BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP 2 - THS NGUYỄN VĂN GIANG

TÀI LIỆU KẾT CẤU THÉP

Trang 1

ee oo,

GIAO TRINH BAI GIANG MON HOC

Trang 2

Sac yidug mon hoc "Ket Cau White 2

CHUCNG ©

NHằ CƠNG NGHIỆP 1 TẦNG BẰNG KẾT Cầu THÉP

6.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP

6.1.1 ĐẶC TÍNH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG:

_—« Qua trinh sản xuất công nghiệp được thực hiện trong một công trình đặc biệt Công trình đó được gọi là Nhà công nghiệp (NCN) hay nhà xưởng

e Hiện nay, hầu hết các nhà công nghiệp đều được trang bị cầu trục điện

e« _ KCT của NCN gồm những cấu kiện bằng thép tạo nên sườn chịu lực như: khung, cột, mái, dầm đỡ cầu trục, e _ Phổ biến nhất là NCN 1 tầng, với các yêu cầu: nhịp rộng, chiều cao lớn, có cầu trục hoạt động e Việc lựa chọn loại vật liệu ( thép hay BTCT ) làm kế căn cứ vào : o_ Kích thước nhà

o_ Sức nâng của cầu trục

o_ Các yêu cầu của công nghệ sản xuất

o_ Vấn đề cung cấp vật tư, thời hạn xây dựng công trình

e NCN 1 tầng hầu như bằng KCT, NCN nhiều tầng thường bằng BTCT o_ Dùng KCT có lợi khi: - _ Nhà xưởng cao ( chiều cao lòng nhà H > 15m ) - - Nhịp L rộng (L>24m ) - - Bước cột lớn (B> 12m ) - - Cầu trục nặng ( Q > 50T)

o_ Các trường hợp khác có thể dùng kết cấu bêtông, khung hỗn hợp thép -bêtông

(cột bằng bêtông, hệ mái bằng thép) có thể cho giá thành rễ hơn

e Phụ thuộc vào chế độ làm việc của cầu trục, người ta chia nhà Công nghiệp ra làm 2 loại :

o_ Nhà công nghiệp có cầu trục : Là loại công nghiệp sản xuất ra các công cụ sản suất như : nhà máy nhiệt điện, xi măng, sắt thép, cơ khí

† cấu chịu lực của nhà xưởng cần

- Nhe : Sức trục Q<20T;

- Trung binh: Q=20T-75T,

- Nang : Q < 150 T;

- Ratnang : Q > 150 T;

o_ Nhà công nghiệp không có cầu trục : vi dụ như nhà máy dệt, may, da, giầy, pin acqui, sữa đường, bột ngọt, đồ hộp nói chung các nhà công nghiệp không

có cầu chạy

Nước ta chưa có khu công nghiệp nặng tập trung, hiện nay chủ yếu thành lập các

khu công nghiệp nhẹ để thu hút đầu tư và giải quyết nạn thất nghiệp

Trong chương này ta chỉ xét nhà công nghiệp nặng 6.1.2 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CẦU TRỤC:

Trang 3

Sac gtdug min đạc Kit Cau Thip 2 © Tai trong cau trục là loại tải trọng lặp, động lực, dễ gây hư hại kết cấu nên khi thiết kế,

cần chú ý đến chế độ làm việc của cầu chạy

Xét NCN có hai nhịp : thực hiện đưa vật nặng từ A —> B

e Mỗi gian thường có 2 cầu chạy hoạt động, khi hoạt động có thể hoạt động độc lập hoặc song đôi Khi cẩu vật nặng trong một gian ta dùng cầu chạy, khi cẩu vật từ gian này qua gian khác ta dùng xe đẩy

o_ Khi cẩu vật nặng < 5T dùng móc cẩu nhỏ

o_ Khi cẩu vật nang > 5T dùng móc cẩu lờn (<30T)

Tại sao ta phải đặt 2 cầu chạy song đôi ? Có 2 lý do :

Nếu một trong 2 cầu chạy bị hư, thì trong khi sữa chữa , một cầu chạy vẫn hoạt động

bình thường

Để khiêng những vật nặng hơn 30T, ta cho 2 cầu chạy hoạt động cùng lúc khi đó sức

nang Qo = 2.30 = 60T

Ta goi K, - sO ngay làm việc trong một năm

Kg - số giờ làm việc trong một ngày

Và các hệ số K này được tính theo % so với sức trục tối đa

- Cầu trục có CĐLV nhẹ : các hệ số K < 20%

- Cầu trục có CĐLV trung bình : K < 33%

- - Cầu trục có CĐLV nặng : K < 60% - - Cầu trục có CĐLV rất nặng: K < 80%

Ngoài ra người ta con quan tam đến hệ số lần mở máy trong một phút và hệ số này rất quan trọng vì nó làm cho cầu trục từ trạng thái đứng yên —› chuyển sang trạng thái hoat động nên cần có thời gian khởi động

œ Kết luận : chế độ làm việc của NCN theo các chế độ làm việc của cầu trục 6.1.3 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG :

Trang 4

Bac gidug min hac Kit Cau Thip 2 a Khung : Cấu tạo bởi 2 bộ phận chính : cột và rường ngang

- _ Nhịp khung : là khoảng cách giữa các trục Các nhịp có thể bằng hoặc khác nhau

- _ Bước khung B : khoảng cách giữa các khung theo hướng dọc còn gọi là bước cột

- Độ cứng của khung theo phương ngang được quyết định bởi : + Số nhịp

+ Liên kết giữa các bộ phận kết cấu ( giữa cột + móng, cột + rường ngang) - _ Cột của nhà có cầu trục thường là cột giậc bậc, tiết diện thay đổi từ vai đỡ cầu

trục

- _ Cột có thể có tiết diện đặc hay rỗng

- _ Mặt nền không được coi là mặt ngàm của cột

_ Rñường ngang:

- - Là dàn hoặc dầm Dầm thường có tiết iện chữ I, dàn thường có dạng tam giác,

hình thang hoặc cánh song song

- _ Liên kết cứng hoặc khớp với cột

Khung nhiều nhịp hay dùng liên kết khớp vì bản thân độ cúng của khung đã lớn, đồng thời khó giải quyết các nút cúng ở các cột giữa của khung

Khung hỗn hợp với cột BTCT : luôn dùng liên kết khóp, với dàn đặt tự do lên đỉnh cột

Nhà xưởng 1 nhịp chịu tải trọng cầu trục lón : dùng liên kết cứng để tạo độ cứng

lớn cho khung -> Liên kết ở cạnh cội

b Cửa mái :

Để thơng thống , chiếu sáng

Dàn cửa mái có nhịp = 1/3 — 1⁄2 nhịp dàn

c Hệ giằng :

Là 1 bộ phận quan trọng của kết cấu nhà Gồm : hệ giằng mái , hệ giằng cột

Có tác dụng :

o_ Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực

o_ Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như gió lên tường hồi, lực

hãm của cầu trục

o_ Bảo đảm ổn định cho các kết cấu chịu nén : thanh dàn, cột,

o_ Làm cho dựng lắp an toàn , thuận tiện

d Tấm lợp :

- _ Có nhiều loại vật liệu lợp , nhưng thường lợp bằng tôn ( vì nhẹ ), fibroximăng - _ Để độ bền vững tương đối lâu , thường lợp panen BTCT

e KC cầu chạy :

- - Dầm cầu chạy : Là kết cấu trực tiếp đỡ cầu chạy, chịu tải trọng di động và tải trọng động

- _ Cầu chạy (Cầu trục) : mang vật nặng từ vị trí này sang vị trí khác trong một gian

f Dầm, cột sườn tường :

Chú ý : NCN bằng thép không xây gạch bao che mà dùng tấm tường treo bằng tole hoặc tấm tường panen BTCT

Trang 5

Bac gidug min đạc kết Cau 066 €

Bố trí mạng lưới cột là xác định ví trí các cột trên mặt bằng Và đây là công việc quan

trọng đầu tiên aủa người làm công tác thiết kế được xác định ngay từ thiết kế sơ bộ

Phụ thuộc 4 yếu tố :

e Yêu cầu kĩ thuật và thao tác :

- Phu thuộc dây chuyền sản xuất công nghệ và hệ kĩ thuật của công trình -› bố trí để thích ứng công nghệ của nhà máy Thỏa mãn việc bố trí các đường ống ngầm ( dẫn

nước , điện, khí ) Vị trí đặt thiết bị máy móc —> thuận tiện khi sữa chữa hoặc bảo trì

- Bam bao không gian thao tác cho người thợ,

- Đủ ánh sáng thơng thống, khơng gian để giao lưu kkông khí trong quá trình làm việc e Yêu cầu về kết cấu :

- _ Làm sao kết cấu có độ cứng cao nhất , đặc biệt là theo phương ngang

-_ Hệ lưới cột bố trí nằm trên cùng 1 đường thẳng

_- Lam sao để liên kết giữa các bộ phận là cứng nhất ( cột + rường ngang, cột + móng ) - _ Làm sao để theo hệ mođun thống nhất thường theo môdun 3M (M =100 mm) -› chủng

loại kết cấu là ít nhất để dễ thiết kế và thi công e Yêu cầu về phát triển

- _ Thoã mãn việc thay đổi công nghệ của nhà máy (khoảng 10 năm 1 lần)

e Yêu cầu về kinh tế :

