ĐANH GIA HIỆU QUẢ CỦA DÀN NHỊP NHỎ VÀ TRUNG BÌNH LÀM BẰNG THÉP GOC CÁN NONG VÀ THÉP HÌNH DẬP NGUỘI TÍNH THEO EUROCODE. LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌ

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

Đ N

GI

IỆU QUẢ CỦA DÀN NHỊP NHỎ VÀ

TRUNG BÌNH LÀM BẰNG THÉP GĨC CÁN NĨNG VÀ
THÉP HÌNH DẬP NGUỘI TÍNH THEO EUROCODE 3

Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN T Ạ SĨ

Ỹ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. PHẠM VĂN HỘI

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI

M ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa

từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Đông


MỤ LỤ
TRANG BÌA
LỜI CAM OAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM TẮT LUẬ VĂ TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ẦU ...........................................................................................................................1
1. Lý do chọn và mục tiêu của đề tài : ..........................................................................1
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ...........................................................2
3. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................2
4. ơ sở khoa học. ........................................................................................................2
5. Thực tiễn và pháp lý của đề tài.................................................................................2
6. Kết quả đạt được .......................................................................................................3
7. Cấu trúc của luận văn .............................................................................................. 4
ƯƠ
1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DÀN THÉP ..............................................4
1.1. Phân loại dàn ..........................................................................................................4
1.1.1. Theo công dụng .............................................................................................. 4
1.1.2. Theo cấu tạo của thanh dàn ............................................................................4
1.1.3. Theo sơ đồ kết cấu dàn có các loại.................................................................5
1.2. Hình dạng dàn ........................................................................................................7

1.2.1. Dạng tam giác (hình 1.4 a,b) ..........................................................................7
1.2.2. Dàn hình thang (hình 1.4c) .............................................................................7
1.2.3. Dàn cánh song song (hình 1.4 d,e) .................................................................8
1.2.4. Dàn đa giác (hình 1.4 h) và Dàn cánh cung (hình 1.4 k) ............................... 9
1.3. Hệ thanh bụng của dàn ..........................................................................................9
1.3.1. Hệ thanh bụng tam giác (hình 1.5 a) ............................................................ 10
1.3.2. Hệ thanh bụng xiên (hình 1.5 c,d) ................................................................ 10
1.3.3. Hệ thanh bụng phân nhỏ (1.5 đ) ...................................................................10
1.3.4. Các dạng hệ thanh bụng khác .......................................................................10
1.4. Kích thước chính của dàn ....................................................................................11
1.4.1. Nhịp dàn........................................................................................................11
1.4.2. Chiều cao dàn ............................................................................................... 11
1.4.3. Khoảng cách nút dàn ....................................................................................11
1.4.4. Bước dàn .......................................................................................................12
1.5. Hệ giằng không gian ............................................................................................ 12
1.6. Một số mơ hình kết cấu dàn thép ........................................................................13


ƯƠ
2: LÝ T UYẾT TÍNH TỐN ....................................................................17
2.1. Lý thuyết tính tốn dàn thép thơng thường theo tiêu chuẩn Việt Nam ..............17
2.1.1. Các giả thiết khi tính dàn ..............................................................................17
2.1.2. Tải trọng tác dụng lên dàn ............................................................................17
2.1.3. Nội lực ..........................................................................................................18
2.1.4. Chiều dài tính tốn của các thanh dàn..........................................................18
2.1.5. Tiết diện hợp lý của thanh dàn .....................................................................20
2.1.6. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn ........................................................... 21
2.2. Lý thuyết tính tốn thanh thành mỏng chịu nén và kéo theo quy chuẩn EN
1993-1-3 ......................................................................................................................23
2.2.1. Những khái niệm riêng của tiết diện thành mỏng ........................................23

2.2.2. Lý thuyết tính tốn thanh thành mỏng chịu kéo. .........................................38
2.2.3. Liên kết .........................................................................................................39
ƯƠ
3. VÍ DỤ TÍNH TỐN ................................................................................52
3.1. Dàn tam giác ........................................................................................................52
3.1.1. Dàn tam giác làm bằng thép cán nóng nhịp L=15m ....................................52
3.1.2. Dàn tam giác làm bằng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội l=15m ......63
3.1.3. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn nhịp L=21m ........................................74
3.1.4. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn nhịp L=27m ........................................76
3.2. So sánh dàn thép làm bằng thép góc cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo
hình nguội ...................................................................................................................78
3.2.1. So sách trọng lượng thép ..............................................................................78
3.2.2. So sánh chi phí vật tư ...................................................................................78
3.2.3. Nhận xét và đánh giá ....................................................................................79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 81
QUYẾT Ị
AO Ề TÀI LUẬ VĂ T
SĨ (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘ
ỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH
Học viên : NGUYỄN VĂN ĐÔNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

Khóa: 33 Trường ại học Bách khoa -

Tóm tắt
- ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép góc cán
nóng và thép hình dập nguội” có tính thực tiễn cao đề tài này nghiên cứu hệ kết cấu dàn nhịp
nhỏ và trung bình làm bằng thép cán nóng và thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong các
cơng trình xây dựng hiện nay, đưa ra so sánh phương án kết cấu và kiến nghị nên sử dụng
phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp.
- ây là đề tài hồn tồn mới, hiện tại khơng có đề tài nghiên cứu nào nghiên cứu về nội
dung trên.
Kết quả đạt được
Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh thành mỏng tạo
hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc sử dụng hệ kết cấu thép cán
nóng thơng thường.
Qua phần lý thuyết tính tốn ở chương 2 và ví dụ tính tốn ở chương 3 ta rút ra được kết
luận như sau:
- Mô hình kết cấu dàn thép dùng thép thanh thành mỏng tạo hình nguội có thể được áp
dụng rộng rãi ở nhiều mơ hình như : hà xưởng, Trường học, Nhà dân dụng,…
- Hình dạng, tiết diện được chọn tự do, đa dạng theo yêu cầu
- Bên cạnh đó dùng vật liệu thép thanh thành mỏng có những hạn chế nên chúng ta phải
khắc phục :
o Giá thành thép dập nguội cao hơn thép cán nóng
o Chi phí phịng rỉ cao hơn, về mặt tiết diện thép lớn hơn cần nhiều diện
tích phủ bảo vệ.
o Vận chuyển bốc xếp, lắp dựng tuy nhanh chóng nhưng địi hỏi những
biện pháp và phương tiện riêng vì cấu kiện dễ bị hư hại.
o Việc thiết kế tính tốn khó hơn vì sự làm việc phức tạp của cấu kiện.
- ánh giá cả hai tiêu chí tính kinh tế và kỹ thuật ta nhận thấy sử dụng dàn
thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình có tính ưu việt
hơn so với kết cấu thép cán nóng, việc áp dụng giải pháp kết cấu này trong xây dựng ở Việt
Nam chúng ta hiện nay nó sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.

Từ khóa: Kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình, thép cán nóng và thép hình dập nguội, phương
án kết cấu


ABSTRACT

- The topic "Evaluating the effect of small and medium pulses made from hot-rolled
angle steel and cold-formed steel" is very practical. This project studies the small and
medium-sized structural systems made of rolled steel hot and cold-formed bar steel in the
present construction works, compare the structural options and recommendations should use
the appropriate structure of the framework.
- This is a completely new topic, at present there are no research topics to study about
the content.
- Result
- In the medium and small pavement structure using a cold-formed bar structural steel
system, it is economically and technically better than the conventional hot-rolled steel
structure.
- From the calculation theory in Chapter 2 and the calculation example in Chapter 3 we
draw the conclusion as follows:
- The model of steel structure using cold-formed steel bar can be applied widely in
many models such as: Factory, School, House, ...
- Shape, section selected freely, varied on request
- Besides the barbed steel material has limitations so we have to overcome:
+ Cold rolled steel price is higher than hot rolled steel
- The higher rusting costs, in terms of the larger section of steel, should be large
- protective cover.
+ Transportation, loading and unloading quickly but requires
- Separate means and means for fragile components.
- Designing is harder because of the complexity of the components.
- Evaluation of both economic and technical criteria shows the use of staging

- The thin-walled steel bars in the medium and small structure are superior to those of
the hot-rolled steel structures. The application of this structural solution in construction in
Vietnam, we now carry Many benefits for the user.
Keywords: Small and medium span structure, hot rolled steel and cold-pressed steel,
structural plan.


D N

MỤ

Ý

IỆU VÀ

Ữ VIẾT TẮT

a) Đặc trưng hình học
An
diện tích tiết diện thực
Ag
diện tích tiết thép góc
Ae
diện tích hiệu dụng của tiết diện
Act
diện tích cần thiết của tiết diện
b
bề rộng phẳng
be
bề rộng hữu hiệu

hf
chiều cao của đường hàn góc
r
bán kính quán tính của tiết diện
rx , ry
bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục tương ứng x-x, y-y
x0 , y0
tọa độ tâm uốn
r01
bán kính quán tính cực của tiết diện đối với tâm uốn
rmin
bán kính nhỏ nhất của tiết diện
J
mơmen bán kính xoắn của tiết diện
Iw
hằng số vênh của tiết diện
Ix , Iy
các mơ men qn tính của tiết diện nguyên đối với các trục tương
ứng x-x, y-y
Inx , Iny
các mơ men qn tính của tiết diện thực đối với các trục tương
ứng x-x, y-y
L
chiều cao của thanh đứng, cột hoặc chiều dài nhịp dầm
ld
chiều dài thanh xiên
lm
chiều dài khoảng cách thanh cánh của giàn hoặc cột rỗng
lo
chiều dài tính tốn của cấu kiện chịu nén

lx ,ly
chiều dài tính tốn của cấu kiện trogn các mặt phẳng vng góc với
các trục tương ứng x-x, y-y
lw
chiều dài tính tốn của đường hàn
S
mơ men tĩnh
s
bước lỗ bu-lơng
t
chiều dày bản
tf , tw
chiều dày của bản cánh và bản bụng
u
khoảng cách đường lỗ bu-lông


b) Ngoại lực và nội lực
Pi
lực tập trung đặt tại nút thứ i
P
lực tập trung đặt ngoài nút
qtc
tải trọng tiêu chuẩn
*
N
lực nén tính tốn gây bowritoor hợp tải trọng đã có các hệ số tải
trọng tương ứng
Nc
khả năng chịu nén danh nghĩa của cấu kiện chịu nén

