bài giảng kết cấu thép chương 5 thiết kế dàn thép

CHƯƠNG 5 : DÀN THÉP
 5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DÀN
 5.1.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO - PHẠM VI SỬ DỤNG
- PHÂN LOẠI DÀN
 a. Đặc điểm cấu tạo
 b. Ưu điểm và phạm vi sử dụng
 c. Phân loại dàn
 5.1.2. HÌNH DẠNG BÊN NGOÀI CỦA DÀN
 a. Dàn tam giác
 b. Dàn hình thang
 c. Dàn có cánh song song
 d. Dàn đa giác-dàn cánh cung
 5.1.3. HỆ THANH BỤNG CỦA DÀN
 a. Hệ thanh bụng tam giác
 b. Hệ thanh bụng xiên
 c. Hệ thanh bụng phân nhỏ
 d. Hệ thanh bụng đặc biệt
 5.1.4. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÀN
 a. Nhòp dàn
 b. Chiều cao dàn
 c. Khoảng cách mắt dàn
 d. Bước dàn (bước cột)
 e. Độ vồng xây dựng
 5.1.5. HỆ GIẰNG KHÔNG GIAN
 a. Tác dụng H.GIẰNG
 b. Bố trí H.GIẰNG
 5.2. TÍNH DÀN
 5.2.1. CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN
 5.2.2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MẮT DÀN
 a. Tónh tải
 b. Hoạt tải

 c. Đưa tải trọng về mắt dàn
 5.2.3. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HP TẢI TRỌNG
 a. Các trường hợp tải trọng tính toán
 b. Xác đònh nội lực
 c. Tổ hợp tải trọng
 5.2.4. CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN (cdtt)
 a. Chiều dàn tính toán trong mặt phẳng : ( l
x
)
 b. Chiều dàn tính toán ngoài mặt phẳng : ( l
y
)
 c. Độ mảnh giới hạn các thanh
 5.2.5. TIẾT DIỆN HP LÝ CỦA CÁC THANH DÀN
 5.2.6. CHỌN VÀ KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH DÀN
 a. Nguyên tắc chọn tiết diện
 b. Chọn và kiểm tra TD thanh nén
 c. Chọn và kiểm tra TD thanh kéo
 d. Chọn TD thanh theo độ mảnh giới hạn
 5.3. CẤU TẠO VÀø TÍNH TOÁN CÁC MẮT DÀN
a. Đặc điểm cấu tạo
 Dàn thép : là một KC rỗng được tạo thành từ các thanh
đồng qui LK với nhau tại nút dàn thông qua 1 bản thép
gọi là bản mắt hay bản mã.
 LK trong dàn thường dùng liên kết hàn.
 Nếu xét tổng thể thì Dàn làm việc như dầm: chòu uốn,
nhận tải trọng và truyền xuống KC đỡ nó.
 Khi cùng làm việc với một tải trọng như nhau, vượt một
nhòp bằng nhau thì dàn có trọng lượng bản thân nhẹ hơn
dầm, nhưng độ võng lớn hơn dầm  do đó chiều cao

dàn bao giờ cũng lớn hơn chiều cao dầm
L
a
dd
Hình 5.1 Đặc điểm cấu tạo dàn
thanh cánh dưới
thanh cánh trên
thanh xiên
hệ thanh bụng
thanh đứng
h0
h
b. Ưu điểm và phạm vi sử
dụng
 Ưu điểm của dàn
 Nội lực trong thanh dàn chủ yếu là lực dọc  Tiết
kiệm VL, nhẹ
 Độ cứng lớn, nên vượt được được nhòp lớn.
 Phù hợp với nhiều hình dạng kiến trúc mái.
 Phạm vi sử dụng
 Làm dàn vì kèo đỡ mái NCN, dân dụng….
 Mái NCCộng: rạp hát , cung thể thao , rạp chiếu bóng
 Dàn cầu đường sắt hoặc đường bộ .
 Cột thép dạng dàn, tháp, trụ cao, các tháp khoan. . .
 Dàn đỡ cầu trục
c. Phân loại dàn
 Theo công dụng : Dàn đỡ kết cấu mái NCN ,
nhà dân dụng , dàn cầu , dàn cầu trục , tháp trụ ,
cột điện , tháp khoan
 Theo tải trọng tác dụng

 Dàn nhẹ : Vật liệu lợp nhẹ, nội lực các thanh nhỏ. TD
trhường bằng một thép góc, thép ống.
 Dàn thường : tải trọng lợp 300 - 350 kg/cm
2
. TD được
ghép từ 2 thép góc.
 Dàn nặng :Chòu tải trọng nặng hoặc tải trọng động lớn
như : dàn cầu, dàn cầu chạy nặng .Tiết diện thanh dàn
dạng tổ hợp , thanh bụng kép nối 2 bên .
 Theo sơ đồ kết cấu
 Dàn kiểu dầm (dàn-dầm) : (dạng a)
 Dàn liên tục (dạng b)  ít dùng
 Dàn mút thừa (dạng c)
 Dàn kiểu tháp trụ (dạng d)
 Dàn kiểu khung(dạng e)
 Dàn kiểu vòm(dạng f)
 Dàn – dầm liên hợp (dạng g)
a) dàn - dầm b) dàn liên tục
c) dàn mút thừa
e) dàn kiểu khung
e) dàn tháp
f) dàn vòm
g) dàn liên hợp
Hình 5.3 Phận loại dàn theo sơ đồ kết cấu
Căn cứ lựa chọn :
 Phù hợp yêu cầu sử dụng
 Thỏa mãn yêu cầu kiến trúc và việc thoát nước
mái
 Yêu cầu đối với VL lợp : từ độ dốc i của dàn 
Chọn hình dạng dàn

