thuyết minh đồ án thép 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
THUYẾT MINH
TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN THÉP 2
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG ,1 NHỊP
( KHUNG ZAMIL)
A/. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp với các số liệu
cho trước như sau:
- Nhịp khung ngang: L = 24(m)
- Bước khung (bước cột): B = 6(m)
- Chiều dài nhà: b = 66(m)
- Độ dốc mái: i =10%

17,5=⇒
α

099,0(sin =
α
;
)995,0cos =
- Sức nâng cầu trục: Q = 10(Tấn), cần trục làm việc trung bình
- Cao trình đường ray: H = 6,5(m)
- Phân vùng gió II.B (địa điểm xây dựng: Huế) có:
áp lực gió
2 2
0
95 / 0,95 /W daN m kN m= =

- Vật liệu thép CCT42 có :
* Cường độ tính toán:

2
245 /f N mm=
* Cường độ chịu cắt :
2 2
142,1 / 14,21 /
v
f N mm kN cm= =
* Cường độ chịu ép mặt:
2 2
540 / 54 /
em
f N mm kN cm= =
* Mođun đàn hồi:
2425
/10.1,2/10.1,2 cmkNmmNE ==
- Bê tông móng : B20 có
2
/15,15,11 cmkNMPaR
b
==

2
/09,09,0 cmkNMPaR
bt
==

NHÓM 41 -Trang: 1 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

B. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
I. THIẾT KẾ XÀ GỒ MÁI:
Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái, lớp cách nhiệt và trọng lượng bản
thân của xà gồ. Lớp mái và xà gồ được chọn trước theo tài liệu “ Pre – Engineered
Buildings Design Manual “. Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện
biến dạng của xà gồ.
− Tấm lợp mái :(Tr371) (Single skin panels) Chọn khoảng cách xà gồ là 1.5(m)
Chọn tấm mái có cấu tạo và các thông số kỹ thuật như sau::(tr 172)
Chiều dày
(mm)
Trọng lượng 1 tấm
(kg/m
2
)
D.tích 1tấm
(m
2
)
Tải trọng cho phép
(kN/m
2
)
0.7 6.59 8.39 1.96
mÆt c¾t ngang tÊm m¸i
− Lớp cách nhiệt:
− Xà gồ : Ta chọn xà gồ hình chữ “ Z“ ở bên trong và 2 xà gồ hình chữ “C” ở
ngoài biên nhằm làm tăng ổn định cho mái.
NHÓM 41 -Trang: 2 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

200

60
1.75
2
0
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
• Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ “ Z “ (Tr102)
∗ Chọn tiết diện xà gồ là tiết diện chữ Z (là loại xà gồ được chế tạo từ thép cán
nguội).
Tiết
diện
I
x
(cm
4
)
W
x
(cm
3
)
I
y

(cm
4
)
W
y
(cm

3
)
Trọng
lượng
(kg/m)
Chiều
dày
(mm)
Diện
tích
(cm
2
)
Tải trọng
cho phép
(KN)
200Z15 308,
3
30,8
3
42,49 5,98 4,06 1,5 5,18 10,33


Xà gồ chữ Z(200Z15). Xà gồ chữ C(180ES20).
• Các thông số của xà gồ chữ “C” (Tr107)
Tiết diện
I
x
(cm
4

)
W
x
(cm
3
)
I
y
(cm
4
)
W
y
(cm
3
)
Trọng
lượng
(kg/m)
Chiều
dày
(mm)
Diện
tích
(cm
2
)
L
(mm)
180ES20 390.5 43.4 74.10 12.7 5.88 2.0 7.5 22.5

1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ :
Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : Tải trọng tôn lợp mái, tải trọng lớp cách nhiệt,
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 : 1.5 m
⇒
Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là :
0
1.5
1.51(m)
cos5.71
=
(Độ dốc mái i = 10 ⇒α = 5.71
o
).
a. Tĩnh tải :
Vật liệu mái
Hệ số
vượt tải
Tải trọng tiêu
chuẩn (kg/m
2
)
Tải trọng tính
toán (kg/m
2
)
1 lớp tôn lợp mái 1.05 6.59 6.92
Xà gồ mái 200Z15 1.05 4.06 4.26
Xà gồ mái 180ES20 1.05 5.88 6.17
Bọt thuỷ tinh cách

nhiệt
1.2 10 12
b. Hoạt tải:
NHÓM 41 -Trang: 3 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

1.75
180
2
0
8
5
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Hoạt tải sử dụng lấy p
tc
= 30 (kg/m
2
) với hệ số vượt tải n = 1.3
⇒ p
tt
= 30
×
13 = 39 (kg/m
2
)
Tải trọng tác dụng lên xà gồ 200Z17:
q
tc
= (6.59 + 10 + 30)
×

0
1.5
cos5.71
+ 4.06 = 74.41(kg/m).
q
tt
= (6.92 + 12 + 39)
×
0
1.5
cos5.71
+ 4.26= 91.72(kg/m).
2 . Kiểm tra lại xà gồ đã chọn :
Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa được tính toán như
cấu kiện chịu uốn xiên.
Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ tác dụng theo 2 phương với trục x-x tạo với
phương ngang một góc α = 5.71
o
(Độ dốc i = 10).
c. Kiểm tra với xà gồ chữ “Z”
Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y là

0
sin 74.41 sin5.71 7.4( / )
tc tc
x
q q kg m= × α = × =
.

0

cos 74.41 cos5.71 74.04( / )
tc tc
y
q q kg m= × α = × =
.

0
sin 91.72 sin5.71 9.13( / )
tt tt
x
q q kg m= × α = × =
.

0
cos 91.72 cos5.71 91.26( / )
tt tt
y
q q kg m= × α = × =
.
*Theo điều kiện bền:

f
W
M
W
M
c
y
y
x

x
yxtd
γσσσ
≤+=+=
γ
c
= 1 hệ số điều kiện làm việc.
f = 2450 kg/cm
2
: Cường độ của thép xà gồ
Xà gồ tính toán theo 2 phương đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa lên xà ngang mômen
đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp.
Ta có :
2
2 2
91.26 600 10
41067( . )
8 8
tt
y
x
q B
M kg cm
−
×
× ×
= = =


2 2 2

9.13 600 10
1027.13( . )
32 32
tt
x
y
q B
M kg cm
−
× × ×
= = =
NHÓM 41 -Trang: 4 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

y
y
x
y
x
x
y
α
q.sin
α
q.cos
α
q
q.cos
α
q
q.sin

α
x
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
q
y
q
x
6000
3000 3000
Mx
My
Sơ đồ tính xà gồ theo phương x-x và y-y:
2 2
41067 1027.13
1503.81( / ) 2450( / )
30.83 5.98
td x y c
kg cm f kg cmσ = σ + σ = + = ≤ γ × =
* Kiểm tra theo điều kiện biến dạng:
Xà gồ có độ võng theo cả 2 phương tuy nhiên độ võng theo phương mặt phẳng
mái rất nhỏ nên có thể bỏ qua, ta chỉ xét đến độ võng theo phương vuông góc với mặt
phẳng mái
y
δ

Công thức kiểm tra :
3
10.5
200

1
BB
−
==






<
δδ
Ta có :
4
2 4
6
5 5 74.04 10 600
1.93( )
384 . 384 2.1 10 308.3
tc
y
y
x
q B
cm
E I
−
×
× ×
δ = × = × =

× ×


3 3
1.93
0.00322 3.22 10 5 10
600B
− −
δ
= = = × < ×
Vậy xà gồ giữa 200Z15 đảm bảo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng.
d. Kiểm tra với xà gồ chữ “C”
* Tải trọng tác dụng:
Tải trọng tác dụng lên xà gồ 180ES20:
q
tc
= (6.59 + 10 + 30)
×
0
1.5
2cos5.71
+ 5.88 = 41(kg/m).
q
tt
= (6.92 + 12 + 39)
×
0
1.5
2cos5.71
+ 6.17= 49.83(kg/m).

Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y là :

0
sin 41 sin5.71 4.08 ( / )
tc tc
x
q q kg m= × α = × =

0
.cos 41 cos5.71 40.8( / )
tc tc
y
q q kg m= α = × =

0
sin 49.83 sin5.71 4.96( / )
tt tt
x
q q kg m= × α = × =

0
cos 49.83 cos5.71 49.58( / )
tt tt
y
q q kg m= × α = × =
.
*Kiểm tra theo điều kiện bền:
f
W
M

W
M
c
y
y
x
x
yxtd
γσσσ
≤+=+=
γ
c
= 1 hệ số điều kiện làm việc.
NHÓM 41 -Trang: 5 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
f
=2450(kg/cm
2
) : cường độ của thép xà gồ
Xà gồ tính toán 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 :
2
2 2
49.58 10 600
22311( . )
8 8
tt

y
x
q B
M kg cm
−
×
× ×
= = =

2
2 2
4.96 10 600
558( . )
32 32
tt
x
y
q B
M kg m
−
×
× ×
= = =
qy qx
6000
3000 3000
Mx
My
Sơ đồ tính xà gồ theo phương x-x và y-y:

2 2
22311 558
558.02( / ) 2450( / )
43.4 12.7
td x y c
kg cm f kg cmσ = σ + σ = + = ≤ γ × =
* Kiểm tra theo điều kiện biến dạng:
Xà gồ có độ võng theo cả 2 phương tuy nhiên độ võng theo phương mặt phẳng mái
rất nhỏ nên có thể bỏ qua , ta chỉ xét đến độ võng theo phương vuông góc với mặt
phẳng mái
y
δ
.
Công thức kiểm tra :
3
1
5 10
200B B
−
δ δ
 
< = = ×
 
 
Ta có :
4
2 4
6
5 5 40.8 10 600
0.84( )

384 384 2.1 10 390.5
tc
y
y
x
q B
cm
E I
−
×
× ×
δ = × = × =
× × ×

3 3
0.84
0.0014 1.4 10 5 10
600B
− −
δ
= = = × < ×
Vậy xà gồ chữ “C” 180SE20 đảm bảo điều kiện cường độ và điều kiện độ võng.
II. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG.
1. Các thông số của cầu trục: Với sức trục Q = 20 tấn, chế độ làm việc trung bình,
chọn trục định vị trùng với mép ngoài của cột và λ = 750 mm.
Các thông số kỹ thuật:
Q
(T)
L
K

(m)
H
K
(mm)
Z
min
(mm)
B
K
(mm)
K
K
(mm)
G
(T)
G
xc
(T)
P
max

(T)
P
min
(T)
10 22,5 960 180 3900 3200 8,36 0,803 7,07 2,11
2. Ray cầu trục:
Lấy sơ bộ H
r
= 200mm = 0,2m

NHÓM 41 -Trang: 6 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
3. Dầm cầu trục:
Từ bước cột và các thông số của cầu trục ta
chọn dầm tiết diện chữ I tổ hợp cao h = 50 cm .
- Điều kiện ổn định cục bộ sơ bộ của bản bụng :
w
1 1
t = ( ÷ )h = (7,1÷ 5)mm
70 100
.Chọn sơ bộ chiều dày bản bụng là t
w
= 6mm.
t
f
: đảm bảo điều kiện truyền lực giữa cánh và bụng, không gây ứng suất phụ phát
sinh lớn :
t
w

24t8t3t
fwf
≤≤⇒≤≤
, chọn t
f
= 10mm.
*Chiều rộng b
f

chọn thoả mãn :
- Yêu cầu độ cứng ngoài mặt phẳng uốn :
1 1
( ) (0,3 0,5) (15 25)
20 30
f t
b H h= ÷ = ÷ = ÷

- Điều kiện ổn định cục bộ :

6
2,1.10
29,3
2450
f
f
b
E
t f
≤ = =
- Ngoài ra để dễ liên kết dầm theo phương ngang với cấu kiện khác ( như xà gồ
tường, giằng tường ) và đảm bảo ổn định tổng thể cho cột.
+ b
f
cm18≥
.
+ b
f
cm4
10

h
=≥
.
Chọn b
f
= 200 mm.
4. Kích thước của khung ngang:
Xác định chiều cao cột và vai cột: Sơ đồ cấu tạo khung nhà
750 750
24000
5800
7800
2000
a. Theo phương đứng:
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
NHÓM 41 -Trang: 7 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

500
200
10
6
10
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
H
2
= H
k
+ b
K

= 960 + 300 = 1260 mm = 1,26(m)
Trong đó: b
k
= 300(mm) – Khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang.
Chọn H
2
= 1,3(m)
Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H = H
1
+ H
2
+H
3
= 6,5 + 1,3 + 0 = 7,8(m)
Trong đó: H3 – phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt ±0.000 (H3 = 0)
Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:
t 2 dct r
H H H H 1,3 0.5 0,2 2,0(m)= + + = + + =
Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
H
d
= H - H
t
= 7,8 – 2,0 = 5,8(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:
K
1

