Kết cấu thép – Phần 2: Structural steel

1/21/2014 1 KẾT CẤU THÉP – PHẦN 2 STRUCTURAL STEEL – PART 2 GIẢNG VIÊN: TRẦN VĂN PHÚC NỘI DUNG MÔN HỌC 1. LÝ THUYẾT:  KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG  KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN 2. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP 1/21/2014 2 TÀI LIỆU HỌC TẬP 1. TÀI LIỆU CHÍNH  Đoàn Định Kiến, Nguyễn Văn Tấn, Phạm Văn Hội, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường Kết cấu thép (phần cấu kiện cơ bản).  Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Đoàn Ngọc Tranh, Hoàng Văn Quang. Kết cấu Thép 2 (Công trình dân dụng và công nghiệp). NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 1998. TÀI LIỆU HỌC TẬP 2. TÀI LIỆU THAM KHẢO  Đoàn Định Kiến, Phạm Văn Tư, Nguyễn Quang Viên. Thiết kế Kết cấu thép Nhà Công nghiệp. NXB Khoa học và kỹ thuật Hà nội 1995  TCVN 5575 : 2012; Kết cấu Thép. Tiêu chuẩn thiết kế  Practical Design of Steel Structures, Karuna Moy Ghosh  Single-Storey Steel Buildings, Detailed Design of Portal Frame  Single-Storey Steel Buildings, Detailed Design of Trusses  Guide for the Design of Crane-Supporting Steel Structures 1/21/2014 3 CHƯƠNG 1 MỘT SỐ DẠNG CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG KẾT CẤU THÉP 1.1 Công trình công nghiệp CMT Bale Press Textile Factory Size: 24m x 80m with its curved roof, eave overhang and rounded gutter 1.1 Công trình công nghiệp The second sewing factory constructed for CMT by REIDsteel was in Phoenix. It measures 173m x 61m, with three floors. The ground floor is divided into four sections, for washing, printing, cutting and dying. The first floor has storage at either end, as well as sections for embroidery and traditional make-up. 1/21/2014 4 1.1 Công trình công nghiệp Industrial warehouse with crane 1.1 Công trình công nghiệp This factory in Phoenix is one of many textile factories that REIDsteel have designed. The multi-storey factory building spans 64m and is 75m long. 1/21/2014 5 1.2 Công trình dân dụng 1.2 Công trình dân dụng 1/21/2014 6 1.2 Công trình dân dụng 1.2 Các loại công trình khác 1/21/2014 7 1.2 Các loại công trình khác 1.2 Các loại công trình khác 1/21/2014 8 1.2 Các loại công trình khác 1.2 Các loại công trình khác 1/21/2014 9 1.2 Các loại công trình khác CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.1 Đại cương về nhà công nghiệp một tầng bằng thép  Quaù trình saûn xuaát coâng nghieäp ñöôïc thöïc hieän trong moät coâng trình ñaëc bieät. Coâng trình ñoù ñöôïc goïi laø Nhaø coâng nghieäp (NCN) hay nhaø xöôûng  Nhaø maùy luyeän kim, xöôûng ñuùc, nhaø maùy ñieän, nhaø khoPhoå bieán nhaát laø NCN 1 taàng, vôùi caùc yeâu caàu: nhòp roäng, chieàu cao lôùn, coù caàu truïc hoaït ñoäng. 1/21/2014 10 2.1 Đại cương về nhà công nghiệp một tầng bằng thép Ưu điểm:  Rút ngắn thời gian thi công (Speed of construction)  Tính thích ứng cao (Flexibility and adaptability)  Thiết kế hiệu quả (Resource efficient design) 2.1 Đại cương về nhà công nghiệp một tầng bằng thép Ưu điểm:  Hiệu quả sử dụng cao (Sustainability) In addition to re-cladding the building using composite steel panels, the height of the building was increased by 3m by introducing column splices (as shown ) before re-erecting the original bracing, rafters and purlins; a great example of adaptable and reusable steel buildings 1/21/2014 11 2.1 Đại cương về nhà công nghiệp một tầng bằng thép Coù hai loaïi nhaø coâng nghieäp: ◦ Nhaø coâng nghieäp coù caàu truïc : Laø loaïi coâng nghieäp saûn xuaát ra caùc coâng cuï saûn suaát nhö : nhaø maùy nhieät ñieän, xi maêng, saét theùp, cô khí  Nheï : Söùc truïc Q < 20 T;  Trung bình : Q = 20 T – 75 T;  Naëng : Q < 150 T;  Raát naëng : Q > 150 T; ◦ Nhaø coâng nghieäp khoâng coù caàu truïcï : ví duï nhö nhaø maùy deät, may, da, giaày, pin acqui, söõa ñöôøng, boät ngoït, ñoà hoäp.. . 2.1 Đại cương về nhà công nghiệp một tầng bằng thép Các yêu cầu khi thiết kế nhà công nghiệp bằng thép Độ bền, an toàn Công năng sử dụng, có tính thích ứng cao cho các mục tiêu phát triển trong tương lai Hiệu quả về sử dụng vật liệu thép Thi công thuận lợi Thuận lợi cho công tác bảo quản, bảo trì Thẩm mỹ 1/21/2014 12 CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng L L B Cöûa maùi Heä giaèng cöûa maùi Coät Röôøng ngang taám lôïp caàu chaïy daàm caàu chaïy Hình 6.1. Caùc boä phaän nhaø coâng nghieäp moät taàng 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng 1/21/2014 13 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng 1/21/2014 14 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Có ba loại cần trục: Cần trục dầm đôi, chạy ở trên (Top running double girder bridge cranes) • Cần trục có hai dầm, xe điện và tời di chuyển dọc theo cánh trên cần trục. • Toàn bộ cần trục tựa lên ray nằm trực tiếp trên cánh trên dầm cầu chạy. • Vận tốc tối đa của cần trục, xe điện, tời tương ứng là 350 fpm, 150 fpm, 60 fpm. • Sức trục rất lớn có thể trên 100 tấn. • Chiều cao làm việc của móc cẩu lớn nhất. 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng 1/21/2014 15 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng  Cần trục dầm đơn, chạy ở trên (Top running single girder bridge cranes) • Cần trục chỉ có một dầm, xe điện và tời di chuyển dọc theo cánh dưới cần trục. • Toàn bộ cần trục tựa lên ray nằm trực tiếp trên cánh trên dầm cầu chạy. • Nhịp cần trục đơn tối đa 15 m, sức trục tối đa 15 tấn • Vận tốc tối đa của cần trục, xe điện, tời tương ứng là 200 fpm, 100 fpm, 60 fpm. 