BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN

Hong Kong Stadium Roof Engineer: Bond James Norrie Marsden Two fabriccovered roofs span 235 m each side of the field. Each roof comprises about 2400 CHS members. The whole structure was analysed for 28 load cases including Hong Kong typhoon wind loading. No. nodes = 1690 No. members = 4618

CHƯƠNG CHƯƠNG 1 1

KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN

MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NHỊP LỚN

The National Sports Complex or Kompleks

Sukan Negara in Malaysia

Kết cấu cấu thép thép sử sử dụng dụng trong trong các các công công trình trình métro métro

Nhà thi đấu Phu Tho

Nhà triển lãm ở Hải Phòng

Nhà triển lãm ở Đức

Hong Kong Stadium Roof

Engineer: Bond James Norrie

Marsden

Two fabric-covered roofs span

235 m each side of the field Each roof comprises about 2400 CHS members The whole structure was analysed for 28 load cases including Hong Kong typhoon

wind loading.

No nodes = 1690

No members = 4618

Kuala Lumpur International Airport Terminal Engineer: Hyder Consultants Limited

No nodes = 5359

No members = 12156

Nose Cone Hangar for Two Boeing 747s

structures Each

component substructure was input with Macro Language Input, and the full structure was created

by manipulating these with a special version of the Structure Builder.

No nodes = 306

No members = 757

công trìnhtrình dândân dụngdụng : : rạprạp háthát, , nhànhà triểntriển lãmlãm, , sânsân vậnvận độngđộng, , nhà

nhà gaga, , chợchợ……công

công trìnhtrình côngcông nghiệpnghiệp nhưnhư: : xưởngxưởng đóngđóng máymáy bay, ô bay, ô tôtô, , hang

hang gaga (hangar) (hangar) máymáy bay…bay…

Theo hình thức chịu lựcT

Theo sơ đồ làm việc

1

1 Phân Phân loại loại theo theo liên liên kết kết với với cột cột

 Sơ Sơ đồ đồ khung khung chịu chịu lực lực

 Nhược Nhược điểm điểm

Cột Cột lớn lớn

 Ưu Ưu điểm điểm

Chiều Chiều cao cao kết kết cấu cấu mái mái thấp thấp

Độ Độ cứng cứng lớn lớn

 Sơ Sơ đồ đồ kết kết cấu cấu mái mái độc độc lập lập

 Ưu Ưu điểm điểm

Dễ Dễ cấu cấu tạo tạo, , lắp lắp đặt đặt

 Nhược Nhược điểm điểm

Liên Liên kết kết khớp khớp tại tại gối gối nên nên nội nội lực

lực lớn lớn

§2.1 2.1 Đ Đặc ặc điểm điểm của của kết kết cấu cấu nhà nhà nhịp nhịp lớn lớn phạm phạm vi vi sử sử dụng dụng

2. Phân Phân loại loại theo theo hình hình thức thức chịu chịu lực lực

 Kết Kết cấu cấu chịu chịu uốn uốn

 Kết Kết cấu cấu chịu chịu nén nén ((nén nén uốn uốn))

 Kết Kết cấu cấu chịu chịu kéo kéo ((kéo kéo uốn uốn.) )

 Kết Kết cấu cấu hỗn hỗn hợp hợp dây dây và và thanh thanh

Kết cấu chịu uốn

Kết cấu chịu nén (nén uốn)

Kết cấu chịu kéo (kéo uốn)

Kết cấu hỗn hợp dây và thanh (dây văng)

Đặc điểm Uốn

Nén (Nén uốn)

Kéo (Kéo uốn)

Đặc

Nén (Nén uốn)

•Phải có dây néo

và không gian néo dây

Bảng so sánh các dạng chịu lực

3

3 Phân Phân loại loại theo theo sơ sơ đồ đồ làm làm việc việc

 Sơ Sơ đồ đồ không không gian gian

 Nhược Nhược điểm điểm::

 Thết Thết kế kế, , chế chế tạo tạo, , lắp lắp đặt đặt phức phức

tạp tạp

 Ưu Ưu điểm điểm::

 Ưu Ưu điểm điểm::

 Dễ Dễ thiết thiết kế kế, , chế chế tạo tạo, , lắp lắp đặt đặt

 Tiết Tiết kiệm kiệm vật vật liệu liệu

 Nhược Nhược điểm điểm::

