CHƯƠNG 5

GIÀN THÉP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM

BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP

KHÁI NIỆM

• Đặc điểm cấu tạo

• Phạm vi sử dụng

• Phân loại

• Hệ thanh bụng –giằng

• Các kích thước

TÍNH TOÁN

• Tổ hợp tải trọng

• Nội lực

• Chọn tiết diện

• Kiểm tra tiết diện

VÍ DỤ

• Giới thiệu BS 5950:2000

• Tính toán VD

• So sánh

Nội dung

2

Giàn thép: là một kết cấu rỗng được tạo thành từ các thanh đồng qui liên kết với nhau tại nút dàn thông qua 1 bản thép gọi là bản mắt hay bản mã. - Thường dùng liên kết hàn. - Nếu xét tổng thể thì Giàn làm việc như dầm: chịu uốn, nhận tải trọng và truyền xuống kết cấu đỡ nó. - Khi cùng làm việc với một tải trọng như nhau, vượt một nhịp bằng nhau thì dàn có trọng lượng bản thân nhẹ hơn dầm, nhưng độ võng lớn hơn dầm do đó chiều cao dàn bao giờ cũng lớn hơn chiều cao dầm.

I. KHÁI NIỆM CHUNG > ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

Ưu điểm của giàn:- Nội lực trong thanh dàn chủ yếu là lực dọc do đó tiếtkiệm vật liệu, nhẹ. -Độ cứng lớn, nên vượt được được nhịp lớn. -Phù hợp với nhiều hình dạng kiến trúc mái.

I. KHÁI NIỆM CHUNG > PHẠM VI SỬ DỤNG

Phạm vi sử dụng:-Làm giàn vì kèo đỡ mái nhà công nghiệp, dân dụng…. -Mái NCCộng: rạp hát, cung thể thao, rạp chiếu bóng-Giàn cầu đường sắt hoặc đường bộ. -Cột thép dạng dàn, tháp, trụ cao, các tháp khoan. . . -Giàn đỡ cầu trục

Giàn đỡ kết cấu mái nhà công nghiệp, nhà dân dụng, dàn cầu, dàn cầu trục, tháp trụ, cột điện, tháp khoan.

I. KHÁI NIỆM CHUNG > PHÂN LOẠI GIÀN

Theo công dụng

Công dụng

Tải trọng

tác dụng

• Giàn nhẹ

• Giàn thường

• Giàn nặng

Sơ đồ kết cấu

• Kiểu dầm-Liên tục-Mút thừa

• Tháp trụ

• Khung

• Liên hợp

Giàn nhẹ: Vật liệu lợp nhẹ, nội lực các thanh nhỏN < 200 tấn. Tiết diện thường bằng một thép góc, thép ống. Giàn thường: Tải trọng lợp 300 - 350 kg/m2. Nội lực trong các thanh cánh là khá lớn N < 5000 kN. Tiết đượcghép từ 2 thép góc, có dạng chữ T, chữ thập:

I. KHÁI NIỆM CHUNG > PHÂN LOẠI GIÀN

a) b)

c) d)

d) e)

x

y y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

Theo tải trọng tác dụng

Giàn nặng: Chịu tải trọng nặng hoặc tải trọng động lớn: dàn cầu, dàn cầu chạy nặng.

Nội lực trong thanh cánh rất lớn N ≥ 5000 kN. Tiết diện thanh dàn dạng tổ hợp, thanh bụng kép nối 2 bên.

I. KHÁI NIỆM CHUNG > PHÂN LOẠI GIÀNTheo tải trọng tác dụng

a) b) c)

Theo sơ đồ kết cấuGiàn kiểu dầm(dàn-dầm)

I. KHÁI NIỆM CHUNG > PHÂN LOẠI GIÀN

a) b)

c)

d)

h)

e)

k)

Ưu điểm

Giàn liên tục

a) b)

c)

d)

h)

e)

k)

Chế tạo, dựng lắp phức tạp; chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và lún lệch.

Giàn mút thừa

Nội lực phân bố hợp lý >giàn không có mút thừa, cân bằng biểu đồ mômen giữa gối -nhịp dầm.

a) b)

c)

d)

h)

e)

k)

đơn giản, dễ dựnglắp; ít chịu ảnhhưởng của nhiệt độvà lún lệch.

Nhược điểm

có độ cứng uốn nhỏ, chiều cao giàn yêu cầu lớn, tốn vật liệu.

độ cứng uốn > giàn dầm đơn giản, chiều cao giàn giảm, tiết kiệm vật liệu hơn.

