ĐANH GIA HIỆU QUẢ CỦA DÀN NHỊP NHỎ VÀ TRUNG BÌNH LÀM BẰNG THÉP GOC CÁN NONG VÀ THÉP HÌNH DẬP NGUỘI TÍNH THEO EUROCODE. LUẬN VĂN THẠC SĨ

Kết quả đạt được Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc sử dụng hệ kết cấ

TRƯỜNG ĐẠI HỌ

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

Đ N GI IỆU QUẢ CỦA DÀN NHỊP NHỎ VÀ TRUNG BÌNH LÀM BẰNG THÉP GÓC CÁN NÓNG VÀ THÉP HÌNH DẬP NGUỘI TÍNH THEO EUROCODE 3

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN T Ạ SĨ Ỹ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS PHẠM VĂN HỘI

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI M ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Đông

MỤ LỤ TRANG BÌA LỜI CAM OAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬ VĂ TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ẦU 1

1 Lý do chọn và mục tiêu của đề tài : 1

2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

4 ơ sở khoa học 2

5 Thực tiễn và pháp lý của đề tài 2

6 Kết quả đạt được 3

7 Cấu trúc của luận văn 4

ƯƠ 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DÀN THÉP 4

1.1 Phân loại dàn 4

1.1.1 Theo công dụng 4

1.1.2 Theo cấu tạo của thanh dàn 4

1.1.3 Theo sơ đồ kết cấu dàn có các loại 5

1.2 Hình dạng dàn 7

1.2.1 Dạng tam giác (hình 1.4 a,b) 7

1.2.2 Dàn hình thang (hình 1.4c) 7

1.2.3 Dàn cánh song song (hình 1.4 d,e) 8

1.2.4 Dàn đa giác (hình 1.4 h) và Dàn cánh cung (hình 1.4 k) 9

1.3 Hệ thanh bụng của dàn 9

1.3.1 Hệ thanh bụng tam giác (hình 1.5 a) 10

1.3.2 Hệ thanh bụng xiên (hình 1.5 c,d) 10

1.3.3 Hệ thanh bụng phân nhỏ (1.5 đ) 10

1.3.4 Các dạng hệ thanh bụng khác 10

1.4 Kích thước chính của dàn 11

1.4.1 Nhịp dàn 11

1.4.2 Chiều cao dàn 11

1.4.3 Khoảng cách nút dàn 11

1.4.4 Bước dàn 12

1.5 Hệ giằng không gian 12

1.6 Một số mô hình kết cấu dàn thép 13

ƯƠ 2: LÝ T UYẾT TÍNH TOÁN 17

2.1 Lý thuyết tính toán dàn thép thông thường theo tiêu chuẩn Việt Nam 17

2.1.1 Các giả thiết khi tính dàn 17

2.1.2 Tải trọng tác dụng lên dàn 17

2.1.3 Nội lực 18

2.1.4 Chiều dài tính toán của các thanh dàn 18

2.1.5 Tiết diện hợp lý của thanh dàn 20

2.1.6 Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn 21

2.2 Lý thuyết tính toán thanh thành mỏng chịu nén và kéo theo quy chuẩn EN 1993-1-3 23

2.2.1 Những khái niệm riêng của tiết diện thành mỏng 23

2.2.2 Lý thuyết tính toán thanh thành mỏng chịu kéo 38

2.2.3 Liên kết 39

ƯƠ 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 52

3.1 Dàn tam giác 52

3.1.1 Dàn tam giác làm bằng thép cán nóng nhịp L=15m 52

3.1.2 Dàn tam giác làm bằng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội l=15m 63

3.1.3 Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn nhịp L=21m 74

3.1.4 Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn nhịp L=27m 76

3.2 So sánh dàn thép làm bằng thép góc cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo hình nguội 78

3.2.1 So sách trọng lượng thép 78

3.2.2 So sánh chi phí vật tư 78

3.2.3 Nhận xét và đánh giá 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 QUYẾT Ị AO Ề TÀI LUẬ VĂ T SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘ ỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH

Học viên : NGUYỄN VĂN ĐÔNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 33 Trường ại học Bách khoa -

- ây là đề tài hoàn toàn mới, hiện tại không có đề tài nghiên cứu nào nghiên cứu về nội dung trên

Kết quả đạt được

Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc sử dụng hệ kết cấu thép cán nóng thông thường

Qua phần lý thuyết tính toán ở chương 2 và ví dụ tính toán ở chương 3 ta rút ra được kết luận như sau:

- Mô hình kết cấu dàn thép dùng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội có thể được áp dụng rộng rãi ở nhiều mô hình như : hà xưởng, Trường học, Nhà dân dụng,…

- Hình dạng, tiết diện được chọn tự do, đa dạng theo yêu cầu

- Bên cạnh đó dùng vật liệu thép thanh thành mỏng có những hạn chế nên chúng ta phải khắc phục :

o Giá thành thép dập nguội cao hơn thép cán nóng

o Chi phí phòng rỉ cao hơn, về mặt tiết diện thép lớn hơn cần nhiều diện

tích phủ bảo vệ

o Vận chuyển bốc xếp, lắp dựng tuy nhanh chóng nhưng đòi hỏi những

biện pháp và phương tiện riêng vì cấu kiện dễ bị hư hại

o Việc thiết kế tính toán khó hơn vì sự làm việc phức tạp của cấu kiện

- ánh giá cả hai tiêu chí tính kinh tế và kỹ thuật ta nhận thấy sử dụng dàn

thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình có tính ưu việt hơn so với kết cấu thép cán nóng, việc áp dụng giải pháp kết cấu này trong xây dựng ở Việt Nam chúng ta hiện nay nó sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng

Từ khóa: Kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình, thép cán nóng và thép hình dập nguội, phương

án kết cấu

- This is a completely new topic, at present there are no research topics to study about the content

- Result

- In the medium and small pavement structure using a cold-formed bar structural steel system, it is economically and technically better than the conventional hot-rolled steel structure

- From the calculation theory in Chapter 2 and the calculation example in Chapter 3 we draw the conclusion as follows:

- The model of steel structure using cold-formed steel bar can be applied widely in many models such as: Factory, School, House,

- Shape, section selected freely, varied on request

- Besides the barbed steel material has limitations so we have to overcome:

+ Cold rolled steel price is higher than hot rolled steel

- The higher rusting costs, in terms of the larger section of steel, should be large

