Bài giảng Kết cấu công trình thép - Nguyễn Trung Kiên

128 trang ngocly 3560

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kết cấu công trình thép - Nguyễn Trung Kiên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_ket_cau_cong_trinh_thep_nguyen_trung_kien.pdf

Nội dung text: Bài giảng Kết cấu công trình thép - Nguyễn Trung Kiên

KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH KẾT CẤU CƠNG TRÌNH THÉP * TS. Nguyễn Trung Kiên :Từ khĩa: Bộ mơn Kết cấu cơng trình - Kết cấu cơng trình thép Email: kiennt@hcmute.edu.vn - Nhà cơng nghiệp Khoa xây dựng và cơ học ứng dụng - Nhà nhịp lớn 1 Võ Văn Ngân, Q. Thủ Đức, TP. HCM - Nhà cao tầng
NỘI DUNG 2 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHI ỆP KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN KẾT CẤU THÉP NHÀ CAO TẦNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 GIÁO TRÌNH: Kết cấu thép cơng trình dân dụng va ̀ cơng nghi ệp (Ph ạm Văn Hội và các tác gi ả khác – NXB KHKT 2006 ) TCXDVN 5575-2012 THAM KHẢO: Kết cấu thép – Cấu kiện cơ bản (Phạm Văn Hội – NXB KHKT 2009) Bài tập thiết kế kết cấu thép (Trần Thị Thơn – NXB ĐHQG TPHCM 2009) Steel structures – Practical design studies, TJ Mac Ginley Eurocode 3, BS 5950, AISC
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 4 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU THÉP PHẠM VI ỨNG DỤNG KCT CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI KCT
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 5 I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Ưu • Kh ả n ăng ch ịu l ực l ớn, độ tin c ậy cao • Thép cĩ c ườ ng độ cao: f y=200 - 320 Mpa • Cấu trúc đồ ng nh ất c ủa v ật li ệu • Tr ọng l ượng nh ẹ • “Nh ẹ nh ất” so v ới k ết c ấu ch ịu l ực khác nh ư bê tơng, g ạch, đá, g ỗ c= γ/f Cấu trúc vi mơ thép [µm] • Thép: c= 3,7.10 -4 m-1 • Gỗ: c= 5,4.10 -4 m-1 • Bê tơng : c= 2,4.10 -3 m-1 • Cơng nghi ệp hĩa cao • Vật li ệu, k ết c ấu th ực hi ện trong nhà máy Cấu trúc bê tơng [cm]
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP ° Tính cơ độ ng trong vận chuy ển và lắp ráp ° Tính kín • Khơng th ấm nướ c • Khơng th ấm khí Bể ch ứa ch ất lỏng Cấu trúc vi mơ thép [µm] Bể ch ứa x ăng d ầu Kết c ấu Loggia KCT
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 7 I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Khuy ết • Ch ịu g ỉ kém Bảo v ệ b ằng : s ơn, mạ kẽm, mạ nhơm,
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 8 I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Khuy ết • Ch ịu l ửa kém • Vật li ệu khơng cháy • Vật li ệu chuy ển sang d ẻo, mất kh ả n ăng ch ịu l ực t ừ t=500- 600 oC Bảo v ệ b ằng : s ơn ch ống l ửa, bê tơng,
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 9 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP • Kết c ấu thép thích h ợp với cơng trình: • Nh ịp l ớn • Chi ều cao l ớn • Tải tr ọng n ặng • Cần tr ọng l ượ ng nh ẹ • Cần độ kín khơng th ấm
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 10 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 1. NHÀ CÔNG NGHIỆP khung thanh dầm dây
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 11 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 2. NHÀ NHỊP LỚN • Nhà thi đấ u TDTT, nhà tri ển lãm, k ết c ấu đỡ mái SV Đ, Kết c ấu vịm, L=100m SV Đ San siro - Kết c ấu d ầm dàn
