ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN KẾT CẤU THÉP ĐẶC BIỆTCâu 1: Đặc điểm làm việc của kết cấu thép bản?

Thiết lập công thức tính toán kết cấu thép bản theo lý thuyết phi mômen?Trả lời:

1. Đặc điểm làm việc của kết cấu thép bản:- Điều kiện làm việc khác nhau:

(Bể chứa chất lỏng,Bể chứa khí,Silo,Đường ống dẫn dầu,Đường ống dẫn khí)Chôn ngầm hoặc trên mặt đất.Áp lực bên trong hoặc chân không.Tác động của nhiệt độ.Ăn mòn của môi trường trong hoặc ngoài.Chịu tải trọng tĩnh hoặc động.

- Thường phải kín- Thương xuyên làm việc ở trạng thái ứng suất gần tối đa(Nên giảm hệ số điều

kiên làm việc xuống 0,8)- Vật liệu sử dụng: - Khi t < 4mm dùng thép cán dạng nguội. - Khi t = 4 ÷ 10 mm dùng thép nguội dạng cán nóng.

- Ống dẫn nước chính, bể chứa chuyên dụng, vỏ lò luyện kim, vỏ lò đốt nóng khí có quy định dùng thép riêng. - Bể chứa các chất lỏng ăn mòn được làm bằng hợp kim nhôm hoặc thép thường , mặt trong phủ kim loại không gỉ.2. Thiết lập công thức tính toán thép bản theo lý thuyết phi mô men: ( Hình vẽ SGK/187)

4-4

3-3

2-21-1

+ Mục tiêu : Xác định

Yêu cầu : ;

Để xác định ta cắt vỏ theo phương mặt phẳng vuông góc với trục( Trên biên của

mặt cắt là không đổi)

1

Hoặc :

- Để xác định , ta phải trích 1 phần tử có kích cỡ dS1dS2 để xem xét.

- Chiếu hệ lực lên phương pháp tuyến:

- Từ đó ta xác định được mối quan hệ giữa ( phương trình Laplace):

- Thay vào ta có:

- Vỏ cầu : R1= R2 = r

- Vỏ nón có :R1 =

ri : Bán kính mặt cắt ngang.: Góc của đường sinh với trục quay

Câu 2: Cấu tạo của đáy, mái và thân bể chứa hình trụ đứng?Trả lời :

1. Cấu tạo đáy bể:- Lấy theo cấu tạo khi hàn và chống ăn mòn.

2

a) NÒn d í i bÓ b) Chia b¶n ®̧y bÓ

- Chiều dày nhỏ nhất tmin:tmin= 4mm (khi V ≤ 1000m3)tmin= 5mm(khi V≥ 1000m3)tmin = 6 mm ( khi Dđáy > 25 m)Khi V ≥ 2000 m3 chiều dày tấm biên lớn hơn tấm giữa 1÷2 mm.

- Chia tấm đáy bể :Nguyên tắc: Chia thành từng dải, các dải được cuộn tại nhà máy, vận chuyển đến công trường,trải ra và được hàn ráp nối.Bề rộng dải được lấy theo mô dun của thép tấm.Mỗi dải được nối bằng nhiều tấm thép đơn, có chiều dài theo mô đun thép tấm.Mỗi dải lại được nối bằng nhiều tấm thép đơn,có chiều dài theo mô đun thép tấm.Các tấm phải được hàn đối đầu.Các dải được hàn đối đầu tại công trường nên dùng đường hàn đối đầu .Các dải trườn lên nhau từ 30 ÷ 60mmChú ý trình tự hàn.Vành biên đáy bể cần chuyển liên kết hàn chống thành đối đầu để thân bể áp sát được vào toàn bộ đáy bể.

- Dường kính đáy bể lớn hơn đường kính thân bể khoảng 100mm.2. Cấu tạo thân bể :- Nguyên tắc : Chia thân bể thành các dải nằm ngang, các dải trên được cuộn

trước ở nhà máy. Khi chiều dài dải lớn hơn 17mm, không cuộn được thì mới để nguyên tấm mang đến công trường hàn nối.

a) Nèi th©n ví i ®̧y b) Nèi th©n ví i m̧ i

a) Nèi ®èi ®Çu b) Nèi lång c) Nèi d¹ng bËc

- Chiều dày tối thiểu của thân bể : tmin = 4mm.

3

- Chủ yếu hàn ngoài bể. Hàn trong bể chỉ mạng tính chất định vị thi công(Dài 100mm, cách nhau 300mm).

- Có thể gia cường thân bể bằng thép sợi cường độ cao, băng thép hoặc bể 2 lớp.3. Cấu tạo mái bể :

+ Gồm : Mái nón, mái treo,mái cầu, mái trụ cầu.Mái nón : V≤ 5000m3.Độ dốc : i = 1/20.Cột trung tâm bằng thép ống hoặc thép góc.Chia thành nhiều tấm mái ,mỗi tấm mái gồm sườn bằng thép I hoặc C và bản thép dày 2,5 ÷3 mm.

- Mái treo: V ≤ 5000m3.

Không có sườn.Mái treo chỉ chịu kéo,không mô men.Tấm biên mỏng hơn tấm giữa.Kinh tế hơn mái nón 10÷ 15%.

- Mái cầu : V > 5000m3 hoặc áp lực dư lớn. Kết cấu cu pôn sườn vòng.- Mái trụ cầu : Áp lực dư lớn.

Câu 3: Tính toán thân bể chứa hình trụ đứng theo điều kiện bền?Trả lời:Phần thân bể , cách đáy 300 trở lên, không có mô men

4

- Để xác đinh , ta cắt vỏ theo phương mặt phẳng vuông góc với trục ( trên biên

của mặt cắt, là không đổi).Áp lực chất lỏng vuông góc với thành bể, không

ảnh hưởng trong thân.

Gx : Trọng lượng vỏ bể tính đến mặt cắt x.- Áp lực tính toán ở độ sâu cách mặt thoáng chất lỏng 1 đoạn x là:

:Hệ số độ tin cậy của áp lực thủy tĩnh và áp lực dư

: Trọng lượng riêng chất lỏng trong bể,với xăng dầu : = 9 KN/m3.

- Cắt hình tròn dày d rất mỏng tại vị trí x, sau đó cắt nửa hỉnh tròn, xét cân bằng trong mặt phẳng, ta có:

- Nơi yếu nhất trên vành chính là đường hàn đối đầu tấm, kiểm tra như sau:

: Hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 0,8.

5

Câu 4: Tính toán thân bể chứa hình trụ đứng theo điều kiện ổn định?Trả lời :

- ổn định của thân bể do ứng suất :

Với : =1,0 là hệ số điều kiện làm việc.

- Khi 0,5≤L/r ≤ 10

- Khi 20 ≤L/r

- Khi 10 ≤ L/r ≤ 20 thì nội suy.

- Các tải trọng gây ra ứng suất :

Tải trọng gió tác dụng xung quanh bể, coi như phân bố đều và được quy đổi thành áp lực chân không quy ước pgió.

Tải trọng chân không tính như trên.

Tổng ứng suất nén vòng:

nc: Hệ số tổ hợp lấy bằng 0,9.

- Ổn định của thân bể do ứng suất và :

- Có thể tăng cường vành cứng bằng thép góc để tăng ứng suất tới hạn , với

mô men quán tính tiết diện vành cứng Ix thỏa mãn:

a:Diện chịu tải của vành.

