Đề cương thép KCT BKĐN

Câu 1: Đặc điểm làm việc của kết cấu thép bản?
Thiết lập công thức tính toán kết cấu thép bản theo lý thuyết phi
mômen?
Trả lời:
1. Đặc điểm làm việc của kết cấu thép bản:
- Điều kiện làm việc khác nhau:
- (Bể chứa chất lỏng,Bể chứa khí,Silo,Đường ống dẫn
dầu,Đường ống dẫn khí)
Chôn ngầm hoặc trên mặt đất.
Áp lực bên trong hoặc chân không.
Tác động của nhiệt độ.
Ăn mòn của môi trường trong hoặc ngoài.
Chịu tải trọng tĩnh hoặc động.
- Thường phải kín
- Thương xuyên làm việc ở trạng thái ứng suất gần tối đa(Nên
giảm hệ số điều kiên làm việc xuống 0,8)
- Vật liệu sử dụng: - Khi t < 4mm dùng thép cán dạng nguội.
- Khi t = 4 ÷ 10 mm dùng thép nguội dạng
cán nóng.
- Ống dẫn nước chính, bể chứa chuyên dụng, vỏ lò luyện kim,
vỏ lò đốt nóng khí có quy định dùng thép riêng.
- Bể chứa các chất lỏng ăn mòn được làm bằng hợp kim nhôm
hoặc thép thường , mặt trong phủ kim loại không gỉ.
2. Thiết lập công thức tính toán thép bản theo lý thuyết phi mô
men:
( Hình vẽ SGK/187)

1


1-1

2-2
ϕ

α

ϕ ϕ

α

σ
σ

σ

σ
σ

α
σ

ϕ

3-3
α

4-4

ϕ
σ

ϕ

α
α

σ

ϕ

α

ϕ

σ
ϕ

ϕ

+ Mục tiêu : Xác định σ 1vàσ 2
Yêu cầu : σ 1 ≤ f .γ c ; σ 2 ≤ f .γ c
Để xác định σ 1 ta cắt vỏ theo phương mặt phẳng vuông góc với
trục( Trên biên của mặt cắt σ 1 là không đổi)

∑F

x

=0

σ 1ut sin ϕ − pA = 0
2πσ 1 sin ϕ − pπ r 2 = 0

σ1 =

Hoặc :

pπ r 2
pr
pR2
=
=
2π rt sin ϕ 2t sin ϕ
2t

p σ 1.R2
=
t
2

- Để xác định σ 2 , ta phải trích 1 phần tử có kích cỡ dS 1dS2 để
xem xét.
- Chiếu hệ lực lên phương pháp tuyến:
dϕ
dα
+ 2σ 2tdS1 sin
2
2
dϕ
dα

= 2σ 1tdS 2
+ 2σ 1tdS1 sin
2
2
= σ 1tdS 2 dϕ + σ 2tdS1dα
pdS1dS2 = 2σ 1tdS2 sin

= σ 1tdS 2

dS1
dS
+ σ 2tdS1 2
R1
R2

σ σ 
= tdS1dS 2  1 + 2 ÷
 R1 R2 

- Từ đó ta xác định được mối quan hệ giữa
trình Laplace):

σ 1vàσ 2 (

phương

2


P σ1 σ 2

= +
t R1 R2

- Thay vào ta có:
P σ 
 2σ σ 
σ 2 =  − 1 ÷R2 =  1 − 1 ÷R2
 t R1 
 R2 R1 

R 
= σ1  2 − 2 ÷
R1 


- Vỏ cầu :

R1= R2 = r
σ1 = σ 2 =

pr
2t

- Vỏ nón có :R1 = ∞
σ1 =

pri
pri
;σ 2 =
2t cos β

t cos β

ri : Bán kính mặt cắt ngang.
β : Góc của đường sinh với trục quay
Câu 2: Cấu tạo của đáy, mái và thân bể chứa hình trụ đứng?
Trả lời :
1. Cấu tạo đáy bể:
- Lấy theo cấu tạo khi hàn và chống ăn mòn.
a) NÒn d í i bÓ

b) Chia b¶n ®¸y bÓ

- Chiều dày nhỏ nhất tmin:
tmin= 4mm (khi V ≤ 1000m3)
tmin= 5mm(khi V≥ 1000m3)
tmin = 6 mm ( khi Dđáy > 25 m)
Khi V ≥ 2000 m3 chiều dày tấm biên lớn hơn tấm giữa 1÷2
mm.
- Chia tấm đáy bể :
Nguyên tắc: Chia thành từng dải, các dải được cuộn tại nhà
máy, vận chuyển đến công trường,trải ra và được hàn ráp
nối.
Bề rộng dải được lấy theo mô dun của thép tấm.
3


Mỗi dải được nối bằng nhiều tấm thép đơn, có chiều dài theo
mô đun thép tấm.
Mỗi dải lại được nối bằng nhiều tấm thép đơn,có chiều dài
theo mô đun thép tấm.Các tấm phải được hàn đối đầu.