N
nội lực thanh
Ncr
lực tới hạn
c) ường độ và ứng suất
E
Mô đun đàn hồi
fy
cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép
fu
cường độ tiêu chuẩn lấy theo sức bền kéo đứt của thép
f
cường độ tính tốn của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy
ft
cường độ tính tốn của thép theo ức bền kéo đứt
fv
cường độ tính tốn chịu cắt của thép
fc
cường độ tính tốn của thép khi ép mặt theo mặt phẳng tì đầu
(có gia cơng phẳng )
fub
cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bu-ơng
ftb
cường độ tính tốn chịu kéo của bu-lơng
fvb
cường độ tính tốn chịu cắt của bu-lơng
fcb
cường độ tính tốn chịu ép của mặt phẳng bu-lơng
fn
ứng suất oằn

foc
ứng suất tới hạn đàn hồi
fod
ứng suất oằn vặn đàn hồi
fba
cường độ tính tốn chịu kéo của bu-lơng neo
fhb
cường độ tính tốn chịu kéo của bu-lơng cường độ cao
fcd
cường độ tính tốn chịu ép mặt theo đường kính con lăn
fw
cường độ tính tốn của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới
hạn chảy
fwu
cường độ tính tốn của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo sức
bền kéo đứt
fwv
cường độ tính tốn của mối hàn đối đầu chịu cắt
fwf
cường độ tính tốn của đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim
loại ở biên nóng chảy
fwun
cường độ tiêu chuẩn của kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt
V
mô đun trượt
ứng suất pháp


d) Ký hiệu các thông số
m, p,

các thông số để xác định chiều dài tính tốn của cột
na
số lượng bu-lơng trên một nửa liến kết.
nc
số mũ
nQ
chu kỳ tải trọng
nv
số lượng các mặt tính tốn
các hệ số để tính tốn đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở
f, s
biên nóng chảy của thép cơ bản
hệ số điều kiện làm việc của kết cấu
c
b

hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu-lông

M

hệ số tin cậy về cường độ

Q

hệ số độ tin cậy về tải trọng

u

hệ số độ tin cậy trong các tính tốn theo sức bền tứ thời
hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện

độ mảnh của cấu kiện (

x

,

c

[ ]

y

= lo/i )

độ mảnh tính tốn của cấu kiện trogn các mặt phẳng vng góc với
các trục tương ứng x-x , y-y
độ mảnh không thứ nguyên (
độ mảnh giới hạn
hệ số chiề dài tính tốn của thanh
hệ số uốn dọc

c

hệ số độ chịu lực khi nén

hệ số độ chịu lực khi kéo
ki
hệ số điều chỉnh về phân bố lực
hệ số bề rộng hữu hiệu
e) Ký hiệu viết tắt

TTM-THN thanh thành mỏng tạo hình nguội
t

fy
f oc

)


D N

MỤ

ẢNG

Bảng 2.1. Bề dày bản mã dàn .........................................................................................21
Bảng 2.2. Kích thước lớn nhất của lỗ bu lơng................................................................ 40
Bảng 2.3. Khả năng chịu ép thiết kế của liên kết bu lơng có miếng đệm dưới cả mũ bu
lơng và đai ốc ............................................................................................ 44
Bảng 2.4. Khả năng chịu ép thiết kế của liên kết bu lơng khơng có miếng đệm dưới cả
mũ bu lơng và đai ốc hoặc chỉ có một miếng đệm...................................44
Bảng 2.5. ường kính danh nghĩa của vít thơng dụng. .................................................45
Bảng 2.6. Khả năng chịu kéo nhỏ nhất của vít tự khoan ...............................................47
Bảng 3.1. Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn làm bằng thép góc cán nóng nhịp L=15m ...56
Bảng 3.2. Bảng tổng hợp tiết diện thanh dàn dùng thép góc cán nóng nhịp 15m .........62
Bảng 3.3. Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn tam giác dùng thép thanh thành mỏng tạo
hình nguội nhịp 15 m ................................................................................64
Bảng 3.4. Bảng tổng hợp tiết diện thanh dàn dùng thép TTM-THN nhịp l = 15m .......74
Bảng 3.5.Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép góc cán nóng nhịp
L=21m .......................................................................................................74

