ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP “ THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP ”

ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
“ THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT
TẦNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP ”
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN XUÂN HIỂN
SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐOÀN KHUÊ
NGÀY GIAO ĐỒ ÁN: 11/11/2013 NGÀY NỘP ĐỒ ÁN :06/01/2014
A. ĐỀ BÀI
I. Nội dung yêu cầu
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng lắp gép đối xứng bằng bê
tông cốt thép (BTCT), ba nhịp đều nhau L, cùng cao trình đỉnh ray R, ở mỗi
nhịp có hai cầu trục chạy điện, sức trục Q. Bước cột a, chiều dài khối nhiệt độ
60m. Mái cứng bằng panel sườn, tường bao che là tường tự mang bằng gạch xây
dày 220mm. Bê tông cấp độ bền B20 (M250), cốt thép chịu lực nhóm CII, cốt
đai CI (AI). Các số liệu tính toán trong bảng sau:
L
(m)
R
(m)
Q
(m)
Chế độ làm
việc CT
a
(m)
Địa điểm
XD
18 8,5 30/5 Trung bình 6 TP Hải Dương
Bảng 1: Số liệu tính toán

B. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
I. SƠ ĐỒ TÍNH VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ
1. Trục định vị
Với sức trục của cầu trục Q 300KN, các trục định vị được xác định như sau:
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
1
1
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
• Theo phương ngang nhà, các trục biên (trục A, D) được lấy trùng với
mép ngoài cột biên, các trục giữa (trục B, C) được lấy trùng với trục
hình học của cột.
• Theo phương dọc nhà, với các trục định vị giữa (trục 2, 3, 4, 5, 10) vị
trí các trục trùng với trục cột, với hai trục ở hai đầu mút của khối nhiệt
độ (trục 1, 11) trục cột được lấy lùi vào 500mm so với trục định vị.
• Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị của cột chọn sơ bộ: = 750mm =
0,75m.
• Nhịp của khung ngang L= 18m.
• Nhịp của dầm cầu trục L
k
= 18 – 2x0,75 = 16,5m.
(Các cột biên biên được gọi chung la cột A, các cột giữa được gọi chung
là cột B)
2. Các số liệu của cầu trục
Các số thông số của cầu trục được tra theo bảng Cataloge với chế độ làm
việc trung bình như bảng dưới đây:
Sức
trục Q

(KN)
Nhịp
CT
L
k
(m)
Kích thước cầu trục
(mm)
Áp lực bánh
xe (KN)
Trọng lượng
(KN)
B K H
ct
B
1
P
c
max
P
c
min
Xe con Tổng
300/5
0
16,5 6300 5100 2750 300 280 82 120 425
Bảng 2: Thông số cầu trục
Trong đó:
Q : Sức nâng của cầu trục.
L

k
: Nhịp cầu trục.
B : Bề rộng của cầu trục.
K: Khoảng cách giữa hai bánh xe cầu trục.
H
ct
: Khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt trên của xe con.
B
1
: Khoảng cách từ trục ray đến mút của cầu trục.
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
2
2
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
P
c
max
: áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con chạy
sát về phía ray đó.
P
c
min
: áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con đứng
sát ở ray bên kia.
SL + 17,41
SL + 14,41
SL + 11,4

SL + 8,5
SL ± 0,00
SL + 7,35
SL - 0,5
A B C D
A B C D
11
10
2
1
Hình 1: Trục định vị của khung ngang
3. Dầm cầu trục
Với bước cột a = 6m, sức trục ở hai nhịp Q = 300/50KN, chọn dầm cầu trục
chữ T có kích thước tiết diện như nhau cho cả 3 nhịp và có các số liệu sau:
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
3
3
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
Kích thước dầm cầu trục Trọng lượng
tiêu chuẩn dầm
G
c
c
(KN)
Chiều cao
H
c

(mm)
Bề rộng sườn
b (mm)
Bề rộng cánh
b’
f
(mm)
Chiều cao
cánh h’
f
(mm)
1000 200 570 120 42
Bảng 3: Kích thước dầm cầu trục
Hình 2: Tiết diện ngang của dầm cầu trục và thanh ray
4. Đường ray
Chọn ray giống nhau cho cả hai nhịp có:
Chiều cao ray và lớp đệm: h
r
= 150mm = 0,15m.
Trọng lượng tiêu chuẩn trên 1m dài: g
c
r
= 1,5KN/m.
5. Kết cấu mang lực mái
Với nhịp nhà L = 18m, chọn kết cấu mang lực mái là dàn mái hình thang:
• Chiều cao giữa dàn: h
g
= (1/7 1/9)L = (2 2,57)m, chọn h
g
= 2,5m.

GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
4
4
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
• Chiều cao đầu dàn: h
đ
= h
g
– i x (1/2)L = 1,75m, chọn h
đ
= 1,7m.
• Trọng lượng tiêu chuẩn của dàn G
c
dàn
= 66KN.
• Cửa mái có nhịp L
cm
= 6m, chiều cao h
cm
= 3m.
Hình 3: Dàn mái hình thang
6. Các lớp cấu tạo mái
Các lớp cấu tạo mái được lựa chọn với các thông số được xác định trong
bảng sau:
STT Các lớp cấu tạo mái
(m) (KN/m
3

)
H.số
n
P
tc
(KN/m
2
)
P
(KN/m
2
)
1 Hai lớp gạch lá nem + vữa 0,05 1800 1,3 0,9 1,17
2 Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt 0,12 1200 1,3 1,44 1,87
3 Lớp bêtông chống thấm 0,04 2500 1,1 1 1,1
4 Panen sườn loại 6x3x0,3m 0,3 - 1,1 1,7 1,87
Tổng 0,51 - - 5,04 6,02
Bảng 4: Các lớp cấu tạo mái
7. Các cao trình khung ngang
• Lấy cao trình hoàn thiện nền nhà (sau lát) là cao trình 0,00.
• Cao trình vai cột: V = R – ( H
c
+ H
r
) = 8,5 – (1 + 0,15) = 7,35 m.
• Cao trình đỉnh cột: Đ = R + H
ct
+ a
1
= 8,5 + 2,75 +0,15 = 11,4 m

( Cao trình đỉnh cột Đ và cao trình vai cột V lấy như nhau cho cả cột A và cột B,
vai phía nhịp biên và nhịp giữa)
• Cao trình đỉnh mái nhịp biên (không có cửa trời):
M
1
= Đ + h
g
+ t = 11,4 + 2,5 + 0,51 = 14,41 m
• Cao trình đỉnh mái nhịp giữa (có của trời):
M
2
= Đ + h
g
+ h
cm
+ t = 11,4 + 2,5 + 3 + 0,51 = 17,41 m
8. Kích thước cột
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
5
5
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
Các kích thước chiều cao cột:
Cột trên: H
t
= Đ – V = 11,4 – 7,35 = 4,05 m.
Cột dưới: H
d

= V + a
2
= 7,35 + 0,5 = 7,85 m.
Toàn cột: H = H
t
+ H
d
= 4,05 +7,85 = 11,9 m.
( a
2
:là chiều sâu chon móng, là khoảng cách từ cốt +0,00 đến cốt mặt móng,
chọn a
2
= 500mm = 0,5 m)
• Chiều dài tính toán của các đoạn cột (giống nhau cho cả cột trục A và cột
trục B): lấy theo bảng 31 của TCVN 356 – 2005
Phần cột trên theo phương ngang, khi kể đến tải trọng cầu trục:
l
0ht
= 2xH
t
= 2 x 4,05 = 8,1 m.
Phần cột trên theo phương ngang, khi kể đến tải trọng cầu trục:
l
0ht
= 2,5xH
t
= 2,5 x 4,05 = 10,125 m.
Phần cột trên, theo phương dọc nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến tải
trọng cầu trục:

l
0bt
= 1,5xH
t
= 1,5 x 4,05 = 6,075 m.
Phần cột dưới, theo phương ngang nhà, khi kể đến tải trọng cầu trục:
l
0hd
= 1,5xH
d
= 1,5 x 7,85 = 11,775 m.
Phần cột dưới, theo phương ngang nhà, khi không kể đến tải trọng cầu trục:
l
0hd
= 1,2 x H = 1,2 x 11,9 = 14,28 m.
Phần cột dưới, theo phương dọc nhà có hệ giằng dọc, kể hay không kể đến
tải trọng cầu trục:
l
0bd
= 0,8xH
d
= 0,8 x 7,85 = 6,28m.
• Kích thước cột chọn theo thiết kế định hình như sau:
Cột trục A: b = 400mm, h
tA
= 350mm, h
dA
= 600mm.
Cột trục B: b = 600mm, h
tB

