töø bieán vôùi ñaëc tröng: η +η ϕ = C j ε C (0) ΣΔjEC ϕ = ϕK + L.RC
25. 3.3. Tính aûnh höôûng töø bieán vaø eùp xít moái noái VÍ DUÏ trong keát caáu tónh ñònh : Tính töø bieán vaø eùp xít moái noái trong daàm theùp ¾ Töø bieán vaø eùp xít moái noái chæ laøm thay ñoåi öùng BTCT lieân hôïp ñôn giaûn suaát vaø bieán daïng trong beâ toâng vaø theùp, khoâng gaây noäi löïc phuï. ¾ Xaùc ñònh noäi löïc M do ñieàu chænh öùng suaát vaø tónh taûi trong giai ñoaïn II. ¾ ÖÙng suaát maát maùt do töø bieán vaø eùp xiùt moái noái M ¾ Xaùc ñònh öùng suaát trong beâ toâng: σ C ( 0 ) = trong beâ toâng taïi möùc troïng taâm: WC,STC CR M σ C = −ασ C(0) vaøσ CF (0) = öùng suaát ôû meùp cuûa baûn beâ toâng WCF ,STC ¾Tính noäi löïc beâ toâng vaø theùp: CR CR NC = σ C .FC luùc ban ñaàu. σ > 20%R • ñaët taïi troïng taâm phaàn tieát dieän beâ toâng (keùo trong • Ñieàu kieän : CF ( 0 ) C , B : phaûi tính tôùi töø bieán BT vaøeùptrongtheùp)-tínhöùngsuaátvaøbieándaïng trong phaàn theùp theo caùc coâng thöùc thoâng thöôøng. ¾ Xaùc ñònh ñaëc tröng ϕ trong ñoaïn giöõa daàn LC coù tieát dieän khoâng ñoåi. 2 ¾Tính: LC LC.ZC,ST δST,C = + ES FST ES IST ¾Phaàn thay ñoåi öùng suaát trong theùp : LC δ = 1 Z C,C σ CR = σ CR F (± ± C,ST ) EC FC i,ST C C FST Wi,ST ¾Tính α : Tuy α chæ tính trong ñoaïn L nhöng coù C ¾Bieán daïng chung cuûa daàm do töø bieán vaø eùp theå aùp duïng gaàn ñuùng cho suoát chieàu daøi nhòp l. xít moái noái cuõng tính töø sô ñoà ñaët löïc neùn : ¾ÖÙngsuaátmaátmaùtdo töøbieánvaøeùpxítmoáinoái: CR CR CR NC = σ C FC σC = −ασC(0) taùc duïng taïi troïng taâm phaàn beâ toâng baûn. ñaët taïi troïng taâm phaàn beâ toâng.
26. CR CR N C N C CR N C CR N C CR N C Hình 3-7: 3.4.Tính aûnh höôûng töø bieán vaø eùp xít moái noái trong keát caáu sieâu tónh : ‰ Bieán daïng töø bieán beâ toâng vaø eùp xít moái noái khoâng chæ gaây ra söï phaân phoái laïi noäi löïc giöõa caùc phaàn beâ toâng vaø theùp maø coøn gaây ra noäi löïc phuï. ‰ Tính toaùn aûnh höôûng naøy phöùc taïp hôn nhieàu vì söï xuaát hieän noäi löïc vaø phaân phoái laïi noäi löïc dieãn bieán töø töø vaø coù nhöõng aûnh höôûng laãn nhau. ‰ Muoán xaùc ñònh noäi löïc phuï caàn bieát bieán daïng do töø bieán trong heä cô baûn theo phöông caùc aån soá löïc thöøa. Maø caùc bieán daïng naøy laïi phuï thuoäc vaøo caû noäi löïc phuï.Vì vaäy baøi toaùn phaûi giaûi theo phöông phaùp ñuùng daàn. • Caùc böôùc goàm: ¾ Xaùc ñònh noäi löïc vôùi giaû thieát boû qua aûnh höôûng cuûa töø bieán. ¾ Caên cöù noäi löïc tính ñöôïc xaùc ñònh noäi löïc phuï laàn I. ¾ Xaùc ñònh noäi löïc coù keå ñeán noäi löïc phuï vöøa tìm. ¾ Xaùc ñònh noäi löïc phuï laàn 2. • Trình töï cöù laëp laïi ñeán khi keát quaû töông ñoái chính xaùc. • Baøi toaùn khaù phöùc taïp vaø khoái löôïng tính toaùn nhieàu.Trong nhieàu tröôøng hôïp chæ caàn haïn cheá baøi toaùn trong böôùc tính gaàn ñuùng thöù nhaát.
27. Trình töï giaûi baøi toaùn nhö sau: • 4- Xaùcñònhcaùcñaëc trönghìnhhoïccoù hieäu tínhñoåi cuûa caùc maêt caét ngang taïi goái vaø nhòp daàm - laáy moâ ñun ñaøn • 1- Giaûi baøi toaùn sieâu tónh ban ñaàu vaø xaùc ñònh M vaø N hoài laø E . do tónh taûi vaø caùc taùc ñoäng khi BT chòu löïc. eff • 5- Xaùc ñònh caùc öùng suaát cuoái cuøng ôû troïng taâm tieát • ÖÙng suaát ban ñaàu trong BT do M gaây ra: l dieän BT do moâ men gaây ra: l M l M σ C (e) = σ C(0) = e WC ,STC WC,STC • Maát maùt öùng suaát trong beâ toâng vaø theùp do töø bieán vaø eùp • 2- Kieåm tra ñieàu kieän xem coù phaûi tính noäi löïc do TB xít moái noái coù theå tính baèng hieäu caùc öùng suaát töông öùng, vaø eùp xít khoâng, trò soá laáy theo qui ñònh (qui trình). tính trong caùc maët caét lieân hôïp do taûi troïng vaø taùc ñoäng δ 3- Xaùc ñònh caùc giaù trò chuyeån vòST ,C vaø δ C,C gaây ra: vaø E treân caùc truï giöõa vaø giöõa caùc nhòp nhö phaàn eff •σ CR = σ l −σ l (ñoä giaûm ÖS trong BT khi xeùt töø treân (coù tieát dieän khaùc nhau).Neáu chöa choïn ñöôïc caùc C C(e) C(0) • bieán) maët caét ngang - chia moãi nhòp thaønh 3 ñoaïn coù chieàu CR CR daøi L ,L , •σ ST = σ C FC (ñoä giaûm ÖS trong theùp khi xeùt töø bieán) 1 2
28. • 6- Laäp bieåu ñoà moâ men uoán trong phaàn theùp cuûa daàm do söï phaân phoái laïi öùng suaát do töø bieán vaø eùp xít moái noái ngang. CR CR • Ñoái vôùi moãi maët caét: M ST = σ C F C Z C ,ST coù giaù trò döông. • 7- Xaùc ñònh caùc giaù trò chuyeån vòΔ i,CR theo phöông caùc aån soá löïc Xi do noäi löïc CR CR NC = σ C FC • truyeàn töø BT sang theùp vaø caùc bieåu ñoà M 1, M 2 • 9- Trong caùc maët caét coù BT laøm vieäc ñaøn hoài, öùng suaát toaøn phaàn ñöôïc tính : • l CR lCR M +M l CR CR Ví duï: cho daàm lieân tuïc 3 nhòp gaây • σ = e (=σi(0) +σi +σ ) Wi,ST.C taïo vaø ñieàu chænh öùng suaát döôùi tónh CR taûi baèng chuyeån vò thaúng goái töïa. •σi : ñoä thay ñoåi öùng suaát do töø bieán. • M CR σ CR = (Hình veõ 3-8) We • i,ST.C • : Öùng suaát do noäi löïc phuï cuûa töø bieán. • (Chæ soá e: khi tính t/d töông ñöông vôùi Eeff)
29. Hình 3-8 : Baøi 5CHÖÔNG IV TÍNH DUYEÄT TIEÁT DIEÄN DÖÔÙI TAÙC DUÏNG CUÛA TAÛI TROÏNG VAØ LÖÏC ÖÙNG SUAÁT TRÖÔÙC I.CAÙC TIEÂU CHUAÅN TRAÏNG THAÙI GIÔÙI HAÏN VEÀ CÖÔØNG ÑOÄ VAØ CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP TÍNH TOAÙN • 1.1.Söï laøm vieäc cuûa beâ toâng trong keát caáu BTCT lieân hôïp: ¾ Thöïc teá quan heä giöõa σ vaø ε laø ñöôøng cong daàn cho tôùi khi ñaït Rb. ¾ Ñeå ñôn giaûn trong tính toaùn - qui phaïm chaáp nhaän ñeà xuaát cuûa Strelesky laø quan heä σ - ε goàm 2 ñoaïn
30. ¾ ÑoaïnAB: coibeâtoânglaømvieächoaøntoaønñaønhoàivôùi EC. ¾ ÑoaïnBC: coibeâtoângôûtraïngthaùichaûy(deûo) öùngsuaát khoâng taêng (ñaït RC), bieán daïng phaùt trieån cho tôùi khi beâ toâng bò phaù hoaïi. σ B C C RC Giaû thieát Thöïc teá E E = cS Cb nn 11 Hình 4-1 : Bieåu ñoà ε Hình 4-1 : Bieåu ñoà bC quanquan heä σ vaø ε cuûa A ΔCy beâbeâ toâng • Tính toaùn seõ döïa treân 2 trò soá giôùi haïn : • + Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa beâ toâng RC. • + Bieán daïng töông ñoái giôùi haïn cuûa beâ toâng ΔC • - ÖÙùng suaát vaø bieán daïng do töø bieán vaø eùp xít moái noái xeùt vôùi giai ñoaïn ñaøn hoài ban ñaàu (ñoaïn AB). • - Khi öùng suaát toång coäng > RC thì tính toaùn theo ñoaïn BC - coi nhö öùng suaát trong beâ toâng baèng RC vaø bieán daïng seõ xaùc ñònh qua bieán daïng cuûa theùp @ vieäc tính bieán daïng do töø bieán khoâng coøn yù nghóa. 1.2. Caùc tieâu chuaån TTGH vaø caùc tröôøng hôïp tính toaùn: ™ Keát caáu chòu moâ men döông: beâ toâng naèm trong vuøng chòu neùn. • Giaû thieát beâ toâng laøm vieäc theo 2 giai ñoaïn, theùp trong giai ñoaïn ñaøn hoài. Caùc tieâu chuaån xaùc ñònh TTGH cuûa tieát dieän lieân hôïp: ƒ ÖÙng suaát keùo taïi meùp bieân döôùi ñaït tôùi cöôøng ñoä tính toaùn theùp khi uoán RS,B. ƒ ÖÙng suaát neùn taïi meùp bieân treân daàm theùp ñaït m2.RS,B ƒ Bieán daïng cuûa beâ toâng ñaït tôùi trò soá giôùi haïn ΔC. m2: heä soá ÑKLV xeùt aûnh höôûng cuûa beâ toâng laøm haïn cheá söï phaùt trieån bieán daïng deûo ôû bieân treân daàm theùp. Tuøy thuoäc so vôùi Rc ñeå coù trò soá phuø hôïp. ¾ Cöôøng ñoä tính toaùn cuûa theùp RS,B laáy baèng löïc doïc truïc RS,O neáu öùng suaát do löïc doïc chieám öu theá. ¾ Trong keát caáu BTCT lieân hôïp thöôøng beà daøy baûn beâ toâng laø nhoû - khi phaù hoaïi thöôøng xaûy ra treân toaøn tieát dieän @ ñoä bieán daïng ΔC coù theå laáy ñoái vôùi troïng taâm cuûa baûn ΔC = 0,0016. Tính ñoä beàn caáu kieän – chuû yeáu hoaït taûi laøm neùn beâ toâng – ñöôïc tieán haønh theo moät trong ba tröôøng hôïp tính chuû yeáu: A , B hoaëc C tuøy giaù trò öùng suaát trong beâ toâng.