I. KHÁI NIỆM CHUNG > PHÂN LOẠI GIÀN

Giàn kiểu tháp trụ

Sử dụng cho các công trình tháp, trụ ăngten, cột điện vượt sông,…

a) b)

c)

d)

h)

e)

k)

Giàn kiểu khung

Sử dụng làm khung chịulực chính cho các các công trình có khẩu độ nhịp lớn

a) b)

c)

d)

h)

e)

k)

Giàn – dầm liên hợp

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HÌNH DẠNG GIÀN

- Yêu cầu sử dụng

- Yêu cầu kiến trúc và

việc thoát nước mái

-Yêu cầu đối với vật

liệu lợp: từ độ dốc i

của dàn

Giải pháp kết cấu

- Kích thước và cách bố trí cửa mái- Cách liên kết dàn với cột, tạo được kết cấu mái và công trình có đủ độ cứng- Kinh tế(tiết kiệm vật liệu, dễ gia công chếtạo, dựng lắp)

Yêu cầu thiết kế Hình dạng giàn

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HÌNH DẠNG GIÀN >TAM GIÁC

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HÌNH DẠNG GIÀN >HÌNH THANG

Great Island Power Station, Wexford

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HÌNH DẠNG GIÀN >CÁNH SONG SONG

d

L

h

L

h

h 0=

450

h

LL

d

h

ho

di 1/8

L

h

d d

LL

h h

a) b)

c) d)

e)

h) k)

0,2 0,288

Tam giác Hình thang Cánh song songC

ấu

tạo

LK vs cột Khớp cứng Cứng

Cấu tạo Góc giữa không đều giống dễ cấu tạo và tiêu chuẩn hóa

Thanh,góc~giống nhau

Chiều dài thanh bụng chênh nhau nhiều

đều nhau Nhiều thanh cùng chiều dài

Ch

ịulự

c

Độ cứng Ngoài MP không lớn trong và ngoài MP: lớn

Nội lực cácthanh

chênh lệch nhiều. khá đều nhau(hợp lý > giàn tam giác).

hợp lý trung bìnhNặng>giàn khác(>>⌂)

Khả năngchịu lực

Vùng giữa thường dư khá phù hợp với b.đồ M do tải trọng đứng

tương đối phù hợp …

Một số thanh bụng chịu nén theo cấu tạo lãng phí vật liệu

Sử

dụ

ng

ch

o

côn

gtr

ình -độ dốc lớn =35–45

-nhịp nhỏ:12, 15, 18m-vật liệu lợp có độ chống thấm kém.

-độ dốc mái nhỏ≤ 1/8-vượt nhịp khá lớn-VL lợp chống thấm tốt

-kết cấu chịu lực thay dầm-giàn cầu, giàn cầu

trục, giàn tháp trụ, …

I. KHÁI NIỆM CHUNG> HÌNH DẠNG GIÀN >ĐA GIÁC-CÁNH CUNG

• Tiết kiệm vật liệu

• Cánh trên bị gãy khúc hoặc uốn cong nên khó chế tạo

Đặc điểm cấu tạo

• Phù hợp biểu đồ M uốn nên là loại dàn hợp lý nhất về mặt chịu lực.

• Sự phân bố nội lực trong các thanh tương đối đều.

Đặc điểm

chịu lực

• Dùng cho giàn có nhịp khá lớnĐặc

điểm sử dụng

d

L

h

L

h

h0=

450

h

LL

d

h

ho

di 1/8

L

h

d d

LL

h h

a) b)

c) d)

e)

h) k)

0,2 0,288

Ngoài ra còn có giàn cấu tạo mái răng cưa: Theo sơ đồ phân bố nội lực thì không hợp lý, nhưng có ưu điểm lấy được ánh sáng đều.

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HÌNH DẠNG >GIÀN RĂNG CƯA

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HỆ THANH BỤNG

PHÂN LOẠI

Tam giácXiênPhân nhỏChữ thậpHình thoi

YÊU CẦU

- Cấu tạo các nút giàn: là đơn giản, giống nhau, thống nhất trong chế tạo. - Tổng chiều dài thanh bụng: nhỏ. - Góc giữa thanh bụng và thanh cánh:không quá nhỏ. - Thanh cánh trên: không bị uốn cục bộ do tải đặt ngoài nút giàn.

a)

c)d)

d)

e)

g) h)

i) k)

b) d

d

d

d

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HỆ THANH BỤNG> TAM GIÁC

Đặc điểm

• Các thanh bụng xiên về 2 phía.

