Giao Trình kết cấu thép đại cương - Chương 5

Trang 1

DÀN THÉP

5

2

5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP

Dàn thép là kết cấu rỗng gồm nhiều thanh ghép lại với nhau tại mắt dàn bằng liên kết hàn hoặc bu lông

thanh cánh trên

thanh cánh dưới

thanh bụng

nút (mắt) dàn đỉnh dàn

thanh xiên đầu dàn thanh đứng đầu dàn

Hình 5.1 Cấu tạo dàn

Trang 2

5.1.1 Phân loại

● Dàn nhẹ: nội lực bé, thanh dàn là một thép góc hay thép ống

● Dàn thường: nội lực tương đối lớn,

thanh dàn thường được ghép từ hai

thép góc

● Dàn nặng: chịu tải trọng nặng như

dàn cầu, dàn cầu chạy, dàn nhà nhịp lớn

Hình 5.3 Tiết diện thanh dàn nặng Hình 5.2 Tiết diện thanh dàn hai thép góc

5.1.2 Hình dáng dàn

● Dàn tam giác

● Dàn hình thang

● Dàn có cánh song song

● Dàn đa giác

● Dàn cánh cung

Hình 5.4 Các hình dáng dàn

Trang 3

5.1.3 Sơ đồ kết cấu

● Dàn đơn giản

● Dàn liên tục

● Dàn có đầu thừa

● Dàn kiểu khung

● Dàn kiểu tháp, trụ

● Dàn kiểu vòm

Hình 5.5 Sơ đồ kết cấu của dàn

f) g)

6

5.1.4 Hệ thanh bụng

● Hệ thanh bụng tam giác

● Hệ thanh bụng xiên

● Hệ thanh bụng phân nhỏ

● Hệ thanh bụng chữ thập

● Hệ thanh bụng chữ K

● Hệ thanh bụng quả trám

Hình 5.6 Hệ thanh bụng

Trang 4

5.1.5 Kích thước của dàn

a Nhịp dàn L:

● Dàn kê lên đầu cột (khớp): L là khoảng cách tâm hai gối tựa

● Dàn liên kết mép cột: L là khoảng cách mép trong hai cột

b Chiều cao dàn H:

● Dàn có cánh song song, dàn hình thang: H = (1/5 ~ 1/6)L

thường chọn H = (1/7 ~ 1/9)L

c Khoảng cách nút dàn d:

● Mái có xà gồ: d = 1.5m ~ 3m

● Mái panel: d = bề rộng panel

● Khoảng cách nút dàn cánh dưới (mái panel) d = 3m hoặc 6m

d Bước dàn: là khoảng cách giữa các dàn

5.1.6 Hệ giằng: tăng độ ổn định ngoài mặt phẳng cho dàn

a Hệ giằng cánh trên

● Nằm trong mặt phẳng cánh trên

● Giảm chiều dài tính toán của thanh cánh trên chịu nén

● Vị trí: đầu nhà, cuối nhà, giữa nhà, đầu khối nhiệt độ, giữa khối nhiệt độ, cuối khối nhiệt độ

b Hệ giằng cánh dưới

● Nằm trong mặt phẳng cánh dưới

● Vị trí: tại nơi có hệ giằng cánh trên

c Hệ giằng đứng

● Nằm trong mặt phẳng thanh đứng

● Vị trí: đầu dàn, giữa dàn, khoảng cách giữa các giằng đứng không quá 15m Theo phương dọc nhà, bố trí nơi có hệ giằng cánh trên và hệ giằng cánh dưới

Trang 5

Hình 5.7 Bố trí hệ giằng mái

10

5.2.1 Tải trọng tính toán

● Tải trọng thường xuyên

+ Trọng lượng kết cấu dàn

+ Trọng lượng các lớp cấu tạo mái: giằng, tấm lợp, lớp chống thấm, lớp cách nhiệt, xà gồ, cửa mái, trần treo, thiết bị…)

● Tải trọng tạm thời

+ Tải trọng sửa chữa mái (người và thiết bị)

+ Tải gió

+ Tải cần trục treo (nếu có)…

5.2 TÍNH TOÁN DÀN

Trang 6

a Tải trọng đứng:

P i - lực tập trung tại nút I

d i l , d i r - khoảng cách các nút dàn bên trái và

bên phải nút i

q tc - tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên

đơn vị diện tích mặt bằng

γ Q - hệ số tin cậy về tải trọng

Hình 5.8 Xác định tải đứng tác dụng lên nút dàn

(5.1)

B q d

d

r i

l i

2

+

=

b Tải trọng gió:

q 0 áp lực gió tiêu chuẩn

c 1 , c 2 hệ số khí động

k hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực động theo chiều cao

Hình 5.9 Tải gió tác dụng lên nút dàn

(5.2)

kBa C nq

W1 = 0 5 o 1

kBa C nq

W3 = 0.5 o 2

kBa C

nq

W4 = o 2

Trang 7

5.2.2 Xác định nội lực

a Phương pháp:

+ Các phương pháp cơ học kết cấu

+ Sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu

b Các trường hợp tải trọng:

+ Tải trọng thường xuyên (đặt toàn dàn)

+ Tải trọng sửa chữa mái (đặt nửa dàn hoặc toàn dàn)

+ Tải gió

+ Tải cần trục treo (nếu có)

5.2.3 Tổ hợp nội lực

+ Tổ hợp cơ bản 1: Tĩnh tải + 1 hoạt tải (nc = 1.0)

+ Tổ hợp cơ bản 2: Tĩnh tải + ≥ 2 hoạt tải (nc = 0.9)

14

l – chiều dài hình học

của thanh

l 1– khoảng cách giữa các mắt được liên kết không cho chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn (bằng các giằng, các tấm mái cứng được hàn hoặc bắt bu lông với cánh dàn

Hình 5.10 Các sơ đồ thanh bụng dàn để xác định

chiều dài tính toán các thanh

Trang 8

5.2.4 Chiều dài tính toán thanh dàn

Bảng 5.1 Chiều dài tính toán của các thanh dàn phẳng

Phương uốn dọc

Chiều dài tính toán l0 Thanh

cánh

Thanh xiên, thanh đứng ở gối tựa

Các thanh bụng khác

1 Trong mặt phẳng dàn

a Đối với các dàn, trừ những dàn ở mục 1.b

b Đối với dàn được làm từ thép góc đơn và

dàn có các thanh bụng liên kết dạng chữ T

với thanh cánh

l

0.8l

0.9l

2 Ngoài mặt phẳng dàn

a Đối với các dàn, trừ những dàn ở mục 2.b

b Dàn có các thanh cánh là định hình cong,

các thanh bụng liên kết dạng chữ T với thanh cánh

l 1

0.9l 1

+ Nếu theo chiều dài thanh (cánh, bụng) có các lực nén N 1 và N 2 (N 1 > N 2) thì chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn của thanh (hình 5.10c) là:

+ Chiều dài tính toán l 0 của các thanh bụng chữ thập (hình 5.10e) lấy như sau:

● Trong mặt phẳng dàn, bằng khoảng cách từ tâm của mắt dàn đến điểm giao

nhau của chúng (l 0 = l)

● Ngoài mặt phẳng dàn, đối với các thanh chịu nén lấy theo bảng 5.2, đối với

các thanh chịu kéo lấy bằng chiều dài hình học của thanh (l 0 = l 1)

÷ ø

ö ç

è

æ

+

=

1

2 1

N

N l

Trang 9

Bảng 5.2 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn của thanh bụng chữ thập

chịu nén

Đặc điểm mắt giao nhau của các

thanh bụng

Chiều dài tính toán l 0 nếu thanh giao nhau với thanh khảo sát là thanh chịu kéo không chịu lực chịu nén + Cả hai thanh đều không gián đoạn

+ Thanh giao nhau với thanh khảo sát gián

đoạn và có phủ bản mã:

- Thanh khảo sát không gián đoạn

- Thanh khảo sát gián đoạn

l

0.7l 1 0.7l 1

0.7l 1

l 1

-l 1

1.4l 1

-Ghi chú:

l – khoảng cách từ tâm mắt dàn đến điểm giao nhau của các thanh

l 1– chiều dài hình học của thanh

18

5.2.5 Chọn tiết diện thanh dàn

a Chọn tiết diện thanh chịu kéo

+ Diện tích cần thiết của tiết diện thanh:

+ Tra bảng chọn số hiệu thép có A > A yc

+ Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện thanh dàn

+ Kiểm tra tiết diện đã chọn

Với γ c – hệ số điều kiện làm việc

N – lực kéo tính toán

A n – diện tích tiết diện thực của thanh dàn

λ max = max(λ x , λ y ) và [λ] – độ mảnh giới hạn

f

N A

c

yc

g

³

f A

N

c n

g

s = £

[ ] l

lmax £

(5.4)

(5.5)

(5.6)

Trang 10

b Chọn tiết diện thanh chịu nén

+ Diện tích cần thiết của tiết diện thanh:

+ Tra bảng chọn số hiệu thép có A > A yc

+ Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện thanh dàn

+ Kiểm tra tiết diện đã chọn

Với γ c – hệ số điều kiện làm việc

N – lực kéo tính toán

(5.7)

(5.8)

(5.9)

[ ] l

lmax £

f

N A

c gt

yc

g j

³

f A

N

c

g j

min

f A

N

c n

g

s = £

(5.10)

A n – diện tích tiết diện thực của thanh dàn

λ max = max(λ x , λ y )