Các dải được hàn đối đầu tại công trường nên dùng đường
hàn đối đầu .Các dải trườn lên nhau từ 30 ÷ 60mm
Chú ý trình tự hàn.
Vành biên đáy bể cần chuyển liên kết hàn chống thành đối
đầu để thân bể áp sát được vào toàn bộ đáy bể.
- Dường kính đáy bể lớn hơn đường kính thân bể khoảng
100mm.
2. Cấu tạo thân bể :
- Nguyên tắc : Chia thân bể thành các dải nằm ngang, các dải
trên được cuộn trước ở nhà máy. Khi chiều dài dải lớn hơn
17mm, không cuộn được thì mới để nguyên tấm mang đến
công trường hàn nối.
a) Nèi ®èi ®Çu

b) Nèi lång c) Nèi d¹ngbËc

a) Nèi th©
n ví i ®¸y

b) Nèi th©
n ví i m¸i

- Chiều dày tối thiểu của thân bể : tmin = 4mm.
- Chủ yếu hàn ngoài bể. Hàn trong bể chỉ mạng tính chất định
vị thi công(Dài 100mm, cách nhau 300mm).
- Có thể gia cường thân bể bằng thép sợi cường độ cao, băng
thép hoặc bể 2 lớp.
3. Cấu tạo mái bể :
+ Gồm : Mái nón, mái treo,mái cầu, mái trụ cầu.
Mái nón : V≤ 5000m3.

Độ dốc : i = 1/20.
Cột trung tâm bằng thép ống hoặc thép góc.
4


Chia thành nhiều tấm mái ,mỗi tấm mái gồm sườn bằng
thép I hoặc C và bản thép dày 2,5 ÷3 mm.

- Mái treo: V ≤ 5000m3.
Không có sườn.
Mái treo chỉ chịu kéo,không mô men.
Tấm biên mỏng hơn tấm giữa.
Kinh tế hơn mái nón 10÷ 15%.
- Mái cầu : V > 5000m3 hoặc áp lực dư lớn.
Kết cấu cu pôn sườn vòng.
- Mái trụ cầu : Áp lực dư lớn.
Câu 3: Tính toán thân bể chứa hình trụ đứng theo điều kiện bền?
Trả lời:
Phần thân bể , cách đáy 300 trở lên, không có mô men

5


- Để xác đinh σ 1 , ta cắt vỏ theo phương mặt phẳng vuông góc
với trục ( trên biên của mặt cắt, σ 1 là không đổi).Áp lực chất
lỏng vuông góc với thành bể, không ảnh hưởng σ 1 trong
thân.

∑F

x

=0

σ 1ut − γ 2 pd A + Gx = 0
2π rσ 1t − γ 2 pd π r 2 + Gx = 0

σ1 =

γ 2 pd π r 2 − Gx γ 2 pd r
=
− Gx
2π rt
2t

Gx : Trọng lượng vỏ bể tính đến mặt cắt x.
- Áp lực tính toán ở độ sâu cách mặt thoáng chất lỏng 1 đoạn
x là:
px = γ 1γ cl x + γ 2 pd

γ 1 , γ 2 :Hệ

số độ tin cậy của áp lực thủy tĩnh và áp lực dư

γ 1 = 1,1; γ 2 = 1, 2
γ cl :

Trọng lượng riêng chất lỏng trong bể,với xăng dầu : γ cl = 9
KN/m3.
- Cắt hình tròn dày d rất mỏng tại vị trí x, sau đó cắt nửa hỉnh

tròn, xét cân bằng trong mặt phẳng, ta có:
2tdσ 2 − 2rdpx = 0
⇒ σ2 =

2rdpx px r
=
2td
t

- Nơi yếu nhất trên vành chính là đường hàn đối đầu tấm,
kiểm tra như sau:
σ2 =
γc :

px r
pr
≤ γ c f wt ⇒ t ≥ x
t
γ c f wt

Hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 0,8.

6


Câu 4: Tính toán thân bể chứa hình trụ đứng theo điều kiện ổn
định?
Trả lời:
- ổn định của thân bể do ứng suất σ 2 :
σ 2 ≤ γ cσ th 2

Với :

γ c =1,0

là hệ số điều kiện làm việc.
3/2

- Khi 0,5≤L/r ≤ 10

σ th 2 = 0,55 E

rt
 ÷
Lr
2

- Khi 20 ≤L/r

σ th 2

t
= 0,17 E  ÷
r

- Khi 10 ≤ L/r ≤ 20 thì nội suy.
- Các tải trọng gây ra ứng suất σ 2 :
Tải trọng gió tác dụng xung quanh bể, coi như phân bố đều
và được quy đổi thành áp lực chân không quy ước pgió.
Pgio = 0,5γ W0 k

Tải trọng chân không tính như trên.
Tổng ứng suất nén vòng:

σ 2 = ( Pgio + P0 )

nc r
t

nc: Hệ số tổ hợp lấy bằng 0,9.
- Ổn định của thân bể do ứng suất

σ1

và

σ2 :

σ1 σ 2
+
≤ γc
σ th1 σ th 2

- Có thể tăng cường vành cứng bằng thép góc để tăng ứng
suất tới hạn σ th 2 , với mô men quán tính tiết diện vành cứng Ix
thỏa mãn:
3EI x
≥ anc r ( Pgio + P0 )
r2

a:Diện chịu tải của vành.