 Độ Độ cứng cứng không không gian gian kém kém

KẾT CẤU DẦM PHẲNG

CÔN SƠN PHẲNG

VÒM ĐẶC PHẲNG

KẾT CẤU VÒM RỖNG PHẲNG

VÒM RỖNG PHẲNG

KHUNG ĐẶC PHẲNG

KHUNG RỖNG PHẲNG

DÀN KHÔNG GIAN

DÀN KHÔNG GIAN

KẾT CẤU MÁI DÂY

KẾT CẤU MÁI DÂY

2.2.1

2.2.1 kết kết cấu cấu kiểu kiểu dầm dầm dàn dàn

2.2.1

2.2.1 kết kết cấu cấu kiểu kiểu dầm dầm dàn dàn

Chiều cao tiết diệnthanh < 1/8 – 1/10 chiềudài thanh để tránh ưs phụ

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.1.2

2.1.2 Kết Kết cấu cấu khung khung::

2.2.3

2.2.3 Kết Kết cấu cấu vòm vòm

2.2.3

2.2.3 Kết Kết cấu cấu vòm vòm

Các loại loại kết kết cấu cấu vòm vòm

 Bố trí hai phương hoặc 3 phương

 Mặt bằng chữ nhật, tam giác, đa giác, bất kỳ.

 Cột 2 hàng biên, cột bố trí theo chu vi, cột bố

trí lui vào trong.

Bố trí mặt bằng

2. GiảiGiải pháppháp kếtkết cấucấu

 ĐểĐể đảmđảm bảobảo độđộ cứngcứng, , hệhệ thanhthanh phẳngphẳng phảiphải làmlàm haihai lớplớp

 NhịpNhịp 50~60m.50~60m

 CấuCấu trúctrúc tinhtinh thểthể củacủa hệhệ lướilưới thanhthanh::

 a) a) HìnhHình lậplập phươngphương b) b) HìnhHình chópchóp tứtứ giácgiác

 c) c) HìnhHình chópchóp tứtứ diệndiện d) d) LăngLăng trụtrụ tam tam giácgiác

3. Các kích thước chính

 Chiều cao dàn bằng 1/15 ~ 1/20 nhịp

 GócGóc nghiêngnghiêng thanhthanh bụngbụng xiênxiên 3535ºº ~ 50~ 50ºº

 KíchKích thướcthước ô ô lướilưới S = 2~3m, S = 2~3m, phụphụ thuộcthuộc vàovào gócgóc nghiêngnghiêng thanhthanh bụngbụng

 Tiết diện thép ống, thép góc hoặc thép dập nguội.

 Cấu tạo nut

 Ô lưới vỏ một lớp có dạng hình thoi, có hoặc không

có thanh dọc nhà hoặc thanh ngang nhà.

 Góc nghiêng của thanh với phương dọc từ 45º~ 60º.

Hệ thanh không gian dạng vỏ 1 lớp

a) Sơ đồ b) Lưới hình thoi c) Lưới có thanh chống dọc

 d) Lưới có thanh chống ngang e) Hệ lưới thanh dọc và thanh chéo

Cấu tạo nút của vỏ 1 lớp

a) Thanh bằng thép ống; b)Thanh bằng thép hình dập

Bird’s nest stadium

Giải pháppháp kếtkết cấucấu

 CupônCupôn sườnsườn, , cupôncupôn sườnsườn vòngvòng, , cupôncupôn lướilưới

 Cu Cu pônpôn sườnsườn làlà mộtmột hệhệ thốngthống cáccác vòmvòm 2 2 khớpkhớp hoặchoặc baba khớpkhớp

đặt

đặt theotheo phươngphương bánbán kínhkính

 VòmVòm ((sườnsườn) ) liênliên kếtkết vớivới nhaunhau thôngthông qua qua xàxà gồgồ vàvà hệhệ giằnggiằng

 ĐỉnhĐỉnh cupôncupôn bốbố trítrí mộtmột vòngvòng cứngcứng gọigọi làlà vòngvòng đỉnhđỉnh đểđể kêkê cáccác

sườn

sườn ĐộĐộ cứngcứng củacủa vòngvòng đỉnhđỉnh phảiphải lớnlớn vìvì nónó vừavừa chịuchịu nénnén, , uốn

uốn vàvà xoắnxoắn

 HaiHai sườnsườn trongtrong cùngcùng mặtmặt phẳngphẳng đườngđường kínhkính, , nốinối vớivới nhaunhau

thông

thông qua qua vòngvòng đỉnhđỉnh đượcđược coicoi nhưnhư mộtmột vòmvòm

3.3 3.3 Mái Mái cupôn cupôn

3.3 3.3 Mái Mái cupôn cupôn

 Nếu sườn liên kết khớp với vòng đỉnh và đường

kính vòng đỉnh không lớn thì có thể coi như vòm 3 khớp.

