22 ket cau thep 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ÔN TẬP VÀ KIỂM TRA MƠN: KẾT CẤU THÉP Mục đích Tài liệu nhằm hỗ trợ cho học viên hình thức giáo dục từ xa nắm vững nội dung ôn tập làm kiểm tra hết môn hiệu Tài liệu cần đƣợc sử dụng với tài liệu học tập môn học giảng giảng viên ơn tập tập trung theo chƣơng trình đào tạo Nội dung hướng dẫn Nội dung tài liệu bao gồm nội dung sau: Phần 1: Các nội dung trọng tâm môn học Bao gồm nội dung trọng tâm môn học đƣợc xác định dựa mục tiêu học tập, nghĩa kiến thức kỹ cốt lõi mà ngƣời học cần có đƣợc hồn thành mơn học Phần 2: Cách thức ôn tập Mô tả cách thức để hệ thống hóa kiến thức luyện tập kỹ để đạt đƣợc nội dung trọng tâm Phần 3: Hướng dẫn làm kiểm tra Mơ tả hình thức kiểm tra đề thi, hƣớng dẫn cách làm trình bày làm lƣu ý sai sót thƣờng gặp, nỗ lực đƣợc đánh giá cao làm Phần 4: Đề thi mẫu đáp án Cung cấp đề thi mẫu đáp án, có tính chất minh hoạ nhằm giúp học viên hình dung yêu cầu kiểm tra cách thức làm thi -1- PHẦN CÁC NỘI DUNG TRỌNG TÂM Chương 1: Cấu tạo khung nhà công nghiệp Cấu tạo phận khung nhà cơng nghiệp Các kích thƣớc khung theo phƣơng ngang phƣơng đứng Vai trò hệ giằng cách bố trí chúng nhà công nghiệp Chương 2: Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang Các loại tải trọng thƣờng xuyên (tĩnh tải) Các loại tải trọng tạm thời (hoạt tải) Chương 3: Xác định nội lực khung ngang Xác định nội lực phƣơng pháp kết cấu Xác định nội lực phần mềm phần tử hữu hạn Tổ hợp lựa chọn giá trị nội lực nguy hiểm Chương 4: Thiết kế xà gồ mái Cấu tạo loại xà gồ mái Thiết kế xà gồ mái sử dụng thép định hình Chương 5: Thiết kế dầm mái Cấu tạo dầm mái Thiết kế lựa chọn tiết diện dầm mái Chương 6: Thiết kế cột Cấu tạo cột nén lệch tâm Thiết kế lựa chọn tiết diện cột nén lệch tâm Tài liệu tham khảo (TLTK): [1] Đoàn Định Kiến, Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp, NXB KH&KT, 2007 [2] Phạm Văn Hội cộng sự, Kết cấu thép cơng trình dân dụng công nghiệp, NXB KH&KT, 2005 -2- PHẦN CÁCH THỨC ÔN TẬP Chương 1: Cấu tạo khung nhà công nghiệp Cấu tạo phận khung nhà công nghiệp: o Khung ngang: gồm cột + dầm (hoặc dàn) Độ cứng khung đƣợc định số nhịp liên kết phận khung Liên kết khớp ngàm o Cửa mái: để thông thống + chiếu sáng o Tấm lợp: có nhiều loại nhƣng thƣờng sử dụng tơn trọng lƣợng nhẹ o Kết cấu cầu trục: gồm dầm cầu trục cầu trục Dầm cầu trục kết cấu đỡ cầu trục, chịu tải trọng di động Cầu trục (cầu chạy) cẩu vật nặng di chuyển gian nhà Các kích thƣớc khung theo phƣơng ngang phƣơng đứng o Theo phƣơng ngang: kích thƣớc bao gồm nhịp khung L; nhịp cầu trục Lct; khoảng cách từ trục ray đến trục định vị; chiều cao tiết diện cột ht; chiều cao tiết diện cột dƣới hd; nhịp cửa mái Lcm (nếu có) o Theo phƣơng đứng: kích thƣớc bao gồm chiều cao cột Ht; chiều cao cột dƣới Hd; chiều cao