7


Câu 5: Bể chứa hình trụ nằm ngang?cấu tạo đáy và thân bể chứa
hình trụ nằm ngang?
Trả lời:
- Bể chứa trụ ngang dùng để chứa các sản phẩm dầu mỏ dưới
áp lực dư pd ≤0,2 Mpa( 2 kG/cm2) và hơi hóa lỏng có pd ≤ 1,8
Mpa.(18 kG/cm2), áp lực chân không p0 ≤ 0,1 Mpa. Thể tích
bể V≤ 100m3 với các sản phẩm dầu và
V ≤ 300 m3 đối với hơi hóa lỏng.
- Đường kính bể : D = 1,4 ÷4 m.
- Chiều dài bể L =2 ÷ 30 m.
- Đường kính tối ưu của bể:
pd ≤ 0, 07 MPa ⇒ Dtu = 0,8 3 V
pd > 0, 07 MPa ⇒ Dtu = 0, 6 3 V

- Ưu nhược điểm:
Hình dạng đơn giản
Tăng đáng kể áp lực dư
Tốn chi phí xây dựng gối tựa.
- Các bộ phận của bể : Thân, đáy, gối tựa.
- Chiều dày tấm thân bể: t = 3 ÷ 36 mm.
- Các khoang thân bể dùng đường hàn đối đầu, chiều rộng
khoang bằng thép tấm định hình từ 1,5 ÷ 2 m
- Khi r/t > 200 phải đặt vành thép góc hàn gia cường thân bể.
8

- Phải đặt vành cứng gối tựa.
- Hình dạng đáy bể: Phẳng, nón,trụ, cầu,elip.
V ≤ 100m3 ; pd ≤ 0,04 Mpa dùng đáy phẳng.

Pd ≤ 0,05 dùng đáy nón.
V = 75 ÷ 150 m3.pd ≤ 0,07 ÷ 0,15 Mpa dùng đáy trụ.
V= 75 ÷ 150 m3, pd ≤ 0,2 dùng đáy cầu hoặc elip.
Gối tựa hình cong lõm dùng bê tông , đá hộc,gạch, hoặc gối
tựa dạng thanh đứng. Góc mở từ 60 ÷ 1200.
Câu 6. Xác định vị trí gối tựa của bể trụ nằm ngang. Tính toán
thân bể chứa trụ nằm ngang theo điều kiện bền.
*/Xác định vị trí gối tựa:
Coi bể là 1 dầm mút thừa. Khoảng cách l 0 giữa hai gối tựa
xác định từ điền kiện sao cho mômen ở gối và ở nhịp bằng
nhau(hình vẽ:h4.20-sgk208)
Mg =

 l 2 c2 
qc 2
= M nh = q  0 − ÷
2
 8 2

9


c: độ nhô của côngxon
q: tải trọng tác dụng lên dầm quy đổi
q = γ bt

G
+ γ 1γ c1π r 2
L

G:trọng lượng bể
L:chiều dài tính toán của bể,
L=

V
π r2

Giải ra được l0=0,586L
*/Tính toán bể chứa trụ nằm ngang theo điều kiện bền
+) ứng suất dọc theo phương đường sinh:
σ 1 = σ 1' + σ 1" ≤ f γ c
γ c = 0,8

hệ số điều kiện làm việc.
σ 1 ' : ứng suất do uốn bể, tính như dầm đơn giản
2
c2 
 G
2  L
 γ bt + γ 1γ c1π r ÷ − ÷
L
M nh 
 8 2 
σ1 ' =
=

2
W
πr t

Với: W:mômen kháng uốn của tiết diện
σ 1 " : ứng suất do áp lực dư và áp lực thủy tĩnh tác dụng
lên đáy bể gây ra
π r 2 ( γ 2 Pd + γ 1γ c1r ) ( γ 2 Pd + γ 1γ c1r ) r
σ "=
=
2π rt

1

2t

+)ứng suất kéo vòng do áp lực thủy tĩnh và áp lực dư tại vùng
dưới của bể:
( γ P + γ γ 2r ) r ≤ f γ
σ = 2 d 1 c1
2

t

c

+)Kiểm tra bền theo ứng suất tương đương:
σ td = σ 12 + σ 22 − σ 1σ 2 ≤ f γ cηϕ f
η

hệ số kể đến đặc tính dễ cháy và dễ nổ của sản

phẩm, η = 0,9
γ c = 0,8
ϕf =

hệ số điều kiện làm việc

f wt
=1,
f

hệ số độ bền của liên kết hàn đối đầu khi

hàn tự động có hàn đầy hai phía
+)Kiểm tra ổn định thân bể
10


σ1 σ 2
+
≤1
σ th1 σ th 2
γ Pr
γ Pr
σ 1 = 0 0 ;σ 2 = 0 0
2t
t

Các ứng suất tới hạn

đứng

σ th =

σ th1 ; σ th 2

xác định giống như bể trụ

0,1Et
r1

Câu 7.Đặc điểm chung của tháp trụ. Tính tải trọng gió tác dụng
lên kết cấu tháp trụ.
*/Đặc điểm chung của tháp trụ
-Tháp và trụ là những công trình cao.Nó được dùng làm cột
đường dây tải điện, cột ăng ten, cột dàn khoan, ống khói, tháp
nước…
-Tháp là công trình đứng tự do, ngàm với móng. Trụ là công trình
đứng vững phải được dựa vào các dây neo.
-Thanh mảng: H/B=8-200 lần
-Chiều cao lớn nên thường làm bằng thép
-Thường dùng hệ thanh không gian 3 mặt trở lên
-Hình dáng đơn điệu
-Chi tiết phức tạp độ chính xác cao
-Tải trọng gió là tải trọng chủ đạo
*/Tính tải trọng gió tác dụng lên kết cấu tháp trụ
Gió có hiện tượng: giật, thổi tong cơn và hiện tượng chuyển động
thành luồng
Tải trọng gió gồm 2 thành phần: thành phần tĩnh W t và thành
phần động Wđ

