5.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM

5.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM

Dầm là một loại cấu kiện cơ bản, chịu uốn là chủ yếu. Nội lực chính trong dầm là mômen uốn M và lực cắt V. Dầm có cấu tạo đơn giản, chi phí cho gia công chế tạo không lớn nên được sử dụng khá phổ biến trong các kết cấu công trình xây dựng: dầm dùng làm dầm đỡ sàn công tác, dầm cầu chạy, dầm đỡ mái, dầm tường, xà gồ, dầm cầu, dầm đỡ cửa van…

5.1.1. Phân loại dầm

Dạng tiết diện cơ bản của dầm thép là tiết diện chữ I đối xứng. Hiệu quả sử dụng (tiết kiệm vật liệu), sự phù hợp của tiết diện dầm khi chịu uốn thể hiện bằng mối tương quan giữa mômen kháng uốn và diện tích tiết diện, thể hiện qua bán kính lõi   W / A . So sánh bán kính lõi của một số loại tiết diện (hình 5.1), thấy rằng bán kính lõi tiết diện chữ I lớn hơn chữ nhật khoảng 2,5 lần, 34 lần đối với tiết diện tròn, chỉ tiêu này nói lên sự phân phối ứng suất pháp khi dầm làm việc chịu uốn [12].

Theo cấu tạo tiết diện, chia dầm thép làm hai loại: dầm hình và dầm tổ hợp.

a. Dầm hình:

Được làm từ một thép hình, thường có tiết diện dạng chữ I, chữ  , chữ Z (cán nóng hoặc cán nguội, dập nguội).
Dầm hình chữ I có tiết diện đối xứng theo cả 2 trục, có mômen kháng uốn Wx khá lớn, sử dụng phù hợp cho những dầm chịu uốn phẳng như dầm sàn nhà, dầm đỡ sàn công tác, dầm cầu…
Dầm hình chữ  có tiết diện không đối xứng theo phương trục y-y. Với cùng chiều cao thì bề rộng cánh của dầm hình  lớn hơn của dầm hình I, ngoài ra có cạnh ngoài phẳng, dễ dàng liên kết với các kết cấu đỡ nên thường được dùng làm xà gồ mái nhà (sử dụng hợp lý cho dầm chịu uốn xiên), dầm tường, hoặc dầm sàn khi nhịp và tải trọng bé.

Hình 5.2. Tiết diện dầm hình: a- thép cán phổ thông; b- thép cán chữ I cánh rộng c- thép hình thành mỏng dập

Thép hình cán nóng thường có bề dày bản bụng khá lớn và tốn thêm kim loại tại chỗ lượn chuyển tiếp từ bụng sang cánh. Vì vậy việc dùng dầm thép hình cán nóng tuy tiết kiệm được công chế tạo nhưng vẫn còn nặng nề, chưa tiết kiệm được thép, nhất là cho dầm vượt nhịp lớn, chịu tải trọng bé. Hiện nay với sự tiến bộ của công nghệ cán đã khắc phục nhược điểm này, kết cấu dầm đã ứng dụng nhiều loại tiết diện mới là thép hình cán nóng chữ I cánh rộng, I cao thành hoặc tiết diện cán nguội, dập nguội từ các thép bản mỏng tạo thành tiết diện dạng chữ , chữ Z.

b. Dầm tổ hợp:

Tiết diện được tạo thành bằng cách tổ hợp thép bản, thép hình hoặc hỗn hợp cả thép bản và thép hình. Nếu dùng liên kết hàn để liên kết các phân tố tạo thành tiết diện dầm, thì dầm gọi là dầm tổ hợp hàn. Tương tự như vậy, nếu dùng bu lông (hoặc đinh tán) để liên kết các phân tố tạo thành thì gọi là dầm tổ hợp bu lông (hoặc dầm tổ hợp đinh tán).

Hình 5.3. Tiết diện dầm tổ hợp: a- dầm tổ hợp hàn chữ I; b- dầm hộp tổ hợp hàn; c- dầm tổ hợp tăng cường bu lông cường độ cao; d,e- dầm tổ hợp từ bu lông; 1-bản cánh; 2-bản bụng; 3-thép góc; 4-bản phủ cánh dầm; 5-bulông

So với dầm bu lông đinh tán thì dầm hàn tốn ít vật liệu hơn, nhẹ hơn, chi phí cho chế tạo ít hơn nên được sử dụng phổ biến hơn. Dầm đinh tán chịu chấn động và tải trọng động tốt hơn dầm hàn nên thường được sử dụng để làm dầm cầu, dầm cầu

chạy... Với đặc trưng công trình xây dựng phần lớn là chịu tải trọng tĩnh, áp dụng công nghệ chế tạo hàn tự động, bán tự động nên hiện nay dầm tổ hợp hàn phổ biến hơn cả. Trong chương này chủ yếu xem xét sự làm việc, thiết kế dầm tổ hợp hàn có tiết diện chữ I.