buoi 8 tai trong nha thep

5/16/2021

xaydung.org

KHÓA HỌC THIẾT KẾ

NHÀ THÉP TIỀN CHẾ

(KÈO ZAMIL)

(PRE ENGINEERED

BUILDING)

KỸ SƯ: PHAN LẠC THIỆN TÂM

BÀI 6:TẢI TRỌNG TRONG NHÀ THÉP TIỀN

CHẾ (LOAD IN PRE-ENGINEERED BUILDING)

Tài liệu được phát hành miễn phí nghiêm cấm re-upload nhằm mục đích thương mại xaydungpro.org

1

I.KHÁI QUÁT

Hiện nay các công ty nhà thép chuyên nghiệp thường sử dụng các bộ tiêu chuẩn sau tính toán thiết kế

như sau

Về tải trọng thiết kế

+ IBC (2006,2012,2018) Internation building code (bao gồm ASCE 7 (05/10/16))

+ UBC 97 uniform building code

+ MBMA (2006/2012/2018) Metal Building Manufacturers Association, Metal Building Systems Manual

Về Tiêu chuẩn tính toán cấu kiện

+ AISC-360 American Institute of Steel Construction Specification for Structural Steel Buildings ( AISC

360-05/10/16)

+ AWS D1.1, D1.1M /10 American Welding Society,Structural welding code Steel

+ AISI 2001/2012 America iron Steel institute, North of America Specification for design of cold form steel

Structural member


2

1

5/16/2021

xaydung.org


3


4

2

5/16/2021

xaydung.org


5


6

3

5/16/2021

xaydung.org


7

II. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

II.1 TỈNH TẢI (Dead Loads)

Tỉnh tải là trọng lượng bản thân của hệ kết cấu thứ cấp tôn xà gồ (secondary elements) tác động lên hệ khung chính

Có thể xác định nhanh như sau\

• Xà gồ + Tôn (0.5mm) : 0.1 kN/m2

• Xà gồ + Tôn (0.5mm) + Tôn Liner(0.5mm) . : 0.15 kN/m2

• Xà gồ + Tôn Seam. : 0.12 kN/m2

Ví dụ : Seam (7kg/m2)+ sub purlins (5kg/m2) +xà gồ (5kg/m2) + tôn lớp dưới (5kg/m2)= 0.22 kn/m2

Lấy 0.23(kn/m2) thiên về an toàn

8


4

5/16/2021

xaydung.org


9


10

5

5/16/2021

II.2 HOẠT TẢI (Live Loads)

Có thể dựa theo bảng 1607.1 IBC2006 hoặc bảng 4-1 ASCE 7-05 hoặc bảng 1.3.3 MBMA 2006 quy định tải cho mái

bằng thường là 0.96 KN/m2 tùy độ dốc mái và diện tích phân bố của mái

xaydung.org

11


Tuy nhiên các công ty nhà thép hiện nay nhằm cạnh tranh thường tách ra hai loại hoạt tải

+ Live load on frame (hoạt tải tác động khung)

+ Live load on roof (hoạt tải tác động lên mái)

Dựa theo bảng 3 mục 24 TCVN 2737-1995 (2020) giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải mái bằng không sử dụng là 30 KG/m

12


6

5/16/2021

II.3 Tải treo (Collateral loads)

Tải treo (collateral load) là tải trọng treo phụ thêm được xem như một loại tỉnh tải bao gồm trọng lượng treo của các hệ

như celling, sprinkler có thể tham khảo bảng 1.3.1c MBMA 2006

xaydung.org

13


II.4 Tỉnh tải và Hoạt tải sàn (Mezzanine loads)

Thường khi tính toán sàn lững mezzanine thì tám tôn chỉ chịu hoạt tải thi công 0.5kn/m2 và tỉnh tải đổ bê tông

14


7

5/16/2021

II.4 Giảm Hoạt tải sàn (Reduction loads)

Dựa vào công thức 4.1 ASCE 7-05

Trong đó

+ L là hoạt tải đã được giảm (kn/m2)

+ Lo là hoạt tải tra từ tiêu chuẩn (kN/m2)

+ At là diện tích phân bố của cấu kiện

(m2)