6

Câu 5: Bể chứa hình trụ nằm ngang?cấu tạo đáy và thân bể chứa hình trụ nằm ngang?Trả lời:

- Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới áp lực dư pd ≤0,2 Mpa( 2 kG/cm2) và hơi hóa lỏng có pd ≤ 1,8 Mpa.(18 kG/cm2), áp lực chân không p0 ≤ 0,1 Mpa. Thể tích bể V≤ 100m3 với các sản phẩm dầu và V ≤ 300 m3 đối với hơi hóa lỏng.

- Đường kính bể : D = 1,4 ÷4 m.- Chiều dài bể L =2 ÷ 30 m.- Đường kính tối ưu của bể:

- Ưu nhược điểm: Hình dạng đơn giảnTăng đáng kể áp lực dưTốn chi phí xây dựng gối tựa.

- Các bộ phận của bể : Thân, đáy, gối tựa.- Chiều dày tấm thân bể: t = 3 ÷ 36 mm.- Các khoang thân bể dùng đường hàn đối đầu, chiều rộng khoang bằng thép tấm

định hình từ 1,5 ÷ 2 m- Khi r/t > 200 phải đặt vành thép góc hàn gia cường thân bể.- Phải đặt vành cứng gối tựa.- Hình dạng đáy bể: Phẳng, nón,trụ, cầu,elip.

V ≤ 100m3 ; pd ≤ 0,04 Mpa dùng đáy phẳng.

7

Pd ≤ 0,05 dùng đáy nón.V = 75 ÷ 150 m3.pd ≤ 0,07 ÷ 0,15 Mpa dùng đáy trụ.V= 75 ÷ 150 m3, pd ≤ 0,2 dùng đáy cầu hoặc elip.Gối tựa hình cong lõm dùng bê tông , đá hộc,gạch, hoặc gối tựa dạng thanh đứng. Góc mở từ 60 ÷ 1200.

Câu 6. Xác định vị trí gối tựa của bể trụ nằm ngang. Tính toán thân bể chứa trụ nằm ngang theo điều kiện bền.*/Xác định vị trí gối tựa: Coi bể là 1 dầm mút thừa. Khoảng cách l0 giữa hai gối tựa xác định từ điền kiện sao cho mômen ở gối và ở nhịp bằng nhau(hình vẽ:h4.20-sgk208)

c: độ nhô của côngxon q: tải trọng tác dụng lên dầm quy đổi

G:trọng lượng bể L:chiều dài tính toán của bể,

Giải ra được l0=0,586L */Tính toán bể chứa trụ nằm ngang theo điều kiện bền +) ứng suất dọc theo phương đường sinh:

0,8 hệ số điều kiện làm việc.

: ứng suất do uốn bể, tính như dầm đơn giản

Với: W:mômen kháng uốn của tiết diện

: ứng suất do áp lực dư và áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đáy bể gây ra

8

+)ứng suất kéo vòng do áp lực thủy tĩnh và áp lực dư tại vùng dưới của bể:

+)Kiểm tra bền theo ứng suất tương đương:

hệ số kể đến đặc tính dễ cháy và dễ nổ của sản phẩm, 0,9

0,8 hệ số điều kiện làm việc

, hệ số độ bền của liên kết hàn đối đầu khi hàn tự động có

hàn đầy hai phía +)Kiểm tra ổn định thân bể

Các ứng suất tới hạn xác định giống như bể trụ đứng

Câu 7.Đặc điểm chung của tháp trụ. Tính tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tháp trụ. */Đặc điểm chung của tháp trụ-Tháp và trụ là những công trình cao.Nó được dùng làm cột đường dây tải điện, cột ăng ten, cột dàn khoan, ống khói, tháp nước…-Tháp là công trình đứng tự do, ngàm với móng. Trụ là công trình đứng vững phải được dựa vào các dây neo.-Thanh mảng: H/B=8-200 lần-Chiều cao lớn nên thường làm bằng thép-Thường dùng hệ thanh không gian 3 mặt trở lên-Hình dáng đơn điệu-Chi tiết phức tạp độ chính xác cao-Tải trọng gió là tải trọng chủ đạo */Tính tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tháp trụGió có hiện tượng: giật, thổi tong cơn và hiện tượng chuyển động thành luồngTải trọng gió gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh Wt và thành phần động Wđ

W=Wt+Wđ

+)Thành phần gió tĩnh Wt -áp lực gió tiêu chuẩn:W0=0,0613v 0

2 (daN/m2) v 0: vận tốc gió ở độ cao 10m so với mặt chuẩn -Lực gió tiêu chuẩn tác động trên diện tích Ak của công trình ở cao độ Hk

Wtk=

Ak: diện tích hình chiếu của bề mặt chắn gió trên mặt phẳng vuông góc với hướng gió

9

k:hệ số độ cao;

với z: độ cao xác định vận tốc gió z10=10m :độ cao xác định v0

z0: độ nhám tương đối của bề mặt, phụ thuộc vào dạng địa hình c: hệ số khí động -Lực gió tiêu chuẩn tác động trên một thanh thép ở độ cao Hk : Wtk=W0cxAk Ak: diện tích hình chiếu của thanh lên mặt phẳng vuông góc với hướng gió cx: hệ số khí động của thanh cx=1,4 với thép hình khi mặt đón gió của thanh vuông góc với phương gió cx=1,2 với dây dẫn điện và dây cáp -Lực gió tác động trên 1 dàn không gian từ 3 mặt trở lên Wtk=kc tW0Ak ct=k1(1+ )cx; ct là hệ số cản chính của dàn không gian k1: hệ số tính đến sự thay đổi hệ số cản cx của dàn khi mặt dàn không vuông góc với phương gió : hệ số kể đến sự giảm tải gió vào dàn khuất gió do sự cản trở của dàn đón gió+) Thành phần gió động Wđ -Với công trình có tần số dao động riêng đầu tiên lớn hơn tần số dao động riêng giới hạn :f1>fL; hoặc công trình có sơ đồ tính toán là hệ một bậc tự do(như tháp nước) có f1<fL: Wđ= Wt

_Wt: thành phần gió tĩnh : hệ số xét đến thành phần của tải trọng gió

Khi f1>fL thì

Khi công trình có 1 bậc tự do, có f1<fL thì hệ số áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc dạng địa hình và độ cao hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió hệ số động lực-Khi f1< fL<f2 ; thành phần động của tải trọng gió tại khối lượng thứ k là:

đặt

Mk: khối lượng cảu đoạn thứ k của công trình : hệ số yk: chuyển vị ngang cảu công trình tại tâm khối lượng thứ k đối với dạng dao động thứ nhất của công trình-Khi công trình cao nhiều bậc tự do, mà s dạng dao động đầu tiên có f s<fL<fs+1; thành phần gió động cần xét tới s dạng dao động đầu tiên đó:

10

hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i

hệ số, ứng với dạng dao động thứ i

Câu 8.Cách phân loại tháp thép.Hình dạng chung của tháp thép dạng dàn*/Cách phân loại tháp thép-Theo chức năng: +Tháp làm mốc chuẩn độ cao +Tháp thông tin bưu điện +Tháp truyền hình +Tháp du lịch +Cột tải điện vượt sông +Tháp đỡ đài quan sát +Tháp đỡ băng tải ,trụ cầu-Theo số lượng mặt bên: +Tháp 3 mặt +Tháp 4 mặt +Tháp nhiều mặt-Theo hình thức tiết diện thanh: +Tháp thép ống +Tháp thép góc +Tháp thép I, C…-Theo vật liệu: +Tháp thép +Tháp bê tông-Theo độ choán: +Tháp đặc +Tháp rỗng-Theo tải trọng: +Tháp có dây +Tháp không dây +Tháp tải đứng lớn +Tháp tải đứng bé*/Hình dạng chung của tháp thép dạng dàna.Các dạng chính của tháp+)Dạng đứng: trục của thanh cánh tháp đều song song và vuông góc với mặt móng. Số lượng thanh cánh có thể là 3, 4 hoặc nhiều thanh. -đặc điểm: chế tạo, lắp ghép đơn giản chịu tải đứng tốt, không phù hợp khi chịu tải ngang -ứng dụng: tháp nhỏ, tháp chịu tải đứng lớn+)Dạng thon đều: trục các thanh cánh(3,4 hoặc nhiều thanh) có cùng độ dốc trên suốt chiều cao của tháp. -đặc điểm: chịu tải ngang hợp lý hơn Giảm dao động -ứng dụng: tháp có chiều cao trung bình+)Dạng thon thay đổi độ dốc một vài lần: dọc theo chiều cao, độ dốc của thanh cánh thay đổi 1 vài lần. -đặc điểm: chế tạo phức tạp chịu lực tốt

11

thẩm mỹ cao -ứng dụng: tháp có chiều cao lớnb.Các thông số cấu tạo tháp-Chiều cao tháp: nhiệm vụ thiết kế( yêu cầu sử dụng)-Chiều rộng chân tháp: B=(1/8-1/20)H Thực tế:B=(1/6-1/10)H-Chiều rộng đỉnh tháp: phụ thuộc yêu cầu sử dụng không gian công tác bên trên, gá lắp thiết bị: +cột tải điện: 1-1,5m +Tháp ăng ten: 2m và >= 0,75D (với D là đường kính ăng ten đỉnh tháp)-Chia đốt: +Chiều cao đốt: 6-10m +Gócthanhbụng:450

+Bề rộng đốt:Bz/Hz=1/8-1/20Cõu 9.Đặc điểm của tháp thép. Ưu và nhược điểm cảu các loại hệ thanh bụng trong tháp thép.*/Đặc điểm của tháp thép-Tháp là công trình có chiều cao lớn hơn nhiều lần so với chiều rộng-Tháp có thể tự đứng vững,có thể coi tháp làm việc theo sơ đồ côngxon ngàm chặt vào móng-Chịu tải trọng chủ yếu là tải trọng ngang(gây bởi gió và động đất)-Do khả năng có thể tự đứng nên độ an toàn của tháp lớn hơn của trụ-Độ võng ở đỉnh tháp bé hơn ở đỉnh trụ-Diện tích chiếm đất xây dung cho tháp ít hơn trụ dây neo*/Ưu và nhược điểm của các loại hệ thanh bụng trong tháp thépTác dụng của thanh bụng:+Làm hệ thanh bất biến hình +Truyền lực cắt +Giảm chiều dài thanh cánh +Tránh uốn cục bộ cho thanh cánh-Kiểu thanh bụng xiên, kiểu tam giác (H5.12a,b-sgk248)+Cấu tạo mắt đơn giản+Tổng chiều dài thanh bụng bé nhất+ chiều dài mỗi thanh bụng lớn +điều kiện ổn định khi thanh chịu nén khá bé+ứng dụng: Tháp bé- Kiểu chữ thâp(H5.12c-sgk248)+Cấu tạo mắt phức tạp+Có thể bỏ các thanh chịu nén+Có thể bố trí thanh ngang-Kiểu quả trám(H5.12e-sgk248) +Tổng chiều dài thanh bụng bé+chiều dài 1 thanh bụng nhỏ+Có thể bỏ các thanh chịu nén+Dễ liên kết+ứng dụng: tháp thông thường và tháp lớn-Kiểu tam giác chồng(nửa xiên) (H5.12h-sgk248)

12

+các thanh bụng ngắn+Chiều dài thanh ngang nhỏ+Khó nối thanh cánh tại mắt nối đoạn+ứng dụng : tháp lớn-Kiểu hệ chia nhỏ+Giảm chiều dái tính toán. tránh uốn cục bộ cho thanh bụng chính, thanh cánh+Nhiều nút thanh hơn+ứng dụng: tháp lớnCâu 10.Các phương pháp tính toán tháp thép. Các loại tải trọng tác dụng lên tháp thép.*/Các phương pháp tính toán tháp thépa.Sơ đồ côngxon-Coi toàn bộ tháp như 1 thanh côngxon thẳng đứng ngàm vào móng.Côngxon có độ cứng= độ cứng bản thân của tháp, chịu tác dụng của các tải trọng giống như tải trọng của tháp đang xét.Mômen uốn ở các tiết diện côngxon sẽ phân phối cho các thanh cánh tháp tỷ lệ với bề rộng thân tháp, còn lực cắt sẽ do các thanh bụng chịu-Ưu điểm: đơn giản, dễ tính-Nhược điểm: sai số lớn-ứng dụng: tháp nhỏ*/Sơ đồ dàn phẳng-Các mặt bên tháp được coi như các dàn phẳng.Chỉ có một số dàn phẳng chịu lực độc lập, các dàn còn lại giữ vai trò cố định khoảng cách cho các dàn chịu tải,tiếp nhận và phân phối lại ngoại lực cho tất cả các dàn chịu tải.Sơ đồ này chấp nhận các giả thiết tính toán của dàn phẳng: trục các thanh bụng hội tụ trên trục thanh được quy thành lực tập trung tại nút; các nút đều coi là khớp.Các thanh chỉ có nội lực trục, chuyển vị nút xác định theo lý thuyết dàn phẳng.-Ưu điểm:cho kết quả chính xác hơn sơ đồ côngxon*/Sơ đồ hệ thanh không gian-Các thanh giữ nguyên vị trí của nó trong không gian.Liên kết ở các đầu thanh có thể là liên kết khớp hoặc liên kết cứng.-Ưu điểm: kết quả phản ánh chính xác sự làm việc thực tế của công trình-Nhược điểm: phải có sự trọ giúp của máy tính và các phần mềm.*/Các loại tải trọng tác dụng lên tháp thép-Tải trọng chủ yếu là trọng lượng bản thân,tải trọng gió và động đất.-Ngoài ra, các tải trọng khác: tải trọng do lực căng dây khi căn, khi đứt, tải trọng gió lên dây…a.Trọng lượng bản thân+ giả thiết tiết diện các thanh,chương trình tự tính:

G:trọng lượng của tháp Lj, Aj :chiều dài,diện tích tiết diện thanh thứ j n: tổng số thanh

