P cv kRI I + I ;
3.4.3.Xét sự làm việc không gian của khung thép nhẹ thông qua xây dựng mô hình không gian của khung
mô hình không gian của khung
Sau khi chạy mô hình trên SAP2000, tôi lấy kết quả nội lực (M, N, V) và chuyển vị (U1, U3) tại các khung.
Để so sánh giữa khung phẳng và khung không gian, tôi lấy kết quả của các khung: khung trục 2 (gần khung đầu hồi), khung trục 5 (thuộc gian có giằng ngang) và khung trục 6 (thuộc gian không có giằng ngang). Với tổ hợp COMBO8 (xét nội lực) và CVI 6 (xét chuyển vị) của nhà có cầu trục chỉ để khảo sát ảnh hưởng của gió dọc nhà với khung nhà.
3.5. Nhận xét
Kết quả tính toán khảo sát cho phép rút ra một số nhận xét sau:
- Việc tính toán khung thép nhẹ của nhà công nghiệp theo mô hình không gian bằng các phần mềm phân tích kết cấu như SAP, ETABS ... là thuận tiện và cho phép mô tả đầy đủ hơn, chính xác hơn sự làm việc của kết cấu.
- Với các nhà có chiều dài không lớn, ảnh hưởng của tải trọng do gió dọc nhà và ảnh hưởng của cầu trục khi phanh là lớn, nên mô hình không gian cho phép xét đến các ảnh hưởng trên mà khung phẳng không xét đến được.
- Với nhà không có cầu trục, nội lực và chuyển vị của khung phẳng tương đương với khung không gian. ảnh hưởng của hệ giằng là ít nên có thể dùng khung phẳng để tính cho nhà không cầu trục.
- Các cặp nội lực nguy hiểm tại các tiết diện khung trong hệ không gian (thường ở tiết diện vai cột của nhà có cầu trục) nhìn chung là ít chênh lệch so với trường hợp tính khung phẳng. Tuy nhiên nội lực ở tại tiết diện chân cột lại tăng lên khá nhiều (nhất là khi sử dụng giằng chéo là thép hình). Do vậy, quan niệm “tính khung phẳng” không phải là an toàn trong mọi trường hợp, kể cả trường hợp tải trọng là phân bố đều. Ngoài ra, người thiết kế cũng cần phải lưu ý đến vấn đề này khi thiết kế chân cột và móng.
- Nội lực và chuyển vị của khung ngang thuộc gian có giằng và gian không có giằng là chênh lệch ít.
- Việc sử dụng giằng chéo là thép tròn hay thép hình (thép góc) có ảnh hưởng đến nội lực là không nhiều, nhưng lại ảnh hưởng nhiều đến chuyển vị. Nội lực trong trường hợp sử dụng giằng thép hình sẽ tăng lên so với trường hợp dùng giằng thép tròn (có độ cứng nhỏ hơn).
- So với trường hợp chỉ xét khung phẳng, chuyển vị ngang của các cột khung khi xét đến sự làm việc không gian giảm đi đáng kể (có thể đến 40%).
- Quy định cần kiểm tra chuyển vị của đỉnh cột khung với tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió của TCVN nói chung cũng phù hợp đối với khung thép nhẹ, vì mặc dù kết quả tính toán chuyển vị cho thấy chuyển vị lớn nhất của đỉnh cột không phải do tổ hợp này mà do tổ hợp số 4 (có xét thêm tải trọng của cầu trục) nhưng chênh lệch là không đáng kể (với những số liệu đã khảo sát).
- Khung trục 2 có nội lực nhỏ hơn so với các khung khác do có liên kết với khung đầu hồi, từ đó nội lực được phân phối cho khung đầu hồi có độ cứng lớn.
- Với phương án khung phẳng, mômen chân cột lớn, từ đó phải dùng bulông neo lớn.
- Qua khảo sát gió dọc nhà, tải gió dọc nhà gây ra nội lực và chuyển vị rất nhỏ không đáng kể, có thể bỏ qua được. Tuy nhiên, với các nhà có chiều dài nhỏ, tải gió dọc nhà gây ra các nội lực và chuyển vị đáng kể. Với gió dọc nhà, nó gây ra nội lực chủ yếu với cột chống gió đầu hồi. Nên trong tính toán cũng cần quan tâm đến điều này.
