CHƯƠNG 3:

DẦM THÉP

1


§3.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM THÉP

1. Phân loại dầm
a) Theo sơ đồ kết cấu
- Dầm đơn giản: có 1 nhịp
- Dầm liên tục: có nhiều nhịp bằng nhau hoặc không bằng nhau.
- Dầm có mút thừa
- Dầm congxon
b) Theo công dụng
- Dầm sàn:
- Dầm cầu:
- Dầm cầu chạy:
- Dầm cửa van
2


1. Phân loại dầm

(tiếp 2/4)

c) Theo cấu tạo tiết diện

tf

Dầm hình tiết diện chữ I
tf > tw để đưa vật liệu ra xa trọng tâm; h > b ; Wx >> Wy

tw

Thích hợp để làm dầm chịu uốn phẳng Mx.
Dầm hình tiết diện chữ

tf

Nếu hI = h[ thì b[ > bI
=> dầm thép tiết diện chữ [ chịu uốn quanh trục y-y
tốt hơn dầm thép chữ I.
Thuờng được sử dụng cho dầm chịu uốn xiên Mx và
My (xà gồ mái nhà);
hoặc làm dầm tường, dầm sàn khi vượt nhịp bé và
chịu tải trọng nhỏ.
NĐ: Số hiệu tiết diện và kích thước tiết diện bị hạn
chế.

3


4


1. Phân loại dầm

(tiếp 3/4)


c) Theo cấu tạo tiết diện

Dầm tổ hợp liên kết hàn (dầm hàn):

tf

liên kết bản bụng và bản cánh dầm
bằng hàn.

Chế tạo đơn giản, không tốn vật liệu
cho các chi tiết phụ => được sử dụng
phổ biến.

Bản cánh trên

Bản bụng

tw
tf
Bản cánh dưới

5


1. Phân loại dầm

(tiếp 4/4)

c) Theo cấu tạo tiết diện
Dầm tổ hợp liên kết bulông (dầm

bulông):
liên kết bản bụng và bản cánh dầm
bằng bulông. Bản cánh gồm 2 phần:
bản đậy và thép góc bản cánh.
Dầm tổ hợp liên kết đinh tán (dầm
đinh tán):
liên kết bản bụng và bản cánh dầm
bằng đinh tán.

- Chế tạo phức tạp và tốn vật liệu để
làm các chi tiết phụ (thép góc bản
cánh, bulông).
- Nhưng chịu tải trọng động tốt hơn dầm hàn.
- Thích hợp để làm dầm vượt nhịp lớn và chịu tải trọng lớn.

6


2. Hệ dầm thép
a) Hệ dầm đơn giản

Tường đỡ

Chỉ gồm các dầm đặt song song
với nhau theo phương cạnh ngắn
để chịu lực.

Bản sàn làm việc như bản kê hai
cạnh (l > 2b).
Độ cứng và khả năng chịu lực của

hệ kết cấu dầm sàn không lớn.
Thích hợp cho sàn vượt nhịp l
không lớn và chịu tải trọng bé.
Bề rộng b phù hợp cho kết cấu bản sàn:
Đối với bản sàn thép mỏng thì b = 0,8 ~ 1,2 m
7


2. Hệ dầm thép

(tiếp 2/6)

b) Hệ dầm phổ thông
Cột
Gồm các cột và 2 hệ dầm đặt
vuông góc với nhau để cùng chịu
lực:
- Hệ dầm phụ tựa trên hệ dầm
chính; nhịp dầm phụ là B.
- Hệ dầm chính tựa trên các cột.
Nhịp dầm chính là L;

Thích hợp cho sàn vượt nhịp L tương đối lớn và chịu tải trọng q lớn :
q ≤ 3000 daN/cm2; L x B ≤ 36 m x 12 m.
8


2. Hệ dầm thép

(tiếp 3/6)


c) Hệ dầm phức tạp
Cột
Gồm 2 hệ dầm phụ đặt vuông góc
với nhau :
Dầm sàn đặt kê lên dầm phụ và
dầm phụ liên kết thấp với dầm
chính.
- Nhịp của dầm sàn là l;
- Nhịp của dầm phụ là B;
- Nhịp của dầm chính là L.
Thích hợp cho sàn chịu tải trọng
rất lớn (q ≤ 3000 daN/cm2).
Cấu tạo liên kết dầm giao với dầm khá phức tạp, tốn công chế tạo.
Có 3 cách liên kết giữa các dầm với nhau: liên kết chồng, liên kết bằng mặt;
9
liên kết thấp.


2. Hệ dầm thép

(tiếp 4/6)

d) Các loại liên kết dầm với nhau

h = hdc + hdp

Liên kết chồng:
Liên kết chồng có cấu
tạo đơn giản, thuận tiện

để lắp ghép; nhưng làm
tăng chiều cao kiến trúc
của hệ dầm;

Dầm
phụ

Dầm
chính

Bản sàn chỉ được gối lên
2 cạnh (gối lên 2 dầm
phụ) nên độ cứng và khả
năng chịu lực không cao;

=> ít được sử dụng; chỉ nên dùng đối với sàn có kích thước nhỏ và chịu tải
10
trọng nhỏ.