31. XAÙÙC ÑÒNH CAÙÙC TRÖÔØNGØ HÔÏÏP TÍNH TOÙÙAN • ÖÙng suaáát taïïi troïngï taâm tieátá dieänä beâ toâng: • 1 ⎛ M II ,CR N II ,CR ⎞ σ = ⎜ − ⎟ − σ CR C ⎜ ⎟ C n1 ⎝ W C ,STC FSTC ⎠ • ÖÙng suaáát taïïi meùpù : 1 ⎛ M II ,CR N II ,CR ⎞ σ = ⎜ − ⎟ − σ CR CF ⎜ ⎟ CF n1 ⎝ WCF ,STC FSTC ⎠ + Tröôøng hôïp A: Khi σCF < RC : beâ toâng vaø theùp ñeàu laøm vieäc trong giai ñoaïn ñaøn hoài. + Tröôøng hôïp B: Khi coù coát theùp doïc chòu löïc vaø neáu phaàn theùp vaø coát theùp laøm vieäc ñaøn hoài, beâ toâng laøm vieäc trong giai ñoaïn deûo. • + Tröøông hôïp C: Neáu • khi khoâng coù coát theùp doïc tính toaùn vaø neáu coù coát theùp doïc maø • Thì – töông öùng phaàn theùp cuûa keát caáu laøm vieäc ñaøn hoài, coøn toaøn boä phaàn BTCT ñeàu laøm vieäc trong giai ñoaïn deûo.
32. R F C C T/hôïp A T/hôïp B T/hôïp C σ CF RC σ R C σ a a (R +μR)F RC FC C a C R F C C (RC +μRa)FC RC FC Hình 4-2 : Caùc daïng bieåu ñoà öùng suaát trong tieát dieän lieân hôïp khi baûn chòu neùn • Beâ toâng naèm trong khu vöïc chòu keùo. Coù theå xaûy ra caùc tröôøng hôïp sau: ¾ Beâ toâng ñöôïc eùp tröôùc baèng phöông phaùp ñieàu chænh hoaëc gaây taïo öùng suaát - döôùi taùc duïng cuûa hoaït taûi chöa xuaát hieän öùng suaát keùo trong beâ toâng. ¾ ÖÙng suaát do hoaït taûi vöôït quaù öùng suaát neùn tröôùc trong beâ toâng neân gaây keùo. ¾ Beâ toâng khoâng ñöôïc neùn tröôùc neân do taûi troïng seõ xuaát hieän öùng suaát keùo. • Khi tính toaùn veà cöôøng ñoä–tuøy giaù trò öùng suaát σCF cuûa beâ toâng ñeå xeùt toaøn boä tieát dieän BT laøm vieäc ñaøn hoài hay hoaøn toaøn khoâng keå tôùi phaàn BT. Coát theùp vaãn tính trong moïi tröôøng hôïp. • Ñieàu kieän: σCF khoâng vöôït quaù ÖS tôùi haïn σU ƒ Caàu coù coát theùp sôïi cöôøng ñoä cao : σU = 0 ƒ Phaàn BTCT khoâng coù coát theùp cöôøng ñoä cao : σU = RCT – cöôøng ñoä tính toùan khi keùo cuûa BT ƒ σU xaùc ñònh theo giaû thieát BT laøm vieäc ñaøn hoài, coù theå xeùt ñeán töø bieán vaø eùp xít moái noái khi caàn. ƒ T/hôïp khoâng coù coát theùp cöôøng ñoä cao: trong moïi tröôøng hôïp ñaûm baûo : σU σU öùng vôùi toå hôïp TT vaø taùc ñoäng baát lôïi nhaát. + σCF > 0 öùng vôùi toå hôïp ñaët taûi ñöôïc xeùt.
33. II.CAÙC COÂNG THÖÙC KIEÅM TRA CÖÔØNG ÑOÄ TIEÁT DIEÄN THEÙP – BTCT LIEÂN HÔÏP THEO CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP TÍNH TOAÙN ‰ Caùc tröôøng hôïp sau aùp duïng cho nhöõng keát caáu theùp – BTCT lieân hôïp kieåu daàm lieân hôïp vôùi baûn BTCT, laøm vieäc theo 2 giai ñoaïn. ‰ Tröôùc heát xaùc ñònh öùng suaát neùn trong beâ toâng σC,σCF ñeå xaùc ñònh caùc tröôøng hôïp tính toaùn A,B,C, vaø öùng suaát keùo trong beâ toâng σCF khi beâ toâng naèm ôû khu vöïc chòu keùo ñeå xaùc ñònh tröôøng hôïp tính toaùn D,E. 1. Tröôøngø hôïpï A: Caûû theùpù vaøø BTCT cuøngø ôûû giai ñoaïnï ñaønø hoàià : • ÖÙùng suaátá ôûû meùpù bieân döôùiù daààm theùpù : I I II ,CR II ,CR M N M N CR σ BO = + + + + σ BO ≤ RS ,B WBO,S FS WBO ,STC FSTC Hay : I II , CR σ BO = σ BO , S + σ BO , STC ≤ R S , B
34. • ÖÙng suaáát ôûû meùùp treân cuûûa daààm theùùp: I I II,CR II,CR M N M N CR σTO = − + − +σTO ≤m2RS,B WTO,S FS WTO,STC FSTC hay: I II ,CR σ TO = σ TO,STC +σ TO,STC ≤ m2 RS ,B 2. Tröôøng hôïp B : ¾ ÖÙng suaát beâ toâng ñaït ñeán RC, toaøn boä baûn laøm vieäc trong giai ñoaïn deûo, daàm theùp trong giai ñoaïn ñaøn hoài. ÖÙùng suaát trong beâ toâng khoâng theå vöôït quaù RC - bieåu ñoà öùng suaát laø hình chöõ nhaät. ¾ Töôûng töôïng phaàn beâ toâng bò caét ñöùt ra vaø thay theá baèng löïc eùp RCFC ñaët taïi troïng taâm baûn beâ toâng. Trong giai ñoaïn II tieát dieän lieân hôïp seõ chæ ñoái vôùi phaàn theùp (daàm theùp + coát theùp baûn) chòu MII,CR vaø NII,CR ñaët taïi troïng taâm tieát dieän lieân hôïp vaø löïc keùo RCFC ñaët taïi troïng taâm tieát dieän beâ toâng. • Öùng suaáát taïïi caùùc thôùù cuûûa daààm theùùp trong giai ñoaïïn II laøø: II,CR II,CR II,CR II,CR M − N .ZSTC,ST −RCFC.ZC,ST N + RCFC σi = ± Wi,ST FST M II,CR − N II,CR.Z N II,CR ⎛ S F ⎞ = STC,ST ± −⎜ C,ST + C ⎟R ⎜ ⎟ C Wi,ST FST ⎝WBO,ST FST ⎠ • Trong caùc coâng thöùc treân:
35. • - Öùng suaát σC=RC neân m2=1 • - Do beâ toâng laøm vieäc trong giai ñoaïn deûo @ phaàn öùng suaát phaân phoái laïi do töø bieán • khoâng coù nöõa, bieåu ñoà öùng suaát trong beâ toâng ñaõ tính theo hình chöõ nhaät. • - NCR vaø MCR vaãn coù vì xeùt töø bieán cuûa caû heä. 3- Tröôøng hôïp C ¾ Bieåu ñoà öùng suaát trong beâ toâng ñaït tôùi giai ñoaïn deûo coù daïng chöõ nhaät RC ¾ ÖÙùng suaát cuûa coát theùp cuõng ñaït tôùi Ra vaø laøm vieäc trong traïng thaùi deûo. ¾ Töông töï tröôøng hôïp B - coi nhö caét caû phaàn BTCT baûn vaø thay baèng löïc eùp: RCFC+RaFa=(RC+μRa)FC ñaët taïi troïng taâm BT. ¾ Trong giai ñoaïn II, phaàn tieát dieän coøn laïi chæ laø daàm theùp chòu MII,CR vaø NII,CR ñaët taïi troïng taâm cuûa tieát dieän lieân hôïp, vaø löïc keùo (RC+μRa)FC ñaët taïi troïng taâm phaàn beâ toâng. • Bieáná daïïng töông ñoáiá qua meùpù baûnû beâ toâng taùùc duïïng: 1 ⎡MII,CR−NII,CR.Z NII,CR⎤ 1 ⎛S F ⎞ ε = STC,S − − ⎜ C,S + C ⎟R +μR ≤Δ C ⎢ ⎥ ⎜ ⎟()C a C ES ⎣⎢ WC,S FS ⎦⎥ ES ⎝WC,S FS ⎠ Hay : σ II,CR 1 ⎛ S F ⎞ ε = C,S − ⎜ C,S + C ⎟(R + μR ) ≤ Δ C ⎜ ⎟ C a C ES ES ⎝WC,S FS ⎠ 4- Tröôøøng hôïpï D: σCF > 0 hoaëc < 0 ; vaø σCF <σU öùng vôùi toå hôïp baát lôïi nhaát. • Öùng suaát ôû meùp döôùi daàm theùp: I I II,CR II,CR M N M N CR σ BO = − − − − −σ BO ≤ RS,B WBO,S FS WBO,STC FSTC Hay : I II ,CR σ BO = σ BO ,S + σ BO ,STC ≤ R S ,B
