Tính Toán Các Chi Tiết Của Dàn Nhà Công Nghiệp

Xin chào bạn, tôi Lương Trainer đây.

Trong bài chia sẻ tiếp theo ngày hôm nay, tôi sẽ giới thiệu cho bạn toàn bộ các kiến thức về chuyên đề " Tính toán các chi tiết của dàn nhà công nghiệp" để bạn có thể nắm rõ cách hơn về cách tính toán các dàn này.

Nào chúng ta bắt đầu thôi!​

1. Nút không có nối thanh cánh

• Các đường hàn liên kết thanh bụng vào bản mã được tính với nội lực tính toán N của nó. Liên kết có hai đường hàn ở sống và hai đường hàn ở mép thép góc (thanh bụng là hai thép hình chữ T), mỗi đường hàn chịu một phần của N như sau:

• Các đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã tính với hiệu số nội lực ( ΔN) của hai thanh cánh hai bên nút : ΔN = N1- N2, trong đó N1,N2 - giá trị lực dọc của hai cánh, không mang dấu, chúng cùng kéo hoặc cùng nén; N1>N2. Nếu N1 và N2 ngược dấu thì trong công thức 4.34 thay dấu "-" thành dấu "+".
• Nếu ΔN = 0 ,trong tính toán lấy ΔN = 0,1 N1.
• Nếu tại nút có lực tập trung P (h.4.15) đặt vào thanh cánh, xem như P chia đều cho các đường hàn liên kết thanh cánh với bản mã, gồm hai đường hàn sống và hai đường hàn mép (thanh cánh là hai thép góc ghép hình chữ T).Nội lực trong mỗi đường hàn xác định như sau:


• Trong hai biểu thức 4.35, 4.36 lấy dấu "+" khi ΔN cùng chiều với Psinα và ngược lại . α là góc giữa lực P và phương vuông góc với trục thanh cánh (xem hình 4.15), khi tgα ≤ 1/ có thể xem như α ≈ 0. Trong các công thức 4.32, 4.33, 4.35 và 4.36 , k là hệ số phân phối lực dọc của thép góc cho đường hàn liên kết sống thép với bản mã, xác định theo công thức:

• Trong đó b- bề rộng bản cánh ghép vào bản mã thép góc ; zo- khoảng cách từ trục trọng tâm tiết diện thép góc vuông với bản mã đến sống thép góc. Hệ số k có thể lấy gần đúng theo bảng 4.6

• Thực tế bản mã khá dài nê có chiều dài đường hàn liên kết thanh cảnh vào bản mã lớn, do vậy bề cao đường hàn hh nên chọn nhỏ sao cho tiết kiệm được que hàn mà vẫn đảm bảo điều kiện chịu lực và yêu cầu cấu tạo. Cũng có thể dùng đường hàn gián đoạn.

2. Nút có nối thanh cánh

• Cách nối thanh cánh thông dụng hiện nay là nối bằng bản thép. Cách này áp dụng linh hoạt và được quy ước tính toán như sau:

• Lực tính toán của mối nối :

• Trong đó 1,2 - hệ số an toàn; N2- nội lực nhỏ hơn trong hai thanh cánh được nối  với nhau (N2 ≤ N1). Diện tích tiết diện nối quy ước là:

• Trong đó 2Agh- diện tích tiết diện của hai bản thép nối (gọi là bản ghép hoặc bản nối). Abm - phần diện tích tiết diện bản mã coi như tham gia truyền lực Nq, Abm= 2bδbm; b- bề rộng bản cánh hàn vào bản mã của thép góc ( có lực N2); δbm -bề dày bản mã.
• Bản ghép được kiểm tra ứng suất theo công thức:

• Các đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh tính theo nội lực:

• Các đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã được tính toán với phần nội lực của mỗi thanh cánh truyền vào bản mã, quy ước như sau:

• Đối với các đường hàn liên kết thanh bé vào bản mã là:

• Đối với các đường hàn liên kết thanh lớn (có N1) vào bản mã:

• Trường hợp thanh lớn có lực tập trong P thì các đường hàn liên kết thanh này vào  bản mã được tính với lực:

• Trong đó dấu "" và góc như đã nêu ở công thức 4.35 và 4.36.

• Nếu thanh bé (có N2) có lực tập trung P thì cũng tính tương tự. Khi hai thép góc cần nối có cùng bề dày, có thể nối bằng thép góc tương đương (gọi là thép góc nối).Đường hàn liên kết thép góc nối vào thanh cánh được tính với lực dọc ở thanh nhỏ (N2). Thép  góc nối phải có diện tích tiết diện bằng hoặc lớn hơn thép góc của thanh cánh có N2. Các đường hàn liên kết bản mã vào thanh cánh được tính toán như trường hợp thanh cánh liền.

3. Nút nối dàn ở hiện trường

• Khi chế tạo trong nhà máy, dàn được chia thành từng đoạn phù hợp với điều kiện giao thông vận chuyển. Việc nối dàn được thực hiện tại hiện trường. Thông thường các nút đỉnh và nút giữa dưới là những nút khuếch đại hai nửa dàn tại hiện trường . Mỗi nối có thể thực hiện như hình 4.18a và hình 4.19a, ở đây thanh cánh được nối bằng thép góc tương đương. Hình 4.18b và hình 4.19b trình bày cách nối bằng bản thép, như vậy có cấu tạo hai nửa dàn giống nhau. Cách tính toán giống như nút nối thanh cánh đã trình bày ở trên.Bản mã ở đây được nối bằng hai bản nối ốp hai bên bản mã,việc tính tính toán các bản nối này cũng như các đường hàn liên kết chúng vào bản mã được thực hiện với nội lực truyền qua hai bản nối:

• Trong đó Nbm = 1,2Nc - Ngh (Nc- nội lực thanh cánh; Ngh- phần nội lực từ cánh truyền qua ban ghép xác định như công thức 4.41);Nx- nội lực của thanh bụng xiên tại nút đang xét ; các góc α, β xem hình.18 và hình 4.19, trong hình 4.19 góc α=0.

• Biểu thức 4.45 lấy dấu "+" khi thanh cánh và thanh xiên cùng nén hoặc cùng kéo, còn ngược nhau lấy dấu "-".
• Ở nút đỉnh hình 4.18b ,bản ghép 3 gãy khúc nên hai lực Ngh ở hai bên đỉnh hợp thành lực thẳng đứng

• Các đường hàn góc liên kết sườn 4 vào bản ghép 3 được tính với lực V, và các đường hàn liên kết sườn 4 vào các bản nối 2 cũng tính với lực V. Các đường hàn liên kết bản nối 2 vào bản mã 1 tính với hợp lực.

• Cũng có thể nối cánh trên bằng bản mã tiết diện chữ T, cấu tạo đơn giản, như trường hợp nút đỉnh dàn hình 4.18c. Đối với trường hợp này, bản mã phải tính toán kiểm tra theo tiết diện chữ T dưới tác dụng của lực Nbn (xác định theo 4.45) và mômen lệch tâm Me= Nbne (do Nbn đặt lệch trọng tâm tiết diện T một khoảng là e) như sau: 

• Trong đó A- diện tích tiết diện chữ T; W1- mômen kháng của tiết diện chữ T đối với thớ chịu nén lớn nhất, (Nbn gây nén cho tiết diện chữ T).

4. Nút liên kết dàn với cột

• A - Dàn liên kết cứng với cột

• Dàn liên kết cứng với cột bằng hai nút dưới và trên ở đầu dàn.
• Nút dưới: Nút này có cấu tạo như hình 4.21. Đó là nút chính, truyền phản lực gối tựa của dàn gồm RA là phản lực đứng ở đầu dàn và lực ngang H do mômen đầu dàn gây ra .Lực H là một trong hai lực sau:

• Trong đó M1- tổ hợp mômen âm lớn nhất ở đầu dàn (thường hay gặp trường hợp này, mômen gây nén cánh dưới); M2- tổ hợp mômen dương lớn nhất ở đầu dàn (mômen gây kéo cánh dưới); ho- chiều cao (tính toán) đầu dàn.

• Cấu tạo  gồm bản mã 1 để liên kết các thanh dàn vào nó, sườn gối 2 , gối đỡ 3 và các bu lông liên kết sườn gối 2 vào cột. Sườn gối 2 liên kết hàn vuông góc vào bản mã 1 và tỳ trực tiếp gỗi đỡ 3 ( xem hình 4.21). Tính toán nút này được tiến hành như sau:

• Liên kết thanh xiên và thanh cánh dưới vào bản mã 1 được tính với nội lực tính toán của nó.
• Bề dày δs của sườn gối 2 xác định theo công thức 4.21 và lấy δs ≥ 20mm.

