Đề tài NCKH mái không gian nhịp lớn dạng lưới

m¸i kh«ng gian nhÞp lín d¹ng líi

Gs Lª KiÒu
Ks. Lª Xu©n Tïng.


Hµ néi - 2005
1
Mục lục

Trang
Phần 1: Đặt vấn đề 2
Phần 2: Nghiên cứu mái không gian nhịp lớn dạng lới bằng thép 4
Chơng 1: Giới thiệu mái lới thép không gian nhịp lớn 4
Chơng 2: Một số chỉ dẫn trong bớc đầu thiết kế kết cấu mái 8
lới không gian nhịp lớn bằng thép
I: Kết cấu mái lới không gian dạng phẳng hai lớp 8
II: Kết cấu mái lới không gian hai lớp dạng vỏ trụ 14
Chơng 3: Quy trình thi công lắp dựng kết cấu mái lới không 24
gian bằng thép
Phần 3: Nghiên cứu mái dây không gian nhịp lớn 33
Chơng 1: Giới thiệu về mái dây 33
Chơng 2: Lý thuyết chung về tính toán dây treo 36
I: Dây mềm có đờng tên võng nhỏ 36
II: Giải bài toán hệ mái treo nhịp lớn trong các dạng 47
kiến trúc thông dụng
Phần 4: Kết luận và kiến nghị 60
Phần 5: Hớng phát triển đề tài 61
Tài liệu tham khảo 62
2
Phần 1. Đặt vấn đề
Ngày nay Khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển, lịch sử kiến trúc đã
trải qua bề dày sáng tạo. Điều này dần đáp ứng môi trờng sống và không gian
làm việc lý tởng cho con ngời.
Mỗi công trình khi xây dựng nên phải thể hiện đợc những tiêu chí: Bền
vững, có tính thẩm mỹ kiến trúc độc đáo hài hòa và công năng sử dụng lớn. Bởi
nó mang trong mình nét văn hóa đặc trng của từng dân tộc hoặc mang tính thời
đại, là tiền đề để tăng trởng kinh tế của cơ sở, của ngành, của vùng và là bộ mặt
của cả Quốc gia.
Đặc biệt những công trình có khẩu độ không gian nhịp lớn đã rất cần thiết
và đem lại hiệu quả cực kỳ tối u, nh các sân vận động, sân bay, nhà ga, nhà máy,
bảo tàng .Với việc sáng tạo ra loại mái không gian dạng lới có nhiều u điểm: rẻ,
dễ chế tạo, lắp ráp, bền, nhẹ, tạo nhiều hình dáng kiến trúc và nổi bật là vợt đợc
nhịp lớn nên đã góp phần cho sự hoàn thiện những công trình này một cách
nhanh chóng, kinh tế và linh hoạt.
Nên việc nghiên cứu để đa loại mái này vào thực tế ở nớc ta hiện nay là một
nhu cầu cần thiết.
Phần 2
3
Nghiên cứu về máI lới không gian bằng thép nhịp lớn
Chơng 1: Giới thiệu
Kết cấu dàn lới thép không gian nhờ u điểm vợt trội mà nó đang dần dần
thay thế các dạng kết cấu truyền thống nh: dàn vì kèo, dàn bê tông cốt thép, bản
- vỏ mỏng bê tông cốt thép
Dạng kết cấu này đã đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới trong nhiều thập kỷ
gần đây, các công trình nh nhà trng triển lãm, nhà ga, sân vận động
Cụ thể: Nhà ga xe lửa quốc tế Waterloo ở London, đợc xây dựng năm 1992
do Nicholas Grimshaw, các kỹ s kết cấu và tổ chức YRM Anthony Hunt thiết kế.
Thiết kế bao gồm một số nét tân cách đặc trng, các cấu kiện thép thon mảnh đợc
sử dụng đã tăng thẩm mĩ và giảm đáng kể trọng lợng của hệ toàn mái.
Công trình thể thao Olympic ở Sydney đợc thiết kế bởi The Games
Facilities
Giàn thép không gian lớn ở ga hàng không Kan-Sai, Nhật Bản
Đối với Việt Nam, trên con đờng công nghiệp hóa đất nớc, nhiều công trình
vợt khẩu độ có nhiều hình dáng đặc biệt, yêu cầu thi công nhanh nh: Cung thể
thao, nhà ga sân bay, nhà công nghiệp đợc xây dựng ở nhiều nơi, trong đó các
nhà thiết kế đã chọn kết cấu dàn lới không gian làm mái che. Chẳng hạn, nhà thi
đấu Quần ngựa, nhà thi đấu thể thao Nam Định, sân bay quốc tế Nội bài
Một số hình ảnh về mái lới không gian nhịp lớn trên Thế giới:

4




5





6

Một số hình ảnh về mái lới không gian ở Việt Nam:

Dự án xây dựng mái che khu di tích Thành cổ Hà Nội
Chơng 2
Một số chỉ dẫn trong bớc đầu thiết kế kết cấu mái lới
không gian nhịp lớn bằng thép
7
I. Kết cấu mái lới không gian dạng phẳng hai lớp
Loại mái này có thể dùng cho các công trình nhịp nhỏ (l < 30 m),
nhịp vừa l = (30-60 m) hoặc nhịp lớn L > 60 m.
1.1 Các dạng sơ đồ bố trí hệ thanh
1.1.1 Mái gồm các dàn phẳng giao nhau.
Hệ mái đợc tạo bởi các dàn phẳng giao nhau, đặt theo hai hớng: trực giao
( H.2.1.a), hoặc chéo (H. 2.1b); đặt theo ba hớng (H. 2.1.c,d). Tùy theo cách bố
trí mà các thanh cánh hợp với nhau để tạo nên mạng lới hình vuông, tam giác
hoặc lục giác.






Hình 2.1. Sơ đồ mái các dàn thẳng đứng giao nhau
a), b) - bố trí các dàn theo hai hớng; c), d) - bố trí các dàn theo ba hớng
1.1.2 Hệ mái ghép bởi các đơn nguyên định hình dạng hình chóp 4 mặt, 5
mặt hoặc 7 mặt. Các cách ghép này tạo nên các dàn đặt chéo trong mái (H .2.2).




8
)a
)b
)c
)d
)a
)b
)c
)d
Hình 2.2 . Sơ đồ mái ghép bởi các đơn nguyên hình tháp
a), b) - từ các đơn nguyên hình chóp 5 mặt; c) - Từ các đơn nguyên hình chóp
4 mặt; d) - Từ các đơn nguyên hình chóp 7 mặt.
1.1.3 Lựa chọn sơ đồ bố trí thanh tùy ý theo nhiều yếu tố: 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 lới hình vuông ( H.2.1a; H.2.2,a,b) 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 hớng là gần nh nhau.
Đối với mái có các mặt bằng hình chữ nhật khi tỉ số 2 cạnh < 1: 0,8 nên
dùng mái gồm các dàn đặt chéo nhau góc 45
0
so với chu vi ( H.2.1,b,c);
(H.2.2,c).
Loại mái có các thanh cánh tạo nên ô lới hình vuông (H.2.1,a), (H.2.2,a,b)
hoặc hình sáu cạnh (H 2.2,d) gồm các đơn nguyên hình chóp có thể bị biến hình
nên không chịu đợc mômen xoắn. Vì vậy khi cấu tạo mái có côngxon cần bố trí
sao cho phần côngxon chỉ chịu uốn ngang.
Loại mái có các cánh tạo nên hình tam giác (H.2.1,c), (H.2.2,c) tạo nên hệ
lới không gian có tính bất biến hình và độ cứng tăng, vì vậy thích hợp cho dạng
mặt bằng hình phức tạp và có các bộ phận làm việc dạng côngxon.
1.2. Tính toán dàn lới thanh không gian
1.2.1. Xác định tải trọng
- Tải trọng tác dụng lên kết cấu dàn lới gồm: tải trọng thờng xuyên (trọng lợng
bản thân dàn, các lớp lợp, các lớp cách âm, cách nhiệt ), tải tạm thời ( hoạt tải
mái, tải trọng gió ), tải trọng khi thi công, dựng lắp Tất cả các tải trọng và tổ
hợp tải trọng phải tuân theo các quy định của TCVN 2737-1995 .
- Khi tính đa tải trọng thành lực tập trung đặt tại các nút.
1.2.2. Tính toán nội lực các thanh dàn bằng phơng pháp gần đúng
a) Xác định nội lực trong tấm
Cách tính này đơn giản, kết quả có thể dùng cho giai đoạn thiết kế sơ bộ
hoặc dùng làm cơ sở để kiểm tra các kết quả theo các chơng trình máy tính (đề
phòng các nhầm lẫn có thể xảy ra trong quá trình tính bằng máy tính).
Một trong các phơng pháp đơn giản và cho kết quả tin cậy là chuyển đổi
tấm rỗng thành tấm đặc rồi dùng các hệ số điều chỉnh nội lực (không cần xét đến
độ cứng).
Trong trờng hợp nhà có mặt bằng phức tạp, ta có thể chuyển kết cấu mái
thành các tấm đơn với các điều kiện liên kết biên khác nhau (H. 2.3,a,b,c). Khi
đó tại vị trí có các dãy cột giữa đợc thay bằng liên kết biên tựa ngàm của tấm
đơn.
9
Khi tấm chịu tải trọng phân bố đều p thì nội lực nguy hiểm nhất của các
dạng tấm đợc tính theo các công thức sau:
1. Đối với các tấm có mặt bằng hình chữ nhật:
Mômen uốn lớn nhất của một giải tấm có bề rộng đơn vị phụ thuộc tỉ số
cạnh dài trên cạnh ngắn (l
1
/l
2
) và điều kiện liên kết biên:








(2.1)

Giá trị lớn nhất của phản lực gối của một đơn vị chiều rộng tấm:

2
2
10

= lpV

(2.2)
Các hệ số

;;;;;;
121212
đợc tra bảng theo đồ thị ở phần 1 phụ lục
1, tùy theo các sơ đồ liên kết cạnh các tấm trên hình 2.3.