13

: trọng lượng riêng của thép

1,15 hệ số kể đến trọng lượng chi tiết+theo kinh nghiệm tháp tương tự: G=G0KwKH

3 G0 trọng lượng của tháp đã có tương tự Kw,KH hệ số quy đổi tải trọng gió, chiều cao của tháp đang xét và chiều cao sẵn có: Kw=Wi/W0; KH=Hi/H0 b.Tải trọng gió,động đất( xem trong slide)c.Tải trọng khác(xem sgk-252)Câu 11.Tính toán tháp thép chịu tải trọng gió thổi thẳng và thổi xiên-Chia kết cấu thành các dàn phẳng(các mặt)-Mặt chứa lực ngang là mặt chịu lực.Mặt vuông góc với lực ngang bỏ qua ko xét-Mắt dàn là khớp. Lực chỉ tác dụng tại nút dàn-Bỏ bớt một số thanh bụng để biến hệ siêu tĩnh thành tĩnh định-Dùng các phương pháp thông thường của cơ kết cấu để giải ra nội lực-Các thanh chung của 2 dàn(như thanh cánh là thanh chung của 2 mặt), thì nội lực cuối cùng sẽ bằng tổng nội lực của nó khi làm việc trong từng dàn(Hình vẽ 5.16,H5.17-sgk257)+)Trường hợp gió thổi theo phương đường chéo của tháp 4 mặt, cả 4 dàn mặt bên cùng tham gia nhận tải và chịu tải độc lập.Cách giải thông dụng là phân tác dụng của gió w thành 2 phần song song với các mặt bên.(H5.180sgk258).Khi tính tháp 4 mặt tiết diện vuông chịu tảt trọng gió chỉ cần giải trường hợp gió thổi thẳng góc với 1 mặt bên.Giữ nội lực các thanh bụng để làm cơ sở tổ hợp nội lực thiết

kế cho thanh bụng. Tăng nội lực thanh cánh lên 1,1 lần để làm nội lực nén(hoặc

kéo) lớn nhất dùng cho tổ hợp nội lực tính toán thanh cánh về nén (hoặc kéo)+)Với tháp 3 mặt, cần tính 1 trường hợp gió thổi thẳng góc với 1 mặt bên.Khi đó 2 dàn còn lại cùng chịu tải.Thanh cánh chung chịu nén lớn nhât.Trường hợp gió thổi ngược lại sẽ làm thanh cánh chung chịu kéo lớn nhất.(H5.19-sgk259)Câu 12 : Các loại tiết diện thanh trong tháp thép? Ưu và nhược điểm của từng loại?

Trả lời : Tiết diện một thép góc :

- Ưu điểm : + dễ liên kết các thanh ở hai mặt phẳng vuông góc để tạo thành dàn không gian, ko cần chi tiết đầu thanh khi liên kết.+ Thích hợp với những tháp loại nhỏ và vừa, dễ khai thác vật liệu, ko khó khăn trong việc bảo quản, sơn mạ...

- Nhược điểm : + Các thanh bụng do liên kết chỉ ở một bên cánh, trục liên kết lệch tâm so với trục thanh, nên tại chỗ liên kết thường làm việc nặng nề hơn. + Thép hình I thường dùng cho thanh cánh của tháp lớn nhưng việc liên kết thanh bụng vào thanh cánh rất khó, cấu tạo nút khá phức tạp. + Tiết diện ghép hai thép góc thành dạng hộp cũng hay dùng cho thanh cánh, hình thức gọn, đẹp nhưng rất khó khăn khi hàn hai đường hàn suốt dọc chiều dài, biến hình và ứng suất hàn lớn, đường hàn đễ hở và làm đọng ẩm bên trong ống.

14

Tiết diện thép ống : - Ưu điểm :

+ là tiết diện hợp lý nhất về chịu lực, vật liệu đưa ra xa trọng tâm nên bán kính quán tính lớn.+ Có diện tích chắn gió bé, hệ số khí động bé nên khi dùng thép ống tác dụng của tải trọng gió lên tháp cũng bé hơn khi dùng thép góc.+ Khả năng bảo quản chống ăn mòn môi trường ở thép ông cũng bảo đảm hơn.

- Nhược điểm : + Muốn liên kết thành hệ, các thanh đều phải chế tạo thêm các đầu thanh bằng thép bản dẫn đến việc chế tạo cấu kiện tốn thêm nhiều công sức và vật liệu.

Tiết diện thép tròn đặc : - Ưu điểm :

+ Dùng cho các thanh chéo của hệ thanh bụng chữ thập.+ Trong tính toán chỉ cho các thanh này chịu kéo, bỏ qua vai trò của chúng khi chịu nén.

- Nhược điểm :+ Trong một trường hợp chịu tải, chỉ có một nửa số thanh bụng làm việc.

Câu 13 : Cách chọn và kiểm tra tiết diện thanh trong tháp thép?Trả lời :

a/Nguyên tắc chọn tiết diện : + Để hạn chế các mômen lệch tâm lớn tại nút, không nên thay đổi tiết diện hoặc bề rộng thanh cánh nhiều lần, chênh lệch về đường kính của hai thanh cánh kế tiếp ko nên nhiều quá. + Các thanh ở khoảng 1/3 chiều cao phía đỉnh tháp, vì chiều dài bé mà nội lực thường nhỏ nên chọn tiết diện thanh có đường kính bé và chiều dày lớn để giảm diện tích cản gió, giảm tác dụng của tải trọng gió lên thanh. + Để tăng cường khả năng chống uốn nên chọn tiết diện thanh có đường kính (hoặc chiều rộng) lớn và chiều dày bé.b/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu nén : Tiến hành như đối với thanh chịu nén đúng tâm. Diện tích yêu cầu Ayc xác định sơ bộ :

Trong đó : N – lực nén tính toán trong thanh, daN; - hệ số điều kiện làm việc của thanh.

Thanh chịu nén có độ mảnh lấy Thanh bụng dùng một thép góc, kể đến các moomen lệch tâm của

trục thành và trục liên kết , lấy .

Thanh cánh chân tháp, kể đến các tác động ngẫu nhiên vùng thấp do va

đập, do nước mưa xối lên từ mặt đất, lấy Các trường hợp còn lại lấy

R – cường độ tính toán của thép, daN/cm2; - Hệ số uốn dọc của thanh nén đúng tâm, tra bảng phụ thuộc độ

mảnh của thanh.

15

Với thanh cánh bằng thép ống, bằng một thép góc hoặc với thanh bụng bằng 2 thép góc, độ mảnh :

và

Với thanh bụng một góc thép :

ro – bán kính quán tính bé nhất của tiết diện (ứng với trục xo - xo)

Có tra bảng để có . + Kiểm tra điều kiện bền về ổn định cục bộ :

Không thỏa mãn -> tiến hành chọn lại.c/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu kéo : Diện tích yêu cầu của thanh xác định :

Trong đó - diện tích làm việc thực tế (tiết diện thu hẹp). Nếu tiết diện thanh có khoét

lỗ :

Các hệ số N, , R có ý nghĩa giống như ở thanh nén.+ Tiết diện được kiểm tra theo công thức :

Và : d/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh theo độ mảnh giới hạn. Trường hợp thanh quá dài, nội lực bé cần lấy độ mảnh giới hạn làm điều kiện khốn chế để chọn tiết diện thanh. Trước hết từ loại thanh và điều kiện quy định của quy phạm để có .

Giá trị bán kính quán tính yêu cầu ryc :

Số hiệu thép hình cho thanh xét theo điều kiện :

Câu 14 : Cách kiểm tra đối với tháp thép?Trả lời :

a/Ổn định tổng thể : - Tháp chịu tải đứng lớn- Coi tháp như cột rỗng chịu nén uốn

N – Lực nén tính toán tính đến chân tháp. Gồm trọng lượng bản thân, thiết bị, hoạt tải sử dụng trên sàn công

tác.