36. • • Öùng suaát ôû meùp treân daàm theùp: I I II,CR II,CR M N M N CR σTO = − + − + −σTO ≤ RS,B WTO,S FS WTO,STC FSTC Hay : I II ,CR σ TO = σ TO,S +σ TO,STC ≤ RS ,B • Caùc coâng thöùc treân gioáng tröôøng hôïp A nhöng ngöôïc daáu, m2 = 1 – baûn khoâng coù taùc duïng caûn trôû bieán daïng deûo cuûa bieân treân chòu keùo. 5- Tröôøngø hôïïp E : Khi σCF > 0 • Tröôøngø hôïïp naøøy tieátá dieänä chæ coùù phaààn theùpù (daàmà theùpù + coátá theùùp). • • ÖÙng suaátá meùpù döôùiù daàmà theùpù : I I II ,CR II ,CR II ,CR M N M + N .ZSTC,ST N σ BO = − − − − ≤ RS,B WBO,S FS WBO,ST FST • Hay : I II ,CR σ BO = σ BO,S +σ BO,ST ≤ RS ,B
37. • ÖÙng suaáát ôûû thôùù meùpù treân daààm theùùp : I I II,CR II,CR II,CR M N M −N .ZSTC,ST N σTO = − + − − ≤ RS,B WTO,S FS WTO,ST FST Hay I II ,CR σ TO = σ TO ,S + σ TO ,ST ≤ R S , B • ÖÙng suaáát cuûûa coáát theùùp haøøng ngoaøøi cuøøng: II ,CR II ,t II ,CR M − N .Z STC ,ST N σ a = + ≤ Ra Wa,ST FST hay II ,CR σ a = σ a,ST ≤ Ra Coi nhö M>0 , N>0) 6- Kieåm tra cöôøng ñoä cuûa tieát dieän daàm lieân hôïp khi coù söï gaây taïo öùng suaát : • Xeùt VD: tröôøng hôïp baûn BTCT rôi vaøo khu vöïc chòu keùo khi coù hoaït taûi - söû duïng coát theùp cöôøng ñoä cao treân toaøn tieát dieän. Trình töï thi coâng: • Giai ñoaïn 1: daàm theùp chòu tónh taûi phaàn 1: MgI • Giai ñoaïn 2: Caêng coát theùp ñeå eùp rieâng phaàn theùp. Sau ñoù ñaët baûn maët caàu: coù NprII,MgII,XgII • NprII :löïc eùp tröôùc trong daàm theùp- coù xeùt töø bieán BT baûn. • Giai ñoaïn 3: caêng coát theùp eùp caû tieát dieän lieân hôïp, chaát tónh taûi vaø hoaït taûi: coù NprIII,MIIIb,CR,NIIIb,CR Sau khi coù caùc giaù trò noäi ngoaïi löïc, tieán haønh tính kieåm tra. • Tröôùc tieân tính σCF öùng vôùi tröôøng hôïp baát lôïi nhaát. So saùnh xem thuoäc tröôøng hôïp tính toaùn D hay E. Sau ñoù aùp duïng caùc coâng thöùc tính ñoái vôùi moãi tröôøng hôïp trong caùc giai ñoaïn. (Trong giaùo trình) III. KIEÅM TRA VEÀ MOÛI CUÛA TIEÁT DIEÄN THEÙP – BTCT LIEÂN HÔÏP: • Kieåm tra phaàn theùp vaø neo lieân keát, moái haøn, caùc chi tieát lieân keát baûn BTCT vôùi daàm theùp.
38. • Chæ kieåm toaùn ñoä choáng moûi vôùi toå hôïp taûi troïng vaø taùc ñoäng chính, tính vôùi taûi troïng tieâu chuaån. Vôùi hoaït taûi thaúng ñöùng coù xeùt heä soá xung kích. • Giöõa tính toaùn veà cöôøng ñoä vaø veà moûi ñoái vôùi tieát dieän lieân hôïp caùc coâng thöùc tính vaø caùc giai ñoaïn tính toaùn nhö nhau, chæ khaùc ôû : • + Caùc heä soá (vöôït taûi) • + Tính chaát bieán daïng cuûa beâ toâng(EC), moät vaøi ñaëc ñieåm trong xaùc ñònh öùng suaát trong keát caáu theùp (Ví duï coù keå tôùi ñoä cöùng taïi nuùt). • Noäiä löïc khi tính moûûi ña soáá caùcù tröôøngø hôïpï cuõng xaùcù ñònh gioángá nhö khi tính veàà cöôøngø ñoä.ä Trong keátá caáuá sieâu tónh cuõng keåå tôùiù töø bieáná vaøø eùpù xít moáiá noáiá . • + Trò soáá cöôøøng ñoää tính toaùnù cuûaû vaätä lieäuä (γ). Tính ñoää chòu moûiû treân cô sôûû giaûû thieátá BT chòu neùnù laømø vieäcä ñaønø hoàià maøø khoâng tuøyø thuoäcä vaøoø vieäcä kieåmå toaùnù cöôøngø ñoää theo tröôøøng hôïpï tính. Noäi dung : Xaùc ñònh σ ,σ , σ min . Töø • Noäi dung : Xaùc ñònh σmax,σmin, ρ = . Töø σ max • ñoùù ñeåå xaùcù ñònh cöôøngø ñoää tính toaùnù veàà moûiû . ¾Trong caààu ñöôøngø saété , beâ toâng chòu eùpù döôùiù hoaïtï • *Trò soáá n: Khi kieåmå toaùnù ñoää chòu moûiû , tæ soáá giöõaõa taûiû , khi chòu taûiû troïngï truøngø phuïcï EC bò giaûmû ñi caùcù moâ ñun ñaønø hoàià cuûaû theùpù vaøø beâ toâng laáyá : do tích luõy bieáná daïngï deûoû khi gaànà tôùiù phaùù hoaïiï vì − Ñoáiá vôùiù caàuà oâ toâ vaøø thaønhø phoáá trong moïiï tröôøngø moûiû , ñoùù laøø h.töôïngï töø bieáná ñoängä @ tính theo EC′ hôïpï , vôùiù caàuà ñöôøøng saété trong nhöõngõng khu vöïc hoaïtï ¾Hieänä töôïngï töø bieáán ñoängä vaøø töø bieáán cuûaû beâ toâng taûiû laømø giaûmû öùng suaátá neùnù trong beâ toâng : laáyá thöïc chaátá coùù nhieààu ñieåmå gioángá nhau. Söï phaân baèngè n - beâ toâng seõ tính vôùiù E . 1 C phoáiá laïiï öùng suaátá giöõaõa beâ toâng vaøø theùpù tính giaùnù − Caàuà ñöôøngø saété trong nhöõngõng tieátá dieänä hoaïtï taûiû laømø tieápá qua E ′ - ñaõ bao goàmà caûû söï phaân phoáiá laïiï ES C taêng öùng suaátá neùnù trong beâ toâng: laáyá baèèng n′ = öùng suaátá do töø bieáná döôùiù tónh taûiû , neân khi tính veàà EC′ moûiû khoâng xeùtù tôùiù hieänä töôïngï töø bieáná vaøø eùpù xít (tra baûngû ) – Với moâ ñun ñaønø hoàià cuûaû beâ toâng laøø EC′ moáiá . - moâ ñun bieáná daïngï giôùiù haïnï cuûaû beâ toâng ¾ Chæ tính öùng suaát do töø bieán beâ toâng vaø eùp xít moái noái khi kieåm toaùn moûi laáy tæ soá moâ ñun ñaøn hoài laø n1. ¾ Trong caàu oâ toâ vaø thaønh phoá, soá löôïng laàn taùc duïng cuûa taûi troïng truøng phuïc thaáp hôn nhieàu soá laàn ñeå xaùc ñònh giôùi haïn moûi (2.106) - bieán daïng trong beâ toâng raát nhoû, khoâng gaây ra söï phaân phoái laïi öùng suaát trong beâ toâng vaø theùp @ khi tính moûi vaãn laáy EC. ¾ Neáu σmax coøn thaáp nhieàu so vôùi giôùi haïn moûi thì duø soá laàn taùc duïng truøng phuïc ñaày ñuû, söï phaân phoái laïi öùng suaát cuõng khoâng dieãn ra toaøn boä ñeán möùc duøng