Bảng 3.6. Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép thành mỏng tạo hình
nguội nhịp L=21m ....................................................................................75
Bảng 3.7. Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn tam giác làm bằng thép góc cán nóng
nhịp L=27m............................................................................................... 76
Bảng 3.8. Bảng kết quả chọn tiết diện thanh dàn làm bằng thép thành mỏng tạo hình
nguội nhịp L=27m ....................................................................................77
Bảng 3.9. Bảng so sánh trọng lượng thép ( ½ nhịp dàn )...............................................78
Bảng 3.10.Bảng chi phí vật tư ½ nhịp dàn tam giác ......................................................79


D N

MỤ

HÌNH

Hình 1.1. Các tiết diện thanh dàn hai thép .......................................................................5
Hình 1.2. Tiết diện thanh dàn nặng ..................................................................................5
Hình 1.3. Các loại dàn theo sơ đồ kết cấu ........................................................................6
Hình 1.4. Các dạng dàn.....................................................................................................8
Hình 1.5. Các hình thức bố trí thanh bụng .......................................................................9
Hình 1.6. Hệ giằng khơng gian của dàn .........................................................................13
Hình 2.1. Momen cục bộ thanh dàn ...............................................................................18
ình 2.2. Sơ đồ xác định chiều dài tính tốn thanh dàn ................................................19
Hình 2.3. Các loại phần tử .............................................................................................. 24
Hình 2.4. Góc uốn ...........................................................................................................24
Hình 2.5. Phần tử nén được tăng cứng ...........................................................................24
Hình 2.6. Phần tử nén khơng được tăng cứng ................................................................ 24
Hình 2.7. Phần tử nén được tăng cứng nhiều lần ........................................................... 25
ình 2.8. Sườn biên ........................................................................................................25

ình 2.9. Sườn trung gian .............................................................................................. 25
Hình 2.10. Mất ổn định của tấm chữ nhật chịu nén .......................................................26
Hình 2.11. Sự phân boos lại ứng suất sau tới hạn ..........................................................27
Hình 2.12. Phần tử được tăng cứng chịu nén đều ..........................................................28
Hình 2.13. Phần tử được tăng cứng chịu ứng suất biến đổi tuyến tính..........................29
Hình 2.14. Phần tử khơng được tăng cứng .....................................................................30
ình 2.15. Sườn biên ......................................................................................................31
Hình 2.16. Phần tử được tăng cứng và sườn biên ..........................................................31
Hình 2.17. Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 1 ........................32
Hình 2.18. Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 2 ........................33
Hình 2.19. Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trường hợp 3 ........................34
Hình 2.20. Một số loại liên kết buloong dùng trong kết cấu thành mỏng .....................41
Hình 2.21. Các dạng phá hoại của liên kết bu lơng ......................................................42
ình 2.22. ường kính danh nghĩa vít ...........................................................................45
Hình 2.23. Kiểu phá loại ở đầu dầm ...............................................................................48
Hình 2.24. Kiểu phá hoại ở liên kết thanh kéo và bản mã .............................................48
Hình 2.25. Liên kết nút dàn ............................................................................................ 50
Hình 2.26. Liên kết nút giữa dàn ....................................................................................51
ình 3.1. Sơ đồ hệ thanh bụng của dàn tam giác ........................................................... 52
ình 3.2. Sơ đồ tải trọng thường xuyên tác dụng lên dàn tam giác .............................. 53
ình 3.3. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên nửa dàn trái tam giác ..........................................53
ình 3.4. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên nửa dàn phải tam giác ........................................53
ình 3.5. Sơ đồ hoạt tải tác dụng lên cả dàn tam giác ...................................................54


ình 3.6. Sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên cả dàn tam giác ...........................................55
ình 3.7. Sơ đồ số thứ tự phần tử thanh.........................................................................55
Hình 3.8. Biểu đồ nội lực thanh do tĩnh tải gây ra .........................................................55
Hình 3.9. Biểu đồ nội lực thanh do hoạt tải tác dụng lên nửa phải dàn.........................55
Hình 3.10. Biểu đồ nội lực thanh do hoạt tải tác dụng lên nửa trái dàn ........................56

Hình 3.11. Biểu đồ nội lực thanh do tải trọng gió gây ra...............................................56
Hình 3.12. Biểu đồ so sánh trong lượng của ½ nhịp dàn tam giác ................................ 78
Hình 3.13. Biểu đơ so sánh chi phí vật tư của ½ dàn tam giác ......................................79


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn và mục tiêu của đề tài :
Kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội đã được sử dụng phổ biến trong
xây dựng ở nhiều nước trên thế giới. hững năm gần đây ngành xây dựng nước
ta cũng đã ứng dụng kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội cho nhiều loại kết
cấu cơng trình. Ban đầu chỉ ở dạng cấu kiện thông dụng như tấm lợp, xà
gồ….đến nay đã ứng dụng cho nhiều loại kết cấu hoàn chỉnh như hệ sàn,hệ mái,
hệ khung cho các nhà thấp tầng, cao tầng. Do những ưu việt về trọng lượng nhẹ,
tính cơng nghệ và khả năng chịu lực cao, kết cấu thép thành mỏng tạo hình
nguội đang trở thành một hướng phát triển mới trong cơng trình kết cấu thép ở
Việt am. ó là hướng phát triển mới mẻ và đúng đắn, phù hợp với xu thế phát
triển trong xây dựng hiện nay.
ây là hình ảnh nhà xử dụng thép thanh thành mỏng cho dàn kèo và mái

