Luận văn thạc sĩ xây dựng Tính toán thiết kế khung thép tiền chế một tầng một nhịp theo tiêu chuẩn BS 5950 1:2000

LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 Lời nói đầu Kết cấu thép ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Nó có một vị trí rất quan trọng trong ngành xây dựng nhờ những u thế nổi trội so với các kết cấu gạch, đá, gỗ hay bêtông cốt thép nh khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao, trọng lợng nhẹ, tính công nghiệp hóa cao, Kết cấu thép hầu nh có u thế tuyệt đối trong các loại hình công trình: tháp trụ, khung dàn không gian nhịp lớn, các loại bể chứa dầu chứa khí, nồi cao áp, Khoa học kỹ thuật và công nghệ ngày càng phát triển, kết cấu thép cũng đã có những bớc tiến mạnh mẽ. Nhà thép tiền chế - phổ biến là loại hình khung đặc mảnh nhịp lớn - có thể coi là một trong những công trình áp dụng công nghệ xây dựng mới. Mặc dù sinh sau đẻ muộn nhng nhà thép tiền chế đã nhanh chóng phát triển và đợc áp dụng rông rãi ở rất nhiều nơi trên thế giới. Mới đợc du nhập vào Việt Nam khoảng 15 năm trở lại đây nhng thuật ngữ nhà thép tiền chế đã trở nên quen thuộc với những ngời làm xây dựng nớc ta. Tuy nhiên, đối với những kỹ s thiết kế Việt Nam thì việc tính toán, thiết kế nhà thép tiền chế vẫn còn rất mới mẻ và gặp nhiều khó khăn do trong tiêu chuẩn Việt Nam cha có một hớng dẫn cụ thể, chi tiết cho việc tính toán, thiết kế các cấu kiện có tiết diện thay đổi (cấu kiện vát). Trong tiêu chuẩn Anh BS5950-1: 2000 đã giải quyết đợc toàn bộ những khó khăn này. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm hiểu và thiết lập quy trình thiết kế nhà thép tiền chế ở Việt Nam theo các tiêu chuẩn nớc ngoài (cụ thể là tiêu chuẩn BS5950-1: 2000) là thực sự cần thiết. Do điều kiện có hạn, trong khuôn khổ của luận văn này, học viên chỉ đi sâu vào vấn đề Tính toán thiết kế khung thép tiền chế một tầng một nhịp theo tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 hy vọng làm sáng tỏ quy trình tính toán và giúp ngời kỹ s có thêm những t liệu khi lựa chọn vấn đề này. Đề tài gồm 6 chơng: Chơng 1 : Giới thiệu về tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 và các vấn đề chung khi thiết kế. Chơng 2 : Nêu tổng quan, các bộ phận của nhà thép tiền chế, cách bố trí và đặc điểm làm việc của từng bộ phận đó. Chơng 3: Tính toán khung ngang bằng thép tiền chế một tầng một nhịp, xác định tải trọng và tính nội lực của khung. HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 1 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 Chơng 4: Thiết kế khung ngang bằng thép tiền chế một tầng một nhịp theo tiêu chuẩn BS 5950, thiết kế và kiểm tra các cấu kiện cột, dầm, các mối nối. Chơng 5: Tính toán, thiết kế các cấu kiện phụ (xà gồ, dầm tờng, giằng mái). Chơng 6: Xây dựng sơ đồ khối và chơng trình tự động tính toán thiết kế cột vát, dầm vát theo tiêu chuẩn BS 5950. Đa ra ví dụ minh hoạ, làm sáng tỏ cho các quy trình tính toán nêu trong chơng 3, chơng 4. Kết luận và kiến nghị. CHƯƠNG1 CáC VấN Đề CHUNG 1.1. Đặt vấn đề Nhà thép tiền chế du nhập vào Việt Nam vào những năm 1990 đã nhanh chóng đợc chấp nhận và trở nên quen thuộc với ngành xây dựng công nghiệp. Rất nhiều nhà thép đã sử dụng dạng khung thép