39. - chæ duøng ñeå kieåm tra moûi phaàn beâ toâng, coøn phaàn theùp seõ tuøy thuoäc trò soá cuûa öùs beâ toâng coù ñaït tôùi giôùi haïn moûi hay khoâng ñeå duøng moät trò soá trung gian giöõa EC vaø baèng caùch tính giaùn tieáp qua heä soá ÑKLV m’. • Caùcù coâng thöùc sau kieååm tra veàà moûûi cuûûa daààm lieân hôïïp trong caàuà ñöôøøng saéét : M II ,CR ′ ′ σ CF = , ≤ K P R S ,B n W CF′ ,STC M I M II ,CR σ TO = + ≤ γ TO R S ,B W TO ,S m TO′ W TO′ ,STC M I M II ,CR σ BO = + ≤ γ BO R S , B W BO ,S m ′BO W BO′ ,STC • Trong ñoù:ù • WCF′ ,STC ,WTO′ ,STC ,WBO′ ,STC E • ñöôïïc tính vôùùi n′ = S E′ • C •mTO′ , m′BO : caùùc heää soáá ÑKLV phuïï thuoäcä σ CF • • Neááu σ CF = K ρ′ RC′ ,B : m i′ = 1 • Wi,STC • Neááu σ CF 0,1 : tra baûng theo qui trình (chöông V) • : cöôøng ñoä tính toaùn chòu neùn cuûa beâ toâng theo ñoä chòu moûi khi uoán.Vôùi ρ ≤ 0,1 tra baûng trong qui trình (chöông V) • : caùc heä soá trieát giaûm cöôøng ñoä tính toaùn khi tính veà ñoä chòu moûi ñoái vôùi caùnh treân vaø caùnh döôùi. IV.KIEÅM TRA VEÀ NÖÙT CUÛA TIEÁT DIEÄN THEÙP – BTCT LIEÂN HÔÏP: ¾ Tính toaùn vôùi toå hôïp chính vaø caû toå hôïp phuï caùc taûi troïng ¾ Caùc tieát dieän caàn kieåm tra: caùc tieát dieän coù theå xuaát hieän öùng suaát keùo. ¾ Noäi löïc tính theo cuøng sô ñoà tính vaø cuøng ñah noäi löïc nhö khi tính veà cöôøng ñoä. Coi toaøn bộ bản beâ toâng laøm vieäc ñaøn hoài vôùi EC coù keå tôùi töø bieán, eùp xít moái noái trong keát caáu sieâu tónh.
40. ¾ Neááu trong keáát caááu coùù coáát theùùp sôïiï cöôøøøøng ñoää cao: khi kieååm tra veàà nöùt phaûûi coùù σCF < 0 (neùnù ) khi tính beâ toâng laøøm vieääc ñaøøn hoàài vôùùi EC. ¾ Neááu khoâng coùù coáát theùùp sôïïi cöôøøng ñoää cao : phaûûi kieååm tra ñieààu kieään ñoää môûû roääng ñöôøngø nöùt khoâng ñöôïïc vöôïït quaùù giôùùi haïïn cho pheùùp: σ a Vôùùi coáát theùùp trôn acra = 0,5 ψ 1Rr ≤ Δcra Ea σ Vôùùi coáát theùùp coùù gôøø a acra = 3,0 ψ 2 Rr ≤ Δcra Trong ñoùù : Ea • σ a -öùùng suaáát trong haøøng coáát theùùp ngoaøøi cuøøng, vôùùi giaûû thieáát beâ toâng khoâng tham gia vaøøo tieáát dieänä vaøø khoâng tính töø bieáán, eùùp xít moáái noáái (töông töï tröôøngø hôïïp E veàà cöôøøng ñoää); Baøi 6 CHÖÔNG V TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU NHÒP LIEÂN HÔÏP DO CO NGOÙT BEÂ TOÂNG VAØ NHIEÄT ÑOÄ THAY ÑOÅI I. AÛNH HÖÔÛNG CO NGOÙT CUÛA BEÂ TOÂNG: Hieän töôïng co ngoùt : laø keát quaû cuûa caùc hieän töôïng hoaù lyù vaø mao daãn xaûy ra trong thaønh phaàn caáu truùc dính keát cuûa beâ toâng. Bieán daïng töông ñoái khi co ngoùt töï do phaùt trieån theo qui luaät tắt dần theo thôøi gian t : Trong ñoù: - heä soá toác ñoä phaùt trieån taét daàn cuûa söï co ngoùt. : trò soá bieán daïng töông ñoái cuoái cuøng khi töø bieán co ngoùt töï do. Khi tính εsh(t) : - veà lyù thuyeát t=∞, nhöng thöïc teá öùng vôùi t=3, 4 naêm. Phuï thuoác raát nhieàu yeáu toá : cheá ñoä aåm khi beâ toâng ñoâng cöùng, kích thöôùc keát caáu, thaønh phaàn BT, loaïi XM Nhieàu thí nghieäm vaø thöïc nghieäm ñaõ ñöôïc tieán haønh ñeå xaùc ñònh εsh. Nhö trong keát caáu BTCT: bieán daïng co ngoùt cuûa beâ toâng bò phaàn theùp caûn trôû. Nhöng phaàn theùp naøy raát cöùng vaø coù kích thöôùc aûnh höôûng lôùn ñeán bieán daïng co ngoùt - trong keát caáu xuaát hieän öùng suaát noäi taïi do co ngoùt: beâ toâng coù öùng suaát keùo vaø phaàn theùp tieáp xuùc vôùi beâ toâng coù öùng suaát neùn. Thoâng thöôøng troïng taâm phaàn theùp vaø phaàn beâ toâng khoâng truøng nhau - trong phaân toá lieân hôïp seõ bò uoán - thôù phaàn theùp phía khoâng tieáp xuùc vôùi beâ toâng seõ xuaát hieän öùng suaát keùo. Bieán daïng co ngoùt cuûa beâ toâng trong keát caáu lieân hôïp nhoû ñi nhieàu so vôùi bieán daïng khi co ngoùt töï do. Nhieàu thí nghieäm cho thaáy coù theå coi giaû thieát tieát dieän phaúng vaãn aùp duïng ñöôïc khi xeùt bieán daïng do co ngoùt. Thöïc teá döôùi taùc duïng laâu daøi cuûa öùng suaát do co ngoùt khoâng töï do - trong beâ toâng cuõng xuaát hieän töø bieán, vaø töø bieán naøy laïi laøm giaûm öùng suaát do co ngoùt. Hai hieän töôïng co ngoùt vaø töø bieán coù taùc duïng aûnh höôûng
41. laãn nhau raát phöùc taïp trong quaù trình dieãn bieán theo thôøi gian, do tính chaát coù nhöõng choã töông töï @ hôïp thaønh moät quaù trình thoáng nhaát. ε −ξt ε y(t) = ε y (1− e ) t Hình 5-1 : Bieåu ñoà bieán daïng do co ngoùt Phaân tích aûnh höôûng cuûa töø bieán tôùi öùng suaát do co ngoùt : ÖÙùng suaát do tónh taûi ban ñaàu coù trò soá cöïc ñaïi @ giaûm daàn (do töø bieán) ÖÙùng suaát do co ngoùt luùc ñaàu baèng 0, sau taêng daàn vaø ñaït tôùi moät trò soá nhaát ñònh. Giai ñoaïn ñaàu khi bieán daïng töø bieán coù theå phaùt trieån maïnh thì öùng suaát do co ngoùt laïi gaàn baèng 0 - töø bieán seõ haàu nhö khoâng xuaát hieän. @ aûnh höôûng toaøn boä cuûa töø bieán tôùi öùng suaát do co ngoùt trong caû quaù trình phaûi nhoû hôn aûnh höôûng cuûa töø bieán tôùi öùng suaát do taûi troïng coá ñònh. Khi tính toaùn veà co ngoùt coù xeùt tôùi töø bieán thì Esh phaûi gaàn vôùi EC hôn laø Eeff. Trong phöông phaùp tính ñôn giaûn laáy Esh = 0,5EC ñeå tính co ngoùt cuûa beâ toâng ñoàng thôøi coù xeùt töø bieán. Khi tính vôùi taûi troïng coá ñònh coù xeùt tôùi töø bieán laáy Eeff=0,4EC Duøng Esh seõ haïn cheá ñöôïc vieäc phaûi xeùt tôùi töø bieán khi tính co ngoùt. Trong keát caáu lieân hôïp theùp – beâ toâng luoân phaûi theo giaû thieát BT chòu ñaøn hoài vaø xeùt tôùi töø bieán. Trò soá tra baûng trong qui trình. II.AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ THAY ÑOÅI : Heä soá daãn nhieät cuûa beâ toâng vaø theùp cheânh nhau khaù lôùn: khoaûng 50 laàn Khi nhieät ñoä moâi tröôøng thay ñoåi theùp haáp thu vaø taûn nhieät nhanh hôn. Giöõa daàm theùp vaø beâ toâng seõ coù söï cheânh leäch nhieät ñoä, bieán daïng khaùc nhau - phaùt sinh öùng suaát do nhieät khaù lôùn, ñaëc bieät tröôøng hôïp boä phaän theùp coù beà daøy nhoû (nhö söôøn daàm) bò maët trôøi tröïc tieáp roïi vaøo.
