11/03/2013 §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP CHƯƠNG 5: GIÀN THÉP y Chiều cao tiết diện dầm h tăng nhịp L vượt độ tăng => nhằm đảm bảo điều kiện độ võng (TTGH 2) x Khi vượt nhịp vừa nhỏ (L < 12 m) => sử dụng giải pháp kết cấu dầm thép định hình (dầm đặc) h y Khi vượt nhịp lớn (L = 12 ÷ 15 m) => sử dụng giải pháp dầm thép tổ hợp hàn, BL, đinh tán (dầm đặc) Bản bụng dầm x Khi vt nhp ln (L > 15 m) => sử dụng giải pháp kết cấu giàn thộp (dm rng) x x h y Cánh dầm L So với dầm (dầm đặc) độ cứng uốn (trong mặt phẳng) giàn thép lớn có chiều cao lớn, NĐ có cấu tạo phức tạp, tốn cơng chế tạo §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Các khái niệm giàn thép: Chi tiết nút giàn thép: Liên kết giàn mã thường dùng liên kết hàn (là phổ biến nhất), liên kết bulông, liên kết đinh tán Sơ đồ giàn thép: hệ kết cấu gồm thép xếp đặt quy tụ điểm, gọi nút giàn (hay mắt giàn), giàn liên kết lại với nút giàn 10 Các giàn: Thanh cánh trên, cánh thượng 10 Thanh bụng xiên Thanh xiên đầu giàn Thanh cánh dưới, cánh hạ Thanh đứng Bản mã Liên kết nút giàn: giàn liên kết trực tiếp với nhau; thông thường chúng liên kết với thông qua thép (hay mã) 11/03/2013 §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Phân loại giàn Phân loại giàn 1.1 Theo công dụng: Giàn đỡ mái nhà công nghiệp, giàn mái nhà dân dụng (vì kèo) 1.2 Theo cấu tạo giàn Giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp khoan, … 1.2 Theo cấu tạo giàn Giàn nhẹ: Sử dụng nội lực cánh nhỏ N < 200 tấn; tải trọng tác dụng nhỏ vượt độ nhỏ Giàn thường: Sử dụng nội lực cánh lớn N < 5000 kN; tải trọng tác dụng không lớn vượt độ lớn Các giàn tạo thành từ thép góc, có dạng hình chữ T, chữ thập a) y Các giàn tạo thành từ thép góc L hay thép tròn; b) y d) y x Sử dụng phổ biến VD: sử dụng thép góc L 50x6 hay 60x7 … c) y x d) y x e) y x x §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Phân loại giàn Phân loại giàn 1.2 Theo cấu tạo giàn 1.3 Theo sơ đồ kết cấu: Giàn nặng: Giàn kiểu dầm đơn giản: Nội lực cánh lớn N ≥ 5000 kN; sử dụng làm giàn cầu, giàn cầu chạy, ƯĐ: cấu tạo đơn giản, dễ dựng lắp; chịu ảnh hưởng nhiệt độ độ lún lệch gối tựa Các giàn có dạng tổ hợp từ thép hình thép bản, có dạng chữ I, hình hộp, … NĐ: có độ cứng uốn nhỏ, chiều cao giàn yêu cầu lớn, tốn vật liệu a) a) b) c) b) e) 11/03/2013 §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Phân loại giàn Phân loại giàn 1.3 Theo sơ đồ kết cấu: 1.3 Theo sơ đồ kết cấu: Giàn kiểu dầm liên tục: Giàn kiểu khung: ƯĐ: Sử dụng làm khung chịu lực cho các cơng trình có độ nhịp lớn ƯĐ: (khắc phục NĐ giàn đơn giản) độ cứng uốn lớn so với giàn dầm đơn giản, chiều cao giàn nhỏ hơn, tiết kiệm vật liệu thép NĐ: chế tạo dựng lắp phức tạp hơn; chịu ảnh hưởng nhiệt độ độ lún lệch gối tựa h) Giàn