Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

1.Số liệu thiết kế:
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp với các
số liệu cho trước như sau:
- Nhịp khung ngang

: L= 24 m.

- Bước cột

: B= 9 m.

- Sức nâng cầu trục

: Q= 32 T .

- Số cầu trục làm việc trong xưởng

:2

- Chế độ làm việc

: Trung Bình

- Cao trình đỉnh ray

: H1= 11,3m.

- Độ dốc mái

: i=10 %.

- Số bước khung

: n=15.

- Địa điểm xây dựng

: Quang Ninh

- Kết cấu bao che

: Tôn mạ màu.

-

Vật

liệu

thép

mác

CCT34

có

cường

độ

f

=

21

KN/cm2 ;fv=12KN/cm2 ,fc=32KN/cm2 )
Hàn tay ,dùng que hàn N42.

2.Xác định các kích thước chính của khung
ngang:
2.1. Theo phương đứng:
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H2 = Hk + bk = 1,46 + 0,5 = 1,96 m
với Hk= 1,46 m (tra catalô cầu trục).
bk chọn > 0,3m; ta chọn bk = 0,5m
Chiều cao của cột khung tính từ mặt móng tới đáy xà ngang:
H = H1 + H2 + H3 = 11,3+ 1,96 +0,0 = 13,26 m
Trong đó : H1 = 11,3m là cao trình đỉnh ray
H3 - là phần cột chôn dưới nền,coi mặt móng ở cốt 0,0m (H3 = 0 m)
- Chiều cao phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến dáy xà ngang.
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
Ht = H2 + Hdct + Hr = 1,96 + 1+ 0,2 = 3,16 m
Trong đó Hdct là chiều cao của dầm cầu trục được chọn sơ bộ như sau:

Hdct=  ÷

1 1
÷.B =(0,9 ÷ 1,125) m
 8 10 

với B = 9m là bước khung

Vậy chọn Hdct = 1 (m).
Hr : Chiều cao của ray và đệm, lấy sơ bộ là 0,2 m
- Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
Hd = H - Ht = 13,26 – 3,16 = 10,1 m.
- Chiều cao vì kèo,tính từ đáy vì kèo đến điểm cao nhất của vì kèo:
Hvk =

L
24 1
tgα = . = 1, 2m
2
2 10

Độ dốc mái i=10 %.

Hình 1.1. Các kích thước chính của khung ngang

2.2 Theo phương ngang:
2.2.1 Sơ bộ kích thước tiết diện cột và xà ngang.
-Do sức nâng của cầu trục Q=32 tấn nên chọn trục định vị nằm tại vị trí trùng
với mép ngoài cột biên ,khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:
L1=

L − Lk 24 − 22,5
= 0,75m
=
2
2

Trong đó:
L là khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung), thường có mô đun
6m hoặc 3m.
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

L K là nhịp của cầu trục, phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và công nghệ,
lấy theo catalo cầu trục. Ngoài các cầu trục tiêu chuẩn, các nhà cung cấp còn sản
xuất cầu trục phi tiêu chuẩn , tức là nhịp cầu trục L K bất kỳ miễn sao đảm bảo
khoảng cách an toàn từ trục ray đến mép trong cột phải lớn hơn z min . Chọn LK =
22,5(m).
- Do sử dụng cột có tiết diện thay đổi nên chọn tiết diện cột theo yêu cầu về
độ cứng như sau:
+ Chiều cao tiết diện cột trên:
h cột trên ≥

1
1
.Htr = . 3,16= 0,316 (m)
10
10

Chọn h cột trên= 0,4(m)
+ Bề rộng tiết diện cột trên:
b cột trên=(0,3 ÷ 0,5).h cột trên=(0,3 ÷ 0,5).0,4=(0,12 ÷ 0,2) (m)
Chọn b cột trên= 0,2(m)
+ Chiều cao tiết diện cột dưới:
hcột dưới ≥