42. Daàm trong to moâi tröôøng Daàm ngoaøi 350 150 Hình 5 – 2 : Bieåu ñoà nhieät ñoä trong daàm lieân hôïp Qua nhieàu keát quaû quan saùt vaø ño ñaïc cho thaáy : ¾ Khoâng coù söï cheânh leäch ñoät ngoät veà nhieät ñoä giöõa hai maët tieáp giaùp theùp vaø beâ toâng. ¾ Nhieät ñoä cao nhaát naèm trong phaïm vi söôøn daàm khoaûng giöõa chieàu cao. ¾ Phaàn bieân döôùi to nhoû hôn nhieàu so vôùi söôøn. ¾ Caû daàm bò chieáu naéng vaø daàm khoâng bò chieáu ñeàu coù bieåu ñoà nhieät ñoä töông töï theo cuøng moät qui luaät. ¾ Daàm ngoaøi cheânh leäch nhieàu hôn so vôùi daàm trong. ¾ Trong moät daàm nhieät ñoä phaân boá töông ñoái ñeàu theo chieàu daøi nhòp.
43. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây caùc bieåu ñoà thay ñoåi nhieät ñoä ñöôïc tính nhö treân hình 5 - 4 III. XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC VAØ ÖÙNG SUAÁT DO CO NGOÙT CUÛA BEÂ TOÂNG VAØ NHIEÄT ÑOÄ THAY ÑOÅI : Co ngoùt cuûa beâ toâng gaây ra öùng suaát phuï trong daàm lieân hôïp, Hieän töôïng co ngoùt hoaøn toaøn gioáng tröôøng hôïp nhieät ñoä cuûa baûn BTCT maët caàu bò giaûm thaáp so vôùi nhieät ñoä daàm theùp. Vì vaäy tính toaùn öùng suaát phuï do co ngoùt trong daàm lieân hôïp tieán haønh nhö khi tính vôùi nhieät ñoä thay ñoåi. 3.1. Xaùc ñònh noäi löïc vaø öùng suaát khi giaû thieát bieåu ñoà nhieät ñoä phaân boá ñeàu: Hình 5 – 5 : ÖÙng suaát vaø bieán daïng trong daàm do co ngoùt vaødo nhieätñoäthayñoåi
44. ƒMục đích: xác định MC, MST,NC=NST=N ƒ Điềukiện: theo các điềukiệnsau ¾ Cân bằng nộilựcvàmômen: MST + MC = N.a ¾ Dầmvàbản có cùng độ cong: M M ST = C E S I ST E C I C ¾ Theo ñieàu kieän tieát dieän phaúng: bieán daïng phaàn theùp ôû möùc troïng taâm beâ toâng seõ baèng bieán daïng töï do tröø ñi bieán daïng do noäi löïc: N M N ST + ST .a = ε − C ES FST ES I ST EC FC Töø heä thoáng 3 phöông trình treân ta giaûi ñöôïc: N = A(E F +E F )ε C C S ST M = AaEI ε C C C M = AaEI ε PHAÀN II ST S ST CAÀU DAÀM THEÙP TIEÁT DIEÄN HOÄP Chöông I: VAØI NEÙT VEÀ CAÀU DAÀM THEÙP TIEÁT DIEÄN HOÄÏP I - Khaùi nieäm:
45. • Caàu daàm hoäïp vôùi vaät lieäu theùp hôïp kim cöôøng ñoä cao hieän nay ñöôïc söû duïng khaù phoå bieán vaø coù nhieàu öu ñieåm. • Caàu daàm hoäïp coù ñoä cöùng, nhaát laø ñoä cöùng choáng xoaén cao. • Vôùi kó thuaät haøn phaùt trieån cho pheùp vöôït ñöôïc nhöõng nhòp raát lôùn (200-3000m) Ñaëc ñieåm: ¾ Söû duïng theùp raát hôïp lyù. Heä soá xaây döïng ñaït tôùi trò soá raát thaáùp: haàu nhö taát caû caùc boä phaän theùp keát caáu nhòp ñeàu tham gia tröïc tieáp laøm vieäc trong traïng thaùi öùng suaát. ¾ Bieân treân daàm hoäïp ñoàng thôøi laøm baûn maët caàu tröïc giao vaø laøm thay heä lieân keát doïc treân. Taám ñaùy hoäïp laøm nhieäm vuï heä lieân keát doïc döôùi. ¾ Cho pheùp phaùt trieån tieát dieän ñeå ñaït ñöôïc moâ men quaùn tính lôùn- giaûm ñaùng keå chieàu cao. ¾ Ñoái vôùi daàm I: caùnh baûn bieân roäng toái ña laø 15 hb. Vôùi daàm hoäp kieåu baûn tröïc giao thì beà daøy baûn theùp 12mm coù beà roäng tôùi 3,0m. ¾ Trong daàm lieân tuïc coù ñieàu chænh öùng suaát: chieàu cao daàm coù theå giaûm tôùi l/60 hoaëc hôn. ¾ Daàm tieát dieän hoâïp coù caáu taïo ñôn giaûn, thuaän lôïi cho vieäc cheá taïo, thi coâng vaø baûo quaûn trong quaù trình khai thaùc, ñaëc bieät coù theå söû duïng coù hieäu quaû lieân keát haøn vaø maùy haøn töï ñoäng. ¾ Cấu taïo ñôn giaûn, thuaän tieän cho vieäc cheá taïo, thi coâng hay baûo quaûn trong quaù trình khai thaùc. ¾ Trong ñieàu kieän khí haäu noùng aåm, deã bò aên moøn bôûi hôi nöôùc maën nhö nöôùc ta, daàm tieát dieän hoâïp cho pheùp deã daøng choáng ræ hôn caùc loaïi keát caáu khaùc. ¾ Chæ tieâu söû duïng theùp ñoái vôùi caàu daàm hoâïp khoaûng 350-520 kg/m2 tuøy theo chieàu daøi trung bình cuûa nhòp (tröôøng hôïp daàm lieân tuïc). II. Ñaëc ñieåm tieát dieän vaø kích thöôùc cô baûn caàu daàm hoâïp: Tuøy thuoäc chieàu daøi nhòp, beà roäng caàu maø tieát dieän ngang ñöôïc caáu taïo theo 1 soá daïng : ¾ Tieát dieän hoâïp coù 1 ngaên: - Khi beà roâng phaàn xe chaïy khoâng lôùn laém. Daàm coù 2 söôøn ñöùng, taám ñaùy vaø taám baûn maët caàu đều duøng loaïi taám tröïc giao. - Caùc sườn đứng vaø taám ñaùy ñeàu coù boá trí söôøn taêng cöôøng.
46. Hình 1-1 : Tieát dieän hoäp coù 1 ngaên - Caùc vaùch ngang hoaëc heä giaèng ñeå taïo ñoä cöùng cho tieát dieän. ¾ Tieát dieän hoâïp coù nhieàu ngaên : hoaëc caàu coù nhieàu hoâïp - khi beà roäng phaàn xe chaïy lôùn. ¾ Tæ leä giöõa chieàu cao daàn hoâïp vaø chieàu daøi nhòp thöôøng trong khoaûng: h 1 1 = − l 30 35
47. Hình 1-2 : Tieát dieän hoäp coù nhieàu ngaên hoaëc nhieàu hoäp III. Moät soá caàu hoâïp ñaõ ñöôïc xaây döïng 1. Caàu Chaâu Aâu ôû Aùo treân xa loä Muynkhen – Roma ñöïôc xaây döïng naêm 1963 daøi 657m. Sô ñoà 81+108+198+108+2x81. ¾ Beà roäng phaàn xe chaïy 8,3m cho 1 chieàu vaø 10,6m chieàu ngöôïc laïi. (caàu naèm treân ñöôøng cong R=700m). ¾ Khoaûng caùch giöõa 2 meùp lan can: 22,2m Tieát dieän ngang nhòp 198m: ¾ Chieàu cao daàm khoâng ñoåi : h=7,7m ¾ Thaønh ñöùng hoâïp: caùch nhau 10,0m, daøy 12-15mm (baèng 1/642 – 1/514 chieàu cao) ¾ Söôøn taêng cöôøng ñöùng: caùch nhau 3m, söôøn taêng cöôøng ngang khoaûng caùch 0,5 – 1,5m.
