ĐỒ ÁN THÉP 2 NHÀ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

CHƯƠNG I: CÁC BỘ PHẬN CỦA KẾT CẤU THÉP
NHÀ CÔNG NGHIỆP

I) SỐ LIỆU ĐỀ BÀI
1. Kích thước khung nhà cơng nghiệp:

Hình 0: Chi tiết vai cột
Dàn vì kèo có chiều cao đầu dàn H0 = 2200 mm
Độ dốc thanh cánh trên i= 1/6 (nếu dùng xà gồ đỡ mái tole)
Khoảng cách giữa các xà gồ thép hình chữ C cán nóng (khi chiếu lên mặt bằng) là 1.5m. Chiều sâu chôn
cột bên dưới cốt nền H3 = - 600mm
Bước cột B = 6m. Số bước cột n = 10.
SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

Cầu trục làm việc ở chế độ trung bình. Mỗi xe con có hai móc cẩu dạng móc mềm. móc chính có sức trục
lớn. móc phụ có sức trục nhỏ hơn. ký hiệu Q (T)
Nhịp L của khung ngang: 27m
Cao trình đỉnh ray: 9.6m
Vùng áp lực gió: Cơn đảo- Địa hình A
Sức trục Q của cầu trục: 30/5

Bu lông neo lấy với cấp độ bền 4.6. Bu lông liên kết các cấu kiện lấy với cấp độ bền 8.8.
Sử dụng thép CCT34. Hệ số độ tin cậy của vật liệu M = 1.05; Hệ số điều kiện làm việc M = 0.90.
Cột trong khung là cột bậc. bao gồm hai đoạn. Cột trên tiết diện đặc chữ I tổ hợp. tiếp nhận tải trọng của
dàn vì kèo. Cột dưới là cột rỗng hai nhánh thanh giằng. Nhánh ngoài của cột dưới được gọi là nhánh mái.
nhánh trong của cột dưới được gọi là nhánh cầu trục
Sử dụng xà gồ tiết diện hình chữ C cán nóng đỡ mái tole.

2. Cầu trục
Nhịp nhà L = 27m. cầu trục 2 móc cẩu. chạy điện. chế độ làm việc trung bình. móc chính có sức
nâng 30T. móc phụ 5T.
 Loại ray thích hợp : KP70
Các thơng số tra bảng:

Q (T)
30 5

Lk
(mm)
2550

Kích thước cầu trục (mm)
Bc

K

Hc

B1

F

6300

5100

2750

300

500

Trượng
Áp lực bánh
lượng (T)
Loại
xe lên ray
ray
Xe
Cầu
(T)
con
trục
KP70 33
12
56.5

II ) KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG
- khoảng hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo: c = 100 mm
- độ võng của kết cấu mái f =

L 27000
=
=108
250
250

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

1) Kích Kích thước H2 từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực (cánh dưới của dàn) được xác định như
sau:
H2  Hc + c + f= 2750+100+108= 2958 mm
Chọn H2 = 3000 mm.
2) Chiều cao của xưởng tính từ nền đến đáy vì kèo
H= H1 + H2 = 9600+3000= 12600
Chiều cao cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến đáy vì kèo:
Htr = H2 + Hdcc + Hr
Trong đó:
• H2 kích thước từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực (cánh dưới của dàn).
• Hdct chiều cao dầm cầu trục.
• Hr chiều cao ray và đệm chọn theo catalogue thép ray.
Chọn Hdcc = 680mm; Hr = 120 mm (ray KP – 70). Ta có chiều cao cột trên như sau:
 Htr = 3000 + 680 + 120 = 3800 (mm)
3) Chiều cao phần cột dưới tính từ bản đế chân cột đến chỗ đổi tiết diện:

Hd = H- H1 + H3 = 12600- 3800+600= 9400 mm
III) KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG.
1.1 Chiều cao tiết diện cột trên
Do yêu cầu về độ cứng nên lấy vào khoảng 1/10 đến 1/11 chiều cao phần cột trên Htr.
htr = (

1
1
Htr ÷
H ) = (345mm ÷ 380mm).
11
10 tr

Ta chọn htr = 500mm.
1.2 Chiều cao tiết diện cột dưới.
Để cho cầu trục khi chuyển động khơng cham vào cột thì khoảng cách  từ trục ray đến trục định
vị phải đảm bảo đủ lớn.
 ≥ B1 + (htr – a) + D
Trong đó:
• B1 phần đầu của cầu trục bên ngoài ray. lấy theo catalogue cầu trục.
• a khoảng cách từ trục định vị đến mép ngồi cột.
• D là khe hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột.
Ta chọn a = 250mm; D = 200mm.
SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

B1 + (htr – a) + D = 300 + (500 – 250) + 200 = 750mm.
Ta chọn  = 750mm.
1.3 Chiều cao tiết diện cột dưới:
hd =  + a = 750 + 250 = 1000 (mm).
Do điều kiện về độ cứng. nên khơng lấy nhỏ hơn (1/20 ÷ 1/15)H. với H là chiều cao tồn cột. Ta
có:
hd = 1000mm > (

1
1
Hd ÷
H ) = (510mm ÷ 680mm).
20
15 d

Như vậy. giá trị chiều cao tiết diện cột dưới đạt yêu cầu.
IV) Kích thước dàn mái và cửa mái.
Chiều cao đầu dàn cửa trời lấy theo chiều cao đầu dàn H0 = 2200mm.
Chiều dài cửa mái thường lấy từ 1/3 đến 1/2 chiều dài nhịp.
1
1
Lcm = ( L ÷ L) = (9m ÷ 13.5m)
3
2
Ta chọn Lcm = 9m.
Bậu cửa dưới cao 600mm và bậu cửa trên cao 400 mm và phần cánh cửa cao 1200mm.

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

4


GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

2.2

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

7.5

6

Hình 1: Sơ đồ khung nhà thép công nghiệp ( sai )
V) HỆ GIẰNG
1. Hệ giằng mái
a) Giằng trong mặt phẳng cánh trên.
Hệ giằng bao gồm các thanh chéo hình chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh
chống dọc nhà. tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn. tạo
nên những điểm cố kết khơng chuyển vị ra ngồi mặt phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập bố
trí ở hai đầu khối nhiệt độ. các thanh còn lại được liên kết vào các khối cứng bằng xà gồ hay
sườn của tấm mái.

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

5


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

Mặt bằng bố trí hệ giằng như hình vẽ H2:

6000

Hình 2
a) Giằng trong mặt phẳng cánh dưới.
Giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt ở vị trí có giằng cánh trên. nghĩa là ở hai đầu khối
nhiệt độ và ở khoảng giữa. Nó cùng với giằng cánh trên tạo nên miếng cứng khơng gian bất biến
hình. Hệ giằng cánh dưới tại đầu hồi nhà dùng làm gối tựa cho cột hồi. chịu tải trọng gió thổi lên
tường hồi.

Hình 3:

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

c) Hệ giằng đứng
Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng. có tác dụng cùng với các giằng nằm tạo nên
khối cứng bất biến hình. giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi dựng lắp. Theo phương dọc nhà.
chúng được đặt tại những giằng có giằng nằm ở cánh trên và cánh dưới .

Hình 4
d) Hệ giằng ở cột
Hệ giằng của cột đảm bảo sự bất biến hình học và độ cứng của tồn nhà theo phương dọc. chịu tác
dụng của tải trọng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột. Các thanh giằng cột được bố trí suốt chiều
cao của gai cột đĩa cứng: trong phạm vi đầu dàn- chính là hệ giằng đứng của mái; lớp trên từ mặt
dầm cầu trục đến nút gối tựa dưới của dàn vì kèo. lớp dưới. bên dưới dầm cầu trục cho đến chân
cột. Các thanh giằng lớp trên được đặt trong mặt phẳng trục cột. các thanh giằng lớp dưới đặt trong
2 mặt phẳng của hai nhánh.

HÌNH 5

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN KHUNG NGANG
I) Tải trọng tác dụng lên khung ngang.
1) Tải trọng tác dụng lên dàn
a) Trọng lượng mái

γ

Hệ số vượt tải

Tải tính tốn

( daN/m2 mái)

4.92

1.1

4.71

4.00

1.2

4.8

Xà gồ C16; b=1.5m; B=6m

14.12/1.5

1.1

10.41

Tổng tải trọng

17.76

1.121

19.92

Tải trọng mái tole xà gồ

Tải tiêu chuẩn
(daN/m ) ( daN/m2 mái)
3

Tole
7850
dày 0.5mm  h.s.c.mép 1.092
Lớp cách nhiệt rockwool dày
40
100mm

Độ dốc mái i= 1/6 . Quy đổi giá trị tĩnh tải mái sang tải phân bố trên mặt bằng :
gm =

19.92
= 20 (daN/m2 ).
cos ( arctan(1/6))

b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng
Theo công thức kinh nghiệm :

gtc
= 1.2 × αd × L= 1.2 × 0.9 × 27= 29.16 daN/m2 mặt bằng
d
Trong đó:
• L là nhịp dàn.
•  d là hệ số trọng lượng bản thân dàn; lấy bằng 0.6 đến 0.9 đối với dàn nhịp từ 24m đến
36m.

• 1.2 là hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng.
 gtc
= 1.2 × αd × L= 1.2 × 0.9 × 27= 29.16 daN/m2 mặt bằng
d
SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

8


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

 gttd = 29.16 × 1.2= 34.992 daN/m2 mặt bằng
c) Trọng lược kết cấu cửa trời.
- Theo công thức tiên nghiệm gtc
= αct × Lct
ct
Để tính chính xác hơn tải trọng nút dàn. ta có thể dùng trị số từ 12 – 18 daN/m2.
Ta chọn gcct = 18 daN/m2 mặt bằng nhà
Giá trị tính tốn của trọng lượng kết cấu cửa trời:
gct = γ × gcct = 1.2 × 18 = 21.6 daN/m2 .
d) Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa trời.
Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời phân bố đều dọc theo chiều dài của mặt bằng nhà. tính
từ khung 2 đến khung thứ 10.
Trọng lượng của bậu cửa: Gcbc = 150× 6= 900 daN.
Trọng lượng cánh cửa kính cao 1.2m: Gcck = 40 × 1.2 × 6 = 288 daN
Tổng trọng lượng bậu và cửa kính:
Gcck + Gcbc = 900 + 288 = 1188 daN
 Gttck.b = 1.2 × 1188 = 14.256 daN

e) Tải trọng tạm thời
Theo TCVN 2337:1990 đối với mái( tole) bằng không sử dụng. chỉ có người đi lại sửa chữa thì
pc = 30 daN/m2.
Giá trị hoạt tải tính tốn:
ptt =  × pc = 1.3 × 30 /cos(artan(1/6)) = 39 daN/m.

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

 tải trọng phân bố đều trên dàn :
+ Tải trọng thường xuyên
G

g = (gm + gd + gct + 2 b.ck ) × B
B×L
=(20+34.99+21.6+2 

1425.6
6

= 573 daN / m
6  27 cos(arctan(1/6)

+ Tải trọng tạm thời:

p = ptt × B = 39.54 × 6 = 234 daN/m.
2) Tải trọng tác dụng lên cột.
a) Do phản lực của dàn.
Phản lực của dàn do tải trọng thường xuyên:
V=A=

gL 5.73 × 27
=
=77.3 kN.
2
2

Phản lực của dàn do tải trọng tạm thời:
V' = A' =

pL 2.34 × 27
=
= 31.59 kN.
2
2

b) Do trọng lượng dầm cầu trục.
Theo cơng thức kinh nghiệm ta có:
Gdct = αdct × L2dct (daN)
Trong đó:
• Ldct là nhịp dầm cầu trục
• 

dct

là hệ số trọng lượng bản thân cầu trục. thường lấy từ 24 - 37 đối với cầu trục sức trục

trung bình (Q ≤ 75T).
Gdct đặt tại chỗ vai đỡ cầu trục và là tải trọng thường xuyên. Ta chọn 

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

dct

= 30.

10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC
Gdct = αdct × L2dct = 30× 62 = 1080 daN = 10.8 kN.

c) Do áp lực đứng của bánh xe lên cầu trục.
Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung vào vai cột. Tải trọng đứng của cầu
trục lên cột được xác định do tác dụng của chỉ hai cầu trục hoạt động trong một nhịp. bất kể số
cầu trục thực tế trong nhịp đó.
Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray xảy ra khi xe con mang vật nặng ở vào vị trí sát
nhất với cột phía đó. Khi đó. phía ra bên kia sẽ có áp lực nhỏ nhất.
Áp lực nhỏ nhất của một bánh xe tác dụng lên ray được xác định dựa trên giá trị áp lực lớn nhất
như sau:
Pcmin =

Q+G

− Pcmax
no

Trong đó:
• Q là trọng lượng vật cẩu nặng nhất (sức trục của cầu trục).
• G là trọng lượng tồn bộ cầu trục.
• no là số bánh xe ở một bên ray.
Ta có:
Pcmax = 330 kN.
Pcmin =

300 + 566
− 330 = 103kN.
2

Áp lực lớn nhất Dmax của cầu trục lên cột do các lực Pcmax được xác định theo đường ảnh hưởng
của phản lựa tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột.
Dmax = n × nc × ∑ Pcmax × yi
Tương tự ta có áp lực Dmin
Dmin = n × nc × ∑ Pcmin × yi
Trong đó:

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

• n là hệ số vượt tải n = 1.1.
• nc là hệ số tổ hợp.
• Pcmax . Pcmin lần lượt là áp lực tiêu chuẩn lớn nhất. nhỏ nhất của bánh xe.
• yi là tung độ của đường ảnh hưởng.
Từ các kích thước tra theo catalogue cầu trục Bc = 6300mm; K = 5100 mm
Ta có sơ đồ sau đây:
6300
600

6300

5100

600 600

Pcmax

Pcmax

y3

5100
Pcmax

600
Pcmax

y2
y1

6000

6000

Từ sơ đồ tung độ đường ảnh hưởng tại gối giữa ta có:
y1 = 1
y2 B − (B c − K) 6000 − (6300 − 5100)
=
=
= 0.8 → y2 = 0.8
y1
B
6000
y3
y1

=

B − K 6000 − 5100
=
= 0.15 → y3 = 0.15
B
6000

Tổng tung độ đường ảnh hưởng:
∑ yi = y1 + y2 + y3 = 1 + 0.8 + 0.15 = 1.95

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

12


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

Tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc trung bình ta có nc = 0.85.
Như vậy. áp lực của cầu trục lên cột do các lực Pcmax . Pcmin có giá trị như sau:
Dmax = 1.1 × 0.85 × 330 × 1.95= 601.67kN.
Dmin = 1.1 × 0.85 × 103 × 1.95= 186.88 kN.

d) Do lực hãm của xe con
Khi xe con hãm. phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động. Lực
hãm của xe con. qua các bánh xe cầu trục. truyền lên dầm hãm và vào cột .
Ta có lực hãm của 1 bánh xe con.
T1 c =

0.05(Q + Gxc)
n0

=

0.05( 300+ 120)
2

= 10.5 kN

Trong đó:
-Trọng lượng xe con là Gxc.

-Trọng lượng vật cẩu Q.
-Số bánh xe của xe con là n0.
=> Lực xô ngang của cầu trục đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy:
T = n × nc × ∑ T1 × yi = 1.1 × 0.85 × 10.5 × 1.95 = 19.14 kN.
3. Tải trọng gió tác dụng lên khung
Bao gồm:
-

Gió thổi lên mặt tường dọc. được chuyển về thành phân bố trên cột khung.
Gió trong phạm vi mái. từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên. được chuyển thành tập trung nằm ngang
đặt ở cao trình cánh dưới vì kèo.

Tiêu chuẩn TCVN 2737- 2006 quy định áp lực gió qo (daN/m2) cho bốn vùng khác nhau của nước ta. trị
số q0 coi như không đổi trong khoảng độ cao dưới 10 m .

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

Tải trọng gió phân bố đều lên cột được tính bằng cơng thc:
ã Phớa ún giú: q = n ì Wo ì k ì c ì B.
ã Phớa trỏi giú: q = n ì Wo ì k ì c ì B.
Trong ú:
ã n là hệ số vượt tải bằng 1.2.
• B là bước cột.

• c. c’ lần lượt là hệ số khí động phía đón gió và trái gió.
• k hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình.
Trong phạm vi mái. hệ số k có thể lấy khơng đổi là trung bình cộng của giá trị ứng với cao độ đáy
vì kèo và giá trị ở đỉnh mái. Lực tập trung nằm ngang của W của gió mái tính bằng cơng thức:
W = n × Wo × ktb × B ∑ ci hi
Trong đó:
• hi là chiều cao từng đoạn có các hệ số khí động ci.
Cơng trình đặt tại địa điểm huyện Cơn Đảo. vùng áp lực gió IIIA. địa hình A. dựa vào bảng 4 – Giá trị
áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam – TCVN 2737:2006 ta xác định được
áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 125 (daN/m2). Đối với vùng ảnh hưởng của bão được đáng giá là yếu (phụ
lục D – TCVN 2737:2006). giá trị của áp lực gió Wo được giảm đi 15 daN/m2 đối với vùng IIIA.
 Wo = 125-15 = 110 daN/m2 = 1.1 kN/m2
 Với cao trình đáy vì kèo là 12.6m. địa hình A. Ta có k1 = 1.2472
 Với cao trình đỉnh mái 19.25m. Ta có k2 = 1.368.
 Lực phân bố tác dụng lên cột:
 Phía đón gió :

q = 1.2 × 1.1 × 1.3076 × 0.8 × 6 = 7.902 kN/m.

 Phía trái gió :

q’ = 1.1 × 1.1 × 1.3076 × (-0.51407) × 6 = -5.4035 kN/m.

- Lực tập trung W ở cánh dưới vì kèo:
SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

14


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

W = 1.2  1.1  6  1.1886  (0.8  2.2 − 1.5  0.594 + 0.7  2.2 − 0.8  0.75) =18.73 kN
W' = 1.2  1.1  6  1.3076  (−0.547  2.2 − 1.5  0.5 − 0.6  2.2 − 0.447  0.75) = − 37.37 kN

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN KHUNG NGANG
II. NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG.
1. Sơ đồ tính khung
- Thay dàn bằng 1 xà ngang có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới dàn. Chiều cao khung
tính từ đáy cột( mặt trên móng) đến mép cánh dưới của vì kèo
- Giả sử độ cứng của cột dưới. cột trên và dàn thỏa tỷ lệ như sau:
Jcd
Jd
Jd
= 8;
= 32 →
=4
Jct
Jct
Jcd

Ta có:
η=
ν=

Jcd
− 1=7
Jct

Jd
H
13.2
×
=4×
= 1.96
Jcd
L
27

Chiều cao H tính tốn cho khung lấy từ bản đế cột đến đáy vì kèo (H = 13.2m)
Xét điều kiện sau:
6
1 + 1.1 × √η

=

6
1 + 1.1 × √7

= 1.53 < ν = 1.96

 dàn có độ cứng bằng vơ cùng( Jd=  ). có thể bỏ qua biến dạng của dàn khi tải trọng tác dụng
không trực tiếp lên dàn. Do đó xem cột chịu liên kết 2 đầu là ngàm.
2. Tính nội lực khung
-

Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng. dùng phương pháp cơ học kết cấu (phương
pháp chuyển vị ).

-

Quy ước : Moment dương khi làm căng thế trong của xà và cột biên. đối với cột giữa thì lấy dấu
moment theo dấu moment theo cột gần nó nhất.

