BÀI GIẢNG môn kết cấu NHÀ THÉP NHÀ XƯỞNG CÔNG NGHIỆP

Các bộ phận chính của nhà công nghiệp một tầnga Hệ kết cấu mái b Hệ kết cấu cột c Hệ sườn tường d Kết cấu móng và giằng móng CHƯƠNG 1.. Các bộ phận chính của nhà công nghiệp một tầng a H

Trang 1

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

KẾT CẤU NHÀ THÉP

Giảng viên: TS Nguyễn Đình Hòa - 0906 655 553 – hoand@nuce.edu.vn

Bộ môn Công trình Thép – Gỗ; P 312 Nhà A1 – Đại học Xây dựng

https://www.facebook.com/BoMonCongTrinhThepGo/

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư,

Hoàng Văn Quang Kết cấu thép, Nhà

dân dụng và công nghiệp Nxb Khoa học

và kỹ thuật, Hà Nội 2011

2 Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn

Tư, Lưu Văn Tường Kết cấu thép – Cấu kiện cơ

bản Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2009.

Trang 2

3 TCVN 5575:2012 Kết cấu thép

- Tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội 2013.

4 Hoàng Văn Quang, Trần Mạnh Dũng,

Nguyễn Quốc Cường Thiết kế khung

thép nhà công nghiệp Nxb Khoa học

và kỹ thuật Hà Nội 2010

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

CHƯƠNG 1: KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

Trang 3

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

CHƯƠNG 3: KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG

Trang 4

CHƯƠNG 1

KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

I ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

II BỐ TRÍ KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

III HỆ GIẰNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

IV KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

V TÍNH TOÁN KHUNG NGANG

VI CỘT THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

VII HỆ MÁI NHÀ CÔNG NGHIỆP

VIII KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC

Trang 5

1 Đăc điểm chung của kết cấu nhà công nghiệp:

NHÀ CÔNG

NGHIỆP THÉP

THƯỜNG

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP I ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

NHÀ CÔNG NGHIỆP THÉP TIỀN CHẾ

Trang 6

Vật liệu cho kết cấu nhà công nghiệp:

- thép

- hoặc bêtông cốt thép

Khi dùng cột bêtông, xà ngang bằng thép  khung hỗn hợp

a) Nhà công nghiệp loại nặng: chiều cao lớn (H>15m), nhịp lớn (L>24m), bước

cột lớn (B9m), sức trục lớn (Q30t), mái lợp tôn hoặc panen bê tông cốt thép

b) Nhà công nghiệp loại nhẹ: nhà không có cầu trục (nhà kho), nhà có

sức trục nhẹ (Q30t), mái lợp tôn

Kết cấu toàn thép:

Trang 7

sử dụng trong năm K N ; thời gian

làm việc tương đối T

2 Các yêu cầu cơ bản khi thiết kế khung ngang nhà công nghiệp

a) Yêu cầu về sử dụng thể hiện ở các điểm sau:

- Kết cấu bảo đảm độ bền lâu.

- Thuận tiện trong việc lắp đặt thiết bị máy móc.

- Bảo đảm cho các thiết bị nâng, cầu trục làm việc bình thường

- Bảo đảm điều kiện thông gió, chiếu sáng cho nhà

b) Yêu cầu kinh tế:

- Giảm chi phí cho công trình bao gồm: giá thiết kế, giá thành vật

liệu, giá thành chế tạo và xây lắp

- Rút ngắn thời gian xây dựng, giảm các chi phí khác như chi phí vận

chuyển, bảo trì

Trang 8

1 Các bộ phận chính của nhà công nghiệp một tầng

a) Hệ kết cấu mái

b) Hệ kết cấu cột

c) Hệ sườn tường

d) Kết cấu móng và giằng móng

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP II BỐ TRÍ KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

1 Các bộ phận chính của nhà công nghiệp một tầng

a) Hệ kết cấu mái:

Mái vì kèo dạng thép

Trang 9

Mái dạng dầm đặc của nhà tiền chế

Dầm đỡ kèo

Trang 10

b) Hệ kết cấu cột: cột; dầm cầu trục; giằng cột và tường bao che

(tường panen, gạch hoặc tôn với xà gồ quây tôn).

