Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG * * * LÊ HOÀNG MINH ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN VÀ ỔN ĐỊNH KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THEO TIẾN TRÌNH THI CƠNG LẮP DỰNG KẾT CẤU THÉP TIỀN CHẾ NHÀ CÔNG
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG * * * LÊ HOÀNG MINH ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN VÀ ỔN ĐỊNH KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THEO TIẾN TRÌNH THI CƠNG LẮP DỰNG KẾT CẤU THÉP TIỀN CHẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Đồng Nai – Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG * * * LÊ HOÀNG MINH ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN VÀ ỔN ĐỊNH KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THEO TIẾN TRÌNH THI CƠNG LẮP DỰNG KẾT CẤU THÉP TIỀN CHẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng Mã số : 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Tiến sĩ NGUYỄN NGỌC PHÚC Đồng Nai – Năm 2023 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ học phần thiếu học viên Đặc biệt học viên chuyên ngành kỹ thuật xem hội để tổng hợp nâng cao toàn kiến thức năm học ghế nhà trường Trong thời gian tháng, với đề tài “Đánh giá độ bền ổn định kết cấu cơng trình theo tiến trình thi cơng lắp dựng kết cấu thép tiền chế nhà cơng nghiệp” tác giả có nhiệm vụ tìm hiểu quy trình lắp dựng xác định trường hợp nội lực nguy hiểm qua có biện pháp đảm bảo an tồn q trình lắp dựng Với hướng dẫn bảo tận tình Thầy TS NGUYỄN NGỌC PHÚC giúp tác giả hoàn thành luận văn thời hạn Trong trình làm luận văn, tác giả có điều kiện kiểm tra lại kiến thức thân học thêm nhiều điều quý giá Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu Nhà trường, Ban Chủ Nhiệm Khoa Kỹ thuật Xây dựng tồn thể q thầy giáo tạo mơi trường thuận lợi cho tác giả suốt năm ngồi học ghế nhà trường Những kiến thức, kinh nghiệm thầy cô truyền đạt giúp tác giả ngày nâng cao chuyên môn Tác giả xin cảm ơn thầy cô tạo điều kiện thuận lợi quan tâm chặt chẽ suốt thời gian nghiên cứu luận văn Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn TS NGUYỄN NGỌC PHÚC tận tình hướng dẫn, giúp đỡ hồn thành luận văn Trong trình làm luận văn tác giả tiếp thu nhiều kiến thức từ thầy, bổ trợ cho tác giả việc làm đồ án mà cịn giúp tác giả có kiến thức thực tế, lời dạy bổ ích khác tạo điều kiện cho công việc sau Thầy quan tâm đến chất lượng, tiến độ nghiên cứu luận văn tác giả Do kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót q trình làm luận văn, tác giả xin nhận lời phê bình từ q thầy giáo Cuối cùng, tác giả gửi đến quý thầy cô giáo trường Đại học Lạc Hồng Thầy TS NGUYỂN NGỌC PHÚC lời chúc sức khỏe thành công Đồng Nai, ngày … tháng … năm 20… Tác giả Lê Hoàng Minh LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan toàn nội dung luận văn tự thực hiện, không chép từ luận văn khác Tác giả xin cam đoan toàn số liệu kết tính tốn luận văn hồn toàn trung thực Tác giả xin cam đoan toàn tài liệu tham khảo để áp dụng luận văn tài liệu khoa học thống hội đồng khoa học thông qua Tác giả Lê Hồng Minh TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong giai đoạn phát triền nay, xu hướng xây dựng nhà xưởng khu công nghiệp thu hút vốn đầu tư nước trọng yếu đất nước Đáp ứng yêu cầu xu hướng hình thành khu cơng nghiệp kéo theo cơng trình xây dựng nhà xưởng kết cấu thép tiền chế phổ biến Kết cấu thép nhiều chi tiết cơng đoạn thi cơng phức tạp nên q trình thi cơng cơng trình có nhiều khó khăn rủi ro cho an tồn kết cấu Vì đơn vị thi công cần lập biện pháp thi cơng hợp lý suốt q trình thi cơng nên đề tài ‘‘Đánh giá độ bền ổn định kết cấu cơng trình theo tiến trình thi cơng lắp dựng kết cấu thép tiền chế nhà công nghiệp” cần thiết cơng trình kết cấu thép đặc biệt cơng trình cơng nghiệp Đề tài giúp ta biết thêm dạng kết cấu thép nhà tiền chế, cố công trình liên quan đến q trình thi cơng lắp ghép kết cấu thép nhà công nghiệp, hiểu rõ biện pháp, trình tự chi tiết thi cơng lắp ghép kết cấu thép tiền chế nhà công nghiệp để đưa biện pháp, giai đoạn lắp dựng phù hợp giảm thiểu rủi ro, nguy hiểm cho cơng trình Nắm rõ cố liên