Bai giang thep 2 DTU (hay).pdf

8/15/2019 Bai giang thep 2 DTU (hay).pdf

1/68

BÀI GI ẢNG KẾT C ẤU NHÀ THÉP

KHOA XÂY DỰNG - DTU 1

PH ẠM VIẾT HIẾU - DTU 1

CHƯƠ NG I : K ẾT CẤU THÉPNHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§1.1. ĐẠI CƯƠ NG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP1.1.1. Đặc điểm chung

- Nhà công nghiệ p một tầng bằng thép đượ c sử dụng r ộng rãi trong

các công trình xây dựng công nghiệ p.

- Vật liệu có thể dùng Thép hoặc BTCT;

- Khi dùng cột bê tông và kèo thép thì k ết cấu khung đượ c gọi là

khung liên hợ p.

- Khi dùng tất cả các cấu kiện bằng thép thì gọi là khung toàn thép.


§1.1. ĐẠI CƯƠ NG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP

1.1.2. Các bộ phận chính của nhà công nghiệp một tầng:



* Các bộ phận chính bao gồm:

+ Khung ngang: Cột và dàn vì kèo

+ Mái.

+ Hệ giằng.+ Hệ sườ n tườ ng.

+ Dầm cầu chạy (dầm cầu tr ục)

1.1.2. Các bộ phận chính của nhà công nghiệp một tầng:




2/68







+ Yếu tố ảnh hưở ng lớ n nhất là tải tr ọng cầu tr ục.

1.1.3. Phân loại theo chế độ làm việc



+ Yếu tố ảnh hưở ng lớ n nhất là tải tr ọng cầu tr ục.

+ Chế độ làm việc của cầu tr ục bao gồm:

- Chế độ làm việc nhẹ: t ~ 15% tsd.

- Chế độ làm việc trung bình: t ~ 20% tsd.

- Chế độ làm việc nặng: t ~ 40 ÷ 60 % tsd.

- Chế độ làm việc r ất nặng: t > 60 % tsd.

1.1.3. Phân loại theo chế độ làm việc



1.1.4. Các yêu cầu cơ bản khi thiết k ế nhà công nghiệp

a. Yêu cầu về sử d ụng:

- Thuận tiện trong việc lắ p đặt thiết bị máy móc.

- Bảo đảm cho các thiết bị nâng cẩu làm việc bình thườ ng.

- K ết cấu bảo đảm độ bền và độ bền lâu.- Đảm bảo điều kiện thông gió chiếu sáng cho nhà.

b. Yêu cầu về kinh t ế :

- Đảm bảo chi phí cho công trình là bé nhất.

- Nâng cao hiệu quả kinh tế do rút ngắn thờ i gian xây dựng

- Chi phí vận chuyển và thiết k ế.


3/68




1.1.5. Bố trí hệ lướ i cột và khe nhiệt độ cho nhà công nghiệp


- Bố trí hệ lướ i cột là tìm kích thướ c (khoảng cách) hợ p lý giữacác cột theo hai phươ ng:

Phươ ng ngang nhà: nhị p khung ( L ).

Phươ ng dọc nhà: bướ c cột ( B ).

- Chọn hệ lướ i cột xuất phát từ các điều kiện: vật liệu, công nghệ,

các thiết bị máy móc, số lượ ng cầu tr ục, chế độ làm việc ...

- Nhằm đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn hoá và định hình hóa, nhị p

nhà và bướ c cột đượ c chọn theo môđun thống nhất 6m. Nhị p khung L = 12, 18, 24, 30, 36, 42, ... m

Bướ c cột B = 6, 12, 18, ... m



5

6

7

500 5500 6000 6000 nx6000 6000 5500

500

L

B B

A

B

1

2

3

4





- Khi nhà dài phải có khe nhiệt độ, khoảng cách giữa các khe nhiệt

độ lấy không quá 200m. Tại vị trí có khe nhiệt độ, tr ục định vị đi

qua giữa khe nhiệt độ, tr ục hai cột k ế cận lùi vào cách tr ục định vị

500 mm.- Do cần có khoảng cách để bố trí sườ n tườ ng và để tấm mái không

bị hụt, ở đầu hồi tr ục cột lùi vào so vớ i tr ục định vị 500 mm.

- Vớ i nhà nhiều nhị p, giải quyết khe nhiệt độ dọc nhà bằng cách

chia thành hai khối riêng biệt, thêm cột phụ, hoặc cấu tạo gối tựa di

động. Khoảng cách giữa các tr ục cột và tr ục định vị cũng theo quy

định trên.


§1.2. KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

1.2.1 Các hình thứ c khung ngang .

- Khung ngang nhà là khung một nhị p hoặc nhiều nhị p phụ

thuộc vào kiến trúc của nhà. K ết cấu chính của khung là cột và vì

kèo.

Cột: có thể là cột đặc hoặc cột r ỗng, tiết diện cột có thể không thay đổi hoặc thay đổi theo chiều dài.

Vì kèo: là dầm hoặc dàn.

- Liên k ết giữa cột và vì kèo có thể là liên k ết khớ p hoặc liên

k ết cứng (ngàm).


4/68





1.2.1 Các hình thứ c khung ngang .

- Trong khung liên hợ p giữa vì kèo và cột chỉ có thể liên k ết khớ p.

Không dùng dầm hoặc dàn bê tông liên k ết vớ i cột bằng thép.

Khớ p Ngàm


a. Kích thướ c theo phươ ng ngang:


1.2.2. Các kích thướ c chính của khung ngang.


.hd

.a λ. .Lc

ht. .. B1>75




- Khoảng cách a ( từ mép ngoài đến tr ục định vị ):

a = 0, 250, 500 mm.

- Chiều cao tiết diện cột trên của cột bậc ht :

t t H h ⎟ ⎠ ⎞⎜

⎝ ⎛ ÷=

121

101

- Khoảng cách λ từ tr ục ray đến tr ục định vị, là khoảng cách đảm

bảo cho dầm cầu tr ục làm việc an toàn theo phươ ng dọc nhà.

λ > B1 + ( ht - a ) + D.




5/68




- Chiều cao tiết diện cột dướ i của cột bậc hd :

H hd ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ≥20

1- Khi nhà có cần tr ục chế độ làm việc trung bình.

H hd ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ≥15

1- Khi nhà có cần tr ục chế độ làm việc nặng.

- Nhị p nhà L phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và nhị p cầu tr ục.

Xác định theo yêu cầu sử dụng và nhị p của cầu tr ục, trong đồ án

môn học nhị p nhà là thông tin cho tr ướ c.




b. Kích thướ c theo phươ ng đứ ng:- Khoảng cánh nhỏ nhất từ mặt nền đến cao độ mặt ray cầu tr ục,

thườ ng gọi là cao trình đỉnh ray H 1: đượ c cho trong nhiệm vụ thiết k ế.

