LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
Lời nói đầu
Kết cấu thép ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Nó có
một vị trí rất quan trọng trong ngành xây dựng nhờ những u thế nổi trội so với
các kết cấu gạch, đá, gỗ hay bêtông cốt thép nh khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy
cao, trọng lợng nhẹ, tính công nghiệp hóa cao, Kết cấu thép hầu nh có u thế
tuyệt đối trong các loại hình công trình: tháp trụ, khung dàn không gian nhịp lớn,
các loại bể chứa dầu chứa khí, nồi cao áp,
Khoa học kỹ thuật và công nghệ ngày càng phát triển, kết cấu thép cũng
đã có những bớc tiến mạnh mẽ. Nhà thép tiền chế - phổ biến là loại hình khung
đặc mảnh nhịp lớn - có thể coi là một trong những công trình áp dụng công nghệ
xây dựng mới. Mặc dù sinh sau đẻ muộn nhng nhà thép tiền chế đã nhanh
chóng phát triển và đợc áp dụng rông rãi ở rất nhiều nơi trên thế giới.
Mới đợc du nhập vào Việt Nam khoảng 15 năm trở lại đây nhng thuật
ngữ nhà thép tiền chế đã trở nên quen thuộc với những ngời làm xây dựng nớc
ta. Tuy nhiên, đối với những kỹ s thiết kế Việt Nam thì việc tính toán, thiết kế
nhà thép tiền chế vẫn còn rất mới mẻ và gặp nhiều khó khăn do trong tiêu chuẩn
Việt Nam cha có một hớng dẫn cụ thể, chi tiết cho việc tính toán, thiết kế các
cấu kiện có tiết diện thay đổi (cấu kiện vát). Trong tiêu chuẩn Anh BS5950-1:
2000 đã giải quyết đợc toàn bộ những khó khăn này. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm
hiểu và thiết lập quy trình thiết kế nhà thép tiền chế ở Việt Nam theo các tiêu
chuẩn nớc ngoài (cụ thể là tiêu chuẩn BS5950-1: 2000) là thực sự cần thiết.
Do điều kiện có hạn, trong khuôn khổ của luận văn này, học viên chỉ đi
sâu vào vấn đề Tính toán thiết kế khung thép tiền chế một tầng một nhịp
theo tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 hy vọng làm sáng tỏ quy trình tính toán và
giúp ngời kỹ s có thêm những t liệu khi lựa chọn vấn đề này.
Đề tài gồm 6 chơng:
Chơng 1 : Giới thiệu về tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 và các vấn đề chung khi
thiết kế.
Chơng 2 : Nêu tổng quan, các bộ phận của nhà thép tiền chế, cách bố trí và đặc
2
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
thì tiết diện lớn (ví dụ nách khung, ), chỗ nội lực nhỏ thì tiết diện đợc thu hẹp
(ví dụ chân cột liên kết khớp với móng, ). Điều này khiến giảm đợc trọng lợng
thép, dẫn đến giảm chi phí vận chuyển và dựng lắp.
Hình 1.1 - Nhà thép tiền chế
Nhiều hãng lớn của nớc ngoài đã tiếp cận thị trờng nuớc ta; phải kể đến là
Kirby, Zamil Steel, Amstrong, Butler và trớc đây là các hãng của Tiệp Khắc,
trong đó Zamil Steel đang chiếm lĩnh đợc thị trờng nhiều nhất.
ở Việt Nam, hiện nay có rất nhiều công ty thiết kế, chế tạo nhà thép. Một
số công ty thiết kế nhiều kết cấu thép nh Thikeco, VCC, CDC, CCU, Vinaconex
ở phía Bắc; CETTA, IDC, ở phía Nam, một số đơn vị chuyên chế tạo nh công
ty kết cấu thép Đông Anh, Formach và các công ty cơ khí khác
Hiện tại các chơng trình tính toán của nớc ngoài và các quy phạm đi
kèm cha đợc ngời thiết kế hiểu một cách thấu đáo. Cha có một đơn vị nào ở
Việt Nam có một quy trình thiết kế thực sự bài bản cho việc thiết kế khung
tiền chế.
Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành Việt nam (TCVN) đợc xây dựng trên nền
tảng hệ thống tiêu chuẩn của Liên Xô cũ còn có nhiều hạn chế về tính đồng bộ,
về tính kinh tế và về phạm vi áp dụng; đặc biệt là không có quy định cụ thể về
kiểm tra các cấu kiện dạng vát. Vì vậy ngời thiết kế không thể sử dụng TCVN
để thiết kế khung thép tiền chế. Từ nhu cầu thực tiễn, Bộ xây dựng đã ra Quyết
định 09/2005 quy định về việc cho phép sử dụng các tiêu chuẩn nớc ngoài vào
việc thiết kế các công trình xây dựng ở Việt Nam. Do vậy việc nghiên cứu sâu
hơn để có thể sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế của nớc ngoài trong điều kiện Việt
Nam là cần thiết. Đề tài này nhằm xây dựng một quy trình cho thiết kế khung
thép tiền chế một tầng một nhịp theo tiêu chuẩn BS5950-1:2000, sử dụng ở Việt
Nam.
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
3
Chơng 4 : Thiết kế các cấu kiện
Chơng 5 : Kết cấu liên tục
Chơng 6 : Liên kết
Chơng 7 : Thử nghiệm bằng gia tải
1.3. Tình hình sử dụng BS 5950-1 : 2000 trên thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới, tiêu chuẩn BS 5950 đợc chấp nhận và sử dụng khá phổ biến
nh: Singapore, Thái lan, Malaysia, Trung Quốc Tiêu chuẩn BS đợc biết đến và
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
4
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
sử dụng ở Việt Nam từ trớc những năm 75. Hiện nay BS là một trong những tiêu
chuẩn đợc luật pháp Việt Nam cho phép sử dụng. GS.TS Đoàn Định Kiến đã
biên dịch sang tiếng Việt tiêu chuẩn này vào năm 2000 và 2004, có tựa đề H-
ớng dẫn thiết kế kết cấu thép theo tiêu chuẩn Anh BS 5950-1 : 2000.
1.4. Các vấn đề chung về thiết kế [14]
1.4.1. Phơng pháp thiết kế
Thiết kế kết cấu theo trạng thái giới hạn. Các trạng thái giới hạn bao gồm:
a. Trạng thái cực hạn (Trạng thái giới hạn về phá hỏng)
- Độ bền chịu lực (phá hoại, bị oằn, bị chảy).
- ổn định chống lật đổ.
- Phá hoại về mỏi.
- Phá hoại giòn
b. Trạng thái giới hạn về sử dụng
- Độ võng.
- Sự rung
- Độ lâu bền, sự ăn mòn
Nhận xét : Giống với tiêu chuẩn TCVN338: 2005, tiêu chuẩn BS cũng
thiết kế kết cấu theo trạng thái giới hạn, mọi kết cấu đợc thiết sao cho không vợt
quá trạng thái giới hạn.
1.4.2. Các hệ số an toàn:
5
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
12
xét xác suất các tải trọng xuất hiện đồng thời, với giá trị lớn nhất quy
định. Tích của hai hệ số này
1
gọi là hệ số tải trọng;
ps
xét sự sai khác của kết cấu so với mô hình tính toán nó;
pm
xét sự sai khác của ứng xử của vật liệu trong kết cấu so với giả thiết
tính toán. Tích của hai hệ số này đợc gọi là
p
hệ số kết cấu.
Các giá trị của
f
đợc cho trong bảng 1.1 dới đây (trích từ bảng 2, BS
5950)
, tơng ứng với chúng là hệ số của TCXDVN 338:2005.
Bảng 1.1 - Hệ số an toàn tải trọng
r
Stt
Hệ số an toàn tải trọng
r
BS5950-1:2000
TCXDVN
.
1.4.5. Biến dạng giới hạn
- Trạng thái giới hạn về sử dụng bao gồm 3 tiêu chí: biến dạng, độ rung và
độ lâu bền.
- BS 5950-1:2000 qui định biến dạng giới hạn của nhà hay bộ phận nhà đ-
ợc xem xét do tải trọng sử dụng(hoạt tải) không có hệ số gia tải gây ra.