Hệ giằng chữ thập

Trang 11

Hệ giằng cổng

c) Hệ sườn tường: dầm, cột sườn tường và giằng sườn tường

Trang 13

a) Hệ giằng mái với vì kèo dạng dàn

Hệ giằng cánh trên

Trang 14

Hệ giằng cánh dưới

Hệ giằng đứng

Trang 15

Sơ đồ tính toán hệ giằng mái

III HỆ GIẰNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

Trang 16

2 Hệ giằng cột

Đối với nhà công nghiệp

có mái dạng dàn vì kèo

Trang 17

Tính toán hệ giằng cột

Sơ đồ tính toán giằng cột

chữ thập kết hợp với

giằng cổng

Sơ đồ tính toán giằng cột chữ thập

(c) Sử dụng cột sườntường và dầm ngang

Trang 18

Hệ sườn tường dọc nhà - xà gồ tường

b) Hệ sườn tường dầu hồi

Trang 19

c) Cấu tạo và tính toán dầm tường

Cấu tạo xà gồ tường tôn

Tính toán dầm sườn tường nặng

- tải trọng gió do tấm tường truyền vào

- trọng lượng bản thân của dầm và tường

Trang 20

Phân bố tải trọng gió cho dầm tường khi

tấm panel liên kết vào dầm tường hoặc

tường xây gạch có a≥2b

Phân bố tải trọng gió cho dầm tường khi tường xây gạch có a<2b)

- hệ số phụ thuộc vào tỷ số b/a

Mômen uốn theo phương đứng My

Sơ đồ tính dầm sườn tường đỡ tường gạch

- Khi tường xây gạch

(q) (P)

y x

1f

y x

c

M M

f

s    

Trang 21

d) Cấu tạo và tính toán cột sườn tường

Sơ đồ tính cột sườn

tường

- Liên kết giữa cột và giàn gió dùng kiểu khớp dạng bản

Cột sườn tường liên kết với giàn gió (giàn mái)

- Do cột sườn tường có độ

mảnh lớn nên thường là

khớp với móng

Cột sườn tường liên kết với xà ngang

Trang 22

Cột sườn tường liên kết với xà ngang

Cột sườn tường liên kết với hệ xà gồ mái

Trang 23

Cột sườn tường liên kết với hệ xà gồ mái

Trang 24

1 Phân loại khung ngang

Khung nhà

công nghiệp

mái nặng

IV KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

Khung thép tiền chế

Trang 25

2 Kích thước chính của khung một nhịp

Kích thước theo phương ngang. Nhịp nhà L; nhịp cửa trời Lct; nhịp cầu trục S

Kích thước theo phương ngang.

Chiều cao tiết diện cột dưới

D – khoảng cách từ mép trong cột đến cầu trục

  2

L S 

Nhịp nhà L:

Nhịp cầu trục S

Trang 26

Kích thước nhà công nghiệp tiền chế

Khung ngang khuyết cột, dùng dầm đỡ kèo

Bước khung B:

6m, 7.5m, 8m và 9m

Khi có dầm đỡ:

B 18m

Trang 27

Cửa trời nhà

công nghiệp

mái nhẹ

Hạn chế c.vị ngang Ngàm Không thay đổi

tiết diện

Nhà có cầu trụcnặng và trung bìnhKhông hạn chế c.vị

Thay đổi tiếtdiện (cột vát)

Nhà kho, xưởng cócầu trục nhẹ…

Lựa chọn hình dạng

xà ngang

Trang 28

3 Kích thước của khung nhiều nhịp

Kích thước khung

nhiều nhịp

Trang 29

V TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP

1 Sơ đồ tính khung:

Thay các cấu kiện bằng các đường trục và thay các liên kết thực tế

bằng các liên kết lý tưởng như ngàm, khớp

- Khung nhiều nhịp thường dùng liên kết khớp giữa cột và giàn

- Khung một nhịp có chiều cao cột lớn và yêu cầu độ cứng lớn do có

cầu trục, thế nên dùng liên kết cứng

Trang 30

Khung ngang nhà công

nghiệp mái dàn vì kèo

Giả thiết :

- Cột liên kết với móng tại mặt

móng

- Thay giàn bằng một xà ngang

đặc có độ cứng tương đương tại

cao trình cánh dưới của dàn

Khung có cấu kiện vát

-Cột vát-cột có tiết diện thay đổi theo chiều dài cột lấy là trục của chiều

cao trung bình

- Đối với xà ngang vát, trục có thể lấy theo trục của xà ngang không đổi

(sẽ phải kể đến độ lệch tâm e) hoặc lấy theo trục chiều cao trung bình

Trang 31

2 Tải trọng tác dụng lên khung

a Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải)

