Đồ án môn học thiết kế khung nhà công nghiệp một tầng đại học kiến trúc hà nội

Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
Số liệu cho trước:
Nhà công nghiệp có cầu trục chạy điện với chế độ làm việc trung bình. Chiều dài của
khối nhiệt độ: 60 mét, bước cột 6 mét. Loại công trình phổ thông, cao trình nền: 0,00m.
Số nhòp khung ngang
SỐ LIỆU Nhòp I Nhòp II Nhòp III
Kích thước nhòp(m) 30 24 30
Cao trình ray (m) 8,6 8,6 8,6
Sức trục Q (T) 30 20 30
I.Lựa chọn kích thước của cấu kiện:
1.Chọn kết cấu mái:
Với nhòp L=24m ta chọn kết cấu mái là dàn , chiều cao giữa dàn 3,2m
L =30 ta chọn kết cấu mái là dàn , chiều cao giữa giàn 3,45m
Chọn cửa mái chỉ đặt ở nhòp giữa, rộng 12m, cao 4m.
Các lợp mái được cấu tạo từ trên xuống như sau:
- Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lót dày 5cm;
- Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12cm;
- Lớp bê tông chống thấm dày 4cm;
- Panel mái kích thước 6x15m, cao 30cm
Tổng chiều dày các lớp mái :t=5+12+4+30 =51cm.
2.Chọn dầm cầu trục
Với nhòp dầm cầu trục 6 m, sức trục 30T, chọn dầm cầu trục theo thiết kế đònh hình
có H
dc
=1000; b=200; b
c
=570; h
c

=120; trọng lượng 4,2T.
3.Xác đònh các kích thước chiều cao của nhà
Lấy cao trình nền nhà tương ứng với cốt ±0,00 để xác đònh các kích thước khác.
Cao trình vai cột V=R-(H
r
+H
dc
)
R- cao trình ray đã cho R=8,6m;
H
r
-chiều cao ray và các lớp đệm, H
r
=0,15m;
H
dc
-chiều cao dầm cầu trục, H
dc
=1,0m
V=8,6-(0,15+1,0)=7,45m
Cao trình đỉnh cột D=R+H
c
+a
1
H
c
-chiều cao cầu trục tra bảng 2 phục lục1, ta lấy H
c
=2,75m
a

1
-khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái, chọn
a
1
=0,15m, đảm bảo a
1
>=0,1m.
D=8,6+2,75+0,15=11,5m.
Cao trình đỉnh mái M=D+ h+ h
m
+ t
h-chiều cao kết cấu mang lực mái
h
m
-chiều cao cử a mái, h
m
=4m
t –tổng chiều dày các lớp mái, t=0,51m
Chiều cao đỉnh mái ở hai nhòp biên không có cửa mái, với h=3,45m
M
1
=11,5+3,45+0,51=15,46 m
Chiều cao đỉnh mái ở nhòp giữa có cửa mái với h=3,2m
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
M
2
=11,5+3,2+4,0+0,51=19,21 m.

4.Kích thước cột
Chiều dài phần cột trên H
t
=D-V= 11,5-7,45=4,05m
Chiều dài phần cột dưới H
d
=V+a
2
= 7,45+0,5=7,95m
a
2
là khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, a
2
=0,5
Kích thước tiết diện như sau:
-Bề rộng cột b chọn theo thiết kế đònh hình thống nhất cho toàn bộ phần
cột trên và cột dưới, cho cả cột biên và cột giữa b=40 cm, thỏa mãn điều kiện
H
d
/b =7,95/ 0,4=19.875 < 25
-Chiều cao tiết diện phần cột biên h
t
=40 cm, thỏa mãn điều kiện
a
4
=λ - h
t
–B
1
=75- 40 - 30=5 cm

Trong đó: λ -khoảng cách từ trục đònh vò đến tim dầm cầu trục, λ=75 cm;
B
1
–khoảng cách từ tim dầm cầu trục đến mép cầu trục, tra bảng B
1
=26cm
-Chiều cao tiết diện phần cột dưới cột biên h
d
=60 cm, thỏa mãn điều kiện
h
d
> H
d
/14=7,95/14=0,57 m
-Cột giữa chọn h
t
=60 cm, khoảng cách từ trục đònh vò đến mép vai cột là 100 cm, góc
nghiêng 45
o
II. Xác đònh tải trọng
1.Tónh tải mái
Phần tónh tải do trọng lượng bản thân các lớp mái tác dụng lên 1m
2
mặt bằng mái
xác đònh theo bảng sau
Các lớp mái
Tải trọng
tiêu chuẩn
KG/m
2

Hệ số
Vượt tải
Tải trọng
Tính toán
KG/m
2
1 Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa, dày 5cm,
γ=1800 kG/m
2
0,05x 1800
90,0 1,3 117,0
2 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt, dày 12 cm,
γ =1200 kG/m
2
0,12x 1200
144,0 1,3 187,2
3 Lớp bê tông chống thấm, dày 4 cm,
γ =2500 kG/m
2
0,04 x 2500
100,0 1,1 110,0
4 Panel 6x15, trọng lượng một tấm kể cả bê
tông chèn khe 1,7 T
1700 /9
189,0 1,1 208,0
5 Tổng cộng 523,0 622,2
Trọng lượng bản thân dầm mái của nhòp L=30 m, tra bảng là 12,6T, hệ số vượt tải n=1,1.
G
1
=17 x1,1 = 18,7 T

G’
1
=9,6 x1,1 = 10,56 T
Trọng lượng khung cửa mái rộng 12 m, cao 4m lấy 2,8 T; n=1,1
G
2
=2,8 x 1,1=3,1 T
Trọng lượng kính và khung cửa kính, lấy 500kG/m, với n=1,2
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
g
k
=500 x 1,2=600 kG/m
Tỉnh tải mái quy về lực tập trung đặt cách trục đònh vò 150 mm
+Đối với nhòp biên G
m1
=0,5(G
1
+g.a.L)=0.5(18,7+0,6222x6x30)= 65,33T
+Đối với nhòp giữa G
m2
=0,5(G’
1
+g.a.L+G
2
+2g
k
.a)

G
m2
=0,5(10,56+0,6222x6x24+3,1 +2 x 0,6 x 6)=55,2T
2.Tónh tải do dầm cầu trục
Tónh tải của dầm cầu trục đặt cách trục đònh vò 0,75 m
G
d
=G
1
+ a.g
r

G
1
–trọng lượng bản thân dầm cầu trục là 4,2 T;
g
r
– trọng lượng ray và các lớp đệm, lấy 150 kG/m
G
d
=1,1(4,2+ 6 x 0,15)=5,61 T
3.Tónh tải do trọng lượng bản thân cột
Tải trọng này tính theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột
+Đối với cột biên:
-Phần cột trên: G
ct
=0,4x 0,4 x 4,05 x 2,5 x1,1=1,78T
-Phần cột dưới G
cd
=(0,4×0,6×7,95+0,4.×0,4)×2,5×1,1 =5,6T

+Đốùi với cột giữa: G
ct
=0,4x 0,6 x 4,05 x 2,5 x 1,1 = 2,673 T
G
cd
=(0.4×0.8× 7.95+2×0.4
2
2,16.0 +
×0.6)×2.5×1.1=8,18 T
4.Hoạt tải mái
Trò số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố đều trên 1m
2
mặt bằng mái , lấy 75kG/m
2
,
n=1,3. Hoạt tải này đưa về thành lực tập trung P
m
đặt trùng với vò trí của từng G
m
+Với nhòp biên P
m1
=0,5× n× p
m
× L=0.5x 1,3 x 0,075 x 6× 30=8,775 T
+Với nhòp giữa P
m2
=0,5× n× p
m
× L=0.5x 1,3 x 0,075 x 6× 24=7,02 T
5.Hoạt tải cầu trục

