ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NHÀ THÉP TẠI KHÁNH HÒA THEO EUROCODE 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NHÀ THÉP TẠI KHÁNH HÒA THEO EUROCODE 3 Học viên: Nguyễn Quốc Sơn Hà Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình D

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN QUỐC SƠN HÀ

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NHÀ THÉP

TẠI KHÁNH HÒA THEO EUROCODE 3

Mã ngành: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG

Đà Nẵng, Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng Luận văn này do tôi tìm hiểu và phát triển dựa vào các tài liệu tham khảo đã được trích dẫn Các phương trình thiết lập được thiết lập chính xác; các số liệu được thực hiện một cách khách quan, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Sơn Hà

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Bố cục đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP VÀ CÔNG TRÌNH NHÀ THÉP TẠI KHÁNH HÒA 4

1.1 Tổng quan về cấu kiện thép trong công trình 4

1.1.1 Đặc điểm của cấu kiện thép trong công trình 4

1.1.2 Các loại cấu kiện thép trong công trình 5

1.2 Tổng quan về kết cấu thép công trình nhà 5

1.2.1 Đặc điểm của kết cấu nhà công nghiệp 5

1.2.2 Đặc điểm của kết cấu nhà dân dụng 6

1.3 Tình hình các công trình sử dụng kết cấu thép đã được triển khai trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa 7

1.3.1.Cầu 7

1.3.2 Tháp thông tin vô tuyến và cột tải điện 7

1.3.3 Các công trình nhà thép 7

1.3.4 Các công trình khác 7

CHƯƠNG 2 CÁC VẤN ĐỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO EUROCODE 3 8

2.1 Cấu kiện kết cấu thép chịu uốn 8

2.2 Cấu kiện kết cấu theo chịu kéo, nén 9

2.3 Liên kết trong kết cấu thép 10

2.3.1 Kiểm tra liên kết hàn theo Eurocode 3 13

2.3.1.1 Mối hàn góc 13

2.3.1.2 Mối hàn đối đầu 13

2.3.2 Kiểm tra liên kết bulong theo Eurocode 3 14

2.3.2.1 Khả năng chịu cắt của bulong 14

2.3.2.2 Khi mối nối dài quá 500mm 14

2.3.2.3 Bề dày bản thép t p d/ 3 14

2.3.2.4 Bề dày bản thép T g 5d 14

2.3.2.5 Khả năng chịu ép của bulong 14

2.3.3 Kiểm tra bulong chịu kéo theo Eurocode 3 15

2.3.3.1 Bulong chịu kéo 15

2.3.3.2 Bulong chịu kéo và chịu cắt 15

2.4 Hiện trạng kết cấu một số công trình ở tỉnh Khánh Hòa 15

2.5 Sơ đồ khối quy trình tính toán 17

CHƯƠNG 3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CÔNG TRÌNH HIỆN TẠI THEO EUROCODE 3 19

