ket cau dan thep nha cong nghiep

Giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp khoan, … 1.2 Theo cấu tạo của các thanh giàn Giàn nhẹ: Sử dụng khi nội lực trong các thanh cánh là khá nhỏ N < 200 tấn; tải trọng tác dụng nhỏ và vượ

Trang 1

CHƯƠNG 5:

GIÀN THÉP

Trang 2

§5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP

Chiều cao tiết diện dầm h sẽ tăng khi nhịp L vượt khẩu độ

tăng => nhằm đảm bảo điều kiện về độ võng (TTGH 2)

Khi vượt nhịp vừa và nhỏ (L < 12 m) => sử dụng giải pháp

h

L

Trang 3

Sơ đồ giàn thép: là một hệ kết cấu gồm các thanh thép được xếp đặt quy tụ tại một điểm, gọi là nút giàn (hay mắt giàn), và các thanh giàn được liên kết lại với nhau tại các nút giàn

Thanh cánh dưới,thanh cánh hạ

Thanh bụng xiên

Thanh xiên

đầu giàn

Thanh đứng

Trang 4

Chi tiết nút giàn thép: Liên kết giữa các thanh giàn và bản mã thường dùng

là liên kết hàn (là phổ biến nhất), hoặc liên kết bulông, hoặc liên kết đinh tán

Bản mã

Trang 5

1 Phân loại giàn

1.1 Theo công dụng:

Giàn đỡ mái nhà công nghiệp, giàn mái nhà dân dụng (vì kèo)

Giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp khoan, …

1.2 Theo cấu tạo của các thanh giàn

Giàn nhẹ: Sử dụng khi nội lực trong các thanh cánh là khá nhỏ N < 200 tấn;

tải trọng tác dụng nhỏ và vượt khẩu độ nhỏ

Các thanh giàn được tạo thành từ một thép góc L hay một thép tròn;

VD: sử dụng 1 thép góc L 50x6 hay 60x7 …

Trang 6

1.2 Theo cấu tạo của các thanh giàn

Trang 7

Trang 8

1.3 Theo sơ đồ kết cấu:

ƯĐ: cấu tạo đơn giản, dễ dựng lắp; ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ

lún lệch giữa 2 gối tựa

NĐ: có độ cứng uốn nhỏ, chiều cao giàn yêu cầu lớn, tốn vật liệu.

Trang 9

Giàn kiểu dầm liên tục:

ƯĐ: (khắc phục được NĐ của giàn

đơn giản) độ cứng uốn lớn hơn so

với giàn dầm đơn giản, chiều cao

giàn nhỏ hơn, tiết kiệm vật liệu thép

hơn

NĐ: chế tạo và dựng lắp phức tạp

hơn; chịu ảnh hưởng của nhiệt độ

và độ lún lệch giữa các gối tựa

Giàn kiểu dầm có mút thừa:

ƯĐ: Nội lực phân bố trong các thanh giàn hợp lý hơn so với giàn không

có mút thừa, có thể cân bằng biểu đồ mômen giữa gối và nhịp dầm

Trang 10

Giàn kiểu khung:

ƯĐ: Sử dụng làm khung chịu lực

chính cho các các công trình có khẩu

độ nhịp lớn

Giàn kiểu vòm:

ƯĐ: Sử dụng làm kết cấu chịu lực cho các công trình vượt khẩu độ rất lớn,

vượt nhịp 60 m ; như nhà triển lãm, nhà thể thao, …

Trang 11

ƯĐ: Sử dụng cho các công trình tháp, trụ

ăngten, cột điện vượt sông, …

Trang 12

2 Hình dạng giàn

Các yêu cầu chính khi lựa chọn giải pháp kết cấu giàn:

a) Yêu cầu để vượt nhịp: L bé hay lớn.

b) Yêu cầu để thoát nước mái: độ dốc mái i lớn hay bé, hay mái dốc hay

mái thoải là phụ thuộc vào loại vật liệu lợp mái

c) Yêu cầu về liên kết giữa giàn mái và cột: liên kết khớp hay cứng, nhằm

đảm bảo hệ kết cấu mái và toàn hệ công trình có đủ độ cứng cần thiết

d) Yêu cầu về vẻ đẹp hình khối kiến trúc: tạo ra các đường mái thẳng,

cong, hay uốn lượn cầu kỳ

e) Yêu cầu về kinh tế: dễ chế tạo và dựng lắp, tiết kiệm vật liệu.