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 12 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 2. NHÀ NHỊP LỚN • Kết c ấu dàn khơng gian • Ph ần t ử k ết c ấu ch ịu l ực theo 3 ph ươ ng, các phân t ử dàn d ựa theo cấu trúc phân t ử hĩa h ọc • Phù h ợp k ết c ấu nh ịp l ớn
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 13 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 3. NHÀ CAO TẦNG Kết c ấu liên h ợp thép-bê tơng (composite): Diamond plaza (TP HCM) Millennium Tower (Vienna – Austria)
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 14 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 4. KẾT CẤU TRỤ THÁP TR Ụ • Chi ều cao lầu 1: 57,63m • Chi ều cao lầu 2: 115,73m • Chi ều cao lầu 3: 276,13m • Chi ều cao tổng cộng bao gồm anten: 324m • Xây dựng 1887 – 1889 • Kh ối lượ ng : 10 100T, 4,5kg/m2 • Liên kết: 2 500 000 đinh tán Tháp Eiffel - Paris
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 15 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 5. BỂ CHỨA – ĐƯỜNG ỐNG Bể ch ứa ch ất l ỏng
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 16 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 6. CẦU KC vịm: L=165m Viaduc Gabarit (Pháp) xây d ựng b ởi Gustave Eiffel- 1884
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 17 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 7. DÀN KHOAN Kết c ấu dàn khoan
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 18 II. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 8. KẾT C ẤU KHÁC MÁI DÂY
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP 19 III. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP Yêu cầu về sử dụng: - Đả m bảo yêu cầu về ch ịu lực - Đả m bảo về độ bền vững, kh ả năng bảo dưỡng - Đẹ p Yêu cầu về kinh tế - Ti ết ki ệm vật li ệu - Cơng nghi ệp khi ch ế tạo -Lắp ghép nhanh Điển hình hĩa kết cấu
C0 - TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP V. TÍNH TỐN LIÊN KẾT VÀ CÁC CẤU KI ỆN CƠ BẢN Tính tốn liên k ết : liên k ết hàn, liên k ết bu lơng Tính tốn d ầm định hình, dầm t ổ hợp hàn và bu lơng Tính tốn c ột đặc, cột r ỗng ch ịu nén đúng tâm, ch ịu nén l ệch tâm Tính tốn dàn vì kèo
NỘI DUNG Tổng quan vê ̀ kết cấu thép Kết cấu thép nhà cơng nghi ệp một tầng Kết cấu thép nhà nhịp lớn Kết cấu thép nhà cao tầng
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP NỘI DUNG: khung Tổng quan nhà cơng nghiệp 1 tầng 1 nhịp Cấu tạo nhà cơng nghiệp Tính tốn khung ngang thanh dầm Kết cấu mái dây Cột thép nhà cơng nghiệp Kết cấu đỡ cầu trục Hệ sườn tường
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP I. TỔNG QUAN NHÀ MỘT TẦNG MỘT T ẦNG Khung thép d ầm d ạng dàn g ối lên các cột đặ c hai bên Khung thép ti ền ch ế Khung thép d ạng dàn Khung c ột b ậc cĩ c ầu tr ục v ới vì kèo dạng dàn ho ặc dàn d ầm đặ c Khung ph ẳng d ạng vịm Khung nhi ều nh ịp v ới d ầm dàn Khung nhi ều nh ịp d ạng thép ti ền ch ế
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP NHÀ CƠNG NGHI ỆP BẰNG THÉP:
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP NHÀ CƠNG NGHI ỆP BẰNG THÉP:
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP £ Khung kèo thép ti ền ch ế: Lmax=50m Lmax=90m Lmax=70m Lmax=70m Lmax=80m Lmax=30m
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP £ VD dạng phân bố nội lực trong khung: Sơ đồ tính : Kh ớp t ại mĩng, c ứng t ại đỉ nh, và nút LK gi ữa VK và c ột
