Tài liệu Luận văn thạc sĩ xây dựng Nghiên cứu sự làm việc không gian của khung thép nhẹ nhà công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ----------------------- PHẠM NGỌC HIẾU NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC KHÔNG GIAN CỦA KHUNG THÉP NHẸ TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ----------------------- PHẠM NGỌC HIẾU KHÓA: 2008-2011 LỚP: CH2008X1 NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC KHÔNG GIAN CỦA KHUNG THÉP NHẸ TRONG NHÀ CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Mà SỐ: 60.58.20 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM MINH HÀ HÀ NỘI - 2011 Lêi c¶m ¬n Tr­íc hÕt t«i xin bµy tá t×nh c¶m biÕt ¬n ch©n thµnh tíi tÊt c¶ c¸c thµy c« gi¸o trong Khoa Sau ®¹i häc Tr­êng §¹i häc KiÕn Tróc Hµ Néi v× nh÷ng gióp ®ì vµ chØ dÉn h÷u Ých trong qu¸ tr×nh häc tËp còng nh­ khi tiÕn hµnh lµm luËn v¨n. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thµy c« gi¸o trong TiÓu ban ®¸nh gi¸ ®Ò c­¬ng chi tiÕt vµ kiÓm tra tiÕn ®é - Tr­êng §¹i häc KiÕn Tróc Hµ Néi ®· cã nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp quý b¸u cho b¶n th¶o cña luËn v¨n. §Æc biÖt, t«i xin c¶m ¬n TS. Ph¹m Minh Hµ ®· tËn t×nh gióp ®ì, trùc tiÕp h­íng dÉn vµ ®­a ra nhiÒu ý kiÕn quý b¸u, còng nh­ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cung cÊp tµi liÖu vµ ®éng viªn t«i trong qu¸ tr×nh hoµn thµnh luËn v¨n. T«i còng xin tr©n träng c¶m ¬n c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®· gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp vµ nghiªn cøu. T¸c gi¶ Ph¹m Ngäc HiÕu Lêi cam ®oan danh dù T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh cña riªng t«i. C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ ch­a tõng ®­îc ai c«ng bè trong bÊt cø c«ng tr×nh nµo kh¸c. T¸c gi¶ Ph¹m Ngäc HiÕu Më ®Çu 1. Lý do chän ®Ò tµi Cïng víi sù ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ, do yªu cÇu cña thùc tÕ nªn hiÖn cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh c«ng nghiÖp ®· vµ ®ang ®­îc x©y dùng trªn kh¾p mäi miÒn ®Êt n­íc. Mét ®Æc ®iÓm dÔ nhËn thÊy lµ kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh cña hÇu hÕt c¸c c«ng tr×nh nµy lµ khung thÐp nhÑ tiÒn chÕ cã tiÕt diÖn ®Æc d¹ng ch÷ I tæ hîp hµn víi kÕt cÊu bao che rÊt gän nhÑ. ¦u ®iÓm næi bËt cña lo¹i khung nµy lµ gi¶m ®­îc ®¸ng kÓ chi phÝ chÕ t¹o vµ chi phÝ vËt liÖu thÐp, gi¶m ®­îc kÝch th­íc mãng nhê träng l­îng nhÑ, dÔ vËn chuyÓn vµ thi c«ng nhanh, cã thÓ ¸p dông ®­îc c«ng nghÖ hiÖn ®¹i trong gia c«ng vµ hµn liªn kÕt c¸c cÊu kiÖn vµ chi tiÕt. Trong thiÕt kÕ, ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ ng­êi ta th­êng sö dông m« h×nh khung ph¼ng. §iÒu nµy lµ kh¸ phï hîp víi nh÷ng nhµ dµi, chÞu t¶i träng ph©n bè ®Òu. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ c¸c khung kh«ng ®øng riªng lÎ vµ gi÷a chóng cã c¸c liªn kÕt däc víi nhau th«ng qua hÖ gi»ng, m¸i cøng, dÇm cÇu trôc... t¹o thµnh hÖ kh«ng gian. V× vËy khi cã t¶i trong t¸c dông côc bé lªn mét khung th× c¸c khung l©n cËn sÏ cïng tham gia chÞu lùc, do ®ã néi lùc vµ chuyÓn vÞ cña khung sÏ gi¶m ®i. Trong mét sè tr­êng hîp, ®Ó xÐt ®Õn sù lµm viÖc kh«ng gian cña khung, ng­êi ta th­êng sö dông c¸c hÖ sè kh«ng gian trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n. C¸c hÖ sè nµy ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p cña c¬ häc c«ng tr×nh th«ng qua viÖc xÐt ¶nh h­ëng riªng biÖt cña mét sè yÕu tè ®Õn sù lµm viÖc kh«ng gian cña khung, ch¼ng h¹n nh­ hÖ gi»ng, tÊm m¸i... VÊn ®Ò nµy ®· ®­îc tr×nh bµy tãm t¾t trong mét sè tµi liÖu [4,8,10,11]. Ngoµi ra, ®èi t­îng vµ kÕt qu¶ kh¶o s¸t chñ yÕu lµ khung thÐp cña nhµ c«ng nghiÖp theo kiÓu cña Liªn-x« cò cã cét bËc vµ sö dông tÊm lîp panen BTCT. §èi víi khung thÐp nhÑ hiÖn ®­îc ¸p dông phæ biÕn trong thùc tÕ, hÇu nh­ ch­a cã sù nghiªn cøu, kh¶o s¸t sù lµm viÖc kh«ng gian cña lo¹i khung nµy. V× lý do kÓ trªn, t¸c gi¶ ®· chän ®Ò tµi “Nghiªn cøu sù lµm viÖc kh«ng gian cña khung thÐp nhÑ trong nhµ c«ng nghiÖp víi môc ®Ých ®¸nh gi¸ sù lµm viÖc kh«ng gian cña khung thÐp nhÑ vµ ¶nh h­ëng cña nã ®Õn néi lùc vµ chuyÓn vÞ cña khung th«ng qua viÖc sö dông phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu hiÖn ®¹i. 2. Môc ®Ých nghiªn cøu Nghiªn cøu sù lµm viÖc kh«ng gian, ®¸nh gi¸ ¶nh h­ëng cña nã ®Õn néi lùc vµ chuyÓn vÞ cña khung thÐp nhÑ trong nhµ c«ng nghiÖp. 3. §èi t­îng vµ ph¹m vi nghiªn cøu - Khung thÐp nhÑ cña nhµ c«ng nghiÖp mét tÇng mét nhÞp (cã hoÆc kh«ng cã cÇu trôc). - Nghiªn cøu sù lµm viÖc kh«ng gian cña khung thÐp trong nhµ c«ng nghiÖp mét tÇng cã xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña hÖ gi»ng vµ dÇm cÇu trôc. Ch­¬ng 1 Tæng quan vÒ khung thÐp nhÑ cña nhµ c«ng nghiÖp 1.1. Giíi thiÖu chung Nhµ c«ng nghiÖp mét tÇng ®­îc sö dông réng r·i trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng c«ng nghiÖp. KÕt cÊu chÞu lùc cã thÓ dïng vËt liÖu thÐp hoÆc bªt«ng. Khi dïng cét bªt«ng, v× kÌo thÐp th× kÕt cÊu gäi lµ khung liªn hîp. Khi dïng tÊt c¶ c¸c cÊu kiÖn b»ng thÐp, th× khung ®­îc gäi lµ khung toµn thÐp (H×nh 1.1). ViÖc chän vËt liÖu ph¶i dùa trªn c¬ së hîp lý vÒ kinh tÕ – kü thuËt, tr­íc hÕt c¨n cø vµo kÝch th­íc nhµ, t¶i träng cÇu trôc, c¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ s¶n xuÊt, kÓ c¶ nh÷ng vÊn ®Ò liªn quan ®Õn cung cÊp vËt t­, vµ thêi gian x©y dùng c«ng tr×nh. T¶i träng cÇu trôc ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn sù lµm viÖc cña khung nhµ c«ng nghiÖp. §©y lµ t¶i ®éng vµ lÆp, dÔ lµm kÕt cÊu bÞ ph¸ ho¹i do hiÖn t­îng mái. Khi thiÕt kÕ, cÇn quan t©m ®Õn c­êng ®é lµm viÖc cña cÇu trôc gäi lµ chÕ ®é lµm viÖc cña cÇu trôc. Tõ c¸c ®iÒu kiÖn kinh tÕ kü thuËt, kÕt cÊu thÐp ¸p dông hîp lý vµ cã hiÖu qu¶ cho nhµ c«ng nghiÖp trong c¸c ®iÒu kiÖn sau: - Nhµ cã ®é cao lín, nhÞp réng, b­íc cét lín, cÇu trôc nÆng - do thÐp cã tÝnh n¨ng c¬ häc cao. - Dïng khung thÐp cho nhµ cã cÇu trôc chÕ ®é lµm viÖc rÊt nÆng, nhµ chÞu t¶i träng ®éng liªn tôc lµ rÊt hîp lý v× kÕt cÊu thÐp lµm viÖc chÞu t¸c ®éng lÆp cña t¶i träng ®éng lùc an toµn h¬n c¸c kÕt cÊu kh¸c. - Nhµ trªn nÒn ®Êt lón kh«ng ®Òu, v× kÕt cÊu thÐp vÉn chÞu lùc tèt trong ®iÒu kiÖn mãng lón kh«ng ®Òu. - Nhµ x©y dùng t¹i nh÷ng vïng xa, ®iÖu kiÖn vËn chuyÓn khã kh¨n. KÕt cÊu thÐp nhÑ dÔ vËn chuyÓn, l¾p dùng nhanh, sím ®­a vµo sö dông. a) khung thÐp truyÒn thèng b) Khung thÐp nhÑ H×nh 1.1. Khung thÐp nhµ c«ng nghiÖp a) CÇu trôc dÇm ®¬n b) CÇu trôc dÇm ®«i H×nh1.2 . CÇu trôc trong nhµ c«ng nghiÖp Trong c¸c h×nh ¶nh trªn, h×nh 1.1.a lµ khung nhµ c«ng nghiÖp truyÒn thèng víi tiÕt diÖn cét bËc rçng, m¸i lµ dµn thÐp, tÊm lîp d¹ng panel bªt«ng cèt thÐp rÊt nÆng nÒ. Lo¹i khung nµy cã kÝch th­íc rÊt cång kÒnh nªn viÖc vËn chuyÓn vµ dùng l¾p khã kh¨n, chi phÝ chÕ t¹o cao, tèn kÐm vËt liÖu, do ®ã lµm t¨ng ®¸ng kÓ chi phÝ x©y l¾p, hiÖu qu¶ kinh tÕ thÊp. H×nh 1.1.b giíi thiÖu vÒ h×nh ¶nh lµ c«ng nghiÖp khung nhÑ ®­îc sö dông rÊt réng r·i trong c¸c nhµ c«ng nghiÖp ë ViÖt Nam víi tiÕt diÖn cét, dÇm ch÷ I. HiÖn nay, kho¶ng 70% c¸c c«ng tr×nh c«ng nghiÖp ®Òu dïng lo¹i nhµ nµy. Lo¹i khung nµy cã träng l­îng vµ kÝch th­íc rÊt gän nhÑ vµ ®a d¹ng vÒ h×nh thøc. Toµn bé c¸c cÊu kiÖn, bé phËn ®Òu ®­îc thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt ®ång bé t¹i nhµ m¸y vµ ®em ra l¾p dùng ngoµi c«ng tr­êng. Khi vËn chuyÓn ®Õn c«ng tr­êng, chØ cÇn thao t¸c l¾p dùng ®Ó t¹o nªn mét c«ng tr×nh hoµn chØnh, do vËy dÔ kiÓm so¸t ®­îc chÊt l­îng, tÝnh chuyªn nghiÖp ho¸ cao, gi¶m thiÓu ®­îc thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh. Tuy nhiªn vÊn ®Ò thiÕt kÕ khung thÐp nhÑ hiÖn nay chñ yÕu theo tiªu chuÈn n­íc ngoµi, ViÖt Nam ch­a cã tiªu chuÈn t­¬ng ®­¬ng, nªn cÇn thiÕt ®Çu t­ vµo nghiªn cøu ®Ó cã thÓ më réng vµ ph¸t triÓn lo¹i khung nµy ë ViÖt Nam. 1.2. §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña nhµ c«ng nghiÖp sö dông khung thÐp nhÑ H×nh 1.3 d­íi ®©y thÓ hiÖn cÊu t¹o ®iÓn h×nh mét nhµ c«ng nghiÖp sö dông khung thÐp nhÑ H×nh 1.3. CÊu t¹o chung nhµ c«ng nghiÖp khung thÐp nhÑ 1. KÌo håi; 2. Xµ gå m¸i; 3. Khung thÐp; 4. Cöa trêi; 5. TÊm lîp m¸i; 6. TÊm lÊy s¸ng; 7. M¸ng n­íc; 8. Cöa chíp t«n; 9. Cöa ®Èy; 10. TÊm lîp th­ng t­êng; 11. Cöa sæ; 12. Cét khung; 13. Gi»ng cét, gi»ng m¸i; 14. T­êng x©y bao; 15. Xµ gå t­êng; 16. Cöa cuèn, cöa ®Èy; 17. M¸i h¾t; 18. Cét håi. Nh×n chung, c¸ bé phËn chÝnh cña nhµ khung thÐp nhÑ bao gåm: - KÕt cÊu khung ngang chÞu lùc - HÖ gi»ng m¸i, gi»ng cét - DÇm cÇu trôc - KÕt cÊu m¸i - T­êng bao che. 1.2.1. KÕt cÊu khung ngang chÞu lùc KÕt cÊu khung lµ thµnh phÇn chÝnh chÞu lùc cña nhµ. TiÕt diÖn dÇm, cét cã d¹ng tæ hîp ch÷ I, cã chiÒu cao kh«ng ®æi hoÆc v¸t. ViÖc lùa chän s¬ ®å khung phï hîp cã vai trß rÊt quan träng v× cã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn viÖc sö dông vµ gi¸ thµnh c«ng tr×nh. S¬ ®å kÕt cÊu khung hîp lý kh«ng chØ liªn quan ®Õn tÝnh hiÖu qu¶ trong chi phÝ vËt liÖu mµ cßn lµm cho cÊu t¹o khung ®¬n gi¶n, thuËn tiÖn cho viÖc ®Þnh h×nh ho¸, kÕt cÊu lµm viÖc hîp lý, viÖc thi c«ng dùng l¾p nhanh chãng. Khi lùa chän s¬ ®å kÕt cÊu cÇn chó ý tíi mét sè yÕu tè c¬ b¶n sau: yªu cÇu sö dông vµ c«ng n¨ng cña c«ng tr×nh, viÖc tho¸t n­íc m¸i, h­íng cña c«ng tr×nh, b­íc cét Tõ yªu cÇu cña chñ ®Çu t­, c¨n cø vµo c«ng n¨ng, sù lµm viÖc hîp lý cña kÕt cÊu, sù ph¸t triÓn trong t­¬ng lai, mµ ng­êi thiÕt kÕ lùa chän ra s¬ ®å khung tèi ­u. C¸c kiÓu khung thÐp nhÑ trong thùc tÕ th­êng rÊt ®a d¹ng. 1.2.2. HÖ gi»ng m¸i, gi»ng cét §èi víi nhµ c«ng nghiÖp, hÖ gi»ng ®ãng vai trß rÊt quan träng. HÖ gi»ng m¸i trong nhµ c«ng nghiÖp sö dông khung thÐp nhÑ ®­îc bè trÝ theo ph­¬ng ngang nhµ t¹i hai gian ®Çu håi (hoÆc gÇn ®Çu håi), ®Çu c¸c khèi nhiÖt ®é vµ ë mét sè