L L 24 22,5
L 0,75(m)
2 2
− −
= = =
Chiều cao của cột chọn theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo:

h (1/15 1/ 20) H (0,39 0,52m)= ÷ × = ÷
.
Chọn h = 0.5(m)
Khe hở giữ cầu trục với mép cột:

1 min
z L h 0.75 0.5 0.25 Z 0.19(m)= − = − = > =

III. TÁC DỤNG VÀ CÁCH BỐ TRÍ HỆ GIẰNG.
* Tác dụng của hệ giằng :
- Đảm bảo độ cứng không gian của nhà, giảm chiều dài tính toán của xà và cột
khung theo phương ngoài 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
- Đảm bảo cho việc thi công lắp dựng kết cấu được an toàn và thuận tiện.
Hệ giằng trong nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ gồm 2 bộ phận là: Hệ giằng
mái và hệ giằng cột.
1. Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái.
- Tác dụng:
+ 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 chịu lực hãm theo phương dọc nhà.
- Cách bố trí : Hệ giằng mái được bố trí thep phương ngang nhà tại hai gian đầu

hồi, đầu các khối nhiệt độ và một số gian giữa nhà sao cho khoảng cách giữa các
giằng bố trí không quá 5 bước cột. Bản bụng của 2 xà ngang cạnh nhau được nối bởi
các thanh giằng chéo chữ thập. Ngoài a cần bố trí các thanh chống dọc bằng thép hình
tại những vị trí quan trọng như đỉnh mái, đầu xà, chân cửa mái,…
Cách bố trí chi tiết xem trên bản vẽ A1.
NHÓM 41 -Trang: 8 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
2. Tác dụng và cách bố trí hệ giằng cột
- 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
- Cách bố trí : 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. Đối với nhà có cần trục sức nâng
bé hơn 15 T ta dùng thanh giằng chéo chữ thập bằng thép tròn đường kính không nhỏ
hơn 20mm.
IV. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG:
1. Tĩnh tải:
a. Tải trọng mái và xà gồ: Trên thực tế tải này truyền lên khung dưới dạng lực tập
trung tại điểm đặt các xà gồ, số lượng lực tập trung > 5 nên ta có thể quy về tải phân
bố( trên mặt bằng).
g
r
tc
=
o
(6.59 10) 11 4.06 2 5.88
6 114,14(kg / m)
cos5.71 24

+ × + ×
 
+ × =
 
 
g
r
tt

o
(6.92 12) 11 4,26 2 6.17
6 128,89(kg / m)
cos5.71 24
+ × + ×
 
= + × =
 
 
- Tải trọng bản thân khung ngang : Chương trình Sap 2000 sẽ tự tính khi ta giả
thiết tiết diện cột và xà ngang .
b. Tải trọng do xà gồ tường tôn đặt tại các cao trình của xà gồ tường:
Với cột cao 7,8 (m), nhưng do có 1m tường gạch tự mang ở dưới cùng không kể
đến, chỉ tính đến trọng lượng xà gồ tường và tôn tường từ cốt +1m trở lên trên, tương
ứng với chiều dài cột là 6,8(m), giả thiết dùng 5 xà gồ 200Z15 đặt cách nhau 1.6(m),
trọng lượng quy thành lực tập trung đặt tại đỉnh cột, còn gây ra mômen ngược chiều
với mômen do tải trọng trong nhà gây ra nên không xét đến .

C
G 6.92 6 6= × ×
+ 4.26

×
5
×
6 = 397.68(kg)
Vậy tĩnh tải tác dụng lên xà ngang là : g
r
= 131.03(kg/m)
Tĩnh tải tác dụng lên đỉnh cột: G
c
= 397.68(kg)
c. Tĩnh tải cầu trục:
Tải trọng bản thân dầm cầu trục, ray và các lớp đệm: Tải này tác dụng lên vai cột
khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực tập trung và 1 mô men.
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục:
g
ct
= γ
t
×
A = 7.85
×
10
3
×
[(0.5-0.014
×
2)
×
0.016+2
×

0.2
×
0.014)]
= 103.24(kg/m)
⇒ Tĩnh tải cầu trục, ray và các lớp đệm là:
G
tc
=(g
ct
+g

)
×
B = (103.24 + 52.83)
×
6 = 936.42(kg)
G
tt
= 1.05
×
G
tc
= 1.05
×
936.42 = 983.24(kg)
Độ lệch tâm e là:
1
e L 0.5 h 0.75 0.5 0.5 0.5(m)= − × = − × =
⇒ M
tc

= G
tc
×
e = 936.42
×
0.5 = 468.21(kg.m)
⇒ M
tt
= G
tt
×
e = 983.24
×
0.5 = 491.62(kg.m)
NHÓM 41 -Trang: 9 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRNG I HC VINH THUYT MINH
KHOA XY DNG N KT CU THẫP II
5800
24000
397,68(kG)
128,89(kG/m)
491,62(KG)
983,24kG.M
983,24kG.M
491,62(KG)
397,68(kG)
sơ đồ tác dụng của tĩnh tải
2000
2. Hot ti:

a. Hot ti mỏi:
Ti trng tm thi do s dng trờn mỏi c ly theo TCVN 2737-1995 i vi
mỏi khụng ngi qua li, ch cú hot ti sa cha cú giỏ tr tiờu chun: p
tc
=30kg/m
2
Quy i v ti trng phõn b u trờn x ngang l:
p
tt
=
1.3 30 6 234(kg / m)ì ì =
234(k
g/m
)
sơ đồ tác dụng của hoạt tải nửa trái
24000
7800
sơ đồ tác dụng của hoạt tải toàn mái
234(kg/m)
24000
7800
NHểM 41 -Trang: 10 - GVHD: NGUYN TH QUNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
b. Hoạt tải do cầu trục:
Theo phụ lục bảng II.3- Giáo trình “thiết kế kết cấu thép” ta có bảng các thông số
của cầu trục sức nâng 10 T như sau:
Q
(T)

L
K
(m)
H
K
(mm)
Z
min
(mm)
B
K
(mm)
K
K
(mm)
G
(T)
G
xc
(T)
P
max

(T)
P
min
(T)
10 22,5 960 180 3900 3200 8,36 0,803 7,07 2,11
• 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 lên gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi
nhất. Từ đó xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe
cầu trục lên cột:
max C p max i
D n P y 0.85 1.1 7,07 2,7 17,85(T) 17850kg)= × γ × × = × × × = =
∑
min C p min i
D n P y 0,85 1,1 2,11 2,7 5,33(T) 5330(kg)= × γ × × = × × × = =
∑
Trong đó:
n
c
= 0.85 hệ số tổ hợp, lấy bằng 0.85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm
việc trung bình
γ
p
=1.1 : hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục
P
max
=7,07(T)-Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe cầu trục tác dụng lên
ray (tra catalo cầu trục)
P
min
=2,11(T) - Áp lực tiêu chuẩn nhỏ nhất của một bánh xe cầu trục tác dụng lên
ray ở phía cột bên kia.
y
i
= (0,35 +0,883 +1 +0,467) =2.457(m) - Tung độ đường ảnh hưởng
32002100 3200 2800
3900 3900

P P P P
CT-2 CT-1
700
6000 6000
0,35
0,883
1,00
0,467
Các lực D
max
và D
min
thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ
lệch tâm so với trục cột là:
1
e L 0.5 h 0.75 0.5 0.5 0.5(m)= − × = − × =
. Trị số của các
mô men lệch tâm tương ứng:
NHÓM 41 -Trang: 11 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
M
max
= D
max
×
e = 17,85
×
0,5 = 8,925(T.m) = 8925(kg.m)

M
min
= D
min
×
e = 5,33
×
0,5 = 2,665(T.m) = 2665(kg.m)
17850(kg)
8925(kg.m)
2665
(
kg.m
)
5330(kg)
SO Ð? TÁC D? NG C? A HO? T T? I D
MAX

