Báo cáo khoa học: "Tìm hiểu sự khống chế bởi vật liệu bao che đối với giới hạn chuyển vị ngang khung thép nhà công nghiệp"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

64
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bên cạnh tầm quan trọng về hình thức và giá trị kinh tế, vật liệu bao che cho nhà và công trình còn có vai trò quyết định đối với việc thiết kế kết cấu chịu lực khi xét đến trạng thái giới hạn sử dụng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Tìm hiểu sự khống chế bởi vật liệu bao che đối với giới hạn chuyển vị ngang khung thép nhà công nghiệp"

1. S¬ l−îc vÒ T×m hiÓu sù khèng chÕ tÝnh chÊt mét sè vËt liÖu bao che bëi vËt liÖu bao che th«ng dông Bªn c¹nh tÇm quan ®èi víi giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang träng vÒ h×nh thøc vµ gi¸ trÞ kinh tÕ, vËt liÖu khung thÐp nhμ c«ng nghiÖp bao che cho nhµ vµ c«ng tr×nh cßn cã vai trß quyÕt ®Þnh ®èi víi viÖc NCS. Tõ ®øc hoµ thiÕt kÕ kÕt cÊu chÞu lùc Bé m«n Søc bÒn vËt liÖu - §H GTVT khi xÐt ®Õn tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông, ®iÒu Tãm t¾t: Bªn c¹nh tÇm quan träng vÒ h×nh thøc vμ gi¸ trÞ kinh tÕ, vËt liÖu bao che cho nhμ vμ c«ng tr×nh cßn cã vai trß nµy cã thÓ thÊy râ trong quyÕt ®Þnh ®èi víi viÖc thiÕt kÕ kÕt cÊu chÞu lùc khi xÐt ®Õn tr¹ng quy ®Þnh cña TCVN th¸i giíi h¹n sö dông. Bμi b¸o tr×nh bμy mét sè kÕt qu¶ kh¶o s¸t 5575:1991 - KÕt cÊu sù khèng chÕ cña vËt liÖu bao che ®èi víi giíi h¹n chuyÓn vÞ thÐp - Tiªu chuÈn thiÕt ngang khung thÐp nhμ c«ng nghiÖp. kÕ, [5, trang 75]. Summary: Together with importance of appearance and C¸c yªu cÇu chÝnh cost, covering materials of buildings also play decisive roles over ®èi víi vËt liÖu bao che designing of main structure regarding for serviceability limit state. nhµ c«ng nghiÖp th−êng The paper presents some results of the research on rules of covering materials over limits of horizontal deflection steel frames lµ: of industrial buildings. - §¶m b¶o ng¨n ®−îc n−íc m−a (kÝn, khÝt, kh«ng nøt r¹n...); - §¶m b¶o ng¨n ®−îc ¸nh n¾ng, che ch¾n ®−îc giã...; - §¶m b¶o bÒn v÷ng, kh«ng g©y nguy hiÓm cho ng−êi lµm viÖc trong nhµ; - §¶m b¶o yªu cÇu cña kiÕn tróc; - §¶m b¶o c¸c yªu cÇu riªng theo c«ng nghÖ... B¶ng 1 Ph©n lo¹i kh¶ n¨ng lμm viÖc cña vËt liÖu bao che ChÞu lùc víi kÕt TT Lo¹i vËt liÖu ChÞu giã Tù mang §iÓm Nhãm Ghi chó cÊu nhµ 1 TÊm kim lo¹i (t«n) * + + 4 2 Trong khu«n khæ b¶ng nµy sè 2 Bª t«ng, BTCT * ** ** 10 1 ®iÓm cµng cao 3 Khèi x©y + * + 4 2 cho thÊy kh¶ 4 KÝnh + - - 1 3 n¨ng lµm viÖc 5 C¸c lo¹i tÊm nhùa + - - 1 3 cña vËt liÖu ®a 6 TÊm phibroxim¨ng + - - 1 3 d¹ng h¬n. 7 Gèm sø + - - 1 3 8 C¸c lo¹i pan« gç - - - 1 4 9 Th¹ch cao - - - 0 4 Chó thÝch vÒ c¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸: ** : rÊt tèt : 4 ®iÓm; * : tèt : 2 ®iÓm; + : t−¬ng ®èi tèt : 1 ®iÓm; - : kh«ng tèt : 0 ®iÓm. 36
