bài giảng kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng

CHƯƠNG 6: KẾT CẤU THÉP NHÀ
CÔNG NGHIỆP (NCN) MỘT TẦNG
 6.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCN
 6.2. KHUNG NGANG
 6.3. HỆ MÁI NCN
 6.4. HỆ GIẰNG VÀ SƯỜN TƯỜNG
 6.5. TÍNH KHUNG NGANG
 6.6. CỘT NHÀ CÔNG NGHIỆP
 6.7. KẾT CẤU DƯỚI CẦU CHẠY
6.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ
CÔNG NGHIỆP
 6.1.1. ĐẶC TÍNH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
 6.1.2. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CẦU TRỤC
 6.1.3. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA NCN MỘT
TẦNG
 6.1.4. BỐ TRÍ MẠNG LƯỚI CỘT
 6.1.5. KHE NHIỆT ĐỘ
6.1.1. ĐẶC TÍNH VÀ PHẠM VI
ỨNG DỤNG:
 Quá trình sản xuất công nghiệp được thực
hiện trong một công trình đặc biệt. Công
trình đó được gọi là Nhà công nghiệp
(NCN) hay nhà xưởng
 Phổ biến nhất là NCN 1 tầng, với các yêu
cầu: nhòp rộng, chiều cao lớn, có cầu trục
hoạt động.
6.1.1. ĐẶC TÍNH VÀ PHẠM VI
ỨNG DỤNG:
 Việc lựa chọn loại vật liệu (thép hay BTCT)
làm kết cấu chòu lực của nhà xưởng cần
căn cứ vào:

 Kích thước nhà
 Sức nâng của cầu trục
 Các yêu cầu của công nghệ sản xuất
 Vấn đề cung cấp vật tư , thời hạn xây dựng
công trình
 NCN 1 tầng hầu như bằng KCT, NCN
nhiều tầng thường bằng BTCT
6.1.1. ĐẶC TÍNH VÀ PHẠM VI
ỨNG DỤNG:
 Phụ thuộc vào chế độ làm việc của cầu
trục, người ta chia NCN ra làm 2 loại:
 Nhà công nghiệp có cầu trục : Là loại công
nghiệp sản xuất ra các công cụ sản suất như :
nhà máy nhiệt điện, xi măng, sắt thép, cơ khí
 Nhẹ : Sức trục Q < 20 T;
 Trung bình : Q = 20 T – 75 T;
 Nặng : Q < 150 T;
 Rất nặng : Q > 150 T;
 Nhà công nghiệp không có cầu trụcï : vi dụ như
nhà máy dệt, may, da, giầy, pin acqui, sữa
đường, bột ngọt, đồ hộp .
6.1.2. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
CẦU TRỤC:
 Trong NCN thì tải vận chuyển khá lớn,
khiêng không được  để khắc phục nó
người ta dưa ra loại KC cầu chạy (còn gọi
là cầu trục)
 Mỗi gian thường có 2 cầu chạy hoạt động,
khi hoạt động có thể hoạt động độc lập
hoặc song đôi.

 Khi cẩu vật nặng trong một gian ta dùng
cầu chạy, khi cẩu vật từ gian này qua gian
khác ta dùng xe đẩy
6.1.2. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
CẦU TRỤC:
 Sức trục thường từ 5 - 350 T, Nếu
cầu trục có sức nâng Q
0
= 30/5 T tức
là :
 Khi cẩu vật nặng < 5T dùng móc cẩu
nhỏ
 Khi cẩu vật nặng > 5T dùng móc cẩu
lớn. (<30T)
Kết luận : chế độ làm việc của NCN
theo các chế độ làm việc của cầu trục
 Tải trọng cầu trục là loại tải trọng lặp, động
lực, dễ gây hư hại kết cấu nên khi thiết kế,
chú ý đến chế độ làm việc của cầu chạy:
Ta gọi K
n
- số ngày làm việc trong một năm; K
g
- số giờ làm việc trong một ngày; Và các hệ số
K này được tính theo % so với sức trục tối đa.
 Cầu trục có CĐLV nhẹ : các hệ số K <20%
 Cầu trục có CĐLV trung bình : K < 33%
 Cầu trục có CĐLV nặngï : K < 60%
 Cầu trục có CĐLV rất nặng: K < 80%
6.1.3. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA

NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG :
 Khung ngang: cột và rườn ngang
 Cửa mái
 Hệ giằng
 Tấm lợp
 KC cầu chạy
 Dầm, cột sườn tường :
L L
B
Cửa mái
Hệ giằng cửa mái
Cột
Rường ngang
tấm lợp
cầu chạy
dầm cầu chạy
Hình 6.1. Các bộ phận nhà công nghiệp một tầng
6.1.4. BỐ TRÍ MẠNG LƯỚI CỘT :
 Yêu cầu kó thuật và thao tác :
 Phụ thuộc dây chuyền sản xuất công nghệ và hệ
kó thuật của công trình
 Đảm bảo không gian thao tác cho người thợ
 Đủ ánh sáng thông thoáng, giao lưu kkông khí
 Yêu cầu về kết cấu :
 Làm sao kết cấu có độ cứng cao nhất.
 Hệ lưới cột bố trí nằm trên cùng 1 đường thẳng
 Theo hệ mun thống nhất.
 Yêu cầu về phát triển: thay đổi công nghệ nhà máy.
 Yêu cầu về kinh tế :
 Tìm ra được khoảng cách lợi nhất giữa các cột

6.1.5. KHE NHIỆT ĐỘ
 Kích thước của nhà xưởng có thể rất lớn.
Nếu các kết cấu hướng dọc (xà gồ, dầm
cầu chạy, hệ sườn tường, dàn đỡ kèo) mà
bố trí liên tục trên suốt chiều dài thì khi
nhiệt độ thay đổi, trong kết cấu gây ra ứng
suất do nhiệt khá lớn.
 Biến dạng nhiệt độ gây phá hoại công trình
( làm vách nhà nứt , cột uốn). Tính kết cấu
theo nhiệt độ là tính theo biến dạng do
nhiệt độ gây ra
6.1.5. KHE NHIỆT ĐỘ
  Chỉ có cách thay đổi chiều dài công trình để
không quá lớn  Do đó người ta tách công trình
ra nhiều đoạn để mỗi đoạn gây ra biến dạng
nhiệt độ trong phạm vi cho phép và mỗi đoạn là
đoạïn nhiệt độ . Khi cắt móng, khe nhiệt độ cũng
là khe lún.
 Qui phạm qui đònh chiều dài của 1 đoạn công
trình ( L
nh
) đối với kết cấu thép :
 Nhà xưởng cách nhiệt (vách cách nhiệt, điều
hòa nhiệt độ bên trong): L
nh
=150m
 Nhà xưởng không cách nhiệt : L
nh
= 120m ĐA
 Nhà xưởng kết hợp BTCT và thép : L

nh
= 60m
a. Phửụng aựn 1: boỏ trớ khe nhieọt
ủoọ
2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B B B B B B B B
1
L
11 12
B
1000
A
B
B
A
B
1211
BBBBBBBBB
1098765432
L
1
500
PHUễNG AN 1
PHUễNG AN 2
b. Phửụng aựn 2 : boỏ trớ khe nhieọt
ủoọ
2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B B B B B B B B
1
L

11 12
B
1000
A
B
B
A
B
1211
BBBBBBBBB
1098765432
L
1
500
PHUễNG AN 1
PHUễNG AN 2
6.2. KHUNG NGANG
 6.2.1. KHÁI NIỆM
 6.2.2. CÁC HÌNH THỨC KHUNG
 6.2.3. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA
KHUNG NGANG
 6.2.4. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA
KHUNG
 6.2.5. CÁCH BỐ TRÍ KHUNG NGANG ĐỐI
VỚI NCN MỘT TẦNG NHIỀU NHỊP
6.2.1. KHÁI NIỆM:
Tổ hợp các kết cấu chòu lực của nhà gọi là
khung nhà . Gồm 2 loại :
Khung dọc : giữ ổn đònh phương ngang, được
tính từng cấu kiện riêng lẻ rồi truyền tải trọng

lên khung ngang. Gồm: hệ giằng, dầm cầu
trục, kết cấu mái, kết cấu đỡ tường…
Khung ngang : là kết cấu chòu lực chính, được
tính toán cho toàn bộ hệ khung rồi truyền tải
trọng lên móng. Gồm cột và rường ngang.
KHUNG NGANG
chiều cao nhà
gió đẩy gió hút
P
P
P
P
P
P
P
P
P
B
L1
B B B B B
KC Cửa mái
Cầu chạy
xe con
cột biên
dầm cầu chạy
L2
dầm cầu chạy
cửa mái
xà gồ
KHUNG NGANG

KHUNG DỌC
cột giữa
tấm lợp
KHUNG DỌC
chiều cao nhà
gió đẩy gió hút
P
P
P
P
P
P
P
P
P
B
L1
B B B B B
KC Cửa mái
Cầu chạy
xe con
cột biên
dầm cầu chạy
L2
dầm cầu chạy
cửa mái
xà gồ
KHUNG NGANG
KHUNG DỌC
cột giữa

tấm lợp
6.2.2. CÁC HÌNH THỨC KHUNG
 Sơ đồ 1: Liên kết cứng giữa cột và rường ngang –
liên kết cứng gữa cột và móng.
Hc
Sơ đồ tính Sơ đồ thực
J2
Jr
J2
J1J1
LL
6.2.2. CÁC HÌNH THỨC KHUNG
Sơ đồ 2: Liên kết khớp giữa cột và rường ngang –
liên kết cứng gữa cột và móng.
J1 J1
J2
Jr
J2
Sơ đồ thực Sơ đồ tính
Hc
L L
6.2.2. CÁC HÌNH THỨC KHUNG
Sơ đồ 3 : Liên kết cứng giữa cột và rường ngang –
liên kết khớp gữa cột và móng.
L
Jc Jc
Jd Jd
L
6.2.3. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN
CỦA KHUNG NGANG

a. Cấu tạo rường ngang :
 a.1. Dầm : Thường dùng đối với nhòp L  18m,
Có thể dùng dầm mái BTCT ứng lực trước.
 a.2. Dàn : Dùng khi nhòp L = 18m - 36m. (Xem
lại chương 5).
 a.3.Vòm : Dùng cho các công trình như nhà
triển lãm, cung văn hóa, bể bơi, chợ, nhà kho .
b. Cột : (Xem kỹ trong bài Cột) : có 3 loại
 Cột tiết diện không đổi .
 Cột có tiết diện thay đổi
 Cột phân cách.
6.2.4. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH
CỦA KHUNG
H
Lcm
Hcm
Lcc

Mặt nền
i = độ dốc dàn
L
Hd
h0
Ht
6.2.4.1. Xác đònh kích thước theo
phương ngang :
Bao gồm :
 Nhòp khung L
 Nhòp cửa mái L
cm

 Nhòp cầu chạy L
cc
 Chiều cao tiết diện cột trên
 Chiều cao tiết diện cột dưới
 Khoảng cách các mắt dàn