tiền chế. Trớc đây, ở nớc ta, khi thiết kết khung thép vợt nhịp lớn, phơng pháp truyền thống là dùng các dàn, tổ hợp từ thép góc. Phơng pháp này tuy hợp lý về chịu lực, tiết kiệm vật liệu, nhng lại chiếm chiều cao khá lớn, khó vận chuyển và tốn công chế tạo. Dầm bụng đặc của khung tiền chế đã khắc phục đợc những nh- ợc điểm này. Nó vẫn có thể vợt nhịp lớn trong khi chiều cao nhỏ hơn dàn rất nhiều (tới hơn 2 lần). Một trong những dạng khung tiền chế quen thuộc ở nớc ta là kết cấu khung dầm đặc tiết diện chữ I tổ hợp trong đó cột và dầm có hình vát, tức là bề cao tiết diện đợc thay đổi tuyến tính dọc theo chiều dài cấu kiện, chỗ nội lực lớn HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 2 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 thì tiết diện lớn (ví dụ nách khung, ), chỗ nội lực nhỏ thì tiết diện đợc thu hẹp (ví dụ chân cột liên kết khớp với móng, ). Điều này khiến giảm đợc trọng lợng thép, dẫn đến giảm chi phí vận chuyển và dựng lắp. Hình 1.1 - Nhà thép tiền chế Nhiều hãng lớn của nớc ngoài đã tiếp cận thị trờng nuớc ta; phải kể đến là Kirby, Zamil Steel, Amstrong, Butler và trớc đây là các hãng của Tiệp Khắc, trong đó Zamil Steel đang chiếm lĩnh đợc thị trờng nhiều nhất. ở Việt Nam, hiện nay có rất nhiều công ty thiết kế, chế tạo nhà thép. Một số công ty thiết kế nhiều kết cấu thép nh Thikeco, VCC, CDC, CCU, Vinaconex ở phía Bắc; CETTA, IDC, ở phía Nam, một số đơn vị chuyên chế tạo nh công ty kết cấu thép Đông Anh, Formach và các công ty cơ khí khác Hiện tại các chơng trình tính toán của nớc ngoài và các quy phạm đi kèm cha đợc ngời thiết kế hiểu một cách thấu đáo. Cha có một đơn vị nào ở Việt Nam có một quy trình thiết kế thực sự bài bản cho việc thiết kế khung tiền chế. Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành Việt nam (TCVN) đợc xây dựng trên nền tảng hệ thống tiêu chuẩn của Liên Xô cũ còn có nhiều hạn chế về tính đồng bộ, về tính kinh tế và về phạm vi áp dụng; đặc biệt là không có quy định cụ thể về kiểm tra các cấu kiện dạng vát. Vì vậy ngời thiết kế không thể sử dụng TCVN để thiết kế khung thép tiền chế. Từ nhu cầu thực tiễn, Bộ xây dựng đã ra Quyết định 09/2005 quy định về việc cho phép sử dụng các tiêu chuẩn nớc ngoài vào việc thiết kế các công trình xây dựng ở Việt Nam. Do vậy việc nghiên cứu sâu hơn để có thể sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế của nớc ngoài trong điều kiện Việt Nam là cần thiết. Đề tài này nhằm xây dựng một quy trình cho thiết kế khung thép tiền chế một tầng một nhịp theo tiêu chuẩn BS5950-1:2000, sử dụng ở Việt Nam. HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 3 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 1.2. Giới thiệu về tiêu chuẩn BS 5950 Tiêu chuẩn BS 5950 mang tên Sử dụng kết cấu thép cho công trình nhà -Structure use of steelwork in building, thực tế là gồm các Quy phạm về thiết kế, chế tạo, lắp dựng, phòng cháy cho các loại kết cấu thép do Viện tiêu chuẩn Anh BSI tổ chức biên soạn và ban hành. Bản BS có các phiên bản 1985, 1990 và 2000. Phiên bản năm 2000 là bản Tiêu chuẩn có cơ sở lý luận vững chắc, đợc hỗ trợ nhiều bảng tính sẵn và tài liệu hớng dẫn kèm theo, là cơ sở chính để các nớc Châu âu biên soạn ra tiêu