Bài giảng Kết cấu thép: Phần 2 dành cho đối tượng là sinh viên ngành Kỹ thuật công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp với mục tiêu hướng dẫn người học tiếp cận việc thiết kế kết cấu thép cho nhà công nghiệp và nhà nhịp lớn, có cấu tạo từ các cấu kiện cơ bản với cái nhìn tổng quát đến chi tiết. Bài giảng truyền đạt cách lựa chọn phương án kết cấu sử dụng cho công trình nhà, đến các nội dung tính toán, cấu tạo, hoàn chỉnh một quá trình thiết kế Kết cấu nhà thép.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP P2 Mã số: XD 33.3 Chủ biên: PGS.TS Nguyễn Hồng Sơn Thành viên tham gia: Ths Vũ Quang Duẩn Ths Mai Trọng Nghĩa Ths Nguyễn Thanh Tùng HÀ NỘI, THÁNG NĂM 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA XÂY DỰNG BÀI GIẢNG MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP P2 Mã số: XD 33.3 Chủ biên: PGS.TS Nguyễn Hồng Sơn Thành viên tham gia: Ths Vũ Quang Duẩn Ths Mai Trọng Nghĩa Ths Nguyễn Thanh Tùng Hà Nội, ngày tháng CHỦ BIÊN năm 2016 Hà Nội, ngày tháng năm 2016 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN MỤC LỤC BÀI ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP 13 1.1 Đặc điểm chung 13 1.2 Các yêu cầu thiết kế khung ngang 14 1.2.1 Yêu cầu sử dụng 14 1.2.2 Yêu cầu kinh tế 14 1.3 Một số hình ảnh khung thép nhà công nghiệp 15 1.3.1 Hình ảnh cấu tạo chung nhà cơng nghiệp 15 1.3.2 Hình ảnh cấu tạo chi tiết nhà công nghiệp 15 BÀI CẤU TẠO NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG 17 2.1 Các phận kết cấu nhà cơng nghiệp tầng 17 2.2 Bố trí hệ lưới cột 17 2.3 Kích thước khung ngang 18 2.3.1 Sơ đồ khung ngang 18 2.3.2 Kích thước khung nhịp 21 2.4 Hệ giằng khung nhà công nghiệp 23 2.4.1 Hệ giằng mái 23 2.4.2 Hệ giằng cột 26 2.4.3 Đặc điểm tính tốn hệ giằng (tự đọc tài liệu) 26 BÀI TÍNH TỐN KHUNG NGANG 28 3.1 Sơ đồ tính khung 28 3.2 Tải trọng tác dụng lên khung ngang 29 3.2.1 Tải trọng thường xuyên 29 3.2.2 Tải trọng cầu trục 31 3.2.3 Tải trọng tạm thời mái 33 3.2.4 Tải trọng gió 33 3.3 Tính nội lực khung tổ hợp nội lực 34 3.3.1 Tính nội lực khung 34 3.3.2 Tổ hợp nội lực 35 3.3.3 Các trường hợp chất tải khung - ví dụ minh họa 36 3.4 Kiểm tra sơ chuyển vị khung ngang 37 3.4.1 Chuyển vị ngang đỉnh cột 38 3.4.2 Chuyển vị đứng đỉnh khung (xem xét trường hợp có yêu cầu) 38 3.5 Sự làm việc không gian nhà (tự đọc tài liệu) 39 3.5.1 Ảnh hưởng hệ giằng dọc 39 3.5.2 Ảnh hưởng mái cứng 39 BÀI THIẾT KẾ CẤU KIỆN VÀ CHI TIẾT LIÊN KẾT 41 4.1 Cấu tạo tính toán cột 41 4.1.1 Chiều dài tính tốn cột 41 4.1.2 Chọn kiểm tra tiết diện cột đặc 43 4.1.3 Kiểm tra ổn định tổng thể cột tiết diện vát (tham khảo) 48 4.2 Cấu tạo tính tốn xà 50 4.2.1 Chọn tiết diện 50 4.2.2 Kiểm tra tiết diện 51 4.