Trang 13

a) Giàn tam giác (a, b):

Đặc điểm cấu tạo: Đầu giàn nhọn (h0 = 0) hay h0 = 450 mm nên coi giàn liên

kết khớp với cột => độ cứng uốn trong và ngoài mặt phẳng của giàn là nhỏ;

- Góc giữa các thanh giàn không đều nhau, có chỗ góc khá nhỏ => khó cấu tạo tại các nút giàn

- Chiều dài các thanh bụng chênh nhau nhiều ;

d

L L

L

L L

Trang 14

a) Giàn tam giác (a, b):

Đặc điểm chịu lực: Khả năng chịu lực không phù hợp với biểu đồ mômen

uốn do tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ra;

- Nội lực phân bố trong các thanh giàn chênh nhau nhiều;

- Một số thanh bụng ở khoảng giữa nhịp chịu lực nén nhỏ nhưng lại có chiều dài lớn nên phải chọn tiết diện theo độ mảnh tới hạn => gây lãng phí vật liệu

Đặc điểm sử dụng (theo độ dốc): Dùng cho các công trình yêu cầu mái có độ dốc lớn i ≥ 0,2 (mái lợp ngói, lợp tôn, lợp phibrôximăng)

d

L L

L

L L

e)

Trang 15

b) Giàn hình thang (c):

Đặc điểm cấu tạo: Liên kết cứng được với cột (h0 lớn) => độ cứng uốn trong

và ngoài mặt phẳng lớn;

- Góc giữa các thanh không quá nhỏ => dễ cấu tạo tại các nút giàn;

- Chiều dài các thanh giàn tương đối đều nhau, không chênh nhau quá lớn

Đặc điểm chịu lực: Khả năng chịu lực khá phù hợp với biểu đồ mômen uốn

do tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ra ;

- Nội lực phân bố trong các thanh giàn khá đều nhau (hợp lý hơn giàn tam

giác);

Đặc điểm sử dụng: Dùng cho các công trình yêu cầu độ dốc mái nhỏ (i ≤ 1/8

= 0,125), như lợp panen BTCT ; các công trình có vượt nhịp khá lớn

Giàn liên kết ngàm với cột

Trang 16

c) Giàn cánh song song (d):

- Có nhiều thanh giàn cùng chiều dài, có nhiều mắt giàn giống nhau => dễ cấu tạo, dễ thống nhất hoá trong chế tạo

Đặc điểm chịu lực: Khả năng chịu lực tương đối phù hợp với biểu đồ

mômen uốn do tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ra ;

- Nội lực phân bố trong các thanh hợp lý hơn giàn tam giác, nhưng kém hợp

lý so với giàn hình thang

Đặc điểm sử dụng: Dùng làm giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp trụ, …

e)

Trang 17

d) Giàn đa giác, giàn cánh cung (h, k):

- Có nhiều thanh giàn cùng chiều dài, có nhiều mắt giàn giống nhau => dễ cấu tạo, dễ thống nhất hoá trong chế tạo

Đặc điểm chịu lực: Khả năng chịu lực tương đối phù hợp với biểu đồ

mômen uốn do tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ra ;

- Nội lực phân bố trong các thanh hợp lý hơn giàn tam giác, nhưng kém hợp

lý so với giàn hình thang

Đặc điểm sử dụng: Dùng làm giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp trụ, …

d

L L

L

L L

e)

Trang 18

3 Hệ thanh bụng của giàn

d) Giàn đa giác, giàn cánh cung (h, k):

Yêu cầu về cấu tạo các nút giàn: là đơn giản, có nhiều nút giống nhau

=> dễ thống nhất trong chế tạo

Yêu cầu tổng chiều dài thanh bụng: là nhỏ

Yêu cầu góc giữa thanh bụng và thanh cánh: là không quá nhỏ

Yêu cầu thanh cánh trên: không bị uốn cục bộ do tải đặt ngoài nút giàn

Các yêu cầu khi bố trí thanh bụng:

Trang 19

a) Hệ thanh bụng tam giác: (a) , (b)

Nhận biết: gồm 1 thanh hướng lên thì thanh tiếp theo hướng xuống (a)

đặc điểm cấu tạo: Nên sử dụng các thanh đứng để tránh uốn cục bộ cho thanh cánh trên và đồng thời giảm chiều dài cho thanh cánh trên chịu nén (b)

Góc hợp lý giữa thanh bụng và thanh cánh dưới chọn khoảng 45o ÷ 55o

ƯĐ: số lượng nút là ít, tổng chiều dài các thanh bụng là nhỏ

NĐ: một số thanh bụng chịu nén nhưng lại có chiều dài lớn

d

Trang 20

b) Hệ thanh bụng xiên: (c) ; (d)

Nhận biết: gồm có các thanh đứng và các thanh xiên ở một nửa giàn cùng

xiên về 1 phía

Đặc điểm cấu tạo: Có thể bố trí để thanh đứng chịu nén còn thanh xiên có

chiều dài lớn hơn chịu kéo như ở giàn cánh song song (c)

Hệ thanh bụng xiên có thể sử dụng cho giàn tam giác (d):

Về mặt chịu lực thì không tốt vì các thanh xiên có chiều dài lớn lại chịu nén

Nhưng về mặt cấu tạo nút thì thuận lợi vì góc giữa các thanh không quá nhỏ,

do vậy vẫn được dùng

Góc hợp lý giữa thanh bụng xiên và thanh cánh dưới là 35o – 45o

ƯĐ: Các thanh cùng loại thì cùng chị nén hay kéo

NĐ: Tổng chiều dài thanh bụng lớn, có nhiều loại nút khác nhau, tốn công chế

d

Trang 21

c) Hệ thanh bụng phân nhỏ:

ƯĐ: sử dụng hệ thanh bụng phân nhỏ để tránh uốn cục bộ cho thanh cánh

trên của giàn, giảm chiều dài tính toán trong mặt phẳng giàn của thanh cánh

trên và các thanh bụng xiên Sử dụng khi mái lợp bằng tấm panen BTCT

NĐ: thanh bụng xiên làm phức tạp về mặt cấu tạo, nhưng có thể làm giảm

trọng lượng toàn giàn

Trang 22

d

Trang 23

d) Hệ thanh bụng khác:

Hệ thanh bụng hình chữ K (k) => làm tăng độ cứng của giàn, giảm chiều dài tính toán trong mặt phẳng cho các thanh bụng đứng;

- Sử dụng cho giàn chịu lực cắt lớn, như dầm cầu, tháp trụ …

Hệ thanh bụng của giàn tam giác (i) có góc dốc = 35o ~ 45o , nhịp lớn L = 20

~ 24 m => tiết kiệm vật liệu hơn các dạng khác

d

Trang 24

4 Kích thước chính của giàn (thường)

a) Nhịp giàn L :

Khi giàn kê lên đầu cột (liên kết khớp với cột): thường lấy L = khoảng cách

tâm của 2 gối tựa

Khi giàn liên kết với cạnh bên của cột (liên kết cứng): lấy L = khoảng cách

mép trong của 2 đầu cột

Đối với giàn thông thường (các thanh giàn là 2 thép góc) => nhịp hợp lý của

giàn L = 18 ~ 36 m

Nhịp giàn được lấy theo môđun 3 m: L = 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36 m;

Trang 25

b) Chiều cao giữa giàn h, chiều cao đầu giàn h0:

Chiều cao hợp lý theo điều kiện kinh tế:

Tuy nhiên do khó thoả mãn về điều kiện vận chuyển => nên thường lấy chiều cao giữa giàn nhỏ hơn :

Chiều cao đầu giàn thường lấy h0 = 2,2 m.