- protective cover

+ Transportation, loading and unloading quickly but requires

- Separate means and means for fragile components

- Designing is harder because of the complexity of the components

- Evaluation of both economic and technical criteria shows the use of staging

- The thin-walled steel bars in the medium and small structure are superior to those of the hot-rolled steel structures The application of this structural solution in construction in Vietnam, we now carry Many benefits for the user

Keywords: Small and medium span structure, hot rolled steel and cold-pressed steel,

structural plan

A e diện tích hiệu dụng của tiết diện

A ct diện tích cần thiết của tiết diện

b bề rộng phẳng

b e bề rộng hữu hiệu

h f chiều cao của đường hàn góc

r bán kính quán tính của tiết diện

r x , r y bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục tương ứng x-x, y-y

x 0 , y 0 tọa độ tâm uốn

r 01 bán kính quán tính cực của tiết diện đối với tâm uốn

r min bán kính nhỏ nhất của tiết diện

J mômen bán kính xoắn của tiết diện

I w hằng số vênh của tiết diện

I x , I y các mô men quán tính của tiết diện nguyên đối với các trục tương

ứng x-x, y-y

I nx , Iny các mô men quán tính của tiết diện thực đối với các trục tương

ứng x-x, y-y

L chiều cao của thanh đứng, cột hoặc chiều dài nhịp dầm

l d chiều dài thanh xiên

l m chiều dài khoảng cách thanh cánh của giàn hoặc cột rỗng

l o chiều dài tính toán của cấu kiện chịu nén

l x ,l y chiều dài tính toán của cấu kiện trogn các mặt phẳng vuông góc với

t f , t w chiều dày của bản cánh và bản bụng

u khoảng cách đường lỗ bu-lông

b) Ngoại lực và nội lực

P i lực tập trung đặt tại nút thứ i

P lực tập trung đặt ngoài nút

q tc tải trọng tiêu chuẩn

N * lực nén tính toán gây bowritoor hợp tải trọng đã có các hệ số tải

E Mô đun đàn hồi

f y cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép

f u cường độ tiêu chuẩn lấy theo sức bền kéo đứt của thép

f cường độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy

f t cường độ tính toán của thép theo ức bền kéo đứt

f v cường độ tính toán chịu cắt của thép

f c cường độ tính toán của thép khi ép mặt theo mặt phẳng tì đầu

(có gia công phẳng )

f ub cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bu-ông

f tb cường độ tính toán chịu kéo của bu-lông

f vb cường độ tính toán chịu cắt của bu-lông

f cb cường độ tính toán chịu ép của mặt phẳng bu-lông

f n ứng suất oằn

f oc ứng suất tới hạn đàn hồi

f od ứng suất oằn vặn đàn hồi

f ba cường độ tính toán chịu kéo của bu-lông neo

f hb cường độ tính toán chịu kéo của bu-lông cường độ cao

f cd cường độ tính toán chịu ép mặt theo đường kính con lăn

f w cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới

hạn chảy

f wu cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo sức

bền kéo đứt

f wv cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu cắt

f wf cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim

loại ở biên nóng chảy

f wun cường độ tiêu chuẩn của kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt

V mô đun trượt

ứng suất pháp

d) Ký hiệu các thông số

m, p, các thông số để xác định chiều dài tính toán của cột

n a số lượng bu-lông trên một nửa liến kết

n c số mũ

n Q chu kỳ tải trọng

n v số lượng các mặt tính toán

f , s các hệ số để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở

biên nóng chảy của thép cơ bản

c hệ số điều kiện làm việc của kết cấu

b hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu-lông

M hệ số tin cậy về cường độ

Q hệ số độ tin cậy về tải trọng

u hệ số độ tin cậy trong các tính toán theo sức bền tứ thời

hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện

độ mảnh của cấu kiện ( = l o /i )

x , y độ mảnh tính toán của cấu kiện trogn các mặt phẳng vuông góc với

D N MỤ ẢNG

Bảng 2.1 Bề dày bản mã dàn 21 Bảng 2.2 Kích thước lớn nhất của lỗ bu lông 40 Bảng 2.3 Khả năng chịu ép thiết kế của liên kết bu lông có miếng đệm dưới cả mũ bu

lông và đai ốc 44 Bảng 2.4 Khả năng chịu ép thiết kế của liên kết bu lông không có miếng đệm dưới cả

mũ bu lông và đai ốc hoặc chỉ có một miếng đệm 44 Bảng 2.5 ường kính danh nghĩa của vít thông dụng 45 Bảng 2.6 Khả năng chịu kéo nhỏ nhất của vít tự khoan 47 Bảng 3.1 Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn làm bằng thép góc cán nóng nhịp L=15m 56 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp tiết diện thanh dàn dùng thép góc cán nóng nhịp 15m 62 Bảng 3.3 Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn tam giác dùng thép thanh thành mỏng tạo

hình nguội nhịp 15 m 64 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tiết diện thanh dàn dùng thép TTM-THN nhịp l = 15m 74 Bảng 3.5.Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép góc cán nóng nhịp

L=21m 74 Bảng 3.6 Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép thành mỏng tạo hình

nguội nhịp L=21m 75 Bảng 3.7 Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn tam giác làm bằng thép góc cán nóng

nhịp L=27m 76 Bảng 3.8 Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép thành mỏng tạo hình

nguội nhịp L=27m 77 Bảng 3.9 Bảng so sánh trọng lượng thép ( ½ nhịp dàn ) 78 Bảng 3.10.Bảng chi phí vật tư ½ nhịp dàn tam giác 79