+ KLL là hệ số hoạt tải của cấu kiện dựa vào

bảng 1607.9.1 IBC 2006 và bảng 4.2

ASCE 7-05

4.57

L= L (0.25 )

o

+

k A

LL

T

xaydung.org


15

II.3 Tải trọng gió (Wind loads) ASCE 7-05

Đối với tiêu chuẩn ASCE 7-05 đưa ra 3 cách xác định tải trọng gió

• Phương pháp đơn giản hóa (Simplified Procedure)

• Phương pháp phân tích (Analytical Procedure)

• Phương pháp thổi hầm gió (Wind Tunnel Procedure)

Trong đó phương pháp hay sử dụng nhất hiện nay là phương pháp phân tích (Analytical Procedure)

Áp lực gió tối thiểu đối ASCE 7-05 sẽ là 0.48 kN/m2, độ đóc mái tối đa là 45 độ, mái một mái dốc (Mono-slope) 30 độ, Chiều cao

trung bình h phải bé hơn 60feet (18m). Đối với ASCE 7-10/16 áp lực tối thiểu là 0.77(kN/m2)

16


8

5/16/2021

xaydung.org


17


18

9

5/16/2021

Phương pháp đơn giản hóa (Simplified Procedure) sử dụng các

bảng tra có sẳn tại bảng tra 6.2-6.3 ASCE 7-05. Phương pháp

này ít được sử dụng

xaydung.org

Các hướng dẫn gió dưới đây sẻ tính hoàn toàn theo

phương pháp phân tích (Analytical Procedure)

(Method 2) không sử dụng phương pháp đơn giản hóa

(Simplified Tài liệu được Procedure) phát hành miễn (Method phí nghiêm 1) cấm re-upload nhằm mục đích thương mại xaydungpro.org

19

Phương pháp phân tích (Analytical Procedure) thực hiện tính toán cho hai loại cấu kiện chính cho nhà thép tiền chế

• Hệ khung cản gió chính (hay hệ khung chính ) (Main wind force resisting system) (MWFRS)

• Hệ kết cấu phụ xà gồ và tôn bao che (Component and cladding) (C&C)

Đối với cách tính gió cần xác định mức độ đóng kín của công trình.ASCE 7-05 chia nhà là 3 cấp

• Nhà đóng kín hoàn toán (Enclosed Buildings) không thuộc hai loại dưới đây

• Nhà mở hoàn toàn (Open Building) tất cả các mặt bao che xung quanh phải trống 80% mỗi mặt

• Nhà đóng kín một phần (Partially Buildings) phải thỏa hai điển kiện như sau

Điều kiện để xét các mức độ như trên được xét như sau

Trong đó

20


10

5/16/2021

xaydung.org


21


22

11

5/16/2021

xaydung.org


23


24

12

5/16/2021

xaydung.org

Bước 1 : Tính diện tích lổ mở Ao

Bước 2 : Kiểm tra xem có đủ điều kiện nhà Openning ko

Suy ra ko phải Tài là liệunhà được Open phát hành miễn phí nghiêm cấm re-upload nhằm mục đích thương mại xaydungpro.org

25

Bước 3: Kiểm tra xem phải Partially Enclose building ko ?

Điều kiện để đủ Partially Enclose building

so sánh điều kiện đầu tiên 60.96x7.62=464.52 < 1.1x560=616

Không thỏa điều kiện 1 thì không cần check điều kiện 2

Nếu ASCE 7-05/10 thì ở đây có thể xác định là Enclosed

Bước 4: Kiểm tra Enclosed

26

Không thỏa điều kiện Enclose nên xếp vào mục Partially Open Bulding nếu ASCE 7-16


13

5/16/2021

2.3.1. Áp lực gió cơ bản (velocity pressure)

Dựa theo mục 6.5.10 ASCE 7-05

Trong đó

q K K K V I lb ft m s

2 2

h

= 0.0256

z

zt

d

( / )( / )

q K K K V I N m m s

2 2

h

= 0.613

z

zt

d

( / )( / )

q K K K V I kN m km h

5 2 2

h

= 4.0210 −

z

zt

d

( / )( / )

+ Kd là hệ số hướng gió (Directionality factor) (Table6.4(80))

thường lấy bằng 0.85 đối với kết cấu chính chịu tải trọng gió

và các tấm bao che cấu kiện kèm theo (purlins, Girts,Sheeting)

xaydung.org

+V (m/s)(basic wind speed) là vận tốc cơ bản đo trong 3s (Gust

3s)chu kì vượt đỉnh là 50 năm đo tại độ cao 10m tương ứng địa hình

C


27


28

14

5/16/2021


2 2

h

= 0.0256

z

zt

d

( / )( / )

q K K K V I N m m s

2 2

h

= 0.613

z

zt

d

( / )( / )


5 2 2

h

= 4.0210 −

z

zt

d

( / )( / )

xaydung.org


29


2 2

h

= 0.0256

z

zt

d

( / )( / )

q K K K V I N m m s

2 2

h

= 0.613

z

zt

d

( / )( / )


5 2 2

h

= 4.0210 −

z

zt

d

( / )( / )

30


15

5/16/2021

xaydung.org


31


32

16

5/16/2021


2 2

h

= 0.0256

z

zt

d

( / )( / )

q K K K V I N m m s

2 2

h

= 0.613

z

zt

d

( / )( / )


5 2 2

h

= 4.0210 −

z

zt

d

( / )( / )

xaydung.org


33


34

17

5/16/2021

xaydung.org



(KÈO ZAMIL)

(PRE ENGINEERED

BUILDING)




(TIẾP THEO)


35


36

18

5/16/2021

xaydung.org


37


38

19

5/16/2021

Quy trình tính gió theo ASCE

7-05

Xác định kích thước công

trình,điều kiện đóng mở

(Enclose condition)

xaydung.org

XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TÍNH

GIÓ (XEM CÓ CẦN ĐỔI

GIÓ HAY KHÔNG)

TÍNH TOÁN ÁP LỰC CƠ BẢN

DỰA VÀO 6.5.10 ASCE 7-05

Tính toán áp lực gió

thiết kế hệ kết cấu

chính (Main wind

force Resisting

System (MWFRS)

Tính toán áp lực gió

thiết kế cho hệ kết cấu

phụ và bào che

(Component and

cladding) (C&C)

Tính toán diện

truyền tải và truyên

lên mô hình tính

toán


39

II.5 Chuyển đổi tốc độ gió từ tiêu chuẩn Việt Nam sang vận tốc ASCE 7-05


2 2

h

= 0.0256

z

zt

d

( / )( / )

q K K K V I N m m s

2 2

h

= 0.613

z

zt

d

( / )( / )

q = K V I kN m km h

h

5 2 2

4.02 10 −

z

( / )( / )

Đối với ASCE 7-05

Vận tốc cơ bản (Basic wind velocity) (m/s) được định nghĩa là

vận tốc trung bình được đo trong khoảng thời gian 3 giây và chu

kỳ vòng lặp là 50 năm được đo tại độ cao 33ft (10m), tương ứng

với địa hình C.

Đối với TCVN 2737-1995 (2020)

40


20

5/16/2021

• Địa hình A là địa hình trống trải, không có hoặc có rất ít

vật cản cao không quá

1,5m(bờ biển thoáng, mặt sông ,hồ lớn, cánh đồng,..)

• Địa hình B là địa hình tương đối trống trải, có một số

vật cản thưa thớt cao không

quá 10m(vùng ngoại ô ít nhà , thị trấn, làng mạc,..)

xaydung.org

• Địa hình C là địa hình bị che chắn mạnh , có nhiều vật

cản sát nhau cao từ 10m trở

lên (trong thành phố, vùng rừng rậm…)

Ở đây nếu so sánh với TCVN thì bảng đồ phân vùng áp lực gió của việt nam thì áp lực đang được đo tại đo tại 3s

nhưng chu kỳ vòng lặp vượt đỉnh là 20 năm, cũng đo tại độ cao 10m.

Xét về mặt địa hình thì địa hình B của Việt Nam tương đương địa hình C của ASCE, địa hình A tương đương với địa

hình D và địa hình C gần tương đương với địa hình A.