` a.Hoạt tải đứng do cầu trục
+Với nhòp giữa, với số liệu đã cho Q=20T
-Nhòp cầu trục L
k
=L-2λ =24-2× 0,75=22,5m
-Bề rộng cầu trục B=6,3 m
-Khoảng cách hai bánh xe K=4,4m
-Trọng lượng xe con G=8,5 T
-Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất lên mỗi bánh xe P
max
=22 T; P
min
=6 T
-Hệ số vượt tải n=1,1
Áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột D
max

xác đònh theo đường ảnh hưởng như hình dưới
D
max
=n× P
max
∑ y
I
Các trung độ y
I
của đường ảnh hưởng ứng với vò trí của lực tập trung P
max
xác đònh
theo tam giác đồng dạng. Điểm đặt của D

max
trùng với điểm đặt của G
d
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
(H-1) -Sơ đồ xác đònh D
max
y
1
=1; y
2
=1,6/6=0,267; y
3
=4,1/6=0,683
D
max
=1,1×22× (1+0,267+0,683) =47,2 T
+Với nhòp biên, với số liệu đã cho Q=30T
-Nhòp cầu trục L
k
=L-2λ =30-2× 0,75=28,5m
-Bề rộng cầu trục B=6,3 m
-Khoảng cách hai bánh xe K=5,1m
-Trọng lượng xe con G=12 T
-Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất lên mỗi bánh xe P
max
=34,5 T; P
min

=11,5 T
-Hệ số vượt tải n=1,1
Áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột D
max

xác đònh theo đường ảnh hưởng như hình dưới
D
max
=n× P
max
∑ y
I
Các trung độ y
I
của đường ảnh hưởng ứng với vò trí của lực tập trung P
max
xác đònh
theo tam giác đồng dạng. Điểm đặt của D
max
trùng với điểm đặt của G
d
y
1
=1; y
2
=0,9/6=0,15; y
3
=5,1/6=0,85
D
max

=1,1×34,5× (1+0,15+0,85) =75,9 T
b.Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con
Để an toàn xem lực hãm ngang chỉ truyền lên 2 bánh xe ở một phía, do đó mỗi
bánh truyền một lực lên dầm cầu trục, trong trường hợp móc mềm, xác đònh theo công
thức
+Đối với nhòp biên T
1
=( Q+G )/20 =(30+12 )/20 =2,1 T
Lực hãm ngang T
1
truyền lên cột được xác đònh theo đường ảnh hưởng như đối với
D
max
T
max
=0,5xn ×T
1
×∑ y
I
=0,5x1,1× 2,1× (1+0,15+0,85) =2,31 T
+Đối với nhòp giữa T
2
=( Q+G )/40 =(20+8,5)/40 =0,71 T
T
max
=n ×T
2
×∑ y
I
=1,1× 0,71× (1+0,267+0,683) =1,52 T

Điểm đặt lực hãm T
max
tại mức mặt trên dần cầu trục, cách mặt vai cột 1m và cách đỉnh
cột một đoạn y= 4,05-1=3,05 m.
6.Hoạt tải gió
-p lực gió tác dụng lên 1 m
2
tường nhà thẳng đứng
q =n.W
0
.k.C
Trong đó W
0
- áp lực gió tách dụng lên 1m
2
của tường chắn có độ cao 10m. NGHỆ AN
thuộc vùng III-B, tra bảng 1 phụ lục II là 125kG/m
2
;
k- hệ số kể đến gió thay đổi theo chiều cao và đòa hình
+mức đỉnh cột, cao trình +11,5:k=1,02
+mức đỉnh mái, cao trình +19,21m : k=1,12
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
P
max
P
max
P
max

P
max
K=4,4 K=4,4
B=6,3 B=6,3
1,6
1,9
4,1
6,06,0
y
2
y
1
=1
y
3
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
C -hệ số khí động phụ thuộc hình dạng công trình và phía gió đẩy hút,
C=+0,8 đối với phía gió đẩy và C=-0,6 đối với phía gió hút;
n- hệ số vượt tải, n=1,2
q
d
=1,2× 0,125× 1,02× 0,8 = 0,122T/m
q
h
= 1,2× 0,125× 1,02× 0,6 = 0,092 T/m
-p lực gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân bố đều
p =q.a
phía gió đẩy p
d

=0,122× 6 =0,732 T/m
phía gió hút p
h
=0,092× 6 =0,552 T/m
Phần tải trọng gió tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên dưa về thành lực tập trung
đặt ở đầu cột W
1
, W
2
với k lấy trò số trung bình , k =(1,02+1.12)/2 =1,07
Hình dáng mái và hệ số khí động ở từng đoạn mái tra trong phụ lục II, lấy theo hình
dưới đây
Trong đó C
e1
tính với α=5
o
, tỷ số H/ L =11,5/84=0,137, nội suy có C
e1
=-0,06 ;
C
e2
=-0,5; giá trò C
’
e1
tính với α =5
o
, tỷ số H/ L =(19,21-6tg5
0
)/84=0,22 , nội suy có
C

’
e1
=-0,214 ; C
’
e2
=-0,4
Trò số W tính theo công thức
W=n.k.W
o
.a.∑ C
i
.h
I
=1,2× 1,07× 0,125× 6×∑ C
i
.h
I
=0,963× ∑ C
i
.h
I

W
1
=0,963(0,8×2,2 - 0,06×1,25 + 0,5×1,25 – 0,5×0,5 + 0,7×4 – 0,5×0,214)
=4,58 T
W
2
=0,963(0,4×0,5 + 0,6×4 + 0,5×0,5 – 0,5×1,25 + 0,5×1,25+ 0,6×2,2)
=4,16 T

III. Xác đònh nội lực
Nhà ba nhòp có mái cứng, cao trình cột bằng nhau khi tính tải trọng thẳng đứng và
lực hãûm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vò ngang ở đỉnh cột, tính với các cột độc
lập. Khi tính đến tải trọng gió phải kể đến tải trọng gió.
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
W
2
0,6
0,8
C
e1
=-0,06
C
’
e1
=-0,214
-0,5 -0,5 -0,5 -0,5
-0,5
C
e2
=-0,4
-0,6
0,7
W
1
p
d
P
h

D
A
B
C
3000
3000
0
2400
oijoi
joiop
0000
0000
0000
(H-2) Sơ đồ xác đònh hệ số khí động trên
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
1.Các đặt trưng hình học
a.Cột trục A
H
t
=4,05m ; H
d
=7,95m; H=H
t
+H
d
=4,05+7,95=12m
Tiết diện phần cột trên b=40 cm; h
t
=40 cm,

Phần cột dưới b=40 cm; h
d
=60 cm
Mô men quán tính J=b.h
3
/12
J
t
=40× 40
3
/12 = 213300 cm
4

J
d
=40× 60
3
/12 =720000 cm
4
Các thông số α=H
t
/H =4,05/12=0,3375.
k=α
3
)1( −
t
d
J
J
=0,3375

3
( -1) = 0,09
b.Cột trục B
H
t
=4,05m ; H
d
=7,95m.
Tiết diện phần cột trên b=40 cm; h
t
=60 cm,
Phần cột dưới b=40 cm; h
d
=80 cm
Mô men quán tính J=b.h
3
/12
J
t
=40× 60
3
/12 = 720000 cm
4

J
d
=40× 80
3
/12 =1706600 cm
4

Các thông số α=H
t
/H =0,3375
k=α
3
)1( −
t
d
J
J
=0,3375
3
( -1) =0,014
Quy đònh chiều dương của nội lực theo (H-3)
2.Nội lực do tónh tải mái
a.Cột trục A
Sơ đồ tác dụng tónh tải như hình dưới, lực G
m1
gây ra mô men ở đỉnh cột
M= G
m1
× e
t
= -65,33× 0,05=-3,27 Tm
Độ lệch giữa trục phần cột trên và phần cột dưới là
a=(h
d
-h
r
)/2 =(0,6-0,4)/2 =0,1 m

Vì a nằm cùng phía với e
t
so với trục cột dưới nên phản lực đầu cột R=R
1
+R
2
R
1
=
)1(2
)/1(3
kH
kM
+
+
α
=
=
+
+−
)09,01(12.2
)3375,0/09,01(3.27,3
-0,475 T
Tính R
2
với
M=-G
m1
× a =-65,33× 0,1=-6,533 Tm
mô men này đặt ở vai cột

R
2
=
)1(2
).1(3
kH
M
+
−
αα
=
)09,01(122
)3375,03375,01(533,6.3
+
−−
xx
x

=-0,664 T
R = R
1
+R
2
=-0,457 –0,639 =-1,139 T
Xác đònh nội lực trong các tiết diện cột :
M
I
=-3,27 Tm ;
M
II