• Góc giữa thanh bụng và thanh cánh dưới: 45 – 55o

• Khi khoảng cách xà gồ nhỏ hơn khoảng cách nút thì cấu tạo thêm thanh đứng để tránh uốn cục bộ.

• Nếu cần có thể đặt thêm thanh treo(để treo tải trọng)

Ưu điểm

• Số nút ít. Tải trọng tác dụng vào dàn và truyền đến gốitựa bằng con đường ngăn nhất.

• Tổng chiều dài các thanh bụng ngắn nhấtNhược điểm:Có 1 số thanh nén mà chiều dài lớn => dễ mất ổn định

a)

c)d)

d)

e)

g) h)

i) k)

b) d

d

d

d

a)

c)d)

d)

e)

g) h)

i) k)

b) d

d

d

d

a)

c)d)

d)

e)

g) h)

i) k)

b) d

d

d

d

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HỆ THANH BỤNG> XIÊN

Đặc điểm

• Các thanh xiên ở 1 nửa dàn cùng xiên về phía

• Chiều của thanh xiên chọn sao cho thanh xiên dài chịu kéo, thanh đứng ngắn chịu nén

• Dàn tam giác dùng hệ thanh bụng xiên không lợi vì các thanh xiên dài chịu nén, nhưng cấu tạo nút hợp lý.

• Góc giữa thanh xiên và thanh cánh dưới: 35 – 45o.

Ưu điểm: Các thanh cùng loại cùng 1 nội lực: đứng nén, xiên kéo.

Nhược điểm: Tổng chiều dài thanh bụng lớn. Đường truyền tải trọngđến gối tựa dài hơn. Nhiều nút, tốn công chế tạo

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HỆ THANH BỤNG> PHÂN NHỎ

Đặc điểm

• Khi tính toán dàn không kể vào, tính hệ chính trước rồi tính hệ thanh bụng phân nhỏ sau

Tác dụng

• Tránh uốn cục bộ cho thanh cánh trên

• Giảm chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn của thanh cánh trên

• Tăng độ cứng cho dàn

• Tuy có cấu tạo phức tạp nhưng trong 1 số trường hợp làm giảm trọng lượng của toàn cấu kiện

Hệ thanh bụng chữ thập: Gồm 2 loại thanh xiên chéo nhau kết hợp thanh đứng tạo nên hệ siêu tĩnh rất cứng. Dùng: dàn cầu,

tháp trụ cao, hệ giằng mái NCN, NCT

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HỆ THANH BỤNG> KHÁC

Hệ thanh bụng chữ K:

a)

c)d)

d)

e)

g) h)

i) k)

b) d

d

d

d

Tăng độ cứng cho dàn, Giảm chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn cho thanh bụng đứng.

Sử dụng trong dàn chịu lực cắt lớn do tải trọng ngang gây ra như dầm cầu, tháp trụ,. .

a)

c)d)

d)

e)

g) h)

i) k)

b) d

d

d

d

I. KHÁI NIỆM CHUNG > CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNHChieàu cao giaøn

Nhòp giaønBöô

ùc giaøn

Kh.caùch maét giaøn

-Yêu cầu sử dụng-Thiết kế kiến trúc-Giải pháp bố trí kết cấu công trình-Hình thức liên kết giàn với các kết cấu khác.

NHỊP GIÀN

CƠ SỞ

CÁCH XÁC

ĐỊNH

-Liên kết khớp với cột: L=kh.cách tâm 2 gối tựa. -Liên kết cứng với cột(cạnh bên của cột): lấy L = kh.cách mép trong của 2 đầu cột. -Thông thường(các thanh giàn là 2 thép góc): L(hợp lý)=18~36 m. -Được lấy theo modul 3m: L=18, 21,…, 36 m

I. KHÁI NIỆM CHUNG > KÍCH THƯỚC CHÍNH> NHỊP GIÀN

I. KHÁI NIỆM CHUNG > KÍCH THƯỚC CHÍNH> CHIỀU CAO GIÀN

Giàn hình thang Giàn tam giác

Đầu giàn ho

Liên kết khớp: ho≥60 cm

Liên kết cứng: ho≥1.5 m

hO=450 mm để dễ liên kết.

Giữa giàn h

Điều kiện kinh tế: h=(1/51/6)L

Thực tế thỏa điều kiệnvận chuyển: h=(1/71/9)L

Chiều cao h phụ thuộc vào loại vật liệu lợp.

