Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
TỔNG QUAN VỀ DẦM KHOÉT LỖ TRÊN BẢN BỤNG
Phạm Nguyễn Hoàng1, Nguyễn Duy Cường1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: hoang.kcct@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG giản trong khâu sản xuất hàng loạt tại các nhà
máy…
Trong xây dựng, việc tối ưu hóa kết cấu
mang lại hiệu quả cao không chỉ về mặt kinh
tế, kĩ thuật mà còn tạo nên nét thẩm mỹ đặc
biệt. Đồng thời, khoa học kỹ thuật và công
nghệ ngày càng phát triển, kết cấu nói chung
và kết cấu thép nói riêng càng có những bước Chữ I Chữ H Chữ U Chữ L
tiến mạnh mẽ mang tính cách mạng cả về vật Hình 1. Các thép hình thông thường
liệu và hình thức. “Dầm thép khoét lỗ trên dùng trong xây dựng
bản bụng” là một dạng hình thức kết cấu khá
mới mẻ nhưng đã được áp dụng rộng rãi trên Tuy nhiên, những dầm thép với tiết diện
thế giới do những ưu điểm về tiết kiệm vật này cũng vẫn còn bộc lộ một số nhược điểm
liệu và hiệu quả trong thẩm mỹ. Trong khuôn như không đảm bảo được sự làm việc tối ưu
khổ của đề tài, tác giả tập trung đề cập cái của vật liệu, lãng phí thép, khối lượng lớn,
nhìn tổng quan về loại kết cấu này. Đã có không có khả năng vượt nhịp lớn, không thuận
nhiều tác giả tìm hiểu, nghiên cứu về lý tiện trong việc bố trí các đường ống kĩ thuật,
thuyết tính toán cấu kiện dầm bị đục lỗ tại không đạt được hiểu quả kiến trúc cao…
bản bụng, phải kể đến như [1], [2], [3], [4], Chính những nhược điểm này đã đặt ra
[5], [6], [7] việc đi sâu vào trình bày kết quả cho các chuyên gia và nhà thiết kế một bài
thí nghiệm thực tế và so sánh kết quả tính toán là phải tìm ra cách sử dụng vật liệu thép
toán lý thuyết, mô hình và thực tế không một cách hợp lý hơn. Và có thể nói các vật
được tác giả đề cập tại bài báo này. liệu thép với các hình dạng tối ưu về phương
Từ khóa: Kết cấu thép, dầm khoét lỗ trên diện chịu lực cũng như về phương diện kiến
bản bụng, tối ưu hóa kết cấu. trúc như dầm tổ hợp, dầm rỗng, dầm ghép,
dầm thép khoét lỗ trên bản bụng… chính là
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU giải pháp khoa học hiệu quả cho vấn đề này.
Các dầm thép được chế tạo sẵn ở các nhà Dầm thép có thể cải tiến, gia công từ các
máy với các tiết diện phong phú nhằm đáp dầm hình, cắt dọc bản bụng theo đường răng
ứng yêu cầu của từng loại công trình. Nổi bật cưa hình thang, rồi hàn chồng hai nửa dầm
có thể kể đến như các tiết diện dầm chữ I, đó, nhưng lệch đi nửa bước răng. Như vậy sẽ
dầm có cánh rộng (hay còn gọi là dầm tiết hình thành một loại dầm mới, có các ô rỗng 6
diện chữ H), tiết diện chữ U, thép góc… cạnh ở bụng dầm. Kết quả là đã tăng cường
Những dầm thép tiền chế luôn là sự lựa chọn thêm được chiều cao và khả năng chịu uốn
hàng đầu của các kĩ sư xây dựng do những của cấu kiện dầm, đồng thời tạo được nhiều
ưu điểm nổi trội như thuận tiện trong thi khoảng trống, dễ dàng bố trí các đường ống
công, thích hợp với nhiệu loại công trình, đơn kỹ thuật trong phạm vi chiều cao dầm.
95
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
được áp dụng vào những năm 50. Và Hubert
Litzka là người phát triển máy cắt theo đường
thẳng hoàn toàn tự động đầu tiên dành cho
dầm khoét lỗ. Chính nhờ sáng chế này, việc
chế tạo dầm khoét lỗ đã trở nên đơn giản và
phổ biến hơn rất nhiều đến nỗi người ta còn
gọi dầm khoét lỗ là dầm Litzka.
Vào cuối những năm 70, máy cắt tự động
theo những đường cắt phức tạp được quản lý
bằng máy tính đã giúp việc sản xuất những
dầm khoét lỗ có hình dạng tối ưu hơn.
Do việc chế tạo dầm khoét lỗ cần có
những mối hàn ngắn nên quá trình hàn hầu
như vẫn được thực hiện bằng tay. Hàn tự
động chỉ được thực hiện tại những nhà máy
Hình 2. Gia công dầm khoét lỗ dạng với số lượng lớn dầm khoét lỗ. Ví dụ như
lục lăng và bát giác việc sản xuất dầm khoét lỗ cho các khu đỗ xe
cao tầng tại Mỹ.
Muốn tạo ra được những dầm cao hơn, với
ô rỗng lớn hơn, có thể ghép chèn thêm các 4. HÌNH DẠNG TRUYỀN THỐNG CỦA
bản thép nhỏ hình chữ nhật, hàn đối đầu với DẦM KHOÉT LỖ
các đỉnh răng cưa.
