By
Lương Trainer
/ 02/10/2017
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 " Xác định tiết diện thanh dàn nhà công nghiệp" để bạn có thể nắm rõ hơn về các tiết diện này.
Nào chúng ta bắt đầu thôi!
1. Chiều dài tính toán của các thanh dàn
- Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn lx và ngoài mặt phẳng dàn ly của các thanh dàn phẳng được lấy theo bảng 4.2 và các công thức 4.14, 4.15, 4.16.
- Trường hợp thanh cánh dàn làm việc ngoài mặt phẳng dàn có hai trị số nội lực nén như hình 4.13c, N1 > N2 , thì chiều dài tính toán ly xác định như sau:
- Nếu tiết diện thanh không đổi và chiều dài a1 = a2 = l1/2 thì tính ly theo công thức:
- Nếu đoạn chứa N1, N2 có Jy1 ≠ Jy2 hoặc a1 ≠ a2 (Jy1, Jy2 và a1, a2 là mômen quán tính của tiết diện ngoài mặt phẳng dàn và chiều dài hình học của các đoạn thanh tương ứng) thì ly xác định cho từng đoạn theo công thức:
- Các hệ số μ11, μ12 lấy theo bảng 4.3 phụ thuộc vào các tỷ số J1y/ J2y và a2/a1.
- Nếu N2 = P2 = 0 thì chiều dài tính toán chỉ xác định đối với đoạn có nội lực N1 = P1 theo công thức:
- Trường hợp thanh bụng xiên được chia đôi bởi hệ phân nhỏ thì ly của nó cũng xác định theo công thức 4.14 với việc thay l1 thành l.
2. Cấu tạo thanh và nút
- A - Những yêu cầu cấu tạo chung của dàn
- Trục các thanh dàn phải hội tụ tại tâm các nút. Trục này trong dàn hàn là trục đi qua trọng tâm tiết diện thanh (làm tròn đến 5mm), trong dàn bulông là trục của hàng bulông gần sống thép góc nhất. Đối với thanh cánh dàn hàn khi thay đổi tiết diện là trục trung bình giữa hai trục trọng tâm của hai thanh hoặc là trục trọng tâm của thanh lớn. Sự lệch trục của thanh cánh khi thay đổi tiết diện sinh ra mômen uốn, mômen này phải tính đến khi độ lệch trục của thanh vượt quá 1,5% bề cao tiết diện thanh.
- Ở các dàn nhịp L ≤ 24m, thanh cánh không thay đổi tiết diện. Khi 24m < L ≤ 36m, để tiết kiệm vật liệu cần đổi tiết diện thanh cánh một lần, sao cho hợp với nội lực trong các thanh. Thép góc nhỏ nhất dùng trong dàn là L50 x 50 Bề dày các thép góc dùng trong dàn không nhỏ hơn 5mm. Thông thường trong một dàn không dùng quá 6-8 loại thép.
- Mối nối thanh dàn được thực hiện bằng thép góc tương đương hoặc bằng thép bản. Nối bằng thép góc thực hiện khi các thép góc cần nối có cùng bề dày, nối tại tâm nút. Nối bằng thép bản được thực hiện cách tâm nút một khoảng 300 - 500mm về phía thanh có nội lực nhỏ. Tại chỗ nối thanh cánh, khe hở giữa các đầu mút của thanh không nhỏ hơn 50mm.
- Các thanh dàn gồm hai thép góc phải có các miếng đệm liên kết hai thép góc đó. Các miếng đệm này đặt cách nhau không quá 40r1 với thanh nén, 80r1 với thanh kéo (r1 là bán kính quán tính của một thép góc đối với trục trọng tâm của nó song song với mặt phẳng dàn). Đồng thời mỗi một thanh giữa hai nút liên kết không cho thanh di chuyển ra ngoài mặt phẳng của dàn phải có ít nhất hai miếng đệm. Miếng đệm có bề dày bằng bề dày bản mã, bề rộng bằng 60-100mm, bề dài không nhỏ hơn bề rộng bản cánh thép góc ghép vào bản đệm cộng với 20-30mm.
- Các thép góc cánh có bề dày nhỏ hơn 10mm trực tiếp đỡ các tấm mái bê tông cốt thép cỡ lớn phải hàn gia cường cánh thép góc (tại chỗ liên kết với tấm mái) bằng bản thép dày 10-12mm phủ hết bề rộng của hai thép góc cánh.
- Bề dày bản mã được chọn theo nội lực lớn nhất trong các thanh bụng (thanh xiên ở gối tựa), lấy theo bảng 4.4. Dàn chỉ dùng một loại bề dày bản mã. Đối với dàn nhịp lớn, để tiết kiệm, cho phép thay đổi bề dày bản các bản mã, nhưng độ chênh lệch bề dày các bản mã ở các nút lân cận nhau không được quá 4mm.
- Bản mã phải đảm bảo chứa được hết các đường hàn liên kết các thanh vào nó và có hình dáng đơn giản dễ chế tạo.