Khi góc dốc cánh trên của giàn 22~40o thì thường lấy h=(1/3 1/4)L

•Phụ thuộc vào vị trí đặt tải trọng, góc nghiêng có lợi của hệ thanh bụng•Mái có xà gồ: khoảng cách mắt ở cánh trên nênchọn bằng khoảng cách xà gồ để tránh uốn cục bộ. Thường: 1.5 – 3m•Mái lợp panen: khoảng cách mắt bằng bề rộngpanen•Khoảng cách mắt cánh dưới: 3-6m•Nên làm panen cánh trên bằng ½ panen cánh dưới

I. KNCHUNG> KÍCH THƯỚC CHÍNH> KHOẢNG CÁCH MẮT GIÀN

I. > KÍCH THƯỚC CHÍNH> BƯỚC GIÀN+ĐỘ VỒNG

BƯỚC GIÀN(bước cột)khoảng cách giữa các giàn

• Yêu cầu kiến trúc

• Dây chuyền công nghệ

• Yêu cầu kinh tế

• Cùng mođul các cấu kiện lắp ghép

• Với vì kéo thép: B = 6m(bước hợp lý)

ĐỘ VỒNG

• Để khử độ võng khi chịu tải: chế tạo dàn có độ vồng xây dựng=độ võng khi chịu tải.

• Thường lấy f=1/200 bước dàn(bước cột)

I. KHÁI NIỆM CHUNG > HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN

Có 3 tác dụng chính:Ổn định: tạo thành kết cấu không gian, tăng độ cứng cho toàn nhà. Giảm chiều dài tính toán của một số thanh nén. Chịu lực: hệ giằng ở đầu cột, chịu gió đầu hồi, chịu hãm dọc cầu chạy. Lắp ráp: cố định tạm trong quá trình lắp dựng

Nhà thép công nghiệp có 2 hệ thống chính: hệ giằng mái và hệ giằng cột.

I. > HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN>NGUYÊN TẮC CẤU TẠO

Tải trọng

Gió

Thanh chống dọc nhà-tất cả các nút giàn thuộc thanh cánh trên ngăn cản các nút giàn chuyển dịch;-tất cả các khoang ở vị trí nút đỉnh giàn, nút đầu giàn, nút dưới chân cửa trời>ổn định khi thi công lắp dựng.

Giàn phẳng dễ mất ổn định khi chịu tải theo phương ngoài mặt phẳng

thanh cánh trên-một số thanh bụng chịu nén

nút giàn của giàn đầu hồi

Thanh chéo chữ thập-liên kết 2 giàn phẳng các khoang đầu hồi với nhau->khối kết cấu không gian ổn định 2 phía đầu hồi

Vị trí đặc biệt

MP cánh trên

được bố trí trong tất cả các khoang ở vị trí nút đỉnh giàn, nút đầu giàn, nút dưới chân cửa trời.

Hệ giằng cánh trên

Thanh chống dọc

Thanh chéo chữ

thập

-2 gian đầu hồi,-2 gian đầu+gian giữakhối nhiệt độ: khoảngcách giữa chúng 60mmiếng cứng trongMP thanh cánh trên

I. > HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN>BỐ TRÍ HỆ GIẰNG CÁNH TRÊN

Các giàn khác khác được liên kết với khối cứng bởi các xà gồ(khi sử dụng mái nhẹ) hay các tấm panel sườn BTCT.

I. > HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN>HỆ GIẰNG CÁNH DƯỚI

Mặt phẳng cánh dưới : thanh chéo chữ thập và các thanh chống dọc.-bố trí ở các vị trí, các khoang có hệ giằng cánh trên => tạo thành các khối cứng không gian bất biến hình.-Nhà xưởng có cầu trục chế độ làm việc nặng: bố trí thêm hệ giằng cánh dưới theo phương dọc nhà ở 2 khoang biên của thanh cánh dưới giàn. Nếu nhà nhiều nhịp thì có thể bố trí thêm ở cả các khoang giữa.

I. > HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN>HỆ GIẰNG ĐỨNG

Thanh chéo chữ thập-MP các thanh đứng của giàn-khoang có giằng cánh trên vàgiằng cánh dưới-Các gian khác: bố trí thanh chốngdọc trong mặt phẳng cánh trên vàcánh dưới nhằm tăng cường ổnđịnh ngoài mặt phẳng của giàn vàgiữ cố định khi lắp dựng. Khoảng cách giữa các hệ giằngđứng theo phương ngang nhà: 12 ~ 15 m.