41


II.5.1: Cách 1 : Đổi vận tốc gió theo hệ số quy đổi bảng 4.3 và 4.4 QC02-2009

Trong TCVN 2737-1995 (2020) và 229-1999 cũng như bản Draft 2737-2006 đều ko hướng dẩn cách đổi vận tốc gió

sang các chu kỳ vòng lặp cũng như thời gian đo khác nhau. Tuy nhiên để khắc phục điều này Quy chuẩn quốc gia về

số hiệu tự nhiên dùng trong xây dựng QC-02-2009 đã ban hành các hướng dẫn để quy đổi vận tốc gió

42


21

5/16/2021

II.5.2: Cách 2: sử dụng công thức quy đổi vận tốc của ASCE7-05

Tiêu chuẩn ASCE7-05 đưa 2 biểu thức ứng với hai vùng có bão (Hurricane) và vũng có mức độ bão được đánh giá là

thấp (non-Hurricane) tỷ số này được thể hiện ở hình bên dưới

xaydung.org

43

Hình 1.4 Bảng phân biệt giũa gió bão và gió ko có bão (MRI mean

Tài liệu được recurrence phát hành interval miễn (chu phí nghiêm kỳ) cấm re-upload nhằm mục đích thương mại xaydungpro.org


44

22

5/16/2021

xaydung.org


45


46

23

5/16/2021

xaydung.org


47


48

24

5/16/2021

II.6 Tính toán cho hệ khung chính (MWFRS) (h<18m)

Đối với khung được xem là Rigid như hệ khung nhà thép tiền chế (P.E.B) dựa vào mục (6.5.12.2.1 ASCE 7-05) ta có

công thức tính toán áp lực gió thiết kế (design wind pressure) cho hệ kết cấu chình chịu tại gió (Main wind force

Resisting System (MWFRS) như sau

xaydung.org

49


Đối với kết cấu Parabet (Fascia)

50


25

5/16/2021

II.6.1. Gió mái một mái dốc (Gable Clear Span) đói với nhà đóng kính và bán đóng kính (Enclosed and Partital

Enclosed)

xaydung.org

ASCE 7 -05 đưa ra 2 trường hợp tải (load case) bao gồm trường hợp cơ bản (Basic load case) và trường hợp xoắn

(Torsion load case). Dựa theo (Note 5 of Figure 6-10 ASCE 7-05) thì chỉ bỏ qua trường hợp xoắn khi nhà có chiều cao

đỉnh mái (ridge height) .Nhà dưới hai tầng và sử dụng loại kết cấu nhẹ (lighting frame) hoặc nhà được đánh giá thuộc

loại dẻo (flexiable building) Để đơn giản hóa tính toán ta thường bỏ qua trường hợp hoắn chỉ xét đến đối với nhà từ 5

tầng trở lên có chiều cao trên 25m hoặc dạng nhà thiết kế dạng flexiable

51


52


26

5/16/2021

xaydung.org


53


54

27

5/16/2021

Ghi chú:

• Dấu (+) và (-) tương

ứng kí hiệu áp lực gió

hướng vào và hướng ra

khỏi công trình

• Nếu hệ số khí động

vùng 2 và 2E có dầu (-) thì

vùng 2/2E chỉ được chất

trong khoảng bề rộng (B

là bê rộng nhà, là chiều

cao giọt nước (eave

height)), khoảng còn lại

đến đỉnh mái được chất

theo hệ số 3/3E

• Bề rộng vùng

endzone

xaydung.org


55


56

28

5/16/2021

xaydung.org


57

Ghi chú:

• Dấu (+) và (-) tương ứng kí hiệu áp lực gió hướng

vào và hướng ra khỏi công trình

• Nếu hệ số khí động vùng 2 và 2E có dầu (-) thì vùng

2/2E chỉ được chất trong khoảng bề rộng (B là bê rộng

nhà, là chiều cao giọt nước (eave height)), khoảng còn lại

đến đỉnh mái được chất theo hệ số 3/3E

• Bề rộng Tài vùng liệuendzone

được phát hành miễn phí nghiêm cấm re-upload nhằm mục đích thương mại xaydungpro.org