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể xà ngang tiết diện vát 51 4.3 Cấu tạo tính tốn vai cột 52 4.3.1 Vai cột có cột tiết diện đặc 52 4.3.2 Vai cột có cột tiết diện rỗng (tự đọc tài liệu) 55 4.4 Cấu tạo tính toán chân cột 56 4.4.1 Tính tốn đế 56 4.4.2 Tính toán dầm đế 60 4.4.3 Tính tốn sườn A sườn B 60 4.4.4 Tính tốn bulơng neo 61 4.4.5 Tính tốn đường hàn liên kết cột vào đế 62 4.5 Cấu tạo tính tốn chi tiết liên kết cột với xà ngang 63 4.5.1 Tính tốn bu lơng liên kết 64 4.5.2 Tính tốn mặt bích 65 4.5.3 Chiều dày bụng cột chỗ liên kết 66 4.5.4 Tính tốn đường hàn liên kết cột xà ngang với mặt bích 66 4.6 Cấu tạo tính tốn chi tiết liên kết nối xà với xà (ở nhịp) 66 4.7 Cấu tạo tính tốn chi tiết liên kết đỉnh xà 68 4.7.1 Tính tốn bu lơng liên kết 68 4.7.2 Chiều dày mặt bích 69 4.7.3 Chiều dài chiều cao đường hàn 69 4.8 Sơ đồ khối tính tốn khung ngang 70 BÀI KẾT CẤU MÁI 71 5.1 Cấu tạo mái 71 5.1.1 Mái có xà gồ 71 5.1.2 Mái không xà gồ (tự đọc tài liệu) 72 5.2 Cấu tạo tính tốn xà gồ 73 5.2.1 Xà gồ tiết diện đặc 73 5.2.2 Xà gồ tiết diện rỗng (tự đọc tài liệu) 79 BÀI KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC 81 6.1 Kết cấu đỡ cầu trục 81 6.1.1 Các phận kết cấu đỡ cầu trục 81 6.1.2 Tải trọng tác dụng 83 6.2 Dầm cầu trục tiết diện đặc 84 6.2.1 Cấu tạo tiết diện 84 6.2.2 Tính tốn nội lực dầm 86 6.2.3 Chọn tiết diện dầm 87 6.2.4 Kiểm tra tiết diện dầm độ bền 90 6.2.5 Kiểm tra bền mỏi 93 6.2.6 Kiểm tra võng 94 6.2.7 Kiểm tra ổn định tổng thể ổn định cục 95 6.2.8 Liên kết cánh bụng 95 6.2.9 Kiểm tra độ bền bền mỏi với trường hợp đặc biệt khác 96 6.3 Các loại dầm cầu trục khác (tự đọc tài liệu) 97 6.3.1 Giàn cầu trục 97 6.3.2 Dầm cầu trục công xơn 99 6.3.3 Dầm cầu trục treo 99 6.4 Các chi tiết liên kết dầm cầu trục 103 6.4.1 Gối dầm cầu trục 103 6.4.2 Ray cầu trục cách liên kết 105 6.4.3 Gối chắn cầu trục 105 BÀI HỆ SƯỜN TƯỜNG 107 7.1 Tác dụng phân loại 107 7.1.1 Tác dụng 107 7.1.2 Phân loại 107 7.2 Bố trí hệ sườn tường 107 7.2.1 Hệ sườn tường dọc nhà 107 7.2.2 Hệ sườn tường ngang nhà 108 7.3 Tính tốn hệ sườn tường 108 7.3.1 Tính tốn dầm tường 108 7.3.2 Tính tốn cột sườn tường 110 VÍ DỤ TÍNH TỐN CHƯƠNG 112 BÀI PHẠM VI SỬ DỤNG VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU NHÀ NHỊP LỚN 131 8.1 Khái niệm phạm vi sử dụng 131 8.2 Các đặc điểm kết cấu nhà nhịp lớn 131 8.3 Phân loại kết cấu nhà nhịp lớn 131 8.3.1 Kết cấu phẳng chịu lực 131 8.3.2 Kết cấu không gian chịu lực 131 8.3.3 Kết cấu mái treo chịu lực 132 BÀI NHÀ NHỊP LỚN VỚI KẾT CẤU PHẲNG CHỊU LỰC 