Tài liệu đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội tính theo eurocode 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌ NGUYỄN VĂN ĐÔNG Đ N GI IỆU QUẢ CỦA DÀN NHỊP NHỎ VÀ TRUNG BÌNH LÀM BẰNG THÉP GÓC CÁN NÓNG VÀ THÉP HÌNH DẬP NGUỘI TÍNH THEO EUROCODE 3 Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN T Ạ SĨ Ỹ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. PHẠM VĂN HỘI Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI M ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Đông MỤ LỤ TRANG BÌA LỜI CAM OAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬ VĂ TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ẦU ...........................................................................................................................1 1. Lý do chọn và mục tiêu của đề tài : ..........................................................................1 2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ...........................................................2 3. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................2 4. ơ sở khoa học. ........................................................................................................2 5. Thực tiễn và pháp lý của đề tài.................................................................................2 6. Kết quả đạt được .......................................................................................................3 7. Cấu trúc của luận văn .............................................................................................. 4 ƯƠ 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DÀN THÉP ..............................................4 1.1. Phân loại dàn ..........................................................................................................4 1.1.1. Theo công dụng .............................................................................................. 4 1.1.2. Theo cấu tạo của thanh dàn ............................................................................4 1.1.3. Theo sơ đồ kết cấu dàn có các loại.................................................................5 1.2. Hình dạng dàn ........................................................................................................7 1.2.1. Dạng tam giác (hình 1.4 a,b) ..........................................................................7 1.2.2. Dàn hình thang (hình 1.4c) .............................................................................7 1.2.3. Dàn cánh song song (hình 1.4 d,e) .................................................................8 1.2.4. Dàn đa giác (hình 1.4 h) và Dàn cánh cung (hình 1.4 k) ............................... 9 1.3. Hệ thanh bụng của dàn ..........................................................................................9 1.3.1. Hệ thanh bụng tam giác (hình 1.5 a) ............................................................ 10 1.3.2. Hệ thanh bụng xiên (hình 1.5 c,d) ................................................................ 10 1.3.3. Hệ thanh bụng phân nhỏ (1.5 đ) ...................................................................10 1.3.4. Các dạng hệ thanh bụng khác .......................................................................10 1.4. Kích thước chính của dàn ....................................................................................11 1.4.1. Nhịp dàn........................................................................................................11 1.4.2. Chiều cao dàn ............................................................................................... 11 1.4.3. Khoảng cách nút dàn ....................................................................................11 1.4.4. Bước dàn .......................................................................................................12 1.5. Hệ giằng không gian ............................................................................................ 