ĐỒ ÁN THÉP - THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CN 1 TẦNG 1 NHỊP

ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP
MỘT TẦNG, MỘT NHỊP
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN THỊ THANH THUÝ
SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐOÀN KHUÊ
NGÀY GIAO ĐỒ ÁN: 20/02/2014 NGÀY NỘP ĐỒ ÁN :07/04/2014
SỐ LIỆU ĐƯỢC GIAO
1. Số liệu riêng:
- Nhịp khung L (m) = 24 m
- Sức trục Q (tấn) = 100 T
- Cao trình đỉnh ray H
1
(m) = 10,0 m
- Áp lực gió tiêu chuẩn Wo = 125 (daN/m
2
) ( Phù Cát – Bình Định – III.B)
2. Số liệu chung :
- Bước khung : B = 6 m
- Chiều dài nhà : 17B
- Chiều cao dầm cầu trục H
dct
= 700 mm.
- Chiều sâu chôn cột dưới cốt
0,000
±
: H3 = 800 mm.
- Số cầu trục làm việc trong xưởng : 2 chiếc, chế độ làm việc trung bình.
- Vật liệu thép : BCT3, hàn tay. Que hàn N46 hoặc tương đương.
- Các lớp bên trên bao gồm :
Mái panel sườn BTCT 1,5x 6 m ( gc = 150 daN/m )

BT chống thấm dày 4 cm
3
0
( 2500 / )kG m
γ
=
BT xỉ dày 12 cm
3
0
( 500 / )kG m
γ
=
2 lớp vữa lát, dày 1,5 cm/lớp
3
0
( 1800 / )kG m
γ
=
2 lớp gạch lá nem, dày 1,5 cm/lớp
3
0
( 2000 / )kG m
γ
=
- Hoạt tải mái: Pc= 75 daN/m
2
- Bêtông móng mác 200. Tường gạch tự mang.
THUYẾT MINH THIẾT KẾ
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 1

ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
I. CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU
1. Chọn sơ đồ khung ngang:

+0,00m
60006000
+14,000m
+17,400m
+19,90m
Q=100T
+9,800m
H
t
=4900 2200
L=24000
H=14000
H
1
=10000 H
2
=4000
A
B
H
c
=3700
6000 6000 500500
H
3
=800

H
d
=9900
700
Hình 1: Sơ đồ khung ngang
2. kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản :
a. Kích thước cầu trục.
Sức trục Q=100 (t) thuộc trường hợp Q > 75 (t) → λ=1000 (mm)
λ: Khoảng cách từ trục ray tới trục định vị
Nhịp nhà: L = 24m
→
Nhịp cầu trục: L
K
= L - 2λ
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 2
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
L
K
= 24 - 2 x 1 = 22 (m).
Từ đó xác định các thông số của cầu trục theo Bảng IV.1 phụ lục VI sách “Thiết Kế
Kết Cấu Thép NCN”
Bảng 1: Các số liệu về cầu trục (L
k
= 22m; Q= 100 (t)).
Nhịp
Lk (m)
Loại
Ray
Hc

(mm)
K/C
T
Bề
Rộng B F
Bánh
Xe
con L1
B1
Trọng Lượng
Áp lực bánh
xe lên ray
Xe con
Cầu
Trục
P
1
P
2
22 KP-120 3700 4560 8800 250 4400 400 43 125 42 43
b. Đường ray.
Theo bảng IV.7 với ray loại KP-120 ta có:
Bảng 2: Các số liệu về ray
Loại ray
khối lượng
1m dài KG
kích thước, mm
H B b b1 a d
KP-70 118,1 170 170 120 129 45 44
c. Kích thước theo phương thẳng đứng

- Chiều cao H
2
từ mặt ray đến cao trình cánh dưới dàn:
H
2
=H
c
+100+f
H
2
=3700+100+200=4000 (mm).
Trong đó:
- H
c
= 3700 (mm); Chiều cao Gabarrit của cầu trục, tính từ mặt ray đến điểm
cao nhất của xe con.
- 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu.
- f = 200(mm); Khe hở phụ xét đến độ võng của kết cấu và giàn: (200
→
400)
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 3
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
- Chiều cao từ mặt nền đến cao trình mặt dưới dàn:
H = H
1
+ H
2
=10000+4000=14000 (mm)
Trong đó: H

1
=10000 mm; khoảng cách từ mặt nền đến đỉnh ray.
- Chiều dài phần cột trên:
H
t
= H
2
+ H
DCT
+ h
r
H
t
= 4000 + 700 + 200 = 4900 (mm).
Trong đó:
- H
DCT
= 700 (mm)
- h
r
: Chiều cao ray và đệm sơ bộ chọn bằng 200 mm
- Chiều dài phần cột dưới:
H
d
= H – H
t
+ H
3
H
d

= 14000 – 4900 + 800 = 9900 (mm).
Trong đó:
- H
3
=800 (mm): Phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền.
d. Kích thước theo phương ngang
- Chiều rộng tiết diện phần cột trên:
Theo yêu cầu về độ cứng:
h
t
= (1/10
→
1/12) H
t
=(1/10
→
1/12)x4900 = 408
→

490 ( mm)

→

Chọn h
t
= 500(mm)
Mặt khác phải thỏa mãn điều kiện:

λ

≥
B
1
+ ( h
t
– a ) + D
Với:
o Q = 100 T
→
a = 500mm : khoảng cách từ mép ngoài tới trục định vị.
o D = 75 (khe hở an toàn giữa cầu trục và cột lấy bằng 60-75 mm )
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 4
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
→
λ
= 1000 > B
1
+ ( h
t
– a ) + D = 400 + (500 - 500) + 75 = 475 (chấp nhận được )
- Chiều rộng tiết diện phần cột dưới:
Theo yêu cầu về độ cứng:
h
d
= (1/15
→
1/20)H; ( H = H
t
+ H

d
= 14800 là chiều cao toàn cột

)
h
d
= (740
→
990)mm
Trục của nhánh cột đỡ dầm cầu trục thường trùng với trục dầm cầu trục nên:
h
d
= a +
λ

= 500 + 1000 = 1500mm
→
Chọn h
d
= 1500mm.
Trong đồ án này ta chọn tiết diện cột trên là tiết diện cột đặc, tiết diện cột dưới là tiết
diện cột rỗng.
- Mặt bằng lưới cột:
Hình 2: Mặt bằng lưới cột
3. Kích thước dàn
Chọn dạng vì kèo có dạng hình thang, liên kết cứng với cột
Chiều cao đầu dàn bằng H
dd
= 2200 (mm)
Độ dốc cánh trên i = 1/10 như vậy chiều cao giữa dàn là:

H
gd
= 2200+(1/10) x (24000/2) = 3400 mm.
Cấu tạo cửa mái :
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 5

B
A

1

2

3

4
5

6

7

8

9
10 11 12 13 14
15
16 17
18

ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
- Chọn nhịp của mái; L
cm
L
cm
=(1/ 2 - 1/ 5)L = (1/ 2-1/ 5)x24
→
Chọn L
cm
= 12 m
-
Chiều cao ô cửa mái:
H
cm
= H
k
+ H
bd
+H
bt
H
cm
= 1,25 + 1 = 2,25 m.

H
bd
+H
bt
lấy bằng 1m


Lấy H
k
= 1,5 m; H
k
= (1/10 – 1/15)L
cm
4. Hệ giằng
a. Hệ giằng mái:
- hệ giằng cánh trên
Bố trí trong mặt phẳng cánh trên của dàn thành các thanh chéo chữ thập và các thanh
chóng dọc nhà.
500 5500 6000 5500 500
102000
24000
B
A
2
3 4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16 17