toàn cột H= Ht + Hd; chiều cao dàn, cửa mái (nếu có) o Đọc TLTK [1] trang 8-9 để biết cách xác định kích thƣớc khung Vai trò hệ giằng cách bố trí chúng nhà cơng nghiệp o Vai trò hệ giằng: bảo đảm bất biến hình tăng độ cứng không gian kết cấu khung ngang; chịu tải trọng tác dụng theo phƣơng dọc nhà nhƣ gió lên tƣờng hồi, lực hãm cầu trục; bảo đảm ổn định cho cấu kiện chịu nén làm cho lắp dựng an toàn thuận lợi o Đọc TLTK [1] trang 10-12 để hiểu rõ thêm nguyên tắc bố trí cấu tạo hệ giằng Chương 2: Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang Tải trọng thƣờng xuyên (Tĩnh tải) o Tĩnh tải mái: bao gồm tải trọng thân lợp (tole+ xà gồ); tải trọng thân kết cấu đỡ mái (dàn kèo; dầm); tải trọng thân cửa mái khung cửa, bậu cửa; tải trọng thân hệ giằng mái; trần treo  Trọng lượng thân lợp: Tải trọng đƣợc tính quy đổi thành tải phân bố dầm khung, tải tập trung nút dàn khung  Tải trọng thân kết cấu đỡ mái (dàn kèo; dầm): Tiết diện, hình dạng, kích thƣớc đƣợc lấy theo thiết kế tƣơng tự, giả thiết trƣớc theo nhịp -3-  Tải trọng thân cửa mái khung cửa, bậu cửa: Kích thƣớc cửa mái đƣợc chọn theo điều kiện thơng thống, lấy sáng Có nhiều dạng cửa mái, nhƣng cửa mái khung thép kích thƣớc nhỏ đƣa cửa mái vào mơ hình tính tốn Trọng lƣợng bậu cửa chọn sơ 100-150 daN/m Trọng lƣợng cửa kính khung cánh cửa 35-40 daN/m2  Trần treo: Nếu có trần treo đƣa tải trần treo vào dầm khung, dàn o Tĩnh tải khác: bao gồm tải trọng thân dầm cầu chạy, dầm hãm; tải trọng thân bao che, hệ sƣờn tƣờng; tải trọng thân hệ giằng cột  Tải trọng thân dầm cầu chạy, dầm hãm: kích thƣớc dầm cầu chạy đƣợc thiết kế chọn theo kinh nghiệm khoảng từ 1-2 kN/m với sức trục dƣới 30T Dầm hãm khơng bố trí liên tục, trọng lƣợng dầm hãm bỏ qua tính tốn  Tải trọng thân bao che, hệ sườn tường: Sơ tải trọng nhƣ tải trọng vật liệu lớp mái (nếu tole), tác dụng vào cột khung thành tải phân bố dọc trục cột Các vật liệu khác lấy theo catologue  Tải trọng thân hệ giằng cột: Hệ giằng cột bố trí liên tục theo phƣơng dọc nhà, bố trí đầu hồi, khe nhiệt để tăng cƣờng điểm cố kết cho cột ngồi mặt phẳng Thơng thƣờng, bỏ qua tải trọng thân giằng cột o Đọc TLTK [1] trang 13-14 để xem ví dụ tính tĩnh tải mái Tải trọng tạm thời (Hoạt tải) o Hoạt tải sửa chữa mái: giá trị hoạt tải mái sửa chữa thi công lấy theo TCVN 2737-1995 Mái tole, fibrô ximăng lấy ptc= 30 daN/m2, mái panel lấy ptc=75 daN/m2, hệ số vƣợt tải 1,3  Đọc TLTK [1] trang 14 o Hoạt tải cầu trục:  Áp lực đứng cầu trục Dmax , Dmin: Áp lực đứng cầu trục lên cột đƣợc xác định tác dụng nhiều hai cầu trục hoạt động nhịp đƣợc xác định theo đƣờng ảnh hƣởng phản lực tựa hai dầm cầu trục hai bên cột Khi phía có áp lực lớn Dmax tác dụng, tƣơng ứng phía bên lực tác dụng lên vai cột bé đƣợc gọi Dmin  Lực hãm xe Tmax: Lực hãm xe con, qua bánh xe cầu trục, truyền lên