Cã thÓ tãm t¾t mét sè ®Æc ®iÓm vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña c¸c lo¹i vËt liÖu bao che nhµ c«ng nghiÖp thµnh c¸c nhãm nh− sau: Nhãm 1: Cã kh¶ n¨ng chÞu ¸p lùc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tÊm, cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng trong mÆt ph¼ng b¶n th©n tÊm lîp, cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®ång thêi víi kÕt cÊu khung nhµ. Nhãm 2: Cã kh¶ n¨ng chÞu ¸p lùc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tÊm, cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng (nÐn hoÆc kÐo) trong mÆt ph¼ng tÊm lîp. Nhãm 3: Cã kh¶ n¨ng chÞu ¸p lùc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tÊm, kh«ng cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng trong mÆt ph¼ng tÊm lîp Nhãm 4: Kh«ng cã kh¶ n¨ng chÞu ¸p lùc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tÊm, kh«ng cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng trong mÆt ph¼ng tÊm lîp. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c nhãm vËt liÖu x©y dùng nãi chung kh¸c nhau, do ®ã ®iÒu kiÖn ®Ó vËt liÖu bao che lµm viÖc b×nh th−êng (kh«ng nøt, r¹n, vì...) lµ rÊt kh¸c nhau. Gi¶ sö cã c¸c tÊm vËt liÖu h×nh ch÷ nhËt bÒ réng b»ng nhau (b1 = b2 = ... = bi = 100 cm), ®Ó cã mét ®é cøng chèng uèn (EJ)i t−¬ng ®−¬ng nhau th× cã chiÒu dµy hi kh¸c nhau; so víi tiÕt diÖn t−êng b1 x h1 = 100 cm x 22 cm th× c¸c tÊm vËt liÖu cã bÒ dµy quy ®æi nh− trong b¶ng 2. B¶ng 2 So s¸nh theo bÒ dμy tÊm vËt liÖu tiÕt diÖn ch÷ nhËt. bi hi Ji Ei (EJ)i TT VËt liÖu Ghi chó (i) 4 2 kgcm2 cm cm cm kg/cm 100 88733 31,200 2,768,480,000 22.00 1 G¹ch lÊy gi¸ trÞ (EJ)1 nµy lµm chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh h2,3,4 100 1330.3 2,081,087 2,768,480,000 5.42 2 ThÐp h2 = power{[(E1J1 x 12/(E2 x b2)],1/3} 100 3937.7 703,070 2,768,480,000 7.79 3 KÝnh h3 = power{[(E1J1 x 12/(E3b3)],1/3} 100 12305 224,982 2,768,480,000 11.39 4 Bª t«ng h4 = power{[(E1J1 x 12/(E4 x b4)],1/3} Thùc tÕ cho thÊy tÊm kÝnh trong x©y dùng chØ cã bÒ dµy tõ 0.5cm ®Õn 1cm, nghÜa lµ máng h¬n kho¶ng tõ 15 ®Õn 8 lÇn so víi ®iÒu kiÖn t−¬ng ®−¬ng t−êng g¹ch dµy 22cm. Nh− vËy, víi vËt liÖu cã bÒ dµy nhá nh− kÝnh, g¹ch èp l¸t... th× sù bÒn v÷ng cña chóng tuú thuéc vµo kÝch th−íc tÊm (m¶ng) vµ vµo ®é biÕn d¹ng cña c¸c khung (nÒn- base) mµ vËt liÖu nµy tùa vµo. KÝch th−íc vµ bÒ dµy tÊm kÝnh chän ®−îc h·ng Pittsburgh Plate Glass Co. khuyÕn c¸o, [6], [10], d−íi d¹ng biÓu ®å nh− trªn H×nh 1. Trong sè 9 lo¹i vËt liÖu th«ng dông liÖt kª trong B¶ng 3 chØ cã t«n vµ tÊm nhùa cã kh¶ n¨ng chÞu uèn tèt, nghÜa lµ kÕt cÊu biÕn d¹ng, chuyÓn vÞ thÕ nµo th× vËt liÖu bao che cã thÓ biÕn d¹ng vµ chuyÓn vÞ theo nh− vËy; 7 lo¹i cßn l¹i dÔ nøt r¹n khi bÞ uèn, do ®ã tr−íc khi xem chuyÓn vÞ ngang cña nhµ cã ¶nh h−ëng ®Õn kÕt cÊu hay kh«ng th× ph¶i xem vËt liÖu bao che cã bÞ tæn h¹i hay kh«ng. 37
