o Theo phương ngang: các kích thước cơ bản bao gồm nhịp khung L; nhịp cầu trục Lct; khoảng cách từ trục ray đến trục định vị; chiều cao tiết diện cột trên ht; chiều cao tiết diện cột dướ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ÔN TẬP VÀ KIỂM TRA
MÔN: KẾT CẤU THÉP 2
Mục đích
Tài liệu này nhằm hỗ trợ cho học viên hình thức giáo dục từ xa nắm vững nội dung ôn tập
và làm bài kiểm tra hết môn hiệu quả
Tài liệu này cần được sử dụng cùng với tài liệu học tập của môn học và bài giảng của giảng viên ôn tập tập trung theo chương trình đào tạo
Nội dung hướng dẫn
Nội dung tài liệu này bao gồm các nội dung sau:
Phần 1: Các nội dung trọng tâm của môn học Bao gồm các nội dung trọng tâm
của môn học được xác định dựa trên mục tiêu học tập, nghĩa là các kiến thức hoặc
kỹ năng cốt lõi mà người học cần có được khi hoàn thành môn học
Phần 2: Cách thức ôn tập Mô tả cách thức để hệ thống hóa kiến thức và luyện tập
kỹ năng để đạt được những nội dung trọng tâm
Phần 3: Hướng dẫn làm bài kiểm tra Mô tả hình thức kiểm tra và đề thi, hướng
dẫn cách làm bài và trình bày bài làm và lưu ý về những sai sót thường gặp, hoặc những nỗ lực có thể được đánh giá cao trong bài làm
Phần 4: Đề thi mẫu và đáp án Cung cấp một đề thi mẫu và đáp án, có tính chất
minh hoạ nhằm giúp học viên hình dung yêu cầu kiểm tra và cách thức làm bài thi
Trang 2PHẦN 1 CÁC NỘI DUNG TRỌNG TÂM
Chương 1: Cấu tạo khung nhà công nghiệp
Cấu tạo các bộ phận khung nhà công nghiệp
Các kích thước cơ bản của khung theo phương ngang và phương đứng
Vai trò của hệ giằng và cách bố trí chúng trong nhà công nghiệp
Chương 2: Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang
Các loại tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
Các loại tải trọng tạm thời (hoạt tải)
Chương 3: Xác định nội lực khung ngang
Xác định nội lực bằng phương pháp cơ kết cấu
Xác định nội lực bằng phần mềm phần tử hữu hạn
Tổ hợp và lựa chọn giá trị nội lực nguy hiểm nhất
Chương 4: Thiết kế xà gồ mái
Cấu tạo các loại xà gồ mái
Thiết kế xà gồ mái sử dụng thép định hình
Chương 5: Thiết kế dầm mái
Cấu tạo dầm mái
Thiết kế lựa chọn tiết diện dầm mái
Chương 6: Thiết kế cột
Cấu tạo cột nén lệch tâm
Thiết kế lựa chọn tiết diện cột nén lệch tâm
Tài liệu tham khảo (TLTK):
[1] Đoàn Định Kiến, Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp, NXB KH&KT, 2007
[2] Phạm Văn Hội và cộng sự, Kết cấu thép công trình dân dụng và công nghiệp, NXB
KH&KT, 2005
Trang 3PHẦN 2 CÁCH THỨC ÔN TẬP
Chương 1: Cấu tạo khung nhà công nghiệp
Cấu tạo các bộ phận khung nhà công nghiệp:
o Khung ngang: gồm cột + dầm (hoặc dàn) Độ cứng của khung được quyết định bởi số nhịp và liên kết giữa các bộ phận của khung Liên kết có thể là khớp hoặc ngàm
o Cửa mái: để thông thoáng + chiếu sáng
o Tấm lợp: có nhiều loại nhưng thường sử dụng tôn vì trọng lượng nhẹ
o Kết cấu cầu trục: gồm dầm cầu trục và cầu trục Dầm cầu trục là kết cấu đỡ cầu trục, chịu tải trọng di động Cầu trục (cầu chạy) cẩu vật nặng di chuyển trong một gian nhà