1
1
(H1+H2) =
.(11,3+1,96) = 0,663 (m)
20
20

Chọn hcột dưới= 0,7(m)
+ Bề rộng tiết diện cột dưới:
bcột dưới =(0,3 ÷ 0,5). hcột dưới =(0,3 ÷ 0,5).0,7 = (0,21 ÷ 0,35) (m)
Chọn bcột dưới= 0,4(m)
+ Chiều dày bản cánh:
tf =10 ÷ 18 (mm)
Chọn tf = 16(mm)
+ Chiều dày bản bụng:
tw =12(mm)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột trên:
+ Chiều cao tiết diện:

h = 0,4 (m)

+ Bề rộng tiết diện cột:

b = 0,2 (m)

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
+ Chiều dày bản cánh:

tf = 0,016 (m)

+ Chiều dày bản bụng:

tw= 0,012 (m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột dưới:
+ Chiều cao tiết diện:

h = 0,7 (m)

+ Bề rộng tiết diện cột:

b = 0,4 (m)

+ Chiều dày bản cánh:

tf = 0,016(m)

+ Chiều dày bản bụng:

tw = 0,012 (m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà ngang 4m đầu xà:
+ Chiều cao tiết diện đầu xà:

h1= 0,4(m)

+ Chiều cao tiết diện cuối xà:

h2= 0,3(m)

+ Bề rộng tiết diện:

b = 0,2(m)

+ Chiều dày bản cánh xà:

tf = 0,016(m)

+ Chiều dày bản bụng xà:

tw= 0,012 (m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà ngang 4 m giữa xà
+ Chiều cao tiết diện đầu xà:

h1= 0,3(m)

+ Chiều cao tiết diện cuối xà:

h2= 0,3(m)

+ Bề rộng tiết diện:

b = 0,2(m)

+ Chiều dày bản cánh xà:

tf = 0,016(m)

+ Chiều dày bản bụng xà:

tw= 0,012(m)

Chọn sơ bộ kích thước tiết diện xà ngang 4 m cuối xà:
+ Chiều cao tiết diện đầu xà:

h1= 0,3(m)

+ Chiều cao tiết diện cuối xà:

h2= 0,4(m)

+ Bề rộng tiết diện:

b = 0,2(m)

+ Chiều dày bản cánh xà:

tf = 0,016(m)

+ Chiều dày bản bụng xà:

tw= 0,012(m)

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
- Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột (z) không
được nhỏ hơn khoảng cách zmin trong catalô cầu trục, để đảm bảo cho cầu trục
không vướng vào cột khi hoạt động. Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z =L1 - h cột trên = 0,75 - 0,4=0,35(m) > zmin=0,18(m)

Hình 1.2. Các kích thước cụ thể của khung ngang.

2.2.2.Bố trí lưới cột và hệ giằng.
2.2.2.1.Bố trí lưới cột trên mặt bằng.
Lưới cột: các cột khung tạo nên lưới cột, cột tại đầu hồi nhà phải dịch vào
phía trong 500 mm so với trục định vị, với mục đích để cho kết cấu bao che giữ
được kích thước thống nhất.
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

B

A

Hình 1.3. Bố trí lưới cột.

2.2.2.2.Bố trí hệ giằng.

Bố trí hệ giằng mái và hệ giằng cột.
Hệ giằng là một bộ phận trọng yếu của kết cấu nhà, có tác dụng:
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
- Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà.
- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng
khung như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục.
- Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu dàn, cột...
- Làm cho dựng lắp an toàn, thuận tiện.
Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia làm hai nhóm: giằng mái và giằng cột.
a. Bố trí hệ giằng mái.
Hệ giằng mái trong nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo
phương ngang nhà tại hai gian đầu hồi (hoặc gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ và
ở một số gian giữa nhà tùy thuộc vào chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các
giằng bố trí không quá 5 bước cột. Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối
bởi các thanh giằng chéo chữ thập. Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc,
thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm đương kính không nhỏ hơn 12 mm. Ngoài ra, cần
bố trí các thanh trống dọc bằng thép hình (thường là thép góc) tại những vị trí quan
trọng như đỉnh mái, đầu xà ( cột ), chân cửa mái…
Trường hợp nhà có cầu trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập
dọc thép đầu cột để tăng cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền
các tải trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

B

A

Hình 1.4. Hệ giằng mái (giằng cánh trên)

b. Bố trí hệ giằng cột.
Hệ giằng ở cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo
phương dọc, chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột.
Trong mỗi trục dọc một khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng; các cột khác
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
tựa vào tấm cứng bằng các thanh chống dọc. Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu
trục, các thanh ngang và các thanh chéo chữ thập. Các thanh giằng cột bố trí
suốt chiều cao của hai cột đĩa cứng: lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến nút gối tựa
dưới của vì kèo; lớp dưới, bên dưới dầm cầu trục cho đến chân cột. Các thanh
giằng lớp trên đặt trong mặt phẳng trục cột ; các thanh giằng lớp dưới đặt trong
hai mặt phẳng của hai nhánh.

Tấm cứng phải đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản
trở biến dạng nhiệt của các kết cấu dọc. Nếu khối nhiệt độ quá dài, một tấm cứng
không đủ để giữ ổn định cho toàn bộ các khung thì dùng hai tấm cứng, sao cho
khoảng cách từ đầu khối đến trục tấm cứng không quá 75 m và khoảng cách giữa
trục hai tấm cứng không lớn quá 50 m. Sơ đồ các thanh của tấm cứng có nhiều
dạng: chéo chữ thập một tầng - đơn giản nhất hoặc hai tầng khi cột quá cao; kiểu
khung cổng khi bước cột 12 m hoặc khi cần làm nối đi thông qua.
Trong các gian đầu và gian cuối của khối nhiệt độ,cũng thường bố trí giằng
lớp trên. Giằng này tăng độ cứng dọc chung, truyền tải trọng gió từ dàn gió đến đĩa
cứng. Các thanh giằng lớp trên này tương đối mảnh nên có thể bố trí ở hai đầu khối
mà không gây ứng suất nhiệt độ đáng kể.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Hình 1.5. Hệ giằng cột.

2.3.Sơ đồ tính khung ngang:

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

7


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
ÐO? N XÀ 2

ÐO? N XÀ 3

ÐO? N XÀ 1

Hình 1.6. Thay đổi tiết diện vì kèo

Do sức nâng của cầu trục không lớn nên ta chọn phương án cột có tiết diện thay
đổi với độ cứng của cột dưới là I1 và của cột trên là I2. Vì nhịp khung là L= 24 m
nên ta chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm. Dự kiến vị trí thay
đổi tiết diện cách đầu xà 4 m, với độ cứng tương ứng đoạn đầu và cuối là I 2 và I3.
Đoạn thứ 2 với độ cứng tương ứng đoạn đầu và cuối là I 3 và I4 dài 4 m. Đoạn thứ
với độ cứng tương ứng đoạn đầu và cuối là I4 và I5 dài 4 m.
Do nhà có cầu trục nên coi liên kết giữa cột với móng là liên kết ngàm
cứng tại cốt 0,0m. Liên kết giữa cột với xà ngang, liên kết tại đỉnh xà ngang và
liên kết giữa các đoạn xà ngang là cứng. Trục cột khung lấy trùng vớt trục định
vị để đơn giản hóa tính toán.
3. Tải trọng tác dụng lên khung ngang:
3.1. Tải trọng thường xuyên:
Chọn độ dốc mái i=10 % suy ra α =5,71 độ , sinα = 0,099 ,cosα=0,995.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.7. Sơ đồ tính khung với tĩnh tải.

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng
lượng bản thân kết cấu, trọng lượng các bộ phận chi tiết (mái tôn+xà gồ+giằng),
trọng lượng bản thân dầm cầu trục. Trong đó:
- Trọng lượng cột và vì kèo : SAP tự tính
- Trọng lượng các bộ phận chi tiết:
mái tôn+xà gồ+giằng mái có gtc = 20-40kG/m2
gtt = n.g tc .B = 1,05.20.9 = 189(kG/m) = 1,89(kN/m)
Trong đó:
n = 1,05 là hệ số vượt tải
gtc lấy bằng 20 kG/m2
B là bước khung
- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m quy thành tải
trọng tập trung đặt tải cao trình vai cột.
Gdct = 1,05.1.9 = 9,45 (kN)
3.2.Hoạt tải mái:
Theo TCVN 2737 -1995, trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công hoặc sửa chữa
mái (mái lợp tôn) là 0,3kN/m2 và hệ số vượt tải n=1,3
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Quy đổi về hoạt tải phân bố đều trên xà ngang: q tt = 0,3.B.n = 1, 3.0,3.9 = 3,51
(kN/m).