kiểu vòm: ƯĐ: Sử dụng làm kết cấu chịu lực cho cơng trình vượt độ lớn, vượt nhịp 60 m ; nhà triển lãm, nhà thể thao, … d) k) Giàn kiểu dầm có mút thừa: ƯĐ: Nội lực phân bố giàn hợp lý so với giàn khơng có mút thừa, cân biểu đồ mơmen gối nhịp dầm §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Phân loại giàn e) §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Hình dạng giàn 1.3 Theo sơ đồ kết cấu: Các yêu cầu lựa chọn giải pháp kết cấu giàn: Giàn kiểu tháp trụ: a) Yêu cầu để vượt nhịp: L bé hay lớn ƯĐ: Sử dụng cho cơng trình tháp, trụ ăngten, cột điện vượt sơng, … b) u cầu để nước mái: độ dốc mái i lớn hay bé, hay mái dốc hay mái thoải phụ thuộc vào loại vật liệu lợp mái c) Yêu cầu liên kết giàn mái cột: liên kết khớp hay cứng, nhằm đảm bảo hệ kết cấu mái toàn hệ cơng trình có đủ độ cứng cần thiết d) u cầu vẻ đẹp hình khối kiến trúc: tạo đường mái thẳng, cong, hay uốn lượn cầu kỳ e) Yêu cầu kinh tế: dễ chế tạo dựng lắp, tiết kiệm vật liệu 11/03/2013 §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Hình dạng giàn Hình dạng giàn a) Giàn tam giác (a, b): a) Giàn tam giác (a, b): b) b) a) d ,2 h h h h0 = 450 ,2 8 L L ,2 8 h d ,2 h0 = 450 a) L L Giàn liên kết khớp với cột Đặc điểm cấu tạo: Đầu giàn nhọn (h0 = 0) hay h0 = 450 mm nên coi giàn liên kết khớp với cột => độ cứng uốn mặt phẳng giàn nhỏ; - Góc giàn khơng nhau, có chỗ góc nhỏ => khó cấu tạo nút giàn - Chiều dài bụng chênh nhiều ; §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP c) §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Hình dạng giàn d i /8 c) Giàn cánh song song (d): ho b) Giàn hình thang (c): Đặc điểm sử dụng (theo độ dốc): Dùng cho công trình u cầu mái có độ dốc lớn i ≥ 0,2 (mái lợp ngói, lợp tơn, lợp phibrơximăng) d h Hình dạng giàn Đặc điểm chịu lực: Khả chịu lực không phù hợp với biểu đồ mômen uốn tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ra; - Nội lực phân bố giàn chênh nhiều; - Một số bụng khoảng nhịp chịu lực nén nhỏ lại có chiều dài lớn nên phải chọn tiết diện theo độ mảnh tới hạn => gây lãng phí vật liệu h L Giàn liên kết ngàm với cột Cột Đặc điểm cấu tạo: Liên kết cứng với cột (h0 lớn) => độ cứng uốn ngồi mặt phẳng lớn; - Góc không nhỏ => dễ cấu tạo nút giàn; - Chiều dài giàn tương đối nhau, không chênh lớn Đặc điểm chịu lực: Khả chịu lực phù hợp với biểu đồ mômen uốn tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ; - Nội lực phân bố giàn (hợp lý giàn tam giác); Đặc điểm sử dụng: Dùng cho cơng trình u cầu độ dốc mái nhỏ (i ≤ 1/8 = 0,125), lợp panen BTCT ; cơng trình có vượt nhịp lớn L Đặc điểm cấu tạo: Liên kết cứng với cột (h0 lớn) => độ cứng uốn mặt phẳng lớn; - Có nhiều giàn chiều dài, có nhiều mắt giàn giống => dễ cấu tạo, dễ thống hoá chế tạo Đặc điểm chịu lực: Khả chịu lực tương