• Trong đó RA- phản lực (đứng) gối tựa của dàn; bs -bề rộng của sườn gối 2; Rcmd- cường độ ép mặt tỳ đầu của vật liệu thép làm sườn gối 2 và gối đỡ 3.

• Khi tồn tại H2 thì sườn gối 2 là việc như bản dầm chịu uốn có liên kết ngàm tại hai hàng bulông đứng. Do vậy, δs, cần phải đảm bảo điều kiện:

• Trong đó b1- khoảng cách hai hàng bu lông đứng (hình 4.21); l- chiều dài của sườn gối (h4.21); R- cường độ tính toán của vật liệu thép làm sườn gối.

• Tiết diện sườn gối được đảm bảo ổn định cục bộ như bản cánh của cột đặc tiết diện tổ hợp dạng chữ H có ¯λ ≤ 0,8 ,theo điều kiện:

• Hai đường hàn liên kết bản mà 1 vào sườn gối 2 chịu RA, Hmax (lực có trị số lớn nhất trong H1 và H2) và mômen lệch tâm Me = Hmaxe, e là khoảng cách từ lực H đến giữa chiều dài đường hàn (h.4.21). Bề cao tiết diện đường hàn theo điều kiện chịu lực là:

• Bu lông liên kết sườn gối 2 vào cột tính với lực H2 làm tách sườn gối ra khỏi cột. Có thể sơ bộ chọn trước số bu lông (khoảng 6- 8 cái) và bố trí (dựa theo yêu cầu cấu tạo) thành hai hàng đứng (h.4.21). Lực kéo lớn nhất trong bu lông xa tâm quay nhất phải là:

• Nếu trọng tâm vùng liên kết bu lông trùng với điểm đặt lực H thì:

• Đường kính bu lông được xác định theo công thức:

• Khi không có H2 thì các bu lông ở đây đặt theo cấu tạo thành hai hàng đứng, khoảng cách các bu lông trên mỗi hàng không lớn hơn 8d, khoảng cách từ bu lông trên cùng đến mép trên sườn gối và từ buồng dưới cùng đến mép dưới sườn gối không nhỏ hơn 2d (d là đường kính lỗ, d lấy lớn hơn thân bu lông 3 ÷ 5mm). Đường kính thân bu lông cấu tạo thường là 20mm. Số lượng bu lông cấu tạo không nên ít hơn 6.
• Các đường hàn liên kết gối đỡ 3 vào cột tính chịu 1,5 RA. Có thể dùng hai đường hàn ở hai bên gối đỡ, hoặc dùng ba đường hàn gồm cả đường hàn ở mép dưới gối đỡ và hai đường hàn hai bên.
• Bề rộng gối đỡ bg ≥ bs, bề dày gối đỡ lấy lớn hơn bề dày sườn gối đặt lọt vào trong mặt gối đỡ, mép ngoài sườn gối cách mép ngoài gối đỡ tố thiểu 5 ÷ 10mm. Chiều dài gối đỡ phụ thuộc vào chiều dài đường hàn liên kết gối đỡ vào cột.
• Nút trên: nút này có cấu tạo như hình 4.22a.
• Liên kết thanh dàn vào bản mã 1 tính với nội lực tính toán của nó.
• Hai đường hàn góc liên kết sườn gối 2 vào bản mã 1 chịu Hmax và Me = Hmaxe  (e là khoảng cách từ lực H đến giữa đường hàn). Nếu tại nút có thanh xiên của dàn phân nhỏ thì hai đường hàn này còn chịu lực Rpn là phản lực thẳng đứng của dàn phân nhỏ. Bề cao tiết diện đường hàn này xác định theo công  thức 4.24, trong đó thay lực RA bằng lực Rpn.
• Bề dày sườn gối 2 xác định theo 4.22, trong đó thay H2 bằng H1. Các bu lông liên kết sườn gối 2 vào cột cũng tính tương tự như ở  nút dưới, theo các công thức 4.25, 4.26, 4.27 , trong đó thay H2 bằng H1. Số lượng bu lông ở đây không ít hơn 4 (thường là 4 hoặc 6 cái). Khi lực kép H1 quá lớn có thể sử dụng cấu tạo như hình 4.22b,c, như vậy khắc phục được số lượng bu lông lớn cấu tạo nút cồng kềnh của phương án hình 4.22a. Trường hợp hình 4.22b các bản nối 3 và các đường hàn liên kết chúng vào mũ cột và vào thép góc cánh tính với lực H1, còn bu lông liên kết bản gối 2 với bản mã 1 lấy theo cấu tạo và chịu mômen lệch tâm H1e, nếu như có dàn phân nhỏ thì các bu lông này còn chịu phản lực của dàn phân nhỏ Rpn. Đường hàn liên kết bản gối 2 vào cánh cột cũng chịu H1e và  Bpn (nếu có). Trường hợp hình 4.22c các đường hàn liên kết thanh cánh vào bụng cột được tính với nội lực tính toán của thanh cánh và lực tập trung P1 tại mối liên kết.