DiÖn tÝch m¶ng kÝnh Ký hiÖu bÒ dμy kÝnh (m2) ft2 1 inch (2.54cm) (27.87) 300 3/4 inch (1.91cm) (18.58) 200 1/2 inch (1.27cm) (13.935) 150 (9.29) 100 3/8 inch (0.95cm) (7.432) 80 5/16 inch (0.79cm) (5.574) 60 (4.645) 50 1/4 inch (0.64cm) (3.716) 40 (2.787) 30 13/64 inch (0.52cm) (1.858) 20 (1.394) 15 1/8 inch (0.32cm) (0.929) 10 (pound/ft2) 10 15 20 30 40 50 60 80 100 150 200 300 976.48 1’464.729 (kg/m2) 48.82 97.64 195.29 390.59 ¸p lùc giã H×nh 1. T−¬ng quan gi÷a bÒ dμy, diÖn tÝch vμ ¸p lùc trªn bÒ mÆt tÊm kÝnh. B¶ng 3 Ph©n lo¹i møc ®é −u tiªn khi xem xÐt vÒ chuyÓn vÞ ngang cña khung nhµ. Møc ®é −u tiªn cÇn xem xÐt ®Õn TT Lo¹i vËt liÖu Ghi chó kÕt cÊu vËt liÖu bao yÕu tè t©m chÞu lùc che lý 1 TÊm kim lo¹i (t«n) 1 3 2 Trong khu«n khæ b¶ng nµy chØ sè cã gi¸ trÞ nhá 2 Bª t«ng, BTCT 3 1 2 cho th©y møc ®é −u 3 Khèi x©y 3 1 2 tiªn cao. 4 KÝnh 3 1 2 5 C¸c lo¹i tÊm nhùa 1 3 2 6 TÊm phibroxim¨ng 3 1 2 7 Gèm sø 3 1 2 8 C¸c lo¹i pan« gç 3 1 2 9 Th¹ch cao 3 1 2 Céng 23 13 18 Tiªu chÝ cã tªn “yÕu tè t©m lý” ®−îc nªu ra víi ý nghÜa cÇn xem xÐt sù chuyÓn vÞ ngang cã g©y c¶m gi¸c sî h·i (c¶m gi¸c bÞ ®e do¹, bÊt an) ®èi víi ng−êi sö dông hay kh«ng; ®èi víi tÊt c¶ c¸c lo¹i vËt liÖu ®· nªu ®Òu cã thÓ xÕp tiªu chÝ nµy thø 2. Nh÷ng tªn gäi vµ tÝnh chÊt nªu trong B¶ng 3 chØ ë møc t−¬ng ®èi, th−êng ®−îc ng−êi thiÕt kÕ nªu ra phôc vô ®Þnh h−íng lùa chän vËt liÖu cho c«ng tr×nh. Bªn c¹nh ®ã, viÖc ph©n tÝch nh÷ng mÆt h¹n chÕ cña vËt liÖu tuú thuéc c«ng nghÖ s¶n xuÊt cña nhµ x−ëng còng ®−îc ®Ò cËp ®Õn (B¶ng 4). Trong c¸c tµi liÖu kü thuËt cña n−íc ngoµi, [6], [9], [10], [12]..., yÕu tè chèng ¨n mßn vµ chèng ch¸y th−êng ®−îc ®Ò cËp ®Õn. 38
B¶ng 4 So s¸nh kh¶ n¨ng lμm viÖc trong m«i tr−êng s¶n xuÊt. Kh¶ n¨ng chÞu t¸c ®éng ë m«i tr−êng s¶n xuÊt TT Lo¹i vËt liÖu §iÓm Ghi chó ChÞu ¡n NhiÖt C¸ch Rung Tuæi thä löa mßn Èm ©m ®éng 1 TÊm kim lo¹i + - + - ** + 7 Trong khu«n khæ b¶ng nµy 2 Bªt«ng, BTCT * + + * * ** 12 sè ®iÓm cµng 3 Khèi x©y * + + * + * 9 cao cho thÊy vËt liÖu cµng 4 KÝnh - * + + - * 6 cã kh¶ n¨ng 5 C¸c lo¹i tÊm nhùa - * * + * + 9 lµm viÖc ®a 6 TÊm phibr«xim¨ng + + + - - + 4 d¹ng h¬n. 7 Gèm, sø * ** * + - * 11 8 C¸c lo¹i pan« gç - - - + + + 3 9 Th¹ch cao + + - * - + 5 Chó thÝch vÒ c¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸: ** : rÊt tèt : 4 ®iÓm; * : tèt : 2 ®iÓm; + : t−¬ng ®èi tèt : 1 ®iÓm; - : kh«ng tèt : 0 ®iÓm. 2. S¬ ®å chÞu lùc cña vËt liÖu bao che Theo ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tÊm bao che th× tr−íc khi truyÒn t¸c ®éng cña t¶i träng ®Õn kÕt cÊu khung th× b¶n th©n vËt liÖu bao che ph¶i ®ñ bÒn ®Ó kh«ng bÞ h− h¹i, ®iÒu nµy phô thuéc vµo c¸c kÕt cÊu phô cña khung nhµ mµ vËt liÖu bao che tùa vµo (h×nh 2). Th«ng th−êng ng−êi ta kh«ng xÐt ®Õn sù lµm viÖc ®ång thêi cña vËt liÖu bao che víi kÕt cÊu thÐp cña khung nhµ trong tr−êng hîp nµy, trõ mét sè cÊu t¹o ®Æc biÖt, mµ th−êng xÐt ®Õn h¹n chÕ biÕn d¹ng, chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu khung, nh»m tr¸nh lµm tæn h¹i vËt liÖu bao che. Tr¸i l¹i, theo ph−¬ng trong mÆt ph¼ng cña tÊm vËt liÖu bao che nhiÒu tr−êng hîp cã thÓ kÓ ®Õn sù lµm viÖc ®ång thêi cña vËt liÖu víi khung nhµ. Sù lµm viÖc cña vËt liÖu bao che nh− mét hÖ gi»ng cho kÕt cÊu nhµ lµ ®iÒu th−êng gÆp trong thùc tÕ khi hÖ bao che lµm b»ng bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp, [1], [6], [13], [14], vÝ dô: khi t−êng b»ng bª t«ng; khi tÊm lîp m¸i b»ng bª t«ng cèt thÐp, nhÊt lµ víi khung nhµ còng b»ng BTCT; hoÆc d¹ng kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp tÊm lín. Lóc nµy t−êng hoÆc tÊm lîp ®−îc xem nh− miÕng cøng cã kh¶ n¨ng chÞu lùc trong mÆt ph¼ng b¶n th©n; hoÆc ®−îc xem lµ thanh xiªn chÞu nÐn cã t¸c dông tham gia chÞu lùc cïng hÖ kÕt cÊu chÝnh. §èi víi nhµ cã kÕt cÊu vµ bao che b»ng thÐp th× trong thùc tiÔn x©y dùng ë ViÖt Nam viÖc xem tÊm lîp m¸i nh− mét hÖ gi»ng Ýt gÆp h¬n, th−êng chØ lµ lo¹i nhµ tiÒn chÕ S15Z/6-6 cña TiÖp Kh¾c, cã tªn gäi phæ biÕn lµ "khung kho TiÖp", [11]; hoÆc lo¹i SB-18m cña CHDC §øc (trong khu«n khæ viÖn trî qu©n sù tr−íc ®©y). Kh¸c víi lo¹i nhµ SB-18m, “khung kho TiÖp” S15Z-6-6- 48 ®−îc thiÕt kÕ kh«ng cã bao che xung quanh, kÝch thuíc ®iÓn h×nh cña nhµ lµ: khÈu ®é 15m, dµi 48 m (8 b−íc cét 6 m), chiÒu cao ®Õn ®Ønh cét lµ 6 m. T«n lîp vµ xµ gå ®−îc xem lµ hÖ gi»ng m¸i. Trªn b¶n vÏ “Steel Hall S15Z-I-6-6-48, 1-113-000-000”, [11], cã ghi râ (t¹m dÞch): “TÊm lîp m¸i cïng lμm viÖc víi kÕt cÊu, do ®ã viÖc liªn kÕt t«n víi xμ gå ph¶i ®¶m b¶o mçi tÊm t«n kª lªn bèn hμng xμ gå vμ 3 vÝt víi mçi xμ gå. VÝt liªn kÕt t«n víi t«n (vÞ trÝ tiÕp gi¸p nhau) 39
ph¶i ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch 500mm suèt däc m¸i, cã tÊt c¶ 79 d¶i tiÕp gi¸p nh− thÕ (theo chiÒu dμi nhμ). HÖ m¸i ®¶m nhËn vai trß gi»ng giã cho m¸i nhμ”. a ) T − ên g ®ø n g ®é c lËp b ) T − ê n g tù a trªn , d − í i V Öt n ø t c) T − ên g tù a b a c¹nh d ) T − ê n g tù a b èn c¹nh V Öt n ø t V Öt n ø t f) M é t gã c t − ên g dÞch ch uy Ón e) T − ên g tù a c¹n h d − í i vµ h ai gã c trªn Δ V Öt n ø t V Öt n øt H×nh 2. Mét sè t×nh huèng biÕn d¹ng cña t−êng khi chÞu t¶i träng ngang. H×nh 3. T−¬ng t¸c gi÷a khung vμ khèi x©y chÌn [2]. 40