- Tìm ra được khoảng cách lợi nhất giữa các cột a Bước cột lợi nhất : Về lý thuyết Trong đó : + Qc : trọng lượng cột ( T ) + Br: (m) + V: thể tích móng ( mŠ)

+ Cm, C¡: giá thành của 1m bêtông móng và của 1 tấn thép

Trang 6

>

Bac gidug min đạc Két Cau This 2 ụ = 1,6 : cột có tiết diện không đổi `

+M,N: momen và lực dọc tính toán ở trong cột (Tm,T) + H: chiều cao cột ( m) +y: tỈ trọng của thép ( 7,85 T/mÊ ) + R: cường độ của thép ( T/m?) Nhan xét: H, cao > Br, tăng —› Theo kinh nghiệm : lấy thống nhất : B = 6m, 12m b Nhíp lợi nhất : _ Trong đó :

+ œạ : hệ số trọng lượng của dan

+ L : thường được quyết định bởi điều kiện sử dụng, là bội số của 6m hoặc 3m

Thuong lấy L = 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36

Câu lạc bộ Phan Đinh Phùng L > 36 m, Nhà hát Hòa Bình L = 33m

6.1.5 KHE NHIỆT ĐỘ

- Cac loại tải trọng tác dụng lên công trình : trọng lương bản thân, hoạt tải sử sụng, do

thiên nhiên : gió, nhiệt độ, động đất (không tính)

- Kích thước của nhà xưởng có thể rất lớn Nếu các kết cấu hướng dọc (xà gồ, dầm cầu

chạy, hệ sườn tường, dàn đỡ kèo) mà bố trí liên tục trên suốt chiều dài thì khi nhiệt độ

thay đổi, trong kết cấu gây ra ứng suất do nhiệt khá lớn

-_ Biến dạng nhiệt độ gây phá hoại công trình ( làm vách nhà nứt , cột uốn) Tính kết cấu |

theo nhiệt độ là tính theo biến dạng do nhiệt độ gây ra - _ Biến dạng do nhiệt độ : Al = a.At? J Trong đó : + œ: hệ số giãn nở nhiệt độ , phụ thuộc vào vật liệu + AI : biến dạng do nhiệt độ

+ At’: sé gia của nhiệt độ ( phụ thuộc thời tiết )

+1: chiéu dài công trình (Khối nhiệt độ)

— Chico cach thay đổi chiều dài công trình để không quá lớn ( tránh biến dạng nhiệt độ lớn ) > Do do người ta tách công trình ra nhiều đoạn để mối đoạn gây ra biến dạng nhiệt độ

trong phạm vi cho phép và mỗi đoạn là đoạn nhiệt độ Khi cắt móng, khe nhiệt độ cũng là

khe lún

-_ Qui phạm qui định chiều dài của 1 đoạn công trình ( Lan ) đối với kết cấu thép : o Nhà xưởng cách nhiệt (vách cách nhiệt, điều hòa nhiệt độ bên trong): Lạn=150m

o Nhà xưởng không cách nhiệt : Lạy = 120m -> Đồ án KCT o Nhà xưởng kết hợp BTCT và thép : L„„ = 60m

Trang 7

Bat gidug min hee Ket Cu Thip 2 oT | | I | | | | | | | | | | | | | | | p3 có] | a t _B._B B B _ B B 2 ( 4 @đ› › (7 8B) ¡8 đ0ú9 42 PHUGNG AN 14 @ | | mm œ (nH w (9}-4+-—+H-——~ œ op fay w (Ơi-T—†+—— œ œ (NHH— œ | w be ey PHUONG AN 2 Hình 6.2: Các phương án bố trí khe nhiệt độ nhà công nghiệp a Phương án † :

+ Ở khe nhiệt độ thêm 1 đoạn để làm khoảng cách giữa 2 khối công trình

+ Trục định vị cách đều nhau và bằng bước cột

+ Toàn bộ kết cấu hướng dọc giống nhau , chỉ cần chế tạo cấu kiện ở giữa riêng ( khoảng C )

—> Được sử dụng nhiều

b Phương án 2 :

+ Khoảng cách giữa 2 cột ở 2 đầu khe nhiệt độ thường là 1m

+ Chiều dài của 1 đoạn nhiệt độ bằng bội số của B nhưng thay đổi toàn bộ kết cấu hướng đọc ( bất lợi vì tại khe nhiệt làm phá vỡ module của chiều dài KC hướng dọc

Chú ý :

+ Tầng hầm: tránh khe nhiệt độ, khe lún Đưa tất cả ứng suất do nhiệt vào trong tính toán + Nếu tổng chiều ngang nhà < 150m -> không có khe nhiệt độ, khơng cần tính tốn

Trang 8

6.2.1 KHÁI NIỆM:

Tổ hợp các kết cấu chịu lực của nhà gọi là khung nhà Gồm 2 loại :

Khung đọc : giữ ồn định phương ngang, được tính từng cấu kiện riêng lẻ rồi truyền tải trọng lên khung ngang Gồm: hệ giằng, dầm cầu trục, kết cấu mái, kết cấu đỡ tường Khung ngang : là kết cấu chịu lực chính, được tính tốn cho tồn bộ hệ khung rồi truyền tải trọng lên móng Gồm cột và rường ngang

NCN ít khi tính toán theo sơ đồ kết cấu không gian 1 gió chiều cao nhà Bac gtdug min toe Ket Cia Thin 2 6.2 KHUNG NGANG | | | KC Cửa mái Haimigp, P ° [ : đẩy | gió hút L_+r„Ìe con L1 ị I { ⁄4 ¬ Al ¬ U Cảu chạy dâm cầu chạy Ụ Ls] cột biên cột giữa =3 II co KHUNG NGANG của mái POPC Coord Cr) Cet Ct T + xa gd 1 T 1 1 1 [ It 1| _ Ht IC I 1| |[ _— dầm cầu chạy ~ ~T" — — ~T — ¬ [_ 8 ts ce Be Be Be Be KHUNG DOC Chọn giải pháp khung ngang gồm :

Xác định sơ đồ khung (bao nhiêu nhịp, liên kết cứng hay khớp) Các kích thước cơ bản của khung

Bố trí khung trên mặt bằng nhà

Các kết cấu hướng dọc ( xà gồ, dầm cầu chạy, panen mái, hé gidng, ) : được

tách ra để tính từng bộ phận riêng Nếu coi khung dọc như là một khung thì nó có nhiều nhịp nên độ cứng đảm bảo, tuy nhiên ta không tính như một khung mà cũng

tính từng cấu kiện riêng lẻ để thiên về an toàn Kết cấu hướng dọc đóng vai trò chủ

yếu là giữ ổn định cho kết cấu hướng ngang, ngoài ra còn tham gia chịu lực gió

Trang 9

Bac gidug min hoc RKét Cau Thip 2 I Kết cấu hướng ngang chịu các lực từ kết cấu hướng dọc truyền lên (Tải trọng mái,

tải trọng cầu chạy, do tải trọng đặt lệch tâm, tải trọng gió ) Giải nội lực cho toàn

bộ hệ khung, rồi lấy giá trị nội lực tính cho từng cấu kiện riêng lẻ Đối với khung ngang không nhiều nhịp (một nhịp) Tăng độ cứng bằng cách liên kết cứng giữa

cột và rườn ngang

I Dầm cầu chay : là kết cấu đơn giản (được xem là kết cấu khớp) Chịu tải trọng của cầu chạy truyền lên, rồi truyền lên khung ngang Có tối thiểu 2 cầu chạy (xem giải thích phần trước) 6.2.2 CÁC HÌNH THỨC KHUNG e _ Sơ đồ †: Liên kết cứng giữa cột và rường ngang - liên kết cứng gữa cột và móng Je d2 d2 JÍ d† 7 L ae pep L pet eee Sơ đồ thực So dé tinh i Ị 1 - _ Có độ cứng lớn nhất, áp dụng cho NCN loại nặng (cầu trục lớn -> lực ngang lớn — đòi hỏi khung phải có độ cứng lớn)

- - Nhà † nhịp nên áp dụng sơ đồ này Tuy nhiên liên kết cứng rất khó thực hiện e Sơ đồ 2: Liên kết khớp giữa cột và rường ngang - liên kết cứng gữa cột và móng Je I i | | d2 J2 | | ° | | | J1 J1 | | | cps Ce + _

‘So dé thyc So dé tinh

- C6 d6 cting yéu hon

Ưu điểm: + Việc lắp rap rường ngang vào cột dễ dàng, đơn giản

+ Liên kết giữa cột và móng cũng dễ

- - Có thể áp dụng cho nhà xưởng cầu trục nhẹ, chiều cao nhỏ , hoặc cho nhà xưởng

nhiều nhịp (vì bản thân độ cứng của khung đã lớn)

Trang 10

Bac gtdug méu đạc “cốt (‹ (đó 2

- _ Được dùng cho công trình nhịp nhỏ không có cầu trục, thường là kết cấu khung đặc - _ Có lợi cho móng (vì chỉ có tải trọng đứng, không có mômen)

- _ Phức tạp cho thi công, không lợi về kết cấu

- _ Liên kết phức tạp và có độ cứng nhỏ nên ít được sử dụng 6.2.3 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA KHUNG NGANG

Khung ngang cấu tạo gồm 2 phần : Cột và Rườn ngang a Cấu tạo rường ngang :