48. 0.37 7, 0.44 6,1m 10m 6,1m Hình 1 -3 : Tieát dieän ngang caàu Chaâu AÂ ¾ Taám ñaùy hoâïp: daøy 10-30mm (1/1000 ÷ 1/333 beà roäng) ñöôïc taêng cöôøng baèng caùc söôøn doïc khoaûng caùch 440mm. Daàm ngang caùch 3m. ¾ Taám maët caàu kieåu baûn tröïc giao daøy 10-18mm, caùc söôøn ñöùng caùch khoaûng 370mm. Keâ leân caùc daàm ngang k/caùch 1,5m.Caùc daàm ngang coù phaàn haãng 6,1m ñeå ñôõ phaàn xe chaïy môû roäng vaø leà boä haønh. ¾ Lôùp maët ñöôøng: beâ toâng nhöïa mattic 5cm ñöôïc lieân keát vôùi taám maët caàu baèng caùc söôøn cao 25mm hình dích daéc. ¾ Hoäp ck 3m coù 1 khung ngang töø caùc daàm ngang lieân keát vaøo maët caàu, taám ñaùy vaø caùc STC ñöùng cuûa thaønh hoäp. Cöù 9m coù ñaët theâm caùc thanh lieân keát ñeå ñaûm baûo ñoä cöùng hoäp. ¾ Chæ tieâu söû duïng theùp: 350kg/m2 ¾ Caùc khoái ñöôïc cheá taïo saün trong nhaø maùy cao 4m, vaän chuyeån tôùi coâng tröôøng roài laép gheùp thaønh khoái lôùn hôn. ¾ Caùc khoái daàm chuû: laép thaønh ñoaïn 9m, troïng löôïng 20T, thi coâng laép haãng caân baèng. Khoái löôïng toaøn boä: 5000T, laép raùp xong trong1 naêm. ¾ Khi laép nhòp 198m ñoä voõng phaàn haãng giöõa nhòp tôùi 1,4m. 2. Caàu treân soâng Ranh noái Maixe-Vaizen vaø Gutstapbur. ¾ Ñaây laø 1 trong 22 P/A: 3P/A caàu BTCTDÖL, 19P/a theùp. Sô ñoà caàu 3 nhòp lieân tuïc: 43,7 + 203,94 + 131,74. ¾ Beà roäng ñöøông xe chaïy 20,0m leà boä haønh 2x2,25. Khoaûng caùc giöõa caùc lan can: 24,5m. ¾ Daàm coù bieân döôùi löôïn theo ñöôøng Parabol vôùi ñöôøng teân 1m. hmin = 6,81m (1/30 nhòp), Hgoái =7,17 vaø 7,77m. ¾ Tieát dieän ngang laø hoâïp chöõ nhaät, khoaûng caùch 2 thaønh ñöùng 11,7m. Phaàn haãng cuûa moãi beân 6,4m.
49. 24. 0 3 3 45 Hình 1 4:Maëtcaétngangcaàu ¾ Beà daøy thaønh ñöùng 10mm - coù caùc STC ñöùng vaø STC ngang. Taám maët caàu kieåu baûn tröïc giao daøy 12mm coù caùc söôøn ñöùng ñaàu troøn – a = 300mm, caùc söôøn ñaët theo phöông ngang caàu a = 0,9 ÷ 1,54m tuøy TTÖS baûn maët caàu do tham gia chòu löïc vôùi daàm chuû. ¾ Trong hoâïp coù 2 daøn doïc ñaët caùch thaønh hoâïp 3,6m - coù taùc duïng laøm giaûm chieàu daøi nhòp cuûa baûn tröïc giao vaø baûn ñaùy. Coøn coù taùc duïng raát toát cho thi coâng. ¾ Caùc l.keát ngang giöõa caùc daøn naâng vaø thaønh hoäp ñaët caùch nhau 9,27m laøm taêng ñoä cöùng choáng xoaén cuûa hoäp leân raát nhieàu. ¾ Lôùp maët caàu goàm lôùp mattich 8mm roài phuû moät lôùp BTN 50mm. ¾ KCN ñöôïc cheá taïo saün caùc boä phaän chi tieát daøi 12m, chôû baèng ñöôøng thuûy tôùi vò trí- laép raùp ôû coâng tröôøng thaønh caùc khoái roäng 3,6m coù ñuû caùc boä phaän: thaønh hoäp, daøn doïc, taám ñaùy, taám maët caàu tröïc giao vaø lieân keát ngang - daøi 70m, troïng löôïng ~200T ñöôïc caåu leân vò trí vaø laép raùp. Chöông II TÍNH TOAÙN CAÀU DAÀM TIEÁT DIEÄN HOÄP I. Khaùi nieäm: • Daàm tieát dieän hoäp thuoäc loaïi thanh thaønh moûng kín. • Lyù thuyeát tính thanh thaønh moûng ñöôïc Timosenko ñöa ra ñaàu tieân, • Sau ñoù B.Z.Vlaxop, A.A. Umanxki nghieân cöùu vaø hoaøn chænh caû veà lyù thuyeát veà ñoä beàn, oån ñònh vaø dao ñoäng cuûa thanh thaønh moûng hôû. • A.A.Umanxki nghieân cöùu lyù thuyeát veà thanh thaønh moûng kín vaø giaûi quyeát vaán ñeà tính toaùn keát caáu caàu daàm hoäp. Caùc giaû thuyeát: • Thanh coù beà daøy thaønh khaù nhoû- cho pheùp coi öùng suaát phaân boá ñeàu theo chieàu daøy. • Doïc theo thaønh moûng cuûa tieát dieän, traïng thaùi öùng suaát laø moät truïc (doïc theo caùc truïc x vaø y cuûa tieát dieän öùng suaát = 0) vaø caùc thôù cuûa thanh khoâng ñeø leân nhau. • Chu vi tieát dieän khoâng bò bieán daïng, nghóa laø caùc thaønh moûng vaãn thaúng vaø goùc taïo thaønh giöõa chuùng vaãn giöõ nguyeân. • Boû qua caùc aûnh höôûng cuïc boä nhö tieát dieän thay ñoåi ñoät ngoät, moái noái, moái lieân keát
50. • Vaät lieäu keát caáu laøm vieäc hoaøn toaøn trong giai ñoaïn ñaøn hoài vaø söï oån ñònh cuïc boä ñöôïc ñaûm baûo nhôø caùc bieän phaùp caáu taïo. Töø hai giaû thieát ñaàu - coù theå xem tieát dieän laø ñöôøng trung gian beà daøy caùc thanh moûng. Giaû thieát thöù 3 coù theå chaáp nhaän ñöôïc khi caáu taïo heä lieân keát ngang ñuû cöùng vaø boá trí khoâng quaù thöa theo chieàu daøi nhòp. II. Tính daàm tieát dieän hoäp chòu uoán trong maët phaúng chính: Giaû söû coù daàm hoäp chòu taûi troïng trong maët phaúng truïc y ÖÙng suaát phaùp: M x σ x = . y I x Khi xaùc ñònh Ix ta boû qua moâ men quaùn tính cuûa caùc taám ngang ñoái vôùi truïc cuûa noù. ÖÙng suaát tieáp trong söôøn hoäp xñ theo coâng thöùc Qy S x τ = . 2I x δ c Sx: moâ men tónh cuûa nöûa phaàn tieát dieän hoäp naèm treân (hoaëc döôùi) truïc x. δc: beà daøy söôøn hoäp. Trong tröôøng hôïp tieát dieän khoâng ñoái xöùng vôùi truïc y hoaëc daàm tieát dieän hoäp coù nhieàu ngaên thì vieäc xaùc ñònh öùng suaát phöùc taïp hôn. Tröôøng hôïp naøy döôùi taùc duïng cuûa löïc caét Qy, luoàng öùng suaát tieáp toaøn phaàn t ôû söôøn hoäp goàm 2 phaàn: t = t0 + t1 (1) Trong ñoù : o Qy S x to = I x laø luoàng öùng suaát cuûa tieát dieän hoäp heä cô baûn khoâng kheùp kín vaø tónh ñònh baèng caùch caét moät ñöôøng tieát dieän hoäp kín (Hình 2-2). t1 : luoàng ös do thöïc teá tieát dieän hoäp kheùp kín. : moâ men tónh phaàn t/d xeùt cuûa t/d hoäp khoâng kheùp kín (heä cô baûn)
