- Hiện nay trên thế giới tồn tại hai phơng pháp chính để thiết kế cấu kiện
c.Tính toán thanh chịu uốn
Kiểm tra tại mặt cắt 2-2
M* < φb . Mb (5.4) Trong đó:
M*= M2 - mômen lớn nhất tại giữa nhịp;
φb - hệ số giảm khả năng chịu lực khi nén, bằng 0,95 khi tính bền, bằng 0,90 khi tính oằn bên;
nh công thức (5.1).
Phạm vi luận văn chỉ hớng dẫn phơng pháp tính toán, không đi sâu vào nghiên cứu lý thuyết thanh thành mỏng. Các đặc trng của tiết diện chữ C, chữ Z đợc nêu rất chi tiết trong phần phụ lục 4 của [13].
5.3. Thiết kế, tính toán dầm tờng
Hình 5.10 - Hệ dầm tờng
Dầm tờng đỡ tấm tờng thẳng đứng đợc tính toán chịu tải trọng thẳng đứng (trọng lợng tờng, trọng lợng bản thân) và tải trọng gió vuông góc với mặt tờng. Tuy nhiên, tải trọng đứng thờng có thể đợc coi là do mảng tờng chịu, mảng tờng làm việc nh một dầm rất cao. Khi đó, dầm tờng chỉ chịu mômen uốn trong mặt phẳng nằm ngang, gây bởi tải trọng gió.
Theo phần 3.1.3-chơng 3 ta có hệ số áp lực Cp thờng gặp với nhà thép tiền chế là :
-1,5 -0,7
+0,9 -0,55
Cpe+ Cpi
Tải trọng gió bất lợi nhất tác dụng lên dầm tờng là : W= Cp1.q.a = 0,9.q.a
Trong đó: a - khoảng cách giữa các dầm tờng;
q - áp lực động của gió (tính theo công thức 3.8). Kiểm tra tơng tự nh phần (c) 5.2.2 ở trên.
L L nxL L L L L/4 L/2 L/4 L/4 L/2 L/4 L/4 L/2 L/4 L 1 1 2 2 Mặt cắt 1-1 (2 xà gồ chữ C cạnh nhau) hoặc (2 xà gồ chữ Z ghép chồng) Mặt cắt 2-2 (1 xà gồ chữ C ) hoặc (1 xà gồ chữ Z ) Wgió (kg/m) Hình 5.11 - Sơ đồ tính dầm tờng làm việc với vai trò là thanh giằng chịu uốn
5.4. Thiết kế giằng mái
5.4.1. Đặc điểm tính toán của hệ giằng mái
- Việc tính toán nội lực trong các thanh giằng đợc tiến hành nh nh tính toán hệ dàn thông thờng của lý thuyết cơ học kết cấu hoặc sử dụng các phần mềm kết cấu. Do tải trọng gió đầu hồi có tính chất đổi dấu nên thờng chọn tiết diện theo điều kiện thanh chịu kéo. Khi lực nén xuất hiện trong thanh giằng xiên, thanh này coi nh mất làm việc, chỉ còn các thanh chịu kéo làm việc và hệ giằng trở thành hệ tĩnh định
- Trong nhà thép tiền chế, các thanh giàng chịu kéo thờng là các thanh thép tròn đặc, còn các thanh giằng chịu nén chính là các thanh chống dọc hoặc xà gồ mái tại các điểm nút giằng. Phổ biến là loại xà gồ chữ Z (hoặc chữ C), đợc cấu tạo làm việc theo sơ đồ liên tục, tại vị trí nút giằng thờng dùng xà gồ kép để làm thanh giằng chịu nén (nh trình bày và tính toán ở mục 5.1).
