5.5.3. Dầm có bản bụng lượn sóng

 5.5.3. Dầm có bản bụng lượn sóng

Dầm có bản bụng lượn sóng là dầm tổ hợp hàn từ hai bản cánh và bản bụng là thép mỏng được gấp nếp (uốn lượn) theo những hình dạng khác nhau. Độ bền của bụng dầm, làm việc trong giai đoạn đàn hồi, chịu ứng suất pháp sử dụng chưa hết khả năng chịu lực, nhất là tại vị trí trục trung hòa. Giảm chiều dày bụng là không thể vì bụng mỏng sẽ làm mất ổn định cục bộ, dẫn tới phá hủy dầm. Đặt thêm các sườn gia cường sẽ giải quyết được vấn đề này, nhưng làm tăng công chế tạo. Vì thế chiều dày bản bụng còn khá lớn 1/100 – 1/220 chiều cao bản bụng (bụng cao 1-5m). Từ năm 30 thế kỷ XX đã xuất hiện ý tưởng sử dụng dầm có bản bụng lượn sóng, có độ ổn định cục bộ cao hơn đáng kể. Hiệu quả của nó làm giảm bớt lượng thép ở bụng dầm, chiều dày bụng trong khoảng 2-8mm, tỷ lệ so với chiều cao giảm còn 1/300-1/600. Mặc dù có khó khăn phức tạp trong điều kiện hàn và chế tạo bụng lượn sóng, nhưng với điều kiện sản xuất trong nhà máy thì những dầm này có lượng thép, công chế tạo nhỏ hơn so với những giải pháp dầm thông thường.
Độ cứng của bụng dầm theo phương ngang sóng rất nhỏ, vì vậy ứng suất pháp trong bụng chỉ có gần cánh dầm. Thực tế tính toán bản bụng coi như không chịu mômen, nhưng chịu toàn bộ lực cắt.
Bản bụng dầm có thể có hình thang (hình 5.35,b), tam giác (hình 5.35,d), lượn sóng hình sin (hình 5.35,c).

Hình 5.35. Dầm bụng lượn sóng:
a- dầm; b – sóng hình thang; c- sóng hình sin; d- sóng tam giác

Các tham số kích thước của dầm:
а = s/2 với s là bước sóng; R = 5 t w - bán kính cong; a1 – chiều rộng nếp gấp; fs- độ cao sóng; hef – chiều cao tính toán của bản bụng, trong dầm hàn có bản bụng lượn sóng chính là chiều cao bản bụng - h w; t w - chiều dày bản bụng.

a. Kiểm tra độ bền của dầm, làm việc trong giai đoạn đàn hồi

Tính dầm với bản bụng lượng sóng với giả thiết, bản cánh chịu toàn bộ mômen, lực cắt do bản bụng tiếp nhận và ứng suất tiếp phân bố đều theo chiều cao bản bụng, ta có:
Ứng suất pháp:

Trong đó: hf , hw , tw – ý nghĩa giống dầm tổ hợp chữ I;

Khi bên trên cánh dầm có tải trọng tập trung tác dụng trong mặt phẳng bản bụng, thì cần kiểm tra điều kiện bền của bản bụng, ứng suất cục bộ loc được kiểm tra theo công thức: , các thông số giống như dầm tổ hợp hàn.

b. Kiểm tra ổn định tổng thể

Dầm có bản bụng lượn sóng sẽ thay bằng việc kiểm tra ổn định tổng thể cánh nén trong mặt phẳng của nó như là một thanh chịu nén đúng tâm
chịu lực nén N f  M 1 / h1 , trong đó М1 – mômen lớn nhất ở vị trí giữa các điểm cố kết, h1 – khoảng cách tâm của hai bản cánh.

Hình 5.37. Phân bố ứng suất pháp, ứng suất tiếp trong dầm bụng lượn sóng

c. Kiểm tra ổn định cục bộ cánh nén của dầm

Khi chịu ứng suất nén, phần tự do cánh dầm có thể bị biến dạng ngoài mặt phẳng không giữ được hình dạng sóng. Cánh nén của dầm mất thường ổn định ở phần tiếp xúc với đỉnh sóng (hình 5.38), tại đó độ vươn bản cánh bef là lớn nhất. Tương tự dầm tổ hợp chữ I, bản cánh đảm bảo ổn định cục bộ khi:

Hình 5.38. Độ vươn cánh dầm có bụng lượn sóng

Năm 2005, Sayed-Ahmed E.Y [43] đã nghiên cứu và kiến nghị độ vươn cánh dầm có bụng lượn sóng bef=0,5bf+0,5fs. Còn theo [6] lấy bef=0,5bf+0,35fs.

d. Kiểm tra ổn định bụng lượn sóng của dầm.

Tính toán ổn định cục bộ ô sóng của bản bụng dầm khi có ứng suất cục bộ

e. Kiểm tra độ cứng (võng) của dầm

Độ võng của dầm bụng lượn sóng có kể đến ảnh hưởng của lực cắt. Do đó, với dầm một nhịp hai đầu tựa khớp chịu tải trọng phân bố đều, độ võng giữa nhịp là:

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5:
- Các loại dầm và hệ dầm chủ yếu ? Phân tích ưu, nhược điểm của từng loại?
- Trình tự thiết kế dầm định hình, dầm tổ hợp ?
- Tại sao phải thay đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài ?
- Ổn định tổng thể của dầm thép: hiện tượng, nguyên nhân, cách kiểm tra ?
- Mất ổn định cục bộ của các bộ phận của dầm tổ hợp là như thế nào ? Cách kiểm tra ?
- Tính toán phần đầu dầm, gối dầm, liên kết giữa cánh và bụng dầm ?
- Cấu tạo và tính toán mối nối dầm, nối dầm với cột ?
- Một số loại dầm khác so với dầm chữ I truyền thống ?