gian gi÷a nhµ tuú thuéc vµo chiÒu dµi nhµ, sao cho kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gi»ng bè trÝ kh«ng qu¸ 5 b­íc cét. B¶n bông cña hai xµ ngang c¹nh nhau ®­îc nèi bëi c¸c thanh gi»ng chÐo ch÷ thËp. C¸c thanh gi»ng chÐo nµy cã thÓ lµ thÐp gãc, thÐp trßn hoÆc c¸p thÐp m¹ kÏm ®­êng kÝnh kh«ng nhá h¬n 12 mm. Ngoµi ra, cÇn bè trÝ c¸c thanh chèng däc b»ng thÐp h×nh (th­êng lµ thÐp gãc) t¹i nh÷ng vÞ trÝ quan träng nh­ ®Ønh m¸i, ®Çu xµ (cét), ch©n cöa m¸i... Tr­êng hîp nhµ cã cÇu trôc, cÇn bè trÝ thªm c¸c thanh gi»ng chÐo ch÷ thËp däc theo ®Çu cét ®Ó t¨ng ®é cøng cho khung ngang theo ph­¬ng däc nhµ vµ truyÒn c¸c t¶i träng ngang nh­ t¶i träng giã, lùc h·m cÇu trôc ra c¸c khung l©n cËn. HÖ gi»ng cét cã t¸c dông b¶o ®¶m ®é cøng däc nhµ vµ gi÷ æn ®Þnh cho cét, tiÕp nhËn vµ truyÒn xuèng mãng c¸c t¶i träng t¸c dông theo ph­¬ng däc nhµ nh­ t¶i träng giã lªn t­êng håi, lùc h·m däc nhµ cña cÇu trôc. HÖ gi»ng cét gåm c¸c thanh gi»ng chÐo ®­îc bè trÝ trong ph¹m vi cét trªn vµ cét d­íi t¹i nh÷ng gian cã hÖ gi»ng m¸i. Tr­êng hîp nhµ kh«ng cã cÇu trôc hoÆc nhµ cã cÇu trôc víi søc n©ng d­íi 15 tÊn cã thÓ dïng thanh gi»ng chÐo ch÷ thËp b»ng thÐp trßn ®­êng kÝnh kh«ng nhá h¬n 20mm. NÕu søc trôc trªn 15 tÊn cÇn dïng thÐp h×nh, th­êng lµ thÐp gãc. §é m¶nh cña thanh gi»ng kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 200. Tr­íc ®©y hÖ gi»ng ch­a ®­îc chó ý ®óng møc, chØ ®­îc xem cã t¸c dông chñ yÕu chÞu giã, mµ ch­a xÐt tíi t¸c dông trong c¸c mÆt kh¸c. Qua nghiªn cøu vµ thùc nghiÖm ®· chøng tá hÖ gi»ng cã t¸c dông sau: + Lµm cho s­ên nhµ cã ®é cøng tèt, ®é cøng nµy ®¶m b¶o ®­îc cho kÕt cÊu sö dông ®­îc b×nh th­êng + Gi¶m chiÒu dµi tù do ®Ó t¨ng æn ®Þnh tæng thÓ cña c¸c cÊu kiÖn. B¶o ®¶m cho kÕt cÊu cã c­êng ®é vµ ®é æn ®Þnh tèt cho c¸c cÊu kiÖn chÞu nÐn cña kÕt cÊu: dÇm, cét, V× nã gi¶m chiÒu dµi tÝnh to¸n cña cét theo ph­¬ng trong vµ ngoµi mÆt ph¼ng uèn. + B¶o ®¶m cho kÕt cÊu lµm viÖc kh«ng gian, t¨ng ®é cøng ngang vµ h­íng däc cña kÕt cÊu, tiÕt kiÖm vËt liÖu x©y dùng. B¶o ®¶m sù bÊt biÕn h×nh cña kÕt cÊu. + ChÞu t¸c dông cña lùc giã vµ lùc h·m cña xe cÇu ch¹y, t¸c dông theo ph­¬ng däc nhµ vu«ng gãc víi ph­¬ng mÆt ph¼ng khung, ®ång thêi lµm cho néi lùc tõ ®iÓm t¸c dông truyÒn ®Õn mãng cña nhµ x­ëng theo con ®­êng ng¾n nhÊt. + B¶o ®¶m viÖc dùng l¾p kÕt cÊu ®­îc v÷ng ch¾c, an toµn vµ tiÖn lîi. + Do thiÕt bÞ treo g©y ra t¶i träng trùc tiÕp t¸c dông