Hình 2.3. Các dạng chia tấm liên tục thành các tấm đơn để xác định nội lực
(chia càng nhỏ thì tính càng chính xác)
a) tấm mái 2 nhịp ; b) tấm mái 3 nhịp; c) tấm mái 4 khối nhịp ; d) ký hiệu
cách liên kết ở tấm biên .
2. Đối với tấm mặt bằng hình tam giác chịu tải trọng phân bố đều p, các
cạnh kê khớp; mômen uốn và phản lực gối lớn nhất của giải rộng đơn vị của tấm
phụ thuộc tỉ số 2 cạnh
yx
ll /
và đợc tính theo công thức:

( )
3
10.2/

=
yxxx
lplM

;
( )
3
10.2/

=
yxyy
lplM

;
2
10

=
x
lpV

(2.3)
10
3
1222
10.

=
lplM

3
1221
10.

=
lplM

3
122
'
2
10.

=
lplM

3
2211
10.

=
lplM

3
1222
1.

=
olplM

3
121
'
1
10.

=
lplM

d)
c)
b)
a)
Cạnh lên kết cứng
Cạnh kê khớp
Cạnh tự do
Cạnh kê điểm (kê lên cột)
43
3 4
1 2
21
31 2321
1 2 21
Các hệ số

;;
yx
đợc tra bảng theo đồ thị ở phần 2 phụ lục 1
3. Đối với các tấm mặt bằng hình elíp chịu tải trọng phân bố đều p, xung
quanh kê khớp: mômen uốn và phản lực gối lớn nhất của giải rộng đơn vị của
tấm phụ thuộc tỉ số cạnh dài trên cạnh ngắn và đợc tính theo công thức:

32
222
10.

= plM

;
32
211
10.

= plM

;
2
2
10

= plV

; (2.4)
Các hệ số

;;
12
đợc tra bảng theo đồ thị ở phần 3 phụ lục 1
4. Đối với các tấm mặt phẳng hình tròn chịu tải trọng phân bố đều p, chu vi
kê khớp: mômen uốn và phản lực gối lớn nhất của giải rộng đơn vị của tấm đợc
tính theo công thức:

2
1875,0 prMM
tr
==
;
2
125,0 prM
t
=
;
prV 5,0=
(2.5)
trong đó:
r
M

t
M
là các mômen uốn theo phơng bán kính và phơng tiếp
tuyến, các ký hiệu xem ở phần 4 phụ lục 1.
5. Đối với các tấm hình quạt, chịu tải trọng phân bố đều p, các cạnh kê khớp:
mômen uốn và phản lực lớn nhất giải rộng đơn vị của tấm tính theo công thức:
- theo hình 1 phần 5 phụ lục 1:

2
0785,0 prM
r
=
;
2
0311,0 prM
t
=
;
prV 426,0=
(2.6)
- theo hình 2 phần 5 phụ lục 1:

2
0366,0 prM
r
=
;
2
0339,0 prM
t
=
;
prV 35,0=
(2.7)
Chú ý:
1. Đơn vị dùng trong các công thức trên:
- tải trọng p - KN/m
2
;
- mômen
tr
MMMM ;;;
21
- KN/m
2
;
- phản lực V - KN;
- nhịp mái
yx
llll ;;;
21
- m;
2. Khi dùng các thanh xiên để mở rộng gối đỡ, chiều dài của nhịp sẽ tính từ
điểm tựa của các thanh xiên vào dàn (H2.4).

Hình 2.4. Nhịp dàn khi dùng thanh xiên để mở rộng gối
a) mái 1 nhịp; b) mái 2 nhịp; 1. mômen uốn khi gối không có thanh xiên;
2. mômen uốn khi gối có thanh xiên.

2.1. Xác định nội lực trong các thanh dàn:
Sau khi tính đợc nội lực trong tấm mái theo các công thức (2.1) đến
(2.7), có thể từ đó xác định tiếp đợc nội lực trong các thanh của dàn tùy theo sơ
đồ cấu tạo của dàn.
11
b)
a)
1
2
1
2
L
L
o
L
o
LL
L
o
a) Đối với các dàn tạo thành từ các dàn phẳng đặt thẳng đứng, có các thanh
cánh tạo nên các ô lới hình vuông ( H.2.1,a), nội lực trong các thanh cánh Nc và
thanh bụng xiên ở gối Nx đợc tính theo các công thức:

haMN
c
/1,2
max
=
;

sin/4,1
1
VaN
x
=
(2.8)
b) Đối với các dàn tạo thành từ các dàn phẳng đặt thẳng đứng xiên góc 45
0
(so với đờng biên mái) có các thanh cánh tạo nên các lới hình vuông (H.2.1,b):

haMhaMN
c
/.13,1)2/(.6,1
maxmax
==
(2.9)


sin/875,0)sin2/(75,1
11
VaVaN
x
==
(2.10)
c) Đối với sơ đồ dàn gồm các dàn đặt theo 3 hớng, các thanh cánh tạo nên
hình tam giác (H.2.1,c):

hMMN
Yxc
/)289,0866,0(3,1 =
; (2.11)

)sin/(6,1
1

nVaN
x
=
(2.12)
Trong đó :
h- chiều cao của tám mái (khoảng giữa hai trục của các cánh);
a- kích thớc của các cạnh ô lới tạo bởi các thanh cánh ;
a
1
- khoảng cách giữa 2 gối tựa cạnh nhau của tấm mái dọc theo các cạnh;


- góc nghiêng của thanh xiên so với mặt phẳng nằm ngang ;
M
max
- mô men uốn lớn nhất M
1
và M
2
trong giải rộng đơn vị của tấm đặc ;
2,1; 1,6 ; 1,3 - là các hệ số điều chỉnh kể đến sự khác nhau giữa các
mômen uốn trong tấm đặc và tấm rỗng;
1,4 ; 1,75 ; 1,6 - các hệ số điều chỉnh kể đến sự khác nhau của phản lực
gối trong tấm đặc và tấm rỗng
M
x
; M
Y
- mômen uốn của giải rộng đơn vị của tấm theo hệ tọa độ x,y
(H.2.5);
V- phản lực gối của giải đơn vị của tấm đặc;

=
x
N
, nội lực nén đối với thanh xiên đi lên và kéo đối với thanh
xiên đi xuống.
Hình 2.5. Trục tọa độ của tấm mái khi các thanh cánh tạo nên ô lới hình
tam giác và lục giác .
d. Đối với các tấm tạo thành từ các đơn nguyên hình chóp 5 mặt (H.2.2,a):

h
aM
N
c
.
1,2
max
=
;

sin
8,0
sin2
6,1
11
VaVa
N
x
==
(2.13)
e. Đối với các tấm tạo thành từ các đơn nguyên hình chóp 5 mặt nhng cánh
dới gồm các thanh xiên (H.2.2,b):
12
a
y
x
a
x
y
x
y
a

h
aM
N
c
.
2
max
'
=
;
h
aM
h
aM
N
d
c
414,1
.2
.
2
maxmax
==
(2.14)
f. Đối với các tấm tạo thành từ các hình chóp 4 mặt (H.2.2.c) tính theo các
công thức (2.11); (2.12).
g. Đối với các tấm tạo thành từ các hình chóp 7 mặt (H.2.2,d):

( )
h
aMM
h
aMM
N
YxYx
t
c
.375,0
2
) 3(
5,1
+
=
+
=
; (2.15)

h
aM
N
Y
t
c
.
5,1=
; (2.16)

( )
h
aMM
N
Yx
d
c
289,0866,0
5,1

=
(2.17)


sin
8,0
sin2
6,1
11
VaVa
N
x
==
(2.18)
Trong đó:
d
c
t
c
NN ;
là nội lực trong thanh cánh trên và cánh dới của dàn, các
ký hiệu khác vẫn nh điều c.
h. Đối với các tấm hình thành từ các đơn nguyên hình chóp nhng có đỉnh
quay lên trên thì trong các công thức từ (2.13) đến (2.18) đổi
t
c
N
thành
d
c
N
, đổi
d
c
N
thành
t
c
N
và dấu - thành dấu + đối với N
x
(nếu thanh
xiên gối chịu kéo).
i. Khi tấm tựa lên các cột riêng, nội lực trong các thanh xiên ở gối phụ
thuộc giá trị của phản lực V, số lợng thanh xiên ở gối n và góc nghiêng
của chúng với mặt phẳng nằm ngang

:

( ) ( )

sin./sin./ nApnVN
x
==
(2.19)
trong đó: A là diện tích chịu tải của cột
p là ứng suất trong cột
j. Lực của các thanh xiên trong gối có mở rộng bằng lực trong các thanh
xiên (H.2.6) đợc tính theo công thức (2.19) khi thay các gía trị tơng ứng của n và

.

Hình 2.6. Mở rộng gối tựa bằng thanh xiên
II. Kết cấu mái lới không gian hai lớp dạng vỏ trụ
1. Dạng mặt mái
Mái lới không gian vỏ trụ hai lớp là mái có mặt cong một chiều, dùng phủ
các mặt bằng hình chữ nhật. Dọc theo hai biên thẳng mái tựa lên gối (cột hoặc
13
dầm giằng giữa các đầu cột), theo phơng ngang thờng tựa lên vách cứng đầu hồi
hoặc vách cứng trung gian.
Tỉ số giữa độ võng f với nhịp : f/l = 1/6

1/10.
a)
b)
Hình 2.7. Mái lới không gian hai lớp vỏ trụ
2. Cấu tạo mái
- Mái vỏ trụ hai lớp gồm 2 lớp thanh cánh và hệ thanh bụng nh loại mái lới
dạng phẳng. Sơ đồ bố trí các thanh thờng có hai loại: gồm các dàn phẳng đặt
song song theo phơng đờng sinh và các dàn phẳng đặt xiên (H2.7a); hoặc tổ hợp
từ các đơn nguyên hình chóp (H2.7,b- tổ hợp từ các đơn nguyên hình chóp 5
mặt).
- Các kích thớc hinh học của mái:
+ Nhịp L của mái có độ lớn bất kỳ tùy theo kiến trúc;
+ Chiều cao của dàn h = (1/15