[λ] – độ mảnh giới hạn

φ min tra bảng theo λmax

+ Chiều dày bản mắt chọn dựa vào lực lớn nhất của thanh bụng, theo bảng 5.3

x

x x

i

l

=

l

y

y y

i

l

=

l

Bảng 5.3 Chiều dày bản mắt dàn

Nội lực lớn

nhất trong

thanh bụng

đến 250

251 đến 400

401 đến 600

601 đến 1000

1001 đến 1400

1401 đến 1800

1801 đến 2200

2201 đến 2600

2601 đến 3000 Chiều dày bản

mắt (mm)

Trang 11

c Chọn tiết diện thanh theo độ mảnh giới hạn

+ Bán kính quán tính yêu cầu theo hai phương:

+ Chọn số hiệu thép theo i xyc và i yyc

+ Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo điều kiện bền, ổn định và độ mảnh

(5.11)

] [l

x xyc

l

i =

] [l

y yyc

l

i =

(5.12)

22

5.3.1 Nút trung gian không có nối thanh cánh

5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN

Hình 5.11Nút trung gian không có nối thanh cánh

Trang 12

5.3.2 Nút trung gian có nối thanh cánh

Hình 5.12 Nút trung gian có nối thanh cánh

5.3.3 Nút trung gian có nối thanh cánh

Hình 5.13 Nút trung gian có nối thanh cánh (nối bằng thép góc)

Trang 13

5.3.4 Nút đỉnh dàn

Hình 5.14Nút đỉnh dàn

26

5.3.5 Nút dưới giữa dàn

Hình 5.15 Nút dưới giữa dàn

Trang 14

5.3.6 Nút dưới đầu dàn

Hình 5.16 Nút dưới đầu dàn

5.3.7 Nút trên đầu dàn

Hình 5.17 Nút trên đầu dàn

Trang 15

5.3.8 Dàn gối lên cột bê tông

Hình 5.18 Dàn gối lên cột bê tông

30

5.4.1 Yêu cầu đối với dàn thép ống

+ Tỉ số đường kính ống D và chiều dày ống t:

D/t ≤ 30 đối với thanh cánh

D/t ≤ 80 ~ 90 đối với thanh bụng

+ Tỉ số giữa đường kính thanh xiên d và đường kính thanh cánh D: d/D ≥ 0.3

để tránh hiện tượng ép lõm thanh cánh

+ Trục hình học của các thanh được lấy làm trục để định vị Trong trường hợp không sử dụng hết khả năng chịu lực của thanh cánh cho phép trục có độ lệch tâm là ¼ đường kính thanh cánh

+ Khi hàn các thanh thép ống phải đảm bảo độ kín khít ở đầu ống để tránh hiện tượng ăn mòn mắt trong của ống

5.4 DÀN THÉP ỐNG

Trang 16

5.4.2 Các dạng liên kết thanh thép ống xiên vào thanh cánh

Hình 5.19 Các dạng liên kết thanh thép ống xiên vào thanh cánh

a) Liên kết hàn không bản mắt; b) Liên kết hàn có bản đệm cong

c, d) Liên kết hàn đầu ống đã đập bẹt; e, f) Liên kết hàn dùng bản mắt

+ Độ bền đường hàn liên kết thanh bụng xiên vào thanh cánh kiểm tra theo điều kiện:

0.85 – hệ số điều kiện làm việc của đường hàn kể đến sự phân bố ứng suất không đều dọc theo đường hàn

h f – chiều cao đường hàn

l w – chiều dài đường hàn, được tính theo:

Giá trị phụ thuộc vào đường kính ống thép, lấy theo bảng 5.4

85

0 h f l w f w min c £

N

g b

[ a a]

x

l w = 0.5 1.51+cos - cos

(5.13)

(5.14)

Bảng 5.4 Giá trị của hệ số ξ

d/D 0.2 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1.00

ξ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.08 1.12 1.22

Trang 17

5.4.3 Nối thép ống

Hình 5.20 Các dạng nối thanh thép ống

a) Liên kết hàn hai ống lót và đường hàn thẳng b) Liên kết hàn dùng ống lót và đường hàn xiên c) Liên kết hàn hai ống thép dùng bản cong ốp bên ngoài d) Liên kết hàn hai ống thép khác đường kính; e) Liên kết dùng bu lông

34

+ Các ống thép có cùng đường kính được hàn với nhau trên ống lót bằng thép (hình 5.20a) Tính toán kiểm tra chịu nén và kéo như sau:

Với D tb là đường kính trung bình của ống thép có chiều dày nhỏ hơn

t là chiều dày thanh thép ống nhỏ hơn

+ Chiều dài đường hàn khi sử dụng bản ốp cong (hình 5.20c) được tính theo:

Với a là chiều dài đường cong của bản ốp dọc theo trục ống thép

n là số lượng bản đệm cong bao quanh chu vi ống thép

( w)min c £1

tb t f D

N

g b

2 2

2

ø

ö ç è

æ +

=

n

D a

n

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	1,97 MB