TRÁI
5800 2000
24000
5330(kg)
2665(kg.m)
8925
(
kg.m
)
17850(kg)
5800 2000
24000

SO Ð? TÁC D? NG C? A HO? T T? I D
MAX

TRÁI
• Lực hãm ngang T :
Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục là:
( )
( )
0 f xc
T 0.5 k Q G 0,5 0,1 10 0,803 0,54(T)= × × + = × × + =
(Đối với cầu trục có móc mềm k
f
= 0.1)
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:
tc
0
1
0
T 0,54
T 0,27(T)
n 2
= = =
⇒ Lực hãm ngang của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dầm hãm là:
tc
c 1 i
T n n T y 0,85 1,1 0,27 2,7 0,682(T)
= × × × = × × × =
∑
Lực hãm đặt trên cột ở mặt trên dầm cầu trục và cách mặt vai cột 0.64(m) ; cách
đỉnh cột một đoạn: y = H – H

1
= 7,8 – 6,5 = 1,3 (m)
NHÓM 41 -Trang: 12 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
7800
6500 1300
24000
0,682(kg)
lùc h m lªn cét tr¸i +·
7800
6500 1300
24000
0,682(KG)
lùc h m lªn cét ph¶i +·
c. Tải trọng gió:
Tải trọng gió gồm hai thành phần: Phần tĩnh và phần động. Chiều cao nhà <36m
và tỉ số chiều cao nhịp < 1.5 nên bỏ qua thành phần động của gió.
Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm:
- Gió thổi lên mặt tường dọc được chuyển thành phân bố trên cột khung.
- Gió thổi trong phạm vi mái được tính là tải phân bố trên mái, chuyển thành
phân bố lên khung.
- Khu vực xây dựng công trình thuộc vùng gió II-B, áp lực phân bố là:
W
o
=95 (kg/m
2
).
Tải trọng gió tính toán tác dụng lên mỗi m

2
bề mặt thẳng đứng của công trình là:
p 0
q W k c= γ × × × × B
Trong đó:
- γ
p
= 1.2 – Hệ số vượt tải của tải trọng gió
- W
o
= 95(kg/m
2
) - áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào địa điểm xây dựng
- k - là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc vào dạng
địa hình. Hệ số k xác định ở hai mức, mức đỉnh cột và mức đỉnh mái.
+ Mức đỉnh cột ở cao trình 8.68 (m) có k
1
= 0,9472(nội suy).
NHÓM 41 -Trang: 13 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
+ Mức đỉnh mái ở cao trình 10.03(m) có k
2
= 0,9757 (nội suy).
Phần tải trọng gió tác dụng lên mái từ đỉnh cột trở lên lấy k hệ số trung bình :

1 2
k k 0,9472 0,9757
k 0,9615

2 2
+ +
= = =
c
e
= + 0.8 – Hệ số khí động phụ thuộc vào hình dạng nhà
- B = 6m – Bề rộng diện truyền tải trọng gió vào khung (Bước khung)
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, các hệ số khí động có thể
xác định theo sơ đồ trong Bảng III.3 -phụ lục giáo trình “thiết kế khung thép”-TS.
Phạm Minh Hà. Với α = 5.71
0
, h
1
/L = 7,8/24 = 0,325, b/ L = 66/27 = 2,75 >2, nội
suy ta có:
C
e1
= - 0,212 ; C
e2
= - 0.4 ; C
e3
= - 0.5
Với nhà có chiều cao 7,8(m) < 10 (m), tải trọng gió phân bố xem như không đổi. Tải
trọng gió tác dụng lên cột là:
+ Phía đón gió:
p 0 1 e
q W k c 1.2 95 0.9472 0.8 6 518,308(kg / m)= γ × × × × = × × × × =B
+ Phía khuất gió:
p 0 1 e3
q W k c 1.2 95 0.9757 0.5 6 333,689(kg / m)= γ × × × × = × × × × =B

• Tải trọng gió tác dụng lên mái là:
+ Phía đón gió:
p 0 e1
q W k c 1.2 95 0.9615 0.212 6 139,425(kg / m)= γ × × × × = × × × × =B
+ Phía khuất gió:
p 0 e2
q W k c 1.2 95 0,9615 0.4 6 263,066(kg / m)= γ × × × × = × × × × =B
V. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TIẾT DIỆN KHUNG:
1. Xác định sơ bộ tiết diện cột:
a. Xác định chiều dài tính toán:
Chọn phương án cột tiết diện không đổi. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung cột
tiết diện không đổi xác định theo công thức sau:
Hl
x
.
µ
=
• Xác định hệ số chiều dài tính toán
µ
:
Tỷ số độ cứng đơn vị giữ xà và cột:

xa cot xa
cot
I I I .H 7,8
n : 1 0,325
L H I .L 24
   
= = = × =
 ÷  ÷

   
(Giả thiết mômen quán tính của tiết diện xà và cột là như nhau)
Trường hợp cột liên kết ngàm với móng.
n 0.56 0,325 0,56
1,38
n 0.14 0,325 0,14
+ +
µ = = =
+ +
⇒
1,38 7,8 10,764( )
x
l m= × =
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung (
y
l
) lấy bằng
khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà
NHÓM 41 -Trang: 14 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
(dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang,…). Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép
hình chữ C tại cao trình + 3,50, tức là khoảng giữa từ cột móng đến dầm hãm, nên
3,5( )
y
l m=
.
b. Xác định sơ bộ tiết diện:
*Xác định sơ bộ tiết diện cột:

Chiều cao tiết diện cột h được chọn sơ bộ theo yêu cầu về độ cứng và cấu tạo:
( )
1 1 1 1
h H 7800 39 52 cm
15 20 15 20
   
= ÷ × = ÷ × = ÷
 ÷  ÷
   
, chọn h = 50(cm)
Theo các điều kiện về cấu tạo và ổn định cục bộ chọn được kích thước tiết diện cột
như sau:
*
(1/ 70 1/100) 0.6
w
t h cm= ÷ × ≥
, chọn
0,6( )
w
t cm=
.
*
(0.3 0.5) (15 25)
f
b h cm= ÷ = ÷
, chọn
20
f
b cm=
.

*
wfff
ttEfbt ≥≥ ;/
,
6
20 2100 / 2.1 10 0.63( )
f
t cm→ ≥ × × =
,
chọn
cmt
f
1=
*
2 50 2 1 48( )
w f
h h t cm= − × = − × =
Vậy chọn sơ bộ tiết diện cột như hình vẽ:
480
200
6
500
10 10
tiÕt diÖn cét
Hình 4.1. Sơ bộ tiết diện cột.
* Xác định đặc trưng hình học của tiết diện cột:
+ A =48
×
0,6 + 2
×

20
×
1= 68,8(cm
2
)
+
2
3
3
2
12 12 2 2
f f f
w w w
x f f
b t t
t h h
I b t
 
×
 
×
 ÷
= + × + + × ×
 ÷
 ÷
 
 
⇒
2
3 3

4
0 6 48 20 1 48 1
2 20 1 29542 94
12 12 2 2
x
,
I , ( cm )
 
× ×
 
= + × + + × × =
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
+
3
3 3 3
4
48 0 6 1 20
2 2 1334 2
12 12 12 12
f f
w w
y
t b
h t ,
I , ( cm )
×

× × ×
= + × = + × =
NHÓM 41 -Trang: 15 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
+
3
2 2 29542 94
1181 72
50
x
x
I ,
W , (cm )
h
× ×
= = =
+
2 4 2 2
f
w w w
x w f f
t
h h h
S t b t
 
= × × + × × +
 ÷
 

3
48 48 48 1
0 6 20 1 662 8
2 4 2 2
, , ( cm )
 
= × × + × × + =
 ÷
 
+
29542 94
20 72
68 8
x x
,
i I / A , (cm )
,
= = =
;
1334 2
4 4
68 8
y y
,
i I / A , ( cm )
,
= = =

+
1076 4

51 95
20 72
x
x
x
l ,
,
i ,
λ = = =
;
350
79 55
4 4
y
Y
y
l
,
i ,
λ = = =
+
6
2450
51 95 1 643
2 1 10
x x
f / E , ,
.
λ = λ × = × =
×

+
6
2450
79 55 2 52
2 1 10
y y
f / E , ,
.
λ = λ × = × =
×
*Xác định sơ bộ tiết diện xà ngang:
Vì nhịp khung là 24m nên ta chọn phương án chia xà ngang thành 2 đoạn. Dự kiến
đoạn xà gần gối dài 4,0m (tính theo phương ngang). độ cứng đầu và cuối đoạn là I
1
và
I
2
(giả thiết độ cứng của xà và cột tại vị trí liên kết xà - cột là như nhau, tức
1
I
=
cot
I
).
Đoạn còn lại tiết diện không đổi và có độ cứng là I
2
Giả thiết
1
I
/