Hiện nay, ở Khánh ịa nói riêng và Việt am trong kết cấu dàn ngoài
việc sử dụng vật liệu thép cán nóng trong kết cấu thì việc sử dụng kết cấu thép
khác như kết cấu thép thanh thành mỏng tạo hình nguội đang được sử dụng rộng
rãi và phổ biến vì tính ưu việt của loại kết cấu mới này. Tuy nhiên hiện tại chưa
có nghiên cứu nào về việc sử dụng kết cấu thanh thành mỏng trong kết cấu dàn


2

so với việc sử dụng kết cấu thép cán nóng có những ưu điểm gì nổi bật, phạm vi
áp dụng cho từng loại kết cấu dàn trong thực tế ra sao? ể có thể đưa ra những
ứng dụng trong thực tế, việc sử dụng loại kết cấu nào cho từng loại nhịp dàn cho
phù hợp và đảm bảo tính kinh tế.
Vì vậy, lựa chọn đề tài : “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung
bình làm bằng thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” là cần thiết và
mang tính thực tiễn cao.
ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng
thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” nhằm mục đích đưa ra kiến nghị
nên sử dụng phương án kết cấu dàn nào cho phù hợp với từng loại nhịp dàn. ể
phát huy tối đa các ưu điểm của từng loại kết cấu.
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- So sánh hai phương án kết cấu dàn xem phương án nào hiệu quả hơn về
trọng lượng cũng như các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
- Trong nội dung nghiên cứu của đề tài chỉ xét đến kết cấu thanh dàn trong
kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
- Tính tốn ví dụ và rút ra nhận xét.
4. ơ sở khoa học.
- Dựa trên lý thuyết tính tốn thanh chịu kéo và nén đúng tâm.
- Dựa trên lý thuyết tính tốn thanh thành mỏng chịu kéo và nén.
- Dựa trên kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học có liên quan.
5. Thực tiễn và pháp lý của đề tài.
- ề tài “Đánh giá hiệu quả của dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng
thép góc cán nóng và thép hình dập nguội” có tính thực tiễn cao đề tài này
nghiên cứu hệ kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình làm bằng thép cán nóng và
thép thanh thành mỏng tạo hình nguội trong các cơng trình xây dựng hiện nay,
đưa ra so sánh phương án kết cấu và kiến nghị nên sử dụng phương án kết cấu
dàn nào cho phù hợp.

- ây là đề tài hoàn tồn mới, hiện tại khơng có đề tài nghiên cứu nào
nghiên cứu về nội dung trên.


3

6. Kết quả đạt được
Trong kết cấu dàn nhịp nhỏ và trung bình sử dụng hệ kết cấu thép thanh
thành mỏng tạo hình nguội sẽ tốt hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật so với việc
sử dụng hệ kết cấu thép cán nóng thơng thường.
7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo trong luận văn gồm có
các chương như sau:
ƯƠ
ƯƠ
ƯƠ

1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DÀN THÉP
2: LÝ T UYẾT TÍNH TỐN
3: VÍ DỤ TÍNH TỐN.


4

ƯƠNG 1

TỔNG QU N VỀ

ẾT ẤU DÀN T ÉP

- Dàn thép là kết cấu rỗng bao gồm các thanh quy tụ và liên kết với nhau tại

nút (mắt) dàn thông qua một bản thép gọi là bản mã. Liên kết trong dàn thường
dùng liên kết hàn, bu lông hoặc đinh tán (liên kết hàn dùng phổ biến hơn cả)
- Dàn gồm các thanh biên trên (gọi là thanh cánh trên) và thanh biên dưới
(gọi là thanh cánh dưới). các thanh còn lại nằm trong phạm vi cánh trên và cánh
dưới gọi là thanh bụng. dàn thép làm việc cũng như dầm, có nghĩa là dàn phủ
qua nhịp chịu uốn, nhận tải trọng và truyền xuống kết cấu đỡ nó. Nội lực trong
các thanh dàn chủ yếu là lực trục (kéo hoặc nén) do vậy tiết kiệm vật liệu, nhẹ
và cứng hơn dầm rất nhiều, tuy nhiên tốn công chế tạo hơn. ình dạng của dàn
dễ chế tạo để phù hợp với yêu cầu của thiết kế kiến trúc.
1.1. Phân loại dàn
1.1.1. Theo cơng dụng
- Dàn có tên gọi theo cơng dụng như: dàn được làm kết cấu đỡ mái của nhà
cơng nghiệp và dân dụng (thường được gọi là vì kèo), dàn cầu, dàn cầu trục, dàn
tháp trụ, dàn cột điện, dàn tháp khoan v.v..
1.1.2. Theo cấu tạo của thanh dàn
Bao gồm:
- Dàn nhẹ: là dàn có nội lực trong các thanh nhỏ, các thanh dàn được cấu
tạo từ một thép góc hoặc một thép trịn.
- Dàn thường: là loại phổ biến dùng làm vì kèo mái lộp bằng tấm panen bê
tơng cốt thép hoặc cho các loại dàn có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh
dưới 5.000 k . ác thanh dàn được được ghép bởi hai hai thép góc, tiết diện
ngang chữ T (hình 1.1).
- Dàn nặng: dùng cho các cơng trình chịu tải trọng nặng như dàn cầu, dàn
cầu chạy v.v.. có nội lực lớn nhất trong các thanh cánh thường không dưới 5.000
kN. Tiết diện thanh dạng tổ hợp (hình 1.2).