-

Sử dụng phương pháp chuyển vị với ẩn số là góc xoay. và chuyển vị ngang của đỉnh cột .
Phương trình chính tắc:

r11 φ +r1p = 0

Trong đó:
SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

• r11 là phản lực tại liên kết nút trên do chuyển vị  = 1 gây ra trong hệ cơ bản.
• r1P là phản lực tại liên kết nút trên do tải trọng ngoài gây ra.
Ta xác định các trị số của cơng thức để sử dụng:
µ=

 =

Ht
H

=

Jcd
− 1=7
Jct
3.8
13.2

= 0.288

A = 1 + ì à = 1 + 0.288 ì 7 = 3.015
B = 1 + 2 ì à = 1 + 0.2882 × 7 = 1.58
C = 1 + 3 ì à = 1 + 0.2883 ì 7 = 1.167
F = 1 + 4 ì à = 1 + 0.2884 × 7 = 1.048
K = 4 × A × C – 3 × B2 = 4 × 3.015 × 1.58 – 3 × 1.1672 = 6.584
2.1 Nội lực do tĩnh tải.
Sơ đồ tải do tĩnh tải tác dung lên khung như hình dưới đây:
g = 5.73 kN/m

g =5.73 kN/m

=

BT1

+

Me

Me
BT2

Lực dọc trong cột trên của khung:
N=

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

gL 5.73× 27
=
= 77.29 kN.
2
2

17


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

Moment lệch tâm có giá trị là:
Me = N ×

hd − ht
1 − 0.5
= 77.29 ×
= 19.32 kNm.
2
2

❖ Bài tốn 1 (BT1).
Ta nhận thấy hệ đối xứng nên các thành phần phản xứng sẽ triệt tiêu Δ = 0. Chỉ có các
thành phần đối xứng tồn tại.

1 = 2 = 
Phương trình chính tắc: r11 ×  = -R1P.
Biểu đồ đơn vị ̅̅̅̅
M1 do φ = 1 gây ra trên hệ cơ bản:




B

C

M1

A
Momen ở đầu xà ngang và đầu cột do chuyển vị đơn vị gây ra:

xà
̅̅̅̅
MB =

2 × E × Jd 2 × E × 4 × Jcd
=
= 0.296 EJcd
L
27

cột
̅̅̅̅
MB = −

4 × C × E × Jcd 4 × 1.167 × E × Jcd
=
= − 0.0537 EJcd
K×h
6.584× 13.2

Phản lực đầu cột do φ = 1 gây ra :

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

18


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

̅̅̅̅
RB =

6 × B × E × Jcd
K × h2

=

6 × 1.89 × E × Jcd
6.584 × 13.22

= 0.008EJcd

Nội lực tại tiết diện đầu cột:
xà
xà
̅̅̅̅
MB = ̅̅̅̅
MB = 0.296EJcd
cột
̅̅̅̅
MB = ̅̅̅̅
MB = − 0.0537EJcd

Ta có:

r11 = ̅̅̅̅
MB

xà

cột
− ̅̅̅̅̅
MB

Vì thế r11 = 0.296EJcd + 0.0537EJcd = 0.35EJcd.
Ta có:
B
p

M = R1P =

RR1P
1P

ql 2 5.73  272
−
=
= − 347.82 kNm
12
12

− gl 2 2
-12gL / 12

- Góc xoay :
φ= −

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

R1P
−347.82 993.75
= −
=
r11
0.35EJcd
EJcd
19


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

Momen cuối cùng:
• Moment đầu xà :

M Bxa = M Bxa   + M P0 =0,296 EJ cd 

993.75
− 347.82 = 53.37 kNm
EJ cd

ã Moment ti u ct:

Mcot
B = MB ì φ + 0 = − 0.05371EJcd ×

993.75
+ 0 = − 53.372kNm.