= 600mm, h
dB
= 800mm.
• Kích thước vai cột:
Cột trục A: h
v
= 600mm, l
v
= 400mm, h = 1000mm, = 45.
Cột trục B: h
v
= 600mm, l
v
= 600mm, h = 1200mm, = 45.
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
6
6
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
• Tổng chiều dài cột:
Đoạn ngàm với mặt móng: a
3
h
d
chọn a
3
= 800mm cho toàn bộ cột
Tổng chiều dài cột là:

H
c
= H + a
3
= 11,9 + 0,8 = 12,7m.
• Kiểm tra các điều kiện:
+ Độ mảng:
bmax
= max(l
0bt
/ b ; l
0bd
/ b) = max(15,19 ; 15,7) = 15,7 < 35
hmax
= max(l
0ht
/ h
t
; l
0hd
/ h
d
) = max(28,93 ; 23,8) = 25,31 < 35
Thảo mãn.
+ Kinh nghiệm:
h
d
=
1 1
÷

10 14
 
 ÷
 
H
d
= (0,56 0,78) h
d
= 0,6 thảo mãn.
+ Khoảng hở a
4
:
Cột A: a
4
= – B
1
– h
t
= 750 – 300 – 350 = 100 mm.
Cột B: a
4
= – B
1
– h
t
/2 = 750 – 300 – 300 = 150 mm.
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
7
7

ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
D
B C
A
Hình 4: Các khích thước cột A và cột B
II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG
1. Tĩnh tải mái
Tĩnh tải mái do trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo mái (bảng 4):
g
c
= 5,04 KN/m
2
; g = 6,02 KN/m
2
Tải trọng bản thân dàn mái nhịp 18m (bảng 2.4 - tr.21/Thiết kế khung ngang
nhà công nghiệp một tầng bằng bêtông cốt thép lắp ghép)
G
c
dan
= 66 KN; G
dan
= n G
c
dan
= 1,1 x 66 = 72,6 KN
Tải trọng bản thân khung cửa mái rộng 6m kể cả kính và khung kính:
G
c

cm
= 30KN; G
cm
= n G
c
cm
= 1,1 x 30 = 33 KN
Tĩnh tải quy thành lực tập trung ở nhịp biên (không của mái):
G
mA
= 0,5(gaL + G
dan
) = 0,5(6,02x6x18 + 72,6) = 361,38KN
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
8
8
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
• Tĩnh tải quy thành lực tập trung ở nhịp giữa (có cửa mái):
G
mB
= 0,5(gaL + G
dan
+ G
cm
) = 377,88 KN
• Vị trí đặt G
mA

, G
mB
trên đỉnh cột cách trục định vị 0,15m.
2. Tĩnh tải dầm cầu trục tác dụng lên vai cột
Theo bảng 3 trọng lượng bản thân dầm cầu trục :
G
c
c
= 42 KN ; G
c
= nG
c
c
= 1,1 x 42 = 46,2 KN
Trọng lượng dầm cầu trục, trọng lượng ray và các lớp đệm lên vai cột:
G
d
= G
c
+ ag
r
= 42,6 + 6x1,5 = 55,2 KN
Vị trí điểm đặt của G
d
cách trục định vị một đoạn = 0,75m.
3. Tải trọng bản thân cột
• Cột trục A:
Phần cột trên:
t t t
G = n×b×h × H × =1,1×0,4×0,35×4,05 =15,59γ

KN
Phần cột dưới:
v
d d d v
h+ h
G = n× b×h ×H + b× ×l × = 55,33
2
γ
 
 
 
KN

d
1+ 0,6
G =1,1× 0,4×0,6×7,85+ 0,4 ×0,4 ×25 = 55,33
2
 
 
 
KN
• Cột trục B:
Phần cột trên:
t t t
G = n×b×h ×H × =1,1 0,4 0,6 4,05 26,73
γ
× × × =
KN
Phần cột dưới:
v

d d d v
h + h
G = n× b×h ×H +2 b× ×l ×
2
γ
 
×
 
 

d
1,2+ 0,6
G =1,1× 0,4×0,8×7,85+ 2×0,4 ×0,6 ×25 = 80,96
2
 
 
 