W=Wt+Wđ
+)Thành phần gió tĩnh Wt
-áp lực gió tiêu chuẩn:W0=0,0613v 02 (daN/m2)
v 0: vận tốc gió ở độ cao 10m so với mặt
chuẩn
-Lực gió tiêu chuẩn tác động trên diện tích Ak của công
trình ở cao độ Hk
Wtk= kcW0 Ak
Ak: diện tích hình chiếu của bề mặt chắn gió
trên mặt phẳng vuông góc với hướng gió
11


z
z0
k=
z
lg 10
z0
lg

k:hệ số độ cao;

với z: độ cao xác định vận tốc gió
z10=10m :độ cao xác định v0
z0: độ nhám tương đối của bề mặt, phụ thuộc
vào dạng địa hình
c: hệ số khí động
-Lực gió tiêu chuẩn tác động trên một thanh thép ở độ cao
Hk :

Wtk=W0cxAk
Ak: diện tích hình chiếu của thanh lên mặt phẳng vuông
góc với hướng gió
cx: hệ số khí động của thanh
cx=1,4 với thép hình khi mặt đón gió của thanh vuông
góc với phương gió
cx=1,2 với dây dẫn điện và dây cáp
-Lực gió tác động trên 1 dàn không gian từ 3 mặt trở lên
Wtk=kc tW0Ak
ct=k1(1+η )cx; ct là hệ số cản chính của dàn không gian
k1: hệ số tính đến sự thay đổi hệ số cản c x của dàn khi
mặt dàn không vuông góc với phương gió
η : hệ số kể đến sự giảm tải gió vào dàn khuất gió do sự
cản trở của dàn đón gió
+) Thành phần gió động Wđ
-Với công trình có tần số dao động riêng đầu tiên lớn hơn tần
số dao động riêng giới hạn :f1>fL; hoặc công trình có sơ đồ tính
toán là hệ một bậc tự do(như tháp nước) có f1Wđ= β Wt
_Wt: thành phần gió tĩnh
β : hệ số xét đến thành phần của tải trọng gió
Khi f1>fL thì β = ςν
Khi công trình có 1 bậc tự do, có f1ς hệ số áp lực động của tải trọng gió, phụ thuộc dạng địa
hình và độ cao
12


ν

hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng

gió
ξ

hệ số động lực
-Khi f1< fLthứ k là:
Wdk = M k ξψ yk

đặt ηk = ψ yk → Wdk = M kξηk
Mk: khối lượng cảu đoạn thứ k của công trình
ψ : hệ số
yk: chuyển vị ngang cảu công trình tại tâm khối lượng thứ k
đối với dạng dao động thứ nhất của công trình
-Khi công trình cao nhiều bậc tự do, mà s dạng dao động đầu tiên
có fstiên đó:
Wdk = M k

s

∑ξ η
i =1

2 2
i ik

ξi

hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ i
ηik hệ số, ứng với dạng dao động thứ i
Câu 8.Cách phân loại tháp thép.Hình dạng chung của tháp thép
dạng dàn
*/Cách phân loại tháp thép
-Theo chức năng: +Tháp làm mốc chuẩn độ cao
+Tháp thông tin bưu điện
+Tháp truyền hình
+Tháp du lịch
+Cột tải điện vượt sông
+Tháp đỡ đài quan sát
+Tháp đỡ băng tải ,trụ cầu
-Theo số lượng mặt bên: +Tháp 3 mặt
+Tháp 4 mặt
+Tháp nhiều mặt
-Theo hình thức tiết diện thanh: +Tháp thép ống
+Tháp thép góc
+Tháp thép I, C…
13


-Theo vật liệu: +Tháp thép
+Tháp bê tông
-Theo độ choán: +Tháp đặc
+Tháp rỗng
-Theo tải trọng: +Tháp có dây
+Tháp không dây
+Tháp tải đứng lớn
+Tháp tải đứng bé
*/Hình dạng chung của tháp thép dạng dàn

a.Các dạng chính của tháp
+)Dạng đứng: trục của thanh cánh tháp đều song song và vuông
góc với mặt móng. Số lượng thanh cánh có thể là 3, 4 hoặc nhiều
thanh.
-đặc điểm: chế tạo, lắp ghép đơn giản
chịu tải đứng tốt, không phù hợp khi chịu tải
ngang
-ứng dụng: tháp nhỏ, tháp chịu tải đứng lớn
+)Dạng thon đều: trục các thanh cánh(3,4 hoặc nhiều thanh) có
cùng độ dốc trên suốt chiều cao của tháp.
-đặc điểm: chịu tải ngang hợp lý hơn
Giảm dao động
-ứng dụng: tháp có chiều cao trung bình
+)Dạng thon thay đổi độ dốc một vài lần: dọc theo chiều cao, độ
dốc của thanh cánh thay đổi 1 vài lần.
-đặc điểm: chế tạo phức tạp
chịu lực tốt
thẩm mỹ cao
-ứng dụng: tháp có chiều cao lớn
b.Các thông số cấu tạo tháp
-Chiều cao tháp: nhiệm vụ thiết kế( yêu cầu sử dụng)
-Chiều rộng chân tháp: B=(1/8-1/20)H
Thực tế:B=(1/6-1/10)H
-Chiều rộng đỉnh tháp: phụ thuộc yêu cầu sử dụng không gian
công tác bên trên, gá lắp thiết bị: +cột tải điện: 1-1,5m
14


+Tháp ăng ten: 2m và >= 0,75D (với D là đường kính
ăng ten đỉnh tháp)