 Khi đường kính vòng đỉnh lớn, để tăng độ cứng và

độ ổn định của vòng đỉnh, phía trong của vòng đỉnh được gia cường bằng thanh chống.

 Vành gối ở tại chân vòm bằng thép hoặc bê tông cốt

thép để chịu lực xô ngang, chỉ cần đặt tự do lên

tường hoặc cột.

 Cupôn thoải có thể có thanh căng.

87

Các Các kiểu kiểu chia chia ô ô cupôn cupôn lưới lưới

a) a) HìnhHình thangthang b,cb,c) ) HìnhHình saosao d) d) HìnhHình quảquả trámtrám

3. Các Các kích kích thước thước chính chính

 MặtMặt ngoàingoài cupôncupôn làlà mặtmặt tròntròn xoayxoay, , hìnhhình cầucầu hoặchoặc elipxôitelipxôit

4. Lựa Lựa chọn chọn tiết tiết diện diện

 TiếtTiết diệndiện sườnsườn cócó thểthể rỗngrỗng ((dàndàn nhẹnhẹ) ) hoặchoặc đặcđặc

toán khôngkhông giangian

 PhươngPhương pháppháp quyquy vềvề bàibài toántoán phẳngphẳng::

96

Ưu điểmđiểm::

KếtKết cấucấu chịuchịu kéokéo nênnên ssửử dụngdụng đượcđược hếthết khảkhả năngnăng chịuchịu lựclực củacủacáp

TrọngTrọng lượnglượng kếtkết cấucấu chịuchịu lựclực nhỏnhỏ,, cócó khảkhả năngnăng vượtvượt nhịpnhịp lớnlớn,,dễ

dễ vậnvận chuyểnchuyển vàvà thithi côngcôngKhuyết

Khuyết điểmđiểm

CóCó biếnbiến dạngdạng lớnlớn dodo môđunmôđun đànđàn hồihồi củacủa cápcáp nhỏnhỏ EE == 11,,51

5 1,,88 10106daN/cm2 vàvà khảkhả năngnăng làmlàm việcviệc củacủa thépthép cườngcường độđộ caocaolớn

lớn hơnhơn thépthép thườngthường

CóCó tínhtính biếnbiến hìnhhình lớnlớn KhiKhi sơsơ đồđồ táctác dụngdụng củacủa tảitải trọngtrọng thaythayđổi

đổi thìthì sơsơ đồđồ hìnhhình họchọc củacủa hệhệ thaythay đổiđổi lớnlớn

Kếtết cấucấu máimái dâydây haihai lớplớp gồmgồm::

3.4.4 4.4 Kết Kết cấu cấu dàn dàn dây dây::

3.4.5 Kết Kết cấu cấu mái mái dây dây hình hình yên yên ngựa ngựa::

Kết cấu mái dây hình yên ngựa: tạo bởi hai lớp dây trực giao neo chắc vào các gối cứng là các vành biên hay dầm biên

Lớp dây chủ chịu lực võng xuống,

Lớp dây căng (dây vồng lên) đặt trực tiếp lên dây chủ và được căng trước sao cho nội lực trong các dây luôn chịu kéo  tăng độ cứng, độ

ổn định hình dáng, giảm độ võng của mái.

Các tấm mái cứng được liên kết để tạo thành vỏ cứng

Ổn định hình dạng và chuyển vị động học của hệ dây phụ thuộc vào hình dạng của mặt cong Mặt cong paraboloid –hyperbolic cho chuyển

vị động nhỏ nhất

Sân vận vận động Anthen Hy

Hy Lạp Lạp

Sân vận vận động động quốc quốc gia gia MỸ ĐÌNH MỸ ĐÌNH