- Kích thướ c từ mặt ray đến mép dướ i vì kèo H 2:

H 2 = H c + 100 mm + f

- Chiều cao sử dụng là chiều cao từ mặt nền đến cánh dướ i vì kèo H :

H = H 1 + H 2

- Chiều cao của cột trên Ht: H t = H 2 + H dc + H r

- Chiều cao của cột dướ i Hd: H d = H - H t + H 3


1.2.2. Các kích thướ c chính của khung ngang.

PH Ạ

M VIẾ

T HIẾ

U - DTU 19

§1.3. HỆ GIẰNG VÀ SƯỜ N TƯỜ NG1.3.1. Các loại hệ giằng

* Tác dụng chung:

- Bảo đảm độ cứng không gian cho toàn công trình;

- Chịu tác dụng của lực gió, lực hãm của xe con;

- Tăng độ ổn định tổng thể của cấu kiện;

- Thuận lợ i cho quá trình thi công.

a. H ệ gi ằng mái:

* Các loại hệ giằng mái:

- Hệ giằng trong mặt phẳng thanh cánh trên;

- Hệ giằng trong mặt phẳng thanh cánh dướ i;

- Hệ giằng đứng.PH Ạ

M VIẾ

T HIẾ

U - DTU 20

§1.3. HỆ GIẰNG VÀ SƯỜ N TƯỜ NG

+ V ị trí:

17*6000=102000

500

6 0 0 0

6 0 0 0

9 0

0 0

6 0 0 0

6 0 0 0

3 3 0 0 0

hÖ gi»ng c¸nh trªn tl 1:500

1716151413121110987 18654321

550060006000600060006000600060006000600060006000600060006000500 60005500

3580

2200

a

b

+ C ấ u t ạo:

* Hệ giằng trong mặt phẳng thanh cánh trên


6/68

BÀI GIẢNG KẾT CẤU NHÀ THÉP


7/68





1.3.2. Đặc điểm tính toán hệ giằng

a) Hệ giằng ở mái:

+ Phươ ng pháp hệ thanh mềm: coi thanh xiên chịu nén không làm

việc, chỉ cho thanh chịu kéo làm việc. Nhưng vì gió theo hai chiều

nên bố trí chữ thậ p.

+ Phươ ng pháp tách hệ: chia hệ dàn thành hai hệ, mỗi hệ chịu một

nửa lực.

* Phươ ng pháp tính:




a) Hệ giằng ở mái:* Phươ ng pháp tính:

l

W

W

W

W

SW/2

SW/2

W

T

PH Ạ

M VIẾ

T HIẾ

U - DTU 27



b) Hệ giằng ở cột:

Hệ giằng cột, ngoài việc đượ c cấu tạo để đảm bảo độ cứng dọc

nhà cho cột, còn đượ c tính toán chịu lực dọc nhà như lực do dàn

gió truyền vào, lực hãm dọc của cầu tr ục. Các lực này truyền từcột qua dầm cầu tr ục , đến hệ giằng cột dướ i và xuống móng

PH Ạ

M VIẾ

T HIẾ

U - DTU 28



* S ơ đồ tính:SW/2

T T

SW/2

B B

b) Hệ giằng ở cột:



8/68





1.3.3. Hệ sườ n tườ ng

a) Nhiệm vụ:b) Cấu tạo của tườ ng.

Cấu tạo của tườ ng bao gồm hai bộ phận chính là sườ n

tườ ng và tấm tườ ng.

- Hệ sườ n tườ ng: cột sườ n tườ ng và dầm sườ n tườ ng

- Tấm tườ ng: có các hình thức cấu tạo tấm tườ ng:

+ Xây gạch.

+ Tấm panen tườ ng+ tôn, phibrô ximăng.




c) Bố trí hệ sườ n tườ ngc1. H ệ sườ n t ườ ng d ọc nhà:

* Đối vớ i tườ ng panen :

Độ dài panen = B : panen hàn tr ực tiế p vào cột

Lpanen = B Lpanen < B

Độ dài panen < B : bố trí cột sườ n tườ ng, nếu độ

mảnh của cột sườ n tườ ng λ > [λ ] = 150 thì bố trí

thêm dầm sườ n tườ ng.




c) Bố trí hệ sườ n tườ ng

c1. H ệ sườ n t ườ ng d ọc nhà:

* Đối vớ i tườ ng gạch: bố trí dầm và cột sườ n tườ ng sao

cho A1mảng ≤ 12 m2.* Đối vớ i tườ ng tôn, phibrô ximăng: bố trí dầm để treo

tườ ng và chịu tải gió.




c) Bố trí hệ sườ n tườ ng

c2. H ệ sườ n t ườ ng ngang nhà:

L

1

2

3

1. Cét s− ên t− êng. B = 4-:- 6m.2. DÇm s− ên t− êng.3. Gi»ng s− ên t− êng.



9/68






d) Cấu tạo và tính toán dầm sườ n tườ ng:* Tiết diện dầm sườ n tườ ng thườ ng làm bằng thép định hình

(chữ Ι , C), hoặc tổ hợ p hàn chữ Ι , đôi khi là tiết diện r ỗng (dàn).

* S ơ đố tính d ầm đơ n giản.

* T ải tr ọng:

+ T ải tr ọng gió p .

+ Tr ọng l ượ ng bản thân t ườ ng q.



2b b2

1b

b b

xy

p p p

xy

x

y

q

c)b) d)

a)

b1

a a

d) Cấu tạo và tính toán dầm sườ n tườ ng:




2≥b

a⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ +=2

21 bb p p oKhi

Khi

( )

⎟⎟ ⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛ +

−⎟ ⎠

⎞

⎜⎝

⎛ +

= 2

22121

1212 a

bb

x

bb

p p o2


10/68





d1. Mômen uố n theo phươ ng ngang (do t ải tr ọng gió)Trong đó α - hệ số lấy theo bảng dướ i:

1210,179,398,738,318,178,11α

1:11:1,251:1,51:21:31:41:5 b/a





d2. Mômen uố n theo phươ ng đứ ng M y

* Khi tải tr ọng tườ ng nhỏ (tôn) nên bỏ qua và kiểm tra dầm

sườ n tườ ng chịu Mgió:

γ σ . RW

M

x

gió ≤=

Wx – mômen kháng uốn của tiết diện theo tr ục x-x

* Khi tườ ng xây gạch, kiểm tra tườ ng theo công thức uốn xiên:

γ σ . RW

M

W

M

y

y

x

gió ≤+=




d2. Mômen uốn theo phươ ng đứ ng My

p

yx

q

xy

p

yx

q

= +

γ σ . RW

M

W

M cánh

y

y

x

gió ≤+=

* Khi tườ ng panel:

Mgió – toàn tiết diện chịu

My – chỉ phần cánh chịu

Công thức kiểm tra:



e. Cấu tạo và tính toán cột sườ n tườ ng:

- Tiết diện: thép hình Ι , C ; tổ hợ p hàn chữ Ι , C .

- Do cột sườ n t ườ ng có độ mảnh l ớ n nên l ấ y sơ đố tính cột liên k ế t

khớ p hai đầu.

- T ải tr ọng: T ải tr ọng gió p, tr ọng lượ ng bản thân tườ ng q.- C ột sườ n t ườ ng đượ c tính toán như cấ u kiện chịu nén l ệch tâm.



11/68




§1.4. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG

1.4.1. Xác định tải trọng

- Tải tr ọng thườ ng xuyên do tr ọng lượ ng k ết cấu chịu lực và bao che.- Hoạt tải sửa chữa mái.

- Tải tr ọng cầu tr ục.

- Tải tr ọng gió.

- Các loại tải tr ọng khác: động đất, nổ, ...




a. Tải trọng tác dụng lên dàn mái- Tải tr ọng tác dụng lên dàn mái bao gồm:

- Tr ọng lượ ng bản thân các lớ p tấm lợ p.

- Tr ọng lượ ng bản thân k ết cấu cửa tr ờ i và k ết cấu dàn mái.

- Tr ọng lượ ng bản thân của cánh cửa tr ờ i và bậu cửa tr ờ i.

- Tải tr ọng tạm thờ i do sử dụng trên mái.




a. Tải trọng tác dụng lên dàn mái

a1. Tr ọng l ượ ng bản thân t ấ m l ợ p: q1

α cos1 Bq

q o=

qo: Tổng tr ọng lượ ng bản thân của các lớ p lợ p trên 1 m2 mặt bằng nhà.

