Chương 5: GIÀN THÉP

§1. Đại cương về giàn thép

1.1. Phân loại giàn:

a.Theo công dụng:

Giàn đỡ mái, giàn cầu, giàn cầu trục, giàn tháp trụ, giàn cột điện, giàn tháp khoa

b.Theo cấu tạo của các thanh giàn:

- Giàn nhẹ: nội lực nhỏ, các thanh giàn được cấu tạo từ 1 thép góc hoặc thép trò

- Giàn thường: nội lực < 5000kN, các thanh giàn được ghép từ 2 thép góc

- Giàn nặng: giàn cầu, giàn cầu trục, nội lực >= 5000kN, tiết diện các thanh giàn

dạng tổ hợp

c.Theo sơ đồ kết cấu:

- Giàn kiểu dầm đơn giản

- Giàn kiểu dầm liên tục

- Giàn kiểu dầm có mút thừa

- Giàn kiểu tháp trụ

- Giàn kiểu khung

- Giàn kiểu vòm

1.2. Hình dạng của giàn:

a.Giàn dạng tam giác:

b.Giàn dạng hình thang:

c.Giàn cánh song song:

d.Giàn đa giác và giàn cánh cung:

1.3. Hệ thanh bụng của giàn:

a.Hệ thanh bụng tam giác:

b.Hệ thanh bụng xiên:

c.Hệ thanh bụng khác:

- Hệ thanh phân nhỏ: giảm chiều dài tính

toán của các thanh cánh

- Hệ thanh chữ thập: tăng độ cứng

cho giàn, chịu tải trọng 2 chiều

- Hệ thanh chữ K, hình thoi: tăng

độ cứng cho giàn, giảm chiều dài

tính toán cho thanh đứng

1.4. Kích thước chính của giàn:

a.Nhịp giàn L:

b.Chiều cao giữa giàn h:

c.Khoảng cách mắt cánh trên của giàn d:

1.5. Hệ giằng không gian:

- Hệ giằng cánh trên: bố trí ở mp cánh trên

a. Bố trí:

- Hệ giằng cánh dưới: bố trí ở mp cánh dưới

- Hệ giằng đứng: bố trí ở mp thanh đứng

giữa giàn, hai đầu giàn (k/c 2 giằng <15m)

b.Tác dụng:

- Tạo độ cứng không gian cho toàn hệ mái

- Giảm chiều dài tính toán cho các thanh cánh

theo phương ra ngoài mp của giàn

§2. Tính toán giàn thé

2.1. Các giả thiết khi tính toán giàn:

- Trục các thanh đồng qui tại tim nút giàn, lực tập trung

đặt tại nút giàn.

- Xem nút giàn là khớp.

2.2. Tải trọng tác dụng lên giàn: Bao gồm 2 loại chính:

- Tĩnh tải: trọng lượng của các lớp mái,...

- Hoạt tải: sửa chữa,...

Tải trọng này được qui về thành lực

tập trung đặt vào nút giàn

2.3. Nội lực: Dùng các phương pháp của cơ học kết cấ

để tìm nội lực trong các thanh giàn

2.4. Chiều dài tính toán của các thanh giàn:

a.Chiều dài tính toán trong mặt phẳng:

- Thanh cánh trên, thanh cánh dưới, thanh

xiên đầu giàn: l

x= l

- Các thanh bụng còn lại: l

x= 0,8l

l:khoảng cách giữa 2 tâm mắt giàn

b.Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng:

- Thanh bụng: l

y= l

- Đ/v giàn có hệ thanh bụng phân nhỏ, các

thanh bụng chịu nén (có chứa thanh bụng

phân nhỏ) có 2 trị số lực dọc N1

> N2 thì:

l

y= (0,75 + 0,25N2/N1)l

- Thanh cánh lấy bằng k/c giữa 2 điểm cố kết

ngoài mp của giàn

- Nếu thanh nằm trong phạm vi giữa 2 điểm cố

kết mà có 2 trị số lực dọc N1 > N2 thì :

l

y= (0,75 + 0,25N2/N1)l

1

l

1:khoảng cách giữa 2 điểm cố kết

c.Độ mảnh giới hạn của các thanh giàn:

2.5. Tiết diện hợp lý của các thanh giàn:

- Thanh cánh trên: thường l

y= 2l

x → tiết diện dạng b), đ/v dàn nhỏ có thể chọn dạng a)

- Thanh cánh dưới: → tiết diện dạng b), đ/v dàn nhỏ có thể chọn dạng a)

- Thanh xiên đầu giàn: → tiết diện dạng c) là hợp lý

- Thanh bụng khác: → tiết diện dạng a) là hợp lý

- Thanh đứng có bố trí hệ giằng: → tiết diện dạng d) là hợp lý

2.6. Chọn tiết diện các thanh giàn:

a. Yêu cầu chung:

- Tiết diện nhỏ nhất là: L50x5

- Trong 1 giàn L ≤ 36m, nên chọn k quá 6-8 loại số hiệu thép

- Nhịp L ≤ 24m, k cần thay đổi tiết diện. Khi L > 24m thì thay đổi để tiết kiệm

- Bề dày bản mã được chọn dựa vào lực lớn nhất ở thanh xiên đầu giàn (bảng 5.1)

b. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu nén:

c. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu kéo:

d. Chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn:

- Khi lực N nhỏ, chọn theo []:

   

y x

x y

l l

 

  Dựa vào bảng tra, chọn số hiệu

§3. Cấu tạo và tính toán nút

giàn 3.1.Nguyên tắc

chung - Trục các thanh giàn (trục trọng tâm tiết diện) phải đồng qui tại 1 điểm ở nút giàn. Nếu

thanh cánh có tiết diện thay đổi, cho hội tụ tại trục trbình (nằm giữa 2 trục thanh cánh)

- Để dễ chế tạo k/c giữa các trục và sống thép góc lấy chẵn cm

- Các thanh giàn lk với bản mã bằng đh góc cạnh, hf

≥ 4mm,

l

w ≥ 50mm

- Bản mã có hình dáng đơn giản (nên có 2 cạnh //),

cạnh hợp với trục thanh 1 góc β ≥ 15o

3.2.Tính nút gối

- Đh lk bản mã + thanh đứng: tính chịu phản lực F

3.3.Tính nút trung

gian - Đh lk thanh cánh + bản mã chịu hiệu số:

ΔN = N2 - N1, nếu ΔN = 0 thì lấy ΔN = 10%N2

: phân phối cho đh sống và mép theo tỉ lệ k

và (1-k)

- Nếu có lực tập trung P tại nút, thì đh sống

chịu lực:

3.4.Tính nút có nối thanh

cánh

- Lực tính toán qui ước Nt

= 1,2N1(N1: nội lực thanh nhỏ)

- Diện tích chịu lực qui ước Aqư = Abg + 2bgt

- Đk bền:

c

qu

N f

A

   

- Đh liên kết bản ghép + thanh cánh chịu lực Nbg= Abg

- Đh liên kết thanh cánh nhỏ + bản mã chịu lực Nc1= Nt

- Nbg (và Nc1 ≥ Nt

/2)

- Đh liên kết thanh cánh lớn + bản mã chịu lực Nc2= 1,2N2 - Nbg ≥ 1,2N2/2

3.5.Các cấu tạo khác

- Khi bề dày thép góc nhỏ hơn 10mm thì tại nút giàn phải gia cường thêm 1 bản thép

- Thanh giàn có tdiện từ 2 thép góc, cần đặt các tấm đệm giữa 2 thép góc

đ

= t

i: bk qtính của 1 thép góc đ/v trục riêng (trục y1)

- Trong mỗi thanh giàn có k ít hơn 2 tấm đệm