Các kích thước cơ bản của khung theo phương ngang và phương đứng
o Theo phương ngang: các kích thước cơ bản bao gồm nhịp khung L; nhịp cầu trục Lct; khoảng cách từ trục ray đến trục định vị; chiều cao tiết diện cột trên ht; chiều cao tiết diện cột dưới hd; nhịp cửa mái Lcm (nếu có)
o Theo phương đứng: các kích thước cơ bản bao gồm chiều cao cột trên Ht; chiều cao cột dưới Hd; chiều cao toàn cột H= Ht + Hd; chiều cao dàn, cửa mái (nếu có)
o Đọc TLTK [1] trang 8-9 để biết cách xác định các kích thước cơ bản của khung
Vai trò của hệ giằng và cách bố trí chúng trong nhà công nghiệp
o Vai trò của hệ giằng: bảo đảm sự bất biến hình và tăng độ cứng không gian của kết cấu khung ngang; chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục; bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén và làm cho lắp dựng an toàn thuận lợi
o Đọc TLTK [1] trang 10-12 để hiểu rõ thêm nguyên tắc bố trí cấu tạo hệ giằng
Chương 2: Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang
Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải)
o Tĩnh tải mái: bao gồm tải trọng bản thân tấm lợp (tole+ xà gồ); tải trọng bản thân kết cấu đỡ mái (dàn vì kèo; dầm); tải trọng bản thân cửa mái và khung cửa, bậu cửa; tải trọng bản thân hệ giằng mái; trần treo
Trọng lượng bản thân tấm lợp: Tải trọng này được tính quy đổi về
thành tải phân bố trên dầm khung, hoặc tải tập trung trên nút dàn khung
Tải trọng bản thân kết cấu đỡ mái (dàn vì kèo; dầm): Tiết diện, hình
dạng, kích thước được lấy theo các thiết kế tương tự, hoặc giả thiết trước theo nhịp
Trang 4 Tải trọng bản thân cửa mái và khung cửa, bậu cửa: Kích thước cửa
mái được chọn theo điều kiện thông thoáng, lấy sáng Có nhiều dạng cửa mái, nhưng về cơ bản cửa mái là một khung thép kích thước nhỏ
và có thể đưa cửa mái vào trong mô hình tính toán Trọng lượng bậu cửa có thể chọn sơ bộ bằng 100-150 daN/m Trọng lượng cửa kính và khung cánh cửa bằng 35-40 daN/m2
Trần treo: Nếu có trần treo thì đưa các tải trần treo này vào dầm
khung, hoặc dàn
o Tĩnh tải khác: bao gồm tải trọng bản thân dầm cầu chạy, dầm hãm; tải trọng bản thân tấm bao che, hệ sườn tường; tải trọng bản thân hệ giằng cột
Tải trọng bản thân dầm cầu chạy, dầm hãm: kích thước dầm cầu
chạy được thiết kế hoặc chọn theo kinh nghiệm khoảng từ 1-2 kN/m với sức trục dưới 30T Dầm hãm không bố trí liên tục, do đó trọng lượng dầm hãm có thể bỏ qua trong tính toán
Tải trọng bản thân tấm bao che, hệ sườn tường: Sơ bộ tải trọng này
như tải trọng vật liệu lớp mái (nếu là tole), tác dụng vào cột khung thành tải phân bố dọc trục cột Các vật liệu khác lấy theo catologue
Tải trọng bản thân hệ giằng cột: Hệ giằng cột có thể bố trí liên tục
theo phương dọc nhà, bố trí ở đầu hồi, khe nhiệt để tăng cường điểm
cố kết cho cột ngoài mặt phẳng Thông thường, có thể bỏ qua tải trọng bản thân giằng cột
o Đọc TLTK [1] trang 13-14 để xem ví dụ tính tĩnh tải mái
Tải trọng tạm thời (Hoạt tải)