• B - Dàn liên kết khớp với cột

• Ở hình 4.23a,b, c trình bày một số phương án cấu tạo đầu dàn liên kết khớp với cột (gối đỡ).
• Đường hàn liên kết thanh cánh dàn vào bản mã 1 được tính với nội lực tính toán của thanh (kể cả lực tập trung P nếu có). Bản đế 2 truyền và phân bố lực RA từ dàn lên bề mặt gối tựa, tính toán (như bản đế chân cột thép) theo các công thức 4.69, 4.70, 4.74 và 4.75. Bản đế thường có bề dày δđ = 20 ÷25mm. Với bản đế ở hình 4.23a ,nếu bề rộng thép góc đứng liên kết vào bản đế nhỏ thì bản đế tính toán và kiểm tra như bản côngxon ngàm ở bản mã 1. Khi bề rộng thép góc đứng lớn chùm ta sát mép bản đế cũng như các cấu tạo là sườn đứng 3 ở hình 4.23b,c thì bản đế tính toán và kiểm tra theo bản kê hai cạnh,  nếu tỉ số b2/a2 < 0,5 thì tính như côngxon với nhịp tính toán là cạnh ngắn trong hai cạnh liên kết (không phải là b2).
• Đường hàn liên kết bản đế vào bản mã 1 và sườn 3 chịu phản lực gối tựa của dàn RA và lực cắt Q ở đầu cột. Đường hàn liên kết sườn 3 hoặc thép góc đứng vào bản mã 1 xem như chịu toàn bộ RA (như vậy thiên về an toàn). Các sườn 3 ở hình 4.23c được kiểm tra khả năng chịu lực như một thanh nén đúng tâm chịu lực nén RA, có chiều dài tính toán lo bằng chiều cao của sườn.

• Trong đó A = As + Abm, As = 2bsδs; Abm = 2c1δbm; c1= 0,65 δbm√(E/r) (nếu bề rộng từ đầu mút bản mã đến sườn là c0 <c1 thì Abm = (c0 +c1)δbm; φ -hệ số uốn dọc xác định theo λs= hs/rs, rs = √(Js/A),Js là mômen quán tính của diện tích A tính với trục trọng tâm tiết diện nằm trong mặt phẳng bản mã. Trường hợp cấu tạo như hình 4.23b các sườn cũng kiểm tra theo 4.28, trong đó có thể lấy φ= 1 và λs ở đây rất nhỏ nhờ có hệ giàng đứng đầu dàn.

• Các sườn ở hình 4.23b,c thường lấy bề dày δs = 10 ÷ 14mm. Kích thước tiết diện các sườn này phải đảm bảo ổn định cục bộ theo điều kiện:

• Trường hợp cấu tạo như hình 4.23b lấy λ‾= 0,8. Trong các cấu tạo ở hình 4.23, dàn được định vị vào đỉnh cột tối thiểu bằng hai bulông neo đường kính 22 ÷ 24mm. Ngoài nhiệm vụ định vị , các bu lông này còn chịu lực cắt từ đỉnh cột truyền sang dàn cũng như thành phần lực ngang từ dàn sang cột. Khi gió bốc mái gây kéo cho cột thì các bu lông này bị kéo bởi thành phần lực này.

Hi vọng những chia sẻ vừa rồi giúp ích được cho công việc của bạn

P/S: Đừng quên share về tường facbook của bạn để lưu lại những kiến thức này khi cần nhé.​