133 9.1 Kết cấu kiểu dầm, giàn 133 9.1.1 Hình dạng giàn 133 9.1.2 Hệ bụng 134 9.1.3 Kết cấu dầm giàn 134 9.2 Kết cấu khung 136 9.2.1 Các loại khung 136 9.2.2 Đặc điểm tính tốn cấu tạo 137 9.3 Kết cấu vòm 138 9.3.1 Các kiểu vòm 138 9.3.2 Đặc điểm cấu tạo tính tốn 139 9.3.3 Khớp chân vòm 142 9.3.4 Khớp đỉnh vòm 144 BÀI 10 KẾT CẤU MÁI KHÔNG GIAN NHÀ NHỊP LỚN 145 10.1 Khái niệm 145 10.2 Hệ thanh không gian phẳng 145 10.2.1 Cấu tạo 145 10.2.2 Tính tốn 149 10.3 Hệ không gian dạng vỏ 150 10.3.1 Cấu tạo 150 10.3.2 Tính tốn 151 10.4 Kết cấu mái Cupon (tự đọc sách) 151 10.4.1 Cupôn sườn 152 10.4.2 Cupơn sườn vịng 156 10.4.3 Cupôn lưới 157 BÀI 11 HỆ MÁI TREO 158 11.1 Giới thiệu chung 158 11.1.1 Ưu điểm 158 11.1.2 Nhược điểm 158 11.2 Kết cấu mái dây lớp 158 11.2.1 Hệ lớp dây mềm 158 11.2.2 Hệ lớp dây cứng 162 11.3 Kết cấu mái dây hai lớp 163 11.4 Kết cấu giàn dây (tự đọc sách) 164 11.5 Kết cấu mái dây hình yên ngựa (tự đọc sách) 165 11.6 Kết cấu hỗn hợp dây (tự đọc sách) 165 11.7 Mái treo vỏ mỏng (tự đọc sách) 166 VÍ DỤ TÍNH TỐN CHƯƠNG 168 MẪU PHIẾU TRẢ LỜI TRẮC NGHIỆM 169 MẪU CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 170 TÀI LIỆU THAM KHẢO 171 PHẦN MỞ ĐẦU Môn học Kết cấu thép - Phần dành cho đối tượng sinh viên ngành Kỹ thuật cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp Tiếp nối giảng học phần Kết cấu thép - Phần cấu kiện bản, giảng Kết cấu thép – Phần giới thiệu nội dung Chương Kết cấu thép nhà công nghiệp tầng Chương Kết cấu thép nhà nhịp lớn, chuẩn bị cho học phần tự chọn Mục tiêu: Hướng dẫn người học tiếp cận việc thiết kế kết cấu thép cho nhà công nghiệp nhà nhịp lớn, có cấu tạo từ cấu kiện với nhìn tổng quát đến chi tiết Bài giảng truyền đạt cách lựa chọn phương án kết cấu sử dụng cho cơng trình nhà, đến nội dung tính tốn, cấu tạo, hồn chỉnh q trình thiết kế Kết cấu nhà thép Phạm vi biên soạn: Bài giảng giới thiệu nội dung thiết kế kết cấu dùng vật liệu thép, kết cấu nhà công nghiệp tầng kết cấu nhà nhịp lớn Mỗi loại kết cấu biên soạn theo bước chính, gồm: Mơ tả kết cấu, đặc điểm chịu lực cấu tạo, đặc điểm tính tốn Phương pháp biên soạn: Thu thập nghiên cứu tài liệu, phân tích làm rõ thông tin, cập nhật kiến thức công nghệ thực tế, để biên soạn thành tài liệu có tính chất hướng dẫn người tiếp cận kiến thức chuyên ngành Đối tượng phục vụ: Sinh viên ngành kỹ thuật cơng trình xây dựng, chun ngành xây dựng dân dụng công nghiệp Địa áp dụng: Bô môn Kết cấu thép gỗ - Khoa Xây dựng, trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Tài liệu sản phẩm tập thể Giảng viên môn Kết cấu Thép – Gỗ, nhiệm vụ biên soạn giao cho PGS.TS Nguyễn