Các bộ phận của kết cấu khung ngang nhà xưởng công nghiệp
Kết cấu chịu lực của nhà xưởng gồm có các khung ngang cơ bản, liên hệ với nhau bằng các kết cấu dọc như:
- Hệ giằng.
- Dầm cầu trục.
- Kết cấu của mái.
- Kết cấu đỡ tường.
Khung ngang kết cấu nhà xưởng gồm có:
- Cột.
- Dàn ( ít khi dùng dầm đặc vì trọng lượng của dầm nặng và không thích hợp với nhịp lớn ).
Việc chọn giải pháp khung ngang kết cấu nhà xưởng bao gồm các công việc:
- Xác định sơ đồ khung.
- Xác định các kích thước cơ bản của khung.
- Bố trí khung trên mặt bằng.
Sơ đồ khung ngang
Khung ngang có một nhịp hoặc nhiều nhịp, phù với hợp với mặt cắt ngang của nhà.
Liên kết dàn và cột có thể là khớp hoặc cứng.
Liên kết khớp dùng phổ biến vì chế tạo và lắp ráp thuận tiện.
- Khung liên kết khớp có độ cứng thấp, nên thích hợp với các nhà xưởng cẩu trục nhẹ, chiều cao nhỏ.
- Khung nhiều nhịp hay dùng liên kết khớp vì bản thân độ cứng của khung đã lớn, ngoài ra khó giải quyết cấu tạo của các nút cứng ở các cột giữa các khung.
- Khung hỗn hợp với cột bê tông cốt thép thì luôn luôn dùng liên kết khớp, với dàn đặt tự do lên đỉnh cột.
Liên kết cứng tạo độ cứng lớn cho khung, được áp dụng khi yêu cầu độ cứng cao như đối với xưởng một nhịp chịu tải trọng cầu trục lớn hoặc khi chế độ làm việc nặng.
Dàn của khung ngang có dạng tam giác, hoặc hình thang ( hai mái dốc ) hoặc cánh song song.
- Dàn tam giác chỉ áp dụng cho khung khớp, hai loại sau dùng cho cả khung khớp và khung cứng.
Cột của nhà có cầu trục thường là cột giật bậc, tiết diện thay đổi từ vai đỡ cầu trục.
Khi cầu trục nhẹ ( Q<15-20t ) nên dùng cột tiết diện không đổi, có cấu tạo đơn giản hơn.
Khung nhiều nhịp của nhà xưởng có thể có các hình dạng khác nhau tùy theo chiều cao mỗi nhịp và cách lấy ánh sáng bên trên, cách thoát nước mái.
Khi chiều cao nhà ở hai nhịp lân cận chênh lệch nhiều ví dụ từ 1,8m trở lên. Do yêu cầu bố trí đường cầu trục hoặc để lấy ánh sáng từ phái bên vào thì dùng khung có chiều cao khác nhau như hình dưới ( Dàn ở các gian biên có thể có hai mái dốc, thoát nước bên trong hoặc có một mái dốc, thoát nước bên ngoài ).
Kích thước chính của khung ngang kết cấu nhà xưởng
Khung ngang có các kích thước chính theo phương nằm ngang liên quan đến bề rộng nhà ( nhịp khung ) và kích thước theo phương thẳng đứng, liên quan đến chiều cao có ích của nhà.
Kích thước theo phương nằm ngang
Kích thước cơ bản là nhịp khung L ( khoảng cách giữa các trục định vị dọc ). Nhịp L có modun là 3m khi nhịp dưới 18m và modun 6m khi nhịp lớn hơn.
Ở cột biên, trục định vị cách mép ngoài cột một khoảng a=250 hoặc 500mm hoặc trùng với mép cột ( a=0 ).
- Trường hợp a=0 áp dụng cho nhà xưởng không cầu trục hoặc cầu trục nhẹ, sức trục từ 30t trở xuống.
- Khoảng cách a=500mm áp dụng cho nhà có cầu trục Q>75t hoặc cầu trục chế độ làm việc nặng cần tổ chức lối cho người đi trên mặt dầm cầu trục .
- Các trường hợp còn lại thì a=250mm.
Bề rộng phần trên của cột giật bậc ht, do yêu cầu độ cứng lấy vào khoảng 1/10 đến 1/12 chiều cao phần cột trên Ht vào khoảng 400-1000mm. Bề rộng 1000mm áp dụng khi cần trổ lỗ cho người đi qua bụng cột. Lỗ có kích thước 1800x400mm.
Đối với cột giữa của khung nhiều nhịp, trục định vị trùng với trục cột.
Để cho cầu trục khi chuyển động không chạm vào cột, khoảng cách λ từ trục ray đến trục định vị phải đảm bảo đủ lớn: λ>=B1+(ht-a)+D.
- B1: Phần đầu của cầu trục bên ngoài ray, lấy theo catalog cầu trục khoảng 200-500mm.
- D là khe hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột, lấy bằng 60-75mm.
Nhịp của cầu trục Lc là khoảng cách giữa hai tim ray: Lc=L-2λ
- Lc có modun 0,5m nên λ phải lấy chẵn 250mm. Do đó λ có các trị số:
- λ=750mm khi nhà có cầu trục Q<=75t.
- λ=1000mm khi cầu trục lớn hơn 75t hoặc khi có lối đi xuyên qua cột .
- λ=1250mm khi cầu trục rất nặng, hoặc khi có lối đi bên ngoài cột.
Bề rộng phần cột dưới hd, do điều kiện độ cứng không lấy nhỏ hơn (1/1-1/20)H với H là chiều cao toàn cột.
Trục của nhánh cột đỡ dầm cầu trục thường trùng với trục dầm cầu trục, khi đó bề rộng phần cột dưới là hd=a+λ, tức bằng 750,1000,1250,..mmm. Đối với khung dùng cột tiết diện không đổi, bề rộng cột không được nhỏ hơn 1/25H.
Kích thước theo phương thẳng đứng kết cấu nhà xưởng
Kích thước cơ bản là khoảng cách nhỏ nhất H1 từ mặt nền đến mặt ray cầu trục; H1 được cho trong nhiệm vụ thiết kế căn cứ vào công nghệ sản xuất.
Kích thước H2 từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực ( cánh dưới của dàn ) được quyết định bởi gabarit của cầu trục: H2=(Hc+100)+f.
- Hc: Kích thước gabarit của cầu trục, từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con cầu trục
- 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu
- f: Khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu, việc bố trí thanh giằng lấy bằng 200-400mm
- Kích thước H2 lấy chẵn 200mm
Chiều cao nhà xưởng, từ nền nhà đến đáy của vì kèo: H=H1+H2
- Kích thước H theo quy phạm QPXD57-73 lấy là bội số của 1,2m khi nhỏ dưới 10,m và của 1,8m khi lớn hơn
Kích thước thực của cột trên Ht từ vai đỡ dầm cầu trục đến dạ vì kèo: Ht=H2+Hdct+Hr
- Hdct là chiều cao dầm cầu trục, lấy theo thiết kế điển hình hoặc cho sơ bộ khoảng (1/8-1/10) nhịp dầm ( bước cột )
- Hr là chiều cao ray và đệm, sơ bộ lấy 200mm
Chiều cao phần dưới cột tính từ bản đế chân cột ( từ mặt móng ) đến chỗ đổi tiết diện Hd=H-Ht+H3
- H3=600-1000mm phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền
Chiều cao cột ở đầu dàn bằng chiều cao dàn tại gối tựa. Dàn hình thang thường lấy chiều cao phủ bì ở gối tựa là 2250mm, dàn cách song song là 3150mm.
Đối với khung nhiều nhịp cùng độ cao, kích thước đứng và ngang của cột biên và cả cột giữa lấy theo như vừa trình bày, bề rộng phần dưới cột giữa bằng 2λ ( dùng λ củ nhịp có trị số lớn hơn ).
Khung nhiều nhịp có chênh lệch độ cao thì kích thước đứng của từng nhịp H,H1, H2,H’,H1′,H2′ xác định riêng biệt như cách trên. Bề rộng phần dưới cột giữa là hđ=λ+λ’ cột không đối xứng với trục định vị.
Bố trí khung ngang nhà công nghiệp
Khung ngang nhà công nghiệp được bố trí theo phương ngang nhà, các cột khung tạo nên lưới cột
- Bước khung ( khoảng cách cốt dọc nhà ) có modun 6m.
- Bước cột biên thường là 6m để dễ giải quyết kết cấu bao che
- Bước cột giữa có thể là 6m, hoặc 12m thậm chí lớn hơn
- Trường hợp trốn cột giữa thì ngoài các khung hoàn toàn gồm đủ các cột, có có các khung không hoàn toàn ( dàn ở hàng cột giữa đặt lên dàn đỡ kèo )
Khi nhà có kích thước mặt bằng quá lớn, để giảm ứng suất do thay đổi nhiệt độ. Nhà được chia cắt bởi những khe nhiệt đô thành những khối riêng biệt; gọi là khối nhiệt độ.Khoảng cách giữa các khe nhiệt độ được quy định như sau.
- Với khung toàn thép, khoảng cách dọc nhà là 200m, khoảng cách ngang nhà là 120m
- Với khung hỗn hợp thì các kích thước trên chỉ là 45m
- Trục của khe nhiệt độ ngang lấy trùng vào trục định vị. Cột tại chỗ khe nhiệt độ cũng như tại đầu hồi nhà phải dịch về phía trong 500mm . Với mục đich để cho kết cấu bao che giữ được kích thước thống nhất