W= = q. b ( kg /m ) Cột gió N=W.H/2 (kg ) H H N=W.H/2 (kg ) Xà gồ mái a Xà ngang a Hệ giằng gió N/2 N/2 N N N N Thanh giằng chịu nén
Thanh giằng chịu kéo Hình 5.12 - Sơ đồ tính toán hệ giằng gió
5.4.2. Tính toán thanh giằng chịu kéo
Theo tiêu chuẩn úc-AS 4600
N* < 0,9Nt (5.5)
Trong đó: N* - lực dọc trong thanh giằng chịu kéo;
Nt - khả năng chịu lực danh nghĩa của tiết diện ; Nt = Ag.fy hoặc Nt = 0,85.kt.An.fu
Ag -tiết diện danh nghĩa của cấu kiện; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
An - tiết diện thực của cấu kiện (đơn vị diện tích);
fy - ứng suất đàn hồi cho phép đợc dùng để thiết kế (đơn vị ứng suất);
fu - cờng độ bền về kéo cho phép dùng để thiết kế (đơn vị ứng suất);
kt - hệ số độ lệch tâm của tải trọng. Với loại dây thép tròn kt = 1 và An là tiết diện thực của đầu thanh đã đợc tạo ren làm bulông liên kết [9].
Nhận xét: Tiêu chuẩn AS 4600:1996 không khống chế độ mảnh tới hạn cho cấu kiện chịu kéo, mà chỉ quan tâm đến sự tác dụng lệch tâm của tải tải trọng đối với cấu kiện chịu kéo thông qua hệ số kt.
5.5. Kết luận chơng 5
- Chơng 5 tiến hành tính toán các cấu kiện phụ nh xà gồ, dầm tờng, giằng mái theo lý thuyết thanh thành mỏng trong Quy phạm AS/NZS 4600 : 1996.
+ Xà gồ mái đợc chọn làm thanh giằng mái làm việc chịu nén, tính toán nh là dầm liên tục chịu nén uốn.
+ Sử dụng thanh giằng chịu kéo bằng thép tròn hoặc dạng dây cáp. Cần đặc biệt chú ý cấu tạo liên kết giữa thanh giằng mềm và kết cấu khung để đảm
bảo chống ép mặt cục bộ gây phá hoại bản bụng của kết cấu chính (tham khảo cấu tạo của Zamil Steel, BHP...)
Chơng 6
XÂY DựNG CHƯƠNG TRìNH TíNH TOáN Tự ĐộNG Và Ví Dụ MINH Họa
6.1. Cơ sở tính toán và sơ đồ khối
Cơ sở tính toán của chơng trình dựa vào các vấn đề chung khi thiết kế của tiêu chuẩn BS 5950:1-2000 trình bày trong chơng 1. Các bớc tính toán và kiểm tra dựa theo chơng 3 và chơng 4 đợc thể hiện thành sơ đồ khối nh sau:
Hình 6.1 - Sơ đồ khối trình tự tính toán thiết kế khung thép tiền chế 1 tầng, 1 nhịp theo tiêu chuẩn BS 5950 : 1-2000.
6.2. Chơng trình tính toánthiết kế tự động dầm, cột, mối thiết kế tự động dầm, cột, mối nối theo tiêu chuẩn BS 5950 :1-2000
Chơng trình tính đợc xây dựng trên nền phần mềm EXCEL thuộc bộ phần mềm ứng dụng văn phòng OFFICE. Để sử dụng chơng trình tính, ta cần thực hiện theo các bớc sau:
Bớc 1: Nhập số liệu đầu vào: Những ô có chữ màu xanh
Bắt đầu
Xác định đặc điểm công trình Chọn vật liệu
Chọn sơ bộ kích thuớc cấu kiện Lớp tiết diện của cấu kiện Độ vát của cấu kiện(nếu có)
Xác định sơ đồ kết cấu
Tính các loại tải trọng tác dụng lên kết cấu D(Tĩnh tải) , I(hoạt tải,cầu trục) , W(tải gió)
Xác định các tổ hợp tải trọng Phân tích nội lục kết cấu
Kiểm tra các cấu kiện