Hồng Sơn, Ths Vũ Quang Duẩn – viết Chương 1; Ths Mai Trọng Nghĩa Ths Nguyễn Thanh Tùng - viết Chương Nhóm biên soạn mong muốn nhận ý kiến, tài liệu đóng góp để giảng ngày chất lượng Xin Trân trọng cám ơn! GIỚI THIỆU MÔN HỌC Nội dung học phần Lý thuyết (30 tiết) Đồ án (30 tiết) Lý thuyết, có chương: Chương Kết cấu thép nhà công nghiệp tầng (20 tiết) 1.1 Đại cương nhà công nghiệp thép 1.2 Cấu tạo nhà cơng nghiệp tầng 1.3 Tính tốn khung ngang (khung thép nhẹ) 1.4 Thiết kế cấu kiện chi tiết liên kết 1.5 Kết cấu mái 1.6 Kết cấu đỡ cầu trục 1.7 Hệ sườn tường (Kết cấu bao che) Kiểm tra kỳ Chương Kết cấu thép nhà nhịp lớn (10 tiết) 2.1 Phạm vi sử dụng đặc điểm kết cấu nhịp lớn 2.2 Nhà nhịp lớn với kết cấu phẳng chịu lực 2.3 Kết cấu mái không gian nhà nhịp lớn 2.4 Kết cấu mái treo Tài liệu học tập a Giáo trình: Nguyễn Quang Viên (chủ biên) Kết cấu thép 2: Cơng trình dân dụng cơng nghiệp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2013 b Tài liệu tham khảo: Phạm Minh Hà, Đoàn Tuyết Ngọc Thiết kế khung thép nhà công nghiệp tầng, nhịp Nhà xuất Xây dựng, 2008 TCVN 5575-2012: Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995: Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế Đoàn Định Kiến (chủ biên) Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1998 Phương pháp đánh giá học phần Học phần đánh giá sở kết đánh giá tổng hợp trình tham dự học lý thuyết lớp (thông qua việc điểm danh), kết kiểm tra kỳ (bài 10 kiểm tra ngắn tiểu luận) kết thi kết thúc học phần sinh viên Cụ thể sau: a Điểm trình: Đánh giá theo thang điểm 10 (trọng số 0,2), đó: - Điểm chuyên cần (do điểm danh): Tối đa 5/10 điểm - Điểm kiểm tra kỳ (1 lần): Tối đa 5/10 điểm b Điểm thi kết thúc học phần: Đánh giá theo thang điểm 10 (trọng số 0,8) Tiêu chuẩn đánh giá kết học phần a Điểm trình: 2/10 b Điểm thi kết thúc học phần: 8/10 159 BÀI 11 HỆ MÁI TREO 11.1 Giới thiệu chung - Kết cấu chịu lực gồm phần tử chịu kéo làm dây cáp xoắn ốc bện từ sợi thép có cường độ cao (b = 120 – 140 kN/cm2); - Sử dụng cho cơng trình thể thao, nhà công cộng nhịp lớn dạng kết cấu khác 11.1.1 Ưu điểm - Sử dụng triệt để khả chịu lực dây cáp (chỉ có nội lực kéo), trọng lượng kết cấu tương đối nhỏ, vượt nhịp lớn - Dễ vận chuyển có khả lắp dựng khơng cần dàn giáo - Kết cấu gối đỡ chiếm phần lớn giá thành cơng trình 11.1.2 Nhược điểm - Khơng sử dụng cho kết cấu nhà cơng nghiệp (vì giá thành làm kết cấu đỡ cao) không sử dụng nhà cơng nghiệp có cầu trục - Biến dạng kết cấu lớn (mô đun đàn hồi thấp E = 1,5.105 1,8.105 kN/cm2) - Có tính biến hình: khăc phục dùng căng trước có giải pháp đặc biệt làm tăng khả ổn định hình dạng hệ) 11.2 Kết cấu mái dây lớp Hình 2.42 Hình ảnh minh họa kết cấu mái dây - Dùng cho cơng trình nhịp lớn: gara, hănga, nhà triển lãm, nhà thi đấu, sân vận động, cơng trình thường có mặt hình chữ nhật, hình trịn, elip - Có thể vượt nhịp L = 70 100m, dây neo chắn vào gối cứng 11.2.1 Hệ lớp dây mềm a) Cấu tạo - Dùng cho mặt hình chữ nhật hình trịn 160 - Với mặt chữ nhật: hệ gồm dây rải neo vào gối cứng hai biên song song với mặt mái, hệ gối thường dầm biên song song với mặt mái - Với mặt hình trịn: kết cấu gồm dây chịu lực đặt hướng tâm neo vào vành biên vành trung tâm; vành biên làm BT BTCT, chịu nén; vành trung tâm thép, chiu kéo - Hệ dây chỗ tựa cho lớp mái, tầm mái liên kết vào dây liên kết với Hình 2.43 Sơ đồ kết cấu mái dây (mặt hình chữ nhật, hình trịn) b) Tính tốn Tính toán dây mềm tiến hành cho trường hợp: (1) Dây mềm không dãn q x V T H V y T H L Hình 2.44 Sơ đồ tính dây mềm gối cố định - Khi /L 1/20, bỏ qua biến dạng đàn hồi, coi dây không dãn, có độ võng lớn dây = max, thường = (1/10 1/20)L - Đặc điểm dây: trường hợp chất tải có trạng thái cân - Xác định lực ngang H gối tựa cách xác: H 3.L.D 4 D - đặc trưng tải trọng, tra bảng, D M x q x dx , (2.23) 161 - Xác định chiều dài dây: 8 L d L 1 3L (2.24) Bảng 2.1 Bảng xác định đặc trưng tải trọng D TT Sơ đồ tải trọng Giá trị D q q L3 12 L p q L3 1 3 3 4 2 12 q x L p q q L3 80 L P(L x)x L P x L (2) Dây mềm đàn hồi gối cố định - Khi /L < 1/20, tính dây phải kể biến dạng đàn hồi, phản lực xác định bởi: H3 8.E.A D.E.A H 3.n 2o m 2.m.L (2.25) đó: no L , f m Ld , EA - độ cứng kéo dây - Khi dây chịu tải thường xuyên (g) hoạt tải (p), ban đầu dây võng có phản lực ngang H0, chịu tải (p+g) phản lực ngang H xác định: E.A.Do D.E.A H3 Ho H2 2.L 2.L.H o đó: (2.26) 162 Do - đặc trưng tải trọng ban đầu, Do Vox2 dx ; E, A - mơđun đàn hồi diện tích tiết diện dây; Ho - xác định công thức trên, H o qL2 ; 8 - Độ võng dây () gia tăng thêm (f), phụ thuộc vào sơ đồ trị số tải trọng (q) q f f q L L Với tải phân bố f Với tải phân bố tam giác 3.m q.L 128.E.A. f đó: 5.m q.L4 864.E.A. đó: m Ld 8 1 3 L m Ld 18 1 L (3) Dây mềm đàn hồi gối mềm q T Ca x T H y H V V L Cb Hình 2.45 Sơ đồ tính dây mềm gối đàn hồi - Khi dây chịu tải trọng, gối A B có chuyển vị ngang Chuyển vị phụ thuộc độ mềm liên kết gối A (Ca) B (Cb) Phương trình xác định phản lực ngang H lực dọc Tmax: 4.L.m D 4.L.m H14 H13 4C D E.A.H H E.A đó: H - lực ngang xác định theo dây mềm đàn hồi gối cố định; C - hệ số độ mềm liên kết, C = Ca + Cb (2.27) 163 (4) Dây mềm đàn hồi có ứng suất trước - Nhờ lực căng trước N0 làm dây dãn đảm bảo liên kết hai gối, Vậy