16

- hệ số uốn dọc, tra từ độ mảnh tương ứng .Với tháp 4 mặt :

Với tháp 3 mặt :

- độ mảnh lớn nhất của thanh.A – Tổng diện tích tiết diện của thanh cánh.Ad1, Ad2, Ad – diện tích tiết diện các thanh xiên của hệ

giằng (khi thanh giằng dạng chữ thập là diện tích của 2 thanh) nằm

trong các mặt phẳng thằng góc với các trục tương ứng 1-1 và 2-2, hoặc nằm trong một mặt phẳng nhánh (đối với cột 3 nhánh).

Với : Hệ thanh bụng tam giác : Ad = At .Hệ thanh bụng chữ thập : Ad = 2At .At – diện tích một thanh bụng xiên.

, - Các hệ số , tương ứng 1-1 và 2-2 , xác định theo công thức :

(Hình vẽ trang 108 slide)b/Điều kiện biến dạng :

- Biến dạng không được lớn vì : + Tháp thông tin : làm ảnh hưởng chất lượng truyền sóng.+ Nghiêng lệch thiết bị trên sàn công tác.

- Biến dạng ngang đỉnh tháp :

- Kiểm tra góc xoáy đỉnh tháp :

c/Ổn định chống lật :

ML – Mômen gây lật đổ công trình, thường là do gió (và động đất).

MG – Mômen chống lật, tính đến mép móng. Các thành phần chống lật bao gồm :

+ Trọng lượng bản thân tháp+ Trọng lượng móng+ Trọng lượng đất đắp trên móng

Câu 15 : Các giải pháp cấu tạo nút và mối nối thanh đối với tháp thép?Trả lời

- Cấu tạo nút : + Nút gối :

17

- Nút chịu nén phải kiểm tra áp lực cục bộ của bê tông móng. - Nút chịu kéo phải kiểm tra khả năng chịu kéo của bu lông neo, chiều dài neo. - Cấu tạo nút phải đơn giản cho thi công ở công trường. - Các bộ phận khác như bản đế, sườn, đường hàn tính giống chân cột. - long đen dày, hàn công trường.

(Hình vẽ trang 132 + 133 + 134 Slide giáo trình) + Nút khác : - Có thể liên kết trực tiếp hoặc thông qua ống lồng, bản mắt. - Khi dùng bản mắt, phải có thêm sườn ngang hàn các bản mắt khác mặt phẳng với nhau. (Hình vẽ trang 136 – 138 Slide giáo trình)

- Mối nối : + Nối thanh bằng liên kết hàn : - Thường dùng để nối trong nhà máy. - Nối đối đầu kết hợp ống cốt + Thích hợp cho thanh bụng và thanh có đường kính bằng nhau. + Hình thức gọn đẹp, đơn giản. + Mối nối tập trung, đường hàn dễ giòn. - Nối đối đầu, dùng bản ốp ngoài và đường hàn góc .

18

+ Dễ thi công + Chu vi cong để tránh hàn trên cùng tiết diện ngang, và chiều dài

đường hàn lớn hơn. - Nối hàn đối đầu thông qua bản bích ngang và các lõi ống

+ Thích hợp để nối 2 thanh đường kính khác nhau. - Nối thanh bằng đường hàn đối đầu kết hợp với thép bản và đường hàn góc.

(hình vẽ trang 122 Slide)+ Nối thanh bằng bu lông : - Thường dùng cho mối nối công trường.

+

+

+ Đầu ống cắm vào mặt bích . Phần dư (Hình vẽ trang 124 Slide)

+ Để vặn được bu lông :

hf - Chiều dày đường hàn vòng ngoài, thường chọn bằng chiều dày ống nối.

d, d0 - Đường kính bu lông và lỗ, thường chọn . Giá trị 1,5 dùng cho

+ Tính khả năng chịu kéo của bu lông sau khi giả thiết trước đường kính d :

+ Số lượng bu lông :

N – Nội lực tính toán của mối nối. - Cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu thép làm bu lông.

- Hệ số điều kiện làm việc.

+ Chiều dày mặt bích : Tính theo sơ đồ hình quạt, 2 cạnh ngàm và 1

tự do, lực tập trung đặt trên bản tại vị trí bu lông có giá trị . Tra bảng để

xác định . Chú ý nhân với hệ số :

+ Chọn sườn đứng :

Sườn tính sơ đồ công xônĐường hàn ống với sườn

(Hình trang 127 of Slide )Câu 16 : Cấu tạo trụ thép, các loại tải trọng và tổ hợp nội lực đối với trụ.

a , cấu tạo trụ thép.

19

- kết cấu trụ có sơ đồ cấu tạo như hình vẽ (trang 283 sgk), bao gồm thân trụ, dây neo và các móng dây neo, móng thân.

- Trụ được dùng làm các cột ăng ten, cột đường dây tải điện .... có thể cao tới vài trăm mét, đáp ứng được nhu cầu về độ cao của công trình

- Thân trụ thường có cấu tạo là dàn không gian ba mặt hoặc 4 mặt. các thanh cánh hay còn gọi là các nhánh ) của thân được làm từ thép góc hoặc thép ống cũng có thể là thép hình chữ I hoặc chữ C, các thanh bụng là băng thép góc, thép ống hoặc thép tròn. Hệ thanh bụng thường dùng các sơ đồ như hinh vẽ (trang 284 sgk) . thân trụ cũng có khi là một thép ống. than trụ có bề rộng không đổi trên toàn bộ chiều cao , thường rộng từ 1 – 2,5m và phù hợp với điều kiện sau

trong đó H : chiều cao thân trụ

D : đường kính của đường tròn ngoại tiếp tiết diện thân trụ

- Thân trụ được chia làm nhiều đoạn để chuyên chở và dựng lắp. các đoạn dài 6-8m và nối lại với nhau bằng bu lông. mỗi đoạn là một dàn không gian, các mặt dàn đều cấu tạo theo nguyên tắc dàn phẳng

- Dây neo làm nhiệm vụ giữ cho thân trụ thẳng đứng, thường là các dây cáp thép tạo nên từ các sời thép cường độ cao, giới hạn bền của các sợi thép này từ 120 – 180 daN/mm2 . Dây neo được bố trí thành từng lớp dọc theo thân trụ, khoảng cách các lớp này được lấy trong khoảng

số dây neo trong một lớp có thể là 3 hoặc 4 ... góc nghiêng của lớp dây neo so với phương ngang 45 – 600. Để khắc phục nhịp dây neo quá lớn khi độ cao trụ lớn có thể lấy góc nghiêng của lớp dây neo trên cùng là 750 so với phương ngang . Dây neo liên kết và thân có cấu tạo như hình vẽ (trang 186 sgk) việc điều chỉnh dây neo được tiến hành nhờ chi tiết ở đầu dưới của dây neo (hinh vẽ trang 286). độ võng của các dây neo được giảm đi nhờ các xà ngang

b, các loại tải trọng

tải trọng tác dụng vào công trình trụ thép tùy thuộc vào chức năng cụ thể của nó có thể xếp thành các loại tải như sau :

- Tải trọng thường xuyên , là trọng lượng bản thân của công trình- Hoạt tải sử dụng, tải này tùy thuộc vào trức năng của công trình ví dụ như lực

từ dây dẫn điện tác dụng vào cột điện, trọng lượng của ăng ten trên cột ăng ten...

- Hoạt tải khác : như hoạt tải sửa chữa thiết bị , hoạt tải gây ra bởi sự cố đứt dây dẫn điện đối với vột đường dây tải điện....

