Tính toán Xà gồ dập nguội - Phương pháp tra bảng

Hiện nay trong xây dựng, xà gồ bằng thép dập nguội được sử dụng tương đối rộng rãi. Người ta chế tạo bằng cách dập nguội bản thép mạ kẽm (thép phổ thông có giới hạn chảy ≥ 245 daN/cm², thép cường độ cao G350/ G450 có giới hạn chảy ≥ 350/450 daN/cm²), dày từ 1,5~3,0mm, thành tiết diện chữ Z (đối xứng qua tim) hoặc chữ C (có một trục đối xứng).

Download Bảng Excel tra bảng xà gồ dập nguội nhà công nghiệp → Price: 30K

Bài viết này tham khảo theo sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp – NXB Khoa học và Kỹ thuật“

Xem thêm bài viết: Xà gồ cán nóng trong nhà công nghiệp – Cấu tạo và tính toán

Xem thêm bài viết: Bảng Excel tính toán xà gồ dập nguội chữ C/Z – Áp dụng TCVN 5575:2012

1. Cấu tạo xà gồ dập nguội

Các kích thước đặc trưng hình học của 2 loại xà gồ dập nguội do hãng BHP sản xuất được trình bày trong bảng sau:

a. Tiết diện chữ C:

b. Tiết diện chữ Z:

Để liên kết tấm mái vào xà gồ hiện nay có hai loại:

Loại phổ thông là bắt vít tự khoan, tự tạo ren. Loại liên kết này tạo nên độ cứng cho hệ thống tấm lợp. Và phần nào tạo kiềm chế xoắn cho xà gồ.
Loại thứ 2 (xuất hiện sau) là dùng đai gắn. Các đai này liên kết với xà gồ bằng 2 vít. Khi này tấm tôn không liên kết trực tiếp vào xà gồ mà ấn chặt múi sóng cao của tấm tôn vào các đai. Do đó đai ẩn kín trong sườn cao của tấm tôn, nên còn gọi là liên kết âm. Loại liên kết này cho phép tấm lợp di chuyển xoay và trượt (khi có biến dạng của xà gồ và co giãn nhiệt). Loại liên kết này tạo độ cứng bên không đáng kể nên xà gồ cần có giẳng để kiềm chế chuyển vị bên và kiềm chế xoắn.

Để tránh phá cục bộ cánh dầm, xà gồ không kê trực tiếp vào dầm mái mà đặt cách thanh cánh 10mm, liên kết bằng bu lông cường độ cao vào chi tiết con bọ chờ sẵn.

Kích thước cấu tạo liên kết xà gồ được lấy theo bảng sau:

2. Nguyên lý tính toán

Khi uốn và dập nguội, cấu trúc tinh thể thép biến đổi, cả ứng suất chảy và ứng suất bền đều tăng cao, thép trở nên cứng hơn.

Việc tính toán xà gồ dập nguội tương đối phức tạp. Theo lý thuyết thanh thành mỏng, vì sau khi ứng suất trong bản mỏng đạt giá trị tới hạn, tấm bị oằn nhưng không bị phá hủy, vẫn còn khả năng chịu thêm lực. Tải trọng đặt thêm vào sẽ gây ra sự phân bố lại ứng suất và cấu kiện vẫn chịu được tải trọng. Do đó phải tính bề rộng hữu hiệu (nhỏ hơn bề rộng thực tế) của từng tiết diện.

Hiện nay Việt Nam chưa có quy phạm để tính các cấu kiện thanh thành mỏng nên sau đây xin giới thiệu phương pháp thực hành chọn xà gồ dập nguội của hãng BHP theo quy phạm của Úc (lưu ý rằng theo các tiêu chuẩn của các nước khác nhau , cách tính xà gồ dập nguội cũng khác nhau). Theo tài liệu này, tấm mái phải được bắt chặt vào xà gồ bằng các vít tạo ren.

a. Hai trường hợp chịu tải của xà gồ dập nguội:

Tải hướng ra: khi chịu tải trọng gió bốc, cánh trên xà gồ (được liên kết vào tấm mái) sẽ chịu kéo, còn cánh dưới chịu nén thì không được giằng.
Tải hướng vào: khi chịu tải thẳng đứng, sự chịu tải sẽ ngược lại.

b. Chọn kích thước xà gồ dập nguội

Để chọn xà gồ, dựa vào bước khung B và tải trọng tác dụng do tải trọng thẳng đứng q (tải hướng vào, không bao gồm trọng lượng xà gồ) hoặc do tải trọng gió (tải hướng ra). Tra các bảng sẽ có số hiệu và khoảng cách 2 xà gồ.