Tấm panel cở lớ n 150 daN/m2 mái

Bê tông chống thấm 2500 daN/m3

Vữa trát, lót 1800 daN/m3

Gạch lá nem 2000 daN/m3

Bê tông nhẹ cách nhiệt 500 – 1000 daN/m3

Gạch thông tâm 1200 – 1500 daN/m3

(daN/m)




a1. Tr ọng l ượ ng bản thân t ấ m l ợ p: q1

539477Tổng cộng:

1651441103288

1,11,21,11,21,1

1501201002780

Tấm panen BTCT 1,5x6mLớ p cách nhịêt bê tông xỉ dày 15 cmLớ p BT chống thấm dày 4cmLớ p vữa xi măng lót dày 1,5cmHai lớ p gạch lá nem dày 4cm

12345

TTTT

(daN/m2

)

Hệ số

Vượ t tải

TTTC

(daN/m2

)

Tải trọng do các lớ p máiLớ p




12/68






a2. Tr ọng l ượ ng bản thân k ế t dàn mái q2a. Tải trọng tác dụng lên dàn mái

Tr ọng lượ ng k ết cấu mái và hệ giằng đượ c tính theo công thức

kinh nghiệm: B Lq d ...2,1.1,12 α =

L, B - Nhị p dàn, bướ c cột (m).

α d - hệ số tr ọng lượ ng bản thân: α d = 0,6 ÷ 0,9.

(daN/m)




a3.Tr ọng l ượ ng bản thân k ế t cử a tr ờ i q3a. Tải trọng tác dụng lên dàn mái

Bq ).1812('3 ÷=

L

Lqq ct

.'1,1 33

×=

(daN/m), phân bố trên mặt bằng cửa tr ờ i

(daN/m), phân bố trên mặt bằng nhà

Để dễ dàng tính toán ta có thể chuyển tải tr ọng phân bố trên cửa

tr ờ i thành tải tr ọng phân bố trên mặt bằng nhà:




a4.Tr ọng l ượ ng cánh cử a tr ờ i và bậu cử a tr ờ i q4


)150100('4 ÷=q

L

Bhqqq ct

××+××=

)"'(1,12 444

daN/m bậu, là tr ọng lượ ng của bậu cửa tr ờ i;

(daN/m), phân bố trên khung ngang

Các tải tr ọng này tậ p trung ở chân cửa tr ờ i. Để dễ dàng tính toán ta

có thể chuyển tải tr ọng này thành tải tr ọng phân bố đều trên mặt

bằng nhà:

)4035('' 4 ÷=q daN/m2 cánh cửa, là tr ọng lượ ng củakhung và cánh cửa tr ờ i;




a5. T ải tr ọng t ạm thờ i do sử d ụng trên mái l ấ y theo TCVN 2737-95.


Mái nhà công nghiệ p bằng BTCT là loại mái bằng không sử dụng,

không có ngườ i đi lại chỉ tính ngườ i và thiết bị sửa chữa. Hoạt tải

tiêu chuẩn này lấy bằng:

B p .75'= (daN/m)



13/68







∑= iq g

' p p =

* Tải tr ọng thườ ng xuyên:

* Tải tr ọng tạm thờ i:

(daN/m)

(daN/m)




b. Tải trọng tác dụng cộtb1. Phản l ự c đầu cột do phản l ự c ở dàn truyền vào ( A, A’ )

2

. L g A =

2.' L p A =

* Do t ĩ nh tải dàn:

* Do hoạt tải dàn:

(daN)

(daN)




b. Tải trọng tác dụng cột

b2. Do tr ọng l ượ ng d ầm cầu tr ục (G dct ):

Gdct = α dct L2dct (daN)

α dct : hệ số tr ọng lượ ng bản thân dầm cầu tr ục+ α dct = 24 ÷ 37 vớ i Q ≤ 75 T

+ α dct = 35 ÷ 47 vớ i Q > 75 T





b3. Do áp l ự c đứ ng của bánh xe cầu tr ục: ( Dmax và Dmin)

Xác định Dmax và Dmin

B B

y3 2

y1

y =14

y

P P P P



14/68





b. Tải trọng tác dụng cộtb3. Do áp l ự c đứ ng của bánh xe cầu tr ục: ( Dmax và Dmin)

Áp lực lớ n nhất của một bánh xe cầu tr ục lên ray xảy ra khi xe con

mang vật nặng ở vào vị trí sát nhất vớ i cột phía đó. Khi đó, phía

ray bên kia có áp lực nhỏ nhất:

maxmin P n

GQ P

o

−+

=

Trong đó: Q – Sức tr ục hay tr ọng lượ ng vật nâng.G – Tr ọng lượ ng của cầu tr ục và xe con chạy trên cầu tr ục.

no – số bánh xe ở một bên ray cầu tr ục.





Áp lực lớ n nhất Dmax của cầu tr ục lên cột do các lực P max , đượ c xác

định theo đườ ng ảnh hưở ng của phản tựa của hai dầm cầu tr ục ở

hai bên cột.

b3. Do áp l ự c đứ ng của bánh xe cầu tr ục: ( Dmax và Dmin)

∑= ic y P nn D maxmax ..

∑= ic y P nn D minmin ..nc - hệ số tổ hợ p xét đến xác suất xảy ra đồng thờ i tải tr ọng

tối đa của nhiều cầu tr ục, lấy theo quy phạm;

n - hệ số vượ t tải (lấy bằng 1,2)





b4. Do l ự c hãm của xe con T

Khi cầu tr ục hoạt động còn phát sinh áp lực ngang do xe con hãm.

Lực hãm này truyễn lên dầm hãm vào cột thông qua phản lực tựa

của dầm hãm T : ∑= ic yT nnT 1..

o

o

n

T T =1

xc

xc xco

n

nGQ f T

')( +=

T 1 : lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu tr ục do hãm

T o: lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu tr ục :




G xc: tr ọng lượ ng xe con.

n xc : tổng số bánh xe của xe con.n’ xc: số bánh xe hãm, thườ ng

xc xc nn 2

1' =

f : hệ số ma sát: f = 0,1 đối vớ i móc mềm, f = 0,2 đối vớ i móc cong.

xc

xc xco

n

nGQ f T

')( +=




15/68




c. Tải trọng gió tác dụng lên khung:


L

H

d

H

t +10,0

H

o

H

2

H

1

H

n

q

q1

q2

q'

q'1

q'2

H

q tâ

W W'

q'tâ

ö í ö





mdaN kcBnqq o /,=

mdaN Bkcnqq o /,''=

T ải tr ọng phân bố lên cột đượ c xác định bằng công thức:

Phía đón gió:

Phía trái gió:

* Cột lớ n hơ n 10m

22 H M qtd =

H – chiều cao cột. M – mômen do áp lực gió tại chân cột khi coi cột là thanh côngxon





Trong phạm vi mái, tính bằng l ự c t ậ p trung:

iio hcnBq

k k

W ∑+

= 221

n = 1,2 hoặc 1,3




d. Tải trọng khác.

Ngoài các tải tr ọng nói trên, nếu do yêu cầu đặc biệt cần phải

tính đến các tải tr ọng và tác động khác như động đất, nổ, do tác dụng

của nhiệt độ, do sụt lỡ …

Các tải tr ọng này đượ c xác định theo các hướ ng dẫn của quy

phạm hiện hành.



