NGHIÊN CỨU CẤU TẠO, TÍNH TOÁN, BỐ TRÍ HỆ GIẰNG TRONG KHUNG THÉP NHẸ NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP

B
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC
KI
ẾN TRÚC HÀ NỘI

KS NGUY
ỄN THẾ HIỆU
NGHIÊN C
ỨU CẤU TẠO, TÍNH TOÁN, BỐ TRÍ HỆ
GI
ẰNG TRONG KHUNG
THÉP NH
Ẹ NH
À CÔNG
NGHI
ỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP
LU
ẬN VĂN THẠC SĨ
XÂY D
ỰNG DÂN DỤNG V
À CÔNG NGHIỆP
Hà Nội – Năm 2011
B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC
KI
ẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUY
ỄN THẾ HIỆU
KHÓA: 2008 – 2011 L
ỚP:
CH08X
Đ
Ề TÀI:
NGHIÊN C
ỨU CẤU TẠO, TÍNH TOÁN, BỐ
TRÍ H
Ệ
GI
ẰNG TRONG KHUNG THÉP NHẸ
NHÀ CÔNG
NGHI
ỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP
Chuyên ngành: Xây d
ựng dân dụng v
à công nghiệp
Mã số: 60.58.20
NGƯ
ỜI
HƯ
ỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS ĐOÀN TUY
ẾT NGỌC
Hà N
ội
– Năm 2011

1
L
ỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan lu
ận văn với đề tài “Nghiên cứu cấu tạo, tính toán, bố
trí h
ệ giằng trong khung thép nhẹ nhà công nghiệp một tầng một nhịp.” là của
riêng tôi.
Các s
ố liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không sao chép,
trùng l
ặp với các luận văn đã được bảo vệ.
Hà N
ội, ngày 15 tháng 2 năm 2011
Tác gi
ả luận văn
Nguyễn Thế Hiệu
2
L
ỜI CẢM ƠN
Sau quá trình h
ọc tập và nghiên cứu tại trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội,
dư
ới sự gi
ảng dạy, chỉ bảo, giúp đỡ tận t
ình của các thầy cô giáo, ban chủ
nhi
ệm khoa Sau đại học, được sự cố vấn và hướng dẫn nhiệt tình của thầy
giáo hư
ớng dẫn khoa học, sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành bản luận

văn t
ốt nghiệp với đề t
ài
“Nghiên c
ứu cấu t
ạo, tính toán, bố trí hệ giằng
trong khung thép nh
ẹ nh
à công nghiệp một tầng một nhịp.
”
Tôi xin bày t
ỏ l
òng biết ơn đến các thầy trong ban lãnh đạo nhà trường,
lãnh
đ
ạo khoa Sau đại học, tập thể các thầy cô giáo, cán bộ công nhân viên
c
ủa tr
ường Đại học ki
ến trúc H
à N
ội và các đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện
thu
ận lợi giúp tôi ho
àn thành quá trình học tập và nghiên cứu.
Đ
ặc biệt tôi xin cảm
ơn
PGS.TS. Đoàn Tuy
ết Ngọc

đ
ã t
ận tình hướng
dẫn, chỉ bảo để tôi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 15 tháng 2 năm 2011
Nguy
ễn Thế Hiệu
H
ọc viên lớp CH
- 08X
3
M
ỤC LỤC
Trang
Trang ph
ụ bìa
.
L
ời cam đoan
.
1
L
ời cảm ơn
.
2
M
ục lục
.
3
Danh m

ục các ký hiệu và chữ viết tắt
.
6
Danh m
ục các bảng
.
8
Danh m
ục các h
ình vẽ
.
8
M
ở đầu
.
10
1. Lý do nghiên c
ứ
u.
10
2. M
ục
đích nghiên c
ứu
.
11
3. Đ
ố
i tư
ợng và phạm vi nghiên cứu.

11
Chương 1: T
ổng quan về kết cấu hệ giằng
.
12
1.1 Tác d
ụng của hệ giằng trong nh
à khung thép nhẹ
.
12
1.1.1 Tác dụng của hệ giằng trong việc giữ ổn định.
13
1.1.2 Tác d
ụng của hệ giằng trong việc
ch
ịu lực.
13
1.2 Các cách b
ố trí hệ giằng
.
14
1.2.1 H
ệ giằng mái.
16
1.2.1.1 Trư
ờng
h
ợp nh
à khung thép nhẹ xà ngang là dàn thép
(khung kèo Ti

ệp)
.
16
1.2.1.2 Trư
ờng hợp nhà khung thép nhẹ có xà ngang là dầm
thép (khung zamil).
18
1.2.2 H
ệ giằng cột
.
19
1.2.3 H
ệ giằng tường
.
19
1.3 Thực trạng và ảnh hưởng của việc bố trí hệ giằng trong thực tế.
20
Chương 2: C
ấu tạo, sự làm việc và cách tính toán hệ giằng.
23
2.1 C
ấu tạo hệ giằng.
23
2.1.1 Khi h
ệ giằng là thép tr
òn.
23
2.1.2 Khi h
ệ giằng là cáp.
27