II. TÍNH TOÁN GIÀN

TẢI TRỌNG

NỘI LỰCCHỌN TIẾT DIẸN

KIỂM TRA TIẾT DiỆN

• Mắt dàn là giao điểm của các trục thanh và được xem là khớp lý tưởng => các thanh trong dàn liên kết khớp ở 2 đầu• Tải trọng tác dụng lên dàn được qui về lực tập trung đặt tại mắt dàn. Do vậy các thanh trong dàn chỉ chịu kéo hoặc nén.

II. TÍNH TOÁN GIÀN> GIẢ THIẾT

1. Tĩnh tải

Gồm: tấm lợp, tấm chống thấm, các lớp cáchnhiệt, xà gồ, bản thân dàn giằng, cửa mái, trầnTải trọng tấm lợp:(gm)

Ngói: 45 – 60 kg/m2 máiTôn: 25 kg/m2Fibro: 30 kg/m2Panen: 250 – 350 kg/m2Các tấm lợp VL khác lấy theo catolo của nhà SX

Trọng lượng bản thân kết cấu mái: gd = n 1, 2. . L

2. Hoạt tải

Gồm: trọng lượng người, thiết bị sửachữa mái(hoạt tải mái), tải trọng gió, cần trục treo(nếu có),. . . Qui phạm với hoạt tải mái:

Pm = 75 kg/m2 => mái nặngPm = 35 - 50 kg/m2 => mái nhẹHệ số vượt tải: np = 1, 3

II. TÍNH TOÁN GIÀN> TẢI TRỌNG

Cụ thể

3. Đưa tải trọng về mắt giàn

II. TÍNH TOÁN GIÀN> TẢI TRỌNG

Tải được tính trên đơn vị diện tích mặt bằng và được quy đổi thành lực tập trung đặt tại nút dàn:– Pi: 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 cosα– B: bước dàn. – γQ: hệ số tin cậy về tải trọng ứng với qc

Tải trọng tác dụng vào dàn thêm 3 cặp mômen ở 2 đầu

3. Đưa tải trọng về mắt giàn: TH giàn liên kết cứng với cột

II. TÍNH TOÁN GIÀN> TẢI TRỌNG

+ Tĩnh tải: tác dụng trên cả giàn. + Hoạt tải sửa chữa mái: xét 3 trường hợp tá dụng: toàn giàn; nửa trái giàn(gây bất lợi cho thanh bụng chịu cắt) và nửa phải giàn. + Tải trọng gió: Tác dụng từ trái, từ phải gây bất lợi mái nhà nhẹ. + Tải trọng cần trục treo(nếu có): Tác dụng ở vai cột; vào nút giàn ở thanh cánh dưới Giá trị tải trọng lớn nhất tác dụng lên nút giàn.

Chú ý: Nếu có lực đặt ngoài mắt, thường đặt thêm dàn phân nhỏ

để triệttiêu momen do lực ấy gây ra. Nếu không thì ngoài lực dọc trục, thanh dàn còn chịu uốn

cục bộ. M uốn cục bộ xác định gần đúng theo sơ đồ dầm đơn giản, gốitựa là mắt dàn, nhịp là khoảng cách ngang của 2 mắt.

II. TÍNH TOÁN GIÀN> NỘI LỰC, TỔ HỢP TẢI TRỌNG1. Các trường hợp tải trọng tính toán

4cb

PdM

: hệ số kể đến tính liên tục của cánh trên, ψ=1 cho khoang đầuψ=0, 9 cho các khoang bên trong

II. TÍNH TOÁN GIÀN> NỘI LỰC, TỔ HỢP TẢI TRỌNG1. Các trường hợp tải trọng tính toán

Khi tổ hợp tuân theo nguyên tắc:+ Trọng lượng bản thân và tĩnh tải luôn có. + Hoạt tải lúc có lúc không. Chỉ kể đến khi nó gây nguy hiểm cho kết cấu, ngược lại thì không kể.

Có thể tính theo các phương pháp sau+ PP Giải tích: PP Tách mắt hoặc PP Mặt cắt+ PP Đồ họa: Crêmona(ĐA)+ Dùng phần mềm chuyên dụng: Feap, Sap,. . . + TH bài toán chịu tải trọng di động, ta phải dùng lý thuyết đường ảnh hưởng để xác định nội lực. + Sau khi giải xong lập thành bảng “Nội lực lực tính cho các trường hợp tải trọng” theo mẫu.

