Kết Cấu Giàn Không Gian Thép – Ưu nhược điểm

Kết cấu giàn không gian thép là một loại kết cấu chịu lực trong công trình xây dựng, được tổ hợp bởi các phần tử kết cấu dạng thanh nó được làm từ kết cấu thép, trong bài viết này chúng ta cùng điểm qua đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm của loại kết cấu giàn này nhé .

Danh mục:

  1. Kết Cấu Giàn Không Gian Thép Là Gì?
  2. Đặc điểm
  3. Ưu điểm
  4. Nhược điểm
  5. Các dạng sơ đồ bố trí hệ thanh
  6. Lựa chọn bố trí hệ thanh
  7. Bố trí gối tựa
  8. Kích thước hình học của mái, tiết diện thanh và vật liệu làm thanh.
  9. Kết Cấu Giàn Không Gian Thép Là Gì?

Kết Cấu giàn không gian thép là gì ?

Đây là một loại kết cấu chịu lực trong công trình xây dựng, được tổ hợp bởi các phần tử kết cấu dạng thanh nó được làm từ kết cấu thép, được thiết kế dựa theo kết cấu gian thép trên nhiều mặt phẳng tạo ra các kết cấu chịu lực đa chiều.

Kết cấu này thường dùng khi chủ đầu tư muốn tạo nhịp lớn (có thể đến hàng chục mét) mà với kết cấu bê tông, gạch đá thì khó làm hoặc làm không hiệu quả. Đặc điểm của kết cấu này là rất chắc chắn, nó có thể vượt qua được những khẩu độ rất lớn. Chính vì điểm này mà nó được ứng dụng trong các không gian lớn của các công trình công nghiệp lớn như nhà thi đấu, sân bay, nhà triển lãm…)

Có rất nhiều hình thức của kết cấu dạng này đã góp phần làm tăng vẻ đẹp thẩm mỹ cho công trình. Các bộ phận kết cấu rất hợp lý nên hình thức kết cấu rất nhẹ nhàng, ít tốn nguyên vật liệu. Vì thế, hiện nay giàn không gian thép là giải pháp kinh tế nhất cho các không gian nhịp lớn trên 30m.

Tìm hiểu thêm các bài viết :

Đặc điểm kết cấu giàn không gian thép

  • Tải trọng được truyền theo hai phương; mọi phân tố dọc, ngang của hệ đều tham gia chịu lực.
  • Kết cấu không gian nhẹ hơn kết cấu phẳng, thông thường có dáng kiến trúc đẹp hơn.
  • Tính toán chính xác kết cấu không gian đòi hỏi nhiều công sức hơn và phải có sự trợ giúp của phần mềm tính toán kết cấu.
  • Hệ kết cấu thép mái không gian nhịp lớn thường dùng là dạng hệ lưới thanh không gian liên kết. Nhược điểm là nút liên kết rất phức tạp, việc chế tạo và lắp ráp đòi hỏi độ chính xác cao.

Kết cấu mái không gian thép chia làm hai loại: hệ kết cấu mái lưới thanh không gian hệ kết cấu không gian dạng vỏ. Tuy vậy trong bài này chúng ta tìm hiểu hệ kết cấu mái lưới thanh không gian là chủ yếu

Dùng cho các công trình nhịp nhỏ (l< 30 m), nhịp vừa ( l =30- 60m) hoặc nhịp lớn L > 60 m.

Hệ kết cấu mái lưới thanh không gian

được cấu tạo từ ba lớp lưới thanh gồm: lớp lưới cánh trên theo mặt mái, lớp lưới cánh dưới thường bố trí song song với cánh trên và lớp thứ ba là hệ thanh bụng liên kết lưới thanh cánh trên với lưới thanh cánh dưới, để bảo đảm độ cứng cần thiết cho hệ kết cấu;

Nhà thi đấu tỉnh bắc cạn xây dựng theo kết cấu mái lưới thanh không gian
Nhà thi đấu tỉnh bắc cạn xây dựng theo kết cấu mái lưới thanh không gian

Giải pháp kết cấu giàn không gian sử dụng trong công trình Trung tâm văn  hóa Heydar Aliyev | architecture and technology
Trung tâm văn hóa  Heydar Aliyev, Baku, Azerbaijan

Trung tâm văn hóa  Heydar Aliyev, Baku, Azerbaijan
Trung tâm văn hóa  Heydar Aliyev, Baku, Azerbaijan

Ưu điểm Kết Cấu Giàn Không Gian Thép

Cùng điểm qua các ưu điểm của kết cấu giàn không gian thép nhé !

