Đề tài nghiên cứu hệ giằng trong kết cấu thép

1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan luận văn với ñề tài “Nghiên cứu cấu tạo, tính toán, bố trí hệ giằng khung thép nhẹ nhà công nghiệp tầng nhịp.” riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, không chép, trùng lặp với luận văn ñã ñược bảo vệ Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Thế Hiệu Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập nghiên cứu trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, giảng dạy, bảo, giúp ñỡ tận tình thầy cô giáo, ban chủ nhiệm khoa Sau ñại học, ñược cố vấn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn khoa học, nỗ lực thân, ñã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với ñề tài “Nghiên cứu cấu tạo, tính toán, bố trí hệ giằng khung thép nhẹ nhà công nghiệp tầng nhịp.” Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn ñến thầy ban lãnh ñạo nhà trường, lãnh ñạo khoa Sau ñại học, tập thể thầy cô giáo, cán công nhân viên trường Đại học kiến trúc Hà Nội ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi giúp hoàn thành trình học tập nghiên cứu Đặc biệt xin cảm ơn PGS.TS Đoàn Tuyết Ngọc ñã tận tình hướng dẫn, bảo ñể hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2011 Nguyễn Thế Hiệu Học viên lớp CH- 08X Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam ñoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Mở ñầu 10 Lý nghiên cứu 10 Mục ñích nghiên cứu 11 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 Chương 1: Tổng quan kết cấu hệ giằng 12 1.1 Tác dụng hệ giằng nhà khung thép nhẹ 12 1.1.1 Tác dụng hệ giằng việc giữ ổn ñịnh 13 1.1.2 Tác dụng hệ giằng việc chịu lực 13 1.2 Các cách bố trí hệ giằng 1.2.1 Hệ giằng mái 14 16 1.2.1.1 Trường hợp nhà khung thép nhẹ xà ngang dàn thép (khung kèo Tiệp) 16 1.2.1.2 Trường hợp nhà khung thép nhẹ có xà ngang dầm thép (khung zamil) 18 1.2.2 Hệ giằng cột 19 1.2.3 Hệ giằng tường 19 1.3 Thực trạng ảnh hưởng việc bố trí hệ giằng thực tế 20 Chương 2: Cấu tạo, làm việc cách tính toán hệ giằng 23 2.1 Cấu tạo hệ giằng 23 2.1.1 Khi hệ giằng thép tròn 23 2.1.2 Khi hệ giằng cáp 27 Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 2.1.3 Khi hệ giằng thép hình 2.2 Tính toán hệ giằng 2.2.1 Trường hợp ñơn giản 27 30 30 2.2.1.1 Theo tiêu chuẩn Việt Nam 30 2.2.1.2 Theo tiêu chuẩn Úc – AS4100 32 2.2.1.3 Theo tiêu chuẩn Mỹ - AISC/ASD 33 2.2.2 Trường hợp ñặc biệt 36 Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí bố trí hệ giằng mái, giằng cột ñến làm việc khung 40 3.1 Hệ giằng bố trí gian thứ hai 44 3.1.1 Trường hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn Φ16 chống 44 3.1.2 Trường hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn Φ16 có chống 48 3.1.3 Trường hợp 3: Hệ giằng chữ thập dùng thép L50*50*3 chống 52 3.1.4 Trường hợp 4: Hệ giằng chữ thập dùng thép L50*50*3 có chống 56 3.2 Hệ giằng bố trí gian thứ (gian ñầu hồi) 60 3.1.1 Trường hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn Φ16 chống 60 3.1.2 Trường hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn Φ16 có chống 64 3.1.3 Trường hợp 3: Hệ giằng chữ thập dùng thép L50*50*3 chống 68 3.1.4 Trường hợp 4: Hệ giằng chữ thập dùng thép L50*50*3 có chống 72 3.3 Đánh giá ảnh hưởng vị trí bố trí cấu tạo hệ giằng tới làm việc khung 76 3.3.1 Nhận xét kết tính toán phần mềm SAP 2000 76 3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng vị trí bố trí cấu tạo hệ giằng tới làm việc khung 76 Kết luận kiến nghị 78 Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ Tài liệu tham khảo Phụ lục Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 79 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT σ :Ứng suất giằng chịu kéo γc :Hệ số ñiều kiện làm việc λ :Độ mảnh giằng r :Bán kính quán tính giằng chịu kéo λgh :Độ mảnh giới hạn cấu kiện Lo :Chiều dài tính toán cho giằng chịu nén L :Chiều dài tính toán giằng chịu kéo l :Chiều dài thực cấu kiện N :Nội lực kéo tính toán giằng chịu nén Ν∗ :Lực dọc giằng chịu kéo Nt :Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện An :Tiết diện thực cấu kiện Ae :Tiết diện thực hữu hiệu cấu kiện Ag :Tiết diện nguyên cấu kiện A :Diện tích tiết diện thực giằng chịu kéo Af :Diện tích cánh cấu kiện f :Cường ñộ tính toán théo chịu kéo theo giới hạn chảy fy :Ứng suất ñàn hồi cho phép ñược dùng ñể thiết kế fu :Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế Fy :Ứng suất chảy vật liệu thép làm cấu kiện Fu :Ứng suất kéo cực hạn vật liệu thép làm cấu kiện γc :Hệ số ñiều kiện làm việc kết cấu ϕ :Hệ số uốn dọc kt :Hệ số ñộ lệch tâm tải trọng Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ Ωt :Hệ số an toàn φt :Hệ số an toàn K :Hệ số chiều dài tính toán cấu kiện E :Mô ñun ñàn hồi vật liệu fa :Ứng suất nén tải trọng làm việc P :Lực nén dọc trục tải trọng làm việc h :Chiều cao cấu kiện h0 :Khoảng cách trọng tâm cánh cánh b :Bề rộng cánh cấu kiện Rt :Bán kính quán tính theo AISC Pbr :Nội lực giằng bên Mr :Mô men tải trọng gây tiết diện có giằng Cd :Hệ số phụ thuộc làm việc cấu kiện Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3-1 Bảng thông số cầu trục 43 Bảng 3-2 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 44 Bảng 3-3 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 45 Bảng 3-4 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 48 Bảng 3-5 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 49 Bảng 3-6 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 52 Bảng 3-7 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 53 Bảng 3-8 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 56 Bảng 3-9 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 57 Bảng 3-10 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 60 Bảng 3-11 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 61 Bảng 3-12 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 64 Bảng 3-13 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 65 Bảng 3-14 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 68 Bảng 3-15 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 69 Bảng 3-16 Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 72 Bảng 3-17 Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ - trường hợp 73 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Nhà công nghiệp tầng nhịp sử dụng khung thép nhẹ 15 Hình 1.2: Sơ ñồ bố trí hệ giằng cánh 16 Hình 1.3: Sơ ñồ bố trí hệ giằng cánh 17 Hình 1.4: Sơ ñồ bố trí hệ giằng ñứng 18 Hình 1.5: Sơ ñồ bố trí hệ giằng mái 19 Hình 1.6: Sơ ñồ bố trí hệ giằng cột 19 Hình 1.7: Sơ ñồ bố trí hệ giằng tường 20 Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ Hình 1.8: Sự cố công trình Công ty dệt may Hoà Khánh thuộc khu CN Lê Minh Xuân – Bình Chánh – TP Hồ Chí Minh 22 Hình 2.1: Giằng mái thép tròn (1thanh) 23 Hình 2.2: Liên kết giằng mái với xà ngang (trường hợp giằng thép tròn) 23 Hình 2.3: Giằng mái thép tròn (2thanh) 24 Hình 2.4: Liên kết giằng mái với xà ngang (trường hợp giằng thép tròn) 24 Hình 2.5: Giằng xà gồ mái thép tròn 25 Hình 2.6: Giằng cột thép tròn 25 Hình 2.7: Cấu tạo giằng thép tròn 