1. Kết cấu giàn ống (còn gọi là kết cấu giàn ống thép, giàn ống hoặc kết cấu ống) được chia thành hệ thống giàn phẳng hoặc hệ thống giàn không gian.
Sự khác biệt so với giàn thông thường nằm ở cách chúng kết nối các nút. Cấu trúc lưới sử dụng các nút bi bu lông hoặc bi rỗng, trong khi cấu trúc giàn ống sử dụng các nút giao nhau được hàn trực tiếp bằng ống thép (ống thép tròn hoặc ống thép vuông) tại các nút.
Cấu trúc giàn ống có ưu điểm là hình dạng nút đơn giản, vẻ ngoài đơn giản và thanh lịch. Đồng thời, do sử dụng hàn giao nhau nên cũng có lợi cho việc chống gỉ và bảo dưỡng vệ sinh. Tuy nhiên, hàn giao nhau có một số yêu cầu nhất định đối với thiết bị gia công và chế biến, vì vậy cũng có một số hạn chế đối với cấu trúc giàn ống:
1) Hướng dây cung của các nút giao nhau phải được thiết kế sao cho phù hợp nhất có thể với đường kính ngoài của ống thép. Đối với các cấu kiện có nội lực khác nhau, thường sử dụng cùng một đường kính ngoài của ống thép và độ dày thành khác nhau. Độ dày thành không được thay đổi quá nhiều, nếu không lượng mối nối giữa các ống thép sẽ quá lớn. Do đó, không thể tận dụng hết được sức mạnh của vật liệu, làm tăng lượng thép sử dụng. Đây là một trong những lý do tại sao kết cấu giàn ống thường sử dụng nhiều thép hơn kết cấu lưới.
2) Việc xử lý và bố trí các nút giao nhau rất phức tạp, các rãnh trên các đường giao nhau cũng thay đổi, khiến việc cắt thủ công trở nên khó khăn, do đó đòi hỏi yêu cầu cơ học cao.
3) Cấu trúc giàn ống đều là các nút hàn, đòi hỏi phải kiểm soát độ co ngót hàn và yêu cầu chất lượng hàn cao. Hơn nữa, tất cả đều được hàn tại chỗ, dẫn đến khối lượng công việc hàn lớn.
Với sự phát triển của công nghệ cắt CNC đa chiều, một số khó khăn trong gia công kết cấu giàn ống đã được khắc phục. Hiện nay, một số doanh nghiệp trong nước đã lắp đặt công nghệ này, giúp có thể sử dụng kết cấu giàn ống giao nhau trong kỹ thuật thực tế.
Cấu trúc giàn ống nên áp dụng dạng giàn không gian mặt cắt hình tam giác, bao gồm một dây cung trên, một dây cung dưới và một thành phần lưới (Hình 2). Thành phần dây cung cũng được gọi là ống chính và thành phần lưới được gọi là ống nhánh. Ống chính có đường kính dày và được kết nối, thuận tiện cho việc giao nhau và hàn các ống nhánh. Bố trí giàn, kích thước chiều rộng và chiều cao nên được lựa chọn hợp lý để tránh các đường hàn va chạm giữa các ống nhánh liền kề càng nhiều càng tốt. Cấu trúc lưu trữ than có thể được trang bị một số giàn ống ba chiều như thể hiện trong Hình 2 (a) và các thanh kết nối và giá đỡ nghiêng sẽ được đặt giữa mỗi giàn
Mô hình được sử dụng trong tính toán và phân tích kết cấu giàn ống chủ yếu liên quan đến độ cứng của các nút. Có ba mô hình phân tích dựa trên mô men uốn ở đầu thanh và kích thước độ cứng của nút:
① Giả sử tất cả các thành phần đều có bản lề;
② Giả sử tất cả các thành phần đều cứng và được coi là các phần tử dầm;
③ Giả sử ống chính là một phần tử dầm được kết nối cứng, ống nhánh được gắn bản lề vào ống chính và ống nhánh chỉ chịu lực dọc.
2. Nút kết cấu giàn ống thép
Đối với kết cấu giàn ống thép, cần sử dụng các nút giàn ống đặc biệt. Nút giàn ống được đề cập ở đây không yêu cầu các tấm nút, bi rỗng hoặc kết nối bu lông. Thay vào đó, nó đề cập đến các ống thép (ống thép tròn hoặc ống thép vuông) giao nhau trực tiếp và được hàn tại nút giao nhau. Chỉ có hai ống chính trên cùng một trục được kết nối và các thành phần còn lại (tức là ống nhánh) được xử lý thông qua đường giao nhau cuối và được hàn trực tiếp vào bề mặt ngoài của thành phần xuyên qua (tức là ống chính); Các thành phần không xuyên thấu có thể có một số khe hở nhất định (nút loại khe hở) hoặc chồng chéo một phần (nút loại chồng) tại vị trí nút.
Hình dạng của các nút giao nhau liên quan đến số lượng thành viên được kết nối. Khi thành viên web và thành viên dây cung nằm trong cùng một mặt phẳng, thì đó là một nút mặt phẳng đơn. Khi thành viên web và thành viên dây cung không nằm trong cùng một mặt phẳng, thì đó là một nút nhiều mặt phẳng.
Lấy cấu trúc giàn trong đó ống chính và ống nhánh đều là ống tròn giao nhau làm ví dụ
Cắt đường giao nhau trước đây được coi là một quá trình sản xuất khó khăn, vì số lượng, góc và kích thước của các ống thép giao nhau thay đổi, dẫn đến hình dạng khác nhau của các đường giao nhau và khó khăn trong việc xử lý rãnh, khiến nó trở nên khó khăn hơn trong các kết cấu giàn không gian. Nhưng với sự phát triển của công nghệ cắt CNC đa chiều, những khó khăn này đã được khắc phục. Hiện nay, một số doanh nghiệp trong nước đã trang bị công nghệ này, vì vậy kết cấu giàn ống có triển vọng ứng dụng tốt trong các kết cấu nhịp lớn.