Dầm Litzka (xem hình vẽ): được xác định
Nhờ tăng chiều cao dầm, dầm khoét lỗ có
bởi 3 đặc trưng chính sau:
khả năng chịu uốn cao hơn so với các dầm
thép hình. Đó thực sự là một ưu điểm nổi
trội! Nhờ đó, dầm khoét lỗ đặc biệt thích hợp
khi cần vượt nhịp lớn với chất tải nhỏ. Để
chống hiện tượng oằn, có thể dùng vật liệu
khác để hàn vào lấp lỗ trống trong dầm (trong
trường hợp cần thiết).
Hình 3. Dầm Litzka
3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA DẦM
H/h = 1.5; α = 63.5°( tan α = 2); Bước lỗ
KHOÉT LỖ
đúng bằng chiều cao dầm.
Do dầm khoét lỗ phải được hàn từ 2 mảnh Dầm kiểu Anh: Ở Anh, Canada và Mĩ,
thép hình, vì vậy sự ra đời của dầm khoét lỗ dầm khoét lỗ được thiết kế với kích thước
gắn liền với sự phát triển của kĩ thuật hàn khác với đặc trưng: α = 60°; H/h = 1,5; Bước
điện trong các công trình nhà thép, vào lỗ bằng 1,08 lần chiều cao dầm.
khoảng nhưng năm 1920. Dầm khoét lỗ đầu Tuy nhiên cả 2 kích thước này đều chứa
tiên được thiết kế và sản xuất vào những năm nhiều giới hạn so với kĩ thuật chế tạo dầm
1930 bởi công ty Skoda tại thành phố Pilsner. khoét lỗ theo những thiết kế tối ưu cho công
Nhưng mãi tới năm 1939, cục sáng chế anh trình nhờ sự giúp đỡ của máy cắt hiện đại.
mới cấp băng sáng chế dầm khoét lỗ cho Ngày nay, chúng ta có thể tối ưu hình dạng
G.M.Boyd. Việc chế tạo dầm khoét lỗ cũng của dầm khoét lỗ theo những yêu cầu về kinh
là 1 yếu tố quan trọng. Đầu tiên, chúng được tế, về kiến trúc, hay bất cứ yêu cầu đặc biệt
chế tạo từ các thép hình đơn giản và hàn bằng nào khác. Chúng ta có thể kể đến như dầm có
tay. Tuy nhiên, ngay sau chiến tranh thế giới bụng khoét lỗ tròn và công nghệ cắt thép của
thứ II, việc chế tạo này là quá đắt đỏ và vì chúng hiện đang được sử dụng rất phổ biến
vậy máy cắt tự động cho dầm khoét lỗ đã trên thế giới (hình vẽ).
96
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
4. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA DẦM KHOÉT LỖ
Dầm khoét lỗ có rất nhiều ưu điểm nổi bật:
- Nhẹ, khả năng vượt nhịp lớn.
- Đạt hiệu quả kiến trúc cao.
Hình 4. Nguyên tắc chế tạo thép khoét lỗ - Dễ lắp đặt tại công trường.
tròn từ dầm thép hình chữ I - Dễ lắp đặt cấc đường ống kĩ thuật.
Tuy nhiên trong 1 số trường hợp, việc sử
dụng dầm khoét lỗ cũng cần phải tính toán
chi tiết như khi:
- Dầm chịu lực tập trung lớn
- Dầm được sử dụng như 1 dầm liên tục
vượt qua 1 số cột đỡ. Tại nút sẽ xuất hiện ứng
suât tập trung vì vậy cần gia cố dầm khoét lỗ
tại nút.
- Dầm khoét lỗ có khả năng chịu lửa kém
hơn do chiều cao dầm cao hơn khoảng 20%
so với chiều cao dầm thép hình.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Phạm Văn Hội. 2006. Kết cấu Thép
(Phần cấu kiện cơ bản). NXB Khoa học và
Kỹ thuật, Hà Nội.
[2] X.P.Timôsenkô, J.M.Gere. 1976. Ổn định đàn
hồi. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[3] Hoàng Như Tầng, Lê Huy Như , Nguyễn
Trung Hiếu , Nguyễn Thế Anh. 2006. Thí
Hình 5. Công nghệ cắt thép để tạo dầm nghiệm và kiểm định công trình. NXB
có bụng khoét lỗ tròn Khoa học và Kỹ thuật.
[4] Ths. Đào Tăng Kiệm. 2008. Ứng dụng tin
Khi muốn tạo lên dầm có tiết diện thay đổi
học trong thiết kế Xây Dựng. NXB Khoa
dọc theo chiều dài, việc cắt thép sẽ phải tiến học và Kỹ thuật.
hành theo hình thức khác đi. [5] Phùng Thị Nguyệt. 2000. Tính toán kết cấu
với Sap 2000. NXB Giao thông vận tải.
[6] Nguyễn Văn Yên. 1980. Giáo trình kết cấu
thép. Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội.
[7] Đoàn Định Kiến. 1998. Thiết kế kết cấu
thép nhà công nghiệp. NXB Khoa học
Kỹ thuật.
Hình 6. Gia công dầm khoét lỗ lục giác
tiết diện thay đổi
97
nguon tai.lieu . vn