Rường ngang có thể là dầm, dàn hoặc vòm , tùy theo yêu cầu kiến trúc và kích thước khung a.1 Dầm : - _ Thường dùng đối với nhịp L < 18m, nhưng dùng thép không lợi vì không phát huy hết tác dụng của thép - _ Có thể dùng dầm mái BTCT ứng lực trước a.2 Dàn : - - Dùng khi nhịp L = 18m - 36m

- - Dùng thép là hợp lý vì lợi về chịu lực, thi công, vật liệu

- Hé mai nang -> dàn thép dạng hình thang

- Hé mái nhẹ —> dàn đơn giản, sơ đồ dàn dạng tam giác, dàn có cánh song song, dàn tam

giác có thanh căng (Xem lại chương 5) a.3.Vòm :

- _ Dùng cho các công trình như nhà triển lãm, cung văn hóa, bể bơi, chợ, nhà kho

- - Vòm thường kê gối lên các khung (BTCT hoặc thép), khung chịu lực xô ngang ở chân vòm (Ví dụ kho Clinker Nhà máy xi măng Sao Mai Hòn Chông)

Trang 11

Bac gidug min hoc RKét Cau Whip 2 + Có mái dốc : dàn tam giác, hình thang (dùng phổ biến nhất vì thích hợp với độ dóc của vật liệu lợp)

+ Không có mái dốc : dàn có cánh song song họ phụ thuộc điều kiện liên kết

b

Khớóp: +A:h,=0

+ :hạ> 45 cm ( nếu < 45cm -> không được xem là dàn hình thang , không liên kết cánh vào được ) Thường lấy họ > 60cm

Qui momen đầu dàn thành ngẫu luc : N = M/họ

( Nếu họ nhỏ -> N tăng —> Nội lực trong thanh dàn lớn ) Ễ 5 1 1 - ho = | —— x —> Nên lấy 1/13 réi lam chan 10 17 họ = hạ = l — i : với dàn chữ nhật 8 10

Gột : (Xem kỹ trong bài Cột) : có 3 loại Cột tiết diện không đổi

6.3.4.1 Xác định kích thước theo phương ngang :

Trang 12

Bac gidug min đọc Kit Céu Thtp 2 ¢ 2: khoảng cách giữa trục dầm cầu chạy tới trục của cột trên L= Lạc+ 2^ / | \ OS | ft ILC | ° | | _‡ | | | | T —— } | =5 ) | | = Pe D Hr bed | _ | A | | g ne | 5 == _—E | | | | yo ne _ _,|b0 À, _ Lec hed 2 lấy như sau : (Chọn chẵn cho 250 mm vì nhịp cầu chạy luôn lấy là bội số 250 mm) À= hại - bo+ A+ D Trong đó :

het : chiều cao tiết diện cột trên (Xem phần cột, mục 6.5)

D : khoảng hở an toàn giữa cầu trục và cột (Xem bài dầm cầu chạy, mục 6.6) A : khoảng cách gữa mép ngoài cầu chạy đến trục ray (tra bảng cầu chạy) Phụ thuộc vào sức trục và chế độ làm việc của cầu trục ta có:

Trang 13

Bac gidug min đạc Ket Cu hip 2 + NCN nhe: A=0,75m : L=L,.+1,5m + NCN vita: A=1m ; L=Le+2m + NCN đặc biệt ( Q = 150 - 200T ) A= 1,25m ; L=Le+2,5m

Loc = Lo - 24: néu ta bang không chọn được cầu chạy — có thể thay đổi L„e không theo bảng nhưng vẫn giữ nguyên tính năng của cầu chạy

b Nhịp cửa mái : L.„ = (0,3 - 0,5) L (L nhịp khung)

6.3.4.2 Xác định kích thước theo phương đứng :

Bao gồm chiều cao cột dưới Hạ, chiều cao cột trên H; , chiều cao toàn cột H, chiều cao

đầu dàn hạ, chiều cao giữa dàn H, chiều cao cửa mái H.m a Xác định chiều cao cột dưới :

Ha =H, + A- (hy, + Nace ) -

H, : cao trình đỉnh ray cầu chạy, do người kỹ sư công nghệ quyết định và thường lấy là bội số của m (trong đồ án cho sẵn)

A : phần chôn của cột trong nền, thông thường lấy A = 600 - 1000 mm h, : Chiều cao phần ray kể cả lớp đệm, tra bảng phụ thuộc sức trục Qọạ

1 `

Nace: chiều cao dầm cau chay, Nace = | Go — ay | Lace 3 Laecc = B : bước khung Và: hạcc thường

8 10

chọn chẵn 100 mm

Ha : sau khi chọn phải chia chan cho 200mm

Xác định chiều cao cột trên :

Hì = h; + hạacc+ H+C

Trong đó :

H: kích thước grabarit của cầu chạy (tra bảng cầu chạy)

C : khoảng cách an toàn giữa mép trên của Gabarit cầu chạy và mép dưới của rường ngang, thướng lấy C = 200 - 250 mm Nó bao gồm khe hở an toàn tối thiểu giữa cầu chạy và

dàn 100 mm, độ võng của dàn và chiều cao thanh giằng thò xuống

Giằng cánh dưới thường quay lên, nhưng nếu người thợ quên lắp giằng cánh dưới

quay xuống dưới và thường thì thép làm giằng là thép góc nhỏ hơn L 100x100 nên tạo được

khoảng hở an toàn

Ngoài ra khi thiết kế dàn, người ta thường làm thêm độ vồng xây dựng của dàn (Xem

lai KCT 1)

Chiều cao của khung : H z Hạ + Hy

Chiều cao cửa mái H.m chọn theo điều kiện thơng thống và lấy sáng Thường lấy cao

Trang 14

Bac gidug min đạc “kết Cau Whip 2

6.2.5 CÁCH BỐ TRÍ KHUNG NGANG ĐỐI VỚI NCN MỘT TẦNG NHIỀU NHỊP

Phụ thuộc 3 yếu tố chính :

« Yêu cầu về kiến trúc và kết cấu : bao nhiêu nhịp, kích thước mỗi nhịp , chiều cao ? ) » _ Yêu cầu về các điều kiện vật lý kiến trúc : thông gió , chiếu sáng, thoát nước, e Yêu cầu về kinh tế sản xuất : Thỏa mãn các yêu cầu về sử dụng rồi mới đặt vấn đề rẻ

đắt

Nguyên tắc chung :

- Cố gắng các nhịp có cùng chiều cao -› Lợi về kết cấu ( cao độ rường ngang bằng nhau ->

độ cứng phương ngang lớn nhất )

- Nếu khi thiết kế các nhịp có chiều cao chênh lệch < 1m —> nên đưa về cùng chiều cao

- Nếu chênh lệch khá lớn > bat buộc khác chiều cao a NCN nhiều nhip cùng chiều cao : 3 phương án a.1 Phương án † : đặt cửa trời theo hướng dọc TEEEEIIEEEET +——- "¬ † ————-——— 1 1 ] ]j ~+ + L at aL L1 | L2 L3 | B | a

« Chiếu sáng: Cho ánh sáng tổng thể tồn nha khơng tốt e Chế tạo: + Chuẩn hóa cửa trời

+ Thiết kế dễ

e Thông gió : Tương đối tốt ở từng nhịp

— Được dùng nhiều trong cho các nhà xưởng a.2 Phương án 2: đặt cửa trời theo hướng ngang | xá gỗ dạng dân Cro) |e Pee Ft | ' }—xuởng ngang ( ¬+ LÍ 4< a ố.ố.ố _ _B | Bo Uu diém :

- - Các vì kèo thường có cánh song song -> Chiều cao đầu dàn bằng chiều cao dàn nên dễ

Trang 15

Sat ¢dug mbu hoe Két Cau Thi 2

a.3 Phương án 3: Có 2 mái dốc 2 phía

- Ap dung trong trường hợp điều kiện kĩ thuật bắt buộc thoát nước ở ngoài ( VD : lò cao luyện kim vì khi có nước sẽ gây nổ )

- _ Vu điểm hơn 2 phương án trên ở chỗ : không cần phải có hệ thống thoát nước trong nha

- Nhược điểm :

- _ Việc thoát nước trên bề mặt mái quá rộng -> Vật liệu lợp mái nhanh hư hỏng - _ Việc thơng thống thực hiện khó ( không thể đặt cửa trời trên mỗi nhịp )

- - Các nhịp giữa có 1 khoảng không gian phía trên bị thừa ( tốn kém , đọng khí nóng -> bốc lên ) b NCN nhiều nhịp khác chiều cao : —— P———i 1 | | | | L2 i | + “ “—¬ ĨƠ ou - Ap dung khi điều kiện sử dụng hoặc những điều kiện về vật lý kiến trúc bắt buộc phải thay đổi

Ví dụ :Với nhà xưởng ở nhịp giữa có máy cao ; lấy ánh sáng ở cửa mái không đủ , cần

thơng thống, lấy ánh sáng bên

- _ Về kết cấu : Cố gắng đạt yêu cầu : cao độ của cánh trên dầm cầu chạy nhịp trong bằng

^ z 2 x ` ` ` ot i z a” x a + z

cao độ cánh hạ của dàn vì kèo nhịp ngoài cor), Có thể làm hệ giang của cánh trên dầm cầu chạy nhịp trong trùng với hệ giằng cánh hạ dàn vì kèo nhịp ngoai > Tang