5

Hình 1.1. Các tiết diện thanh dàn hai thép

Hình 1.2. Tiết diện thanh dàn nặng

1.1.3. Theo sơ đồ kết cấu dàn có các loại
- Dàn kiểu dầm, sơ đồ đơn giản (hình 1.3 a,b) là loại tựa khớp hai đầu. cấu
tạo loại này đơn giản dễ dựng lắp, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ lún các
gối tựa việc chế tạo và dựng lắp cũng phức tạp hơn.


6

Hình 1.3. Các loại dàn theo sơ đồ kết cấu
- Dàn mút thừa (hình 1.3e) là dàn có phần mút thừa, các thanh cánh phần

mút thừa có nội lực ngược dấu với thanh cánh ở phần trong nhịp.
- Dàn kiểu tháp trụ (hình 1.3 d) dùng cho cơng trình tháp, trụ ăng-ten, cột
điện vượt sông v.v... mỗi mặt kết cấu là một dàn phẳng.
- Dàn kiểu khung (hình 1.3 h) dùng làm khung chịu lực chính trong nhà có
nhịp lớn.
- Dàn kiểu vòm (1.3 k) vượt được nhịp rất lớn (trên 60m) thường được
dùng làm kết cấu chịu lực trong nhà triển lãm, cơng trình thể thao v.v…


7

1.2. Hình dạng dàn
- Hình dạng dàn rất đa dạng, khi lựa chọn hình dạng dàn cần thỏa mãn các
yêu cầu sau:

o Phù hợp với yêu cầu sử dụng
o Thỏa mãn các yêu cầu của thiết kế kiến trúc và việc thốt nước mái
o Kích thước và cách bố trí cửa trời (cửa mái)
o Cách liên kết dàn với cột và phải tạo được kết cấu mái và cơng trình có
đủ
độ cứng cứng càn thiết.
o Thỏa mãn về yêu cầu kinh tế (tiết kiệm vật liệu, dễ gia công chế tạo và
dựng lắp.
- Dàn thường dùng các dạng sau:
1.2.1. Dạng tam giác (hình 1.4 a,b)
- Dàn có hình dạng tam giác, đầu dàn nhọn nên chỉ có thể liên kết khớp với
cột, độ cứng ngồi mặt phẳng khơng lớn. về mặt chịu lực dàn tam giác không
phù hợp với biểu đồ mô men uốn do tải trọng trên dàn gây ra, nội lực các thanh
chênh lệch nhiều, có một số thanh bụng chịu nén nhỏ, mà chiều dài lớn nên tiết
diện phải chọn theo độ mảnh giới hạn gây lãng phí vật liệu. Tuy nhiên, dàn tam
giác vẫn được sử dụng hợp lý cho các cơng trình yếu cầu mái có độ dốc lớn (mái
lợp ngói, phibro xi măng, tơn).
1.2.2. Dàn hình thang (hình 1.4c)
- Dàn hình thang dùng làm vì kèo trong các cơng trình có u cầu độ dốc
của mái nhỏ (tấm lợp panen bê tông cốt thép). Dàn hình thang khá phù hợp với
biểu đồ mơ men uốn, có nhiều ưu điểm về mặt cấu tạo, góc giữa các thanh
không quá nhỏ, chiều dài các thanh không quá lớn. Mặt khác, chiều cao đầu dàn
lớn dễ liên kết cứng với cột để tăng độ cứng cho công trình, nội lực các thanh
trong dàn hình thang hợp lý hơn dàn tam giác.


8

Hình 1.4. Các dạng dàn

1.2.3. Dàn cánh song song (hình 1.4 d,e)
- Loại dàn này có nhiều ưu điểm về mặt cấu tạo: các thanh cùng loại có
chiều dài bằng nhau, rất nhiều nút giống nhau nên dễ thống nhất hóa về mặt cấu
tạo. dàn cánh song song thường làm dàn đỡ, dàn cầu, tháp trụ hoặc cần cẩu
v.v…)


9

Hình 1.5. Các hình thức bố trí thanh bụng

1.2.4. Dàn đa giác (hình 1.4 h) và Dàn cánh cung (hình 1.4 k)
- Dàn kiểu này rất phù hợp với biểu đồ mô men uốn, sự phân bố nội lực
trong các thanh hợp lý, không chênh lệch nhiều nên số loại thanh ít, tiết kiệm vật
liệu. Tuy nhiên, dàn đa giác hoặc cánh cung có nhược điểm là cánh trên bị gãy
khúc hoặc phải uốn cong nên việc chế tạo phức tạp do vậy chỉ dùng cho dàn có
nhịp khá lớn.
1.3. Hệ thanh bụng của dàn
- Việc bố trí hệ thanh bụng cần thỏa mãn các yếu tố: cấu tạo nút đơn giản

và có nhiều nút giống nhau, tổng chiều dài thanh bụng nhỏ, góc giữa thanh bụng


10

và thanh cánh không quá nhỏ và không nên để thanh cánh bị uống cục bộ bởi tải
trọng đặt ngoài nút.
1.3.1. Hệ thanh bụng tam giác (hình 1.5 a)
- Các thanh bụng xiên về hai phía (một thanh đi lên thì thanh tiếp đi
xuống). Với hệ này số nút ít, tổng chiều dài các thanh bụng là ngắn nhất. Khi

mái có xà gồ mà khoảng cách xà gồ nhỏ hơn khoảng cách các nút thì cấu tạo
thêm thanh đứng để tránh uốn cục bộ cho cánh trên và giảm được chiều dài tính
tốn của thanh cánh trên. Góc hợp lý giữa thnah bụng và thanh cánh dưới 45o
đến 55o. hược điểm của hệ thanh bụng tam giác có một số thanh bị nén mà
chiều dài lớn.
1.3.2. Hệ thanh bụng xiên (hình 1.5 c,d)
- Các thanh xiên ở một nửa giàn cùng xiên về một phía và kết hợp với
thanh đứng, hệ thanh bụng này có ưu điểm là các thanh cùng loại thì cùng một
loại nội lực. Chiều dài của thanh xiên chọn sao cho thanh xiên dài chịu kéo cịn
thanh xiên ngắn chịu nén (như hình 1.5 c) đối với dàn hình thang và cánh song
song. Với dàn tam giác dùng hệ thanh bụng xiên (như hình 1.5d )về mặt chịu lực
là khơng có lợi vì các thanh xiên dài lại chịu nén, nhưng cấu tạo nút hợp lý (góc
giữa các thanh khơng q nhỏ) nên hay được dùng. Góc hợp lý giữa thanh xiên
và thanh cánh dưới từ 35o đến 45o
1.3.3. Hệ thanh bụng phân nhỏ (1.5 đ)
1.3.4. Các dạng hệ thanh bụng khác
Ngoài các dạng hệ thanh bụng nói trên cịn các hệ thanh bụng sau, hệ
thanh bụng chữ thập (hình 1.5g), hệ này gồm hai loại thanh xiên chéo nhau kết
hợp thanh đứng tạo nên hệ siêu tĩnh rất cứng, thường dùng khi dàn chịu lưc hai
chiều, hay gặp trong dàn cầu hoặc giằng mái. Ở kết cấu tháp trụ, còn gặp loại
các thanh xiên tạo với nhau thành hình thoi (hình 1.5h) để tạo cho việc nối thanh
cánh.
- Hệ thanh bụng cịn lại có cấu tạo dạng chữ K (hình 1.5k) loại này làm
tăng độ cứng cho dàn và giảm chiều dài tính tốn trong mặt phẳng dàn cho thanh
bụng đứng. Hệ thanh bụng chữ K thường gặp trong dàn chịu lực cắt lớn hơn
dầm cầu, tháp trụ v.v… đối với dàn dạng tam giác có góc dốc = 35 đến 450
cũng như nhịp lớn (L=20 đến 24) có thể sử dụng hệ thanh bụng (hình 1.5i),
thường tiết kiệm vật liệu hơn các dạng khác.

11

1.4.