= -3,27+1,139× 4,05 =1,34 Tm ;
M
III
=-65,33× (0,05+0,1)+1,139× 4,05 =-5,187 Tm ;
M
IV
=-65,33× (0,05+0,1)+1,139×(4,05+7,95)=3,87 Tm
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
N
Q
M
(H-3)
-3,27
1,34
-5,187
3,87
1,139
65,33
0.05
7,95
4,05
I I
II II
III III
IV IV
A
(H-4)
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam

N
I
= N
II
=N
III
=N
IV
=65,33 T
Q
IV
=1,139 T
b.Cột trục B
Sơ đồ tác dụng của tỉnh tải mái G
m1
và G
m2
Khi đưa G
m1
và G
m2
về đặt ở đặt cột ta được lực
G
m
=G
m1
+G
m2
=65,33 +55,2 =120,53 T
và mô men

M =65,33× (-0.15) +55,2× 0.15 = -1,52 Tm
Phản lực đầu cột
R =
)1(2
)/1(3
kH
kM
+
+
α
=
)014,01(12.2
)3375,0/014,01)(52,1(3
+
+−
x
x
=-0,195 T
Nội lực trong các tiết diện cột
M
I
= -1,52 Tm
M
II
= -1,52 +0,195× 4,05 = - 0,73 Tm
M
III
= M
II
=-0,73 Tm

M
IV
=-1,52+0,195× 12=0,82 Tm
N
I
=N
II
=N
III
=

N
IV
=120,53T
Q
IV
=0,195T

BA
-3,27
0,301
-3,701
3,316
65,33
67,11
72,72
78,32
-1,52
-0,73
0,82

120,53
123,2
134,42
142,7
Biểu đồ mô men như vẽ.
3.Nội lực do tónh tải dầm cầu trục
a.Cột trục A
Sơ đồ tính với tónh tải dầm cầu trục như (H-6)
Lực G
d
gây ra mô men đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột
M = G
d
× e
d

e
d
=λ - 0,5h
d
=0,75-0,5× 0,6=0,45 m
M =5,61 × 0,45 =2,525 Tm
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Phản lực đầu cột
R =
)1(2
)21(3

kH
M
+
−
α
=
)09,01(122
)3375,03375,01(525,23
+
−
x
xx
= 0,2566T
Nội lực trong các tiết diện cột
M
I
=0 ;
M
II
=-0,2566× 4,05= -1,039 Tm
M
III
= -1,039 + 2,525= 1,486Tm
M
IV
= -0,2566 × 12 +2,525= - 0,554Tm
N
I
=N
II

=0
N
III
=N
IV
=5,61 T
Q
IV
= -0,2566 T
Biểu đồ mô men như trên hình (H-6)
b.Cột trục B
Do tải trọng đối xứng qua trục cột (H-6) nên M=0 ; Q=0 ;
N
I
=N
II
=0; N
III
=N
IV
=2 × 5,61 =11,22 T
4.Tổng nội lực do tónh tải
Cộng đại số nội lực ở các trường hợp đã tính ở trên cho tiết diện của từng cột được
kết quả trên hình (H-7), trong đó lực dọc N còn được cộng thêm trọng lượng bản thân cột
.
BA
-3,27
0,301
-3,701
3,316

65,33
67,11
72,72
78,32
-1,52
-0,73
0,82
120,53
123,2
134,42
142,7
5. Nội lực do hoạt tải mái
a.Cột trục A
Sơ đồ tính giống như khi tính với G
m1
, nội lực xác đònh bằng cách nhân nội lực do
G
m1
với tỷ số P
m
/ G
m1
=8,775 / 65,33 =0,13
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
0,2566
0.45
5.61
-1,039
-0,554

1,486
5,61 5,61
A
B
(H-6)
-0,425
0,174
-0,674
0,54
A
(H-8)
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Xác đònh nội lực trong các tiết diện cột :
M
I
=-3,27× 0,13 =- 0,425 Tm;
M
II
= 1,34× 0,13 = 0,174 Tm ;
M
III
=-5,187× 0,13 = -0,674 Tm ;
M
IV
=3,87× 0,14 = 0,54 Tm
N
I
= N
II

=N
III
=N
IV
= 8,49T
Q
IV
=1,139× 0,13 = 0,148 T
Biểu đồ mô men như trên hình (H-8)
b.Cột trục B
Tính riêng tác dụng của hoạt tải đặt lên nhòp phía bên phải và phía bên trái của cột.
Lực P
m2
đặt ở bên phải gây ra mô men đặt ở đỉnh cột
M= P
m2
× e
t
= 7,02× 0,15 =1,053 T
Phản lực đầu cột
R =
)1(2
)/1(3
kH
kM
+
+
α
= 0,135 T
Nội lực trong các tiết diện cột

M
I
= 1,053 T.m
M
II
= 1,053 –0,135 × 4,05 =0,506Tm
M
III
= M
II
=0,506Tm
M
IV
= 1,053 – 0,135 ×12 = -0,567 Tm
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
= 7,02 T
Q
IV
= -0,135 T
Trường hợp P
m1
đặt ở bên trái cột, ta tính được nội lực phần bên trái bằng cách nhân
nội lực của phần bên phải với tỷ số : (-P

m1
/P
m2
)= -8,775/ 7,02= -1,25
M
I
= 1,053 × (-1,25) =-1,316 Tm
M
II
= 0,506× (-1,25) =-0,633 Tm
M
III
= M
II
= -0,633 Tm
M
IV
= - 0,567× (-1,25) =0,709 Tm
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
= 8,775 T
Q
IV
= -0,135 × (-1,25) =0,169 T

Biểu đồ mô men như hình (H-9)
6.Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục
a.Cột trục A
Sơ đồ tính giống như khi tính với tónh tải dầm cầu trục G
d
, nội lực được xác đònh
bằng cách nhân nội lực do G
d
gây ra với tỷ số D
max
/G
d
=75,9 / 5,61 =13,53
Nội lực trong các tiết diện cột
M
I
=0 ;
M
II
=-1,039 × 13,53= - 14,06 Tm
M
III
= 1,486× 13,53=20,11 Tm
M
IV
=-0,554× 13,53= -7,496 Tm
N
I
=N
II

=0
N
III
=N
IV
=75,9T
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
-0,567

(H-9). Nội lực do hoạt tải mái ở cột giữa
a) Ở bên trái cột giữa ; b) Ở bên phải cột giữả
7,02

B
0,135
55
-1,316
-0,633

0,709

0,506
6666
6666

1,053

a) b)
-14,06

-7,496
20,11
47,2
B
(H-10)
3,867
A
-15,66
-31,74
-11,004
17,69
25,18
19,74
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Q
IV
= -0,2566× 13,53 = -3,472T
Biểu đồ mô men như trên hình (H-10)
b.Cột trục B
Tính riêng tác dụng của hoạt tải rác dụng lên vai cột phía bên phải và phía bên trái
của cột
+Lực D
max
gây ra mô men đối với phần cột đặt ở bên phải của vai cột
M= D
max
× e
d
= 47,2 × 0,75 =35,4 Tm

Phản lực đầu cột
R =
)1(2
)21(3
kH
M
+
−
α
=
)014,01(122
)3375,03375,01(4,353
+
−
x
xx
=3,867 T
Nội lực trong các tiết diện cột
M
I
=0 ;
M
II
=-3,867 × 4,05=-15,66 Tm
M
III
= -15,66 + 35,4= 19,74 Tm
M
IV
= -3,867× 12 +35,4 = -11,004 Tm

N
I
=N
II
=0
N
III
=N
IV
=47,2 T
Q
IV
= -3,867 T
Biểu đồ mô men như trên hình (H-10)
Trường hợp D
max
đặt ở bên trái của vai cột, nội lực được xác đònh bằng cách lấy nội
lực trên nhân với tỷ số : (-D
1
max
/ D
2
max
) = -75,9 / 47,2 = - 1,608.
Nội lực trong các tiết diện cột
M
I
=0 ;
M
II

=-15,66 × (-1,608)= 25,18 Tm
M
III
= 19,74 × (-1,608)= -31,74 Tm
M
IV
= -11,004 × (-1,608)=17,69Tm
N
I
=N
II
=0
N
III
=N
IV
=75,898 T
Q
IV
= -3,867 × (-1,608)= 6,218 T
Biểu đồ mô men như trên hình
7.Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục
Lực hãm T
max
đặt cách đỉnh cột y =2,8 m, có y/H
t
=2,8/4,05=0,691 , với y xấp xỉ
0,7H
t
, có thể dùng công thức lập sẵn sau để xác đònh phản lực

R =
k
T
+
−
1
)1max(
α

a.Ở cột A
R =
09,01
)3375,01(31,2
+
−
= 1,404 T
M
I
= 0 ; M
y
= 1,404× 2,8=3,93

M
II
= 1,404× 4,05 –2,31× 1,25 =2,8 Tm
M
III
= M
II
=2,8Tm

M
IV
=1,404× 12 –2,31× 9,2 =-4,404 Tm
Q = 1,404 – 2,31= -0,906 T
Biểu đồ như hình (H-11)
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
1,404
2,31
A
(H-11)
3,93
2,8
-
4,404
1,2
5m
B
1,52
0,993
3,029
2,502
-1,688
(H-12)
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
b.Ở cột B
R =
014,01
)3375,01(52,1

+
−
= 0,993 T
M
I
= 0; M
y
=0,993× 3,05 =3,029 T.m
M
II
= 0,993× 4,05–1,52× 1.0 =2,502 T.m
M
III
= M
II
=2,502 T.m
M
IV
=0,993× 12 –1,52× 8,95 = -1,688 T.m
Q = 0,993 – 1,52= -0,527 T
Biểu đồ như hình (H-12)
8.Nội lực do tải trọng gió
với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn khung có chuyển vò ngang ở đỉnh cột. Giả
thiết xà ngang cứng cô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên chúng có chuyển vò
ngang như nhau. đây dùng phương pháp chuyển vò để tính, hệ chỉ có mộ ẩn số là
∆
là
chuyển vò ngang ở đỉnh cột. Hệ cơ bản như trên hình (H-13)
Phương trình cơ bản r +
∆

+ R
g
=0
Trong đó R
g
–phản lực lên kết trong hệ cơ bản
R
g
= R
1
+R
4
+W
1
+W
2
Khi gió thổi từ trái sang phải thì R
1
,R
2
xác đònh theo sơ đồ hình (H-14)
R
1
=
)1(8
)1(.3
k
kHpd
+
+

α
=
)09,01(8
)3375,009,01(12732,03
+
+ xxxx
=3,114 T
R
4
=R
1
× p
h
/ p
d
= 3,114× 0,552/ 0,732 =2,348 T
R
g
=R
1
+R
2
+ W
1
+W
2
=3,114+2,348+4,58+4,16 = 14,202 T
Phản lực liên kết do các đỉnh cột dòch chuyển một doạn
∆
=1 được tính bằng

r = r
1
+ r
2
+ r
3
+ r
4

r
1
=r
4
= =
)09,01(121212
7200003
+xx
Ex
= 0,00115E ;
r
2
=r
3
= =
)014,01(121212
17066003
+xx
Ex
=0,00292E
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A

Trang 37
W
1
p
d
D
A
B
C
3000
30002400
EJ = ∝
EJ = ∝
EJ = ∝
(H-13) hệ cơ bản khi tính khung ngang với tải trọng gió
P
h
R
g
W
2
p
d
R
1
A
P
h
R
4

D
r
i
1
=∆
(H.14)_ Sơ đồ xác đònh phản lực trong hệ cơ
bản
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
r =2(r
1
+r
2
) =2(0,00115 +0,00292) =0,00814E
∆
= =
E00814,0
202,14−
=
E
72,1744−
phản lực trong các đỉnh cột
R
A
=R
1
+ r
1
.
∆

= 3,114 +0,00115E × (
E
72,1744−
) = 1,1075 T
R
D
=R
4
+ r
4
.
∆
= 2,348 +0,00115E × (
E
72,1744−
) = 0,3922T
R
B
=R
C
= r
2
.
∆
= 0,00292E × (
E
72,1744−
) = -5,09458 T
Nội lực ở các tiết diện cột
Cột A

M
I
=0
M
II
=M
III
=0,5× 0,732× 4,05
2
– 1,1075× 4,05 =1,518 Tm
M
IV
= 0,5× 0,732× 12
2
– 1,1075× 12 =39,414 Tm
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
=0
Q = 0,732× 12 -1,1075 =7,677 T
Cột B, C
M
I
=0
M

II
=M
III
= 5,0946× 4,05 =20,63 Tm
M
IV
= 5,0946× 12=61,135 Tm
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
=0
Q = 5,0946 T
Cột D
M
I
=0;
M
II
=M
III
=0,5× 0,552× 4,05
2
– 0,3922× 4,05 =2,939 Tm
M
IV

= 0,5× 0,552× 12
2
– 0,3922× 12 =35,0376 Tm
N
I
=N
II
=N
III
=N
IV
=0
Q = 0,552× 12 -0,3922 =6,232 T
Biểu đồ nội lực trường hợp gió thổi từ trái sang phải cho trên hình (H-15); trường
hợp gió thổi từ phải sang trái thì biểu đồ nội lực ngược lại.
III.Tổ hợp nội lực
Nội lực trong các tiết diện được sắp xếp và tổ hợp trong bảng sau
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
1,1075
0,3922
A
D
1,518
39,414
35,037
2,939
B, C
5,0946
20,63

61,135
(H-15) Biểu đồ nội lực gió thổi từ trái sang
phải
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Trong tổ hợp cơ bản 1 chỉ đưa vào một loại hoạt tải ngắn hạn, trong tổ hợp cơ bản 2
dưa vào ít nhất hoạt tải nhắn hạn với hệ số tổ hợp 0,9. Ngoài ra khi xét đến tác dụng của
hai cầu trục (cột 7;8 hoặc 9;10) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,85, còn khi xét
tác dụng của 4 cầu trục (cột 7;8 hoặc 9;10) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,7 .
IV.Chọn vật liệu
- bêtông cấp độ bền B30 (R
bt
=12 kG/cm
2
,R
b
=170 kG/cm
2
; E
h
=32,5×10
4
kG/cm
2
)
-Cốt thép dọc dùng thép nhóm C-II (R
sc
=R
s
=2800 kG/cm

2
;E
s
=210×10
4
kG/cm
2
)
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A
Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Tên
cột
Tiết
diện
Nội
lực
Tónh
tải
Hoạt tải mái Hoạt tải dầm cầu trục Gió Tổng hợp cơ bản 1 Tổng hợp cơ bản 2
Trái Phải Dmax
trái
Tmax
trái
Dmax
Phải
Tmax
phải
Trái

sang
phải
sang
Mmax
Ntư
Mmin
Ntư
Nmax
Mtư
Mmax
Ntư
Mmin
Ntư
Nmax
Mtư
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
A
I-I
4 4,5 4,5 4,5 4,5
M -3,27 -0,425 0 0 0 0 -3,27 -3,695 -3,695 -3,27 -2,888 -3,65
N 65,33 8,49 0 0 0 0 65,33 73,82 73,82 65,33 72,97 72,97
II-II
4,11 4,9 4,5 4,5,11 4,9,10,12 4,5,9,10,12
M 0,301 0,174 -14,06 +_2,8 1,518 -2,939 1,819 -13,75
9
0,475 1,82 -15,242 -15,085
N 67,11 8,49 0 0 0 0 67,11 67,11 73,82 74,75 67,11 74,75
III-
III
4,9 4,12 4,9 4,9,10,11 4,5,12 4,5,9,10,11

M -3,701 -0,674 20,11 +_2,8 1,518 -2,939 16,41 -6,64 16,41 15,19 -6,953 14,585
N 72,72 8,49 75,9 0 0 0 148,62 72,72 148,62 130,78 80,361 138,42
IV-
IV
4,11 4,12 4,9 4,5,11 4,9,10,12 4,5,9,10,11
M 3,316 0,54 -7,496 +
-4,40
4
39,41
4

-35,03
8
42,73 -
31,722
-4,18 39,27 -37,322 36,93
N 78,32 8,49 75,9 0 0 0 78,32 78,32 154,22 85,96 136,38 144,024
Q 0,882
4
0,148 -3,472 +_
0,906
7,667 -6,232 8,55 -5,35 -2,59 7,92 -9,071 5,95
B
I-I
4,6 4,5 4,5 4,6 4,5 4,5,6
M -1,52 -1,316 1,053 0 0 0 0 0 0 0,467 -2,836 -2,836 -0,572 -2,704 -1,757
N 120,5
3
8,775 7,02 0 0 0 0 0 0 127,55 129,31 129,305 126,85 128,43 134,75
II-II