quan đến nhà thép công nghiệp, ta rút giai đoạn bước lắp dựng tối ưu gồm: – Lắp dựng cột, – Lắp dựng giằng cột, – Lắp dựng xà gồ vách giằng chéo, 4- Lắp dựng khung kèo đầu tiên, – Lắp dựng hoàn thành gian khóa cứng, – Lắp dựng tất khung kèo xà gồ, – Lắp dựng gió canopy, – Lắp dựng tole mái vách Sau nắm rõ giai đoạn lắp dựng, tiến hành xây dựng mơ hình lắp dựng tương ứng với giai đoạn thi công nhà thép công nghiệp chương trình phần tử hữu hạn thương mại Sap2000 Từ mơ hình sau chạy kết ta xác định giá trị nội lực, chuyển vị cấu kiện, chi tiết liên kết vị trí có giá trị nội lực, chuyển vị lớn Để đảm bảo tính ổn định cho giai đoạn lắp dựng, ta tiến hành tính tốn, kiểm tra bền ổn định tổng thể cho giai đoạn (gồm cấu kiện, chi tiết liên kết cấu kiện, chuyển vị cấu kiện), đồng thời đề giải pháp phù hợp đảm bảo an toàn cho giai đoạn lắp dựng Tóm lai, đề tài giúp tìm hiểu, nắm rõ quy trình lắp dựng kết cấu thép nhà tiền chế cơng nghiệp cho cơng trình nhà xưởng cụ thể Sau hiểu rõ quy trình tiến hành thu thập số liệu, xây dựng mơ hình lắp dựng theo giai đoạn quy trình lắp dựng thực tế phần mềm mơ tính tốn kết cấu xây dựng Sap2000 xuất kết nội lực, chuyển vị Từ mơ hình tính tốn, xác định giá trị nội lực, chuyển vị cho cấu kiện khung kèo thép Tiến hành tính tốn kiểm tra ổn định cường độ (theo trạng thái giới hạn I) biến dạng (theo trạng thái giới hạn II) cho cấu kiện theo giai đoạn lắp dựng Qua xác định nội lực lớn nhất, đồng thời điểm nguy hiểm trường hợp để có giải pháp ổn định kết cấu phù hợp, đảm bảo an toàn cho giai đoạn lắp dựng thực tế thực địa MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình ảnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học đề tài .2 1.5 Giới hạn đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP LẮP GHÉP KẾT CẤU THÉP NHÀ TIỀN CHẾ CÔNG NGHIỆP 2.1 Các dạng kết cấu thép tiền chế nhà công nghiệp 2.1.1 Kết cấu thép tiền chế nhà công nghiệp tầng nhịp 2.1.2 Kết cấu thép tiền chế nhà công nghiệp nhiều tầng nhiều nhịp 2.2 Trình tự thi công lắp ghép kết cấu thép tiền chế nhà công nghiệp 2.2.1 Lắp dựng cột thép nhà xưởng 2.2.2 Lắp dựng giằng cột cột 2.2.3 Lắp dựng tất xà gồ vách cột vặn chặt bu long .4 2.2.4 Lắp dựng khung kèo 2.2.5 Lắp dựng hoàn thành gian khóa cứng 2.2.6 Lắp đặt toàn khung kèo xà gồ 2.2.7 Lắp đặt khung gió, cột biên mái, canopy 2.2.8 Lắp dựng hoàn thiện lợp tole khung kèo .9 2.3 Các cố cơng trình liên quan q trình thi cơng lắp ghép kết cấu thép nhà công nghiệp 10 2.4 Kết luận 12 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 3.1 Tính tốn kết cấu khung điển hình kết cấu nhà cơng nghiệp 13 3.2 Tính tốn kiểm tra ổn định biến dạng theo giai đoạn thi công 18 3.3 Kết luận 18 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA KẾT CẤU THEO TIẾN TRÌNH THI CƠNG 4.1 Sơ đồ 1: Sơ đồ lắp dựng cột thép nhà xưởng 27 4.1.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 1: Sơ đồ lắp dựng cột thép nhà xưởng 27 4.1.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 1: Sơ đồ lắp dựng cột thép nhà xưởng .28 4.1.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 1: Sơ đồ lắp dựng cột thép nhà xưởng 30 4.1.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 1: Sơ đồ lắp dựng cột thép nhà xưởng 32 4.1.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 32 4.1.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng 34 4.2 Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp dựng giằng cột 36 4.2.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp dựng giằng cột 36 4.2.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp dựng giằng cột .37 4.2.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp dựng giằng cột .39 4.2.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp dựng giằng cột 41 4.2.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 41 4.2.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng 45 4.3 Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo .47 4.3.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 47 4.3.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 48 4.3.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 50 4.3.