EJcd

Ở các tiết diện khác thì ta tính bằng cách dùng trị số phản lực RB.
R B = ̅̅̅̅
RB × = 0.008EJcd ì

993.75
= 8.21 kN
EJcd

ã Moment ti vai ct
MC = MB + RB ×Htr = -53.37 + 8.21 × 3.8= -22.17 kNm
• Moment ở chân cột:
MA = MB + RB ×H = -53.37 + 8.21 × 13.2= 55.03 kNm

❖ Bài toán 2 (BT2).
Momen lệch tâm chỗ vai cột :
Me = V ×e=

77.29  (1 − 0,5)
=19.32 kNm
2

Dựa vào bảng tra ta xác định được phản lực do moment lệch tâm Me gây ra:
(1 − α ) × [3 × B × (1 + α ) − 4 × C]
× Me
K
(1 − 0.288) × [3 × 1.58 × (1 + 0.288) − 4 × 1.167]
= −
× (-19.32)

6.584

MB = −

= 3.00 kNm.

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

20


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

RB = −
=−

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

6 × (1 − α) × [B − A × (1 + α)] Me
×
K
H
6 × (1 - 0.288) × [1.58 − 3.015 × (1 + 0.288)] ( − 19.32)
×
6.584
13.2

= − 2.19kN.
Nội lực trong cột do moment lệch tâm Me gây ra:
• Moment ở đầu cột trên:

MB = MB = 3.00 kNm.
• Moment ở vai cột trên:
MCtr = MB + RB × Ht = 3.00 – 2.19 × 3.8 = –5.31 kNm.
• Moment ở vai cột dưới:
MCd = MB + RB × Ht – Me = -5.31 – (–19.32) = 14.01 kNm.
ã Moment chõn ct:
MA = MB + RB ì H – Me = 3– 2.19 × 13.2 – (–19.32)= -6.55 kNm

Ta có được biểu đồ nội lực do tĩnh tải gây ra bằng cách cộng hai biểu đồ của hai bài toán.
Moment cuối cùng do tĩnh tải gây ra:
50.37
MB = - 53.37 +3 = -50.37 kNm
MTT = - 22.17– 5.3= -27.47 kNm
MTD = -22.17 + (14.01) = - 8.15 kNm

27.47
8.15

MA = 55.03 - 6.55 = 48.47 kNm
48.47
Biểu đồ moment do tĩnh tải (kNm)

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

21


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

2.2 Nội lực do hoạt tải
Biểu đồ nội lực do hoạt tải được xác định tương tự như tĩnh tải. Biểu đồ moment trong trường hợp
hoạt tải được suy ra từ biểu đồ moment trong trường hợp tĩnh tải bằng cách nhân các tung độ của
biểu đồ moment trong trường hợp tĩnh tải với tỷ số:
p 2.34
=
= 0.41
g 5.73
MB = -50.37 ×0.41= -20.59kNm
MTT = -27.48 ×0.41 = -11.23 kNm
MTD = -8.15×0.41= -3.33 kNm
MA = 48.47 ×0.41 = 19.81 kNm
Ta có được biểu đồ moment do hoạt tải gây ra như sau:

20.59

11.23
3.33

19.81
2.2 Nội lực do áp lực đứng của cầu trục lên vai cột.
Dmax. Dmin đặt tại nhánh trong của cột dưới (tức nhánh cầu trục). khi đưa về trục cột dưới sẽ xuất
hiện M lệch tâm đặt tại vai cột.
Khung đươc tính đồng thời với các momen MMAX . MMIN đặt ở hai cột đỡ cầu trục.
Ta tách thành hai bài toán như sau:

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

22

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

DD
+Gdct
maxmax

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

D
+Gdct
Dminmin

Dminmin
D
+Gdct

DmD
ax+G
maxdct
=

BT1

+

MmM
axm
ax

Mmin
M
BT2

min

Áp lực đứng của cầu trục lên vai cột: Dmax = 656.37 kN; Dmin = 204.87 kN.
-

Bài toán 1 (BT1).
Áp lực Dmax. Dmin đặt tại trục cột chỉ gây ra lực dọc trong cột dưới và không gây ra
moment trong khung ( giả thiết bỏ qua biến dạng dọc trục của thanh).