3.1 Đối tượng khảo sát 19

3.2 Mô phỏng kết cấu 19

3.3 Kiểm tra về sử dụng Eurocode 3 38

3.3.1 Dự án Xưởng may và văn phòng làm việc Công ty TNHH MTV F.L.D Việt Nam 38

3.3.1.1 Kiểm tra khả năng chịu lực đối với dầm 38

3.3.1.2 Kiểm tra khả năng chịu lực đối với cột 39

3.3.1.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của liên kết 40

3.3.1.4 Kiểm tra điều kiện chuyển vị 42

3.3.2 Dự án Showroom của Công ty TNHH thương mại Cửu Long 43

3.3.2.1 Kiểm tra khả năng chịu lực đối với dầm 43

3.3.2.2 Kiểm tra khả năng chịu lực đối với cột 44

3.3.2.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của liên kết 45

3.3.2.4 Liên kết chân cột 47

3.3.2.5 Kiểm tra điều kiện chuyển vị 47

3.4 Tổng hợp 47

KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NHÀ

THÉP TẠI KHÁNH HÒA THEO EUROCODE 3

Học viên: Nguyễn Quốc Sơn Hà

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình DD & CN

Mã ngành: 60.58.02.08

Khóa: 33 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt - Hiện nay, việc phân tích kết cấu thép thường được áp dụng tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn, từ đó đưa ra số liệu thiết kế làm cơ sở lựa chọn một sản phẩm xây dựng hoàn hảo Tại Việt Nam hiện nay, các kỹ sư thường tham khảo, vận dụng theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCXDVN 5575-2012 của Bộ Xây dựng để làm căn cứ tính toán Tuy nhiên hiện nay, tốc độ phát triển dự án tại tỉnh Khánh Hòa đang được rất nhiều nhà đầu tư quan tâm, trong đó có các nhà đầu tư nước ngoài; do vậy, việc tính toán hệ thống kết cấu thép sẽ được các tư vấn thiết kế nước ngoài tính toán trên cơ sở vận dụng một số tiêu chuẩn khác như tiêu chuẩn Nga (SNIP), Hoa Kỳ (AISC), Anh (BS5950), Châu Âu (Eurocode)… Trong phạm

vi luận văn này, tác giả đề xuất kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu công trình nhà thép tại địa bàn tỉnh Khánh Hòa theo tiêu chuẩn Eurocode 3 nhằm kiểm tra xem công trình nà thép hiên hư co đáp ứng được các yêu cầu theo tiêu chuẩn hay không

Từ đó đưa ra các kết luận về sự liên quan hay tương thích giữa TCXDVN và Eurocode để vận dụng làm cơ sở lựa chọn sơ đồ tính, phương pháp tính toán phù hợp nhằm đảm bảo an toàn và ổn định kết cấu

Từ khóa - Eurocode 3; khả năng chịu lực; kết cấu thép; Khánh Hòa; thiết kế kết cấu

VERIFICATION OF SOME STEEL BUILDING IN KHANH HOA

ACCORDING TO EUROCODE 3

Abstract – Steel structures is develop and popular in construction in Vietnam Steel structures is the optimal method for engineers to make a great construction Nowaday, Building code TCXDVN 5575-2012 is been applied in the design steel building in Vietnam Beside, there are foreign codes like SNIP (Russia), AISC (America), BS5950 (Brsitish), Eurocode (Europe)… This paper scope is checking the capacity of steel buildings in Khanh Hoa province according to foreign codes and regarding the applicable of foreign codes in design steel building in Vietnam And then proposing some design standard for Vietnamese steel design Code TCXDVN 5575-2012

Key words – Eurocode 3; Structural resitance; Steel structures; Khánh Hòa; Structural design

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

Số

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong thực tế ngành xây dựng hiện nay, việc sử dụng kết cấu thép ngày càng được áp dụng rộng rãi cho nhiều công trình trên thế giới và trở nên quen thuộc trong ngành xây dựng Việt Nam, đặc biệt là nhà nhịp lớn và nhà cao tầng Kết cấu nhà công nghiệp chủ yếu là các công trình thép với nhiều tên tuổi nổi tiếng như: Zamil Stell, Kerby, BPH… Nhà nhịp lớn: nhà thi đấu quần ngựa tại đường Liễu Giai – Hà Nội, trung tâm Hội nghị Quốc gia, ga sân bay T1 Nội Bài Tại Khánh Hòa, một số trường học đã áp dụng kết cấu thép để xây dựng các nhà thi đấu đa năng như Trường Đại học Thông tin liên lạc, Trường Đại học Khánh Hòa , ngoài ra cũng có một số công trình dân dụng đã sử dụng kết cấu thép để xây dựng nhà ở, cửa hàng, khách sạn Có thể nhận thấy trong tương lai các công trình thép sẽ phát triển hơn nữa

Trong phân tích kết cấu, việc lựa chọn sơ đồ tính cũng như xác định dữ liệu đầu vào tính toán là vô cùng quan trọng; tại Việt Nam, tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép hiện nay đang áp dụng TCXDVN 5575-2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết

kế Hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam trước đây được hình thành qua nhiều năm, chủ yếu dựa trên sự chuyển dịch từ các tiêu chuẩn của Liên Xô, Anh Quốc, Hoa Kỳ, ISO, Trung Quốc Sự hình thành các tiêu chuẩn xuất phát từ nhu cầu thực