- Cạnh bản mã ở bên thanh bụng phải hợp với trục thanh bụng một góc α ≥ 15° ,sao cho tiết diện nguy hiểm nhất của bản mã đủ khả năng chịu lực và phù hợp với sự truyền lực từ thanh bụng sang bản mã, không gây nguy hiểm cho mối hàn và bản mã (hình 4.23a).
- Các thanh liên kết vào bản mã bằng đường hàn góc cạnh, chiều dài các đường hàn không nhỏ hơn 40mm, chiều cao tiết diện các đường hàn không nhỏ hơn 4mm. Với thanh bụng các đường hàn nên kéo trùm sang đầu mút thanh 20mm. Khoảng hở giữa thanh bụng và thanh cánh ở nút dàn hàn có bản mã không nhỏ hơn a = 6δ - 20mm và không lớn hơn 80mm (δ là bề dày bản mã,mm).
- Các dàn nhịp trên 36m phải làm độ vồng ngược bằng độ võng do tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời dài hạn. Trong các mái bằng, độ vồng cấu tạo của dàn mái (không phụ thuộc vào trị số của nhịp) lấy bằng độ võng do tổng tải trọng tiêu chuẩn cộng với 1/200 nhịp.
- B - Các dạng tiết diện thanh dàn
- Hình 4.14 cho một số dạng tiết diện thanh dàn làm bằng thép góc, trong đó trục y-y nằm trong mặt phẳng dàn, trục x-x vuông góc với mặt phẳng dàn.
- Khi chọn dạng tiết diện thanh dàn cần cố gắng đảm bảo sự làm việc theo phương trong và ngoài mặt phẳng dàn gần như nhau (ví dụ, thanh nén đúng tâm chọn sao cho có λx ≈ λy). Đồng thời phải đảm bảo bề rộng nhô ra của cánh đủ để liên kết với các kết cấu khác (như mái lợp panen, bề rộng cánh thép góc dỡ panen không được nhỏ hơn 90mm), đảm bảo độ cứng tổng thể ngoài mặt phẳng dàn nhất là khi vận chuyển, dựng lắp.
- Tiết diện thanh cánh có thể dùng cả ba dạng a,a,c. Dạng b thích hợp cho trường hợp ly = 2lx. Dạng c thích hợp với trường hợp ly =lx, hoặc khi có uốn cục bộ, nhưng cũng làm giảm độ cứng của dàn ngoài mặt phẳng khi vận chuyển dựng lắp. Dạng a dùng được cho mọi trường hợp một cách tương đối hợp lý, nên áp dụng rộng rãi nhất.
- Thanh bụng có lx = 0,8 ly nên tiết diện hợp lý là dạng a, trừ thanh xiên đầu dàn có lx =ly thì luôn luôn là dạng c. Khi có hệ thanh bụng chia nhỏ thì tiết diện dạng b là thích hợp.
- Tiết diện chữ thập dạng d áp dụng cho thanh đứng giữa dàn, thuận tiện cho việc liên kết giằng đứng trung tâm.
- Tiết diện một thép góc e, g dùng cho thanh dàn (cánh hay bụng) có nội lực nhỏ. Tiết diện e liên kết vào một bên bản mã, không đối xứng, nên khi tính toán phải dùng hệ số điều kiện làm việc γ = 0,75 và dùng bán kính quán tính nhỏ nhất rmin của tiết diện.
- Tiết diện hộp (h) tận dụng khả năng của vật liệu nhưng cũng sử dụng hạn chế vì khó phòng gỉ cho mặt trong. Tiết diện hai thành (i) là của loại dàn nặng, ít gặp trong kết cấu nhà công nghiệp, dùng dạng này khi thanh có ly lớn cần giảm λy.
3. Tính thanh kéo đúng tâm
- Diện tích cần thiết của tiết diện thanh xác định theo công thức:
- Khi trên thanh có sự suy giảm yếu thì Act tăng lên 10 ÷ 15%.
- Bán kính quán tính yêu cầu của tiết diện thanh xác định theo công thức:
- Từ Act, rxyc, ryyc tra bảng thép chọn được tiết diện thanh sao cho A ≥ Act, rx ≥ rxyc, ry ≥ ryyc. Sau đó kiểm tra lại theo công thức:
- Trong các công thức 4.17, 4.18 và 4.19 , N là lực dọc tính toán của thanh; R- cường độ tính toán của thép; lx và ly -chiều dài tính toán của thanh ở trong mặt phẳng dàn và ở ngoài mặt phẳng dàn; γ- hệ số điều kiện là việc của thanh lấy theo bảng I.4 phụ lục I, γ= 1 đối với thanh kéo của các dàn thường ; [λ]- độ mảnh giới hạn của thanh lấy theo bảng I.5 phụ lục I; Ath- diện tích thực của tiết diện nguy hiểm của thanh (còn gọi là diện tích tiết diện thu hẹp, diện tích đã trừ đi phần giảm yếu).