4
2.1.3 Khi h
ệ giằng là thép hình.
27
2.2 Tính toán h
ệ giằng.
30
2.2.1 Trư
ờng hợp đ
ơn giản.
30
2.2.1.1 Theo tiêu chu
ẩn Việt Nam
.
30
2.2.1.2 Theo tiêu chu
ẩn Úc
– AS4100.
32
2.2.1.3 Theo tiêu chu
ẩn Mỹ
- AISC/ASD
33
2.2.2 Trư
ờng hợp đặc biệt
.
36
Chương 3: Nghiên c
ứu sự ảnh h
ưởng của vị trí bố t

rí h
ệ giằng
mái, gi
ằng cột đến sự làm việc của khung.
40
3.1 H
ệ giằng bố trí ở gian thứ hai.
44
3.1.1 Trư
ờng hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn
16
không có thanh ch
ống.
44
3.1.2 Trư
ờng hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn
16 có
thanh ch
ố
ng.
48
3.1.3 Trư
ờng hợp 3: Hệ giằng chữ thập d
ùng thép L50*50*3
không có thanh chống.
52
3.1.4 Trư
ờng hợp 4: Hệ giằng chữ thập d
ùng thép L50*50*3 có
thanh ch

ống.
56
3.2 H
ệ giằng bố trí ở gian thứ nhất (gian đầu hồi).
60
3.1.1 Trư
ờng hợp 1: Hệ
gi
ằng chữ thập dùng thép tròn
16
không có thanh ch
ống
.
60
3.1.2 Trư
ờng hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn
16 có
thanh ch
ống.
64
3.1.3 Trư
ờng hợp 3: Hệ giằng chữ thập d
ùng thép L50*50*3
không có thanh chống.
68
3.1.4 Trư
ờng hợp 4: Hệ giằn
g ch
ữ thập d
ùng thép L50*50*3 có

thanh ch
ống.
72
3.3 Đánh giá s
ự ảnh hưởng của vị trí bố trí và cấu tạo hệ giằng tới
s
ự l
àm việc của khung.
76
3.3.1 Nh
ận xét kết quả tính toán bằng phần mềm SAP 2000.
76
3.3.2 Đánh giá s
ự ảnh hưởng của vị trí bố tr
í và c
ấu tạo hệ giằng
t
ới sự l
àm việc của khung.
76
K
ết luận và kiến nghị
78
5
Tài li
ệu tham khảo
79
Ph
ụ lục
6

DANH M
ỤC CÁC KÝ HIỆU V
À CHỮ VIẾT TẮT

Ứng suất trong thanh giằng chịu kéo.

c
:Hệ số điều kiện làm việc.
Đ
ộ mảnh của thanh giằng.
r :Bán kính quán tính c
ủa thanh giằng chịu kéo.

gh
:Đ
ộ mảnh giới hạn của cấu kiện.

L
o
:Chi
ều d
ài tính toán cho thanh giằng chịu nén.
L :Chi
ều d
ài tính toán của thanh giằng chịu kéo.
l :Chi
ều d
ài thực của cấu kiện.
N :N
ội lực kéo tính toán của thanh giằng chịu nén.



Lực dọc trong thanh giằng chịu kéo.
N
t
:Kh
ả năng chịu lực danh nghĩa của tiết diện.
A
n
:Ti
ết diện thực của cấu kiện.
A
e
:Ti
ết d
i
ện thực hữu hiệu của cấu kiện.
A
g
:Ti
ết diện nguy
ên của cấu kiện.
A :Di
ện tích tiết diện thực của thanh giằng chịu kéo.
A
f
:Di
ện tích cánh của cấu kiện.
f :Cư
ờng độ tính toán của théo chịu kéo theo giới hạn chảy.

f
y
:
Ứng suất đ
àn hồi cho phép được dùng để thiết kế
f
u
:Cư
ờng độ bền về kéo cho phép d
ùng để thiết kế.
F
y
:
Ứng suất chảy của vật liệu thép l
àm cấu kiện.
F
u
:Ứng suất kéo cực hạn của vật liệu thép làm cấu kiện.

c
:H
ệ số đ
i
ều kiện làm việc của kết cấu.
Hệ số uốn dọc.
k
t
:H
ệ số độ lệch tâm của tải trọng.
7

t

:H
ệ số an toàn.

t
:H
ệ số an toàn.
K :H
ệ số chiều d
ài tính toán của cấu kiện.
E :Mô đun đàn h
ồi của v
ật liệu.
f
a
:
Ứng suất nén do tải trọng l
àm việc.
P :L
ực nén dọc trục do tải trọng l
àm việc.
h :Chi
ều cao của cấu kiện.
h
0
:Khoảng cách giữa trọng tâm cánh trên và cánh dưới.
b :B
ề rộng cánh của cấu kiện.
R

t
:Bán kính quán tính theo AISC.
P
br
:N
ội lực trong thanh giằng bên.
M
r
:Mô men do t
ải trọng gây ra tại tiết diện có giằng.
C
d
:H
ệ số phụ thuộc sự làm việc của cấu kiện
8
DANH M
ỤC CÁC BẢNG
Trang
B
ảng 3
-1
B
ảng thông số cầu trục
43
B
ảng 3
-2
B
ảng
3.2: Giá tr

ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp 1
44
B
ảng 3
-3
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp 1
45
B
ảng 3
-4
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
2
48
Bảng 3-5
Bảng 3.3: Giá trị nội lực khung thứ 2 - trường hợp 2
49
B
ảng 3

-6
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
3
52
B
ảng 3
-7
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
3
53
B
ảng 3
-8
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
4

56
B
ảng 3
-9
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khun
g th
ứ 2
- trư
ờng hợp
4
57
B
ảng 3
-10
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
5
60
B
ảng 3
-11
B
ảng

3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
5
61
B
ảng 3
-12
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
6
64
B
ảng 3
-13
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
6
65
B
ảng 3

-14
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
7
68
B
ảng 3
-15
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
7
69
Bảng 3-16
Bảng 3.2: Giá trị nội lực khung thứ 2 - trường hợp 8
72
B
ảng 3
-17
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2

- trư
ờng hợp
8
73
DANH M
ỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1:
Nhà công nghi
ệp một tầng một nhịp sử dụng khung
thép nh
ẹ.
15
Hình 1.2:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh trên.
16
Hình 1.3:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh dưới
17
Hình 1.4:
Sơ đồ bố trí hệ giằng đứng
18
Hình 1.5:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng mái
19
Hình 1.6:
Sơ đ

ồ bố trí hệ giằng cột
19
Hình 1.7:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng tường
20
9
Hình 1.8:
S
ự cố
công trình Công ty d
ệt may Hoà Khánh thuộc
khu CN Lê Minh Xuân – Bình Chánh – TP H
ồ Chí
Minh
22
Hình 2.1:
Gi
ằng mái bằng thép tròn (1thanh)
23
Hình 2.2:
Liên k
ết giằng mái với xà ngang (trường hợp giằng
b
ằng 1 thanh thép tr
òn)
23
Hình 2.3:
Gi
ằng mái bằng thép tròn (2thanh)

24
Hình 2.4:
Liên k
ết giằng mái với x
à ngang (trường
h
ợp giằng
b
ằng 2 thanh thép tròn)
24
Hình 2.5:
Gi
ằng xà gồ mái bằng thép tròn
25
Hình 2.6:
Gi
ằng cột bằng thép tr
òn
25
Hình 2.7:
C
ấu tạo giằng bằng thép tròn
26
Hình 2.8:
Gi
ằng cột bằng thép góc đều cạnh (giằng dạng cổng)
27
Hình 2.9:
C
ấu tạo giằng c

ột bằng thép góc đều cạnh
28
Hình 2.10:
Gi
ằng cột bằng thép góc đều cạnh (giằng chữ thập)
28
Hình 2.11:
Gi
ằng mái bằng thép góc đều cạnh (giằng chữ thập)
29
Hình 2.12:
Cấu tạo giằng mái bằng thép góc đều cạnh
29
Hình 3.1:
Sơ đ
ồ khung ngang hồi nhà
41
Hình 3.2:
Sơ đ
ồ khung ngang điển h
ình
42
Hình 3.3:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
44
Hình 3.4:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
48

Hình 3.5:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
52
Hình 3.6:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
56
Hình 3.7:
Sơ đ
ồ không gian
b
ố trí hệ giằng
60
Hình 3.8:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
64
Hình 3.9:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
68
Hình 3.10:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
72
10
PH
ẦN MỞ ĐẦU
LÝ DO CH

ỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay, v
ới chính sách mở cửa của nh
à nước đã thu hút rấ
t m
ạnh mẽ
s
ự đầu t
ư kinh tế của các nước trên thế giới cộng với sự phát triển kinh tế, xã
h
ội trong n
ước ngày càng tăng nhanh dẫn đến sự hình thành các khu công
nghi
ệp, khu chế suất ng
ày càng nhiều tại các tỉnh thành, địa phương trong cả
nư
ớc. Nhu cầu xây
d
ựng các nh
à xưởng, nhà kho ngày càng tăng.
Nhà khung thép nh
ẹ hay c
òn gọi là nhà khung Zamil với nhiều ưu điểm
vượt trội so với các dạng nhà công nghiệp khác như nhà công nghiệp BTCT,
hay nhà công nghi
ệp bằng thép khác với các tính năng như:
+ Tr
ọng lượng
nh
ẹ so với các vật liệu khác giúp giảm tải trọng cố định.

+ Ti
ết kiệm vật liệu.
+ L
ắp dựng đơn giản, nhanh chóng.
+ T
ận dụng tối đa không gian nhà xưởng.
+ Tính đồng bộ cao do sử dụng các mối liên kết thiết kế sẵn và các
nguyên v
ật liệu đã được xác định t
rư
ớc để thiết kế và sản suất các kết cấu nhà.
+ D
ễ mở rộng quy mô.
+ Ti
ết kiệm thời gian và tiền bạc của doanh nghiệp.
V
ới các ưu điểm vượt trội như trên nhà khung thép nhẹ là loại nhà lý
tư
ởng để sử dụng là xưởng cho ngành công nghiệp nhẹ như dệt may, ch
ế biến
nông thu
ỷ sản, lắp ráp cơ khí nhỏ…, nhà kho, nhà trưng bày sản phẩm, siêu
th
ị…
H
ệ giằng trong nh
à công nghiệp khung thép nhẹ ngoài việc tăng độ ổn
đ
ịnh theo ph
ương mặt phẳng ngoài khung và truyền tải trọng theo phương dọc

nhà còn có tác d
ụng bất bi
ến h
ình. Vi
ệc tính toán và bố trí hệ giằng bất hợp lý
có th
ể dẫn đến sự cố cho công tr
ình như hư hỏng hoặc làm sập toàn bộ công
trình.
11
M
ỤC ĐÍCH NGHI
ÊN CỨU
Nghiên c
ứu cấu tạo, tính toán, vị trí bố trí các loại hệ giằng mái, cột từ
đó đ
ề xuất giải pháp bố tr
í h
ợp lý cho các hệ giằng trong nh
à khung thép nhẹ
m
ột tầng một nhịp.
Đ
ỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
M
ặc d
ù hệ giằng trong các công trình xây dựng nói chung và trong các
công trình công nghi
ệp bằng thép nói ri
êng rất đa dạng, nhưng do thời gian và

kh
ả nă
ng còn h
ạn chế n
ên luận văn chỉ tập trung vào nội dung “Nghiên cứu
c
ấu tạo, tính toán v
à bố trí hệ giằng trong khung thép nhẹ nhà công nghiệp
m
ột tầng một nhịp” với vật liệu thép l
àm việc trong giai đoạn đàn hồi.
12
CHƯƠNG 1
T
ỔNG QUAN VỀ KẾT
C
ẤU HỆ GIẰNG
1.1 TÁC D
ỤNG CỦA HỆ GIẰNG
TRONG NHÀ KHUNG THÉP NH
Ẹ
Nhà công nghiệp một tầng một nhịp bằng thép nhẹ thông thường gồm
các khung phẳng một nhịp liên kết với nhau thông qua các h
ệ
kết cấu khác
như hệ xà gồ, hệ sư
ờn
tường và các hệ giằng.
H
ệ giằn

g bao g
ồm giằng cột, giằng mái có vai tr
ò rất quan trọng đối với
k
ết cấu khung
c
ủa
nhà công nghi
ệp. Hệ giằng l
à loại kết cấu thứ cấp, vai trò
của nó chỉ đứng sau hệ khung chịu lực chính.
Ngoài vi
ệc liên kết các kung tạo độ cứng tổng thể
, h
ệ giằng có tác dụ
ng
ch
ịu tải trọng theo phương dọc nhà như tải trọng gió, cầu trục Do nhà khung
thép thép nh
ẹ thường sử dụng vật liệu có tính dẻo, cường độ cao nên tiết diện
c
ột, xà ngang
thư
ờng nhỏ, độ mảnh lớn nên việc tăng cường độ cứng của nhà,
tăng
ổn định cho các
khung c
ứng bằng cách sử dụng các hệ giằng là không
thể thiếu được.
H

ệ giằng có thể chia làm hai nhóm chủ yếu: nhóm thứ nhất đảm bảo sự
liên k
ết không gian của các cấu kiện mái gọi là hệ giằng mái và nhóm thứ hai
đ
ảm bảo sự liên kết giữa các cột gọi là hệ
gi
ằng cột.
H
ệ giằng mái thường là hệ các thanh chịu kéo
đ
ặt
ở hai b
ước đầu hồi
nhà, v
ị trí khe lún, khe nhiệt độ
(b
ắt buộc phải có); dọc theo chiều dài nhà ở
hai biên khi có d
ầm cầu trục
.
H
ệ giằng mái ở
hai đ
ầu hồi nhà có tác dụng truyền
t
ải trọng gió
đ
ầu hồi
t
ừ cột chống gió tới các h

