ĐỒ ÁN THÉP 2 DH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

LỜI NÓI ĐẦU

Đối với sinh viên các ngành kỹ thuật nói chung và các ngành xây dựng dân dụng
và công nghiệp nói riêng thì làm đồ án môn học là một cơ hội cũng cố kiến thức và
cũng là cơ hội để rèn luyện phương pháp tư duy của một người thiết kế, rèn luyện khả
năng giải quyết khó khăn gặp phải trong quá trình thiết kế, khả năng trình bài thuyết
minh cũng như trình bày bản vẽ và quan trọng hơn nửa là khả năng bảo vệ quan điểm
của mình khi bảo vệ đồ án.

Do các môn học chuyên ngành thường tập trung ở các năm cuối thời gian làm
đồ án không có nhiều đó cũng là một thử thách lớn của sinh viên, đặc biệt là với các đồ
án yêu cầu tính toán nhiều và thể hiện nhiều bản vẽ phức tạp mà đồ án môn học Kết
cấu thép công trình dân dụng và công nghiệp (Kết cấu thép 2) là một ví dụ điển hình.

Tuy nhiên do có sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và các tài liệu
cần thiết đã giúp em hoàn thành đồ án này đúng như tiến độ đã đề ra.
Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do đây là một đồ án phức tạp, khối lượng tính
toán nhiều nên cũng không thể tránh được những thiếu sót. Em kính móng quí thầy cô
quan tâm và chỉ ra các sai sót để em có thể hoàn thiện hơn ở các đồ án tương tự trong
quá trình học tập cũng như trong công việc sau này.
Chân thành cám ơn TS. KS. Thầy Hoàng Bắc An đã tận tình hướng dẫn và
giảng dạy để em có thể hoàn thành đồ án này.

Sinh viên
Nguyễn Vũ Quang Vinh

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

1

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Bộ Xây Dựng

Lớp :XD07A2VL

ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP 2
NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG

HỌ TÊN SINH VIÊN : NGUYỄN VŨ QUANG VINH

MSSV:X072329 STT: 58

SỐ LIỆU ĐỀ BÀI :
1- Chiều dài nhà : xx = 144 + 12 × 8 = 240 xx
2- Nhịp khung: 27 m
3- Bước khung : 8 m
4- Sức nâng cầu trục: 150/30 tấn chế độ làm việc vừa
5- Cao trình mặt ray H1 = 7,6 +0.05 × 58 = 10,5 xx
6- Mái lợp tole có độ dốc i = 15% vì kèo cánh song song

7- Vật liệu thép dùng là : CT38 có f = 230N/mm2
8- Bê tông B20
9- Địa điểm xây dựng theo TCVN 2737-1995 ở vùng gió IIIA
10- Liên kết dàn với đầu cột : liên kết ngàm.

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

2

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

CHƢƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
01- MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỒ ÁN
Mục đích của đồ án là giúp sinh viên thực hành thiết kế kết cấu nhà công nghiệp
bằng thép. Qua đó giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng tư duy thiết kế và phân tích tính
toán kết cấu bằng thép.

02- NỘI DUNG VÀ KHỐI LƯỢNG YÊU CẦU
Nội dung và khối lượng yêu cầu như sau:
Chƣơng I : CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU
I.1- Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp
I.1.1- Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng
I.1.2- Sơ đồ khung ngang
I.2 – Kích thước chính khung ngang
I.2.1 Kích thước cột

I.2.2 Kích thước dàn
I.3 – Hệ giằng
I.3.1 Hệ giằng mái
I.3.2 Hệ giằng cột

Chƣơng 2: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG
II.1- Tính tải trọng tác dụng lên khung
II.1.1 – Tải trọng tác dụng lên dàn
II.1.1.1 – Trọng lượng mái
II.1.1.2 – Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng
II.1.1.3 – Trọng lượng kết cấu cửa mái
II.1.1.4 – Trọng lượng cánh cửa mái và bậu cửa mái
II.1.2 – Tải trọng tác dụng lên cột
II.1.2.1 – Do phản lực đầu dàn
II.1.2.2 – Do trọng lượng dầm cầu chạy

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

3

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

II.1.2.3 – Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy
II.1.2.4 – Do lực hãm của xe con
II.1.3 – Tải trọng gió lên khung

II.1.3.1- Trường hợp không có cột sườn tường
II.1.3.2 – Trường hợp có thêm cột sườn tường
II.2 – Tính nội lực khung
II.2.1- Sơ đồ tính toán khung
II.2.2 – Tính khung với tải trọng đứng đặc trên xà ngang
II.2.3 – Tính khung với moment cầu chạy
II.2.4 – Tính khung với lực hãm ngang
II.2.5 – Tính khung với tải trọng gió
II.3 – Xác định nội lực tính toán
II.3.1 – Nguyên tắc tổ hợp tải trọng và tổ hợp nội lực
II.3.2 – Mẫu bảng tổ hợp nội lực

Chƣơng 3: THIẾT KẾ CỘT
III.1 – Xác định chiều dài tính toán của cột
III.1.1 – Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung.
III.1.2 – Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung
III.2 – Thiết kế tiết diện cột
III.2.1 – Tiết diện cột trên
III.2.1.1 – Dạng tiết diên
III.2.1.2 – Chọn tiết diện
III.2.1.3 – Kiểm tra tiết diện đã chọn
1/ Kiểm tra trong mặt phẳng khung
2/ Kiểm tra ngoài mặt phẳng khung
3/ Kiểm tra ổn định cục bộ của cột

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

4

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH

ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

III.2.2 – Tiết diện cột dưới
III.2.2.1 – Tiết diện cột dưới đặc
1/ Dạng tiết diện
2/ Chọn tiết diện
3/ Kiểm tra tiết diện
III.3 – Thiết kế các chi tiết cột
III.3.1 – Nối phần cột trên với phần cột dưới – vai cột
III.3.1.1 – Mối nối 2 phần cột
III.3.1.2 – Cấu tạo và tính toán vai cột
III.3.2 – Chân cột và liên kết cột với móng
III.3.2.1 – Cấu tạo chân cột
III.3.2.2 – Tính toán chân cột đặc
III.3.2.3 – Tính toán chân cột rỗng
III.3.2.4 – Tính toán liên kết chân cột với móng – Bulong neo

Chƣơng 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO
IV .1 – Sơ đồ kích thước chính của dàn
IV.2 – Tải trọng và nội lực của dàn
IV.2.1- Tải trọng tác dụng lên dàn
IV.2.1.1 – Tải trọng thường xuyên
IV.2.1.2 – Hoạt tải sửa chửa mái
IV.2.1.3 – Tải trọng gió
IV.2.1.4 – Moment đầu dàn
IV.2.2 – Nội lực tính toán các thanh dàn

IV.2.2.1 – Xác định nội lực
IV.2.2.2 – Tổ hợp nội lực

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

5

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

IV.3 – Xác định tiết diện các thanh dàn
IV.3.1 – Chiều dài tính toán các thanh dàn
IV.3.2 – Cấu tạo thanh và nút dàn
IV.3.2.1 – Những yêu cầu cấu tạo chung của dàn
IV.3.2.2 – Các dạng tiết diện dàn
IV.3.3 – Tính toán thanh kéo đúng tâm
IV.3.4 – Tính toán thanh nén đúng tâm
IV.3.5 – Tính toán thanh chịu nén uốn
IV.4 – Tính toán các chi tiết của dàn
IV.4.1 – Yêu cầu chung
IV.4.2 – Nút không có nối thanh cánh
IV.4.3 – Nút có nối thanh cánh
IV.4.4 – Nút nối dàn ở công trường
IV.4.5 – Nút liên kết dàn với cột ( liên kết cứng giữa dàn với cột )
Chương 5: THỂ HIỆN BẢN VẼ
V.1 – Bản vẽ thứ nhất

V.2 – Bản vẽ thứ hai.

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

6

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

CHƢƠNG I : CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU
I.1 – Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp
I.1.1 – Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng

I.1.2 – Sơ đồ khung ngang
Khung ngang nhà công nghiệp một tầng bao gồm cột bậc, vì kèo có cánh song
song, cửa mái, mái lợp tole, độ của vì kèo i = 15%
+23025

i = 15%

+18500

+15700

+9500

-800.0

±0.00

-450.0

A

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

B

7

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

I.2 – Kích thƣớc chính của khung ngang
I.2.1 – Kích thƣớc cột
Cao trình mặt ray đề cho : H1 = 10.5 m
Cầu trục có sức nâng 150/30 tấn tra catalo cầu trục ta được :
Chiều cao gabarit :Hc = 4800 mm
Chiều cao từ mặt ray đến đến cánh dưới của dàn :
H2 = (Hc +100)+ f = 4800 + 100 + 300 = 5200 mm
Trong đó Hc : là chiều cao galarit của cầu trục
100: khe hở an toàn giửa xe con và kết cấu dàn

f: khe hở phụ khi tính đến độ võng của dàn lấy từ 200 ÷ 400
Chiều cao từ mặt nền đến cánh dưới của dàn vì kèo :
H = H1 +H2 = 10500 +5200 = 15700 mm
Chiều cao của phần cột trên :
Htr = H2 + Hdct + Hr = 5200 + 800 + 200 = 6200 mm
Trong đó :
Htr : chiều cao phần cột trên
Hdct: chiều cao dầm cầu trục, chọn sơ bộ từ 1/8 ÷1/10 bước cột
Hr : chiều cao ray và đệm ray, lấy sơ bộ 200 mm
Chiều cao phần cột dưới:
Hd = H – Htr +H3 = 15700 – 6200 + 800 = 10300 mm
Trong đó :
H3 : phần cột chôn dưới cốt mặt nền (đến mặt móng) theo kinh nghiệm lấy
từ 600 ÷ 1000 mm
Bề rộng phần cột trên:
htr = (1/10 ÷ 1/12)×Htr = (1/10÷1/124)×6200 = (620 ÷516.67) mm
chọn htr = 550 mm

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

8

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị

xx ≥ B1 + (htr – a) + D = 500 + (550 -500) + 75 = 625 mm
Trong đó :
B1 là phần đầu ngoài của cầu trục (tính từ tâm ray đến mép ngoài của cầu trục)
tra catalo cầu trục ta có B1 = 500 mm
a: là khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài cột biên sức trục Q >75 tấn lấy a
= 500 mm
D : là khoảng hở an toàn giữa cầu trục va mép trong của cột lầy từ 60 ÷75 mm
x Chọn xx = 1000 mm ( do cầu trục có sức trục >75 tấn )
Bề rộng cột dưới
hd = xx + xx = 1000 + 500 = 1500 mm
Bề rộng cột dưới phải thỏa điều kiện hd ≥ (1/15 ÷1/20)(Htr +Hd) để thỏa điều kiện độ
cứng
hd = 1500 ≥ (1/15÷1/20)(6200 + 10300) = (1100 ÷825) thỏa
Nhịp cầu trục :
Lk = L - 2 xx = 27000 - 2×1000 = 25000 mm
I.2.2 – Kích thƣớc dàn
Với dàn có cánh song song thì chiều cao dàn h = (1/10 ÷1/9) L =
(1/10÷1/9) 27000 =(2700 ÷3000) mm
x Chọn chiều cao dàn h = 2800 mm
Độ dốc i = 15% => góc dốc mái ≈ 8,50
Bề rộng cửa mái chọn = 1/3 nhịp nhà = 9000 mm
1

1

27

27

Chiều cao ô cửa mái a = ( 15 ÷ 20 )xx = 15 ÷ 20 = 1.8 ÷ 1.35 xx chọn a =1.7 m

Chiều cao bậu cửa hbc từ 400:500 mm chọn hbc = 400 mm
Chiều cao cửa mái hcm = a + 2× hbc =1.7 +2×0.4 = 2.5 m
Các nút dưới của dàn có khoảng cách 3 m và 4.5 m, nút trên là 1.5 m

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

9

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

I.3 – Hệ giằng
I.3.1– Hệ giằng mái
31

31

30

30

31

29

29

30

28

28

29

27

27

26

26

25

25

24

24

23

23

22

22

21

21

20

20

19

19

18

18

17

17

16

16

15

15

14

14

31

30

29

28
28

27
27

26
26

25
25

24
24

23
23

22

22

21
21
20
20
19
19
18
18
17
17
16
16
15
15

14
14
13

13

13
13
12

12

12

12
11

11

11

11
10

10

10

10
9

9

9

9
8

8

8

8

7

7

7

7
6

6

6

6
5

5

5

5
4

4

4

4
3

3

3
2
2
1
1
A

A

B

B

Giằng cánh trên

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

Giằng cánh dưới

10

3

2

2

1

A

Giằng cánh cửa mái

1

B

Giằng đứng

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

I.3.2 – Hệ giằng cột
Được bố trí để bảo đảm sự bất biến hình của toàn Nhà theo phương dọc,
trong mỗi khối nhiệt độ bố trí ít nhất một tấm cứng, tấm cứng đặc vào khoảng giữa
chiều dài khối nhiệt độ và khoảng cách từ đầu khối đến các tấm cứng không quá 75 m
khoảng cách giữa trục các tấm cứng không quá 50 m.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Giằng cột

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

11

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH

31


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

CHƢƠNG II : TÍNH TOÁN KHUNG NGANG
II.1 – Tính tải trọng tác dụng lên khung
II.1.1 – Tải trọng tác dụng lên dàn
II.1.1.1 – Trọng lƣợng mái
Tải trọng mái tính toán theo cấu tạo các lớp mái và được lập thành bảng sau:
Cấu tạo lớp mái
Mái tole
Xà gồ thép C20

Tải trọng tiêu chuẩn
Kg/m2 mái
5
18.4

Tải trọng tính toán
Kg/m2 mái
5.5
20.24

Hệ số vượt tải
1.1
1.1

Ta kiểm tra lại xà gồ này theo điều kiện bền và điệu kiện chuyển vị
Tải trọng tác động lên xà gồ gồm tĩnh tải mái tole và hoạt tải sửa chửa.
Tổ hợp nguy hiểm nhất nếu không kể đến gió là q = qtt +p
Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là 1.5m
x Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là 1.5/0.989= 1.52 m (với mái
dốc 15% => α = 8.530 => cosα = 0.989)
Hoạt tải sửa chửa với tấm lợp bằng vật liệu nhẹ theo TCVN 2379-1995 là
30kg/m2 với hệ số vượt tải là 1.3
x Tải trọng tác động lên xà gồ là:
Tải tiêu chuẩn:
qtc = (5 + 30 +18.4)x1.52 = 81.2 kg/m
Tải trọng tính toán:
qtt = (5.5+20.24 +30x1.3) x1.52 = 98.4 kg/m

Xà gồ chịu uốn xiên ta phân tích lực q thành 2 thành phần

y

Theo hai phương x và y ta có
Tải trọng tiêu chuẩn:

x

qytc = qtcx cosa =81.2x cos8.530 = 80.3 kg/m

q.cosa

q

Tải trọng tính toán:
tt

x

q.sina

qxtc = qtcx sina =81.2x sin8.530 = 12 kg/m

y

a

0

qxtt = q x sina = 98.4x sin8.53 = 14.6 kg/m
qytt = qttx cosa = 98.4x cos8.530 = 97.3 kg/m