-Chia đốt: +Chiều cao đốt: 6-10m
+Gócthanhbụng:450
+Bề rộng đốt:Bz/Hz=1/8-1/20
Cõu 9.Đặc điểm của tháp thép. Ưu và nhược điểm cảu các loại hệ
thanh bụng trong tháp thép.
*/Đặc điểm của tháp thép
-Tháp là công trình có chiều cao lớn hơn nhiều lần so với chiều
rộng
-Tháp có thể tự đứng vững,có thể coi tháp làm việc theo sơ đồ
côngxon ngàm chặt vào móng
-Chịu tải trọng chủ yếu là tải trọng ngang(gây bởi gió và động
đất)
-Do khả năng có thể tự đứng nên độ an toàn của tháp lớn hơn của
trụ
-Độ võng ở đỉnh tháp bé hơn ở đỉnh trụ
-Diện tích chiếm đất xây dung cho tháp ít hơn trụ dây neo
*/Ưu và nhược điểm của các loại hệ thanh bụng trong tháp thép
Tác dụng của thanh bụng:+Làm hệ thanh bất biến hình
+Truyền lực cắt
+Giảm chiều dài thanh cánh
+Tránh uốn cục bộ cho thanh cánh
-Kiểu thanh bụng xiên, kiểu tam giác (H5.12a,b-sgk248)
+Cấu tạo mắt đơn giản
+Tổng chiều dài thanh bụng bé nhất
+ chiều dài mỗi thanh bụng lớn
+điều kiện ổn định khi thanh chịu nén khá bé
+ứng dụng: Tháp bé
- Kiểu chữ thâp(H5.12c-sgk248)
+Cấu tạo mắt phức tạp
+Có thể bỏ các thanh chịu nén

+Có thể bố trí thanh ngang
-Kiểu quả trám(H5.12e-sgk248)
+Tổng chiều dài thanh bụng bé
15


+chiều dài 1 thanh bụng nhỏ
+Có thể bỏ các thanh chịu nén
+Dễ liên kết
+ứng dụng: tháp thông thường và tháp lớn
-Kiểu tam giác chồng(nửa xiên) (H5.12h-sgk248)
+các thanh bụng ngắn
+Chiều dài thanh ngang nhỏ
+Khó nối thanh cánh tại mắt nối đoạn
+ứng dụng : tháp lớn
-Kiểu hệ chia nhỏ
+Giảm chiều dái tính toán. tránh uốn cục bộ cho thanh bụng
chính, thanh cánh
+Nhiều nút thanh hơn
+ứng dụng: tháp lớn
Câu 10.Các phương pháp tính toán tháp thép. Các loại tải trọng
tác dụng lên tháp thép.
*/Các phương pháp tính toán tháp thép
a.Sơ đồ côngxon
-Coi toàn bộ tháp như 1 thanh côngxon thẳng đứng ngàm vào
móng.Côngxon có độ cứng= độ cứng bản thân của tháp, chịu tác
dụng của các tải trọng giống như tải trọng của tháp đang
xét.Mômen uốn ở các tiết diện côngxon sẽ phân phối cho các
thanh cánh tháp tỷ lệ với bề rộng thân tháp, còn lực cắt sẽ do các
thanh bụng chịu

-Ưu điểm: đơn giản, dễ tính
-Nhược điểm: sai số lớn
-ứng dụng: tháp nhỏ
*/Sơ đồ dàn phẳng
-Các mặt bên tháp được coi như các dàn phẳng.Chỉ có một số dàn
phẳng chịu lực độc lập, các dàn còn lại giữ vai trò cố định khoảng
cách cho các dàn chịu tải,tiếp nhận và phân phối lại ngoại lực cho
tất cả các dàn chịu tải.Sơ đồ này chấp nhận các giả thiết tính toán
của dàn phẳng: trục các thanh bụng hội tụ trên trục thanh được
quy thành lực tập trung tại nút; các nút đều coi là khớp.Các
16


thanh chỉ có nội lực trục, chuyển vị nút xác định theo lý thuyết
dàn phẳng.
-Ưu điểm:cho kết quả chính xác hơn sơ đồ côngxon
*/Sơ đồ hệ thanh không gian
-Các thanh giữ nguyên vị trí của nó trong không gian.Liên kết ở
các đầu thanh có thể là liên kết khớp hoặc liên kết cứng.
-Ưu điểm: kết quả phản ánh chính xác sự làm việc thực tế của
công trình
-Nhược điểm: phải có sự trọ giúp của máy tính và các phần mềm.
*/Các loại tải trọng tác dụng lên tháp thép
-Tải trọng chủ yếu là trọng lượng bản thân,tải trọng gió và động
đất.
-Ngoài ra, các tải trọng khác: tải trọng do lực căng dây khi căn,
khi đứt, tải trọng gió lên dây…
a.Trọng lượng bản thân
+ giả thiết tiết diện các thanh,chương trình tự tính:
n

G = 1,15∑ L j Ajγ th
j =1

G:trọng lượng của tháp
Lj, Aj :chiều dài,diện tích tiết diện thanh thứ j
n: tổng số thanh
γ th : trọng lượng riêng của thép
1,15 hệ số kể đến trọng lượng chi tiết
+theo kinh nghiệm tháp tương tự:
G=G0KwKH3
G0 trọng lượng của tháp đã có tương tự
Kw,KH hệ số quy đổi tải trọng gió, chiều cao của tháp đang xét
và chiều cao sẵn có: Kw=Wi/W0; KH=Hi/H0
b.Tải trọng gió,động đất( xem trong slide)
c.Tải trọng khác(xem sgk-252)
Câu 11.Tính toán tháp thép chịu tải trọng gió thổi thẳng và thổi
xiên
-Chia kết cấu thành các dàn phẳng(các mặt)
-Mặt chứa lực ngang là mặt chịu lực.Mặt vuông góc với lực ngang
bỏ qua ko xét
-Mắt dàn là khớp. Lực chỉ tác dụng tại nút dàn
17