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP I. TỔNG QUAN NHÀ MỘT TẦNG MỘT T ẦNG Đặ c điểm: Kết c ấu đa dạng Vượ t nh ịp l ớn Cĩ cầu tr ục
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP I. TỔNG QUAN NHÀ MỘT TẦNG MỘT T ẦNG Phân lo ại nhà cơng nghi ệp theo ch ế độ làm vi ệc c ầu tr ục: Ch ế độ làm vi ệc nh ẹ Ch ế độ trung bình Ch ế độ làm vi ệc n ặng Ch ế độ làm vi ệc r ất n ặng
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP I. TỔNG QUAN NHÀ MỘT TẦNG MỘT T ẦNG Yêu c ầu c ơ bản khi thi ết k ế nhà cơng nghi ệp 1 tầng: Bố trí lướ i c ột và hệ gi ằng Đảm bảo độ cứng cơng trình theo ph ươ ng ngang và d ọc nhà Kết c ấu đảm bảo độ bền Đảm bảo thơng giĩ và ánh sáng Điển hình hĩa k ết c ấu khung Vật li ệu s ử d ụng : thé p, bê tơng , thé p - bê tơng thanh dầm dây
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP II. CẤU T ẠO NHÀ CƠNG NGHI ỆP 1. B Ố TRÍ L ƯỚI C ỘT Theo ph ươ ng dọc nha ̀ - Bướ c cột B: Bướ c cột bơ ́ trí theo mơ đun: 6m, 12m Cĩ thê ̉ bơ ́ trí bướ c cột theo các mơ đun khác nh ư 7m, 8m, theo yêu cầu thi ết kê.́ Theo ph ươ ng ngang nha ̀ – nh ịp L: Nh ịp nha ̀ L : theo mơ đun 3m, 6m. Ví d ụ: 18 m, 21 m, 27 m, 30 m. Khe nhi ệt đơ:̣ Ảnh hưở ng giãn nở vì nhi ệt với kết cấu thép là nho ỏ Kho ảng cách khe nhi ệt nho ̉ hơn 200m
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 1. BỐ TRÍ LƯỚI CỘT
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Khung ngang: Cột : cột đặ c ho ặc r ỗng. Vì kèo : d ầm ho ặc dàn Liên k ết c ột và vì kèo : cứng ho ặc kh ớp
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Chiều cao sử dụng : H=H1 + H2 ° H1 cho trong nhiệm vụ thiết kế ° H2=Hc + 100mm + f ° f = 200 – 400 mm ° 100 mm : khe hở an tồn
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Chiều cao cột trên : Htr =H 2 + Hdc + H r ° Hdc =1/8-1/10 nhịp dầm ° Hr chiều cao ray + đệm ray : 200mm
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Chiều cao cột dưới : Hd=H - Htr + H 3 ° H3 : phần cột chơn dưới cao trình nền, H3=600 – 1000mm
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Vị trí trục định vị : a=0 khi Q≤ 30T a=250 khi 30T 75T Bề rộng cột trên: ht =(1/10-1/12)H t (500 , 750 , 1000 mm)
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Khung ngang: λ > B 1 + ( h t - a ) + D B1 : theo catalogue D=60-75mm λ = 750, 1000, 1250mm Cột dướ i: λ hd = a + ÷ hd = (1/15 1/20)H hd = 750, 1000, 1250, 1500mm
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. KÍCH THƯỚC KHUNG Nh ịp nha :̀ λ L=Lct +2 Lct : nh ịp cầu tr ục theo catalogue, cĩ mơ đun 0,5m λ lấy ch ẵn 250mm, thơng th ườ ng 750, 1000, 1250mm Khi L 18 m thì L là bội số 6
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 3. HỆ Gi ẰNG Hệ gi ằng mái: • Gi ằng cánh trên • Gi ằng cánh dướ i • Gi ằng ngang • Gi ằng dọc : kho ảng cách <60m • Gi ằng đứ ng : kho ảng cách 12 -15 m • Gi ằng cửa mái
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Hệ gi ằng cột: • Tăng độ cứng dọc nhà • Gi ằng cột trên: bố trí ở đầ u hồi và khe nhi ệt • Nh ận lực giĩ đầ u hồi •Lực hãm cầu tr ục • Kho ảng cách gi ữa hệ gi ằng <50 -60 m
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Hệ gi ằng mái và cột:
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP III. TÍNH TỐN KHUNG NGANG Sơ đồ tính khung Tải tr ọng tác dụng Tính nội lực
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP i% i% 1. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG Jd Jd Cơng năng sử dụng Điều ki ện cấu tạo H Jc Jc Điều ki ện ràng bu ộc của cơng trình L
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Jd 1. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG Htr Cơng năng sử dụng H Jc Jc Điều ki ện cấu tạo Hd Điều ki ện ràng bu ộc của cơng trình L
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP 2. T ẢI TRỌNG TÁC DỤNG TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN: Σ • Tải tr ọng các lớp mái : g m = B qo [daN /m] α 2 α • Tr ọng lượ ng dàn và hệ gi ằng : gd = 1,2 dL daN/m ( d=0,6-0,9) 2 • Tr ọng lượ ng kết cấu cửa tr ời : gct = 12-18 daN/m α 2 α •Dầm cầu tr ục : gdct = dct Ldct , dct =24-27 với Q 75T
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP TẢI TRỌNG CẦU TRỤC: sức trục + xe con + trọng lượng cầu trục • Áp lực đứng Dmax , Dmin : xác định theo đường ảnh hưởng Σ Σ • Dmax = = n.n c.P max . yi , Dmin = n.n c.P min . yi • n : hệ số vượt tải (n=1,2), nc : hệ số tổ hợp (nc=0,85: 2 cầu trục) • Pmax : áp lực max của 1 bánh xe cầu trục lên ray • Pmin = (Q+G)/n o –Pmax , n o : số bánh xe 1 bên ray cầu trục, G – trọng lượng tồn bộ cầu trục
2 - TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ÁP LỰC ĐỨNG C ẦU TR ỤC •Dmax , Dmin :xác đị nh theo đườ ng ảnh hưở ng • Momen do lệch tâm : Mmax , Mmin
2 - TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ÁP L ỰC NGANG T: Do lực hãm xe con Σ Tmax = n nc T1 yi •T1 : lực hãm ngang tiêu chu ẩn 1 bánh xe •T1 = T o/n o •To=0.5f(Q+Gxc ) •Gxc : tr ọng lượ ng xe con • f : hệ số ma sát (f=0.1 – mĩc mềm, f=0.2 – mĩc cứng)
2 - TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TẢI TR ỌNG GIĨ: • q=nckq oB với n=1,2 hệ số vượ t tải, c : hệ số khí độ ng, k=1 khi h<10m × ×Σ •Lực tập trung : W=(q 1+q 2)/2 B cihi Ce1=+0.8, C e6=-0.5, C e5=-0.6, C e7=+0.7, C e2, C e3, C e4, C e5 (TCVN 2373) ce7
2 - TẢI TRỌNG TÁC DỤNG • TẢI TR ỌNG GIĨ: × ×Σ – Lực tập trung : W=(q 1+q 2)/2 B cihi £ Tải tr ọng khác: ho ạt t ải trên mái TCVN 2737-1995
2 - TẢI TRỌNG TÁC DỤNG £ Tải trọng thường xuyên £ Tả i trọ ng tạ m th ời £ Tải trọng cầu trục (Dmax , Dmin , T) £ Tải trọng giĩ
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG Phương pháp chuyển vị Phương pháp phần tử hữu hạn V PH ƯƠNG PHÁP CHUY ỂN VỊ : Sơ đồ th ực Sơ đồ tính
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG PH ƯƠNG PHÁP CHUY ỂN VỊ : CH ỌN TR ƯỚC ĐỘ CỨNG KHUNG: - Ch ọn tỉ số độ cứng c ột trên và dướ i: J1/J 2= 7-10 - Ch ọn tỉ số độ cứng dàn và cột trên: Jd/J 2= 25-40 CÁ C LO ẠI TẢI TR ỌNG: Tải tr ọng đối x ứng: tĩnh tải, ho ạt tải Sơ đồ tính Tải tr ọng khơng đối x ứng: giĩ, cầu tr ục
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG GIẢ THIẾT TÍNH TỐN ∞ ° Xà ngang tuy ệt đố i cứng : Jd= nếu 6 J J J k≥ ,k:, =d 1 η=− 1 1 1+ 1,1 η L H J 2 Sơ đồ tính
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG ĐẶ T LÊN XÀ NGANG: ∆ ϕ ϕ ϕ – Tải tr ọng đố i xứng : =0, ẩn số: 1= - 2= ϕ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 =ϕ + – Momen: MMM op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG ĐẶ T LÊN XÀ NGANG: ∆ ϕ ϕ ϕ – Tải tr ọng đố i xứng : =0, ẩn số: 1= - 2= ϕ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 =ϕ + – Momen: MMM1 op 4C EJ 1 2EJ d k H L 4C 6 B  EJ − +  1 k k  H
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG ĐẶ T LÊN XÀ NGANG: ∆ ϕ ϕ ϕ – Tải tr ọng đố i xứng : =0, ẩn số: 1= - 2= ϕ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 =ϕ + – Momen: MMM1 op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG • XÁC ĐỊNH r 11 , r 1P • XÁC ĐỊNH ϕϕϕ • VẼ BI ỂU ĐỒ MƠ MEN =ϕ + MMM1 op Xác định r 11 , r 1p từ tách nút
3- TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG BÀI TỐN 2: KỂ ĐẾ N MƠ MEN L ỆCH TÂM Me=V*e V : ph ản lực do tải tr ọng xà ngang truy ền vào Sơ đồ tính cột : cột 2 đầ u ngàm ch ịu Me qL h− h M= V* e = × d tr e 2 2 (1−α )[3B (1 + α ) − 4 C ] MM= − B 4AC− 3 B 2 e 6(1−α )[B − A (1 + α )] M R = − e B 4AC− 3 B2 H Mtr = M + R* H CB B tr d= tr − MMMC C e =d + MA M C RH Bd
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG BÀI TỐN 1 + BÀI TỐN 2
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG C ẦU TR ỤC : Dmax , Dmin ϕ ϕ ∆ – 1= 2= 0, ẩn số ∆ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 – Mơ men: = ∆ + MMM1 op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG C ẦU TR ỤC : Dmax , Dmin ϕ ϕ ∆ – 1= 2= 0, ẩn số ∆ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 = ∆ + – Mơ men: MMM1 op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG C ẦU TR ỤC : Dmax , Dmin ϕ ϕ ∆ – 1= 2= 0, ẩn số ∆ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 – Mơ men: = ∆ + MMM1 op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG C ẦU TR ỤC: T ϕ ϕ ∆ – 1= 2= 0, ẩn số ∆ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 – Mơ men: = ∆ + MMM1 op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG GIĨ: ϕ ϕ ∆ – 1= 2= 0, ẩn số ∆ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 – Mơ men: = ∆ + MMM1 op
3 - TÍNH NỘI LỰC TRONG KHUNG TẢI TR ỌNG GIĨ: ϕ ϕ ∆ – 1= 2= 0, ẩn số ∆ – Ph ương trình cần gi ải : r 11 + R1p =0 = ∆ + – Mơ men: MMM1 op
C1 - KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Nhà cơng nghi ệp Cấu tạo nhà cơng nghi ệp Tính tốn khung ngang Kết cấu mái Cột thép nhà cơng nghi ệp Kết cấu đỡ cầu tr ục Hệ sườn tường
IV - KẾT CẤU MÁI
IV - KẾT CẤU MÁI
IV - KẾT CẤU MÁI Dàn, xà gồ, kết cấu bao che Mái cĩ xà gồ : mái nh ẹ Mái khơng xà gồ : mái nặng – tấm lợp pannel bê tơng
IV - KẾT CẤU MÁI Mái cĩ xà gồ : mái nhẹ
IV - KẾT CẤU MÁI Mái cĩ xà gồ : mái nhẹ
IV - KẾT CẤU MÁI MÁI CĨ XÀ GỒ: – [1] : Tấm lợp §Tơn tráng kẽm dày 0,8-1mm, g=15daN/m2 § Tấm lợp fibro xi măng: b=1,125m, l=1,75; 2; 2,5m, g=20daN/m2 § Tấm lợp xi măng lướ i thép: b=500mm, l=1,5-3m – [2] : Lớp cách nhi ệt – [3] : Xà gồ cĩ th ể : thép hình cán nĩng ho ặc cán ngu ội, ho ặc dàn với nh ịp lớn – Tấm lợp liên kết với xà gồ bằng vít ho ặc bu lơng cĩ đệ m cao su
IV - KẾT CẤU MÁI §Tấm lợp : tơn tráng kẽm dày 0,8-1mm, cp=15daN/m2 ° t=0,75mm, g=6,98kg/m2 Ref : ArcelorMittal
IV - KẾT CẤU MÁI §Tấm lợp cĩ lớp cách nhi ệt: ° t=30, 40, 50, 60, 80, 100mm, ° g=12,5 đế n 15,3 kg/m2 ° tài tr ọng cho phép : 105 daN/m2 với t=30mm cho 2 gối t ựa Ref : ArcelorMittal
IV - KẾT CẤU MÁI §Tấm lợp cĩ lớp cách nhi ệt PU : Polyurethane
IV - KẾT CẤU MÁI §Tấm lợp : – Tấm lợp fibro xi măng : b= 1,125 m, L= 1,75 ; 2; 2,5m, g=20daN/m2
IV - KẾT CẤU MÁI §Lớp cách nhi ệt : bơng thủy tinh, bơng khống Bơng th ủy tinh Bơng khống
IV - KẾT CẤU MÁI CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN XÀ GỒ: – Xà gồ ch ịu uốn xiên – Thép hình cán nĩng [, I với nh ịp kho ảng 6m – Thép hình cán ngu ội dạng thanh thành mỏng
IV - KẾT CẤU MÁI CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN XÀ GỒ: Gi ằng xà g ồ
IV - KẾT CẤU MÁI CẤU TẠO H Ệ XÀ GỒ
IV - KẾT CẤU MÁI XÀ GỒ D ẠNG DÀN: – Xà gồ dạng dàn dùng cho nh ịp lớn
IV - KẾT CẤU MÁI MÁI KHƠNG XÀ GỒ: – Tấm lợp mái : pannel BTCT: b= 1,5-3m, h= 300 mm; L= 6-12 m – Tấm lợp đặ t tr ực ti ếp lên vì kèo [5] [4] [2] [3] [1]
IV - KẾT CẤU MÁI TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN: Σ – Tải tr ọng các lớp mái : g m = B qo [daN/m] Tải trọng do các lớp mái Tải trọng tiêu Hệ số độ Tải trọng chuẩn (daN/m 2 ) tin cậy tính tốn (daN/m 2) [1] – Tấm panen 1,5x6m 150 1,1 165 [2] – Lớp cá ch nhi ệt b ằng bê tơng xỉ dà y 15 cm ( 500 120 1,2 144 – 1000 daN/m 3) [3]- Lớp bê tơng chống thấm dày 4 cm 100 1,1 110 (2500daN/m 3) [4]- Lớp vữa lĩt dày 1,5 cm (1800 daN/m 3) 27 1,2 32 [5]- Hai lớp gạch lĩt dày4 cm (2000 daN/m 3) 80 1,1 88 Tổng tải trọng 477 539
IV - KẾT CẤU MÁI TRỌNG L ƯỢNG KẾT CẤU CỬA TRỜI: – gct = 12 -18 daN/m2
IV - KẾT CẤU MÁI £ Dạng khung thép ti ền ch ế: Lmax=50m Lmax=90m Lmax=70m Lmax=70m Lmax=80m Lmax=30m
IV - KẾT CẤU MÁI Dạng dàn: • Tam giác ho ặc hình thang • Liên kết với cột: kh ớp, cứng • L: 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 36, 42m • Hdàn : h=( 1/8-1/10 )L • Đầ u dàn: h o=(1/15-1/20)L Tính nội lực dàn: PP PTHH PP Cơ học Kết cấu
IV - KẾT CẤU MÁI Liên kết gi ữa cột và mái: • Ph ản lực liên kết: H và V • Ph ản lực đứng V truy ền vào cột qua bản gối
IV - KẾT CẤU MÁI LK cột và mái – nút dưới: Bản mã 1 Sườ n gối 2 Gối đỡ 3 Tính tốn: Thanh dàn Sườ n gối 2: điều ki ện ép mặt của (2) và (3) dướ i tác dụng Va Bu lơng liên kết gối (2) với cột ch ịu H Gối đỡ (3) ch ịu Va
IV - KẾT CẤU MÁI Tính tốn sườn gối (2): Kích thVướ c (δs, bs):f δ ≥A , f = u s c γ bs f c M Khi HM cĩ chi3 Hbều tách bản gốσi: = = ≺ f γ W4 a δ 2 c b E Ổsn=đị0,44nh cục bộ: δ s f
IV - KẾT CẤU MÁI Tính tốn sườn gối (2): Đườ ng hàn LK (1) và (2) ch ịu Va, H và Me=He : 2 1 6 e  h≥ H21 +  + V 2 w γ β β a 2l() f , f lw  w f w s ws min Bu lơng liên kết (2) và cột: Hza =max ≤ = Nbmax 2 [ NAf ] tb bn tb 2∑ai Tính tốn gối đỡ (3) ch ịu 1,5Va: tính đường hàn
IV - KẾT CẤU MÁI LK gi ữa cột và mái
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Phân lo ại cột: • Cột td thay đổ i, cột td khơng thay đổ i • Cột đặ c, cột rỗng • Cột nhà cơng nghi ệp: cột ch ịu nén lệch tâm
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chi ều dài tính tốn cột ti ết di ện khơng đổ i: µ µ∈ Lox = l, K= Jxà /L : Jc/H ° l – chi ều dài hình học cột • L chi ều dài xà ngang • Jxà , Jc momen quán tính xà ngang và cột • H chi ều cao cột Liên kết với Trị số µ khi K bằng mĩng 0 0.2 0.3 0.5 1 2 3 >10 Cứng 2 1.5 1.4 1.28 1.16 1.08 1.06 1 Khớp 3.42 3 2.63 2.33 2.17 2.11 2
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chi ều dài tính tốn cột bậc: µ µ∈ Lox = l, K=Jxà /L : Jc/H ° l – chi ều dài hình học cột • L chi ều dài xà ngang • Jxà , Jc momen quán tính xà ngang và cột • H chi ều cao cột
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chi ều dài tính tốn cột bậc (sơ đồ a và b): µµµ µ ∈ • Cột dướ i : L x1= 1Hd, 1 K1 và C H H + = J 2 × d = d J1 = P1 P2 K1 ,C ,t J1 Htr Htr J 2t P1 µµµ µ µ ≤ 2 • Cột trên : Lx2= 2Htr , 2= 1/C 3 µ µ • 1, 2 : tra bảng Chi ều dài tính tốn cột bậc (sơ đồ c và d) µ2− + µ 2 1 µ = 11(t 1) 12 1 t µ µ 11 , 12 : tra bảng