- TCXDVN 338:2005, cũng qui định độ võng đợc xác định theo tải trọng
tiêu chuẩn không kể đến hệ số động lực và không xét sự giảm yếu của tiết diện
do lỗ bulông.
Bảng 1.2 - So sánh giá trị giới hạn về biến dạng của hai tiêu chuẩn
Stt Kết cấu BS 5950-1: 2000 TCXDVN
1 Dầm chính L/360 L/400
2 Các dầm khác L/200 L/250
3 Cột H/300 H/100 đến H/240
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
6
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
1.4.6. Vật liệu thép
1.4.6.1. Các mác thép dùng làm kết cấu
Trong BS 5950-1:2000 chỉ giới thiệu ba cấp thép chính tiêu chuẩn Châu Âu
EN 10025 và EN 10137, với kí hiệu chung là Snnn trong đó S là viết tắt của
Structural và nnn là chỉ số giới hạn chảy của thép N/mm
2
. Cấp thép cơ bản đợc
lấy là thép cấp S275, đây là thép cácbon thấp có cờng độ khá cao. Thép cácbon
thấp phổ thông là cấp S235 không đợc coi là cấp thép cơ bản.
1.4.6.2. Cờng độ tính toán của thép
Cờng độ tính toán của thép đợc lấy là:
P
y
63
80
100
150
355
345
335
325
315
295
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
7
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
S 460 16
40
63
80
100
450
440
430
410
400
1.4.7. Đặc trng tiết diện
Phân loại tiết diện thành các lớp là vấn đề quan trọng của việc tính toán
kết cấu. Để tránh mất ổn định cục bộ cho cột và các cấu kiện khác nói chung,
BS5950 quy định tỷ số giới hạn giữa bề rộng và bề dày của mỗi bộ phận của
một tiết diện ngang khi chịu ứng suất nén (do mô men uốn hoặc do lực dọc
trục gây ra). Các bộ phận của tiết diện và cả tiết diện đợc chia làm 4 lớp: Dẻo,
đặc chắc, nửa đặc chắc và mảnh. Tỷ số (bề rộng / bề dày) đợc trình bày trong
T
b
28 32 40
Bụng của tiết
diện I, H, hộp
Trục trung hòa
ở giữa bản bụng
t
d
80 100 120
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
8
T
d
T
D
t
b
B
x
x
y y
t
b
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
b - phần vơn ra của bản cánh ;
B - bề rộng bản cánh ;
T - chiều dày của bản cánh ;
d - chiều cao của bản bụng ;
t - chiều dày của bản bụng ;
Mọi tải trọng tạm thời khi thiết kế theo điều kiện bền, đều đợc nhân với hệ
số an toàn tơng ứng.
Bảng 1.5 - Trị số của tải trọng áp đặt trên sàn và mái (hoạt tải)
theo tiêu chuẩn BS 5950-1:2000
Loại nhà Tải trọng áp đặt (kN/m
2
)
Nhà ở 1,5
Phòng làm việc (tuỳ loại phòng) 2,5 - 5,0
Lớp học 3,0
Nhà hát (khu vực có ghế ngồi cố định) 4,0
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
9
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
Nhà xởng 5,0
Loại nhà Tải trọng áp đặt (kN/m
2
)
Mái có ngời lên (có sử dụng) Tải phân bố đều 1,5kN/m
2
mặt bằng
hoặc tải tập trung 1,8kN
Mái không có ngời lên
- Khi góc dốc < 30
0
- Khi góc dốc 30
0
< < 60
0
- Khi góc dốc > 60
2
, S
3
là các hệ số tốc độ gió thiết kế.
Tốc độ gió cơ bản V là tốc độ của trận gió 3 giây, lớn nhất với chu kì 50
năm, đo tại độ cao 10m trên mặt đất trống.
Các hệ số tốc độ gió gồm có:
- Hệ số địa hình S
l
xét các biến đổi cục bộ trên mặt đất. Giá trị của S
1
đợc
cho trong Phụ lục D quy phạm CP3.