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

12

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Kiểm tra xà gồ theo điều kiện bền:

xxxx xxxx
xx + xxxx + xxxx = +≤ xxxx × xx
xxxxxxxx
Xem xà gồ như một dầm đơn giản với nhịp là bước cột chịu tải phân bố đều có
hai gối tựa theo cả hai phương x và y

q

xx × xx2
8

M
Mx =
My =

xxxxxx xx ×xx 297.3×82

=

8

8

xxxxxx xx ×xx 214.6×82

=

8

8

= 778.4 kg.m
= 116.8 kg.m

Tra bảng thép C20 cán nóng theo TCVN 1654-75 ta có Wx = 152cm3 và W y = 20.5 cm3

x xx =

778.4×100
152

116.8×100

+

20.5

= 1081.9 kg/cm2 < xxxx × xx= 1×2300 kg/cm2

x Vậy xà gồ đủ bền.
Kiểm tra xà gồ theo điều kiện độ võng
xxxx5×xx xx ×xx 45×80.3×10 −2 ×800 4

Theo phương X : xxxx = 384×xx×xx = 384×2.1×10 6 ×1520 = 1.34 cm
xx
xxxx ×xx 45×xx xx5×12×10 −2 ×800 4

Theo phương Y: xxxx =

x xx =

22xxxx +

Vậy

xx
:xx =

384×xx×xx xx

=

384×2.1×10 6 ×113

= 2.7 cm

xxxx = 1.342 + 2.72 = 3.01 xxxx
3.01
800

1

= 266 <

xx
xx

1

= 200

Vậy xà gồ đã chọn thỏa mãn yêu cầu về biến dạng.
x Ta chọn xà gồ như trên là hợp lý

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

13

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Tải trọng do mái tole và xà gồ tác động lên dàn vì kèo:
Đổi ra phân bố trên mặt bằng với độ dốc mái i = 15% có cosin của góc dốc mái
là cosxx =0.989
gtcm =
gm =

5+18.4
0.989
5.5+20.24
0.989

= 23.66 xxxx/xxxx2
= 26.03 xxxx/xxxx2
II.1.1.2 – Trọng bản thân dàn và hệ giằng

gtcd = 1.2× xxxx × xx = 1.2 × 0.9 × 27 = 29.16 kg/m2 mặt bằng
Trong đó : 1.2 là hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng
xxxx là hệ số trọng lượng bản thân dàn lấy từ 0.6 ÷0.9
L: nhịp dàn tính bằng m
x gd = n× gtcd = 1.1 × 29.16 = 32.1 kg/m2 mặt bằng
n: hệ số vượt tải
II.1.1.3 – Trọng kết cấu cửa mái
gtcct = xxxxxx × xxxxxx = 0.5 × 9 = 4.5 kg/m2 mặt bằng
Nhưng để chính xác hơn khi tính tải trọng nút dàn theo sách của tác giả Đoàn
Định Kiến (1) thì ta lấy gtcct = 18 kg/m2 mặt bằng.
x gct = n× gtcct =1.1× 18 =19.8 kg/m2 mặt bằng
II.1.1.4 – Trọng cánh cửa mái và bậu cửa mái
Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời. Bậu cửa bằng nhôm thì trọng lượng
bậu cửa có thể lấy bằng 10 kg/m bậu, trọng lượng cửa kính và khung cánh cửa có thể
lấy bằng 40 kg/m2 cánh cửa.
Vậy lực tập trung tại chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là
gtcbcct = 40×a× B + 10 × xx = 40× 1.7 × 8 + 10 × 8 =624 kg
x gbbct = n × gtcbcct = 1.1× 624 =686.4 kg
Để thuận tiện khi tính toán nội lực khung ta đổi lực tập trung này thành lực phân
bố đều trên mặt bằng nhà