àng cột (biên và giữa), sau đó tải
tr
ọng
này s
ẽ đ
ược
truy
ền xuống
móng qua gi
ằng cột.
H
ệ giằng mái dọc theo nh
à để đảm bảo sự làm việc không gian của nhà,
gi
ảm chiều d
ài tính toán ngoài mặt phẳng cho dầm khung ngang hoặc thanh
cánh dàn, t
ạo tấm cứng mái.
13
H
ệ giằng
c
ột th
ường gồm các thanh chống chịu nén đầu
c
ột v
à các hệ giằng
chéo d
ấu x. Các thanh chéo n
ày thường là các thanh

thép góc ho
ặc dạng dây
ch
ỉ l
àm việc chịu kéo.
Như nói
ở trên
h
ệ giằng
c
ột truyền lực dọc nhà (có thể lực do gió đầu
h
ồi hoặc do hãm cầu trục) xuống
móng.
* Tóm lại tác dụng của hệ giằng được thể hiện ở các nội dung sau:
1.1.1 Tác d
ụng của hệ giằng trong việc giữ ổn định
:
Đ
ảm bảo độ cứng không gian, s
ự bất biến h
ình cho hệ kết cấu và việc lắp
d
ựng kết cấu được vững chắc, an toàn và tiện lợi.
Nhà thép công nghi
ệp một tầng
m
ột nhip
đư
ợc tạo thành từ tập hợp các

khung ph
ẳng với hệ kết
c
ấu thanh mảnh và chân cột the
o phương ngoài m
ặt
ph
ẳng được cấu tạo kh
ớp n
ên rất dễ mât ổn định theo phương dọc nhà đòi hỏi
ph
ải có sự liên kết, giằng
các khung l
ại với nhau tạo nên
m
ột
kh
ối không gian
ổn định, đảm bảo cho sự l
àm việc thống nhất giữa các khung, đáp ứng yêu
c
ầu về độ bền
, đ
ộ ổn định tổng thể cho to
àn bộ ngôi
nhà vì v
ậy nhất thiết phải
b
ố trị hệ giằng.
1.1.2 Tác d

ụng của hệ giằng trong việc
ch
ịu lực:
H
ệ giằng trực tiếp chịu v
à truyền tác dụng của
các l
ực ngang nh
ư gió
đ
ầu hồi (
do sư
ờn t
ường truyền vào), lực động đất và lực hãm của
c
ầu trục
tác
d
ụng theo ph
ương
d
ọc nh
à vuông góc với mặt phẳng khung, đ
ồng th
ời l
àm
cho sự truyền lực xuống móng nhà được đi theo đường ngắn nhất. Ngoài ra hệ
gi
ằng còn tham gia phân phối tải trọng tác dụng lên kết cấu và làm tăng thêm
đ

ộ cứng tổng thể theo hướng ngang nhà, bảo đảm kết
c
ấu làm việc theo sơ đồ
không gian, ti
ết kiệm được vật liệu xây dựng.
T
ại vị trí liên kết giằng với dầm là những điểm được cố kết, ngăn cản
chuy
ển vị theo phương dọc nhà, nhờ đó hệ giằng tạo độ cứng không gian cho
ph
ạm vi mái, tường và góp phần làm giảm ch
i
ều dài tính toán theo phương
ngoài mặt phẳng cho dầm, cột khung.
14
H
ệ giằng mái dọc nhà tham gia phân phối lại tải trọng gió tác dụng
trong phương m
ặt phẳng khung, tăng khả năng làm việc đồng thời giữa các
khung li
ền kề , giảm nhẹ mức độ nguy hiểm của khung
ngang và làm gi
ảm
đáng k
ể chuyển vị ngang ở đỉnh khung .
H
ệ giằng cột trong nhà công nghiệp có nhiệm vụ tiếp nhận lực gió đ
ầu
h
ồi truyền vào hệ giằng mái và lực hãm dọc nhà của cầu trục để truyền

xu
ống
móng.
Ngoài ra
ở Việt Nam tải trọng động đất ít được
đưa vào tính toán cho
nhà công nghi
ệp một tầng, với loại tải trọng này hệ giằng là kết cấu tham gia
ch
ịu lực nhiều nhất trong nhà công nghiệp
m
ột
t
ầng
m
ột nhịp
. Do đ
ặc điểm
c
ủa động đất Việt Nam thường có gia tốc bé và nh
à khung thép nh
ẹ
thư
ờng có
k
ết cấu
mái nh
ẹ, do đó tải trọng động đất tác dụn
g lên công trình s
ẽ không lớn

(thư
ờng nhỏ h
ơn tác dụng của tải trọng gió
), vì v
ậy tải trọng động đất không
đư
ợc đề cập đến trong luận văn n
ày .
1.2 CÁC CÁCH B
Ố TRÍ HỆ GIẰNG.
Tu
ỳ theo từng y
êu cầu cụ thể về chịu lực
và v
ề công năng sử dụng, hệ
gi
ằng th
ường sử dụng (hoặc phối hợp sử dụng) các dạng giằng như: giằng
thanh tròn, gi
ằng dây cáp, giằng thép góc v
à giằng dạng cổng hay còn gọi là
khung gi
ằng.
15
Hình 1.1 Nhà công nghi
ệp một tầng một
nh
ịp sử dụng khung thép nhẹ
1
Kèo h

ồi
10
T
ấm lợp thưng tường
2
Xà g
ồ mái
11
C
ửa sổ
3
Khung thép
12
C
ột khung
4
C
ửa trời
13
Gi
ằng cột, giằng mái
5
T
ấm lợp mái
14
Tư
ờng xây bao
6
T
ấm lấy sáng

15
Xà g
ồ tường
7
Máng nư
ớc
16
C
ử
a cu
ốn, cửa đẩy
8
C
ửa chớp tôn
17
Mái h
ắt
9
C
ửa đẩy
18
C
ột hồi
* S
ự truyền lực gió từ đầu hồi có thể mô
t
ả
sơ lư
ợc như sau:
L

ực gió từ đầu hồi truyền vào cột gió thông qua tấm phủ tường và xà
g
ồ tường đầu hồi. Cột gió sẽ truyền lực nhận được x
u
ống chân và lên hệ mái
t
ại vị trí liên kết của nó với mái, ngay lập tức lực này được truyền thông qua
các b
ộ phận của hệ mái như thanh chống gió, xà gồ mái tới hệ giằng mái, hệ
gi
ằng mái tiếp tục truyền lực gió n
ày xuống móng thông qua các hệ giằng
tư
ờng
d
ựa v
ào diện chịu tải và độ cứng của hệ giằng.
Do v
ậy
vi
ệc bố trí hệ
gi
ằng trong nh
à thép
nh
ẹ
ph
ải đảm bảo y
êu cầu cấu tạo, đảm bảo đủ độ cứng
c

ũng nh
ư chịu lực
16
1.2.1 H
ệ giằng mái:
1.2.1.1 Trường hợp nhà khung thép nhẹ xà ngang là dàn thép (khung
kèo Ti
ệp
)
H
ệ giằng
mái [1] nhà khung thép có xà ngang d
ạng dàn
, các thanh gi
ằng
đư
ợc
b
ố trí trong phạm vi từ cánh dưới dàn trở lên, chúng được bố trí nằm
trong các m
ặt phẳng cánh trên, mặt phẳng cánh dưới và mặt phẳng đứng giữa
c
ủa dàn.
* Gi
ằng trong mặt phẳng c
ánh trên [1].
Gi
ằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh
chéo ch
ữ thập

và các
thanh ch
ống dọc nhà nằm
trong m
ặt phẳng cánh trên. Chúng có tác dụng bảo
đ
ảm sự ổn định cho cánh trên của dàn, tạo nên những điểm cố kết không
chuy
ển vị ra ngo
ài mặt phẳng.
Giằng trong mặt phẳng cánh tr
ên thư
ờng
b
ố trí
ở hai đầu nhà, kh
ối nhiệt độ, khi khối nhiệt độ quá d
ài thì bố trí thêm ỏ giữa
sao cho kho
ảng cách giữa
chúng không quá 60m. H
ệ giằng cán
h trên k
ết hợp
v
ới giằng cánh d
ưới tạo tành khối cứng
Các dàn còn l
ại đ
ược

liên k
ết với
nhau và v
ới khối cứng
thông qua h
ệ thống x
à gồ.
Thanh ch
ống dọc nh
à d
ùng đ
ể cố định những nút quan trọng của nh
à
như nút đỉnh nóc, nút đầu dàn, nút dưới chân cửa trời. Các thanh chống dọc
nhà gi
ữ cho dàn ổn định
trong quá trình l
ắp dựng.
12
A
b
b b b b
l
A
b
b B B B B B B B B B B
1 2 3
4 5
6
7

8 9 10 11 12
1
b B
b b b b
2 3
B
4
B
5
B
6
B
7
B
8
B
9
B
10
B
11
B
Hình 1.2 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh trên
17
* Gi
ằng trong mặt phẳng cánh dưới
[1].
Gi
ằng trong mặt phẳng cánh dưới của dàn được đặt tại các vị trí có

gi
ằng cánh trên
. H
ệ giằng cánh dưới tại đầu hồi nhà dùng làm gối tựa cho cột
h
ồi chịu tải trọng gió tác dụng lên
tư
ờng hồi nên còn gọi là giằng gió. Ngoài
ra trư
ờng hợp nhà xưởng có cầu trục có chế độ làm việc nặng, để tăng độ
c
ứng cho nhà cần bố trí thêm hệ giằng cánh dưới theo phương dọc nhà. Hệ
gi
ằng này đảm bảo sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải trọ
ng c
ục
b
ộ tác dụng lên một khung sang các khung lân cận. Bề rộng của hệ giằng
thư
ờng lấy bằng bề rộng gian đầu tiên của nhà.
1
b B
b b b b
2 3
B
4
B
5
B
6

B
7
B
8
B
9
B
10
B
11
B
12
A
b
b b b b
l
A
b
b B B B B B B B B B B
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
Hình 1.3 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh dưới
* H
ệ giằng đứng
H
ệ giằng đứng đ

ược bố trí trong mặt phẳng các thanh đứng, chúng có
tác d
ụng c
ùng với
h
ệ giằng cánh tr
ên và hệ giằng cánh dưới
t
ạo n
ên khối cứng
b
ất biến h
ình, giữ vị trí cố định cho dàn khi lắp dựng
. Thông thư
ờng hệ giằng
đ
ứng đ
ược bố trí tại các thanhđứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn, chân cửa
tr
ời cách nhau 12
– 15m theo phương ngang nhà. Theo phương d
ọc nh
à chúng
đư
ợc đặt tại những gian
có gi
ằng mặt phẳng cánh tr
ên và cánh dưới.
18
b B B B B B B B B B B

1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
Hình 1.4 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng đứng
1.2.1.2 Trư
ờng hợp nh
à khung thép nhẹ có xà ngang là
d
ầm
thép
(khung zamil)
H
ệ giằng mái
[12] trong nhà công nghi
ệp một tầng một nhịp s
ử d
ụng
khung thép zamil đư
ợc bố trí theo ph
ương ngang nhà tại hai gian đầu hồi
(ho
ặc gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ v
à ở một số gian giữa nhà (tuỳ
thuộc vào chiều dài nhà) sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá
năm bư
ớc cột. Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh
gi

ằng chéo chữ thập. Các thanh giằng chéo có thể là thép góc, thép tròn hoặc
cáp thép đư
ờng kính không nhỏ hơn 12mm. Ngoài ra cần bố trí các thanh
ch
ống dọc bằng thép hình (thường là
thép góc) t
ại những vị trí quan trọng như
đ
ỉnh mái, đầu xà, cột
, chân c
ửa mái.
1
b B
b b b b
2 3
B
4
B
5
B
6
B
7
B
8
B
9
B
10
B

11
B
12
A
b
b b b b
Kh«ng qu¸ 5 bíc cét
Gi»ng chÐo
ngang nhµ
Gi»ng chÐo
däc nhµ
Chi tiÕt C
Chi tiÕt A
Chi tiÕt B
l
Kh«ng qu¸ 5 bíc cét
A
b
19
Giằng mái ỉ20
L 100x100x5
200
200
Lỗ ô van 23x30
200
200
L 100x100x5
L 100x100x5
chi tiết a
Giằng mái ỉ20 Giằng mái ỉ20

chi tiết b chi tiết c
Lỗ ô van 23x30Lỗ ô van 23x30
Hỡnh 1.5 S

b
trớ h ging mỏi
1.2.2 H
ging ct:
H
ging ct
[12] cú tỏc d
ng m bo cng dc nh v gi n nh
cho c
t, tip nhn v truyn ti trng xung mú
ng theo phng d
c nh nh
t
i trng giú lờn tng hi, lc hóm dc nh ca cu trc. Vỡ th b trớ h
gi
ng ct gm cỏc thanh ging chộo trong phm vi ct tr
ờn v ct di ti
nh
ng gian cú b trớ h ging mỏi. Cỏc thanh ging cú th d
ựng thộp trũn

ng
kớnh khụng nh

hn 20mm ho
c d

ựng thộp hỡnh (t
h
ng l
thộp gúc).

mnh ca thanh ging khụng v
t quỏ 200.
+0.00
Cao trình vai cột
Cao trình đỉnh cột
Thanh giằng đầu cột
b B B B B B B B B B B
Dầm cầu trục
thanh giằng cột
L 100x100x5
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
Chi tiết D
Chi tiết E
chi tiết D, E
Chi tiết D
Chi tiết E
Lỗ ô van 23x30
L 100x100x5
Hỡnh 1.6 S
b trớ h ging ct
1.2.3 H

ging tng:
20
H
ệ giằng tường
[1] g
ồm các thanh được bố trí
theo chi
ều cao của cột
khung ho
ặc cột hồi
theo phương d
ọc nhà hoặc
ngang nhà (hai đ
ầu
h
ồi nhà
),
chúng đư
ợc liên kết với cột khung hay cột hồi ở phía ngoài nhà (đảm bảo về
th
ẩm mỹ). Hệ giằng tường có tác dụng đỡ các tấm panel tường (hoặc tôn
tư
ờng), đảm bảo sự ổn định
c
ủa cột khung theo phương dọc
nhà, ngoài ra h
ệ
gi
ằng tường còn có tác dụng truyền tải trọng gió theo phương ngang nhà lên
h

ệ khung.
+0.00
Cao tr×nh vai cét
Cao tr×nh ®Ønh cét
Thanh gi»ng ®Çu cét
b B B B B B B B B B B
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
+0.00
Cao tr×nh vai cét
Cao tr×nh ®Ønh cét
a b
l
HÖ gi»ng têng
HÖ gi»ng têng
Hình 1.7 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng t
ường
1.3 TH
ỰC TRẠNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỐ TRÍ HỆ GIẰNG
TRONG TH
ỰC TẾ.
Th
ực tế sử dụng hệ giằng trong nh
à thép tiền c
h
ế ở Việt nam cho thấy tồn

t
ại một số vấn đề c
ơ bản mà một số kỹ sư khi thiết kế nhà thép ở
Vi
ệt Nam
còn m
ắc phải nh
ư
là:
Chưa hi
ểu r
õ tác dụng cũng như vai trò của hệ giằng, cho nên ít quan tâm,
coi nh
ẹ dẫn đến bỏ qua tính toán hệ giằng m
à chỉ bố trí th
eo c
ấu tạo, thậm chí
có nhiều trường hợp bố trí thiếu và không hợp lý.
Hi
ểu không đúng hoặc chưa đúng về nguyên lý làm việc, cách thức tính
toán c
ũng như ảnh hưởng tới khung chính của từng loại thanh giằng, hệ giằng.
21
Sao chép m
ột cách máy móc một số loại g
i
ằng theo thiết kế của một số
nhà ch
ế tạo khung thép tiền chế nước ngoài vào sử dụng mà không có sự tìm
hi

ểu chi tiết và vận dụng đúng đắn với yêu cầu thiết kế của Việt Nam
Hi
ện nay có hai hướng phổ biến ở Việt Nam trong việc sử dụng hệ giằng
đ
ối với nhà
thép ti
ền chế đó là:
- S
ử dụng hệ giằng theo lối cổ điển thường áp dụng cho các nhà công
nghi
ệp (khung dạng dàn) của những năm 70
- 80 c
ủa thế kỷ XX, chủ yếu là hệ
gi
ằng dạng chữ X với thanh giằng bằng thép góc .
- S
ử dụng hệ giằng mô phỏng theo các nhà sả
n xu
ất khung thép tiền chế
có uy tín trên th
ế giới như Zamil steel, BHP… Các thanh giằng có thể là thép
tròn, gi
ằng cáp, giằng cổng dạng khung.
Nh
ững nguy
ên nhân trên là yếu tố góp phần dẫn đến sự không đồng bộ,
sai nguyên lý và l
ớn h
ơn nữa dẫn đến những b
ất hợp lý, sai sót nghi

êm tr
ọng
trong thi
ết kế , chế tạo v
à thi công nhà thép tiền chế.
Trong công tác thi
ết kế th
ường xuyên xảy ra mâu thuẫn giữa các đơn vị
thi
ết kế v
à thẩm tra về việc tính toán , sử dụng loại giằng trong nhà thép tiền
ch
ế m
à chưa có một
hư
ớng dẫn, quy định cụ thể n
ào để làm cơ sở lý luận cho
loại hình này (kể cả tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam).
Trong l
ĩnh vực thi công gần đây đã có xuất hiện ngày càng nhiều các sự
c
ố khi thi công nhà thép tiền chế mà nguyên nhân chính là do không nắm
v
ững
vai trò c
ủa hệ giằng trong quá trình thi công. Nhà thép tiền chế thường
đư
ợc thiết kế có các hệ giằng mềm như thanh giằng thép tròn hoặc cáp có độ
c
ứng nhỏ nên ưu tiên lắp dựng gian giằng, giằng chéo đồng thời cùng với

thanh ch
ống giằng tạo thành khối cứn
g khung gi
ằng để giữ ổn định khung
theo phương dọc nhà trong quá trình thi công.
S
ự cố đáng chú ý gần đây nhất là tại công trình Công ty dệt may Hoà
Khánh thu
ộc khu CN Lê Minh Xuân
– Bình Chánh – TP H
ồ Chí Minh mà
22
theo đánh giá ban đ
ầu là do đứt dây giằng
khi căn ch
ỉnh kèo mái (theo
VIETBAO.VN ngày 27/12/2005)
Hình 1.8 S
ự cố
công trình Công ty d
ệt may Hoà Khánh thuộc khu CN Lê
Minh Xuân – Bình Chánh – TP H
ồ Chí Minh
Chính vì v
ậy việc nghi
ên cứu chi tiết vai trò
c
ủa hệ giằng, thiết lập v
à
th

ống nhất cách tính toán, cách bố trí, cách sử dụng các loại hệ giằng, phạm vi
ứng dụng của từng loại hệ giằng cũng nh
ư vi
ệc đưa ra các khuyến cáo có ý
ngh
ĩa rất quan trọng cho các kỹ s
ư, các đơn vị thiết kế, chế tạo và thi công
nhà thép tiền chế ở Việt Nam trong thời điểm hiện nay, góp phần nâng cao
ch
ất lượng nhưng vẫn đảm bảo mục tiêu “Tiến độ
- Giá thành’’.
23
CHƯƠNG 2
C
ẤU TẠO, SỰ LÀM VIỆC VÀ CÁCH TÍNH TOÁN HỆ GIẰNG
2.1 C
ẤU TẠO HỆ GIẰNG
2.1.1 Khi h
ệ giằng l
à thép tròn
Loại thanh giằng n
ày đư
ợc các đơn vị thiết kế ở Việt Nam sử dụng phổ
bi
ến trong những năm gần đây
, đư
ờng kính thanh giằng thông th
ường dùng
thép tròn 


Hình 2.1 Gi
ằng mái bằng thép tròn (1thanh)
Hình 2.2 Liên k
ết giằng mái với xà ngan
g (trư
ờng hợp giằng bằng 1 thanh
thép tròn)