THUYẾT TRÌNH KẾT CẤU THÉP

PHẦN II: CÁC DẠNG DÀN DẦM THÉP SỬ DỤNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM KẾT CẤU THÉP Ưu khuyết điểm trong Kết Cấu Thép.. cũng là lý do khiến dàn được sử dụng nhiều trong kết

PHẦN II: CÁC DẠNG DÀN DẦM THÉP SỬ DỤNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

KẾT CẤU THÉP

Ưu khuyết điểm trong Kết Cấu Thép.

+ Ưu:

Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao fy=220 - 400 MPa Cấu trúc đồng nhất của vật liệu

Trọng lượng nhẹ Nhẹ nhất so với các kết cấu chịu lực khác như bê tông, gạch đá, gỗ

Công nghiệp hoá cao trong vật liệu, kết cấu thực hiện trong nhà máy

Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ghép

Tính kín, không thấm nước, thấm khí

+ Khuyết:

Chịu gỉ kém Bảo vệ bằng sơn, mạ kẽm, mạ nhôm

Chịu lửa kém Vật liệu không cháy, mất khả năng chịu lực từ t=500 - 600 độ

C Nên bảo vệ bằng sơn chống lửa, bê tông

- Kết cấu thép thích hợp với các công trình:

Nhịp lớn

Chiều cao lớn

Tải trọng nặng

Cần trọng lượng nhẹ

Cần độ kín không thấm

- Các yêu cầu đối với Kết Cấu Thép:

1 Yêu cầu về sử dụng:

Đảm bảo chịu lực

Đảm bảo bền vững, khả năng bảo dưỡng

Đẹp

2 Yêu cầu về kinh tế:

Tiết kiệm vật liệu

Công nghiệp khí chế tạo

Lắp ghép nhanh

1 Đại cương về dàn thép

1.1 Định nghĩa

Dàn thép là một kết cấu rỗng bao gồm các thanh quy tụ và liên kết với nhau tại nút giàn thông qua một bản thép gọi là bản mã Liên kết trong giàn thường dùng liên kết hàn, bulông hoặc đinh tán

1.2 Đặc điểm

• Dàn bao gồm các thanh cánh trên, thanh cánh dưới và các thanh bụng

• Dàn là kết cấu chịu uốn nhưng các thanh giàn chủ yếu chịu lực trục nên giảm trọng lượng và tiết kiệm vật liệu hơn nhiều so với dầm thép Đây

cũng là lý do khiến dàn được sử dụng nhiều trong kết cấu thép, đặc biệt là những kết cấu cần vượt nhịp lớn

• Trong hầu hết các trường hợp, dàn được cấu tạo thành hệ không gian nên

dễ tạo được các loại hình dáng phù hợp với yêu cầu kiến trúc

• Liên kết thường được sử dụng trong dàn là liên kết hàn, bulông hoặc đinh tán

1.3 Phân loại dàn thép

Được phân chia dựa theo ba tính chất:

Theo công dụng

Theo cấu tạo thanh giàn

Theo sơ đồ kết cấu

1.3.1 Theo công dụng:

• Dàn làm mái nhà: Dàn vì kèo;

• Dàn cầu, cầu trục;

• Tháp, trụ…

1.3.2 Theo cấu tạo thanh giàn:

• Dàn nhẹ: Nội lực trong các thanh nhỏ Các thanh giàn có dạng một thép

góc hoặc một thép tròn

VD: sử dụng 1 thép góc L 50x6 hay 60x7 …

• Dàn thường: Là loại dàn dùng để đỡ mái panel Nội lực trong các thanh

nhỏ hơn 5000kN Các thanh dàn có dạng hai thép góc ghép lại

Hình 1.3.1 Các loại dàn thường

• Dàn nặng: Là loại dàn được sử dụng trong các công trình chịu tải trọng

nặng

• Nội lực lớn nhất trong các thanh thường lớn hơn 5000kN Các thanh dàn

có tiết diện tổ hợp

Hình 1.3.2 Các loại dàn nặng

1.3.3 Phân loại theo sơ đồ kết cấu

• Dàn đơn giản

• Dàn liên tục

• Dàn mút thừa

• Dàn kiểu tháp trụ

• Dàn kiểu khung

• Dàn kiểu vòm

Ưu , nhược điểm của từng loại dàn:

Thường dùng trong nhà hát, nhà triển lãm, phòng hoà nhạc, cung thể thao

a) Dàn đơn giản:

• Ưu điểm: là dễ chế tạo, dựng lắp, không chịu ảnh hưởng độ lún gối tựa

và nhiệt độ nên được dùng nhiều

• Nhược điểm: tuy nhiên nhược điểm của loại dàn này là tốn vật liệu,

không vượt được khẩu độ xa

Hình 1.3.3 Dàn đơn giản

b) Dàn liên tục:

Ưu điểm: tiết kiệm vật liệu hơn so với dàn đơn giản.

Nhược điểm: phức tạp trong chế tạo, dựng lắp và bị ảnh hưởng bởi độ lún gối

tựa và nhiệt độ

Hình 1.3.4 Dàn liên tục

c) Dàn mút thừa: Các thanh nhánh phần mút thừa có nội lực ngược dấu với

thanh cánh ở phần trong nhịp

Cũng giống như giàn đơn giãn giàn nút thừa có những ưu và nhược điểm sau

Ưu điểm: tiết kiệm vật liệu hơn so với dàn đơn giản,

Nhược điểm: phức tạp trong chế tạo, dựng lắp và bị ảnh hưởng bởi độ lún gối

tựa và nhiệt độ

Hình 1.3.5 Dàn mút thừa d) Dàn kiểu tháp trụ Sử dụng cho các công trình tụ điện, ăngten , cột điện vượt

sông

Hình 1.3.6 Dàn kiểu tháp trụ

e) Dàn kiểu khung: Sử dụng chịu lực chính cho các công trình có khẩu nhịp

lớn

Gồm các loại: khung đặc, khung rỗng.