chuẩn Eurocode về kết cấu thép. Tiêu chuẩn BS 5950: 2000 là một bộ tiêu chuẩn lớn, gồm 9 phần đợc xuất bản riêng rẽ: - Phần 1: Quy định thiết kế kết cấu đơn giản và liên tục ( tiết diện cán nóng). - Phần 2: Quy định kỹ thuật đối với vật liệu, chế tạo và dựng lắp (tiết diện cán nóng). - Phần 3: Thiết kế kết cấu hỗn hợp. - Phần 4: Quy định thiết kế sàn với bản sàn thép. - Phần 5: Tiêu chuẩn thiết kế tiết diện tạo hình nguội. - Phần 6: Tiêu chuẩn thiết kế tấm lợp, tấm sàn và tấm tờng loại nhẹ. - Phần 7: Tiêu chuẩn kĩ thuật đối với vật liệu và chế tạo ( tiết diện tạo hình nguội). - Phần 8: Quy định thiết kế chống cháy. - Phần 9: Tiêu chuẩn thiết kế vỏ bọc chịu lực. Mục đích của BS 5950 là xác định tiêu chí chung cho việc thiết kế kết cấu thép nhà và các công trình liên quan, và chỉ dẫn cho ngời thiết kế các phơng pháp thực hiện tiêu chí này. Phần một, ký hiệu đầy đủ là BS 5950-1: 2000, do Uỷ ban Chính sách các Tiêu chuẩn Anh ban hành và có hiệu lực từ 15 tháng 8 năm 2001, áp dụng cho việc thiết kế kết cấu đơn giản và liên tục bằng cấu kiện cán nóng, thực tế là sử dụng cho phần lớn các kết cấu nhà BS 5950 không xét thiết kế kết cấu chịu động đất. Tập tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 gồm có 7 chơng: Chơng 1 : Đại cơng Chơng 2 : Thiết kế theo trạng thái giới hạn Chơng 3 : Các tính chất của vật liệu và đặc trng tiết diện Chơng 4 : Thiết kế các cấu kiện Chơng 5 : Kết cấu liên tục Chơng 6 : Liên kết Chơng 7 : Thử nghiệm bằng gia tải 1.3. Tình hình sử dụng BS 5950-1 : 2000 trên thế giới và ở Việt Nam Trên thế giới, tiêu chuẩn BS 5950 đợc chấp nhận và sử dụng khá phổ biến nh: Singapore, Thái lan, Malaysia, Trung Quốc Tiêu chuẩn BS đợc biết đến và HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 4 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 sử dụng ở Việt Nam từ trớc những năm 75. Hiện nay BS là một trong những tiêu chuẩn đợc luật pháp Việt Nam cho phép sử dụng. GS.TS Đoàn Định Kiến đã biên dịch sang tiếng Việt tiêu chuẩn này vào năm 2000 và 2004, có tựa đề H- ớng dẫn thiết kế kết cấu thép theo tiêu chuẩn Anh BS 5950-1 : 2000. 1.4. Các vấn đề chung về thiết kế [14] 1.4.1. Phơng pháp thiết kế Thiết kế kết cấu theo trạng thái giới hạn. Các trạng thái giới hạn bao gồm: a. Trạng thái cực hạn (Trạng thái giới hạn về phá hỏng) - Độ bền chịu lực (phá hoại, bị oằn, bị chảy). - ổn định chống lật đổ. - Phá hoại về mỏi. - Phá hoại giòn b. Trạng thái giới hạn về sử dụng - Độ võng. - Sự rung - Độ lâu bền, sự ăn mòn Nhận xét : Giống với tiêu chuẩn TCVN338: 2005, tiêu chuẩn BS cũng thiết kế kết cấu theo trạng thái giới hạn, mọi kết cấu đợc thiết sao cho không vợt quá trạng thái giới hạn. 1.4.2. Các hệ số an toàn: Hệ số an toàn đợc dùng trong thiết kế để xét đến các sự biến động của tải trọng, của vật liệu, điều kiện làm việc, v.v Dới đây là các hệ số an toàn thông dụng nhất dùng trong thiết kế kết cấu thép. 1.4.3. Hệ số an toàn tải trọng f Hệ số này đợc nhân với tải trọng tiêu chuẩn (hay còn gọi là tải trọng danh nghĩa) để thành tải trọng tính toán ( hay còn gọi là tải trọng đã gia tăng). Hệ số f xét sự biến động của giá trị tải trọng, các tổ hợp tải trọng và xét cả phơng pháp thiết kế. Nó đợc viết thành tích số của các hệ số: f = 11 . 