- Hệ số S
2
xét ảnh hởng liên hợp của độ nhấp nhô của mặt đất, sự biến
thiên của tốc độ gió theo chiều cao và kích thớc của nhà hay bộ phận nhà đang
tính toán. Giá trị của S
2
đợc cho trong bảng Cl Phụ lục C (trích Bảng 3 của CP3).
- Hệ số S
3
: Hệ số này xét mức độ an toàn cần có và khoảng thời gian mà
kết cấu phải chịu gió. Thông thờng, tải trọng gió lên công trình với thời gian tồn
tại là 50 năm, S
3
= 1.
b. áp lực động của gió
áp lực động của gió q đợc tính từ tốc độ gió thiết kế V
s
).q.A (l.5)
Trong đó A là diện tích bề mặt cấu kiện. Giá trị F âm có nghĩa là lực hớng
ra ngoài.
Giá trị của C
pe
đợc trong các bảng 7 đến 15 của CP3.
Giá trị của C
pi
, đối với phần lớn các trờng hợp nhà mà mặt tờng có thể
phần nào cho gió lọt qua (qua cửa sổ, cửa chớp) mà không có lỗ mở lớn trong lúc
gió bão, đợc lấy một trong hai số, chọn số bất lợi nhất, là + 0,2 (đối với nhà hở)
hoặc - 0,3(đối với nhà kín).
- Hệ số hợp lực C
f
. Hệ số này áp dụng vào toàn thể nhà hay công trình.
dùng nhân với diện tích đón gió hữu hiệu A
e
của nhà hay công trình và nhân với
áp lực động q sẽ cho tổng lực gió lên công trình:
F = C
f
. q . A
e
(1.6)
Trong đó: C
f
- hệ số hợp lực (cho tại Bảng 10 của CP3 );
F - lực tác dụng theo hớng gió.
1.4.9. Tổ hợp tải trọng
Mọi tải trọng lên kết cấu đợc xét riêng lẻ rồi đợc tổ hợp lại, sao cho đạt đ-
c
c
P
F
1
(1-7)
Trong đó:
F
c
: Lực dọc tại tiết diện khảo sát;
M
xi
: Mômen quanh trục chính tại tiết diện khảo sát;
M
bi
: Khả năng chống oằn;
P
c
: Khả năng chịu nén của cấu kiện.
Cách tính toán các tham số trên đợc trình bày cụ thể trong chơng 4.
- BS 5950-1:2000 so sánh nội lực nội lực tại một tiết diện nào đấy với khả
năng chịu lực tại tiết diện đó, còn TCXDVN 338:2005 so sánh ứng suất lớn nhất
công việc cụ thể là :
+ Giới thiệu các bộ phận trong nhà thép tiền chế, cách bố trí và đặc điểm
làm việc của từng bộ phận đó.
+ Xác định tải trọng lên khung ngang, các cấu kiện phụ, sau đó thiết kế
và tiến hành kiểm tra các cấu kiện đó.
+ Xây dựng sơ đồ khối và thiết lập chơng trình tự động tính toán, kiểm
tra các cấu kiện, kết cấu của nhà.
+ Tiến hành ví dụ cụ thể để làm rõ quy trình tính toán trong các chơng 1,
chơng 2, chơng 3.
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
13
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
Chơng 2
CáC bộ phận của kết cấu nhà thép tiền chế
2.1. Đại cơng về kết cấu thép tiền chế [6]
Từ giữa thế kỷ 19, thép đã bắt đầu đợc xác định là một trong những vật
liệu hàng đầu và đáng tin cậy cho việc xây dựng những công trình lớn. Ngay từ
khi bắt đầu đợc ứng dụng thì dầm thép cán nóng và dầm thép tổ hợp đã cạnh
tranh với nhau về phơng diện linh hoạt và tính kinh tế.