dây làm việc chịu đồng thời tải trọng N0, thành phần lực ngang H gối xác định: H3 No H2 DEA 2L (2.28) - Trường hợp đặc biệt khi: Ld = L, có N0=0; m = L, n0=, H DEA ; 2L 11.2.2 Hệ lớp dây cứng - Hệ kết cấu gồm: (1) mái kim loại, (2) gối cứng hai đầu, 4000 (3) dây néo, (4) giằng chống, (5) giàn đỡ (dây cáp gối (6) thép hình I cán sẵn, cố 57000 cứng), 4000 định gối cứng, 55900 Hình 2.46 Hệ lớp dây cứng - Các dây làm việc chịu kéo-uốn, tính toán cần xét đến độ cứng chống uốn dây dây có mơmen (M); - Độ võng gia tăng f = s - độ võng (g+p) xác định từ phương trình sau: 4A 4A H L2 (g p)L4 s 1 s 15Im1 10EI 80EI 15Im1 L 16 m1 d L đó: 164 - độ võng ban đầu; Ho - lực ngang ban đầu; I - mômen quán tính tiết diện dây tính với trục uốn; - Phản lực ngang lớn dây chịu (g+p) là: H DEA s f H o 2L2 m1 - Mômen uốn dây: M (g p)L2 H s 11.3 Kết cấu mái dây hai lớp H v c L Hv Hc Hv H Hc L Hình 2.47 Sơ đồ kết cấu hệ dây hai lớp H L Hình 2.48 Sơ đồ kết cấu hệ dây hai lớp - Các phận gồm: (1) lớp dây võng xuống lớp dây chịu lực (dây chủ), (2) lớp dây vồng lên lớp dây ổn định (dây căng), (3) kéo, (4) chống cứng chịu nén liên hệ hai lớp dây - Nhờ có lớp dây căng làm việc với dây chủ làm tăng độ ổn định hình dáng cho hệ dây, nâng cao độ cứng có khả chịu tải trọng đổi chiều - Tính tốn dây độ bền biến dạng thực cách gần 165 Xét hệ dây hai lớp, lớp dây chủ có mũi tên võng c lớp dây căng có mũi tên vồng v chịu tải thường xuyên g, tải trọng thay đổi p ứng suất trước q0; - Dưới tác dụng tải trọng thường xuyên phân bố g, dây chủ có lực ngang Hc gối tựa: + Với mái mặt hình chữ nhật: H c + Với mái mặt hình tròn: H c gL2 ; 8 c gL2 ; 24 c - Lực căng dây T0 gây lực ngang gối: H ov To cos - Do lực căng trước sinh nội lực đứng (tải trọng hai lớp dây) quy thành phân bố q0 sinh lực ngang Hov; qo 8H ov v 8To v cos , L2 L2 suy H oc H ov v , c - Giai đoạn tiếp theo, hệ chịu tải trọng p lớp dây mềm làm việc; coi biến dạng dọc trục đứng khơng có: - Lực p phân phối cho lớp dây theo tỷ lệ độ cứng: 2 m A L L q v p với 1 v c v , m v dv , m c dc , L L 1 c mv Ac - Dây căng có nội lực kéo: q o 1,2p v - Độ võng hệ chịu tải q: f p L4 m c 1 EA c c2 11.4 Kết cấu giàn dây (tự đọc sách) 82800 Hình 2.49 Kết cấu giàn dây - Là hệ thống có hai hệ thống dây cải tiến: (1) cánh dàn dây dây chủ dây căng, 15800 166 (2) hệ bụng tam giác dây xiên, liên kết hai lớp dây chủ dây căng - Để kết cấu làm việc giàn cần căng trước tạo cho có lực kéo tổ hợp nội lực - Kết cấu giàn dây làm hệ có độ cứng lớn, độ ổn định hình dạng cao - Việc tính tốn tính gần với giả thiết có chuyển vị nhỏ tính kết cấu giàn thường Khi tính xác cần xét đến