-Bỏ bớt một số thanh bụng để biến hệ siêu tĩnh thành tĩnh định
-Dùng các phương pháp thông thường của cơ kết cấu để giải ra
nội lực
-Các thanh chung của 2 dàn(như thanh cánh là thanh chung của
2 mặt), thì nội lực cuối cùng sẽ bằng tổng nội lực của nó khi làm

việc trong từng dàn
(Hình vẽ 5.16,H5.17-sgk257)
+)Trường hợp gió thổi theo phương đường chéo của tháp 4 mặt,
cả 4 dàn mặt bên cùng tham gia nhận tải và chịu tải độc lập.Cách
giải thông dụng là phân tác dụng của gió w thành 2 phần song
song với các mặt bên.(H5.180sgk258).
Khi tính tháp 4 mặt tiết diện vuông chịu tảt trọng gió chỉ cần giải
trường hợp gió thổi thẳng góc với 1 mặt bên.Giữ nội lực các
thanh bụng để làm cơ sở tổ hợp nội lực thiết kế cho thanh bụng.
Tăng nội lực thanh cánh lên 1,1 2 lần để làm nội lực nén(hoặc
kéo) lớn nhất dùng cho tổ hợp nội lực tính toán thanh cánh về nén
(hoặc kéo)
+)Với tháp 3 mặt, cần tính 1 trường hợp gió thổi thẳng góc với 1
mặt bên.Khi đó 2 dàn còn lại cùng chịu tải.Thanh cánh chung
chịu nén lớn nhât.Trường hợp gió thổi ngược lại sẽ làm thanh
cánh chung chịu kéo lớn nhất.(H5.19-sgk259)
Câu 12 : Các loại tiết diện thanh trong tháp thép? Ưu và nhược
điểm của từng loại?
Trả lời :
• Tiết diện một thép góc :
- Ưu điểm :
+ dễ liên kết các thanh ở hai mặt phẳng vuông góc để tạo
thành dàn không gian, ko cần chi tiết đầu thanh khi liên
kết.
+ Thích hợp với những tháp loại nhỏ và vừa, dễ khai thác
vật liệu, ko khó khăn trong việc bảo quản, sơn mạ...
- Nhược điểm :
+ Các thanh bụng do liên kết chỉ ở một bên cánh, trục liên
kết lệch tâm so với trục thanh, nên tại chỗ liên kết thường
làm việc nặng nề hơn.

18


+ Thép hình I thường dùng cho thanh cánh của tháp lớn
nhưng việc liên kết thanh bụng vào thanh cánh rất khó,
cấu tạo nút khá phức tạp.
+ Tiết diện ghép hai thép góc thành dạng hộp cũng hay
dùng cho thanh cánh, hình thức gọn, đẹp nhưng rất khó
khăn khi hàn hai đường hàn suốt dọc chiều dài, biến hình
và ứng suất hàn lớn, đường hàn đễ hở và làm đọng ẩm bên
trong ống.
• Tiết diện thép ống :
- Ưu điểm :
+ là tiết diện hợp lý nhất về chịu lực, vật liệu đưa ra xa
trọng tâm nên bán kính quán tính lớn.
+ Có diện tích chắn gió bé, hệ số khí động bé nên khi dùng
thép ống tác dụng của tải trọng gió lên tháp cũng bé hơn
khi dùng thép góc.
+ Khả năng bảo quản chống ăn mòn môi trường ở thép
ông cũng bảo đảm hơn.
- Nhược điểm :
+ Muốn liên kết thành hệ, các thanh đều phải chế tạo thêm
các đầu thanh bằng thép bản dẫn đến việc chế tạo cấu kiện
tốn thêm nhiều công sức và vật liệu.
• Tiết diện thép tròn đặc :
- Ưu điểm :
+ Dùng cho các thanh chéo của hệ thanh bụng chữ thập.
+ Trong tính toán chỉ cho các thanh này chịu kéo, bỏ qua
vai trò của chúng khi chịu nén.

- Nhược điểm :
+ Trong một trường hợp chịu tải, chỉ có một nửa số thanh
bụng làm việc.
Câu 13 : Cách chọn và kiểm tra tiết diện thanh trong tháp thép?
Trả lời :
a/Nguyên tắc chọn tiết diện :
+ Để hạn chế các mômen lệch tâm lớn tại nút, không nên thay
đổi tiết diện hoặc bề rộng thanh cánh nhiều lần, chênh lệch về
đường kính của hai thanh cánh kế tiếp ko nên nhiều quá.
+ Các thanh ở khoảng 1/3 chiều cao phía đỉnh tháp, vì chiều dài
bé mà nội lực thường nhỏ nên chọn tiết diện thanh có đường kính
bé và chiều dày lớn để giảm diện tích cản gió, giảm tác dụng của
tải trọng gió lên thanh.
19


+ Để tăng cường khả năng chống uốn nên chọn tiết diện thanh
có đường kính (hoặc chiều rộng) lớn và chiều dày bé.
b/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu nén :
Tiến hành như đối với thanh chịu nén đúng tâm. Diện tích yêu
cầu Ayc xác định sơ bộ :
Ayc =