26 Hình 2.8: Giằng cột thép góc ñều cạnh (giằng dạng cổng) 27 Hình 2.9: Cấu tạo giằng cột thép góc ñều cạnh 28 Hình 2.10: Giằng cột thép góc ñều cạnh (giằng chữ thập) 28 Hình 2.11: Giằng mái thép góc ñều cạnh (giằng chữ thập) 29 Hình 2.12: Cấu tạo giằng mái thép góc ñều cạnh 29 Hình 3.1: Sơ ñồ khung ngang hồi nhà 41 Hình 3.2: Sơ ñồ khung ngang ñiển hình 42 Hình 3.3: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 44 Hình 3.4: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 48 Hình 3.5: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 52 Hình 3.6: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 56 Hình 3.7: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 60 Hình 3.8: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 64 Hình 3.9: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 68 Hình 3.10: Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 72 Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 10 PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, với sách mở cửa nhà nước ñã thu hút mạnh mẽ ñầu tư kinh tế nước giới cộng với phát triển kinh tế, xã hội nước ngày tăng nhanh dẫn ñến hình thành khu công nghiệp, khu chế suất ngày nhiều tỉnh thành, ñịa phương nước Nhu cầu xây dựng nhà xưởng, nhà kho ngày tăng Nhà khung thép nhẹ hay gọi nhà khung Zamil với nhiều ưu ñiểm vượt trội so với dạng nhà công nghiệp khác nhà công nghiệp BTCT, hay nhà công nghiệp thép khác với tính như: + Trọng lượng nhẹ so với vật liệu khác giúp giảm tải trọng cố ñịnh + Tiết kiệm vật liệu + Lắp dựng ñơn giản, nhanh chóng + Tận dụng tối ña không gian nhà xưởng + Tính ñồng cao sử dụng mối liên kết thiết kế sẵn nguyên vật liệu ñã ñược xác ñịnh trước ñể thiết kế sản suất kết cấu nhà + Dễ mở rộng quy mô + Tiết kiệm thời gian tiền bạc doanh nghiệp Với ưu ñiểm vượt trội nhà khung thép nhẹ loại nhà lý tưởng ñể sử dụng xưởng cho ngành công nghiệp nhẹ dệt may, chế biến nông thuỷ sản, lắp ráp khí nhỏ…, nhà kho, nhà trưng bày sản phẩm, siêu thị… Hệ giằng nhà công nghiệp khung thép nhẹ việc tăng ñộ ổn ñịnh theo phương mặt phẳng khung truyền tải trọng theo phương dọc nhà có tác dụng bất biến hình Việc tính toán bố trí hệ giằng bất hợp lý dẫn ñến cố cho công trình hư hỏng làm sập toàn công trình Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 66 b) Thanh giằng cột: Lực dọc giằng cột: N = 11,240 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 1): σ= N ≤ fγ c An Trong ñó: σ − Ứng suất giằng chịu kéo N – Nội lực kéo tính toán giằng chịu kéo An- Diện tích tiết diện thực giằng chịu kéo, An = 2,085 cm2 f – Cường ñộ tính toán thép, f = 340 kN/cm2 γc – Hệ số ñiều kiện làm việc, γc = 0,9 → σ= 11,240 = 5,39(kN / cm2 ) ≤ fγ c = 340.0,9 = 306(kN / cm2 ) 2,085 Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền 3.2.2.3 Kiểm tra khả chịu lực hệ giằng theo tiêu chuẩn Úc: a) Thanh giằng mái: Lực dọc giằng mái: N = 16,263 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 4): N * ≤ 0,9 N t Trong ñó: Ν∗ − Lực dọc giằng chịu kéo Nt – Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện Nt = 0,85ktAnfu An : Tiết diện thực cấu kiện fu – Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 67 kt – hệ số ñộ lệch tâm tải trọng Với loại dây thép tròn kt = An tiết diện thực ñầu ñã ñược tạo ren làm bu lông liên kết Vế trái N* = 16,263 kN Vế phải 0,9.Nt = 0,9.0,85ktAnfu = 0,9.0,85.1.340.1.3,14.1,42/4 = 400,2 kN →Vế trái < vế phải Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền b) Thanh giằng cột: Lực dọc giằng cột: N = 11,240 