  • Có tính thẩm mỹ cao, đáp ứng được các yêu cầu về kiến trúc.
  • Có khả năng vượt nhịp lớn.
  • Giảm thiểu tối đa trọng lượng cho phần móng.
  • Có độ ổn định, bền vững cao, giúp chống chọi với thời tiết khắc nghiệt như gió, mưa, bão…
  • Dễ dàng vận chuyển do khối lượng nhẹ.
  • Dễ dàng lắp ráp, gia công.
  • Dễ dàng sửa chữa, thay thế những bộ phận bị hư hỏng.

Nhược điểm kết cấu giàn không gian thép

  • Quá trình thi công phức tạp, đòi hỏi đội ngũ thực hiện phải có tay nghề cao.
  • Chỉ phù hợp với các công trình có nhịp lớn để tối ưu chi phí.

Phía trên là nhược điểm của kết cấu giàn không gian thép

Các dạng sơ đồ bố trí hệ thanh

 các dạng sơ đồ bố trí hệ thanh gồm các giàn phẳng đặt giao nhau theo hai hướng hoặc ba hướng

các dạng sơ đồ bố trí hệ thanh

Hệ mái ghép bởi các đơn nguyên định hình tháp 4 mặt, 5 mặt hoặc 7 mặt. Các cách ghép này tạo nên các giàn đặt chéo trong mái.

hệ mái ghép vởi các đơn nguyên định hình tháp
  • a) – Sơ đồ mái ghép bởi các đơn nguyên hình tháp 
  • b) – từ các đơn nguyên hình chóp 5 mặt;
  •  c) – từ các đơn nguyên hình chóp 4 mặt; 
  • d) – từ cácđơn nguyên hình chóp 7 mặt.
Mái có đơn nguyên chóp 5 mặt
Mái có đơn nguyên chóp 5 mặt

Về phương diện cấu tạo, hệ kết cấu lưới thanh là hệ bao gồm nhiều cấu trúc giống nhau ghép lại, gọi là hệ cấu trúc tinh thể

cấu trúc ghép như mặt tinh thể
cấu trúc ghép như mặt tinh thể

Lựa chọn bố trí hệ thanh

Phụ thuộc dạng mặt bằng mái, cỡ nhịp, sơ đồ bố trí gối kê, cấu tạo nút liên kết giữa các thanh, dạng tiết diện các thanh…

Mái có các ô lưới hình vuông có các đơn nguyên hình chóp 5 mặt dùng hợp lý khi mặt bằng mái là hình vuông, hoặc mái chữ nhật khi tỉ số 2 cạnh < 1: 0,8 khi đó sự làm việc của mái theo hai hướng là gần như nhau

Mái có mặt bằng hình chữ nhật khi  tỉ số 2 cạnh > 1: 0,8 nên dùng mái gồm các dàn đặt chéo góc 45o so với chu vi, với các đơn nguyên chóp 4  mặt .

  • Mái có các thanh cánh tạo nên các ô lưới hình vuông với các đơn nguyên hình chóp 5 mặt hoặc hình chóp 7 mặt có thể bị biến hình nên không chịu được mômen xoắn. Vì vậy khi cấu tạo mái có con sơn cần bố trí sao cho  phần con sơn chỉ chịu uốn ngang.
  • Mái có các cánh tạo nên hình tam giác, từ các đơn nguyên hình chóp 4 mặt tạo nên hệ lưới không gian có tính bất biến hình và  độ cứng  tăng, vì vậy thích hợp cho các dạng mặt bằng hình dạng phức tạp và  có các bộ phận làm việc dạng con sơn. Tuy nhiên phức tạp hơn khi chế tạo và dựng lắp

Bố trí gối tựa của kết cấu giàn không gian thép

Đặc điểm của hệ mái lưới không gian thép về phương diện kết cấu là gối tựa có thể bố trí tại vị trí bất kỳ, tuy nhiên chúng được bố trí theo các nguyên tắc sau:

+ Theo yêu cầu bố trí kiến trúc;

+ Đảm bảo tốt nhất tính làm việc không gian của kết cấu, sao cho nội lực càng phân bố đều trong mặt mái;

+ Trong các mặt bằng đối xứng nên bố trí gối đối xứng.