4,7 4,12 4,5 4,6,7,8,
11
4,5,9,10,
12
4,5,6,7,8,11
M -0,73 -0,633 0,506 25,18 +_
2,502
-15,66 +_
2,502
20,63 -20,63 24,45 -21,36 -1,363 39,47 -33,761 38,899
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Môn học
Thiết Kế Khung Nhà Công Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
N 123,2 8,775 7,02 0 0 0 0 0 0 123,2 123,2 131,98 129,52 131,1 137,415
III-
III
4,11 4,7,8 4,7,8 4,6,9,10,
11
4,5,7,8,
12
4,5,6,7,8,9,10
,12
M -0,73 -0,633 0,506 -31,74 +_
2,502
19,74 +_
2,502
20,63 -20,63 19,9 -34,24 -34,24 35,31 -46,062 -30,12
N 134,4
2
8,775 7,02 75,9 0 47,2 0 0 0 134,42 210,32 210,32 176,85 200,381 226,188

IV-
IV
4,11 4,12 4,7 4,5,7,8,
11
4,6,9,10,
12
4,5,6,7,8,9,10
,11
M 0,82 0,709 -
0,567
17,69 +_
1,688
-
11,004
+_
1,688
61,13
5
-
61,135
61,955 -
60,315
18,51 71,3 -64,43 62,31
N 142,7 8,775 7,02 75,9 0 47,2 0 0 0 142,7 142,7 218,6 208,661 185,126 234,47
Q 0,195 0,169 -
0,135
6,218 +_
0,527
-3,867 +_
0,527

5,094
6
-
5,0946
5,29 -
4,8996
6,413 10,092 -7,873 7,08
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
V.Tính tiết diện cột A
1.Phần cột trên
Chiều dài tính toán l
o
=2,5H
t
=2,5× 405 =1012,5 cm. Kích thước tiết diện cột
b=40cm;h=40 cm. Giả thiết chọn a = a’= 4 cm, h
o
=40 –4=36 cm; h
o
– a’=36-4=32cm.
Độ mảnh λ
h
= l
o
/h = 1012,5/40 =25,31 > 4 , cần xét đến sự uốn dọc.
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nghi ngờ là nguy hiểm nhất ở bảng
Ký hiệu
cặp nội lực

Ký hiệu ở
bảng tổ hợp
M
(Tm)
N
(T)
e
o1
= M/N
(m)
e
o
=e
o1
+ e'
o
(m)
M
dh
(Tm)
N
dh
(T)
1 II-13 1,819 67,11 0,0271 0,0421 0,301 67,11
2 II-17 -15,242 67,11 0,2271 0,2421 0,301 67,11
3 II-18 -15,085 74,75 0,2018 0,2168 0,301 67,11
Độ lệch tâm tính toán
e
o
= M /N +e

o
’
Với e
o
’ là độ lệch tâm ngẫu nhiên, lấy bằng 1,5 cm thõa mãn điều kiện
e
o
’
≥
(h /30, H
t
/ 600 và 1 cm).
Vì hai cặp nội lực trái dấu nhau có trò số mô men chênh lệch nhau quá lớn và trò số mô
men dương lại rất bé nên ta không cần tính vòng , ở đây dùng cặp 2 để tính theo cả A
s
và A
s
’
sau đó kiểm tra với cặp 1 và 3
a.Tính với cặp2:
Để tính toán ảnh hưởng của uốn dọc, giả thiết µ
1
=2,2%, tính mô men quán tính
của tiết diện cốt thép I
s
I
s
=µ
1
× b × h

o
× (0,5h- a)
2
=0,02× 40 × 36 ×(20-4)
2
=7372,8cm
3
I = b × h
3
/12 = 40×40
3
/12 =213333 cm
3
Với cặp 2 có e
o
/h =24,21/ 40 =0,605
l
ϕ
=1+ βx
)5,0(
)5,0(
hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
2,011,67242,15
2,011,67301,0
x
x

+
+−
= 1,458
Hệ số xét đến độ lệch tâm
S =0,11 / (0,1 + e
o
/h) +0,1 =[0,11 / (0,1+0,605)]+0,1 =0,256
Lực dọc tới hạn
N
cr
=(
l
S
ϕ
E
b
I + E
s
I
s
)=
=
2
5,1012
4.6
(
458,1
256,0
× 32,5.10
4

×213333 + 210.10
4
×7372,8)= 172659kG
η =
NcrN /1
1
−
=
172659/671101
1
−
= 1,64
Tính cốt thép không đối xứng
ηe
o
=1,64× 24,21 =39,7, tính theo trường hợp lệch tâm lớn
e = ηe
o
+ (0,5h –a) = 39,7 +(0,5×40 –4) =54,7
e
p
=0,4(1,25h – ξ
R
xh
0
) =11,75cm.
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
ηe

o
> e
p
: Tính theo lệch tâm lớn.
Chon x
1
=18cm.
so sánh x
1
với 2a
’
=2x40 = 80mm.và ξ
R
xh
0
= 0,573x 36 =20,63cm.
thỏa mãn điều kiện 2a’ <x
1
< ξ
R
.h
0
Tính A
s
’
.
A
s
’=
)(

)5,00(
ahoRsc
xhxbRbNe
−
−−
=
322800
)2618401707,5467110
x
xxxx −
=5,4 cm
2
.
µ =5,4/40x36 =0,37% .µ
min
=0,2% <µ < µ
max
=6%.
Tính A
s
theo bài toán đà biết trước A
s
’ tìm A
s
As

=
Rs
NAsRscxbRb −+ '
=

2800
671104,528001840170 −+ xxx
=25,1cm
2
.
Kiểm tra µ
t
=(A
s
+A
s
’)/ (bh
o
) =(25,1+5,4)/ (40×36) =2,1 → 2,0% xấp xỉ với µ giả thiết, có thể
không cần tính toán lại. Chọn cốt thép A
s
:3φ28+2 φ22( 26,07cm
2
); A
s
’ chọn :
3φ16 (6,03 cm
2
).
b.Kiểm tra với cặp1:
vì cặp 1 có mô men trái dấu với cặp 3 là cặp tính thép nên với cặp 1 có
A
s’
: 3φ28+2 φ22(26,07 cm
2

) ; A
s
: 3φ16 (6,03 cm
2
).
Để tính toán uốn dọc ta tính lại Is với tổng (A
s
+A
s
’) =32,1cm
2
Is =(A
s
+A
s
’)x(0,5h-a)
2
=32,1×(20-4)
2
=8217,6 cm
3
Tính
l
ϕ
theo công thức sau .
l
ϕ
=1+
)5,0(
)5,0(

hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
2,011,67819,1
2,011,67301,0
x
x
+
+
= 1,9
Tính S với e
o
/h =4,21/40 = 0,1 >0,05
S =0,11 / (0,1 + e
o
/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,1)+0,1 =0,65.
N
cr
=(
l
S
ϕ
E
b.
I + E
s
.I
s

)=
=
2
5,1012
4,6
(
9,1
65,0
× 32,5.10
3
×213333 + 210.10
4
×8217,6)=225812,5kG
η =
NcrN /1
1
−
=
225812,5/671101
1
−
= 1,356
e =ηe
o
+(0.5h –a ) =1,356× 4,21+(20 –4) =21,71 cm
xác đònh x theo công thức :
x =
bRb
AsRscAsRsN
.

