Lựa chọn tiết diện cột hợp lý của khung thép nhà một tần

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN XUÂN VINH LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CỘT HỢP LÝ CỦA KHUNG THÉP NHÀ MỘT TẦNG Chun ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.20 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2013 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Quang Viên Phản biện 1: GS TS Phạm Văn Hội Phản biện 2: TS Huỳnh Minh Sơn Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Mục đích, lý chọn đề tài Trong cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, kết cấu thép đóng vai trò quan trọng Việp áp dụng biện pháp khoa học kỹ thuật tiên tiến, hoàn thiện dần phương pháp tính tốn, hợp lý tiết diện cấu kiện kết cấu bước khởi điểm để nhằm hội nhập tiến tới đạt hiệu kinh tế xây dựng cơng trình Hệ khơng gian chịu lực cơng trình thép tổng thể, bao gồm khung ngang liên kết với kết cấu dọc hệ giằng Khung ngang tạo thành từ cột dầm Cột cấu kiện chịu lực chủ đạo khung; Cột nhận tải trọng từ sàn, xà ngang… truyền xuống móng Khung ngang kết cấu chịu lực chính, khung sử dụng phổ biến xây dựng công trình nhà cơng nghiệp dân dụng thép, đặc biệt năm gần đây; khung đóng vai trị quan trọng chịu lực tiện lợi cho thi công Hiện xây dựng công trình nhà thép nước ta nhà cơng nghiệp tầng khung thép chiếm tỷ lệ lớn Cơng trình loại khác cơng trình nhà công nghiệp truyền thống không sử dụng cầu trục đặt vai cột; việc vận chuyển vật nặng phạm vi nhà đảm trách xe nâng chuyên dụng chạy nhà Như hệ kết cấu khung chủ yếu chịu tải trọng đứng từ mái truyền xuống tải trọng gió Việc hợp lý hóa tiết diện cho cấu kiện khung nói chung cho cột nói riêng, tạo điều kiện để đạt hiệu kinh tế xây dựng Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 Mục tiêu cần đạt Bố cục luận văn Nội dung luận văn bao gồm phần sau: + Phần mở đầu + Chương 1: Tổng quan kết cấu khung thép nhà tầng Giới thiệu ưu khuyết điểm, tình hình ứng dụng kết cấu khung; ngun lý tính tốn vật liệu thép sử dụng kết cấu + Chương 2: Đặc điểm làm việc tính tốn cột khung thép theo TCXDVN 338 : 2005 Trình bày trình tự, cách tính tốn cột khung theo điều kiện bền, ổn định tổng thể, ổn định cục với loại cột đặc, rỗng + Chương 3: Tính tốn lựa chọn tiết diện cột cho khung thép nhà tầng theo TCXDVN 338:2005 Nội dung tính tốn, phân tích khung thép nhà tầng; sử dụng nội lực để chọn tiết diện cột biên cột đặc dạng chữ H, chịu nén lệch tâm; tính tốn số phương án cho tiết diện cho cột chịu nén tâm, như: - Tiết diện đặc dạng chữ H - Tiết diện hộp vuông, hộp chữ nhật - Cột rỗng nhánh, tiết diện ghép từ chữ [, giằng Từ phương án này, lựa chọn phương án hợp lý theo tiêu chí: - Đủ chịu lực - Lượng thép - Đơn giản cho thi công chế tạo - Thuận tiện cho vận hành, bảo dưỡng + Phần kết luận: Nhận xét sau so sánh phương án Kiến nghị phương án cột hợp lý Phương hướng cho nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU KHUNG THÉP NHÀ MỘT TẦNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU KHUNG THÉP NHÀ MỘT TẦNG 1.1.1 Sơ lược phát triển kết cấu khung thép Trên giới việc áp dụng kết cấu khung thép vào xây dựng cơng trình nhà năm 1940 Ban đầu việc sử dụng tiết diện thành dày, việc áp dụng cấu kiện thành mỏng (từ năm 1946) để làm khung sàn nhà xưởng, nhà kho, nhà nhiều tầng; sử dụng kết hợp với cấu kiện cán nóng có thành dày để làm dầm, sàn, cột cơng trình Để chế tạo kết cấu chịu lực cho nhà xưởng, chủ yếu dùng hai loại vật liệu: Bê tông cốt thép thép Việc lựa chọn loại vật liệu để áp dụng dựa phân tích hợp lý kinh tế - kỹ thuật; vào kích thước nhà, sức nâng cầu trục; yêu cầu công nghệ sản xuất vấn đề cung cấp vật tư, thời gian xay dựng cơng trình Vật liệu thép có tính học cao, kết cấu thép khỏe nhẹ nên nói chung thép thích hợp để xây dựng nhà xưởng có yêu cầu chịu lực lớn Nhưng thép vật liệu quý nên cần phải tiết kiệm thép Tổng quát chung, kết cấu thép áp dụng hợp lý cho nhà trường hợp sau: - Nhà có độ cao lớn, nhịp rộng, bước cột lớn, cầu trục nặng; - Nhà có cầu trục hoạt động liên tục chế độ làm việc nặng; - Nhà xây dựng đất yếu, lún không đều; - Nhà xây dựng vùng xa, vận chuyển khó - kết cấu thép nhẹ nên tiết kiệm vận chuyển lắp dựng; - Khi cần xây dựng cơng trình nhanh để sớm đưa cơng trình vào khai thác sử dụng Footer Page of 126 Header Page of 126 Nhà công nghiệp thép bao gồm khung thép phẳng liên kết với cấu kiện dọc ( xà gồ, dầm dọc, dầm tường ) hệ giằng Dưới giới thiệu số hình ảnh kết cấu khung thép nhà công nghiệp tầng loại nhẹ: Hình 1.1 Kết cấu khung thép nhà cơng nghiệp tầng, nhịp Hình 1.2 Kết cấu khung thép nhà cơng nghiệp tầng, cột 1.1.2 Tình hình ứng dụng khung thép nhà công nghiệp Việt Nam 1.1.3 Ưu khuyết điểm kết cấu khung thép nhẹ, thành mỏng a Ưu điểm Footer Page of 126 Header Page of 126 b Khuyết điểm 1.1.4 Các hình dạng tiết diện cấu kiện 1.1.5 Nguyên lý tính tốn cấu kiện, kết cấu Việt Nam có Tiêu chuẩn thiết kế riêng cho kêt cấu thép biên soạn chỉnh lý theo thời kỳ, TCVN 5575 – 1991, TCXDVN 338: 2005, Hiện TCXDVN 338:2005 tiêu chuẩn hành thiết kế kết cấu cơng trình thép nước ta, thiết kế cấu kiện, kết cấu thép tuân theo quy định Tiêu chuẩn 1.2 VẬT LIỆU THÉP DÙNG CHO KẾT CẤU 1.2.1 Thép xây dựng dẫn TCXDVN 338: 2005 1.2.2.Thép Châu Âu 1.2.3 Thép Liên Xô (cũ) Nga 1.2.4 Thép Trung Quốc 1.2.5 Thép Hoa Kỳ Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC VÀ TÍNH TỐN CỘT TRONG KHUNG THÉP THEO TIÊU CHUẨN TCXDVN 338 : 2005 2.1 LÝ THUYẾT VỀ ỔN ĐỊNH CỦA CỘT TRONG KHUNG 2.1.1 Giới thiệu Trong nhà công nghiệp loại nhẹ cột chủ yếu chịu tác dụng tải trọng đứng từ mái truyền xuống, chịu tải trọng gió Độ lớn phân bố tải trọng ảnh hưởng trực tiếp đến làm việc cột Khi chịu tải cột bị cong nén uốn, đến giới hạn đó, cột bị phá hoại làm sụp đổ tồn cơng trình Đó trường hợp kết cấu không đủ độ bền, cột toàn hệ kết cấu bị ổn định Quá