1
18
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
Hình 3: Bố trí hệ giằng cánh trên
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 6
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
- Hệ giằng cánh dưới
Bố trí nằm trong mặt phẳng các thanh cánh dưới dàn mái :
B
A
500 5500 600 0 5500 500
102000
24000
2
3
4
5
6
7 8
9
10
11
12
13
14
15
16 17
1
18

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
Hình 4: Bố trí hệ giằng cánh dưới
b. hệ giằng đứng
- Nằm trong mặt phẳng các thanh đứng.
- Được bố trí ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dưới. ( Thường bố trí
ở giữa giằng và hai đầu gối tựa ).
Hình 5: Bố trí hệ giằng đứng
c. hệ giằng cột:
- Hệ giằng cột có ở cột trên và cột dưới.
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 7
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
- Ở cột trên bố trí giằng ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dưới.
- Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng (tấm cứng) gần nhất là : 75 m vậy chỉ
cần bố trí giằng cột dưới ở giữa nhà là đủ (chiều dài nhà : 102 m )
Hình 6: Bố trí hệ giằng cột
II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG
1. Tải trọng tác dụng lên dàn
a. Tải trọng tác dụng thường xuyên (tĩnh tải)
- Tải trọng do mái:
- Đổi ra N/m
2
mặt bằng cách chia cho cosα với α là góc dốc:
i=1/10; cosα=0,995
- Tính tải trọng mái dựa vào cấu tạo các lớp mái cụ thể gồm các lớp cho trong
bảng sau.
Bảng 3: Tính toán tải trọng các lớp cấu tạo mái
Cấu tạo các lớp mái
Tải trọng tiêu
chuẩn daN/m

2
mái
Hệ số
vượt tải
Tải trọng tính
toán daN/m
2
mái
Tấm mái 1,5x6m 150 1,1 165
Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng bt
xỉ γ=500 kg/m
3
60 1,3 78
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 8
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
2Lớp vữa lát, dày 1,5cm/lớp
γ=1800 kg/m
3
54 1,3 70,2
Lớp chống thấm dày 4cm
γ=2500 kg/m
3
100 1,1 110
2 lớp gạch lá nem dày 1,5 cm/lớp
γ=2000kg/m
3
60 1,1 66
Cộng 424 489,2
g

m
c
= 424/cosα = 424/0,995 = 426 kg/m
2
mặt bằng(mb).
g
m
tt
= 489,2/0,995 = 491,66 (kg/m
2
mb).
- Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng:
Theo công thức kinh nghiệm ta có:
c
d
g
=1,2α
d
L daN/ m
2
mặt bằng
tt
d
g
=n(1,2α
d
L) daN/ m
2
mặt bằng
Trong đó:

- n=1,1 hệ số vượt tải.
- α
d
=0,8: Hệ số trọng lượng dàn lấy trong khoảng (0,6
→
0,9) .
- L = 24m: nhịp dàn.
- 1,2: hệ số kể đến trọng lượng của hệ giằng.
→

tc
d
g
=1,2α
d
L = 1,2 x 0,8 x 24 = 23,04 daN/ m
2
mặt bằng.

tt
d
g
=n(1,2α
d
L) = 1,1 x 1,2 x 0,8 x 24 = 25,344 daN/m
2
mặt bằng.
- Trọng lượng kết cấu cửa trời:
Tính theo công thức kinh nghiệm sau:
g

ct
= nα
ct
L
ct
daN/m
2
mặt bằng.
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 9
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Trong đó:
- α
CT
=0,5: Hệ số cấu tạo dàn.
- L
ct
=12m: Nhịp của cửa trời.
- n=1,1: Hệ số vượt tải.
→
g
ct
=1,1 x 0,5 x 12 = 6,6 (kg/m
2
mb).
- Trọng lượng cánh của trời và bậu của trời:
Trọng lượng cửa kính: g
k
c
=40 kg/m

2
. (lấy từ 35
→
40 daN/
2
m
cánh cửa )
Trọng lượng bậu cửa: g
b
c
=150 kg/m dài.(lấy từ 100
→
150 daN/m bậu )
Hệ số vượt tải: n = 1,1
→
Lực tập trung (tính toán) ở chân cửa mái (do cửa kính và bậu cửa):
P
cb
=n(g
k
c
.H
k
.B + g
b
c
.B)=1,1 x 40 x 1,5 x 6+1,1 x 100 x 6=1056 daN.
→
Quy trọng lượng kết cấu cửa trời về lực tập trung theo phương thẳng đứng:
P

ct
ttr
= g
ct
L
ct
B = 6,6 x 12 x 6 = 475,2 daN.
→
Ta quy tải trọng tập trung do trọng lượng kết cấu cửa trời, trọng lượng kết cấu
cánh cửa và bậu cửa về tải phân bố trên mặt bằng nhà :
ttr tt
tt 2
ct cb
cm
(P + 2×P )
(475,2 + 2×1056)
g 17,97daN/ m
L×B 24×6
= = =
- Vậy tải trọng tác dụng thường xuyên phân bố trên mặt bằng mái là:
tt tt tt
m d cm
g = B×(g + g + g ) =6×(491,66 + 25,344 +17,97) = 3209,84daN/ m

b. Tải trọng tạm thời (Hoạt tải)
Hoạt tải tạm thời lấy theo tiêu chuẩn VN 5574-2012:
P
C
=75 g/m
2

mặt bằng.
Hệ số vượt tải: n=1,3.
→
Hoạt tải phân bố đều trên dàn là:

C
P = n×P ×B =1,3×75×6 = 585daN/ m

GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 10
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
A
A
B
B
a: Sơ đồ tĩnh tải b:sơ đồ hoạt tải
hình 7: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dàn
2. Tải trọng tác dụng lên cột
a. Do phản lực của dàn V = A
- Do tải trọng thường xuyên:

L 24
V = A = g× = 3209,844× = 38518,128daN
2 2
g g
- Do tải trọng tạm thời:
L 24
V = A = P× = 585× = 7020daN
2 2
p p

b. Do trọng lượng dầm cầu trục
Tính theo công thức kinh nghiệm sau:
dct dct
2
dct
G = L n× ×
α
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 11
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
G
dct
= 40 x 6
2
x 1,1 = 1584 daN
Trong đó:
o α
dct
= 35 - 47 với cầu trục sức trục Q > 75 (t), lấy α
dct
= 40
o n=1,1; Hệ sốvượt tải.
o L
dct
là nhịp của dầm cầu trục L
dct
= B = 6m.
c. Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục
Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột.
Tải trọng đứng của dầm cầu trục lên cột được xác định do tác dụng của 2 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. Trị số tiêu chuẩn P
c
max
được tra trong catalo
cầu trục ( bảng phụ lục VI.2). Khi đó phía ray bên kia có áp lực nhỏ nhất:
( )
c c
min max
0
Q+ G
P = - P
n

Với:
 n
0
: Là số bánh xe cầu trục ở một bên ray n
0
= 4.
 Q : Là sức trục; Q = 100 (tấn).
 G : Trọng lượng toàn bộ cầu trục; G = 168 (tấn)
Bảng 4: Tính toán thông số cầu trục
Áp lực bánh xe lên ray Trọng Lượng
P
c
1max
( T)
P

c
2max
(T)
P
c
1min
(T)
P
c
2min
(T)
Xe con
(T)
Cầu Trục
(T)
42 43 25 24 43 125
Tải trọng áp lực 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 của phản lực gối tựa
của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau ở vào vị trí bất lợi nhất.
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 12
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Áp lực lớn nhất D
max
(daN) và nhỏ nhất D
min
(daN) do các dầm cầu trục tác
dụng lên cột được xác định nhờ đường ảnh hưởng của phản lực tựa của hai dầm cầu
trục ở hai bên cột: (Các khoảng cách được xác định trong hình vẽ)
D

max
= n.n
c
(P
c
1max
. ∑y
i
+ P
c
2max
. ∑y
i
)
Tương ứng bên kia có:
D
min
=n.n
c
(P
c
1min
. ∑y
i
+ P
c
2min
. ∑y
i
)

Trong đó:
 n=1,2 ;Hệ số vượt tải.
 n
c
= 0,85; Hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ nhẹ hoặc trung
bình.
 y
i
: tung độ đường ảnh hưởng phản lực.

Hình 8: Biếu đồ đường ảnh hưởng
→
Từ biểu đồ ta tính được:
D
max
=1,2 x 0,85 x (42 x 0,1 + 43 x 2,863) = 129,855 T.
D
min
=1,2 x 0,85x (25 x 0,1 + 24 x 2,863) = 72,636 T.
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 13
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Các tải trọng và đặt vào trục nhánh đỡ dầm cầu trục của cột, nên lệch tâm đối với
trục cột dưới một đoạn e ~ h
d
/2 = 1,5/2=0,75. Do đó tại vai cột có sinh ra momen
lệch tâm: M
max
= D
max

. e= 129,855 x 0,75= 97,39 (T.m)
M
min
= D
min
.e=72,636 x 0,75 = 54,477 (T.m)
A B BA
a: Sơ đồ tính Dmax trái b: sơ đồ tính Dmax phải
Hình 9: Sơ đồ chất tải của tải trọng thẳng đứng cầu trục
d. Do lực hãm xe con
Lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe con cầu trục do hãm : (móc mềm )
c
xe
1
0
0,05 Q+ G
0,05×(100 + 43)
T = = =1,787
n
)
4
(
5(T)

Trong đó :
 G
xe
là trọng lượng xe con ; G
xe
=43 T.

 n
0
: là số bánh xe ở một bên cầu trục ; n
0
= 4.
 Q : là sức trục ; Q = 100 T
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 14
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Các lực ngang T
c
1
truyền lên cột thành lực T dặt ở cao trình dầm hãm. Giá trị cũng
xác định bằng cách xếp bánh xe trên đường ảnh hưởng như khi xác định D
max
,D
min
T=n. n
c
.∑ T
1
c
.yi =1,2 x 0,85 x 1,7875 x (0,1 + 2,863) = 5,444 T
A B BA
a: Sơ đồ tính Tmax trái b:sơ đồ tính Tmax phải
Hình 10: Sơ đồ chất tải của tải trọng ngang cầu trục
3. Tải trọng gió tác dụng lên khung
Tải trọng gió được xác định Theo TCVN 2737 - 1995. Khi nhà công nghiệp
một tầng một nhịp, có chiều cao < 36m chỉ kể tới tác dụng của thành phần gió tĩnh.
Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm :

o Gió thổi lên tường dọc được chuyển về thành phân bố trên khung
o Gió trong phạm vi mái từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên được chuyển thành
lực tập trung ở cao trình cánh dưới dàn vì kèo.
Công trình xây dựng ở khu vực III-B có
0
W
tc
=125 kg/m
2
.
- Tải trọng gió tác dụng lên cột :
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 15
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Vì bước cột B = 6 m, nên ta có tải trọng gió phân bố đều tác dụng lên cột tính theo
công thức :
Phía đón gió: q
d
=α . n .
0
W
tc
. k .C.B (kg/m).
Phía hút gió: q
h
=α. n .
0
W
tc
. k . C’ .B (kg/m).

Trong đó:
 n=1,2; Hệ số vượt tải.
 α= 1,04 khi H < 15m; hệ số kể đến độ cao để quy về tải phân bố đều.
 B=6m. bề rộng bước khung.
 C,C’:Hệ số khí động phía đón gió, phía hút gió phụ thuộc hình dạng công trình
lấy trong Bảng V.1 phụ lục V.Các giá trị của C,C’ tương ứng cho trên sơ đồ.
 Lấy k = 1,00; hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao nhà, lấy tại độ
cao h = 10m.
qh
qd
2200
24000
W1
W2
-0,636
0,7
-0,8
-0,6
-0,6
-0,5
0,8
-0.6
+10,00
+14,00
+16,20
+19,90
+0,00
-0,80
0,8
A B

-0,6
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 16
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Hình 11: Sơ đồ tính tải trọng gió
→
Phía đón gió: q
d
=1,04 x 1,2 x 125 x 1,00 x 0,8 x 6= 748,8 (kg/m).
→
Phía hút gió: q
h
=1,04 x 1,2 x 125 x 1,00 x 0,6 x 6= 561,6 (kg/m).
- Tải trọng gió tác dụng lên mái :
Tải trọng gió tác dụng lên mái được quy về lực tập trung ở cao trình cánh dưới dàn.
d
W
=n.
0
W
tc
.k.B.
∑
(Ci x hi)
h
W
=n.
0
W
tc

.k.B.
∑
(C’i x hi)
Trong đó :
 hi : chiều cao từng đoạn có các hệ số khí động Ci ; C’i.
 Trong khoảng từ 14,0m đến 19,9m hệ số ‘k’ lấy trung bình của hai giá trị
tương ứng ; k = (1,064+1,129)/2 = 1,0965
→
Phía gió đẩy:
d
W
=n.
0
W
tc
.k.B.
∑
(Ci x hi)
d
W
=1,2x125x1,0965x6 x
[
2,2x0,8 + 0,6x(-0,636) + 0,7x2,5 + 0,6x(-0,8)

]
d
W
=2613,57 daN
→
Phía gió hút :

h
W
=n.
0
W
tc
.k.B.
∑
(C’i x hi)
h
W
=1,2 x 125 x 1,0965 x 6 x
[
0,6x0,6+2,5x0,6 + 0,6x0,5+ 2,2x0,6
]

h
W
= 3434,238 daN
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 17
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
A B BA
a: Sơ đồ tính gió trái b:sơ đồ tính gió phải
Hình 12: Sơ đồ chất tải của tải trọng gió
4. Sơ đồ chất tải
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 18
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
g=32,098 KN/m

P=5,85 K/m
A=385,18 kN
A'=70,2 kN
A=385,18 kN
A'=70,2 kN
2200
24000
A B
Wd=26,14KN Wh=34,34 KN
+10,00
+14,00
+16,20
+19,90
+0,00
-0,80
Dmax = 129,855 T
Dmin = 72,636 T
Mmax = 97,39 T.m
Mmin = 54,477 T.m
T = 5,444T
Gdct = 1,584 T
qh=5,616 KN/m
qd=7,488 KN/m
Hình 13: Sơ đồ chất tải cho toàn bộ khung ngang
III. GIẢI KHUNG TÌM NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN
1. Các giả thiết tính toán
- Thay dàn vì kèo bằng xà ngang có độ cứng tương ứng đặt tại thanh cánh dưới
dàn. Cột được ngàm ở bản đế chân cột. Chiều cao cột tính toán tính từ chân
cột dưới đến thanh cánh dưới dàn.
- Khi tính toán khung đối xứng với tải trọng thẳng đứng đối xứng tác dụng trực

tiếp lên xà ngang như g và p thì chuyển vị ngang rất nhỏ có thể bỏ qua, lúc
này chỉ còn ẩn số là góc xoay tại liên kết giữa dàn và cột.
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 19
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
- Khi tính khung với tải trọng không phải thẳng đứng tác dụng trực tiếp lên xà
ngang như D
max
, D
min
, T, W
đ
, W
h
, q
đ
, q
h
thì xem xà ngang là cứng vô cùng,
lúc đó chỉ còn ẩn số là chuyển vị ngang.
- Đối với cột bậc, trục cột dưới được coi trùng với trục cột trên ; nhịp tính toán
là khoảng cách giữa hai trục cột trên (h14.a) ; khi đó tải trọng thẳng đứng
truyền từ trên xuống phải kể thêm mômen lệch tâm ở chỗ thay đổi tiết diện
cột :
d tr
0 0
h - h
M = V×e ; e
2
≈