đối phù hợp với biểu đồ mômen uốn tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ; - Nội lực phân bố hợp lý giàn tam giác, hợp lý so với giàn hình thang Đặc điểm sử dụng: Dùng làm giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp trụ, … 11/03/2013 §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Hình dạng giàn Hệ bụng giàn d) Giàn đa giác, giàn cánh cung (h, k): d) Giàn đa giác, giàn cánh cung (h, k): h) k) Các yêu cầu bố trí bụng: d h h d L L Đặc điểm cấu tạo: Liên kết cứng với cột (h0 lớn) => độ cứng uốn mặt phẳng lớn; - Có nhiều giàn chiều dài, có nhiều mắt giàn giống => dễ cấu tạo, dễ thống hoá chế tạo Yêu cầu cấu tạo nút giàn: đơn giản, có nhiều nút giống => dễ thống chế tạo Yêu cầu tổng chiều dài bụng: nhỏ Yêu cầu góc bụng cánh: khơng nhỏ Yêu cầu cánh trên: không bị uốn cục tải đặt nút giàn Đặc điểm chịu lực: Khả chịu lực tương đối phù hợp với biểu đồ mômen uốn tải trọng đứng tác dụng lên giàn gây ; - Nội lực phân bố hợp lý giàn tam giác, hợp lý so với giàn hình thang Đặc điểm sử dụng: Dùng làm giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp trụ, … §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Hệ bụng giàn Hệ bụng giàn a) Hệ bụng tam giác: (a) , (b) b) Hệ bụng xiên: (c) ; (d) d a) b) d) d d α Nhận biết: gồm hướng lên hướng xuống (a) đặc điểm cấu tạo: Nên sử dụng đứng để tránh uốn cục cho cánh đồng thời giảm chiều dài cho cánh chịu nén (b) Nhận biết: gồm có đứng xiên nửa giàn xiên phía Đặc điểm cấu tạo: Có thể bố trí để đứng chịu nén cịn xiên có chiều dài lớn chịu kéo giàn cánh song song (c) Hệ bụng xiên sử dụng cho giàn tam giác (d): Về mặt chịu lực khơng tốt xiên có chiều dài lớn lại chịu nén Góc hợp lý bụng cánh chọn khoảng 45o ÷ 55o Nhưng mặt cấu tạo nút thuận lợi góc khơng q nhỏ, dùng ƯĐ: số lượng nút ít, tổng chiều dài bụng nhỏ Góc hợp lý bụng xiên cánh 35o – 45o NĐ: số bụng chịu nén lại có chiều dài lớn ƯĐ: Các loại chị nén hay kéo NĐ: Tổng chiều dài bụng lớn, có nhiều loại nút khác nhau, tốn cơng chế tạo 11/03/2013 §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Hệ bụng giàn Hệ bụng giàn c) Hệ bụng phân nhỏ: d) Hệ bụng khác: Tải trọng tập trung tác dụng nút giàn g) h) d) L ƯĐ: sử dụng hệ bụng phân nhỏ để tránh uốn cục cho cánh giàn, giảm chiều dài tính tốn mặt phẳng giàn cánh bụng xiên Sử dụng mái lợp panen BTCT Hệ bụng chữ thập (g) => có độ cứng lớn; - Sử dụng hiệu trường hợp giàn chịu lực tác dụng đổi chiều, giàn cầu, hệ giằng mái, … Hệ bụng hình thoi (h) => thuận tiện cho việc nối cánh: kết cấu tháp trụ, NĐ: bụng xiên làm phức tạp mặt cấu tạo, làm giảm trọng lượng tồn giàn §5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ GIÀN THÉP Kích thước giàn (thường) Hệ bụng giàn a) Nhịp giàn L : d) Hệ bụng khác: Khi giàn kê lên đầu cột (liên kết khớp