2
I
= 2,5 ⇒
2
I
=
( )
4
1
I
29542,94
11817 cm
2,5 2,5
= =
Chọn phương án thay đổi tiết diện bằng cách thay đổi chiều cao bản bụng, ta có:
2
3 3
4
w w 2 f f w 2 f
2 f f
t h b t h t
I 2 b t 11817(cm )
12 12 2 2
 
× ×
 
= + × + + × × =
 ÷
 ÷
 ÷

 
 
Giải phương trình bậc 3 trên với: t
w
= 0.8(cm), b
f
=20cm, t
f
= 1(cm), ta có:
( )
3
2 4
w
w w
h 40
10h 20h 11817 cm
20 3
+ + + =
⇒ h
w
=31,1(cm) chọn h
w
= 32(cm)
NHÓM 41 -Trang: 16 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
I
COT
I

1
I
2
I
2
I
COT
Vi tri thay dôi
tiêt diên
Hình 4.2: Cấu tạo khung
320
340
6
1010
tiÕt diÖn ®o¹n xµ 2
Hình 4.3: Tiết diện đoạn xà 2

VI. TÍNH NỘI LỰC KHUNG:
1. Sơ đồ tính kết cấu:
5800 2000
24000
7800
quy íc chiÒu d¬ng cña néi lùc
Q
Q
N
M
N
M
2. Xác định nội lực khung :

Sử dụng phần mềm SAP2000 Version12 xác định nội lực.
*Các phương án chất tải và biểu đồ nội lực :
- Phương án 1: Tĩnh tải
NHÓM 41 -Trang: 17 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
5800
24000
397,68(kG)
128,89(kG/m)
491,62(KG)
983,24kG.M
983,24kG.M
491,62(KG)
397,68(kG)
s¬ ®å t¸c dông cña tÜnh t¶i
2000

- Phương án 2 : Hoạt tải nửa trái
234(k
g/m
)
s¬ ®å t¸c dông cña ho¹t t¶i nöa tr¸i
24000
7800
- Phương án 3 : Hoạt tải nửa phải
s¬ ®å t¸c dông cña ho¹t t¶i nöa ph¶i
24000
7800

234(
kg/m
)
NHÓM 41 -Trang: 18 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRNG I HC VINH THUYT MINH
KHOA XY DNG N KT CU THẫP II
- Phng ỏn 4 : Hot ti c mỏi
sơ đồ tác dụng của hoạt tải toàn mái
234(kg/m)
24000
7800
- Phng ỏn 5 : D
max
trỏi
24000
5800 2000
7800
17850(kg)
8925(kg.m)
2665(kg.m)
5330kg
sơ đồ tác dụng của hoạt tải cầu trục D
max
trái
- Phng ỏn 6 : D
max
phi
5800
7800

24000
sơ đồ tác dụng của hoạt tải cầu trục D
max
phải
2665kg.m
5330kg
17850(kg)
8925(kg.m)
NHểM 41 -Trang: 19 - GVHD: NGUYN TH QUNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
- Phương án 7 : T trái +
0,682(kg)
lùc h m lªn cét tr¸i+·
7800
6500 1300
24000
- Phương án 8 : T trái -
7800
13006500
18000
0,682(Kg)
lùc h m lªn cét tr¸i -·
- Phương án 9 : T phải +
0,682(KG)
lùc h m lªn cét ph¶i+·
7800
6500
1300

24000
- Phương án 10 : T phải -
NHÓM 41 -Trang: 20 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
24000
6500
7800
1300
0,682(Kg)
lùc h m lªn cét ph¶i -·
- Phương án 11 : Gió trái sang
s¬ ®å giã tr¸i sang
- Phương án 12 : Gió phải sang
s¬ ®å giã ph¶i sang
* Biểu đồ nội lực của các phương án chất tải:
- Phương án 1 : Tĩnh tải
NHÓM 41 -Trang: 21 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II


- Phương án 2 : Hoạt tải nửa trái
NHÓM 41 -Trang: 22 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

M
Q
N

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
- Phương án 3 : Hoạt tải nửa phải
NHÓM 41 -Trang: 23 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

M
Q
N
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

- Phương án 4 : Hoạt tải cả mái
NHÓM 41 -Trang: 24 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

M
Q
N
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH THUYẾT MINH
KHOA XẤY DỰNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
- Phương án 5 : Dmax trái
NHÓM 41 -Trang: 25 - GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH

M
Q
N