KẾT CẤU THÉP KẾT CẤU THÉP

(cid:0)

ề ế ấ

ổ

Chương 0  T ng quan v  K t C u Thép

(cid:0)

ệ ủ

ự

ệ

ậ

Chương 1  V t Li u và S  Làm Vi c c a KC

Thép

(cid:0)

ế ấ

ế  Chương 2  Liên K t K t C u Thép

(cid:0)

ầ

Chương 3  D m Thép

(cid:0)

ộ

Chương 4  C t Thép

Chương 5  Dàn Thép

1

(cid:0)

KẾT CẤU THÉP KẾT CẤU THÉP

Chương 5 Chương 5

DÀN THÉP DÀN THÉP

2

NỘI DUNG NỘI DUNG

I.

ĐẠI CƯƠNG

II. TÍNH TOÁN DÀN

III. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN NÚT DÀN

ĐẠI CƯƠNG ĐẠI CƯƠNG

nút (mắt) dàn

thanh cánh trên

thanh bụng

thanh cánh dưới

ạ 1. Phân lo i dàn

ạ 2. Hình d ng  dàn

ủ ụ ệ 3. H  thanh b ng  c a dàn

ướ ủ 4. Kíc h th c  c hính c a dàn

ệ ằ 5. H  g i ng  khô ng  g ian

ệ ằ 6. Tính to án h  g i ng

1. Phân loại dàn

• The o  c ô ng  d ng :ụ

• Dàn đỡ mái nhà (vì kèo) • Dàn cầu • Dàn cầu trục • Dàn tháp trụ ấ ạ

• Dàn nhẹ: Nội lực các thanh dàn nhỏ, thanh dàn là thép góc hoặc thép tròn • Dàn thường: Phổ biến, nội lực lớn nhất trong các thanh cánh < 5000kN,

thanh dàn cấu tạo bởi hai thép góc

• Dàn nặng: cho công trình chịu tải nặng, nội lực lớn nhất trong thanh cánh

• The o  c u t o  thanh dàn:

5000kN, tiết diện thanh dàn là thép hình I, C hoặc tổ hợp

(cid:0)

1. Phân loại dàn

1. Phân loại dàn

• Dàn kiểu dầm

• Dàn liên tục

• Dàn mút thừa

• Dàn kiểu tháp trụ

• Dàn kiểu khung

• Dàn kiểu vòm

• Theo sơ đồ kết cấu

1. Phân loại dàn

KC vòm: L=165m

Viaduc Gabarit (Pháp) xây dựng bởi Gustave Eiffel- 1884

Ứng dụng

1. Phân loại dàn

Ứng dụng

Nhà thi đấu TDTT

1. Phân loại dàn

Ứng dụng

Sân vận động (San Siro)

1. Phân loại dàn

Ứng dụng

Nhà ga(Gare du Nord – Paris)

1. Phân loại dàn

Ứng dụng

Hangar

2. Hình dạng dàn

• Yêu cầu sử dụng

• Yêu cầu của thiết kế kiến trúc và thoát nước mái

• Kích thước và cách bố trí cửa trời

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

độ cứng cần thiết

• Yêu cầu kinh tế

• Khi lựa chọn hình dạng dàn cần thoả mãn các yêu cầu sau:

2. Hình dạng dàn

Dàn tam giác

Dàn cánh song song

Dàn hình thang

Dàn đa giác

Dàn cánh cung

• Thường dùng các dạng sau:

3. Hệ thanh bụng của dàn

Bố trí hệ thanh bụng cần thoả

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

- Không nên để thanh cánh bị

uốn cục bộ bởi tải trọng đặt

ngoài nút

4. Kích thước chính của dàn

• Được xác định dựa vào phương án kiến trúc, phù hợp với mục đích sử

dụng và giải pháp bố trí kết cấu

• Trong nhà công nghiệp, nhịp dàn lấy theo môđun 3m • Với dàn thường, nhịp hợp lý từ 18m đến 36m

• Nh p dàn ị

• Với dàn cánh song song và dàn hình thang, chiều cao dàn hợp lý là

(1/6(cid:0) 1/5)L. Để dễ vận chuyển, lấy (1/9(cid:0) 1/7)L

• Với dàn tam giác, nếu mái dốc từ 22 đến 400 thì chiều cao dàn

(1/4(cid:0) 1/3)L, nếu mái lợp có yêu cầu độ dốc nhỏ hơn (lợp tôn) thì chiều cao đầu dàn lấy 450mm

ề • Chi u c ao  dàn

4. Kích thước chính của dàn

• Là khoảng cách giữa các tâm nút đến thanh cánh • Khoảng cách nút dàn cánh trên thường từ 1,5 đến 3,0m • Khoảng cách nút dàn cánh dưới dàn tam giác thường là 3m đến 6m,

ả • Kho ng  c ác h nút dàn

• B c  dàn

dàn hình thang thường là 6m ướ • Khoảng cách giữa các dàn • Xác định từ yêu cầu kiến trúc và dây chuyền công nghệ, phù hợp với môđun thống nhất các cấu kiện lắp ghép như tấm tường, tấm mái...

• Thoả yêu cầu kinh tế • Với dàn thép bước hợp lý là 6m

5. Hệ giằng không gian

Dàn dễ mất ổn

định theo phương

ngoài mặt phẳng

 các dàn cần

(phương dọc nhà)

giằng lại với nhau

tạo nên một khối

không gian ổn định

5. Hệ giằng không gian

• Hệ giằng cánh trên

• Bố trí trong mặt phẳng cánh trên

• Gồm các thanh chéo chữ thập

• Tác dụng: Đảm bảo ổn định cho thanh cánh trên chịu nén, tạo những

điểm cố kết không chuyển vị theo phương ngoài mặt phẳng dàn

• Bố trí ở hai gian đầu hồi và các gian trong sao cho khoảng cách các

gian được bố trí giằng không quá 60m

• Gồm 3 hệ:

5. Hệ giằng không gian

• Hệ giằng cánh dưới

• Bố trí trong mặt phẳng cánh dưới của

dàn tại gian có hệ giằng cánh trên

• Cùng với hệ giằng cánh trên tạo nên các

khối cứng bất biến hình

• Tạo những điểm cố kết không chuyển vị

theo phương ngoài mặt phẳng dàn

5. Hệ giằng không gian

• Hệ giằng đứng

• Bố trí trong các mặt phẳng thanh đứng giữa dàn và hai đầu dàn,

cùng gian với giằng cánh trên và dưới

• Theo phương nhịp dàn (ngang nhà) khoảng cách không quá 15m • Cùng với giằng cánh trên và dưới tạo nên khối cứng không gian

bất biến hình; Cố định, giữ ổn định khi lắp dàn

• Các gian không bố trí giằng được thay bằng thanh chống dọc: tăng

cường ổn định cho thanh cánh trong quá trình sử dụng, lắp dựng

5. Hệ giằng không gian

• Hệ giằng còn có tác dụng làm giảm chiều dài tính toán theo

giằng đứng

khối cứng không gian bất biến hình

giằng cánh trên

giằng cánh dưới

phương ngoài mặt phẳng dàn cho thanh cánh

5. Hệ giằng không gian

Hệ giằng mái:

• Giằng cánh trên

• Giằng cánh dưới

• Giằng ngang

• Giằng dọc: khoảng

cách <60m

• Giằng đứng: khoảng

cách 12-15m

• Giằng cửa mái

5. Hệ giằng không gian

Hệ giằng cột:

• Tăng độ cứng dọc

nhà

• Giằng cột trên: bố trí

ở đầu hồi và khe nhiệt

• Nhận lực gió đầu

hồi

• Lực hãm cầu trục

• Khoảng cách giữa

hệ giằng <50-60m

5. Hệ giằng không gian

6. Tính toán hệ giằng

Hệ giằng mái: • Giằng cánh dưới

• ngang nhà chịu lực gió W • dọc nhà chịu lực hãm

ngang T : dầm với gối đàn

hồi

• Giằng cánh và giằng đứng

theo cấu tạo hệ giằng cánh

dưới

Giằng cột: •  Chịu lực dọc nhà : W , T

II. TÍNH TOÁN DÀN II. TÍNH TOÁN DÀN

ả ế 1. Gi  thi t

ả ọ ụ T i tr ng  tác  d ng 2.

ộ ự N i l c 3.

ề Chi u dài tính to án 4.

ợ ế ệ Ti t di n h p lý 5.