Các nhà thiết kế ngày càng nhận thấy rằng: khi kết cấu khung đợc làm
bằng các cấu kiện tiết diện không đổi nh ở dầm thép cán sẽ gây lãng phí một l-
ợng vật liệu đáng kể, do nội lực tính toán ở những tiết diện của khung rất khác
nhau trong khi ta lại dùng một tiết diện trên suốt chiều dài thanh. Mặt khác, tiết
diện thép cán thờng có bề dày bản bụng lớn hơn nhiều so với yêu cầu chịu tải
của nó. Vì vậy, việc sử dụng và phát triển sản xuất dầm thép tổ hợp ngày một
nhiều hơn cũng là điều dễ hiểu. Với dầm thép loại này, ngời ta có thể dễ dàng
điều chỉnh kích thớc dày, rộng của các bản thép để có tiết diện hợp lý và thay đổi
tiết diện dầm để thu đợc một kết cấu chịu lực hợp lý.
Ban đầu, nhà thép tiền chế đợc thiết kế và sản xuất còn cứng nhắc, cha
linh hoạt trong việc bố trí kết cấu và hình dạng cấu kiện. Về sau, cùng với sự
những vùng khi thiết kế cần xét đến tác động của động đất thì việc khung thép có
trọng lợng nhẹ có những lợi ích đáng kể.
- Dầm bụng đặc có chiều cao nhỏ hơn (tới hơn 2 lần) so với dàn nên giảm
chiều cao nhà, thuận tiện cho vận chuyển và dựng lắp.
- Tính linh hoạt: các tòa nhà thép dễ dàng mở rộng trong tơng lai theo cả
bề ngang và chiều dài. Thậm chí trong những điều kiện cần thiết có thể dễ dàng
tháo dỡ, di chuyển đến địa điểm khác.
Mặt khác, nhà thiết kế có thể dễ dàng đáp ứng các yêu cầu của khách hàng
về mặt kiến trúc cũng nh về mặt chịu lực. Nhịp của nhà có thể tới 100m, bớc cột
có thể tới 10m và chiều cao có thể tới 30m.
- Tiện bảo quản, chi phí bảo quản thấp: bề mặt kim loại thoáng dễ dàng
làm sạch, chống gỉ.
- Vấn đề về môi trờng: khối lợng công việc ngoài công trờng khá ít, việc
xây dựng các nhà thép tơng đối sạch sẽ, không ảnh hởng nhiều đến môi trờng.
* Nhợc điểm của nhà thép tiền chế :
- Kém khả năng chịu thêm tải trọng: do các khung thép đợc cắt vát những
phần thừa để tạo nên một kết cấu kinh tế nhất có thể. Vì vậy, bất kỳ một tải
trọng phụ thêm bổ sung trong quá trình sử dụng đều phải đợc xem xét thận
trọng. Một thiết bị đặt thêm vào khung cũng có thể gây ra nội lực, biến dạng vợt
quá khả năng của kết cấu.
- Khó kiểm soát chất lợng công trình đối với những nhà sản xuất trong nớc
do không tuân theo một quy trình thiết kế và sản xuất bài bản nào cả.
2.2. Khung ngang [15]
Kết cấu của nhà thép tiền chế gồm có khung ngang cơ bản, liên hệ với
nhau bằng các kết cấu dọc nh hệ giằng, xà gồ, dầm cầu trục, kết cấu của mái, kết
cấu đỡ tờng. Khung ngang thờng là kết cấu khung đặc tiết diện tổ hợp dạng chữ I
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
15
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
trong đó cột và dầm có dạng vát, tức là bề cao tiết diện đợc thay đổi tuyến tính
Hình 2.2 - Khung thép tiền chế một tầng, một nhịp không sử dụng cầu trục.
Khi có cầu trục thờng dùng cột có tiết diện không đổi, có thể chọn trục
định vị trùng với tim cột. Cũng có thể dùng dạng vát cho đoạn phía dới vai cột,
khi đó trục định vị lấy trùng với mép ngoài cột (hình 2.3). Hình 2.3 - Khung thép tiền chế một tầng, một nhịp sử dụng cầu trục
b. Kích thớc theo phơng thẳng đứng
Kích thớc theo phơng đứng đợc cho trong nhiệm vụ thiết kế. Chiều cao cột
phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng không gian của nhà, phụ thuộc gabarit của cầu
chạy. Độ dốc mái phụ thuộc vào yêu cầu thoát nớc của vật liệu lợp, ví dụ khung
thông thờng của ZVS với các loại nhịp từ 18 đến 30m có mái bằng tôn sóng với
độ dốc là 1/10, khi nhịp lớn hơn (từ 36m trở lên) thì nên tăng độ dốc mái để dễ
thoát nớc hơn.
