1 KẾT CẤU THÉP 1 C C H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G 5 5 : : T T H H I I Ế Ế T T K K Ế Ế D D À À N N G G V V : : N N G G U U Y Y Ễ Ễ N N V V Ă Ă N N H H I I Ế Ế U U T T p p . . H H C C M M , , T T h h á á n n g g 0 0 2 2 / / 2 2 0 0 1 1 3 3 2 Đ1. KHI NIM CHUNG V PHN LOI Dàn là kết cấu rỗng, làm việc nh dầm: gồm các thanh quy tụ và liên kết tại nút thông qua bản mã. u điểm : nhẹ, cứng hơn dầm, tiết kiệm vật liệu. Nhợc điểm : tốn công chế tạo. Nút giàn Cấu kiện trong giàn 1- Thanh cánh trên; 2- Thanh cánh dới: 3- Thanh bụng xiên; 4- Thanh đứng 3 1. Ph©n lo¹i dµn: a. Theo c«ng dông: - Dµn ®ì m¸i nhµ c«ng nghiÖp vµ d©n dông (v× kÌo). - Dµn cÇu, dµn cÇu trôc, th¸p trô, dµn cét ®iÖn b. Theo cÊu t¹o cña c¸c thanh dµn:  Dµn nhÑ : néi lùc c¸c thanh nhá, thanh dµn cÊu t¹o tõ 1 thÐp gãc hoÆc 1 thÐp trßn.  Dµn thêng : néi lùc trong c¸c thanh c¸nh < 500T  Dµn nÆng : néi lùc c¸c thanh c¸nh lín nhÊt > 500T, tiÕt diÖn thanh dµn d¹ng tæ hîp (h×nh 5.2). H×nh 5.1. TiÕt diÖn thanh giµn nhÑ H×nh 5.2. TiÕt diÖn thanh giµn nÆng 4 c. Theo sơ đồ kết cấu dàn: Dàn kiểu dầm : có sơ đồ đơn giản ( hình 5.3a, b), khớp hai đầu. Dàn liên tục : dàn siêu tĩnh (hình 5.3c). Dàn mút thừa : (hình 5.3d). Dàn kiểu tháp trụ : (hình 5.3e). Dàn kiểu khung : (hình 5.3h). Dàn kiểu vòm : (hình 5.3k). Hình 5.3. Các loại giàn theo sơ đồ kết cấu a) b) c) d) h) e) k) 5 2. Hình dạng dàn: Lựa chọn dàn thoả mãn các yêu cầu sau: - Phù hợp với yêu cầu sử dụng. - Thoả mãn yêu cầu kiến trúc và thoát nớc mái. - Kích thớc và cách bố trí cửa trời. - Cách liên kết dàn với cột, độ cứng cần thiết của mái. - Yêu cầu về kinh tế. Các loại dàn thông dụng: a. Dạng tam giác (hình 5.4a, b): - Đầu dàn nhọn, liên kết khớp với cột, độ cứng ngoài mặt phẳng không lớn. - Chịu lực không phù hợp với biểu đồ mômen uốn, lãng phí vật liệu. Dùng khi tấm lợp nhẹ, độ dốc mái lớn. b. Dàn hình thang (hình 5.4c): - Chiều cao đầu dàn lớn, có thể liên kết cứng với cột. - Phù hợp với biểu đồ mômen, độ dốc nhỏ. c. Dàn cánh song song (hình 5.4d, e): - Có nhiều thanh cùng chiều dài, nút giống nhau. d. Dàn đa giác (5.4h) và dàn cánh cung (5.4k): - Phù hợp biểu đồ mômen, tiết kiệm vật liệu. - Chế tạo phức tạp. Hình 5.4. Các dạng giàn d L h L h h 0 = 4 5 0 h L L d h h o d i 1 / 8 L h d d L L h h a) b) c) d) e) h) k) 0 , 2 0 , 2 8 8 6 3. Hệ thanh bụng của dàn: Bố trí hệ thanh bụng cần thoả mãn các yêu cầu sau: - Cấu tạo nút đơn giản và có nhiều nút giống nhau. - Tổng chiều dài thanh bụng nhỏ - Góc giữa thanh cánh và thanh bụng không quá nhỏ. - Thanh cánh không bị uốn cục bộ bởi tải trọng đặt ngoài nút. a. Hệ thanh bụng tam giác (5.5a,b): Góc hợp lý giữa thanh bụng và thanh cánh 0 45 đến 0 55 . b. Hệ thanh bụng xiên (5.5c, d): - Hệ thanh bụng cùng loại thì cùng một loại nội lực. - Góc hợp lý giữa thanh bụng và thanh cánh dới 0 35 - 