ọ ể ệ 6. ế Ch n, ki m tra ti t di n thanh dàn

7. Ví dụ

1. Giả thiết

• 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 gần đúng)

(cid:0) Nội lực trong thanh dàn là lực dọc

•

Trục các thanh đồng quy tại tim nút

•

Tiết diện ngang của các thanh phải đối xứng qua mặt phẳng dàn

 Khi cấu tạo dàn cần thoả:

2. Tải trọng tác dụng

• Tải trọng thường xuyên: Trọng lượng tấm lợp, tấm chống thấm, lớp cách

nhiệt, xà gồ, bản thân dàn giằng, cửa mái, trần...

• Tải trọng tạm thời: trọng lượng người và thiết bị sửa chữa mái, tải trọng

gió, cần trục treo...

• Bao gồm:

• Tải được tính trên đơn vị diện tích mặt bằng và được quy đổi

thành lực tập trung đặt tại nút dàn

2. Tải trọng tác dụng

+

d

d

t

f

c

=

q Bg

P i

Q

2

• P i: lực tập trung tại nút i

• dt, df: khoảng cách nút dàn bên trái và bên phải nút i theo phương nhịp

dàn

• qc: tải trọng tiêu chuẩn phân bố trên diện tích mặt bằng Nếu phân bố

trên diện tích mái dốc thì phải chia cho cos(cid:0) , (cid:0) là góc nghiêng của mái

• B: bước dàn

• (cid:0)

Q: hệ số tin cậy về tải trọng ứng với qc

3. Nội lực

• Tải trọng thường xuyên đặt cả dàn

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

• Tải trọng gió

• Tính nội lực dàn cho các trường hợp tải trọng sau:

Khi có tải trọng tập trung đặt ngoài nút thì

ngoài nội lực dọc trục, thanh dàn còn chịu

y uốn cục bộ với giá trị mômen: =

cho các khoang bên trong

(cid:0) Pd 4 M cb : hệ số kể đến tính liên tục của cánh trên, (cid:0) =1 cho khoang đầu, (cid:0) =0,9

• Tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hiểm nhất

4. Chiều dài tính toán

• Với thanh chịu nén: Kiểm tra sự ổn định của thanh

• Với thanh chịu kéo: Xác định độ mảnh của nó sao cho không quá lớn để

thanh không bị uốn cong do trọng lượng bản thân và chuyên chở lắp

dựng

• Xác định chiều dài tính toán để:

• Chiều dài tính toán sẽ được xác định theo hai phương trong

(Lx) và ngoài mặt phẳng (Ly)

4. Chiều dài tính toán

•

ặ ẳ a) Chi u dài tính to án tro ng  m t ph ng

lý tưởng

•

Khi một thanh chịu nén nào đó liên kết tại nút mất ổn định (bị cong)

làm nút quay dẫn đến các thanh nén khác quy tụ tại nút cong theo 

Các thanh kéo liên kết tại nút này có xu hướng bị kéo dài ra nên

chống lại sự xoay này

• Quy ước:

+ Nút có nhiều thanh nén hơn thanh kéo

 nút dễ xoay, khớp

+ Nút có nhiều thanh kéo hơn thanh nén

 nút khó xoay, ngàm đàn hồi

ề Trong thực tế, nút dàn có độ cứng nhất định nên không phải là khớp

4. Chiều dài tính toán

• Ví dụ: Khi chịu lực, giả thiết dấu nội lực các thanh như hình vẽ. Thanh ac:

x=1 (2 đầu khớp), thanh ce: (cid:0)

x=0,8 (nút c khớp, nút e là ngàm đàn hồi)

• Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn được lấy như sau:

• Thanh cánh trên, cánh dưới, thanh xiên đầu dàn, thanh đứng gối tựa:

Lx=L

• Thanh bụng còn lại: Lx=0,8L

khớp

ngàm

Với thanh bụng phân nhỏ, chiều dài tính toán của nó được lấy bằng khoảng cách nút dàn ở thanh bụng khảo sát

(cid:0)

4. Chiều dài tính toán

•

Thanh bụng: Ly=L

•

Thanh bụng phân nhỏ chịu nén dài L1 có 2 trị số nội lực N1 và N2

(N1>N2); Thanh cánh nằm trong phạm vi giữa hai điểm cố kết

(cách nhau L1) có hai trị số nội lực N1 và N2 (N1>N2):