58

29

5/16/2021

xaydung.org


59


60

30

11000 E.H

1000 10000

5/16/2021


Ví dụ: Tính gió cho hệ khung chính bằng tiêu chuẩn ASCE 7-05 cho nhà có thông số như sau

Nhà hệ khung Clear span có kích thước

+ Rộng 23m (out to out of steel lines)

+ Dài 63m (out to out of steel lines)

+ Bays 8@8000

Cột đứng lên cột bê tông cao 1m và có chiều cao giọt nước (Eave height 11.00m)

Hệ cột Endwall sử dụng hệ kết cấu Post and Beam (1@7500+1@8000+1@7500)

Độ dốc mái 1:10 (10%)

Tải trọng gió

+ Vận tốc cơ bản: 130 (km/h) (3 second gust wind speed)

X

+ Dạng địa hình B

1 2 3 4 5 6 7 8 9

64000 OUT TO OUT OF STEEL LINES

A B C D

ROOF SHEETING PANEL

PURLIN

C L OF RIDGE

RIDGE VENT

10

1

8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000

GUTTER

A B C D


7500 8000 7500

xaydung.org

61

CANOPY

DSD

DSD

CANOPY

STEEL LINE

ENDWALL COLUMN

3000 3000

X-BRACING

GIRT

DOWN SPOUT

F.F.L.

P&B @ END

STEEL LINE

P&B @ END

MAIN FRAME COLUMN

1000mm HEIGHT CONCRETE PEDESTAL BY OTHERS

X

Tài liệu được phát hành miễn phí nghiêm cấm re-upload nhằm mục đích 23000 OUT thương TO OUT OF STEEL mại LINES xaydungpro.org

62

COLUMN LAYOUT PLAN

31

5/16/2021

X

1 2 3 4 5 6 7 8 9


8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000

A B C D


7500 8000 7500

CANOPY

DSD

3000 3000

X-BRACING

DSD

STEEL LINE

ENDWALL COLUMN

CANOPY

P&B @ END

STEEL LINE

MAIN FRAME COLUMN

P&B @ END

X


COLUMN LAYOUT PLAN

1 2 3 4 5 6 7 8 9


8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000

A B C D


7500 8000 7500

xaydung.org

63

S

S S S S S S S

3000 3000

S

S S S S S S S

RIDGE VENT

X

Tài liệu được phát hành miễn phí nghiêm cấm ROOF re-upload PLAN nhằm mục đích thương mại xaydungpro.org

64

32

5/16/2021

A B C D

C L OF RIDGE

ROOF SHEETING PANEL

PURLIN

RIDGE VENT

10

1

xaydung.org

GUTTER

GIRT

DOWN SPOUT

11000 E.H

1000 10000

F.F.L.




65

1 2 3 4 5 6 7 8 9

WALL SHEETING PANEL

OPEN UP TO 1000mm. FOR BLOCKS BY OTHERS

MAIN FRAME COLUMN

BRACING

RIDGE VENT

ROOF SHEETING PANEL

3000 3000

F.F.L.



SIDEWALL ELEVATION @ GRID LINE - A


66

33

5/16/2021

9

8

7

6

5

4

3

2

1

RIDGE VENT

ROOF SHEETING PANEL

MAIN FRAME COLUMN

BRACING

WALL SHEETING PANEL


xaydung.org

3000

3000

F.F.L.



SIDEWALL ELEVATION @ GRID LINE - D


67

D

C

B

A

ENDWALL RAFTER

ENDWALL COLUMN

RIDGE VENT

Z S

GUTTER

DOWN SPOUT

F.F.L.

DSD



Tài liệu được phát hành ENDWALL miễn phí nghiêm ELEVATION cấm re-upload @ GRID LINE nhằm - mục 1 đích thương mại xaydungpro.org

68

34



5/16/2021

ENDWALL ELEVATION @ GRID LINE - 1

A B C D

WALL SHEETING PANEL


RIDGE VENT

ENDWALL RAFTER

ENDWALL COLUMN

xaydung.org

Z S

F.F.L.