- Tải trọng gió 20

- Tải trọng đặc biệt : như động đất, cháy nổ- Tải trọng do thi công lắp dựng- Tác động của nhiệt độ- Lực căng trước của dây neoTrong các tải nêu trên , tải trọng gió quan trọng nhất, nó là tải trọng chính gây nguy hiểm cho công trình trụ

Lực căng trước của dây neo được xem như là tải thường xuyên của trụ. Nhờ có lực căng trước trong dây neo làm giảm được chuyển vị ngang ở các gối neo.

Lực căng trong dây neo phải đủ lớn để sao cho dây neo làm việc trong mọi trường hợp bất lợi nhất không bị chùng, chùng luôn có nội lực kéo, thường có ứng suất căng trước trong dây neo la

daN/mm2

c ,các tổ hợp tải trọng

- Gió mạnh nhất, nhiệt độ t = 200C

- Không có gió, nhiệt độ cao nhất

- không có gió , nhiệt độ thấp nhất

- động đất, nhiệt độ t = 200C, ½ gió mạnh nhất

Trong các trường hợp có gió phải tính theo phương gió nguy hiểm cho thân trụ và dây neo , những phương gió đó thường là trùng với mặt phẳng dây, vuông góc với mặt phẳng dây, vuông góc với mặt phẳng thân trụ, trùng với mặt phẳng thân trụ, theo mặt phân giác của hai mặt thân trụ.

kết hợp lại có các trường hợp gió bất lợi nhất đối với trụ như hình vẽ

Ngoài các tổ hợp tải trọng đã nêu trên cần phả tính toán kiểm tra trụ với tổ hợp tải trọng bất lợi, khi dựng lăp. Tùy theo chức năng của trụ mà cần xét tới tải bất lợi sinh ra bởi các sự cố của công trình ví dụ dây ăng ten một phía bị đứt gây ra uốn hoặc xoắn thân trụ

Câu 17 : Các bước tính toán với kết cấu trụ thép

21

* Bước 1 : sơ bộ lựa chọn kết cấu trụ

Căn cứ vào tài liệu chuyên môn các công trình tương tự cũng như kinh nghiệm chon ra các sơ đồ kết cấu, các kích thước tiết diện dây beo và thân trụ. sau đó sơ bộ xác định tải trọng và kiểm tra lại theo sơ đồ dầm đơn giản nhiểu nhịp khớp tại các vị trí gối tựa. Các gối tựa này thay cho các lớp dây neo và xem như không có chuyển vị ngang. Dựa vào nội lực trong dầm để kiểm tra và chọn lại thân trụ . Dựa vào phản lưc gối tựa kiểm tra và chọn lại dây neo

* Bước 2 : xác định tải trọng

Sau bước 1 đã quyết định được kết cấu của trụ, tiến hành xác định các đặc trưng hinh học , trọng lượng , cá dao động riêng , cá chu kỳ dao động T vủa trụ và các tải trọng tác dụng : thành phần gió tĩnh, thành phần gió động, động đất ...

* Bước 3 : tính toán nội lực thân trụ và dây neo

Sử dụng phương pháp tính vòng (hay phương pháp lặp) :

Bước đầu sơ bộ tính gần đúng độ cứng của các gối đàn hồi rồi tính thân có được chuyển vị và phản lực của các gối đàn hồi, tiến hành tính dây với các tải trọng và tác đọng trong đó có trải là phản lực của gối đàn hồi vừa tính, kết quả được chuyển vị nút neo, từ chuyển vị này tính được độ cứng của gối đàn hồi, nếu thì kết thúc, ngược lại thì dùng độ cứng của gối đàn hồi vừa tính tiếp tục tính thân tiến hành tính vòng tiếp theo , cứ vây cho tới khi thỏa mãn điều kiện trên ( là độ chênh lệch của độ cứng của gối đàn hồi giữa hai lần tính liên tiếp, là độ chính xác cần thiết được đề ra do người tính nhằm đảm bảo an toàn , điều kiện sủ dụng và các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình , chính xác nhất khi )

* Bước 4 : Tính toán kiểm tra thân trụ

* Bước 5 : Tính toán các chi tiết của trụ

Câu 18 : Bản chất và hiệu quảu ứng xuất trước đối với kết cấu thép

Ứng suất trước là tạo nên trong kết cấu ứng suất ngược dấu với ứng suất do tải trọng tính toán gây ra để nhằm mục đích :

- Sử dụng cáp cường độ cao làm giảm trọng lượng thép làm kết cấu, giá thành nhờ đó giảm xuống.

Tạo biến dạng ngược cho kết cấu, nên giảm biến dạng kết cấu trong quá trình sử dụng.

* Các phương pháp tạo ứng suất trước :

Căng các cấu kiện mảnh có sẵn trong kết cấu bằng cách thu ngắn chiều dài thanh. Căng thêm cáp, sợi thép cường độ cao. Dịch chuyển gối tựa. Tạo biến dạng ban đầu cho một phần của cấu kiện.

Câu 19 : vật liệu , câu tạo dây căng, các bộ phận neo của kết cấu ứng suất trước

22

I. Vật liệu, cấu tạo của dây (thanh) căng. Vật liệu: Thép cường độ cao. Hình dạng: Cáp bện, bó sợi thép hoặc thanh đặc.

2. Cáp thép. Cáp thép được bện từ các sợi thép cường độ cao có đường kính

0,4 ~ 6mm. Để đề phòng ăn mòn, dsợi ≥ 1,5mm. Sợi thép để sáng hoặc mạ kẽm. Cường độ tức thời fu = σb = 1800MPa. Cường độ tính toán f = 0,63fu. Căng cáp trước khi sử dụng với lực kéo 15 ~ 20 % lực kéo đứt để

tăng mô đun đàn hồi E. Chia làm:

I. Cáp 1 bó từ sợi cùng đường kính.II. Cáp 7 bó từ sợi cùng đường kính hoặc khác đường kính.

III. Cáp bọc, lớp ngoài là sợi thép đan dạng lò xo, trong là lớp sợi hình nêm, trong cùng là sợi chịu lực.

Khi cáp làm việc ngoài trời, nên dùng cáp bọc hay cáp trần có sợi mạ kẽm.

3. Dây căng là bó sợi cường độ cao. Sợi không được bện (mà để song song). Đường kính sợi từ 3 ~ 8mm. Cường độ cao. Đường kính tăng thì cường độ giảm.

4. Thanh căng là thép tròn đặc. Vật liệu là thép gia công nhiệt, ATV fu = 1000MPa và ATVI fu =

1200MPa. Đường kính 10 ~ 40mm. Rẻ, dễ bảo vệ chống ăn mòn. Chiều dài ≤ 15m nên phải hàn.

II. Bộ phận neo. Neo cốc: Dùng để neo cáp. Neo chêm: Dùng cho bó sợi cường độ cao. Neo bằng đai ốc (êcu): Thanh căng thép tròn. Neo bằng thép ống dập: Thép gai, cáp 7 bó.

Câu 20 : cấu tạo và tính toán thanh ứng suất trước chịu kéo đúng tâm,

1. Cấu tạo thanh. Gồm thanh cứng bằng thép thường và dây căng bằng thép cường

độ cao. Bố trí vách cứng dọc thanh cứng. Dlỗ = dthanh căng + (1 ~ 2mm).

