Tải trọng tác dụng lên dàn khung kết cấu nhà công nghiệp
Tải trọng tác dụng lên dàn khung kết cấu nhà công nghiệp gồm trọng lượng của mái, của cửa trời, của trọng lượng bản thân kết cấu, ngoài ra là tải trọng tạm thời trên mái khi sử dụng. Các loại tải trọng này được tính ra N trên m2 mặt bằng nhà, sau đó quy về phân bố đều trên dàn.
Tải trọng thường xuyên gồm các loại.
Trọng lượng mái
Dựa vào cấu tạo cụ thể của mái để tính trọng lượng từng lớp (đơn vị N/m2 mặt dốc mái); đổi ra N/m2 mặt bằng cách chia cho cosα, α là góc dốc. Có thể tham khảo những số liệu sau đây:
Chú ý là hệ số vượt tải trọng lượng lớp cách nước, cách nhiệt,lót lớp, đều là 1,2.
Tính trọng lượng mái nên làm dưới dạng bảng, ví dụ như sau: Đổi ra phân bố trên mặt bằng với độ dốc 1:8, cosα = 0,9922.
Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng
Theo công thức kinh nghiệm.
Trong đó: L- nhịp dàn, m; αd- hệ số trọng lượng bản thân dàn, lấy bằng 0,6 đến 0,9 đối với dàn nhịp 24 ∼ 36m; 1,2 – hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng.
Trọng lượng kết cấu cửa trời
Theo công thức kinh nghiệm.
Có thể dùng trị số 12- 18 daN/m2 cửa trời, khi muốn tính chính xác hơn tải trọng nút dàn.
Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa trời
Các tải trọng này tập trung ở chân của trời. Để tiện tính khung, cũng nên quy đổi thành phân bố trên mặt bằng nhà. Trọng lượng bậu cửa bằng 100 -150 daN/m bậu; trọng lượng cửa kính và khung cánh cửa bằng 35-40 da N/m2 cánh cửa.
Các tải trọng ở điểm b,c,d đều có hệ số vượt tải 1,1.
Tải trọng tạm thời
Tải trọng tạm thời do sử dụng trên mái lấy theo nhiệm vụ thiết kế. Khi không có yêu cầu đặc biệt, thì lấy theo TCVN 2737 – 90, ví dụ với mái bằng không có người lên thì: p’ = 75 daN/m2 mặt bằng, với hệ số vượt tải 1,3.
Để tính tải trọng phân bố đều trên dàn, chỉ việc nhân tổng các tải trọng phân bố trên mặt bằng với bước khung B,m.
Tải trọng thường xuyên.
Tải trọng tạm thời.
Tải trọng tác dụng lên cột
Do phản lực của dàn
(Đối với cột giữa thì phải xét dàn hai bên)
Trường hợp bước cột 12m và có dàn đỡ kèo thì phải kể thêm trọng lượng dàn đỡ kèo và phản lực của dàn trung gian.
Trọng lượng dàn đỡ kèo tính theo công thức kinh nghiệm:
- Trong đó ldđ – nhịp dàn kèo (12m); αdđ =4,4 khi lực tập trung tiêu chuẩn lên dàn đỡ là 100 kN; αdđ = 10,4 khi lực là 400 kN; các trường hợp khác thì nội suy.
Lực tập trung tiêu chuẩn lên dàn đỡ chính là tổng các phản lực của dàn trung gian chi cho hệ số vượt tải; phản lực của dàn trung gian Atg; A’tg có thể coi bằng phản lực của dàn chính A và A’.
Như vậy, lực đúng do mái truyền lên cột, ví dụ cột biên sẽ là:
Lực đúng do mái truyền xuống cột V, V’ gần đúng coi như đặt vào trụ cột trên.
Do trọng lượng dầm cầu trục
Công thức kinh nghiệm:
- Trong đó ldct- nhịp dầm cầu trục, m; αdct – hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục, αdct = 24-37 với cầu trục sức trục trung bình (Q ≤ 75t); αdct = 35-47 với cầu trục nặng hơn.
Gđct đặt tại chỗ vai đỡ dầm cầu trục, là tải trọng thường xuyên. Trị số của nó không lớn hơn so với áp lực của bánh xe cầu trục, nên đôi lúc được nhập luôn vào trị số áp lực bánh xe, coi như là tải trọng tạm thời.
Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục
Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung vào vai cột. Tải trọng đứng của cầu trục lên cột được xác định do tác dụng của chỉ hai cầu trục hoạt động trong một nhịp, bất kể số cầu trục thực tế trong nhịp đó. nhà nhiều nhịp thì cột giữa được tính với không quá bốn cầu trục (mỗi nhịp có hai cầu trục).
Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray xảy ra khi xe con mang vật nặng ở vào vị trí sát nhất với cột phía đó. Trị số tiêu chuẩn Pc(max) được cho trong Catalô cầu trục. Khi đó, phía ray bên kia có áp lực nhỏ nhất.
- Trong đó Q- trọng lượng vật cẩu nặng nhất ( sức trục của cầu trục, tính theo đơn vị lực daN hoặc kN); G- trọng lượng toàn bộ cầu trục; no- số bánh xe ở một bên ray (hai hoặc bốn).
Áp lực lớn nhất Dmax của cầu trục lên cột do các lực Pc(max), được xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực tựa của hai dầm cầu ở hai bên cột. Ở đây, phải kể thêm hệ số vượt tải n= 1,2 và hệ số tổ hợp nc (xét sác xuất xảy ra đồng thời chờ tải trọng tối đa của nhiều cầu trục) ; nc = 0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ và vừa; nc = 0,9 khi chế độ nặng và rất nặng; với bốn cầu trục thì nc tương ứng bằng 0,7 và 0,8.
Với vị trí bất lợi nhất của các bánh xe trên dầm :
- y là tung độ của ảnh hưởng
Tương ứng ở phía bên kia có áp lực Dmin.
Dmax, Dmin (và cả Gdct ) đặt vào trục nhánh cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột dưới một khoảng z xấp xỉ bằng bd/2. Mômen lệch tâm tại vai cột :
Trong Dmax, Dmin có thể quy ước bao gồm cả Gdct.
Do lực hãm của xe con
Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động. Lực hãm của xe con, qua các bánh xe cầu trục, truyền lên dầm hãm và vào cột.
Lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm:
- Trong đó: Gxc – trọng lượng xe con; no – số bánh xe ở một bên cầu trục.
Các lực ngang Tc(1) truyền lên cột thành lực T đặt ở cao trình dầm hãm; giá trị T cũng xã định bằng cách xếp bánh xe trên đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax, Dmin:
Giá trị T được tính với tác dụng của nhiều nhất là hai cầu trục, nằm trong một nhịp hoặc trong hai nhịp khác nhau.
Tải trọng gió tác dụng lên khung kết cấu nhà công nghiệp
Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm:
- Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành phân bố trên cột khung.
- Gió trong phạm vi mái, từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên, được chuyển thành lực tập trung nằm ngang đặt ở cao trình cánh dưới vì kèo.
Tiêu chuẩn TCVN 2737 – 90 quy định áp lực tốc độ gió qo (daN/m2) cho bốn vùng khác nhau của nước ta; trị số qo coi như không đổi trong khoảng độ cao dưới 10m, với độ cao lớn hơn thì nhân thêm với hệ số độ cao k.
Tải trọng gió phân bố lên cột được tính bằng công thức:
- Trong đó: n- hệ số vượt tải bằng 1,3; B- bước khung, m; c, c’- hệ số khí động phía đón gió và trái gió .
- Như vậy tải trọng q, q’ là phân bố đều trọng phạm vi độ cao dưới 10m, phân bố tuyến tính trong mỗi khoảng độ cao 10m .
Để tiện tính toán, có thể đổi tải trọng này thành phân bố đều suốt chiều cao cột, bằng cách nhân trị số q ở độ cao dưới 10m với hệ số α như sau; α= 1 khi chiều cao cột H < 10m, α= 1,04 khi H< 15m, α= 1,1 khi H ≤ 20m.
Trong phạm vi mái, hệ số k có thể lấy không đổi, là trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đáy vì kèo và giá trị ở độ cao điểm cao nhất của mái. Lực tập trung nằm ngang W của gió mái tính bằng công thức:
- hi- là chiều cao của từng đoạn có các hệ số khi động ci.
Trường hợp giữa các cột khung có các cột sườn tường thì tải trọng phân bố lên cột khung q, q’ vẫn theo công thức trên, nhưng trong đó thay bước khung B bằng khoảng cách B1 giữa các cột tường. Phần tải trọng gió lên cột tường (diện tích F1 ); sẽ truyền vào khung dưới dạng lực tập trung S và S’.
Lực gió lên mái W vẫn theo công thức trên, với B vẫn là bước khung. Lực tập trung ở chỗ cánh dưới sàn sẽ là W + mS + mS’; với m là số cột giữa hai cột khung.