Với tải trọng hướng ra, tiết diện xà gồ sẽ phụ thuộc vào số lượng điểm giằng xà gồ. Khi tải trọng hướng vào (cánh trên chịu nén) thì không phụ thuộc vào số điểm giằng.

Các bảng tra xem “Phụ lục 3 – Bảng tra tải trọng cho phép thiết kế xà gồ dập nguội tiết diện C và Z”, trang 130-141, sách “Thiết kế khung thép nhà công nghiệp – NXB Khoa học và Kỹ thuật“.

Download Bảng Excel tra bảng xà gồ dập nguội nhà công nghiệp → Price: 30K

3. Hướng dẫn tính toán cụ thể

a. Tải trọng tác dụng lên xà gồ

+ Tĩnh tải:

bỏ qua trọng lượng bản thân xà gồ.
trọng lượng tôn lợp mái (trên 1m² mái): g_tl (daN/m²)
hệ số độ tin cậy của tĩnh tải: n_g
n_g1 = 1,1: khi trong tổ hợp nội lực, nội lực do tĩnh tải cùng dấu với nội lực do hoạt tải hoặc chúng ngược dấu nhau nhưng trị tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải lớn hơn trị số tuyệt đối của nội lực do hoạt tải.
n_g2 = 0,9: khi trong tổ hợp nội lực, nội lực do tĩnh tải ngược dấu với nội lực do hoạt tải hoặc trị tuyệt đối của nội lực do tĩnh tải nhỏ hơn trị số tuyệt đối của nội lực do hoạt tải.

+ Hoạt tải sửa chữa mái:

hoạt tải sửa chữa mái (phân bố trên mặt bằng): p_c (daN/m²)
hệ số độ tin cậy của hoạt tải: n_p = 1,3

+ Tải trọng gió:

áp lực gió tiêu chuẩn: W_o (daN/m²). Lấy theo điều 6.4, TCVN 2737-1995
hệ số độ cao: k_mái .Xét tại vị trí đỉnh mái, nếu nhà có cửa trời thì xét tại vị trí đỉnh cửa trời. Lấy theo điều 6.5, TCVN 2737-1995
hệ số khí động: C_e = 0,7 (hệ số khí động trên mặt mái lớn nhất khi gió thổi vào đầu hồi nhà)
hệ số độ tin cậy của tải trọng gió: n_w = 1,2

b. Tổ hợp tải trọng dùng để tính toán, kiểm tra xà gồ mái

+ Tải trọng tính toán do tải trọng thẳng đứng:

q_d = (n_p.p_c + n_g1.g_tl/cosα).d₁

trong đó:

α: góc nghiêng của mái
d₁: khoảng cách xà gồ trên mặt bằng. d₁ = d.cosα
d: khoảng cách xà gồ trên góc nghiêng của mái

Xem thêm bài viết: Xà gồ cán nóng trong nhà công nghiệp – Cấu tạo và tính toán

+ Tải trọng tính toán do tải trọng gió:

q_w = n_w.W_o.k_mái.C_e.d – n_g2.(d₁.g_tl/cosα).cosα

c. Tra bảng xác định kích thước tiết diện xà gồ, số điểm giằng xà gồ

Để chọn xà gồ, dựa vào tải trọng tác dụng q, bước khung B. Tra bảng sẽ có số hiệu, kích thước xà gồ cùng với số điểm giằng phù hợp.

khi q_d > q_w: tra bảng theo tổ hợp tải trọng thẳng đứng có chiều hướng vào mái, không phụ thuộc số điểm giằng xà gồ
khi q_w > q_d: tra bảng theo tổ hợp tải trọng gió có chiều hướng ra khỏi mái, phụ thuộc số điểm giằng xà gồ

Download Bảng Excel tra bảng xà gồ dập nguội nhà công nghiệp → Price: 30K

Trên thị trường hiện nay có nhiều nhà sản xuất với đa dạng kích thước tiết diện xà gồ. Các bạn cũng có thể dựa vào đây để chọn được xà gồ với kích thước tương đương nhé.