- trọng lượng bản thân của kết cấu (mái, xà gồ, hệ giằng, cửa trời, dầm cầu

daN/m 2

Hệ số

độ tin cậy

Tải trọng tính toán

daN/m 2

Lớp bê tông chống thấm dày

Tổng cộng 477 539

Cấu tạo các lớp mái

Tải trọng tiêu chuẩn

daN/m 2

Hệ số

độ tin cậy

Trang 32

2 Tải trọng tác dụng lên khung

b Tải trọng tạm thời trên mái (Hoạt tải sửa chữa mái)

là tải trọng do người và thiết bị dùng để sửa chữa mái và được xác định

theo TCVN 2737:1995, tiêu chuẩn tải trọng và tác động

Mái không sử dụng

(không có người đi lại,

chỉ có người đi lại sửa chữa)

Tải trọng tiêu chuẩn

daN/m 2

Hệ số

độ tin cậy

daN/m 2

Mái nặng (mái panel) 75 1.2 97.5

Mái nhẹ (tôn, fibrô-xi măng) 30 1.3 39

Tải trọng tạm thời trên mái khi tính nội lực khung được đưa về thành tải

trọng phân bố đều trên xà ngang, lực tập trung trên các nút dàn

Trang 33

Lực hãm dọc phương dọc nhà

Cầu trục có sức trục Q di chuyển theo phương dọc nhà, khi hãm sẽ

sinh ra lực ngang T dtác dụng lên bánh xe hãm

Trang 34

2 0

W  n k c .W ( d a N / m )

Áp lực gió W 0 I-A I II-A II III-A III IV V

W 0(daN/m2) 55 65 83 95 110 125 155 185

Hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình xây dựng

A - Trống trải B - tương đối trống trải C - Bị che chắn mạnh

W 0 là áp lực gió tĩnh tiêu chuẩn ở độ cao 10m

d Tải trọng gió tĩnh (thành phần tĩnh của tải trọng gió)

Tải trọng gió được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 2737:1995

Gió tác dụng lên tường dọc đưa về phân bố đều trên cột khung

Hệ số khí động c phụ thuộc vào hình dạng của công trình

Gió tác dụng theo phương ngang nhà

Phía đón gió q đ =n×B×k (H) ×c e ×W 0(daN/m)

Phía hút gió q h =n×B×k (H) ×c e3 ×W 0(daN/m)

Trang 35

Gió trong phạm vi mái (mái dạng xà ngang đặc) để ở dạng phân bố đều

tác dụng lên xà ngang

Hệ số khí động c ecủa nhà có mái

dốc hai phía (gió ngang nhà)

Mái bên trái q đ =n×B×k (Hđ) ×c e1 ×W 0(daN/m)

Mái bên phải q h =n×B×k (Hđ) ×c e2 ×W 0(daN/m)

Gió tác dụng theo phương dọc nhà

Chỉ gây nguy hiểm cho

nhà có mái nhẹ vì gió

bốc, ngược với chiều

tác dụng của tải trọng

tĩnh tải mái

e) Các tải trọng khác

Tải trọng và tác động khác như :

do động đất, do nổ, do tác dụng của nhiệt độ, do va chạm của các

phương tiện giao thông với các bộ phận công trỡnh, do sụt lở, tải trọng

thi công

Xác định theo các hướng dẫn cụ thể của quy phạm

Trang 36

Hoạt tải sửa chữa ở mái trái 

Hoạt tải sửa chữa ở mái phải 

Sự khác nhau giữa hai trường hợp chất hoạt tải sửa chữa mái của nhà

Trang 37

a) Phương pháp phần tử hữu hạn (sử dụng các phần mềm tính toán như

SAP2000, ETABS, STAADIII, SOFiSTiK, ANSYS )

Yêu cầu:

- xác định chính xác kích thước của mọi cấu kiện khung

- sơ bộ chọn tiết diện của các cấu kiện (theo thiết kế tương tự hoặc kinh

nghiệm),

- trục các phần tử lấy đi qua trọng tâm tiết diện,

- liên kết nút giàn, liên kết giữa thanh giằng cột với nhánh cột là khớp

b) Phương pháp giải bằng tay

+ hoặc phương pháp chuyển vị

Tính khung với tải trọng phân bố đều

trên

xà ngang (tĩnh tải và hoạt tải mái)

Tính khung với tải trọng cầu

trục Mmax, Mmin

Trang 38

Tính nội lực khung với tải trọng gió

Tính khung với tải trọng cầu trục T

4 Tổ hợp nội lực khung

a) Số tiết diện cần tổ hợp

- Cột: tiết diện chân cột, trên và dưới vai cột, đỉnh cột

- Xà ngang đặc: tiết diện lớn và nhỏ của xà ngang vát, tại chân cửa trời (nếu

có) và tiết diện đỉnh khung

- Giàn vì kèo: Do cấu kiện đối xứng nên chỉ tổ hợp các thanh ở ½ giàn

Trang 39

4 Tổ hợp nội lực khung

b) Nguyên tắc tổ hợp

- Nội lực gây ra bởi tải trọng tính toán.