2.2.3. Bố trí khung ngang
Khung ngang bố trí theo phơng ngang mặt bằng nhà, các cột khung tạo
nên lới cột. Bớc khung B (khoảng cách các cột theo phơng dọc nhà)thờng có
môđun 6m; 7,5m; 9m (có thể bớc khung lên tới 12m, 15m).
2.3. Hệ giằng [9]
2.3.1. Đặc điểm bố trí hệ giằng trong nhà thép tiền chế
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
17
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
Việc bố trí hệ giằng trong nhà thép tiền chế nói chung là tuân theo nguyên
lý bố trí hệ giằng trong nhà công nghiệp một tầng. Tuy nhiên do đặc điểm nhà
thép tiền chế chủ yếu đợc sử dụng trong các công trình công nghiệp nhẹ nên hệ
giằng đơn giản hơn và có dạng kết cấu nhẹ (thanh giằng thờng là thép tròn hoặc
dùng dây cáp).
Hình 2.4 - Hệ giằng dùng dây cáp và thép tròn.
a a a a a a a a a a a a a a a
Hình 2.7 - Mặt cắt I-I (Hệ giằng cột khi không có cầu trục)
a a a a a a a a a a a a a a a
500 500
Hình 2.8 - Mặt cắt I-I (Hệ giằng cột khi có cầu trục)
Đối với hệ giằng mái của nhà tiền chế có một số đặc điểm riêng khác với
hệ giằng mái của nhà công nghiệp một tầng nói chung (xem hình vẽ 2.9-2.10).
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
19
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
a a a a a a a a a a a a a a a
b b bb
giằng cột
giằng mái 1 giằng mái 2 khung
thanh chống dọc (kết hợp xà gồ)
II II
Hình 2.9 - Bố trí giằng mái nhà thép tiền chế
(Khung đầu hồi giống các khung giữa)
a a a a a a a a a a a a a a a
b b bb
giằng cột
giằng mái 1 giằng mái 2 khung
thanh chống dọc (kết hợp xà gồ)
II II
Hình 2.10 - Bố trí giằng mái nhà thép tiền chế
(Khung đầu hồi sử dụng hệ cột gió)
xà gồ mái
dầm mái
giằng cánh
a a a a a a a a a a a a a a a
- Giằng dọc: Kết hợp với giằng mái 1, 2 thành một vành cứng liên kết các
đầu cột, tăng sự tơng tác giữa các khung làm cho hệ làm việc không gian, làm
tăng cờng sự chống xoắn của nhà.
- Giằng cánh: Giảm nhịp cho xà gồ và giữ ổn định bên của dầm kèo (với
nhà tiền chế) khi xuất hiện sự oằn mất ổn định của cánh nén.
2.4. Xà gồ và dầm tờng [13]
2.4.1. Nhiệm vụ của xà gồ và dầm tờng
- Xà gồ và dầm tờng là những cấu kiện thứ yếu của nhà dùng để đỡ các bộ
phận bao che nh mái, tờng treo. Xà gồ đợc làm từ thép hình cán nóng nhng phần
lớn đợc làm từ thép hình tạo nguội.
- Xà gồ và dầm tờng ngoài nhiệm vụ chính là đỡ tôn mái và tôn tờng còn
có vai trò nh hệ giằng dọc, giằng các khung với nhau, làm tăng cờng sự cùng làm
việc và giảm nội lực và chuyển vị của các khung theo phơng ngang nhà (phơng
mặt phẳng khung). Cánh trên chịu nén của dầm mái (tại vùng mômen dơng) đợc
giữ ổn định bằng xà gồ đặt lên, còn cánh dới chịu nén (tại vùng mômen âm)
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
21
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
cũng đợc giữ ổn định bằng cách dùng các thanh chống chéo nối cánh dới đó với
xà gồ (hình 2.14). Cũng dùng cách giằng này với dầm tờng để giữ ổn định cho
cánh trong của cột. Giải pháp này đợc ứng dụng ở hầu hết các nhà thép tiền chế.