trình tính tốn cột thép chịu nén lệch tâm nén - uốn; khả chịu lực cột lần lược kiểm tra bền ổn định mặt phẳng uốn mặt phẳng uốn Mục đích phần khảo sát ổn định số tiết diện cột thép chịu nén tâm tiết diện không đổi dạng chữ H tổ hợp hàn, tiết diện dạng hộp vuông, hộp chữ nhật, cột ghép từ thép hình chữ [, chịu tác dụng tổ hợp tải trọng bất lợi (thường xuyên tạm thời) a Các dạng tiết diện cột áp dụng tính tốn Hình 2.1 Các dạng tiết diện cột b Sơ đồ liên kết hai đầu cột Đối với cột giữa, sơ đồ liên kết hai đầu cột khớp; với cột biên chân cột liên kết khớp với móng, đầu cột liên kết ngàm với xà ngang Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 2.2 Sơ đồ liên kết hai đầu cột 2.1.2 Tính tốn kết cấu thép theo trạng thái tới hạn a Các trạng thái tới hạn Để cột làm việc bình thường trình sử dụng độ mảnh lớn l khơng vượt độ mảnh giới hạn [ l ] l £ [l ] (2.1) b Hệ số an toàn (hệ số độ tin cậy) c Tính tốn theo trạng thái tới hạn thứ Điều kiện an toàn chịu lực viết dạng: N£S (2.2) Trong đó:N- nội lực cấu kiện xét (yêu cầu); S - nội lực giới hạn mà cấu kiện chịu (khả năng) Khi có nhiều tải trọng (Pi) tác dụng, phải tính tốn với tổ hợp bất lợi tải trọng Xác suất để xuất đồng thời nhiều tải trọng với giá trị lớn xét đến cách nhân tải trọng (hoặc nội lực) với hệ số tổ hợp nc Như nội lực N viết dạng : - - N = å Pi C Ni g Q nc Trong đó: N - nội lực Pi = d Tính tốn theo trạng thái tới hạn thứ hai Điều kiện phải đảm bảo là: Footer Page of 126 (2.3) Header Page 10 of 126 D £ [D] (2.8) Trong đó: D - biến dạng hay chuyển vị kết cấu tác dụng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn bất lợi Nếu d i biến dạng gây tải trọng đơn vị tác dụng tải trọng tiêu chuẩn Pi c , biến dạng kết cấu là: D = å Pi c nc d i (2.9) [ D ] - biến dạng lớn cho phép để kết cấu sử dụng bình thường; xác định theo quy định, tương ứng với loại cấu kiện kết cấu nc- hệ số tổ hợp 2.1.3 Sơ đồ tính chiều dài tính tốn, độ mảnh cột a Sơ đồ tính, liên kết đầu cột chân cột b Chiều dài tính tốn cột tiết diện khơng đổi Chiều dài tính tốn cột, lo phụ thuộc vào sơ đồ tính nội lực dọc cột, cột tiết diện không đổi với đoạn cột bậc, lo là: lo = m l (2.10) Bảng 2.1 Hệ số chiều dài tính tốn μ cột tiết diện không đổi e e e e ? TT S c Độ mảnh cột tiết diện khơng đổi Theo hai trục (x,y) tiết diện cột ta có độ mảnh λx, λy cột theo hai trục là: Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 10 Hình 2.3 Các dạng tiết diện chữ H cột đặc Hình 2.4 Các dạng tiết diện chữ thập b.Tiết diện hộp kín Hình 2.5 Các dạng tiết diện kín cột đặc 2.2.2 Tính tốn cột đặc chịu nén tâm a Tính tốn bền b.Tính tốn ổn đinh tổng thể c Tính tốn ổn định cục - Điều kiện ổn định cục bụng cột: hw é hw ù £ê ú tw ë tw û Footer Page 12 of 126 (2.21) Header Page 13 of 126 11 - Điều kiện ổn định cục cánh: bo é b0 ù £ t f êë t úû (2.23) 2.2.3 Xác định tiết diện cột đặc chịu nén tâm a Chọn tiết diện cột - Chọn dạng tiết diện: - Xác