tế đòi hỏi qua các thời kỳ mà chưa có sự đồng bộ và hệ thống ngay từ đầu Trong bối cảnh nước ta đang trong quá trình hội nhập đầy đủ vào nền kinh tế thế giới, một trong những nhiệm vụ rất quan trọng của ngành Xây dựng và cũng là đòi hỏi của quá trình hội nhập là dỡ bỏ rào cản kỹ thuật, soát xét và xây dựng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng đồng bộ, hiện đại, hài hoà và tiệm cận với tiêu chuẩn quốc tế, tạo điều kiện cho quá trình hội nhập của ngành Xây dựng với các nước trong khu vực

và thế giới

Ngoài ra, do đặc thù của tỉnh Khánh Hòa với bờ biển dài 385 km, khi sử dụng khung thép tiền chế trong điều kiện môi trường không khí ẩm ướt, đặc biệt là môi trường dễ bị xâm thực có thể khiến cho thép bị gỉ từ bề mặt bên ngoài, nếu không có biện pháp khắc phục kịp thời sẽ làm ảnh hưởng đến toàn bộ công trình; đồng thời, với tốc độ phát triển về khoa học công nghệ thì việc tính toán thiết kế kết cấu thép cần đòi hỏi thêm nhiều kiến thức từ các tài liệu khác liên quan Thêm nữa, ngày càng nhiều các dự án có nguồn vốn đầu tư từ nước ngoài nên việc thiết kế công trình không những phải đáp theo yêu cầu của nước sở tại là Việt Nam mà còn phải thỏa mãn một mức độ nào đó tiêu chuẩn tính toán của phía nhà đầu tư; một số

Eurocode là hệ thống tiêu chuẩn về thiết kế kết cấu công trình áp dụng cho các nước thuộc Liên minh Châu Âu và đang được nhiều nước trên thế giới đưa vào

sử dụng Hệ thống tiêu chuẩn Eurocodes là một bộ tiêu chuẩn về kết cấu công trình

do Tiểu ban kỹ thuật CEN/TC250 soạn thảo và được Uỷ ban Tiêu chuẩn hoá Châu

Âu (CEN) ban hành để áp dụng chung cho các nước thuộc Liên minh châu Âu EU Bắt đầu từ năm 1975, Uỷ ban của Liên minh châu Âu đã quyết định một chương trình hành động trong lĩnh vực xây dựng, trong đó đối tượng của chương trình là loại bỏ rào cản kỹ thuật trong thương mại và tiến tới hài hoà các quy định kỹ thuật Trong khuôn khổ của chương trình, một loạt các quy tắc kỹ thuật hài hoà trong thiết

kế xây dựng đã được hình thành để thay thế cho các quy tắc trong tiêu chuẩn quốc gia các nước thành viên Đến giữa năm 1980, những tiêu chuẩn đầu tiên về kết cấu công trình thuộc hệ thống tiêu chuẩn Eurocodes đã ra đời; trong đó bao gồm tiêu chuẩn EN 1993 Eurocode 3: Thiết kế kết cấu thép

Hệ thống tiêu chuẩn Eurocodes được áp dụng sẽ mang lại những ưu thế sau đây: 1 Đưa ra những tiêu chí và phương pháp thiết kế chung nhằm đáp ứng các yêu cầu về độ bền, ổn định, khả năng chịu lửa và tuổi thọ công trình; 2 Đưa ra cách hiểu thống nhất về thiết kế giữa chủ đầu tư, người thiết kế, nhà thầu, nhà quản lý 3 Tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi dịch vụ xây dựng giữa các quốc gia, thương mại các sản phẩm xây dựng; 4 Là cơ sở thống nhất cho việc nghiên cứu và phát triển công nghiệp xây dựng; 5 Cho phép tạo ra những công cụ hỗ trợ thiết kế và phần mềm thiết kế chung; 6 tăng cường sự hợp tác chặt chẽ giữa các tổ hức, cá nhân trong và ngoài nước trong hoạt động xây dựng

Từ những lý do nêu trên, tác giả chọn đề tài: "Đánh giá khả năng chịu lực

của một số công trình nhà thép tại Khánh Hòa theo Eurocode 3" là có ý nghĩa thực

tiễn và đáp ứng yêu cầu đặt ra của một luận văn cao học theo định hướng ứng dụng

2 Mục tiêu của đề tài

- Mục tiêu tổng quát:

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Nghiên cứu việc tính toán các công trình nhà thép xây dựng tại tỉnh Khánh Hòa

- Phạm vi nghiên cứu: Các đáp ứng về khả năng chịu lực của kết cấu theo Eurocode 3

4 Phương pháp nghiên cứu

- Các quy định về thiết kế kết cấu thép theo Eurocode 3

- Thu thập các bản vẽ của công trình kết cấu thép tại Khánh Hòa

- Mô phỏng, tính toán, so sánh kết quả đạt được

4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

VỀ KẾT CẤU THÉP VÀ CÔNG TRÌNH NHÀ THÉP TẠI KHÁNH HÕA

1.1 Tổng quan về cấu kiện thép trong công trình

1.1.1 Đặc điểm của cấu kiện thép trong công trình

Kết cấu thép là một cấu trúc kim loại được hình thành từ các cấu kiện thép liên kết với nhau để truyền tải và chịu lực Nhờ cường độ cao của thép mà kết cấu này chắc chắn và đòi hỏi ít nguyên liệu hơn các loại kết cấu khác

Trong thực tế ngành xây dựng hiện nay, việc sử dụng kết cấu thép ngày càng được áp dụng rộng rãi cho nhiều công trình trên thế giới như các tòa nhà công nghiệp nặng, các tòa nhà cao tầng hệ thống đỡ thiết bị, cơ sở hạ tầng, tháp, sân bay,…

Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi nhờ có các đặc điểm: cường độ lớn, độ tin cậy cao, trọng lượng nhẹ, chịu lực tốt, cấu tạo tương đối đơn giản và chi phí không lớn nên phù hợp với sản xuất công nghiệp

Do các đặc điểm nói trên, kết cấu thép thích hợp với những công trình lớn, các công trình cần trọng lượng nhẹ, các công trình cần độ kín không thấm nước hoặc khí Có thể chi làm các loại công trình:

+ Nhà công nghiệp, khung nhà công nghiệp: toàn bộ bằng thép khi nhà cao, cầu trục nặng hoặc có thế là hỗn hợp cột bê tông cốt thép, dàn và dầm thép

+ Nhà nhịp lớn: những loại nhà do yêu cầu sử dụng phải có nhịp khá lớn trên

30 – 40m, như nhà biểu diễn ca nhạc, nhà thi dấu thể dục thể thao, nhà triển lãm, nhà chứa máy bay,… dùng kết cấu thép là hợp lý

+ Khung nhà nhiều tầng: đặc biệt các kiểu nhà dạng thép ở các thành phố Khi nhà trên 20-30 tầng nội lực trong cột sẽ lớn, yêu cầu độ cứng cao, dụng khung théo có lợi hơn khung bê tông cốt thép Hiện nay đối với nhà cao tầng thường dùng kết cấu thép liên hợp thép – bê tông, loại kết cấu này có nhiều ưu điểm khi chịu lực

+ Kết cấu bản: Như các loại bể chứa dầu, bể chứa chí, các thiết bị của lò cao, của nhà máy hóa chất, nhà máy hóa dầu Đây là phạm vi ứng dụng đặc biệt có lợi,

1.1.2 Các loại cấu kiện thép trong công trình

Cấu kiện thép là vật liệu xây dựng được chế tạo với hình dạng và thành phần hóa học cụ thể, phù hợp với yêu cầu của từng dự án

Tùy thuộc vào chi tiết kỹ thuật áp dụng cho từng dự án, cấu kiện thép có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, cách chế tạo khác nhau (cán nóng, hàn các tấm thép với nhau hoặc uốn cong tấm thép) Từ các chi tiết áp dụng trên thường được áp dụng cho hai loại cấu kiện chính của kết cấu thép là:

+ Dầm: Cấu kiện chịu uốn là chủ yếu; nội lực chính: momen uốn và lực cắt + Cột: Có 3 bộ phận chính:

* Đầu cột: đỡ các kết cấu bên trên và phân phối tải trọng cho tiết diện thân cột

* Thân cột: bộ phận chịu lực cơ bản, truyền tải trọng từ trên xuống dưới

* Chân cột: bộ phận liên kết cột vào móng, phân phối tải trọng từ cột xuống móng

1.2 Tổng quan về kết cấu thép công trình nhà

1.2.1 Đặc điểm của kết cấu nhà công nghiệp

Nhà công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng công nghiệp Trường hợp dùng cột bê tông, vì kèo bằng thép thì kết cấu khung được gọi

là khung liên hợp, nếu dùng vật liệu thép cho tất cả các loại cấu kiện thì gọi là khung toàn thép Khung toàn thép được sử dụng trong nhà cao, nhịp lớn, bước cột lớn, ngoài ra do ưu điểm của vật liệu thép nên khung thép còn được sử dụng để làm các loại nhà công nghiệp thông dụng Trong nhà công nghiệp, cầu trục là ảnh hưởng lớn nhất đến sự làm việc của kết cấu Có thể phân loại nhà công nghiệp theo bốn chế độ làm việc của cầu trục là nhà có cầu trục chế độ làm việc nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng Kết cấu nhà công nghiệp có hình thức đa dạng, từ các kết cấu thép nhẹ như nhà kho, xưởng cơ khí lắp ráp… đến xưởng luyện thép công suất lớn

Kết cấu thép nhà công nghiệp là loại kết cấu nhẹ, dễ vận chuyển, có thể chịu tải trọng, lực lớn và tiết kiệm chi phí cũng như thời gian thi công Chính vì thế nó được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng Về mặt tiết kiệm vật liệu, kết cấu thép áp dụng cho loại nhà xưởng cao (H 50m, L 24m), bước cột B lớn (B 12m), cầu trục nặng (Q 50T)

Một số công trình công nghiệp áp dụng kết cấu thép như:

+ Nhà có cầu trục hoạt động liên tục (chế độ làm việc nặng hay rất nặng)

6

+ Nhà có độ cao lớn, nhịp rộng, bước cột lớn, cầu trục nặng – Do thép có tính cơ học cao

+ Khi xây dựng tại những vùng xa, điều kiện vận chuyển đến khó khan – Kết cấu thép nhẹ, dễ vận chuyển

+ Nhà trên nền đất lún không đều – Kết cấu thép vẫn chịu lực tốt trong điều kiện móng lún không đều

+ Khi cần xây dựng nhanh, sớm đưa công trình vào sử dụng

Ngoài ra, kết cấu thép cũng thích hợp để áp dụng vào nhà công nghiệp nhờ khả năng làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao (<2000C) tốt hơn so với BTCT, ít bị

hư hại do các tác động cơ học, đồng thời dễ gia cố khi tải trọng tăng hoặc khu bị hư hỏng

1.2.2 Đặc điểm của kết cấu nhà dân dụng

Nhà dân dụng thường được áp dụng với nhà nhịp lớn và nhà cao tầng

Công trình nhà nhịp lớn không phải là những công trình xây dựng hang loạt,

mà là công trình đơn chiếc, yêu cầu về kiến trúc rất cao Kết cấu của công trình mang tính chất hoàn toàn riêng biệt, khó tiêu chuẩn hóa và định hình hóa Kích thước của công trình nhà nhịp lớn thay đổi trong phạm vi rất rộng nên khó có module xác định cho kết cấu nhịp lớn Kết cấu nhịp lớn chủ yếu chịu tải trọng do trọng lượng bản thân và của tấm lợp Để giảm trọng lượng bản thân, người ta sử dựng vật liệu thép cường độ cao hay hợp kim nhôm, dùng vật liệu lợp mái nhẹ như tấm bằng tole mỏng hay vải bạt…ngoài ra có thể sử dụng hệ kết cấu ứng suất trước,

