HƯỚNG DẪN TÍNH NỘI LỰC KHUNG NGANG KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP
Khung ngang trong kết cấu nhà công nghiệp là một phần quan trọng của kết cấu chịu lực, chịu tác dụng từ tải trọng tác động lên công trình, bao gồm tải trọng chết, tải trọng sống, tải trọng gió, tải trọng động đất và các tải trọng khác. Khung ngang thường được bố trí theo hướng ngang của công trình, có thể là các dầm, cột, giằng, sàn, cầu trục,... giúp truyền tải và phân phối lực giữa các bộ phận của công trình.
1. Sơ đồ tính khung ngang kết cấu nhà công nghiệp
Tính khung nhằm mục đích xã định các nội lực: mômen, uốn, lực dọc, lực cắt trong các tiết diện khung. Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá là phức tạp, nên trong thực tế, đã thay sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa, với các giả thiết sau:
-
Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của dàn. Chiều cao khung tính từ đáy cột (mặt trên móng) đến mép dưới cánh dưới vỉ kèo. Độ cứng của xà ngang tương đương với dàn được tính bằng công thức:
Trong đó Ftr, Fd – tiết diện của cánh trên và cánh dưới của dàn kèo Ztr, Zd – khoảng cách từ trọng tâm của cánh trên và cánh dưới đến trục trung hòa của dàn ở tiết diện giữa nhịp μ – hệ số kể đến độ dốc của cánh trên và sự biến dạng của các thanh bụng. Với các độ dốc i = 1/8, μ = 0,7 i = 1/10, μ = 0,8 i = 0, μ = 0,9.
-
Đối với cột bậc, trục cột dưới được làm trùng với trục cột trên, nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục cột trên. Khi đó với tài trọng đứng truyền từ cột trên xuống phải kể thêm mômen lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột:
Cột được ngắm ở bản đế chân cột (ở độ sâu dưới mặt nền H3 = 600 ÷ 1000mm như đã nói. Chiều cao tính toán khung lấy từ bản đế cột đến đáy vì kèo.
Để tính khung kết cấu nhà công nghiệp, cần sơ bộ cho trước độ cứng J của dàn, của các phần cột, hay ít ra cần biết tỉ số các độ cứng này. Có thể sơ bộ tính áng chừng theo các công thức sau:
-
Mômen quán tính của dàn:
Trong đó: Mmax – mômen uốn lớn nhất trong xà ngang, coi như dầm đơn giản dưới tác dụng của toàn bộ tải trọng đứng tính toán, hdàn – chiều cao của dàn tại tiết diện có mômen Mmax, R – cường độ tính toán của thép.
-
Mômen quán tính cột dưới:
Trong đó NA- lực dọc tính toán lại tiết diện chân cột do tải trọng tác dụng lên mái D max – áp lực do cầu trục hd – bề rộng cột dưới k1 – hệ số tùy thuộc bước cột: k1 = 2,5 ∼ 3 khi bước cột 6m k1= 3,2 ∼ 3,8 khi bước 12m.
-
Mômen quán tính phần cột trên:
Hệ số k2 lấy bằng 1,2 – 1,8 khi dàn liên kết cứng với cột, và bằng 1,8 – 2,3 khi liên kết khớp.
Tỷ số giữa các độ cứng Jd, J1, J2 cũng có thể dựa theo kinh nghiệm mà giải thiết trước như sau:
Đối với khung kết cấu nhà công nghiệp nhiều nhịp, gọi J3 và J4 là mô mômen quán tính của phần dưới và phần trên của cột giữa thì có tỷ số gần đúng.
-
Khi bước cột giữa gấp đôi cột ngoài thì tỉ số này là 20 ∼ 60
Nếu tỷ lệ độ cứng thực tế sai lệch với độ cứng giả thiết không quá 30% thì nội lực tính được không sai khác mấy, không cần tính lại.
Khi tính khung với các tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn, có thể bỏ qua các biến dạng của dàn (coi dàn là cứng vô cùng Jd= ∞ ) nếu thỏa mãn hệ thức.
Với khung có ba nhịp trở lên, khi tính với các tải trọng thẳng đứng hoặc tải trọng ngang đặt cục bộ vào cột (như cục hãm) có thể bỏ qua chuyển vị ngang của đỉnh cột.
2. Tính nội lực khung ngang kết cấu nhà công nghiệp
Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng rẽ đã xét ở trên dùng các phương pháp của cơ học kết cấu hoặc các công thức tính sẵn, các bảng số. Dưới đây, giới thiệu một số phương pháp tính thường dùng cho khung có cột bậc.
Để tránh nhầm lẫn,quy ước dấu của mômen uốn như sau mômen dương khi làm căng thớ bên trong của xà và của cột biên đối với cột giữa thì lấy dấu mômen theo cột biên gần nó nhất.
3. Tính khung với tải trọng phân bố đều trên xà ngang
Có thể dùng phương pháp chuyển vị, ẩn số là các góc xoay ở nút và chuyển vị ngang của đỉnh cột chuyển vị này, như trên đã nói, trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua.
Ví dụ với khung một nhịp do đối xứng, ta có góc xoay:
Phương trình chính tắc:
-
Trong đó: r11- tổng phản lực mômen ở các nút trên của khung khi xoay góc φ= 1 r1p – tổng mômen phản lực ở nút đó do tải trọng ngoài.
Quy ước mômen phản lực và góc xoay là dương khi nút cột trái quay theo chiều kim đồng hồ nút cột phải quay ngược chiều kim.
Cho hai nút trên quay góc φ =1: Mômen uốn ở hai đầu xà ngang (coi như thanh tiết diện không đổi có hai đầu ngàm bị quay) là:
Mômen cuối cùng bằng mômen trong hệ cơ bản do góc xoay đơn vị nhân với góc φ vừa tìm ra cộng với mômen trong hệ cơ bản.
Như trên đã nói, khi tính với loại tải trọng này phải kể thêm mômen lệch tâm ở chỗ chuyển tiếp trục Me = V.e. Vì khung không có chuyển vị ngang và dàn được coi là cứng vô cùng nên mômen uốn trong cột được xác định ngay theo sơ đồ cột hai đầu ngàm.
4. Tính khung với mômen cầu trục
Khung được tính đồng thời với các mômen Mmax và Mmin đặt ở hai cột đỡ cầu trục.
Với sơ đồ xà ngang là cứng vô cùng ẩn số theo phương pháp chuyển vị là chuyển vị ngang của nút trên:
-
Trong đó: r11- phản lực ở trong liên kết đặt thêm, do chuyển vị nút trên bằng 1 r1p – phản lực ở liên kết đó do tải trọng.
Mômen kết quả:
5. Tính khung với lực hãm ngang T
Lực T đặt ở cao trình dầm hãm của một trong hai cột đỡ cầu trục. Chiều lực có thể hướng sang phải, do đó nội lực của khung luôn có dấu dương (+) hoặc âm (-) dấu (+) ứng với một chiều, dấu (-) ứng với chiều kia.
Trình tự tính toán cũng giống như khi tính với Mmax, Mmin. Biểu đồ mômen do chuyển Δ = 1.
Sự làm việc không gian của khung:
Khi tỉnh khung với tải trọng cầu trục (Mmax, Mmin và T) có thể xét sự làm việc không gian của khung.
Nhờ có hệ giằng dọc ở cánh dưới dàn hoặc nhờ mái cứng (mái bê tông cốt thép đúc toàn khối hoặc lắp ghép từ các tấm mãi cỡ lớn) mà tải trọng cục bộ đặt vào một khung sẽ truyền sang các khung lân cận, nhờ đó mà chuyển vị ngang giảm đi. Xét sự làm việc không gian của khung bằng cách nhân hệ số không gian αkg vào chuyển vị Δ tính được từ phương trình chính tắc.