16/68




1.4.2. Tính toán nội lự c khung

1.4.2.1. Sơ đồ tínha. Các gi ả thi ế t

L

A A

BB

A-A

B-B

eTroüng tám

Hd

Ht

L-2e

J1

J2

Jd

e

Hình : Sơ đồ cấu tạo khung




1.4.2.1. Sơ đồ tínhb. Xác đị nh sơ bộ độ cứ ng của các cấ u ki ện

Hd

tH

e

1J

J2

Jd

J2

J1

L-2e L-e

1J

2J

dJ

2J

J1

e

H t

dH

J4

J3

J=8 J=8

L-e

1072

1 ÷= J

J 4025

2

÷= J

J d




c. Phươ ng pháp tính

1.4.2.1. Sơ đồ tính

1.4.2.2. Các trườ ng hợ p tải trọng



a. Tính khung vớ i t ải tr ọng đặt trên xà ngang

f 1 2

f

a)

AM

M C

M B

M p

M

A

C

B

eM Me

A'

B'

C'

eM

M A

CM

BM

tr

dM C

c) d)

b)



17/68




b. Tính khung vớ i t ải tr ọng cầu tr ục (do Mmax và Mmin) b)

CMd

tr

M B

M C

AM

M p

minMMmax

o

M A'

C'Mtr

dM C'

B'M

M B'

C'M d

trM C'

A'M

pM

M A

CM

BM

tr

dMC

M

M A

a)

A

C

B

?= 1

c)



c. V ớ i l ự c hãm ngang T

M po

T

pM

Hình : Tính khung vớ i tải trọng cầu trục (áp lự c T)



d. Tính khung vớ i t ải tr ọng gió:

M po

pM

Hình : Tính khung vớ i tải trọng gió



1.4.3. Xác định nội lự c tính toán

a. Lậ p bảng nội l ự c



18/68




b. Lậ p bảng t ổ hợ p nội l ự c:






Tổ hợ p cơ bản1: T ĩ nh t ải + một loại hoạt t ải nguy hiể m nhấ t*1

Tổ hợ p cơ bản 2: T ĩ nh t ải + Các loại hoạt t ải nguy hiể m*0,9

Khi tổ hợ p cần tuân theo các nguyên tắc:

- Tải tr ọng thườ ng xuyên luôn luôn đượ c k ể đến trong mọi

tr ườ ng hợ p, không k ể dấu thế nào.

- Không thể đồng thờ i lấy cả hai tải tr ọng 3 và 4 (hoặc 5 và

6, hoặc 7 và 8) cùng một lúc vì đã có Dmax ở bên trái tất không thể đồng thờ i có Dma x ở bên phải ; đã có gió trái thì thôi gió phải. Chỉ

đượ c chọn một trong hai dòng 3 hoặc 4 (5 hoặc 6; 7 hoặc 8);





- Khi đã k ể lực hãm T, tất phải k ể lực đứng Dmax , Dmin. Do

điều kiện làm việc thực tế của cầu tr ục, lực hãm T có thể coi đặt

vào cột này hay cột kia dù trên cột có Dmax hay Dmin, chứ không

phải T đặt vào cột có Dmax như thườ ng quan niệm. Lực T có thể thay đổi chiều nên các tr ị số nội lực sẽ mang dấu (±). Do tính chất

này mà khi đã xét tải tr ọng cầu tr ục D tất luôn cộng thêm tải tr ọng

T vì tr ị số momen sẽ luôn tăng thêm.


§1.5. HỆ MÁI NHÀ CÔNG NGHIỆP

H ệ mái nhà công nghi ệ p bao g ồm:

- K ết cấu chịu lực mái: dàn vì kèo, xà gồ, cửa mái.

- K ết cấu bao che: panen, tấm mái,

- Hệ giằng.

1.5.1. Các loại mái.

a. Mái có xà gồ:

b. Mái không xà gồ:

1.5.2. Cấu tạo và tính toán xà gồ

1.5.2.1. Xà gồ tiết diện đặc:



19/68





* C ấ u t ạo của xà g ồ:




* C ấ u t ạo của xà g ồ:



Tải tr ọng thẳng đứng q tác dụng vào xà gồ đượ c xác định như sau:

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛ += g

bqnq

c

α cos

qc - tải tr ọng tiêu chuẩn trên 1m2 mặt mái.

α - góc nghiêng mặt mái so vớ i phươ ng ngang.

b - khoảng cách giữa các xà gồ.

g - tr ọng lượ ng bản thân xà gồ.

n - hệ số vượ t tải.


* T ải tr ọng tác d ụng lên xà g ồ:



α

qy = q.sinα

qy = q.cosα

q

x

x

y

y


Thành phần song song vớ i mặt phẳng mái: q x = qsinα

Thành phần vuông góc vớ i mặt phẳng mái: q y = qcosα .

qx = q. sinα

qy = q.cosα



20/68




Do xà gồ có độ cứng bé khi chịu uốn do q x gây nên, vì vậy để ổnđịnh ngoài mặt phẳng uốn phải cấu tạo hệ giằng xà gồ. Hệ giằng xà

gồ thườ ng dùng: thép tròn có tăng đơ , bulông φ 16 ÷ 22 hoặc thép

góc.


Daìn vç keìo Xaì gäö

Giàòng d=18÷22




Daìn vç keìo Xaì gäö

Giàòng L63x5

Hình : Sơ đồ bố trí xà gồ






xq q x

l / 3l / 2 l / 2 l / 3 l / 3

l l


M y = q x.l 2 /32

M x = q y.l 2 /8

M y = q x.l 2 /90

M x = q y.l 2 /8

M y = q x.l 2 /360



21/68




f W

M

W

M c

y

y

x

x y x .γ σ σ σ ≤+=+=

f W

M

W

M c

y

y

x

x y x .2,112,1

γ σ σ σ


22/68




1.5.3. Cấu tạo và tính toán dàn mái

1.5.3.1. Sơ đồ dàn:

L

4 5 0

(d)

i

h

i

L

h

(h)

h

(k)

(c)

(g)



1.5.3.2. Tải trọng tác dụng lên dàn:

* T ĩ nh t ải:Tr ọng lượ ng mái : phụ thuộc vào cấu tạo mái.

Tr ọng lượ ng dàn và hệ giằng.

Tr ọng lượ ng của tr ờ i , tr ần treo và các thiết bị ở trên tr ần.

* Hoạt t ải:

Hoạt tải sửa chữa, cần tr ục treo.

Tải tr ọng gió: nếu mái dùng tấm lợ p nhẹ.



1.5.3.3. Tính nội lự c dàn:

Cụ thể tính toán các nội lực bao gồm:

- T ĩ nh tải.

- Hoạt tải sửa chữa nửa dàn trái.

- Hoạt tải sửa chữa nửa dàn phải.

- Hoạt tải sửa chữa toàn dàn.

- Mômen đầu dàn có tr ị số lớ n nhất gây nén cánh dướ i.

- Mômen đầu dàn gây xoắn dàn.



1.5.3.4. Chiều dài tính toán của các thanh dàn

* Chiều dài tính toán trong mặt phẳng

- Thanh cánh trên, cánh dướ i: l x = l ;

- Thanh xiên đầu dàn: l x = l ;

- Các thanh bụng còn lại: l x = 0,8l ;

* Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng:- Các thanh bụng: l y = l

- Thanh cánh: l y phụ thuộc vào hệ thanh giằ ng



23/68




1.5.3.5. Chọn tiết diện thanh dàn.

Nguyên tắc chọn tiết diện thanh dàn:- Tiết diện thanh dàn nhỏ nhất là L50x5

- Trong một dàn L ≤ 36m nên chọn không quá 6 đến 8 loại thép.

- Khi L ≤ 24m không cần thay đổi tiết diện thanh cánh.

