Bai giang ket cau thep NNT

Bài giảng kết cấu nhà thép _1_ BI GING KT CẤU NHÀ THÉP Một số ký hiệu chính: Các đặc trưng hình học A Diện tích tiết diện ngun An Diện tích tiết diện thực Af Diện tích tiết diện cánh Aw Diện tích tiết diện bụng, diện tích tính tốn đường hàn Awf Diện tích tính tốn đường hàn góc theo kim loại đường hàn (tiết diện 1-1) Aws Diện tích tính tốn đường hàn góc theo kim loại đường hàn (tiết diện 2-2) Abl Diện tích tiết diện thực bulong Ad Diện tích tiết diện xiên b Chiều rộng tiết diện bf Chiều rộng cánh b0 Chiều rộng phần nhô cánh bs Chiều rộng sườn ngang h Chiều cao tiết diện hw Chiều cao bụng hf Chiều cao đường hàn góc hfk Khoảng cách trục cánh dầm i Bánh kính quán tính tiết diện ix, iy Bánh kính quán tính tiết diện trục tương ứng x-x, y-y imin Bán kính quán tính nhỏ tiết diện f Mơmen qn tính tiết din nhỏnh Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhà thép _2_ m, d Mơmen qn tính cánh xiên giàn b Mơmen qn tính tiết diện giằng s, sl Mơmen qn tính tiết diện sườn ngang dọc t Mơmen qn tính xoắn tr Mơmen qn tính xoắn ray, dầm x ,  y Các mômen quán tính tiết diện nguyên trục x-x y-y nx, ny Các mơmen qn tính tiết diện thực trục tương ứng x-x, y-y L Chiều cao đứng, cột chiều dài nhịp dầm l Chiều dài nhịp ld Chiều dài xiên lm Chiều dài khoang cánh giàn cột rỗng lo Chiều dài tính tốn cấu kiện chịu nén lx, ly Chiều dài tính tốn cấu kiện mặt phẳng vng góc với trục tương ứng x-x, y-y lw Chiều dài tính tốn đường hàn S Mơmen tĩnh s Bước lỗ bu lông t Chiều dày tf, tw Chiều dài cánh bụng u Khoảng cách đường lỗ bu lông Wnmin Môđun kháng uốn nhỏ tiết diện thực trục tính tốn Wx, Wy Môđun kháng uốn tiết diện nguyên trục tương ứng x-x, y-y Wnx,min, Môđun kháng uốn nhỏ tiết diện thực trục tương ứng x- Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhà thép Wny,min _3_ x, y-y Ngoại lực nội lực F, P Ngoại lực tập trung M Mômen uốn Mx , M y Mômen uốn trục tương ứng x-x, y-y Mt Mômen xoắn cục N Lực dọc Nd Nội lực phụ NM Lực dọc nhánh mômen gây P Áp lực tính tốn V Lực cắt Vt Lực cắt qui ước tác dụng mặt phẳng (bản) giằng Vs Lực cắt qui ước tác dụng (bản) giằng nhánh Cường độ ứng suất E Môđun đàn hồi fy Cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy thép fu Cường độ tiêu chuẩn thép theo sức bền kéo đứt f Cường độ tính tốn thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy ft Cường độ tính tốn thép theo sức bền kéo đứt fv Cường độ tính tốn chịu cắt thép fc Cường độ tính tốn thép ép mặt theo mặt phẳng tì đầu (có gia cơng phẳng) fcc Cường độ tính tốn ép mặt cục khớp trụ (mặt cong) tip xỳc cht Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhà thép _4_ fth Cường độ tính tốn chịu kéo sợi thép cường độ cao fub Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn bulơng ftb Cường độ tính tốn chịu kéo bulơng fvb Cường độ tính tốn chịu cắt bulơng fcb Cường độ tính tốn chịu ép mặt bulơng fba Cường độ tính tốn chịu kéo bulơng neo fhb Cường độ tính tốn chịu kéo bulơng cường độ cao fcd Cường độ tính tốn chịu ép mặt theo đường kính lăn fw Cường độ tính tốn mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới hạn chảy fwu Cường độ tính tốn mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo sức bền kéo đứt fwv Cường độ tính tốn mối hàn đối đầu chịu cắt fwf Cường độ tính tốn đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim loại mối hàn fws Cường độ tính tốn đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim loại biên nóng chảy fwun Cường độ tiêu chuẩn kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt G Môđun trượt  Ứng suất thấp c Ứng suất pháp cục x, y Các ứng suất pháp song song với trục tương ứng x-x, y-y cr,c,cr Các ứng suất pháp tới hạn ứng suất cục tới hạn ng sut tip Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhà thép cr _5_ Ứng suất tiếp tới hạn Kí hiệu thông số c1,cx, cy Các hệ số dùng để kiểm tra bền dầm chịu uốn mặt phẳng hai mặt phẳng có kể đến phát triển biến dạng dẻo e Độ lệch tâm lực m Độ lệch tâm tương đối me Độ lệch tâm tương đối tính đổi n, p,  Các thơng số để xác định chiều dài tính tốn cột na Số lượng bulơng nửa liên kết nc Số mũ nQ Chu kỳ tải trọng nv Số lượng mặt cắt tính tốn f, s Các hệ số tính tốn đường hàn góc theo kim loại đường hàn biên nóng chảy thép c Hệ số điều kiện làm việc kết cấu b Hệ số điều kiện làm việc liên kết bulông M Hệ số độ tin cậy cường độ Q Hệ số độ tin cậy tải trọng u Hệ số độ tin cậy tính toán theo sức bền tức thời  Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết  Độ mảnh cấu kiện ( = lo/i)  Độ mảnh qui ước (  =  o Độ mảnh tương đương tit din rng f /E) Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhµ thÐp 0  _6_ Độ mảnh tương đương qui ước tiết diện rỗng ( 0 =  w x, y Độ mảnh qui ước bụng (  w = (hw / tw) f /E) f /E) Độ mảnh tính tốn cấu kiện mặt phẳng vng góc với trục tương ứng x-x, y-y  Hệ số chiều dài tính tốn cột  Hệ số uốn dọc b Hệ số giảm cường độ tính tốn ổn định dạng uốn xoắn e Hệ số giảm cường độ tính tốn nén lệch tâm,nén uốn  Hệ số xác định hệ số  b tính tốn ổn định dầm (Phụ lc E) Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhà thép CHNG _7_ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BÀI ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP Đặc điểm chung kết cấu nhà công nghiệp tầng - Nhà công nghiệp tầng thép sử dụng rộng rãi cơng trình xây dựng cơng nghiệp Để tạo nên kết cấu nhà dùng vật liêu thép bê tông cốt thép + Khung liên hợp ( cột bê tông cốt thép kết hợp kèo thép) + Khung tồn thép ( tất cấu kiện thép) - Kết cấu khung toàn thép thường dùng nhà cao ( chiều cao thông thủy H>15m), nhịp lớn (L>24m), bước cột lớn (B>12m), cầu trục nặng (Q>50t) Mặt khác ưu điểm vật liệu thép, nên kết cấu khung thép sử dụng để làm nhà công nghiệp thông dụng Trong nhà công nghiệp, yếu tố ảnh hưởng lớn đến làm việc kết cấu cầu trục Tải trọng cầu trục tải trọng động, lặp, dễ làm cho kết cấu bị phá hoại tượng mỏi Vì thiêt kế cần phải ý đến cường độ hoạt động cầu trục, gọi chế độ làm việc cầu trục Khi nghiên cứu phân loại kết cấu nhà xưởng, thường phân loại theo chế độ làm việc cầu trục nhà xưởng Có thể phân loại nhà xưởng theo bốn chế độ làm việc cầu trục: Nhà có cầu trục chế độ làm việc nhẹ : thời gian hoạt động cầu trục ít, làm việc với sức trục lớn ( 15% thời gian sử dụng) Nhà có cầu trục chế độ làm việc trung bình : tính chất làm việc nhà có cầu trục chế độ làm việc nhẹ, song với thời gian sử dụng nhiều (khoảng 20% thời gian sử dụng) Hai loại nhà thường nhà xưởng sản xuất nhỏ, xưởng khí lắp ráp, sửa chữa thiết bị Nhà có cầu trục chế độ làm việc nặng : nhà xưởng có dây chuyền sản xuất lớn, xưởng chế tạo kết cấu … Thời gian hoạt động số lần mở máy cầu trục nhiều (khoảng 40 – 60% thời gian sử dụng), thường xuyên làm việc với sức nặng lớn Bé m«n : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kÕt cÊu nhµ thÐp _8_ Nhà có cầu trục chế độ làm việc nặng : thời gian làm việc liên tục (hơn 60% thời gian sử dụng), thường xuyên làm việc với sức nâng