với cột): thường lấy L = khoảng cách tâm gối tựa i) k) Khi giàn liên kết với cạnh bên cột (liên kết cứng): lấy L = khoảng cách mép đầu cột Đối với giàn thông thường (các giàn thép góc) => nhịp hợp lý giàn L = 18 ~ 36 m Hệ bụng hình chữ K (k) => làm tăng độ cứng giàn, giảm chiều dài tính tốn mặt phẳng cho bụng đứng; Nhịp giàn lấy theo môđun m: L = 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36 m; - Sử dụng cho giàn chịu lực cắt lớn, dầm cầu, tháp trụ … Hệ bụng giàn tam giác (i) có góc dốc = 35o ~ 45o , nhịp lớn L = 20 ~ 24 m => tiết kiệm vật liệu dạng khác 11/03/2013 Kích thước giàn (thường) Kích thước giàn (thường) b) Chiều cao giàn h, chiều cao đầu giàn h0: b) Chiều cao giàn h, chiều cao đầu giàn h0: Giàn hình thang, Giàn cánh song song: Giàn hình tam giác: Chiều cao hợp lý theo điều kiện kinh tế: 1 1 h =  ÷ L 5 6 chiều cao h phụ thuộc vào loại vật liệu lợp Khi góc dốc cánh giàn α= 1 1 ÷ L 3 4 22 ~ 40o thường lấy h =  Tuy nhiên khó thoả mãn điều kiện vận chuyển => nên thường lấy chiều cao giàn nhỏ : 1 1 h =  ÷ L 7 9 Có thể lấy chiều cao đầu giàn h0 = 450 mm để dễ liên kết Chiều cao đầu giàn thường lấy h0 = 2,2 m b) d d h0 = 450 ,2 h b) α L Kích thước giàn (thường) ,2 8 h a) d a) L Hệ giằng không gian c) Khoảng cách tâm nút giàn d: Ở cánh giàn: thường lấy d = m 1,5 sử dụng hệ giàn phân nhỏ, khoảng cách xà gồ Thanh cánh giàn: thường lấy d = 3; 4,5 m Thanh cánh thường chịu kéo nên lấy d lớn d /8 a) Hệ giằng cánh trên: h i ho c) Nguyên tắc cấu tạo: L d) Bước giàn : b) Hệ giằng cánh dưới: c) Hệ giằng đứng: Khoảng cách giàn (bước giàn) phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, kiến trúc Thường lấy B = m 11/03/2013 Hệ giằng không gian Hệ giằng không gian Nguyên tắc cấu tạo: Nguyên tắc cấu tạo: Kết cấu giàn phẳng tính tốn, thiết kế chịu tải trọng tác dụng mặt phẳng giàn Kết cấu giàn phẳng dễ ổn định theo phương ngồi mặt phẳng giàn Khi tải trọng gió tác dụng vng góc với mặt phẳng giàn => Tải trọng gió truyền vào nút giàn cánh cánh giàn đầu hồi Khi chịu tải trọng TT HT tác dụng theo phương đứng => cánh trên, số bụng chịu nén => Cần bố trí chống dọc nhà tất nút giàn thuộc cánh (vì chịu nén) để ngăn cản (hay cố kết) nút giàn khơng cho chuyển dịch ngồi mặt phẳng giàn; - Cần liên kết giàn phẳng thuộc khoang đầu hồi với => sử dụng chéo chữ thập => nhằm tạo khối kết cấu khơng gian ổn định phía đầu hồi nhà để chịu tải trọng gió ngang - Đối với kết cấu mái panen BTCT panen có tác dụng chống cho nút giàn thuộc cánh giàn cơng trình giai đoạn sử dụng - Cần bố trí chống dọc nhà tất khoang vị trí nút đỉnh giàn, nút đầu giàn, nút chân cửa trời => ổn định giàn thi cơng lắp dựng - Bằng cách bố trí chữ thập chống dọc liên kết nút giàn gian đầu hồi (2 khoang đầu hồi) Gọi hệ giằng không gian nhằm liên kết giàn