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Cần trục dầm đơn, chạy ở dưới (Under- running single girder bridge cranes) • Thông thường loại cần trục này được treo vào hệ kết cấu mái và di chuyển dọc theo cánh dưới dầm cầu chạy • Sức trục tiêu chuẩn tối đa là 10 tấn (trường hợp đặc biệt có thể lên đến 25 tấn, nhịp trục 30 m) • Phạm vi hoạt động của móc cẩu rất rộng trên mặt bằng nhưng bị hạn chế theo phương đứng. • Tăng đáng kể tải trọng lên hệ kết cấu mái. 1/21/2014 16 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng  Taûi troïng caàu truïc laø loaïi taûi troïng laëp, ñoäng löïc, deã gaây hö haïi keát caáu neân khi thieát keá, chuù yù ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa caàu chaïy: K n - soá ngaøy laøm vieäc trong moät naêm; K g - soá giôø laøm vieäc trong moät ngaøy; Vaø caùc heä soá K naøy ñöôïc tính theo % so vôùi söùc truïc toái ña. ◦ Caàu truïc coù CÑLV nheï: K <20% ◦ Caàu truïc coù CÑLV trung bình: K < 33% ◦ Caàu truïc coù CÑLV naëngï: K < 60% ◦ Caàu truïc coù CÑLV raát naëng: K < 80% Cheá ñoä laøm vieäc cuûa NCN theo caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa caàu truïc 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng  Yeâu caàu kó thuaät vaø thao taùc : ◦ Phuï thuoäc daây chuyeàn saûn xuaát coâng ngheä vaø heä kó thuaät cuûa coâng trình ◦ Ñaûm baûo khoâng gian thao taùc cho ngöôøi thôï ◦ Ñuû aùnh saùng thoâng thoaùng, giao löu kkoâng khí  Yeâu caàu veà keát caáu : ◦ Laøm sao keát caáu coù ñoä cöùng cao nhaát. ◦ Heä löôùi coät boá trí naèm treân cuøng 1 ñöôøng thaúng ◦ Theo heä moñun thoáng nhaát.  Yeâu caàu veà phaùt trieån: thay ñoåi coâng ngheä nhaø maùy.  Yeâu caàu veà kinh teá : ◦ Tìm ra ñöôïc khoaûng caùch lôïi nhaát giöõa caùc coät Bố trí hệ lưới cột: 1/21/2014 17 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Khe nhiệt độ: Boá trí khe nhieät ñoä nhaèm taùch coâng trình ra nhieàu ñoaïn ñeå moãi ñoaïn gaây ra bieán daïng nhieät ñoä trong phaïm vi cho pheùp vaø moãi ñoaïn laø ñoaïïn nhieät ñoä. Khi moùng cuõng ñöôïc taùch rieâng, khe nhieät ñoä cuõng laø khe luùn. 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B B B B B B B B B 1 L 11 12 B 1000 A B B A B 1211 BBBBBBBBB 1098765432 L 1 500 PHUÔNG AÙN 1 PHUÔNG AÙN 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B B B B B B B B B 1 L 11 12 B 1000 A B B A B 1211 BBBBBBBBB 1098765432 L 1 500 PHUÔNG AÙN 1 PHUÔNG AÙN 2 1/21/2014 18 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Hệ khung chịu lực  Khung ngang : laø keát caáu chòu löïc chính. Goàm coät vaø daàm ngang. c h ie àu c a o n h a ø gioù ñaåy gioù huùt P P P P P P P P P B L1 B B B B B KC Cöûa maùi Caàu chaïy xe con coät bieân daàm caàu chaïy L2 daàm caàu chaïy cöûa maùi xaø goà KHUNG NGANG KHUNG DOÏC coät giöõa taám lôïp 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Hệ khung chịu lực  Khung doïc : laø keát caáu chòu löïc theo phöông doïc nhaø. Goàm coät, daàm caàu chaïy, heä giaèng doïc nhaø. c h ie àu c a o n h a ø gioù ñaåy gioù huùt P P P P P P P P P B L1 B B B B B KC Cöûa maùi Caàu chaïy xe con coät bieân daàm caàu chaïy L2 daàm caàu chaïy cöûa maùi xaø goà KHUNG NGANG KHUNG DOÏC coät giöõa taám lôïp 1/21/2014 19 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang H c Sô ñoà tính Sô ñoà thöïc J2 Jr J2 J1J1 LL J1 J1 J2 Jr J2 Sô ñoà thöïc Sô ñoà tính H c L L L Jc Jc Jd Jd L 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 1/21/2014 20 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 1/21/2014 21 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 1/21/2014 22 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Các hình thức khung ngang 1/21/2014 23 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước khung ngang H Lcm H c m Lcc  Maët neàn i = ñoä doác daøn L H d h 0 H t 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương ngang Bao goàm : ◦ Nhòp khung L ◦ Nhòp cöûa maùi L cm ◦ Nhòp caàu chaïy L cc ◦ Chieàu cao tieát dieän coät treân ◦ Chieàu cao tieát dieän coät döôùi ◦ Khoaûng caùch caùc maét daøn 1/21/2014 24 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương ngang  Kích thöôùc cô baûn laø nhòp khung L ( khoaûng caùch giöõa caùc truïc ñònh vò doïc). Nhòp L coù moâñun 3m khi L  18m, moâñun 6m khi L> 18m.  Taïi coät bieân, truïc ñònh vò caùch meùp ngoaøi coät moät khoaûng laø a, coù theå ñöôïc laáy nhö sau : o a =0 khi Q  30T o a = 500mm khi Q > 75T, hoaëc caàu truïc cheá ñoä laøm vieäc naëng, caàn toå chöùc loái cho ngöôøi ñi laïi treân maët daàm caàu chaïy. o a =250mm cho caùc tröôøng hôïp coøn laïi. 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương ngang Nhòp cuûa caàu truïc L cc laø khoaûng caùch giöõa hai tim ray L cc = L - 2, L cc coù moâñun 0,5m neân  phaûi laáy chaün 250mm vaø ñöôïc laáy nhö sau : o  = 750mm khi nhaø coù caàu truïc Q  75T o  = 1000mm khi nhaø coù caàu truïc Q > 75T hoaëc khi coù loái ñi xuyeân qua coät o  = 1250mm khi caàu truïc coù cheá ñoä laøm vieäc raát naëng hoaëc coù loái ñi beân ngoaøi coät. 1/21/2014 25 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương ngang Ñeå cho caàu truïc khi chuyeån ñoäng khoâng va chaïm vaøo coät, khoaûng caùch  töø truïc ray ñeán ñeán truïc ñònh vò phaûi thoûa maõn ñieàu kieän :  > B 1 + (h t –a) + D Trong ñoù B 1 – phaàn ñaàu cuûa caàu truïc, beân ngoaøi ray, laáy theo cataloâ caàu truïc, khoaûng 200 – 500mm ; D – khe hôû an toaøn giöõa caàu truïc vaø maët trong cuûa coät laáy baèng 60 – 75mm. 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương ngang  Chieàu cao tieát dieän coät treân h t coù theå laáy baèng 1/10 -1/12 chieàu cao coät treân H t , thöôøng laáy töø 400 – 1000m. Beà roäng 1000mm aùp duïng khi caàn troå loã cho ngöôøi ñi qua buïng coät.  Chieàu cao tieát dieän coät döôùi h d laáy khoâng nhoû hôn (1/15 – 1/20)H – H laø chieàu cao toaøn coät. Do truïc nhaùnh ñôõ daàm caàu truïc thöôøng truøng vôùi daàm caàu truïc neân hd = a + . Vì vaäy hd coù theå ñöôïc laáy laø 750 ; 1000 ; 1250 ; 1500mm 1/21/2014 26 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương ngang b0  hcd hct D h d c c h r Hr H Lcc H t C a 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương đứng Bao goàm : ◦ Chieàu cao coät döôùi H d ◦ Chieàu cao coät treân H t ◦ Chieàu cao toaøn coät H ◦ Chieàu cao ñaàu daøn h 0 ◦ Chieàu cao giöõa daøn h d ◦ Chieàu cao cöûa maùi H cm 1/21/2014 27 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Kích thước theo phương đứng  Xaùc ñònh chieàu cao coät döôùi : H d = H r + D - ( h r + h dcc )  Xaùc ñònh chieàu cao coät treân : H t = h r + h dcc + H + C  Chieàu cao toøan coät : H = H d + H tr  Chieàu cao cöûa maùi H cm choïn theo ñieàu kieän thoâng thoaùng vaø laáy saùng. Thöôøng laáy cao 1250, 1500, 1750.  Chieàu cao daøn 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Khung ngang nhà công nghiệp nhiều nhịp  Phuï thuoäc 3 yeáu toá chính : ◦ Yeâu caàu veà kieán truùc vaø keát caáu : bao nhieâu nhòp, kích thöôùc moãi nhòp , chieàu cao ? ) ◦ Yeâu caàu veà caùc ñieàu kieän vaät lyù kieán truùc : thoâng gioù , chieáu saùng , thoaùt nöôùc , . . . ◦ Yeâu caàu veà kinh teá saûn xuaát : Thoûa maõn caùc yeâu caàu veà söû duïng roài môùi ñaët vaán ñeà reû ñaét 1/21/2014 28 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Khung ngang nhà công nghiệp nhiều nhịp cùng chiều cao B BL1 L2 L3 B BL3L1 xaù goà daïng daøn röôøng ngang Cöûa trôøi L2 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Khung ngang nhà công nghiệp nhiều nhịp cùng chiều cao L L L L 1/21/2014 29 2.2 Cấu tạo nhà công nghiệp một tầng Khung ngang nhà công nghiệp nhiều nhịp khác chiều cao L1 L2 L1 CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ Xà gồ trực tiếp chịu tải trọng mái và truyền xuống dầm mái, đồng thời cũng được xem là một trong hệ giằng dọc nhà, tăng ổn định ngoài mặt phẳng cho dầm mái. Khoảng cách xà gồ từ 1,5 m đến 2 m 1/21/2014 30 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ Hình thức liên kết giữa xà gồ và dầm mái quyết định sơ đồ tính xà gồ: dầm đơn giản hay dầm liên tục Gia cường xà gồ liên kết khớp với dầm mái 1/21/2014 31 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ  Khi B = 6 m boá trí moät giaèng giöõa, B = 12 m boá trí hai giaèng caùch ñeàu.  Ñoä voõng f/l <= [f/l] = 1/200. 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ Giằng xà gồ Daøn vì keøo Giaèng = 18 ... 22mm Xaø goà 1/21/2014 32 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ Giằng xà gồ l/2 l/2 l q l 32 y 2 xq l 8 2 q y q y l/3 l/3 l/3 l q l 90 y 2 q l 360 y 2 q l 8 x 2 2 xq l 9 2h 3 h 3 h 2.3 Kết cấu mái Hệ mái có xà gồ 1/21/2014 33 2.3 Kết cấu mái Hệ mái không có xà gồ 2.3 Kết cấu mái Kết cấu dàn mái 1/21/2014 34 2.3 Kết cấu mái Kết cấu dàn mái 2.3 Kết cấu mái Kết cấu dàn vì kèo trung gian 1/21/2014 35 2.3 Kết cấu mái Kết cấu dàn vì kèo trung gian Valley-beam details for “hit” and “miss” frame Valley-beam 2.3 Kết cấu mái Kết cấu cửa mái Chiều rộng:Lcm =(1/2-1/3)L; • Chiều cao Hcm=1250mm, 1500mm, 1750mm • Với nhà xưởng khung thép nhẹ, Lcm=1/10L; Hcm=1-3m và chủ yếu để thông thoáng. Lấy sáng bằng tole sáng và hệ cửa sổ dọc nhà; TD bằng thép hình chữ H 1/21/2014 36 CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.4 Hệ giằng  Heä giaèng  a. Heä giaèng maùi  Heä giaèng naèm höôùng doïc  Heä giaèng naèm höôùng ngang  Heä giaèng ñöùng  b. Heä Giaèng Coät  Heä giaèng coät treân  Heä giaèng coät döôùi 2.4 Hệ giằng Coù 3 taùc duïng chính : ◦ OÅn ñònh : Cuøng vôùi khung ngang, taïo thaønh heä keát caáu khoâng gian baát bieán hình, taêng ñoä cöùng cho toaøn nhaø. Giaûm chieàu daøi tính toaùn cuûa moät soá thanh neùn. ◦ Chòu löïc : Theå hieän roõ ôû moät soá heä giaèng ôû ñaàu coät. Chòu löïc haõm doïc cuûa caàu chaïy, gioù taùc duïng vaøo ñaàu hoài. ◦ Laép raùp : Coá ñònh taïm trong quaù trình laép döïng 1/21/2014 37  5 0 -6 0 m B B B K h e n h ie ât ñ o ä B B B T h a n h c h o án g d o ïc n h a ø B HG naèm höôùng doïc B HG naèm ngang (TCH & TCH) HG naèm ngang (TCH) L Thanh choáng doïc nhaø <=15 m HG naèm höôùng doïc HG naèm ngang (TCT) Hình 5.8 Heä giaèng naèm doïc vaø ngang 2.4 Hệ giằng 2.4 Hệ giằng Heä giaèng naèm höôùng doïc  Taùc duïng : ◦ Giaûm bieán hình ngang vaø doïc cuûa coâng trình. ◦ Taêng oån ñònh cho khoang ngoaøi cuøng ◦ Baûo ñaûm söï laøm vieäc cuøng nhau cuûa caùc khung.  Caáu taïo: ◦ Ñöôïc ñaët ôû 2 khoang ngoaøi cuøng cuûa DVK, ÔÛ thanh caùnh haï hoaëc caùnh thöôïng. ◦ Giaèng doïc veà nguyeân taéc caáu taïo nhö daøn coù caùnh song song. Chieàu roäng heä giaèng:  1/10 B 1/21/2014 38 2.4 Hệ giằng Heä giaèng naèm höôùng ngang  Taùc duïng: ◦ Keát hôïp cuøng heä giaèng höôùng doïc laøm taêng söï oån ñònh khoâng gian cuûa toaøn coâng trình. ◦ Chòu löïc gioù ôû ñaàu hoài nhaø.  Caáu taïo: ◦ Boá trí ôû 2 ñaàu nhaø xöôûng vaø ôû 2 ñaàu khoái nhieät ñoä. ◦ Khi khoái nhieät ñoä quaù daøi thì boá trí theâm heä giaèng ôû giöõa khoái, khoaûng caùch giöõa chuùng khoâng quaù 50 – 60m. ◦ Ñaët ôû thanh caùnh thöôïng vaø thanh caùnh haï. 2.4 Hệ giằng  Heä giaèng ñöùng  Taùc duïng : ◦ Laøm ñieåm töïa cho HGNHN ñaët trong MP caùnh thöôïng ◦ Ñònh vò chính xaùc giöõa 2 MP DVK khi döïng laép ◦ Chòu taûi troïng cuûa caàu truïc treo. (neáu coù)  Caáu taïo ◦ Ñöôïc ñaët theo phöông ñöùng ôû hai ñaàu daøn vì keøo . Khoaûng caùch theo phöông ngang khoâng lôùn hôn 15m ◦ Theo phöông doïc, HGÑ khoâng boá trí lieân tuïc tröø TH coù caàn truïc treo, thöôøng caùch 2 – 3 khoang. ◦ ÔÛ nhöõng vò trí khoâng coù HGÑ, coù thanh choáng doïc nhaø : ñeå coá ñònh nhöõng nuùt quan troïng ◦ Tieát dieän choïn theo ñoä maûnh cho pheùp . 1/21/2014 39 2.4 Hệ giằng B BB B B Heä giaèng ñöùng Hình 5.9 Heä giaèng ñöùng 2.4 Hệ giằng Heä giaèng coät  Taùc duïng : ◦ Baûo ñaûm söï baát bieán hình hoïc vaø ñoä cöùng cuûa toaøn nhaø theo phöông doïc. ◦ Chòu caùc taûi troïng taùc duïng doïc nhaø: löïc gioù ôû ñaàu hoài, löïc haõm doïc cuûa caàu chaïy ◦ Baûo ñaûm oån ñònh, taêng ñoä cöùng höôùng doïc cuûa daõy coät. 1/21/2014 40 2.4 Hệ giằng <=50-60 m <=50-60 m <=50-60 m HG coät taàng döôùi HG coät taàng treân HG cét d-íi Coät tieát dieän khoâng ñoåi Coät tieát dieän thay ñoåi (coät giöõa) Coät tieát dieän thay ñoåi (coät bieân) Heä giaèng coät treân  Caáu taïo: ◦ Töø cao ñoä cuûa caùnh treân daàm caàu chaïy trôû leân ◦ Ñöôïc ñaët ôû caùc vò trí : ÔÛ 2 ñaàu hoài nhaø, hai ñaàu khe nhieät ñoä ◦ Chuùng ñöôïc ñaët trong maët phaúng truïc coät treân ◦ Khi chieàu cao ñaàu daøn lieân keát caïnh vôùi coät, heä giaèng goàm hai taàng :Heä giaèng coät treân taàng treân (naèm trong chieàu cao ñaàu daøn), Heä giaèng coät treân taàng döôùi. 2.4 Hệ giằng 1/21/2014 41 2.4 Hệ giằng  Heä giaèng coät döôùi  Caáu taïo ◦ Keå töø baäc thang daàm caàu chaïy trôû xuoáng. ◦ Boá trí ôû khoaûng giöõa cuûa ñoaïn nhieät ñoä. ◦ Neáu nhaø quaù daøi, HGCD boá trí caùch ñaàu hoài cuûa ñoaïn nhieât ñoä khoâng quaù 50m. ◦ ÔÛ nhöõng vò trí coù heä giaèng coät döôùi, baét buoäc coù heä giaèng coät treân ◦ Boá trí truøng vôùi truïc cuûa nhaùnh caàu chaïy 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng Hollow section – efficient in tension and compression Khi chiều cao nhà bằng bước cột 1/21/2014 42 Hollow section – efficient in tension and compression Khi chiều cao nhà lớn hơn bước cột 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng Hệ giằng chỉ chịu kéo Only the diagonal memebers in tension are effective 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng 1/21/2014 43 Chỉ bố trí thanh giằng ở khoang đầu hồi, kết hợp với thanh giằng cứng ở giữa nhằm truyền tải gió từ mái xuống hệ giằng đứng 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng Thanh giằng cứng – Circular hollow section acting as eaves strut 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng 1/21/2014 44 Khi áp dụng phương án này có thể bố trí thêm hệ giằng đứng tạm thời ở hai khoang đầu phục vụ cho công tác lắp dựng 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng Giằng bằng khung cứng, chịu mômen 2.4 Hệ giằng Hệ giằng đứng 1/21/2014 45 2.4 Hệ giằng 2.4 Hệ giằng 1/21/2014 46 2.4 Hệ giằng 2.4 Hệ giằng 1/21/2014 47 2.4 Hệ giằng Hệ giằng nằm ngang 2.4 Hệ giằng Hệ giằng nằm ngang Hollow section – efficient in tension and compression 1/21/2014 48 2.4 Hệ giằng Hệ giằng nằm ngang CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.5 Hệ sườn tường  Laø heä ñöôïc ñaët theo phöông doïc nhaø ñeå ñôõ taám töôøng.  Taám töôøng thöôøng baèng toân, vaät lieäu caùch nhieät (ñaëc hoaëc 2 lôùp), ñöôïc treo leân heä söôøn töôøng.  Heä söôøn töôøng ñöôïc tính toaùn nhö heä coät vaø daàm  Vôùi böôùc coät lôùn, theâm coät söôøn töôøng. Coù theå laøm heä moùng nhoû ôû döôùi chaân caùc coät söôøn töôøng naøy.  Daàm söôøn töôøng treo leân coät chính vaø coät söôøn töôøng, truyeàn taûi troïng cho coät chòu  Daàm söôøn töôøng chòu uoán xieân  Coät : chòu neùn leäch taâm 1/21/2014 49 2.5 Hệ sườn tường 2.5 Hệ sườn tường 1/21/2014 50 CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.6 Tính khung Nguyeân taéc tính toaùn  Keát caáu höôùng doïc : ◦ Tính caùc keát caáu höôùng doïc nhö caùc keát caáu rieâng leû roài truyeàn leân khung ngang.  Keát caáu höôùng ngang : ◦ Giaûi khung troïn veïn, xeùt söï laøm vieäc ñoàng thôøi taát caû caùc keát caáu thaønh phaàn. 2.6 Tính khung  Sô ñoà tính phaûi ñaûm baûo caùc yeáu toá: ◦ Ñuû thaønh phaàn cuûa sô ñoà caáu taïo ◦ Ñuùng kích thöôùc cuûa sô ñoà caáu taïo ◦ Ñaûm baûo söï thay ñoåi tieát dieän ôû sô ñoà caáu taïo. ◦ Ñaûm baûo caùc tæ leä ñoä cöùng ôû caùc thaønh phaàn trong sô ñoà tính (ñoä cöùng coät , ñoä cöùng daàm, .. ) ◦ Ñaûm baûo ñuùng lieân keát giöõa caùc thaønh phaàn vaø lyù töôûng hoùa 1/21/2014 51 2.6 Tính khung Sơ đồ tính khung một nhịp A A 0.000 Sô ñoà caáu taïo khung H H t h 0 H d L hcd e hct  1 1 2 2 1-1 2-2 L H H d H t e L - 2e J 1 2 J J r J 2 1 J J= Sô ñoà tính 2.6 Tính khung Sơ đồ tính khung hai nhịp L2L1 2 2 3 3 3-3 Sô ñoà caâu taïo khung J= J 1 2 J r J J 2 1 J L - 2e e L J r J 3 4 J Sô ñoà tính 1/21/2014 52 2.6 Tính khung Tải trọng tác dụng lên khung ngang  Taûi troïng thöôøng xuyeân (Tónh taûi): g, MA  Taûi troïng khoâng thöôøng xuyeân (Hoaït taûi söõa chöõa maùi):  Do taûi troïng caàu chaïy ◦ AÙp löïc ñöùng cuûa baùnh xe caàu chaïy : D max ; D min ◦ Momen leäch taâm taïi vai coät : M max ; M min ◦ Do löïc haõm ngang cuûa xe con : T  Do taûi troïng gioù ◦ Gioù tónh q ñ ; q h 2.6 Tính khung Tĩnh tải Bảng tính trọng lượng các lớp cấu tạo mái 1/21/2014 53 2.6 Tính khung Tĩnh tải  Troïng löôïng baûn thaân daøn, heä giaèng vaø cöûa maùi  Troïng löôïng tieâu chuaån baûn thaân daøn vaø heä giaèng: KG/m 2 . Trong ñoù: o 1,2- Heä soá keå ñeán troïng löôïng baûn thaân cuûa heä giaèng; o  d = 0,6 ÷ 0,9 ; Töông öùng vôùi nhòp daøn L = 24 ÷ 36 m. o Troïng löôïng tieâu chuaån baûn thaân cuûa cöûa maùi: KG/m2  Troïng löôïng baäu cöûa 100 – 150 KG/m ; troïng löôïng cöûa kính vaø khung caùnh cöûa 35 – 40 KG/m² ,L.2,1G d tc d  ,L.G cmcm tc cm  2.6 Tính khung Tĩnh tải  Taûi troïng maùi truyeàn xuoáng röôøng ngang ñöôïc giaû thieát phaân boá ñeàu: g = g 0 xB  Taûi troïng g naøy truyeàn xuoáng coät thoâng qua phaûn löïc goái töïa A=gL/2. Khi ñoù, A ñaët leäch taâm so vôùi truïc coät döôùi moät ñoaïn e, sinh ra moät moâmen leäch taâm M A =A.e ñaët taïi vai coät. N 1 L - 2e e H t H d H 2 NN 2 1 N  hct A truïc coät treân truïc coät döôùi A M g' g hcd e 1/21/2014 54 2.6 Tính khung Hoạt tải  q = n.q 0 .B ◦ Trong ñoù: q 0 laáy theo qui phaïm TCVN 2737 (taûi troïng vaø taùc ñoäng)  Töông töï nhö g, q truyeàn xuoáng coät thoâng qua caùc phaûn löïc goái töïa A’. Khi ñoù, A’ ñaët leäch taâm so vôùi