2. Hệ dầm thép

(tiếp 5/6)

d) Các loại liên kết dầm với nhau
h = hdc

Liên kết bằng mặt:
Mặt trên của dầm chính
và dầm phụ đều nằm

cùng một cao độ, nên
chiều cao của dầm chính
chính là chiều cao của
hệ dầm.
Liên kết bằng mặt có cấu
tạo phức tạp, tốn các chi
tiết liên kết;

Dầm
phụ

Dầm
chính

Dầm
phụ

Bản sàn được kê bốn cạnh (gối lên cả dầm phụ và dầm chính) nên độ cứng
và khả năng chịu lực đều tăng. => hay được sử dụng.
=> Hệ dầm phổ thông với liên kết bằng mặt hay được sử dụng.

11


2. Hệ dầm thép

(tiếp 6/6)

d) Các loại liên kết dầm với nhau
Liên kết thấp:

Dầm sàn (đặt chồng) liên
kết chồng với dầm phụ;
Dầm phụ được đặt thấp
hơn dầm chính, sao cho
mặt trên của dầm sàn có
cùng cao độ với dầm
chính.
Liên kết thấp có cấu tạo
rất phức tạp, tốn các chi
tiết liên kết, nhưng chiều
cao của dầm chính chính
là chiều cao của hệ dầm.

Dầm
sàn

Dầm
phụ

Dầm
chính
h = hdc

Bản sàn chỉ được kê 2 cạnh (gối lên dầm sàn và dầm chính) nên có độ cứng
12
của hệ dầm sàn và khả năng chịu lực thấp.


3. Chiều dài dầm, nhịp dầm thép
a) Khoảng cách định vị của dầm L:

là khoảng cách giữa các
gối tựa, hay khoảng vượt
của dầm;
L có giá trị theo môđun, là
những con số chẵn.
b) Khoảng thông thuỷ L0 :
là khoảng cách gần nhất
giữa hai gối tựa;
c) Chiều dài chế tạo của dầm L1 :

L1 = L − ∆ trong đó là sai số chế tạo, hay khe hở cần thiết cho việc lắp

dựng; thường = 5 ~ 10 mm.

13


3. Chiều dài dầm, nhịp dầm thép
d) Nhịp tính toán của dầm l :
Nhịp tính toán của dầm
được xác định phụ thuộc
vào cách tựa dầm lên gối
và loại vật liệu của gối tựa
(là thép, bê tông hay
gạch).
Khi dầm gối trực tiếp lên:
- Nếu gối tựa là tường xây
gạch: lấy l = L1 = L - ∆ .
- Nếu gối tựa là cột bê tông cốt thép; hoặc tường xây gạch có dầm bao bê
tông cốt thép; hoặc bản thép phủ đỉnh cột thép: lấy l = Lo + (L1 - Lo) / 2.

Trong trường hợp này, thuờng nhịp tính toán là số lẻ và l < L , nên để dễ 14
tính
toán và thiên về an toàn: thường lấy l = L.


4. Chiều cao của tiết diện dầm h
tf

Tiết diện dầm cần phải đảm bảo:

Bản cánh trên

- Yêu cầu chịu lực (TTGH 1)
- Yêu cầu về độ võng (TTGH 2)
- Yêu cầu về kinh tế (trọng lượng
của dầm là bé nhất)

Bản bụng
h

hw
tw

Tăng chiều cao h sẽ rất hiệu quả để
tăng khả năng chịu uốn và giảm độ
võng của dầm.

tf
Bản cánh dưới


=> Tuy nhiên, cần xác định chiều cao hợp lý
của dầm hkt (chiều cao kinh tế) để đảm bảo
trọng lượng của dầm là bé nhất.
15


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

hmin ≤ h ≤ hmax

h ≈ hkt

Điều kiện bắt buộc

Điều kiện nên đảm bảo

hmax : là chiều cao lớn nhất của dầm
để thoả mãn được yêu cầu về không
gian sử dụng và yêu cầu về mỹ quan
(qui định theo kiến trúc).
hmin : là chiều cao nhỏ nhất của dầm
để thoả mãn được điều kiện về độ
võng (TTGH 2).
hkt : là chiều cao kinh tế của dầm để
đảm bảo dầm có trọng lượng bé nhất
(Gd = Min).

tf

Bản cánh trên


Bản bụng
h

hw
tw
tf
Bản cánh dưới

16


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

(tiếp 2/7)

a) Xác định chiều cao hmin

g c , pc

- Chiều cao hmin của dầm được xác
định dựa theo điều kiện về độ võng.