0 45 . - Chiều dài thanh bụng lớn, nhiều nút, tốn công chế tạo. c. Hệ thanh bụng phân nhỏ (5.5đ): giảm x l cho cánh trên. d. Các dạng hệ thanh bụng khác: - Chữ thập (5.5g) tạo nên hệ siêu tĩnh cứng, dàn cầu hoặc hệ giằng mái. - Hình thoi (5.5h) để tiện cho việc nối thanh cánh. - Hình chữ K (5.5k), tăng độ cứng cho dàn và giảm x l thanh bụng đứng. Dùng chịu lực cắt lớn nh dầm, cầu, tháp trụ v.v Hình 5.5. Các hình thức bố trí thanh bụng - Dàn tam giác có góc dốc 0 45 35 cũng nh nhịp lớn có thể sử dụng hệ thanh (5.5i), tiết kiệm vật liệu. a) c) d) d ) e) g) h) i) k) b) d d d d 7 4. Kích thớc chính của dàn: a. Nhịp dàn (L) : - Dựa trên kiến trúc, mục đích sử dụng, giải pháp kết cấu. - Dàn liên kết khớp với cột: dàn kê lên đầu cột thì L là khoảng cách hai tâm gối tựa, liên kết cạnh bên với cột thì L là khoảng cách mép trong giữa hai cột. - Nhà công nghiệp lấy theo môdun 6m. b. Chiều cao dàn (H): - Với dàn cánh và dàn song song, H= L 6 / 1 5 / 1 , theo yêu cầu vận chuyển nên thờng lấy bằng L 9 / 1 7 / 1 . - Với dàn tam giác, H phụ thuộc độ dốc của cánh trên. Khi mái dốc 00 40 22 dan H = L 3 / 1 4 / 1 , nếu mái lợp có yêu cầu độ dốc nhỏ hơn thì làm dàn tam giác có chiều cao đầu dàn là 450mm. c. Khoảng cách nút dàn: khoảng cách nút dàn ở cánh trên nên chọn bằng khoảng cách xà gồ 1,2 -3,0m. d. Bớc dàn (B): xác định từ yêu cầu kiến trúc và dây chuyền công nghệ, phù hợp với môđun thống nhất các cấu kiện lắp ghép nh tấm tờng, tấm mái v.v và thoả mãn yêu cầu kinh tế. 8 Hình . Độ vồng trớc của giàn Khi giàn mái có nhịp lớn hơn 36 m, nên làm độ vồng cấu tạo. Độ vồng cấu tạo lấy bằng độ võng của giàn do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn gây ra. Đối với các loại mặt mái bằng (giàn có cánh song song), độ vồng cấu tạo của giàn lấy không phụ thuộc độ lớn của nhịp và bằng độ võng do tổng tải trọng tiêu chuẩn gây nên cộng với 1/ 200 nhịp ). 9 5. Hệ giằng không gian: Dàn là kết cấu mảnh theo phơng ngoài mặt phẳng cho nên dễ mất ổn định theo phơng ngoài mặt phẳng uốn, vì vậy dùng hệ giằng để tạo ra khối không gian ổn định. Hệ giằng của dàn gồm ba hệ (hình 5.6): - Hệ giằng cánh trên: bố trí ở hai gian đầu hồi của nhà hoặc của một đoạn nhiệt độ và các gian ở phía trong sao cho đảm bảo khoảng cách các gian đợc bố trí giằng không quá 60m. Hình 5.6. Hệ giằng không gian của giàn - Hệ giằng cánh dới: bố trí tại gian có hệ giằng cánh trên. Giằng cánh dới cùng giằng cánh trên tạo nên khối cứng bất biến hình và tạo những điểm cố kết không chuyển vị theo phơng ngoài mặt phẳng dàn. - Hệ giằng đứng: Theo phơng nhịp dàn các hệ giằng đứng đặt cách nhau không quá 15m. Cùng với giằng cánh trên và cánh dới tạo nên khối cứng không gian bất biến hình và cố định, giữ ổn định khi lắp dựng dàn. Các gian không bố trí giằng đợc thay bằng thanh chống dọc. Hệ giằng còn có tác dụng làm giảm