định diện tích cần thiết tiết diện cột: b Kiểm tra tiết diện cột - Kiểm tra bền thân cột có giảm yếu tiết diện: - Kiểm tra ổn định tổng thể: - Kiểm tra ổn định cục bụng, cánh cột tổ hợp hàn + Bản bụng: + Bản cánh: - Kiểm tra yêu cầu giới hạn độ mảnh: TT TY S? NN NN S? TY TT TT S? S? S? Bảng 2.5 Giá trị a x , a y (để xác định gần bán kính quán tính( ix = a x h, iy = a y b ) c Xác định tiết diện cột theo độ mảnh d Liên kết cánh bụng cột Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 Hình 2.6 Tiết diện cột tổ hợp hàn chữ H 2.2.4 Tính tiết diện cột thép hộp vuông a Chọn tiết diện cột -Chiều rộng cần thiết tiết diện cột -Bán kính qn tính cột hộp vng -Diện tích tiết diện cột hộp vng -Mơ men qn tính cột hộp vuông -Kiểm tra điều kiện độ mảnh cột hộp vuông, chữ nhật -Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể cột -Kiểm tra điều kiện ổn định cục cột: 2.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 2.3.1 Sự làm việc cột rỗng a Đối với trục thực b Đối với trục ảo c Độ mảnh tương đối λo cột rỗng bụng Footer Page 14 of 126 13 2.3.2 Tính tốn cột rỗng hai nhánh bụng chịu nén tâm Header Page 15 of 126 a Tính tốn bền b Tính tốn ổn định tổng thể c Tính tốn ổn định cục d Các yêu cầu độ mảnh cột rỗng - Kiểm tra yêu cầu độ mảnh: λmax £ [λ] 2.3.3 Chọn tiết diện cột rỗng hai nhánh bụng chịu nén tâm a Chọn tiết diện cơt - Xác định diện tích tiết diện nhánh cột: - Xác định bán kính quán tính cần thiết trục thực: - Chọn nhánh cột kiểm tra cột theo trục thực: - Xác định khoảng cách hai nhánh C: b Tính tốn bụng * Cách tính tốn bụng * Tính nội lực bụng Hình 2.10 Sơ đồ tính tốn giằng * Tính tốn kiểm tra bụng liên kết bụng với nhánh cột Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 14 KẾT LUẬN CHƯƠNG Cấu kiện ngắn chịu nén xác định điều kiện ứng suất tiết diện đạt ứng suất chảy; Cấu kiện dài chịu nén xác định điều kiện ngoại lực tác dụng nhỏ lực tới hạn ổn định tổng thể Cột rỗng coi hợp lý ổn định theo hai phương tương đương Điều kiện ổn định tổng thể cột rỗng theo phương trục ảo, xác định theo độ mảnh tương đương đặc trưng hình dạng tiết diện sơ đồ bố trí hệ bụng cho cột Ngồi việc tính tốn ổn định tổng thể ta phải kiểm tra điều kiện ổn định cục nhằm thỏa mãn điều kiện cho cột không bị ổn định cục trước ổn định tổng thể Footer Page 16 of 126 15 Header Page 17 of 126 CHƯƠNG TÍNH TỐN LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CỘT CHO KHUNG THÉP NHÀ MỘT TẦNG THEO TCXDVN 338 : 2005 3.1 TÍNH TỐN KHUNG 3.1.1 Các số liệu tính tốn Xác định nội lực tính tốn chọn tiết diện cho cột khung thép nhà công nghiệp tầng theo số liệu sau - Nhịp: L = 30 (m) - Chiều dài nhà: å B = 54 (m) - Bước khung: B = (m) - Chiều cao cột biên: H1= 7,4 (m) - Chiều cao cột giữa: H2= 10,04 (m) 3.2 TẢI TRỌNG 3.2.1 Tĩnh tải 3.2.2 Hoạt tải sửa chữa mái 3.2.3 Tải trọng gió - Địa điểm xây dựng cơng trình: TP Đà Nẵng thuộc Vùng IIB - Áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 95 - Hệ số độ tin cậy γ = 1,2 - Hệ số ảnh hưởng độ cao K = 1,000 - Tải trọng gió tính tốn (daN/m2) Wtt= Wo.