Trang 16

Bac gidug miu hac Két Cau Whip 2

6.3 HỆ MÁI NHÀ CONG NGIEP

6.3.1 CÁC LOẠI HỆ MÁI

- _ Hệ mái chịu tải trọng mái và truyền tải trọng này lên khung - - Có nhiều phương án hệ mái, phụ thuộc vào :

- Tổng quát có thể chia làm 3 loại: 4+Hệ mái không có xà gồ +Hệ mái phức tạp a) _b) Yêu cầu của kiến trúc Yêu cầu sử dụng Hệ lưới cột ( nhịp , bước khung ) +Hệ mái có xà gồ Hệ mái có xà gồ: - Được dùng nhiều với bước khung B < 12m (Thường B 6m ) - Trên rường ngang đặt xà gồ, xà gồ đỡ tấm lợp

Rườn ngang làm băng dàn, xà gồ phải đặt vào mắt, nếu không —>› đặt trên hệ dàn

phân nhỏ, không nên đặt xà gồ ngoài mắt ( vì các thanh dàn vừa chịu lực dọc vừa chịu

momen uốn cục bộ)

Vì mái dốc nên xà gồ chịu uốn xiên -› cần dùng thép định hình chữ C hay Z đặt quay

cánh lên trên Ở đỉnh dùng xà gồ chi | hay 2 C dat sát nhau Thường dùng tấm lợp nhẹ :

e_ Tôn : g= 25 kg/nẺ (g là tĩnh tải, hoạt tải lấy theo qui phạm)

e Fibroximang : g = 30 kg/mÊ : bền hơn tôn , điều kiện cách nhiệt tốt

e Tấm ximăng lưới thép : tính cụ thể vì thiết kế tùy chiều dày, tốt nhưng không chuẩn hóa được (khó khăn trong thi công : đổ tại công trình rồi lắp lên )

e Tấm lợp đặc biệt : theo yêu cầu kỹ thuật và kiến trúc

Mỗi loại tấm lợp có một độ dốc nhất định để thoát nước được qui định trong qui phạm e Tén:a=12-15° e Fibroximang : a = 18 - 23° se XMLT: a= 18 - 23° e Ngdi: a = 28 - 33° ( Nếu theo yêu cầu của kiến trúc + œ có thể lớn hơn ) Các dạng xà gồ : (xem phần 6.3.2) e _ Xà gồ định hình : B = 6m e Xà gồ dạng dàn : B = n.6m

Hệ mái không có xà gồ (mái nặng)

Là hệ mái có tấm lợp đặt trực tiếp lên rường ngang

Thường lợp bằng tấm panen BTCT với kích thước chuẩn được môđun hóa : 1,5m x 6m hoặc có khi 3m x 6m (không dùng panen có chiều rộng > 3m vì nặng, khong có lợi) Có thể dùng panen hộp, rỗng ở giữa với công trình yêu cầu cách âm và cách nhiệt lớn

Trên panen thường cấu tạo gồm những lớp :

Trang 17

Bac gidug min hoc Két Cau Thip 2 e Gach tau (la nem ) e Vữa tạo dốc

se Lớp bitum cách nước (giấy dầu )

e Bêtông chống thấm z 2cm - 5cm, lưới thép ®3 - ®4 để chống nứt cho bêtông

e Bêtông xốp cách âm và nhiệt y = 500 — 800 kG/m3

—> Trọng lượng mái x 350 — 400 kg/m? (nang) H— TỶ —mH—i = Tấm Panen H—— — =——= —=m—C a — — — _

- _ Liên kết panen và mái :

+ Tại chân panen chôn sẵn thép góc (có thép râu neo vào trong panen)

+ Trên thanh cánh thượng hàn sẵn tấm thép đệm

+ Hàn chân panen vào tấm thép đệm

- _ Thực tế ít dùng mái nặng ( mái lợp panen ), khó sữa chữa khi bi hư hỏng, không thích ứng với khí hậu nước ta Trong đồ án tính toán mái nặng vì kho hơn nhiều so với hệ mái nhẹ Xã cổ d A mét nhya à gồ dọc

c) Hệ mái phức tạp Xà gồ ngang Ấ Vikèo

- - Có 2 lớp xà gồ đặt trên rường ngang —=L\ —.——

Trang 18

Bac gidug miu hac Két Cau Whip 2 a.1 Cach 1: Dting con bo

- Con bo la miếng đỡ bằng thép góc, được hàn sẵn trên thanh cánh thượng

- _ Khi thi công : đặt xà gồ đúng chỗ con bọ, liên kết với con bọ bằng bulông

Chú ý : Nếu rường ngang là dàn, Thi công đảm bảo trục xà gồ đồng qui trục mắt dàn a.2 Cách 2: Không cần con bọ

- _ Hàn trước chân xà gồ vào tấm thép đệm

- _ Khi thi công chỉ cần bắt bulông liên kết tấm thép đệm vào thanh cánh thượng b) Xà gồ dạng dàn - _ Dùng khi nhịp xà gồ ( bước khung ) B > 6m Xà gồ được đặt trong chiều cao dan, trong mặt phẳng thẳng đứng đề xà gồ chịu uốn phẳng - _ Một số dạng thường gặp : Xà gồ dạng dàn Guzôn ua Vì kèo t— _— —\ — L ' n0 H— —Ì'—.—Ì— 1 L bản mắt _ thanh cánh hạ - 6 giữa lồng thép tròn làm hệ thanh bụng -—> tăng sự ổn định theo phương ngang hơn (giống bản mắt ) - _ Có thể tự thiết kế xà gồ tùy theo vật liệu mà chúng ta có, không cần áp đặt phải giống như các dạng trên

- _ Chúng đều có độ cứng ngoài mặt phẳng rất kém —> Cần tăng cường sự ổn định ngoài

mặt phẳng bằng các thanh căng (thanh kéo, guzông $ 14 : là một dạng bu lông dài) Không cần dùng hệ giằng vì tốn kém nhưng lại không cần thiết

e Vì kèo : dùng hệ giằng

e Xà gồ dạng dàn : dùng guzơng

6.3.3 DÀN VÌ KÈO VÀ DÀN ĐỠ KÈO a) Dàn vì kèo

- _ Thường sử dụng : dàn hình thang vì yêu cầu về vật liệu lợp, chiều cao tối thiểu đầu

dàn để đảm bảo liên kết cứng với cột

- - Mỗi khoang rộng khoảng 6m, khoang ngoài cùng thường được thiết kế nhỏ hơn các

Trang 19

Bac gang mén bac Két Cau Whit 2 - Néu panen cé kich thước nhỏ thì cần đặt hệ dàn phân nhỏ, để chân panen đặt đúng mắt dàn - - Các hình dạng dàn thường gặp: e dạng a: hệ thanh

did bung tam giac >

nhat, dung khi dat

| cửa trời theo hướng ngang | Chế tạo đơn giản nhưng không có | lợi về vật liệu vì | xà gồ dạng dàn Da | e Dang_c: dung khi công trình có cột giữa hoặc thoát nước về một bên Dạng 4 nhà e Dang d: tang ——————-~ +—-—- ˆ a chiều cao ở giữa nhà, dùng khi công trình gia =" công nhiệt, hoặc | do kiến trúc ja, | e Dang e: dan hinh Ba a thang đặt ngược, thoát nước một Dạng b bên, thích hợp các nhà máy điện dễ gây nổ khi gặp nước b) Dàn đỡ kèo

- La dan dat theo phương dọc nhà để đỡ dàn vì kèo (DVK) trung gian

- _ Với công trình có bước cột lớn ( B = 12, 18, 24 m ) cần đặt thêm vì kèo trung gian để

giữ nguyên các kết cấu hướng dọc Khi đó, cần có dàn đỡ kèo để đỡ các dàn vì kèo

trung gian này

- _ Dàn vì kèo trung gian và dàn đỡ kèo liên kết với nhau sao cho mặt trên của chúng trùng nhau để dễ lợp mái

- - Thường với: B= 12, 18m : Hạ= 2,4m

Trang 20

Sac gtdug min hoe Két Cau /(w Ê DVK DVK trung gian DVK so gg Fe apy f - eÌ | ; Ø£ _—=—_—_—_—_ DVK trung gian _ i Il L L L oo Dan dB kéo ễ "| 6m | a ee B=12m - | MAT BẰNG DAN BG KEO pwk ——— DVK trung gian —-. DWK ⁄ ¿ ` ` ì” wt ' L_ \_ \_ L 1 : | ——- 6m 6m „| | B=18m "¬- cả ool _DÀN ĐỒ KÈO c) Đặc điểm tính toán dàn

- _ Xác định tải trọng: tải trọng tính toán phải qui về thành lực tập trung đặt đúng mắt dàn,

khi cần thiết phải cấu tạo thêm dàn phân nhỏ

e Tinh tai:

+ Trọng lượng mái: phụ thuộc vào cấu tạo mái

+ Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng : ga =n.1,2.œ.L (kg/m2)

+ Trần treo và các thiết bị treo trên trần (nếu có): tính toán cụ thể nhưng g„ không lấy nhỏ hơn 30kg/m2

Chú ý :

Tĩnh tải và trọng lượng bản thân dầm đưa về tải trọng đặt tập trung tại các mắt trên