D N MỤ HÌNH Hình 1.1 Các tiết diện thanh dàn hai thép 5

Hình 1.2 Tiết diện thanh dàn nặng 5

Hình 1.3 Các loại dàn theo sơ đồ kết cấu 6

Hình 1.4 Các dạng dàn 8

Hình 1.5 Các hình thức bố trí thanh bụng 9

Hình 1.6 Hệ giằng không gian của dàn 13

Hình 2.1 Momen cục bộ thanh dàn 18

ình 2.2 Sơ đồ xác định chiều dài tính toán thanh dàn 19

Hình 2.3 Các loại phần tử 24

Hình 2.4 Góc uốn 24

Hình 2.5 Phần tử nén được tăng cứng 24

Hình 2.6 Phần tử nén không được tăng cứng 24

Hình 2.7 Phần tử nén được tăng cứng nhiều lần 25

ình 2.8 Sườn biên 25

ình 2.9 Sườn trung gian 25

Hình 2.10 Mất ổn định của tấm chữ nhật chịu nén 26

Hình 2.11 Sự phân boos lại ứng suất sau tới hạn 27

Hình 2.12 Phần tử được tăng cứng chịu nén đều 28

Hình 2.13 Phần tử được tăng cứng chịu ứng suất biến đổi tuyến tính 29

Hình 2.14 Phần tử không được tăng cứng 30

ình 2.15 Sườn biên 31

Hình 2.16 Phần tử được tăng cứng và sườn biên 31

Hình 2.17 Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 1 32

Hình 2.18 Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 2 33

Hình 2.19 Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 3 34

Hình 2.20 Một số loại liên kết buloong dùng trong kết cấu thành mỏng 41

Hình 2.21 Các dạng phá hoại của liên kết bu lông 42

ình 2.22 ường kính danh nghĩa vít 45

Hình 2.23 Kiểu phá loại ở đầu dầm 48

Hình 2.24 Kiểu phá hoại ở liên kết thanh kéo và bản mã 48

Hình 2.25 Liên kết nút dàn 50

Hình 2.26 Liên kết nút giữa dàn 51

ình 3.1 Sơ đồ hệ thanh bụng của dàn tam giác 52

ình 3.2 Sơ đồ tải trọng thường xuyên tác dụng lên dàn tam giác 53

ình 3.3 Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên nửa dàn trái tam giác 53

ình 3.4 Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên nửa dàn phải tam giác 53

ình 3.5 Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên cả dàn tam giác 54

ình 3.6 Sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên cả dàn tam giác 55

ình 3.7 Sơ đồ số thứ tự phần tử thanh 55

Hình 3.8 Biểu đồ nội lực thanh do tĩnh tải gây ra 55

Hình 3.9 Biểu đồ nội lực thanh do hoạt tải tác dụng lên nửa phải dàn 55

Hình 3.10 Biểu đồ nội lực thanh do hoạt tải tác dụng lên nửa trái dàn 56

Hình 3.11 Biểu đồ nội lực thanh do tải trọng gió gây ra 56

Hình 3.12 Biểu đồ so sánh trong lượng của ½ nhịp dàn tam giác 78

Hình 3.13 Biểu đô so sánh chi phí vật tư của ½ dàn tam giác 79

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn và mục tiêu của đề tài :

Kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội đã được sử dụng phổ biến trong xây dựng ở nhiều nước trên thế giới hững năm gần đây ngành xây dựng nước

ta cũng đã ứng dụng kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội cho nhiều loại kết cấu công trình Ban đầu chỉ ở dạng cấu kiện thông dụng như tấm lợp, xà gồ….đến nay đã ứng dụng cho nhiều loại kết cấu hoàn chỉnh như hệ sàn,hệ mái,

hệ khung cho các nhà thấp tầng, cao tầng Do những ưu việt về trọng lượng nhẹ, tính công nghệ và khả năng chịu lực cao, kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội đang trở thành một hướng phát triển mới trong công trình kết cấu thép ở Việt am ó là hướng phát triển mới mẻ và đúng đắn, phù hợp với xu thế phát triển trong xây dựng hiện nay

ây là hình ảnh nhà xử dụng thép thanh thành mỏng cho dàn kèo và mái

Hiện nay, ở Khánh òa nói riêng và Việt am trong kết cấu dàn ngoài việc sử dụng vật liệu thép cán nóng trong kết cấu thì việc sử dụng kết cấu thép khác như kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội đang được sử dụng rộng rãi và phổ biến vì tính ưu việt của loại kết cấu mới này Tuy nhiên hiện tại chưa

có nghiên cứu nào về việc sử dụng kết cấu thanh thành mỏng trong kết cấu dàn

so với việc sử dụng kết cấu thép cán nóng có những ưu điểm gì nổi bật, phạm vi

áp dụng cho từng loại kết cấu dàn trong thực tế ra sao? ể có thể đưa ra những ứng dụng trong thực tế, việc sử dụng loại kết cấu nào cho từng loại nhịp dàn cho phù hợp và đảm bảo tính kinh tế

Vì vậy, lựa chọn đề tài : “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung

bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” là cần thiết và

mang tính thực tiễn cao

ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng

thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” nhằm mục đích đưa ra kiến nghị

nên sử dụng phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp với từng loại nhịp dàn ể phát huy tối đa các ưu điểm của từng loại kết cấu

2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- So sánh hai phương án kết cấu dàn xem phương án nào hiệu quả hơn về trọng lượng cũng như các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

- Trong nội dung nghiên cứu của đề tài chỉ xét đến kết cấu thanh dàn trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Tính toán ví dụ và rút ra nhận xét

4 ơ sở khoa học

- Dựa trên lý thuyết tính toán thanh chịu kéo và nén đúng tâm

- Dựa trên lý thuyết tính toán thanh thành mỏng chịu kéo và nén

- Dựa trên kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học có liên quan

5 Thực tiễn và pháp lý của đề tài

- ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng

thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” có tính thực tiễn cao đề tài này

nghiên cứu hệ kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong các công trình xây dựng hiện nay, đưa ra so sánh phương án kết cấu và kiến nghị nên sử dụng phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp

- ây là đề tài hoàn toàn mới, hiện tại không có đề tài nghiên cứu nào nghiên cứu về nội dung trên

6 Kết quả đạt được

Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc

sử dụng hệ kết cấu thép cán nóng thông thường

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo trong luận văn gồm có

các chương như sau:

ƯƠ 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DÀN THÉP

ƯƠ 2: LÝ T UYẾT TÍNH TOÁN

ƯƠ 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN

ƯƠNG 1 TỔNG QU N VỀ ẾT ẤU DÀN T ÉP

- Dàn thép là kết cấu rỗng bao gồm các thanh quy tụ và liên kết với nhau tại nút (mắt) dàn thông qua một bản thép gọi là bản mã Liên kết trong dàn thường dùng liên kết hàn, bu lông hoặc đinh tán (liên kết hàn dùng phổ biến hơn cả)