γ K= 114 (daN/m2) 3.3 TÍNH TỐN KHUNG NGANG 3.3.1 Mặt nhà bố trí khung nhà cơng nghiệp Footer Page 17 of 126 16 Header Page 18 of 126 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí khung xà gồ nhà công nghiệp tầng 3.3.2 Sơ đồ tải trọng biểu đồ nội lực a Sơ đồ trường hợp tải trọng tác dụng Kết giải khung: Biểu đồ M, V, N sau: b Các biểu đồ mômen, lực dọc, lực cắt - Trường hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải mái - Trường hợp 2: Tĩnh tải + Gió ngang - Trường hợp 3: Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió ngang * Trường hợp bao: Nội lực bao ba tổ hợp (Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió ngang) 3.4 TÍNH TỐN CỘT BIÊN TRỤC A 3.4.1 Nội lực tính tốn Kết giải khung cho cặp nội lực nguy hiểm cột biên trục A sau: MA = 171,64 kNm = 1716400daNcm NA = 19,53 kN = 1953 daN VA = 43,042kN = 4304,2daN Thép có: E = 2,1.106 daN/cm2; f = 2100 daN/cm2 3.4.2 Chiều dài tính tốn cột 3.4.3 Chọn tiết diện cột Footer Page 18 of 126 17 Header Page 19 of 126 Hình 3.7 Tiết diện cột biên trục A 3.4.4 Kiểm tra tiết diện cột theo điều kiện bền ổn định tổng thể 3.4.5 Điều kiện ổn định tổng thể mặt phẳng khung y-y 3.4.6 Kiểm tra tiết diện cột theo điều kiện cục 3.5 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CỘT GIỮA TRỤC B 3.5.1 Vật liệu, Quy cách MB = 0; VB = 0; NB = 35,07 kN + 600 kN = 635kN = 63500 daN (Tại mức cao 7,4m; đặt thêm tải nén tâm 600kN) 1) Bài toán thiết kế tiết diện cột hộp vuông, chữ nhật: Thiết kế tiết diện cột hộp vuông, chịu nén tâm, liên kết chân cột đỉnh cột khớp, theo phương Chiều dài tính tốn cột theo hai phương mặt phẳng khung là: l0x = 10,04m, có dầm chống dọc cao độ 7,4m, l0y = 7,4m Độ mảnh giới hạn [l ] = 120 , Sử dụng thép CT34, có cường độ tính tốn f = 2100 daN/cm2, mơ đun đàn hồi E = 2,1.106daN/cm2, hệ số điều kiện làm việc cấu kiện g c = 1,0 3.5.2 Chọn tiết diện cột B dạng hộp vuông 1/ Chọn tiết diện hộp vuông D x t = 250x250x6,3 Có: A = 61cm2; Ix = 6010 cm4; ix = 9,93; Wx = 481 cm3 Khối lượng thép: Kl = 47,9kG/m Kiểm tra độ mảnh cột theo phương x-x lmax = lx = L0x 1004 = = 101,1 < [λ] = 120 ix 9, 93 Kiểm tra độ mảnh cột theo phương y-y Footer Page 19 of 126 18 740 ly = = = 74, ix 9, 93 = 101,1 tra bảng D.8 ta hệ số uốn dọc Header Page 20 of 126 L0 y Từ lmax j = 0,599 Kiểm tra ổn định tổng thể cột N 63500 s= = = 1737,87 daN / cm 0.599.61 jA s = 1737 daN / cm < g c f = 1, 0.2100 = 2100 daN / cm Vậy cột đảm bảo ổn định Kiểm tra điều kiện ổn định cục cột éDù D 25 = = 39, < ê ú = 51, tw 0, 63 ë tw û éDù Trong ê ú : độ mảnh giới hạn vách hộp vng ë tw û ta có éDù ỉ 2,1.10 ỳ = ỗ1 + 0, l ữ 2100 ø ë tw û è = (1 + 0, 2.3,19 ) 2.1.103 = 51, 2,1.10 2100 f = 101,1 = 3,19 > E 2,1.106 Cột đảm bảo ổn định cục - l = lx 2/ Chọn tiết diện hộp chữ nhật D x B x t = 250x150x8 Nhận