Các công ty chế tạo kết cấu thép tiền chế của nớc ngoài đặt tại Việt
Nam(ZamilSteel, BHP, Peb Steel ) sử dụng chủ yếu khi tính toán cấu kiện thép
cán nguội, đó là tính toán theo lý thuyết thanh thành mỏng. Vấn đề này ít đợc đề
cập trong tiêu chuẩn Việt Nam.
Hình 2.12 - Xà gồ chữ Z và chữ C
2.4.2. Đặc điểm làm việc của xà gồ và dầm tờng
- Xà gồ đặt trực tiếp trên dầm mái, thờng đợc cấu tạo nh dầm liên tục, có
lợi về mômen và độ võng bé hơn so với dầm đơn giản. Việc tạo dầm liên tục với
tiết diện chữ C và Z khá đơn giản: tiết diện chữ Z thì đặt phủ chồng lên nhau, tiết
2.6. Kết luận chơng 2
- Nêu đợc những u, nhợc điểm của nhà thép tiền chế.
- Giới thiệu các bộ phận trong nhà thép tiền chế, cách bố trí, tác dụng và
đặc điểm làm việc của từng bộ phận đó:
+ Khung ngang thờng là kết cấu khung đặc tiết diện tổ hợp chữ I trong đó
cột và dầm có dạng vát, tức là bề cao tiết diện đợc thay đổi tuyến tính dọc theo
chiều dài cấu kiện.
+ Việc bố trí hệ giằng trong nhà thép tiền chế nói chung là tuân theo
nguyên lý bố trí hệ giằng trong nhà công nghiệp một tầng. Tuy nhiên do đặc
điểm nhà thép tiền chế chủ yếu đợc sử dụng trong các công trình công nghiệp
nhẹ nên hệ giằng đơn giản hơn và có dạng kết cấu nhẹ (thanh giằng thờng là thép
tròn hoặc dùng dây cáp).
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
23
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
+ Trong nhà thép tiền chế xà gồ và dầm tờng đợc làm từ thép hình tạo
nguội, tính toán theo lý thuyết thanh thành mỏng. Xà gồ đặt trực tiếp trên dầm
mái, thờng đợc cấu tạo nh dầm liên tục chịu nén uốn.
- Chơng 2 đã giới thiệu đợc sơ đồ và kích thớc khung ngang, đặc điểm làm
việc, cách bố trí các bộ phận trong nhà thép tiền chế một tầng một nhịp, tạo tiền
đề cho việc xây dựng chính xác mô hình hóa, sơ đồ tính các bộ phận trên trong
các chơng tiếp theo.
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
24
LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT: T.K KHUNG THéP TIềN CHế 1 TầNG, 1 NHịP THEO TC BS-5950
Chơng 3
TíNH TOáN KHUNG NGANG
3.1. Tải trong tác dụng lên khung ngang[4]
Các tải trọng tác dụng lên khung ngang bao gồm :
+ Tải trọng thờng xuyên: Trọng lợng bản thân của kết cấu chịu lực và kết
c
lt
=
ltlt
l.
daN/m
2
mặt bằng nhà (3.1)
trong đó
lt
= 0,5; l
lt
- nhịp của cửa trời, m.
d. Trọng lợng cánh cửa trời và bậu cửa trời
Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời. Để tiện tính khung nên quy đổi
thành phân bố trên mặt bằng nhà. Trọng lợng bậu cửa bằng 100 - 150 daN/m
bậu; trọng lợng cửa kính và khung cánh cửa lấy bằng 35 - 40 daN/m
2
cánh cửa.
e. Tải trọng thờng xuyên
Tải trọng thờng xuyên bằng tổng trọng lợng mái, trọng lợng bản thân
dầm, trọng lợng kết cấu cửa trời (nếu có), trọng lợng thiết bị, trọng lợng xà gồ
HọC VIÊN : NGUYễN DUY HảI CHXD2005
25
Copyright: Tài liệu đại học ©