KN
4. Hoạt tải mái
Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái theo TCVN 2737-95:
p
c
m
=0,75KN/m
2
; p
m
= n p
c
m

= 1,3 x 0,75 = 0,975KN/m
2
(P
c
< 200 lấy n=1,3)
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
9
9
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
Hoạt tải mái được quy về thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột (trùng với điểm đặt
của tĩnh tãi mái):

m m
P = 0,5×p ×a× L = 0,5×0,975×6×18 = 56,65
KN
5. Hoạt tải cầu trục
Các thông số của cầu trục đã được xác định trong bảng 2:
• Xác định D
max
( điểm đặt của D
max
trùng với điểm đặt của G
d
):
Áp lực thẳng dứng lớn nhất do hai cầu trục cạnh nhau truyền lên một bên vai cột
được xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực:
max max i

D = n×P × y
∑

Bằng phương pháp hình học (tam giác đồng dạng) ta tính được kết quả sau:
max max 1 2 3
D = n×P ×(y + y ×y ) =1,1×280×(1+0,15+0,8) = 600,6
KN
Hình 5: Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa để xác định D
max
• Xác định T
max
:
Lục hãm ngang T
c
do một bánh xe cầu trục truyền lên dầm cầu trục trong trường
hợp móc cẩu mền được là:
c
xc
Q+ G
300 +120
T = = =10,5KN
40 40

GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
10
10
Dmax
Gd
Dmax

Gd
Dmax
Gd
B
G
m1
750
A
G
m1
G
m1
150150
150
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
Tương tự theo phương pháp đường ảnh hưởng ta có lực xô ngang lớn nhất của
xe con tác dụng lên một bên vai cột tại cao trình trên của dầm cầu trục là:
( )
( )
c
max 1 2 3
T = n×T × z + z + z =1,1×10,5× 1+ 0,15+ 0,8 = 22,52KN

Hình 6: Các mặt cắt thể hiện điểm đặt của các lực lên cột, vai cột
6. Hoạt tải gió
• Giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió W ở độ cao Z so với
mốc chuẩn được xác định theo công thức:
W = nW

0
kC
Trong đó:
n – Hệ số vượt tải, n = 1,2
W
0
– Giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực. Công trình được
xây dựng tại Tx. Hải Dương nằm trong vùng gió III-B, W
0
= 125 daN/m
2
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
11
11
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
k – Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào
dạng địa hình. Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn, coi như hệ số k
không thay đổi trong phạm vi từ mặt móng đến đỉnh cột và từ đỉnh cột đến đỉnh
mái.
+ Trong phạm vi từ mặt móng đến đỉnh cột, hệ số k lấy ứng với cao
trình đỉnh cột D = 11,4m; k = 1,023
+ Trong phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái, hệ số k lấy ứng với cao
trình đỉnh mái ở nhịp giữa (có cửa mái) M
2
= 17,41; k = 1,104
C – Hệ số khí động, được xác định phụ thuộc vào hình dáng bề mặt đón
gió, với nhà công nghiệp một tầng, 3 nhịp, ở nhịp giữa có cửa trời chạy suốt

chiều cao nhà, nhà có tường xây kín xung quanh, C được xác định dựa theo sơ
đồ 16, bảng 6 TCVN 2737: 95, như hình vẽ dưới đây:
+Trong các hệ số khí động tác dụng lên các phần mái thì chỉ có C
e1
chưa biết, hệ số này phụ thuộc góc nghiêng α của mái và tỷ lệ giữa
chiều cao của đầu mái nghiêng với nhịp nhà (H/L).
Với α = arctg(i) = 5,08º,H/L = (11,4+1,7)/54 = 0,243 → C
e1
= -0,241
A
B
D
C
Hình 6: Sơ đồ xác định hệ số khí động
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
12
12
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
A
B
D
C
Hình 7: Sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên khung ngang
• Xác định giá trị W
1
, W
2