12 . ps . pm = 1 . p (1.1) Trong đó : 11 xét sự sai khác có thể có của tải trọng so với giá trị quy định; HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 5 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 12 xét xác suất các tải trọng xuất hiện đồng thời, với giá trị lớn nhất quy định. Tích của hai hệ số này 1 gọi là hệ số tải trọng; ps xét sự sai khác của kết cấu so với mô hình tính toán nó; pm xét sự sai khác của ứng xử của vật liệu trong kết cấu so với giả thiết tính toán. Tích của hai hệ số này đợc gọi là p hệ số kết cấu. Các giá trị của f đợc cho trong bảng 1.1 dới đây (trích từ bảng 2, BS 5950) , tơng ứng với chúng là hệ số của TCXDVN 338:2005. Bảng 1.1 - Hệ số an toàn tải trọng r Stt Hệ số an toàn tải trọng r BS5950-1:2000 TCXDVN 338:2005 1 Tải trọng tĩnh 1,4 Từ 1 đến 1,2 2 Tải trọng tĩnh chống lực bốc lên hay lật đổ 1,0 _ 3 Hoạt tải (còn gọi là tải trọng áp đặt) 1,6 1,2 hoặc 1,3 4 Tải trọng gió 1,4 1,2 5 Tải trọng kết hợp 1 + 3 + 4 1,2 _ 1.4.4. Hệ số an toàn cờng độ vật liệu m Hệ số này đợc lấy bằng 1,0. Hệ số này có thể viết thành: m = m1 . m2 (1.2) Trong đó: m1 , m2 là những hệ số an toàn bộ phận của vật liệu, xét sự biến động của tính chất vật liệu và cả phơng pháp chế tạo và dựng lắp. Giá trị của các hệ số này đa vào giá trị của cờng độ tính toán của thép p y . 1.4.5. Biến dạng giới hạn - Trạng thái giới hạn về sử dụng bao gồm 3 tiêu chí: biến dạng, độ rung và độ lâu bền. - BS 5950-1:2000 qui định biến dạng giới hạn của nhà hay bộ phận nhà đ- ợc xem xét do tải trọng sử dụng(hoạt tải) không có hệ số gia tải gây ra. - TCXDVN 338:2005, cũng qui định độ võng đợc xác định theo tải trọng tiêu chuẩn không kể đến hệ số động lực và không xét sự giảm yếu của tiết diện do lỗ bulông. Bảng 1.2 - So sánh giá trị giới hạn về biến dạng của hai tiêu chuẩn Stt Kết cấu BS 5950-1: 2000 TCXDVN 1 Dầm chính L/360 L/400 2 Các dầm khác L/200 L/250 3 Cột H/300 H/100 đến H/240 HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 6 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 1.4.6. Vật liệu thép 1.4.6.1. Các mác thép dùng làm kết cấu Trong BS 5950-1:2000 chỉ giới thiệu ba cấp thép chính tiêu chuẩn Châu Âu EN 10025 và EN 10137, với kí hiệu chung là Snnn trong đó S là viết tắt của Structural và nnn là chỉ số giới hạn chảy của thép N/mm 2 . Cấp thép cơ bản đợc lấy là thép cấp S275, đây là thép cácbon thấp có cờng độ khá cao. Thép cácbon thấp phổ thông là cấp S235 không đợc coi là cấp thép cơ bản. 1.4.6.2. Cờng độ tính toán của thép Cờng độ tính toán của thép đợc lấy là: P y = 1,0 Y s < 0,84 U s trong đó Y s là giới hạn chảy cực tiểu U s là giới hạn bền kéo đứt cực tiểu (quy định của BS 4360 hoặc của nhà sản xuất thép). Cờng độ tính toán của một số thép thông dụng đợc cho trong bảng 1.3 dới đây (bảng 9 BS 5950). Giá trị cờng độ phụ thuộc vào bề dày lớn nhất của thép (thép hình cán nóng hoặc thép tấm). Bảng 1.3 - Cờng độ tính toán của thép Cấp cờng độ thép Bề dày lớn nhất (mm) Cờng độ tính toán,(N/mm 2 ) S 275 16 40 63 80 100 275 265 255 245 235 S 355 16 40 63 80 100 150 355 345 335 325 315 295 HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 7 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 S 460 