o Hoạt tải sửa chữa mái: giá trị hoạt tải mái sửa chữa hoặc thi công lấy theo TCVN 2737-1995 Mái tole, fibrô ximăng lấy ptc= 30 daN/m2, mái panel lấy
ptc=75 daN/m2, hệ số vượt tải 1,3
Đọc TLTK [1] trang 14
o Hoạt tải cầu trục:
Áp lực đứng của cầu trục D max , D min : Áp lực đứng của cầu trục lên
cột được xác định do tác dụng của nhiều nhất hai cầu trục hoạt động trong một nhịp và được xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột Khi phía có áp lực lớn nhất
Dmax tác dụng, thì tương ứng phía bên kia lực tác dụng lên vai cột sẽ
là bé nhất được gọi là Dmin
Lực hãm xe con T max : Lực hãm của xe con, qua các bánh xe cầu trục,
truyền lên dầm hãm vào cột khi vận chuyển Lực hãm ngang Tmax đặt tại cao trình dầm hãm và được xác định tương tự như Dmax và Dmin
Đọc TLTK [1] trang 15-16 để nắm công thức xác định D max , D min và
T max
Đọc TLTK [1] trang 16 để xem ví dụ minh họa xác định hoạt tải cầu trục
o Hoạt tải gió: Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành phân bố đều trên cột khung Gió trong phạm vi mái thì phân bố trên dầm mái vuông góc
Trang 5với mặt đón gió và được được chuyển thành lực tập trung đặt tại nút dàn nếu
là dàn mái
Đọc TLTK [1] trang 17 để nắm công thức xác định tải trọng gió
Đọc TLTK [1] trang 17-18 để xem ví dụ minh họa xác định hoạt tải gió
Chương 3: Xác định nội lực khung ngang
Xác định nội lực bằng phương pháp cơ kết cấu
o Dùng phương pháp chuyển vị và các công thức tính sẵn kết hợp bảng tra số
để xác định nội lực của khung tương ứng với mỗi loại tải trọng riêng lẻ đã xét ở Chương 2
o Đọc TLTK [1] trang 19-27
o Làm lại các ví dụ minh họa trong TLTK trang 21-27 để hiểu rõ cách thức xác định nội lực của khung
Xác định nội lực bằng phần mềm phần tử hữu hạn: Nội lực của khung tương ứng với mỗi loại tải trọng tác dụng có thể dùng các phần mềm như SAP2000, STAAD PRO dể xác định
Tổ hợp tải trọng
o Có 2 loại tổ hợp tải trọng bao gồm: Tổ hợp cơ bản 1 (gồm tĩnh tải và một hoạt tải); Tổ hợp cơ bản 2 (gồm tĩnh tải và nhiều hoạt tải với hệ số tổ hợp là 0,9)
o Tĩnh tải được kể đến trong mọi trường hợp, không kể dấu thế nào
o Không thể xét đồng thời Dmax có ở hai cột, cũng như lực hãm ngang Tmax và gió trái với gió phải đồng thời
o Lực hãm ngang Tmax có thể đặt vào cột có Dmax hoặc Dmin Lực Tmax có thể thay đổi chiều nên các trị số nội lực sẽ mang dấu (±) Do vậy, khi đã xét đến lực Dmax thì luôn luôn cộng thêm tải trọng Tmax vì trị số mômen luôn tăng thêm
o Đọc TLTK [1] trang 28-31 để hiểu rõ thêm nguyên tắc tổ hợp tải trọng
Xác định nội lực nguy hiểm để thiết kế tiết diện khung
o Chọn nội lực tính cột: với mỗi đoạn cột xét 2 mặt cắt tiết diện; tại mỗi tiết diện cột, cần tìm 3 cặp nội lực sau: Cặp 1: M+max và Ntư ; Cặp 2: M-min và
Ntư; Cặp 3: Nmax và Mtư Đối với cặp 3 thì cần kể các tải trọng không gây thêm lực dọc N nhưng có gây mômen M (như gió, lực hãm
o Chọn nội lực tính dầm: với mỗi đoạn dầm xét 3 mặt cắt tiết diện; tại mỗi tiết diện cột, cần tìm 3 cặp nội lực sau: Cặp 1: M+max , Ntư và Vtư ; Cặp 2: M-min ,
Ntư và Vtư; Cặp 3: Vmax , Mtư và Ntư
o Đọc TLTK [1] trang 29-31 để xem ví dụ minh họa cách xác định các cặp nội lực nguy hiểm để thiết kế
Trang 6Chương 4: Thiết kế xà gồ mái
Cấu tạo các loại xà gồ mái: gồm 2 loại
o Xà gồ định hình: dùng với tấm lợp nhẹ (thường là tole) và bước khung
B 6m, chịu uốn xiên do mặt mái nghiêng nên thích hợp với thép hình chữ C, chữ Z hoặc thép hình hộp chữ nhật
o Xà gồ dạng dàn: dùng khi nhịp xà gồ (bước khung) B > 6m Xà gồ được đặt trong chiều cao dàn và trong mặt phẳng thẳng đứng để xà gồ chịu uốn phẳng
và giảm bớt chiều cao làm việc của kết cấu
Thiết kế xà gồ mái sử dụng thép định hình
o Các tải trọng bao gồm trọng lượng của tấm lợp, trọng lượng bản thân xà gồ
và hoạt tải mái (cần kể đến tải trọng gió nếu gió bốc mái có trị số lớn)
o Tổ hợp tải trọng dùng để thiết kế xà gồ là : Tĩnh tải + Hoạt tải sửa chữa mái
và Tĩnh tải + Hoạt tải gió
o Tiết diện xà gồ cần kiểm tra theo các điều kiện về cường độ (điều kiện bền)
và biến dạng (điều kiện chuyển vị)
o Đọc TLTK [2] trang 34-37
Chương 5: Thiết kế dầm mái
Cấu tạo dầm mái: dầm mái có thể chọn tiết diện định hình cán nóng, dập nguội hoặc tổ hợp, trong đó tiết diện I tổ hợp thường được chọn
Thiết kế lựa chọn tiết diện dầm mái
o Sơ bộ chọn tiết diện theo cấu kiện chịu uốn phẳng
o Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền và ổn định của cấu kiện chịu uốn hoặc nén uốn
o Đọc lại chương Thiết kế dầm thép của Kết cấu thép 1
Chương 6: Thiết kế cột
Cấu tạo cột nén lệch tâm
o Cột khung có nhiều dạng khác nhau, có thể phân loại theo nhiều cách Theo hình thức tiết diện cột thì có: cột có tiết diện đặc và cột rỗng
Cột đặc là cột có mặt cắt ngang tiết diên không thay đổi suốt chiều dài cột
Cột rỗng là cột có mặt cắt ngang tiết diên thay đổi theo chiều dài cột
và thường gồm nhiều nhánh liên kết lại với nhau bằng bản giằng hoặc thanh giằng
o Đọc lại chương Thiết kế cột thép của Kết cấu thép 1
Thiết kế cột nén lệch tâm
o Chọn dạng tiết diện cột
o Sơ bộ chọn kích thước tiết diện
Trang 7o Kiểm tra bền tiết diện
o Kiểm tra ổn định tiết diện bao gồm ổn định tổng thể và ổn định cục bộ
o Đọc TLTK [1] trang 39-46 để xem ví dụ minh họa thiết kế cột nén lệch tâm
Trang 8PHẦN 3 HƯỚNG DẪN LÀM BÀI KIỂM TRA
a/ Hình thức kiểm tra và kết cấu đề
Đề kiểm tra bao gồm hai phần lý thuyết và bài tập Thời gian thi là 90 phút được sử dụng tài liệu
Phần lý thuyết có 2 câu (5 điểm) được phân phối như sau:
o Chương 1 và Chương 4: 1 câu (2 điểm)
o Chương 2 và Chương 3: 1 câu (3 điểm)
Phần bài tập có 1 bài tập (5 điểm) được phân phối trong Chương 2 hoặc Chương 4 như sau:
o Chương 2 bao hàm cách xác định các loại tải trọng trong đó xác định một loại tải trọng sẽ được 5,0 điểm
o Chương 4 bao hàm thiết kế xà gồ trong đó trong đó phần thiết kế tiết diện xà
gồ định hình sẽ được 5,0 điểm
b/ Hướng dẫn làm bài phần tự luận
Trước hết phải tìm yêu cầu của bài, gạch dưới và đọc thật kỹ để làm đúng và vừa
đủ theo yêu cầu của bài Làm thừa so với yêu cầu sẽ không được tính điểm, mất thời gian vô ích
Không cần làm bài theo thứ tự Câu dễ làm trước
Chú ý đơn vị lực, chiều dài cần thống nhất để tránh nhầm lẫn, chọn một đơn vị phù hợp để tính toán xuyên suốt (ví dụ chọn đơn vị lực là KN và đơn vị chiều dài là cm)
Phần nhận xét viết ngắn gọn và trình bày theo hiểu biết của mình
Chép bài người khác sẽ không được tính điểm
Trang 9PHẦN 4 ĐỀ THI MẪU VÀ ĐÁP ÁN
KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN
ĐỀ THI SỐ 01 MÔN: KẾT CẤU THÉP 2……… - HK /NH
LỚP: ……… - HỆ: TỪ XA, VHVL Thời gian làm bài: 90 phút………
SV được sử dụng tài liệu
Bài 1 (2,0 đ)
Trình bày vai trò của hệ giằng mái trong nhà công nghiệp và hãy nêu rõ vị trí của các hệ giằng mái trong nhà công nghiệp (có vẽ hình minh họa)
Bài 2 (3,0 đ)
Cho bảng thống kê nội lực của một mặt cắt tiết diện chân cột ứng với các trường hợp tải tác dụng như bảng bên dưới Yêu cầu tìm các cặp nội lực nguy hiểm dùng để thiết kế tiết diện chân cột tương ứng với tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2
Tiết diện Nội lực
Trường hợp tải (kN,m) Tĩnh tải Hoạt tải mái Dmax trái Tmax trái Gió trái Gió phải
Bài 3 (5,0 đ)
Xác định Dmax; Dmin và Tmax do hai cầu trục sức nâng Q=100 T, chế độ làm việc trung bình, tác dụng lên khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp, với nhịp nhà L=36 m, bước cột B=12 m Cho biết các số liệu cầu trục như sau: Áp lực tiêu chuẩn của bánh xe con lớn nhất Pc
1max= 48 T; Pc2max=49 T; trọng lượng cầu trục G=155 T; trọng lượng xe con Gxc=42 T;
bề rộng cầu trục Bct=8800 mm; khoảng cách giữa các bánh xe là 840 + 4600 + 840 mm; số bánh xe con ở một bên no= 4
- HẾT -
Ngày … tháng … năm …
Trang 10TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM
KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN
ĐÁP ÁN ĐỀ THI SỐ 01 MÔN: KẾT CẤU THÉP 2……… - HK /NH
Thời gian làm bài: 90 phút………
SV được sử dụng tài liệu
Bài 1: (2,0 đ)
(1,0 đ ): Nêu đúng 3 vai trò của hệ giằng mái trong nhà công nghiệp là Ổn định (tăng độ cứng toàn nhà; giảm chiều dài tính toán thanh nén); Chịu lực (chịu gió tác dụng lên tường đầu hồi); Lắp ráp (cố định tạm trong quá trình lắp dựng).
(1,0 đ): Trình bày và vẽ hình đúng vị trí của hệ giằng mái cánh trên (cánh dưới) và giằng mái đứng
Bài 2 : (3,0 đ)
Tiết
diện
Nội
lực
M+max và Ntư M-min và Ntư Nmax và Mtư M+max và Ntư M-min và Ntư Nmax và Mtư
1+5 1+3+4 1+2 1+0,9(2+5) 1+0,9(3+4+6) 1+0,9(2+3+4+6)
Chân
cột
(0,5đ) (0,5đ) (0,5đ) (0,5đ) (0,5đ) (0,5đ) Bài 3 : (5,0 đ)
5720
840
4600 840
2520 840
4600 840 3200
12000 12000
0.477 0.547 0.930 1.000 0.790 0.720 0.337 0.267
(1,0đ): Hình vẽ chất tải đúng và ghi đúng giá trị tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
(0,5đ): P1min
c
= Q+Gn
o - P 1max
c
= 100 + 1554 - 48 = 15.75T
(0,5đ): P2min
c
= Q+Gn
o - P 2max
c
= 100 + 1554 - 49 = 14.75T
(1,0đ): Dmax = 1.2x0.85[49(0.93+1+0.79+0.72)+48(0.477+0.547+0.337+0.267)]= 251.64 T
(1,0đ): Dmin = 1.2x0.85[14.75x3.44 + 15.75x1.628] = 77.9 T
(0,5đ): T1 = 0.05(Q+Gn xc)
o = 0.05(100 + 42)4 = 1.775T
(0,5đ): T = 1.2x0.85x1.775[3.44 + 1.628] = 9.17 T
- HẾT -