KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG THÉP TS Nguyễn Ngọc Linh, Bộ mơn Cơng trình Thép – Gỗ phòng 312 nhà A1, Đại Học Xây Dựng Tel 0904 247 817, 04 386 97 006 Tài liệu tham khảo Kết cấu thép Cấu kiện Chủ biên Phạm Văn Hội Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2009 Kết cấu thép Cơng trình dân dụng công nghiệp Chủ biên Phạm Văn Hội Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2006 Kết cấu thép nhà dân dụng công nghiệp Chủ biên Nguyễn Quang Viên Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2011; Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCXDVN 338:2005 §1 Đại cương nhà công nghiệp Kết cấu nhà công nghiệp tầng thép sử dụng rộng rãi cơng trình cơng nghiệp Chúng thường áp dụng cho nhà hay nhiều nhịp xưởng sản xuất, nhà kho cho cơng trình dân dụng trung tâm vận chuyển-phân phối hàng hóa, siêu thị, cơng trình cơng cộng nhà thi đấu thể thao … Một số ứng dụng kết cấu nhà công nghiệp tầng thép Một số ứng dụng kết cấu nhà công nghiệp tầng thép I Đặc điểm chung nhà công nghiệp Vật liệu chế tạo - Khung bê tơng cốt thép; Khung tồn thép; Khung hỗn hợp Sự làm việc cầu trục Tải trọng cầu trục gây phá hoại cho kết cấu mỏi; - - Chế làmviệc việc cầu trục; KQ Chếđộ độ làm Nhẹ KN làm việc với sức trục Q T (%) ≤15 Trung bình ≤0.75 ≤0.5 ≤20 Nặng ≤1 ≤1 ≤40 Rất nặng ≈1 ≤1 ≥60 II Các yêu cầu thiết kế nhà công nghiệp Thỏa mãn đồng thời hai yêu cầu bản: yêu cầu sử dụng yêu cầu kinh tế Yêu cầu sử dụng:  Phù hợp dây chuyền công nghệ thuận tiện việc lắp đặt thiết bị máy móc Yêu cầu liên quan đến bước cột, hệ giằng, hướng di chuyển cầu trục;  Đảm bảo độ cứng dọc ngang thiết bị nâng cẩu làm việc bình thường;  Đảm bảo chịu lực độ bền lâu tải trọng động xâm thực môi trường;  Đảm bảo điều kiện thơng gió chiếu sáng II Các yêu cầu thiết kế nhà công nghiệp Yêu cầu kinh tế:  Giảm giá thành vật liệu, chế tạo (điển hình hóa cấu kiện), vận chuyển, xây lắp…  Rút ngắn thời gian xây dựng chi phí khác (duy tu, bảo dưỡng) q trình sử dụng cơng trình §2 Cấu tạo nhà công nghiệp tầng nhịp I Các phận kết cấu nhà xưởng:     Phần ngầm: kết cấu móng chủ yếu sử dụng loại móng đơn, tùy theo điều kiện địa chất sử dụng móng nơng sâu; Phần thân: cột, dầm cầu trục, hệ giằng cột, hệ cột sườn tường; Phần mái: dàn mái (dàn kèo), dầm mái, hệ giằng mái, hệ kết cấu cửa mái, hệ xà gồ (đối với mái nhẹ); Kết cấu khung ngang: kết cấu chịu lực bao gồm phận móng, cột, dầm xà dàn kèo Các phận kết cấu nhà xưởng Khung nhà xưởng mái nặng b) Tính tốn chân cột đế liền có dầm đế Dựa vào biểu đồ ứng suất đáy đế, dùng phương trình cân mơmen với trọng tâm vùng nén, tìm lực kéo bulông M  N �a Nb  y a - khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm cột y - khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến bulơng neo b) Tính tốn chân cột đế liền có dầm Có thể tính đế bulơng neo theo sơ đồ ứng suất đế kể đến biến dạng dẻo bê tông, ứng suất vùng nén đạt đến Rn Chiếu lực lên phương đứng tìm lực kéo bulơng Nb  D  N D - hợp lực vùng bê tông chịu nén D   �l �B �Rn ×l - chiều dài vùng nén  - hệ số xác định theo điều kiện cân mômen trục bulông chịu kéo �N � e  b    1 1 l �B �Rn l - khoảng cách từ mép biên chịu nén đến bulông neo chịu kéo b) Tính tốn chân cột đế liền có dầm đế Trong trường hợp, diện tích bulơng neo xác định: Nb Ab  n1 �fba Ab - diện tích thu hẹp bulơng, đường kính bulơng neo tăng thêm 3mm kể đến điều kiện chống ăn mòn (dmin≥20mm) n1 - số bulơng neo phía fbt - cường độ chịu kéo tính tốn bulơng neo §1.6 Tính tốn xà ngang đặc Tính tốn tiết diện xà ngang  chọn cặp nội lực tính tốn tiết diện sau: tiết diện lớn nhỏ xà ngang vát, tiết diện chân cửa trời (nếu có) tiết diện đỉnh khung  Tiết diện xà sơ chọn tính nội lực khung nên sau có tổ hợp nội lực tiến hành kiểm tra khả chịu lực xà, không đảm bảo điều kiện chịu lực ổn định phải chọn lại tiết diện xác định lại nội lực  Nội lực xuất xà ngang gồm M, N V Phụ thuộc vào độ dốc mái, xà ngang phải kiểm tra theo  - Cấu kiện chịu nén lệch tâm; Tính tốn tiết diện xà ngang   Chiều dài tính tốn mặt phẳng khung lx lấy nhịp khung L (vì nút đỉnh xà có chuyển vị) Chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng uốn ly lấy khoảng cách điểm ngăn cản chuyển vị theo phương mặt phẳng xà ngang (khoảng cách hai điểm giằng mái) Tính tốn tiết diện xà ngang Liên kết cột với xà ngang  Trong nhà công nghiệp tầng nhịp xà ngang thường liên kết cứng (liên kết chịu mômen) với cột  Liên kết thực theo nhiều cách: Liên kết xà ngang đỉnh cột Liên kết xà ngang bên cạnh cột Liên kết theo đường chéo Liên kết cột với xà ngang a) Cấu tạo liên kết đỉnh cột Liên kết xà ngang với cột thơng qua hai bích bulơng (thường cường độ cao) có đường kính d=16, 20, 24, 27, 30mm Bản bích có bề rộng bbb bề rộng cột bf kéo dài phía cánh ngồi cột khoảng a để bố trí thêm hàng bulông Liên kết cột với xà ngang Các bulơng phía ngồi (vùng chịu kéo) bố trí từ 2÷4 hàng, bulơng phía (vùng chịu nén) bố trí từ 1÷2 hàng, Khoảng cách e hàng bulông vùng chịu kéo vùng nén phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo ≤16d Khoảng cách bulông lấy theo Bảng sau: (mm) a b c g p s d ≤24 10 60 60 10 10 45 0 d ≥24 13 80 60 12 12 55 0 Liên kết cột với xà ngang b) Kiểm tra liên kết bulông Mômen gây uốn làm tách hai bích Coi liên kết xoay quanh hàng bulông cùng, lực kéo lớn hàng bulơng ngồi  Kiểm tra với M N (bỏ qua ảnh hưởng N N0) N max b M �h1  N �y    ��h i � N  tb � c Liên kết cột với xà ngang  Kiểm tra với lực cắt V V � N  vb � c n h1 - khoảng cách hai hàng bulơng ngồi hi - khoảng cách từ hàng bulông thứ i đến tâm quay n - số bulông liên kết [N]vb, [N]tb - khả chịu cắt chịu kéo bulông c - hệ số điều kiện làm việc liên kết Liên kết cột với xà ngang  Bản bích phải có chiều dày tbb đủ lớn để truyền lực kéo mômen vào bulơng  tbb =16÷20mm  Đường hàn góc liên kết bích với cột tính gần đúng, coi đường hàn góc cánh cột chịu M N đường hàn với bụng chịu V Liên kết nối xà ngang đỉnh khung Tương tự liên kết xà ngang cột, đoạn xà hàn bích liên kết với bulông Khoảng theo: cách cấu tạo bulông thường lấy s (mm) a b c g p d ≤24 115 70 60 100 100 45 d ≥24 135 80 60 120 120 55 Liên kết nối xà ngang đỉnh khung Cách tính tốn liên kết tương tự cách tính tốn liên kết xà cột trình bày Tại liên kết đỉnh khung, có V vng góc với trục xà N dọc theo trục Chiếu V N lên phương đứng lực để kiểm tra cắt bulông  V �cos �N �sin 