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chi ều dài tính tốn cột bậc : µ µ • khi Ht/Hd 3 : 1, 2 lấy theo bảng tra 2 Hệ số µ1 Liên kết đầu cột Hệ số µ2 0,3>J 2/J 1>0,1 0,1>J 2/J 1>0,05 Đầu tự do ( sđ a) 2,5 3 3 Ngàm trượt (sđ b) 2 2 3 1 Khớpcốđịnh(sđc) 1,6 2 2,5 Ngàm (sđ d) 1,2 1,5
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chi ều dài tính tốn ngồi mặt ph ẳng: • Liên kết kh ớp 2 đầ u • ly1= Hd, l y2=Htr - Hdct Tính tốn cột: • Ki ểm tra điều ki ện bền • Ki ểm tra điều ki ện ổn đị nh tổng th ể trong và ngồi mặt ph ẳng khung • Ổn đị nh cục bộ các bản thép – cột thép tổ hợp
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Nối cột trên và cột dưới: • Dùng đườ ng hàn đố i đầ u • Đườ ng hàn ch ịu N và M NM S = + 2 ht
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Vai cột – cột ti ết di ện khơng đổ i: ° N1=D(h+e)/h ° N2=De/h
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Vai cột – cột bậc:
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chân cột rỗng: Bản đế li ền Bản đế phân cách Chân cột bản đế li ền Kho ảng cách 2 nhánh bé Kích th ướ c bản đế mở rộng theo ph ươ ng tác dụng mơ men Gia cườ ng bằng dầm đế và sườ n ng ăn Chân cột bản đế li ền
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Tính tốn chân cột bản đế li ền: Kích th ướ c bản đế : σ=NM ±6 ≤ αψϕ max 2 bR b , min BL BL A ϕ=m ϕ ≤ b3 , b 1,5 Abd α =13,5Rbt /Rb với B25 ψ=1 và 0,75 khi tải nén phân bố đề u và khơng đề u Chân cột bản đế li ền
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Kích th ước bản đế li ền : Bê rộng: = +δ + B b2(dd C1 ) δ dd : chi ều dày dầm đế (10- 14mm) C1 ph ần nhơ ra (100-120mm) Chi ều dài: xác đị nh từ điều ki ện ứng su ất
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Kích th ước bản đế li ền : Chi ều dày (20-40mm): Tính mơ men phân bố trong các ơ = α σ 2 Mb d d : nh ịp tính tốn ơ α b : hệ số ph ụ thu ộc vào lo ại ơ bản 6M δ = max bd γ f c
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Kích th ước dầm đế và sườn ng ăn: Tính tốn nh ư bài tốn dầm ch ịu tải tr ọng phân bố đề u Chi ều cao dầm đế dựa trên chi ều cao đườ ng hàn LK dầm đế vào cột
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Chân cột bản đế phân cách Kho ảng cách 2 nhánh lớn Bản đế riêng cho từng nhánh Tính tốn nh ư cột ch ịu nén đúng tâm
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Tính tốn chân cột bản đế phân cách: Kích th ướ c bản đế : N σ=max ≤ αψϕ max bR b Bnh L nh Các bộ ph ận khác : tính tốn nh ư chân cột bản đế li ền
V - CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP Tính tốn bu lơng neo: Liên kết cột với mĩng thơng qua bản đế , sườ n, dầm đế Tính bu lơng ch ịu kéo
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Kết cấu đỡ cầu tr ục: • Đỡ và đường ch ạy cầu tr ục • Ch ịu lực th ẳng đứng P và lực ngang T
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Kết cấu đỡ cầu tr ục: • Dầm ho ặc dàn cầu tr ục ch ịu lực th ẳng đứng • Kết cấu hãm ch ịu lực ngang
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Hình ảnh d ầm c ầu tr ục và dàn hãm
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Dầm cầu tr ục: • Lo ại đặ c I đị nh hình ho ặc tổ hợp • Lo ại rỗng: nh ịp lớn, sức tr ục nh ỏ hơn 30T • Kết hợp rỗng + đặ c
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Tải tr ọng • Tải tr ọng truy ền vào dầm cầu tr ục qua các bánh xe cầu tr ục • Áp lực bánh xe: •P=k 1nn cPmax •P=k 2nn cT1 T1=T o/n o k1, k 2 : hệ số độ ng lực.