truïc coät döôùi moät ñoaïn e’, sinh ra moät moâmen leäch taâm MA’ =A’.e’ ñaët taïi vai coät. L - 2e e H t H d H hct A' truïc coät treân truïc coät döôùi A' M q hcd e 2.6 Tính khung Tải trọng cầu chạy  AÙp löïc thaúng ñöùng tính toaùn cuûa baùnh xe caàu chaïy : ◦ D max = n c . n . P max . y + G daàm caàu chaïy  AÙp löïc tính toaùn leân coät phía beân kia : ◦ D min = n c . n . P min . y + G daàm caàu chaïy  Momen leäch taâm taïi vai coät: ◦ M max = D max . e k ◦ M min = D min . e k 1/21/2014 55 2.6 Tính khung Tải trọng cầu chạy  P min = (Q+G)/n O – P max  n = 1,2- Heä soá vöôït taûi  n c - Heä soá toå hôïp do 2 caàu truïc chaïy gaàn tôùi coät  G dcc =  dcc . L 2 dcc ( KG)      )( , ),( , )( , ),( , caùicaùinaëngñoächeátruïcCaàu caùicaùinheïñoächeátruïcCaàu 428090 4270850 n c =      75tQ khi 4735 75t Q khi 3724 Heä soá  dcc 2.6 Tính khung Tải trọng cầu chạy M max truïc coät döôùi truïc coät treân e hcd hct max D ek truïc nhaùnh Hr caàu chaïy H t H d H L D max max M M min min D 1/21/2014 56 2.6 Tính khung Tải trọng cầu chạy 2.6 Tính khung Tải trọng cầu chạy  Do löïc haõm ngang cuûa xe con: ◦ T max = n c . n . T k . y ◦ Löïc haõm Tmax phía beân coät coù Dmax, coù theå höôùng ra hay höôùng vaøo coät. 0 con xe )G(Q 05,0 n Tk   caàu chaïy Hr truïc nhaùnh ke Tmax hct hcd e truïc coät treân truïc coät döôùi 1/21/2014 57  Thaønh phaàn gioù tónh : ◦ Phía ñoùn gioù (gioù ñaåy) : q ñ = n . q 0 . K .c .B ◦ Phía khuaát gioù (gioù huùt) : q h = n . q 0 . K .c’ .B ◦ Löïc taäp trung : W =n.q 0 .K.B.  c i h i 2.6 Tính khung Tải trọng gió 2.6 Tính khung Tải trọng gió H d h 0 H t H 0.000 h 1 h 2 h 3 +10m 1 q q 2 2 q' 1 q' c e1 e2 c e3 c c e4 e5 c c e6 e5 c tñ q ñ q = W ñ q = h q' tñ h W L H H t H d 1/21/2014 58 2.6 Tính khung Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung ngang M A' T A' M M A B g q A A' A' A ñ W q ñ W h h q max D M max D min min M A M A L H d h 0 H t H 2.6 Tính khung Xác định nội lực khung ngang  Giaû thieát 1. Khi tính khung vôùi taûi troïng khoâng taùc duïng tröïc tieáp leân röôøng ngang, thì bieán daïng ñaøn hoài cuûa röôøng ngang aûnh höôûng raát ít tôùi löïc tính toaùn. Ñieàu naøy cho pheùp xem röôøng ngang tuyeät ñoái cöùng ( J r =  )  Giaû thieát 2. Khi röôøng ngang laø daøn, tính khung vôùi taûi troïng ñaët tröïc tieáp leân röôøng ngang (taûi troïng maùi)  khoâng theå boû qua bieán daïng ñaøn hoài cuûa röôøng ngang. Tuy nhieân, neáu tính chính xaùc J r raát khoù, coù theå thay röôøn ngang baèng moät thanh ñaëc coù momen quaùn tính töông ñöông 1/21/2014 59 2.6 Tính khung Xác định nội lực khung ngang  Giaû thieát 3. Vôùi khung 1 nhòp hay nhieàu nhòp ñoái xöùng, taûi troïng thaúng ñöùng taùc duïng tröïc tieáp leân röôøng ngang gaàn ñoái xöùng  Ta coi nhö ñaàu treân cuûa coät khoâng coù chuyeån vò ngang.  Giaû thieát 4. Khi tính toaùn khung vôùi hình daïng phöùc taïp, coù theå phaân tích khung phöùc taïp ñoù thaønh caùc sô ñoà tính toaùn rieâng leû khoâng lieân heä nhau, tính phaàn phuï roài truyeàn phaån löïc phaån phuï leân phaàn chính.  Khung ñöôïc giaûi laàn löôït vôùi moãi loaïi taûi troïng rieâng reû  Duøng phöông phaùp chuyeån vò, hoaëc caùc coâng thöùc tính saün, caùc baûng soá  Qui öôùc : ◦ M+ : laøm caêng thôù trong cuûa khung 2.6 Tính khung Xác định nội lực khung ngang 1/21/2014 60 2.6 Tính khung Xác định nội lực khung ngang  Giaûi khung baèng phöông phaùp chuyeån vò vôùi sô ñoà röôøng ngang cöùng voâ cuøng, chæ coøn aån soá laø chuyeån vò ngang cuûa nuùt: ◦ Phöông trình chính taéc : r 11 .  + R 1p = 0 ◦ Momen keát quaû cuoái cuøng: Tính khung vôùi taûi troïng khoâng taùc duïng tröïc tieáp leân röôøng ngang: M max , M min , löïc haõm ngang T, taûi troïng gioù  r 11 – phaûn löïc trong lieân keát theâm vaøo khi cho nuùt khung moät chuyeån vò ngang baèng ñôn vò  R 1p – phaûn löïc taïi lieân keát do taûi troïng ngoaøi gaây ra trong heä cô baûn. M A' M C' B' M =1 min M max M M M 0 P 0 0 0 0 A M M B M A' B' M 0 M C',d C',tr M 0 B M M A C,d M 0 0 M C,trC M H H d H t Bieåu ñoà momen ñôn vò 1/21/2014 61 M A' M C' B' M =1 min M max M M M 0 P 0 0 0 0 A M M B M A' B' M 0 M C',d C',tr M 0 B M M A C,d M 0 0 M C,trC M H H d H t Bieåu ñoà momen do M max ; M min P 0 M C M 0 A M M B 0 M C' M B' A' M B M M A M C T M M 0 P 0 maxT ñ W q ñ h q W h 0 0 0 0 0 0 0 Bieåu ñoà momen do T max 1/21/2014 62 P 0 M C M 0 A M M B 0 M C' M B' A' M B M M A M C T M M 0 P 0 maxT ñ W q ñ h q W h 0 0 0 0 0 0 0 Bieåu ñoà momen do taûi troïng gioù  Duøng phöông phaùp chuyeån vò, aån soá laø goùc xoay  ôû ñænh coät. Vôùi khung ñoái xöùng vaø taûi ñoái xöùng , ta coù : ◦ Phöông trình chính taéc r 11 .  + R 1p = 0  r 11 – toång phaûn löïc ôû caùc nuùt cuûa khung khi goùc xoay  =1  R 1p – toång phaûn löïc taïi nuùt khung do taûi trong ngoaøi gaây ra 2.6 Tính khung Xác định nội lực khung ngang Tính khung vôùi taûi troïng taùc duïng tröïc tieáp leân röôøng ngang : g, q 1/21/2014 63  Bieåu ñoà momen cuoái cuøng  Sau ñoù coäng vôùi bieåu ñoà moâmen do M A hoaëc MA’ gaây ra (do leäch truïc coät treân vaø coät döôùi)  Do khung khoâng coù chuyeån vò ngang vaø daøn ñöôïc coi laø cöùng voâ cuøng neân moâmen uoán trong coät ñöôïc xaùc ñònh ngay theo sô ñoà coät hai ñaàu ngaøm, duøng caùc coâng thöùc laäp saün. pMMM  . 2.6 Tính khung Xác định nội lực khung ngang Tính khung vôùi taûi troïng taùc duïng tröïc tieáp leân röôøng ngang: g, q 1/21/2014 64  Sau khi tính toaùn noäi löïc khung vôùi töøng loaïi taûi troïng, tieán haønh toå hôïp caùc taûi troïng moät caùch baát lôïi nhaát ñeå xaùc ñònh caùc noäi löïc nguy hieåm nhaát maø choïn tieát dieän khung.  Döïa vaøo baûng noäi löïc, tieán haønh toå hôïp taûi troïng. Ñoái vôùi nhaø coâng nghieäp, thoâng thöôøng xeùt hai loaïi toå hôïp taûi troïng : toå hôïp cô baûn 1 goàm tónh taûi vaø moät hoaït taûi ; toå hôïp cô baûn 2 goàm tónh taûi vaø nhieàu hoaït taûi vôùi heä soá 0,9. 2.6 Tính khung Tổ hợp nội lực 2.6 Tính khung Tổ hợp nội lực  Taïi moãi tieát dieän coät,caàn tìm 3 toå hôïp taûi troïng sau: o M + max vaø N tö o M - min vaø N tö o N max vaø M tö . Vôùi toå hôïp naøy caàn keå vaø caùc taûi troïng khoâng gaây theâm N nhöng coù gaây M (nhö gioù, löïc haõm) 1/21/2014 65  Caùc nguyeân taéc khi toå hôïp taûi troïng : o Tónh taûi ñöôïc keå ñeán trong moïi tröôøng hôïp, khoâng keå daáu theá naøo. o Khoâng theå xeùt ñoàng thôøi Dmax coù ôû hai coät, cuõng nhö löïc haõm ngang T vaø gioù traùi, gioù phaûi. o Löïc haõm ngang T coù theå ñaët vaøo coät coù Dmax hoaëc Dmin. löïc T coù theå thay ñoåi chieàu neân caùc trò soá noäi löïc seõ mang daáu (±). Do vaäy, khi ñaõ xeùt ñeán löïc D thì luoân luoân coäng theâm taûi troïng T vì trò soá moâmen luoân taêng theâm. 2.6 Tính khung Tổ hợp nội lực CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Tieát dieän coät coù 3 loaïi: o Chieàu cao tieát dieän khoâng ñoåi o Chieàu cao tieát dieän thay ñoåi o Tieát dieän coät phaân caùch 1/21/2014 66  Loaïi coät coù tieát dieän khoâng ñoåi coù theå laø coät ñaëc hoaëc coät roãng ñöôïc söû duïng khi söùc naâng caåu truïc Q<=15T, h= 400÷800, H=8÷10m. Loaïi naøy coù caáu taïo ñôn giaûn deã gia coâng laép döïng.  Coät baäc ñöôïc söû duïng phoå bieán khi söùc naâng caàu truïc lôùn, phaàn coät treân thöôøng duøng tieát dieän ñaëc chöõ I, phaàn coät döôùi coù theå duøng tieát dieän ñaëc khi hd  1m, duøng coät tieát dieän roãng khi hd >1m .  Coät baäc nhaùnh rieâng reõ coù theå laø theùp hình hoaëc toå hôïp haøn, lieân keát vôùi coät chính baèng caùc baûn giaèng daøy, noù chòu neùn ñuùng taâm. 2.7 Cột thép nhà công nghiệp 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Hình thức cột Cột có chiều cao tiết diện không đổi 1/21/2014 67 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Hình thức cột 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Hình thức cột Cột có chiều cao tiết diện thay đổi 1/21/2014 68 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Hình thức cột 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Hình thức cột Cột phân cách 1/21/2014 69 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Hình thức cột Cellular columns and rafters Coät nhaø coâng nghieäp laøm vieäc theo hai phöông:  Trong maët phaúng khung chòu neùn leäch taâm vôùi caëp noäi löïc N, M.  Ngoaøi maët phaúng khung – chòu neùn vôùi löïc N. 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Đặc điểm tính cột 1/21/2014 70 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Đặc điểm tính cột Chiều dài tính toán cột bậc thang trong mặt phẳng khung 1 2 3 4 l 2 t (h ) (h ) d 1 l 1 N 2 N J 1 J 2 L1x = 1L1 L2x = 2L2 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Đặc điểm tính cột  Tröôøng hôïp 1. Coät cuûa khung moät taàng, moät nhòp khôùp ôû ñaàu vaø ngaøm ôû moùng, coi hai coät cuøng maát oån ñònh moät luùc vaø ñöôïc moâ hình hoaù nhö moät thanh console .  Tröôøng hôïp 2. Coät cuûa khung moät taàng, moät nhòp, lieân keát ngaøm hai ñaàu ñöôïc xem hai coät coù theå cuøng maát oån ñònh nhöng ñaàu treân cuûa coät khoâng quay ñöôïc. Sô ñoà tính laø thanh moät ñaàu ngaøm vaø moät ñaàu ngaøm tröôït.  Tröôøng hôïp 3. Coät cuûa khung moät taàng, nhieàu nhòp lieân keát khôùp giöõa daøn vaø coät trong tröôøng hôïp naøy coi coät maát oån ñònh rieâng reõ, khoâng xaûy ra chuyeån vò ngang ñaàu coät. Sô ñoà tính nhö moät thanh ñaàu ngaøm ñaàu khôùp.  Tröôøng hôïp 4. Coät cuûa khung 1 taàng nhieàu nhòp lieân keát ngaøm hai ñaàu, sô ñoà tính laø thanh hai ñaàu ngaøm. 1/21/2014 71  Heä soá quy ñoåi sang chieàu daøi tính toaùn phuï thuoäc vaøo tyû soá ñoaïn coät vaø löïc taùc duïng treân chuùng:  Khi vaø thì heä soá xaùc ñònh theo baûng sau 60 1 2 , L L  3 2 1  N N 1 2 J J CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP  1  2 0,3   0,1 0,1   0,05 Tröôøng hôïp 1 Tröôøng hôïp 2 Tröôøng hôïp 3 Tröôøng hôïp 4 3 2 2 1,5 3 3 2,5 2 1 2 J J 2,5 2 1,6 1,2  Neáu caùc tham soá cuûa coät naèm ngoaøi phaïm vi treân thì heä soá ñoái vôùi tröôøng hôïp 1 vaø 2 ñöôïc xaùc ñònh theo theo baûng II.6a vaø II.6b phuï luïc II phuï thuoäc vaøo k 1 vaø c 1 .  K1 = ; m =  Ñoái vôùi tröôøng hôïp 3, 4 thì:  Trongñoù, ñöôïc xaùc ñònh theo baûng II.7a vaø II.7b phuï thuoäc vaø tyû soá nhöng  3. mJ J L L c LJ lJ 1 2 1 2 1 21 12 ;  . N N 2 1 1   m m 1μ μ μ 2 11 2 12 1   11 vaø 12 . l l vaø J J 1 2 1 2 1 1 2 c μ μ  1/21/2014 72 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Đặc điểm tính cột Chiều dài tính toán cột bậc thang ngoài mặt phẳng khung  Chieàu daøi tính toaùn cuûa coät ngoaøi maët phaúng khung ngang L 0y baèng khoaûng caùch lôùn nhaát giöõa hai ñieåm coá keát doïc nhaø. Daøn gioù Daøn haõm l 2y l 2yl1y l2y 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Thiết kê tiết diện cột Xác định nội lực tính toán cột Ñeå choïn tieát dieän moãi phaàn coät,caàn phaûi tìm caùc caëp noäi löïc nguy hieåm nhaát töông öùng vôùi töøng phaàn coät.  Vôùi ñoaïn coät coù tieát dieän ñoái xöùng thì caëp noäi löïc nguy hieåm nhaát laø ( M max ; N tö ). Khi ñoù löïc doïc lôùn nhaát trong moãi nhaùnh bieân laø : N nh = (M/h o ) + (N tö /2)  Vôùi ñoaïn coät coù tieát dieän khoâng ñoái xöùng (coät döôùi) seõ coù hai caëp noäi löïc nguy hieåm (moãi caëp cho moãi nhaùnh). Löïc doïc trong moãi nhaùnh coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng nhö sau : N nh.p = (M - /h o ) + (N tö /2) N nh.t = (M + /h o ) + (N tö /2)  Trong ñoù h o – khoaûng caùch troïng taâm cuûa hai nhaùnh, sô boä coù theå laáy h o baèng chieàu cao tieát dieän coät.  Caëp noäi löïc naøo cho N nh lôùn seõ laø caëp duøng ñeå tính toaùn tieát dieän coät. 1/21/2014 73  Trong caùc coâng thöùc treân thì giaù trò N tö chöa keå ñeán troïng löôïng baûn thaân cuûa coät. Vì vaäy khi choïn tieát dieän coät caàn keå theâm troïng löôïng baûn thaân cuûa coät G c nhö laø moät löïc taäp trung ñaët taïi troïng taâm tieát dieän ñænh cuûa moãi ñoaïn coät. G c = g c h c Trong ñoù g c – troïng löôïng moãi m daøi coät g c = [N/(KR)] vôùi N – löïc neùn lôùn nhaát trong moãi ñoaïn coät khi chöa keå ñeán troïng löôïng baûn thaân G c K – heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa moâmen laøm taêng tieát dieän coät R – cöôøng ñoä tính toaùn cuûa theùp  - heä soá caáu taïo keå ñeán caùc chi tieát laøm taêng troïng löông coät, laáy baèng (1.4 – 1.8)  - troïng löôïng rieâng cuûa theùp (7850 kg/m³) h c – chieàu daøi ñoaïn coät. 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Thiết kế tiết diện cột trên  Chieàu daøy baûn buïng t w = (1/70 – 1/100)h vaø t w  6mm  Chieàu roäng baûn caùnh b choïn tröôùc theo ñieàu kieän baûo ñaûm oån ñònh ngoaøi maët phaúng khung : b = (1/20 – 1/30)H t vaø choïn sao cho ñoä maûnh ngoaøi maët phaúng khung cuûa coät vaøo khoaûng (40  60) 1/21/2014 74  Chieàu baûn caùnh t f choïn theo ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä cuûa baûn caùnh vôùi b o = (b - t f )/2            f c f c t b t b 00  48,0     R E 1,036,0    R E 07,035,0    R E 08,038,0  Tieát dieän coät Theùp hình chöõ I Theùp hình daäp (tröø [ vaø theùp goùc khoâng ñeàu caïnh) Theùp hình daäp chöõ [ vaø theùp goùc khoâng ñeàu caïnh E R λλ   8.0λ   8.0λ   4λ   4λ   Trong ñoù: neáu laáy ; laáy  Dieän tích yeâu caàu cuûa tieát dieän sô boä tính theo coâng thöùc gaàn ñuùng :  vôùi h – chieàu cao tieát dieän ;  - heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coät  Döïa vaøo caùc yeâu caàu caáu taïo choïn caùc kích thöôùc t f , b, t w , h w vaø dieän tích tieát dieän A          h e f N Ayc 8.2~2.225.1  Sơ bộ chọn kích thước tiết diện 1/21/2014 75 Kiểm tra tiết diện đã chọn Coät chòu neùn leäch taâm (neùn + uoán) caàn thoaû caùc ñieàu kieän veà beàn, veà oån ñònh toång theå vaø oån ñònh cuïc boä. Tröôùc heát caàn tính laïi chính xaùc caùc ñaïi löôïng sau cuûa tieát dieän ñaõ choïn  Caùc ñaëc tröng hình hoïc cuûa tieát dieän  Ñoä maûnh vaø ñoä maûnh qui öôùc cuûa coät  Ñoä leäch taâm töông ñoái m vaø ñoä leäch taâm tính ñoåi m 1 m 1 = m x ; x x x W Ae m  Kieåm tra beàn Chæ kieåm tra khi tieát dieän coù giaûm yeáu nhieàu (coät coù loái ñi xuyeân qua buïng) hoaëc khi m 1 >20 Kieåm tra oån ñònh toång theå  OÅn ñònh trong maët phaúng khung  OÅn ñònh ngoaøi maët phaúng khung 1 min 2/3             nx x n fW M fA N c e f A N    c y f Ac N    1/21/2014 76 c – heä soá aûnh höôûng cuûa moâmen trong maët phaúng ñeán oån ñònh ngoaøi maët phaúng - Khi m x  5 thì (a) Heä soá a vaø b tra baûng - Khi m x  10 thì (b) Heä soá  b = 1 khi tieát dieän kín , ñoái vôùi tieát dieän hôû  b – tra trong caùc soå tay thieát keá - Khi 5<m x < 10 thì c = c 5 (2-0,2m x )+c 10 (0,2m x -1) c 5 tính theo (a) vôùi m x = 5; c 10 tính theo (b) vôùi m x =10 xm c     1 b y xm c      1 vôùi M’ = max M 1 , M 2 – moâmen lôùn nhaát ôû moät ñaàu vaø moâmen töông öùng ôû ñaàu kia cuûa ñoaïn coät laáy cuøng vôùi moät toå hôïp taûi troïng vaø giöõ ñuùng daáu cuûa noù. xx x x W A N M W Ae m '        2 M ; 2 M ;M 21 1/21/2014 77 Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng OÅn ñònh cuïc boä cuûa baûn buïng coät chòu neùn leäch taâm khoâng chæ phuï thuoäc vaøo ñoä maûnh, vaät lieäu, hình daùng tieát dieän coät nhö coät chòu neùn ñuùng taâm.Maø coøn phuï thuoäc vaøo ñoä leäch taâm töông ñoái m vaø heä soá ñaëc tröng phaân boá öùng suaát phaùp treân baûn buïng :    1  y I M A N x x 11 y I M A N x x 5.0 1/21/2014 78     f EEh w w 8,3 β4αα2σ 1α2 35,4 t 22            wwth V      ;124,1 1 15.0  Nội suy tuyến tính giữa các giá trị được tính với α=0.5 và α=1 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Thiết kế tiết diện cột dưới đặc  Daïng tieát dieän chöõ H khoâng ñoái xöùng  Nhaùnh maùi (nhaùnh ngoaøi) duøng theùp baûn coù kích thöôùc ñaûm baûo ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä baûn caùnh töông töï nhö baûn caùnh cuûa coät treân.  Nhaùnh caàu truïc (nhaùnh trong) duøng theùp caùn hình chöõ I.  Buïng coät duøng theùp baûn coù chieàu daøy baèng nhöng khoâng nhoû hôn 8mm  Chieàu roäng b cuûa tieát dieän coät (chính laø chieàu cao tieát dieän chöõ I) laáy baèng hoaëc baèng (0,3 – 0,5)h. Dieän tích tieát dieän caùc nhaùnh thöôøng xaáp xæ hoaëc baèng nhau. h       250 1 80 1 dH       30 1 20 1 1/21/2014 79  Sô boä tính dieän tích tieát dieän coät döôùi töông töï nhö coät treân :  Phaân phoái A vöøa tính ñöôïc theo tæ leä töông ñoái A w = (0,2 – 0,3) A ;  A f = (0,3 – 0,4)A. Sau ñoù theo caùc yeâu caàu caáu taïo ñeå choïn ra tieát dieän töøng boä phaän vaø tính laïi dieän tích tieát dieän coät A = A w + 2A f .  Kieåm tra tieát dieän töông töï nhö ñoái vôùi coät treân  khi baûn buïng coät döôùi khoâng oån ñònh, thì coù theå taêng dieän tích moät hoaëc hai nhaùnh (caùnh) coät vaø kieåm tra laïi tieát dieän coät môùi theo coâng thöùc :  A’ = A nhmaùi + A nhct + 2(t w C 1 ) vôùi c e f A N    '          h e f N A c 8.2~2.225.1  f E tC w85.01  2.7 Cột thép nhà công nghiệp Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng o Chieàu cao tieát dieän theùp hình choïn nhö coät ñaëc : (1/20 – 1/30)H d . o Thanh giaèng laø theùp goùc ñöôïc boá trí theo heä tam giaùc coù hoaëc khoâng coù thanh ngang 1/21/2014 80  Choïn tieát dieän coät : o Xaùc ñònh löïc neùn lôùn nhaát trong moãi nhaùnh: o Sau khi choïn xong tieát dieän coät, xaùc ñònh chính xaùc troïng taâm tieát dieän coät, löïc neùn leân moãi nhaùnh roài kieåm tra oån ñònh trong vaø ngoaøi maët phaúng moãi nhaùnh o + tö ng/nh h M + 2 N =N o _ tö tr/nh h M + 2 N =N f N A ngnh ngnh )9.0~7.0( / /  f N A trnhtrnh )9.0~7.0( / /   Tính thanh giaèng : Thanh giaèng ñöôïc tính nhö thanh chòu neùn ñuùng taâm vôùi löïc neùn : o Dieän tích thanh giaèng xieân: )(_)(=; αsin =   cmAKGAV V N .=; γ = c cx f N A   fvà r lxiên min =∈ 1/21/2014 81  Kieåm tra oån ñònh toaøn thaân coät roãng :  Thaân coät roãng chòu neùn uoán , ñieàu kieän oån ñònh toång theå :  Vôùi : heä soá uoán doïc leäch taâm phuï thuoäc : ñoä leäch taâm töông ñoái  A : dieän tích coät  y : khoaûng caùch giöõa truïc coät vaø truïc nhaùnh neùn c e A N   f≤ e xNI MAy m = ñöôngtöôngmaûnhñoä: tñ  xieângiaèngthanh1tíchdieänvôùi xtñ A A A k x x   +=  A I r r l x x x x x == vôùi 27k45 31k40 45k30k o o o    1/21/2014 82 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Chi tiết vai cột D N ee A A A-A B B B-B   N' D D M N e M b M b CC C-C Baûn chöõ K 1/21/2014 83 1/21/2014 84  Noäi löïc duøng ñeå tính moái noái laø noäi löïc ôû tieát dieän ngay treân vai coät. Thieân veà an toaøn ñoái vôùi moái noái cao hôn vai coät. Töø baûng toå hôïp noäi löïc choïn ra hai caëp noäi löïc nguy hieåm nhaát M + max , N tö vaø M - max , N tö . Löïc doïc maø caùnh trong vaø caùnh ngoaøi chòu :  Tính toaùn, kieåm tra ñöôøng haøn ñoái ñaàu noái nhaùnh ngoaøi theo coâng thöùc : ' + max += t ngoài h MN S   ' t max2 trong h M 2 N S   cw w ngoài f tl S ≤ 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Tính toán mối nối cột  Tính toaùn, kieåm tra ñöôøng haøn ñoái ñaàu noái nhaùnh trong coät vôùi baûn K : • Tröôøng hôïp caùnh trong coät treân lieân keát vôùi baûn K baèng hai ñöôøng haøn goùc thì caùch tính nhö sau : o Choïn tröôùc chieàu cao ñöôøng haøn h f . o Tính chieàu daøi ñöôøng haøn caàn thieát cho moät beân : o Töø l w caáu taïo chieàu daøi baûn theùp K cw w trong f tl S ≤ min)( = wf trong w fh S l  1/21/2014 85  Vai troø cuûa vai coät : Lieân keát hai nhaùnh cuûa coät döôùi roãng Lieân keát coät treân vaø coät döôùi vaø laøm choã töïa cho daàm caàu truïc Ñoàng thôøi, daàm vai laøm taêng ñoä cöùng cho toaøn coät.  Tieát dieän daàm vai bao goàm :  Baûn buïng thaúng ñöùng noái lieàn baûn buïng nhaùnh maùi vôùi baûn buïng nhaùnh caàu truïc. Baûn buïng daàm vai coù theå keùo daøi vöôït quaù buïng nhaùnh caàu truïc 15 ñeán 20cm. khi ñoù buïng nhaùnh caàu truïc phaûi xeû raõnh ñeå buïng daàm vai xuyeân qua. 2.7 Cột thép nhà công nghiệp Cấu tạo và tính toán vai cột  Caùnh treân daàm vai goàm hai baûn theùp : baûn ñaäy treân muùt nhaùnh caàu truïc daøy 20 – 30mm vaø baûn söôøn loùt giöõa buïng coät treân vaø buïng daàm vai. Hai baûn theùp naøy naèm ngang vaø naèm hai phía baûn K.  Caùnh döôùi daàm vai laø moät baûn theùp noái lieàn baûn buïng cuûa hai nhaùnh coät döôùi. Ñaây cuõng chính laø vaùch ngang choáng xoaén cuûa coät döôùi.  Tính toaùn daàm vai : Neáu coät döôùi laø coät roãng thì daàm vai tính nhö moät daàm ñôn giaûn coù hoaëc khoâng coù muùt thöøa, nhòp baèng chieàu cao tieát dieän coät döôùi, chòu uoán bôùi löïc taäp trung S trong truyeàn töø caùnh trong coät treân. Neáu laø coät ñaëc thì sô ñoà tính khoâng coøn laø daàm ñôn giaûn maø chæ tính toaùn theo caùc ñieàu kieän chòu eùp maët vaø lieän keát giöõa caùc chi tieát. Trình töï tính toaùn nhö sau : 1/21/2014 86  Chieàu daøy baûn buïng daàm vai phaûi ñuû ñeå chòu eùp maët do (D max + G dct ) truyeàn xuoáng töø söôøn goái ñaàu daàm caàu chaïy: Trong ñoù :  b s – beà roäng söôøn goái daàm caàu chaïy (20 – 30cm)   bñ – chieàu daøy baûn ñaäy treân ñaàu muùt nhaùnh caàu chaïy  (b s + 2 bñ ) – chieàu roäng qui ñoåi ñeå truyeàn löïc eùp maët  f c – cöôøng ñoä tính toaùn veà chòu eùp maët cuûa theùp  Chieàu cao daàm vai phaûi ñoàng thôøi thoaû maõn caùc ñieàu kieän sau :  Yeâu caàu veà caáu taïo : h dv  0,5h d : ñieàu kieän naøy nhaèm ñaûm baûo ñoä cöùng ngaøm giöõa hai phaàn coät, ñeå bieán daïng cuûa hai phaàn coät baèng nhau vaø phuø hôïp vôùi giaû thieát ban ñaàu laø ñoä cöùng cuûa vai coät laø voâ cuøng. cbñs dct dv fb GD )+( + = max    Chieàu cao baûn buïng daàm vai phaûi ñuû ñeå boá trí caùc ñöôøng haøn lieân keát : boán ñöôøng haøn goùc lieân keát baûn K vôùi buïng daàm vai chòu löïc S trong : caùc ñöôøng haøn goùc lieân keát buïng daàm vai vôùi buïng nhaùnh caàu chaïy chòu löïc taùc duïng S 1 = D max + G dct + B Vôùi B – phaûn löïc goái töïa cuûa daàm vai khi chòu uoán bôûi löïc S trong . min)( ≥ wf trong dv fh S h  min)( ≥ wf dv fnh S h   1/21/2014 87 Tieát dieän daàm vai phaûi thoaû maõn ñieàu kieän chòu uoán. Moâmen lôùn nhaát M max naèm ngay taïi tieát dieän beân döôùi löïc S trong . Do tieát dieän daàm vai ôû hai phiaù löïc S trong khaùc nhau do baûn caùnh khaùc nhau neân caàn kieåm tra khaû naêng chòu uoán caû hai tieát dieän ñoù. Caùc ñöôøng haøn ngang lieân keát caùnh vaø buïng daàm vai tính toaùn ñeå ñuû chòu löïc caét Q max . caùc ñöôøng haøn ngang khaùc laáy theo caáu taïo. Tröôøng hôïp coät döôùi laø coät ñaëc,caàn kieåm tra chieàu daøy baûn buïng coät döôùi theo ñieàu kieän eùp maët nhö ñoái vôùi baûn buïng daàm vai cuûa coät roãng. Khi ñieàu kieän eùp maët thoaû, caàn caáu taïo caùc söôøn muùt ñaàu nhaùnh caàu chaïy, söôøn loùt giöõa hai baûn buïng cuûa hai phaàn coät nhö ñoái vôùi daàm vai coät roãng. CHƯƠNG 2 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 2.8 Kết cấu dưới cầu chạy D T 4 1 6 2 5 3  Ñaëc ñieåm cuûa keát caáu caàu chaïy  Daàm caàu truïc  Daøn haõm, daàm haõm  Ñöôøng ray  Baùnh xe truïc  Coät treân  Vai coät 1/21/2014 88 B B BB BB BB Daàm ñôn giaûn Daàm lieân tuïc Daøn caàu truïc Daøn Daàm keùp Daàm caàu truïc Daàm ñaëc Daøn Ñôn giaûn Lieân tuïc Daøn rieâng Daøn keát hôïp vôùi daøn ñôõ trung gian T10 m6 Q L 1/21/2014 89 Coät söôøn töôøng Chöõ I toå hôïp haøn Q 30T 1/21/2014 90 1/21/2014 91 a Fatigue-Resistant Beam Support 1/21/2014 92