Tìm hiểu về giàn không gian phẳng

Tìm hiểu về giàn không gian phẳng – Giàn không gian phẳng là một trong những dạng kết cấu thép không gian phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong các công trình có khẩu độ lớn như nhà thi đấu, sân bay, nhà ga, trung tâm triển lãm, nhà xưởng công nghiệp, v.v. Với khả năng vượt nhịp lớn, tiết kiệm vật liệu và chi phí thi công, giàn không gian phẳng đã trở thành lựa chọn ưu tiên trong thiết kế kết cấu hiện đại.

Table of Contents

1. Khái niệm và cấu tạo của giàn không gian phẳng

Tìm hiểu về giàn không gian phẳng

1.1. Khái niệm

Giàn không gian phẳng là kết cấu không gian hai chiều, trong đó các thanh chịu lực được bố trí trên một mặt phẳng và liên kết với nhau tại các nút. Kết cấu này có khả năng chịu lực tốt và phân phối tải trọng đều, giúp giảm thiểu vật liệu và chi phí thi công.

1.2. Cấu tạo

Giàn không gian phẳng bao gồm các thành phần chính sau:

Thanh cánh trên (chord trên): chịu nén, thường là các thanh thép hình chữ I hoặc hộp.
Thanh cánh dưới (chord dưới): chịu kéo, thường là các thanh thép hình chữ I hoặc hộp.
Thanh bụng (web members): bao gồm các thanh xiên và thanh đứng, giúp liên kết các thanh cánh và chịu lực cắt.
Mắt dàn (joint): là điểm giao nhau của các thanh, thường được liên kết bằng bu lông hoặc hàn.

2. Ưu điểm và nhược điểm của giàn không gian phẳng

2.1. Ưu điểm

Khả năng vượt nhịp lớn: Giàn không gian phẳng có thể vượt nhịp lên đến 100m mà không cần cột giữa, phù hợp với các công trình có không gian rộng lớn.
Tiết kiệm vật liệu: Kết cấu giàn không gian phẳng giúp tận dụng tối đa khả năng làm việc của vật liệu, giảm thiểu trọng lượng và chi phí.
Độ ổn định cao: Giàn không gian phẳng có khả năng chịu lực tốt và phân phối tải trọng đều, đảm bảo độ ổn định cho công trình.
Tính thẩm mỹ cao: Kết cấu giàn không gian phẳng mang lại vẻ đẹp hiện đại, phù hợp với các công trình có yêu cầu thẩm mỹ cao.

2.2. Nhược điểm

Thi công phức tạp: Quá trình thi công giàn không gian phẳng đòi hỏi kỹ thuật cao và đội ngũ thi công có kinh nghiệm.
Chi phí đầu tư ban đầu cao: So với kết cấu bê tông cốt thép, chi phí đầu tư ban đầu cho giàn không gian phẳng thường cao hơn.

3. Ứng dụng của giàn không gian phẳng

Giàn không gian phẳng được ứng dụng trong nhiều loại công trình, bao gồm:

Nhà thi đấu thể thao: Giàn không gian phẳng giúp tạo ra không gian rộng lớn, thoáng đãng cho các hoạt động thể thao.
Sân bay, nhà ga: Giàn không gian phẳng được sử dụng để xây dựng mái che cho nhà ga, sân bay, tạo không gian mở và hiện đại.
Trung tâm triển lãm: Giàn không gian phẳng giúp tạo ra không gian rộng lớn, linh hoạt cho các hoạt động triển lãm.
Nhà xưởng công nghiệp: Giàn không gian phẳng giúp tạo ra không gian làm việc rộng rãi, thuận tiện cho sản xuất.

4. Tính toán và thiết kế giàn không gian phẳng

4.1. Phân tích nội lực

Để xác định nội lực trong các thanh của giàn không gian phẳng, có thể sử dụng các phương pháp sau:

Phương pháp nút (joint method): Phân tích lực tại từng mắt dàn, sử dụng phương trình cân bằng lực.
Phương pháp thanh (section method): Cắt dàn thành các phần nhỏ, phân tích lực tại các phần này.
Phương pháp ma trận (matrix method): Sử dụng lý thuyết ma trận để giải quyết hệ phương trình cân bằng lực.

4.2. Kiểm tra và thiết kế thanh

Sau khi xác định được nội lực, cần kiểm tra và thiết kế các thanh của giàn không gian phẳng:

Kiểm tra ứng suất: So sánh ứng suất trong thanh với giới hạn chảy của vật liệu.
Kiểm tra độ bền uốn: Xác định khả năng chịu uốn của thanh.
Kiểm tra độ ổn định: Đảm bảo thanh không bị cong vênh hoặc gãy dưới tác dụng của tải trọng.
Thiết kế chi tiết liên kết: Xác định kiểu và kích thước của bu lông, hàn hoặc các phương pháp liên kết khác.

4.3. Tiêu chuẩn và quy phạm

Việc thiết kế giàn không gian phẳng cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy phạm sau:

TCVN 5574:2018: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép.
TCVN 2737:2003: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.
TCVN 9386:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu chịu tải trọng gió.
TCVN 9387:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu chịu tải trọng động đất.