Trường hợp nhà có mái cứng, hệ số αkg được tính bằng công thức:
-
Trong đó, n- số khung trong một khối nhiệt độ, được liên hệ nhau bằng mái cứng a1 – khoảng cách giữa hai khung đối xứng vối nhau qua trục giữa khối nhiệt độ (a1 là khoảng cách lớn nhất a2 là khoảng cách hai khung sát biên) m – hệ số xét sự biến dạng của mái cứng m = 0,9 đối với nhà một nhịp có cửa trời dọc m = 0,95 đối với nhà hai và ba nhịp có cửa trời hoặc nhà một nhịp không cửa trời.
-
β – tính bằng công thức:
6. Tính khung với tải trọng gió
Cũng theo trình tự như tính với mômen cầu chạy hoặc lực hãm. Dùng lại biểu đồ M cho chuyển vị Δ = 1 gây ra trong hệ cơ bản và đã có r11.
Vẽ biểu đồ mômen do q, q’ gây ra trong hệ cơ bản.
Ở cột trái, sau khi tính được MB, RB, tính tiếp mômen tại các tiết diện khác .
Ở cột phải, các trị số mômen, phản lực được suy từ các trị số tương ứng ở cột trái bằng cách nhân vơi hệ số chuyển q’/q.
Phản lực trong liên kết thêm:
Chuyển vị Δ = -r1p/ r11. Nhân Δ với M rồi cộng với mômen trong hệ cơ bản, ta được biểu đồ mômen cuối cùng (h.2.9b). Lực cắt được suy ra từ các tải trọng và phản lực.
Khi gió thổi từ phải sang trái, biểu đồ mômen sẽ là biểu đồ của hình 2.9b lật lại theo kiểu đối xứng mặt gương.
7. Giới thiệu đơn vị cung cấp dịch vụ tư vấn thiết kế & thi công uy tín
Tầm quan trọng của các đơn vị thi công là không thể phủ nhận, uy tín của họ sẽ đảm bảo chất lượng và tính thẩm mỹ cho công trình của bạn. Hiện nay, có rất nhiều đơn vị cung cấp dịch vụ thiết kế và thi công để đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng tăng cao tại nước ta. Do đó, việc tìm kiếm một đơn vị uy tín không phải là điều dễ dàng và đòi hỏi bạn phải dành thời gian tìm hiểu. Trong quá trình lựa chọn, bạn cần tìm hiểu thật kỹ và đảm bảo rằng đơn vị đi cùng phải có chuyên môn cao, nhiều năm kinh nghiệm, có hợp đồng ký kết rõ ràng, chi phí minh bạch,... Để giúp khách hàng tiết kiệm thời gian tìm kiếm, Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú tự tin rằng sẽ là sự lựa chọn tốt nhất dành cho bạn.
Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú với sứ mệnh cung cấp các giải pháp và dịch vụ tốt nhất, xây dựng cộng đồng thịnh vượng cùng khách hàng, Hưng Nghiệp Phú đang từng bước khẳng định thương hiệu của mình thông qua sự hợp tác chân thành, với đội ngũ lãnh đạo có năng lực đạo đức, sáng tạo, chuyên môn cao và tầm nhìn chiến lược. Hưng Nghiệp Phú sở hữu đội ngũ nhân viên lành nghề, trình độ cao sẽ mang đến cho khách hàng những công nghệ chất lượng tốt nhất.
Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú - chuyên thi công các công trình dân dụng và công nghiệp. Chúng tôi mong muốn được đồng hành cùng khách hàng trong các dự án xây dựng cũng như các thủ tục liên tục như sơ đồ quy hoạch, xin giấy phép xây dựng, hoàn thiện thủ tục, xin cấp chứng chỉ phòng cháy chữa cháy,... Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào hoặc đang có nhu cầu thiết kế, hoàn thiện thủ tục, hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí!
>>> Xem thêm:
_____________________
THÔNG TIN LIÊN HỆ:
Facebook: Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú (興業富)
Đường dây nóng: 1800.3368 (Miễn phí)
Trang web: xaydunghungnghiepphu.com
Gmail: kinhdoanh01@xaydunghungnghiepphu.com
Địa chỉ: Số 2034D, tổ 22, Ấp Phước Thái, P. Thái Hòa, TP.Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương
------
Nguồn: Tổng hợp từ Internet
