KẾT CẤU THÉP NHÀ NHỊP LỚN KHUNG RỖNG
Giới thiêu chung về kết cấu khung: Kết cấu khung gồm có 2 dạng chính là khung đặc và khung rỗng.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm vật liệu hơn, giảm chi phí thi công, kết cấu kiểu dầm nên nhẹ hơn.
- Thời gian thi công nhanh
- Chiều cao xà ngang giảm nên tiết kiệm được vật liệu làm tường và giảm thể tích thừa của nhà.
Nhược điểm:
- Chiều cáo tiết diện của cột lớn nên ảnh hưởng đến không gian nhà.
- Chịu lửa kém, chịu sự ăn mòn của môi trường, độ ẩm.
Phân loại và phạm vi sử dụng:
Đễ có thể hiểu rõ toàn diện hơn về kết cấu khung rỗng thì sẽ nêu thêm về kết cấu khung đặc để tìm ra ưu và nhược điểm của hệ khung:
- Khung đặc dung khi nhịp nhà 50-60m, chúng có ưu điểm là giảm công chế tạo và chuyên chở, giảm chiều cao nhà, thường được thiết kế ở dạng khung 2 khớp, đễ giảm lực xô ngang cho móng, có thể đặt thanh căng nối hai khớp (thanh căng đặt ở dưới mặt nền)
- Khung rỗng dung cho nhà nhịp lớn từ 100-150m, theo sơ đồ kết cấu, khung có thể là khung không khớp (ngàm với móng) hoặc khung hai khớp. Vị trí của hai khớp có thể đặt ở móng hoặc ở đỉnh
Sơ đồ khung rỗng
Kết cấu khung rỗng thường dùng trong các công trình dân dụng như rạp hát, nhà triển lãm, sân vận động, nhà ga,…do yêu cầu kiến trúc và yêu cầu sử dụn (nâng cao chất lượng âm thanh, góc nhìn rõ, tận dụng diện tích) và công nghiệp như nhà xưởng đóng tàu, lắp ráp máy bay, nhà đễ xe không gian rộng hay các công trình có công dụng đặc biệt.
Đặc điểm tính toán và cấu tạo:
Khung rỗng có thể là khung rỗng hỗn hợp (cột đặc, xà rỗng).
- Khung rỗng nhẹ (chiều dài không lớn) có thể đưa về khung đặc có độ cứng tương đương đễ tính.
- Khung rỗng nặng (chiều dài lớn) phải tính như mộ hệ thanh có kể đến biến dạng của tất cả các thanh.
Tiết diện thường làm gồm chữ I tổ hợp hàn (cột, xà). Có thể là vát (khung 2 khớp)
Đối với khung đặc các thanh liên kết thành sơ đồ ngàm, cứng ở nút nhưng đối với khung rỗng tạp thành hệ thanh như dàn.
Nội lực được tính toán theo các phương pháp của cơ học kết cấu hoặc sử dụng các chương trình máy tính điện tử. Để đơn giản tính toán, trong việc thiết kế sơ bộ, khung rỗng nhẹ có thể quy đổi về khung đặc tương đương.Sơ đồ tính của khung đi qua trọng tâm tiết diện cột và xà ngang (nếu xà có tiết diện đặc) hoặc ở mức dưới của xà ngang rỗng. Khung rỗng có tiết diện như dàn nặng được tính như hệ thanh có kể đến biến dạng của tất cả các thanh.
Trong trường hợp cần thiết, khung phải được tính do sự thay đổi của nhiệt độ. Kiểm tra tiết diện cột và xà theo công thức của cấu kiện nén lệch tâm. Rất lưu ý khi cấu tạo góc khung, tại đó có ứng suất tập trung. Với khung rỗng nhẹ, ở góc khung gia cường thêm bản ốp và các sườn.
Hệ thép dầm bụng rỗng:
Dầm bụng rỗng là một dàn thép nhẹ dạng tiêu chuẩn gồm các cánh song song và hệ thôgns bụng hình tam giác, được chọn theo
nhịp dầm giữa các gối tựa, thông thường dung làm thành phần kết câu thứ yếu.
Chức năng chính của dầm bụng rỗng là trực tiếp đỡ sàn, mái và chuyển tải trọng lên các kết cấu khung tức là dầm (kết cấu) và cột.
Dầm bụng rỗng loại lớn là thành phần kết cấu chủ yếu của 1 ngôi nhà. Nhìn chung, nó đỡ hệ dầm và mái sơ đồ nhịp đơn giản hoặc các thành phần thứ yếu (như xà gồ…) cách đều dọc theo chiều dài dầm lớn. Đối với dầm biên thì tải trọng đặt vào từ một phía, cồn đối với dầm ở gian trong thì phải truyên vào từ hai phía.
Trong tương lai nhà công nghiệp nhịp lớn khung rỗng sẽ được cải tiến hoàn thiện tối ưu về mặt kinh tế, kết cấu, thời gian thi công.
Bên cạnh đó các biện pháp nhằm giảm hiện tượng xâm thực do thời tiết, gió bão, chống gỉ sét cũng được nghiên cứu.
Với nhu cầu và xu hướng của thế giới ngày một phát triển thì nhà công nghiệp nhịp lớn sẽ cần khẩu độ lớn hơn (khả năng vượt nhịp lớn), bên canh đó kết cấu thép có thể hợp với nhiều kiến trúc độc đáo hơn.