lªn kÕt cÊu m¸i, nhê cã hÖ gi»ng sÏ ®em t¶i träng giã ®ã ph©n phèi l¹i cho c¸c cÊu kiÖn chÞu lùc chñ yÕu cña nhµ x­ëng. a) CÊu t¹o gi»ng cét b) Liªn kÕt gi»ng m¸i víi xµ H×nh 1.4. CÊu t¹o gi»ng cét, gi»ng m¸i 1.2.3. DÇm cÇu trôc DÇm cÇu trôc trong nhµ c«ng nghiÖp dïng khung thÐp nhÑ th­êng lµ dÇm ®¬n gi¶n. Khi chÊt t¶i t×m néi lùc bÊt lîi nhÊt ph¶i xÐt ®Õn t¶i trong do mét hoÆc hai cÇu trôc lµm viÖc ®ång thêi trong mét nhÞp. NÕu cÇu trôc ®iÒu khiÓn b»ng c¸p hoÆc cabin cÇn xÐt tíi ¶nh h­ëng cña lùc h·m. TiÕt diÖn dÇm cÇu trôc th­êng cã d¹ng ch÷ I tæ hîp. ViÖc thiÕt kÕ dÇm cÇu trôc cÇn tu©n thñ c¸c yªu cÇu vµ quy ®Þnh chung trong quy ph¹m. H×nh 1.5. DÇm cÇu trôc trong nhµ c«ng nghiÖp khung thÐp nhÑ 1.2.4. KÕt cÊu m¸i Trong nhµ c«ng nghiÖp dïng khung thÐp nhÑ, kÕt cÊu m¸i th«ng th­êng lµ lo¹i m¸i cã xµ gå, dïng ®Ó ®ì c¸c tÊm lîp nhÑ. TÊm lîp th­êng lµ t«n m¹ hoÆc s¬n s½n. Mµu s¾c, h×nh d¹ng vµ kÝch cì cña c¸c tÊm lîp rÊt ®a d¹ng. Cã thÓ ph©n thµnh 2 nhãm chÝnh lµ lo¹i cã s½n líp c¸ch nhiÖt vµ lo¹i kh«ng cã líp c¸ch nhiÖt. ViÖc lùa chän tÊm lîp ®­îc quyÕt ®Þnh bëi chñ ®Çu t­, c¸c yªu cÇu kiÕn tróc, yªu cÇu c¸ch ©m vµ chiÕu s¸ng, ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ c«ng n¨ng sö dông cña c«ng tr×nh... a) TÊm lîp t«n b) TÊm lîp cã líp c¸ch nhiÖt H×nh 1.6. CÊu t¹o mét sè lo¹i tÊm lîp th«ng dông §é dèc cña m¸i ®­îc lùa chän phô thuéc vµo nhÞp khung. Khi lùa chän ®é dèc cÇn ®¶m b¶o yªu cÇu tho¸t n­íc nhanh vµ ®é æn ®Þnh cña m¸i. T¨ng ®é dèc cña m¸i mÆc dï lµm gi¶m ®­îc ®é vâng cho nhÞp nh­ng sÏ lµm t¨ng diÖn tÝch tÊm lîp vµ t¨ng trÞ sè cña t¶i träng giã t¸c dông vµo ®Çu cét. Xµ gå ®ì tÊm lîp th­êng sö dông thÐp h×nh U, I c¸n nãng hoÆc thÐp thµnh máng dËp nguéi C, Z. Lo¹i thÐp h×nh dËp nguéi hiÖn ®­îc sö dông réng r·i v× cã träng l­îng rÊt nhÑ, dÔ cÊu t¹o mèi nèi liªn tôc t¹i c¸c ®iÓm nèi cña xµ gå. Xµ gå trong th­êng cã tiÕt diÖn ch÷ Z, xµ gå biªn dïng tiÕt diÖn ch÷ C (®Ó t¨ng æn ®Þnh cho vïng biªn cña m¸i vµ t¹o gãc). Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c xµ gå phô thuéc vµo kÝch th­íc tÊm lîp, th«ng th­êng kho¶ng tõ 1,5 ®Õn 2m. §Ó xµ gå ®­îc liªn tôc vµ ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mèi nèi xµ gå, víi tiÕt diÖn ch÷ Z ®Æt phñ chång lªn nhau, tiÕt diÖn ch÷ C ®Æt quay l­ng vµo nhau (h×nh .....) vµ b¾t bu l«ng. ChiÒu dµi mèi phñ chång cÇn ®ñ kh¶ n¨ng truyÒn lùc vµ cÊu t¹o liªn kÕt. Bu l«ng liªn kÕt cã ®­êng kÝnh kh«ng nhá h¬n 12 mm. H×nh 1.7. Xµ gå m¸i Khi nhÞp xµ gå nhá h¬n 6m vµ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 xµ gå nhá, chiÒu dµi mèi nèi chång lµ 130 mm (mçi bªn 65 mm). Khi nhÞp xµ gå tõ 6 ®Õn 9m, chiÒu dµi mèi nèi chång chän b»ng 770 mm. Khi nhÞp xµ gå lín trªn 9m, kho¶ng c¸ch hai xµ gå lín, ®o¹n nèi chång lµ 1500 mm. 1.2.5. T­êng bao che KÕt cÊu t­êng bao che th­êng sö dông hÖ dÇm t­êng, liªn kÕt lµm khung ®Ó ®ì c¸c tÊm kim lo¹i (th­êng lµ cïng lo¹i víi tÊm lîp m¸i). HÖ dÇm t­êng lµ c¸c thÐp h×nh dËp nguéi ch÷ Z, C, ®­îc liªn kÕt liªn kÕt liªn tôc vµo hÖ khung chÞu lùc th«ng qua c¸c gèi ®ì lµ c¸c thÐp gãc. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm t­êng th­êng chän tõ 2 ®Õn 3,5m. HÖ dÇm t­êng th­êng chän cïng lo¹i víi xµ gå ®ì m¸i. DÇm t­êng bªn th­êng chän cïng lo¹i víi xµ gå ®ì m¸i. C¸c ®iÓm nèi dÇm dïng mèi nèi chång liªn tôc vµ dµi. DÇm hiªn dïng lo¹i tiÕt diÖn C uèn nguéi, cã chiÒu cao tiÕt diÖn 180 mm, chiÒu dµy tõ 2 ®Õn 2,5mm, ®Æt ë gãc ®Ó ®ì tÊm m¸i. DÇm hiªn ®­îc tÝnh to¸n nh­ c¸c dÇm t­êng kh¸c. Tuy nhiªn ngoµi tÜnh t¶i, ho¹t t¶i vµ t¶i träng giã cßn cÇn kÓ tíi lùc däc trôc do hÖ gi»ng g©y ra. H×nh 1.8. HÖ dÇm t­êng bao che 1.3. Nguyªn t¾c thiÕt kÕ khung thÐp nhÑ ViÖc thiÕt kÕ khung thÐp nhÑ ®­îc thùc hiÖn theo quy ®Þnh thiÕt kÕ t­¬ng tù nh­ khung thÐp truyÒn thèng, bao gåm: - X¸c ®Þnh kÝch th­íc khung, s¬ bé tiÕt diÖn cét xµ. - ThiÕt kÕ xµ gå. - X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông: tÜnh t¶i, ho¹t t¶i m¸i, t¶i cÇu trôc, t¶i giã. - §­a vµo m« h×nh tÝnh, ch¹y b»ng c¸c phÇn mÒm th«ng dông nh­ Sap, Etab, StapPro, - Tæ hîp néi lùc: c¸c nguyªn t¾c tæ hîp, chän cÆp néi lùc nguy hiÓm ë ch©n cét, ®Ønh cét, ®Ønh xµ. - KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn bÒn c¸c cÊu kiÖn, ®iÒu kiÖn ®é biÕn d¹ng cña khung. Th­êng ®èi víi khung thÐp, ®iÒu kiÖn bÒn dÔ ®¶m b¶o, ®iÒu kiÖn ®é vâng khã ®¶m b¶o, ®Æc biÖt lµ tÝnh to¸n víi khung ph¼ng. VÊn ®Ò ®é cøng khung cµng ®­îc coi träng, vµ lµ vÊn ®Ò quyÕt ®Þnh trong thiÕt kÕ. Khung thiÕt kÕ ra cã tiÕt diÖn sai lÖch kh«ng nhiÒu víi khung gi¶ thiÕt ban ®Çu, tho¶ m·n khung thiÕt kÕ. - KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn æn ®Þnh tæng thÓ, æn ®Þnh côc bé. - ThiÕt kÕ c¸c chi tiÕt: b¶n ®Õ ch©n cét, vai cét, mèi nèi ®Ønh cét, ®Ønh xµ. Tiªu chuÈn ViÖt Nam ch­a cã quy ®Þnh riªng vÒ thiÕt kÕ khung thÐp nhÑ. Khung thÐp nhÑ ®­îc