ích thước chính của dàn

1.4.1. Nhịp dàn
- Nhịp tính tốn của dàn được xác định dựa trên cơ sở của phương án kiến
trúc, phù hợp với mục đích sử dụng và giải pháp bố trí kết cấu cơng trình. Nếu
dàn liên kết khớp với cột (dàn kê lên đầu cột) thì nhịp giàn chỉ là khoảng cách
hai tâm gối tựa ở hai đầu dàn. Nếu liên kết cạnh bên với cột thì nhịp giàn tính
tốn là khoảng cách mép trong giữa hai cột ở hai đầu dàn.
- Trong nhà công nghiệp, để thống nhất mô đun, nhịp dàn được lấy theo mơ
đun 6m. Thường nhịp dàn có L bằng 18;24;30;36m ngồi ra ở Việt Nam cịn
thêm các loại nhịp 21;27;33m. Với dàn thường (tiết diện thanh là hai thép góc)
nhịp hợp lý từ 18m đến 36m.
1.4.2. Chiều cao dàn
- Với dàn cánh song song và dàn hình thang, chiều cao giữa dàn hợp lý
trong khoảng 1/5 + 1/6L (L là nhịp dàn). Chiều cao này thường khó thỏa mãn
điều kiện vận chuyển nên thường lấy nhỏ hơn bằng (1/7+1/9)L. Với dàn tạm
giác chiều cao dàn phụ thuộc chủ yếu vào độ dốc của cánh trên. Khi mái dốc từ
220 đến 400 thì chiều cao dàn thường lấy trong khoảng (1/4+1/3)L, nếu mái lợp
có yêu cầu độ dốc nhỏ hơn (lợp tơn) thì làm giàn tam giác có chiều cao đầu dàn
là 450mm.
1.4.3. Khoảng cách nút dàn
- Là khoảng cách các nút trên thanh cánh, khoảng cách này được xác định
sau khi đã lựa chọn được hệ thanh bụng, riêng trường hợp mái có xà gồ thì
khoảng cách nút dàn ở cánh trên nên chọn bằng cách xà gồ để tránh uốn cục bộ
cho cánh trên và thường lấy từ 1,5 đến 3.0m. Nếu tấm lợp là panen bê tông cốt
thép rộng 1,5m hoặc 3m liên kết trực tiếp trên cánh dàn thì lấy bằng bề rộng

panen. Khoảng cách các nút dàn cánh dưới của tam giác thường lấy từ 3 đến 6m,
với dàn hình thang thường lấy 6m.
- Có thể tham khảo một số thiết kế mẫu chọn kích thước chính của dàn hình
thang như sau: độ dốc cánh trên i=12%; khoảng cách nút dàn cánh trên là 3m
hoặc 1,5m; khoảng cách nút dàn cánh dưới là 6m; chiều cao đầu dàn là 2,2m
(với dàn có nhịp từ 18 đến 36m)
- Với mái lợp tôn và phibro xi măng dùng dàn hình tam giác có độ dốc
i=0,29 có chiều cao đầu dàn là 450mm.


12

1.4.4. Bước dàn
- Là khoảng cách giữa các dàn trong một cơng trình, bước dàn được xác
định từ u cầu kiến trúc và dây chuyền công nghệ, phù hợp với mô đun thống
nhất các cấu kiện lắp ghép như tấm tường, tấm mái v.v… và thỏa mãn yêu cầu
về kinh tế, với dàn thép bước hợp lý là 6m.
1.5. Hệ giằng không gian
- Giằng là kết cấu mảnh theo phương ngoài mặt phẳng cho nên dễ mất ổn
định theo phương ngồi mặt phẳng của nó (phương dọc nhà). Chính vì vậy giữa
các dàn trong cơng trình cần phải được giằng lại với nhau tạo nên một khối
không gian ổn định.
- Hệ giằng của dàn gồm ba hệ:
+ Hệ giằng cánh trên, bố trí trong mặt phẳng cánh trên, gồm các thanh chéo
chữ thập, tác dụng chính là đảm bảo ổn định cho cánh trên (chụi nén) của dàn,
tạo nên những điểm cố kết khơng chuyển vị theo phương ngồi mặt phẳng của
dàn. Các thanh giằng chữ thập được bố trí ở hai gian đầu hồi (khoảng giữa hai
dàn gọi là một gian) của nhà hoặc của một đoạn nhiệt độ và các gian ở phía
trong sao cho đảm bảo khoảng cách các gian được bố trí giằng chữ thập khơng
q 60m.

+ Hệ giằng cánh dưới, được bố trí trong mặt phẳng cánh dưới của dàn, và
được bố trí tại gian có hệ giằng cánh trên. Giằng cánh dưới cùng với giằng cánh
trên tạo nên các khối cứng bất biến hình và cùng tạo được những điểm cố kết
không chuyển vị theo phương ngoài mặt phẳng dàn.
+ Hệ giằng đứng được bố trí trong mặt phẳng thanh đứng giữa dàn, cùng
với giằng cánh trên và cánh dưới, theo phương nhịp dàn (phương ngang nhà) có
hệ giằng đứng đặt cách nhau khơng quá 15m. Có tác dụng cùng với giằng cánh
trên và giằng cánh dưới tạo nên khối cứng không gian bất biến hình, ngồi ra
giằng đứng cịn có tác dụng cố định, giữ ổn định khi dựng lắp dàn. Các gian
không bố trí giằng được thay bằng thanh chống dọc. Những thanh chống dọc
này có tác dụng tăng cường ổn định cho thanh cánh trong quá trình sử dụng
cũng như dựng lắp dàn.
+ Hệ giằng của dàn ngoài việc tạo độ cứng, khơng gian cho phạm vi mái
cịn có tác dụng làm giảm chiều dài tính tốn theo phương ngồi mặt phẳng dàn
cho các thanh cánh, vì tại vị trí liên kết giằng với dàn là những điểm cố kết ngăn
cản chuyển vị theo phương dọc nhà.


13

Hình 1.6. Hệ giằng khơng gian của dàn

1.6. Một số mơ hình kết cấu dàn thép