ĐỒ án kết cấu THÉP thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp ( nhà xưởng khung thép yamil) nhà xưởng với 15 bước cột

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp
đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hây gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian
từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm,
giúp đỡ của q thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý thầy cô ở Khoa Kỹ Thuật Xây
Dựng – Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Cần Thơ đã cùng với tri thức tâm huyết
của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong xuốt thời gian
học tập tại trường.
Nếu khơng có những lời hướng dẫn ,dạy bảo của các thầy thì em nghĩ đồ án
này của em rất khó khăn để có thể hồn thiện.
Và em cũng xin chân thành cám ơn thầy Ths. Đỗ Hưng Thời đã nhiệt tình
hướng dẫn em hồn thành tốt bài đồ án này. Bước đầu đi vào thực tế của em còn
hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ .Do vậy, khơng tránh khỏi những thiếu sót là điều
chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báo của thầy và các
bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong đồ án này được hoàn thiện hơn.
Sau cùng một lần nữa e xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắt tới thầy
Ths. Đỗ Hưng Thời đã giúp đỡ, trao dồi kiến thức, đóng góp ý kiến và giúp đỡ em
trong q trình học tập, nguyên cứu và hoàn thành đồ án .
em chân thành cảm ơn !
SVTH
Nguyễn Duy Anh

1

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

MỤC LỤC
Chương 1 : XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
I.
II.

Kích thước theo phương đứng:
Kích thước theo phương ngan
1. Chọn sơ bộ kích thước ,tiết diện cột
2. Chọn sơ bộ tiết diện xà ngan
Chương II : BỐ TRÍ HỆ GIẰNG
I.

Khái niệm
1. Thanh giằng chéo cột
2. Hệ giằng mái
3. Hệ giằng cột
II.
Cách bố trí giằng
1. Cách bố trí hệ giằng mái
2. Cách bố trí hệ giằng cột
Chương III : THIẾT KẾ TẤM LỢP TOLE
I.
II.

Đặc trưng tiết diện hình học
Sơ đồ tính
1. tải trọng tác dụng lên tấm tơn sóng
2. Tải trọng gió
3. Hoạt tải mái
4. Trọng lượng bản thân tấm tôn
5. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên tấm tôn
Chương IV : THIẾT KỆ HỆ XÀ GỒ
I.
II.

Thiết kế hệ xà gồ
Tính tốn xà gồ
1. Chọn sơ bộ xà gồ
2. Tải trọng tác dụng lên xà gồ
3. Nội lực sinh ra trong xà gồ
4. Kiểm tra tiết diện xà gồ
Chương V : THIẾT KẾ HỆ SƯỜN TƯỜNG
I.
II.

Chọn tiết diện sơ bộ sườn tường
Tải trọng tác dụng lên sườn tường
1. Theo phương đứng ( trục X-X )
2. Theo phương ngang ( trục y – y )
III.
Tính tốn sườn tường
IV. Kiểm tra tiết diện sườn tường
Chương VI : TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGAN

I.
II.

Tĩnh tải
Hoạt tải mái
2

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

III.

Tải trọng gió
1. Tải trọng gió tác động lên cột
2. Tải trọng gió tác động lên mái
IV. Hoạt tải cầu trục
Chương VII : XÁC ĐỊNH NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP LỰC
I.
II.
III.

Các trường hợp chất tải
Tổ hợp tải trọng
Biểu đồ nội lực

1. Nội lực do tĩnh tải
2. Nội lực do hoạt tải chất đầy HT1
3. Nội lực do hoạt tải nửa mái trái HT2
4. Nội lực do hoạt tải nửa mái phải HT3
5. Nội lực do áp lực đứng cầu trục lên cột trái (HT4)
6. Nội lực do áp lực đứng cầu trục lên cột phải (HT5)
7. Nội lực do lực hãm ngang cầu trục lên cột trái hướng ra (HT6)
8. Nội lực do lực hãm ngang cầu trục lên cột trái hướng vào (HT7)
9. Nội lực do lực hãm ngang cầu trục lên cột phải hướng ra (HT8)
10. Nội lực do lực hãm ngang cầu trục lên cột phải hướng vào (HT9)
11. Nội lực Gió trái
12. Nội lực gió phải GP
13. biểu đồ đường bao
IV. Tổ hợp nội lực
Chương VIII : THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN
I.