phẳng lại với => để tạo khối kết cấu không gian ổn định Hệ giằng không gian Hệ giằng không gian Nguyên tắc cấu tạo: a) Hệ giằng cánh trên: Hệ giằng khơng gian gồm có loại: - Hệ giằng cánh nằm MP cánh trên; b' a' - Hệ giằng cánh nằm MP cánh dưới; - Hệ giằng đứng nằm MP đứng a e b e' g g' c' c a' d Gồm chéo chữ thập chống dọc nhà bố trí mặt phẳng cánh giàn Các chéo chữ thập (có chống dọc) thường bố trí gian đầu hồi, gian đầu khối nhiệt độ, gian khối nhiệt độ để đảm bảo khoảng cách chúng không 60 m => tạo thành miếng cứng mặt phẳng cánh 11/03/2013 Hệ giằng không gian Hệ giằng không gian a) Hệ giằng cánh trên: b) Hệ giằng cánh dưới: b' a' a b e' e g' c a' d g b' c' a' a b e' e g' c' c a' d g Các chống dọc nhà bố trí tất khoang vị trí nút đỉnh giàn, nút đầu giàn, nút chân cửa trời Gồm chéo chữ thập chống dọc nhà bố trí mặt phẳng cánh giàn Các giàn khác khác liên kết với khối cứng xà gồ (khi sử dụng mái nhẹ) hay panen sườn BTCT Các chéo chữ thập (gồm dọc) thường bố trí vị trí, khoang có hệ giằng cánh => tạo thành khối cứng khơng gian bất biến hình Hệ giằng khơng gian Hệ giằng không gian b) Hệ giằng cánh dưới: c) Hệ giằng đứng: b' a' a e b e' g g' b' c' c a' d a' a e b e' g g' c' c a' d Hệ giằng khoang đầu hồi cịn có tác dụng làm gối tựa cho cột đầu hồi (cột chống gió) => gọi giàn gió Gồm chéo chữ thập bố trí vị trí đầu giàn, giàn chân cửa trời mặt phẳng đứng giàn Trong nhà xưởng có cầu trục chế độ làm việc nặng cần bố trí thêm hệ giằng cánh theo phương dọc nhà khoang biên cánh giàn Nếu nhà nhiều nhịp bố trí thêm khoang Thường chéo chữ thập bố trí khoang có giằng cánh giằng cánh (ở gian đầu hồi, gian đầu khối nhiệt độ, gian khối nhiệt độ để đảm bảo khoảng cách chúng không 60 m) 11/03/2013 Hệ giằng khơng gian §5.2 TÍNH TỐN c) Hệ giằng đứng: GIÀN THÉP Sơ đồ tính giàn b' a' a e b e' g g' c' c a' d Các gian khác bố trí chống dọc mặt phẳng cánh cánh nhằm tăng cường ổn định mặt phẳng giàn giữ cố định lắp dựng Khoảng cách hệ giằng đứng theo phương ngang nhà: 12 ~ 15 m Tải trọng tác dụng lên giàn Nội lực giàn Chiều dài tính tốn giàn a) Đối với chịu N kéo: b) Đối với chịu N nén: Tiết diện hợp lý giàn Chọn kiểm tra tiết diện giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Sơ đồ tính giàn Sơ đồ tính giàn Gồm giàn xếp đặt có trục đồng qui điểm (gọi nút giàn, hay mắt giàn) Cấu tạo để tải trọng đặt tập trung nút giàn: Tấm panen BTCT rộng 1,5m chân panen đặt nút giàn; Mái lợp tơn có xà gồ gác qua nút giàn để đỡ tôn Tránh tải trọng tác dụng làm cong cục cho giàn Sử dụng hệ bụng phân nhỏ để tải trọng đặt vào nút giàn Tính tốn giàn thường với gồm thép góc L Nội lực giàn gồm chủ yếu N kéo nén (M Q nhỏ coi 0) => Xem nút giàn lien kết khớp sử dụng phương pháp CHKC để tính Đối với giàn nặng có giàn tiết diện hình hộp, chữ I, … có M lớn Chú ý: Khung gồm nhịp tầng chịu tác dụng lực ngang F đặt tập trung nút khung => khung có M Q chủ yếu Tuy nhiên thêm xiên => Nội lực khung chủ yếu gồm lực dọc trục N kéo nén 10 11/03/2013 §5.2 TÍNH TOÁN GIÀN THÉP Tải trọng tác dụng lên giàn Tĩnh tải + hoạt tải §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Nội lực giàn Cần tính riêng rẽ cho trường hợp tải trọng: Tĩnh tải: tác dụng giàn Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) : trọng lượng thân kết cấu, vật liệu lợp … Hoạt tải sửa chữa mái: xét trường hợp: Tác dụng lên toàn giàn; Tác dụng nửa trái giàn (gây bất lợi cho bụng chịu cắt); Tác dụng nửa phải giàn Tải trọng gió: Tác dụng từ trái, Tác dụng từ phải => Gió gây bất lợi cho nhà mái nhẹ Tải trọng tạm thời : hoạt tải sửa chữa mái (người, thiết bị), tải trọng gió, cần trục treo, Tải trọng cần trục treo (nếu có): Tác dụng vai cột; tác dụng vào nút giàn cánh => Tính giá trị tải trọng lớn cần trục treo tác dụng lên nút giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn a) Đối với chịu N kéo: b) Đối với chịu N nén: y x z Thanh giàn chịu nén dễ bị cong mặt phẳng giàn bị cong vênh mặt phẳng giàn; - Bị phá hoạ bền, vật liệu đạt tới cường độ chảy thép - Cần xác định độ mảnh λ để kiểm tra độ mảnh lớn nhất, đảm bảo không bị cong vênh vận chuyển dựng lắp Thanh bị phá hoại ổn định tổng thể => tính tốn chịu nén tâm N ϕ A ≤ f ⋅γc Cần xác định độ mảnh lớn thanh: ? λmax = Max(λx ; λ y ) 11 11/03/2013 §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn b) Đối với chịu N nén: b) Đối với chịu N nén: Tiết diện giàn: a) y z x x y x y z Cần xác định độ mảnh lớn giàn: đó: λ x = l x ix λ y = l y iy λmax = Max(λx ; λ y ) lx = µ x ⋅ l ix = I x A ly = µ y ⋅ l iy = I y A µx µ y : hệ số chiều dài tính tốn trục x-x y-y phụ thuộc vào đặc điểm liên kết đầu thanh, liên kết khớp, liên kết ngàm hay ngàm đàn hồi Cần xác định liên kết đầu giàn Cần xác định chiều dài tính tốn giàn lx ly, hệ số chiều dài tính tốn đầu giàn liên kết với mã nút giàn Độ cứng mã bị uốn cong mặt phẳng giàn mặt phẳng giàn khác nhau, mặt phẳng giàn lớn Chú ý trục tiết diện giàn (trục y-y nằm mặt phẳng giàn; trục x-x vng góc với mặt phẳng giàn) Hệ số chiều dài tính tốn bị uốn cong mặt phẳng giàn bị uốn cong ngồi mặt phẳng giàn khác §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn a) y x b) Đối với chịu N nén: y x b) Đối với chịu N nén: l Chiều dài tính tốn giàn bị uốn cong mặt phẳng giàn lx: y x a) z Nút giàn gồm giàn liên kết với mã qui tụ nút l Chiều dài tính tốn giàn bị uốn cong mặt phẳng giàn lx: y x z Mức độ xoay hay nhiều nút giàn phụ thuộc vào: Dấu nội lực giàn liên kết vào nút Bản mã dầy 12 đến 16 mm, cao hàng chục cm nên có độ cứng định uốn mặt phẳng giàn, khớp lý tưởng - Các giàn liên kết vào nút mà chịu N kéo