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Dầm cầu tr ục ti ết di ện đặ c: • Thép đị nh hình • Tổ hợp hàn • Tổ hợp bu lơng
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Dầm hãm: Khi bề rộng 1,5m : dùng dàn hãm Dàn hãm
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Tính tốn dầm cầu tr ục ti ết di ện đặ c: • Tải tr ọng P và T • Mmax , Qmax xác đị nh theo pp đ. a. h • Kể đế n tr ọng lượ ng bản thân dầm + ho ạt tải trên dầm hãm : nhân Mmax , Qmax với hệ số α>1 (vd: α=1 với L=6m) • Nội lực do lực T M=Mmax T/P, Q=Qmax T/P
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Ch ọn ti ết di ện: • Xem lý thuy ết tính tốn dầm thép – KCT Ki ểm tra ti ết di ện: • Ki ểm tra bền • Ki ểm tra bền mỏi • Ki ểm tra độ võng • Liên kết hàn
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Ki ểm tra bền: đơn gi ản hĩa • Dầm cầu tr ục ch ịu Mx • Dầm hãm ch ịu My M M σ=x +y ≤ f γ tWWA A c x y, dh M σ=x ≤ f γ dW B c x γ γ • c = 0,9 khi ch ế độ làm vi ệc nặng , c = 1 cho các tr ườ ng hợp khác.
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Ki ểm tra bền: khi cĩ dàn hãm • Cánh trên dầm cầu tr ục ch ịu: •Mơ men uốn Mx •Lực nén NT = My/ hdh •Mơ men uốn cục bộ: = Mcb, y 0,9 Td / 4 • Ổn đị nh cánh trên dầm cầu tr ục: M N M σ=x +T +cb, y ≤ f γ t WAWAϕ f c x f y • Af : di ện tích ti ết di ện cánh trên f • Wy : mơ men ch ống uốn của ti ết di ện cánh trên đố i với tr ục y
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Ki ểm tra ứng su ất ti ếp bụng dầm: • Ứng su ất ti ếp do Qx ki ểm tra nh ư dầm bình th ường (xem KCT1) Ki ểm tra ứng su ất cục bộ do áp lực bánh xe: γ σ=1P ≤ γ cb, yf c tw z • P : áp lực bánh xe khơng kể đế n hệ số độ ng γ • 1 : hệ số tăng tải tr ọng tập trung lên 1 bánh xe • z : chi ều dài quy ướ c phân bố áp lực cục bộ
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC Ki ểm tra ứng su ất tương đương tại ch ỗ ti ếp giáp bản cánh + bản bụng dầm: Ki ểm tra ứng su ất cục bộ do lệch tâm của ray: Mơ men xo ắn cục bộ ở cánh trên do P và T Ki ểm tra bền mỏi Ki ểm tra độ võng [f]=L/ 400 : cầu tr ục ch ế độ làm vi ệc nh ẹ [f]=L/500 : cầu tr ục ch ế độ làm vi ệc vừa [f]=L/600 : cầu tr ục ch ế độ làm vi ệc nặng Ki ểm tra ổn đị nh tổng th ể và cục bộ Liên kết bản cánh và bản bụng
VI – KẾT CẤU ĐỠ CẦU TRỤC
VII – HỆ SƯỜNG TƯỜNG Bố trí hệ sườn tường: • Bao che, cách âm, cách nhi ệt (gạch xây, tấm pannel, tơn, fibro xi măng, ) • Hệ sườn tường dọc nhà • Hệ sườn tường ngang nhà
VII – HỆ SƯỜNG TƯỜNG Hệ sườn tường đầ u hồi: • Cột sườn tường • Xà ngang • Gi ằng
VII – HỆ SƯỜNG TƯỜNG Tính tốn dầm sườn: • Ch ịu tải tr ọng giĩ: p • Tr ọng lượ ng bản thân : q ↓↓↓ • Ki ểm tra điều ki ện uốn xiên MM σ=giĩ + y ≤ γ f c Wx Wy • Khi tải tr ọng q tác dụng tại cánh dầm sườ n : dùng sơ đồ gần đúng nh ư hình vẽ
VII – HỆ SƯỜNG TƯỜNG Tính tốn cột sườn: