đồ án thép hai kết cầu nhà công nghiệp

ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC KẾT CẤU THÉP SỐ 2
“THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP”
******

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TỐN
PHẦN I: SƠ BỘ VỀ KẾT CẤU KHUNG THÉP CẦN THIẾT KẾ
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo vật liệu
thép và sự tiến bộ của các cơng nghệ thi cơng, cơng trình nhà cơng nghiệp sử dụng kết
cấu dạng khung thép tiền chế tiết diện đặc ở nớc ta ngày càng tăng. Đáp ứng tình hình
đó, bộ mơn Kết cấu Thép - Gỗ trường ĐH Kiến trúc HN đã tổ chức những nhóm sinh
viên tìm cách thiết kế dạng kết cấu trên.
Nhà cơng nghiệp yêu cầu thiết kế là nhà công nghiệp một tầng một nhịp. Khung
ngang đợc làm bằng thép tiền chế tiết diện chữ I thay đổi phù hợp với nội lực trong
khung theo chiều dài nhịp. Khung gồm hai bộ phận chính là Cột khung liên kết ngàm
với Dầm khung. Khung ngang liên kết ngàm với móng.
* Nhiệm vụ chính của đồ án:
1. Với các kích thớc và tải trọng cần thiết kế, xác định kích thớc tiết diện khung.
Tiêu chí:
+ Đảm bảo điều kiện cờng độ.
+ Đảm bảo điều kiện biến dạng.
+ Đảm bảo điều kiện ổn định.
+ Tiết kiệm vật liệu.
+ Chế tạo đơn giản.
2. Với khung như thiết kế, tính tốn các chi tiết liên kết: Cột-Dầm; DầmDầm; Cột-Móng).
* Những nhận định cơ bản:
Khung thép trên thực chất chính là loại kết cấu bằng thép có tiết diện thay đổi nh
đã đợc học trong môn “Kết cấu thép” tại trờng và giải pháp liên kết ngàm tại móng là

giải pháp thơng minh để có đợc mặt bằng sản xuất rộng rãi nhất.
Tuy nhiên vấn đề cơ bản đặt ra là :
Kết cấu thay đổi tiết diện thì độ cứng sẽ thay đổi, Giải quyết vấn đề này nh thế
nào?
Làm thế nào để biết đợc sự biến thiên của nội lực trong các tiết diện khung?
Làm thế nào để tiết kiệm đợc càng nhiều càng tốt vật liệu mà chế tạo lại đơn giản
nhất?
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

1

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

Thay đổi tiết diện nhưng thay đổi như thế nào? Tại đâu? Có thể có những tiết diện
khơng đủ khả năng chịu lực thì sao?
* Quá trình tư duy - phương pháp thiết kế:
Trước hết ta thấy các vấn đề trên có thể thực hiện đợc bằng những kiến thức đã đợc
trang bị trong trờng. Những định hớng, khống chế cơ bản phải tuân theo sự hướng dẫn
của GVHD.
Tiết diện kết cấu thay đổi thay đổi thì J sẽ khơng thể cố định tuy nhiên dầm và cột
khung vẫn phải có một độ cứng nào đó. Vậy ban đầu ta sẽ giả thiết trớc về tỉ lệ độ
cứng giữa dầm khung và cột khung.
Giải quyết vấn đề nội lực, chúng ta đã có một phương pháp truyền thống để giải
các bài tốn khơng tuyến tính đó là phương pháp “chia nhỏ đối tợng”, áp dụng vào trờng hợp này, nội lực trong dầm, cột ứng với các trờng hợp tải trọng sẽ đợc xác định từ
nhiều các mặt cắt tại các vị trí khác nhau và đợc đa vào tổ hợp trong bảng tại các tiết

diện có vị trí tơng ứng. Nội lực có giá trị lớn nhất tại mỗi tiết diện lấy từ bảng tổ hợp
sẽ đợc chọn để đa vào thiết kế.
Sau khi đã có kích thớc cụ thể của các tiết diện, ta sẽ tiến hành thay đổi tiết diện
theo các đoạn có kích thớc biến đổi tuyến tính. Sẽ có nhiều các phơng án thay đổi tiết
diện khác nhau cho ta các hình dạng khác nhau và trọng lượng khung sẽ khác nhau.
Để có các số liệu ban đầu, ta phải giả thiết trớc trọng lượng khung theo kinh
nghiệm. Sau khi có tiết diện khung sơ bộ tức là đã có tĩnh tải gần với thực tế. So sánh
với tĩnh tải giả thiết nếu chênh lệch nhiều thì thiết kế lại đến khi chênh lệch không
nhiều.
Tiết diện luôn phải đợc kiểm tra về cường độ, độ võng và đỗ ổn định.
Các khung lại đợc thiết kế nh vậy với các tỉ lệ độ cứng giữa dầm và cột khác nhau.
Mỗi thông số thay đổi cho ta một phương án. Việc thiết kế sẽ xoay vịng chính xác
dần.
Các phương án sẽ đợc so sánh và phơng án tiết diện đợc chọn theo ý kiến chủ quan
sẽ là phương án hội tụ nhiều nhất các tiêu chí như đã đặt ra.
* Một số giới hạn
Thực tế cho thấy thực hiện đợc những điều trên địi hỏi khối lượng tính tốn tương đối lớn. Để giảm bớt khối lợng tính tốn cho sinh viên, các thầy cô giáo trong bộ
môn đã cho phép giả thiết trước độ cứng của Dầm khung và Cột khung bằng nhau.
Nhà công nghiệp chỉ một tầng, một nhịp, có cầu trục.
* Cơng cụ thực hiện:
Các bước tính tốn thiết kế được thực hiện chủ yếu bằng phần mềm EXCEL, mỗi
bước tính sẽ được lập thành một bảng, trong bảng đó sẽ có những cột tương ứng với
các thơng số có thể thay đổi được, điều cơ bản là ta liên tục thay đổi các thông số để
so sánh và chọn đợc phương án khung “tốt nhất” với tiêu chí đặt ra. Tập hợp các bảng

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

2

LỚP: CT13X-HN

ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

sẽ tạo thành một dây chuyền mà đầu vào là các yêu cầu thiết kế và đầu ra là sản phẩm
khung thép .
Nội lực và tiết diện còn được kiểm tra bằng phần mềm SAP 2000. Các phần mềm
Microsoft Word 2010 và AutoCAD 2007 dùng để trình bày thuyết minh và thể hiện
bản vẽ.
* Lý thuyết áp dụng:
Các kiến thức về tính tốn và thiết kế Kết cấu thép; một số kiến thức về Cơ học kết
cấu và Sức bền vật liệu.

PHẦN II: TÍNH TỐN
Số liệu cho trước
L

H1

Q

B

i

Số lượng

(m)

(m)

(T)

(m)

(%)

khung

18

7,7

20

6

12

20

Vùng giódạng địa
hình
IIIA-B

Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, với các số liệu sau:
- Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I)

- Số lượng cầu trục:

2

(chiếc)

- Sức nâng của cầu trục:

Q

(T)

- Chế độ làm việc trung bình
- Nhịp khung:

L

(m)

- Chiều dài nhà:

120( m)

- Bước cột:

B

(m)

- Cao trình đỉnh ray:

H1 (m)

- Mái lợp bơng chống nóng bằng bơng thuỷ tinh
- Độ dốc mái (lợp tôn):

i

(%)

f = 23 kN/cm2;

- Vật liệu thép CT38s có:

fv = 15kN/cm2;
fc = 35kN/cm2
- Mơ đun đàn hồi

E = 2.1 × 105 ( MPa )

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

3

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

- Hàn tay, dùng que hàn N46
- Tải trọng, hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737:1995
- Bê tơng móng cấp độ bền B20 có Rb=1.15 kN/cm2
- Vật liệu bulơng liên kết và bulơng neo tự chọn
A.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU:
Sơ đồ kết cấu khung ngang nh cụng nghip
mặt c ắt ng ang nhà

q =20t

a

b

1. Các thông số về cầu trục
a. Cầu trục
- Do sức trục của cần trục là 20T nên chọn khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục
định vị là a = 0 và khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục là λ = 750mm.
- Nhịp cầu trục:

L K =L-2 × λ =18-2 × 0.75=16.5 ( m )

- Dựa vào sức trục Q = 20T và nhịp cầu trục L K = 16.5(m) ta có bảng thơng số cầu
trục lấy theo phụ lục II.13 - trang 87 (Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng,
một nhịp - Trường Đại học Kiến trúc Hà nội):
Sức

Nhịp

Kích thước gabarit

áp lực bánh xe

trục

cầu

chính

Trọng lượng

Q(T

trục

(mm)

(T)

lên ray (kN)

)
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

4

LỚP: CT13X-HN

ĐỒ ÁN THÉP 2
Lk(m
20

)
16.5

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG
Hk

Zmin

Bk

K

133

180

393

290

0

0

0

Cầu

Xe

trục(G)
8.54

con(Gxc)
1.19

Pmaxc

Pminc

119

23.7

y

x

DẦM CẦU TRỤC,RAY CẦU TRỤC
b. Dầm cầu trục
- Dầm cầu trục:
+Từ bước cột và các thông số của cầu trục ta chọn dầm tiết diện chữ I; định

hình cao

1 1 

1 1 
 ÷ ÷B =  ÷ ÷× 6000 = 750 ÷ 600 ( mm )
 8 10 
 8 10 

+ Sơ bộ chọn Hdct = 700mm.
- Chọn sơ bộ khối lượng dầm cầu trục là: 1kN/m.
c. Ray và lớp lót ray
- Lấy chiều cao ray và lớp đệm, bụng C gia cường lấy sơ bộ khoảng:
H r = 200 ( mm )
2. Các kích thước chính của khung ngang
a. Theo phương đứng
- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H 2 = H K + b K = 1.33 + 0.3=1.63 ( m )
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

5

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

Với: HK = 1.33 m - chiều cao gabarit của cầu trục.
bK = 0.3 m -khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang.
⇒

Chọn H2 = 1.7 (m)

- Chiều cao cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H = H1 + H 2 + H3 = 7.7 + 1.7 + 0 = 9.4 ( m )

Trong đó: H1 - cao trình đỉnh ray, H1 = 7,7 m;
H3 - phần cột chôn dưới nền,coi mặt móng ở cốt ± 0.000( H3 = 0)
- Chiều cao của phần cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:
H t = H 2 + H dct + H r = 1.7 + 0.7 + 0.2 = 2.6 ( m )
- Chiều cao của phần cột dưới, tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
H d = H - H t = 9.4-2.6 = 6.8 ( m )                  
b. Theo phương ngang:
- Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0). Khoảng cách từ trục định vị
đến trục ray cầu trục: l= (18-16.5)/2= 0.75(m)
- Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu về độ cứng:
1 1 
1 1 
h =  ÷ ÷H =  ÷ ÷× 9.4 = ( 0.62 ÷ 0.47 ) ( m )
 15 20 
 15 20 

Chọn h = 55(cm)
Thỏa món điều kiện.
- Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z = l + a-h = 0,75 + 0 − 0.55 = 0.2m > z min = 0.18 ( m )

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

6

LỚP: CT13X-HN

N THẫP 2

GVHD: NGUYN DANH HONG
mặt c ắt ng ang nhµ

q =20t

a

b

c. Sơ đồ tính khung ngang
- Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phương án cột có tiết diện khơng đổi
với độ cứng là I1.Vì nhịp khung là 18m nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay
đổi ở vị trớ (0,35-0,4) ở nữa xà hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà
3,5 m. Với đoạn xà dài 3.5m , độ cứng của cột là I1 và xà dưới là I2 và xà trên là I3. Do
nhà có cầu trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt
móng( cốt ±0.000). Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang là
cứng. Trục cột khung trùng với trục định vị để đơn giản hố tính tốn và thiên về an
tồn.Ta có s tớnh khung ngang nh hỡnh 3.
I3
I2
1

I2 I3

đoạn xà 1

đoạn xà 2

vịtríthay đổi
tiết diện xà

1

1

SV: NGUYN TIN MNH

7

LP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG
SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG

ĐÁNH SỐ PHẦN TỬ THANH
3. Thiết kế xà gồ mái
Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái và trọng lượng bản thân của xà gồ. Lớp
mái và xà gồ được chọn trước. Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều
kiện biến dạng của xà gồ.
* Tấm lợp mái: Chọn như sau:

HÌNH DẠNG TẤM LỢP MÁI
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

8

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG

- Các thơng số kỹ thuật:
Số hiệu
C10 - 1000 - 0.6

Chiều dày

Trọng lượng 1 tấm

Diện tích 1tấm

(mm)
0.6

(kN/m2)
0.056

(m2)
6

* Xà gồ: Ta chọn xà gồ hình chữ “ C “ là loại xà gồ được chế tạo từ thép hình dập

nguội
- Hình dạng và các thơng số của xà gồ chữ “ C “:Các thông số k thut:
Tit din

Ix

Wx

Iy

Wy

(cm4)

(cm3)

(cm4)

(cm3)

774.19 77.41

156.5

12.09

ì

8CS4 10

Trng
lng
(kN/m)

Chiu dy
(mm)

0.0893

2.7

Din
tớch
(cm2)
11.48

2.7

22.5

200

5

102

xà g ồ 8c s 4x105

a. Tải trọng tác dụng lên xà gồ

- Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng bản thân xà gồ
và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái.
- Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là a = 1.5 m.
⇒

Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là:

(Độ dốc i = 12

⇒

1.5
= 1.5 ( m )
cos 6.83°

α = 6.830)

*Tĩnh tải
Vật liệu mái
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

Hệ số

Tải trọng tiêu
9

Tải trọng tính tốn
LỚP: CT13X-HN

ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG
vượt tải

chuẩn

1.1

0.056(kN/m2)

1 lớp tơn lợp mái

0.062(kN/m2)

×
1.05
0.0893(kN/m)
0.094(kN/m)
Xà gồ mái 8CS4 105
* Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 0.3 kN/m2 với hệ số vượt tải n = 1.3
⇒ p tt = 0.3 × 1.3 = 0.39 ( kN / m 2 )
*Tải trọng tác dụng lên xà gồ

C ( 8CS4 × 105 )

q tc = ( 0.056 + 0.3) × 1.5 + 0.0893 = 0.627 ( kN / m )
q tt = ( 0.062 + 0.39 ) × 1.5 + 0.094 = 0.776 ( kN / m )
b. Kiểm tra lại xà gồ đã chọn

Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa được tính tốn như
cấu kiện chịu uốn xiên.
Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo 2 phương với trục x-x tạo với
phương ngang một góc α = 6.83o

MẶT CẮT XÀ GỒ
Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y là:
qx tc = q tc × cos α = 0.627 × cos6.830 = 0.624 ( kN / m )
q y tc = q tc × sin α = 0.627 × sin 6.830 = 0.0624 ( kN / m )

qx tt = q tt × cos α = 0.776 × cos 6.830 = 0.772 ( kN / m )
q y tt = q tt × sin α = 0.776 × sin 6.830 = 0.0772 ( kN / m )

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

10

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

- Theo điều kiện bền:
σ = σx + σ y =

Mx My
+
≤ fγ

Wx Wy

Với: γc = 1 hệ số điều kiện làm việc.
f = 21 kN/cm 2

- cường độ của thép xà gồ.

Xà gồ tính tốn theo 2 phương đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa lên xà ngang mô
men đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp.

Ta có:

qx tt B 2 0.772 × 600 2 × 10−2
Mx =
=
= 347.4 ( kNcm )
8
8

q y tt B 2 0.0772 × 6002 × 10−2
My =
=
= 8.68 ( kNcm )
32
32

⇒ σ = σx + σ y =

347.4
8.68

+
= 5.2kN / cm 2 ≤ f γ c = 21kN / cm 2
77.419 12.09

- Theo điều kiện biến dạng:

Công thức kiểm tra :
Trong đó:

∆ = ∆y

∆ ∆
1
< =
= 5.10−3
B  B  200

- Độ võng của xà gồ ( khi có hệ giằng xà gồ )

∆y – Các độ võng thành phần do

Ta có:

qtcy ;qtcx

gây ra tương ứng

5 qx tc B 4
5 0.624 × 10−2 × 6004
∆y =

×
=
×
= 0.64 ( cm )
384 EI x
384 2.1 × 10 4 × 774,19
⇒

∆ 0.64
=
= 1.079 × 10−3 < 5 × 10−3
B 600

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

11

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2
Vậy xà gồ

C ( 8CS4 × 105 )

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG
đảm bảo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng.

4. Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột
*Tác dụng của hệ giằng trong nhà công nghiệp dùng kết cấu khung thép nhẹ:

- Bảo đảm tính bất biến hình và độ cứng khơng gian của hệ khung.
- Giảm chiều dài tính tốn của xà và cột khung theo phương ngồi mặt phẳng, từ
đó tăng khả năng ổn định tổng thể cho khung ngang.
- Truyền tải trọng gió và lực hãm cầu trục theo phương dọc nhà xuống móng.
- Bảo đảm cho việc thi cơng dựng lắp được an toàn và thuận tiện.
a. Tác dụng của các hệ giằng
- Giằng mái:
+ Bảo đảm ổn định cho dàn theo phương ngoài mặt phẳng uốn .
+ Dàn gió chịu tác dụng của tải trọng gió theo phương dọc nhà .
+ Hệ giằng dọc theo đầu cột tăng độ cứng theo phương dọc nhà và truyền tải
trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.
- Giằng cột :
+ Bảo đảm sự bất biến hình học .
+ Bảo đảm độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột .
+ Tiếp nhận và truyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà
như tải trọng gió lên tường hồi, lực hãm dọc nhà của cầu trục.
b. Cách bố trí hệ giằng
5. Tải trọng tác dụng lên khung ngang
a. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
- Độ dốc mái i = 12% → α = 6.83° ( sinα = 0.118 ; cosα = 0.992)
- Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng các lớp
mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục.
- Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy bằng
0.15(kN/m2)
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

12

LỚP: CT13X-HN

ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

- Trọng lượng bản thân xà ngang: sơ bộ chọn

g xntc = 1( kN / m )

Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang:
g=

1.1 × 0.15 × 6
+ 1.05 × 1 = 2.04 ( kN / m )
0.992

- Trọng lượng bản thân tôn tường và xà gồ tường lấy sơ bộ là

g = 0.15 ( kN / m 2 )

Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột (bỏ qua mô men lệch tâm):
1.1 × 0.15 × 6 × 9.4 = 9.3 ( kN )

- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục, ray và các lớp đệm: Tải này tác dụng lên vai
cột, khi tính tốn ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mômen. Sơ bộ chọn
tc
g dct
= 1( kN / m )

⇒ G tt = 1.05 × 1 × 6 = 6.3 ( kN )

⇒ M tt = G tt (λ  +a-0.5h) = 6.3 ( 0.75 + 0 − 0.5 × 0.55 ) = 2.99 ( kNm )
2.04

9.3

9.3

2.99

6800

2.99

18000

b. Hoạt tải mái
+ Theo TCVN 2737-1995 , trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa
mái mái lợp tôn) là ptc = 0.3kN/m2, hệ số vượt tải là n = 1.3
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

13

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG
p tt =

+ Quy đổi về tải trọng phân bố đều trên xà ngang:

1.3 × 0.3 × 6
= 2.34 ( kN / m )
0.992

2.34

18000

2.34

18000

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

14

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG
2.34

2.34

18000

c.Tải trọng gió tác dụng lên khung
+ Tải trọng gió gồm hai thành phần: phần tĩnh và phần động. Với nhà công nghiệp
1 tầng, 1 nhịp có chiều cao < 36 m và tỉ số chiều cao/ nhịp<1.5 nên bỏ qua thành phần
động của tải trọng gió.
+ Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm: gió tác dụng vào cột và gió tác
dụng trên mái. Theo TCVN 2737- 1995 phân vùng gió IIIA-B có áp lực gió tiêu
chuẩn là
W0 = 1.1 (kN/m2), hệ số vượt tải là 1.2
+ Giá trị tính tốn của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao z so với mốc tiêu
chuẩn tác dụng lên 1m2 bề mặt thẳng đứng xác định theo cơng thức:
q= gp × wo × k× C

Trong đó:
W0= 1.1 (kN/m2) - Giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió
c - là hệ số khí động: c = +0.8 với phía gió đẩy
k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc vào dạng địa
hình.Với
dạng địa hình B, hệ số k được xác định:
+ Mức đỉnh cột, cao trình 9.4 m

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

⇒ k1 = 0.985

15

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

+ Mức đỉnh mái, cao trình 10.5 m

⇒ k2 = 1.008

Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở xuống chân cột hệ số k lấy theo
số quy đổi xét đến sự phân bố áp lực gió, hệ số

λh

λH

: Hệ

được xác định:

λ H = 1   neu H ≤ 10 ( m )
Phần tải trọng gió tác dụng từ đỉnh cột trở lên đỉnh mái hệ số k lấy:

k=

k1 + k2 0.985 + 1.008
=
= 0.99
2
2

Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang được tính như sau:

q = γ p × Wo × k × c × B       

Với: B = 6 m - Bước cột
c - Hệ số khí động , được tra bảng theo sơ đồ sau đây:

có
⇒
⇒

Vì

 H 9.4
= 0.52
 =
 L 18
α = 6.830

Nội suy tuyến tính được ce1 = - 0.476
Nội suy tuyến tính được ce2 = - 0.403
 H 9.4
 L = 18 = 0.52 > 0.5

 ∑ B = 120 = 6.6 > 2
 L
18

→ ce3 = - 0.503

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

16

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HỒNG
ce1=-0.476

ce=+0.8

ce3=-0.503

ce2=-0.403

18000

Tải trọng gió tác dụng lên cột
+ Phía đón gió:
+ Phía khuất gió:

q1 = 1.2 × 1.1 × 1 × 0.8 × 6 = 6.33 ( kN / m )
q 4 = 1.2 × 1.1 × 1 × ( − 0.503) × 6 = −3.96 ( kN / m )

Tải trọng tác dụng trên mái:
+ Phía đón gió:

q 2 = 1.2 × 1.1( − 0.476 ) × 6 = −4.42 ( kN / m )

+ Phía khuất gió:

q 3 = 1.2 × 1.1 × ( − 0.403) × 6 = −3.16 ( kN / m )
4.42

3.96

6.33

3.16

18000

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

17

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG
4.42

6.33

3.96

3.16

18000

d. Hoạt tải cầu trục
Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm
ngang, xác định như sau:
*áp lực đứng của cầu trục:
+ Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu
trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp
các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất, xác định được các tung độ y i
của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất
của bánh xe cầu trục lên cột:
3930
2900

3930
2900

0.259

0.82

0.51

1

6000

6000

tc
Dmax = nc γ c Pmax
∑ yi = 0.85 × 1.1 × 119 × ( 0.259 + 1 + 0.82 + 0.51) = 288.06 ( kN )
tc
Dmin = nc γ c Pmin
∑ yi = 0.85 × 1.1× 23.7 × ( 0.259 + 1 + 0.82 + 0.51) = 57.37 ( kN )

Trong đó:

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

18

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

nc = 0.85 - hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do 2 cầu trục có chế độ làm việc trung
bình.
γc = 1.1 - hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục

∑y

= (0.259 + 0.82 + 1 + 0.51) = 2.589

i

+ Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó
sẽ lệch tâm so với trục cột 1 khoảng là.
e = L1 + a-0.5h = 0.75 + 0 − 0.5 × 0.55 = 0.475 ( m )

+ Trị số của các mômen lệch tâm tương ứng:
M max = Dmax × e = 288.06 × 0.475 = 136.8 ( kNm )
M min = Dmin e = 57.37 × 0.475 = 27.25 ( kNm )

136.8

57.37 27.25

6800

9400

288.06

18000

136.8

288.06

6800

9400

27.25 57.37

18000

* Lực hãm ngang của cầu trục:
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

19

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

+ Lực hãm ngang T của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dầm hãm xác
định theo công thức:

T = nc γ pT1 ∑ yi

Trong đó: γp = 1.1 - hệ số vượt tải;
T1 - Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục:
T1 = T0/n0
T0 - Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục;
T0 = 0.5kf(Q + Gxc);
Gxc - trọng lượng tiêu chuẩn của xe con
kf = 0.1 - hệ số ma sát với cầu trục có móc mềm
⇒ T0 = 0.5 × 0.1( 200 + 11.9 ) = 10.6 ( kN )

⇒ T1 =

10.6
= 5.3 ( kN )
2

⇒ T = 0.85 × 1.1 × 5.3 × 2.589 = 12.82 ( kN )

)

+ Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả
thiết cách mặt trên vai cột 1 đoạn y = 0.7 m.

6800

9400

12.82

18000

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

20

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

6800

9400

12.82

18000

6. Xác định nội lực
Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải bằng phần
mềm SAP 2000. Kết quả tính tốn được thể hiện dưới dạng biểu đồ và bảng thống kê
nội lực. Dấu của nội lực lấy theo quy định chung trong sức bền vật liệu
N+
M+

V+

M+
N+
CéT

V+

M+
N+
V+

Xµ NGANG

V+

M+
N+

Quy í c chiỊu d ¬ng cđa néi l ùc t heo SBVL

Giả thiết tiết diện:

- Cột: ,

H = 9400mm,h = 550mm, b = 250mm,t w = 8mm, t f = 10mm

- Xà ngang có kích thước :
Đầu xà:
Đỉnh xà:

h = 400mm,b = 200mm,tw = 8mm, t f = 10mm
h = 280mm,b = 200mm,tw = 8mm, t f = 10mm

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

21

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2
Giữa xà:

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

h = 280mm,b = 200mm,tw = 8mm, t f = 10mm

b. Các phương án chất tải:
- Phương án 1: Tĩnh tải
2.04

9.3

9.3

2.99

6800

2.99

18000

- Phương án 2: Hoạt tải nửa mái trái
2.34

18000

- Phương án 3: Hoạt tải nửa mái phải

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

22

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG
2.34

18000

- Phương án 4: Hoạt tải cả mái
2.34

2.34

18000

- Phương án 5: Hoạt tải do gió trái
4.42

3.96

6.33

3.16

18000

- Phương án 6: Hoạt tải do gió phải
SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

23

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG
4.42

6.33

3.96

3.16

18000

- Phương án 7: Hoạt tải do Dmax trái

136.8

57.37 27.25

6800

9400

288.06

18000

- Phương án 8: Hoạt tải do Dmax phải

136.8

288.06

6800

9400

27.25 57.37

18000

- Phương án 9: Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục lên cột trái

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

24

LỚP: CT13X-HN


ĐỒ ÁN THÉP 2

GVHD: NGUYỄN DANH HOÀNG

6800

9400

12.82

18000

- Phương án 10: Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục lên cột phải

6800

9400

12.82

18000

c. Biểu đồ nội lực của các phương án chất tải:
Theo thứ tự Momen
Tĩnh tải

SV: NGUYỄN TIẾN MẠNH

25

LỚP: CT13X-HN