N
ϕγ R

Trong đó : N – lực nén tính toán trong thanh, daN;
γ - hệ số điều kiện làm việc của thanh.
Thanh chịu nén có độ mảnh λ ≥ 60 lấy γ = 0,8
Thanh bụng dùng một thép góc, kể đến các

moomen lệch tâm của trục
thành và trục liên kết , lấy γ = 0, 75 .
Thanh cánh chân tháp, kể đến các tác động ngẫu
nhiên vùng thấp do va
đập, do nước mưa xối lên từ mặt đất, lấy γ = 0,95
Các trường hợp còn lại lấy γ = 1
R – cường độ tính toán của thép, daN/cm2;
ϕ - Hệ số uốn dọc của thanh nén đúng tâm, tra
bảng phụ thuộc độ mảnh
λmax của thanh.
Với thanh cánh bằng thép ống, bằng một thép góc hoặc với
thanh bụng bằng 2 thép góc, độ mảnh :
λx =

l
lox
; λ y = oy
rx
ry

và

λmax = max ( λx ; λ y )

Với thanh bụng một góc thép :
l l 
λmax = max  ox ; oy ÷
 ro ro 

ro – bán kính quán tính bé nhất của tiết diện (ứng với

trục xo - xo)
Có λmax tra bảng để có ϕmin .
+ Kiểm tra điều kiện bền về ổn định cục bộ :
σ=

N

ϕmin A

≤γR

Không thỏa mãn -> tiến hành chọn lại.
c/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh chịu kéo :
Diện tích yêu cầu của thanh xác định :
Athyc =

N
γR

Trong đó Athyc - diện tích làm việc thực tế (tiết diện thu hẹp).
Nếu tiết diện thanh có khoét
20


lỗ :
Athyc =

N
0,85γ R

Các hệ số N, γ , R có ý nghĩa giống như ở thanh nén.
+ Tiết diện được kiểm tra theo công thức :
σ=

N
≤γR
Att

Và : λ ≤ [ λ ]
d/Chọn và kiểm tra tiết diện thanh theo độ mảnh giới hạn.
Trường hợp thanh quá dài, nội lực bé cần lấy độ mảnh giới hạn
làm điều kiện khốn chế để chọn tiết diện thanh. Trước hết từ loại
thanh và điều kiện quy định của quy phạm để có [ λ ] .
Giá trị bán kính quán tính yêu cầu ryc :
rxyc =

lox yc loy
;r =
[ λ] y [ λ]

Số hiệu thép hình cho thanh xét theo điều kiện :
rxthuc ≥ rxyc ; rythuc ≥ ryyc

Câu 14 : Cách kiểm tra đối với tháp thép?
Trả lời :
a/Ổn định tổng thể :
- Tháp chịu tải đứng lớn
- Coi tháp như cột rỗng chịu nén uốn
σ=

N
≤ f γc
ϕA

N – Lực nén tính toán tính đến chân tháp.
Gồm trọng lượng bản thân, thiết bị, hoạt tải sử
dụng trên sàn công tác.
ϕ - hệ số uốn dọc, tra từ độ mảnh tương ứng λ0 .
Với tháp 4 mặt :
α
α 
λ0 = λ 2 + A  1 + 2 ÷
 Ad 1 Ad 2 

Với tháp 3 mặt :
λ0 = λ 2 + α1

2A
3 Ad

λ

- độ mảnh lớn nhất của thanh.
A – Tổng diện tích tiết diện của thanh cánh.
Ad1, Ad2, Ad – diện tích tiết diện các thanh
xiên của hệ giằng (khi
thanh giằng dạng chữ thập là diện tích của 2
thanh) nằm trong các
21

mặt phẳng thằng góc với các trục tương ứng
1-1 và 2-2, hoặc nằm trong một mặt phẳng
nhánh (đối với cột 3 nhánh).
Với :
Hệ thanh bụng tam giác : Ad = At .
Hệ thanh bụng chữ thập : Ad = 2At .
At – diện tích một thanh bụng xiên.
α1 , α 2 - Các hệ số , tương ứng 1-1 và 2-2 , xác định
theo công thức :
α = 10

a3
b 2l

(Hình vẽ trang 108 slide)
b/Điều kiện biến dạng :
- Biến dạng không được lớn vì :
+ Tháp thông tin : làm ảnh hưởng chất lượng truyền sóng.
+ Nghiêng lệch thiết bị trên sàn công tác.
- Biến dạng ngang đỉnh tháp :
∆ ∆
≤
H  H 

- Kiểm tra góc xoáy đỉnh tháp :
θ ≤ [ θ ] = 1o ~ 2o
c/Ổn định chống lật :
MG
≥ K = 1,5 ~ 2

ML

ML – Mômen gây lật đổ công trình, thường là do gió
(và động đất).
M L = ∑ Wj z j

MG – Mômen chống lật, tính đến mép móng.
Các thành phần chống lật bao gồm :
+ Trọng lượng bản thân tháp
+ Trọng lượng móng
+ Trọng lượng đất đắp trên móng
Câu 15 : Các giải pháp cấu tạo nút và mối nối thanh đối với tháp
thép?
Trả lời
- Cấu tạo nút :
+ Nút gối :
- Nút chịu nén phải kiểm tra áp lực cục bộ của bê tông
móng.
- Nút chịu kéo phải kiểm tra khả năng chịu kéo của bu
lông neo, chiều dài neo.
- Cấu tạo nút phải đơn giản cho thi công ở công trường.
22