 Kích thước và cách bố trí cửa mái
 Cách liên kết dàn với cột , tạo được KC mái và
công trình có đủ độ cứng
 Kinh tế ( tiết kiệm vật liệu , dễ gia công chế
tạo, dựng lắp )
dàn tam giác công son
dàn tam giác có thanh căng
Dàn tam giác
. Dàn hình thang
h0
Dàn hình thang một mái dốc
Hình 5.6. Dàn có cánh song song
Dàn có cánh song song 1 mái dốc
Dàn có cánh song song 2 mái dốc, một thanh căng
. Dàn đa giác - cánh cung
Dàn mái răng cưa
Hình 5.4 Hình dáng bên ngoài cùa dàn
a. Dàn tam giác
 Ưu điểm :
 Sử dụng cho CT yêu cầu độ dốc lớn  = 35 - 45
0
, nhòp
nhỏ :12, 15, 18m, VL lợp có độ chống thấm kém.
 Nhược điểm :
 Đầu dàn nhọn nên chỉ có thể liên kết khớp với cột
 Độ cứng ngoài mặt phẳng không lớn
 Về mặt chòu lực, không phù hợp biểu đồ Momen uốn
do tải trọng trên dàn gây ra. Vùng giữa dàn thường dư
khả năng chòu lực vì phải cấu tạo theo độ dốc.
 Nội lực các thanh chênh lệch nhiều

 Một số thanh bụng chòu nén nhỏ nhưng chiều dài lớn
nên TD phải chọn theo độ mảnh GH gây lãng phí VL
b. Dàn hình thang
 Đươc dùng phổ biến nhất do
 Độ dốc mái không lớn  thích hợp cho NCN có i nhỏ ,
sự dụng VL lợp chống thấm tốt .
 Có chiều cao đầu dàn  có thể liên kết cứng với cột 
tăng độ cứng cho CT, đặc biệt là NCN có cột trục lớn.
 Qui phạm qui đònh :
 liên kết khớp : h
o
 60 cm
 Liên kết cứng : h
o
 1,5 m.
 Khá phù hợp biểu đồ momen uốn, nội lực các thanh
hợp lí hơn dàn tam giác
 Về cấu tạo : góc giữa các thanh không quá nhỏ
 Các mắt tương đối giống nhau  dễ tiêu chuẩn hóa .
c. Dàn có cánh song song
 Ưu điểm :
 Chiều dài các thanh cùng loại bằng nhau, có nhiều
mắt giống nhau nên dễ thống nhất hóa về mặt cấu tạo
 PVSD :
 Thường làm : KC chòu lực thay dầm, Dàn 1 mái dốc
(dạng hình bình hành, tính toán giống dàn có cánh
song song ), Dàn cầu , dàn đỡ kèo , tháp , trụ , cần
cẩu , . . .
 Nhược điểm :
 Nặng hơn so với các dàn khác ( dàn tam giác nặng

nhất , dàn có cánh song song nặng nhì , dàn hình
thang chỉ nặng trung bình )
d. Dàn đa giác-dàn cánh
cung
 Ưu điểm
 Phù hợp biểu đồ M uốn nên là loại dàn hợp lý nhất về
mặt chòu lực
 Sự phân bố nội lực trong các thanh tương đối đều,
không chênh lệch nhiều nên số loại thanh ít
 Nhược điểm :
 Cánh trên bò gãy khúc hoặc uốn cong nên chế tạo khó.
 Chỉ phù hợp khi nhòp lớn, sự tiết kiệm vật liệu lợi nhiều,
bù lại công chế tạo
 Ngoài ra có dàn cấu tạo mái răng cưa :
 Theo sơ đồ phân bố nội lực thì không hợp lý, Nhưng có
ưu điểm lấy được ánh sáng đều
+ -
+
+
-
-
+
hệ thanh bụng tam giác
hệ thanh bụng xiên
hệ thanh bụng phân nhỏ
hệ thanh bụng chữ thập
hệ thanh bụng hình thoi
hệ thanh bụng chữ K
Hình 5.5 Các loại Hệ thanh bụng của dàn
a. Hệ thanh bụng tam giác