Nếu có trần treo, trọng lượng bản thân chia 1⁄2 cho mắt trên, 1⁄2 cho mắt duới Trần phải có thanh treo để tránh uốn cục bộ cho thanh cánh hạ

Khi dàn liên kết cứng với cột, có mômen đầu dàn Giải khung -› Tìm momen

max, qui về thành ngẫu lực N = M /hạ, có phương nằm ngang đặt tại nút trên và

nút dưới đầu dàn

e Hoat tai: chủ yếu là hoạt tai sửa chữa mái + Mái nhẹ: p= 30 kgím2, nạ=1.3; + Mái nặng: p= 75 kg/m2 , np=1.2 ;

- Nguyén tac tinh:

Trang 21

Bac gidug min hac RKét Cau Whit 2

Dang a: gay nguy hiém

3 TYNAN thêm cho thanh cánh Vang a thượng Dạng a : Gây nguy hiểm đối với thanh cánh hạ vì ở một

Dạng b ( ) số khoang đầu, thanh cánh

hạ từ chịu kéo chuyển sang

chịu nén

Dang b : Gây nguy hiểm

Đang c ( ) cho hé thanh bung vi hé

thanh bụng bị xoắn, chịu lực

lớn, momen tăng

e Phương pháp xác định nội lực:

+ Được xác định theo phương pháp Cơ học kết cấu : PP giải tích, PP giản đồ

Crêmôna

+ Mục đích tạo momen ở mắt là làm giảm momen ở nhịp nhưng trong thực tế,

để thiên về an tồn, khơng tính đến sự giảm momen nhịp —› Giải dàn như sơ đồ liên kết khớp với cột

e Sau khi tính xong, lập bảng tổng hợp tải trọng, bảng tổ hợp nội lực cho các thanh

dàn Khi tổ hợp theo nguyên tắc : tĩnh tải luôn luôn có, hoạt tải lúc có lúc không, chỉ kể vào khi nó tăng nguy hiểm cho thanh đang tinh toán d) Liên kết dàn vào cột d.1 Khóp : đã học d2 Cứng :

bu lông liên kết bản gối trên - - Cột trên : thường là

pan gồi vào cột bản mắt trên cột đặc có tiết diện I - Trực dàn đồng qui ở mép ngồi của cột, khơng đồng qui tại TTTTT{ TT T[ATTTTẬTTT ~ Zz » 2 = ° Bà Aw 5 ưa 7 ~ = = -O, 2 a H———==—| tha trục cột

sườn tard cun - Tinh đường hàn liên

meen kết giữa ban mat va

H thanh dàn với nội lực

trong thanh (xem ch \ bản mắt trên 5) cột trên po - Bản mắt liên kết với | bản gối bằng đường E T ¬í N x 2 Ws pea at n ` thanh xiên đầu dàn hàn, bản gối liên kết F với cạnh cột bằng L hanh cánh hạ _ bulơng

Trang 22

Sac otdug miu hac Ket Céiu This 2

- Gối đỡ (mấu đỡ) thường bằng thép góc hoặc bằng thép bản dày hơn bản gối, chịu phản lực đầu dàn truyền lên A, được tính bằng các đường hàn cạnh (đường hàn mép)

- -_ Đường hàn liên kết bản mắt trên và bản gối trên

Hai đường hàn mép ở 2 bên liên kết gối đỡ với cột tính chịu lực: ( 1,2 - 1,5) A, nhưng để an toàn và đơn giản hơn, ta có thể tính cho từng đường hàn, mỗi bên đường han chịu lực 2/3 A: 34 < m.R 0,7.h,,1, 2 lạ : chiều dài tính toán của 1 đường hàn mép ` e Đường hàn liên kết bản mắt trên và bản gối trên : Hi<m Rg” Dh 0,7h, Trong do : +l, : tổng chiều dài tính toán của 2 đường hàn góc ở 2 bên bản mắt liên kết với bản gối

+h, : chiều cao đường hàn ( chọn )

+ Phản lực A

+ M lệch tâm gây ra bởi lực H; và trọng tâm đường hàn

Lực A gây ứng suất cắt đi dọc đường hàn : A A _ 2-1 _ 2x0,7xh, xl, Momen lệch tâm gây ứng suất pháp thang góc đường hàn : H Az, 1 6.1.2, Oo), = 2.F, 2W, 2.0,7h,1, 2.0,7A,12 + = + 5 Ứng suất tương đương : Vt, +o, S<mRy Tụ

Trong đó : + hạ: chiều cao đường hàn ( chọn )

+ lạ : chiều dài tính toán của 1 đường hàn liên kết bản mắt và bản gối e Tính bản gối : - Tính như dầm có khoảng cách b : | 2 Ma 2 om pie 8 6 |e đâ Trong ú :

+l, ệ : chiều dài và chiều dày của bản gối ° > > + b : khoảng cách giữa 2 hàng đỉnh liên kết

bản gối với cột ( nhịp của bản ) | +

+m : hệ số điều kiện làm việc ( lấy m = 1) | b

Trang 23

Gàt gtiwe mâu đạc Két Cau Thi 2 ol 3.b.H

2 YmƑR

- Nếu tính ra pg, bé thi chon theo cau tao: 12mm<édyg< 20mm _® _ Bulơng liên kết bản gối với cột :

Tính chịu lực kéo H có xu hướng tách bản gối ra khỏi cột (xem lại liên kết bu lông) 6.3.4 CỬA MÁI

a) Kích thước

-_ Chiều rộng ( lạm ) : theo đk vật lý kiến trúc, lạ„ = [;-;} ( thường lấy chẵn với 6m

)

- Chiéu cao ( Nom ) : theo dk vật lý kiến trúc và kích thước khuôn cửa ( 1250mm, 1500mm, 1750mm ) — Lay chan lên với kích thước khuôn cửa

b) Tính toán

- - Vì hệ thừa thanh nên không giải toàn bộ hệ như kết cấu duy nhất Do đó, cần tách

dàn cửa mái để tính riêng (dễ tính)

- _ Lực từ chân cửa mái truyền xuống như ngoại lực tác dụng ở mắt dàn _ Tại vị trí chân của cửa mái ở mắt giữa —› Tự nghĩ về cấu tao

- _ Có khi thanh mảnh -> Chọn theo điều kiện cấu tạo và độ mảnh cho phép

- - Cách liên kết giữa dàn cửa mái và dàn vì kèo :

+ Lắp ráp như 1 cấu kiện duy nhất

+ Lắp ráp dàn vì kèo trước , sau khi chỉnh xong mới lắp cửa mái

+ Cấu tạo tại chân cửa mái sao cho đảm bảo lực từ chân cửa mái truyền xuống đúng mắt

Trang 24

Sac gtdug min hoe Két Cau Thi 2

6.4 HỆ GIĂNG VÀ SƯỜN TƯỜNG

6.4.1 HE GIANG

- Có vai trò rất quan trọng đối với NCN bằng thép Có 3 tác dụng chính :

-e Ổn đỉnh: cùng với khung ngang, tạo thành kết cấu không gian cùng tham gia chịu lực, tăng độ cứng cho toàn nhà Giảm chiều dài tính toán của một số thanh nén

e Chịu lực : thể hiện rõ ở 1 số hệ giằng ở đầu cột

Ví dụ : + Chịu lực gió ở đầu hồi

+ chịu lực hãm dọc của cầu chạy ( Lực hãm ngang -> Khung ngang chịu ) e - Lắp ráp : cố định tạm trong quá trình lắp dựng - Bố trí hệ giằng : Trong NCN bằng thép có 2 hệ thống giằng chính : hệ giằng mái và hệ giằng cột a HỆ GIẰNG MÁI : »« _ Hệ giằng nằm hướng dọc : - Tac dung:

+ Đặt ở thanh cánh hạ — Giảm biến hình ngang và dọc của dầm cầu chạy, giảm xê dịch của đường ray cầu chạy

+ Tăng ổn định cho khoảng mắt gối khoang ngoài cùng, vì có thể khoảng mắt này chịu

nén do momen đầu dàn

+ Bảo đảm sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải trọng cục bộ tác dụng lên

1 khung sang các khung lân cận

— Cấu tạo:

+ Được đặt ở 2 khoang ngoài cùng của DVK

+ Bố trí ở thanh cánh hạ hoặc thanh cánh thượng Với dàn : bố trí ở thanh cánh hạ (đồ án) Với vòm 3 khớp : bố trí ở thanh cánh thượng

+ Trong nhà xưởng nhiều nhịp, hệ giằng nằm hướng dọc được bố trí dọc 2 hàng cột biên và tại một số hàng cột giữa cách nhau 60 ~ 90m theo phương ngang nhà, hoặc

cứ cách 1 nhịp lại bố trí tiếp hệ giằng dọc

+ Giằng dọc về nguyên tắc cấu tạo như dàn có cánh song song + Với bước cột nhỏ ( B = 6m ) > dung hệ thanh giằng chữ thập

+ Với bước cột lớn ( B > 6m ) -› dùng hệ thanh giằng dạng tam giác chia nhỏo3

+ Chiều rộng hệ giằng :

se >1/10B

se = khoảng mắt biên cánh hạ (nếu khoảng mắt biên cánh hạ nhỏ)

e _ = 1⁄2 khoảng mắt biên cánh hạ (nếu khoảng mắt biên cánh hạ quá lớn) e Hé giằng nằm hướng ngang :

