Sơ đồ tính toán khung ngang

BÀI 5 TÍNH TOÁN NỘI LỰC KHUNG NGANG

1. Sơ đồ tính toán khung ngang

Sau khi lựa chọn được phương án kết cấu khung, dựa vào điều kiện cấu tạo thực

tế để quyết định liên kết giữa các cấu kiện của khung, liên kết giữa khung và móng và chọn sơ đồ tính toán khung. Sơ đồ tính toán phải chọn phù hợp với sơ đồ cấu tạo để tránh ứng suất phụ do sự sai khác của sơ đồ làm việc với sơ đồ tính toán.

Khung nhiều nhịp thường dùng liên kết khớp giữa cột và dàn vì bản thân độ cứng của khung đã lớn, ngoài ra giải pháp này đáp ứng được việc khó giải quyết cấu tạo của các nút cứng ở các cột giữa của khung. Với khung một nhịp có chiều cao cột lớn và yêu cầu độ cứng lớn khi có cầu trục, thì nên dùng liên kết cứng, nhằm tăng độ cứng ngang và giảm biến dạng của khung. Điều kiện liên kết còn phụ thuộc vào hình dạng

vì kèo: nếu vì kèo hình tam giác thì chỉ liên kết khớp với cột, còn vì kèo dạng hình thang thì có thể liên kết cứng hoặc khớp.

Trong khung hỗn hợp (cột bê tông cốt thép, dàn vì kèo thép) thì dàn vì kèo và cột thường chỉ dùng liên kết khớp, vì liên kết kiểu khác phức tạp trong cấu tạo và lắp đặt.

Hình 1.37. Sơ đồ khung ngang

Bài giảng kết cấu nhà thép _ 53 _

Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp

Hình 1.38. Sơ đồ tính khung ngang

Khi tính toán nội lực bằng tay, trong sơ đồ tính, dùng một số giả thiết nhằm đơn giản hóa việc tính toán:

 Cột liên kết với móng tại mặt móng;

 Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn vì kèo. Chiều cao của khung lấy từ mặt móng đến cánh dưới của dàn vì kèo. Độ cứng của xà ngang tương đương tính theo công

thức:

 . 2 . 2.

d tr tr d d

I  A Z A Z  (1.28)

Trong đó:

Atr , Ad – Diện tích tiết diện thanh cánh trên và thanh cánh dưới của dàn;

Ztr , Zd – Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện thanh cánh trên và thanh cánh dưới đến trục trung hòa của dàn tại tiết diện giữa nhịp;

à - Hệ số kể đến biến dạng của thanh bụng dàn, phụ thuộc gúc nghiờng của thanh cánh.

Với góc nghiêng i1/ 8, 0,7;i1/ 10,0,8;i0, 0,9.

 Trục tính toán của cột lấy qua trọng tâm tiết diện cột. Với cột bậc thì trục cột trên và trục cột dưới sẽ lệch nhau một đoạn e, do đó lực dọc cột trên truyền xuống cột dưới sẽ sinh thêm mô men M=Ntr.e, giá trị ehd htr/ 2. Để giá trị mô men không thay đổi khi cột làm việc thì giá trị e phải không đổi,

Bài giảng kết cấu nhà thép _ 54 _

Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp

do đó tại vị trí truyền lực dọc từ cột trên truyền xuống cột dưới (vai cột) yêu cầu phải có độ cứng lớn EIdv  ;

 Để tính nội lực khung, cần sơ bộ chọn trước độ cứng của dàn và của các phần cột, hay ít ra, cần biết tỉ số các độ cứng này. Sau khi thiết kế xong khung, tính chính xác độ cứng cột, dàn rồi kiểm tra lại tỉ số độ cứng giả thiết ban đầu. Nếu chênh lệch dưới 30% thì giả thiết ban đầu là chấp nhận được, nếu quá 30% thì phải giả thiết lại tỉ lệ độ cứng, tính nội lực lại theo tỉ lệ độ cứng mới.

Theo kinh nghiệm khi chọn sơ đồ tính thường giả thiết tỷ lệ độ cứng giữa các cấu kiện như sau:

d 1

2 2

I

I (7 10); (25 40);

I   I  

3

4

(8 15) khi Q 75T

I

(13 25) khi Q 75T I

 

 

     ;

3

2

I (10 30)

I   ; 4

2

I (1,5 3)

I   khi bước cột giữa và biên như nhau;

3

2

I (20 60)

I   ; 4

2

I (2,5 7)

I   khi bước cột giữa gấp đôi bước cột biên;

 Với khung có ba nhịp trở lên, khi tính với các tải trọng thẳng hoặc tải trọng ngang đặt cục bộ vào cột (như lực hãm ngang) có thể bỏ qua chuyển vị ngang của đỉnh cột. Theo giả thiết này, với các tải trọng kể trên, sẽ tách riêng từng cột

để tính nội lực;

 Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng tác dụng trực tiếp lên dàn, bỏ qua biến dạng của dàn (coi dàn có độ cứng EId = ∞) nếu thoả mãn điều kiện sau:

1 1

2

6 ; : ; 1

1 1,1

d

t d

I I I

L H H I

  

    

  (1.29)

Bài giảng kết cấu nhà thép _ 55 _

Bộ môn : Xây dựng dân dụng & công nghiệp