thiÕt kÕ theo khung ph¼ng, ch­a cã tµi liÖu kÓ ®Õn sù lµm viÖc kh«ng gian cña khung nhµ. C¸c vÊn ®Ò vÒ æn ®Þnh, vÒ chiÒu dµi tÝnh to¸n cña cét v¸t ch­a cã quy ®Þnh trong tiªu chuÈn. Ch­¬ng 2 Nghiªn cøu Sù lµm viÖc kh«ng gian cña nhµ khung thÐp nhÑ Trong thiÕt kÕ khung thÐp nhµ c«ng nghiÖp, ng­êi ta th­êng ph©n thµnh c¸c khung ph¼ng ®Ó nh»m ®¬n gi¶n ho¸ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n. Theo [7] th× ®iÒu nµy lµ phï hîp víi c¸c t¶i träng ph©n bè ®Òu. Tuy nhiªn trong thùc tÕ c¸c khung ph¼ng nµy ®­îc liªn kÕt víi nhau th«ng qua c¸c hÖ gi»ng, dÇm cÇu trôc... t¹o thµnh hÖ kh«ng gian chÞu lùc. MÆt kh¸c, trong nhµ c«ng nghiÖp cã cÇu trôc, t¶i träng cÇu trôc (¸p lùc ®øng, lùc h·m ngang) lµ nh÷ng t¶i träng chØ t¸c dông trùc tiÕp lªn mét hoÆc vµi khung. ViÖc tÝnh to¸n khung thÐp truyÒn thèng cã kÓ ®Õn sù lµm viÖc kh«ng gian (th«ng qua hÖ sè kh«ng gian hay ®­a thªm c¸c gèi ®µn håi ë ®Çu cét) ®· ®­îc ®Ò cËp ®Õn trong mét sè tµi liÖu [4,8,14]. Víi sù trî gióp cña c¸c phÇn mÒm ph©n tÝch kÕt cÊu ®ñ m¹nh hiÖn nay chóng t«i ®· thùc hiÖn viÖc kh¶o s¸t néi lùc vµ chuyÓn vÞ cña khung thÐp nhÑ sö dông m« h×nh kh«ng gian cña nhµ cã thÓ thùc hiÖn t­¬ng ®èi dÔ dµng 2.1. TÝnh to¸n khung ph¼ng [7] LÊy mét khung ®iÓn h×nh (khung gi÷a nhµ) tÝnh to¸n víi c¸c th«ng sè sau: NhÞp khung (L), b­íc cét (B), cao tr×nh ®Ønh ray (H1), ®é dèc m¸i (i%), søc n©ng cÇu trôc (Q) vµ chÕ ®é lµm viÖc cña cÇu trôc. 2.1.1. X¸c ®Þnh kÝch th­íc khung - Theo ph­¬ng ngang Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc ®Þnh vÞ (nhÞp khung) th­êng cã m« ®un 6m hoÆc 3m, cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: L=L K +2L1 (2.1) Trong ®ã: L K - nhÞp cña cÇu trôc; L1 - kho¶ng c¸ch tõ trôc ®Þnh vÞ ®Õn trôc ray cÇu trôc. - Theo ph­¬ng ®øng ChiÒu cao cña cét, tÝnh tõ mÆt mãng ®Õn ®Ønh cét (®¸y xµ): H=H1 +H 2 +H 3 . (2.2) Trong ®ã: H1 - cao tr×nh ®Ønh ray, lµ kho¶ng c¸ch nhá nhÊt tõ mÆt nÒn ®Õn mÆt ray cÇu trôc, x¸c ®Þnh theo yªu cÇu sö dông vµ c«ng nghÖ; H 2 - chiÒu cao tõ mÆt ray cÇu trôc ®Õn ®¸y xµ ngang; H 2 =H K +b K ; (lÊy ch½n 100 mm) (2.3) H 3 - phÇn cét ch«n d­íi cèt mÆt nÒn, lÊy s¬ bé 1 m trë l¹i. ChiÒu cao cña phÇn cét trªn, tõ vai cét ®ì dÇm cÇu trôc ®Õn ®¸y xµ ngang: H t =H 2 +H dct +H r (2.4) Trong ®ã: H dct - chiÒu cao dÇm cÇu trôc; H r - chiÒu cao cña ray vµ ®Öm. ChiÒu cao cña phÇn cét d­íi, tÝnh tõ mÆt mãng ®Õn mÆt trªn cña vai cét: Hd = H - Ht (2.5)