có khả giữ cho nút khơng xoay (vì có tác dụng kéo thẳng ra) Khi giàn chịu nén bị cong (hay bị ổn định) => Bản mã (hay nút giàn) bị xoay theo => Kéo theo đầu khác liên kết với mã (nút giàn) xoay theo => Dẫn đến giàn liên kết vào nút bị cong theo - Các giàn liên kết vào nút mà chịu N nén khơng có khả giữ cho nút khơng xoay; Ngược lại cịn làm cho dễ bị cong thêm 12 11/03/2013 §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn b) Đối với chịu N nén: b) Đối với chịu N nén: Chiều dài tính toán giàn bị uốn cong mặt phẳng giàn lx: Chiều dài tính tốn giàn bị uốn cong mặt phẳng giàn lx: Xác định dấu nội lực giàn: Ví dụ: l l b _ _ Qui ước: nút giàn có nhiều giàn chịu nén (-) chịu kéo nút xem liên kết khớp; a c Đối với giàn khơng có hệ bụng phân nhỏ: _ d _ + _ _ + e _ - Thanh xiên đầu giàn: lx = l _ - Thanh xiên thứ 2: a lx = 0,8 l − Thanh xiên thứ 2: b) Đối với chịu N nén: Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng giàn ly: Bản mã bị uốn ngồi mặt phẳng => có độ cứng ngồi mặt phẳng bé, bỏ qua Đối với giàn có hệ bụng phân nhỏ: lx = l l ly = l + e _ + lx = 0,5l Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng giàn ly: Thanh xiên thứ 2: + _ _ − xiên đầu giàn : lx = 0,5l b) Đối với chịu N nén: ly = l _ d _ Đối với giàn có hệ bụng phân nhỏ: §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn Thanh xiên đầu giàn: c l §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn Đối với giàn khơng có hệ bụng phân nhỏ: b _ + l Ngược lại nút giàn có nhiều giàn chịu kéo (+) xem ngàm đàn hồi lx = l lx = Nút giàn có nhiều chịu kéo (+) liên kết vào khả chống xoay nút lớn l _ c _ d b _ _ + _ _ _ + + a e l - Đối với giàn có hệ giàn phân nhỏ lực nén khác nhau: đoạn N2 đoạn N1 >N2 Nếu thiên an tịan ta sử dụng giá trị lực nén lớn cho đoạn N2 N1 y x z - Các xiên (thanh xiên đầu giàn): Có nội lực nén N1 N2 với N1 > N2  N l y =  0,75 + 0,25 N1    l ≤ l  13 11/03/2013 §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn a) §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chiều dài tính tốn giàn y b) Đối với chịu N nén: x c) Độ mảnh giới hạn giàn: Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng giàn ly: Đối với giàn có hệ bụng phân nhỏ: Thanh chịu nén : λ ≤ [λ ] Thanh chịu kéo: λ ≤ [λ ] kéo nén y x z - Thanh cánh cánh dưới: lấy khoảng cách điểm cố kết ngăn cản cánh chuyển vị khỏi mặt phẳng giàn : Thanh cánh trên: ly = khoảng cách xà gồ, chống dọc nhà, khoảng cách chân panen, … Thanh cánh : ly = khoảng cách giằng cánh dưới, … §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Tiết diện hợp lý giàn §5.2 TÍNH TOÁN GIÀN THÉP Tiết diện hợp lý giàn Tiết diện giàn thường bao gồm thép góc ghép lại, thép góc cạnh hay không cạnh Thanh giàn chịu nén tâm Mất ổn định theo phương có độ mảnh lớn λmax Tiêu chí làm