16 40 63 80 100 450 440 430 410 400 1.4.7. Đặc trng tiết diện Phân loại tiết diện thành các lớp là vấn đề quan trọng của việc tính toán kết cấu. Để tránh mất ổn định cục bộ cho cột và các cấu kiện khác nói chung, BS5950 quy định tỷ số giới hạn giữa bề rộng và bề dày của mỗi bộ phận của một tiết diện ngang khi chịu ứng suất nén (do mô men uốn hoặc do lực dọc trục gây ra). Các bộ phận của tiết diện và cả tiết diện đợc chia làm 4 lớp: Dẻo, đặc chắc, nửa đặc chắc và mảnh. Tỷ số (bề rộng / bề dày) đợc trình bày trong bảng 1.4 dới đây. Lớp 1 (tiết diện dẻo): Có thể phát triển các khớp dẻo với khả năng quay lớn cho phép phân phối lại mô men trong kết cấu. Chỉ có tiết diện thuộc lớp 1 mới có thể dùng cho thiết kế kể đến biến dạng dẻo (gọi tắt là thiết kế dẻo). Lớp 2 (tiết diện đặc chắc): Có thể cho phép đạt đến ứng suất chảy tại các thớ, đợc sử dụng đến khả năng chịu mô men dẻo nhng độ quay bị hạn chế nên không đợc dùng cho thiết kế dẻo. Lớp 3 (tiết diện nửa đặc chắc): Có thể bị mất ổn định cục bộ, nên khả năng chịu lực sẽ bị hạn chế, chỉ làm việc đàn hồi (chỉ có các thớ biên mới có thể đạt ứng suất chảy). Lớp 4 (tiết diện mảnh): Việc mất ổn định cục bộ trở thành tiêu chí thiết kế nên ứng suất thực tế còn rất nhỏ hơn cờng độ tính toán; Khả năng chịu lực của tiết diện bị giảm đi nhiều. Các cấu kiện chịu nén mà không thoả mãn các giá trị giới hạn đối với lớp 3 (nửa đặc chắc) cho trong bảng 1.4 thì xếp vào lớp 4. Bảng 1.4 - Tỉ số giới hạn giữa bề rộng và chiều dày cho các tiết diện Cấu kiện chịu nén Tỷ số Giá trị giới hạn Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Phần nhô ra của cánh chịu nén Tiết diện cán T b 9 10 15 Tiết diện hàn T b 8 9 13 Nén do uốn T b 28 32 40 Bụng của tiết diện I, H, hộp Trục trung hòa ở giữa bản bụng t d 80 100 120 HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 8 T d T D t b B x x y y t b LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 b - phần vơn ra của bản cánh ; B - bề rộng bản cánh ; T - chiều dày của bản cánh ; d - chiều cao của bản bụng ; t - chiều dày của bản bụng ; D - chều cao của tiết diện. Hình 1.2 - Cấu kiện chữ I tổ hợp hàn Tham số = y p 275 p y - cờng độ tính toán của vật liệu thép (N/mm 2 ). Đối với tiết diện tổ hợp, đợc xác định dựa trên cờng độ thiết kế p yf của cánh. TCXDVB 338: 2005 chỉ chấp nhận một loại tiết diện, đó là tiết diện dẻo Nhận xét: Việc phân loại ra nhiều dạng tiết diện làm cho tiêu chuẩn BS 5950:1:2000 có tính u việt hơn tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005, cho phép sử dụng nhiều loại tiết diện, thậm chí có thể rất mảnh tạo thuận lợi cho việc thiết kế dầm thép với bản bụng mỏng không sờn của nhà thép tiền chế. 1.4.8. Tải trọng tính toán 1.4.8.1. Tải trọng tĩnh và tải trọng áp đặt (hoạt tải) Tải trọng tĩnh bao gồm: - Trọng lợng bản thân của cấu kiện thép. - Các bộ phận cố định của nhà và công trình. Tải trọng tĩnh đợc tính toán dựa vào trọng lợng riêng của vật liệu, và nhân với hệ số an toàn tơng ứng. Hoạt tải bao gồm các tải trọng tạm thời sau: - Tải trọng trên sàn do ngời, đồ đạc. - Tải trọng trên mái do ngời và các thiết bị vật liệu khi sửa chữa. - Tải trọng do thiết bị công nghệ nh cầu trục, máy móc khác. Mọi tải trọng tạm thời khi