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 4): N * ≤ 0,9 N t Trong ñó: Ν∗ − Lực dọc giằng chịu kéo Nt – Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện Nt = 0,85ktAnfu An : Tiết diện thực cấu kiện fu – Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế kt – hệ số ñộ lệch tâm tải trọng, Với loại dây thép tròn kt = An tiết diện thực ñầu ñã ñược tạo ren làm bu lông liên kết Vế trái N* = 11,240 kN Vế phải 0,9.Nt = 0,9.0,85ktAnfu = 0,9.0,85.1.340.1.3,14.1,42/4 = 400,2 kN →Vế trái < vế phải Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 68 3.2.3 Trường hợp 7: Hệ giằng chữ thập dùng thép L50*50*3 chống: Hình 3.9 Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 3.2.3.1 Kết nội lực chuyển vị: Bảng 3.14: Giá trị nội lực khung thứ – trường hợp P V2 V3 T M2 M3 KN KN KN KN-m KN-m KN-m Đầu xà ngang 131,251 100,394 0,031 0,021 0,081 387,107 Đỉnh xà ngang 168,783 16,570 2,030 0,046 1,375 47,104 Đỉnh c ột 117,630 89,641 15,317 0,045 0,600 278,446 Chân c ột 275,679 89,612 0,439 0,003 1,038 151,886 Vị trí nút khung Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 69 Bảng 3.15: Giá trị chuyển vị khung thứ – trường hợp U1 U2 U3 R1 R2 R3 m m m Radians Radians Radians Đầu xà ngang 0,016 0,010 0,001 0,001 0,000 0,001 Đỉnh xà ngang 0,004 0,002 0,136 0,023 0,001 0,000 Đỉnh c ột 0,016 0,010 0,001 0,001 0,000 0,001 Chân c ột 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Vị trí nút khung 3.2.3.2 Kiểm tra khả chịu lực hệ giằng theo tiêu chuẩn Việt Nam: a) Thanh giằng mái: Lực dọc giằng mái: N = 5,438 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 1): σ= N ≤ fγ c An Trong ñó: σ − Ứng suất giằng chịu kéo N – Nội lực kéo tính toán giằng chịu kéo An- Diện tích tiết diện thực giằng chịu kéo, An = 2,96 cm2 f – Cường ñộ tính toán thép, f = 340 kN/cm2 γc – Hệ số ñiều kiện làm việc, γc = 0,9 → σ= 5,438 = 1,837(kN / cm ) ≤ fγ c = 340.0,9 = 306(kN / cm ) 2,96 Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 70 b) Thanh giằng cột: Lực dọc giằng cột: N = 3,637 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 1): σ= N ≤ fγ c An Trong ñó: σ − Ứng suất giằng chịu kéo N – Nội lực kéo tính toán giằng chịu kéo An- Diện tích tiết diện thực giằng chịu kéo, An = 2,96 cm2 f – Cường ñộ tính toán thép, f = 340 kN/cm2 γc – Hệ số ñiều kiện làm việc, γc = 0,9 → σ= 3,637 = 1,229( kN / cm ) ≤ fγ c = 340.0,9 = 306( kN / cm ) 2,96 Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền 3.2.3.3 Kiểm tra khả chịu lực hệ giằng theo tiêu chuẩn Úc: a) Thanh giằng mái: Lực dọc giằng mái: N = 5,438 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 4): N * ≤ 0,9 N t Trong ñó: Ν∗ − Lực dọc giằng chịu kéo Nt – Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện Nt = 0,85ktAnfu An : Tiết diện thực cấu kiện fu – Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 71 kt – hệ số ñộ lệch tâm tải trọng Với thép góc ñều cạnh kt = 0,85 Vế trái N* = 5,438 kN Vế phải 0,9.Nt = 0,9.0,85ktAnfu = 0,9.0,85.0,85.2,96.340 = 654,4 kN →Vế trái < vế phải Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền b) Thanh giằng cột: Lực dọc giằng cột: N = 3,637 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 4): N * ≤ 0,9 N t Trong ñó: Ν∗ − Lực dọc giằng chịu kéo Nt – Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện Nt = 0,85ktAnfu An : Tiết diện thực cấu kiện fu – Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế kt – hệ số ñộ lệch tâm tải trọng, Với loại dây thép tròn kt = An tiết diện thực ñầu ñã ñược tạo ren làm bu lông liên kết Vế trái N* = 3,637 kN Vế phải 