—_ Tác dụng:

+ Tạo thành cùng hệ giằng hướng dọc 1 ô giằng kín làm tăng sự ổn định khơng gian

của tồn công trình

+ Chịu lực gió ở đầu hồi nhà

Trang 26

Sac gtdug min hac Két Cau Whip 2

+ Khi khối nhiệt độ quá dài thì bố trí thêm hệ giằng ở giữa khối, sao cho khoảng cách

giữa chúng không quá 50 — 60m

+ Được đặt ở thanh cánh thượng và thanh cánh hạ e Hệ giằng đứng : sang —HG Fe c i | al ! 1 | i + -Ì- _ b-4 lu - Tac dung:

+ Làm điểm tựa cho hệ giằng hướng ngang đặt trong mặt phẳng cánh thượng

+ Đảm bảo vị trí chính xác giữa 2 mặt phẳng dàn vì kèo khi dựng lắp

+ Với nhà xưởng có cầu trục treo (đặt ở hệ giằng đứng) -> Hệ giằng đứng chịu tải

trọng của cầu trục treo

- Cấu tạo

+ Được đặt theo phương đứng

+ Khoảng cách giữa chúng theo phương ngang không lớn hơn 15m, ở hai đầu dàn vì kèo luôn có hệ giằng đứng

+ Nếu nhịp L < 30m thì chỉ đặt hệ giằng đứng ở giữa

+ Theo phương dọc, hệ giằng đứng không bố trí liên tục để tránh hiện tượng một

khoang bị phá hoại sẽ phá hoại hết hệ giằng, thường bố trí cách 2 —- 3 khoang, tối

thiểu cách một khoang Chỉ trong trường hợp có cầu trục treo vào hệ giằng đứng thì mới bố trí HGĐ liên tục suốt chiều dài

+0 những vị trí không có hệ giằng đứng thì đã có thanh chống dọc nhà : xà gồ nóc,

thanh suốt Thanh chống dọc nhà dùng để cố định những nút quan trọng: nút đỉnh nóc (bắt buộc), nút đầu dàn, nút dưới chân cửa trời

+ Ở nơi có hệ giằng hướng ngang — bắt buộc có hệ giằng đứng , nhưng ở nơi có hệ

giằng đứng thì chưa chắc có hệ giằng hướng ngang

+ Tiết diện được chọn theo độ mảnh cho phép đối với thanh giằng, để an toàn nên lấy theo điều kiện chịu nén (vì hệ giằng có thể chịu nén hoặc có thể chịu kéo)

b HỆ GIẰNG CỘT :

Có 2 loại : hệ giằng cột trên và hệ giằng cột dưới

— Tác dụng :

+ Bảo đảm sự bất biến hình học và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc

+ Chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà : lực gió ở đầu hồi, lực hãm dọc của cầu chạy

Trang 27

MA na ' xa

e Hé giằng cội trên :

+ Từ cao độ của cánh trên dầm cầu chạy trở lên

+ Được đặt ở các vị trí : Ở 2 đầu hồi nhà, hai đầu khe nhiệt độ, Ở những nơi có hệ giằng cầu chạy

+ Chúng được đặt trong mặt phẳng trục cột trên

+ Khi chiều cao đầu dàn liên kết cạnh với cột, hệ giằng gồm hai tầng :Hệ giằng cột

trên tầng trên (nằm trong chiều cao đầu dàn, trùng hệ giằng đứng đầu dàn), Hệ giằng

cột trên tầng dưới

e _ Hệ giằng côi dưới :

+ Kể từ bậc thang dầm cầu chạy trở xuống

+ Bố trí ở khoảng giữa của đoạn nhiệt độ

+ Nếu nhà quá dài, các hệ giằng cột dưới bố trí cách nhau và cách đầu hồi của đoạn

nhiêt độ không quá 50m

+ Ở những vị trí có hệ giằng cột dưới, bắt buộc có hệ giằng cột trên e«_ Vị trí hệ giằng cột : | tie

LIV III IIT L_— | | | TỶÏ7777777 L tL)

Cét tiOt diOn kheng Fei Cát HOt diGn thay Pel to et gia) BẾP ĐỐI di m thay 2ei (eat bit)

- _ Cột tiết diện không đổi: Hệ giằng cột được bố trí trong mặt phẳng trục cột

—_ Cột có tiết diện thay đổi:

+ Cột qiữa :

- Hệ giằng cột trên : bố trí theo trục cột trên

- Hệ giằng cột dưới : bố trí ở 2 bên trùng với trục của nhánh cầu chạy

+ Cột biên :

Trang 28

Bac gtdug min hac Két Cau Whip 2

- Hệ giằng cột dưới : bố trí trùng với trục của nhánh cầu chạy 6.4.2 HỆ SƯỜN TƯỜNG

- Là hệ được đặt theo phương dọc nhà để đỡ tấm tường Tấm tường thường bằng tôn,

vật liệu cách nhiệt (đặc hoặc 2 lớp), được treo lên hệ sườn tường

— Hệ sườn tường được tính toán như hệ cột và dầm

—_ Vì hệ sườn tường chịu tải trọng mang là chính và ít chịu tải trọng gió nên để đơn giản

về tính toán và an toàn, ta tách nó ra để tính như kết cấu đơn giản

— Với bước cột lớn, thêm cột sườn tường để đỡ kết cấu treo của tường Có thể làm hệ móng nhỏ ở dưới chân các cột sườn tường này

- Dầm sườn tường treo lên cột chính và cột sườn tường, truyền tải trọng cho cột chịu -_ Trên hệ, có vị trí đặt tấm tường hoặc có vị trí bổ trống để làm cửa

- D&m suén tường chịu uốn xiên ( vì chịu tải trọng thẳng đứng của tường truyền xuống

và chịu tải trọng gió ngang )

Trang 29

Gat gtdug min toe Két Caéu Thit 2

6.5 TINH KHUNG

6.5.1 CAC NGUYEN TAC CHUNG

- KCT của NCN là một kết cấu không gian bao gồm nhiều phân tố khác nhau, tuy nhiên, để đơn giản về tính toán và thiên về an toàn thì ta xem :

e Kết cấu hướng dọc :

+ Chịu tác dụng của các lực dọc truyền lên nó, Tính các kết cấu hướng dọc như các kết

cấu riêng lẻ rồi truyền lên khung ngang Chúng đảm bảo ổn định cho kết cấu hướng ngang

Ví dụ : DCC chịu tác dụng của cầu chạy rồi truyền lên khung ngang + Chúng đảm bảo ổn định cho kết cấu hướng ngang

e Kết cấu hướng ngang :

+ Giải khung trọn vẹn, không phải giải như kết cấu riêng lẻ

6.5.2 SƠ ĐỒ TÍNH & CÁC ĐẶC ĐIỂM TÍNH TỐN

a) Sơ đồ tính:

- 6 thiết kế khung, cần có sơ đồ cấu tạo: thể hiện đầy đủ kích thước hình học, hình

dáng theo thiết kế kiến trúc

- _ Từ sơ đồ cấu tạo, suy ra sơ đồ tính (đảm bảo sự làm việc của sơ đồ cấu tạo)

- _ Sơ đồ tính phải đảm bảo các yếu tố:

e _ Đủ thành phần của sơ đồ cấu tạo e Đúng kích thước của sơ đồ cấu tạo

e Đảm bảo được các sự thay đổi tiết diện ở sơ đồ cấu tạo

e Đảm bảo các tỉ lệ độ cứng ở các thành phần trong sơ đồ tính (độ cứng cột , độ cứng dầm, ) e Đảm bảo đúng liên kết giữa các thành phần và lý tưởng hóa( Vd : liên kết giữa móng và cột là liên kết cứng, ) | 1 het J, J yo 1-1 — | 9 „| ° | 2-2 FT 2 " — | 0.000 Lie hod Ja] | ~ | | A beeen L _ L (A) ‹ „ , TT

~ _Sơ đồ cấu tạo khung Sơ đồ tính

Hình 6.5.1 Sơ đồ tính khung ngang một nhịp

Trong đó :

+e: khoang lệch giữa trục cột trên và trục cột dưới

e = (0,46 — 0,65 ) hạ, - “et

Trang 30

Bac gidug min đạc Két Céu Whit 2

+ L : nhịp nhà - khoảng cách giữa 2 trục định vị + Trục rường ngang: là trục của cánh hạ DVK

+ H,, Hạ : xác định khi có sơ đồ cấu tạo thực (Xem mục 8.2) [no Ino | 7 _¡ Lự |e Ị Ị œ - | ic { Jeo _Sơ đồ câu tạo khung J, J, J, dạ L-2e "— L m Sơ đồ tính Hình 6.5.2 Sơ đồ tính khung ngang nhiều nhịp b) Đặc điểm tính toán:

- dị, da, d : không xác định cụ thể, cần giả định tỉ lệ độ cứng giữa chúng để tính toán

Ở day J= J, là độ cứng theo phương x trong mặt phẳng khung) e Nhà † nhịp : t= 7#10; St = 20+ 40; 2 2 + Nhịp lớn, cầu trục nhỏ giả thiết + nhỏ, nhịp nhỏ cầu trục lớn giả thiết Ả+ lớn 2 2 + Jr : phụ thuộc nhịp nhà, nếu nhịp lớn thì J, cần phải lớn e Nhà nhiều nhịp :

