7.5.3. Dàn cấu tạo với thanh dàn từ 2 thép góc

1. Nút trung gian

2. Nút gối

3. Nút khuyếch đại giữa dàn

4. Nút có nối thanh cánh.

5. Các cấu tạo khác của dàn

6. Thể hiện bản vẽ dàn

1. Nút trung gian

Là các nút trung gian thuộc cánh trên hoặc cánh dưới (hình 7.17,a, b), cấu tạo đảm bảo theo mục 7.5.1. Thanh dàn cấu tạo từ hai thép góc, tiết diện tổ hợp là chữ T, liên kết giữa hai thép góc vào bản mã bằng đường hàn góc. Lực tác dụng được phân phối lên đường hàn sống và mép phụ thuộc vào hình thức ghép tiết diện.
Đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã tính chịu hiệu số nội lực N = N2  N1 giữa hai thanh; (N2, N1 là nội lực của hai thanh cánh), nếu N = 0 thì lấy 10% trị số nội lực của thanh để tính, N phân phối về đường hàn sống và mép theo tỷ lệ k và (1  k).

Hình. 7.17. Nút trung gian
Trường hợp tại nút có lực tập trung (thường ở nút cánh trên, do tải trọng truyền qua chân panen mái hoặc xà gồ đặt vào nút (hình 7.17,c) thì phải kể đến tác động của lực tập trung này (ký hiệu lực tập trung là P). Lực P chia đều cho đường hàn sống và đường hàn mép. Trường hợp thanh cánh có độ dốc i <10%, có thể coi gần đúng đường hàn sống chịu lực  đường hàn mép chịu 

Ví dụ 7.5. Thiết kế nút dàn như hình 7.17c. Trên nút dàn đã xác định được tiết diện thanh dàn T1, T2 là 2L125x10, thanh xiên X1 là 2L80x6, thanh xiên X2 là 2L50x5, lực tác dụng và nội lực trong thanh như hình 7.18. Yêu cầu tính toán liên kết các thanh vào bản mã. Vật liệu thép giống ví dụ 7.1, que hàn N42.

Hình 7.18. Lực tác dụng và nội lực trong nút trung gian
Các vấn đề cần lưu ý trước khi giải bài tập:
- Xác định cường độ tính toán của các vật liệu sử dụng;
- Xác định lực tác dụng và phân phối chúng lên các mối hàn;
- Chọn chiều cao đường hàn, tính chiều dài đường hàn;
Trình tự giải:
a) Cường độ tính toán của các vật liệu (Phụ lục A, B): xem ví dụ 7.1 và ví dụ 4.4
b) Xác định lực tác dụng và phân phối chúng lên các mối hàn
Cc thanh bụng liên kết vào bản mắt bằng đường hàn sống và đường hàn mép, nút không nối thanh cánh. Bản mã dày 6mm.

- Liên kết thanh X1 : Lực dọc trong thanh là 609,2kN
Lực dọc cho đường hàn sống N1 = k N = 0,7x609 =426 kN.
Lực dọc cho đường hàn mép N1 = (1 – k) N = (1 – 0,7)x609 =182 kN.

Chọn chiều cao đường hàn sống hf ,1 = 8 mm. Chọn chiều cao đường hàn sống hf ,2 = 5 mm.
Chiều dài đường hàn sống theo (4.16):
lw1 = 426/(2.0,7.0,8.18.1.1) = 21,1cm <lw,max = 85 βf hf =85.0,7.0,8 = 47,6 cm;
Chiều dài thực tế của đường hàn (thêm 10 mm do chất lượng mối hàn không tốt ở đầu và cuối đường hàn):
l1 = lw1 + 1 = 21,1 + 1 = chọn 23 cm. Chiều dài đường hàn mép theo (4.16):
lw2 = 182/(2.0,7.0,5.18.1.1) = 14,5 cm < lw,max85 βf hf =85.0,7.0,5 = 29,7 cm;
Chiều dài đường hàn thực tế: l2 = lw2 + 1 = 14,5 + 1 = chọn 16 cm
- Thanh cánh T1, T2: Nội lực tính toán:
T1 = 170.4 kN; T2 = - 704.7 kN
N = 570.3 kN P = 105 kN
i = 12% suy ra sin = 0.1192,

Thay số vào tính được R1=204,4kN, R2=92,4kN Chọn chiều cao đường hàn sống hf ,1 = 8 mm. Chọn chiều cao đường hàn sống hf ,2 = 5 mm.
Chiều dài đường hàn sống theo (4.16):
lw1 = 204/(2.0,7.0,8.18.1.1) = 10,1cm <lw,max = 85 βf hf =85.0,7.0,8 = 47,6 cm;
Chiều dài thực tế của đường hàn: l1 = lw1 + 1 = 10,1 + 1 = chọn 12cm. Chiều dài đường hàn mép theo (4.16):
lw2 = 92,4/(2.0,7.0,5.18.1.1) = 7,3 cm < lw,max= 85 βf hf =85.0,7.0,5 = 29,7 cm;
Chiều dài đường hàn thực tế: l2 = lw2 + 1 = 7,3 + 1 = chọn 9 cm Tương tự tính cho thanh xiên X2.

2. Nút gối
Tùy theo liên kết dàn với cột mà cấu tạo nút gối cho phù hợp. Trên hình 7.18 giới thiệu một số hình thức nút gối khi dàn liên kết khớp với cột (đặt trực tiếp lên đỉnh cột).
Bản đế được tiến hành tính toán như bản đế ở chân cột nén đúng tâm, chú ý rằng chiều dày bản đế không lớn hơn 30 mm.

Khi chiều dày bản đế tính ra lớn hơn 30mm, nên gia cường sườn bổ sung (hình 7.19), lúc này bản đế được chia thành các ô có kích thước nhỏ và mômen trong các ô sẽ nhỏ, chiều dày bản đế giảm xuống.
Đường hàn liên kết bản mã, thanh đứng (hoặc sườn gia cường) vào bản đế tính chịu phản lực đầu dàn V. Đường hàn liên kết các thanh vào bản mã được tính chịu nội lực của thanh đó (xem công thức tính lw trong chương 4).

Hình 7.19. Nút gối: a- liên kết ở cánh dưới; b – liên kết ở cánh trên; 1– Bản mã ; 2– Bản đế ; 3– Sườn gia cường

3. Nút khuyếch đại giữa dàn 
Trong thực tế, dàn được chế tạo thành từng đoạn để phù hợp với điều kiện vận chuyển, việc nối dàn (khuếch đại) được tiến hành ở hiện trường, khi dàn được chế tạo với hai nửa dàn thì nút khuếch đại là hai nút ở cánh trên (đỉnh), cánh dưới (đáy) dàn (hình 7.20).
Thanh cánh trên được nối với nhau qua bản ghép số 2 uốn gãy hoặc thẳng theo độ dốc thanh b) cánh, các đường hàn liên kết bản ghép với thanh cánh cũng như bản 1mã được thực hiện ở hiện trường. Hai sườn số 3 gia cố cho bản ghép và bản nối, đồng thời có tác 2 3 dụng là vị trí liên kết với thanh 3 1
chống dọc nhà ở đỉnh dàn. Còn lại các cấu tạo khác của nút đều phải thỏa mãn các nguyên tắc chung.

Hình 7.20. Nút giữa dàn: 1– bản nối; 2– bản ghép; 3– sườn gia cường

Khi tính toán nút có khuếch đại và nối thanh cánh bằng bản ghép, lực dùng để tính toán (Nt) lấy bằng 1,2 lần nội lực thanh cánh. Diện tích chịu lực Nt gồm diện tích của bản ghép và một phần bản mã với bề rộng được qui ước bằng hai lần bề rộng bản cánh hàn với bản mã của thép góc cánh.
Các đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh tính chịu lực thực tế truyền qua bản ghép.
Ngh = tAgh, (7.12)
t – ứng suất ở diện tích qui ước (xem Nt đặt ở trọng tâm diện tích qui ước);
Các đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã tính chịu lực còn lại Nc = Nt 
Ngh nhưng không nhỏ hơn một nửa lực Nt
Hai đường hàn liên kết bản nối với nửa bản mã tính chịu Nc.
Bốn đường hàn nằm ngang liên kết sườn với bản ghép tính chịu lực Nđ – hợp lực của Ngh ở hai phía điểm gãy (hình 7.19).
Nút đáy dàn. Trình tự tính toán được tiến hành như nút đỉnh, chỉ khác là khi có thanh xiên liên kết vào nút thì hai đường hàn liên kết bản nối với nửa bản mã tính chịu lực còn lại trừ đi thành phần ngang của nội lực thanh xiên (nội lực thanh xiên được tăng 1,2 lần).
Gọi nội lực trong bản nối Nbn: Nbn = Nc  1,2. N. cos, (7.13) trong đó: N – nội lực trong thanh xiên.
Các đường hàn liên kết thanh bụng vào nút tính chịu nội lực của thanh đó.

4. Nút có nối thanh cánh. Sử dụng trong trường hợp thanh dàn quá dài, hoặc giảm tiết diện thanh vì lý do kinh tế.
Cấu tạo: đầu thanh lớn vượt quá tim nút một đoạn từ 300 mm đến 500 mm (hình 7.21). Điểm hội tụ (tim) của các trục thanh tại nút thuộc về trục thanh lớn nếu khoảng cách giữa hai trục thanh (lớn và nhỏ) nhở hơn hoặc bằng 1,5% bề rộng cánh thép góc lớn, nếu không thỏa mãn thì cho hội tụ tại trục trung bình giữa hai trục.

Hình 7.21. Nút nối thanh cánh có tiết diện

Dùng hai bản ghép để nối thanh cánh, tiết diện các bản ghép chọn sao cho lớn hơn hoặc bằng diện tích cánh thép góc (phần cánh có liên kết với bản ghép). Khoảng cách giữa hai đầu thanh lấy bằng 50 mm (hình 7.21).

Lực tính toán Nt = 1,2N1 (N1 là nội lực thanh nhỏ), diện tích chịu lực qui ước được xác dịnh tương tự như ở công thức nút khuyếch đại.
Các đường hàn liên kết thanh lớn vào bản mã tính chịu lực

(N2 là nội lực thanh lớn).
Các đường hàn liên kết thanh bụng vào bản mã tính chịu nội lực của thanh đó.
Nếu là nút ở cánh trên, vì có lực tập trung tại nút nên khi tính đường hàn liên kết thanh lớn vào bản mã phải kể đến lực này. Cách tính tương tự như tính nút trung gian cánh trên.

5. Các cấu tạo khác của dàn
Khi bề dày cánh thép góc (tg) của cánh trên mỏng, dưới tác dụng của lực tập trung tại vị trí nút dàn cánh thép góc dễ bị uốn cong. Khi tg <10 mm, tại nút dàn phải được gia cường thêm một bản thép (hình 7.22). Bản mã của nút phải đặt thụt xuống để tạo phẳng khi đặt bản thép gia cường.
Để liên kết với xà gồ, hàn thép góc hoặc bản thép với cánh trên. Xà gồ liên kết với chúng bằng bu lông (hình 7.22).
Để hai thép góc của thanh dàn cùng làm việc trong mọi trường hợp, cần đặt các bản thép đệm (tấm đệm) giữa hai thép góc (hình 7.23).

Hình 7.22. Tấm thép đệm trong thanh dàn

 Hình 7.23. Tấm thép đệm trong thanh dàn

Bề dày tấm đệm lấy bằng bề dày bản mã, chiều rộng lấy trong khoảng 50 mm đến 100 mm, chiều dài lấy vượt ra khỏi bề rộng thanh dàn mỗi đầu từ 10 mm đến 15 mm để đủ chỗ hàn, khoảng cách a giữa các tấm đệm được lấy như sau:
– Với thanh nén a  40i1; – Với thanh kéo a  80i1
Với i1 là bán kính quán tính lấy với trục riêng 1-1 song song với mặt phẳng dàn. Khoảng cách a đối với thanh nén nhỏ hơn đối với thanh kéo vì độ mảnh giới hạn của thanh kéo lớn hơn so với thanh nén. Trong mỗi thanh dàn đặt không ít hơn hai tấm đệm.

6. Thể hiện bản vẽ dàn
1. Trước tiên vẽ đường trục dàn với tỷ lệ 1:20, 1:25, ít nhất là 1:50 (hình 7.24,a). Tỷ lệ được chọn tùy thuộc vào kích thước hình học dàn, kích thước tiết diện, thanh bụng. Khi vẽ, trục thanh dàn đồng quy tại một điểm. Tiếp theo, vẽ các phần tử dàn (có thể vẽ phi tỷ lệ, tỷ lệ tiết diện thanh dàn lớn hơn tỷ lệ chiều dài thanh 1- 2 lần).

Hình 7.24. Sơ đồ dàn

2. Từ đặc trưng hình học tiết diện đã chọn, xác định khoảng cách từ trục thép đến mép sống và và bụng thép (giá trị này thường là zo được làm tròn tới 5mm để dễ gia công, chế tạo) – xác định được hình thức thanh cánh, bụng trên sơ đồ dàn (hình 7.24,b). Chú ý khi xoay hướng thép góc, chú ý thanh cánh trên xoay sống thép lên trên, còn thanh cánh hạ - ngược lại để thuận tiện liên kết với xà gồ, giằng. Các thanh bụng xoay sống thép hướng ra ngoài.
3. Tiếp theo, cấu tạo nút dàn. Khoảng cách từ mép thanh cánh tới mút thanh bụng lấy 4050 mm. Khoảng cách này hạn chế sự tập trung ứng suất hàn.

 Hình 7.25. Cách vẽ mắt dàn

4. Chiều dày bản mã xác định theo bảng 7.4. Kích thước bản mã đảm bảo chứa đủ các đường hàn liên kết các thanh vào nó. Từ mút thép xác định chiều dài đường hàn đã được tính toán, được các điểm hình (7.25,a, b, c, d). Các điểm đó là giới hạn của bản mã. ở cánh trên và dưới, bản mã nhô ra khỏi sống thép khoảng 10, 20mm để đảm bảo chứa được đường hàn liên kết.