Đề cương thép KCT BKĐN

+Tháp ăng ten: 2m và >= 0,75D với D là đường kính ăng ten đỉnh tháp-Chia đốt: +Chiều cao đốt: 6-10m -Diện tích chiếm đất xây dung cho tháp ít hơn trụ dây neo */Ưu và nhược điểm của các l

Câu 1: Đặc điểm làm việc của kết cấu thép bản?

Thiết lập công thức tính toán kết cấu thép bản theo lý thuyết phi mômen?

Trả lời:

1 Đặc điểm làm việc của kết cấu thép bản:

- Điều kiện làm việc khác nhau:

- (Bể chứa chất lỏng,Bể chứa khí,Silo,Đường ống dẫn dầu,Đường ống dẫn khí)

Chôn ngầm hoặc trên mặt đất.

Áp lực bên trong hoặc chân không.

Tác động của nhiệt độ.

Ăn mòn của môi trường trong hoặc ngoài.

Chịu tải trọng tĩnh hoặc động.

- Ống dẫn nước chính, bể chứa chuyên dụng, vỏ lò luyện kim,

σ ϕ

α

α

ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ

σ σ

ϕ

4-4

σ σ α

2

2 1

t

σ

=

- Để xác định σ 2, ta phải trích 1 phần tử có kích cỡ dS 1 dS 2 để xem xét.

- Chiếu hệ lực lên phương pháp tuyến:

σ σ

β: Gúc của đường sinh với trục quay

Cõu 2: Cấu tạo của đỏy, mỏi và thõn bể chứa hỡnh trụ đứng?

Trả lời :

1 Cấu tạo đỏy bể:

- Lấy theo cấu tạo khi hàn và chống ăn mũn.

a) Nền d ớ i bể b) Chia bản đáy bể

- Chiều dày nhỏ nhất t min :

t min = 4mm (khi V ≤ 1000m 3 )

t min = 5mm(khi V≥ 1000m 3 )

t min = 6 mm ( khi D đỏy > 25 m)

Khi V ≥ 2000 m 3 chiều dày tấm biờn lớn hơn tấm giữa 1ữ2 mm.

- Chia tấm đỏy bể :

Nguyờn tắc: Chia thành từng dải, cỏc dải được cuộn tại nhà mỏy, vận chuyển đến cụng trường,trải ra và được hàn rỏp nối.

Bề rộng dải được lấy theo mụ dun của thộp tấm.

Mỗi dải được nối bằng nhiều tấm thộp đơn, cú chiều dài theo

2 Cấu tạo thõn bể :

- Nguyờn tắc : Chia thõn bể thành cỏc dải nằm ngang, cỏc dải trờn được cuộn trước ở nhà mỏy Khi chiều dài dải lớn hơn 17mm, khụng cuộn được thỡ mới để nguyờn tấm mang đến cụng trường hàn nối.

a) Nối thân vớ i đáy b) Nối thân vớ i mái

a) Nối đối đầu b) Nối lồng c) Nối dạng bậc

- Chiều dày tối thiểu của thõn bể : t min = 4mm.

- Chủ yếu hàn ngoài bể Hàn trong bể chỉ mạng tớnh chất định

vị thi cụng(Dài 100mm, cỏch nhau 300mm).

- Cú thể gia cường thõn bể bằng thộp sợi cường độ cao, băng thộp hoặc bể 2 lớp.

3 Cấu tạo mỏi bể :

+ Gồm : Mỏi nún, mỏi treo,mỏi cầu, mỏi trụ cầu.

Mỏi nún : V≤ 5000m 3

Độ dốc : i = 1/20.

Cột trung tõm bằng thộp ống hoặc thộp gúc.

Chia thành nhiều tấm mái ,mỗi tấm mái gồm sườn bằng thép I hoặc C và bản thép dày 2,5 ÷3 mm.

- Mái treo: V ≤ 5000m 3

Không có sườn.

Mái treo chỉ chịu kéo,không mô men.

Tấm biên mỏng hơn tấm giữa.

Kinh tế hơn mái nón 10÷ 15%.

- Mái cầu : V > 5000m 3 hoặc áp lực dư lớn.

Kết cấu cu pôn sườn vòng.

- Mái trụ cầu : Áp lực dư lớn.

Câu 3: Tính toán thân bể chứa hình trụ đứng theo điều kiện bền? Trả lời:

Phần thân bể , cách đáy 300 trở lên, không có mô men

- Để xác đinh σ 1, ta cắt vỏ theo phương mặt phẳng vuông góc với trục ( trên biên của mặt cắt,σ 1là không đổi).Áp lực chất lỏng vuông góc với thành bể, không ảnh hưởng σ 1 trong thân.