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 52 4.3.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 52 4.3.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng 55 4.4 Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo 56 4.4.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo 56 4.4.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo 58 4.4.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo .60 4.4.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng 62 4.4.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 62 4.4.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng 72 4.5 Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng .73 4.5.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 73 4.5.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 75 4.5.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 76 4.5.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hoàn thành gian khóa cứng 79 4.5.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 79 4.5.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng 86 4.6 Sơ đồ 6: Sơ đồ lắp dựng toàn khung kèo xà gồ 88 4.6.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 6: Sơ đồ lắp dựng toàn khung kèo xà gồ 88 4.6.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 6: Sơ đồ lắp dựng toàn khung kèo xà gồ 90 4.6.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 6: Sơ đồ lắp dựng toàn khung kèo xà gồ 92 4.6.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 6: Sơ đồ lắp dựng toàn khung kèo xà gồ 94 4.6.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 94 4.6.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng .101 4.7 Sơ đồ 7: Sơ đồ lắp dựng gió, cột biên mái, canopy .103 4.7.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 7: Sơ đồ lắp dựng gió, cột biên mái,canopy 103 4.7.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 7: Sơ đồ lắp dựng gió, cột biên mái, canopy 105 4.7.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 7: Sơ đồ lắp dựng gió, cột biên mái, canopy 107 4.7.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 7: Sơ đồ lắp dựng gió, cột biên mái, canopy 110 4.7.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 110 4.7.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng .117 4.8 Sơ đồ 8: Sơ đồ lắp dựng hoàn thiện lợp tole khung kèo 119 4.8.1 Xác định tải trọng - Sơ đồ 8: Sơ đồ lắp dựng hoàn thiện lợp tole khung kèo 119 4.8.2 Sơ đồ tính - Sơ đồ 8: Sơ đồ lắp dựng hoàn thiện lợp tole khung kèo 121 4.8.3 Biểu đồ nội lực - Sơ đồ 8: Sơ đồ lắp dựng hoàn thiện lợp tole khung kèo 123 4.8.4 Kiểm tra ổn định cường độ biến dạng - Sơ đồ 8: Sơ đồ lắp dựng hoàn thiện lợp tole khung kèo 125 4.8.4.1 Kiểm tra ổn định cường độ 125 4.8.4.2 Kiểm tra ổn định biến dạng .133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 137 Kiến nghị 138 Tư liệu tham khảo Phụ lục DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1: Bảng xác định tải trọng gió - Sơ đồ 1: Sơ đồ lắp dựng cột thép nhà xưởng.27 Bảng 4.2: Bảng tổng hợp nội lực - Sơ đồ 1: Lắp dựng cột thép nhà xưởng .31 Bảng 4.3: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Thép mã - Lắp dựng cột 33 Bảng 4.4: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Bulong - Lắp dựng cột 34 Bảng 4.5: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Chuyển vị - Lắp dựng cột 35 Bảng 4.6: Bảng xác định tải trọng gió - Sơ đồ 2: Sơ đồ lắp dựng giằng cột .36 Bảng 4.7: Bảng tổng hợp nội lực - Sơ đồ 2: Lắp dựng giằng cột 40 Bảng 4.8: Bảng kiểm tra ổn định cục dầm thép I - Lắp dựng giằng cột 43 Bảng 4.9: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu Momen Lực cắt - Lắp dựng giằng cột .44 Bảng 4.10: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu đồng thời Momen Lực cắt kiểm tra ổn định tổng thể đầm - Lắp dựng giằng cột 44 Bảng 4.11: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Độ võng dầm thép I - Lắp dựng giằng cột 44 Bảng 4.12: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Thép mã - Lắp dựng giằng cột 45 Bảng 4.13: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Bulong - Lắp dựng giằng cột .45 Bảng 