Một số phương án bố trí gối tựa cho mặt bằng hình vuông và tam giác trong kết cấu giàn không gian thép

Một số phương án bố trí gối tựa cho mặt bằng hình vuông và tam giác

a) – ở góc, b), d) – con sơn ở góc; c), e) – theo chu vi; g), h) – dạng con sơn xung quanh; i) – thành hệ nhiều nhịp (với gối tựa bên trong)

  • Khi bố trí gối tựa ở góc và tạo con sơn góc các thanh ở khu vực gối tựa sẽ có nội lực lớn, nội lực phân bố không đều trên mặt mái. Để khắc phục điều này có thể phân bố phản lực gối lên một số thanh như các phương án trên
bố trí gối tựa ở góc và tạo con sơn góc trong kết cấu giàn không gian thép
bố trí gối tựa ở góc và tạo con sơn góc
Giàn Không Gian Kết Cấu Thép
Giàn Không Gian Kết Cấu Thép
  • Bố trí nhiều gối tựa theo chu vi khi bước cột nhỏ (hoặc trên các  dầm giằng đầu cột – khi bước cột lớn) cho nội lực phân bố khá đều trong mặt mái.
  • Bố trí gối tựa tạo nên vùng con sơn chung quanh mái với nhịp con sơn lc = (0,2 – 0,25) l  làm giảm nội lực cho vùng giữa tấm vì vậy có  hiệu quả kinh tế hơn.
  • Bố trí dạng nhiều nhịp mômen gối làm giảm nội lực các thanh ở nhịp, tuy nhiên không gian sử dụng giảm và chi phí cột tăng.
  • phương án bố trí gối liên hợp Để nội lực trong hệ phân bố đều hơn có thể dùng các dùng thêm hệ dây văng, hệ dây treo, tạo hệ dàn gối hoặc vòm đỡ.

Các phương án kết cấu gối đỡ liên hợp

a),b)- dùng hệ dây văng; c), d)- hệ dây treo; e)- tạo hệ dàn gối; h) – gối tựa lên vòm.

Kích thước hình học của mái, tiết diện thanh và vật liệu làm thanh

– Kích thước hình học của mái trong kết cấu giàn không gian thép

+ Nhịp l của mái có độ lớn bất kỳ tuỳ theo yêu cầu bố trí kiến trúc;

+ Chiều cao của dàn h = (1/15 – 1/30) l ;

+ Góc ngiêng của các thanh xiên so với phương nằm ngang

α = 400 – 500 ;

+ Chiều dài các thanh: Thông thường chiều dài các thanh dàn a = 1,2 – 3 m.

– Tiết diện thanh 

+ Tiết diện hình ống là loại dùng nhiều hơn cả, so với tiết diện tổ hợp từ thép góc đều cánh và nếu các thanh có độ mảnh như nhau thì tiết diện thép ống tiết kiệm được khoảng 15 % trọng lượng thép chữ C ). 

+ Tiết diện là thép góc đơn hoặc tổ hợp;

+ Tiết diện là định hình mỏng dập nguội (vuông, chữ  nhật 

+ Chiều dầy của thép làm thanh không được nhỏ hơn 2,5 mm; thép ống dùng nhỏ nhất là 48×2,5 mm; thép góc nhỏ nhất là L 50×3 mm và L 63x40x3 mm. Các loại tiết diện trên có thể lấy theo các bảng thép hình có sẵn.

Độ mảnh giới hạn của các thanh

+ Đối với thanh chịu nén lấy theo bảng

Các thanhĐộ mảnh giới hạn
1.Thanh cánh, thanh xiên, thanh đứng nhận trực tiếp phản lực gối tựa bằng thép ống hoặc tổ hợp từ 2 thép góc180- 60α
2.Các thanh khác:
– bằng thép ống, thép góc đơn hoặc tổ hợp từ 2 thép góc210-60 α
– bằng thép góc đơn dùng liên kết bulông220- 40 α

+ Đối với các thanh chịu kéo lấy theo bảng sau

Các thanhĐộ mảnh giới hạn khi chịu tải trọng
Động trực tiếptĩnhcầu trục
Thanh cánh, thanh xiên, thanh đứng  nhận  trực tiếp phản lực gối tựa250400250
Các thanh khác350400300

Nguồn tham khảo

http://bssvn.com/

By | 2021-07-06T16:49:56+07:00 July 6th, 2021|Kết Cấu Thép, Kiến Thức|

Lấy Báo Giá

    Chỉ Đường
    Gọi trực tiếp
    Chat ngay
    Chat trên Zalo