- Các bộ phận khác như bản đế, sườn, đường hàn tính
giống chân cột.
- dlô = 2db ln eo long đen dày, hàn công trường.
(Hình vẽ trang 132 + 133 + 134 Slide giáo trình)
+ Nút khác :
- Có thể liên kết trực tiếp hoặc thông qua ống lồng, bản

mắt.
- Khi dùng bản mắt, phải có thêm sườn ngang hàn các
bản mắt khác mặt phẳng với nhau.
(Hình vẽ trang 136 – 138 Slide giáo trình)
- Mối nối :
+ Nối thanh bằng liên kết hàn :
- Thường dùng để nối trong nhà máy.
- Nối đối đầu kết hợp ống cốt
+ Thích hợp cho thanh bụng và thanh có đường kính
bằng nhau.
+ Hình thức gọn đẹp, đơn giản.
+ Mối nối tập trung, đường hàn dễ giòn.
- Nối đối đầu, dùng bản ốp ngoài và đường hàn góc .
+ Dễ thi công
+ Chu vi cong để tránh hàn trên cùng tiết diện ngang,
và chiều dài đường hàn lớn hơn.
- Nối hàn đối đầu thông qua bản bích ngang và các lõi
ống
+ Thích hợp để nối 2 thanh đường kính khác nhau.
- Nối thanh bằng đường hàn đối đầu kết hợp với thép
bản và đường hàn góc.
(hình vẽ trang 122 Slide)
+ Nối thanh bằng bu lông :
- Thường dùng cho mối nối công trường.
+ tb ≥ 30mm
+ D1 ≥ D0 + ( 1 ~ 3) mm
+ Đầu ống cắm vào mặt bích ≥ 2 / 3tb . Phần dư ≥ 10mm
(Hình vẽ trang 124 Slide)
+ Để vặn được bu lông :
Db − ( D0 + 2h f ) ≥ 1,8d

DB ≥ Db + 3d 0

hf - Chiều dày đường hàn vòng ngoài, thường
chọn bằng chiều dày ống nối.
23


d, d0 - Đường kính bu lông và lỗ, thường chọn
d 0 = d + ( 1,5 ~ 4 ) mm . Giá trị 1,5 dùng cho d ≤ 20.
+ Tính khả năng chịu kéo của bu lông sau khi giả thiết
trước đường kính d :

[ Ntb ] =

ftb

πd2
γc
4

+ Số lượng bu lông :
n≥

N
[ Ntb ]

N – Nội lực tính toán của mối nối.
f tb - Cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu thép
làm bu lông.
γ c - Hệ số điều kiện làm việc. γ c = 0,8

+ Chiều dày mặt bích tb : Tính theo sơ đồ hình quạt, 2
cạnh ngàm và 1 tự do, lực tập trung đặt trên bản tại vị trí
bu lông có giá trị [ Ntb ] . Tra bảng để xác định tb . Chú ý nhân
với hệ số :
tb = tbt ×

γ 1k1 f y1
2400

+ Chọn sườn đứng :

t sd = tong , hsd = 80 ~ 150, bsd = ( DB − D0 ) / 2

Sườn tính sơ đồ công xôn
Đường hàn ống với sườn h f ≈ tong
(Hình trang 127 of Slide )
Câu 16 : Cấu tạo trụ thép, các loại tải trọng và tổ hợp nội lực đối
với trụ.
a , cấu tạo trụ thép.
- kết cấu trụ có sơ đồ cấu tạo như hình vẽ (trang 283 sgk), bao
gồm thân trụ, dây neo và các móng dây neo, móng thân.
- Trụ được dùng làm các cột ăng ten, cột đường dây tải điện .... có
thể cao tới vài trăm mét, đáp ứng được nhu cầu về độ cao của
công trình
- Thân trụ thường có cấu tạo là dàn không gian ba mặt hoặc 4
mặt. các thanh cánh hay còn gọi là các nhánh ) của thân được làm
từ thép góc hoặc thép ống cũng có thể là thép hình chữ I hoặc chữ
C, các thanh bụng là băng thép góc, thép ống hoặc thép tròn. Hệ
24

thanh bụng thường dùng các sơ đồ như hinh vẽ (trang 284 sgk) .
thân trụ cũng có khi là một thép ống. than trụ có bề rộng không
đổi trên toàn bộ chiều cao , thường rộng từ 1 – 2,5m và phù hợp
với điều kiện sau
H
H
≤D≤
200
60

trong đó H : chiều cao thân trụ
D : đường kính của đường tròn ngoại tiếp tiết diện thân
trụ
- Thân trụ được chia làm nhiều đoạn để chuyên chở và dựng lắp.
các đoạn dài 6-8m và nối lại với nhau bằng bu lông. mỗi đoạn là
một dàn không gian, các mặt dàn đều cấu tạo theo nguyên tắc dàn
phẳng
- Dây neo làm nhiệm vụ giữ cho thân trụ thẳng đứng, thường là
các dây cáp thép tạo nên từ các sời thép cường độ cao, giới hạn
bền của các sợi thép này từ 120 – 180 daN/mm2 . Dây neo được bố
trí thành từng lớp dọc theo thân trụ, khoảng cách các lớp này
được lấy trong khoảng
30 D ≥ L ≥ 15D

số dây neo trong một lớp có thể là 3 hoặc 4 ... góc nghiêng của lớp
dây neo so với phương ngang 45 – 600. Để khắc phục nhịp dây neo
quá lớn khi độ cao trụ lớn có thể lấy góc nghiêng của lớp dây neo
trên cùng là 750 so với phương ngang . Dây neo liên kết và thân có
cấu tạo như hình vẽ (trang 186 sgk) việc điều chỉnh dây neo được

tiến hành nhờ chi tiết ở đầu dưới của dây neo (hinh vẽ trang 286).
độ võng của các dây neo được giảm đi nhờ các xà ngang
b, các loại tải trọng
tải trọng tác dụng vào công trình trụ thép tùy thuộc vào chức
năng cụ thể của nó có thể xếp thành các loại tải như sau :
- Tải trọng thường xuyên , là trọng lượng bản thân của công
trình
25