Ưu điểm:

Vượt được khẩu độ lớn

Chịu nén uốn Đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ

Nhược điểm: Phức tập trong tính toán kết cấu để đảm bảo không bị vênh

giàn, khó khăn trong việc lắp đặt, tốn nhiều vật liệu

Hình 1.3.7 Dàn kiểu khung

f) Dàn kiểu vòm: Sử dụng làm kết cấu cho các công trình có khẩu độ rất lớn

vượt 60 nhịp như nhà triển lảm nhà thể thao, nhà ga, nhà hát, có mặt bằng hình chữ nhật

Ưu điểm: vượt được nhịp lớn Nhịp càng lớn thì kế cấu vòng càng lợi so với

các kết cấu khác (vì momen tỉ lệ với nhịp) Vì vậy trong kết cấu thép nhà nhịp lớn thường làm kết cấu kiểu vòm khi L >= 80m (Nếu L < 80m thì không có lợi)

Nhược điểm: Phức tập trong tính toán kết cấu và lắp đặt Dễ biến dạng, dễ

bị xô lệch, tấm mái dễ bị vỡ Có những vùng khó sử dụng, đó là những vùng chân vòm và đỉnh vòm (vùng chết)

Hình 1.3.8 Dàn kiểu vòm

2 Các dạng kết cấu mái

2.1 Kết cấu mái không gian của nhà nhịp lớn

Các kết cấu kiểu khung, dầm, vòm đã giới thiệu là nhưng dạng kết cấu phẳng, gồm những hệ kết cấu riêng lẻ liên kết với nhau bằng hệ giằng, vì vậy

sự làm việc không gian của các kết cấu này là không lớn Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng kết cấu không gian cho nhà nhịp lớn Kết cấu không gian là các kết cấu mà các cấu kiện chịu lực không nằm trong một mặt phẳng

Ưu điểm:

Số nút và số thanh được định hình hóa lớn nhất

Nâng cao độ cứng, an toàn cho mái, tránh được sự phá hoại đột ngột Giảm kích thước và trọng lượng tấm mái nhờ các ô lưới

Kết cấu không gian nhẹ và tạo được dáng kiên trục đẹp hơn kết cấu phẳng

Phương thức thi công hiện đại

Nhược điểm:

Việc tính toán và thi công cũng khó khăn hơn

Thi công đòi hỏi chính xác cao nên bị hạn chế sử dụng

Hình 2.1 : Hệ mái lưới không gian

2.2 Hệ thanh không gian dạng vỏ, mái cupon

2.2.1 Mái không gian dạng vỏ

Là hệ thanh không gian một lớp có mặt ngoài công theo một chiều, dùng cho các công trình có dạng hình chữ nhật, các ô lưới của võ thường có dạng hình thoi

Ưu diểm:

Vượt được nhịp lớn lên đến 90m

Nhẹ hơn kết cấu BTCT

Tạo kiểu dáng kiến trúc đẹp

Nhược điểm:

Tính toán và thi công nhiều khó khăn

Hình 2.2.1: Mái không gian một lớp

2.2.2 Mái cupôn

Mái cupôn là kết cấu mái không gian có mặt cong hai chiều được dùng cho các công trình có mặt bằng hình tròn hoặc đa giác đều

Bao gồm : Cupôn sườn, cupôn sườn vòng, cupôn lưới

Ưu điểm:

Vượt được nhịp lớn

Kết cấu chịu lực đều nhất

Mái nhẹ do hệ khung không gian rỗng

Tạo kiểu dáng đẹp mái đẹp cho công trình

Nhược điểm:

Chỉ thích hợp cho các mặt bằng hình tròn hay đa giác đều

Khó khăn trong tính toán, thi công

Tương đối khó khăn trong chế tạo vì có vài thành phần không được thống nhất hoá

Hình 2.2.2 : Cupôn sườn

Hình: Cupôn sườn vòng

Hình 2.2.3 : Cupôn sườn lưới

2.3 Hệ mái treo

Hệ mái treo là kết cấu mà các bộ phận chịu lực chính là dây (chủ yếu chịu lực kéo và tựa lên gối tựa)

Ưu điểm

- Hệ mái treo là loại kết cấu nhẹ nhất có thể phủ được nhịp lớn nhất

-Hệ mái treo là loại kết cấu tiết kiệm vật liệu nhất (vì kết cấu chỉ chịu

kéo, không bị mất vật liệu để đảm bảo ổn định)

- Chế tạo và lắp dựng đơn giản

- Có thể chế tạo được hình dáng bất kỳ theo mặt bằng và mái nên dễ tạo được kiến trúc đẹp

Nhược điểm:

- Dễ biến dạng nên ít dùng trong nhà công nghiệp (không dùng trong nhà

công nghiệp có cầu trục).

- Kết cấu gối tựa lớn nên tốn kém

- Khó thoát nước

Hình 2.3.1 : Kết cấu dây treo một dây