∆ max

4
5
c
c l
=

(
g +p )
≤ [ ∆]
384
EI

l

gc , pc : là TT tiêu chuẩn và HT tiêu chuẩn
tác dụng phân bố đều trên chiều dài dầm.

(

)

l2
M max = g γ g + p γ p .
8
M max
M max
σ max =
=
= f
Wx
2I x / h

∆ max

c


c

(

)

2
2I x f
l
c
c
g γg + p γp . =
8
h

2
2
2
5 c
l
l
1
5
f
⋅
l
1
c
=
g γg + p γp

⋅
⋅
=
⋅
≤ [ ∆]
48
8 E ⋅ I x γ tb 24 h ⋅ E γ tb
17

(

)


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

(tiếp 3/7)

a) Xác định chiều cao hmin

g c , pc
l

∆ max

2
2
2
5 c
l

l
1
5
f
⋅
l
1
c
=
g γg + p γp
⋅
⋅
=
⋅
≤ [ ∆]
48
8 E ⋅ I x γ tb 24 h ⋅ E γ tb

(

)

1
g +p
= c
γ tb g γ g + p c γ p18
c

Hệ số vượt tải trung bình được xác định bởi:


c


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

(tiếp 4/7)

b) Xác định chiều cao kinh tế hkt
Chiều cao hkt của dầm được xác định khi trọng
lượng dầm là bé nhất.

Trọng lượng dầm trên 1 m dài :

g d = g w + 2g f

g w = Awψ w ρ

: là trọng lượng của bản bụng dầm trên 1 m dài;

g f = Afψ f ρ

: là trọng lượng của 1 cánh dầm trên 1 m dài;

Aw , Af

: là diện tích tiết diện bản bụng và 1 bản cánh dầm.

ψ w ,ψ f : là hệ số xét đến các chi tiết cấu tạo của bụng và của cánh dầm.

ρ


: là trọng lượng riêng của vật liệu thép làm dầm (7850 daN/cm3)

Tìm cách xây dựng phương trình xác định trọng lượng dầm gd theo biến số
19
là chiều cao h.


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

(tiếp 5/7)

b) Xác định chiều cao kinh tế hkt
Coi bản cánh chịu mô men Mmax và phần tham
gia của bản bụng chỉ kể đến bằng hệ số C.
Nf
C ⋅ M x ,max
Thay N f ≈
vào σ =
= f
Af
h fk
ta có

C ⋅ M x ,max
h fk

Đồng thời ta có

= Af ⋅ f


σ max =

hay

M x ,max
Wx

= f

hay

Thay Af và Mx,max vào biểu thức xác định g d ở trên, ta có:

C Wx
g d = hw t wψ w ρ + 2
ψfρ
h fk

là hàm của h ≈ h fk ≈ hw
20

hw , tw : là chiều cao và bề dầy bản bụng dầm.


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

(tiếp 6/7)

b) Xác định chiều cao kinh tế hkt

Vì chưa biết h nên ta coi hw = hfk = h (thông thường tf nhỏ, khoảng 2 ~ 3
cm).

C Wx
g d = hw t wψ w ρ + 2
ψ f ρ là hàm của h ≈ h fk ≈ hw
h fk
Khảo sát hàm số trên ta có: t w ⋅ψ w ⋅ ρ −

hkt =

2C ⋅ Wx
⋅ψ f ⋅ ρ = 0
2
h

2C ⋅ψ f W x
⋅
ψw
tw

với k =

2C ⋅ψ f

ψw

- Dầm tổ hợp hàn thì k = 1,2~1,15 ;
- Để xác định được hkt ta cần phải
chọn trước tw:

21
(tw = 8~12 mm khi nhịp l = 9~15 m).


4. Chiều cao của tiết diện dầm h

(tiếp 7/7)

b) Xác định chiều cao kinh tế hkt
d

gd

g min

gw
2g f
O

h
h kt

Chiều cao tiết diện dầm h có thể chọn lân cận của hkt vì đều cho trọng
lượng dầm gần với gmin.
22


§3.3 THIẾT KẾ
DẦM THÉP HÌNH


23


q = ng g c + n p p c

§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
- Vật liệu thép sử dụng: f, E;
- Sơ đồ kết cấu: dầm đơn giản, nhịp tính
toán l;
- Tải trọng tác dụng: Phân bố đều q = TT
tính toán + HT tính toán.

l
Vmax

Trọng lượng bản thân của dầm gd vẫn chưa
biết nên ban đầu giả thiết sơ bộ trọng lượng
dầm để tính Mmax;

Mmax

Yêu cầu: Xác định hình dạng và kích thước tiết diện dầm ?
Cách tiến hành:
- Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo 1 yêu cầu chính chịu Mmax;
- Tiếp theo tính toán kiểm tra lại tiết diện đã chọn để thoả mãn chịu
các yêu cầu khác: như chịu Vmax, chịu đồng thời M + V;
24


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH


1. Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo yêu cầu
chính để chịu Mmax

Mmax

25