Thạc Sĩ Nghiên cứu sự làm việc không gian của khung thép nhẹ nhà công nghiệp

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NĂM 2011

Lý do chọn đề tài 1
Mục đích nghiên cứu 2
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
Chương 1 Tổng quan về khung thép nhẹ của nhà công nghiệp
1.1. Giới thiệu chung 3
1.2. Đặc điểm cấu tạo của nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ 8
1.2.1. Kết cấu khung ngang chịu lực 9
1.2.2. Hệ giằng mái, giằng cột 9
1.2.3. Dầm cầu trục 12
1.2.4. Kết cấu mái 12
1.2.5. Tường bao che 15
1.3. Nhận xét chương 1 16

Chương 2 Nghiên cứu Sự làm việc không gian
của nhà khung thép nhẹ
2.1. Nguyên tắc thiết kế khung thép nhẹ 17
2.2. Tính toán khung phẳng [8] 18
2.3. Tính toán khung có xét đến sự làm việc không gian 29
2.3.1. Sử dụng mô hình gối đàn hồi đầu cột [9] 29
2.3.2. Sử dụng hệ số không gian [19] 33
2.4. Phân tích sự làm việc không gian bằng mô hình máy tính 39
2.5. Nhận xét chương 2 42

Chương 3 Ví dụ tính toán
3.1. Số liệu khảo sát 43
3.2. Xác định kích thước và tải tác dụng lên khung 44
3.2.1. Kích thước khung 44
3.2.2. Tải trọng tác dụng 45
3.3. Mô hình tính toán 51
3.4. Khảo sát sự làm việc không gian 57
3.4.1. Sử dụng mô hình gối đàn hồi đầu cột 57
3.4.2. Sử dụng hệ số không gian 58
3.4.3. Xây dựng mô hình không gian trong phần mềm SAP2000 58
3.5. Nhận xét chương 3 76
Kết luận và khuyến nghị
Kết luận 79
Khuyến nghị 79
Hướng phát triển của đề tài 80
Tài liệu tham khảo 81

Mở đầu
Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, do yêu cầu của thực tế nên hiện có rất nhiều công trình công nghiệp đã và đang được xây dựng trên khắp mọi miền đất nước. Một đặc điểm dễ nhận thấy là kết cấu chịu lực chính của hầu hết các công trình này là khung thép nhẹ tiền chế có tiết diện đặc dạng chữ I tổ hợp hàn với kết cấu bao che rất gọn nhẹ. Ưu điểm nổi bật của loại khung này là giảm được đáng kể chi phí chế tạo và chi phí vật liệu thép, giảm được kích thước móng nhờ trọng lượng nhẹ, dễ vận chuyển và thi công nhanh, có thể áp dụng được công nghệ hiện đại trong gia công và hàn liên kết các cấu kiện và chi tiết.
Trong thiết kế, để đơn giản hoá người ta thường sử dụng mô hình khung phẳng. Điều này là khá phù hợp với những nhà dài, chịu tải trọng phân bố đều. Tuy nhiên, trong thực tế các khung không đứng riêng lẻ và giữa chúng có các liên kết dọc với nhau thông qua hệ giằng, mái cứng, dầm cầu trục . tạo thành hệ không gian. Vì vậy khi có tải trong tác dụng cục bộ lên một khung thì các khung lân cận sẽ cùng tham gia chịu lực, do đó nội lực và chuyển vị của khung sẽ giảm đi. Trong một số trường hợp, để xét đến sự làm việc không gian của khung, người ta thường sử dụng các hệ số không gian trong quá trình tính toán. Các hệ số này được xác định bằng các phương pháp của cơ học công trình thông qua việc xét ảnh hưởng riêng biệt của một số yếu tố đến sự làm việc không gian của khung, chẳng hạn như hệ giằng, tấm mái . Vấn đề này đã được trình bày tóm tắt trong một số tài liệu [5,9,10,13]. Ngoài ra, đối tượng và kết quả khảo sát chủ yếu là khung thép của nhà công nghiệp theo kiểu của Liên-xô cũ có cột bậc và sử dụng tấm lợp panen bêtông cốt thép. Đối với khung thép nhẹ hiện được áp dụng phổ biến trong thực tế, hầu như chưa có sự nghiên cứu, khảo sát sự làm việc không gian của loại khung này. Vì lý do kể trên, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu sự làm việc không gian của khung thép nhẹ trong nhà công nghiệp” với mục đích đánh giá sự làm việc không gian của khung thép nhẹ và ảnh hưởng của nó đến nội lực và chuyển vị của khung thông qua việc sử dụng phần mềm phân tích kết cấu hiện đại.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sự làm việc không gian, đánh giá ảnh hưởng của nó đến nội lực và chuyển vị của khung thép nhẹ trong nhà công nghiệp.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Khung thép nhẹ của nhà công nghiệp một tầng một nhịp (có hoặc không có cầu trục).
- Nghiên cứu sự làm việc không gian của khung thép trong nhà công nghiệp một tầng có xét đến ảnh hưởng của hệ giằng và dầm cầu trục.