- Dàn gồm các thanh biên trên (gọi là thanh cánh trên) và thanh biên dưới (gọi là thanh cánh dưới) các thanh còn lại nằm trong phạm vi cánh trên và cánh dưới gọi là thanh bụng dàn thép làm việc cũng như dầm, có nghĩa là dàn phủ qua nhịp chịu uốn, nhận tải trọng và truyền xuống kết cấu đỡ nó Nội lực trong các thanh dàn chủ yếu là lực trục (kéo hoặc nén) do vậy tiết kiệm vật liệu, nhẹ

và cứng hơn dầm rất nhiều, tuy nhiên tốn công chế tạo hơn ình dạng của dàn

dễ chế tạo để phù hợp với yêu cầu của thiết kế kiến trúc

1.1 Phân loại dàn

1.1.1 Theo công dụng

- Dàn có tên gọi theo công dụng như: dàn được làm kết cấu đỡ mái của nhà công nghiệp và dân dụng (thường được gọi là vì kèo), dàn cầu, dàn cầu trục, dàn tháp trụ, dàn cột điện, dàn tháp khoan v.v

1.1.2 Theo cấu tạo của thanh dàn

- Dàn nặng: dùng cho các công trình chịu tải trọng nặng như dàn cầu, dàn cầu chạy v.v có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh thường không dưới 5.000

kN Tiết diện thanh dạng tổ hợp (hình 1.2)

Hình 1.1 Các tiết diện thanh dàn hai thép

Hình 1.2 Tiết diện thanh dàn nặng

1.1.3 Theo sơ đồ kết cấu dàn có các loại

- Dàn kiểu dầm, sơ đồ đơn giản (hình 1.3 a,b) là loại tựa khớp hai đầu cấu tạo loại này đơn giản dễ dựng lắp, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ lún các gối tựa việc chế tạo và dựng lắp cũng phức tạp hơn

Hình 1.3 Các loại dàn theo sơ đồ kết cấu

- Dàn mút thừa (hình 1.3e) là dàn có phần mút thừa, các thanh cánh phần mút thừa có nội lực ngược dấu với thanh cánh ở phần trong nhịp

- Dàn kiểu tháp trụ (hình 1.3 d) dùng cho công trình tháp, trụ ăng-ten, cột điện vượt sông v.v mỗi mặt kết cấu là một dàn phẳng

- Dàn kiểu khung (hình 1.3 h) dùng làm khung chịu lực chính trong nhà có nhịp lớn

- Dàn kiểu vòm (1.3 k) vượt được nhịp rất lớn (trên 60m) thường được dùng làm kết cấu chịu lực trong nhà triển lãm, công trình thể thao v.v…

1.2 Hình dạng dàn

- Hình dạng dàn rất đa dạng, khi lựa chọn hình dạng dàn cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

o Phù hợp với yêu cầu sử dụng

o Thỏa mãn các yêu cầu của thiết kế kiến trúc và việc thoát nước mái

o Kích thước và cách bố trí cửa trời (cửa mái)

o Cách liên kết dàn với cột và phải tạo được kết cấu mái và công trình có

1.2.1 Dạng tam giác (hình 1.4 a,b)

- Dàn có hình dạng tam giác, đầu dàn nhọn nên chỉ có thể liên kết khớp với cột, độ cứng ngoài mặt phẳng không lớn về mặt chịu lực dàn tam giác không phù hợp với biểu đồ mô men uốn do tải trọng trên dàn gây ra, nội lực các thanh chênh lệch nhiều, có một số thanh bụng chịu nén nhỏ, mà chiều dài lớn nên tiết diện phải chọn theo độ mảnh giới hạn gây lãng phí vật liệu Tuy nhiên, dàn tam giác vẫn được sử dụng hợp lý cho các công trình yếu cầu mái có độ dốc lớn (mái lợp ngói, phibro xi măng, tôn)

1.2.2 Dàn hình thang (hình 1.4c)

- Dàn hình thang dùng làm vì kèo trong các công trình có yêu cầu độ dốc của mái nhỏ (tấm lợp panen bê tông cốt thép) Dàn hình thang khá phù hợp với biểu đồ mô men uốn, có nhiều ưu điểm về mặt cấu tạo, góc giữa các thanh không quá nhỏ, chiều dài các thanh không quá lớn Mặt khác, chiều cao đầu dàn lớn dễ liên kết cứng với cột để tăng độ cứng cho công trình, nội lực các thanh

trong dàn hình thang hợp lý hơn dàn tam giác

Hình 1.4 Các dạng dàn

1.2.3 Dàn cánh song song (hình 1.4 d,e)

- Loại dàn này có nhiều ưu điểm về mặt cấu tạo: các thanh cùng loại có chiều dài bằng nhau, rất nhiều nút giống nhau nên dễ thống nhất hóa về mặt cấu tạo dàn cánh song song thường làm dàn đỡ, dàn cầu, tháp trụ hoặc cần cẩu

v.v…)

Hình 1.5 Các hình thức bố trí thanh bụng

1.2.4 Dàn đa giác (hình 1.4 h) và Dàn cánh cung (hình 1.4 k)

- Dàn kiểu này rất phù hợp với biểu đồ mô men uốn, sự phân bố nội lực trong các thanh hợp lý, không chênh lệch nhiều nên số loại thanh ít, tiết kiệm vật liệu Tuy nhiên, dàn đa giác hoặc cánh cung có nhược điểm là cánh trên bị gãy khúc hoặc phải uốn cong nên việc chế tạo phức tạp do vậy chỉ dùng cho dàn có

nhịp khá lớn

1.3 Hệ thanh bụng của dàn

- Việc bố trí hệ thanh bụng cần thỏa mãn các yếu tố: cấu tạo nút đơn giản

và có nhiều nút giống nhau, tổng chiều dài thanh bụng nhỏ, góc giữa thanh bụng

và thanh cánh không quá nhỏ và không nên để thanh cánh bị uống cục bộ bởi tải

trọng đặt ngoài nút

1.3.1 Hệ thanh bụng tam giác (hình 1.5 a)

- Các thanh bụng xiên về hai phía (một thanh đi lên thì thanh tiếp đi xuống) Với hệ này số nút ít, tổng chiều dài các thanh bụng là ngắn nhất Khi mái có xà gồ mà khoảng cách xà gồ nhỏ hơn khoảng cách các nút thì cấu tạo thêm thanh đứng để tránh uốn cục bộ cho cánh trên và giảm được chiều dài tính toán của thanh cánh trên Góc hợp lý giữa thnah bụng và thanh cánh dưới 45ođến 55o hược điểm của hệ thanh bụng tam giác có một số thanh bị nén mà chiều dài lớn