:
Xác định chiều cao của các đoạn mái:
+ Chiều cao đầu giàn mái (từ đỉnh cột đến đầu dàn mái):
h
m1
= h
đ
+ t = 1,7 + 0,51 = 2,21 m.
+ Chiều cao từ đầu giàn mái đến đỉnh dàn mái M1:
h
m2
= h
g
– h
đ
= 2,5 – 1,7 = 0,8 m.
+ Chiều cao từ đầu giàn mái đến chân cửa mái:
cm
cm
m3 g d g d
L
L
-
L- L
2 2
h = (h -h ) = (h - h )
L
L
2
× ×

m3
18- 6
h (2,5-1,7) = 0,533m.
18
= ×

+Chiều cao từ chân cửa mái đến đầu cửa mái:
h
m4
= h
cm
= 3m.
+ Chiều cao từ đầu cửa mái đến đỉnh cửa mái M2 (độ dốc của cửa mái lấy giống
như độ dốc mái):
h
m5
= h
g
– h
d
– h
m3
= 2,5– 1,7 – 0,533 = 0,267 m.
Tính giá trị W
1
, W
2
:
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê

13
13
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
Tải trọng gió tác dụng lên mái được quy về thành lực tập trung W
1
, W
2
đặt ở
đỉnh cột,một nửa tập trung ở đỉnh cột trục A, một nửa tập trung ở đỉnh cột trục D
(hoặc cũng có thể tính toán toàn bộ thành phần tải trọng gió tác dụng lên mái W
và đặt ở một đỉnh cột bất kỳ):
+
1 0 i mi
W = n×k×W ×a× C ×h
∑
=1,2×1,104×125×6×(0,8×2,21- 0,241×0,8 +0,6×0,8- 0,3×0,533+ 0,3×3-0,6×0,267)
W
1
= 2618,2 Kg = 26,18 KN.
+
2 0 i mi
W = n×k×W ×a× C ×h
∑
=1,2×1,104×125×6×(0,6×0,267 + 0,6×3+0,6×0,533-0,5×0,8+ 0,4×0,8 +0,4×2,21)
W
2
= 3064,2 Kg = 30,64 KN.
• Xác định tải trọng gió phân bố tác dụng lên cột trục A và D (P

đ
, P
h
):
Tải trọng gió tác dụng lên cột biên trục A và D được quy về thành tải trọng phân
bố đều theo chiều dài cột:
+ Phía gió đẩy:
P
đ

0
= n×k×W ×a×C
P
đ

=1,2×1,023×125×6×0,8 = 736,56kG/ m = 7,37kN/ m
+ Phía gió hút:
h 0
p = n×k×W ×a×C
h
P =1,2×1,023×125×6×0,4 = 368,28kG/ m = 3,68kN/ m
III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
14
14
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
Nhà 3 nhịp có mái cứng cao trình bằng nhau khi tính với tải trọng đứng và

lực hãm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tính với các
cột độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang đỉnh cột.
1. Các đặc trưng hình học của cột
• Côt trục A:
Tiết diện phần cột trên: b = 40 cm, h
t
= 35 cm
Tiết diện phần cột dưới: b = 40 cm, h
d
= 60 cm
Mômen quán tính: J
t
=
3
4
40×35
=142916,67cm
12
J
d
=
3
40 60
12
×
= 720000 cm
4


Hình 8: Quy ước chiều

dương của nội lực, phản lực
Các thông số:
t
H 4,05
t = = = 0,340
H 11,9
;
3
d
t
J
k = t × -1 = 0,159
J
 
 ÷
 
;
=1+ k =1,159
ν
• Cột trục B:
Tiết diện phần cột trên: b = 40 cm, h
t
= 60 cm
Tiết diện phần cột dưới: b = 40 cm, h
d
= 80 cm
Mômen quán tính: J
t
=
3

4
40×60
= 720000cm
12
J
d
=
3
40 80
12
×
= 1706666,67cm
4

Các thông số:
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
N
Q
M
R
15
15
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
t
H 4,05
t = = = 0,340
H 11,9