II. TÍNH TOÁN GIÀN> NỘI LỰC, TỔ HỢP TẢI TRỌNG2. Xác định nội lực

Qui ước:+ Nút có nhiều thanh nén hơn thanh kéo thì nút dễ xoay, được xem là khớp+ Nút có nhiều thanh kéo hơn thanh nén thì nút khó xoay, được xem là nút ngàm đàn hồi.

II. TÍNH TOÁN GIÀN> CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN

Ví dụ: Đối với giàn không có hệ bụng phân nhỏ:+ Thanh xiên đầu giàn: lx = L+ Thanh xiên thứ 2: lx = 0.8L

_ _ _

__ +

++a

bc d

e

l

l

l =

lx

__

1. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng(lx)

Dựa vào kết quả phân tích trên cdtt trong mặt phẳng dàn lấy như sau: Thanh cánh trên: lx = L Thanh cánh dưới: lx = L Thanh xiên, thanh đứng đầu dàn: lx = L Các thanh bụng khác: lx = 0.8L(Vì các mắt của chúng có

thanh kéo liên kết độ cứng nhất định) Các thanh bụng có nút dàn phân nhỏ: lx = 0.5L

1. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng(lx)

Thanh cánh thượng, hạ: + ly = khoảng cách giữa các điểm cố kết+ Điểm cố kết thường là điểm đặt các thanh giằngđứng. Nếu đặt panen, vị trí liên kết chân panen chínhlà điểm cố kết. Thanh bụng: ly = lVới dàn có hệ thanh bụng phân nhỏ, các thanh bụng nén(có chứa nút dàn phân nhỏ) có 2 trị số nội lực(N1 > N2):ly =(0.75 + 0.25 N2/N1)lThanh nằm trong phạm vi giữa 2 điểm cố kết mà có 2 trị số nội lực (N2 > N1) ly =(0, 75 + 0, 25 N2/N1) l1l1: khoảng cách giữa 2 điểm cố kết kết theo phương ngoài MP giàn

Đảm bảo sự làm việc khi chịu

tải trọng, vận chuyển và dựng

lắp các thanh dàn không bị

cong vênh thì phải thỏa độ

mảnh giới hạn:

II. TÍNH TOÁN GIÀN> CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN2. Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng(ly)

3. Độ mảnh giới hạn các thanh

+ Tiết diện của các thanh giàn thường bao gồm 2 thép góc ghép lại, thép góc đều cạnh hay không đều cạnh. + Thanh giàn chịu nén đúng tâm. Mất ổn định theo phương có độ mảnhlớn nhất+ Tiêu chí làm việc hợp lý của các thanh giàn là(điều kiện đồng ổn định):

II. TÍNH TOÁN GIÀN> TIẾT DIỆN HỢP LÝ

+Tiết diện nhỏ nhất là L50 5. +Không nên chọn quá 6~8 loại thép trong 1 giàn L 36 m. +Khi L 24 m: không cần thay đổi tiết diện thanh cánh. +Khi L> 24 m: cần thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu. Dùng không quá 2 loại tiết diện khi 24 36 m. +Bề dầy bản mã được chọn theo nội lực lớn nhất của thanh xiênđầu giàn, không nhỏ hơn 6 mm.

Bảng chọn chiều dày bản mắt chọn dựa vào lực lớn nhất ở TX đầu giàn

II. TÍNH TOÁN GIÀN> CHỌN+KIỂM TRA TIẾT DIỆN1. Nguyên tắc chọn tiết diện

Như cấu kiện chịu nén đúng tâm. Diện tích cần thiết:

+ gt: hệ số uốn dọc tra theo Bảng D.8 dựa vào độ mảnh λgt giả thiếtλgt=60÷80 với thanh cánhλgt=100÷120 với thanh bụng

+ Tra Bảng, chọn số hiệu thép góc cần dùng và tra ix, iy, Ag

– Tìm λmax=max(λx=Lx/ix; λy=Ly/iy) → min. – Kiểm tra tiết diện đã chọn:

λmax[λ];

+ A = 2Ag: diện tích tiết diệnNếu 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

min

C

Nf

A

II. TÍNH TOÁN GIÀN> KIỂM TRA TIẾT DIỆN HỢP LÝ2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh nén

+Diện tích cần thiết:

+Tra bảng chọn tiết diện thép góc, tra ix, iy, Ag+ Kiểm tra lại diện tích tiết diện:

An: diện tích thực tế của tiết diện

yc

C

NA

f

Với thanh có nội lực nhỏ → Ayc nhỏ → λ > [λ] → chọn tiết diện theo λ = [λ]