12 1.6. Một số mô hình kết cấu dàn thép ........................................................................13 ƯƠ 2: LÝ T UYẾT TÍNH TOÁN ....................................................................17 2.1. Lý thuyết tính toán dàn thép thông thường theo tiêu chuẩn Việt Nam ..............17 2.1.1. Các giả thiết khi tính dàn ..............................................................................17 2.1.2. Tải trọng tác dụng lên dàn ............................................................................17 2.1.3. Nội lực ..........................................................................................................18 2.1.4. Chiều dài tính toán của các thanh dàn..........................................................18 2.1.5. Tiết diện hợp lý của thanh dàn .....................................................................20 2.1.6. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn ........................................................... 21 2.2. Lý thuyết tính toán thanh thành mỏng chịu nén và kéo theo quy chuẩn EN 1993-1-3 ......................................................................................................................23 2.2.1. Những khái niệm riêng của tiết diện thành mỏng ........................................23 2.2.2. Lý thuyết tính toán thanh thành mỏng chịu kéo. .........................................38 2.2.3. Liên kết .........................................................................................................39 ƯƠ 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN ................................................................................52 3.1. Dàn tam giác ........................................................................................................52 3.1.1. Dàn tam giác làm bằng thép cán nóng nhịp L=15m ....................................52 3.1.2. Dàn tam giác làm bằng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội l=15m ......63 3.1.3. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn nhịp L=21m ........................................74 3.1.4. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn nhịp L=27m ........................................76 3.2. So sánh dàn thép làm bằng thép góc cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo hình nguội ...................................................................................................................78 3.2.1. So sách trọng lượng thép ..............................................................................78 3.2.2. So sánh chi phí vật tư ...................................................................................78 3.2.3. Nhận xét và đánh giá ....................................................................................79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 81 QUYẾT Ị AO Ề TÀI LUẬ VĂ T SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘ ỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH Học viên : NGUYỄN VĂN ĐÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 33 Trường ại học Bách khoa - Tóm tắt - ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” có tính thực tiễn cao đề tài này nghiên cứu hệ kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong các công trình xây dựng hiện nay, đưa ra so sánh phương án kết cấu và kiến nghị nên sử dụng phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp. - ây là đề tài hoàn toàn mới, hiện tại không có đề tài nghiên cứu nào nghiên cứu về nội dung trên. Kết quả đạt được Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc sử dụng hệ kết cấu thép cán nóng thông thường. Qua phần lý thuyết tính toán ở chương 2 và ví dụ tính toán ở chương 3 ta rút ra được kết luận như sau: - Mô hình kết cấu dàn thép dùng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội có thể được áp dụng rộng rãi ở nhiều mô hình như : hà xưởng, Trường học, Nhà dân dụng,… - Hình dạng, tiết diện được chọn tự do, đa dạng theo yêu cầu - Bên cạnh đó dùng vật liệu thép thanh thành mỏng có những hạn chế nên chúng ta phải khắc phục : o Giá thành thép dập nguội cao hơn thép cán nóng o Chi phí phòng rỉ cao hơn, về mặt tiết diện thép lớn hơn cần nhiều diện tích phủ bảo vệ. o Vận chuyển bốc xếp, lắp dựng tuy nhanh chóng nhưng đòi hỏi những biện pháp và phương tiện riêng vì cấu kiện dễ bị hư hại. o Việc thiết kế tính toán khó hơn vì sự làm việc phức tạp của cấu kiện. - ánh giá cả hai tiêu chí tính kinh tế và kỹ thuật ta nhận thấy sử dụng dàn thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình có tính ưu việt hơn so với kết cấu thép cán nóng, việc áp dụng giải pháp kết cấu này trong xây dựng ở Việt Nam chúng ta hiện nay nó sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng. Từ khóa: Kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình, thép cán nóng và thép hình dập nguội, phương án kết cấu ABSTRACT - The topic "Evaluating the effect of small and medium pulses made from hot-rolled angle steel and cold-formed steel" is very practical. This project studies the small and medium-sized structural systems made of rolled steel hot and cold-formed bar steel in the present construction works, compare the structural options and recommendations should use the appropriate structure of the framework. - This is a completely new topic, at present there are no research topics to study about the content. - Result - In the medium and small pavement structure using a cold-formed bar structural steel system, it is economically and technically better than the conventional hot-rolled steel structure. - From the calculation theory in Chapter 2 and the calculation example in Chapter 3 we draw the conclusion as follows: - The model of steel structure using cold-formed steel bar can be applied widely in many models such as: Factory, School, House, ... - Shape, section selected freely, varied on request - Besides the barbed steel material has limitations so we have to overcome: + Cold rolled steel price is higher than hot rolled steel - The higher rusting costs, in terms of the larger section of steel, should be large - protective cover. + Transportation, loading and unloading quickly but requires - Separate means and means for fragile components. - Designing is harder because of the complexity of the components. - Evaluation of both economic and technical criteria shows the use of staging - The thin-walled steel bars in the medium and small structure are superior to those of the hot-rolled steel structures. The application of this structural solution in construction in Vietnam, we now carry Many benefits for the user. Keywords: Small and medium span structure, hot rolled steel and cold-pressed steel, structural plan. D N MỤ Ý IỆU VÀ Ữ VIẾT TẮT a) Đặc trưng hình học An diện tích tiết diện thực Ag diện tích tiết thép góc Ae diện tích hiệu dụng của tiết diện Act diện tích cần thiết của tiết diện b bề rộng phẳng be bề rộng hữu hiệu hf chiều cao của đường hàn góc r bán kính quán tính của tiết diện rx , ry bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục tương ứng x-x, y-y x0 , y0 tọa độ tâm uốn r01 bán kính quán tính cực của tiết diện đối với tâm uốn rmin bán kính nhỏ nhất của tiết diện J mômen bán kính xoắn của tiết diện Iw hằng số vênh của tiết diện Ix , Iy các mô men quán tính của tiết diện nguyên đối với các trục tương ứng x-x, y-y Inx , Iny các mô men quán tính của tiết diện thực đối với các trục tương ứng x-x, y-y L chiều cao của thanh đứng, cột hoặc chiều dài nhịp dầm ld chiều dài thanh xiên lm chiều dài khoảng cách thanh cánh của giàn hoặc cột rỗng lo chiều dài tính toán của cấu kiện chịu nén lx ,ly chiều dài tính toán của cấu kiện trogn các mặt phẳng vuông góc với các trục tương ứng x-x, y-y lw chiều dài tính toán của đường hàn S mô men tĩnh s bước lỗ bu-lông t chiều dày bản tf , tw chiều dày của bản cánh và bản bụng u khoảng cách đường lỗ bu-lông b) Ngoại lực và nội lực Pi lực tập trung đặt tại nút thứ i P lực tập trung đặt ngoài nút qtc tải trọng tiêu chuẩn * N lực nén tính toán gây bowritoor hợp tải trọng đã có các hệ số tải trọng tương ứng Nc khả năng chịu nén danh nghĩa của cấu kiện chịu nén N nội lực thanh Ncr lực tới hạn c) ường độ và ứng suất E Mô đun đàn hồi fy cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép fu cường độ tiêu chuẩn lấy theo sức bền kéo đứt của thép f cường độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy ft cường độ tính toán của thép theo ức bền kéo đứt fv cường độ tính toán chịu cắt của thép fc cường độ tính toán của thép khi ép mặt theo mặt phẳng tì đầu (có gia công phẳng ) fub cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bu-ông ftb cường độ tính toán chịu kéo của bu-lông