2

ề ẳ ặ b) Chi u dài tính to án ng o ài m t ph ng

1

35

= L y N N � +� 0, 75 0, 25 � � L � 1 �

4. Chiều dài tính toán

[(cid:0) ]: tra Bảng

36

ớ ạ ộ ả i h n c ác  thanh dàn: c ) Đ  m nh g i [(cid:0) ] (cid:0) (cid:0)

5. Tiết diện hợp lý

• Tiết diện hợp lý khi sự làm việc hai phương bằng hoặc

y

x (cid:0) • Tiết diện thanh dàn thường dùng:

a) Hai thép góc không đều cạnh, ghép cạnh lớn

xấp xỉ nhau: (cid:0) (cid:0)

(ix

iy)  thanh dàn có Lx = Ly

b) Hai thép góc không đều cạnh, ghép cạnh bé

(cid:0)

(ix

0,5iy)  thanh dàn có Ly = 2Lx

(cid:0)

c) Dạng hai thép góc đều cạnh ghép lại (ix

0,75iy): dùng hợp lý

cho các thanh bụng dàn có Lx = 0,8Ly

d) Hai thép góc đều cạnh ghép lại thành hình chữ thập: dùng cho

thanh đứng ở vị trí khuyếch đại

(cid:0)

6. Chọn, kiểm tra tiết diện thanh dàn

•

•

36m nên chọn 6 đến 8 loại thép

•

Tiết diện thanh dàn nhỏ nhất là L50x5 Trong một dàn L (cid:0) Với L (cid:0)

24m  không cần thay đổi tiết diện thanh cánh

•

Khi L > 24m  phải thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu, dùng hai loại tiết diện với L (cid:0)

36m

•

Bề dày bản mã dàn được chọn dựa vào lực lớn nhất ở thanh xiên

đầu dàn

ọ ế ắ ệ a) Ng uyê n t c  c h n ti t di n

≤ 150

Nội lực lớn nhất trong thanh bụng, kN

151 - 250

251 - 400

401 - 600

601 - 1000

1001 - 1400

1401 - 1800

1801 - 2200

2201 - 2600

2601 - 3000

6

8

10

12

14

16

18

20

22

25

Chiều dày bản mã, mm

6. Chọn, kiểm tra tiết diện thanh dàn

ọ ế ị ể b) Ch n và ki m tra ti t di n ệ thanh c h u né n

• Diện tích cần thiết

N

Tính toán như cấu kiện nén đúng tâm

A yc

f

j g gt

c

(cid:0)

•

gt giả thiết

(cid:0)

•

gt: hệ số uốn dọc tra theo Bảng D.8 dựa vào độ mảnh (cid:0) gt=100(cid:0) 120 với thanh bụng gt=60(cid:0) 80 với thanh cánh, (cid:0)

•

Tìm (cid:0)

(cid:0)

•

Tra Bảng, chọn số hiệu thép góc cần dùng và tra ix, iy, Ag y=Ly/iy) (cid:0)

max=max((cid:0)

x=Lx/ix; (cid:0)

min

(cid:0)

6. Chọn, kiểm tra tiết diện thanh dàn

• Kiểm tra tiết diện đã chọn

N

s

=

l

(cid:0)

[ l(cid:0)

]

g f

c

max

j

A

min

A = 2Ag: diện tích tiết diện

(cid:0) Nếu không thoả mãn chọn lại tiết diện và kiểm tra lại

Trường hợp thanh cánh có uốn cục bộ thì phải tính toán

theo cấu kiện chịu nén lệch tâm

6. Chọn, kiểm tra tiết diện thanh dàn

• Diện tích cần thiết:

ọ ế ị ể c ) Ch n và ki m tra ti t di n ệ thanh c h u ké o

A yc

g

N f

c

•

Tra bảng chọn tiết diện thép góc, tra ix, iy, Ag

•

Kiểm tra lại diện tích tiết diện:

l

s

=

(cid:0)

[ l(cid:0)

]

g f

max

c

N A n

An: diện tích thực tế của tiết diện

(cid:0)

6. Chọn, kiểm tra tiết diện thanh dàn

Với thanh có nội lực nhỏ (cid:0)

(cid:0) > [(cid:0) ]

•

ọ ế ệ d) Ch n ti t di n thanh the o ớ ạ i h n

ộ ả đ  m nh g i Ayc nhỏ (cid:0)

chọn tiết diện theo (cid:0) = [(cid:0) ]

(cid:0)

Tính:

L

y

=

=

i

i

;

y yc ,

x yc ,

L x l

(cid:0)

[

]

]

[ l • Dựa vào ix,yc và iy,yc , tra bảng chọn thép góc làm tiết diện thanh

7. Ví dụ

Chọn tiết diện thanh xiên đầu

dàn chịu lực nén tính toán

tbm

N=53000daN. Thép CCT34

• Xác định chiều dài tính toán:

xL

2

= = = (cid:0) L cm 0,5 0,5 340 170

1

= cm L y N N 53000 53000 � = 340 340 � � � + 0, 75 0, 25 � � � � = + L 0, 75 0, 25 � � � �

7. Ví dụ

• Diện tích tiết diện cần thiết:

2

c

• Với thanh bụng phân nhỏ, chọn (cid:0)

gt=85, tra Bảng D.8 TC (II.1 SGK) (cid:0)

N = = (cid:0) cm 36, 2 A yc (cid:0) (cid:0) f 53000 0, 7 1, 0 2100 j g gt

gt=0,7

(cid:0)

 Chọn 2L100(cid:0) 90(cid:0) 10 ghép cạnh nhỏ (vì Ly = 2Lx

chọn tiết diện có ix

0,5iy) có

ix=3,08cm, iy=4,71cm, A=2Ag=2(cid:0) 18,1=36,2cm2

(cid:0) (cid:0)

7. Ví dụ

min

L

y

=

l

=

=

=

=

=

=

l 55;

l 72, 2

x

y

max

L x i

i

170 3,08

340 4,71

x

y

Từ (cid:0)

max, tra bảng được (cid:0)

min=0,77

• Tính (cid:0)

[ l(cid:0)

]

c

max

min

• Độ mảnh:

N • Kiểm tra tiết diện s = (cid:0) l g f j A

[ l

]

max • Điều kiện ổn định tổng thể:

l = = (cid:0) 72,7 120 : OK!

c

min

N s = = = = (cid:0) g f 1901,5 2100 : OK! j (cid:0) A daN 2 cm daN 2 cm 53000 0,77 36, 2

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

1. ắ Ng uyê n t c  c hung

2. Tính to án nút dàn

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

ắ

Trục các thanh dàn được đồng quy tại tim nút dàn

•

50mm

Các thanh dàn liên kết hàn với bản mã bằng các đường hàn góc cạnh với hf (cid:0)

4mm, Lw (cid:0)

Lw

1. Ng uyê n t c  c hung •

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

• Khoảng cách đầu thanh bụng với thanh cánh không nhỏ hơn 6tbm-20

mm hoặc 50mm và không lớn hơn 80mm

• Bản mã nên chọn hình dáng đơn giản (nên có hai cạnh song song) để

dễ chế tạo. Góc hợp bởi cạnh bản mã và trục thanh bụng không nhỏ

hơn 150 để đảm bảo sự truyền lực

d

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

• Khi có thay đổi tiết diện thanh cánh, thanh cánh được nối tại nút dàn.

Khoảng cách hở giữa hai đầu thanh bằng 50mm

50

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

• Khi bề dày cánh thép góc cánh trên mỏng (tg<10mm), dưới tác dụng

của lực tập trung (sườn panen mái hoặc xà gồ) tại vị trí nút dàn, cánh thép góc dễ bị uốn cong (cid:0)

tại nút dàn gia cường bản thép góc

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

• Với thanh dàn làm từ hai thép góc, đặt các bản đệm để hai thép góc cùng

làm việc. Chiều dày đệm bằng bản mã, chiều rộng từ 50mm đến 100mm,

dài vượt khỏi thanh dàn mỗi đầu từ 10mm đến 15mm để đủ hàn

• Thanh nén: a (cid:0)

40i1

• Thanh kéo: a (cid:0)

80i1

i1: bán kính quán tính của

một thép góc lấy đ/v trục riêng (trục 1-1) // mặt phẳng dàn

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

(SV tự đọc SGK)

ấ ạ ế 2. C u t o  và tính to án c hi ti t nút dàn:

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

a) Nút g iố

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

b) Nút trung  g ian

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

ỉ c ) Nút đ nh dàn

III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN III. CẤU TẠO & TÍNH TOÁN NÚT DÀN

ữ

ướ

d) Nút g i a dàn c ánh d

i

e) Nút có nối thanh cánh