II. TÍNH TOÁN GIÀN> KIỂM TRA TIẾT DIỆN HỢP LÝ2. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh kéo

3. Chọn tiết diện thanh theo độ mảnh giới hạn

Với thanh có nội lực nhỏ → Ayc nhỏ → λ > [λ] → chọn tiết diện theo λ = [λ]

II. TÍNH TOÁN GIÀN> KIỂM TRA TIẾT DIỆN HỢP LÝ3. Chọn tiết diện thanh theo độ mảnh giới hạn

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

III. VÍ DỤ TÍNH TOÁN – BS 5950:2000

Ví dụ: Giàn mái dốc

Chord bracing

positions2.32 2.32 3.36

16.0m

Purlin at 2m centres

8.62 m4panels at 2155m

3.2

0m

1

2

3

4

5 6 78

9 10

11

13

1214

Kích thướcNhịp giàn 16.0 mChiều cao giàn 3.2 mĐộ dốc mái 21.8Chiều dài mái 8.62 mLiên kết bulong

TẢI TRỌNG

NỘI LỰC

BIÊN TRÊN

BIÊN DƯỚI

THANH CHỐNG

LIÊN KẾT

III. VÍ DỤ TÍNH TOÁN – BS 5950:PART1:2000

QUY PHẠM THIẾT KẾ KẾT CẤU ĐƠN GIẢN VÀ KẾT CẤU LIÊN TỤC BẰNG THÉP CÁN NÓNG

1. Phương pháp thiết kế- Trạng thái giới hạn cực hạn- Trạng thái giới hạn sử dụng

2. Hệ số an toàn- Về tải trọng- Về cường độ vật liệu- HSAT theo TCVN nhỏ hơn BS: cùng vật liệu và tải trọng danh nghĩa

3. Biến dạng giới hạn- Giá trị tối đa về biến dạng do tải trọng sử dụng(hoạt tải) không có hệ

số gia tải gây ra- Thường lớn hơn giá trị của TCVN(Toàn bộ tải trọng)

4. Vật liệu thép: S235, S275, S355- Thép cacbon thấp phổ thông S235- Thép cacbon thấp cường độ cao cơ bản S275- Thép hình cán nóng các nước có đặc trình hình học khác nhau dù cùng

kích cỡ.

III. VÍ DỤ TÍNH TOÁN – BS 5950:PART1:2000

QUY PHẠM THIẾT KẾ KẾT CẤU ĐƠN GIẢN VÀ KẾT CẤU LIÊN TỤC BẰNG THÉP CÁN NÓNG

5. Tải trọng tính toán- Tải trọng gió:

- BS 6399 phần 3: tốc độ gió đo trung bình trong 1h chu kz 5 năm- TCVN: Tốc độ gió đo trong 3s chu kz 50 năm

- Hệ số tổ hợp tải trọng: ghép chung vào hệ số vượt tải: VD tổ hợp 1.2(D+L+W) thay vì 1.4(D+W) và 1.6L.TCVN 0.9*(D+W+L): thường cho nội lực tính toán lớn hơn

Lớp mạ/cách nhiệt 0.12 kN/m²Tải trọng bản thân giàn(ước lượng) 8.0 kNTuyết/sửa chữa 0.75 kN/m²Áp lực gió(q)

Sử dụng hệ số áp lực bên trong và bên ngoài được cho ở Phụ lục 6, trường hợp nguy hiểm nhất của tải trọng gió trên mái là trường hợp ‘áp lực gió dương từ bên trong’ như hình. Áp lực hướng ra là:

.

cpl=02

0.7 0.7

-(0.7+0.2) 0.68=-0.61 kN/m²

Chord bracing

positions2.32 2.32 3.36

16.0m

Purlin at 2m centres

8.62 m4panels at 2155m

3.2

0m

1

2

3

4

5 6 78

9 10

11

13

1214

III. VD – 1. TẢI TRỌNG

III. VD – 1. TẢI TRỌNG

TĨNH TẢI

Mỗi xà gồ

Tính toán Giá trị

Lớp mạ =4.0 2.0 0.12 =0.96 kN

Tải trọng bản thân trên mỗi xà gồ(0.11 kN/m) và giàn: =0.11 4.0 + 8.0/10 =1.24 kN