σ =   ÷

 

- Khi 10 ≤ L/r ≤ 20 thì nội suy.

- Các tải trọng gây ra ứng suất σ 2:

Tải trọng gió tác dụng xung quanh bể, coi như phân bố đều

và được quy đổi thành áp lực chân không quy ước p gió

Câu 5: Bể chứa hình trụ nằm ngang?cấu tạo đáy và thân bể chứa hình trụ nằm ngang?

Trả lời:

- Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới

áp lực dư p d ≤0,2 Mpa( 2 kG/cm 2 ) và hơi hóa lỏng có p d ≤ 1,8 Mpa.(18 kG/cm 2 ), áp lực chân không p 0 ≤ 0,1 Mpa Thể tích

Tốn chi phí xây dựng gối tựa.

- Các bộ phận của bể : Thân, đáy, gối tựa.

- Chiều dày tấm thân bể: t = 3 ÷ 36 mm.

- Các khoang thân bể dùng đường hàn đối đầu, chiều rộng khoang bằng thép tấm định hình từ 1,5 ÷ 2 m

- Khi r/t > 200 phải đặt vành thép góc hàn gia cường thân bể.

- Phải đặt vành cứng gối tựa.

V= 75 ÷ 150 m 3 , p d ≤ 0,2 dùng đáy cầu hoặc elip.

Gối tựa hình cong lõm dùng bê tông , đá hộc,gạch, hoặc gối tựa dạng thanh đứng Góc mở từ 60 ÷ 120 0

Câu 6 Xác định vị trí gối tựa của bể trụ nằm ngang Tính toán thân bể chứa trụ nằm ngang theo điều kiện bền.

*/Xác định vị trí gối tựa:

Coi bể là 1 dầm mút thừa Khoảng cách l 0 giữa hai gối tựa xác định từ điền kiện sao cho mômen ở gối và ở nhịp bằng nhau(hình vẽ:h4.20-sgk208)

c: độ nhô của côngxon

q: tải trọng tác dụng lên dầm quy đổi

π

=

Giải ra được l 0 =0,586L

*/Tính toán bể chứa trụ nằm ngang theo điều kiện bền

+) ứng suất dọc theo phương đường sinh:

γ =c 0,8 hệ số điều kiện làm việc.

σ 1 ': ứng suất do uốn bể, tính như dầm đơn giản

2 2 2

r L

M

γ γ γ π σ

Với: W:mômen kháng uốn của tiết diện

σ 1 ": ứng suất do áp lực dư và áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đáy bể gây ra

γ =c 0,8 hệ số điều kiện làm việc

wt 1

f

f f

ϕ = = , hệ số độ bền của liên kết hàn đối đầu khi hàn tự động có hàn đầy hai phía

+)Kiểm tra ổn định thân bể

σ =

Câu 7.Đặc điểm chung của tháp trụ Tính tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tháp trụ.

*/Đặc điểm chung của tháp trụ

-Tháp và trụ là những công trình cao.Nó được dùng làm cột đường dây tải điện, cột ăng ten, cột dàn khoan, ống khói, tháp nước…

-Tháp là công trình đứng tự do, ngàm với móng Trụ là công trình đứng vững phải được dựa vào các dây neo.

-Thanh mảng: H/B=8-200 lần

-Chiều cao lớn nên thường làm bằng thép

-Thường dùng hệ thanh không gian 3 mặt trở lên

-Hình dáng đơn điệu

-Chi tiết phức tạp độ chính xác cao

-Tải trọng gió là tải trọng chủ đạo

*/Tính tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tháp trụ

Gió có hiện tượng: giật, thổi tong cơn và hiện tượng chuyển động thành luồng

Tải trọng gió gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh W t và thành phần động W đ

W=W t +W đ

+)Thành phần gió tĩnh W t

-áp lực gió tiêu chuẩn:W 0 =0,0613v 0 2 (daN/m 2 )

v 0 : vận tốc gió ở độ cao 10m so với mặt chuẩn

-Lực gió tiêu chuẩn tác động trên diện tích A k của công trình ở cao độ H k

W tk = kcW A0 k

A k : diện tích hình chiếu của bề mặt chắn gió trên mặt phẳng vuông góc với hướng gió

k:hệ số độ cao; 0

10 0

lg lg

z z k z z

c x =1,2 với dây dẫn điện và dây cáp

-Lực gió tác động trên 1 dàn không gian từ 3 mặt trở lên

W tk =kc t W 0 A k

c t =k 1 (1+η)c x ; c t là hệ số cản chính của dàn không gian

k 1 : hệ số tính đến sự thay đổi hệ số cản c x của dàn khi mặt dàn không vuông góc với phương gió

η: hệ số kể đến sự giảm tải gió vào dàn khuất gió do sự cản trở của dàn đón gió

+) Thành phần gió động W đ

-Với công trình có tần số dao động riêng đầu tiên lớn hơn tần

số dao động riêng giới hạn :f 1 >f L ; hoặc công trình có sơ đồ tính toán là hệ một bậc tự do(như tháp nước) có f 1 <f L :

W đ =β W t

_ W t : thành phần gió tĩnh

β: hệ số xét đến thành phần của tải trọng gió

Khi f 1 >f L thì β ςν =

Khi công trình có 1 bậc tự do, có f 1 <f L thì β ξςν =

ς hệ số áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc dạng địa hình và độ cao

ν hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

-Khi công trình cao nhiều bậc tự do, mà s dạng dao động đầu tiên

có f s <f L <f s+1 ; thành phần gió động cần xét tới s dạng dao động đầu tiên đó:

-Theo chức năng: +Tháp làm mốc chuẩn độ cao

+Tháp thông tin bưu điện

+Tháp truyền hình

+Tháp du lịch

+Cột tải điện vượt sông

+Tháp đỡ đài quan sát

+Tháp đỡ băng tải ,trụ cầu

-Theo số lượng mặt bên: +Tháp 3 mặt

-đặc điểm: chế tạo, lắp ghép đơn giản

chịu tải đứng tốt, không phù hợp khi chịu tải ngang

-ứng dụng: tháp có chiều cao trung bình

+)Dạng thon thay đổi độ dốc một vài lần: dọc theo chiều cao, độ dốc của thanh cánh thay đổi 1 vài lần.

-đặc điểm: chế tạo phức tạp

chịu lực tốt

thẩm mỹ cao

-ứng dụng: tháp có chiều cao lớn

b.Các thông số cấu tạo tháp

-Chiều cao tháp: nhiệm vụ thiết kế( yêu cầu sử dụng)

-Chiều rộng chân tháp: B=(1/8-1/20)H

Thực tế:B=(1/6-1/10)H

-Chiều rộng đỉnh tháp: phụ thuộc yêu cầu sử dụng không gian công tác bên trên, gá lắp thiết bị: +cột tải điện: 1-1,5m

+Tháp ăng ten: 2m và >= 0,75D (với D là đường kính ăng ten đỉnh tháp)

-Chia đốt: +Chiều cao đốt: 6-10m

-Diện tích chiếm đất xây dung cho tháp ít hơn trụ dây neo

*/Ưu và nhược điểm của các loại hệ thanh bụng trong tháp thép Tác dụng của thanh bụng:+Làm hệ thanh bất biến hình

+Truyền lực cắt

+Giảm chiều dài thanh cánh

+Tránh uốn cục bộ cho thanh cánh

-Kiểu thanh bụng xiên, kiểu tam giác (H5.12a,b-sgk248)

+Cấu tạo mắt đơn giản

+Tổng chiều dài thanh bụng bé nhất

+ chiều dài mỗi thanh bụng lớn

+điều kiện ổn định khi thanh chịu nén khá bé

-Kiểu quả trám(H5.12e-sgk248)

+Tổng chiều dài thanh bụng bé

+chiều dài 1 thanh bụng nhỏ

+Chiều dài thanh ngang nhỏ

+Khó nối thanh cánh tại mắt nối đoạn

-Ưu điểm: đơn giản, dễ tính

-Nhược điểm: sai số lớn

-ứng dụng: tháp nhỏ

*/Sơ đồ dàn phẳng

-Các mặt bên tháp được coi như các dàn phẳng.Chỉ có một số dàn phẳng chịu lực độc lập, các dàn còn lại giữ vai trò cố định khoảng cách cho các dàn chịu tải,tiếp nhận và phân phối lại ngoại lực cho tất cả các dàn chịu tải.Sơ đồ này chấp nhận các giả thiết tính toán của dàn phẳng: trục các thanh bụng hội tụ trên trục thanh được quy thành lực tập trung tại nút; các nút đều coi là khớp.Các

thanh chỉ có nội lực trục, chuyển vị nút xác định theo lý thuyết dàn phẳng.

-Ưu điểm:cho kết quả chính xác hơn sơ đồ côngxon

*/Sơ đồ hệ thanh không gian

-Các thanh giữ nguyên vị trí của nó trong không gian.Liên kết ở các đầu thanh có thể là liên kết khớp hoặc liên kết cứng.

-Ưu điểm: kết quả phản ánh chính xác sự làm việc thực tế của công trình

-Nhược điểm: phải có sự trọ giúp của máy tính và các phần mềm.

*/Các loại tải trọng tác dụng lên tháp thép

-Tải trọng chủ yếu là trọng lượng bản thân,tải trọng gió và động đất.

-Ngoài ra, các tải trọng khác: tải trọng do lực căng dây khi căn, khi đứt, tải trọng gió lên dây…

a.Trọng lượng bản thân

+ giả thiết tiết diện các thanh,chương trình tự tính:

γth: trọng lượng riêng của thép

1,15 hệ số kể đến trọng lượng chi tiết

+theo kinh nghiệm tháp tương tự:

G=G 0 K w K H 3

G 0 trọng lượng của tháp đã có tương tự

K w ,K H hệ số quy đổi tải trọng gió, chiều cao của tháp đang xét

-Bỏ bớt một số thanh bụng để biến hệ siêu tĩnh thành tĩnh định -Dùng các phương pháp thông thường của cơ kết cấu để giải ra nội lực

-Các thanh chung của 2 dàn(như thanh cánh là thanh chung của

2 mặt), thì nội lực cuối cùng sẽ bằng tổng nội lực của nó khi làm việc trong từng dàn

(Hình vẽ 5.16,H5.17-sgk257)

+)Trường hợp gió thổi theo phương đường chéo của tháp 4 mặt,

cả 4 dàn mặt bên cùng tham gia nhận tải và chịu tải độc lập.Cách giải thông dụng là phân tác dụng của gió w thành 2 phần song song với các mặt bên.(H5.180sgk258).

Khi tính tháp 4 mặt tiết diện vuông chịu tảt trọng gió chỉ cần giải trường hợp gió thổi thẳng góc với 1 mặt bên.Giữ nội lực các thanh bụng để làm cơ sở tổ hợp nội lực thiết kế cho thanh bụng Tăng nội lực thanh cánh lên 1,1 2lần để làm nội lực nén(hoặc kéo) lớn nhất dùng cho tổ hợp nội lực tính toán thanh cánh về nén (hoặc kéo)

+)Với tháp 3 mặt, cần tính 1 trường hợp gió thổi thẳng góc với 1 mặt bên.Khi đó 2 dàn còn lại cùng chịu tải.Thanh cánh chung chịu nén lớn nhât.Trường hợp gió thổi ngược lại sẽ làm thanh cánh chung chịu kéo lớn nhất.(H5.19-sgk259)

Câu 12 : Các loại tiết diện thanh trong tháp thép? Ưu và nhược điểm của từng loại?

+ Thích hợp với những tháp loại nhỏ và vừa, dễ khai thác vật liệu, ko khó khăn trong việc bảo quản, sơn mạ

- Nhược điểm :

+ Các thanh bụng do liên kết chỉ ở một bên cánh, trục liên kết lệch tâm so với trục thanh, nên tại chỗ liên kết thường làm việc nặng nề hơn

+ Thép hình I thường dùng cho thanh cánh của tháp lớn nhưng việc liên kết thanh bụng vào thanh cánh rất khó, cấu tạo nút khá phức tạp

+ Tiết diện ghép hai thép góc thành dạng hộp cũng hay dùng cho thanh cánh, hình thức gọn, đẹp nhưng rất khó khăn khi hàn hai đường hàn suốt dọc chiều dài, biến hình

và ứng suất hàn lớn, đường hàn đễ hở và làm đọng ẩm bên trong ống

+ Khả năng bảo quản chống ăn mòn môi trường ở thép ông cũng bảo đảm hơn.

- Nhược điểm :

+ Muốn liên kết thành hệ, các thanh đều phải chế tạo thêm các đầu thanh bằng thép bản dẫn đến việc chế tạo cấu kiện tốn thêm nhiều công sức và vật liệu

• Tiết diện thép tròn đặc :

- Ưu điểm :

+ Dùng cho các thanh chéo của hệ thanh bụng chữ thập + Trong tính toán chỉ cho các thanh này chịu kéo, bỏ qua vai trò của chúng khi chịu nén.

a/Nguyên tắc chọn tiết diện :

+ Để hạn chế các mômen lệch tâm lớn tại nút, không nên thay đổi tiết diện hoặc bề rộng thanh cánh nhiều lần, chênh lệch về đường kính của hai thanh cánh kế tiếp ko nên nhiều quá.

+ Các thanh ở khoảng 1/3 chiều cao phía đỉnh tháp, vì chiều dài

bé mà nội lực thường nhỏ nên chọn tiết diện thanh có đường kính

bé và chiều dày lớn để giảm diện tích cản gió, giảm tác dụng của tải trọng gió lên thanh

+ Để tăng cường khả năng chống uốn nên chọn tiết diện thanh

có đường kính (hoặc chiều rộng) lớn và chiều dày bé.

b/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu nén :

Tiến hành như đối với thanh chịu nén đúng tâm Diện tích yêu cầu A yc xác định sơ bộ :

yc

N A

R

ϕγ

=

Trong đó : N – lực nén tính toán trong thanh, daN;

γ - hệ số điều kiện làm việc của thanh

Thanh chịu nén có độ mảnh λ ≥ 60lấy γ = 0,8

Thanh bụng dùng một thép góc, kể đến các moomen lệch tâm của trục

thành và trục liên kết , lấy γ = 0,75.

Thanh cánh chân tháp, kể đến các tác động ngẫu nhiên vùng thấp do va

đập, do nước mưa xối lên từ mặt đất, lấy γ = 0,95

Các trường hợp còn lại lấy γ = 1

R – cường độ tính toán của thép, daN/cm 2 ;

ϕ - Hệ số uốn dọc của thanh nén đúng tâm, tra bảng phụ thuộc độ mảnh

Có λ max tra bảng để có ϕ min

+ Kiểm tra điều kiện bền về ổn định cục bộ :

min

N

R A

ϕ

Không thỏa mãn -> tiến hành chọn lại.

c/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu kéo :

Diện tích yêu cầu của thanh xác định :

yc th

N A

lỗ :

0,85

yc th

N A

σ = ≤ γ

Và : λ ≤[ ]λ

d/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh theo độ mảnh giới hạn.

Trường hợp thanh quá dài, nội lực bé cần lấy độ mảnh giới hạn làm điều kiện khốn chế để chọn tiết diện thanh Trước hết từ loại thanh và điều kiện quy định của quy phạm để có [ ]λ .

Giá trị bán kính quán tính yêu cầu r yc :

[ ]ox ; [ ]oy

yc yc

l l

λ = λ α +

λ - độ mảnh lớn nhất của thanh.

A – Tổng diện tích tiết diện của thanh cánh.

A d1 , A d2 , A d – diện tích tiết diện các thanh xiên của hệ giằng (khi

thanh giằng dạng chữ thập là diện tích của 2 thanh) nằm trong các

mặt phẳng thằng góc với các trục tương ứng 1-1 và 2-2, hoặc nằm trong một mặt phẳng nhánh (đối với cột 3 nhánh).

Với : Hệ thanh bụng tam giác : A d = A t

Hệ thanh bụng chữ thập : A d = 2A t

A t – diện tích một thanh bụng xiên

1

α , α 2 - Các hệ số , tương ứng 1-1 và 2-2 , xác định theo công thức :

3 2

b l

α =

(Hình vẽ trang 108 slide) b/Điều kiện biến dạng :

- Biến dạng không được lớn vì :

+ Tháp thông tin : làm ảnh hưởng chất lượng truyền sóng + Nghiêng lệch thiết bị trên sàn công tác.

M K

+ Trọng lượng đất đắp trên móng Câu 15 : Các giải pháp cấu tạo nút và mối nối thanh đối với tháp thép?

- Các bộ phận khác như bản đế, sườn, đường hàn tính giống chân cột.

- d lô = 2d b eoln long đen dày, hàn công trường.

(Hình vẽ trang 132 + 133 + 134 Slide giáo trình)

+ Nối thanh bằng liên kết hàn :

- Thường dùng để nối trong nhà máy

- Nối đối đầu kết hợp ống cốt

+ Thích hợp cho thanh bụng và thanh có đường kính bằng nhau

+ Hình thức gọn đẹp, đơn giản.

+ Mối nối tập trung, đường hàn dễ giòn.

- Nối đối đầu, dùng bản ốp ngoài và đường hàn góc + Dễ thi công

+ Chu vi cong để tránh hàn trên cùng tiết diện ngang,

và chiều dài đường hàn lớn hơn.

- Nối hàn đối đầu thông qua bản bích ngang và các lõi ống

+ Thích hợp để nối 2 thanh đường kính khác nhau.

- Nối thanh bằng đường hàn đối đầu kết hợp với thép bản và đường hàn góc.

(hình vẽ trang 122 Slide) + Nối thanh bằng bu lông :

- Thường dùng cho mối nối công trường