' −+
=
40170
)03,607,26(280067110
x
x −−
= 1,62 cm
x<2a’=8cm.
Kiểm tra khả năng chòu lực.
N.e’ =N.(e-Z
a
).e’ = ηe
o
+a’- 0,5h = <0. nên điều kiện trên được thỏa mãn.
c.Kiểm tra với cặp 3.
vì cặp 2 có mô men cùng chiều với cặp 3 đã tính thép nên đối với cặp 2 có
A
s
:3φ28+2 φ22(26,07 cm
2
); A
s
’ :3φ16 (6,03 cm
2
).
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Is =8217,6 cm
3

l
ϕ
=1+
)5,0(
)5,0(
hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
2,075,74085,15
2,011,67301,0
x
x
+
+−
= 1,437
Tính S với e
o
/h =21,68/40 = 0,542 >0,05
S =0,11 / (0,1 + e
o
/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,542)+0,1 =0,27
N
Cr
=
2
4,6
lo
(

l
S
ϕ
E
b
.I + E
s
Is

)=
=
2
5,1012
4.6
(
4368,1
27,0
× 32,5.10
4
×213333 + 210.10
4
×8217,6)=189073kG
η =
NcrN /1
1
−
=
189073/747501
1
−

= 1,65
e =ηe
o
+(0,5h –a ) =1,65× 21,68+(20 –4) =51,77cm
xác đònh ξ theo công thức :
hobR
sARscAsRsN
b

' −+
=
ξ
=
36.40.170
)03,607,26(280074750 −+
=0,53
ξ =0,53< ξ
R
. Kiểm tra theo cơng thức của lệch tâm lớn.x= ξ.ho =0,53.36 =19,08
N.e ≤ Rb.b.x(ho-0,5x) +Rsc.A’s.Z
a.
Vế trái: N.e =74750x51,77 =3869807,5 kG.m
N.e=3869807,5 < [Ne
gh
] = Rb.b.x(ho-0,5x) +Rsc.A’s.Z
a
=
170x40x19,08(36-0,5x19,08) +2800x6,03x32 =3973314KG.m
Như vậy cốt thép chọn như trên là đủ khả năng chòu lực
d.Kiểm tra theo phương ngoài mặt phẳng.

Vì tiết diện cột vuông, độ mảnh theo phương ngoài mặt phẳng uốn không lớn hơn độ
mảnh theo phương trong mặt phẳng và khi tính cốt thép đã dùng cặp 3 có N
max
nên không
cần kiểm tra cột theo phương ngoài mặt phẳng uốn
Kiểm tra về bố cốt thép. Chọn lớp bảo vệ dày 2,5 cm, có thể tính gần đúng a=2.5
+0.5×2,2 =3,75 cm, trò số h
o
theo cấu tạo :40-3,75 =36,25 cm lớn hơn trò số đã chọn để tính
toán là 36, như vậy thiên về an toàn.
2.Phần dưới cột
Chiều dài tính toán l
o
=1,5H
d
=1,5×795 =1192,5 cm. Kích thước tiết diện cột b=40cm;h=60
cm. Giả thiết chọn a = a’= 4 cm, h
o
=60 –4=56 cm; h
o
– a’=56-4=52cm.
Độ mảnh λ
h
= l
o
/r
min
= 1192,5/0,288x40 =103,5 .( 28<λ
h
<120) , cần xét đến sự uốn dọc.

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nghi ngờ là nguy hiểm nhất ở bảng
Ký hiệu
cặp nội lực
Ký hiệu ở
bảng tổ hợp
M
(Tm)
N
(T)
e
o1
= M/N
(m)
e
o
=e
o1
+ e'
o
(m)
M
dh
(Tm)
N
dh
(T)
1 IV-13 42,73 78,32 0,546 0,565 3,316 78,32
2 IV-17
-37,322 136,38
0,27 0,29 3,316 78,32

3 IV-18
36,93 144,024
0,256 0,276 3,316 78,32
Trong đó độ lệch tâm ngẫu nhiên e
o
’ lấy bằng 2 cm , thỏa mãn điều kiện lớn hơn H
d
/
600 =1,3255 cm và h/30 =20
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
Dùng cặp 1 và 2 để tính vòng, sau đó kiểm tra đối với cặp còn lại.
Vòng 1.
Tính với cặp 3 Để tính toán ảnh hưởng của uốn dọc, tạm giả thiết µ
t
=1,7% tính mô men
quán tính của tiết diện cốt thép Is
Is

=µ
t
× b × h
o
× (0.5h- a)
2
=0,017 × 40 × 56 ×(30-4)
2
= 25742,1cm
3

I = b × h
3
/12 = 40×60
3
/12 =720000 cm
3
Với cặp 3 có e
o
/h =27,6/60 = 0,46
l
ϕ
=1+
)5,0(
)5,0(
hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
3,0024,14493,36
3,032,78316,3
x
x
+
+
= 1,33
Hệ số xét đến độ lệch tâm
S =0,11 / (0,1 + e
o
/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,46)+0,1 =0,296

Lực dọc tới hạn
N
cr
=(
l
S
ϕ
E
b.
I + E
s.
I
s
)=
=
2
5,1192
4.6
(
33,1
296,0
× 32,5.10
4
×720000 + 210.10
4
×25742,1)=477670kG
η = =
477670/1440241
1
−

= 1,43
Trò số lệch tâm giới hạn
e
ogh
= 0,4(1,25h –ξ
R.
h
o
) =0,4×(1,25 × 60 –0,573 × 56)=17,165 cm
Tính cốt thép không đối xứng
ηe
o
=1,43 × 27,6 =39,47>e
ogh
, tính theo trường hợp lệch tâm lớn
e = ηe
o
+ (0.5h –a) = 39,47 + (0,5×60 –4) =65,47 cm
Ở vòng 1 tính thép với cặp 3 theo công thức tính thép đối xứng, với A
s
=A
s
’
x= N /R
b.
b = 144024 /(170× 40) =21,18cm
x <ξ
R.
h
o

=0,573×56 =32,088cm , nên tính A
s
=A
s
’ theo công thức
A
s
=A
s
’ =
ZaRsc
xhoxbReN
b
.
)5,0( −−
=
522800
)59,1056(18,214017047,65144024
x
xxx −−

= 19,84 cm
2
.
µ = µ’ =19,84/(40×56) =0,0089 >µ
min
=0,002.
Tính với cặp 2 Dựa vào kết quả trên có µ
t
=0,0177

I
s
=0,0177× 40×56×(0,5×60-4)
2
=26802,048 cm
4
e
o
/h = 29/60 =0,483
Tính
l
ϕ

theo công thức) trong đó M
dh
ngược chiều với M nên lấy dấu âm
l
ϕ
=1+
)5,0(
)5,0(
hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
3,0.38,136322,37
3,0.32,78316,3
+
+−

= 1,258.
Hệ số xét đến độ lệch tâm
S =0,11 / (0,1 + e
o
/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,483)+0,1 =0,289
Lực dọc tới hạn
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
N
cr
=(
l
S
ϕ
E
b.
I + E
s
.I
s
)=
=
2
5,1192
4.6
(
258,1
289,0
× 32,5.10

4
×720000 + 210.10
4
×26802,048)=495242,5kG
η =
NcrN /1
1
−
=
5,495242/1363801
1
−
= 1,38
Trò số lệch tâm giới hạn
e
ogh
= 0,4(1,25h –ξ
R.
h
o
) =0,4×(1,25 × 60 –0,573 × 56)=17,165 cm
Tính cốt thép không đối xứng
ηe
o
=1,38× 29 =40,02>e
ogh
, tính theo trường hợp lệch tâm lớn
e = ηe
o
+ (0,5h –a) = 40,02 + 0,5×60 –4 =66,02 cm

Coi A
s
’ của cặp 1 đã biết (19,84 cm
2
), tính A
s
theo bài toán đã biết A
s
’.
Xác đinh X theo: α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.84,19.280002,66136380 −x
= 0,286
Tra bảng từ α
m
→ ξ =0,35. x= ξ.ho =0,35.56 =19,6
2a’=8cm<x< ξ
R.
h
o
=0,595x56 =33,32cm.