(h14.b)
2. Sơ đồ tính khung ngang :
Tìm nội lực tại 4 tiết diện : A, C
d
, C
t
, B.

b
A
B
A
C
t
C
d
J
d
J
2
J
1
a: Sơ đồ khung ngang b:sơ đồ tính mômen lệch tâm
Hình 14: Sơ đồ tính khung ngang
3. Toán nội lực khung
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 20
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
 Chọn sơ bộ tỉ số độ cứng giữa các bộ phận khung
Dựa theo kinh nghiệm chọn :

1 1
2 2
J J
= (7 10) = 8
J J
÷ →
Dựa theo kinh nghiệm chọn:
d d
2 2
J J
= (25 40) = 35
J J
÷ →
Kiểm tra điều kiện: υ ≥
6
1 1,1
η
+ ×
Víi : υ =
d 1 d
1
J J J ×H 35 14,8
/ = = × = 2,698
L H L×J 8 24
;

η
=
1
2

J
-1 = 8 -1= 7
J
VËy:
6
1,53
1 1,1 7
=
+ ×

< υ = 2,698. Vậy thỏa mãn điều kiện để xà ngang có
độ cứng vô cùng.
 Dùng phương pháp chuyển vị, với ẩn số là góc xoay ϕ
1
, ϕ
2
& được chuyển vị
ngang ∆ ở đỉnh cột. Để tránh nhầm lẫn quy ước mômen như sau: mômen dương
khi làm căng thớ bên trong của xà và cột biên.
a. Tính khung với tĩnh tải phân bố đều trên xà ngang:
- Thành phần mômen không kể tới độ lệch trục cột do tải trọng phân bố đều trên
dàn gây ra :
Khung đối xứng & tải trọng đối xứng nên:
∆ = 0 & ϕ
1
= ϕ
2
= ϕ → ẩn số là 2 góc xoay ở nút khung.
Phươnh trình chính tắc: r
11

× ϕ + R
1P
= 0
Trong đó: r
11
tổng phản lực mômen các nút trên của khung khi góc xoay ϕ=1
R
1P
tổng mômen phản lực ở nút đó do tải trọng ngoài.
Quy ước mômen phản lực và góc xoay là dương khi tại nút cột trái quay theo chiều
kim đồng hồ; tại nút cột phải quay ngược chiều kim đồng hồ.
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 21
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
b
A
b
A
B
A
C
t
C
d
J
d
J
2
J
1

a: Sơ đồ tính khung ngang b:Biểu đồ mômen (KNm)
Hình 15: Sơ đồ tính, biểu đồ mômen khung với tĩnh tải phân bố trên dàn
- Mômen uốn ở đầu xà khi do góc ϕ=1 (Coi như thanh tiết diện không đổi hai
đầu ngàm bị xoay) gây ra:
xa
B
M
=
d
2× E×J
L
- Mômen ở đầu cột khi hai góc xoay ϕ=1 xác định theo công thức bảng III.1
phụ lục:
côt
1
B
-4C E×J
M = ×
K H
→Tính các trị số:
H = H
d
+ H
tr
= 9,9 + 4,9 = 14,8

η
=
1
2

J
-1 = 8-1 = 7
J
α =
tr
H
4,9
= = 0,331
H 14,8
A = 1 + α ×
η
= 1 + 0,331×7 = 3,32
B = 1 + α
2
×
η
= 1 + 0,331
2
×7 = 1,77
C = 1 + α
3
×
η
= 1 + 0,331
3
×7 = 1,25
F = 1 + α
4
×
η

= 1 + 0,331
4
×7 = 1,08
K = 4AC - 3B
2
= 4×3,32×1,25 - 3×1,08
2
= 7,27
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 22
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
→Tính mômen tại các tiết diện:
xa
B
M
=
d
1
1
2×E×J
2×E×35J
= = 0,365EJ
L 24×8
côt
1 1
B
1
4C E×J 4×1,25 E×J
M = × = × = 0,0465EJ
K H 7,27 14,8