Giàn hình thang, Giàn cánh song song:

d

Trang 26

b) Chiều cao giữa giàn h, chiều cao đầu giàn h0:

chiều cao h phụ thuộc vào loại vật liệu lợp

Khi góc dốc cánh trên của giàn 22 ~ 40o thì thường lấy

Có thể lấy chiều cao đầu giàn h0 = 450 mm để dễ liên kết

Giàn hình tam giác:

L

L L

e)

Trang 27

c) Khoảng cách tâm các nút giàn d:

Ở thanh cánh trên của giàn: thường lấy d = 3 m hoặc 1,5 khi sử dụng hệ giàn

phân nhỏ, bằng khoảng cách giữa các xà gồ

Thanh cánh dưới của giàn: thường lấy d = 3; 4,5 và 6 m Thanh cánh dưới

thường chịu kéo nên lấy d lớn hơn

Trang 28

5 Hệ giằng không gian

Nguyên tắc cấu tạo:

a) Hệ giằng cánh trên:

b) Hệ giằng cánh dưới:

c) Hệ giằng đứng:

Trang 29

Nguyên tắc cấu tạo:

Kết cấu giàn phẳng được tính toán, thiết kế chịu các tải trọng tác dụng trong mặt phẳng giàn Kết cấu giàn phẳng dễ mất ổn định theo phương ngoài mặt phẳng của giàn

Khi chịu tải trọng TT và HT tác dụng theo phương đứng => các thanh cánh trên, và một số thanh bụng chịu nén => Cần bố trí các thanh chống dọc nhà

ở tất cả các nút giàn thuộc thanh cánh trên (vì chịu nén) để ngăn cản (hay

cố kết) các nút giàn không cho chuyển dịch ra ngoài mặt phẳng giàn;

- Đối với kết cấu mái panen BTCT thì các tấm panen cũng có tác dụng như các thanh chống cho các nút giàn thuộc thanh cánh trên của giàn khi công trình ở trong giai đoạn sử dụng

- Cần bố trí các thanh chống dọc nhà trong tất cả các khoang ở vị trí nút đỉnh giàn, nút đầu giàn, nút dưới chân cửa trời => ổn định giàn khi thi công lắp dựng

Trang 30

Khi tải trọng gió tác dụng vuông góc với mặt phẳng giàn => Tải trọng gió

truyền vào các nút giàn của cả thanh cánh trên và cánh dưới của giàn đầu

hồi

- Cần liên kết 2 giàn phẳng thuộc của các khoang đầu hồi với nhau => sử

dụng các thanh chéo chữ thập => nhằm tạo ra một khối kết cấu không gian

ổn định ở 2 phía đầu hồi nhà để chịu tải trọng gió ngang

- Bằng cách bố trí các thanh chữ thập và thanh chống dọc liên kết giữa các nút giàn ở 2 gian đầu hồi (2 khoang đầu hồi)

Gọi là hệ giằng không gian nhằm liên kết các giàn phẳng lại với nhau => để tạo các khối kết cấu không gian ổn định

Trang 31

Hệ giằng không gian gồm có 3 loại:

- Hệ giằng cánh trên nằm trong MP thanh cánh trên;

- Hệ giằng cánh dưới nằm trong MP thanh cánh dưới;

- Hệ giằng đứng nằm trong MP các thanh đứng

Trang 32

Trang 33

Trang 34

b

d g

Trang 35

b) Hệ giằng cánh dưới:

Hệ giằng tại khoang đầu hồi còn có tác dụng làm gối tựa cho cột đầu hồi (cột chống gió) => gọi là giàn gió

Trong nhà xưởng có cầu trục chế độ làm việc nặng thì cần bố trí thêm hệ

giằng cánh dưới theo phương dọc nhà ở 2 khoang biên của thanh cánh dưới giàn Nếu nhà nhiều nhịp thì có thể bố trí thêm ở cả các khoang giữa

b

d g

Trang 36

60 m)

b

d g

Trang 37

c) Hệ giằng đứng:

Các gian khác thì bố trí các thanh chống dọc trong mặt phẳng cánh trên và cánh dưới nhằm tăng cường ổn định ngoài mặt phẳng của giàn và giữ cố định khi lắp dựng