- Khi 24m


24/68



§1.6. CỘT THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

1.6.1. Phân loại cột

A A

A-AB B

B-B

B

A

B

A

B-B

A-A B

A

B

A

B-B

A-A

Lèi ®i

400

B

A

400

B

Lèi ®i

B-B

A-A



1.6.2. Xác định chiều dài tính toán cột

1.6.2.1.Chi ều dài tính toán của cột trong mặt phẳng khung

a. C ột có tiế t diện không đổ i:

L Lox = L - tính từ mặt móng đến mép dướ i xà ngang.

µ - hệ số qui đổi theo chiều dài tính toán phụ thuộc vào liên k ết

cột vớ i móng và tỷ số độ cứng đơ n vị giữa xà và cột: K , vớ i:

c

x

i

i K =

L

J i x x =

H

J i cc =vớ i


22,112,172,332,633,03,42Khớ p

11,061,081,161,281,41,52Cứng

>103210,50,30,20

Tr ị số µ khi K bằngLiên k ết đầu dướ icủa cột vớ i

móng


Ở đây: J x , L; J c , H – mômen quán tính của tiết diện và chiều dài

tươ ng ứng của xà ngang và cột.

Tr ị số µ có trong bảng:

a. C ột có tiế t diện không đổ i:





b. C ột bậc:



d x H l 11 µ =t x H l 22 µ =

Chiều dài tính toán của cột bậc đượ c xác định riêng r ẽ cho từng

phần cột:

Cột dướ i:Cột trên:

µ 1: phụ thuộc vào liên k ết ở đầu cột , K 1 và C và xác định theo

quy phạm.

1

21

i

i K =



25/68




d H

J i 11 =

t H

J i 22 =

t J

J

H

H C

d

t

2

1=

Trong đó i1 , i2 – độ cứng đơ n vị của các đoạn cột

Trong đó t – tỷ số lực dọc của cột dướ i và cột trên,

b. C ột bậc:

C

12

µ µ =

32 ≤µ

Hệ số quy đổi chiều dài tính toán của cột trên µ 2 đượ c tính theo

công thức:

và phải thỏa mãn điều kiện


Trong những tr ườ ng hợ p thỏa mãn điều kiện:

(H t /H d ) ≤ 0,6 và t = (N 1 /N 2 ) ≥ 3Có thể lấy µ 1 , µ 2 theo bảng:

b. C ột bậc:

21,51,24. Đầu ngàm cố định (khung nhiều nhị p,

dàn liên k ết cứng vớ i cột)

2,521,63. Đầu tựa khớ p cố định (khung nhiềunhị p, dàn liên k ết cứng vớ i cột)

3222. Đầu không quay đượ c (khung một

nhị p, dàn liên k ết cứng vớ i cột)

332,51. Đầu tự do (khung một nhị p, dàn liên

k ết khớ p vớ i cột)

0,1>( J 2 /J 1)>0,050,3>( J 2 /J 1)>0,1

Hệ sốµ 2

Hệ số µ 1Điều kiện liên k ết ở đầu cột




1.6.2.2. Chi ều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:



Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung của cột (hoặc mỗi

đoạn cột) ly lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định cột, không

cho cột chuyển vị theo phươ ng ngoài mặt phẳng khung. Đối vớ i phần cột dướ i, đó là khoảng cách từ bản đế chân cột (mặt trên móng)

đến chổ tựa của dầm cầu tr ục (mép trên vai cột): l 1y = H d .

Đối vớ i phần cột trên, l 2y là khoảng cách từ mặt trên dầm hãm

đến hệ giằng dọc cánh dướ i dàn:

l 2y = H t – hdct ,

Trong đó hdct – chiều cao dầm cầu tr ục.PH ẠM VIẾT HIẾU - DTU 100


1.6.3. Thiết k ế tiết diện cột

1.6.3.1. Xác đị nh nội l ự c tính toán của cột:

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +

2

N

h

Mmax

o

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +

−

2

N

h

Mmax

o

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +

+

2

N

h

Mmax

o

Vớ i đoạn cột có tiết diện đối xứng:Chọn cặ p nội lực có

Vớ i đoạn cột có tiết diện không đối xứng: Nhánh phải: chọn cặ p có

Nhánh trái: chọn cặ p có



26/68




Khi chọn tiết diện cột nếu k ế thêm tr ọng lượ ng bản thân cột Gc,

xem Gc như một lực tậ p trung đặt tại tr ọng tâm cột và có giá tr ị:

1.6.3.1. Xác đị nh nội l ự c tính toán của cột:

ccc hgG = ψγKR

Ngc

∑=vớ i daN/m

K – hệ số ảnh hưở ng của momen làm tăng tiết diện cột, lấy bằng

(0,25 ÷ 0,3) đối vớ i cột trên; (0,4 ÷ 0,5) đối vớ i cột dướ i;

R – cườ ng độ tính toán của vật liệu thép làm cột;

ψ – hệ số cấu tạo, lấy bằng (1,4 ÷ 1,8)

g = 7850 daN/m3hc – chiều dài đoạn cột.



1.6.3.2 Thi ế t k ế ti ế t di ện cột trên

a) Hình dáng và yêu cầ

u củ

a tiết di

ện

b

h

b

h

h70

1

100

1b ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ÷=δ

tc h201

301b ⎟

⎠ ⎞⎜

⎝ ⎛ ÷=

Để đảm bảo ổn định cục bộ cho bảng bụng:

Để thỏa mãn yêu cầu chống gỉ: δ b ≥ 6 mm.

Để đảm bảo ổn định ngoài mặt phẳng khung:



b. Chọn tiết diện cột


⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ ÷+=h

e)8,22,2(

R

NA xsb ηγ

c. Kiểm tra tiết diện cột

Tính các đại lượ ng sau:

- Đặc tr ưng hình học.

- Độ mảnh và độ mảnh qui ướ c.

- Độ lệch tâm tươ ng đối m và độ lệch tâm tính đổi: me


* Kiểm tra bền ( khi cột có giảm yếu hoặc me > 20 )


* Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:

Hệ số ϕe phụ thuộc: me và xλ


f A

N

e

.γ ϕ

σ ≤=

f W

M

A

N

n

x

n

.γ ≤+



27/68




* Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:

Hệ số ϕ y phụ thuộc: λ y và f

C - hệ số k ể đến ảnh hưở ng của mômen uốn M x và hình dạng tiết diện

* Kiểm tra điều kiện ổn cục bộ của bản cánh: ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡≤

c

o

c

o bb

δδ

* Kiểm tra điều kiện ổn cục bộ của bản bụng ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡≤

b

b

b

b hh

δδ

f AC

N

y

.γ ϕ

σ ≤=




1.6.3.3 Thi ế t k ế ti ế t di ện cột d ướ i đặc

a. Dạng tiết diện.

b b

h h

b

hh

b

dH20

1

30

1b ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ÷= ( )h5,03,0b ÷=Chiều r ộng b của tiết diện: hoặc



1.6.3.3 Thi ế t k ế ti ế t di ện cột d ướ i đặc

b. Chọn tiết diện cột .

Diện tích yêu cầu sơ bộ của tiết diện:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ ÷+=h

e)8,22,2(25,1

R

NA xsb γ

c. Kiểm tra tiết diện

- Tiết diện cột đượ c kiểm tra bền;

- Ổn định tổng thể trong và ngoài mặt phẳng uốn;

- Ổn định cục bộ.



1.6.3.4 Thi ế t k ế ti ế t di ện cột d ướ i r ỗ ng:

a. Hình dạng và yêu cầu cấu tạo tiết diện.

h

b

x

x

y y

x1

x1

h

b

x

x

yy

x1

x1

h

x1

y

x1

x

x

by

y2 y1

y y b

hy2

x1y1

x

x1 x



28/68





b. Chọn tiết diện cột:

Xác định lực tính toán trong nhánh cột:

C

M

C

yNN x+=

C : khoảng cách tr ọng tâm hai nhánh.

y: khảng cách từ tr ọng tâm tiết diện đến nhánh đang khảo sát.