hệ không gian hoặc dùng hệ mái dây

Nhà cao tầng thường có tải trọng bản thân lớn, lại được phân bố trên một diện tích mặt bằng nhỏ nên cần giải quyết một số vấn đề về nền móng như độ lún lệch của móng ảnh hưởng khá nhiều đến sự làm việc và trạng thái ứng suất biến dạng của công trình vốn có độ siêu tĩnh khá cao Thêm nữa, do công trình có chiều cao lớn nên tác dụng của tải trọng ngang, tải trọng lệch hay biến thiên nhiệt độ là rất đáng kể, gây ra nội lực trục dọc trong cột và moment trong dầm lớn Do đó, việc sử dụng kết cấu thép sẽ giúp giảm tiết diện cột đáng kể, chỉ chiếm khoảng 25%-3-% diện tích so với các loại cột có kết cấu truyền thống, từ đó giảm chi phí cho việc xây dựng kết cấu móng nhà, nâng cao hiệu quả kinh tế Ngoài ra, sự phân bố độ cứng dọc theo chiều cao nhà có ảnh hưởng đến dao động bản thân, do đó, để hạng chế điều này thì không chỉ tìm cách phân bố khối lượng hợp lý dọc theo chiều cao mà cần phải tìm cách giản nhiều nhất khối lượng tham gia dao động như sử dụng vật liệu nhẹ mà vật liệu thép có những tính chất khá phù hợp với những yêu cầu này

1.3.2 Tháp thông tin vô tuyến và cột tải điện

Ngày từ những năm 60, các nhà xây dựng Việt Nam đã có khả năng thiết kế, chế tạo và dựng lắp hàng loạt công trình tháp cao cho mục đích viễn thông và tải điện Đáng kể nhất là Trung tâm phóng xạ, tháp ănten truyền hình, …

1.3.3 Các công trình nhà thép

Trên địa bàn tỉnh hiện có các công trình nhà thép được xây dựng như nhà tập thể dục thể thao đa năng tại các trường cao đẳng, đại học, xưởng may và văn phòng làm việc của Công ty TNHH MTV F.L.D - Khu công nghiệp Suối Dầu, huyện Cam Lâm, showroom của Công ty TNHH thương mại Cửu Long

8

CHƯƠNG 2 CÁC VẤN ĐỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO EUROCODE 3

2.1 Cấu kiện kết cấu thép chịu uốn

Khi thiết kế cấu kiện chịu uốn, cần phân biệt được kiềm chế theo phương ngang và không được kiềm chế theo phương ngang Khi được kiềm chế theo phương ngang bằng hệ gằng thích hợp hoặc bằng sàn đặt lên dầm, dầm sẽ không bị mất ổn định tổng thể Một cấu kiện chịu uốn phải thỏa mãn các điều kiện chịu lực như:

- Tại tiết diện nguy hiểm, cần kiểm tra sự làm việc kết hợp chịu moment lớn nhất và lực cắt kèm theo, cũng như kết hợp lực cắt lớn nhất và moment kèm theo

- Bản bụng phải thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ và chịu lực tập trung

- Kiểm tra sự oằn bên của dầm do xoắn, trừ khi cánh nén của dầm được kiểm chế hoàn toàn

- Kiểm tra độ võng lớn nhất không vượt quá giới hạng cho phép

* Kiểm tra khả năng chịu cắt và chịu uốn của cấu kiện theo Eurocode 3

1 Khả năng chịu cắt của dầm

eff

b Khi lực cắt lớn

2.2 Cấu kiện kết cấu theo chịu kéo, nén

Cấu kiện chịu kéo gặp trong phần lớn các công trình Đó là những thanh cánh hoặc thanh bụng của dàn cầu hoặc dàn mái, những thanh của hệ giằng gió,… Tiết diện thanh kéo đơn giản nhất là thép tròn, dây cáp hoặc théo dẹt Các loại thép hình nhƣ thép góc, thép máng, thép I cũng đƣợc dùng làm thanh kéo Khi tiết diện không đủ chịu lực thì dùng tiết diện tổ hợp do nhiều bản thép hoặc thép hình ghép lại

Cấu kiện chịu nén là các loại các loại cột nhà hay thanh chống Ngoài lực nén, cấu kiện còn có thể chịu uốn do sự đặt lệch tâm của lực nén, do các moment nút cứng hoặc do tải trọng ngang đặt vào chiều dài cấu kiện

* Kiểm tra khả năng chịu nén và uốn của cấu kiện theo Eurocode 3

2.3 Liên kết trong kết cấu thép

Để tạo các cấu kiện ghép từ những thép hình, thép tấm riêng rẽ, người ta phải dùng đến liên kết Từng cấu kiện này lại được liên kết với nhau để tạo nên một công trình hoàn chỉnh Trong công trình xây dung hiện nay, các liên kết thường dùng nhất là liên kết hàn và liên kết bu long