;
3
d
t
J
k = t × -1 = 0,0540
J
 
 ÷
 
;
=1+ k =1,0540
ν
2. Nội lực do tĩnh tãi mái gây ra
a) Cột trục A
Vị trí điểm đặt của tĩnh tải G
mA
nằm ở bên trái trục cột và cách trục này một
đoạn là:
e
1
= 0,15 - h
t
/2 = 0,15 – 0,35/2 = -0,025 m
Lực G
m1
gây ra Mômen ở đỉnh cột, với G
mA
= 361,38 KN
M = G

mA
x e
1
= 361,38 x (-0,025) = -9 KNm
Thành phần phản lực tại liên kết đỉnh cột do mômen tại đỉnh cột gây ra.
1
1
3×M ×(1+ k/ t) 3 ( 9) (1 0,159 / 0,340)
R = 1,44
2×H×(1+ k) 2 11,9 (1 0,159)
× − × +
= = −
× × +
KN
Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới là: a =
d t
h -h
- = -0,125
2
m
Thành phần mômen tập trung tại vị trí vai cột do độ lệch tâm của hai trục cột
trên và trục cột dưới gây ra là:
M
2
= G
mA
x a = 361,38 x (-0,125) = -45,17 KNm
Thành phần phản lực tại vị trí đỉnh cột do mômen ở vai cột gây ra là:
2 2
2

3×M×(1- t ) 3×(-45,17)×(1- 0,34 )
R = = = 4,34
2×H×(1+ k) 2×11,9×(1+ 0,159)
−
KN
• Phản lực tổng cộng do G
mA
gây ra tại đỉnh cột là:
R = R
1
+ R
2
= -1,44 – 4,35 = - 5,79 KN => ngược chiều giả thuyết
• Nội lực tại các tiết diện cột:
M
I
= M
1
= -9 KNm
M
II
= M
1
– RxH
t
= (-9) – (-5,79x4,05) = 14,40KNm
M
III
= G
mA

x e
d
– RxH
t
= 361,38 x (-0,15) – (-5,79)x4,05
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
16
16
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
M
III
= -30,78KNm (e
d
= 0,15 – h
d
/2 = 0,15 – 0,3 = -0,15m)
M
IV
= G
mA
x e
d
– RxH = 361,38 x (-0,15) – (-5,79)x11,9
M
IV
= 11,64 KNm
N

I
= N
II
= N
III
= N
IV
= G
mA
= 361,38 KN
Q
IV
= -R = 5,79 KN
40507850
11900
A
125
150
25
361,38
5,78
M N Q
14,64
30,78
9,035
361,38 5,78
5.78361.38
B
0,343
361,38 377,88

150 150
40507850
11900
M N
Q
739,26 0,343
0,343739,26
2,47
1,08
1,61
14,39
Hình 9: Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực cột trục A, B
do tĩnh tãi gây ra (KN-m)
b) Cột trục B:
- Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải mái G
m1
và G
m2
như vẽ
Khi đưa G
m1
và G
m2
về đặt ở trục cột ta được
+ Lực: G
m
= G
mA
+ G
mB

= 361,38 + 377,88 = 739,26 KN
+ Mômen: M = 361,38x(-0,15) + 377,88x0,15 = 2,475 KNm

• Phản lực đầu cột:
R=
3×M×(1+ k/ t) 3×2,475×(1+ 0,054 / 0,34)
= = 0,34
2×H×(1+ k) 2×11,9×(1+ 0,054)
KN
• Nội lực trong các tiết diện cột:
M
I
= 0,771 Tm
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
17
17
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
M
II
= M
III
= 0,771 - 0,121.3,7 = +0,323 Tm
M
IV
= 0,771 – 0,121.10,55 = - 0,506 Tm
N
I

= N
II
= N
III
= N
IV
= 129,746 T
Q
IV
= - 0,121 T
3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục gây nên
a) Cột trục A:
- Sơ đồ tính với tĩnh tải dầm cầu trục G
d
như hình 10.
- Tĩnh tải G
d
đặt cách cột trục dưới một đoạn là:
e
d
= λ- 0,5xh
d
= 0,75 - 0,5x0,6 = 0,45 m
- Lực G
d
gây ra Mômen đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột
M = G
d
x e
d

= 55,2 x 0,45 = 24,840KNm
• Phản lực đầu cột:
R=
2 2
3×M×(1- t ) 3×24,84×(1- 0,34 )
= = 2,388
2×H×(1+ k) 2×11,9×(1+ 0,159)
KN
• Nội lực trong các tiết diện cột
M
I
= 0
M
II
= -R x H
t
= -2,388 x 4,05 = -9,67 KNm
M
III
= M - R x H
t
= 24,840 – 9,67 = 15,168 KNm
M
IV
= M - R x H