2. Tính toán. Tại sao phải căng trước?

E của thép thường và thép cường độ cao không giống nhau, với ứng suất ban đầu bằng 0, thì khi có cùng biến dạng:

E1 , E2 - Mô đun đàn hồi của thép thường làm thanh cứng và thép cường độ cao làm dây căng.

23

σ1 , σ 2 - Ứng suất trong thanh cứng và dây căng.

Khi thép thường đạt đến cường độ chịu kéo, thì ứng suất trong dây căng là:

Rõ ràng, thép ứng suất trước chưa làm việc hết khả năng của vật liệu. Cần phải tiến hành căng trước. Điều kiện nào thì thanh cứng và dây căng cùng đạt đến cường độ chịu kéo? Giả sử dây căng được căng trước với ứng suất căng σ02, và làm thanh cứng

chịu ứng suất σ01, ta có:

Khi hệ chịu kéo, lực kéo P làm cho cả dây căng và thanh cứng cùng đạt đến cường độ chịu kéo, và làm cho hệ có biến dạng Δl:

Suy ra:

đặt

Lực kéo P để cả hệ đạt đến cường độ của vật liệu là:

Nên xác định được tiết diện thanh cứng và dây căng cần thiết là:

24

thường chọn

So sánh với phương án toàn bộ dùng thép thường:

Khi không có ứng suất trước, tiết diện thanh cứng cần thiết là A0:

Tỷ số diện tích 2 trường hợp là:

Với kết cấu thông thường, k = 5, m = 0,8, kết cấu ứng suất trước có thể giảm được 40% lượng thép. Kiểm tra bền thanh khi chịu tải trọng. Một thanh cứng và một dây căng, chịu lực P, nếu không có ứng suất trước ban đầu thì lực phân phối cho thanh cứng và dây căng sẽ là:

Và ứng suất trong dây căng:

• Tương tự ứng suất trong thanh cứng:

Khi kể đến ứng suất trước:

25

γ1 = 1,1 Hệ số độ tin cậy của tải trọng, kể đến khả năng tăng ứng suất trước so với tính toán.

γ2 = 0,9 Hệ số độ tin cậy của tải trọng, kể đến khả năng giảm ứng suất trước so với tính toán.

Khi có điều kiện đo lực căng chính xác thì có thể lấy γ1 = γ2 = 1,0.

γc - Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu.

Kiểm tra ổn định của thanh cứng trong quá trình căng ứng suất trước. Khi ứng suất trước quá lớn, thanh cứng có thể mất ổn định. Khi không có vách cứng, kiểm tra ổn định như thanh nén hai đầu (đầu mút) khớp. Khi có vách cứng, dây căng và vách cứng ngăn cản chuyển vị ngang của thanh cứng, sơ đồ tính là thanh hai đầu khớp, giữa có gối đàn hồi, và lực nén tới hạn bằng:

n - Số vách cứng dọc thanh cứng.

E1I1 - Độ cứng thanh cứng.

Nếu thanh liên kết liên tục với dây căng, lực căng tới hạn được xác định theo điều kiện bền: X = fA1. Tính lực căng kiểm tra khi kể đến sự chùng ứng suất và biến dạng của neo.

0,95 - Hệ số kể đến sự chùng ứng suất của dây căng.

l2 - Chiều dài dây căng.

Δn - Biến dạng của neo:

• Neo chêm và neo bằng êcu: Δn = 0,1cm.• Neo có dùng bản đệm: Δn = 0,2cm.• Nếu dây căng nhiều nhánh, khi căng các nhánh sau sẽ có hiện tượng tổn hao ứng suất trên nhánh trước. Để lực căng đều nhau, lực căng của nhánh thứ i phải là:

t - Số lượng các thanh được căng lần lượt.

26

Câu 21: Cách kiểm tra đối với thanh chịu kéo đúng tâm ứng suất trước?Tính lực căng trong các thanh ứng suất trước? Kiểm tra bền thanh khi chịu tải trọng.

Một thanh cứng và một dây căng, chịu lực P, nếu không có ứng suất trước ban đầu thì lực phân phối cho thanh cứng và dây căng sẽ là:

• Và ứng suất trong dây căng:

• Tương tự ứng suất trong thanh cứng:

Khi kể đến ứng suất trước:

γ1 = 1,1 Hệ số độ tin cậy của tải trọng, kể đến khả năng tăng ứng suất trước so với tính toán.γ2 = 0,9 Hệ số độ tin cậy của tải trọng, kể đến khả năng giảm ứng suất trước so với tính toán.Khi có điều kiện đo lực căng chính xác thì có thể lấy γ1 = γ2 = 1,0.γc - Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu. Kiểm tra ổn định của thanh cứng trong quá trình căng ứng suất trước.

Khi ứng suất trước quá lớn, thanh cứng có thể mất ổn định. Khi không có vách cứng, kiểm tra ổn định như thanh nén hai đầu (đầu mút)

khớp. Khi có vách cứng, dây căng và vách cứng ngăn cản chuyển vị ngang của thanh

cứng, sơ đồ tính là thanh hai đầu khớp, giữa có gối đàn hồi, và lực nén tới hạn bằng:

n - Số vách cứng dọc thanh cứng.E1I1 - Độ cứng thanh cứng.

Nếu thanh liên kết liên tục với dây căng, lực căng tới hạn được xác định theo điều kiện bền: X = fA1.

Tính lực căng kiểm tra khi kể đến sự chùng ứng suất và biến dạng của neo.

0,95 - Hệ số kể đến sự chùng ứng suất của dây căng.l2 - Chiều dài dây căng.Δn - Biến dạng của neo:

• Neo chêm và neo bằng êcu: Δn = 0,1cm. • Neo có dùng bản đệm: Δn = 0,2cm. • Nếu dây căng nhiều nhánh, khi căng các nhánh sau sẽ có hiện tượng tổn

hao ứng suất trên nhánh trước. Để lực căng đều nhau, lực căng của nhánh thứ i phải là:

27

t - Số lượng các thanh được căng lần lượt.

Câu 22:Cấu tạo dầm ứng suất trước bằng dây căng? Xác định khoảng cách mấu giữ liên kết dây căng với cánh dưới dầm?

Trả lời: Bố trí dây căng.

Dây căng bố trí ở cánh chịu kéo. Cánh chịu kéo bé hơn cánh chịu nén. Cánh chịu kéo bé nên khi căng ứng suất trước (chưa chịu tải), cánh kéo chịu

nén và dễ mất ổn định. Do vậy phải liên kết dây căng với cánh kéo thông qua các mấu giữ.

Dây căng có thể đặt xa ngoài tiết diện, hiệu quả lớn hơn nhưng khó neo giữ.(Hình vẽ trong slide trang 34,35)

Dây căng có thể thẳng, cong, gẫy khúc. Cấu tạo tiết diện dầm ứng suất trước.

Thường không đối xứng, cánh kéo bé. Cấu tạo dây (thanh) căng và neo.

Bằng cáp bện, bó sợi cường độ cao hoặc thép thanh. Căng dây bằng kích hoặc đốt nóng bằng điện. Có thể dùng dây căng dạng vòng quấn.