1.3.2 Hệ thanh bụng xiên (hình 1.5 c,d)

- Các thanh xiên ở một nửa giàn cùng xiên về một phía và kết hợp với thanh đứng, hệ thanh bụng này có ưu điểm là các thanh cùng loại thì cùng một loại nội lực Chiều dài của thanh xiên chọn sao cho thanh xiên dài chịu kéo còn thanh xiên ngắn chịu nén (như hình 1.5 c) đối với dàn hình thang và cánh song song Với dàn tam giác dùng hệ thanh bụng xiên (như hình 1.5d )về mặt chịu lực

là không có lợi vì các thanh xiên dài lại chịu nén, nhưng cấu tạo nút hợp lý (góc giữa các thanh không quá nhỏ) nên hay được dùng Góc hợp lý giữa thanh xiên

- Hệ thanh bụng còn lại có cấu tạo dạng chữ K (hình 1.5k) loại này làm tăng độ cứng cho dàn và giảm chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn cho thanh bụng đứng Hệ thanh bụng chữ K thường gặp trong dàn chịu lực cắt lớn hơn dầm cầu, tháp trụ v.v… đối với dàn dạng tam giác có góc dốc = 35 đến 450cũng như nhịp lớn (L=20 đến 24) có thể sử dụng hệ thanh bụng (hình 1.5i), thường tiết kiệm vật liệu hơn các dạng khác

- Trong nhà công nghiệp, để thống nhất mô đun, nhịp dàn được lấy theo mô đun 6m Thường nhịp dàn có L bằng 18;24;30;36m ngoài ra ở Việt Nam còn thêm các loại nhịp 21;27;33m Với dàn thường (tiết diện thanh là hai thép góc) nhịp hợp lý từ 18m đến 36m

1.4.2 Chiều cao dàn

- Với dàn cánh song song và dàn hình thang, chiều cao giữa dàn hợp lý trong khoảng 1/5 + 1/6L (L là nhịp dàn) Chiều cao này thường khó thỏa mãn điều kiện vận chuyển nên thường lấy nhỏ hơn bằng (1/7+1/9)L Với dàn tạm giác chiều cao dàn phụ thuộc chủ yếu vào độ dốc của cánh trên Khi mái dốc từ

220 đến 400 thì chiều cao dàn thường lấy trong khoảng (1/4+1/3)L, nếu mái lợp

có yêu cầu độ dốc nhỏ hơn (lợp tôn) thì làm giàn tam giác có chiều cao đầu dàn

là 450mm

1.4.3 Khoảng cách nút dàn

- Là khoảng cách các nút trên thanh cánh, khoảng cách này được xác định sau khi đã lựa chọn được hệ thanh bụng, riêng trường hợp mái có xà gồ thì khoảng cách nút dàn ở cánh trên nên chọn bằng cách xà gồ để tránh uốn cục bộ cho cánh trên và thường lấy từ 1,5 đến 3.0m Nếu tấm lợp là panen bê tông cốt thép rộng 1,5m hoặc 3m liên kết trực tiếp trên cánh dàn thì lấy bằng bề rộng panen Khoảng cách các nút dàn cánh dưới của tam giác thường lấy từ 3 đến 6m, với dàn hình thang thường lấy 6m

- Có thể tham khảo một số thiết kế mẫu chọn kích thước chính của dàn hình thang như sau: độ dốc cánh trên i=12%; khoảng cách nút dàn cánh trên là 3m hoặc 1,5m; khoảng cách nút dàn cánh dưới là 6m; chiều cao đầu dàn là 2,2m (với dàn có nhịp từ 18 đến 36m)

- Với mái lợp tôn và phibro xi măng dùng dàn hình tam giác có độ dốc i=0,29 có chiều cao đầu dàn là 450mm

1.4.4 Bước dàn

- Là khoảng cách giữa các dàn trong một công trình, bước dàn được xác định từ yêu cầu kiến trúc và dây chuyền công nghệ, phù hợp với mô đun thống nhất các cấu kiện lắp ghép như tấm tường, tấm mái v.v… và thỏa mãn yêu cầu

về kinh tế, với dàn thép bước hợp lý là 6m

1.5 Hệ giằng không gian

- Giằng là kết cấu mảnh theo phương ngoài mặt phẳng cho nên dễ mất ổn định theo phương ngoài mặt phẳng của nó (phương dọc nhà) Chính vì vậy giữa các dàn trong công trình cần phải được giằng lại với nhau tạo nên một khối không gian ổn định

- Hệ giằng của dàn gồm ba hệ:

+ Hệ giằng cánh trên, bố trí trong mặt phẳng cánh trên, gồm các thanh chéo chữ thập, tác dụng chính là đảm bảo ổn định cho cánh trên (chụi nén) của dàn, tạo nên những điểm cố kết không chuyển vị theo phương ngoài mặt phẳng của dàn Các thanh giằng chữ thập được bố trí ở hai gian đầu hồi (khoảng giữa hai dàn gọi là một gian) của nhà hoặc của một đoạn nhiệt độ và các gian ở phía trong sao cho đảm bảo khoảng cách các gian được bố trí giằng chữ thập không quá 60m

+ Hệ giằng cánh dưới, được bố trí trong mặt phẳng cánh dưới của dàn, và được bố trí tại gian có hệ giằng cánh trên Giằng cánh dưới cùng với giằng cánh trên tạo nên các khối cứng bất biến hình và cùng tạo được những điểm cố kết không chuyển vị theo phương ngoài mặt phẳng dàn

+ Hệ giằng đứng được bố trí trong mặt phẳng thanh đứng giữa dàn, cùng với giằng cánh trên và cánh dưới, theo phương nhịp dàn (phương ngang nhà) có

hệ giằng đứng đặt cách nhau không quá 15m Có tác dụng cùng với giằng cánh trên và giằng cánh dưới tạo nên khối cứng không gian bất biến hình, ngoài ra giằng đứng còn có tác dụng cố định, giữ ổn định khi dựng lắp dàn Các gian không bố trí giằng được thay bằng thanh chống dọc Những thanh chống dọc này có tác dụng tăng cường ổn định cho thanh cánh trong quá trình sử dụng cũng như dựng lắp dàn