= 24,840 – 28,417 = -3,580 KNm
N
I
= N

II
= 0, N
III
= N
IV
= G
d
= 55,2 KN
Q
IV
= - R = -2,388 KN
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
18
18
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
40507850
11900
A
125
2,388
M N
Q
2,388
2,38855,2
55,2
750
3,58

9,67
15,17
Hình 10: Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực của cột trục A do tĩnh tải
dầm cầu trục gây ra (KN-m)
b) Cột trục B:
Do tải trọng đặt đối xứng qua trục cột B nên ta có:
• Phản lực tại đỉnh cột: R = 0 KN
• Nội lực tại các tiết diện:
M = 0 KN
Q = 0 KN
N
I
= N
II
=0 KN
N
III
= N
IV
= 2 x G
d
= 2 x 55,2 = 110,4 KN
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
19
19
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
4. Nội lực do trọng lượng bản thân cột

a) Cột trục A:
Do trục cột trên và cột dưới lệnh nhau một đoạn a nên trọng lượng bản thân
của phần cột trên sẽ gây ra cho cột dưới một thành phần mômen M, thành phần
mômen này sẽ làm phát sinh phản lực R ở đỉnh cột và do đó gây ra mômen, lực
cắt trên các tiết diện cột.
M = G
t
x a = 15,59 x (-0.125) = -1,948 KNm
2 2
3×M×(1- t ) 3×( 15,59)×(1- 0,34 )
R = = = -0,187
2× H×(1+ k) 2×11,9×(1+ 0,159)
−
KN
• Xác định nội lực tại các tiết diện cột:
M
I
= 0
M
II
= -R x H
t
= -0,187 x 4,05 = -0,758 KNm
M
III
= M - R x H
t
= -1,948 – 0,758 = -2,707 KNm
M
IV

= M - R x H

= -1,948 – (-1,87)x11,9 = -4,178 KNm
N
I
= 0 KN
N
II
= N
III
= G
t
= 15,59 KN
N
IV
= G
d
+ G
t
= 70,92 KN
Q
IV
= - R = 0,187 KN
b) Cột trục B:
Do trục cột trục trên và trục cột trục dưới trùng nhau, nên trọng lượng bản
thân cột không gây ra nội lực mômen M và lực cắt Q cho các tiết diện cột mà chỉ
gây ra thành phần lực dọc N:
• Xác định nội lực tại các tiết diện cột
M = 0 KN
Q = 0 KN

GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
20
20
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
N
I
=0, N
II
= N
III
= G
t
= 26,73KN
N
IV
= G
t
+ G
d
= 26,73 + 80,96 = 107,69 KN
5. Tổng nội lực do tĩnh tãi gây ra
Cộng đại số nội lực ở các trường hợp đã tính ở trên cho từng tiết diện của
từng cột được kết quả trong bảng sau (hình 11,12).
a) Cột trục A:
Tiết diện
Mômen
(KNm)

Lực dọc
(KN)
Lực cắt
(KN)
I-I -9,04 +361,38 +3,58
II-II +3,96 +367,97 +3,58
III-III -18,32 +432,17 +3,58
IV-IV +6,87 +487,50 +3,58
Bảng 5: Tổng tiết nội lực do tĩnh tãi gây ra
tại các tiết diện cột trục A
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
21
21
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
40507850
11900
A
125
M N
Q
6,87
18,32
9,04
361,38 3,58
3,58487,50
3,96
432,17

367,97
Hình 11: Biểu đồ tổng nội lực cột trục A do tĩnh tải gây ra (KN-m)
b) Cột trục B:
Tiết diện
Mômen
(KNm)
Lực dọc
(KN)
Lực cắt
(KN)
I-I +2,75 +739,26 +0,34
II-II +1,09 +765,99 +0,34
III-III +1,09 876,39 +0,34
IV-IV -1,06 957,35 +0,34
Bảng 6: Tổng tiết nội lực do tĩnh tãi gây ra
tại các tiết diện cột trục B
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
22
22
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
B
40507850
11900
M N
Q
739,26 0,34
0,34957,35

2,75
1,09
1,06
876,39
765,59
Hình 12: Biểu đồ tổng nội lực cột trục B do tĩnh tải gây ra (KN-m)
6. Nội lực hoạt tải mái
a) Cột trục A:
Sơ đồ tính giống như khi tính với G
m1
, nội lực xác định bằng cách nhân nội
lực do G
m1
với tỉ số P
m1
/ G
m1
= 56,65/361,38 = 0,1568
Ta có kết quả trong bảng sau:
Nội lực Do G
m1
Do P
mA
M
I
(KNm) -9,034
-1,42
M
II
(KNm) +14,39

+2,6
M
III
(KNm) -30,78
-4,82
M
IV
(KNm) +14,64
+2,94
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
23
23
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU
NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
+361,38 +56,65
Q
IV
(KN) +5,78 +0,91
Bảng 7: Nội lực tại các tiết diện cột trục A
do hoạt tải mái gây ra (KN-m)

b) Cột trục B:
Do cột trục B chịu tác dụng của 2 thành phần hoạt tải mái ở nhịp biên (P
mA
)
và nhịp giữa (P
mB
) và do 2 thành phần này có thể xuất hiện không đồng thời nên
phải tính toán nội lực do từng hoạt tải gây ra.
• Trường hợp hoạt tải nhịp giữa tác dụng lên cột trục B (P
m2
):
- Lực P
m2
đặt ở phía bên phải gây ra Mômen đặt ở đỉnh cột:
M
P
= P
mB
x 0,15 = 56,65 x 0,15 = 8,49 KNm
- Điểm đặt của P
m2
trùng với điểm đặt của G
m2
nên mômen và lực cắt trong cột
do mômen này gây ra được xác định bằng cách nhân biểu đồ do tĩnh tải G
mA
và
G
mB
gây ra với tỉ số: M

P
/M
G
= 1,316/7,71 = 1,71
- Thành phần lực dọc do hoạt tải mái G
mA
gây ra là:
N
I
= N
II
= N
III
= N
IV
= G
mA
= 56,65 KN
Ta có kết quả trong bảng sau:
Nội lực Do G
mA
+G
mB
Do P
mB
M
I
(KNm) +2,47
+8,50
M

II
(KNm) +1,09
+3,73
M
III
(KNm) +1,09
+3,73
M
IV
(KNm) -1,61
-5,52
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
56,65
Q
IV
(KN) +0,343 -1,18
Bảng 8: Nội lực tại các tiết diện cột trục B
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê
24
24
ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN BÊ TÔNG
CỐT THÉP DÂN DỤNGĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU

NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
do hoạt tải mái G
mB
gây ra (KN-m)
• Trường hợp hoạt tải nhịp biên tác dụng lên cột trục B (P
mA
):
Do P
mA
đối xứng với P
mB
qua trục cột B nên biểu đồ mômen và lực cắt do
P
mA
gây ra được lấy từ biểu đồ mômen và lực cắt do P
mB
gây ra nhưng đổi dấu,
thành phần lực dọc thì giữ nguyên.
Kết quả thể hiện trong bảng sau:
Nội lực Do P
mA
M
I
(KNm)
-8,50
M
II
(KNm)
-3,73
M

III
(KNm)
-3,73
M
IV
(KNm)
+5,52
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
56,65
Q
IV
(KN) +1,18
Bảng 9: Nội lực tại các tiết diện cột trục B
do hoạt tải mái G
mA
gây ra (KN-m)
(Biểu đồ nội lực có dạng tương tự biểu dồ ứng với trường hợp tĩnh tãi mái)
7. Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục gây ra
a) Cột trục A:
Sơ đồ tính giống như khi tính với tĩnh tải dầm cầu trục G
d
, nội lực được xác
định bằng cách nhân nội lực do G

d
gây ra tỉ số D
max
/G
d
= 600,6/52,2 = 10,88
Các thành phần nội lực được tính trong bảng sau:
Nội lực Do G
d
Do D
max
M
I
(Tm) 0 0
M
II
(Tm) -9,67 -105,24
M
III
(Tm) +15,17 +165,03
M
IV
(Tm) -3,58 -38,96
N
I
= N
II
(T) 0 0
GVHD : Nguyễn Xuân Hiển
SVTH : Nguyễn Đoàn Khuê

25
25