KẾT CẤU THÉP PHẦN II KẾT CẤU THÉP NHÀ DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP GV ThS Nguyễn Như Hồng Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 1/127 KẾT CẤU THÉP PHẦN II KẾT CẤU THÉP NHÀ DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Chương I: Kết cấu thép nhà công nghiệp tầng Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 7/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §1 Đại cương kết cấu thép nhà công nghiệp Nhà công nghiệp sử dụng rộng rãi cơng trình cơng nghiệp Chúng thường áp dụng cho nhà hay nhiều nhịp: xưởng sản xuất, nhà kho giúp tạo khu nhà có diện tích khơng gian sử dụng lớn Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ môn Cơng trình Thép - Gỗ 8/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §1 Đại cương kết cấu thép nhà cơng nghiệp Với đặc điểm chúng cịn áp dụng vào cơng trình dân dụng trung tâm vận chuyển-phân phối hàng hóa, siêu thị, nhà thi đấu thể thao… Hình dạng phổ biến nhà cơng nghiệp thường tầng có nhịp L≥24.0m Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ môn Cơng trình Thép - Gỗ 9/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §1 Đại cương kết cấu thép nhà công nghiệp I Đặc điểm phân loại nhà công nghiệp  Quy mô sản xuất  Yêu cầu sử dụng  Có khơng có cầu trục  Cấu tạo mái: mái nặng mái nhẹ  Số tầng, số nhịp  Vật liệu chế tạo: kết cấu nhà dùng vật liệu bê tơng cốt thép thép Khi dùng cột bê tơng, kèo thép gọi khung hỗn hợp  Sự làm việc cầu trục: yếu tố ảnh hưởng lớn đến hệ kết cấu tải trọng động, lặp làm việc cầu trục, dễ làm cho kết cấu bị phá hoại tượng mỏi Phân loại chế độ làm việc cầu trục người ta dựa vào yếu tố sau: Qtb K =  Hệ số sử dụng sức trục Q Q n  Hệ số sử dụng năm KN = 360  Thời gian làm việc tương đối T = t1  100(%) t2 Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 10/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §1 Đại cương kết cấu thép nhà công nghiệp  Sự làm việc cầu trục (tiếp) Chế độ làm việc cầu trục Chế độ làm việc KQ KN T(%) Nhẹ Rất làm việc với sức trục Q ≤0.5 ≤15 Trung bình ≤0.75 ≤0.5 ≤20 Nặng ≤1 ≤1 ≤60 Rất nặng ≈1 ≤1 ≥60 Khi thiết kế nhà công nghiệp, khác chế độ làm việc thể thông qua hệ số điều kiện làm việc c Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 11/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §1 Đại cương kết cấu thép nhà công nghiệp II Các yêu cầu thiết kế khung ngang nhà công nghiệp Yêu cầu sử dụng Yêu cầu kinh tế Phù hợp dây chuyền công nghệ, thuận Giảm giá thành (giảm chi phí tiện lắp đặt thiết bị (bước cột, hướng vật liệu, chế tạo, xây lắp, tu… di chuyển cầu trục, hệ giằng…) tính đến hiệu kinh tế rút ngắn thời gian xây dựng) Đảm bảo độ cứng ngang dọc nhà Việc chọn vật liệu làm kết cấu ảnh để thiết bị nâng cầu trục làm hưởng nhiều đến giá thành (thép, việc bình thường bê tơng liên hợp) Đảm bảo chịu lực bền lâu tác Điển hình hóa cấu kiện làm giảm động tải trọng xâm thực chi phí cho cơng trình mơi trường Đảm bảo điều kiện thơng gió, chiếu Lựa chọn giải pháp móng phù hợp với sáng (nhịp chiều cao cửa trời) loại nhà điều kiện địa chất Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 12/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §2 Bố trí kết cấu thép nhà cơng nghiệp tầng I Các phận nhà cơng nghiệp I.1 Kết cấu mái  Kết cấu đỡ mái: phụ thuộc vào cấu tạo lớp vật liệu mái mà kết cấu đỡ mái kết cấu rỗng (giàn mái-vì kèo) đặc (xà ngang)  Cửa mái: số trường hợp dùng để thơng gió chiếu sáng  Hệ giằng mái xà gồ, giằng xà gồ  Dầm đỡ giàn mái xà ngang số trường hợp I.2 Cột  Cột đỡ giàn mái (xà ngang): phụ thuộc vào tải trọng mái, sức trục cầu trục, chiều cao diềm mái mà cột có dạng cột đặc, cột rỗng, cột có tiết diện khơng đổi, có tiết diện thay đổi liên tục (cột vát) cột bậc  Hệ giằng cột I.3 Dầm cầu trục; dầm, giàn hãm Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 13/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §2 Bố trí kết cấu thép nhà cơng nghiệp tầng I Các phận nhà cơng nghiệp (tiếp) I.4 Hệ sườn tường  Cột chống gió đầu hồi (cột sườn tường)  Dầm hệ giằng sườn tường để đỡ tường (panen, tường gạch, tôn…) bao che xung quanh nhà I.5 Kết cấu móng giằng móng Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 14/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §2 Bố trí kết cấu thép nhà công nghiệp tầng I Các phận nhà cơng nghiệp (tiếp) Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 15/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §7 Cột thép nhà công nghiệp IV.2 Chi tiết vai cột (tiếp)  Cột tiết diện đặc  tw phải thỏa mãn điều kiện ép mặt tw  Dmax + Gdct bs +  tbd   f c  Cột phân nhánh (cột đỡ cầu trục)  Tính tốn cột chịu nén tâm đầu ngàm đầu tự chịu lực Dmax+Gdct  Phương chịu lực nhánh cột cầu trục quay góc 900 so với trục nhánh mái  Để cột làm việc hợp lý cần bố trí chống ngang liên kết với cột nhánh mái, khoảng cách chống l = l y = lx   iy ix  Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 122/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §7 Cột thép nhà cơng nghiệp IV Cấu tạo tính toán chi tiết cột (tiếp) IV.3 Chân cột  Các phận: đế (liên tục phân cách); dầm đế (có thể có khơng); sườn (có thể có không) bu lông neo Chân cột đế liền Chân cột đế phân cách Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 123/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §7 Cột thép nhà cơng nghiệp IV.3 Chân cột (tiếp)  Thiết kế chân cột đế liền có dầm đế bao gồm xác định kích thước đế, dầm đế, sườn ngăn, đường hàn liên kết bulông neo  Chọn trước bề rộng đế theo bề rộng cột B  b f +  tdđ + 2C ; hay B  b f +  80  120   Chiều dài đế xác định dựa vào cường độ chịu nén bờ tụng múng ổ N N L + ỗỗ B   Rb ,loc è 2B   Rb ,loc 6M + ÷÷ B   Rb ,loc ø  Chiều dày đế tbđ   M ômax ; 20  tbđ  40 c  f  Dầm đế, sườn tính cơng-xơn chịu tải phân bố Chiều cao phải chứa đủ đường hàn góc liên kết dầm (sườn) với cột Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 124/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §7 Cột thép nhà cơng nghiệp IV.3 Chân cột (tiếp)  Thiết kế chân cột đế liền có dầm đế bao gồm xác định kích thước đế, dầm đế, sườn ngăn, đường hàn liên kết bulông neo  Bulông neo - Được bắt trực tiếp với đế cột liên kết khớp (dmin20) - Được bắt chặt với chân cột thông qua sườn dầm đế liên kết ngàm (dmin24) - Được tính với cặp tổ hợp nội lực (Nmin, Mmax); tải trọng thường xuyên dùng hệ số độ tin cậy n=0.9 M Na y Nb Abn = n1  f bt Nb = Đường kính bulơng tăng thêm 3mm điều kiện ăn mòn Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 125/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §7 Cột thép nhà công nghiệp IV.3 Chân cột (tiếp)  Thiết kế chân cột đế liền khơng có dầm đế bao gồm xác định kích thước đế, sườn ngăn (nếu có) bulơng neo  Chọn trước chiều dài đế dựa chiều cao tiết diện cột h Nc 6 M L = h + 100  150   B = +  bf   Rb ,loc   Rb ,loc  L2  Bản đế chịu nén hoàn toàn M L e=  N M b =  max tbđ = x ỉ  max   x ữ ỗố L ứ 6M b  12mm c  f x = 0.5(L  0.95h) Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 126/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §7 Cột thép nhà cơng nghiệp IV.3 Chân cột (tiếp)  Xét trường hợp đế chịu nén khơng hồn tồn M L e=  N E   Rb ,loc   L  c  Eb y= E f ba +   Rb ,loc Eb ỉ x x3 M b = Rb ,loc ỗ ữ ố 6y ø 6M b tbđ =  12mm c  f x = 0.5(L  0.95h)  Bu lông neo thường bố trí tối thiểu phía cánh cột T M Nt A = T= +  b nb  f bt Lb Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 127/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục I Đại cương kết cấu đỡ cầu trục I.1 Các phận Kết cấu đỡ cầu trục phận để đỡ làm đường chạy cho cầu trục Chịu lực thằng đứng P lực hãm T cầu trục để truyền vào khung ngang  Tiết diện dầm cầu trục:  Dạng đặc  Dạng rỗng Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 128/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục I.1 Các phận (tiếp)  Sơ đồ kết cấu  Sơ đồ dầm đơn giản  Sơ đồ dầm liên tục  Dầm cầu trục conson  Dạng khác: dầm cầu trục treo, conson  Một số điều kiện làm việc khác với kết cấu dầm  Ứng suất phức tạp bụng dầm đồng thời P T  Sai số chế tạo, lắp dựng  Kiểm tra độ bền mỏi Dầm cầu trục treo Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 129/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục I Đại cương (tiếp) I.2 Tải trọng Tải trọng kết cấu cầu trục truyền lên dầm cầu trục qua bánh xe, tùy theo sức trục mà số bánh xe phía cầu trục hai, bốn nhiều  Trạng thái giới hạn I (bền ổn định): xét tải trọng cầu trục mang vật nặng vị trí tác dụng bất lợi P = k1  n  nc  Pmax T = k2  n  nc  T1  Trạng thái giới hạn II (độ võng, lệch ngang): xét tải trọng cầu trục mang vật nặng vị trí tác dụng bất lợi Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 130/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục II Dầm cầu trục tiết diện đặc II.1 Cấu tạo  Khi dầm đơn giản có nhịp nhỏ, sức trục khơng lớn 5T÷10T  Sức trục lớn, chế độ làm việc nặng, gia cường thẳng đứng chống xiên dùng dầm hai bụng  Dầm bulơng CĐC, đinh tán có chi phí cao hơn, có tiết diện cánh lớn khơng có ứng suất hàn nên chịu tải trọng động tốt Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 131/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục II.1 Cấu tạo (tiếp)  Dầm hãm có tác dụng chịu lực xơ ngang T  Đảm bảo ổn định cục tăng độ cứng, mặt dầm hãm thường gia cường sườn cứng  Khi có cột sườn tường tạo thêm gối mềm trung gian cách dùng thép dày 6÷8mm liên kết biên [ vào cột sườn tường Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 132/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục II Dầm cầu trục tiết diện đặc (tiếp) II.2 Xác định nội lực  Nội lực tính tốn áp lực đứng P M x = a  M max ;Vx = a Vmax  Nội lực tính toán áp lực ngang T M y = M max  T T ;V y = Vmax  P P Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 133/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục II Dầm cầu trục tiết diện đặc (tiếp) II.3 Chọn tiết diện dầm cầu trục  Xác định chiều cao tối thiểu dầm cầu trục hmin hmin   f  L  L  M Ytc = × ×   × tt 24 E    MY  Xác định mômen kháng uốn yêu cầu M Ytt W =  0.75  0.85  f   c  Chọn chiều dày bụng, tiết diện cánh dầm yc Y  Chọn dầm (giàn) hãm, Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 134/127 KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG §8 Kết cấu đỡ cầu trục II Dầm cầu trục tiết diện đặc (tiếp) II.4 Kiểm tra dầm độ bền  Dầm cầu trục chịu uốn xiên (Mx My) chịu xoắn P T khơng đặt vào tâm uốn Do việc kiểm tra xác tốn phức tạp  Để đơn giản, chấp nhận giả thiết:  Dầm cầu trục chịu Mx tải thẳng đứng P  Dầm hãm chịu My tải nằm ngang T  Kiểm tra ứng suất điểm A B My Mx  A = A + A  f  c Wx Wy ,Dh Mx  f c B Wx fu   a  f   ; a  f    ;  M = max f f f f  Kiểm tra mỏi B = M II.5 Kiểm tra độ võng Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 135/127 KẾT CẤU THÉP PHẦN II KẾT CẤU THÉP NHÀ DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP  Tài liệu tham khảo  Kết cấu thép nhà dân dụng công nghiệp (2011)  Kết cấu thép - Cấu kiện (2009)  Thiết kế khung thép nhà công nghiệp (2010)  Tiêu chuẩn tải trọng tác động - TCVN 2737-1995  Tiêu chuẩn thiết kế Kết cấu thép - TCXDVN 338-2005  Bài giảng: https://www.facebook.com/BoMonCongTrinhThepGo Khoa Xây dựng Dân dụng Công Nghiệp Bộ môn Cơng trình Thép - Gỗ 136/127 ... nghiệp m? ?i nặng (cột bậc), cầu trục lớn (tiếp)  Khi chiều cao cột lớn, để đảm bảo góc nghiêng liên kết giằng giảm chiều d? ?i tính tốn cột, ph? ?i chia đ? ?i giằng cột thành lớp giằng  Khi cần l? ?i. .. NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG §4 Hệ giằng nhà công nghiệp tầng II.1 Hệ giằng m? ?i - giàn kèo (tiếp)  Hệ giằng đứng  Hệ giằng cửa m? ?i: bố trí tương tự hệ giằng m? ?i, nhiên có hệ giằng cánh giằng đứng... NGHIỆP MỘT TẦNG §4 Hệ giằng nhà công nghiệp tầng II Hệ giằng m? ?i II.1 Hệ giằng m? ?i - giàn kèo Gồm hệ giằng cánh trên, hệ giằng cánh hệ giằng đứng  Hệ giằng cánh Khoa Xây dựng Dân dụng Cơng Nghiệp