 Đặc điểm
 Các thanh bụng xiên về 2 phía .
 Góc giữa thanh bụng và thanh cánh dưới : 45
0
– 55
0
 Khi khoảng cách xà gồ nhỏ hơn khoảng cách nút thì
cấu tạo thêm thanh đứng để tránh uốn cục bộ .
 Nếu cần có thể đặt thêm thanh treo (để treo tải trọng)
 Ưu điểm
 Số nút ít. Tải trọng tác dụng vào dàn và truyền đến gối
tựa bằng con đường ngăn nhất.
 Tổng chiều dài các thanh bụng ngắn nhất
 Nhược điểm :
 Có 1 số thanh nén mà chiều dài lớn  dễ mất ổn đònh
b. Hệ thanh bụng xiên
 Đặc điểm
 Các thanh xiên ở 1 nửa dàn cùng xiên về phía
 Chiều của thanh xiên chọn sao cho thanh xiên dài chòu
kéo, thanh đứng ngắn chòu nén
 Với dàn tam giác dùng hệ thanh bụng xiên không lợi vì
các thanh xiên dài chòu nén, nhưng cấu tạo nút hợp lý .
 Góc giữa thanh xiên và thanh cánh dưới : 35
0
- 45
0
.
 Ưu điểm :
 Các thanh cùng loại cùng 1 nội lực : TĐ nén, TX kéo.
 Nhược điểm :

 Tổng chiều dài thanh bụng lớn, Đường truyền tải trọng
đến gối tựa dài hơn . Nhiều nút , tốn công chế tạo
c. Hệ thanh bụng phân nhỏ
 Khi tính toán dàn không kể vào, tính hệ chính
trước rồi tính hệ thanh bụng phân nhỏ sau
 Tác dụng :
 Tránh uốn cục bộ cho thanh cánh trên
 Giảm cdtt trong mặt phẳng dàn của thanh cánh trên
 Tăng độ cứng cho dàn
 Tuy có cấu tạo phức tạp nhưng trong 1 số trường hợp
làm giảm trọng lượng của toàn cấu kiện
 Với dàn lợp panen , tính dàn phân nhỏ với lực đặt tại
chân panen
d. Hệ thanh bụng đặc biệt
 d.1. Hệ thanh bụng chữ thập
 Gồm 2 loại thanh xiên chéo nhau kết hợp thanh đứng
tạo nên hệ siêu tónh rất cứng.
 Dùng : dàn cầu, tháp trụ cao, hệ giằng mái NCN, NCT
 d.2. Hệ thanh bụng hình thoi :
 Dùng ở KC tháp trụ để tiện cho việc nối thanh cánh
 d.3. Hệ thanh bụng chữ K :
 Tăng độ cứng cho dàn,Giảm cdtt trong mặt phẳng dàn
cho thanh bụng đứng. Trong dàn chòu lực cắt lớn do tải
trọng ngang gây ra như dầm cầu , tháp trụ , . .
 d.4. Hệ thanh bụng đặc biệt cho dàn tam giác
 Góc dốc : 35
0
– 45
0 ;
Tiết kiệm VL hơn các dạng khác .

a. Nhòp dàn
 Nhòp của dàn L là khoảng cách trục đònh vò của 2
gối tựa. Nhòp tính toán của dàn L
0
là khoảng cách
trọng tâm truyền phản lực gối tựa của dàn.
 Được xác đònh dựa trên :
 Yêu cầu sử dụng, Thiết kế kiến trúc
 Giải pháp bố trí kết cấu công trình, hình thức
liên kết dàn với các kết cấu khác
 Nhòp dàn được lấy thống nhất theo mun 6m : L
= 18 , 24 , 30, 36m
b. Chiều cao dàn
 b.1. Chiều cao đầu dàn
 Dàn hình thang :
 LK khớp : h
0
 60 cm;
 LK cứng: h
0
 1,5m  Đủ liên kết cứng với cột,
 Dàn tam giác :
 Mái lợp có yêu cầu độ dốc nhỏ (lợp tôn) : h
0
 45 cm
 b.2. Chiều cao giữa dàn: h
 h = h
0
+ 0.5Ltg và phải thõa mãn :
 Dàn tam giác : h phụ thuộc độ dốc CT:

 Dàn có cánh song song – dàn hình thang :h=(1/7-1/9)L, dàn nhẹ
dùng nhỏ hơn 1/9.
L
15
1
10
1
h
0























L
h2
1
E
.
f
L
24
5,6
L
h
0min
L
3
1
4
1
h







c. Khoảng cách mắt dàn
 Là khoảng cách giữa các tâm nút trên thanh
cánh, phụ thuộc vào vò trí đặt tải trọng, góc
nghiêng có lợi của hệ thanh bụng

 Mái có xà gồ : khoảng cách mắt ở cánh trên nên
chọn bằng khoảng cách xà gồ để tránh uốn cục
bộ . Thường : 1,5 – 3m
 Mái lợp panen : khoảng cách mắt bằng bề rộng
panen
 Khoảng cách mắt cánh dưới : 3-6m
 Nên làm panen cánh trên bằng ½ panen cánh
dưới
d. Bước dàn (bước cột)
 Là khoảng cách giữa các dàn. Được xác
đònh dựa vào
 Yêu cầu kiến trúc
 Dây chuyền công nghệ
 Phù hợp mun thống nhất các cấu kiện lắp
ghép như tấm tường , tấm mái , . . .
 Yêu cầu kinh tế
 Với vì kéo thép : B = 6m ( bước hợp lý )