51. Do ñieàu kieän chaäp hai meùp taïi ñöôøng caét Tích phaân treân laáy vôùi toaøn boä ñöôøng neân khoâng coù söï tröôït töông ñoái giöõa chu vi tieát dieän vaø goïi laø phöông trình hoäp chuùng ,ñieàu kieän: t kín. ds 0 Thay (1) vaøo (2) vaø xeùt tôùi bieåu thöùc cuûa ∫ = (2) δG to ta coù : 0 ds Trong ñoù : G - moâ ñun tröôït cuûa vaät lieäu S x δ Qy ∫ δ - beà daøy thaønh moûng tieát dieän t1 = − I x ds Tích phaân treân laáy vôùi toaøn boä ñöôøng chu vi ∫ tieát dieän vaø goïi laø phöông trình hoäp kín. δ ds Kyù hieäu : s = ∫ vaø goïi laø chu vi tính ñoåi, khi ñoù: δ Do ñoù(3) coùtheåvieát: S 0ds Qy ∫ x 0 t = − Qy T 1 I s (3) t =− x Trong ñoù : x 1 ∑ Ix δ 0 S ds - dieän tích tính ñoåi cuûa bieåu ñoà moâ @ ∫ x Coù theå choïn ñöôøng caét sao cho t1=0 tính öùng suaát tieáp seõ ñôn giaûn hôn ,chæ coøn xaùc ñònh to men tónh cuûa tieát dieän cô baûn laáy ñoái vôùi truïc x. töông öùng cho tieát dieän cô baûn. Tieát dieän daàm hoäp goàm nhöõng thaønh moûng vaø Vò trí caét ñoù laø taïi truïc ñoái xöùng oy cuûa tieát dieän ñoái xöùng vôùi truïc y khi tính vôùi löïc caét Q . S0ds =T 0 laø dieän tích bieåu ñoà moâ men tónh y ∫ x x Töông töï nhö vaäy taïi truïc ñoái xöùng laø ox cuûa t/d ñoái xöùng truïc x khi tính tôùi löïc caét Qx. cuûa töøng thaønh moûng. Tröôøng hôïp daàm hoäp coù nhieàu ngaên phaûi coù nhieàu ñieåm caét. Hoäp coù 3 ngaên thì heä cô baûn phaûi coù 3 ñieåm caét. ¾ Tính öùng suaát tieáp seõ phaûi xuaát phaùt töø vieäc giaûi heä phöông trình xaây döïng töø ñieàu kieän chaäp hai meùp ôû caùc ñieåm caét, hay goïi laø heä phöông trình hoäp kín. ¾ Tröôøng hôïp toång quaùt, heä phöông trình hoäp kín nhieàu ngaêên coù daïng:
52. 0 S 1q − S 1,2 q + S d s = 0; 1 2 ∫ x 0 − S 1,2 q + S 2 q − S 2,3q + S d s = 0; 1 2 3 ∫ x 0 − S 2,3q + S 3q − S 3,4 q + S d s = 0; 2 3 4 ∫ x 0 − S n−1,n q + S n q − S n,n+1q + S d s = 0; n−1 n n+1 ∫ x 0 − S n,n+1q + S n+1q + S d s = 0; n n+1 ∫ x ¾ ¾Trong ñoù: S i - chu vi tính ñoåi cuûa ngaên thöù i tieát dieän hoäp; S i−1,i vaøS i,i+1 - chieàu daøi tính ñoåi (ôû ñaây laø chieàu cao) söôøn ñöùng giöõa ngaên i-1 vaø i, ngaên i vaø i+1; qi, qi-1 vaø qi+1 – luoàng öùng suaát tieáp ñôn vò (khi Q y ) phaùt sinh taïi choã caét ngaên i,i-1 vaø = 1 I x i+1 cuûa tieát dieän hoäp. ¾Daáutíchphaân( ∫ ) laølaáytheoñöôøngchuvi töøng ngaên töông öùng. ¾Sau khi giaûi ñöôïc caùc giaù trò qi seõ xaùc ñònh moâ men tónh Sx cho caùc ñieåm cuûa t/dieän theo caùc coâng thöùc : ‰ Ñoái vôùi ñieåm naèm treân caùc söôøn ñöùng beân ngoaøi vaø taám treân hay taám döôùi cuûa t/dieän hoäp: 0 S x = S x + q i (5) ‰ Ñ/v ñieåm naèm treân caùc söôøn giöõa hai ngaên i vaø i- 1: S = S 0 ± (q − q ) x x i i −1 (6) Daáu + laáy vôùi söôøn naèm phía traùi taâm uoán t/dieän Daáu – laáy vôùi söôøn naèm phía phaûi taâm uoán t/dieän.
53. ¾ÖÙng suaát tieáp khi ñoù xaùc ñònh theo coâng thöùc : Q S τ = y x I x δ ¾Caùc coâng thöùc treân xeùt trong tröôøng hôïp khoâng coù hieän töôïng xoaén, trong t/hôïp chung - khi taûi troïng xaùc ñònh höôùng qua taâm uoán. ¾ vVò trí taâm uoán khoâng ñoái xöùng caû vôùi truïc x vaø y xaùc ñònh treân cô sôû phaân tích sau: Xeùt phaân toá tieát dieän ds, khi chòu löïc caét Qy= Ix thì luoàng öùng suaát tieáp seõ laø Tx = Sxds ¾ Ñieàu kieän ñeå khoâng xoaén laø khi Qy taùc duïng quaù taâm uoán caùch troïng taâm o moät ñoaïn ax- caân baèng caùc moâ men cuûa caùc löïc taùc duïng ñöôïc vieát döôùi daïng phöông trình : M = I a − S rds = 0 ∑ 0 x x ∫ x S rds Suy ra:∫ x (7) a x = − I x Töông töï ta cuõng coù: S rds ∫ y (8) a y = − I y Vôùi tieát dieän hoäp goàm nhöõng thaønh moûng thaúng: ∑ T x rx (9) a x = I x ∑ T y ry a y = (10) I y
54. Töø (5) vaø (6) ta coù: 0 T x = T x + sq i (11) vaø: 0 T x = T x + ( q i − q i −1 ) s (12) Ta xaùc ñònh Ty theo caùc coâng thöùc töông töï. ¾ Chuù yù: khi t/dieän coù moät truïc ñ/xöùng thì taâm uoán seõ naèm treân truïc ñoù, neáu t/dieän coù 2 truïc ñ/xöùng thì taâm uoán seõ truøng vôùi troïng taâm tieát dieän. (Xem ví duï trong giaùo trình) III. Tính daàm tieát dieän hoäp chòu xoaén Coù 2 daïng : - Xoaén töï do - Xoaén kieàm cheá „ Xoaén töï do : - Khoâng gaây ra öùng suaát phaùp trong t/dieän - Daàm chòu moâ men xoaén phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi. - Ñieàu kieän lieân keát ñaàu cho pheùp t/dieän coù theå chuyeån vò töï do. Daàm coù t/dieän oáng vaø hoäp vuoâng, beà daøy caùc thaønh moûng khoâng ñoåi: khoâng thoûa ÑK treân vaãn coù xoaén töï do. ƒ Xoaén kieàm cheá : − Coù xuaát hieän öùng suaát phaùp treân t/dieän − Caùc ñieåm chuyeån vò doïc truïc daàm gaây hieän töôïng veânh. − Luaät t/dieän phaúng khoâng ñaûm baûo. 3.1. XOAÉÉN TÖÏ DO : • Xaùc ñònh theo bieåu thöùc : M M t = kp = kp „ Daààm moäät ngaên ∫ rds Ω (13) chòu xoaéén töï do : • Trong ñoù : Luoààng öùng suaáát tieááp t khoâng ñoååi treân moïïi Mkp : moâ men xoaén taùc duïng r – baùn kính cöïc tôùi phaân toá ds cuûa ñöôøng chu vi ñieååm treân ñöôøøng chu t/dieän laáy vôùi moät ñieåm baát kyø vi tieáát dieänä . Ω - hai laàn dieän tích naèm trong phaïm vi ñöôøng chu Hình 3-1: vi tieát dieän
55. • Nhö vaäy öùng suaát tieáp: t M (14) τ = = kp δ Ωδ • Goùc xoaénϕ ñoái vôùi tieát dieän hoäp chòu xoaén töï do xaùc ñònh töø phöông trình vi phaân : M ϕ , = kp (15) GI d Vôùi Id laø moâ men quaùn tính giaû öôùc choáng xoaén töï do, xaùc ñònh theo coâng thöùc: 2 Ω (16) I d = Trong ñoù: S0 S0 - Chu vi tính ñoåi cuûa tieát dieän Nhö phaàn treân, vôùi moãi thaønh moûng thìSx laø 0 löïc tieáp tuyeán ñôn vò trong thaønh moûng ñoù Tx khi Qy = Ix 0 Ñieàu kieän kieåm tra caùc pheùp tính: Qy = ∑Tx
56. • Ñeå xaùc ñònh Sx caàn xaùc ñònh qi töø phöông trình hoäp kín. Chuù yù: 1 T 0 S 0ds = x ∑ δ ∫ x ∑ δ • Ta coù caùc phöông trình hoäp kín: 0 Tx s1q1 −s1,2q2 = −∑ ; 1 δ 0 Tx − s1,2q1 + s2q2 − s2,3q3 = −∑ ; 2 δ 0 Tx − s2,3q2 + s3q3 = −∑ ; 3 δ Từ (15) vaø (16) ta viếtlại (13): , (17) s0t = Ωϕ Tieát dieän thaønh moûng ñoä veânh w coù lieân heä vôùi goùc xoaén ϕ bôûi bieåu thöùc: M w = −ϕ,ω = − kp ω (18) GId Ñeå xaùc ñònh w ban ñaàu phaûi xaùc ñònh toaï ñoä quaït ω cho chính ñieåm ñoù cuûa t/d: ω = ∫ rds (19) R- khoaûng caùch töø cöïc ñöôïc choïn ñeán phaân toá ds cuûa t/d. Tích phaân naøy laáy cho toaøn t/d naèm phía ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà vôùi ñieåm goác cho tôùi ñieåm ñöôïc xeùt. Neát t/d goàm caùc thaønh moûng thaúng: ω = ∑ rs (20)