việc hợp lý giàn (điều kiện đồng ổn định): λx = λ y lx l y = ix i y 14 11/03/2013 §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Tiết diện hợp lý giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chọn kiểm tra tiết diện giàn a Nguyên tắc chọn tiết diện: Các dạng tiết diện giàn: a) a) b) b) y c)c) y d) d) y x - Tiết diện nhỏ L50 × y x x - Không nên chọn 6~8 loại thép giàn L ≤ 36 m - Khi L ≤ 24 m : không cần thay đổi tiết diện cánh Có tỷ lệ bán kính qn tính tiết diện: ix ≈ i y i x ≈ 0,5i y i x ≈ 0,75i y ix ≈ i y - Khi L > 24 m : cần thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu Dùng không loại tiết diện 24 36 m - Bề dầy mã chọn theo nội lực lớn xiên đầu giàn, không nhỏ mm, tra Bảng 5.1 Sử dụng thích hợp cột có chiều cao tính tốn: lx ≈ ly l x ≈ 0,5l y l x ≈ 0,8l y lx ≈ l y §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chọn kiểm tra tiết diện giàn §5.2 TÍNH TỐN GIÀN THÉP Chọn kiểm tra tiết diện giàn b) Chọn kiểm tra tiết diện chịu nén: c) Chọn kiểm tra tiết diện chịu kéo: Như cấu kiện chịu nén tâm Diện tích tiết diện yêu cầu: Diện tích tiết diện yêu cầu: Ayc ≥ ϕ ϕ chưa biết, sơ giả thiết λ gt λ gt N ⋅ f ⋅γ c = 60 ÷ 80 cánh ; = 100 ÷ 120 bụng Từ Ayc , tra bảng thép hình để chọn số hiệu tiết diện đặc trưng hình học tiết diện: ix, iy, Ag N Kiểm tra tiết diện chọn: ϕ ⋅ A ≤ f ⋅ γ c ϕ xác định theo λmax = max(λx ; λ y ) Ayc ≥ N f ⋅γ c Từ Ayc , tra bảng thép hình để chọn số hiệu, đặc trưng hình học: ix, iy, Ag Kiểm tra tiết diện chọn: σ= N ≤ f ⋅γc An λ ≤ [λ ] d) Chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn: i x , yc = lx [λ ] i y , yc = ly [λ ] (Cơng thức 4.8 – 4.11) Tra bảng thép hình để chọn số hiệu Nếu điều kiện kiểm tra không thoả mãn, cần chọn lại tiết diện giàn 15 11/03/2013 §5.3 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT GIÀN Nguyên tắc chung §5.3 CẤU TẠO VÀ Các giàn chọn theo tiết diện hợp lý TÍNH TỐN NÚT GIÀN Khi cánh khơng có thay đổi tiết diện L ≤ 24 m: Điểm hội tụ giàn nằm trục cánh Khi cánh có thay đổi tiết diện (khi nối cánh) 24 < L ≤ 36 m: Điểm hội tụ giàn nằm trục trung bình, trục lớn khoảng cách trục khơng lớn 1,5% chiều cao cánh thép góc Bản mã nên chọn có hình dáng đơn giản đảm bảo truyền lực tốt: Hình chữ nhật, hình thang, tam giác, đa giác lồi Góc mép mã trục thanh mã α ≥ 15o, nhằm đảm bảo truyền lực §5.3 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT GIÀN §5.3 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT GIÀN Nguyên tắc chung Nút trung gian Bề dầy mã chọn theo nội lực lớn bụng (thanh xiên đàu giàn), tra Bảng 5.1 a) b) Khe hở đầu bụng cánh: c ≥ 6tbm − 20 c ≥ 50 mm c ≤ 80 mm mm Khe hở cánh nối lấy 50 mm Đường hàn giàn mã có chiều cao yêu cầu h f ≥ mm chiều dài l ≥ 50 mm (cho đường hàn không liên tục) Có thể hàn đầu thép góc 16