chuyển vị hệ làm cho góc dây nút thay đổi (khi hệ kết cấu làm việc) 11.5 Kết cấu mái dây hình yên ngựa (tự đọc sách) - Được tạo nên từ hai lớp dây trực giao, neo chắn vào gối cứng vành biên dầm biên; Hai lớp dây gồm lớp dây võng xuống (dây chủ) chịu lực lớp dây căng (vồng lên) Nhờ có lớp dây căng trước cho dây ln có nội lực kéo với tải trọng làm tăng độ ổn định hình dạng độ cứng cho hệ - Độ ổn định hình dạng chuyển vị động học hệ dây phụ thuộc vào lựa chọn mặt cong - Việc tính tốn hệ dây phức tạp, nút có hai ẩn số (chuyển vị lực tiếp xúc dây chủ dây căng) có hai ẩn số (độ dãn số gia lực căng), tổng có n nút m có 2(m+n) ẩn số 11.6 Kết cấu hỗn hợp dây (tự đọc sách) - Sử dụng cho cơng trình hăng ga, nhà triển lãm - Hệ kết cấu gồm xà công xơn dây cáp treo xà này, dây liên kết vào xà kèo vượt qua đỉnh cột trụ neo vào kết cấu phụ 167 - Hệ kết cấu đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian rộng lớn yêu cầu kinh tế cơng trình - Có thể tăng số lượng dây neo điều chỉnh lực kéo chúng giảm tối đa mômen uốn xà hợp lý Hình 2.50 Chi tiết kết cấu dây liên kết Hình 2.51 Kết cấu dây 11.7 Mái treo vỏ mỏng (tự đọc sách) R=40m 7800 160000 Hình 2.52 Mặt mặt cắt mái treo vỏ mỏng 168 - Hệ chịu lực mái treo vỏ mỏng kim loại Vỏ tạo từ phận sau: (1) cáp bện 38,5, (2) mái thép, thép dày 6mm hàn với nhau, (3) vành biên cứng BTCT tiết diện 4000x1000mm (4) cột biên BTCT tiết diện 1400x500mm - Kết cấu vỏ chịu kéo tăng cường theo nguyên lý hệ dây hai lớp; vỏ tương ứng lớp dây chủ, vùng giàn hướng tâm đặt vỏ, vùng biên tăng cường lớp dây căng hướng tâm - Hệ kết cấu tạo cho cơng trình chịu lực tốt chịu gió bốc, tăng tính ổn định, hạn chế biến dạng mức vỏ mỏng chịu tải khơng đồng thời giải việc nước mái 169 VÍ DỤ TÍNH TỐN CHƯƠNG Ví dụ 13 Xác định lực kéo, chiều dài diện tích tiết diện dây cáp thép Đề bài: Xác định lực kéo (Tmax), chiều dài dây cáp thép (Ld) diện tích tiết diện cần thiết (Act) dây cáp thép chịu lực hệ dây mềm lớp không giãn, cho biết: Nhịp dây L = 60 m; mũi tên võng dây = m; khoảng cách dây B = m Dây chịu tác động tải trọng thường xuyên tạm thời có trị số tiêu chuẩn: gc = 0,7 kN/m² (đã kể đến trọng lượng thân cáp); pc = 0,3 kN/m² Các hệ số độ tin cậy tải trọng tương ứng: g = 1,1 p = 1,3 Cường độ bền kéo đứt tính tốn dây ft = 1200 N/mm² Hệ số an toàn xác định lực kéo k = 0,6 Bài giải: Xác định tải trọng tính toán tác dụng lên dây, quy tải trọng thường xuyên tạm thời tác dụng diện tích mái phân bố dây: Do tải trọng thường xuyên: g = 0,7.4.1,1 = 3,08 kN/m Do tải trọng tạm thời: q = 0,3.4.1,3 = 1,56 kN/m - Xác định nội lực dây Tmax Ta có tỷ số /L = 5/60 = 1/12 