Liên kết hàn hiện nay chiếm vai trò chủ yếu trong kết cấu thép Một số ưu điểm khi sử dụng hình thức liên kết này là: giảm công chế tạo và khối lượng kim loại, hình thức cấu tạo kiên kết đơn giản, liên kết không chỉ bền mà còn kính Bên cạnh đó nó còn có nhược điểm là ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong quá trình hàn gây biến hình hàn và ứng suất hàn trong liên kết làm tăng tính giòn của vật liệu nên khả năng chịu tải trọng động của liên kết hàn kém

Liên kết bu lông tốn vật liệu và công chế tạo hơn nhưng chịu tải trọng động tốt hơn nên thường được dùng để chế tạo dầm cầu trục nặng, cầu, đường sắt Liên kết bu lông thuận lợi khi tháo lắp, không cần máy móc và năng lượng khi thi công nên được dùng trong các công trình lắp ráp, công trình tạm, liên kết các chi tiết trên cao… Một số liên kết điển hình bằng bulong theo các hình 2.1, hình 2.2, hình 2.3

155 60

2 1

3 4 2A

3 4 5 2A

(2x4)PL-410*142*10

8 3A

Hình 2.1: Chi tiết liên kết bulong điển hình 1

12

20 20

150

2 2

3

7

80 80

220

300 16

10 10

Hình 2.3: Chi tiết liên kết điển hình 3

2.3.1 Kiểm tra liên kết hàn theo Eurocode 3

40 moment

w

2.3.1.2 Mối hàn đối đầu

Không cần tính toán khi cường độ bền và cường độ chảy của que hàn lớn hơn của thép cơ bản Cường độ mối hàn không thấu suốt bằng tiết diện chịu lực (chịu dài nhân với bề dày tính toán) nhân với cường độ tính toán của thép cơ bản

14

2.3.2 Kiểm tra liên kết bulong theo Eurocode 3

2.3.2.1 Khả năng chịu cắt của bulong

s s s

s

2.3.2.2 Khi mối nối dài quá 500mm

1

5500 5000

- Khả năng chịu ép của thân bulong

- Khả năng chịu ép của tấm thép

0,5

15

2.3.3 Kiểm tra bulong chịu kéo theo Eurocode 3

2.3.3.1 Bulong chịu kéo

- Khả năng chịu kéo của một bulong

2.3.3.2 Bulong chịu kéo và chịu cắt

2.4 Hiện trạng kết cấu một số công trình ở tỉnh Khánh Hòa

Trong luận văn này, tác giả đề xuất 02 công trình đơn cử cho kết cấu thép tại địa bàn tỉnh Khánh Hòa:

- Dự án Xưởng may và văn phòng làm việc Công ty TNHH MTV F.L.D Việt Nam tại địa điểm lô C10-C11 khu công nghiệp Suối Dầu, huyện Cam Lâm,

cốt thép bao quanh công trình, bên trong sử dụng hệ cột, dầm thép hình, sàn thép tấm kết hợp bê tông cốt thép; hệ móng bang bê tông cốt thép; cầu thang bê tông cốt thép; hệ khung kèo có nhịp 30m, bước cột 7,2m

SC1

SC114

85 400

Bảng 2.1: Bảng liệt kê chi tiết kết cấu

- Dự án Showroom của Công ty TNHH thương mại Cửu Long tại địa điểm

số 69 Quang Trung, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa có quy mô 02 tầng, diện

tính từ mặt đất là 10,6m; hệ cột, dầm thép hình, sàn thép tấm kết hợp bê tông cốt thép; hệ móng đơn bê tông cốt thép; cầu thang bê tông cốt thép; hệ khung kèo có nhịp 9m, bước cột 6,5m

C1 MÓNG FT2b

C1 MÓNG FT3 A

B C*

C

D E

C2 C2

C2 C2

C2

C1 C1

Bảng 2.2: Bảng liệt kê chi tiết kết cấu

Phân tích nội lực công trình (Thu thập các trường hợp giá trị nội lực có liên quan đến dầm)

Tính toán kiểm tra dầm theo hướng dẫn EuroCode 3

Kiểm tra độ bền Kiểm tra độ võng Kiểm tra độ ổn định

18

Đánh giá chuyển vị

QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA NHÀ

THÉP

Thu thập dữ liệu công trình (Kích thước cấu kiện, bước cột, công năng công trình…)

