1. Tải trọng tính toán
- Tĩnh tải và hoạt tải lấy theo quy định:
+ Ngói 60 kG/m2 + Fibrô xi măng 25 - 30 kG/m2 + Tôn 15 ữ 20 kG/m2 + Trần treo 50 kG/m2 + Hoạt tải 30 kG/m2 - Trọng l−ợng bản thân của dàn:
Trọng l−ợng bản thân kết cấu dàn đ−ợc xác định dựa trên cơ sở kinh nghiệm thiết kế có sẵn và đ−ợc tổng kết thành các hệ số trọng l−ợng bản thân kbt.
Hệ số kbt biểu thị số l−ợng đơn vị vật liệu gỗ dùng cho kết cấu tính với 1 đơn
vị tải trọng trên 1 đơn vị diện tích hoặc 1 đơn vị chiều dài nhịp phủ của kết cấu. kbt = ) g g p ( l g 1000 bt bt + +
gbt: trọng l−ợng bản thân của kết cấu (kG/m2, kG/m).
p, g: hoạt tải và tĩnh tải tác dụng lên kết cấu (kG/m2, kG/m).
l: nhịp kết cấu (m).
Hệ số kbt đ−ợc cho t−ơng ứng với từng loại kết cấu. Dùng kbt để xác định sơ
bộ gbt: gbt = 1 l k 1000 g p bt − +
Khi thiết kế xong, tính lại gbt nếu sai khác quá nhiều (>5%) thì phải tính lại. Để đơn giản, trọng l−ợng bản thân dàn coi nh− đặt cùng chỗ với tải trọng
ngoài. Nếu không có trần treo thì gbt đặt toàn bộ vào cánh trên. Nếu có trần treo
thì đặt một nửa vào cánh trên và một nửa vào cánh d−ới.
Tải trọng đặt lên dàn thông qua các hệ thống xà gồ, dầm trần truyền vào đúng mắt dàn. Trong tr−ờng hợp đặt ngoài mắt dàn phải tính đến mômen uốn cục bộ cho thanh cánh.
2. ảnh h−ởng của hình dạng dàn đến nội lực trong các thanh
Về nguyên tắc, dàn làm việc giống nh− một dầm tổ hợp có chiều cao t−ơng đ−ơng. Khi chịu tải trọng phân bố đều, tuỳ theo hình dạng dàn khác nhau mà nội lực trong các thanh thay đổi:
70 Trong dàn tam giác và dàn chữ nhật đều có nội lực trong hai thanh cánh lân cận rất khác nhau và nội lực trong các thanh bụng lớn nh−ng sự phân phối lại ng−ợc nhau.
+ Với dàn tam giác, nội lực trong thanh cánh phía đầu lớn, càng vào trong càng nhỏ; thanh bụng thì nội lực giảm dần từ gối vào bụng.
+ Dàn chữ nhật: thanh cánh nội lực càng vào trong càng lớn, thanh bụng ng−ợc lại.
+ Dàn hình thang hai mái dốc: thanh cánh có nội lực lớn nhất là ở khoảng giữa gối và đỉnh, thanh bụng nội lực giảm dần từ gối vào bụng, đồng thời nội lực trong các thanh bụng cũng nh− hiệu số của nội lực của hai thanh cánh lân cận đều nhỏ hơn so với dàn tam giác và chữ nhật.
+ Dàn hình cung, đa giác: nội lực trong các thanh cánh xấp xỉ nh− nhau và trong các thanh bụng rất nhỏ.
Dấu của nội lực cũng phụ thuộc hình dạng dàn:
+ Dàn chữ nhật và hình thang: các thanh xiên đi lên chịu nén, thanh đứng chịu kéo.
+ Dàn tam giác: các thanh xiên đi xuống chịu nén, thanh đứng chịu kéo.
- - - + + + + + + - - - - - + + + + + - - - - - - - + + + + + + - - - - - - + + + + + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + - - - - - + + - + + + - - -
Khi tính toán đặt tải nửa nhịp, nội lực các thanh thay đổi cả trị số và dấu. Vì vậy, khi tính toán phải xét tất cả các tr−ờng hợp này. Riêng dàn tam giác nội lực lớn nhất khi tải trọng đặt toàn bộ.
3. Nội lực trong các thanh dàn
Dàn đ−ợc coi nh− một hệ thanh liên kết khớp với nhau tại mắt và chịu tải trọng đặt đúng mắt. Nếu tải trọng không đặt đúng mắt ta vẫn phân tải trọng đó sang hai bên theo nguyên tắc cánh tay đòn và tìm lực dọc trục trong các thanh bằng các ph−ơng pháp của cơ học kết cấu (đồ giải Crêmôna, giải tích, ), sau đó sẽ xác định mômen uốn đối với thanh cánh do tải trọng không đúng mắt gây ra.