TÊm m¸i khung thÐp dËp 2.9m*9.6m, phñ t«n mói vu«ng. TÊm t− êng khung thÐp dËp 2.9m*4m, phñ t«n mói vu«n g . L=18m B =2.9m VÞ trÝ bul«ng mãng (M16) H×nh 4. S¬ ®å kÕt cÊu nhμ SB-18m cña CHDC §øc. TÊm lîp b¾t vÝt chÆt vµo xµ gå t¹o thµnh gi»ng trong mÆt ph¼ng m¸i. H =6m L=15m ChØ cã gi»ng ®Çu cét ë hai B=6m gian ®Çu håi nhµ. H×nh 5. S¬ ®å quy ®æi tÊm lîp vμ xμ gå nh− hÖ gi»ng m¸i (nhμ S15Z). so s¸nh mét sè gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang Δ x 6 ChuyÓn vÞ x(cm) 1: XM-yes, XT-no 5 4 2: XM-yes, XT-yes 3 3: XM-no, XT-no 2 1 4: XM-no, XT-yes 0 0 6 12 18 24 30 36 42 48 To¹ ®é cét (theo b−íc cét 6m) H×nh 6. BiÓu ®å so s¸nh gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang nhμ S15Z. Trªn H×nh 6 tr×nh bµy kÕt qu¶ kh¶o s¸t víi gi¶ thiÕt theo niªm luËt b¾t vÝt cña khung S15Z nªu trªn, cã më réng cho tr−êng hîp kÓ ®Õn phÇn t−êng håi nh− lµ v¸ch cøng. Vai trß cña v¸ch cøng hai ®Çu håi kh¸ quan träng, tuy nhiªn ®iÒu nµy cßn tuú thuéc vµo kh¶ n¨ng truyÒn t¶i vÒ c¸c v¸ch cøng ®ã. XM ký hiÖu gi»ng m¸i, XT ký hiÖu gi»ng t−êng håi (t¹o v¸ch cøng ngang 41
nhµ); dÔ thÊy tr−êng hîp 2 cã hiÖu qu¶ (khi cã ®ñ XM vµ XT); tr−êng hîp 4 kh«ng cã hiÖu qu¶ v× thiÕu XM. Khi kh«ng cã XT, nghÜa lµ kh«ng cã ®−êng truyÒn lùc xuèng ®Êt, th× chuyÓn vÞ ngang cña tÊt c¶ c¸c khung trong tr−êng hîp cã XM hoÆc kh«ng cã XM ®Òu xÊp xØ nh− nhau (h¬n 5 cm). 3. NhËn xÐt VËt liÖu bao che lµ mét trong nh÷ng yÕu tè cÇn ®−îc kÓ ®Õn khi xem xÐt vÒ giíi h¹n cho phÐp cña chuyÓn vÞ ngang nhµ c«ng nghiÖp. CÊu t¹o truyÒn thèng vµ hiÖn ®ang phæ biÕn cña nhµ c«ng nghiÖp cã thÓ m« t¶ theo c¸c líp tõ ngoµi vµo trong nh− sau: - vËt liÖu bao che (tÊm lîp m¸i, t−êng...); - c¸c kÕt cÊu phô, kÕt cÊu trung gian (xµ gå, lanh t«, gi»ng...); - kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh (khung, kÌo, cét, trô, v¸ch cøng...); - c¸c kÕt cÊu ng¨n che, trang trÝ bªn trong, c¸c lo¹i cöa (c¸ch nhiÖt, trÇn, t−êng ng¨n...). Cã thÓ chia thµnh hai d¹ng khèng chÕ cña vËt liÖu bao che ®èi víi giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang nhµ c«ng nghiÖp kÕt cÊu thÐp nh− sau: - Khèng chÕ bÞ ®éng: vËt liÖu bao che dÔ bÞ h− h¹i (r¹n, nøt, vì...) nÕu chuyÓn vÞ ngang (vµ biÕn d¹ng) cña kÕt cÊu nhµ v−ît qu¸ mét ng−ìng nµo ®ã; hoÆc vËt liÖu bao che kh«ng bÞ h− h¹i do chuyÓn vÞ ngang cña khung nhµ, còng nh− kh«ng tham gia lµm viÖc ®ång thêi víi kÕt cÊu, nh−ng khi khung nhµ cã chuyÓn vÞ lín th× t¹o c¶m gi¸c bÊt an cho ng−êi sö dông (g©y tiÕng ®éng, hoÆc cã ®é vâng, ®é nghiªng, khe