chiều dài tính toán theo phơng ngoài mặt phẳng dàn cho thanh cánh. b a c d g e e' g' a' a' b' c' 10 - Hệ giằng ngang theo phơng ngang nhà đợc bố trí ở mức cánh trên hoặc cánh dới của giàn vì kèo tại các nhịp ở đầu mỗi khối nhiệt độ. - Khi bố trí hệ giằng chéo chữ thập, việc tính toán chúng cho phép theo sơ đồ quy ớc với giả thiết thanh xiên chỉ chịu kéo. Bảng 46 Khoảng cách lớn nhất giữa các khe nhiệt độ của khung thép nhà và công trình một tầng Đơn vị tính: m Đặc điểm của nhà và công trình Khoảng cách lớn nhất Giữa các khe nhiệt độ Từ khe nhiệt độ hoặc từ đầu mút nhà đến trục của hệ giằng đứng gần nhất Theo dọc nhà Theo ngang nhà Nhà có cách nhiệt Nhà không cách nhiệt và các xởng nóng Cầu cạn lộ thiên 230 200 130 150 120 90 75 50 Ghi chú: Khi trong phạm vi khối nhiệt độ của nhà và công trình có hai hệ giằng đứng thì khoảng cách giữa các trục của chúng không vợt quá: 40 50m đối với nhà; 25 30m đối với cầu cạn lộ thiên. [...]... trong thanh bụng, kN 15 0 Chiều dày bản mã, mm 6 15 1 đến 250 8 2 51 đến 400 10 4 01 6 01 100 14 01 18 01 22 01 26 01 đến đến đến đến đến đến đến 600 10 00 14 00 18 00 2200 2600 3000 12 14 16 18 20 22 25 18 thì b Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu nén: Tiến hành như cấu kiện chịu nén đúng tâm Diện tích cần thiết của tiết diện thanh được xác định theo công thức: Act N f c (5. 5) trong đó: N - lực nén trong thanh... gối của giàn 1 bản mã; 2 bản đế II II II 3 Với:lw- chiều dài tính toán một đường hàn; 1 1 3 Đường hàn liên kết các thanh cánh vào bản mã được tính chịu I nội lực của thanh đó kN c h f 1 ( f w )min ( 1 k )N c h f 2 ( f w )min I 2 II đường hàn sống: lw1 (5 . 15 ) đường hàn mép: l w 2 (5 .16 ) 2 I I 1 2 3 Hình 5 .10 Nút gối có sườn gia cường 22 3 Nút trung gian: a Cấu tạo: b) a) Hình 5 .11 Nút trung gian... tại nút có lực tập trung P: a) b) P N2 k N N N1 R 1 P/2 Hình 5 .12 Nút trung gian có lực tập trung - Lực P chia đều cho đưòng hàn sống và mép: P/2; - N 0 thì lấy 10 % trị số nội lực của thanh ; - Khi độ dốc thanh cánh nhỏ hơn hoặc bằng 1 thì có thể xem N vuông góc với P và hợp lực R1 , R2 10 sẽ là: P R1 ( kN ) 2 2 2 R2 2 1 k N P 2 (5 .17 ) 2 (5 .18 ) R1 tính các đường hàn sống, R2 để tính các đường... = N /(ARc) - hệ số lấy không nhỏ hơn 0 ,5 (khi nén lệch tâm, nén uốn thay bằng e) Bảng 26 12 0 210 - 60 220 - 40 220 18 0 - 60 210 - 60 200 15 0 Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu kéo Các thanh 1 2 3 4 5 6 7 8 18 0 - 60 Thanh cánh, thanh xiên ở gối của giàn phẳng (kể cả giàn hãm) và của hệ mái lưới thanh không gian Các thanh giàn và của hệ mái lưới thanh không gian (trừ các thanh nêu ở mục 1) Thanh cánh... trị số nội lực N1 và N2, ( N 1 N 2 ) thì: N l y 0. 75 0. 25 2 l N1 (5. 