Bài giảng kết cấu thép chương 5 dàn thép

Hình dạng dàn - Dạng tam giác: Chỉ có thể liên kết khớp được với cột, độ cứng ngoài mặt phẳng dàn kém, sự thay đổi về lực của các thanh cánh và bụng chênh lệch nhau nhiều, có một số tha

Trang 1

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 1

CHƯƠNG V : DÀN THÉP

§ 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP

1 Phân loại dàn

1.1 Theo yêu cầu sử dụng:

Dàn mái: Xây dựng dân dụng và công nghiệp

Dàn cầu: Giao thông

Dàn tháp vô tuyến: Lĩnh vực viễn thông.

Trụ điện: Lĩnh vực truyền tải điện

Dàn khoan: Lĩnh vực dầu khí

Cần trục: Lĩnh vực cơ khí

1.2 Theo cấu tạo thanh dàn:

Dàn nhẹ: Mỗi thanh dàn chỉ là thanh thép góc hoặc thép tròn.

Dàn thường: chủ yếu tiết diện dùng là tiết diện ghép từ 2 thép góc.

Dùng phổ biến là dàn mái nhà công nghiệp

c)

d)

b) a)

1.2 Theo cấu tạo thanh dàn:

- Dàn nặng: Thường là dàn cầu, liên kết thanh dàn vào bản mã

dùng liên kết bu lông Tiết diện được ghép từ các thép hình Nội

lực thanh cánh có thể lên đến 500T

b)

Trang 2

1.3 Theo sơ đồ cấu tạo:

- Dàn kiểu dầm

- Dàn kiểu dầm liên tục

- Dàn kiểu dầm có nút thừa

- Dàn kiểu khung

- Dàn kiểu tháp

a)

c)

d)

f)

g)

b)

e)

2 Hình dạng dàn

- Dạng tam giác: Chỉ có thể liên kết khớp được với cột, độ cứng

ngoài mặt phẳng dàn kém, sự thay đổi về lực của các thanh cánh và

bụng chênh lệch nhau nhiều, có một số thanh xiên chịu nén nhưng

nhịp lớn (không hợp lý) Dàn này sẽ phù hợp với vật liệu lợp cần có

độ dốc lớn

- Dạng hình thang.

- Dạng có cánh song song.

2 Hình dạng dàn

c)

e)

d)

f)

Trang 3

3 Hệ thanh bụng của dàn

Các loại thanh bụng:

- Hệ thanh bụng tam giác

- Hệ thanh bụng xiên

- Hệ thanh bụng phân nhỏ

- Hệ thanh bụng hình thoi và hệ thanh bụng chữ K

Yêu cầu để thiết kế hệ thanh bụng :

- Tổng chiều dài của các thanh bụng là bé nhất

- Xà gồ đặt đúng mắt dàn

- Góc giữa các thanh dàn không quá bé

3 Hệ thanh bụng của dàn

c)

e)

h)

b)

d) a)

§ 5.2 CẤU TẠO DÀN

1 Kích thước của dàn

1.1 Nhịp dàn:

Dàn liên kết khớp với cột: Nhịp bằng khoảng cách tâm 2 gối tựa

Dàn liên kết cứng với cột: Nhịp bằng khoảng cách giữa 2 mép

trong của cột

Nhịp nhà công nghiệp: thường lấy theo môđun 6m

Trang 4

1.2 Chiều cao dàn:

- Dàn hình thang: h o )l

15

1 10

1

=

h d: Từ yêu cầu độ dốc của vật liệu lợp

- Dàn tam giác:

5

1 3

1 ( ÷

=

i

Mái lợp tôn thường )

6

1 4

1 ( ÷

=

i

3

1 2

1 ( ÷

=

i

1.3 Khoảng cách nút dàn:

- Là khoảng cách giữa các tâm nút trên hoặc nút dưới

- Mái cứng, mái lợp panen: Khoảng cách tâm nút của thanh cánh

trên thường lấy 3m, với panen có bề rộng 1,5m thì phải đưa thêm

vào hệ thanh bụng phân nhỏ

- Mái tôn, Fibro ximăng: Phải có xà gồ, khoảng cách xà gồ 1,2 ÷

1,5m

- Khoảng cách tâm nút dưói 3 ÷ 6m

1.4 Bước dàn (B):

- Là khoảng cách giữa hai bước cột kế tiếp nhau

- Chọn B từ các yêu cầu sau: + Yêu cầu dây chuyền công nghệ

+ Yêu cầu kinh tế + Yêu cầu kiến trúc

- Thông thường lấy B = 6m

- Nếu B = 12m thì làm thêm dàn đỡ kèo

Trang 5

§ 5.3 HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN GIỮA CÁC DÀN

- Dàn là 1 kết cấu rất mảnh theo phương ngoài mặt phẳng dàn nên

dễ bị mất ổn định theo phương ngoài mặt phẳng dàn Bố trí hệ

giằng không gian để giằng các dàn lại tạo thành 1 khối không gian

ổn định, đảm bảo sự làm việc không gian của các dàn

- Ngoài ra hệ giằng còn có các tác dụng sau:

+ Giảm chiều dài của các thanh cánh + Tạo thuận lợi cho việc thi công

§ 5.3 HỆ GiẰNG KHÔNG GIAN GiỮA CÁC DÀN

- Hệ giằng không gian của dàn mái có 1 số loại sau: Giằng cánh

trên, giằng cánh dưới, giằng đứng

- Cánh trên: thường bố trí theo phương ngang nhà, ở các

khoang đầu, cuối và giữa

- Cánh dưới:

+ Nếu nhịp nhỏ không cần trục: Bố trí tại vị trí giống cánh trên

+ Nếu nhịp lớn, Q ≥ 30T: Bố trí thêm phương dọc nhà

§ 5.3 HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN GiỮA CÁC DÀN

b'

c d' d g

g' e'

e

Hình 5.6 Hệ giằng không gian của dàn

Trang 6

§ 5.4 TÍNH TOÁN DÀN

1 Chiều dài tính toán của các thanh dàn

1.1 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng l x:

Xét ví dụ :

b a

d

e

c

-+

-l

l

lx l

Chiều dài tính toán l x của thanh ac như sau:

b a

d

e

c

-+

-l

l

lx l

Nút a: khớp (do nhiều thanh nén hơn)

Nút c: khớp (do nhiều thanh nén hơn)

l x = µl = l

Các thanh khác xét tương tự

- Nút b: khớp

- Nút d: khớp

- Nút e: ngàm đàn hồi

- Thanh ab (thanh đứng đầu dàn): 2 đầu khớp: µ = 1, lx = 1×l

- Thanh bc, cd (thanh cánh trên): 2 đầu khớp : µ = 1, lx = 1×l

- Thanh xiên đầu dàn (thanh ac): 2 đầu khớp : µ = 1, lx = l

- Thanh fe, de,… (thanh bụng dàn chịu nén): 1 đầu khớp,

một đầu ngàm đàn hồi:µ = 0,8 → lx = 0,8l

Trang 7

Dựa vào kết quả phân tích trên ta lấy:

- thanh cánh trên: l x = l

- thanh cánh dưới: l x = l

- thanh xiên đầu dàn: l x = l

- các thanh bụng còn lại: l x = 0,8l

1.1 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng l y:

Độ cứng của bản mắt bé Æ mắt dàn đều xem là khớp

+ l y của các thanh bụng dàn: l y = l (chiều dài hình học) + l ycủa các thanh cánh trên cánh dưới: lylà khoảng cách hai điểm cố kết của thanh cánh trên và dưới bằng khoảng cách giữa hai điểm giằng thanh cánh trên và dưới

2 Tính toán dàn

2.1 Các giả thiết tính toán:

+ Mắt dàn xem là khớp

+ Trục các thanh dàn đồng qui tại mắt

+ Tải trọng đặt tại mắt dàn có thanh dàn chịu kéo và nén đúng tâm

Trang 8

2.2 Các bước tính toán 1 dàn mái:

Bước 1 : Chọn sơ đồ kết cấu của dàn.

Bước 2 : Xác định tải trọng tác dụng lên dàn.

Bước 3 : Giải dàn tìm nội lực.

Bước 4 : Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn.

Bước 1: Chọn sơ đồ kết cấu của dàn.

Chọn hình dạng dàn và hệ thanh bụng

Bước 1: Chọn sơ đồ kết cấu của dàn.

Chọn hình dạng dàn và hệ thanh bụng

Bước 2: Xác định tải trọng tác dụng lên dàn.

+ Tĩnh tải + Hoạt tải mái + Tải trọng gió

Trang 9

* Tĩnh tải

+ Trọng lượng kết cấu mái

Với L = 10 ÷ 30m.

Mái nặng: Tấm lợp panen BTCT đúc sẵn : g ≈ 40kg/m2

Mái nhẹ : Tấm lợp tôn, fibro ximang, ngói: g ≈ 10 ÷ 20 kg/m2 + Trọng lượng tấm lợp mái:

Mái nặng: Cộng tất cả các lớp mái

Mái nhẹ: Tôn : 7 – 15 kg/m 2 , t = 0,4 – 1mm.

Fibrô ximang : 20 kg/m 2

+ Trần ván ép + đà gỗ (nếu có): Lấy 35 kg/m 2

* Tĩnh tải

Đưa về tập trung tại nút dàn:

g c

i a B g

G2=∑ γ

g c

i a B g

2

1=∑

a - Khoảng cách mắt dàn

B - Bước dàn theo phương dọc nhà

γg = 1,1 - Hệ số vượt tải cho tĩnh tải

* Hoạt tải mái và trần

Là trọng lượng người tác dụng lên mái trần và thiết bị cầm theo

Mái nặng: pc= 70 kg/m2

Mái nhẹ : pc= 35 kg/m2

Tải trọng này cũng đưa về tải tập trung tác dụng lên nút dàn.

γp: Hệ số vượt tải cho hoạt tải γp= 1,3 khi pc≤ 200 kg/m2

γp= 1,2 khi pc> 200 kg/m2

Trang 10

Đ 5.4 TÍNH TOÁN DÀN

* Tải trọng giú

g 1 = g c ìγg ì B ì C e1 ì k

g 2 = g c ìγg ì B ì C e2 ì k

gc - ỏp lực giú tiờu chuẩn

γg- hệ số vượt tải cho tải trọng giú bằng 1,3

B - bước dàn

C e1 , C e2- hệ số khớ động, phụ thuộc theo dạng cụng trỡnh, kớch thước chiều dài, rộng của cụng trỡnh

k - hệ số gia tăng ỏp lực giú phụ thuộc vào độ cao tại điểm

đang tớnh toỏn và địa hỡnh

ặ Tải trọng giú qui về tập trung tại mắt dàn.

CHƯƠNG V : DÀN THẫP

c = + 0,8

c = - 0,6

c = + 0,7

c = - 0,6

c = - 0,5

1 Các mặt phẳng thẳng đứng:

- đón gió

- Khuất gió

2 Các mặt phẳng thẳng đứng hay nghiêng với phương

đứng không quá 15 0 nằm trong các nhà nhiều cửa trời

hoặc các nhà có mặt phức tạp khác (nếu không có sơ

đồ tương ứng trong bảng này) :

- Mặt biên hay mặt trung gian nhô cao lên :

Đón gió

Khuất gió

- Mặt trung gian khác

đón gió

Khuất gió

Chỉ dẫn xỏc định

Hệ số khớ động

Sơ đồ nhà, cụng trỡnh cỏc cấu kiện

Và sơ đồ tải trọng giú

CHƯƠNG V : DÀN THẫP

Trang 11

* Moment đầu dàn

Có mômen giữa cột và dàn

Æ Khi tách dàn ra giải riêng

Æ Lúc đó ta xem dàn là khớp

Æ Phải tính toán thêm 1 mômen đầu dàn tác dụng

Trang 12

Bước 3 : Giải dàn tìm nội lực.

- Giải bằng tay : Giản đồ Cremona

- Giải bằng máy: sử dụng phần mềm Sap2000

- Khi giải dàn tìm nội lực, giải cho từng trường hợp riêng biệt sau đó tổ hợp lại với nhau

Bước 4 : Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn

Nguyên tắc chung chọn tiết diện thanh dàn:

- Tiết diện thanh dàn min (nhỏ nhất) dùng L50×5

- L ≥ 24m, thay đổi tiết diện thanh dàn cánh trên và cánh dưới

- Chọn chiều dày bản mã (bản dùng để liên kết thanh dàn)

max

a Chọn tiết diện thanh chịu nén:

f

N A

c

ct=ϕ.γ

N - Lực nén trong thanh tính bằng daN;

f - cường độ tính toán của thép tính bằng daN/cm2;

γc- hệ số điều kiện làm việc;

ϕ - hệ số dọc

Giả thuyết λ = 60 ÷ 80 ( đối với thanh cánh trên, dưới)

Trang 13

b Kiểm tra tiết diện thanh chịu nén:

Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo công thức:

f A

N

c

γ ϕ

min

Có A ct Æ Đặc trưng hình học của tiết diện i x , i y , A g

A - diện tích tiết diện, A = 2Ag

ϕmin- hệ số, tra bảng phụ thuộc độ mảnhλmax

λmaxlà trị số lớn hơn từ

x

l

=

y i

l

= λ và

Trang 14

b Kiểm tra tiết diện thanh chịu nén:

Độ mảnh lớn nhất (λmax) phải thỏa mãn điều kiệnλmax ≤ [ λ]

Nếu không thỏa mãn thì phải tiến hành chọn lại tiết diện

CHÚ Ý

c Chọn thanh tiết diện chịu kéo Bước 4 : Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn

Diện tích cần thiết

f

N A

c

ct=γ

d Kiểm tra thanh tiết diện chịu kéo

Có ActÆ Đặc trưng hình học của tiết diện i x , i y , A g

Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo công thức

f A

N

c n

γ

Với A ct- diện tích cần thiết của tiết diện thanh (cm2)

N - lực kéo tính bằng daN

A n- diện tích thực tế

+ Khi không có giảm yếu : A = A = 2.A

Trang 15

e Chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn

] [

λ

y yct

x xct

l i

=

Có i xct , i ycttra bảng chọn thép góc

Chọn tiết diện thanh cánh thượng của dàn chịu lực nén N = - 725kN Vật liệu thép CCT34, γc = 1 Kích thước dàn và bố trí hệ giằng (hình vẽ) Liên kết hàn

§ 5.5 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CÁC NÚT DÀN

1 Nguyên tắc chung

- Trục các thanh dàn đồng quy tại tim nút, tim nút phải nằm trên

trục thanh cánh

- Bản mã nên chọn hình dáng đơn giản, dễ chế tạo, lắp ráp

- Khi có thay đổi tiết diện thanh cánh theo chiều dài dàn, thì phải

được nối tại nút dàn, với khoảng hở là 50mm.

- Khoảng cách đầu thanh bụng và thanh cánh không nhỏ hơn

(t bm -20) hoặc 50mm và không lớn hơn 80mm Với t bmlà chiều dày

bản mã

Trang 16

2 Nút gối

2.1 Cấu tạo

a

b

50

Tuỳ theo liên kết dàn với cột

mà cấu tạo nút gối cho phù hợp

Khoảng cách giữa mặt dưới

thanh cánh dưới và bản gối lấy

lớn hơn hoặc bằng 150mm

2.2 Tính toán

2 Nút gối

- Bản đế tính toán tương tự như chân cột thép, chú ý t bd ≤ 30mm

- Chiều dài đường hàn liên kết bản mã, thanh đứng (hoặc sườn

gia cường) vào bản đế có phản lực đầu dàn F:

( )

min f w

c w

f h

F l

β γ

2.2 Tính toán

2 Nút gối

- Chiều dài liên kết các thanh dàn vào bản mã (nếu làm bằng

thép góc):

( )

min 1 1

w f c w

f h N k l

β γ

( )

min 2 2

)

1 (

w f c w

f h N k l

β γ + Đường hàn sống:

+ Đường hàn mép:

Trang 17

3.1 Cấu tạo

3 Nút trung gian

Phải thoả mãn tất cả các nguyên tắc chung đã nêu

Hình 5.9 Cấu tạo nút trung gian

3.2 Tính toán

3 Nút trung gian

- Áp dụng công thức tương tự như nút tại gối

Thay thế N bằng ∆N=N2−N1

(với N 1 , N 2nội lực của hai thanh cánh)

0

=

∆N

Nếu thì lấy 10% giá trị nội lực của thanh để tính

- Nếu có thêm lực P tập trung tác dụng vào nút (nút cánh trên) thì

khi tính

Đường hàn sống lấy nội lực:

2 2 1

2 ) ( ∆ + ⎜ ⎟

= k N P R

2

2 = [(k−).∆N]+ ⎜P2 ⎟

R

4.1 Cấu tạo

4 Nút đỉnh

bg

4.2 Tính toán

Trang 18

5.1 Cấu tạo

5 Nút cánh dưới

5.2 Tính toán

42°

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	569,37 KB