Xác định khoảng cách mấu giữ liên kết dây căng với cánh dưới dầm:(Hình vẽ trong giáo trình trang 328)

Khoảng cách l’ giữa các mấu giữ được xác định gần đúng theo điều kiện ổn định cánh dưới khi chịu nén do ứng suất trước:

Trong đó: φ - hệ số uốn dọc cánh dưới,xác định theo độ mảnh cánh dưới với trục thẳng đứng ứng với chiều dài tự do bằng khoảng cách giữa các mấu giữ; X – lực căng trước trong dây;

c – khoảng cách từ trọng tâm dây căng đến trọng tâm tiết diện dầm;A – diện tích tiết diện dầm;W – moomen chống uốn thớ ngoài của thanh cánh dưới của tiết diện dầm lấy với trục x;n1 – hệ số vượt tải của ứng suất trước, n1 = 1,1.

Lực căng trước X được xác định theo công thức:

Câu 23:Tính toán và kiểm tra đối với dầm ứng suất trước?Trả lời:

a) Tính toán: Giai đoạn 1:Ứng suất trước trong dầm do căng dây với lực căng X:

Dây căng chịu ứng suất kéo.Cánh trên chịu ứng suất kéo.Cánh dưới chịu ứng suất nén.

28

A - tiết diện của dầm.W0 ; Wk - mômen kháng uốn với cánh chịu nén và chịu kéo.

Giai đoạn 2: Dầm chịu mô men M.Giả sử dây căng nảy sinh thêm tự ứng lực X1 (Đây là giá trị trung gian).Dây căng chịu ứng suất kéo.Cánh trên chịu ứng suất nén.Cánh dưới chịu ứng suất kéo.

Dầm đạt đến trạng thái tới hạn. Dầm tối ưu khi:Tại giai đoạn căng dây, ứng suất thớ dưới đạt đến cường độ chịu nén tính toán.Tại giai đoạn chất tải, ứng suất thớ trên đạt đến cường độ chịu nén tính toán, thớ dưới và dây căng đạt đến cường độ chịu kéo tính toán:

Số ẩn cần tìm: 3 Wk, A, H0, Ap, Wn Tiết diện dầm.Lực căng X (tiết diện dây căng).Tự ứng lực X1 (phụ thuộc vào M).

29

b) Kiểm tra: Kiểm tra độ võng.

fd - Độ võng của dầm khi không có ứng suất trước.fx , fx1 – Độ vồng do X và X1.

Kiểm tra ổn định. Trong giai đoạn chịu lực: Giống như dầm thường. Trong giai đoạn ứng suất trước:

Kiểm tra cánh chịu nén bị mất ổn định ngoài mặt phẳng dầm như thanh chịu nén đúng tâm:

Kiểm tra ổn định bản bụng như cột chịu nén uốn:

(Hình vẽ tham khảo thêm trong slide từ trang 43 trở đi)

Câu 24: Cấu tạo dàn ứng suất trước bằng dây căng?Trả lời:

a) Bố trí dây căng: Dạng thứ nhất : dây căng chỉ được bố trí trong giới hạn những thanh chịu

tải lớn nhất và chỉ gây ứng suất trước trong những thanh này. Dạng thứ hai : dây căng được bố trí trên toàn nhịp hoặc một phần của

nhịp và gây ứng suất trước trong một số hoặc toàn bộ các thanh của dàn. Dạng thứ nhất chỉ dùng cho các thanh chịu kéo trong những dàn nhịp lớn,tải trọng lớn,mỗi thanh là một đơn vị vận chuyển. Dạng thứ hai dùng phổ biến hơn và có hiệu quả hơn,tiết kiệm 10 – 20% thép.khi nhịp lớn,tải trọng lớn,nội lực các thanh cánh dưới khác nhau nhiều có thể bố trí nhiều dây căng để tăng lực ứng suất trước.Với dàn cánh cong,trọng lượng cánh dưới chiếm 40 – 50% trọng lượng toàn dàn,vì vậy hiệu quả ứng suất trước tăng(giảm 12-16% tổng trọng lượng thép).Loại dây căng gẫy góc tăng hiệu quả kinh tế vì có thể gây ứng suất trước trong hầu hết các thanh dàn. Hiệu quả ứng suất trước tăng lên nhiều khi dùng hệ thanh chống đưa thanh càng xa hẳn cánh dưới,kinh tế thép đạt 25 – 30%.

(Hình vẽ trong giáo trình trang 344)

b) Tiết diện các thanh dàn:Giống với các thanh dàn nhẹ hoặc dàn nặng thông thường.Để đảm bảo ổn định cánh dưới trong quá trình ứng suất trước,trong khoảng (40 -50)rmin (rmin – bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện thanh dàn) phải đặt các

30

mấu giữ (bằng đoạn thép ống hoặc thép bản để liên kết các cánh vào dây căng.Dây căng có thể bố trí một nhánh hoặc nhiều nhánh.Khi bố trí nhiều nhánh,các

nhánh phải đối xứng so với trọng tâm tiết diện thanh. Tùy theo sơ đồ bố trí dây căng,neo được đặt ở mắt gối hoặc ở mắt trung gian.

Câu 25: Tính toán và kiểm tra đối với dàn ứng suất trước bằng dây căng?Trả lời:

a) Dàn ứng suất trước từng thanh riêng rẽ:Cách tính giống dàn thông thường.

b) Dàn có dây căng ứng suất trước trong nhiều thanh:Giả sử dàn có n bậc siêu tĩnh,dùng k dây căng,hệ sẽ có n+k ẩn số:

Trường hợp dàn một nhịp có một thanh căng: Xác định nội lực các thanh do tải trọng tính toán P và do lực trong dây căng

Nd = 1 trong hệ cơ bản. Chọn thanh cánh dưới chịu lực lớn nhất làm thanh giới hạn.Xác định diện

tích thanh tới hạn Ag theo độ mảnh giới hạn [λ] = 120.Lực tới hạn của thanh:

Chọn diện tích các thanh khác.Nội lực tính toán trong thanh bất kì i của dàn là:

trong đó Npi - nội lực trong thanh thứ i do tải trọng tính toán gây ra trong hệ cơ bản; N1i - nội lực trong thanh thứ i do lực căng của dây Nd = 1 gây ra trong hệ cơ bản; Nd - lực căng trong dây.

Nội lực tính toán trong thanh giới hạn là:

trong đó Ng - nội lực của thanh giới hạn do tải trọng tính toán gây ra trong hệ cơ bản. Nội lực trong dây căng:

Diện tích dây căng:

trong đó Rd - cường độ tính toán của dây căng. Biết Nd tính được các Ni và suy ra diện tích toàn bộ các thanh dàn.Ở đây Nd là

nội lực tính toán toàn bộ của dây căng gồm lực căng trước X và tự ứng lực X1.Giá trị X1 tính theo công thức:

Lực căng tính toán ban đầu là:

31

c) Kiểm tra khả năng chịu lực:Với các thanh mà trên hệ cơ bản có nội lực do tải trọng tính toán Npi khác dấu với

Nxi do dây căng gây ra:Thanh nén:Khi Npi > Nxi ta có :

Khi Npi < Nxi ta có :

Thanh kéo:

Khi Npi > Nxi ta có :

Khi Npi < Nxi ta có :

φi - hệ số uốn dọc của thanh thứ i

γ – hệ số các điều kiện làm việc;

n1 , n2 – các hệ số vượt tải; n1 = 1,1 ; n2 = 0,9

Angi ; Athi – diện tích tiết diện nguyên và thực của thanh thứ i.

Với các thanh mà trên hệ cơ bản có nội lực do tải trọng tính toán gây ra cùng

dấu với nội lực do dây căng gây ra:Thanh nén:

Thanh kéo:

Độ bền của dây căng được kiểm tra theo công thức:

…THE END…

32