1/30)L;
+ Góc nghiêng của các thanh xiên so với phơng ngang
00
4540 ữ=

;
+ Chiều dài các thanh: từ chiều cao h và

có thể xác định đợc chiều
dài a của các thanh cánh (khoảng cách giữa 2 nút dàn) và chiều dài b của các
thanh xiên. Riêng mái ghép từ các đơn nguyên hình chóp 5 mặt (đáy vuông), với
0
45=

có chiều dài các thanh cánh
hha 4142,145cos.2
0
==
; và từ các hình chóp 4
mặt (đáy tam giác đều)
hha 732,130cos.2
0
==
. Thông thờng chiều dài các thanh
dàn a = 1,2

3 m.
14
4. Tính toán mái lới không gian hai lớp vỏ trụ
4.1. Các yêu cầu và các bớc tính toán mái hai lớp vỏ trụ giống nh đã nêu ở
các điều 1.2 cho mái lới dạng phẳng.
4.2. Cách tính sơ bộ mái lới không gian dạng vỏ trụ hai lớp
- Xác định các thông số hình học cơ bản: giả sử mái có nhịp l, mũi tên vồng
f, bán kính cong R, góc trọng tâm từ gối đến giữa nhịp
o

, chiều dài cung cong
của mái L (H.2.8).Ta có các mối liên hệ sau:

( )
fflR 8/4
22
+=
;
Rl 2/arcsin
0
=

;
0
0
90/

RL =
(2.20)
Hình 2.8. Sơ đồ tính vỏ trụ dới tác dụng của tĩnh tải
a) dải rộng đơn vị khi xác định tải trọng và nội lực ; b) sơ đồ tác dụng của tĩnh
tải
- Xác định các tải trọng chính:
+ Trọng lợng bản thân kết cấu chịu lực của mái có thể tính gần đúng theo
công thức:

lg
c
.=
(2.21)
Trong đó:
c
g
- trọng lợng tiêu chuẩn của kết cấu chịu lực của mái;

- hệ số
chi phí vật liệu (đối với thép

=3-5; hợp kim nhôm

=1,5-2,5); l - nhịp mái
(m).
Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải nh trên hình 2.8,b.
+ Sơ đồ tác dụng của tải trọng gió nh trên hình 2.9.a. Giá trị của các tải trọng
q tính nh sau:

15
1
L
f
y
x
V
L
H
H
g
f
a)
b)


0

0

q
1
2
q
q
3
0,7f
f
H
A
A
V V
A
B
H
L
c
1,0
0,8
0,6
0
0,2
0,4
1
2 3
1 1
4
5
1 1
87
11
6
1
9 L
1
c
2
3
c
1
c
b)
a)
Hình 2.9. Sơ đồ tác dụng của tải trọng gió lên vòm
a) Sơ đồ tính ; b) đồ thị tra hệ số khí động c
1
, c
2
, c
3
.

KncWq
101
=
;
KncWq
202
=
;
KncWq
303
=
(2.22)
Trong đó:
0
W
- tải trọng gió tiêu chuẩn lấy theo vùng xây dựng theo
TCVN 2757-1995. Tải trọng gió và tác động;
321
,, ccc
- hệ số khí động lấy theo
đồ thị trên hình 2.9,b phụ thuộc tỉ số f/l; n- hệ số vợt tải n= 1,2; K- hệ số kể đến
sự thay đổi tải trọng gió theo chiều cao TCVN 2757-1995. Tải trọng và tác
động.
- Xác dịnh nội lực:
Xét giải rộng đơn vị, coi nh vòm hai khớp có dạng cong nh ở hình 2.8
Vòm rỗng siêu tĩnh 2 khớp, chịu tải trọng đứng, khi tính kể đến hệ số đàn hồi k
do nén:

4
2
2
2
10.
4
.
1
1
.
.
1
1

+

+
=
f
L
fA
J
k


; (2.23)
Trong đó: J; A- mômen quán tính và diện tích tiết diện của các thanh thuộc
dải rộng đơn vị;

- hệ số, phụ thuộc tỉ số f/l và góc trọng tâm
0

, lấy theo bảng
1; L- chiều dài cung cong của vòm;
Bảng 1. Các thông số để xác định giá trị của hệ số k

Hệ số Tỉ số f/l
1/6 1/7 1/8 1/9 1/10

0

:
độ
rad


36
0
5212
0,64350
1,6533
31
0
5327
0,55660
1,7073
28
0
0421
0,48996
1,7420
25
0
0327
0,43734
1,7681
22
0
3711
0,39479
1,7873
Phản lực ngang và đứng của dải rộng đơn vị khi chịu tải trọng đứng:

( )
[ ]
fRgRlkH / cos12/.
00

=
;
RgV
0

=
(2.24)
Khi chịu tải trọng gió, việc xác định các lực xô ngang H
a
, H
b
, các phản lực
đứng V
a
,V
b
là phức tạp, tuy nhiên có thể tính gần đúng theo công thức sau:

;
1
lqH
a

=

;
2
lqH
b

=

;
1
lqV
A

=

;
2
lqV
B

=
(2.25)
Trong đó:
q
- tải trọng gió tính toán không kể đến hệ số khí động (các hệ số
khí động
321
,, ccc
đã kể đến khi thành lập các trị số
2121
,,,

); giá trị của
2121
,,,

lấy theo bảng 2.
Bảng 2. Các hệ số để xác định phản lực ngang và đứng khi chịu tải trọng
gió
Hệ
số
Tỉ số f/l
1/6 1/7 1/8 1/9 1/10
1

2

0,5372
0,4711
0,6041
0,5499
0,6729
0,6269
0,7426
0,7029
0,8130
0,7780
16
a
1

2

0,2275
0,3156
0,2218
0,3090
0,2180
0,3042
0,2154
0,3032
0,2135
0,2975
Lực dọc và mômen uốn trong dải rộng đơn vị tính theo công thức:

;sincos.

QHN +=

yHMM
d
.=
(2.26)
Trong đó: Q - lực cắt trong dầm có nhịp l;

- góc nghiêng của tiếp tuyến
với cung cong tại tiết diện khảo sát với phơng nằm ngang; y- tung độ của tiết
diện khảo sát (H.2.8,b);
d
M
mômen uốn trong dầm nhịp L tại tiết diện khảo
sát
Hình 2.10. Dải để xác định nội lực trong các thanh của vỏ
Trong vỏ hai lớp, lực trong thanh cánh đợc tính theo công thức:

( )
)sin2/(./2/
1

ahMNN =
(2.27)
Trong đó: h - khoảng cách giữa hai trục cánh;

- góc nghiêng của thanh
cánh so với đờng sinh của vỏ; a- bề rộng dải tải trọng (H2.10).
- Kiểm tra ổn định của mái lới vỏ trụ:
Lực nén tới hạn
th
N
của mái có thể xác định gần đúng theo công thức Ơle,
không kể đến ảnh hởng của các vách cứng:

( )
2
2
./. LJEN
xth
à
=
(2.28)
Trong đó : J
x
là mômen quán tính của cặp thanh cánh ứng với diện chịu
tải là a (H2.10):

( )
2/.2/.2
2
2
hAhAJ
x
==
(2.29)
Trong đó: d, d
1
- đờng kính ngoài và đờng kính trong của ống (cm);
A- diện tích tiết diện thanh (cm
2
);
à
- hệ số biến đổi chiều dài tính toán của vòm,
giá trị của
à
phụ thuộc tỉ số mũi tên vồng f với nhịp vòm:
à
=0,55 khi f/l=1/5;
à
= 0,6 khi f/l=1/3;
à
=0,65 khi f/l=1/2,5; E- môđun đàn hồi của thép (daN/cm
2
).
ổn định của vỏ sẽ đảm bảo nếu:

NN
th
>
(2.30)

17


10
20
40
30
70
80
60
50
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
l l
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
50
60
80
70
30
40
20
10
l
l
1
2
M
1
2
M
S¬ ®å 1 S¬ ®å 1
M
2
1
M
2
1
l
l
2
M
M
2
l
l
1
2
M
1
2
M
S¬ ®å 4S¬ ®å 3
M
2
1
M
2
1
l
l
10
20
40
30
70
80
60
50
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
ll
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
50
60
80
70
30
40
20
10
0 0
2
M
M
1
phÇn 1
Phô lôc 1 : Sè liÖu tÝnh to¸n
18
ψα
,
ψβα
,,
2
β
1
M
00
10
20
40
30
50
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
l l
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
50
30
40
20
10
l
l
1
2
M
1
2
M
S¬ ®å 7 S¬ ®å 8
M
2
1
M
2
1
l
l
2
M
M
2
l
l
1
2
M
1
2
M
S¬ ®å 6S¬ ®å 5
M
2
1
M
2
1
l
l
10
20
40
30
70
60
50
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
ll
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
50
60
70
30
40
20
10
M
11
M
1
M
2
M
M
2
M
1
M
1

19
ψβα
,,
2
α
ψβα
,,
1
α
2
α
2
α
1
α
1
α
1
α
2
α
ψ
ψ
ψ
ψ
2
β
1
β
ψβα
,,
2
α
2
α
ψ
ψ
2
β
1
β
1
β
ψβα
,,
2
M
M
1
M
1 1
M
10
20
40
30
70
60
50
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
l l
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
50
60
70
30
40
20
10
l
l
1
2
M
1
2
M
S¬ ®å 5
S¬ ®å 10
M
2
1
M
2
1
l
l
2
M
l
l
1
2
M'
1
2
M
S¬ ®å 12
S¬ ®å 7
M
2
1
M
2
1
l
l
40
80
160
120
200
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
ll
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
100
60
80
40
20
0 0
M
1
2
M
M
2
80 80
0
0
M
2
120
140
M
1
280
240
M'
2 2
M'
1
M
M'
1
20
ψβα
,,
2
α
ψβα
,,
1
α
2
α
1
α
1
α
1
α
ψ
ψ
2
β
1
β
1
β
1
α
2
β
ψβα
,,
ψ
2
β
ψβα
,,
2
β
20
40
80
60
140
120
100
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
l l
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
90
100
110
70
80
60
50
l
l
1
2
M
M'
S¬ ®å 13
S¬ ®å 14
M
M
2
1
l
l
20
40
80
60
100
1,0 1,1 1,2 1,41,3
l
l
2
ll
2
l
l
1,3 1,41,21,11,0
160
80
120
40
0 0
M'
M
M' M'
M'
M'
M'
M
l
l
1
2
M
M
S¬ ®å 16
S¬ ®å 15
M'
M
2
1
l
l
M'
120
21
ψβα
,,
2
α
ψβα
,,
1
α
2
α
2
α
1
α
1
α
ψ
ψ
ψ
1
β
1
β
1
α
2
β
2
α
1
β
1
γ
2
γ
γα
,
2
α
1
α
γα
,
2
α
1
γ
2
γ
1
γ
2
γ
22
ψβα
,,
2
α
ψβα
,,
1
α
2
α
1
α
1
α
1
γ
1
γ
2
γ
Y
α
X
α
ψ
0,5 0,6
0,80,7 1,1 1,21,00,9 1,3 1,4
1,61,5
1,8 1,91,7
10
20
40
30
M
M
x
y
l
x
l
y
30
40
20
1,5
1,41,31,0 1,21,1
50
60
80
70
M
M
2
1
l
x
l
y
1,6
17 1,8 1,9
R
R
M
M
M
t
M
t
M
M
t
R
R
R
t
M
M
90
0
l
l
2
l
l
2
l
l
phÇn 2
phÇn 3
phÇn 4
phÇn 5
Ch ơng 3
QUY TRìNH THI CÔNG LắP dựNG KếT CấU MáI Lới
KHÔNG GIAN MặT BằNG THéP
1. Quy định chung
1.1. Phải lập biện pháp thi công, tổ chức thi công và đợc chủ đầu t và đơn vị
t vấn giám sát phê duyệt khi lắp dựng.
1.2. Khi lắp dựng phải tuân thủ biện pháp thi công đã đợc phê duyệt.
1.3. Trong quá trình lắp dựng phải tiến hành việc kiểm tra thực hiện các
trình
tự thi công lắp dựng. Kết quả kiểm tra phải ghi vào nhật ký công trình.
1.4. Công tác nhân lực
- Hớng dẫn lắp dựng phải do ngời đợc phép thi công lắp dựng đảm nhận.
23
2