Thiết kế tiết diện cột
1. Xác định chiều dài tính tốn
2. Chọn và kiểm tra tiết diện với cặp nội lực Nmax-Mtu
II.
Thiết kế tiết diện xà ngang
1. Chọn và kiểm tra tiết diện đoạn xà thay đổi tiết diện
2. Chọn và kiểm tra tiết diện đoạn xà không thay đổi tiết diện
Chương VIII : THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT
I.
II.

III.

Vai cột
1. Tiết diện dầm vai
2. Kiểm tra tiết diện dầm vai
Chân cột
1. Tính tốn bản đế
2. Tính tốn dầm đế
3. Tính tốn sườn A
4. Tính tốn sườn B
5. Tính tốn bulơng neo
6. Tính tốn các đường hàn liên kết cột vào bản đế
Liên kết cột với xà ngan
3

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

1. Tính tốn buloong liên kết
2. Kiểm tra theo điều kiện chịu cắt của các bulơng
3. Tính tốn mặt bích
4. Tính tốn đường hàn liên kết tiết diện cột (xà ngang) với mặt bích
IV. Mối nối đỉnh xà
V.
Mối nối ở nhịp
Chương IX : TỔNG HỢP TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
4

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

MÃ ĐỀ :H2L7Q5
SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp ( nhà
xưởng khung thép Yamil) nhà xưởng với 15 bước cột với số liệu cho trước sau:
Nhịp khung ngang
Bước khung
Sức nâng cầu trục
Cao trình đỉnh ray
Độ dốc của mái
Chiều dài nhà

L = 34 m
B=7m
Q = 20 T
H = 8.4 m
.i = 10%
15x7= 105 m

-Phân vùng gió: II-A ( địa điểm xây dựng: Thành phố Cần Thơ )
- - Vật liệu thép nhóm C Mác CCT34 có cường độ:[tr.18 TCVN 5575:2012]
Chọn sơ bộ thép có độ dày: t = 20 mm =>

f = 2100 KG/ cm2
Fy = 2200 KG/cm2
Fu = 3400 KG/cm2

Trong đó:

fy : cường độ chịu uống tiêu chuẩn của thép
Fu : cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của thép
F : cường độ tính toán của thép

-Que hàn N42 sử dụng phương pháp hàn bằng tay (B h=0.7 ; Bt = 0.1 ) kiểm tra
cường độ đường hàn bằng phương pháp siêu âm

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG
NGANG
5

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

CHỌN SỐ LIỆU BAN ĐẦU:
-Chọn cốt nhà trùng với cốt có cao độ ±0.00m để tính tốn độ cao.
-Với cầu trục có sức trục Q = 20T tra bảng II.3 , trang 87, sách thiết kế khung
nhà thép công nghiệp một tầng, một nhịp – TS.Phạm Minh Hà, ta có các thơng
số sau:
Sức
trục
Q
(T)

Nhịp
Lk
(m)

Ch.cao
Gabarit
Hk
(mm)

Khoảng
cách
Zmin
(mm)

Bề
rộng
Gabarit
Bk
(mm)

Bề
rộng
đáy
Kk
(mm)

T.lượn
g cầu
trục G
(T)

T.lượng
xe con
Gxe (T)

Áp
lực
Pmax
(kN)

Áp
lực
Pmin
(kN)

20

16.5

1330

180

3930

2900

8.54

1.19

119

23.7

I, Kich thước theo phương đứng:
-

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H2 = Bk + Hk = 1.33 + 0.2 = 1.53 m
Với :

-

 Bk = 0.2 (m) – khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang
 Hk = 1.33 (m) – theo thông số cầu trục đã chọn
 Chọn H2 = 1.53 m
Ciếu cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H = H1 + H2 + H3 = 8.4 + 1.53 +0 = 9.93 m

Trong đó :

H1 – cao trình đỉnh ray
H3 – phần cột dưới cốt nền bằng 0

Chiều cao của phần cột tình từ vai cột đỡ dầm trục đến đáy xà ngang
Ht =H2 + Hdct +Hr = 1.53 + 0.7 + 0.2 = 2.43 m
Trong đó:

-

 Hdct – chiều cao dầm cầu trục
 Ta lấy : ( - )B = ( - ).6 = (0.6 – 0.75)m
 Chọn Hdct = 0.7 m
 Hr – chiều cao của ray và đệm, Hr = 0.2 m
Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột
6

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

Hd = H – Ht = 9.93 – 2.43 = 7.5 m
II, Kích thước 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:
L1 = =

19.5−16.5
= 1.5 m
2

Với

-

 Lk = 16.5 m- Nhịp cầu trục lấy theo catalo
 L = 19.5 m - lấy theo yêu cầu thiết kế
chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu về độ cứng:
H = ( - )H = ( - )*9.93 = (0.68 – 0.505) m

-

 Chọn H = 0.7 m = 700 cm
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
Z = L1 – h/2 = 1.5 –

0.7
= 1.15 m > zmin = 0.19 m
2

Chọn sơ bộ tiết diện:
1.Chọn sơ bộ kích thước, tiết diện cột:

-

Chiều cao tiết diện cột được chọn theo yêu cầu độ cứng
H = ( - )H = ( - )*10.1 = (0.68 – 0.505) m
 Chọn H = 700 mm
( chọn thép theo tiêu chuẩn thép hình chữ I của cơng ty thép mạnh phát )
Bề rộng tiết diện cột chọn theo các điều kiện cấu tạo và độ cứng:
.bf = (0.3 -0.5)h = (0.3-0.5)x600 =(180-300)mm

-

 Chọn bf = 300 mm
Bề dày bản bụng:
.tw =( - )h = (- )x700 = (6 - 8.57)mm ≥ 6mm
 Chọn tw = 12 mm

Bề dày bản cánh
.tf = (10-20)mm
.tf > tw
Chọn tf = 20 mm
( tiết diện thép được lấy dựa theo tiêu chuẩn thép hình chữ I của công ty thép mạnh
phát)
7

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

 W=151 ( Kg/m)
-tiết diện cột như hình vẽ:

Hình 1.1-tiết diện chọn sơ bộ
2.chọn tiết diện xà ngang:
-Đầu đoạn xà (thay đổi tiết diện)
Hxl = ( -)L = ( -)x19000 = (316 380)mm
Chọn hxl = 350 mm
Bxl = (0.3-0.5)hxl = (0.3-0.5)x450 =
180)

(108 -

Chọn bxl= 175 mm
Tw = 7 mm
Tf = 11 mm
W = 49,6 Kg/m
( tiết diện thép được lấy dựa theo tiêu chuẩn thép hình chữ I của cơng ty thép mạnh
phát )

8

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

`
Hình 1.2-tiết diện đầu xà chọn sơ bộ
Cuối đoạn xà ( tiết diện không đổi)
Hxn = 250 mm
Bf =125
Tw = 6.5 mm
Tf = 9 mm
W = 29,6 Kg/m

9

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

Hình 1.3- tiết diện đoạn xà sơ bộ

Hình 1.4- tiết diện sơ bộ khung ngan

10

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

CHƯƠNG II: BỐ TRÍ HỆ GIẰNG
I.

KHÁI NIỆM
1. Thanh giằng chéo cột

Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu khơng
gian, có các tác dụng:
 Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho
nhà;
 Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vng góc với mặt phẳng
khung
 như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất...xuống móng.
 Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng) cho các cấu
kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,...
 Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi cơng.
Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột.
2. Hệ giằng mái:
Được bố trí trong mặt phẳng thân cánh trên tại hai đầu hồi (hoặc gần đầu hồi),
đầu các khối nhiệt độ và ở giữa nhà tùy theo chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa
các giằng bố trí cách nhau khơng q 5 bước cột. Bản bụng của hai thanh xà ngang

cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập.
-Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc, thép trịn hoặc cáp thép mạ kẽm
đường kính khơng nhỏ hơn 12mm, thép trịn đường kính khơng nhỏ hơn ∅ 20.
→Ta chọn thanh giằng mái bằng thép tròn ∅ 20.