Jạ _ |†10-— 30 khi bước cột dãy trong bằng bước cột dãy ngoài Jy ~ {ro - 60 khi bước cột dãy trong lớn gấp đôi bước cột dãy ngoài

J, _ J15- 3khi bước cột dãy trong bằng bước cột dãy ngoài

Trang 31

Bac gidug min hac Két Cau Thip 2 + Nếu sau khi tính toán cấu tạo, tính độ cứng thực và kiểm tra lại giả thiết ; nếu sai số < 30% ->nội lực đúng, không cần tính lại

6.5.3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

a) Tải trọng thường xuyên ( Tĩnh tải ) :

Gồm trọng lượng kết cấu chịu lực và kết cấu bao che

-_ Tải trọng mái truyền xuống rường ngang được giả thiết phân bố đều 8g=9%› Trong đó : + go : tải trọng phân bố trên 1m? mặt bằng mái ( kg/mÊ ), phụ thuộc vào cấu tạo mái +B: bước cột (m) + Tải trọng này vuông góc với mặt mái, qui đổi về thành tải trọng tác dụng trên mặt bằng mái : g=—9 cosa + œ: góc dốc của mái

Với panen : cosa = 0,99 nên có thể lấy : cosơ = 1 — g' = g (đồ án) Với ơ lớn ( tấm lợp tôn, fibroXM, ) —> tính cosœơ > g’

- Tai trong g này truyền xuống cột thông qua các phan lực gối tựa A Khi đó, A đặt lệch

tâm so với trục cột dưới một đoạn e, sinh ra một mômen lệch tâm Mạ đặt tại vai cột

- Tai trọng các tấm tường treo truyền lên sườn tường rồi truyền lên cột (truyền đúng tâm

cột),

Trang 32

Bac gidug min đạc Két Cau Whip 2

- Tương tự như g, q truyền xuống cột thông qua các phàn lực gối tựa A’ Khi do, A’ dat

lệch tâm so với trục cột dưới một đoạn e, sinh ra một mômen lệch tâm Mạ: đặt tại vai cột 4 mm y- A' hel pan Ma: truc cét trén ị | trục cột dưới - | | L-2e

Hình 6.5.4 Hoạt tải sửa chữa mái b.2 Do tải trọng cầu chạy :

- - NCN thường có nhiều cầu chạy nhưng chỉ có thể có 2 cầu chạy tác dụng lên cùng một khung - _ Để xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều cầu trục, ta dùng hệ số tổ hợp n; : e_ Có 1 cầu chạy : nẹ = 1 ( nếu xảy ra đối với khung là 100% ) e_ Có 2 cầu chạy : + Chế độ làm việc nhẹ và trung bình : nạ = 0,85 (Q<= 75/20T) + Chế độ làm việc nặng và rất nặng : n = 0,95 (Q> 75/20T)

Ta tìm cách đặt 2 cầu chạy lên khung sao cho lực gây ra là bất lợi nhất Đó là

trường hợp khi 1 bánh xe cầu chạy đặt lên cột khung như hình vẽ

% Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy :

Áp lực tính toán lên cột có xe con đặt sát : Dmax =ngc.n Pmax Ly + Gaui cau chay Áp lực tính toán lên cột phía bên kia : Dmin =ng.n Pmin : y + Gaui cầu chạy Trong đó : + nẹ= 0,85: hệ số tổ hợp +n=1,2: hệ số vượi tải + P„ạv : áp lực lớn nhất của 1 bánh xe cầu chạy lên ray ( tra bảng tính năng cầu chạy )

Trang 33

Bac g¢tdug min hoe Két Cau (“6 2 + Guusi cau chay : trong lượng của kết cấu dưới cầu chạy, được tính sơ bộ theo kinh

: Gace = 200 — 600 kg/1m dài của dầm

: Gace = 400 — 800 kg/1m dài của dầm

: Quec = 600 — 1200 kg/im dài của dầm

+ Prin: Ap luc nhỏ nhất của 1 bánh xe cầu chạy lên ray, tính theo công thức :

Q+G

ny ~ Prax

Q : trong lugng vat cau nặng nhất ( sức trục của cầu trục )

G : trọng lượng toàn bộ cầu trục đã bao gồm xe con nọ : số bánh xe ở 1 bên ray ( 2 hoặc 4 bánh xe )

: Để có D„z„ móc cầu xe con nằm sát mép cột trái, khi đó sinh ra Pmax

lác dụng lên bánh xe, tương úng bên phải sẽ sinh ra Pm„ Đây là hệ lực di động, vậy ta phải tìm vị trí để hệ lực di động này gây nguy hiểm nhất cho cột khung để

có D„x, Hệ lực này truyền lên cột khung dưới dạng phản lực gối tựa, ta dùng đường ảnh huởng phản lực gối tựa để xác định Du

Ví dụ : chất tải tìm Dma„ cho khung trục 4: P P400, P P 60, 5190 - + po #108 ,|800., ị i Ị O O Ỹ Vg | (3) (4) (5) Hình 6.5.5 Xếp tải cho cầu trục Q=30/5T, B=6m RR RR 1 RR RF 1280 |840 4560 840} 1280 1280 840 4560 840 4280 ; | t j O_O oo TS O oO A y, Ye — y,=1 7 y 1 2 % (| Y4 L—”, B=12m B=12m | oe - ee ee stam ~L (3) 4) l8,

Hình 6.5.6 Xếp tải cho cầu trục Q=75⁄/20T, B=12m

+» Momen lệch tâm tại vai cột

Dmax » Dmin ( Va C& Gace ) dat vao trục nhánh cầu chạy, nên lệch tâm so với trục

Trang 34

Trong đó :

Bac gidug âu đọc Két Céiu đó €

+ Dmạy, Dmnn : có thể qui ước bao gồm cả Guạc

+ e, : khoảng cách giữa trục cột dưới và trục nhánh cầu chạy h ex = Neg = Se max truc cét trén trực cột dưới trục nhánh cầu chạy 2\ Lk | hed „ Thường [Oy = { 0,5-0,6 ) Nea + = max D nin xrTŸ= “etm +†> R Max Minin T] xr + 14 TH bag —— LL we i

Hình 6.5.7 Moem lệch tâm tai vai c6t Max Mmin Do lực hãm ngang của xe con

Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển

động Lực hãm của xe con, qua các bánh xe cầu trục, truyền lên dầm hãm và vào

cột bằng phản lực tựa của dầm hãm, kí hiệu là T

Lực ngang tiêu chuẩn Tọ° ( từ lực hãm của xe con tác dụng theo phương ngang nhà ) được xác định theo công thức : n To = £(Q + Gxecon ): — Trong đó : +f: hệ số khi hãm xe con e _ f=0,1: móc treo mềm, hay dùng e f=0,2: móc treo cứng

+Q: sức trục của cầu chạy ( Lấy giá trị lớn nhất VD : 50/10T -› Lấy Q = 50T )

+ xe con : trọng lượng xe con (tra bang tính năng cầu chạy)

Trang 35

t 2 To Họ Th = Trong đó : + nọ : số bánh xe ở 1 bên cầu chạy 0,1(Q+ Gyecon) 1 _ 0,05 (Q+ Gyecon) No 2 nọ _—> Th=

Bac gcdug miu đạc Kit Chu “Thip 2

> Áp lực ngang tính toán tác dụng lên cột khung : Tmay Z nc.n Tự LY Trong đó : + nẹ : hệ số tổ hợp +n=1,2: hệ số vượt tải + T, : áp lực ngang lên 1 bánh xe cầu chạy + Ly : lấy như trường hợp tìm Dnax

Tma„ đúng ra đặt ở cao trình đỉnh ray nhưng trong tính toán cho phép đặt ở

cánh trên DCC hoặc ở trên cao độ bậc

thang cũng được ( có sai số nhưng ít )

Lực hãm T„ay phía bên cột có Dmạy, có

- - Tải trọng gió tác dụng lên công trình phải xác định bằng tổng các thành phần tĩnh và

động của chúng Gió tác dụng trên khung từ mặt đất thiên nhiên trở lên, nhưng trong

tính toán xem như phân bố từ mặt ngàm cho dễ - _ Đối với NCN bằng thép 1 tầng 1 nhịp :

e Tính thành phần gió động khi : + H > 36m, Tỉ số = > 1,5

e Thành phần gió tĩnh : Gây áp lực lên mặt phẳng thẳng đứng với chiều gió (mat tường) Luôn được kể đến trong mọi trường hợp Xác định theo công thức sau: q=n.qo.K.c.B Trong đó : +n=1,3: hệ số vượt tải + B: bước cột

+ Qo : áp lực gió tiêu chuẩn, xác định tùy theo từng vùng gió TCVN 2737-90 qui

định qo cho 4 vùng gió khác nhau ở nước ta, qọ coi như không đổi trong khoảng độ

cao dưới 10m

+K: hệ số kể tới sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, tra bằng phụ thuộc vào vùng có chướng ngại hay không (phân vùng A, B, C)

Trang 36

Bac gidug min hoc Két Cau “Whip 2 - Tai trong gid tac dung lên khung gồm 2 thành phần:

+ Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành phân bố trên cột khung: q, và bắt

đầu từ vị trí ngàm, mặc dù gió tác dụng từ mặt đất thiên nhiên

+ Gió trong phạm vi mái, từ cánh dưới DVK trở lên, được chuyển thành lực tập trung nằm ngang đặt ở cao trình cánh dưới DVK : W L L — Hình 6.5.8 Tải trọng gió

- - Tải trọng gió phân bố lên cột :

e_ Phía đón gió ( gió đẩy ) : qạ=n qo.K.c.B

e Phía khuất gió ( gió hút ) :qa=n.qo.K.c'.B

e Luc tập trung :W =e yeh B

Phần gió trong phạm vi cột, có cao độ trên 10m, phần bố dạng hình thang Để đơn giản, qui đổi thành tải trọng phân bố đều tương đương trên suốt chiều cao cột : qua, q"u +Gọi M, M' : momen tại mắt A và B do tải trọng thực của gió gây ra không kể

2 '

lực W ,W', Ta có : M= Se— > he = de = a

Trường hơp đăc biệt : có côt sườn tường

+ q,dq tính như trên nhưng thay B bằng B,

+ Phần tải trọng gió lên cột tường ( diện tích F; ) sẽ truyền vào khung dưới dạng lực

Trang 37

Bac gidug min hac Két Cau Whip 2 S=n.qo.KCF;=n q KC.B;H⁄2 S'=n.qo.KC'ˆ.F;=n qạ KC.B;H⁄2 + Lực tập trung ở cánh dưới dàn : W + mS + mS' ( mì : số cột tường giữa 2 cột khung ) b.4 Các tải trọng khác : - _ Xuất hiện khi dựng lắp, kiểm tra các thiết bị kĩ thuật, tải trọng do sự thay 9ổi nhiệt độ, tải trọng động đất,

- Đồ án : không xét các tải trọng này

- OVN: Nhà cao tầng -> mới xét động đất Nhà < 5 tầng -› không xét động đất g q A A A’ A' ! wl = (A) Hình 6.5.9 Sơ đồ tải trọng tác dung lên khung ngang 6.5.4 ĐẶC ĐIỂM TÍNH KHUNG TĨNH

- Để tìm nội lực khung, có thể áp dụng các phương pháp đã học trong cơ học kết cấu - - Ngày nay, với sự trợ giúp của máy tính, việc tính nội lực khung trở nên đơn giản và cho

kết quả chính xác

- - Song để hệ thống hóa lý thuyết về cơ học công trình, ta sẽ nghiên cứu phương pháp tính nội lực khung bằng tay Khi đó, cần áp dụng một số giả thiết sau nhằm đơn giản trong tính toán nhưng không ảnh hưởng nhiều đến kết quả (tăng độ an tồn nhưng khơng q lãng

phí )

Có 5 giả thiết :

s»._ Giả thiết 1 Khi tính khung với tải trọng không tác dụng trực tiếp lên rường ngang, thi

biến dạng đàn hồi của rường ngang ảnh hưởng rất ít tới lực tính toán Điều này cho

phép xem rường ngang tuyệt đối cứng ( J, = œ ) nghĩa là khi :

6 k>

Trang 38

Sac gtdug mia hoe Ket Cau Whit 2 Trong đó : + k: tỉ lệ giữa độ cứng đơn vị của rường ngang và độ cứng đơn vị của cột cate yoy L.J; da

» _ Giả thiết 2 Trong nhà xưởng nhiều nhịp ( > 3 nhịp ), có chiều cao các nhịp bằng nhau

hay khác nhau ít , chuyển vị ở cao độ rường ngang khi tính toán với tổng độ cứng qui

ước của các cột của khung ngang thường rất nhỏ so với tính toán mà tải trọng đặt ở từng cột riêng biệt, có thể bổ qua trị số chuyển vị của phần trên cột và xem cột như thanh có gối tựa bất động

¢ Gia thiét 3 Khi rường ngang là dàn, tính khung với tải trọng đặt trực tiếp lên rường ngang (tải trọng mái) — không thể bỏ qua biến dạng đàn hồi của rường ngang Tuy

nhiên, nếu tính chính xác J, rất khó, có thể thay rườn ngang bằng một thanh đặc có momen quán tính xác định tương đương gần đúng bằng công thức sau : dr = ( Fe 20 + Fog 2a ) H Trong đó :

+ Fo : diện tích tiết diện cánh trên, ở tiết điện giữa nhịp + Fca : diện tích tiết diện cánh dưới, ở tiết diện giữa nhịp

+ Zw, Zca : khoảng cách từ cánh trên và cánh dưới tới trục trung hòa ở tiết diện giữa dan + u: hệ số kể tới độ dốc của cánh trên và sự biến dạng của thanh bụng 0/7 — khi độ dốc canh = = = 0,8 khi độ dốc cánh = — 0,9 khi độ dốc cánh = 0

« Giả thiết 4 Với khung 1 nhịp hay nhiều nhịp đối xứng, tải trọng thẳng đứng tác dụng trực tiếp lên rường ngang gần đối xứng — Ta coi như đầu trên của cột không có

chuyển vị ngang

» _ Giả thiết 5 Khi tính toán khung với hình dạng phức tạp, có thể phân tích khung phức tạp đó thành các sơ đồ tính tốn riêng lẻ khơng liên hệ nhau, tính phần phụ rồi truyền

phần lực phần phụ lên phần chính

Được phép áp dụng nguyên lý Cộng tác dụng: giải với từng trường hợp riêng lẻ > Tổ

hợp nội lực

6.5.6 PHƯƠNG PHÁP THỰC TẾ TÍNH TỐN KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP

- _ Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng rẻ (đã xét ở phần 6.5.3)

- _ Dùng phương pháp chuyển vị, hoặc các công thức tính sẵn, các bang sé - - Qui ước :

Trang 39

Bac gtaug min hoc Cốt Cau (66 € + Phản lực dương là có chiều hướng từ trong ra ngoài Tức là đối với cột trái , hướng từ

phải sang trái

a) Tính khung với tải trọng không tác dụng trực tiếp lên rường ngang :

(Momen cầu trục Mmax , Mạn, Mạ, Mạ:, lực hãm ngang T, tải trọng gió)

- _ Giải khung bằng phương pháp chuyển vị với sơ đồ rường ngang cứng vô cùng, chỉ còn ẩn là chuyển vị ngang của nút

- Phuong trình chính tắc :

Trong đó :

Fịi A+ Rịp= 0

+ r¡¡ : phản lực ở liên kết thêm do chuyển vị đơn vị A = 1 của nút trên

+ Rạp : phản lực trong liên kết thêm do tải trọng ngoài gây ra trong hệ cơ bản

(Tinh ry; , R:; bằng các công thức cho trong bằng IIH.2 Phụ lục III - Sách TKế

KCT NCN hoặc các công thức trong bảng tra HDĐAMH KCT) - Momen két qua cuối cùng: | Mẹ H : Mạ M, = ! i Hình 6.5.10 Biểu đồ mômen Do A=1 L | | Hinh 6.5.12 Biéu d6 mémen Tmax M= M.A+M, 1 a | | 4,0 Mg N 7 0 wv Main C,d E— 0 c.d N MG Mote A Mã ol Hình 6.5.11 Biểu dé mémen Do Max, Minin A W, tụ | | Hình 6.5.13 Biểu đồ mômen Do gió = 3 mM?

b) Tải trọng tác dụng trực tiếp lên rường ngang :

- _ Dùng phương pháp chuyển vị, ẩn số là 2 góc xoay ọ;, ọ; và 1 chuyển vị ngang A ở

đỉnh cột Với khung đối xứng và tải đối xứng, ta có :

- Phuong trình chính tắc : Trong đó :

A=0 9, =Q2 =

+ r;¡ : tổng phản lực momen ở các nút trên của khung khi góc xoay ọ = 1

Trang 40

Gàt g2 âu đạc Két Céu Thit 2 -_ Qui ước : Momen phản lực và góc xoay dương khi nút cột trái quay theo chiều KĐH,

nút cột phải quay ngược chiều KĐH

- - Momen uốn ở 2 đầu xà ngang khi ọ = 1 ( coi như thanh tiết diện không đổi có 2 đầu ngàm bị quay ) là : Mã - ee - Momen u6én 6 dau trén cla cot : Ma (tính theo công thức cho trong bảng III.1 Phụ luc Ill) - Suyra: rị = Ma + Ms ( chú ý dấu ) 2 - Rip: bang momen ngam của dầm chịu tải phân bố đều : Rip = + - Momen kết quả: M= Mo +M°, LETTE) | Hình 6.5.14 Biểu đồ mômen Do ø=1 Hình 6.5.15 Biểu đồ mômen Do g

- Khi tinh loại tải trọng này, phải kể thêm momen lệch tâm ở chỗ chuyển tiếp trục (M¿) Vì khung không có chuyển vị ngang và dàn được coi là cứng vô cùng nên momen uốn trong cột được xác định theo sơ đồ cột 2 đầu ngàm ( dùng công thức ở bảng III.2 Phụ lục ) 0 Cd Mord 0 M C.tr 7 S — Mot, 0 ` A Hình 6.5.16 Biéu dé mémen Do My, M - _ Sau khi tính xong, toàn bộ tải trọng này được lập thành bảng : Bảng tổng hợp nội lực

Định dạng
Số trang	118
Dung lượng	4,9 MB