1


- Hàn ở công trờng phải do công nhân hàn bậc 4 trở lên thực hiện, đã qua
sát hạch.
- Lắp ráp bulông chất lợng cao phải do công nhân chuyên trách hóa thực
hiện, nắm vững các công nghệ lắp ráp bulông chất lợng cao.
1.5. Vật liệu
- Phân loại và ghi số hiệu của các chi tiết đợc lắp ráp theo thiết kế.
- Các chi tiết lắp dựng đợc quản lý, có chất lợng và số liệu phù hợp với thiết
kế.
1.6. Khi lắp dựng nên dùng phơng pháp cơ giới, phơng pháp tổ hợp khối lớn
sao cho có hiệu quả kinh tế.
2. Công tác chuẩn bị
2.1. Chuẩn bị cho công tác lắp dựng (nhà tạm, công trình phụ ) phải tiến hành
trớc khi lắp dựnh theo các yêu cầu về tổ chức thi công.
2.2. Công tác lắp dựng chỉ đợc tiến hành sau khi đã chuẩn bị xong mặt bằng
và cố định chính xác các gối tựa của mái lới.
3. Phơng pháp lắp dựng
3.1. Nguyên tắc chọn phơng án lắp dựng. Lựa chọn phơng pháp lắp dựng
Dựa theo đặc điểm chịu lực và cấu tạo của mái lới với yêu cầu đảm bảo
chất lợng, an toàn, đảm bảo tiến bộ, phù hợp với điều kiện cụ thể của
công trình và có hiệu quả kinh tế.
Các phơng pháp lắp dựng mái lới thờng đợc dùng:
+ Phơng pháp lắp rời trên cao
+ Phơng pháp lắp theo đoạn hoặc khối,
+ Phơng pháp chuyển trợt trên cao,
+ Phơng pháp cẩu lắp toàn khối,
+ Phơng pháp nâng toàn khối.
3.2. Kiểm tra kết cấu trong quá trình thi công.Sau khi lựa chọn phơng pháp
lắp dựng phải tính toán kiểm tra trong giai đoạn thi công với nội lực thanh,
độ võng, ảnh hởng của gió với khối mái lới khi cẩu lắp. Cần phải tính toán
vị trí móc cẩu, đờng kính cáp cẩu, sức chịu tải của cột chống khi thi công.
3.3. Lắp thử. Trớc khi lắp dựng chính thức cần lắp dựng thử, cẩu lắp thử bộ
phận mái lới theo biện pháp thi công đã duyệt. Khi thấy đảm bảo tính khả
thi mới đợc lắp dựng chính thức.
3.4. Dụng cụ đo. Các thớc thép dùng cho chế tạo, xác định vị trí gối tựa, lắp
dựng, nghiệm thu mái lới nhất thiết chỉ dùng một loại thớc thép đúng tiêu
chuẩn.
3.5. Phơng pháp lắp rời trên cao
3.5.1. Phạm vi áp dụng
- áp dụng cho các mái lới nút cầu liên kết bằng bulông, các mái lới có
nhiều gối tựa đợc phân bố theo biên.
- áp dụng cho các công trình có mặt bằng bên ngoài chật hẹp không sử
dụng đợc cần trục, bên trong không đủ diện tích mặt bằng để tổ hợp khối
mái lới.
3.5.2. Trình tự lắp dựng:
- Lắp dựng hệ sàn công tác tới sát vị trí cần lắp dựng cho tong khối mái
lới.
- Hệ sàn công tác phải đảm bảo độ vững chắc an toàn, đủ độ cứng.
24
- Để lắp rời trên cao, lần lợt đa các loại thanh cánh dới, thanh bụng, thanh
cánh trên lên hệ sàn công tác bằng các buli. Các loại thanh này đợc phân
loai, đặt vào các vị trí riêng biệt để tránh nhầm lẫn.
- Trình tự lắp dựng đợc tuân theo các nguyên tắc sau:
+ Lắp các thanh từ hai bên gối vào giữa nhịp.
+ Lắp các thanh cánh dới trớc, tiếp theo lắp các thanh bụng, sau đó mới
lắp các thanh cánh trên.
+ Lắp nối các thanh cuối cùng ở giữa nhịp, các thanh này lắp thêm lò xo ở
đầu ống lồng của thanh để có thể lắp đợc dễ dàng.
- Khi lắp đến từng nút cầu ở thanh cánh dới, đặt các cột chống. Các cột
chống phải đợc tính toán về sức chịu tải và tính ổn định.
- Dới chân các cột chống phải có các biện pháp gia cờng để tránh bị lún, có
kích điều chỉnh đợc cao độ của điểm đỡ.
- Quá trình lắp dựng phải đảm bảo độ chính xác và tránh sai số tích lũy.
- Trong khi thi công phải thờng xuyên kiểm tra các đờng trục, tim, cao độ,
độ thẳng. Nếu thấy sai số vợt quá quy định thì phải điều chỉnh ngay.
- Lắp xong khối mái nào thì phải kiểm tra ngay kích thớc hình học của khối
mái đó. Sau khi kiểm tra xong mới đợc lắp khối mái tiếp theo.
- Tháo dỡ cột chống cần đề phòng 1 điểm gối đỡ nào đó bị tập trung chịu
lực.
- Cần căn cứ vào độ võng do trọng lợng bản thân của kết cấu tại điểm
chống và dùng biện pháp chia tầng chia đọan để hạ theo tỉ lệ hoặc dùng
phơng pháp hạ đồng thời, mỗi bớc hạ không quá 10mm để hạ dần các cột
chống.
3.5.3. Ưu điểm của phơng pháp lắp rời trên cao:
- Dễ điều chỉnh các sai số trong từng vị trí của khối mái lới.
- Tránh đợc các sai số lớn của khối mái, của toàn bộ mái lới.
- Tránh đợc sự va chạm của khối mái với các kết cấu khác.
3.5.4. Nhợc điểm của phơng pháp lắp rời trên cao:
- Khối lợng lắp dựng hệ sàn công tác khá lớn.
- Chỉ áp dụng cho mái lới có hệ nút cơ khí (liên kết thanh vào nút đợc thực
hiện bằng liên kết bulông).
3.6. Phơng pháp lắp theo đoạn hoặc khối
- Để dễ lắp ghép mái, tại vị trí liên kết với đoạn (khối với khối) nên dùng
liên kết bulông.
- Tại các vị trí liên kết đoạn với đoạn (khối với khối), phải có hệ giáo, sàn
thao tác phục vụ cho công tác lắp ghép, để đặt các cột chống tạm.
3.6.1. Ưu điểm của phơng pháp lắp theo đoạn hoặc khối:
- Có thể dùng cho mái lới sử dụng nút cơ khí hoặc nút hàn.
- Có tính cơ giới hóa cao.
- Thời gian lắp dựng nhanh hơn lắp rời từng thanh.
3.6.2. Nhợc điểm của phơng pháp lắp theo đoạn hoặc khối
- Dễ bị sai số tích lũy dồn về đoạn (khối) cuối cùng.
- Phải điêù chỉnh kích thớc thanh nối giữa hai đoạn nếu xảy ra sai số do lắp
giáp.
25