Mô phỏng công trình (Sử dụng phần mềm mô hình công trình, gán ngoại lực cho mô hình…)

Phân tích nội lực công trình (Thu thập các trường hợp giá trị nội lực có liên quan)

Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của nhà thép

theo hướng dẫn EuroCode 3

Đánh giá khả năng

chịu lực của cột

Đánh giá khả năng chịu lực của dầm

Đánh giá khả năng chịu lực của liên kết

19

CHƯƠNG 3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CÔNG TRÌNH HIỆN TẠI THEO

EUROCODE 3

3.1 Đối tượng khảo sát

Hiện nay, với việc mở cửa của nền kinh tế, hội nhập với thế giới, cùng với đà phát triển khoa học kỹ thuật nước nhà, nhu cầu phát triển nhà ở, khách sạn, nhà cho thuê… tăng cao Các công trình xây dựng phát triển mạnh trong khắp cả nước làm cho bộ mặt đô thị ngày càng đổi mới không ngừng, việc phát triển các công trình là một tất yếu

Khánh Hòa là một trong những tỉnh đang trong đà phát triển để góp một phần nhỏ trong sự phát triển chung của đất nước Để có được sự phát triển vượt bậc

đó thì đòi hỏi cơ sở vật chất, hạ tầng kỹ thuật phải phát triển và các công trình xây dựng cũng đóng góp một phần không nhỏ trong sự phát triển này

Hiện nay, tại Khánh Hòa, các công trình dân dụng đã áp dụng kết cấu thép như là các nhà hàng, nhà làm việc Tại các khu công nghiệp Đắc Lộc, Suối Dầu, Bắc Cam Ranh cũng đã áp dụng kết cấu thép cho các công trình nhà xưởng chế biến

để phục vụ cho nhu cầu phát triển chung của tỉnh

Đối tượng khảo sát trong luận văn này là các công trình nhà xây dựng bằng kết cấu thép được giới thiệu trong Chương 2 Tuy nhiên, hiện nay việc tính toán thiết kế các công trình kết cấu thép đa số thường xử dụng tiêu chuẩn hiện hành là TCXD 5575-2012 Là một tiêu chuẩn được biên soạn dựa theo phương pháp thiết

kế theo trạng thái giới hạn nhưng vẫn còn hạn chế là ít được cập nhật và phương pháp tiếp cận chưa tiên tiến và hiện đại Do đó, với xu hướng hội nhập như hiện nay thì việc tính toán theo tiêu chuẩn Eurocode 3 là cần thiết nhằm đánh giá các yêu cầu đặt ra của Eurocode 3 có thỏa mãn đối với các công trình hiện tại hay không

hình như hình vẽ:

1537 210

5910

5707 32

5910 32

3573

60

Hình 3.1: Khung điển hình Dự án Xưởng may và phòng làm việc

21

Hình 3.2: Mô phỏng công trình bằng phần mềm Etabs 9.7.4

A B

C D

1168

1537 210

5707

5707 32

5910 32

3573

60

Hình 3.5: Khung K2 (11 CK)

25

3300

1000

3300 1000

+11.500 +14.000

A B

C D

8222

259

11826 8222 32

3573

Hình 3.6: Khung K1 (02 CK)

26

Hình 3.7: Nội lực khung trục A

27

Hình 3.8: Nội lực khung trục B

28

Hình 3.9: Nội lực khung trục C

29

Hình 3.10: Nội lực khung trục D

30

Hình 3.11: Nội lực khung trục E

31

Hình 3.12: Nội lực khung trục 2

Hình 3.13: Chuyển vị ngang

32

+ Dự án Showroom của Công ty TNHH thương mại Cửu Long với tải trọng sau khi hoàn thiện (không tính toán phần tải trọng bản thân sàn) là 120kg/m2, hoạt tải trên sàn là 240 kg/m2, tải trọng gió được tính toán theo địa hình tại khu vực thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa là 95 daN/m2; có khung điển hình như hình vẽ:

G

3500

1700 1900

D

Hình 3.14: Khung điển hình Dự án Showroom của Công ty TNHH thương mại

Cửu Long