dầm hãm vào cột vận chuyển Lực hãm ngang Tmax đặt cao trình dầm hãm đƣợc xác định tƣơng tự nhƣ Dmax Dmin  Đọc TLTK [1] trang 15-16 để nắm công thức xác định Dmax , Dmin Tmax  Đọc TLTK [1] trang 16 để xem ví dụ minh họa xác định hoạt tải cầu trục o Hoạt tải gió: Gió thổi lên mặt tƣờng dọc, đƣợc chuyển thành phân bố cột khung Gió phạm vi mái phân bố dầm mái vng góc -4- với mặt đón gió đƣợc đƣợc chuyển thành lực tập trung đặt nút dàn dàn mái  Đọc TLTK [1] trang 17 để nắm công thức xác định tải trọng gió  Đọc TLTK [1] trang 17-18 để xem ví dụ minh họa xác định hoạt tải gió Chương 3: Xác định nội lực khung ngang  Xác định nội lực phƣơng pháp kết cấu o Dùng phƣơng pháp chuyển vị cơng thức tính sẵn kết hợp bảng tra số để xác định nội lực khung tƣơng ứng với loại tải trọng riêng lẻ xét Chƣơng o Đọc TLTK [1] trang 19-27 o Làm lại ví dụ minh họa TLTK trang 21-27 để hiểu rõ cách thức xác định nội lực khung  Xác định nội lực phần mềm phần tử hữu hạn: Nội lực khung tƣơng ứng với loại tải trọng tác dụng dùng phần mềm nhƣ SAP2000, STAAD PRO dể xác định  Tổ hợp tải trọng o Có loại tổ hợp tải trọng bao gồm: Tổ hợp (gồm tĩnh tải hoạt tải); Tổ hợp (gồm tĩnh tải nhiều hoạt tải với hệ số tổ hợp 0,9) o Tĩnh tải đƣợc kể đến trƣờng hợp, không kể dấu o Không thể xét đồng thời Dmax có hai cột, nhƣ lực hãm ngang Tmax gió trái với gió phải đồng thời o Lực hãm ngang Tmax đặt vào cột có Dmax Dmin Lực Tmax thay đổi chiều nên trị số nội lực mang dấu (±) Do vậy, xét đến lực Dmax ln ln cộng thêm tải trọng Tmax trị số mơmen ln tăng thêm o Đọc TLTK [1] trang 28-31 để hiểu rõ thêm nguyên tắc tổ hợp tải trọng  Xác định nội lực nguy hiểm để thiết kế tiết diện khung o Chọn nội lực tính cột: với đoạn cột xét mặt cắt tiết diện; tiết diện cột, cần tìm cặp nội lực sau: Cặp 1: M+max Ntƣ ; Cặp 2: M-min Ntƣ; Cặp 3: Nmax Mtƣ Đối với cặp cần kể tải trọng khơng gây thêm lực dọc N nhƣng có gây mơmen M (nhƣ gió, lực hãm o Chọn nội lực tính dầm: với đoạn dầm xét mặt cắt tiết diện; tiết diện cột, cần tìm cặp nội lực sau: Cặp 1: M+max , Ntƣ Vtƣ ; Cặp 2: M-min , Ntƣ Vtƣ; Cặp 3: Vmax , Mtƣ Ntƣ o Đọc TLTK [1] trang 29-31 để xem ví dụ minh họa cách xác định cặp nội lực nguy hiểm để thiết kế -5- Chương 4: Thiết kế xà gồ mái Cấu tạo loại xà gồ mái: gồm loại o Xà gồ định hình: dùng với lợp nhẹ (thƣờng tole) bƣớc khung B 6m, chịu uốn xiên mặt mái nghiêng nên thích hợp với thép hình chữ C, chữ Z thép hình hộp chữ nhật o Xà gồ dạng dàn: dùng nhịp xà gồ (bƣớc khung) B > 6m Xà gồ đƣợc đặt chiều cao dàn mặt phẳng thẳng đứng để xà gồ chịu uốn phẳng giảm bớt chiều cao làm việc kết cấu Thiết kế xà gồ mái sử dụng thép định hình o Các tải trọng bao gồm trọng lƣợng lợp, trọng lƣợng thân xà gồ hoạt tải mái (cần kể đến tải trọng gió gió bốc mái có trị số lớn) o Tổ hợp tải trọng dùng để thiết kế xà gồ : Tĩnh tải + Hoạt tải sửa chữa mái Tĩnh tải + Hoạt tải gió o Tiết diện xà gồ cần kiểm tra theo điều kiện cƣờng độ (điều kiện bền) biến dạng (điều kiện chuyển vị) o Đọc TLTK [2] trang 34-37 Chương 5: Thiết kế dầm mái Cấu tạo dầm mái: dầm mái chọn tiết diện định hình cán nóng, dập nguội tổ hợp, tiết diện I tổ hợp thƣờng đƣợc chọn Thiết kế lựa chọn tiết diện dầm mái o Sơ chọn tiết diện theo cấu kiện chịu uốn phẳng o Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền ổn định cấu kiện chịu uốn nén uốn o Đọc lại chƣơng Thiết kế dầm thép Kết cấu thép Chương 6: Thiết kế cột Cấu tạo cột nén lệch tâm o Cột khung có nhiều dạng khác nhau, phân loại theo nhiều cách Theo hình thức tiết diện cột có: cột có tiết diện đặc cột rỗng  Cột đặc cột có mặt cắt ngang tiết diên không thay đổi suốt chiều dài cột  Cột rỗng cột có mặt cắt ngang tiết diên thay đổi theo chiều dài cột thƣờng gồm nhiều nhánh liên kết lại với giằng giằng o Đọc lại chƣơng Thiết kế cột thép Kết cấu thép Thiết kế cột nén lệch tâm o Chọn dạng tiết diện cột o Sơ chọn kích thƣớc tiết diện -6- o Kiểm tra bền tiết diện o Kiểm tra ổn định tiết diện bao gồm ổn định tổng thể ổn định cục o Đọc TLTK [1] trang 39-46 để xem ví dụ minh họa thiết kế cột nén lệch tâm -7- PHẦN HƯỚNG DẪN LÀM BÀI KIỂM TRA a/ Hình thức kiểm tra kết cấu đề Đề kiểm tra bao gồm hai phần lý thuyết tập Thời gian thi 90 phút sử dụng tài liệu Phần lý thuyết có câu (5 điểm) đƣợc phân phối nhƣ sau: o Chƣơng Chƣơng 4: câu (2 điểm) o Chƣơng Chƣơng 3: câu (3 điểm) Phần tập có tập (5 điểm) đƣợc phân phối Chƣơng Chƣơng nhƣ sau: o Chƣơng bao hàm cách xác định loại tải trọng xác định loại tải trọng đƣợc 5,0 điểm o Chƣơng bao hàm thiết kế xà gồ trong phần thiết kế tiết diện xà gồ định hình đƣợc 5,0 điểm b/ Hướng dẫn làm phần tự luận Trƣớc hết phải tìm yêu cầu bài, gạch dƣới đọc thật kỹ để làm vừa đủ theo yêu cầu Làm thừa so với yêu cầu khơng đƣợc tính điểm, thời gian vơ ích Không cần làm theo thứ tự Câu dễ làm trƣớc Chú ý đơn vị lực, chiều dài cần thống để tránh nhầm lẫn, chọn đơn vị phù hợp để tính tốn xun suốt (ví dụ chọn đơn vị lực KN đơn vị chiều dài cm) Phần nhận xét viết ngắn gọn trình bày theo hiểu biết Chép ngƣời khác khơng đƣợc tính điểm -8- PHẦN ĐỀ THI MẪU VÀ ĐÁP ÁN TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM (MẪU 1: Đề thi tự luận) KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỀ THI SỐ 01 MÔN: KẾT CẤU THÉP 2…………… - HK /NH LỚP: ……………………………………… - HỆ: TỪ XA, VHVL Thời gian làm bài: 90 phút……………………… SV sử dụng tài liệu Bài (2,0 đ) Trình bày vai trò hệ giằng mái nhà công nghiệp nêu rõ vị trí hệ giằng mái nhà cơng nghiệp (có vẽ hình minh họa) Bài (3,0 đ) Cho bảng thống kê nội lực mặt cắt tiết diện chân cột ứng với trƣờng hợp tải tác dụng nhƣ bảng bên dƣới Yêu cầu tìm cặp nội lực nguy hiểm dùng để thiết kế tiết diện chân cột