1/20, nên bỏ qua biến dạng đàn hồi, coi dây không dãn Phản lực ngang gối tựa H theo mũi tên võng phản lực đứng gối tựa xác định theo công thức: (g q)L2 (3,08 1,56).602 417,6kN 8 8.5 (g q)L (3, 08 1,56).60 V 139, 2kN 2 H Tmax V H 417,62 139, 22 440,18kN - Xác định chiều dài dây Ld 8 8.52 Ld L 1 60 1 60,95m 3L 3.60 - Xác định diện tích tiết diện cần thiết dây Ad A ct Tmax 440,18.103 611,36mm f t k 1200.0,6 170 MẪU PHIẾU TRẢ LỜI TRẮC NGHIỆM 171 MẪU CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 172 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên nnk (2010), “Kết cấu thép – Cấu kiện bản”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Hoàng Văn Quang (2013), “Kết cấu thép – Cơng trình dân dụng cơng nghiệp”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đoàn Định Kiến (2007), “Thiết kế kết cấu thép Nhà công nghiệp”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Văn Quang, Trần Mạnh Dũng, Nguyễn Quốc Cường (2010), “Thiết kế khung thép Nhà công nghiệp”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737-1995, “Tiêu chuẩn Tải trọng Tác động - Tiêu chuẩn thiết kế”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575:2012, “Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Một số trang web tổ chức tư vấn, xây dựng nước Internet Tiếng Nga Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В., Белый Б.И., и др (2004), Металлические конструкции, Том Конструкции зданий, Издательство: Высшая школа Кудишин Ю.И.(ред.) (2011), Металлические конструкции, Издательство: Академия 10 Бирюлев В.В., Кошин И.И., Крылов И.И., Сильвестров А.В (1990), Проектирование металлических конструкций Специальный курс, Издательство: Стройиздат 11 СНиП II-23-81* (2011), “Стальные конструкции”, Aктуализированная редакция, Издание официальное, Москва 12 Катюшин В.В (2005), Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения (расчет, проектирование, строительство), Стройиздат, 2005 13 http://lib4all.ru/base/B3254/B3254Content.php 173 ... 0,8 1,0 - - 1,35 1 ,24 1,14 1,08 1, 02 1,00 - - 1,66 1,45 1 ,24 1,14 1,06 1,00 0,0 1,69 1,35 1 ,25 1,14 1,08 1,03 1,00 0 ,2 1,45 1 ,22 1,15 1,08 1,05 1, 02 - 0,4 1 ,23 1,11 1,07 1,04 1, 02 1,01 - 0,6 1,07... 171 PHẦN MỞ ĐẦU Môn học Kết cấu thép - Phần dành cho đối tượng sinh viên ngành Kỹ thuật cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp Tiếp nối giảng học phần Kết cấu thép - Phần cấu kiện bản, giảng Kết. .. kết 1.5 Kết cấu mái 1.6 Kết cấu đỡ cầu trục 1.7 Hệ sườn tường (Kết cấu bao che) Kiểm tra kỳ Chương Kết cấu thép nhà nhịp lớn (10 tiết) 2. 1 Phạm vi sử dụng đặc điểm kết cấu nhịp lớn 2. 2 Nhà nhịp