thiết kế theo điều kiện bền, đều đợc nhân với hệ số an toàn tơng ứng. Bảng 1.5 - Trị số của tải trọng áp đặt trên sàn và mái (hoạt tải) theo tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 Loại nhà Tải trọng áp đặt (kN/m 2 ) Nhà ở 1,5 Phòng làm việc (tuỳ loại phòng) 2,5 - 5,0 Lớp học 3,0 Nhà hát (khu vực có ghế ngồi cố định) 4,0 HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 9 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950 Nhà xởng 5,0 Loại nhà Tải trọng áp đặt (kN/m 2 ) Mái có ngời lên (có sử dụng) Tải phân bố đều 1,5kN/m 2 mặt bằng hoặc tải tập trung 1,8kN Mái không có ngời lên - Khi góc dốc < 30 0 - Khi góc dốc 30 0 < < 60 0 - Khi góc dốc > 60 0 Tải phân bố đều 0,6kN/m 2 mặt bằng; 0,6 [(60 - )/30] kN/m 2 mặt bằng; bằng 0 hoặc tải tập trung 0,6kN. Nhận xét: Tải trọng tĩnh và tải trọng áp đặt (hoạt tải) lấy theo bảng 1.5 trên chỉ để ngời đọc tham khảo, khi thiết kế nhà thép sử dụng ở Việt Nam thì các tải trọng tiêu chuẩn phải lấy trong TCXDVN 2737-1995. 1.4.8.2. Tải trọng gió Tải trọng gió lên công trình phải đợc tính toán cho: - Toàn thể kết cấu. - Từng cấu kiện riêng lẻ nh tờng, mái. a. Tốc độ gió thiết kế Tốc độ gió thiết kế đợc tính theo công thức: V s = V.S l .S 2 .S 3 (1.3) Trong đó V là tốc độ gió cơ bản và S l , S 2 , S 3 là các hệ số tốc độ gió thiết kế. Tốc độ gió cơ bản V là tốc độ của trận gió 3 giây, lớn nhất với chu kì 50 năm, đo tại độ cao 10m trên mặt đất trống. Các hệ số tốc độ gió gồm có: - Hệ số địa hình S l xét các biến đổi cục bộ trên mặt đất. Giá trị của S 1 đợc cho trong Phụ lục D quy phạm CP3. - Hệ số S 2 xét ảnh hởng liên hợp của độ nhấp nhô của mặt đất, sự biến thiên của tốc độ gió theo chiều cao và kích thớc của nhà hay bộ phận nhà đang tính toán. Giá trị của S 2 đợc cho trong bảng Cl Phụ lục C (trích Bảng 3 của CP3). - Hệ số S 3 : Hệ số này xét mức độ an toàn cần có và khoảng thời gian mà kết cấu phải chịu gió. Thông thờng, tải trọng gió lên công trình với thời gian tồn tại là 50 năm, S 3 = 1. b. áp lực động của gió áp lực động của gió q đợc tính từ tốc độ gió thiết kế V s theo công thức q = k . 2 s V (1.4) Trong đó: k = 0,613 theo đơn vị SI (N/m 2 và m/s). q phụ thuộc vào độ cao (vì phụ thuộc vào S 2 thay đổi theochiều cao). c. Hệ số áp lực và hệ số lực HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 10 [...]... việc sử dụng tiêu chuẩn BS vào việc thiết kế khung tiền chế là hợp lý và tiện dụng - Từ thực tế nêu trên, luận văn nhằm thiết lập một quy trình tính toán, thiết kế khung thép tiền chế một tầng một nhịp theo tiêu chuẩn BS 5950- 1: 2000 với công việc cụ thể là : + Giới thiệu các bộ phận trong nhà thép tiền chế, cách bố trí và đặc điểm làm việc của từng bộ phận đó + Xác định tải trọng lên khung ngang,... kế các cấu kiện dầm và cột tiết diện chữ I trong chơng 4 tiếp theo HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 31 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS- 5950 Chơng 4 thiết kế KHUNG NGANG Trong tính toán thiết kế kết cấu thép, tiêu chuẩn BS5 950 -1:2000 có xét tới 4 loại tiết diện (1,2,3,4), tuỳ theo khả năng phát triển biến dạng dẻo của tiết diện cấu kiện thép Thiết kế khung. .. kích thớc khung ngang, đặc điểm làm việc, cách bố trí