0,9.Nt = 0,9.0,85ktAnfu = 0,9.0,85.0,85.2,96.340 = 654,4 kN →Vế trái < vế phải Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 72 3.2.4 Trường hợp 8: Hệ giằng chữ thập dùng thép L50*50*3 có chống: Hình 3.10 Sơ ñồ không gian bố trí hệ giằng 3.2.4.1 Kết nội lực chuyển vị: Bảng 3.16: Giá trị nội lực khung thứ – trường hợp P V2 V3 T M2 M3 KN KN KN KN-m KN-m KN-m Đầu xà ngang 135,816 103,766 0,218 0,022 0,063 408,718 Đỉnh xà ngang 168,462 15,110 3,229 0,118 1,821 54,384 Đỉnh c ột 122,076 94,087 16,063 0,055 0,084 291,825 Chân c ột 278,043 94,052 0,252 0,003 1,232 158,541 Vị trí nút khung Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 73 Bảng 3.17: Giá trị chuyển vị khung thứ – trường hợp U1 U2 U3 R1 R2 R3 m m m Radians Radians Radians Đầu xà ngang 0,017 0,010 0,001 0,001 0,000 0,001 Đỉnh xà ngang 0,004 0,007 0,146 0,039 0,001 0,000 Đỉnh c ột 0,017 0,010 0,001 0,001 0,000 0,001 Chân c ột 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Vị trí nút khung 3.2.4.2 Kiểm tra khả chịu lực hệ giằng theo tiêu chuẩn Việt Nam: a) Thanh giằng mái: Lực dọc giằng mái: N = 5,039 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 1): σ= N ≤ fγ c An Trong ñó: σ − Ứng suất giằng chịu kéo N – Nội lực kéo tính toán giằng chịu kéo An- Diện tích tiết diện thực giằng chịu kéo, An = 2,96 cm2 f – Cường ñộ tính toán thép, f = 340 kN/cm2 γc – Hệ số ñiều kiện làm việc, γc = 0,9 → σ= 5,039 = 1,702(kN / cm ) ≤ fγ c = 340.0,9 = 306(kN / cm ) 2,96 Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 74 b) Thanh giằng cột: Lực dọc giằng cột: N = 3,202 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 1): σ= N ≤ fγ c An Trong ñó: σ − Ứng suất giằng chịu kéo N – Nội lực kéo tính toán giằng chịu kéo An- Diện tích tiết diện thực giằng chịu kéo, An = 2,96 cm2 f – Cường ñộ tính toán thép, f = 340 kN/cm2 γc – Hệ số ñiều kiện làm việc, γc = 0,9 → σ= 3,202 = 1,082(kN / cm2 ) ≤ fγ c = 340.0,9 = 306(kN / cm2 ) 2,96 Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền 3.2.4.3 Kiểm tra khả chịu lực hệ giằng theo tiêu chuẩn Úc: a) Thanh giằng mái: Lực dọc giằng mái: N = 5,039 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 4): N * ≤ 0,9 N t Trong ñó: Ν∗ − Lực dọc giằng chịu kéo Nt – Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện Nt = 0,85ktAnfu An : Tiết diện thực cấu kiện fu – Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 75 kt – hệ số ñộ lệch tâm tải trọng Với thép góc ñều cạnh kt = 0,85 Vế trái N* = 5,039 kN Vế phải 0,9.Nt = 0,9.0,85ktAnfu = 0,9.0,85.0,85.2,96.340 = 654,4 kN →Vế trái < vế phải Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền b) Thanh giằng cột: Lực dọc giằng cột: N = 3,202 kN * Kiểm tra bền: Theo công thức (2 - 4): N * ≤ 0,9 N t Trong ñó: Ν∗ − Lực dọc giằng chịu kéo Nt – Khả chịu lực danh nghĩa tiết diện Nt = 0,85ktAnfu An : Tiết diện thực cấu kiện fu – Cường ñộ bền kéo cho phép dùng ñể thiết kế kt – hệ số ñộ lệch tâm tải trọng, Với loại dây thép tròn kt = An tiết diện thực ñầu ñã ñược tạo ren làm bu lông liên kết Vế trái N* = 3,202 kN Vế phải 0,9.Nt = 0,9.0,85ktAnfu = 0,9.0,85.0,85.2,96.340 = 654,4 kN →Vế trái < vế phải Thanh giằng ñảm bảo ñiều kiện bền Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 76 3.3 Đánh giá ảnh hưởng vị trí bố trí cấu tạo hệ giằng tới làm việc khung 3.3.1 Nhận xét kết tính toán phần mềm SAP 2000 3.3.1.1 Về nội lực: Trị số mô men theo phương dọc nhà thay ñổi không nhiều hệ giằng sử dụng thép tròn φ16 hệ giằng sử dụng thép góc L50x50x3 Trường hợp hệ giằng chữ thập có thêm chống trị số