+ Hệ giằng của dàn ngoài việc tạo độ cứng, không gian cho phạm vi mái còn có tác dụng làm giảm chiều dài tính toán theo phương ngoài mặt phẳng dàn cho các thanh cánh, vì tại vị trí liên kết giằng với dàn là những điểm cố kết ngăn cản chuyển vị theo phương dọc nhà

Hình 1.6 Hệ giằng không gian của dàn

1.6 Một số mô hình kết cấu dàn thép

ƯƠNG 2

LÝ T UYẾT TÍN T N

2.1 Lý thuyết tính toán dàn thép thông thường theo tiêu chuẩn Việt Nam

2.1.1 Các giả thiết khi tính dàn

- Trục các thanh đồng quy tại tim nút dàn, lực tập trung đặt trực tiếp vào nút dàn

- Xem nút dàn là khớp (giả thiết này là gần đúng)

Với những giả thiết trên nên nội lực trong thanh dàn là lực dọc (kéo hoặc nén) Khi cấu tạo dàn cần phải thỏa mãn các yêu cầu : trục các thanh phải được đồng quy tại tim nút, tiết diện ngang các thanh phải đối xứng qua mặt phẳng dàn

2.1.2 Tải trọng tác dụng lên dàn

Bao gồm hai loại tải trọng chính:

- Tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng của các kết kết cấu trong phạm vi mái như : tấm lợp, tấm chống thấm, lớp cách nhiệt, xà gồ, bản thân dàn giằng, cửa mái, trần (nếu có) v.v

- Tải trọng tạm thời gồm trọng lượng người và thiết bị sửa chữa mái (hoạt tải mái), tải trọng gió cầu trục treo (nếu có) v.v

- Tai trọng thường xuyên và tạm thời tác dụng lên dàn tính theo đơn vị diện tích mặt bằng (daN/m2), các tải trọng này thường được quy đổi thành lực tập trung đặt vào nút dàn, lực tập trung đặt vào nút dàn tính theo công thức:

 qtc : Tải trọng tiêu chuẩn phân bố trên đơn vị diện tích mặt bằng (nếu phân

bố trên đơn vị diện tích mái dốc thì phải chia cho cos ; là góc nghiêng của mái);

 B : bước dàn

 Q : hệ số tin cậy về tải trọng ứng với qtc

- Khi xác định Pi phải tính riêng rẽ cho tải trọng thường cuyên và các tải trọng tạm thời như sửa chữa mái, gió (khi gió gây nguy hiểm cho dàn) v.v

2.1.3 Nội lực

- Dùng các phương pháp của cơ học kết cấu để xác định nội lực dàn Tiến hành tính toán trong từng trường hợp riêng rẽ, sau đó tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hiểm nhất Với dàn vì kèo cần tính toán cho các tải trọng sau:

 Tải trọng thường xuyên đặt cả dàn

 Tải trọng sửa chữa mái đặt ½ dàn và cả dàn

nội lực thanh dàn Phương pháp gàn

đúng hiện nay được là giản đồ

rêmôna (Phương pháp họa đồ) Cần

chú ý rằng trong trường hợp có tải

trọng tập trung đặt ngoài nút (thường

ở cánh trên) thì ngoài nội lực dọc

trục, thanh dàn còn chịu uốn cục bộ

Mômen uốn cục bộ được xác định

gần đúng theo sơ đồ đơn giản, gối tựa

là nút dàn, nhịp là khoảng cách ngang

của hai nút (Hình 2.1)

- Giá trị Mô men cục bộ Mcb

được xác định theo công thức:

 : 0.9 cho cá khoảng bên trong

 P : Lực tập trung đặt ngoài nút

 d : Khoảng cách ngang giữa hai nút

2.1.4 Chiều dài tính toán của các thanh dàn

- Các thanh dàn nói chung làm việc theo hai phương chính: Phương trong mặt phẳng và phương ngoài mặt phẳng dàn Với những thanh dàn chịu nén, việc xác định chiều dài tính toán là cần thiết vì nó liên quan đến vấn đề ổn định của thanh, còn các thanh chịu kéo thì cần phải xác định độ mảnh của nó sao cho

Hình 2.1 Momen cục bộ thanh dàn

không quá lớn để thanh không bị cong do trọng lượng bản thân, do chuyên chở

dựng lắp

- hư vậy, chiều dài tính toán sẽ được tính theo hai phương: Phương trong

mặt phẳng ký kiệu là lx và Phương ngoài mặt phẳng, ký hiệu là ly

2.1.4.1 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng:

- Trong thực tế nút dàn có độ cứng nhất định nên không phải là khớp lý

tưởng như trong giả thiết Khi một thanh nào đó liên kết tại nút mất ổn định (tức

bị cong) làm nút quay dẫn đến các thanh nén khác quy tụ tại nút cong theo Các

thanh kéo liên kết tại các nút này có xu hướng bị kéo dài ra nên sẽ chống lại sự

xoay này Nút càng có nhiều thanh kéo liên kết thì sự chống xoay càng lớn (tức

là nút có độ cứng lớn) Do vậy có quy ước: Nút có nhiều thanh nén hơn thanh

kéo thì nút dễ xoay và được xem là khớp như đã giả thiết và ngược lại nút có

nhiều thanh kép hơn thanh nén thì nút khó xoay và được xem là nút ngàm đàn

hồi Khi chịu lực, dấu nội lực các thanh được ghi trên hình 2.2 ( nén mang dấu -

kéo mang dấu + )

Ví dụ: trên hình 2.2, chiều dài tính toán lx của các thanh ac như sau:

 Tại nút a : số thanh nén lớn hơn thanh kéo

nên xem nút a là khớp

 Tại nút c : số thanh nén lớn hơn thanh kéo

nên cũng xem nút c là khớp

- Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng

dàn của thanh ac là lx = l = l (ở đây = l vì hai đầu thnah ac là khớp), l -

khoảng cách hai tim nút ở hai đầu thanh còn được gọi là chiều dài hình học của

thanh tương tự xác định lxcủa thanh ce Xét tại các nút e : số thanh kép lớn hơn

thanh nén nên xem nút a là ngàm đàn hồi, nút c là khớp (như đã xét ở trên) hư

vậy, thanh ce có một đầu là liên kết khớp, một đầu là liên kết ngàm đàn hồi, hệ

số = 0,8 Vậy lx = l = 0,8l

Dựa vào kết quả phân tích trên, chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn của

thanh dàn được lấy như sau:

- Nếu dàn cóp thanh bụng phân nhỏ, chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn của các thanh bụng có nút dàn phân nhỏ được lấy bằng khoảng cách nút dàn

ở thanh khảo sát đó

2.1.4.2 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng:

- ộ cứng của bản mã theo phương ngoài mặt phẳng dàn rất bé nên có thể

bỏ qua, do vậy chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn của các thanh bụng sẽ là

ly = l ối với dàn có hệ thanh bụng nhỏ, các thanh bụng nén (có chứa nút dàn phân nhỏ) có hai trị số nội lực N1 và N2 (N1>N2) thì :

2 1

2 1 1

2.1.4.2 Độ mảnh giới hạn của các thanh dàn

- ộ mảnh ( ) có ảnh hưởng đến sự làm việc của các thanh Với thanh nén, nếu độ mảnh quá lớn thì khả năng chịu lực sẽ rất nhỏ, còn với thanh kéo thì độ mảnh quá lớn thì dễ bị cong do vận chuyển, do trọng lượng bản thân hoặc do chấn động Vì vậy, độ mảnh của thanh dàn không được vượt quá trị số giới hạn

ở bảng I.16 phụ lục I sách Kết cấu thép cấu kiện cơ bản ộ mảnh giới hạn ký hiệu là [ ]

2.1.5 Tiết diện hợp lý của thanh dàn

- Với dàn thường, tiết diện thanh dàn là 02 thép góc ghép lại thép góc có thể là đều cạnh hoặc không đều cạnh Vì các thanh dàn là những cấu kiện kéo hoặc nén đúng tâm nên hợp lý nhất là sự làm việc theo hai phương (trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng dàn) bằng hoặc xấp xỉ bằng nhau ( x ~ y) Tiết diện được ghép mà có độ mảnh thỏa mãn điều kiện trên gọi là tiết diện hợp lý Tiết diện hợp lý thường có diện tích nhỏ nhất Tiết diện thanh dàn thường dùng các dạng sau:

 Dạng hai thép góc không đều cạnh, ghép cạnh lớn với nhau (hình 1.1a) Với dạng này có bán kính quán tính (i) theo hai phương xấp xỉ bằng nhau

 Dạng hai thép góc không đều cạnh, ghép cạnh bé với nhau lại (hình 1.1b) Dạng này có ix = 0,5iy thường dùng hợp lý cho các thanh ly = 2lx Thanh cánh trên của dàn cũng thường dùng dạng này vì bề rộng vươn ra của cánh thép góc lớn, tăng cứng cho dàn thép phương ngoài mặt phẳng Mặt khác, đủ kích thước để đặt chân panel vào cánh dàn

 Dạng hai thép góc đều cạnh ghép lại (hình 1.1c) Dạng này có ix ~ 0,75iy

và được dùng hợp lý cho các thanh lx = 0,8ly (tức là thanh bụng)

 Dạng hai thép góc đều cạnh ghép lại dạng chữ thập (hình 1.1d) Dạng này thường được dùng cho thanh đứng tại vị trí khuếch đại dàn, mỗi một thép góc thuộc về một đoạn vận chuyển hư vậy, từng đoạn dàn sẽ được đảm bảo cứng khi cẩu lắp hoặc vận chuyển

2.1.6 Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn

Nguyên tắc chọn tiết diện:

- Khi tiến hành tính toán chọn một tiết diện thanh dàn trên cơ sở đã biết nội lực chiều dài tính toán và dạng hợp lý, cần theo nguyên tắc sau:

 Tiết diện thanh dàn nhỏ nhất là L = 50x5

 Trong một dàn L<36m nên chọn không quá 6 đến 8 loại thép

 Với nhịp dàn L 24m thì không cần thay đổi tiết diện vật liệu và không dùng quá hai loại tiết diện với L<36m

- Bề dày bản mã được chọn dựa vào lực lớn nhất ở thanh xiên đầu dàn, được lấy theo bảng sau:

250

251 đến

400

401 đến

600

601 đến

1000

1000 đến

1400

1401 đến

1800

1801 đến

2200

2201 đến

2600

2601 đến

3000

Chiều dày

2.1.6.1 Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu nén

- Tiến hành như cấu kiện chịu nén đúng tâm Diện tích cần thiết (Act) của tiết diện thanh được xác định theo công thức:

ct

c

N A

f (2.5) Trong đó:

 N : Lực nén trong thanh tính bằng daN

 c : Hệ số điều kiện làm việc, lây theo bảng I.14 – Phụ lục sách kết cấu thép cấu kiện cơ bản

 f : ường độ tính toán của thép tính bằng daN/cm2

 : hệ số dọc lấy theo bảng II.1 phụ lục sách kết cấu thép cấu kiện cơ bản, phụ thuộc độ mảnh và cường độ tính toán f

- Khi chọn tiết diện:

Giả thiết : = 60 80 với thanh cánh; = 1000 200 với thanh bụng ,

có Act dựa vào bảng thép góc, xác định được số hiệu thép góc cần dùng (chú ý rằng Act là diện tích cần thiết của hai thép góc), tra được các đặc trưng hình học của tiết diện ix , iy (ix , iy là bán kính quán tính của tiết diện theo trục x và y

ký hiệu trên hình 1.1 a,b,c)

- Kiểm tra lại tiết diện đã chọn theo công thức :

 A : Diện tích tiết diện, A = 2Ag

 min : Hệ số tra bảng phụ thuộc độ mảnh max là trị số lớn hơn từ :

x

x x

l

i (2.7) và y

y y

l

i (2.8) Chú ý rằng độ mảnh ( max) phải thỏa mãn điều kiện max [ ] Với [ ] : độ mảnh giới hạn lấy theo bảng I.6 phụ lục sách kết cấu thép cấu kiện cơ bản

- Nếu không thỏa mãn 2.6 thì phải chọn lại tiết diện

- Trong trường hợp thanh cánh có uốn cục bộ thì phải tiến hành tính toán theo cấu kiện nén lệch tâm

2.1.6.2 Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu kéo

- Diện tích cần thiết của tiết diện thnah được xác định theo công thức

ct

c

N A

f (2.9)