Tổng tĩnh tải trên xà gồ =2.20 kN

Thanh kèo Wd=2.20 8.62/2.0 =9.48 kN

HOẠT TẢI

Mỗi xà gồ =4.0 2.0cos21.8 0.75 =5.56 kN

Thanh kèo Wi= 5.56 8.62/2.0 =24 kN

TẢI GIÓ

Mỗi xà gồ 0.61 (4.0 2) – hút =4.88 kN

Thanh kèo 4.88 8.62/2.0 =21 kN

Wd=9.48/4=2.37kN

Wi=24.0/4=6.00kN

Löïc nuùt Wd hoaëc W

i

a. Tĩnh tải Giàn được phân tích là mang tải tập trung ở nút giàn, chia mái thành chịu tải đối xứng qua nút trung tâm. Phân tích bằng tay hoặc kỹ thuật máy tính cho lực như bảng(coi như đối xứng, 1 nửa giàn được xem xét).Wd=9.48/4=2.37 kN

c. Tải gió Ww=21/4=5.25 kN

III. VD – 2. TẢI GIÀN

b. Tải tác dụngWi=24/6=6 kN

Ww=21.0/4=5.25kN

Ww/2

Ww/2

Ww/2

Ww/2

III. VD – 3. TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Xem xét 2 tổ hợp tải trọng:

+ 1.4(Wd+Wi)

+ 1.0Wd + 1.4Ww

Tải trọng gió hút: tổ hợp tải

trọng (1.4Wd+1.4Ww) và

1.2(Wd+Wi+Ww) có thể bỏ

qua.

Wd=9.48/4=2.37kN

Wi=24.0/4=6.00kN

Löïc nuùt Wd hoaëc W

i

Ww=21.0/4=5.25kN

Ww/2

Ww/2

Ww/2

Ww/2

Giàn được phân tích là mang tải tập trung ở nút giàn, chia mái thành chịu tải đối xứng qua nút trung tâm. Phân tích bằng tay hoặc kỹ thuật máy tính.

a. Momen thanh kèo

Giả sử vị trí đặt lực xà gồ chưa xác định.Lực tác dụng lên xà gồ =1.4(D+W)+1.6L=(0.96+0.44)+1.65.56=10.9 kNMomen uốn bộ phận tại đó lấy bằng WL/6<Mệnh đề 4.10(c)>

BM=10.92cos21.8/6=3.36 kNm

Lực nén lớn nhất F =121.9 kNLực kéo lớn nhất(do gió đảo chiều) =43.0 kN Khoảng cách nút=8.62/4 =2.16 m

III. VD – 4. THIẾT KẾ THANH KÈO

b. Lực tác dụng thanh kèo

c. Chọn thép

III. VD – 4. THIẾT KẾ THANH KÈO

III. VD – 4. THIẾT KẾ THANH KÈO

c. Kiểm tra tiết diện

Lực kéo lớn nhất= 113.9 kNLực nén lớn nhất= 39.2 kN

III. VD – 5. THIẾT KẾ BIÊN DƯỚI

a. Lực tác dụng thanh kèo

b. Chọn thép

III. VD – 5. THIẾT KẾ BIÊN DƯỚI

c. Kiểm tra tiết diện

III. VD – 6. THIẾT KẾ THANH CHỐNG SỐ 1O

a. Lực tác dụng

Chord bracing

positions2.32 2.32 3.36

16.0m

Purlin at 2m centres

8.62 m4panels at 2155m

3.2

0m

1

2

3

4

5 6 78

9 10

11

13

1214

Lực nén lớn nhất F= 23.9 kNLực kéo lớn nhất = 10.3 kN

III. VD – 7. LIÊN KẾT thanh 6-7-10-13

Giả sử bản nối dày 8mm và sử dụng 2 bulong 20mm lỗ 22mm như hình:

Lực lớn nhất [13]=32.3kN

Chênh lệch lực giữa [6] và [7]=32.2 kN.

Nếu thanh 6 và 7 được thêm vào liên kết này(để thay đổi kích thước và giảm độ dài chế tạo/lắp ghép) thì lực lớn nhất ở thanh 6 sẽ là 96.9 kN.

Chord bracing

positions2.32 2.32 3.36

16.0m

Purlin at 2m centres

8.62 m4panels at 2155m

3.2

0m

1

2

3

4

5 6 78

9 10

11

13

1214

III. VD – 7. LIÊN KẾT thanh 6-7-10-13

Rõ ràng là 1 bulong kích thước 16mm cũng thỏa mãn điều trên.Ứng suất của miếng ghép có thể dựa trên chiều rộng hữu hiệu: 60/cos 30o – 22 = 47 mmỨng suất tấm: = 32.3103/(847) = 86N/mm2

(giá trị tối đa là cường độ chịu kéo py= 275N/mm²)

III. VD – 7. LIÊN KẾT thanh 6-7-10-13