Tính A
s
theo công thức
A
s
=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '
.
=
2800
13638084,1928006,1940170 −+ xxx
= 18,73 cm
2
Vòng 2
Tính với cặp 3. Dùng kết quả đã tính A
s
của cặp 1 ở vòng 1 làm A
s
’ cho cặp này theo
bài toán đã biết A
s
’ = 18,73 cm
2
α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.73,18.280047,65.144024 −
=0,314
Tra bảng có ξ =0,39. x= ξ.ho=0,39x56=21,84.Tính A
s
theo công thức
A
s
=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '
.
=
2800
14402473,18280084,2140170 −+ xxx
=20,33cm
2
.
Tính với cặp 2, với A
s
’=20,33 cm
2

đã biết
α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.33,20.280002,66.136380 −
=0,28
ξ =0,34.→ x= ξ.ho =0,34.56 =19,04
2a’<x< ξ
R.
h
o
=0,573x56 =32,088cm.
Tính A
s
theo công thức
A
s
=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '

.
=
2800
13638033,20280004,1940170 −+ xxx
= 17,86 cm
2
Vòng 3
Tính với cặp 3. A’s =17,86 cm
2
α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.86,17.280047,65.144024 −
=0,32
Tra bảng có ξ =0,4. x= ξ.ho=0,4x56=22,4,Tính A
s
theo công thức
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
A
s

=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '
.
=
2800
14402486,1728004,12240170 −+ xxx
=20,82cm
2
.
Tính với cặp 2, với A
s
’=20,82 cm
2
đã biết
α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.82,20.280002,66.136380 −
=0,28

ξ =0,34.→ x= ξ.ho =0,34.56 =19,04
2a’<x< ξ
R.
h
o
=0,573x56 =32,088cm.
Tính A
s
theo công thức
A
s
=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '
.
=
2800
13638082,20280004,1940170 −+ xxx
= 18,35 cm
2
Vòng 4
Tính với cặp 3. A’s =18,35 cm
2
α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.35,18.280047,65.144024 −
=0,317
Tra bảng có ξ =0,395. x= ξ.ho=0,395x56=22,12,Tính A
s
theo công thức
A
s
=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '
.
=
2800
14402435,18280012,2240170 −+ xxx
=20,63cm
2
.
Tính với cặp 2, với A
s
’=20,63 cm
2
đã biết

α
m
=
2

.'
hobRb
ZasARsceN −
=
2
56.40.170
52.63,20.280002,60.136380 −
=0,242
ξ =0,29.→ x= ξ.ho =0,29.56 =16,24
2a’<x< ξ
R.
h
o
=0,573x56 =32,088cm.
Tính A
s
theo công thức
A
s
=
Rs
NARxbR
sscb
−+ '
.

=
2800
13638063,20280024,1640170 −+ xxx
= 11,36cm
2
So sánh hai vòng cuối thấy rằng kết quả tính đã hội tụ có thể bố trí cốt thép phía trái với A
s

=20,63cm
2
;phía phải 11,36 cm
2
, chọn cốt thép:
Phía trái :4φ30 (28,28 cm
2
)
Phía phải: 3φ22 (11,4 cm
2
)
Kiểm tra µ
t
=(28,28+11,4)/40/56 =0,0177 xắp xỉ với giá trò µ
t
giả thiết
Kiểm tra với cặp 1 có M =42,726 Tm ; N=78,32T; e
o
=0,566 m, cùng chiều với cặp 3
nên A
s
=28,28 cm

2
;A
s
’ =11,4 cm
2

I
s
=(28,28+11,4)×(0.5×60-4)
2
=26823,68 cm
4
; e
o
/h=56,5/60 =0,942
l
ϕ
=1+
)5.0(
)5.0(
hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
3,0.32,78726,42
3,0.32,78316,3
+
+
= 1,4

Hệ số xét đến độ lệch tâm
S =0.11 / (0.1 + e
o
/h) +0.1 =0,11 / (0,1+0,942)+0,1 =0,2056
Lực dọc tới hạn
N
cr
=
2
4,6
lo
(
l
S
ϕ
E
b.
I + E
s.
I
s
)=
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
=
2
5,1192
4,6
(

4,1
205,0
× 32,5.10
4
×720000 + 210.10
4
×26823,68)=408172kG
η =
NcrN /1
1
−
=
081724/783201
1
−
= 1,237
e =1,237×56,5+30-4 =95,89cm
Để kiểm tra trước hết tính x
x =
bR
RscAsRsAsN
b
.
'−+
=
40.170
)4,1128,28(280078320 −+
=18,47 cm
x=18,47 cm< ξ
R.

h
o
=32,088 nên tính theo trường hợp lệch tâm lớn, kiểm tra theo
điều kiện cường độ cấu kiện theo công thức
N.e
≤
R
b.
b.x (h
o
-0,5x) + R
sc
A
s
’(h
o
–a’)
Vế trái : N.e =78320× 95,89=7510105kG.cm
Vế phải: R
b.
b.x (h
o
-0,5x) + R
sc.
A
s
’(h
o
–a’)
=170×40×18,47×(56-0,5×18,47) +2800×11,4×(56-4) =7533336,9 kG.cm

So sánh vế trái và vế phải, ta thấy rằng bố trí cốt thép như trên là đảm bảo khả năng chòu
lực của cặp 1.
Ở phần cột dưới tương đối khá dài và nội lực ở tiết diện III-III là khá bé só với cặp nội
lực đã tính nên để tiết diện cốt thép ta chỉ kéo dài 4 thanh ở góc cho hết cả đoạn cột, còn
các thanh khác chỉ kéo dài 4 m từ chân cột và cắt ở quãng giữa cột. Với cốt thép còn lại
ở phần trên tiến hành kiểm tra khả năng chòu lực ở tiết diện III-III. Chọn cặp nội lực III-13
để kiểm tra. M=16,41 T.m ; N=148,62 T ; M
dh
=- 3,701T.m ; N
dh
=72,72 T. với cặp này có A
s

= 14,14cm
2
(2φ30); A
s
’=7,6 cm
2
(2φ22)
e
o1
=M/N =11,04 cm
e
o
= e
o1
+e
o
’=11,04+2=13,04 cm ; e

o
/h

=13,04/60=0,22
I =(7,6+14,14)×(0,5×60-4)
2

=14696,24 cm
4
l
ϕ
=1+
)5.0(
)5.0(
hNM
hNdhMdh
+
+
= 1+
3,0.62,14841,16
3,0.72,72701,3
+
+−
= 1,3
S =0,11 / (0,1 + e
o
/h) +0,1 =0,11 / (0,1+0,22)+0,1 =0,444
N
cr
=

2
4,6
lo
(
l
S
ϕ
E
b
I + E
s
I
s
)=
=
2
5,1192
4.6
(
3,1
444,0
× 32,5.10
4
×720000 + 210.10
4
×14696,24)=498577,65 kG
η =
NcrN /1
1
−

=
498577,65/1486201
1
−
= 1,42
e =1,42×13,04+30-4 =44,52 cm
Để kiểm tra trước hết tính x
x =
bR
RscAsRsAsN
b
.
'−+
=
40.170
)6,714,14(2800148620 −+
=24,55 cm
x=24,55 cm< ξ
R.
h
o
=32,088 nên tính theo trường hợp lệch tâm lớn, kiểm tra theo
điều kiện cường độ cấu kiện theo công thức
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
N.e
≤
R
b.

b.x (h
o
-0.5x) + R
sc.
A
s
’(h
o
–a’)
Vế trái : N.e =148620× 44,52=6616562,4 kG.cm
Vế phải: R
b.
b.x (h
o
-0,5x) + R
sc.
A
s
’(h
o
–a’)
=170×40×24,55×(56-0,5×24,55) +2800×7,6×(56-4) =8406011,5 kG.cm
So sánh vế trái và vế phải, ta thấy rằng bố trí cốt thép như trên là đảm bảo khả năng chòu
lực của cặp III-18.
Cốt thép cấu tao: ở phần cột dưới có h>50 cm , nên ở giữa cạnh đó cần có cốt dọc cấu
tạo, khoảng cách giữa các cốt cấu tạo theo phương cạnh h là
S
d
=(h
o

-a)/2=(56-4)/2=26cm, thỏa mãn S
d
<40 cm. Diện tích tiết diện thanh không lớn
hơn 0.0005bS
d
=0.0005×40×26 =0,52 cm
2
Dùng thép φ12. A
s
=1,13 cm
2
.bố trí cốt thép dọc như hình
* Kiểm tra khả năng chòu lực theo phương ngoài mặt phẳng uốn
Chiều dài tính toán l
o
=1,2H
d
=1,2×7,95=9,54 m
Độ mãnh λ
b
=954/40 =23,85 . Hệ số uốn dọc Hãû säú ún dc tra bng phủ lủc XI âỉåüc ϕ =
0,654
Tênh toạn kiãøm tra cáúu kiãûn chëu nẹn âụng tám A = 40 × 60 = 2400 cm
2

A
b
=A -A
st
=2378,26

A
st
= 14,14 + 7,6 = 21,74 cm
2

µ =21,74/2378,26 =0,00914<0,03
Âiãưu kiãûn kiãøn tra : N ≤ ϕ.(R
b
.A
b
+ R
sc
.A
st
)
N : chn theo N
max
láúy åí càûp näüi lỉûc III-13 , N = 148,62 (T)
ϕ.(R
b
.A
b
+ R
sc
.A
st
) = 0,654×(170×2378,26+2800×21,74) = 304,2252 (T)
Váûy cäüt â kh nàng chëu lỉûc theo phỉång ngoi màût phàóng
IV.Tênh toạn cäüt trủc A theo cạc âiãưu kiãûn khạc :
a.Kiãøm tra theo kh nàng chëu càõt :