57. • Baùnkínhtínhñoåip: Ω p = (21) s0 Sau ñoù tính toaï ñoä quaït toång quaùt: s ω =ω −sp =ω −Ω (22) s0 Trong ñoù: S laø chieàu daøi tính ñoåi cuûa caùc phaàn t/d naèm giöõa ñieåm goác vaø ñieåm ñöôïc xeùt cuûa t/d. Töø (18) ta thaáyω - chính laø ñoä veânh ñôn vò cuûa ñieåm ñöôïc xeùt, nghĩalà khi Mkp = GId. Tieát dieän xoaén töï do neân taïi ñieåm baát kyø ñoä veânh baèng 0, ta coù: s ω = ω − Ω = 0 s0 Suy ra: ω Ω = = const s s0 Vìω, s0 laø caùc ñaïi löôïng coá ñònh. Vớitiếtdiệnhộp nhiềungănthìbiểuthứcphương trình vi phaân (15) vẫnñuùng, chỉ coù moâ men giảướcchống xoắnñöôïcxaùcñịnh: (23) Id = ∑ piΩi Với Ωi –hailầndiện tích củangănthứ i pi -luồng xoắn đñơnvị củangănthứ i
58. • Caùch xaùc ñònh pi: Trong hộpnhiềungăn, caùc luồng ứng suấttiếpt khoâng ñoåi ôû caùc thaønh mỏng mỗingăn, ở caùc thaønh mỏng chung: bằng hiệusố caùc luồng ứng suấtthuộc caùc ngăn đñoù. Caùc phương trình ngănhộpkíncoùthể viết: , −si,i−1ti−1 + siti −si,i+1ti+1 = Gϕ Ωi Phöông trình naøy coù theå suy töø (13) ,(15) vaø (16) trong tröôøng hôïp hoäp 1 ngaên: M Gϕ , I Gϕ ,Ω t = kp = d = Ω Ω s0 Vaø: ti−1 ti ti+1 − si,i−1 + si − si,i+1 = Ω ϕ ,G ϕ ,G ϕ ,G i Kyù hieäu: t t t i−1 = p ; i = p ; i+1 = p ϕ ,G i−1 ϕ ,G i ϕ ,G i+1 Ta ñöôïc: (24) − si,i−1 pi−1 + si pi − si,i+1 pi+1 = Ωi Ñaïi löôïng p thöïc teá laø trò soá öùng suaát tieáp khi ϕ’G=1, neân ñöôïc goïi laø luoàng xoaén ñôn vò. Hoäp coù bao nhieâu ngaên seõ coù baáy nhieâu phöông trình (24). Sau khi giaûi heä phöông trình vaø xaùc ñònh ñöôïc caùc pi, ta coù: , M kp pi (25) ti = piϕ G = Id Vaø M p kp i (26) τ1 = Id .δ
59. Vôùi tieát dieän hoäp vaãn coù bieåu thöùc cuûa ñoä veânh: M w = − kp ω GI d Coù Id xaùc ñònh theo coâng thöùc (23) vaø: s ω = ω − ∫ pds 0 ÔÛ ñaâyω cuõng laø ñoä veânh ñôn vò öùng vôùi ϕ’=1. Goùc xoaén ϕ coù theå xaùc ñònh töø phöông trình vi phaân (15). Tuyø thuoäc vaøo giaù trò ngoaïi löïc taùc duïng maø xaùc ñònh ñöôïc moâ men xoaén vaø goùc xoaén. Xem ví duï trang 85 cuûa giaùo trình. 3.2. XOAÉN KIEÀM CHEÁ Trong xoaén kieàm cheá, söï veânh cuûa t/d coù lieân quan khoâng chæ vôùi goùc xoaén maø coøn vôùi caùc yeáu toá khaùc: taûi troïng, ñaëc ñieåm lieân keát cuûa goái. Neáu truïc xoaén daàm ñi qua taâm xoaén cuûa t/d: xoaén kieàm cheá khoâng keøm theo uoán – khoâng xaûy ra trong nhòp caàu daàm hoäp. Vò trí taâm xoaén xaùc ñònh theo coâng thöùc: ∫ω1ydF ax = (27) Ix Vaø ∫ω1xdF ay = (28) I y
60. Trong ñoùω1 laø toaï ñoä quaït toång quaùt laáy ñoái vôùi troïng taâm t/d Ix, Iy – moâ men quaùn tính cuûa t/d vôùi hai truïc x vaø y dF – phaân toá dieän tích cuûa t/d Trong lyù thuyeát veà xoaén, coù theå giaû thieát taâm xoaén vaø taâm uoán laø moät. Khi daàm hoäp chòu uoán xoaén kieàm cheá – öùng suaát phaùp goàm hai phaàn: do uoán vaø do xoaén: σ = σ u +σ kp ÖÙng suaát phaùp do xoaén: Bω (29) σ kp = ω Trong ñoù: Iω Bω - bimomen uoán xoaén Iω - momen quaùn tính chính quaït cuûa t/d, xaùc ñònh theo coâng thöùc: 2 Iω = ∫ω dF (30) EIω m Bω = − (ϕ ,, − z ) (31) μ GIc Vôùi Ic laø momen quaùn tính cöïc I = r 2dF c ∫ (32) I Trong ñoù:μ = d - heä soá veânh cuûa tieát dieän I c ϕ - goùc xoaén cuûa tieát dieän mz – momen xoaén phaân boá;
61. Neáu goïi haømβ(z) xaùc ñònh ñoä bieán daïng veânh trong xoaén kieàm cheá vaø coù daïng: , M z 1 (33) β(z) = (y − ) GIc μ Thì: (34) Bω = −EIωβ , ÖÙng suaát tieáp toaøn phaàn trong tieát dieân daàm hoäp chòu uoán vaø xoaén kieàm cheá bao goàm öùng suaát tieáp do löïc caét Q, do xoaén töï do vaø do momen uoán xoaén Mω τ =τ Q +τ kp+τ ω Khi tính τkp vaø τω caàn chuù yù raèng taïi caùc choã caét caùc ngaên hoäp kín thì luoàng öùng suaát bao goàm moät luoàng p do xoaén töï do vaø moät luoàngp do xoaén kieàm cheá. Caùc giaù trò cuûa p vaøp xaùc ñònh töø caùc phöông trình hoäp kín: − s i,i −1 pi −1 + s i pi − s i,i+1 pi +1 = Ω i (35) − s i,i −1 p i −1 + s i p i − s i ,i +1 p i +1 = Φ i S ω d s Vôùiτ Q vaøτ kp xaùc ñònh theo caùc coâng thöùc ôû phaàn treân, coønτ ω xaùc ñònh theo coâng thöùc: M ω S ω τ ω = Iω .δ (36) Trong ñoù: Sω momen tónh chính quaït cuûa tieát dieän: S ω = p − S ω
62. • BimomenBω vaø momen uoán xoaénM ω ñöôïc xaùc ñònh töø ptrình vi phaân xoaén kieàm cheá: μm m,, ϕ IV − k 2ϕ ,, = − z + z (39) EI ω GI c k – ñaëc tröng uoán xoaén cuûa daàm hoäp (thanh thaønh moûng) xaùc ñònh theo: μ.GI k = c (40) EIω Nghieäm cuûa pt vi phaân (39) laø toång cuûa nghieäm toång quaùt cuûa pt thuaàn nhaát coù veá phaûi baèng 0, vaø nghieäm rieâng coù keå ñeán taûi troïng taùc duïng ôû veá phaûi. • Khi giaûi nghieäm toång quaùt seõ duøng phöông phaùp thoâng soá ban ñaàu goàm goùc xoaén ban ñaàuϕ0 vaø ñoä veânh t/d β , bimomenB vaø momen xoaén toaøn phaàn M 0 ω0 0 töông öùng vôùi caùc ñieàu kieän ôû t/d ñaàu daàm B μ.β0 ω0 M 0 μ ϕ = ϕ0 + shkz + (1− chkz) + (z − shkz); k GI d GI d k kB M 1 ω0 0 (41) β = β0shkz − shkz + ( − chkz); μ.GI d GI d μ μ.GI μ.M B = − d β shkz + B chkz + 0 shkz; ω k 0 ω0 k M z = M 0
63. • Momen xoaén toaøn phaàn M0 goàm coù thaønh phaàn momen xoaén töï do Mkp vaø momen uoán xoaén Mω cho bôûi coâng thöùc: M = μ.GI β.chkz − kB shkz + M (1− μ.chkz); kp d ω0 0 (42) M = −μ.GI β.chkz + kB shkz + μ.M chkz; ω d ω0 0 Veá phaûi cuûa pt (41) vaø (42) seõ coù theâm phaàn nghieäm rieâng töông öùng vôùi taûi troïng ngoaøi. Caùc haøm hyperbolic thöôøng coù trong caùc taøi lieäu chuyeân ñeà, soå tay cho saün coâng thöùc ñeå xaùc ñònh caùc thoâng soá treân öùng vôùi caùc daàm chòu taûi troïng khaùc nhau vaø coù caùc ñieàu kieän lieân keát goái khaùc nhau.