− −

1 1
B
1
2 2
6B E×J 6×1,77 EJ
R = × = × = 0,0066EJ
K H 7,27 14,8

Vậy: r
11
=
xa cot
B B
M +( M )
−
=0,365EJ
1
- (-0,0465EJ
1
) = 0,4115EJ
1
2 2
1p B
gl -32,1x 24
R = R = - = = -1540,8(KNm)
12 12
g
Giải phương trình chính tắc ta được:

ϕ
1p
11 1 1
R
1540,8 3744,35
= - = =
r 0,4115E×J E×J

→Mô men đỉnh cột :
M
B
cột
=
M
B
cột
× ϕ=
1
1
3744,35
-0,0465EJ × = -174,11(KNm)
EJ
M
B
xà
=
M
B
xà
× ϕ +

R
1p
=
1
1
3744,35
0,365EJ × -1540,8 = -174,11(KNm)
EJ

→ Mômen tại các vị trí khác:
R
B
=
R
B
×ϕ=
1
1
3744,
EJ
E
35
0,0066 × = 2
J
4,71KN

Mômen tại vai cột:

cot
c B B t

M = M + R ×H = -174,11+ 27,71×4,9 = -53,07(KNm)

Mômen tại chân cột:

cot
A B B
M = M + R ×H = -174,1+ 24,7×14,8 =191,46(KNm)
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 23
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
- Mô men phụ sinh ra ở vai cột do sự lệch tâm của trục cột trên và trục cột dưới:
A
B
A
C
t
C
d
J
2
J
1
b
A
a: Sơ đồ tính b:Biểu đồ mômen(KNm)
Hình 16: Sơ đồ tính, biểu đồ mômen của thành phần mômen vai cột
Giá trị mômen tại vị trí vai cột do sự lệch trục của cột trên và cột dưới:
d tr
0 0
h - h

1,5- 0,5
M = V×e ; e M = 385,2× =192,6(KNm)
2 2
≈ →
Tải trọng đối xứng ⇒ không có tải trọng ngang.
→Nội lực trong khung do M. Tìm bằng các công thức với cột hai đầu ngàm vì coi
xà ngang là cứng vô cùng J
d
=∞.
Tra bảng với dấu M

ngược dấu trong bảng
M
B
=
[ ]
(1 ) 3B (1 ) 4C
( M)
K
a a
- + -´
- -´

M
B
=
[ ]
(1 0,331) 3 1,767 (1 0,331) 4 1,254
( 192,6) 36,14
7,271

- + -´´´ ´
- - =´
R
B
=
( ) ( )
6 1 B A 1
( M)
K H
a a
é ù
- - - +´
-
ë û
´
R
B
=
( ) ( )
6 1 0,331 1,767 3,318 1 0,331
( 192,6)
19,03KN
7,271 14,8
− × − − × +
 
−
 
× = −
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 24

ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP
Mômen tại các tiết diện khác:
M
C
tr
= M
B
+ R
B
×H
tr
= 36,14 + (-19,03)×4,9 = -57,1 KNm
M
C
d
= M
B
+ R
B
×H
tr
+M = 36,14 + (-19,03)×4,9 +192,6 = 135,49 KNm
M
A
= M
B
+ R
B
×H + M =36,14 + (-19,03×14,8) + 192,6 = -52,90 KNm
- Tổng mômen trong khung do tĩnh tải phân bố đều trên dàn gây nên

Dùng phương pháp cộng tác dụng ta được:
M
B
xa
= -174,1KNm
M
B
cot
= (-174,1) + 36,14 = -137,96 KNm
M
C
tr
= (-53,07) + (-57,71) = -110,78 KNm
M
C
d
= (-53,07) + 135,49 = 82,42 KNm
M
A
= 191,46 + (-52,9) = 138,56 KNm
b
A
Hình 17: Biểu đồ mômen khung do tĩnh tải phân bố trên dàn gây ra (KNm)
GVHD : Nguyễn Thị Thanh Thuý
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê 25