ÅÍ pháưn cäüt dỉåïi lỉûc càt låïn nháút xạc âënh tỉì bng täø håüp Q
max
= 9,071 (T)
2,5R
bt
.b.ho =2,5x12x40x56 =67,2 (T)
Q
1
=
c
hbR
obtnb
2
4
).1.(
ϕϕ
+
=
112
56.40.12).5,01.(5,1
2
+
=30,24(T)<2,5.R
bt
.b.ho=67,2(T)
)(19,2456.40.12).5,01.(6,0 ).1.(
3
ThobR
btnb
=+=+

ϕϕ
<30,24(T)
C - chiều dài hình chiếu của tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất lên trục doc cấu kiện .
ở đây lấy c=c
o
=2.ho =2x56 =112 cm
n
ϕ
- hệ số xét đến sự ảnh hưởng của lực dọc.

n
ϕ
=0,1.N/R
bt
.b.ho =0,1.154220/12.40.56=0,574>0,5. lấy
n
ϕ
=0,5.
Vç Q
max
<Q
1


nãn cäút âai âàût theo cáúu tảo,
Âỉåìng kênh Φ8 âm bo låïn hån 0,25 âỉåìng kênh cäút dc låïn nháút :Φ22
Khong cạch giỉỵa cạc cäút âai chn l 24 cm âm bo khäng låïn hån 15 láưn âỉåìng kênh cäút
dc bẹ nháút Φ16.
b.Kiãøm tra chëu nẹn củc bäü :
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37

n Mụn hc
Thit K Khung Nh Cụng Nghip Mt Tng GVHD:Bựi Thiờn lam
ốnh cọỹt chởu lổỷc neùn do maùi truyóửn xuọỳng :
N = G
m
+P
m
= 65,33 + 8,775 = 74,105(T)
Bóử rọỹng dỏửm maùi kó lón cọỹt 24 cm, bóử daỡi tờnh toaùn ca on kờ bng 26cm. Dióỷn tờch trổỷc
tióỳp chởu neùn cuỷc bọỹ A
loc1
= 24ì26 = 624 cm
2
,dióỷn tờch tờnh toaùn cuớa tióỳt dióỷn lỏỳy õọỳi xổùng qua
A
loc1
tờnh õổồỹc A
loc2
= 40ì30 = 1200 cm
2

Hóỷ sọỳ k n nh hng ca li thộp õổồỹc xaùc õởnh :

b
=
3
3
1
2
624

1200
=
loc
loc
A
A
= 1,24 < 2.khụng cú ct thộp ngang cn tho món iu kin:
N ì R
b,loc
ì A
loc1.
Trong ú: N- lc nộn dc do ti trng cc b.
A
loc1
- din tớch chu nộn cc b
- h s ph thuc vo c im phõn b ti trng cc b trờn din tớch b ộp mt
õy do ti trng phõn b khụng u nờn ly = 0,75
R
b.loc1
- cng chu nộn tớnh toỏn cc b ca bờtụng ,xỏc nh theo cụng thc:
R
b.loc1
=
bb
R

=
bb
b
bt

R
R
R
5,13

=13,5.12.1,24 =200,88 (Kg/cm
2
)
ì R
b,loc
ì A
loc1
=0,75x1,24x200,88x624=116574,7(kG) > N thoaớ maợn vóử õióửu kióỷn vóử khaớ nng
chởu neùn cuỷc bọỹ nón ta õỷt lổồùi theùp gia cọỳ theo cỏỳu taỷo :
Duỡng lổồùi ọ vuọng kờch thổồùc ọ lổồùi 6ì6 cm ,duỡng theùp C-I 6 vồùi dióỷn tờch 0,283 cm
2

chióửu daỡi cuớa thanh lổồùi l = 38 cm ,sọỳ thanh theo mọựi phổồng n
1
= n
2
= 7 .Khoaớng caùch giổợa caùc
lổồùi S
l
= 12cm ,khoaớng õỷt lổồùi laỡ 4 ì 12 + 2 = 50cm. õaớm baớo õoaỷn õỷt lổồùi khọng dổồùi õoaỷn
15.d
1
= 15 ì 3 = 45cm.
* kim tra kh nng chu lc
iu kin: N R

b,red
.A
loc1

R
b,red
- cng lng tr quy i ca bờtụng khi tớnh toỏn chu nộn cc b

sxysxybredb
RRbR
à

,,
+=
sAef
lAnlAn
ysyyxsxx
xy
.
+
=
à
=
121296
38283,072
x
xxx
=0,0097
Dióỷn tờch tióỳt dióỷn bó tọng õổồỹc bao bón trong lổồùi
Aef =36ì36 =1296 cm

2
>A
loc2
=1200 cm
2

- h s nh hng ca ct thộp giỏn tip ,xỏc nh theo cụng thc
=

+23,0
1
vi
10R
.
b
,
+
=
xysxy
R
à

=
1017
225.0097,0
+
=0,08
= 1/(0,23+0,08) =3,22

s

- h s xột n din tớch ct thộp giỏn tip trong vựng chu nộn cc b

ef
loc
s
A
A
1
.5,35,4 =

=4,5-3,5.624/1296=2,81.

sxysxybredb
RRbR
à

,,
+=
=170.1,24 +3,22.0,0097.2250.2,81=408,28(Kg/cm
2
)
A
loc1
.R
b,red
=624.408,28=254,8(T)>N.
Nguyn Bỏ Long - Lồùp 04X1A Trang 37
Đồ Án Mơn học
Thiết Kế Khung Nhà Cơng Nghiệp Một Tầng GVHD:Bùi Thiên lam
nãn âm bo kh nàng chëu lỉûc củc bäü

c.Tênh toạn vai cäüt
:
Kêch thỉåïc v så âäư tênh thẹp trong vai thãø hiãûn åí hçnh sau :
Chiãưu cao lm viãûc h
o
= 96 cm ,bãư di vai L
v
= 40 cm cọ L
v
< 0,9h
o
= 86,4 cm nãn vai cäüt
thüc kiãưu cängxän ngàõn .
Lỉûc tạc dủng lãn vai
Q = D
max
+ G
d
= 75,9 + 5,61 = 81,51 (T)
Kiãøm tra kêch thỉåïc vai theo cạc âiãưu kiãûn sau :
Q

= 81,51 T < Q
1
= 0,8.φ
w2
.R
b
.b.l
b

.sinθ (*)
L
b =
l
sup
.sinθ
Q
1
= 0,8.φ
w2
.R
b
.b.l
sup
.sin
2
θ
l
sup
–chiều dài vùng truyền tải theo chiều dài vươn cơng xơn
θ –góc nghiêng giữa dải chịu nén tính tốn với phương ngang
b – bề rộng của dầm
φ
w2
– xét đến ảnh hưởng cốt thép đai dặt theo chiều cao cơng xơn , tính theo
φ
w2
=1+5α.µ
w1
=1+5.

Swb
Asw
Eb
Es
.
.
=1+5.
15.40
2.283,0
.
10.5,32
10.210
4
4
=1,015
Q
1 =
0,8.1,015.170.40.26.0,5 =71,78(T)<2,5.R
bt
.b.ho =115,2(T).
Theo biểu thức (*) thì điều kiện đảm bảo độ bền trên vết nứt xiên khơng thoả mãn . như vậy cần
bố trí cơt đai và cốt xiên.
diện tích cốt xiên cắt qua nửa đoạn trên L
x
=86,3cm.khơng bé hơn 0,002.b.ho = 0,002.40.96
=7,68(cm
2
).
chọn 2Ø18+1Ø20 (F=8,13cm
2

). Đặt thành 2 lớp . Đường kính cốt xiên thoả mãn bé hơn 25mm
và L
x
/15 =57,5mm.
Tính cốt dọc:
Mämen ún tải tiãút diãûn mẹp cäüt 1-1
M
I
= Q.a
v
= 81,51×0,15 = 12,23(tm)
Nguyễn Bá Long - Låïp 04X1A Trang 37