tƣơng ứng với tổ hợp tổ hợp Trƣờng hợp tải (kN,m) Tiết diện Nội lực Chân cột Tĩnh tải Hoạt tải mái Dmax trái Tmax trái Gió trái Gió phải M -0,025 0,141 -8,693 1,918 1,342 -2,391 N 51,71 7,02 0 0 Bài (5,0 đ) Xác định Dmax; Dmin Tmax hai cầu trục sức nâng Q=100 T, chế độ làm việc trung bình, tác dụng lên khung ngang nhà công nghiệp tầng nhịp, với nhịp nhà L=36 m, bƣớc cột B=12 m Cho biết số liệu cầu trục nhƣ sau: Áp lực tiêu chuẩn bánh xe lớn Pc1max= 48 T; Pc2max=49 T; trọng lƣợng cầu trục G=155 T; trọng lƣợng xe Gxc=42 T; bề rộng cầu trục Bct=8800 mm; khoảng cách bánh xe 840 + 4600 + 840 mm; số bánh xe bên no= - HẾT Ngày … tháng … năm … XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO KHOA GIẢNG VIÊN (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên) -9- TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐÁP ÁN ĐỀ THI SỐ 01 MÔN: KẾT CẤU THÉP 2…………… - HK /NH LỚP: ……………………………… - HỆ: TỪ XA, VHVL Thời gian làm bài: 90 phút……………………… SV sử dụng tài liệu Bài 1: (2,0 đ) (1,0 đ): Nêu vai trò hệ giằng mái nhà công nghiệp Ổn định (tăng độ cứng tồn nhà; giảm chiều dài tính tốn nén); Chịu lực (chịu gió tác dụng lên tƣờng đầu hồi); Lắp ráp (cố định tạm trình lắp dựng) (1,0 đ): Trình bày vẽ hình vị trí hệ giằng mái cánh (cánh dƣới) giằng mái đứng Bài : (3,0 đ) Tiết diện Chân cột TỔ HỢP CƠ BẢN Nội + M max Ntƣ M-min Ntƣ Nmax Mtƣ lực M N TỔ HỢP CƠ BẢN M max Ntƣ M-min Ntƣ Nmax Mtƣ + 1+5 1+3+4 1+2 1+0,9(2+5) 1+0,9(3+4+6) 1+0,9(2+3+4+6) 1,317 51,71 (0,5đ) -10,636 51,71 (0,5đ) 0,116 58,73 (0,5đ) 1,3097 58,028 (0,5đ) -11,7268 51,71 (0,5đ) -11,5999 58,028 (0,5đ) Bài : (5,0 đ) 5720 4600 840 2520 840 4600 840 12000 0.267 0.337 P1 P1 0.720 P2 P2 0.790 1.000 0.930 P2 P2 0.547 0.477 P1 P1 3200 840 12000 (1,0đ): Hình vẽ chất tải ghi giá trị tung độ đƣờng ảnh hƣởng tƣơng ứng (0,5đ): P1minc = Q+G 100 + 155 - P1maxc = - 48 = 15.75T no Q+G 100 + 155 (0,5đ): P2minc = n - P2maxc = - 49 = 14.75T o (1,0đ): Dmax = 1.2x0.85[49(0.93+1+0.79+0.72)+48(0.477+0.547+0.337+0.267)]= 251.64 T (1,0đ): Dmin = 1.2x0.85[14.75x3.44 + 15.75x1.628] = 77.9 T (0,5đ): T1c = 0.05(Q+Gxc) 0.05(100 + 42) = = 1.775T no (0,5đ): T = 1.2x0.85x1.775[3.44 + 1.628] = 9.17 T - HẾT - 10 - ... 58, 028 (0,5đ) Bài : (5,0 đ) 5 720 4600 840 25 20 840 4600 840 120 00 0 .26 7 0.337 P1 P1 0. 720 P2 P2 0.790 1.000 0.930 P2 P2 0.547 0.477 P1 P1 320 0 840 120 00 (1,0đ): Hình vẽ chất tải ghi giá trị tung... 155 (0,5đ): P2minc = n - P2maxc = - 49 = 14.75T o (1,0đ): Dmax = 1.2x0.85[49(0.93+1+0.79+0. 72) +48(0.477+0.547+0.337+0 .26 7)]= 25 1.64 T (1,0đ): Dmin = 1.2x0.85[14.75x3.44 + 15.75x1. 628 ] = 77.9 T... 1+3+4 1 +2 1+0,9 (2+ 5) 1+0,9(3+4+6) 1+0,9 (2+ 3+4+6) 1,317 51,71 (0,5đ) -10,636 51,71 (0,5đ) 0,116 58,73 (0,5đ) 1,3097 58, 028 (0,5đ) -11, 726 8 51,71 (0,5đ) -11,5999 58, 028 (0,5đ) Bài : (5,0 đ) 5 720 4600