11

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

Hình 2.1. Mặt bằng bố trí giằng mái

12

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

3. Hệ giằng cột:

Hệ giằng cột có tác dụng 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. Hệ giằng cột gồm các thanh
giằng chéo được bố trí trong phạm vi cột trên và cột dưới tại những gian có hệ giằng
mái.
Nhà có cầu trục với sức nâng là 10 tấn nên ta dùng thép trịn có đường kính
khơng nhỏ hơn 20mm.
→ Chọn thép tròn ∅ 20.
Ta chọn thanh giằng cột và thanh giằng đầu cột là thép chữ C có số hiệu
6CS2.5x105. Trọng lượng bản thân của thép là g = 7,87Kg/m
CHI TIẾT A

13

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

Hình 2.1. Mặt bằng bố trí giằng cột

14

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
II.

CBHD: Đỗ Hưng Thời

CÁCH BỐ TRÍ GIẰNG
1. Cách bố trí hệ giằng mái:

Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian cạnh gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột. Hệ
giằng mái bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo
thanh chống có độ mảnh λ ≤ max 200. Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết diện
Φ25, thanh chống chọn 2C20. Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên
phía trên (để giữ ổn định cho xà khi chịu tải bình thường – cánh trên của xà chịu
nén). Khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các
thanh giằng chống xiên (liên kết lên xà gồ), cách 3 bước xà gồ lại bố trí một thanh
chống xiên. Tiết diện thanh chống chọn L50x5, điểm liên kết với xà gồ cách xà 800
mm. Ngồi ra bố trí thanh chống dọc nóc tiết diện 2C20 tạo điều kiện thuận lợi khi
thi cơng lắp ghép.
2. Bố trí hệ giằng cột:
Hệ giằng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương dọc,
chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột. Dọc theo chiều dài
nhà, hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió một
cách nhanh chóng. Hệ giằng cột được bố trí theo 2 lớp. Hệ giằng cột trên được bố trí
từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm
vai. Theo tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột. Do sức trục
Q<10T, chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn Φ25. Trên đỉnh cột bố trí
thanh chống dọc nhà. Chiều cao cột H =11.4m > 9m, do đó bố trí thêm thanh chống
dọc nhà tại vị trí cao độ +4.000m. Chọn tiết diện thanh chống dọc theo độ mảnh

λmax ≤ 200 , chọn 2C20.

15

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

16

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

CHƯƠNG III
THIẾT KẾ TẤM LỢP TOLE
I.

ĐẶC TRƯNG TIẾT DIỆN HÌNH HỌC:

Hình 3.1. Mặt cắt tấm tole
Độ
dày

Khổ
tơn

Trọng
lượng

T(mm
)
0,4

K(mm
)
1200

P(kg/
m3)
3,64

Chiều
cao
sóng
H(mm
)
33

Moment

qn
tính
Ix(mm4
)
2,942

Moment
chống
uốn
Wx(mm3
)
2,258

Khoảng
cách xà
gồ
l(mm)
1250

II. SƠ ĐỒ TÍNH:
Tấm tơn sóng được tính tốn như một dầm liên tục (trường hợp tơn dài suốt)
hoặc dầm đơn giản nhận xà gồ làm gối đỡ. Tiết diện tính tốn như trên hình vẽ mặt
cắt a-a, với bề rộng B = 100 cm.
1. tải trọng tác dụng lên tấm tơn sóng:
Gồm có: tải trọng gió, trọng lượng bản thân và hoạt tải mái. Thường thì
tole có độ dốc i=10%, do vậy tải trọng gió có chiều ngược với hoạt
tải mái và trọng lượng bản thân của tấm tole. Ta chọn tổ hợp tải có
trị tuyệt đối lớn nhất để tính tốn.
Chọn khoảng cách bố trí của bước xà gồ trên mặt bằng là: l = 1.25m.
Khoảng cách theo phương xiên của xà ngang:

17

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời
1.25

=actan0.10 = 571’=> a’= cos ⁡(5.71) ==1,25(m)
2.