- Khi trong các bảng thép không cho thông số ry, thì căn cứ vào Act và rxyc để chọn ra tiết diện thanh tương tự như trên. Khi đó ngoài việc kiểm tra lại tiết diện theo điều kiện 4.19 ,còn phải kiểm tra về độ mảnh theo công thức:
- Trong đó λmax - độ mảnh lớn trong hai độ mảnh λx = lx/rx và λy = ly/ry (rx và ry là bán kính quán tính của tiết diện thanh đối với các trục chính x và y của nó- xem hình 4.14), với dạng tiết diện hình 4.14a, b, c, d bán kính quán tính ry được tính theo công thức:
- Trong đó ryo -bán kính quán tính của một thép góc đối với trục yo của nó song song với trục y; zo - khoảng cách từ trục yo đến sống thép góc; δ - bề dày bản mã.
4. Tính thanh nén đúng tâm
- Diện tích cần thiết của tiết diện thanh xác định theo công thức:
- Trong đó, hệ số uốn dọc φ tra bảng II.1,phụ lục II theo độ mảnh λgt tự cho trước, λgt = 60 ÷ 120 với thanh cánh, λgt = 100 ÷ 150 với thanh bụng , φ cũng có thể các định theo các công thức 4.24, 4.25, 4.26 ; N , R, γ như đã nêu ở công thức 4.19, γ = 0,8 đối với thanh bụng chịu nén chính (trừ thanh ở gối) tiết diện dạng chữ T ghép từ hai thép góc.
- Các bán kính quán tính yêu cầu rxyc, ryyc xác định theo công thức 4.18 , trong đó độ mảnh giới hạn [λ] lấy theo thanh chịu nén tương ứng ở bảng I.5 phụ lục I.
- Dựa vào Act, rxyc, ryyc ,tra bảng thép chọn được tiết diện thanh có diện tích A thích hợp và có rx ≥ rxyc, ry ≥ ryyc. Kiểm tra lại tiết diện đã chọn: đã có diện tích tiết diện Ang,các bán kính quán tính rx, ry, trong đó với dạng tiết diện chữ T ghép từ hai thép góc thì ry phụ thuộc vào bề dày bản mã, nếu trong bảng thép không cho ry thì tính ry theo công thức 4.12. Tính λx= lx/rx ,λy= ly/ry mua suy ra λmax là độ mảnh lớn hơn trong hai độ mảnh λx, λy. Từ λmax tra bảng II.1phụ lục I được φmin hoặc tính φmin theo các công thức 4.24, 4.5, 4.36 . Kiểm tra ứng suất của thanh theo công thức:
- Khi trên thanh có giảm yếu tiết diện, cần kiểm tra tiết diện bị giảm yếu theo công thức 4.19.
- Do tiết diện đã chọn có rx ≥ rxyc và ry ≥ ryyc ( rxyc và ryc xã định theo 4.18 với [λ] của thanh nén) nên không phải kiểm tra về độ mảnh theo công thức 4.20
- Khi thanh nén có α = N/φmin AngR<1 cho phép lấy độ mảnh giới hạn:
5. Tính thanh nén uốn
- Tiết diện chịu lực hợp lý là dạng c hình 4.14, song đôi khi hình dạng hoặc b hình 4.14 do yêu cầu độ cứng ngoài mặt phẳng dàn hoặc để liên kết các cấu kiện vào nó. Mômen uốn tác dụng đối với trục x của tiết diện thanh.
- Việc chọn tiết diện tiến hành theo các bước sau:
- Giả thiết λx = 50-80 và tính được λ¯= λx√(R/E)
- Tính độ lệch tâm tương đối m= e/px' có thể lấy gần đúng px ≈ rx =≈ lx/λx, do đó m = eλx/lx = Mλx,
- Sơ bộ lấy hệ số η kể đến ảnh hưởng của hình dạng tiết diện tớisự phát triển biến dạng dẻo, khi cánh chữ T bị nén do M:
- Tính độ lệch tâm tính đổi m1 =ηm,
- Từ m1, λ‾ tra bảng II.2 phụ lục II được hệ số φlt và có diện tích sơ bộ của tiết diện là :
- Với dạng tiết diện đã được ấn định và dựa vào Asb ,tra bảng thép hình chọn ra tiết diện thích hợp và có các đặc trưng hình học chính xác của tiết diện Ang, Jx, rx, ry.
- Việc kiểm tra lại tiết diện tiến hành theo các bước sau:
- Tính λx, λ‾x ,m = M Ang/NJxy, m1 = ηm, trong đó y là khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến thớ chịu nén nhiều nhất; η lấy theo bảng II.4 phụ lục II.
- Từ m1, λ‾x tra bảng được φlt và kiểm tra khả năng chịu lực trong mặt phẳng uốn của thanh theo công thức:
- Kiểm tra khả năng chịu lực ngoài mặt phẳng uốn (thanh tiết diện hình 4.14a,b,c,i) khi λx >λy theo công thức:
- Độ mảnh lớn nhất của thanh phải đảm bảo điều kiện theo công thức 4.20.
Trong đó, φy tra bảng II.1 phụ lục II theo λy.
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.