Khoảng cách giữa các hệ giằng đứng theo phương ngang nhà: 12 ~ 15 m

b

d g

Trang 38

§5.2 TÍNH TOÁN

GIÀN THÉP

1 Sơ đồ tính giàn

2 Tải trọng tác dụng lên giàn

3 Nội lực trong giàn

4 Chiều dài tính toán các thanh giàn

a) Đối với các thanh chịu N kéo:

b) Đối với các thanh chịu N nén:

5 Tiết diện hợp lý của các thanh giàn

6 Chọn và kiểm tra tiết diện thanh giàn

Trang 39

§5.2 TÍNH TOÁN GIÀN THÉP

1 Sơ đồ tính giàn

Gồm các thanh giàn được xếp đặt có các trục thanh đồng qui tại một điểm

(gọi là nút giàn, hay mắt giàn)

Cấu tạo để các tải trọng đặt tập trung tại nút giàn: Tấm panen BTCT rộng

1,5m thì chân panen đặt tại nút giàn; Mái lợp tôn thì có các xà gồ gác qua

các nút giàn để đỡ tấm tôn

Tránh tải trọng tác dụng làm cong cục bộ cho các thanh giàn Sử dụng hệ

thanh bụng phân nhỏ để tải trọng đặt vào nút giàn

Tính toán giàn thường với các thanh gồm 2 thép góc L

d

Trang 40

1 Sơ đồ tính giàn

Nội lực trong các thanh giàn gồm chủ yếu N kéo hoặc nén (M và Q rất nhỏ

có thể coi bằng 0) => Xem nút giàn là lien kết khớp và sử dụng các phương

pháp trong CHKC để tính

Đối với giàn nặng có thanh giàn tiết diện hình hộp, chữ I, … thì có M khá

lớn

Chú ý: Khung gồm 1 nhịp và 1 tầng chịu tác dụng của lực ngang F đặt tập

trung tại nút khung => trong khung có M và Q là chủ yếu

Tuy nhiên nếu thêm 1 thanh xiên => Nội lực trong khung chủ yếu gồm lực

d

Trang 41

2 Tải trọng tác dụng lên giàn

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) : trọng lượng bản thân của kết cấu, các vật

Trang 42

3 Nội lực trong giàn

Tĩnh tải: tác dụng trên cả giàn.

Hoạt tải sửa chữa mái: xét 3 trường hợp: Tác dụng lên toàn giàn; Tác dụng

nửa trái giàn (gây bất lợi cho thanh bụng chịu cắt); và Tác dụng nửa phải

giàn

Tải trọng gió: Tác dụng từ trái, Tác dụng từ phải => Gió gây bất lợi cho

nhà mái nhẹ

Tải trọng cần trục treo (nếu có): Tác dụng ở vai cột; tác dụng vào nút giàn

ở thanh cánh dưới => Tính giá trị tải trọng lớn nhất của cần trục treo tác

dụng lên nút giàn

Cần tính riêng rẽ cho từng trường hợp tải trọng:

Trang 43

4 Chiều dài tính toán các thanh giàn

- Bị phá hoạ về bền, vật liệu đạt tới cường độ chảy của thép

- Cần xác định độ mảnh để kiểm tra về độ mảnh lớn nhất, đảm bảo thanh

không bị cong vênh khi vận chuyển và dựng lắp

Trang 44

Thanh giàn chịu nén dễ bị cong trong mặt phẳng giàn hoặc bị cong vênh ra

ngoài mặt phẳng giàn;

b) Đối với các thanh chịu N nén:

c

f A

?

Trang 45

b) Đối với các thanh chịu N nén:

Cần xác định độ mảnh lớn nhất của các thanh giàn: max  Max ( x; y)

x x

x  l i

 lx  x  l ix  Ix A

y y

y  l i

 ly  y  l iy  Iy A

Cần xác định chiều dài tính toán của các thanh giàn lx và ly, hoặc hệ số chiều

dài tính toán

Chú ý trục của tiết diện thanh giàn (trục y-y nằm trong mặt phẳng giàn; trục

x-x vuông góc với mặt phẳng giàn)

trong đó:

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	567 KB