Tải trọng gió :
Tải trọng gió tác dụng lên tấm lợp được tính theo cơng thức:
q1= n.W0 .K.Ce .B (daN/m)

Trong đó:
W0 : giá trị áp lực gió lấy theo bảng đồ phân vùng áp lực gió (TCVN 27372020).
Địa điểm xây dựng tại TP. Cần Thơ thuộc khu vực IIA => W0 = 95 kg/m2.
k : Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình
(TCVN2737-2020)
Độ cao cơng trình 11,24 (m)
Địa hình thuộc dạng A
Tra bảng 5 TCVN 2737-1995, nội suy k = 1.18
Ce: Hệ số khí động phụ thuộc vào hướng gió và dạng mái. Dựa vào tỷ số
h 9.93
=

=¿
L 34

0.292 và góc α =50 71' Tra bảng 6 - Bảng chỉ dẫn các hệ số khí

động(TCVN 2737 – 2006) ta được các hệ số khí động.
 Ta có
+ Ce1 = - 0,5
+ Ce2 = - 0.4
+ Ce3 = - 0.4
nq : Hệ số vượt tải đối với tải trọng gió, lấy bằng 1.2.
B : Diện hứng gió, tính trên 1m tính tốn B = 100 (cm).

Hình 3.2 : sơ đồ tải trọng gió
18

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

Ta có:
q1 =n.W0 .K.Ce .B= 1,2 x 95 x 1,18 x 0.5 x 1= 67.26 (Kg/m).
Vì nhà có chiều cao trên 10m nên tải trọng gió q1 phải nhân thêm hệ số quy đổi là
1,04
=> q1= 67.26 x 1,04 = 70 (Kg/m).

3.
Hoạt tải mái :
tc
q2= p .np.B(kg/m)=30.1,5.1= 45 (kg/m)
Trong đó:
ptc : hoạt tải mái tiêu chuẩn. ptc = 30 (kg/m2).
np : hệ số vượt tải, lấy bằng 1.5
B : Diện tác dụng lên tấm tơn, tính trên 1m tính tốn B = 100 (cm).
4.
Trọng lượng bản thân tấm tôn :
gtc=1,2 * *T = 1,2 x 0,0004 x 3640 = 1,7472 kg/m2
q3= gtc.ng.B = 1,7472 x 1,1 x 1= 1,92 kg/m
Trong đó :
+ gtc : Trọng lượng tiêu chuẩn của tấm tôn.
+  : bề dày tấm tôn (0,4mm)
+ Hệ số vượt tải 1,2 kể đến phần tơn dập sóng.
+ T = 3640 (kg/m3) : Khối lượng riêng của vật liệu làm tấm lợp.
+ ng: hệ số vượt tải, lấy 1,1
+B: bề rộng tính tốn của tấm tơn, B=1000mm
5.

Tổ hợp tải trọng tác dụng lên tấm tôn:

Chọn tổ hợp nguy hiểm trong các tổ hợp sau:
TH1 : qTH1 = q1 + q3 = -61.83 + 1,92= -59.97 (kg/m).
TH2 : qTH2 = q2 + q3 = 39 + 1,92 = 40,92 (kg/m).
TH3 : qTH3 = q1 + q2 + q3 = -61.83 + 39 + 1,92 = -20.97 (kg/m).
Vậy TH1 là tổ hợp nguy hiểm nhất có q = 59.97 (kg/m).
Nội lực : chủ yếu tính Mmax của tấm tơn, dùng các phương pháp sức bền vật
liệu ta xác định được giải nội lực cấu kiện ứng với tổ hợp TH1.

Mmax=

1

=8

∗59.97∗1.262

= 11.9 (kg.m)

Kiểm tra tiết diện tấm tôn như một cấu kiện chịu uốn.

19

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

Hình 3.3. Mặt cắt tấm tole
Độ
dày

Khổ
tơn

Trọng
lượng

T(mm
)
0,4

K(mm
)
1200

P(kg/
m3)
3,64

Chiều
cao
sóng
H(mm
)
33

Moment
qn
tính
Ix(mm4
)
2,942

Moment

chống
uốn
Wx(mm3
)
2,258

Khoảng
cách xà
gồ
l(mm)
1250

Điều kiện bền:
σ=

M max 11.9 x 100
=
=¿527.061 (kg/cm2) < f *c = 2100 (kg/cm2).
Wx
2.258

Với : c = 1 : hệ số điều kiện làm việc.
f : cường độ tính tốn của thép.
+ Điều kiện võng:
q tc=

q 1 q3 −61.89 1.92
= - 49.83 (kg/m).
+ =
+

n n
1.2
1.1

5
5
∗qtc ¿ a 4
∗0.4983∗125 4
384
384
= 0.256 (cm)
f max =
=
6
EI x
2.1∗10 ∗2.942∗100
6

2

E = 2,1*10 (kg/cm ) : modul biến dạng đàn hồi của thép.
f max 0.256
=
a
125

= 0.00205 <

Vậy: tấm tôn thiết kế thỏa mãn điều kiện về độ bền và độ võng.

20

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

CHƯƠNG IV
THIẾT KẾ HỆ XÀ GỒ
I.

THIẾT KÊ HỆ XÀ GỒ
Xà gồ mái trong khung thép nhẹ thường sử dụng thép tạo hình cán nguội
thành mỏng (nhỏ hơn 3mm), tiết diện chữ C hoặc chữ Z. Đối với khung đang thiết kế
chọn xà gồ là thép nguội tiết diện chữ C. Sơ đồ tính của xà gồ C là dầm đơn giản. Xà
gồ được tính tốn như cấu kiện chịu uốn xiên ( uốn trong 2 mặt phẳng)D = 150
(mm).
II.
TÍNH TỐN XÀ GỒ
1. Chọn sơ bộ xà gồ
 Dựa vào catalo xà gồ, chọn xà gồ tiết diện chữ C có số hiệu 6CS4X085có các
đặc trưng tiết diện như sau:
D = 150 (mm)
B = 102 (mm)
t = 2,2 (mm)
d = 21,2 (mm)

R = 4.8 (mm)
Diện tích tiết diện: 8.19 (cm2)
Ix = 327,99 (cm4)

Hình 4.1 Tiết diện xà gồ

Wx = 43,732 (cm )
3

Iy = 114,46 (cm4)
Wy = 22,443 (cm3)
x0= 3,36 (cm)
Trọng lượng bản thân xà gồ: gxg = 6,38 (kg/m).
Khoảng cách bố trí giữa các xà gồ trên mặt bằng chọn a = 1.25 (m).
2. Tải trọng lên xà gồ
Độ dốc mái i = 12% góc = 6.84( sin= 0.119 ; cos= 0.993 ).
Trường hợp 1:
 Trọng lượng bản thân của tấm lợp : gtc = 1,7472 (kG/m2)
gtc=1,2 * *T =1,2.0,0004.3640= 1,7472 kg/m2
Trong đó :
+ gtc: Trọng lượng tiêu chuẩn của tấm tôn.
+: bề dày tấm tôn (0.4mm).
21

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

+ Hệ số vượt tải 1.2 kể đến phần tơn dập sóng.
+

= 3640 (kG/m3): khối lượng riêng của vật liệu làm tấm lợp

 Trọng lượng bản thân xà gồ:

= 6.38 Kg / m ( lấy theo catalô)

 Hoạt tải sửa chữa mái: ptc= 30 kg/m2 ( Theo TCVN 2737-2006)
-

Tổng tải tác dụng lên xà gồ :

Trường hợp 2: Có kể đến tác động của gió vào xà gồ
Ce: Hệ số khí động phụ thuộc vào hướng gió và dạng mái. Dựa vào tỷ số
h 10.1
=
=¿
L 19

0.532 và góc α =6 o 84' Tra bảng 6 - Bảng chỉ dẫn các hệ số khí

động(TCVN 2737 – 2006) ta được các hệ số khí động.
 Ta có
+ Ce1 = - 0,5
+ Ce2 = - 0.4

+ Ce3 = - 0.4
nq : Hệ số vượt tải đối với tải trọng gió, lấy bằng 1.2.
B : Diện hứng gió, tính trên 1m tính tốn B = 100 (cm).

Tải trọng gió vào xà gồ:
q g=W o∗K∗C∗n∗a=83∗1.195∗0.8∗1.2∗1.25=¿ 119.022 ( Kg/m )
22

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

tc

q g =W o∗K∗C∗a=83∗1.195∗0.8∗1.25=¿ 99.185 ( Kg/m )

Trong đó:
α- Khoảng cách giữa hai xà gồ theo mặt bằng α =1.25 (m).
W0 = 95 : áp lực gió vùng IIA nên chừ lại 12 ( Kg/m ) ( Quận Ninh Kiều TP.Cần
Thơ ).
K = 1,195 : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa
hình.
C = - 0.8 : Hệ số khí động, chọn trường hợp nguy hiểm nhất đầu hồi đón
gió .
n = 1,2: Hệ số vượt tải .

Tổng tải tác dụng lên xà gồ :
tc

tc
qg
g
99.185 1.7472
tc
q =
−
∗a−g xg=
−
∗1.25−6.38=¿98.125 (Kg/m)
cosa cosa
0.993
0.993
¿
tc

¿

q tt =

q❑
n g∗g tc
119.022 1.1∗1.7472
g
tc
−
∗a−n∗g xg =

−
∗1.25−1.1∗6.38
cosa cosa
0.993
0.993

= 110.424 (Kg/m)
Vì q* > q nên ta chỉ xét trường hợp 2 khi xà gồ chịu tải
q*= 110.424 kG/m
Phân tải trọng q*theo 2 phương tác dụng:

Hình 4.2 sơ đồ tải tác dụng lên xà gồ
23

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

CBHD: Đỗ Hưng Thời

- Phân tải trọng thành 2 phương x-x và y-y
tt

¿

q x =q ∗cosα=110.424∗0.993=109.65 (KG/m)
q tcx =q¿tc∗cosα=98.125∗0.993=97.34 (KG/m)

q tcy =q¿tc∗sinα=98.125∗0.12=11.77 (KG/m)
q tty =q❑¿∗sinα=110.424∗0.12=13.16 (KG/m)

3. Nội lực sinh ra trong xà gồ
Xà gồ là cấu kiện chị uốn xiên, nội lực xà gồ tính theo 2 phương x-x và y-y:

tt

Mx=

q ttx ∗L2 qttx ∗B 2 109.65∗62
=
=
=¿ 493.42 ( KG.m) = 49342(Kg.cm)
8
8
8
tc

2

tc

2

q x ∗L q x ∗B 97.34∗62
M =
=
=
=¿ 438.03 ( KG.m) = 43803 (Kg.cm)

8
8
8
tc
x

q tty∗L2 qtty ∗B 2 13.16∗62
M =
=
=
=¿ 59.22 ( KG.m) = 5922 (Kg.cm)
8
8
8
tt
y

q tcy ∗L2 q tcy ∗B2 11.77∗62
M =
=
=
=¿ 52.96 ( KG.m) = 52.96 (Kg.cm)
8
8
8
tc
y

4. Kiểm tra tiết diện xà gồ
a. Kiểm tra độ bền :

Công thức kiểm tra:
f :cường độ tính tốn của thép chịu kéo, nén, uống lấy theo giới hạn chảy
c : hệ số điều kiện làm việc của kết cấu
tt

tt

M x M y 49342 5922
S=
+
=
+
=¿ 1392.15 (Kg/cm 2)
W x W y 43.732 22.443

 S < gc∗f = 0.95*2100 =1995 (Kg/cm 2)
=>Tiết diện xà gồ thỏa điều kiện về độ bền.
b. Kiểm tra độ võng
Công thức kiểm tra:
Độ võng theo 2 phương:
24

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
tc

4

tc

4

CBHD: Đỗ Hưng Thời

4
5 q x ∗B
5
0.9734∗600
f x=
=
=¿2.4 (cm)
384 E∗I x 384 2100000∗327.99

f y=

4
5 q y ∗B
5
0.1177∗600
=
=¿0.83 (cm)
384 E∗I y 384 2100000∗114.46

= >Độ võng của xà gồ: f =√ f 2x +f 2y=√ 2.42 +0.832 = 2.54 (cm)

[]

f f 2.54
f
1
= =
=0.00432< =
=0.005
l B 600
l 200

= > Tiết diện xà gồ thỏa điều kiện về độ võng.
Vậy chọn tiết diện xà gồ đã chọn đạt yêu cầu.

25

SVTH : Nguyễn Duy Anh

MSSV: 1900372