mô men khung vị trí bước gian giảm ñi so với trường hợp hệ giằng không bố trí chống Bố trí hệ giằng gian thứ cho giá trị nội lực khung nhỏ giá trị nội lực bố trí hệ giằng gian thứ (Gian ñầu hồi) 3.3.1.2 Về chuyển vị: Giá trị chuyển vị theo phương dọc nhà tăng lên thay hệ giằng sử dụng thép tròn φ16 hệ giằng sử dụng thép góc L50x50x5 Trường hợp hệ giằng chữ thập có chống có giá trị chuyển vị nhỏ hệ giằng chống Giá trị chuyển vị bố trí hệ giằng gian thứ nhỏ giá trị chuyển vị bố trí hệ giằng gian thứ (Gian ñầu hồi) 3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng vị trí bố trí cấu tạo hệ giằng tới làm việc khung 3.3.2.1 Về khả chịu lực: Trong thiết kế nhà khung thép nhẹ cần lưu ý ñến làm việc hệ kết cấu khung chịu tác dụng tải trọng gió thổi theo phương dọc nhà Qua nghiên cứu thấy chịu tác dụng gió thổi dọc nhà ta thấy nội lực chuyển vị khung thứ thông thường có trị số lớn Và trị số giảm xuống ñáng kể ta bố trí hệ giằng gian thứ thay bố trí hệ giằng gian thứ Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 77 Khi hệ giằng sử dụng thép góc, ñộ cứng hệ kết cấu khung ñược tăng lên, việc phân phối nội lực toàn nhà ñược tốt chịu tác dụng tải trọng ñặc biệt tải trọng ngang tải trọng gió, tải trọng cầu trục 3.3.2.1 Về tính kinh tế: Qua nghiên cứu tính toán thấy việc bố trí vị trí hay cấu tạo giằng (thép tròn, thép góc) hệ giằng nhà công nghiệp cách hợp lý làm giảm giá trị nội lực chuyển vị hệ kết cấu khung nhà Việc bố trí vị trí giằng không làm ảnh hưởng tới tính kinh tế giá thành công trình, nhiên việc sử dụng vật liệu cho hệ giằng làm thay ñổi giá thành công trình Làm toán tính giá thành hệ giằng ví dụ chương sau: Chiều dài hệ giằng trường hợp là: + Hệ giằng mái: (13x2x2+3x2x2)x8,52 + (13x4+3)x6 = 875,28 m + Hệ giằng cột: (3x2x2x2)x6,71 = 161,04 m + Tổng chiều dài hệ giằng trường hợp là: 1036,32 m * Giá thành hệ giằng dùng thép tròn φ16 là: 1036,32x1,58x20000 = 32747712 ñồng * Giá thành hệ giằng dùng thép góc L50x50x3 là: 1036,32x2,96x20000 = 61350144 ñồng Giá thành hệ giằng sử dụng thép góc L50x50x3 lớn giá thành hệ giằng sử dụng thép tròn φ16 nhiều, việc cấu tạo chi tiết liên kết giằng với kết cấu khác thép góc phức tạp tốn nhiều so với thép tròn Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua khảo sát tính toán nhận thấy việc bố trí vị trí hệ giằng có ảnh hưởng ñến kết cấu chịu lực nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ ảnh hưởng ñến tính kinh tế, giá thành công trình Việc tính toán cấu tạo hệ giằng phải tuân thủ theo quy ñịnh chung thiết kế, không ñược tu ỳ tiện thay ñổi vị trí hay lược bỏ bớt giằng Khi bố trí hệ giằng gian thứ nhà có lợi mặt nội lực chuyển vị cho hệ kết cấu khung so với việc bố trí hệ giằng gian ñầu hồi Khi xây dựng nhà vùng có gió lớn nên dùng hệ giằng thép góc hệ giằng thép tròn phải bố trí thêm chống dọc ñể tăng ñộ cứng làm giảm chuyển vị cho kết cấu Kiến nghị Do khuôn khổ luận văn thời gian thực ñề tài hạn chế nên khối lượng thực chưa lớn, kết chưa ñược bao quát nhiều vấn ñề Tuy nhiên từ kết nghiên cứu ñề tài, ta thấy việc tính toán hệ giằng liên quan mật thiết ñến việc tính toán thiết kế kết cấu dầm mái cột cho khung nhà thép tiền chế ảnh hưởng vị trí bố trí hệ giằng ảnh hưởng nhiều tới ổn ñịnh chung hệ khung nhà công nghiệp việc sử dụng vật liệu dùng cho hệ giằng cần ñược tính toán rõ ràng tránh lãng phí kinh tế không cần thiết Tính toán, sử dụng giằng chịu kéo thép tròn kết cấu nhà thép tiền chế có ñầy ñủ sở cần sớm ñược thống tiêu chuẩn ñể áp dụng thống vào thiết kế nhà thép tiền chế Việt Nam Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt GS.TS Đoàn Định Kiến, Nguyễn Văn Tấn, Phạm Văn Hội, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường (1998), Kết cấu thép, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đoàn Định Kiến (2004), Kết cấu thép sử dụng Xây dựng D.D.