lớn Ví dụ nhà xưởng cán thép, xưởng luyện kim … - Kết cấu nhà xưởng có chế độ làm việc nặng nặng chịu tải lớn, động liên tục, nên thiết kế phải đảm bảo u cầu đặc biệt tải trọng, tính tốn cấu tạo Những điều quy định quy phạm Hình 1.1 Kết cấu khung nhà cơng nghiệp tầng 1-Cột, 2-Dàn kèo, 3-Dầm cầu trục, 4-cửa mái, 5-Hệ giằng - Kết cấu nhà công nghiệp tầng có hình thức đa dạng, từ kết cấu thép nhẹ nhà kho, xưởng lắp ráp … đến xưởng luyện thép cơng suất lớn Nhịp nhà từ 30m đến 60m, bước cột từ 12m đến 18m, chiều cao nhà đến 40m Vật liệu sử dụng - Vật liệu thép dùng cho nhà cơng nghiệp chủ yếu dùng thép hình + Cột chủ yếu dùng thép tổ hợp từ thép hình ( C, L,U ,H ) thép dùng thép hình đúc sẵn… + Vì kèo dùng dầm thép tổ hợp dàn thép mà cấu tạo dàn từ thép hình ( thường thép hình với nhau: 2L75, 2L50,2U300…) thép + Dầm cầu trục dầm thép tổ hợp dàn thép tổ hợp + Mái panel bê tông đúc sẵn, mái tôn… Các yêu cầu thiết kế khung ngang nhà cơng nghiệp tầng Bé m«n : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kÕt cÊu nhµ thÐp _9_ Kết cấu cơng trình nói chung kết cấu nhà cơng nghiệp nói riêng, thiết kế phải thỏa mãn đồng thời hai yêu cầu : yêu cầu sử dụng yêu cầu kinh tế Yêu cầu sử dụng thể điểm sau: Thuận tiện việc lắp đặt thiết bị máy móc Điều kiện liên quan đến việc chọn bước cột, đường cầu trục, hệ giằng … Bảo đảm cho thiết bị nâng cẩu làm việc bình thường Muốn kết cấu nhà phải có đủ độ cứng dọc độ cứng ngang Kết cấu bảo đảm độ bền độ bền lâu, yêu cầu phụ thuộc vào tính chất tác dụng tải trọng, ảnh hưởng môi trường Tải trọng tác động có ảnh hưởng nhiều tới kết cấu tải trọng cầu trục, tải trọng dẫn đến phá hoại kết cấu sử dụng tượng mỏi Ảnh hưởng môi trường chủ yếu mức độ xâm thực môi trường lên bề mặt kết cấu gây ăn mòn, làm giảm tiết diện chịu lực Chỉ số đo vận tốc ăn mịn bề mặt tính mm/năm, tùy theo mức độ ăn mịn nhẹ (0,1mm/năm), trung bình (0,5mm/năm), mạnh (lớn 0,5mm/năm) mà có phương pháp bảo vệ thích hợp Bảo đảm thơng gió chiếu sáng cho nhà Điều kiện liên quan đến việc chọn nhịp nhà, nhịp cửa trời chiều cao kính… Yêu cầu kinh tế: Trước hết yêu cầu chi phí cho cơng trình bao gồm : giá thành vật liệu, giá thành chế tạo xây lắp Mặt khác cần tính đến hiệu kinh tế rút ngắn thời gian xây dựng chi phí khác : Chi phí vận chuyển, chi phí thiết kế … Thỏa mãn yếu tố phức tạp khó thiết kế vừa phải đảm bảo yếu tố kĩ thuật lại phải tính tốn chi phí liên quan từ chi phí thép cơng chế tạo đến chi phí xây dựng cơng trình phụ trợ… để đưa giải pháp tối ưu thỏa mãn tốt yếu tố Vấn đề chọn vật liệu làm kết cấu( thép, bê tông cốt thép, khung liên hợp) vấn đề cần giải trước hết Các giải pháp thiết kế chọn cho tiết kiệm thép nhất, yếu tố phụ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể Xuất phát từ điều kiện kinh tế, dùng khung thép cho nhà có cầu trục chế độ làm việc nặng, nhà chịu tải trọng động, liên tục hợp lý Ngoài nờn chn khung Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp Bài giảng kết cấu nhà thép _ 10 _ thép cho vùng chịu đất lún, móng biến dạng không đều, đặc biệt vùng có điều kiện chuyên chở khó khăn Sử dụng khung thép mang lại hiệu kinh tế thời gian lắp dựng giảm Khi thiết kế, cần bảo đảm chi phí thép cơng chế tạo nhỏ điều kiện thi công đơn giản thông thường Điều phụ thuộc vào cách chọn giải pháp hình dạng kết cấu Mặt khác việc định hình hóa cấu kiện cho phép giảm nhiều loại kích thước kết cấu, tạo khả sử dụng kết cấu dạng Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp