Đang tải... (xem toàn văn)
Giao Trình kết cấu thép đại cương - Chương 5
1 DÀN THÉP 5.1 Đại cương 5.2 Tính toán dàn 5.3 Cấu tạo nút dàn 5.4 Dàn thép ống 5 2 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP Dàn thép là kết cấu rỗng gồm nhiều thanh ghép lại với nhau tại mắt dàn bằng liên kết hàn hoặc bu lông Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM thanh cánh trên thanh cánh dưới thanh bụng nút (mắt) dàn đỉnh dàn thanh xiên đầu dàn thanh đứng đầu dàn Hình 5.1 Cấu tạo dàn 3 5.1.1 Phân loại ● Dàn nhẹ: nội lực bé, thanh dàn là một thép góc hay thép ống ● Dàn thường: nội lực tương đối lớn, thanh dàn thường được ghép từ hai thép góc ● Dàn nặng: chịu tải trọng nặng như dàn cầu, dàn cầu chạy, dàn nhà nhịp lớn Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM Hình 5.3 Tiết diện thanh dàn nặng Hình 5.2 Tiết diện thanh dàn hai thép góc 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 4 5.1.2 Hình dáng dàn ● Dàn tam giác ● Dàn hình thang ● Dàn có cánh song song ● Dàn đa giác ● Dàn cánh cung Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM Hình 5.4 Các hình dáng dàn f) g) 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 5 5.1.3 Sơ đồ kết cấu ● Dàn đơn giản ● Dàn liên tục ● Dàn có đầu thừa ● Dàn kiểu khung ● Dàn kiểu tháp, trụ ● Dàn kiểu vòm Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM Hình 5.5 Sơ đồ kết cấu của dàn f) g) 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 6 5.1.4 Hệ thanh bụng ● Hệ thanh bụng tam giác ● Hệ thanh bụng xiên ● Hệ thanh bụng phân nhỏ ● Hệ thanh bụng chữ thập ● Hệ thanh bụng chữ K ● Hệ thanh bụng quả trám Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM Hình 5.6 Hệ thanh bụng 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 7 5.1.5 Kích thước của dàn a. Nhịp dàn L: ● Dàn kê lên đầu cột (khớp): L là khoảng cách tâm hai gối tựa ● Dàn liên kết mép cột: L là khoảng cách mép trong hai cột b. Chiều cao dàn H: ● Dàn có cánh song song, dàn hình thang: H = (1/5 ~ 1/6)L thường chọn H = (1/7 ~ 1/9)L c. Khoảng cách nút dàn d: ● Mái có xà gồ: d = 1.5m ~ 3m ● Mái panel: d = bề rộng panel ● Khoảng cách nút dàn cánh dưới (mái panel) d = 3m hoặc 6m d. Bước dàn: là khoảng cách giữa các dàn Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 8 5.1.6 Hệ giằng: tăng độ ổn định ngoài mặt phẳng cho dàn a. Hệ giằng cánh trên ● Nằm trong mặt phẳng cánh trên ● Giảm chiều dài tính toán của thanh cánh trên chịu nén ● Vị trí: đầu nhà, cuối nhà, giữa nhà, đầu khối nhiệt độ, giữa khối nhiệt độ, cuối khối nhiệt độ b. Hệ giằng cánh dưới ● Nằm trong mặt phẳng cánh dưới ● Vị trí: tại nơi có hệ giằng cánh trên c. Hệ giằng đứng ● Nằm trong mặt phẳng thanh đứng ● Vị trí: đầu dàn, giữa dàn, khoảng cách giữa các giằng đứng không quá 15m. Theo phương dọc nhà, bố trí nơi có hệ giằng cánh trên và hệ giằng cánh dưới Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 9 Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM Hình 5.7 Bố trí hệ giằng mái 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP 10 5.2.1 Tải trọng tính toán ● Tải trọng thường xuyên + Trọng lượng kết cấu dàn + Trọng lượng các lớp cấu tạo mái: giằng, tấm lợp, lớp chống thấm, lớp cách nhiệt, xà gồ, cửa mái, trần treo, thiết bị…) ● Tải trọng tạm thời + Tải trọng sửa chữa mái (người và thiết bị) + Tải gió + Tải cần trục treo (nếu có)… Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN 11 a. Tải trọng đứng: P i - lực tập trung tại nút I d i l , d i r - khoảng cách các nút dàn bên trái và bên phải nút i q tc - tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên đơn vị diện tích mặt bằng B - bước dàn γ Q - hệ số tin cậy về tải trọng Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN Hình 5.8 Xác định tải đứng tác dụng lên nút dàn (5.1) Bq dd P tc Q r i l i i g 2 + = 12 b. Tải trọng gió: q 0 áp lực gió tiêu chuẩn c 1 , c 2 hệ số khí động k hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực động theo chiều cao B bước dàn Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN Hình 5.9 Tải gió tác dụng lên nút dàn (5.2) kBaCnqW o 11 5.0= kBaCnqW o 12 = kBaCnqW o 23 5.0= kBaCnqW o 24 = 13 5.2.2 Xác định nội lực a. Phương pháp: + Các phương pháp cơ học kết cấu + Sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu b. Các trường hợp tải trọng: + Tải trọng thường xuyên (đặt toàn dàn) + Tải trọng sửa chữa mái (đặt nửa dàn hoặc toàn dàn) + Tải gió + Tải cần trục treo (nếu có) 5.2.3 Tổ hợp nội lực + Tổ hợp cơ bản 1: Tĩnh tải + 1 hoạt tải (n c = 1.0) + Tổ hợp cơ bản 2: Tĩnh tải + ≥ 2 hoạt tải (n c = 0.9) Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN 14 l – chiều dài hình học của thanh l 1 – khoảng cách giữa các mắt được liên kết không cho chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn (bằng các giằng, các tấm mái cứng được hàn hoặc bắt bu lông với cánh dàn Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN Hình 5.10 Các sơ đồ thanh bụng dàn để xác định chiều dài tính toán các thanh 15 5.2.4 Chiu di tớnh toỏn thanh dn Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5.2 TNH TON DN Bng 5.1 Chiu di tớnh toỏn ca cỏc thanh dn phng Phng un dc Chiu di tớnh toỏn l 0 Thanh cỏnh Thanh xiờn, thanh ng gi ta Cỏc thanh bng khỏc 1. Trong mt phng dn a. i vi cỏc dn, tr nhng dn mc 1.b b. i vi dn c lm t thộp gúc n v dn cú cỏc thanh bng liờn kt dng ch T vi thanh cỏnh l l l l 0.8l 0.9l 2. Ngoi mt phng dn a. i vi cỏc dn, tr nhng dn mc 2.b b. Dn cú cỏc thanh cỏnh l nh hỡnh cong, cỏc thanh bng liờn kt dng ch T vi thanh cỏnh l 1 l 1 l 1 l 1 l 1 0.9l 1 16 + Nu theo chiu di thanh (cỏnh, bng) cú cỏc lc nộn N 1 v N 2 (N 1 > N 2 ) thỡ chiu di tớnh toỏn ngoi mt phng dn ca thanh (hỡnh 5.10c) l: + Chiu di tớnh toỏn l 0 ca cỏc thanh bng ch thp (hỡnh 5.10e) ly nh sau: Trong mt phng dn, bng khong cỏch t tõm ca mt dn n im giao nhau ca chỳng (l 0 = l) Ngoi mt phng dn, i vi cỏc thanh chu nộn ly theo bng 5.2, i vi cỏc thanh chu kộo ly bng chiu di hỡnh hc ca thanh (l 0 = l 1 ) Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5.2 TNH TON DN ữ ữ ứ ử ỗ ỗ ố ổ += 1 2 10 25.075.0 N N ll (5.3) 17 Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN Bảng 5.2 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn của thanh bụng chữ thập chịu nén Đặc điểm mắt giao nhau của các thanh bụng Chiều dài tính toán l 0 nếu thanh giao nhau với thanh khảo sát là thanh chịu kéo không chịu lực chịu nén + Cả hai thanh đều không gián đoạn + Thanh giao nhau với thanh khảo sát gián đoạn và có phủ bản mã: - Thanh khảo sát không gián đoạn - Thanh khảo sát gián đoạn l 0.7l 1 0.7l 1 0.7l 1 l 1 - l 1 1.4l 1 - Ghi chú: l – khoảng cách từ tâm mắt dàn đến điểm giao nhau của các thanh l 1 – chiều dài hình học của thanh 18 5.2.5 Chọn tiết diện thanh dàn a. Chọn tiết diện thanh chịu kéo + Diện tích cần thiết của tiết diện thanh: + Tra bảng chọn số hiệu thép có A > A yc + Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện thanh dàn + Kiểm tra tiết diện đã chọn Với γ c – hệ số điều kiện làm việc N – lực kéo tính toán A n – diện tích tiết diện thực của thanh dàn λ max = max(λ x , λ y ) và [λ] – độ mảnh giới hạn Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN f N A c yc g ³ f A N c n gs £= [ ] ll £ max (5.4) (5.5) (5.6) 19 b. Chọn tiết diện thanh chịu nén + Diện tích cần thiết của tiết diện thanh: + Tra bảng chọn số hiệu thép có A > A yc + Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện thanh dàn + Kiểm tra tiết diện đã chọn Với γ c – hệ số điều kiện làm việc N – lực kéo tính toán Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN (5.7) (5.8) (5.9) [ ] ll £ max f N A cgt yc gj ³ f A N c g j s £= min f A N c n gs £= (5.10) 20 A n – diện tích tiết diện thực của thanh dàn λ max = max(λ x , λ y ) [λ] – độ mảnh giới hạn φ min tra bảng theo λ max + Chiều dày bản mắt chọn dựa vào lực lớn nhất của thanh bụng, theo bảng 5.3 Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5.2 TÍNH TOÁN DÀN x x x i l = l y y y i l = l Bảng 5.3 Chiều dày bản mắt dàn Nội lực lớn nhất trong thanh bụng ≤ 150 151 đến 250 251 đến 400 401 đến 600 601 đến 1000 1001 đến 1400 1401 đến 1800 1801 đến 2200 2201 đến 2600 2601 đến 3000 Chiều dày bản mắt (mm) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 [...]... TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.2 Nỳt trung gian cú ni thanh cỏnh Hỡnh 5. 12 Nỳt trung gian cú ni thanh cỏnh 23 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.3 Nỳt trung gian cú ni thanh cỏnh Hỡnh 5. 13 Nỳt trung gian cú ni thanh cỏnh (ni bng thộp gúc) 24 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.4 Nỳt nh dn Hỡnh 5. 14 Nỳt nh dn 25 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3 .5 Nỳt... Nỳt di gia dn Hỡnh 5. 15 Nỳt di gia dn Lờ Vn Phc Nhõn 26 H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.6 Nỳt di u dn Hỡnh 5. 16 Nỳt di u dn Lờ Vn Phc Nhõn 27 H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.7 Nỳt trờn u dn Hỡnh 5. 17 Nỳt trờn u dn Lờ Vn Phc Nhõn 28 H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.8 Dn gi lờn ct bờ tụng Hỡnh 5. 18 Dn gi lờn ct bờ tụng Lờ Vn Phc Nhõn 29 H Bỏch Khoa TPHCM 5. 4 DN THẫP NG 5. 4.1 Yờu cu i vi... (5. 13) 0. 85 h s iu kin lm vic ca ng hn k n s phõn b ng sut khụng u dc theo ng hn hf chiu cao ng hn lw chiu di ng hn, c tớnh theo: [ l w = 0.5pdx 1 .5( 1 + cos ec a ) - cos ec a ] (5. 14) Giỏ tr ph thuc vo ng kớnh ng thộp, ly theo bng 5. 4 Bng 5. 4 Giỏ tr ca h s d/D 0.2 0 .5 0.6 0.7 0. 75 0.8 0. 85 0.9 0. 95 1.00 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1. 05 1.06 1.08 1.12 1.22 32 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 4 DN THẫP... TPHCM 5. 4 DN THẫP NG 5. 4.2 Cỏc dng liờn kt thanh thộp ng xiờn vo thanh cỏnh Hỡnh 5. 19 Cỏc dng liờn kt thanh thộp ng xiờn vo thanh cỏnh a) Liờn kt hn khụng bn mt; b) Liờn kt hn cú bn m cong c, d) Liờn kt hn u ng ó p bt; e, f) Liờn kt hn dựng bn mt 31 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 4 DN THẫP NG + bn ng hn liờn kt thanh bng xiờn vo thanh cỏnh kim tra theo iu kin: N 0.85h f lw (b f w )min g c Ê1 (5. 13).. .5. 2 TNH TON DN c Chn tit din thanh theo mnh gii hn + Bỏn kớnh quỏn tớnh yờu cu theo hai phng: i xyc = i yyc = lx [l ] (5. 11) ly (5. 12) [l ] + Chn s hiu thộp theo ixyc v iyyc + Kim tra li tit din ó chn theo iu kin bn, n nh v mnh 21 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 3 CU TO NT DN 5. 3.1 Nỳt trung gian khụng cú ni thanh cỏnh Hỡnh 5. 11 Nỳt trung gian khụng cú ni thanh... TPHCM 5. 4 DN THẫP NG 5. 4.3 Ni thộp ng Hỡnh 5. 20 Cỏc dng ni thanh thộp ng a) Liờn kt hn hai ng lút v ng hn thng b) Liờn kt hn dựng ng lút v ng hn xiờn c) Liờn kt hn hai ng thộp dựng bn cong p bờn ngoi d) Liờn kt hn hai ng thộp khỏc ng kớnh; e) Liờn kt dựng bu lụng 33 Lờ Vn Phc Nhõn H Bỏch Khoa TPHCM 5. 4 DN THẫP NG + Cỏc ng thộp cú cựng ng kớnh c hn vi nhau trờn ng lút bng thộp (hỡnh 5. 20a) Tớnh toỏn kim... nhau trờn ng lút bng thộp (hỡnh 5. 20a) Tớnh toỏn kim tra chu nộn v kộo nh sau: N Ê1 pDtb t (b f w )min g c Vi (5. 15) Dtb l ng kớnh trung bỡnh ca ng thộp cú chiu dy nh hn t l chiu dy thanh thộp ng nh hn + Chiu di ng hn khi s dng bn p cong (hỡnh 5. 20c) c tớnh theo: ổ pD ử l w = 2n a + ỗ ữ ố 2n ứ 2 (5. 16) 2 Vi a l chiu di ng cong ca bn p dc theo trc ng thộp n l s lng bn m cong bao quanh chu vi ng thộp 34 . bảng 5. 4 Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5. 4 DÀN THÉP ỐNG ( ) 1 85. 0 min £ cwwf flh N gb ( ) [ ] aaxp ececdl w coscos 15. 15. 0 -+= (5. 13) (5. 14) Bảng 5. 4 Giá trị của hệ số ξ d/D 0.2 0 .5 0.6. TPHCM 5. 3 CẤU TẠO NÚT DÀN Hình 5. 13 Nút trung gian có nối thanh cánh (nối bằng thép góc) 25 5.3.4 Nút đỉnh dàn Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5. 3 CẤU TẠO NÚT DÀN Hình 5. 14 Nút đỉnh dàn 26 5. 3 .5. theo bảng 5. 3 Lê Văn Phước Nhân ĐH Bách Khoa TPHCM 5. 2 TÍNH TOÁN DÀN x x x i l = l y y y i l = l Bảng 5. 3 Chiều dày bản mắt dàn Nội lực lớn nhất trong thanh bụng ≤ 150 151 đến 250 251 đến 400 401