fvb cường độ tính toán chịu cắt của bu-lông fcb cường độ tính toán chịu ép của mặt phẳng bu-lông fn ứng suất oằn foc ứng suất tới hạn đàn hồi fod ứng suất oằn vặn đàn hồi fba cường độ tính toán chịu kéo của bu-lông neo fhb cường độ tính toán chịu kéo của bu-lông cường độ cao fcd cường độ tính toán chịu ép mặt theo đường kính con lăn fw cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới hạn chảy fwu cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo sức bền kéo đứt fwv cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu cắt fwf cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim loại ở biên nóng chảy fwun cường độ tiêu chuẩn của kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt V mô đun trượt ứng suất pháp d) Ký hiệu các thông số m, p, các thông số để xác định chiều dài tính toán của cột na số lượng bu-lông trên một nửa liến kết. nc số mũ nQ chu kỳ tải trọng nv số lượng các mặt tính toán các hệ số để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở f, s biên nóng chảy của thép cơ bản hệ số điều kiện làm việc của kết cấu c b hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu-lông M hệ số tin cậy về cường độ Q hệ số độ tin cậy về tải trọng u hệ số độ tin cậy trong các tính toán theo sức bền tứ thời hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện độ mảnh của cấu kiện ( x , c [ ] y = lo/i ) độ mảnh tính toán của cấu kiện trogn các mặt phẳng vuông góc với các trục tương ứng x-x , y-y độ mảnh không thứ nguyên ( độ mảnh giới hạn hệ số chiề dài tính toán của thanh hệ số uốn dọc c hệ số độ chịu lực khi nén hệ số độ chịu lực khi kéo ki hệ số điều chỉnh về phân bố lực hệ số bề rộng hữu hiệu e) Ký hiệu viết tắt TTM-THN thanh thành mỏng tạo hình nguội t fy f oc ) D N MỤ ẢNG Bảng 2.1. Bề dày bản mã dàn .........................................................................................21 Bảng 2.2. Kích thước lớn nhất của lỗ bu lông................................................................ 40 Bảng 2.3. Khả năng chịu ép thiết kế của liên kết bu lông có miếng đệm dưới cả mũ bu lông và đai ốc ............................................................................................ 44 Bảng 2.4. Khả năng chịu ép thiết kế của liên kết bu lông không có miếng đệm dưới cả mũ bu lông và đai ốc hoặc chỉ có một miếng đệm...................................44 Bảng 2.5. ường kính danh nghĩa của vít thông dụng. .................................................45 Bảng 2.6. Khả năng chịu kéo nhỏ nhất của vít tự khoan ...............................................47 Bảng 3.1. Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn làm bằng thép góc cán nóng nhịp L=15m ...56 Bảng 3.2. Bảng tổng hợp tiết diện thanh dàn dùng thép góc cán nóng nhịp 15m .........62 Bảng 3.3. Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn tam giác dùng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội nhịp 15 m ................................................................................64 Bảng 3.4. Bảng tổng hợp tiết diện thanh dàn dùng thép TTM-THN nhịp l = 15m .......74 Bảng 3.5.Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép góc cán nóng nhịp L=21m .......................................................................................................74 Bảng 3.6. Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép thành mỏng tạo hình nguội nhịp L=21m ....................................................................................75 Bảng 3.7. Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn tam giác làm bằng thép góc cán nóng nhịp L=27m............................................................................................... 76 Bảng 3.8. Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép thành mỏng tạo hình nguội nhịp L=27m ....................................................................................77 Bảng 3.9. Bảng so sánh trọng lượng thép ( ½ nhịp dàn )...............................................78 Bảng 3.10.Bảng chi phí vật tư ½ nhịp dàn tam giác ......................................................79 D N MỤ HÌNH Hình 1.1. Các tiết diện thanh dàn hai thép .......................................................................5 Hình 1.2. Tiết diện thanh dàn nặng ..................................................................................5 Hình 1.3. Các loại dàn theo sơ đồ kết cấu ........................................................................6 Hình 1.4. Các dạng dàn.....................................................................................................8 Hình 1.5. Các hình thức bố trí thanh bụng .......................................................................9 Hình 1.6. Hệ giằng không gian của dàn .........................................................................13 Hình 2.1. Momen cục bộ thanh dàn ...............................................................................18 ình 2.2. Sơ đồ xác định chiều dài tính toán thanh dàn ................................................19 Hình 2.3. Các loại phần tử .............................................................................................. 24 Hình 2.4. Góc uốn ...........................................................................................................24 Hình 2.5. Phần tử nén được tăng cứng ...........................................................................24 Hình 2.6. Phần tử nén không được tăng cứng ................................................................ 24 Hình 2.7. Phần tử nén được tăng cứng nhiều lần ........................................................... 25 ình 2.8. Sườn biên ........................................................................................................25 ình 2.9. Sườn trung gian .............................................................................................. 25 Hình 2.10. Mất ổn định của tấm chữ nhật chịu nén .......................................................26 Hình 2.11. Sự phân boos lại ứng suất sau tới hạn ..........................................................27 Hình 2.12. Phần tử được tăng cứng chịu nén đều ..........................................................28 Hình 2.13. Phần tử được tăng cứng chịu ứng suất biến đổi tuyến tính..........................29 Hình 2.14. Phần tử không được tăng cứng .....................................................................30 ình 2.15. Sườn biên ......................................................................................................31 Hình 2.16. Phần tử được tăng cứng và sườn biên ..........................................................31 Hình 2.17. Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 1 ........................32 Hình 2.18. Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 2 ........................33 Hình 2.19. Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 3 ........................34 Hình 2.20. Một số loại liên kết buloong dùng trong kết cấu thành mỏng .....................41 Hình 2.21. Các dạng phá hoại của liên kết bu lông ......................................................42 ình 2.22. ường kính danh nghĩa vít ...........................................................................45 Hình 2.23. Kiểu phá loại ở đầu dầm ...............................................................................48 Hình 2.24. Kiểu phá hoại ở liên kết thanh kéo và bản mã .............................................48 Hình 2.25. Liên kết nút dàn ............................................................................................ 50 Hình 2.26. Liên kết nút giữa dàn ....................................................................................51 ình 3.1. Sơ đồ hệ thanh bụng của dàn tam giác ........................................................... 52 ình 3.2. Sơ đồ tải trọng thường xuyên tác dụng lên dàn tam giác .............................. 53 ình 3.3. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên nửa dàn trái tam giác ..........................................53 ình 3.4. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên nửa dàn phải tam giác ........................................53 ình 3.5. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên cả dàn tam giác ...................................................54 ình 3.6. Sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên cả dàn tam giác ...........................................55 ình 3.7. Sơ đồ số thứ tự phần tử thanh.........................................................................55 Hình 3.8. Biểu đồ nội lực thanh do tĩnh tải gây ra .........................................................55 Hình 3.9. Biểu đồ nội lực thanh do hoạt tải tác dụng lên nửa phải dàn.........................55 Hình 3.10. Biểu đồ nội lực thanh do hoạt tải tác dụng lên nửa trái dàn ........................56 Hình 3.11. Biểu đồ nội lực thanh do tải trọng gió gây ra...............................................56 Hình 3.12. Biểu đồ so sánh trong lượng của ½ nhịp dàn tam giác ................................ 78 Hình 3.13. Biểu đô so sánh chi phí vật tư của ½ dàn tam giác ......................................79 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn và mục tiêu của đề tài : Kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội đã được sử dụng phổ biến trong xây dựng ở nhiều nước trên thế giới. hững năm gần đây ngành xây dựng nước ta cũng đã ứng dụng kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội cho nhiều loại kết cấu công trình. Ban đầu chỉ ở dạng cấu kiện thông dụng như tấm lợp, xà gồ….đến nay đã ứng dụng cho nhiều loại kết cấu hoàn chỉnh như hệ sàn,hệ mái, hệ khung cho các nhà thấp tầng, cao tầng. Do những ưu việt về trọng lượng nhẹ, tính công nghệ và khả năng chịu lực cao, kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội đang trở thành một hướng phát triển mới trong công trình kết cấu thép ở Việt am. ó là hướng phát triển mới mẻ và đúng đắn, phù hợp với xu thế phát triển trong xây dựng hiện nay. ây là hình ảnh nhà xử dụng thép thanh thành mỏng cho dàn kèo và mái Hiện nay, ở Khánh òa nói riêng và Việt am trong kết cấu dàn ngoài việc sử dụng vật liệu thép cán nóng trong kết cấu thì việc sử dụng kết cấu thép khác như kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội đang được sử dụng rộng rãi và phổ biến vì tính ưu việt của loại kết cấu mới này. Tuy nhiên hiện tại chưa có nghiên cứu nào về việc sử dụng kết cấu thanh thành mỏng trong kết cấu dàn 2 so với việc sử dụng kết cấu thép cán nóng có những ưu điểm gì nổi bật, phạm vi áp dụng cho từng loại kết cấu dàn trong thực tế ra sao? ể có thể đưa ra những ứng dụng trong thực tế, việc sử dụng loại kết cấu nào cho từng loại nhịp dàn cho phù hợp và đảm bảo tính kinh tế. Vì vậy, lựa chọn đề tài : “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” là cần thiết và mang tính thực tiễn cao. ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” nhằm mục đích đưa ra kiến nghị nên sử dụng phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp với từng loại nhịp dàn. ể phát huy tối đa các ưu điểm của từng loại kết cấu. 2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - So sánh hai phương án kết cấu dàn xem phương án nào hiệu quả hơn về trọng lượng cũng như các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. - Trong nội dung nghiên cứu của đề tài chỉ xét đến kết cấu thanh dàn trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình. 3. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. - Tính toán ví dụ và rút ra nhận xét. 4. ơ sở khoa học. - Dựa trên lý thuyết tính toán thanh chịu kéo và nén đúng tâm. - Dựa trên lý thuyết tính toán thanh thành mỏng chịu kéo và nén. - Dựa trên kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học có liên quan. 5. Thực tiễn và pháp lý của đề tài. - ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” có tính thực tiễn cao đề tài này nghiên cứu hệ kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong các công trình xây dựng hiện nay, đưa ra so sánh phương án kết cấu và kiến nghị nên sử dụng phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp. - ây là đề tài hoàn toàn mới, hiện tại không có đề tài nghiên cứu nào nghiên cứu về nội dung trên. 3 6. Kết quả đạt được Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc sử dụng hệ kết cấu thép cán nóng thông thường. 7. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo trong luận văn gồm có các chương như sau: ƯƠ ƯƠ ƯƠ 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DÀN THÉP 2: LÝ T UYẾT TÍNH TOÁN 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN. 4 ƯƠNG 1 TỔNG QU N VỀ ẾT ẤU DÀN T ÉP - Dàn thép là kết cấu rỗng bao gồm các thanh quy tụ và liên kết với nhau tại nút (mắt) dàn thông qua một bản thép gọi là bản mã. Liên kết trong dàn thường dùng liên kết hàn, bu lông hoặc đinh tán (liên kết hàn dùng phổ biến hơn cả) - Dàn gồm các thanh biên trên (gọi là thanh cánh trên) và thanh biên dưới (gọi là thanh cánh dưới). các thanh còn lại nằm trong phạm vi cánh trên và cánh dưới gọi là thanh bụng. dàn thép làm việc cũng như dầm, có nghĩa là dàn phủ qua nhịp chịu uốn, nhận tải trọng và truyền xuống kết cấu đỡ nó. Nội lực trong các thanh dàn chủ yếu là lực trục (kéo hoặc nén) do vậy tiết kiệm vật liệu, nhẹ và cứng hơn dầm rất nhiều, tuy nhiên tốn công chế tạo hơn. ình dạng của dàn dễ chế tạo để phù hợp với yêu cầu của thiết kế kiến trúc. 1.1. Phân loại dàn 1.1.1. Theo công dụng - Dàn có tên gọi theo công dụng như: dàn được làm kết cấu đỡ mái của nhà công nghiệp và dân dụng (thường được gọi là vì kèo), dàn cầu, dàn cầu trục, dàn tháp trụ, dàn cột điện, dàn tháp khoan v.v.. 1.1.2. Theo cấu tạo của thanh dàn Bao gồm: - Dàn nhẹ: là dàn có nội lực trong các thanh nhỏ, các thanh dàn được cấu tạo từ một thép góc hoặc một thép tròn. - Dàn thường: là loại phổ biến dùng làm vì kèo mái lộp bằng tấm panen bê tông cốt thép hoặc cho các loại dàn có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh dưới 5.000 k . ác thanh dàn được được ghép bởi hai hai thép góc, tiết diện ngang chữ T (hình 1.1). - Dàn nặng: dùng cho các công trình chịu tải trọng nặng như dàn cầu, dàn cầu chạy v.v.. có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh thường không dưới 5.000 kN. Tiết diện thanh dạng tổ hợp (hình 1.2). 5 Hình 1.1. Các tiết diện thanh dàn hai thép Hình 1.2. Tiết diện thanh dàn nặng 1.1.3. Theo sơ đồ kết cấu dàn có các loại - Dàn kiểu dầm, sơ đồ đơn giản (hình 1.3 a,b) là loại tựa khớp hai đầu. cấu tạo loại này đơn giản dễ dựng lắp, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ lún các gối tựa việc chế tạo và dựng lắp cũng phức tạp hơn. 6 Hình 1.3. Các loại dàn theo sơ đồ kết cấu - Dàn mút thừa (hình 1.3e) là dàn có phần mút thừa, các thanh cánh phần mút thừa có nội lực ngược dấu với thanh cánh ở phần trong nhịp. - Dàn kiểu tháp trụ (hình 1.3 d) dùng cho công trình tháp, trụ ăng-ten, cột điện vượt sông v.v... mỗi mặt kết cấu là một dàn phẳng. - Dàn kiểu khung (hình 1.3 h) dùng làm khung chịu lực chính trong nhà có nhịp lớn. - Dàn kiểu vòm (1.3 k) vượt được nhịp rất lớn (trên 60m) thường được dùng làm kết cấu chịu lực trong nhà triển lãm, công trình thể thao v.v… 7 1.2. Hình dạng dàn - Hình dạng dàn rất đa dạng, khi lựa chọn hình dạng dàn cần thỏa mãn các yêu cầu sau: o Phù hợp với yêu cầu sử dụng o Thỏa mãn các yêu cầu của thiết kế kiến trúc và việc thoát nước mái o Kích thước và cách bố trí cửa trời (cửa mái) o Cách liên kết dàn với cột và phải tạo được kết cấu mái và công trình có đủ độ cứng cứng càn thiết. o Thỏa mãn về yêu cầu kinh tế (tiết kiệm vật liệu, dễ gia công chế tạo và dựng lắp. - Dàn thường dùng các dạng sau: 1.2.1. Dạng tam giác (hình 1.4 a,b) - Dàn có hình dạng tam giác, đầu dàn nhọn nên chỉ có thể liên kết khớp với cột, độ cứng ngoài mặt phẳng không lớn. về mặt chịu lực dàn tam giác không phù hợp với biểu đồ mô men uốn do tải trọng trên dàn gây ra, nội lực các thanh chênh lệch nhiều, có một số thanh bụng chịu nén nhỏ, mà chiều dài lớn nên tiết diện phải chọn theo độ mảnh giới hạn gây lãng phí vật liệu. Tuy nhiên, dàn tam giác vẫn được sử dụng hợp lý cho các công trình yếu cầu mái có độ dốc lớn (mái lợp ngói, phibro xi măng, tôn). 1.2.2. Dàn hình thang (hình 1.4c) - Dàn hình thang dùng làm vì kèo trong các công trình có yêu cầu độ dốc của mái nhỏ (tấm lợp panen bê tông cốt thép). Dàn hình thang khá phù hợp với biểu đồ mô men uốn, có nhiều ưu điểm về mặt cấu tạo, góc giữa các thanh không quá nhỏ, chiều dài các thanh không quá lớn. Mặt khác, chiều cao đầu dàn lớn dễ liên kết cứng với cột để tăng độ cứng cho công trình, nội lực các thanh trong dàn hình thang hợp lý hơn dàn tam giác. 8 Hình 1.4. Các dạng dàn 1.2.3. Dàn cánh song song (hình 1.4 d,e) - Loại dàn này có nhiều ưu điểm về mặt cấu tạo: các thanh cùng loại có chiều dài bằng nhau, rất nhiều nút giống nhau nên dễ thống nhất hóa về mặt cấu tạo. dàn cánh song song thường làm dàn đỡ, dàn cầu, tháp trụ hoặc cần cẩu v.v…)