các bộ phận trong nhà thép tiền chế một tầng một nhịp, tạo tiền đề cho việc xây dựng chính xác mô hình hóa, sơ đồ tính các bộ phận trên trong các chơng tiếp theo HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 24 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS- 5950 Chơng 3 TíNH TOáN KHUNG NGANG 3.1 Tải trong tác dụng lên khung ngang[4]... máy tính điện tử và các chơng trình tính toán kết cấu thông dụng nh SAP, STADD, ETAB , việc xác định nội lực khung tiến hành đơn giản, nhanh và có kết quả chính xác 3.3 Kết luận chơng 3 - Khi tiến hành thiết kế khung thép theo tiêu chuẩn BS 5950 ở Việt Nam thì các số liệu về tải trọng nh tĩnh tải tiêu chuẩn, hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 Còn cách chọn tải trọng tính toán, ... LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS- 5950 Hình 2.2 - Khung thép tiền chế một tầng, một nhịp không sử dụng cầu trục Khi có cầu trục thờng dùng cột có tiết diện không đổi, có thể chọn trục định vị trùng với tim cột Cũng có thể dùng dạng vát cho đoạn phía dới vai cột, khi đó trục định vị lấy trùng với mép ngoài cột (hình 2.3) Hình 2.3 - Khung thép tiền chế một tầng, ... nghiên cứu là khung một tầng, một nhịp đối xứng, xà ngang gãy (mái dốc), cột có tiết diện không đổi hoặc thay đổi (cột vát); liên kết chân cột với móng là liên kết ngàm hoặc liên kết khớp, liên kết cột với xà ngang là liên kết cứng Dới đây là 1 số khung tiền chế thờng gặp HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 29 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS- 5950 L/2 L/2... thiết kế và tiến hành kiểm tra các cấu kiện đó + Xây dựng sơ đồ khối và thiết lập chơng trình tự động tính toán, kiểm tra các cấu kiện, kết cấu của nhà + Tiến hành ví dụ cụ thể để làm rõ quy trình tính toán trong các chơng 1, chơng 2, chơng 3 HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 13 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS- 5950 Chơng 2 CáC bộ phận của kết cấu nhà thép. .. tính toán các tham số trên đợc trình bày cụ thể trong chơng 4 - BS 5950- 1:2000 so sánh nội lực nội lực tại một tiết diện nào đấy với khả năng chịu lực tại tiết diện đó, còn TCXDVN 338:2005 so sánh ứng suất lớn nhất trong tiết diện với cờng độ tính toán của vật liệu Nhận xét: Phơng pháp tính toán nhà thép tiền chế một tầng một nhịp trong phạm vi luận văn đợc tính toán theo đàn hồi Vì vậy khi thiết kế. .. : Trong BS5 950 -1:2000 hệ số tổ hợp tải trọng đợc ghép chung vào hệ số vợt tải, còn TCVN 2737-95 thì tách riêng Nh vậy, có thể nói rằng cách xác định nội lực tính toán trong tiêu chuẩn Việt Nam phức tạp hơn Nhng hệ số tổ hợp trong tiêu chuẩn BS 5950- 1:2000 lớn hơn TCVN 2737-95 HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005 11 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS- 5950 1.4.10... và dựng lắp Hình 2.1 - Khung thép tiền chế một tầng, một nhịp Việc chọn giải pháp khung ngang bao gồm trớc hết là xác định sơ đồ khung, xác định các kích thớc cơ bản của khung và bố trí trên mặt bằng 2.2.1 Sơ đồ khung ngang Khung ngang một tầng một nhịp thờng đợc sử dụng trong thực tế Liên kết dầm và cột là liên kết ngàm Liên kết cột với móng có thể là ngàm hoặc khớp Do yêu cầu độ cứng của nhà thép tiền