 Act : Diện tích cần thiết củ tiết diện thanh, tính bằng cm2

 c : Hệ số điều kiện làm việc , lấy theo (2.5)

 N : Lực kéo tính bằng daN

 An : Diện tích thực tế của tiết diện lây như sau: Khi tiết tiết diện không giảm yếu Ath = Ang = 2Ag ; Khi có độ giảm yếu Ath = Ang – Alỗ

 max : ộ mảnh giới hạn lấy theo bảng I.16 phụ lục I sách kết cấu thép

- Chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn với một số thanh có nội lực nhỏ, nếu tiết diện theo (2.6) khi nén; hoặc (2.9) khi kéo thì sẽ có độ mảnh quá lớn, vượt quá độ mảnh giới hạn, trong trường hợp này cần chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn Lần lượt tính:

b Phần tử phẳng: Là phần tử nằm trong một mặt phẳng, không có uống,

không co mép (Hình 2.3) Ví dụ phần bụng nằm giữa hai góc tiếp giáp với cánh

là phần tử phẳng

c Góc uốn: Là phần tử có hình cung, hình tròn, tỉ lệ bán kính trong trên bề

dày nhỏ hơn hay bằng 8 ( 8

8

i

r

) (Hình 2.3 và 2.4)

d Phần tử cong: Là phần tử cong hình cung tròn hay parabol có tỉ lệ bán

kính trong bề dày lớn hơn 8 (r i 8

f Phần tử nén không được tăng cứng: Là phần tử phẳng chỉ có một vạch

song song với chiều nội lực là được tăng cứng bằng sườn hoặc bằng phần tử khác Ví dụ bản cánh ở tiết diện hình chữ C (Hình 2.6)

g Phần tử nén được tăng cứng nhiều lần: Là phần tử nén ở giữa hai phần

của bản bụng hoặc giữa bản bụng và một mép cứng và được tăng cứng bằng các sườn trung gian song song với chiều nội lực Mỗi phần tử phẳng nằm giữa các sườn được gọi là phần tử con (Hình 2.7)

Hình 2.5 Phần tử nén được tăng cứng

Hình 2.6 Phần tử nén không được tăng cứng

* Sườn trung gian: Là phần tử được tạo hình giữa các mép của phần tử

nén được tăng cứng nhiều lần (Hình 2.9)

i Bề rộng phẳng b: Là bề rộng của phần phẳng của phần tử, không gồm

các đoạn cong Bề rộng phẳng được đo từ cuối góc cong hoặc đo từ tim của vật liên kết là bu lông hay hàn (Hình 2.9)

k Bề dày: Là bề dày của tấm kim loại gốc, không kể lớp phủ bảo vệ khi

cán nguội, bề dày thực tế có thể giảm đi 1% ~ 2% nhưng sẽ bỏ qua không xét đến trong tính toán Tỉ lệ cho phép lớn nhất giữa bề rộng phẳng và bề dày được quy định như sau:

- Phần tử không được tăng cứng

- Phần tử được tăng cứng, một số cạnh có tiếp giáp với bản bụng hoặc bản cánh,

cạnh bên kia là mép không tăng cứng hoặc có sườn biên không đủ cứng

- hư trên, bên kia sườn có biên đủ cứng

- Phần tử được tăng cứng, hai cánh dọc được tiếp giáp với các phần tử được

tăng cứng khác

Hình 2.7 Phần tử nén được tăng cứng nhiều lần

- Bản bụng của cấu kiện chịu uốn, không có sườn

- Bản bụng của cấu kiện chịu uốn, có có sườn ngang

l Bề rộng hữu hiệu: Khi tỉ số bề rộng và bề dày b/t của phần tử nén quá

lớn, một bộ phận bản bị mát ổn định Bản phẳng khi đó được tính chuyển về bản

có bề rộng be gọi là bề rộng hữu hiệu bề rộng này coi như không bị mất ổn định,

có thể chịu ứng suất nén đạt giới hạn chảy Trong tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện sẽ chỉ dùng bề rộng này mà không dùng bề rộng thực b

2.2.1.2 Bề rộng hữu hiệu của bản cánh chịu nén

f cr Sựtăng ứng xuất tại hai biên sẽ tiếp tục cho đến khi đặt đến giá trị ứng suất

chính f y và tấm bị phá hủy Tấm bị oằn có thể chuyển đổi thành một tấm có bề

rộng nhỏ hơn là b e sao cho ứng suất tới hạn của tấm là bằng f y Từ phương trình

b) Tấm được tăng cứng chịu nén đều

- Cấu kiện thành mỏng thực tế có nhiều khiếm khuyết về kích thước, về chế tạo và vẫn còn ứng suất dư sau khi chế tạo Vì thế biểu thức (2.16) cần phải được điều chỉnh lại để xét đến các yếu tố nêu trên Qua thí nghiệm, biểu thức (2.16) được viết dưới dạng:

- Phương trình này cũng áp dụng được cho cả trường hợp có ứng suất nhỏ

hơn ứng suất chính Ta thay ứng suất chính f y bằng ứng suất thiết kế f * , ta được phương trình bề rộng hữu hiệu :

Hình 2.11 Sự phân boos lại ứng suất sau tới hạn

(2.21),)

- Hệ số k = 4 đối với phần tử được tăng cứng theo hai cạnh dọc

- Mô đun đàn hồi E, được lấy bằng 200.000 Mpa hay 20.000 kN/cm2

Khi 0,673, = 1 nghĩa là be = b

c) Phần tử được tăng cứng chịu ứng suất biến đổi tuyến tính:

- Phần tử này coi là bụng dầm uốn hoặc chịu nén uốn Ứng suất pháp có thể

là nén hoặc kéo hoặc nén toàn bộ Ứng suất tới hạn trong trường hợp uốn đơn vẫn theo công thức (2.14), trong đó hệ số k của tấm dài bằng 23,9 khi tựa khớp

và bằng 41,8 khi tựa ngàm Thực tế thì phức tạp hơn nhiều vì gối tựa của tấm là ngàm đàn hồi và ngoài ra k còn phụ thuộc vào sự phân bố của ứng suất nén Các công thức của quy phạm đều dựa chủ yếu vào thực nghiệm

Hình 2.12 Phần tử được tăng cứng chịu nén đều