3) Chiều dài tính toán của thanh cánh lấy bằng khoảng cách giữa hai điểm cố kết ngăn cản thanh cánh chuyển vị khỏi mặt phẳng dàn Nếu thanh nằm trong phạm vi giữa hai điểm cố kết mà có hai trị số nội lực N1 và N2, ( N 1 N 2 ) thì: N l y 0. 75 0. 25 2 l N1 (5. 3) trong đó: l1 - khoảng cách giữa hai điểm cố kết; c Độ mảnh... tính toán N t 1. 2 N Diện tích chịu lực N t Aqu Agh 2b g t bm (5 .19 ) trong đó: Aqu - diện tích quy ước; Agh - diện tích tiết diện ngang của bản ghép; bg - bề rộng cánh thép góc (phần cánh liên kết với bản mã); có: t Nt R. c Aqu (5. 20) trong đó: t - ứng suất ở diện tích quy ước Các đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh chịu : N gh t Agh (5. 21) ; l w Hình 5 .13 Nút đỉnh giàn 1 bản nối; 2 bản... kết bản ghép với thanh cánh chịu lực: (5. 29) N gh t Agh t Hình 5 . 15 Nút nối thanh cánh Các đường hàn liên kết thanh nhỏ vào bản mã tính chịu lực còn lại: N c 1 1. 2 N 2 N gh Các đường hàn liên kết thanh lớn vào bản mã tính chịu lực: 1. 2 N1 2 N c 2 1. 2 N 2 2 N gh 1. 2 N 2 2 (5. 30) (5. 31) Nếu nút là cánh trên, vì có lực tập trung nên khi tính đường hàn liên kết thanh lớn vào bản mã phải kể đến lực... trên 27 7 Các cấu tạo khác của dàn: - Khi bề dày cánh thép góc của cánh trên mỏng, dưới tác dụng của lực tập trung tại vị trí nút dàn cánh thép góc dễ bị uốn cong (hình 5 .16 a) Do vậy quy định khi tg (bề dày cánh thép góc) nhỏ hơn 10 mm thì tại nút dàn phải được gia cường thêm một bản thép (hình 5 .16 b) Hình 5 .16 Gia cường cánh trên tại điểm có lực tập trung - Đối với thanh dàn làm từ hai thép góc, cần... giữa hai trục thanh 1. 5% bề rộng cánh thép góc lớn, nếu không thoả mãn cho hội tụ tại trục trung bình giữa hai trục b Tính toán: Lực tính toán N t 1, 2 N 1 (N1 là nội lực thanh nhỏ), diện tích chịu lực quy ước: Aqu Agh 2bg t bm (5. 27) trong đó: Agh - tổng diện tích tiết diện ngang của hai bản thép; bg - bề dày cánh thép góc nhỏ; Nt (5. 28) f c ; c =1 Aqu Các đường hàn liên kết bản ghép với thanh... cánh dưới và 1 50 bản gối lấy lớn hơn hoặc bằng 15 0mm để dễ cấu tạo b Tính toán: I I Bản đế tính toán như bản đế ở chân cột nén đúng tâm, chiều c) 15 0 1 2 I I 1 b1 b bm dày 30 mm , lớn hơn gia cường bằng đôi sườn số 3 Đường hàn liên kết bản mã, thanh đứng (hoặc sườn gia cường) d 2 2 a vào bản đế tính chịu lực phản lực đầu dàn F Tổng chiều dài đường hàn: lw F c h f ( f w )min (5 .14 ) Hình 5. 9 Nút gối . 4 01 đến 600 6 01 đến 10 00 10 0 đến 14 00 14 01 đến 18 00 18 01 đến 2200 22 01 đến 2600 26 01 đến 3000 Chiều dày bản mã, mm 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 . m 36 L . - Bề dày bản mã đợc chọn dựa vào lực lớn nhất ở thanh xiên đầu dàn, lấy theo bảng 5 .1. Bảng 5 .1. Bề dày bản mã giàn Nội lực lớn nhất trong thanh bụng, kN 15 0 15 1 đến 250 2 51 . phạm vi giữa hai điểm cố kết mà có hai trị số nội lực N 1 và N 2 , ( 2 1 NN ) thì: l N N 25. 0 75. 0l 1 2 y (5. 3) trong đó: 1 l - khoảng cách giữa hai điểm cố kết; c. Độ mảnh giới