- Với thanh cánh trên, lực nén trong thanh có ảnh h−ởng lớn đến sự tăng trị số mômen, nên để thiên về an toàn ta coi các mắt là khớp và xác định mômen uốn nh− đối với một dầm đơn giản là khoang mắt.
- Với thanh cánh d−ới, vì tiết diện th−ờng hay có giảm yếu ở chỗ các mắt, phải xét đến mômen xuất hiện ở các mắt, rất nguy hiểm. Vì vậy, để tính mômen uốn do tải trọng đặt ngoài mặt cánh d−ới, phải coi cánh d−ới làm việc nh− một dầm liên tục, gối tựa là các mắt, chỗ nối cánh d−ới là khớp. Nên tránh việc đặt tải vào giữa khoang mắt cánh d−ới gây thêm ứng suất bất lợi.
Khi chọn tiết diện cho các thanh nén và nén uốn, phải chú ý đế chiều dài tính toán của chúng trong và ngoài mặt phẳng dàn:
- Thanh bụng: trong và ngoài mặt phẳng dàn đều lấy bằng chiều dài hình học tức là khoảng cách giữa các tâm mắt.
- Thanh cánh:
+ Trong mặt phẳng dàn lấy bằng chiều dài hình học của thanh.
+ Ngoài mặt phẳng dàn lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố kết của xà gồ vào cánh dàn, những điểm này coi nh− không chuyển vị đ−ợc ra ngoài mặt phẳng dàn. Nếu dùng các thanh giằng mảnh để cố kết thì chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng của thanh lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố kết này tăng thêm 25% do các thanh giằng mảnh nên các mắt có thể chuyển vị đ−ợc.
Độ mảnh giới hạn của các thanh dàn đ−ợc quy định: + Thanh cánh nén, thanh đứng truyền phản lực tựa,
thanh xiên truyền phản lực tựa [λ] = 120
+ Các thanh bụng khác: [λ] = 150
+ Thanh giằng [λ] = 200
4. Sự hội tụ các trục thanh dàn
Trục của các thanh dàn tụ vào một mắt phải đồng quy ở một điểm (tâm mắt).
Trục đồng quy của thanh cánh là trục đi qua trọng tâm tiết diện giảm yếu ở mắt chứ không phải là trục hình học, nh− vậy ứng suất tại tiết diện giảm yếu sẽ đ−ợc phân bố đều.
Trong một số tr−ờng hợp, đ−ợc phép liên kết lệch tâm các thanh bụng vào thanh cánh: khi nội lực các thanh bụng nhỏ hoặc ở mắt đỉnh của dàn có thanh xiên đi lên vì rất khó cấu tạo cho hội tụ đúng tâm mà nội lực trong các thanh xiên này cũng không lớn. Trong tr−ờng hợp này phải kể đến mômen lệch tâm sinh ra tại mắt và hoàn toàn chỉ do thanh cánh chịu. Thanh cánh khi đó sẽ tính chịu nén uốn hoặc kéo uốn.
72
5. Biến dạng của dàn và độ vồng cấu tạo
Độ võng của dàn là do biến dạng đàn hồi của các thanh và liên kết khi chịu tải trọng. Ngoài ra còn do các biến dạng ban đầu của liên kết chế tạo không chặt, do gỗ co ngót, do biến dạng dẻo trong thanh và các liên kết. Các biến dạng không đàn hồi này gây ra độ võng không đàn hồi (không khôi phục đ−ợc) của toàn dàn. Các biến dạng không đàn hồi này cùng với biến dạng đàn hồi đôi khi có thể v−ợt quá biến dạng cho phép, làm cho các thanh cánh chịu thêm ứng suất lớn rất nguy hiểm, nhất là với các thanh cánh chịu kéo. Vì vậy, để đề phòng sự võng này, ng−ời ta phải làm tr−ớc độ vồng cấu tạo.
Độ vồng cấu tạo fct không nhỏ hơn 1/200 nhịp và đ−ợc thực hiện bằng cách
làm gãy khúc thanh cánh d−ới ở giữa nhịp hoặc ở 1/3 nhịp tại chỗ nối thanh cánh.
Khi tính toán không cần xét đến sự biến đổi hình học của dàn do độ vồng cấu tạo gây ra vì giả thiết rằng khi chịu tải, dàn sẽ trở lại hình dạng thiết kế.
ct f l h h l fct