4.14: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Chuyển vị – Lắp dựng giằng cột 46 Bảng 4.15: Bảng xác định tải trọng gió - Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 47 Bảng 4.16: Bảng tổng hợp nội lực - Sơ đồ 3: Sơ đồ lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 51 Bảng 4.17: Bảng kiểm tra ổn định cục dầm thép I - Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 52 Bảng 4.18: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu Momen Lực cắt - Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 52 Bảng 4.19: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu đồng thời Momen Lực cắt kiểm tra ổn định tổng thể đầm - Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 52 Bảng 4.20: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Độ võng dầm thép I – Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 53 Bảng 4.21: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Xà gồ – Lắp dựng xà gồ vách 53 Bảng 4.22: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Giằng chéo – Lắp dựng xà gồ vách .53 Bảng 4.23: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Thép mã - Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 54 Bảng 4.24: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Bulong – Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 54 Bảng 4.25: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Chuyển vị – Lắp dựng xà gồ vách, giằng chéo 55 Bảng 4.26: Bảng xác định tải trọng gió - Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo 56 Bảng 4.27: Bảng tính hệ số khí động - Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo 57 Bảng 4.28: Bảng tổng hợp nội lực - Sơ đồ 4: Sơ đồ lắp dựng khung kèo .61 Bảng 4.29: Bảng kiểm tra ổn định cục Cột thép - Lắp dựng khung kèo 66 Bảng 4.30: Bảng kiểm tra ổn định cột thép - Lắp dựng khung kèo 67 Bảng 4.31: Bảng kiểm tra bền cột thép - Lắp dựng khung kèo .67 Bảng 4.32: Bảng kiểm tra ổn định cục dầm thép I - Lắp dựng khung kèo đầu tiên.68 Bảng 4.33: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu Momen Lực cắt - Lắp dựng khung kèo .68 Bảng 4.34: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu đồng thời Momen Lực cắt kiểm tra ổn định tổng thể đầm 69 Bảng 4.35: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Độ võng dầm thép I - Lắp dựng khung kèo 69 Bảng 4.36: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Xà gồ – Lắp dựng khung kèo đầu tiên.70 Bảng 4.37: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Giằng chéo – Lắp dựng khung kèo đầu tiên 70 Bảng 4.38: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Thép mã – Lắp dựng khung kèo đầu tiên 70 Bảng 4.39: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Bulong – Lắp dựng khung kèo 71 Bảng 4.40: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Chuyển vị – Lắp dựng khung kèo đầu tiên 72 Bảng 4.41: Bảng xác định tải trọng - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 73 Bảng 4.42: Bảng tính hệ số khí động - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 74 Bảng 4.43: Bảng tổng hợp nội lực - Sơ đồ 5: Sơ đồ lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 75 Bảng 4.44: Bảng kiểm tra ổn định cục cột thép - Lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 79 Bảng 4.45: Bảng kiểm tra ổn định cột thép - Lắp dựng hoàn thành gian khóa cứng 80 Bảng 4.46: Bảng kiểm tra bền cột thép - Lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 81 Bảng 4.47: Bảng kiểm tra ổn định cục dầm thép I - Lắp dựng hoàn thành gian khóa cứng 81 Bảng 4.48: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu Momen Lực cắt - Lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 82 Bảng 4.49: Bảng kiểm tra ổn định dầm thép I theo điều kiện chịu đồng thời Momen Lực cắt kiểm tra ổn định tổng thể đầm - Lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 83 Bảng 4.50: Bảng kiểm tra ổn định biến dạng - Độ võng dầm thép I - Lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 83 Bảng 4.51: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Xà gồ - Lắp dựng hồn thành gian khóa cứng 84 Bảng 4.52: Bảng kiểm tra ổn định cường độ - Giằng chéo - Lắp dựng hoàn thành gian khóa cứng .84