DSD



Tài liệu được phát hành miễn phí nghiêm ENDWALL cấm re-upload ELEVATION nhằm @ mục GRID đích LINE thương - 9 mại xaydungpro.org

69


70

35

5/16/2021

xaydung.org


71


72

36

5/16/2021

xaydung.org


73



(KÈO ZAMIL)

(PRE ENGINEERED

BUILDING)




(TIẾP THEO)


74

37

5/16/2021

xaydung.org


75


76

38

5/16/2021

xaydung.org


77


78

39

5/16/2021

II.6 Tính toán gió cho hệ bao che Component and Cladding (C&C)

Gió cho hệ Component and cladding trong nhà thép tiền chế nhằm tính toán các hệ kết cấu chính như sau trong nhà công nghiệp

• Eave strut (xà gồ mái biên)

• Roof purlins (interior and edge) xà gồ mái

• Wall girts (xà gồ tường)

• Roof and Wall fasterner (vít bắn tôn)

• Endwall Column (Cột đầu hồi)

• Endwall Rafter (Kèo đầu hồi)

xaydung.org

79


80


40

5/16/2021

Dựa theo Fig 6.5 ASCE 7-05 và chương 30 ASCE 7-10

• Tiêu chuẩn ASCE 7-05 đưa ra hướng dẫn nhà cao <18m và lớn hơn 18m

• Tiêu chuẩn ASCE 7-10 phân ra làm 3 độ cao nà (h<18m, 18<h<40m)

• Tiêu chuẩn ASCE 7-16 phân ra làm 3 độ cao nà (h<18m, 18<h<40m,h>40m)

xaydung.org


81


82

41

5/16/2021

xaydung.org


83


84

42

5/16/2021

xaydung.org


85


86

43

5/16/2021

xaydung.org


87


88

44

5/16/2021

xaydung.org


89


90

45

11000 E.H

1000 10000

5/16/2021


Ví dụ: Tính gió cho hệ khung chính bằng tiêu chuẩn ASCE 7-05 cho nhà có thông số như sau

Nhà hệ khung Clear span có kích thước

+ Rộng 23m (out to out of steel lines)

+ Dài 63m (out to out of steel lines)

+ Bays 8@8000

Cột đứng lên cột bê tông cao 1m và có chiều cao giọt nước (Eave height 11.00m)

Hệ cột Endwall sử dụng hệ kết cấu Post and Beam (1@7500+1@8000+1@7500)

Độ dốc mái 1:10 (10%)

Tải trọng gió

+ Vận tốc cơ bản: 130 (km/h) (3 second gust wind speed)

X

+ Dạng địa hình B

1 2 3 4 5 6 7 8 9


A B C D

ROOF SHEETING PANEL

PURLIN

C L OF RIDGE

RIDGE VENT

10

1

8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000

GUTTER

A B C D


7500 8000 7500

xaydung.org

91

CANOPY

DSD

DSD

CANOPY

STEEL LINE

ENDWALL COLUMN

3000 3000

X-BRACING

GIRT

DOWN SPOUT

F.F.L.

P&B @ END

STEEL LINE

P&B @ END

MAIN FRAME COLUMN


X

Tài liệu được phát hành miễn phí nghiêm cấm re-upload nhằm mục đích 23000 OUT thương TO OUT OF STEEL mại LINES xaydungpro.org

92

COLUMN LAYOUT PLAN

46

5/16/2021

X

1 2 3 4 5 6 7 8 9


8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000

A B C D


7500 8000 7500

xaydung.org

CANOPY

DSD

3000 3000

X-BRACING

DSD

STEEL LINE

ENDWALL COLUMN

CANOPY

P&B @ END

STEEL LINE

MAIN FRAME COLUMN

P&B @ END

X


COLUMN LAYOUT PLAN

93

Yêu cầu tính gió cho hệ Component and cladding trong nhà thép tiền chế nhằm tính toán

• Roof purlins (interior and edge) xà gồ mái

• Wall girts (xà gồ tường)

• Endwall Column (Cột đầu hồi)

• Endwall Rafter (Kèo đầu hồi)


94

47

5/16/2021

xaydung.org


95


96

48

5/16/2021

xaydung.org


97


98

49

5/16/2021

HẸN GẶP LẠI CÁC BẠN LẦN SAU

xaydung.org

Xaydunpro.org

Tamefb@gmail.com


99

50

buoi 8 tai trong nha thep

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?