- Không lấy nội lực do D max hoặc T maxgây ra đồng thời ở cột trái và cột phải

- Khi xét đến nội lực do T phải kể đến áp lực đứng do D và tương tự đã kể

đến nội lực do D thì luôn cộng thêm nội lực do T.

- Không được lấy đồng thời nội lực do gió ngang và gió dọc nhà Tương tự

đã có gió trái thì thôi gió phải

- Đối với cột và xà đặc tại mỗi tiết diện cần tìm 3 cặp nội lực nguy hiểm

( M +

max và N tư , V tư ; M

-max và N tư , V tư ; N max và M tư , V tư )

c) Tổ hợp

- Tổ hợp cơ bản 1: Tĩnh tải + 1.0×(Một hoạt tải gây nguy hiểm nhất)

- Tổ hợp cơ bản 2: Tĩnh tải + 0.9×(Các hoạt tải cùng gây nguy hiểm)

5 Kiểm tra độ cứng khung ngang

Tính toán theo TTGH2 nên chuyển vị gây ra bởi tải trọng tiêu chuẩn.

Không có cầu trục, tường tôn H /100

Không có cầu trục, tường gạch H /240

Không có cầu trục, vật liệu nhẹ H /150

Giá trị giới hạn biến dạng của nhà công nghiệp

Trang 40

6 Sự làm việc không gian của nhà

Khi có tải trọng tác dụng cục bộ (Mmax, Mminvà T) lên một khung nào đó,

các khung lân cận sẽ tham gia cùng chịu lực, do đó chuyển vị thực tế kg

của khung sẽ giảm đi

Trang 41

1 Phân loại cột

a) Cột không thay đổi tiết diện

Khi Q≤20T và chiều cao cột H≤10m

b) Cột có thay đổi tiết diện (cột bậc)

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP VI CỘT THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

c) Cột thay đổi tiết diện liên tục (cột vát)

- h=200÷250mm,

- chân cột liên kết khớp với móng

-không có cầu trục hoặc cầu trục có sức

trục nhẹ Q≤5÷10T

d) Cột phân nhánh

Trang 42

2) Chiều dài tính toán của cột

a Cột không thay đổi tiết diện

- Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung l ox lox    l

 hệ số quy đổi chiều dài tính toán phụ thuộc vào liên kết hai đầu cột

(trong mặt phẳng khung) và tỷ số độ cứng đơn vị n giữa xà ngang và cột

- Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung l oy :là khoảng cách các điểm

có liên kết chống chuyển vị theo phương dọc nhà

n

+ Với nhà có chân cột liên kết khớp với móng:

1

Khung một nhịp liên kết khớp với

xà có khả năng mất ổn định cả 2 cột.

2

Khung một nhịp liên kết cứng với

xà có khả năng mất ổn định cả 2 cột.

3

Khung hai nhịp trở lên liên kết khớp với xà chỉ có thể mất ổn định riêng lẻ từng cột một.

4

Khung hai nhịp trở lên liên kết cứng với xà chỉ có thể mất ổn định riêng lẻ từng cột một.

Chiều dài tính toán của cột

Trang 43

c Cột thay đổi tiết diện liên tục (cột vát)

Một nhịp, chân cột khớp, cột liên kết cứng với xà ngang 2.0

Một nhịp, chân cột ngàm, cột liên kết khớp với xà ngang 2.0

Hai nhịp (≥2 nhịp), chân cột khớp, cột liên kết cứng với xà

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung l ox

1- hệ số chiều dài tính toán bổ sung đối với cột (đặc hoặc rỗng) có

tiết diện thay đổi lấy theo bảng D.7 phụ lục D của TCVN 5575:2012

3) Cấu tạo và tính toán cột

Sơ bộ chọn tiết diện dựa

vào yêu cầu cấu tạo và theo

kinh nghiệm 

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	6,46 MB