&C.N Việt Nam, tuyển tập báo cáo khoa học, Hội thảo kết cấu thép xây dựng, Hội kết cấu công nghệ xây dựng Việt Nam GS.TSKH Nguyễn Văn Liên, TS Đỗ Đình Đức (2010), Tuyển tập Hội thảo: “Xây dựng công trình ñiều kiện ñặc biệt – CEC 2010” PGS.TS Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Đoàn Ngọc Thanh, Hoàng Văn Quang (1998), Kết cấu thép 2, NXB Khoa học k ỹ thuật, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995 (1995), Tải trọng tác ñộng - Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575-1991 (1992), Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế 338:2005, (2005), NXB Xây dựng, Hà Nội GS.TS Đoàn Định Kiến (2000), Chiều dài tính toán cột hình vát khung thép Tạp chí xây dựng NXB Xây dựng Hà Nội GS.TS Đoàn Định Kiến, Phạm Văn Tư, Nguyễn Quang Viên (2007), Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật 10 Ths Hoàng Văn Quang, Ths Trần Mạnh Dũng, Ths Nguyễn Quốc Cường (2010), Thiết kế khung thép nhà công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật 11 Giáo trình kết cấu thép – gỗ (2008), NXB Xây dựng Hà Nội Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ 80 12 Phạm Minh Hà, Đoàn Tuyết Ngọc (2009), Thiết kế nhà khung thép tầng nhịp, NXB Xây dựng 13 Lê Hương Lan (2002), Một số vấn ñề thiết kế khung tiền chế, luận văn tốt nghiệp thạc sỹ k ỹ thuât, ĐHXD Hà Nội 14 Vũ Anh Tuấn (2000), Tự ñộng hoá thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp, luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật, ĐHXD Hà Nội 15 Nguyễn Thị Ngọc Diệp (2002), Tính toán khung thép nhà nhiều tầng có kể ñến ñộ mềm nút liên kết, luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật, ĐHXD Hà Nội 16 Đoàn Thị Tuyết Ngọc (2001), Hiệu ứng suất trước kết cấu khung ñặc thép tầng nhịp có dây căng kể ñến ñộ ñàn hồi nút khung, luận văn tiến sỹ, ĐHKT Hà Nội 17 X.P Timoshenko, J.M.Gere (1976), Ổn ñịnh ñàn hồi, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 18 American Institute of Steel Construction, Specification for Structure steel buildings, AISC, (1989), Manual of Steel Construction, East Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, Illinois 60601-2001 19 MBMA “Metal Buidings Manufacturers Association”, (1986) Low Rise Buildings Systems Manua, 1990 Supplement 1300 Sumner Ave.Cleveland, Ohio 44115 20 ZAMILL Steel Co., Technical Manual (1999), Zamil Steel, Saudi Arabia, Pre – Engineered Building Division 21 ZAMILL Steel Co., Design Manual (DM 03 10.01) (1999), Zamil Steel company limited, Pre – Engineered Building Division Tài liệu lưu trữ http://tailieuxd.com/ [...]... truyn ti trng giú theo phng ngang nh lờn h khung Thanh giằng đầu cột Cao trình đỉ nh cột Cao trình vai cột +0.00 Hệ giằng t- ờng b 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B 10 B 11 12 Cao trình đỉ nh cột Cao trình vai cột Hệ giằng t- ờng +0.00 l a b Hỡnh 1.7 S ủ b trớ h ging tng 1.3 THC TRNG V NH HNG CA VIC B TR H GING TRONG THC T Thc t s dng h ging trong nh thộp tin ch Vit nam cho thy tn ti mt s vn ủ c... ca mỏi Không quá 5 b- ớ c cột Không quá 5 b- ớ c cột Chi tiết C b b b b b l b Giằng chéo dọc nhà Giằng chéo ngang nhà b b Chi tiết B b b Chi tiết A A A b 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B 