hë...). - Khèng chÕ chñ ®éng: vËt liÖu bao che ®ñ kh¶ n¨ng cïng lµm viÖc ®ång thêi víi kÕt cÊu khung nhµ, do ®ã chuyÓn vÞ ngang thùc sù kh«ng lín nh− khi chØ xÐt riªng khung nhµ chÞu toµn bé t¸c ®éng cña t¶i träng. Trong tr−êng hîp nµy chuyÓn vÞ ngang còng kh«ng ®−îc v−ît qu¸ giíi h¹n nµo ®ã, ®ñ ®Ó vËt liÖu bao che vÉn cßn kh¶ n¨ng lµm viÖc ®ång thêi víi kÕt cÊu thÐp. Víi viÖc sö dông vËt liÖu bao che th«ng dông th× trõ tÊm kim lo¹i (t«n) vµ tÊm nhùa, yÕu tè ®Çu tiªn ph¶i kÓ ®Õn khi xem xÐt giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang cña kÕt cÊu khung nhµ lµ: ®¶m b¶o ®Ó vËt liÖu bao che kh«ng bÞ ph¸ ho¹i. 1. Giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang cña khung nhμ c«ng nghiÖp cÇn ®−îc ph©n lμm nhiÒu lo¹i tuú thuéc vμo vËt liÖu bao che còng nh− phô thuéc vμo m«i tr−êng s¶n xuÊt vμ vïng khÝ hËu. Kh¶ n¨ng chÞu kÐo thÊp cña mét sè vËt liÖu bao che nh− khèi x©y g¹ch hoÆc bª t«ng (kh«ng cèt thÐp) lμ yÕu tè khèng chÕ giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang cña kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh. Víi vËt liÖu bao che lµ tÊm kim lo¹i (t«n) hoÆc tÊm nhùa, do cã kh¶ n¨ng chÞu uèn cao (dÎo dai) nªn sù chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn sù toµn vÑn cña vËt liÖu bao che, [11], [12]. Tuy nhiªn c¸c lo¹i vËt liÖu nµy l¹i cã h¹n chÕ lín lµ nh¹y c¶m víi sù ¨n mßn vµ t¸c ®éng cña n¾ng m−a, [1]. 2. Víi c¸c vËt liÖu bao che cã tÝnh ®μn håi cao (dÎo dai) th× giíÝ h¹n chuyÓn vÞ ngang phô thuéc vμo b¶n th©n sù lμm viÖc b×nh th−êng cña kÕt cÊu lμ chÝnh, hoÆc phô thuéc vμo viÖc kh«ng g©y c¶m gi¸c bÊt an cho ng−êi sö dông, mμ kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi vËt liÖu bao che. Trong mét khu«n khæ nhÊt ®Þnh, cã thÓ kÓ ®Õn sù lµm viÖc ®ång thêi cña vËt liÖu bao che (tÊm kim lo¹i, bª t«ng, BTCT hoÆc khèi x©y) víi khung nhµ. Lóc nµy giíi h¹n vÒ chuyÓn vÞ 42
ngang cña khung nhµ cã thÓ xem kh«ng ph¶i lµ yÕu tè ®¸ng quan t©m b»ng ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o cho khung vµ vËt liÖu bao che thùc sù lµm viÖc ®ång thêi, [6], [11]. 3. Khi kÓ ®Õn sù lμm viÖc ®ång thêi gi÷a vËt liÖu bao che vμ hÖ kÕt cÊu th× kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu t¨ng lªn, gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang tù nã gi¶m ®i, vμ lóc nμy yÕu tè chÝnh cÇn quan t©m lμ ®¶m b¶o cho hÖ hçn hîp nμy thùc sù lμm viÖc ®ång thêi. 4. C¸c h·ng chÕ t¹o nhμ thÐp tiÒn chÕ ®−a ra nh÷ng giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang réng r·i, hoÆc nh÷ng gi¶i ph¸p ®Ó cã sù lμm viÖc ®ång thêi gi÷a vËt liÖu bao che víi hÖ kÕt cÊu, th−êng kÌm theo nh÷ng ®iÒu kiÖn gia c«ng, chÕ t¹o, l¾p dùng nghiªm ngÆt; mÆt kh¸c, ®iÒu ®¸ng chó ý lμ tÊm lîp còng b»ng kim lo¹i vμ do chÝnh hä s¶n xuÊt ra. Tiªu chuÈn cña Mü, cña ISO ®Òu nhÊn m¹nh ®Õn yÕu tè ®¶m b¶o c¶m gi¸c an toµn cho ng−êi sö dông khi bµn ®Õn vÒ giíi h¹n biÕn d¹ng vµ chuyÓn vÞ cña c¸c kÕt cÊu chÞu lùc, [6], [7], [8]. 5. Môc ®Ých sö dông cña c¸c nhμ c«ng nghiÖp còng lμ mét yÕu tè cÇn ®−îc ®Ò cËp ®Õn khi xem xÐt giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang: víi c«ng tr×nh t¹m, kho chøa vËt liÖu... cã thÓ chÊp nhËn chuyÓn vÞ giíi h¹n lín h¬n so víi c¸c nhμ x−ëng tËp trung ®«ng ng−êi (x−ëng may, x−ëng dÖt...), hoÆc nhμ x−ëng cã cÇu trôc ho¹t ®éng... Kh¶ n¨ng nhËn thÊy ®−îc b»ng m¾t th−êng vÒ ®é vâng cña kÕt cÊu n»m ngang (L/250 hoÆc 30mm) vμ ®é lÖch cña kÕt cÊu th¼ng ®øng (H/250) còng lμ mét yÕu tè cÇn quan t©m ®Õn khi x¸c ®Þnh giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh. Víi c«ng thøc x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ ngang cho phÐp d¹ng Δx = H/K (H - chiÒu cao, K - hÖ sè kh«ng thø nguyªn) cã thÓ lËp biÓu ®å so s¸nh ®¬n gi¶n nh− trªn H×nh 7. Trong tr−êng hîp Δx = H/45 (theo tiªu chuÈn cña h·ng Zamil Steel, [12]), nÕu H = 6.75m sÏ cã chuyÓn vÞ ngang cho phÐp lµ 15cm, gi¶ sö bao che lµ t−êng g¹ch dµy 220 th× ch¾c ch¾n t−êng bÞ ®øt m¹ch ë ch©n vµ cã xu thÕ ®æ (träng t©m lÖch khái ch©n ®Õ – t×nh huèng nªu trong H×nh 2.2), ®ång thêi träng lùc cña t−êng dån lªn khung còng ®¸ng ®−îc kÓ ®Õn. H/45;H/(10+4H) - ZS T−¬ng quan gi÷a H vμ Δ x H/100 140 H/150 120 ChiÒu cao H [m] H/200 100 H/250 80 H/300 60 H/350 40 H/400 20 H/450 0 H/450 H/500 TCVN ChuyÓn vÞ Δ x [ cm] H×nh 7. T−¬ng quan gi÷a H vμ Δx theo ZS lμ ®−êng cong, theo TCVN lμ ®−êng th¼ng. H·ng Zamil Steel quy ®Þnh: víi chiÒu cao mÐp m¸i (EH- Eave Height) lín h¬n 9 m th× giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang cã d¹ng: Δx = EH/(10+4 x EH); nh− vËy, khi EH = 22.5m sÏ cã Δx,22.5 = EH/100 = 0.225m, khi EH = 60m sÏ cã Δx,60 = EH/250 = 0.24m vµ khi EH = 100m th× sÏ cã Δx,100 = EH/410 = 0.244m, gi¸ trÞ nµy hÇu nh− kh«ng t¨ng thªm cho dï EH t¨ng gÊp nhiÒu lÇn. PhÐp so s¸nh nµy chØ lµ suy luËn cã tÝnh gi¶ ®Þnh, bëi lÏ ph¹m vi tiªu chuÈn cña Zamil Steel n»m trong khu«n khæ tiªu chuÈn dµnh cho lo¹i nhµ thÊp (low-rise building), theo ®Þnh nghÜa cña 43
HiÖp héi c¸c nhµ s¶n xuÊt nhµ kim lo¹i (MBMA – Metal Building Manufacturers Association, Inc.) lµ lo¹i nhµ cã chiÒu cao kh«ng qu¸ 60foots (t−¬ng ®−ong 18m288), [12]. ChiÒu cao d−íi 60 foots lµ yÕu tè lu«n ®−îc ®Ò cËp ®Õn trong c¸c tiªu chuÈn Mü vÒ t¶i träng giã, [6]. §−êng biÓu diÔn t−¬ng quan H-Δx theo quy ®Þnh cña Zamil Steel ®−îc thÓ hiÖn trªn H×nh 7. 6. Gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang cho phÐp d−íi d¹ng tuyÕn tÝnh Δx = H/K (H- chiÒu cao, K- hÖ sè kh«ng thø nguyªn), [4], [5], [7], [8], [9], [12] cã thÓ chØ phï hîp trong ph¹m vi chiÒu cao H nhÊt ®Þnh. Khi H lín h¬n gi¸ trÞ nμo ®ã (cã thÓ lμ 18m288 – t−¬ng ®−¬ng 60 foots) th× c«ng thøc ®Ó x¸c ®Þnh Δx sÏ cã nhiÒu d¹ng kh¸c h¬n, vÝ dô nh− ®−êng cong chuyÓn vÞ ngang giíi h¹n theo quy ®Þnh cña Zamil Steel (ZS) trªn H×nh 7 hoÆc ®−êng H(D) trªn H×nh 8. Q uan hÖ H- Δ x (cho bao che lµ t −êng g¹ch h=0.22m) 25.00 20.00 ChiÒu cao H (m) 15.00 Hconst H500 10.00 H240 H(D) 5.00 0.00 0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 3.20 3.60 4.00 ChuyÓn vÞ Δ x (cm) H×nh 8. KhuyÕn nghÞ giíi h¹n chuyÓn vÞ ngang theo d¹ng ®−êng cong H(D). Tµi liÖu tham kh¶o [1]. NguyÔn §¨ng H−¬ng, Hoμng Huy Th¾ng, §Æng V¨n [8]. ISO4356-1977: Bases for the design of structures - Deformations of buildings at the serviceability ót, TrÇn V¨n HuyÒn, Bïi V¹n Tr©n, 1995: Nguyªn lý limit states. International Organization for thiÕt kÕ cÊu t¹o nhµ c«ng nghiÖp. Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Standardization, printed in Switzerland, 1977. dôc, Hµ Néi. [9]. KIRBY, 1995: Technical Handbook. Printed by Al- [2]. David Key, 1997: Thùc hµnh thiÕt kÕ chèng ®éng ®Êt Khat-Kuwait. cho c«ng tr×nh x©y dùng. B¶n dÞch tiÕng ViÖt cña Ph¹m Ngäc Kh¸nh, Lª M¹nh L©n vµ c¸c céng sù. [10]. Merritt F. S., 1983: Standard Handbook for Civil Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Hµ Néi. Engineers. Third Edition, McGraw-Hill. [3]. TCVN 5573-1991 – KÕt cÊu g¹ch ®¸ vµ g¹ch ®¸ cèt [11]. RUDNÐ DOLY, N¸rodni Podnik PRÝBRAM thÐp – Tiªu chuÈn thiÕt kÕ. Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Zakladna TechnickÐho Rozvoje: Technical Hµ Néi, 1992. Condition - Steel Hall S15. Printed by RUDNE [4]. TCVN 5574-1991 – KÕt cÊu bª t«ng vµ bª t«ng cèt DOLY n.p., RD 18-28/A3-1988, Czechoslovakia. thÐp – Tiªu chuÈn thiÕt kÕ. Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, [12]. ZAMIL STEEL, 1993 & 1999: Technical Manual - Hµ Néi, 1992. Pre-Engineered Steel Buildings. Printed by Al- [5] TCVN 5575-1991 – KÕt cÊu thÐp – Tiªu chuÈn thiÕt Reda P. Press, Dammam [13]. Мyxанов K. K., 1978. Meталлические кон- kÕ. Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng, Hµ Néi, 1992. трукции. Cтройиздат, Москва. [6]. Gaylord (jr.) E. H., Gaylord C. N., 1968: Structural [14]. Шершевский И. A., 1975. Koнcтpyирование engineering Handbook. McGraw-Hill. промышленных зданний и сoopyжений. Cтрой- [7]. ISO2394-1973: General principles for the verification издат, Ленинград of the safety of structures. International Organization for Standardization, printed in Switzerland, 1973. 44
45