xét chiều dài tính tốn cột l0x=10,04m > l0y = 7,4m; để ổn định theo phượng dạng tiết diện chữ nhật hợp lý Vì vậy, thử chọn tiết diện hộp chữ nhật D x B x t = 250x150x8 Có: A = 60,8cm2; Ix = 5110cm4; ix = 9,17cm Iy = 2300cm4; iy = 6,15cm Khối lượng thép; Kl = 47,7kG/m Kiểm tra độ mảnh cột theo phương x-x L 1004 lx = 0x = = 109, ix 9,17 Footer Page 20 of 126 19 Header Page 21 of 126 Kiểm tra độ mảnh cột theo phương y-y Từ lmax L0 y 740 = 120 ix 6,15 = 120 tra bảng D.8 ta hệ số uốn dọc j = 0, 50 lmax = l y = = Kiểm tra ổn định tổng thể cột N 63500 s= = = 2088,8 daN / cm j A 0.50.60,8 s = 2088,8 daN / cm2 < g c f = 1, 0.2100 = 2100 daN / cm2 Vậy cột đảm bảo ổn định Kiểm tra điều kiện ổn định cục cột theo cạnh lớn éDù D 25 = = 31, < ê ú = 55, tw 0,8 ë tw û éDù Với ê ú : độ mảnh giới hạn vách hộp vuông, chữ nhật ë tw û éDù ỉ 2,1.10 = + 0, l ữ ỳ ỗ 2100 ø ë tw û è = (1 + 0, 2.3, 79 ) 2.1.103 = 55, 2,1.10 f 2100 = 120 = 3, 79 >1 E 2,1.106 Cột đảm bảo ổn định cục - l = ly Kiểm tra điều kiện ổn định cục cột theo cạnh bé éDù D 15 = = 18, 75 < ê ú = 55, tw 0,8 ë tw û éDù Với ê ú : độ mảnh giới hạn vách hộp vuông, chữ nhật ë tw û ta có éDù ỉ 2,1.10 = + 0, l ữ ỳ ỗ 2100 ứ tw û è = (1 + 0, 2.3, 79 ) Footer Page 21 of 126 2.1.106 = 55, 2,1.103 Header Page 22 of 126 20 f 2100 = 120 = 3, 79 > E 2,1.106 Cột đảm bảo ổn định cục - l = ly Hình 3.9 Tiết diện cột hộp chữ nhật trục B 3.5.3 Chọn tiết diện cột B, dạng chữ H Hình 3.10 Tiết diện cột chữ H trục B 3.5.4 Chọn tiết diện cột B, dung cột rỗng hai nhánh với bụng Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 21 Hình 3.11 Dạng tiết diện cột rỗng chữ C giằng 3.6 SO SÁNH VỀ LƯỢNG THÉP SỬ DỤNG CHO CÁC PHƯƠNG ÁN TIẾT DIỆN CỦA CỘT GIỮA 3.6.1 So sánh trọng lượng thép Bảng 3.1 Thống kê lượng thép ứng với phương án tiết diện Footer Page 23 of 126 22 3.6.2 So sánh tính kinh tế cho tiết diện Header Page 24 of 126 a Phương án sử dụng hộp vuông(1a) hộp chữ nhật (1b) Trọng lượng thép gần nhau, phương án (1b) gọn rộng 150mm dày ( 8mm so với 6,3mm) nên dễ hàn khó rỉ Đây hai tiết diện gọn nhất, thường sử dụng không tốn kinh phí bảo dưỡng, kinh phí hàn Phương án (1b) hợp lý phương án (1a); cột khảo sát có Lx > Ly nên h > b hợp lý b Phương án cột đặc (PA2) tiết diện dạng chữ H: Tiết diện hở, thông dụng dễ chế tạo, dễ bảo dưỡng lượng kim loại tốn so với phương án hộp (1a), (1b) vào khoảng 22 kG ~ 4,6% so với phương án (1b) Khi khai thác ống hộp chữ nhật 1b) ống vng 1a) nên dung phương án c Phương án dùng cột rỗng hai nhánh với giằng (PA3): Lượng kim loại sử dụng nhất: - Ít phương án (1a), (1b) = 12 kG ~ 2,5% so với 1b) - Ít phương án = 44 kG Nhưng:-Tốn công chế tạo (công hàn, công cắt), tốn que hàn; - Khó bảo dưỡng sơn hai mặt (kể giằng); - Dễ đọng bụi bên trong; - Chu vi tiết diện lớn (20x42) cm, chiếm mặt bằng, vướng khơng gian; Vì thực tế áp dụng PA Footer Page 24 of 126 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Header Page 25 of 126 Luận văn đề cập vấn đề cần thiết lĩnh vực xây dựng, đặc biệt cho khung thép nhà tầng có cột nhằm tạo khơng gian lớn cho cơng trình, thi cơng gọn gàng, đơn giản; cho cơng trình sử dụng xe chuyên dụng chạy để vận chuyển vật nặng Luận văn áp dụng tiêu chuẩn thiết kế hành để tính tốn tải trọng, nội lực lên khung, tính tốn lựa chọn số loại cột với hình dạng tiết diện khác nhằm mục đích so sánh tính khả thi, tính kinh tế, để lựa chọn tiết diện hợp lý cột khung thép nhà tầng Qua kết nghiên cứu, tác giả rút kết luận kiến nghị sau: Luận văn giới thiệu cách nhìn tổng quan, nhằm giúp người thiết kế nhìn nhận chi tiết tiết diện hợp lý cột thép khung; việc chọn hình dạng tiết diện cột bị chi phối cơng cơng trình, u cầu chịu lực, tính khả thi, nguồn cung ứng vật tư, tính thẩm mỹ, tính kinh tế khả tu, bảo trì sử dụng Luận văn nghiên cứu ngun lý phương pháp tính tốn kết cấu khung thép phần mềm SAP 2000, cho tổ hợp tải trọng bất lợi thiết kế; sau sử dụng nội lực để chọn tiết diện cột khung Luận văn khảo sát số cột với dạng phương án tiết diện khác nhau, tính toán cụ thể so sánh phương án theo tiêu chí nêu đề xuất phương án cột hợp lý Tìm hiểu ứng xử số loại cột chịu nén tâm quy trình thiết kế chúng 5.Tìm hiểu cơng nghệ chế tạo, thi cơng hệ khung, so sánh tính kinh tế sử dụng cho cột thép cho nhà tầng Qua so sánh, thấy với cột chịu nén tâm Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 24 khung nên sử dụng tiết diện hộp hợp lý nhất; Lx ¹ Ly nên dung hộp chữ nhật Cột rỗng tốn thép hơn; có chu vi tiết diện lớn hơn, tốn cơng chế tạo, khó tốn kinh phí bảo dưỡng nên sử dụng cho cột loại nhỏ Dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo: Do điều kiện hạn chế thời gian kiến thức; Luận văn khảo sát tương đối kỹ cột chịu nén tâm kiến nghị dạng tiết diện hợp lý cho cột khung thép nhà tầng, mái nhẹ Từ kết luận văn này, làm sở để tiến hành nghiên cứu bao gồm: 1.Tìm hiểu, khảo sát tiết diện hợp lý cột khung thép nhà nhiều tầng chịu nén lệch tâm (lệch tâm phẳng lệch tâm xiên) công trình loại này, ảnh hưởng sàn cứng, chuyển vị tầng đến ổn định chịu lực cột đáng kể Về ảnh hưởng cấu tạo nút đến chiều dài tính tốn, ổn định chịu lực loại cột khung Về tiết diện thép hợp lý cột liên hợp thép-bê tơng, cơng trình nhà tầng nhiều tầng … Footer Page 26 of 126 ... TÍNH TỐN LỰA CHỌN TIẾT DIỆN CỘT CHO KHUNG THÉP NHÀ MỘT TẦNG THEO TCXDVN 338 : 2005 3.1 TÍNH TỐN KHUNG 3.1.1 Các số liệu tính tốn Xác định nội lực tính tốn chọn tiết diện cho cột khung thép nhà công... đặc chịu nén tâm a Chọn tiết diện cột - Chọn dạng tiết diện: - Xác định diện tích cần thiết tiết diện cột: b Kiểm tra tiết diện cột - Kiểm tra bền thân cột có giảm yếu tiết diện: - Kiểm tra ổn... trọng, nội lực lên khung, tính tốn lựa chọn số loại cột với hình dạng tiết diện khác nhằm mục đích so sánh tính khả thi, tính kinh tế, để lựa chọn tiết diện hợp lý cột khung thép nhà tầng Qua kết nghiên