Hình 1.8. Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái trái

Hình 1.9. Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái phải

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

10


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.10. Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái

3.3. Tải trọng gió:
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào
cột và gió tác dụng lên mái Theo TCVN 2737 -1995 Hà nội thuộc phân vùng
gió IV-B có áp lực gió tiêu chuẩn là w0 =1,55 KN/m2 ,hệ số vượt tải n=1,2.
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc mái các hệ số khí động có
thể được xác định theo sơ đồ trong bảng 6 TCVN 2737 -1995 , kết hợp nội suy
ta tính được:

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
,52

Ce =
2 -0
,41

Ce3=-0,6

Ce=+0,8

-0
Ce1=

Hình 1.11. Sơ đồ xác định hệ khí động với tải trọng gió trái.
,41

Ce =
1

-0,52

Ce3=-0,6

Ce=+0,8

-0
Ce 2=

Hình 1.12. Sơ đồ xác định hệ số khí động với tải trọng gió phải.

Ce1 = -0,52
Ce2= -0,41
Ce3= -0,6
Tải trọng tác dụng lên cột :
Phía đón gió : qđ=n.wo.k.Ce.B
Phía khuất gió: qkh=n.wo.k. Ce3.B
Trong đó:
n là hệ số vượt tải trọng của tải trọng gió, n=1,2
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

12


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
wo là áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào phân vùng gió (địa điểm xây dựng)
k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng
địa hình.
Ở đây ta chọn địa hình dạng B. Sau khi nội suy ta có:

Tại đỉnh cột (cao trình +13,26m so với mặt nền), k=1,052
Tại đỉnh mái (cao trình +14,46m so với mặt nền), k=1,071
Hệ số k trung bình cho cả mái là kmái=

1,052 + 1,071
=1,0615
2

+ Tải trọng gió tác dụng lên cột:
Phía đón gió: qđ= 1,2.1,55.1,052.0,8.9 = 14,09 (kN/m)
Phía khuất gió: qkh=1,2.1,55.1,052.(-0,6).12= -10,57(kN/m)
Dấu "+" thể hiện gió có chiều hướng từ ngoài vào trong nhà
Dấu "-" thể hiện gió có chiều hướng từ trong nhà ra ngoài
+ Tải trọng tác dụng lên mái:
Phía đón gió : qđ = n.w0.k.Ce1.B = 1,2.1,55.1,061.(-0,52).9 = - 9,24 (kN/m).
Phía khuất gió: qkh = n.w0.k.Ce2.B = 1,2.1,55.1,061.(-0,41).9= - 7,29(kN/m).

Hình 1.13. Sơ đồ tính khung với tải trọng gió trái sang.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

13


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.14. Sơ đồ tính khung với tải trọng gió phải sang.

3.4.Hoạt tải cầu trục:
Theo catalo cầu trục ta có:
Kích thước gabarit chính (mm)
Sức trục (T)
32

Nhịp Lk (m)
22.5

Áp lực bánh xe
lên ray (T)

Trọng lượng (T)

Bề
rộng B

Đáy K

Hct

B1

Pmax

Pmin

Xe con

G

4530

3600

1460

190

198

44.3

2.453

Toàn
cầu
trục
16.46

Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm
ngang xác định như sau:
3.4.1.Áp lực đứng của cầu trục:
Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm
cầu trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của
dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu trục vào vị trí bất lợi nhất như hình 6. Xác
định được các tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác định được áp lực
thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục truyền lên vai cột:
Dmax=n.nc. ∑ Pmax.yi

Dmin=n.nc. ∑ Pmin.yi
Trong đó :
SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