- ảnh hưởng của hệ giằng có vai trò rất lớn trong việc phân phối và chịu tải ngang. Xem trong bảng...., các COMBO 2, 4, 6, 7 là các tổ hợp có tải gió tác dụng, khung phẳng có nội lực lớn hơn đáng kể so với khung không gian. Như vậy, hệ giằng làm tăng sự ổn định của khung nhà khi chịu tải trọng ngang. Và nó còn giúp phân phối lại nội lực trong khung, đặc biệt trong cột, mômen được phân đều trong cột hơn (chân cột, vai cột, đỉnh cột). Khung phẳng: mômen thường lớn ở chân cột và nhỏ hơn ở phía vai cột và đỉnh cột.
- Cần mở rộng việc khảo sát đối với các trường hợp khác như: kích thước khung thay đổi, khung nhiều nhịp, cấu tạo giằng khác nhau, tải trọng tác dụng dọc nhà, ... để có các kết luận chính xác và tổng quát hơn.
- Việc tính khung phẳng có xét đến sự làm việc không gian bằng cách thêm vào mô hình liên kết đàn hồi rất khó áp dụng trong thiết kế xây dựng bởi:
+ Tiêu chuẩn hiện hành vẫn chưa đưa ra các quy định cụ thể về đưa liên kết đàn hồi vào mô hình.
+ Tính toán phức tạp, đòi hỏi trình độ của kỹ sư thiết kế.
Sau khi tính được hệ số đàn hồi không gian, có thể ứng dụng máy tính đưa hệ số đàn hồi vào mô hình để tính toán.
- Phương pháp đưa hệ số không gian đơn giản hơn, dễ áp dụng hơn, chủ yếu là tra bảng. Nên có thể áp dụng trong tính toán khi xét đến sự làm việc không gian của khung.
- Tuy nhiên, cả hai phương pháp trên đều áp dụng cho nhà công nghiệp có mái là dàn thép và tấm lợp panel bêtông cốt thép. Nên hai phương pháp trên không phù hợp cho nhà khung thép nhẹ.
- Sử dụng phần mềm máy tính:
+ Xây dựng mô hình đơn giản, tính toán nhanh chóng, xem xét đầy đủ đến sự làm việc làm việc của toàn nhà nhờ sự hỗ trợ của phần mềm hiện đại.
Kết luận và khuyến nghị 4.1. Kết luận
Nghiên cứu sự làm việc không gian của khung thép nhẹ có ý nghĩa thực tiễn cao bởi hiện nay nó được ứng dụng nhiều ngoài thực tế. Qua kết quả khảo sát, làm việc không gian của khung làm ảnh hưởng đến nội lực và chuyển vị, đặc biệt là chuyển vị.
Các nghiên cứu về sự làm việc không gian của nhà công nghiệp chỉ phù hợp với nhà công nghiệp truyền thống là dàn thép, mái panel. Việc áp dụng các kết quả nghiên cứu đó cho nhà công nghiệp khung nhẹ không phù hợp.
Nhà công nghiệp có xét đến sự làm việc không gian sẽ phản ánh đầy đủ, chính xác hơn. Qua khảo sát, trong mọi trường hợp không phải tính khung phẳng cũng an toàn; chuyển vị của khung xét đến sự làm việc không gian có ảnh hưởng rõ rệt. Nên xét đến sự làm việc không gian của nhà là cần thiết, đặc biệt với nhà có cầu trục. Ngày nay, với sự hỗ trợ đắc lực của máy tính và các phần mềm chuyên dụng, xây dựng mô hình không gian là một hướng khả thi để có thể xét đến sự làm việc không gian của khung.
Ngoài ra, cần thiết phải có sự nghiên cứu về mặt lý thuyết cũng như thí nghiệm để có thể đưa ra một lý thuyết tính toán làm cơ sở để xét đến sự làm việc không gian của khung thép nhẹ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});