Tiết diện mỗi nhánh đượ c tính toán như cột đặc chịu nén đúng

tâm bở i lực N nh. Chiều dài tính toán của mỗi nhánh đối vớ i tr ục

y-y là l y và đối vớ i tr ục x-x là l nh .




* Kiểm tra tiết diện cột:

C ần kiể m tra theo các đ iề u kiện sau:

- Kiểm tra nhánh;

- Kiểm tra toàn cột theotr ục ảo x – x.



1.6.4 Cấu tạo và tính toán các chi tiết cột:

1.6.4.1. Các hình thứ c cấ u t ạo vai cột và nố i cột trên và d ướ i:

a. Cấu tạo vai cột vớ i cột đặc tiết diện không đổi:

A

A

A-A

A

A

De

Chi tiÕt vai cét



1.6.4 Cấu tạo và tính toán các chi tiết cột:

1.6.4.1. Các hình thứ c cấ u t ạo vai cột và nố i cột trên và d ướ i:

b. Cấu tạo vai cột vớ i cột rỗng tiết diện không đổi:

A

eD

h

A A-A

Chi tiÕt vai cét



29/68




c. Cấu tạo vai cột và nối

cột của cột có tiết diệnthay đổi, cột dướ i rỗng:

δdv h d v

ht

B-B

hd

A

B¶nK

A

BB 5 0 0

A-A

Chi tiÕtnèi cétvµ vai cét

B¶n K

1

32

Mmax, Ntu

Sng

Mmin, Ntu

Str

h'th't

1

B¶n K

5 2

4


§1.1.6. CỘT THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

a. Cấu tạo trườ ng hợ p chân cột có bản đế liền.

DÇm ®Õ

S− ên A

S− ên B

BB

A

A

L

L/2L/2

B-B

A-A

Chi tiÕtch©n cét

1.6.4.2. Các hình thứ c cấ u t ạo chân cột:



b. Cấu tạo trườ ng hợ p chân cột có bản đế rờ i.

DÇm ®Õ

S− ên A

S− ên B

BB

A

A

L

L/2L/2

B-B

A-A

Chi tiÕtch©n cét


§1.7. K ẾT CẤU ĐỠ CẦU TR ỤC.

1.7.1. Đại cươ ng về k ết cấu đỡ cầu trục:

a. Các bộ phận của k ết cấu đỡ cầu tr ục:



30/68




- Dầm cầu tr ục: chịu tải tr ọng thẳng đứng, tiết diện đặc hoặc r ỗng

(dàn cầu tr ục), sơ đồ tính là dầm đơ n giản hay dầm liên tục.

- K ết cấu hãm: chịu tải tr ọng nằm ngang, là đườ ng đi lại khi sữa

chữa cầu tr ục, tiết diện có thể đặc hoặc r ỗng.

- Ray cầu tr ục.


a. Các bộ phận của k ết cấu đỡ cầu tr ục:



b. Tải tr ọng:1.7.1. Đại cươ ng về k ết cấu đỡ cầu trục:

K ết cấu đỡ cầu tr ục chịu tác dụng của các lực chính sau:- áp lực thẳng đứng tính toán: P = k 1nnc P max.- áp lực ngang tính toán: T = k 1nncT 1.- Hoạt tải sửa chữa: p = nptc = 1,3 x200 ( daN/m2).

Trong đó: P max – Áp lực thẳng đứng lớ n nhất ở một bánh xek 1 , k 2 – hệ số động lực, k ể đến sự thay đổi vận tốc của cầu tr ục và sựkhông bằng phẳng của ray, phụ thuộc vào chế độ làm việc của cầu tr ụcvà nhị p của cầu tr ục;n – hệ số độ tin cậy của tải tr ọng (hệ số vượ t tải), n = 1,1;nc – hệ số tổ hợ p, khi tính vớ i hai cầu tr ục nc = 0,85 khi chế độ làmviệc nhẹ và trung bình và nc = 0,95 khi chế độ làm việc nặng, r ất nặng.


1,11,1

1,21,1

B ≤ 12B > 12

R ất nặng

11

1,11

B ≤ 12B > 12

Nặng

11Không phụ thuộc B Nhẹ, trung bình

k 2k 1Bướ c cột B (m)Chế độ làm việc của cầu tr ục


b. Tải tr ọng:


Giá tr ị của hệ số động lực k 1; k 2

Sơ đồ tải trọng của cầu trục



1.7.2. K ết cấu đỡ cầu trục tiết diện đặc

a. Cấu tạo:

Gồm hai bộ phận chính: Dầm cầu tr ục và dầm hãm

Các hình thứ c cấ u t ạo d ầm cầu tr ục:



31/68




1.7.2. K ết cấu đỡ cầu trục tiết diện đặca. Cấu tạo:

Các hình thứ c cấ u t ạo d ầm hãm:


CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚ N

§ 2.1. TỔNG QUAN VỀ K ẾT CẤU NHÀ NHỊP LỚ N

2.1.1 Phạm vi sử dụng

- Nhà dùng để sinh hoạt tậ p thể, xã hội như: R ạ p hát, r ạ p chiếu phim,

nhà thi đấu thể thao, nhà ga, chợ …

- Nhà chuyên dụng như: gara máy bay, tàu điện, bãi đậu xe có mái

che …

- Nhà công nghiệ p như: Xưở ng đóng tàu, xưở ng lắ p ráp máy bay, vũ

tr ụ …







32/68






§ 2.1. TỔNG QUAN VỀ K ẾT CẤU NHÀ NHỊP LỚ N

2.1.1 Phạm vi sử dụng

2.1.2 Đặc điểm của k ết cấu nhà nhịp lớ n

- Lànhững công trình đơ n chiếc, vớ i yêu cầu sử dụng và kiến trúc cao;

- Nhị p r ộng, ít cột, TLBT mái lớ n, thiết k ế k ết cấu phức tạ p;

- Sử dụng thép cườ ng độ cao, dây căng ứng suất tr ướ c, hợ p kim…

2.1.3 Các dạng k ết cấu chịu lự c chính- K ết cấu phẳng :

- K ết cấu mái không gian :

- K ết cấu mái treo :



§ 2.2. NHÀ NHỊP LỚ N VỚ I K ẾT CẤU PHẲNG CHỊU LỰ C

2.2.1. K ết cấu kiểu dầm dàn

Thườ ng dùng cho nhà có mặt bằng hình chữ nhật vớ i nh ị p

L = 40-90m và g ố i t ự a không có l ự c xô ngang.





33/68





2.2.2. K ết cấu kiểu khung:

a. Ư u, nhượ c đ i ể m của k ế t cấ u khung :

- So víi kÕt cÊu dµn kÕt cÊu khung cã TLBT nhá h¬n, ®é cøng lín

h¬n vµ chiÒu cao cña xµ ngang bÐ h¬n.

- ChiÒu cao tiÕt diÖn cét lín.- ChÞu ¶nh h− ëng cña ®é lón vµ nhiÖt ®é do lùc x« ngang lín.

* C ấ u t ạo:

- Sử dụng cho nhà nhị p r ộng tớ i 120m. Tiết diện khung có thể

r ỗng hoặc đặc;






b. Các loại k ế t cấ u khung:

Cã hai d¹ng khung ®Æc vµ rçng.

- Khung ®Æc dïng hîp lý khi L


34/68








Hình : Khung đặc hai khớ p có thanh căng1 – xà ngang; 2 – thanh căng ; 3 – cầu trục treo








Hình : Sơ đồ khung rỗng




35/68





Hình : Mái nhà triển lãm vớ i khung rỗng








§Æc ®iÓm tÝnh to¸n kÕt cÊu khung:

S¬ ®å tÝnh:

+ Khung ®Æc lµ c¸c thanh ®i qua träng t©m cña cét vµ xµ ngang.

+ Khung rçng ®−

îc quy vÒ khung ®Æc t−

¬ng ®−

¬ng. T¶i träng t¸c dông lªn khung:

+ TÜnh t¶i: TLBT kÕt cÊu

+ Ho¹t t¶i ®øng.

+ Häat t¶i giã.

§èi víi khung nhÞp L >50m, cét thÊp ph¶i tÝnh víi t¶i träng do thay

®æi nhiÖt ®é.





Hình : Góc khung rỗng và góc khung rỗng có gia cườ ng1 - Bản ốp gia cườ ng cánh ngoài; 2 - Chỗ nối của xà ngang;

3 - Bản đặc góc khung có sườ n gia cườ ng.



36/68






Hình : Góc khung đặc



§ 2.3. K ẾT CẤU KIỂU VÒM

(a): Vòm hai khớ p: không bị ảnh hưở ng của nhiệt độ và lún gối ta.(b): Vòm ba khớ p: hệ t ĩ nh định, nội lực lớ n hơ n vòm hai khớ p. Khớ pở đỉnh làm khó khăn cho việc cấu tạo vòm và mái. Đây là loại phổ

biến nhất nhờ có sự quay tự do của khớ p gối nên vòm có thể biếndạng đượ c, do đó không gây nảy sinh ứng suất do thay đổ nhiệt độ vàlún gối tựa.(c): Vòm không khớ p: momen uốn phân bố đều hơ n, momen uốn nhỏnhất, yêu cầu móng to, chịu ảnh hưở ng của nhiệt độ và lún gối tựa.




Hình : K ết cấu vòm




§Æc ®iÓm cÊu t¹o vßm :

- Khi vßm liªn kÕt khíp víi mãng, cÊu t¹o thanh c¨ng ®Ó

chÞu t¶i ngang.

- Trôc cña vßm nªn lÊy gÇn trïng víi ®− êng ¸p lùc ®Ó vßm

chñ yÕu chÞu lùc nÐn.- Vßm ®− îc gèi lªn khung hoÆc trùc tiÕp trªn mÆt ®Êt.

- Vßm ®− îc gèi trùc tiÕp trªn mÆt ®Êt: ®Ó sö dông ®− îc

kh«ng gian gÇn ch©n vßm, phÇn vßm gÇn gèi tùa ®− îc cÊu t¹o

th¼ng.



37/68







Hình : Mái vòm nhiều nhịp

Hình : Đườ ng viền của vòm



Hình: Sơ đồ cấu tạo khớ p






38/68











Hình: Khớ p đỉnh vòma) khớ p bản ; b) khớ p đu ; c) khớ p dạng tấm ; d) khớ p bulông



39/68






§ 2.4. K ẾT CẤU MÁI KHÔNG GIAN CỦA NHÀ NHỊP LỚ N

2.4.1. Khái niệm


CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚ N§ 2.4. K ẾT CẤU MÁI KHÔNG GIAN CỦA NHÀ NHỊP LỚ N

Hình : Hệ lướ i thanh không gian phẳnga) k ết cấu thự c ; b,c,d) sơ đồ lướ i thanh

1 - thanh cánh trên ; 2 – thanh cánh dướ i ; 3 – thanh bụng xiên4 – thanh chéo trên ; 5 – thanh chéo dướ i ; 6 – vành biên





40/68










Các loại k ết cấu mái kiểu dầm – dàn, khung, vòm đượ c xem

xét ở phần tr ướ c là hệ k ết cấu phẳng, bao gồm nhiều cấu kiện riêng

lẻ đượ c liên k ết vớ i nhau bằng hệ giằng, do đó sự làm việc không

gian của k ết cấu đó không lớ n.


2.4.1. Khái niệm

Ngoài việc dùng k ết cấu phẳng, chúng ta có thể dùng k ết cấu

không gian cho mái nhà nhị p lớ n, có ngh ĩ a là mái có k ết cấu mà tr ục

của các bộ phận chịu lực không nằm trong một mặt phẳng và truyền

lực theo cả hai phươ ng, nội lực đượ c dàn đều trên mặt mái nên k ết

cấu không gian nhẹ hơ n k ết cấu phẳng, thườ ng có dáng kiến trúc

đẹ p hơ n.



41/68




2.4.2. Hệ lướ i thanh không gian phẳng


Hệ lướ i thanh không gian phẳng là một hệ thống dàn cánh song songđặt cách nhau. Xét về phươ ng diện cấu tạo, hệ lướ i thanh bao gồmnhiều cấu trúc giống nhau (gọi là cấu trúc tinh thể)

Hình. Cấu trúc tinh thể của hệ lướ i thanh



Sơ đồ cột và dây đỡ k ết cấu mái thanh1 – cột ; 2 – dây ; 3 – hệ thanh




Tiết diện các thanh dùng làm hệ lướ i thanh có thể là hình

ống, thép góc hoặc thép dậ p nguội. Do độ mảnh theo mọi phươ ng

như nhau nên dùng thép ống tiết kiệm đượ c 25% tr ọng lượ ng so

vớ i thép góc. Góc nghiêng của các thanh bụng xiên 35 ÷ 50o

khoảng cách giữa các nút dàn S = 2 ÷ 3m. Bộ phận cấu tạo phức

tạ p nhất của hệ lướ i thanh là nút.



Một số kiểu nút thườ ng gặ p:


CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚ N2.4.2. Hệ lướ i thanh không gian phẳng




42/68



CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚ N2.4.2. Hệ lướ i thanh không gian phẳng




2.4.3. Hệ thanh không gian dạng vỏ

Hệ thanh không gian dạng vỏ một lớ p




2.4.3. Hệ thanh không gian dạng vỏ




§ 2.5. KHUNG THÉP NHẸ NHÀ CÔNG NGHIỆP.

2.5.1. Phạm vi áp dụng và các yêu cầu chung.

Hệ k ết cấu chịu lực trong nhà công nghiệ p bao gồm: khung ngang,

móng, dầm cầu tr ục (nếu nhà có cầu tr ục) và hệ giằng, trong đó k ết

cấu chịu lực chính là khung ngang.

* Các yêu cầu khi thi ế t k ế :

- K ết cấu đủ độ bền, độ cứng và tuổi thọ theo thiết k ế

- Việc lắ p đặt các thiết bị máy móc phải thuận tiện.

- Giảm chi phí thiết k ế.



43/68







2.5.2. Cấu tạo của khung thép nhẹ một tầng, một nhịp


Khung thép nhẹ một tầng, một nhị p thườ ng dùng trong các công trình

cần không gian thông thoáng hoàn toàn như nhà thi đấu, hăng-ga

máy bay, phòng tr ưng bày sản phẩm, nhà kho, nhà sản xuất…vớ i

nhị p khung thườ ng không vượ t quá 60m.

Liên k ết giữa cột khung vớ i móng có thể là ngàm hoặc khớ p.

+ Khớ p: cấu tạo đơ n giản, giảm kích thướ c móng dùng khi

nhà không có cầu tr ục, nhị p không lớ n hoặc nền đất yếu.+ Ngàm: tăng ổn định cũng như độ cứng cho khung.

PH ẠM VIẾT HIẾU - DTU 171 PH ẠM VIẾT HIẾU - DTU 172





Ư Ế Ấ É À Ớ Ư Ế Ấ É À Ớ


44/68




b)a)





Hình : Sơ đồ khung tự a



2.5.3. Thiết k ế khung ngang


2.5.3.1. Tải trọng tác dụng lên khung ngang.

Tải tr ọng tác dụng lên khung ngang thông thườ ng bao gồm tải tr ọng

thườ ng xuyên (t ĩ nh tải), hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái tải tr ọng

cầu tr ục (nếu có), tải tr ọng gió.



a. T ải tr ọng thườ ng xuyên (t ĩ nh t ải)

T ĩ nh tải tác dụng lên khung ngang bao gồm:

- Tr ọng l ượ ng của t ấ m l ợ p và xà g ồ: lấy theo catalo của nhà sản xuất

hoặc sơ bộ chọn khoảng: 10 – 15 daN/m2.

- Tr ọng l ượ ng bản thân k ế t cấ u và hệ giằ ng : đượ c lấy theo thiết k ế

tươ ng tự hoặc có thể lấy sơ bộ theo kinh nghiệm khoảng: 15 – 20daN/m2 mái.

- Tr ọng l ượ ng d ầm cầu tr ục (nế u có): xác định theo phần thiết k ế dầm

cầu tr ục hoặc theo kinh nghiệm khoảng: 100 – 200 daN/m2. vớ i sức

tr ục dướ i 30 tấn.


CHƯƠNG II KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN CHƯƠNG II KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN


45/68




q (daN/m)

L

H

a. T ải tr ọng thườ ng xuyên (t ĩ nh t ải)



b. Hoạt t ải mái.Theo TCVN 2737 – 1995, tr ị số của hoạt tải sửa chữa hoặc thi

công mái phụ thuộc vào loại mái. Vớ i mái lợ p vật liệu nhẹ như: tôn,fibrôximăng … tr ị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái : ptc = 30 daN/m2, hệ số vượ t tải tươ ng ứng γ p = 1,3

L

p1 (daN/m)

L

p2 (daN/m)



c. Hoạt t ải cầu tr ục.

d. T ải tr ọng gió.

Tải tr ọng gió tác dụng vào khung ngang phụ thuộc vào địa điểm xâydựng và hình dáng công trình. Tr ị số tải tr ọng gió tác dụng lên cột vàxà ngang có thể xác định theo công thức:

Bkcwq eo pγ =

γ p – hệ số vượ t tải của tải tr ọng gió, γ p = 1,2;wo – áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió (địa điểmxây dựng);k – hệ số k ể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vàodạng địa hình;ce – hệ số khí động, phụ thuộc vào hình dạng nhà (hình 2.29)

B – Bề r ộng diện truyền tải tr ọng gió vào khung (bướ c khung)PH ẠM VIẾT HIẾU - DTU 180


L

ce1 ce1

c e 1

=

+ 0 ,

8

c e 3 H

q 4

q 1

q3q2

L

d. T ải tr ọng gió.



46/68





CHƯƠNG II: KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN CHƯƠNG II: KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN


47/68




2.5.3.2. Xác định nội lự c.

* Nội lực trong khung ngang đượ c xác định vớ i từng loại tải tr ọng

riêng biệt. Có thể dùng các phần mềm như: Sap2000, Staad … K ết

quả đượ c thể hiện dướ i bảng thống kê nội lực. Cần tìm nội lực tại

các tiết diện đặc tr ưng đối vớ i từng cấu kiện khung là cột và xà

ngang:

+ Vớ i cột khung: đỉnh cột, chân cột, vai cột (nếu không có

cầu tr ục thì tại giữa cột)

+ Vớ i xà ngang: nếu tiện diện không đổi thì tại hai đầu và

giữa, nếu tiết diện thay đổi thì tại hai đầu và chổ thay đổi tiết diện



2.5.3.3. Tổ hợ p nội lự c

Sau khi tính khung vớ i từng loại tải tr ọng cần tổ hợ p nội lực để tìm

nội lực nguy hiểm nhất tại các tiết diện đặc trung. Các nguyên tắc tổ

hợ p và chọn cặ p nội lực nguy hiểm nhất tươ ng tự chươ ng 1.

2.5.3.4. Thiết k ế cột khung

a. Xác định chiều dài tính toán

a1) C ột có tiế t diện không đổ i


CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚ N2.5.3.4. Thiết k ế cột khung



+ Chiều dài tính toán trong mặt phẳng: H l x =Trong đó:

H – Chiều dài thực tế của cột,

tính từ mặt móng đến đỉnh cột;

H Icot

Ixa

Ixa

IcotH

µ - hệ số chiều dài tính toán.

+ Chiều dài tính toán ngoài mặt

phẳng (ly) bằng khoảng cách giữa

các điểm cố k ết theo phươ ng dọc

nhà (giằng cột, dầm cầu chạy …)





n

38,012 +=µ Liên k ết cột khung – móng là khớ p:

L

H

I

I

H

I

L

I n xa xa .:

cot

cot =⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ =

Liên k ết cột khung – móng là ngàm: 14,0

56,0

+

+=

n

nµ

Vớ i:





48/68




a2) C ột vát.



+ Chiều dài tính toán trong mặt phẳng: H l x 1µµ =

µ - hệ số chiều dài tính toán như cột có tiết diện không đổi;

µ 1 - hệ số chiều dài tính toán bổ sung (tra theo tiêu chuẩn hiện hành)




CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚ N2.5.3.4. Thiết k ế cột khung


b. Chọn tiết diện

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ ÷+=h N

M

f

N A

c

yc .)8,22,2(25,1

γ

Sơ bộ chọn: h = (1/15 ÷ 1/20) H



E f bt f f /≥ b f

t f t fh w

h

y y

x

x t w

* Thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ:

t w = (1/70 ÷1/100)h ≥ 6mm;bf = (0,3 ÷ 0,5)h;bf = (1/20 ÷ 1/30)ly;

; t f ≥ t w

b. Chọn tiết diện


c1) kiể m tra bề n

c

nxn

f W

M

A

N γ ≤+




49/68




c2) Kiể m tra ổ n định t ổ ng thể


c

e

x f A

N γ

ϕ σ ≤= c

y

y f Ac

N γ

ϕ σ ≤=

ϕ e - hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén lệch tâm;

ϕ y - hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén đúng tâm;

c – hệ số xét đến ảnh hưở ng của momen uốn và hình dạng của tiết

diện đến khả năng ổn định ngoài mặt phẳng cột.

c3) Kiể m tra ổ n định cục bộ của bản cánh và bản bụng cột.



2.5.3.5. Thiết k ế xà ngang

a. Chọn tiết diện

Do tại mỗi tiết diện của xà ngang đều cómomen và lực dọc (thườ ng là lực nén) cùng

tác dụng nên tiết diện xà ngang có thể chọn

sơ bộ theo các điều kiện của cấu kiện chịu

uốn (như dầm tổ hợ p hàn) và đượ c kiểm tra

theo điều kiện bền của cấu kiện chịu uốn.

c

x yc

x f

M W

γ =

w

yc

x

t

W k h =

b f

t w

x x

y

y

h h w

t f

t f

k – hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầmDầm tổ hợ p hàn k = 1,2÷1,15



cm f h

V t

cv

w )2,16,0(2

3÷=≥

γ

2

3 2

122.)(

fk

ww

c

yc

f f

yc

f h

ht h

f

M t b A ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −==

γ

2.5.3.5. Thiết k ế xà ngang

a. Chọn tiết diện

Thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ:

b. Kiểm tra tiết diện

b1) Kiể m tra bề nctd f γ τ σ σ 15,13

21

21 ≤+=

w x

f w

n t I

VS

h

h

W

M == 11 ; τ σ


CHƯƠ NG II: K ẾT CẤU TH�

Documents

Bai giang thep 2 DTU (hay).pdf