14


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
n=1,2 là hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục;
nc là hệ số tổ hợp xét đến xác suất xảy ra đồng thời của nhiều cầu trục,
nc=0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình,
nc=0,9 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nặng;
Pmax là áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tra
catalô cầu trục;
tc
Pmax
= 198(kN )

Pmin là áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía
cột bên kia:
tc
Pmin
= 44,3(kN )

Pmax
0.486

Pmax
0.886

Pmax

1,000

0.6

Pmax

Hình 1.15. Đường ảnh hưởng để xác định Dmax , Dmin

=> ∑ yi = 0,6+1+0,886+0,486=2,972
=> Dmax = 1,2.0,85.198.2,972 = 600,22 (kN)
Dmin = 1,2.0,85.44,3.2,972 = 134,29(kN)

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

15


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.16. Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục khi Dmax lên cột trái.

Hình 1.17. Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục khi Dmax lên cột phải.

3.4.2. Lực hãm ngang của cầu trục.
Lực hãm ngang T của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dầm
hãm, xác định theo công thức:
Tmax =n.nc. ∑ T1tc .yi
Trong đó:
tc

T1 là lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

16


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH
tc

T1 =

0,05(Q + Gxc ) 0,05.(320 + 24,53)
=
= 8,61 (kN)
no

2

nc là hệ số tổ hợp, lấy như trường hợp áp lực đứng cầu trục, lấy nc= 0,85
n là hệ số vượt tải, n=1,2
Q là sức nâng cầu trục, Q = 32T
Gxe là trọng lượng xe con, tra catalô; Gxe= 2,453T
0,05 là hệ số ma sát
no là số bánh xe cầu trục ở một bên ray;
yi là tung độ đường ảnh hưởng.
=> Tmax =1,2.0,85.8,61.2,972 = 26,1(kN)
Lực hãm ngang T tác dụng lên cột khung đặt tại cao trình đỉnh ray và có thể
hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột, cụ thể ở đây đặt cách mặt vai cột 1 m.

Hình 1.18. Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục lên cột trái.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

17


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.19. Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục lên cột phải.

4. Xác định nội lực:
Nội lực trong khung ngang được xác định với từng trường hợp chất tải

bằng phần mềm SAP 2000. Kết quả tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu
đồ và bảng thống kê nội lực.
Dấu của nội lực lấy theo quy định của SBVL. Các thành phần nội lực có chiều
như hình vẽ được quy định là dương.
M+

N+
V+

M+
M+

M+

V+
N+

N+

N+
V+

V+

Hình 1.20. Quy ước chiều dương của nội lực theo SBVL.

Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho khung với các trường
hợp chất tải (đơn vị tính kN, kN.m).

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH

LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

18


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.21. Biểu đồ mômen do tĩnh tải.

Hình 1.22. Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

19


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.23. Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải.

Hình 1.24. Biểu đồ mômen do hoạt tải chất mái 1

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH

LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

20


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.25. Biểu đồ lực dọc do hoạt tải chất mái 1

Hình 1.26. Biểu đồ lực cắt do hoạt tải chất mái 1

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

21


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.27. Biểu đồ mômen do hoạt tải chất mái 2

Hình 1.28. Biểu đồ lực dọc do hoạt tải chất mái 2

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH

LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

22


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.29. Biểu đồ lực cắt do hoạt tải chất mái 2

Hình 1.30. Biểu đồ mômen do hoạt tải chất cả mái.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

23


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.31. Biểu đồ lực dọc do hoạt tải chất cả mái.

Hình 1.32. Biều đồ lực cắt do hoạt tải chất cả mái.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH

LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

24


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TKMH: KẾT CẤU THÉP 1
KHOA CÔNG TRÌNH
GVHD: NGUYỄN VĂN NINH

Hình 1.33. Biểu đồ mômen do hoạt tải đứng cầu trục trái.

Hình 1.34. Biểu đồ lực dọc do hoạt tải đứng cầu trục trái.

SINH VIÊN: TRẦN HOÀNG TUẤN ANH
LỚP: XDD51-ĐH1 - MSV:39920 - NHÓM N02

25