10 B 11 12 Ti liu ny c lu tr ti http://tailieuxd.com/ 19 200 L 100x 100x 5 200 L 100x 100x 5 L 100x 100x 5 Giằng má i ỉ20 Giằng má i ỉ20 Giằng má i ỉ20 200 Lỗ ô van 23x30 200 c h i t iết a Lỗ ô van 23x30 Lỗ ô van... hp lý cho cỏc h ging trong nh khung thộp nh mt tng mt nhp I TNG V PHM VI NGHIấN CU Mc dự h ging trong cỏc cụng trỡnh xõy dng núi chung v trong cỏc cụng trỡnh cụng nghip bng thộp núi riờng rt ủa dng, nhng do thi gian v kh nng cũn hn ch nờn lun vn ch tp trung vo ni dung Nghiờn cu cu to, tớnh toỏn v b trớ h ging trong khung thộp nh nh cụng nghip mt tng mt nhp vi vt liu thộp lm vic trong giai ủon ủn hi... trong nh thộp nh phi ủm bo yờu cu cu to, ủm bo ủ ủ cng cng nh chu lc Ti liu ny c lu tr ti http://tailieuxd.com/ 16 1.2.1 H ging mỏi: 1.2.1.1 Trng hp nh khung thộp nh x ngang l dn thộp (khung kốo Tip) H ging mỏi [1] nh khung thộp cú x ngang dng dn, cỏc thanh ging ủc b trớ trong phm vi t cỏnh di dn tr lờn, chỳng ủc b trớ nm trong cỏc mt phng cỏnh trờn, mt phng cỏnh di v mt phng ủng gia ca dn * Ging trong. .. nguyờn lý v ln hn na dn ủn nhng bt hp lý, sai sút nghiờm trng trong thit k , ch to v thi cụng nh thộp tin ch Trong cụng tỏc thit k thng xuyờn xy ra mõu thun gia cỏc ủn v thit k v thm tra v vic tớnh toỏn , s dng loi ging trong nh thộp tin ch m cha cú mt hng dn, quy ủnh c th no ủ lm c s lý lun cho loi hỡnh ny (k c tiờu chun xõy dng Vit Nam) Trong lnh vc thi cụng gn ủõy ủó cú xut hin ngy cng nhiu cỏc s... b trớ h ging ct gm cỏc thanh ging chộo trong phm vi ct trờn v ct di ti nhng gian cú b trớ h ging mỏi Cỏc thanh ging cú th dựng thộp trũn ủng kớnh khụng nh hn 20mm hoc dựng thộp hỡnh (thng l thộp gúc) mnh ca thanh ging khụng vt quỏ 200 Thanh giằng đầu cột Cao trình đỉ nh cột Cao trình vai cột Chi tiết E Dầm cầu trục b 1 B 2 B 3 B 4 Chi tiết D B 5 B 6 B 7 t hanh giằng cột L 100x100x5 L 100x100x5 B 8... nỳt ủu dn, nỳt di chõn ca tri Cỏc thanh chng dc nh gi cho dn n ủnh trong quỏ trỡnh lp dng 1 b 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B 10 B 11 B 12 b b b b b l b b b b b A A b 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B 10 B 11 12 Hỡnh 1.2 S ủ b trớ h ging cỏnh trờn Ti liu ny c lu tr ti http://tailieuxd.com/ 17 * Ging trong mt phng cỏnh di [1] Ging trong mt phng cỏnh di ca dn ủc ủt ti cỏc v trớ cú ging cỏnh trờn H... mt phng cỏnh trờn, mt phng cỏnh di v mt phng ủng gia ca dn * Ging trong mt phng cỏnh trờn [1] Ging trong mt phng cỏnh trờn gm cỏc thanh chộo ch thp v cỏc thanh chng dc nh nm trong mt phng cỏnh trờn Chỳng cú tỏc dng bo ủm s n ủnh cho cỏnh trờn ca dn, to nờn nhng ủim c kt khụng chuyn v ra ngoi mt phng Ging trong mt phng cỏnh trờn thng b trớ hai ủu nh, khi nhit ủ, khi khi nhit ủ quỏ di thỡ b trớ thờm ... chu kộo thụng thng a) Tớnh toỏn bn = N f c An (2 - 1) Trong ủú: ng sut trong thanh ging chu kộo N ni lc kộo tớnh toỏn ca thanh ging chu kộo An- Din tớch tit din thc ca thanh ging chu kộo f Cng ủ tớnh toỏn ca thộp c H s ủiu kin lm vic b) Tớnh toỏn n ủnh Tiờu chun Vit Nam quy ủnh ủ mnh gii hn ca cu kin lm vic chu kộo l : = L [ gh ] r (2 - 2) Trong ủú: Ti liu ny c lu tr ti http://tailieuxd.com/ 31... mnh ln nht trong vic tớnh toỏn cu kin chu kộo [10, tr.26] Tuy nhiờn cú mt lu ý trong [10, tr.26]: ủi vi cỏc cu kin chu kộo khi tớnh toỏn thit k thỡ nờn khng ch ủ mnh ca cu kin khụng vt quỏ 300 (L/r 300) nhng khụng ỏp dng cho cu kin dng thanh thộp trũn hoc dng thanh s dng tng ủ, múc T phng phỏp tớnh ca cỏc tiờu chun trờn dn ti kt lun: tớnh toỏn, s dng cỏc thanh ging chu kộo bng thộp trũn trong kt cu