-

Bài tốn 2 (BT2).
- Vì tải trọng khơng đặt trực tiếp lên dàn nên ta sử dụng giả thiết đơn giản hóa xem như
dàn có độ cứng vơ vùng vì thế ẩn số theo phương pháp chuyển vị là chuyển vị ngang của
nút trên.
- Phản lực ở đầu cột trái do chuyển vị Δ = 1 gây ra. Dùng công thức của bảng tra
̅B =
M

6 × B EJcd 6 × 1.58
EJcd
× 2 =
×
= 0.00826EJcd .
K

6.584
13.22
h

̅B = −
R

12 × A EJcd
12 × 3.015
EJcd
× 2 = −
×
= − 0.0024EJcd .
K
6.584
13.22
h

Moment tại các tiết diện ở cột trái:
̅ trB = M
̅ B = 0.00826EJcd.
M
̅ trC = M
̅B + R
̅ B × Ht = 0.00826EJcd – 0.0024EJcd × 3.8 = –0.0008EJcd.
M
̅ trA = M
̅B + R
̅ B × H = 0.00826EJcd – 0.0024EJcd × 13.2 = –0.0233EJcd.
M

Ở cột phải. moment ở các tiết diện lấy ngược dấu với cột trái:
̅ ph
̅ tr
M
B = – MB = – 0.00826EJcd.
SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

23


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

̅ ph
̅ tr
M
C = – MC = 0.0008EJcd.
̅ ph
̅ tr
M
A = – MA = 0.0233EJcd.
-

Phản lực liên kết riêng:
r11 = ̅̅̅̅
2RB = –0.0048EJcd.
Moment lệch tâm do cầu trục( gần đúng với e 

Mmax = Dmax ×

Mmin = Dmin ×

bd
2
hd
2

bd
= 0.5 m :
2

=

10.8 + 601.67
 1 = 306.24 kNm
2

=

10.8 + 186.88
 1 = 98.84 kNm
2

Vẽ biểu đồ momen do Mmax. Mmin trong hệ cơ bản có thể dùng kết quả đã tính với Me nhân với
hệ số tỷ lệ Mmax/ Me. Mmin/ Me.

M MAX
= -15.85
Me

;

M Min
= -5.11
Me

 Moment cột trái :
MB= -15.85× 3= -47.59 kNm
MTT = -15.85 × (-5.31) = 84.16 kNm
MTD = -15.85 × 14.01= -222.08kNm
MA = - 15.85 × (-6.55)= 103.83 kNm
RP = (- 15.85 ) × (-2.19) = 34.71 kN
 Moment cột phải :
MB = (-5.11) × 3= -15.33 kNm
MTT = (-5.11) × (-5.31) = 27.16 kNm
MTD = (-5.11)× 14.01= -71.68kNm
MA = (-5.11) × (-6.55)= 33.5 kNm

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

24


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD: Ths: TRẦN TIẾN ĐẮC

RP’ = - (-5.11) × 2.19 = - 11.19 kN ( Dấu “-“ là vì nó ngược chiều với RB
Phản lực liên kết thêm:
R1p = RP + RP’= 34.71 - 11.19 = 23.48

Chuyển vị ẩn số :

=

− R1P 23,48
=
= 4913,94
R11
0,0048

- Nhân biểu đồ moment đơn vị với giá trị  này rồi cộng thêm với bieeri đồ moment trong hệ
cơ bản do M MAX.MIN gây ra :
+ Cột trái :

M B = M B   + M P0 =0,00826 EJ cd 

4913.94
− 47.59 = − 6.99kNm
EJ cd

M T T = M T   + M P0 =0,0008EJ cd 

4913.94
− 84.16 = 85,15kNm
EJ cd

M T D = M T   + M P0 =0,0008EJ cd 

4913.94
− 222,08 = − 226.08kNm

EJ cd

M A = M A   + M P0 =− 0,0233EJ cd 

4913.94
+ 103.83 = −10.54kNm
EJ cd

 Làm tương tự cột phải:
MB = -55.97 kNm
MCT = 31.17 kNm MCD= -67.67 kNm
MA = 141.88 kNm

SVTH: VÕ NGỌC THẮNG - 1814111

25