g’ct =

xxxxxx ×xxxxxx ×xx+2×g bcct
xx×xx

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

=

19.8×9×8+2×686.4

= 12.96xxxx/xx2

27×8

14

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

x Tổng cộng tĩnh tải phân bố trên dàn là :
q = (gm + gd +g’ct)× xx = (26.03+32.1 +12.96)× 8 = 568.72 kg/m
II.1.1.5 – Tải trọng sửa chữa mái
Theo TCVN 2737-1995 ta có ptc = 30 kg/m2 mặt bằng với hệ số vượt tải np =1.3
Hoạt tải phân bố trên dàn là : p = np×ptc×B = 1.3×30× 8 = 312 kg/m
II.1.2 – Tải trọng tác dụng lên cột
II.1.2.1 – Do phản lực của dàn.
Tĩnh tải : A =

xx×xx

Hoạt tải : A’ =

xx×xx

2

2

=
=

568.72×27
2
312×27
2

= 7677.7 xxxx ≈ 7.7xx
= 4212 xxxx ≈ 4.2 xx

II.1.2.2 – Do trọng lƣợng dầm cầu chạy
Gdct = xx × xxxxxxxx × xx2 = 1.1×41×82 = 2886.4 kg = 2.886Txxxxxx
Trong đó: n là hệ số vượt tải
xxxxxxxx là hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục với sức
trục 150 T> 75 T theo tài liệu (1) thì chọn xxxxxxxx từ 35 đến 47 ở đây ta chọn xxxxxxxx = 41
Ldct là nhịp dầm cầu trục chính là bước cột
Gdct và Dmin và đặt vào trục nhánh cầu trục nên lệch tâm so với trục cột dưới
một khoảng xấp xỉ bằng e = (0.45÷ 0.55)hd ta chọn e = 0.5hd = 0.5×150 =750 mm
Mdct = Gdct× xx = 2.868×0.75 = 2.151T.m

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

15

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH

ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

II.1.2.3 – Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục
Với cầu trục có Q=150/30 và chế độ làm việc trung bình tra catalo cầu trục ta
được:
Ptc1max = 31 T , Ptc2max = 32 T, trọng lượng cầu trục Gct =185 T , trọng
lượng xe con Gxc = 43 T, bề rộng cầu tục B = 10.4 m, khoảng cách giữa các bánh xe
ngoài cùng là 840 +1840+840+1900+840+1840+840 = 8940 mm, T = 1.9m mỗi bên có
8 bánh xe.
Đặc các bánh xe lên đường ảnh hưởng của gối tựa như hình vẽ ta được:
P1 P1

P1 P1

P2 P2

P2 P2

P2 P2

P2 P2

P1

P1

P1

P1

Do chiều dài bánh xe cầu trục dài hơn nhịp cầu trục nên ta chỉ xét các bánh xe
nằm trong khu vực có đường ảnh hưởng phản lực của hai gối tựa.
Áp lực lớn nhất :
Dmax = n×nc×( Ptc1max xx + Ptc2max

xx)

= 1.2× 0.85 ×[31× (0.218+0.323+0.128+0.023)+ 32 ×
(0.56+0.665+0.895+0.805+0.7+0.47+0.365)]
= 167.45 T
Áp lực nhỏ nhất :
Ptc1min =

xx+xxxxxx

Ptc2min =

xx+xxxxxx

xx 0

xx 0

xxxx−

150+185

xx1xxxxxx
=

− 31 = 10.87 xx

xxxx−

150+185
xx2xxxxxx
=

− 32 = 9.87 xx

8

8

Vậy áp lực nhỏ nhất do bánh xe cầu trục tác động lên dấm là :
Dmin = n×nc×( Ptc1min xx + Ptc2min

xx)

= 1.2× 0.85 ×[10.87× (0.218+0.323+0.128+0.023)+ 9.87 ×
(0.56+0.665+0.895+0.805+0.7+0.47+0.365)]
= 51.07 T
Trong đó : n là hệ số vượt tải n =1.2

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

16

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

nc là hệ số tổ hợp với nc = 0.85 do có 2 cầu trục làm việc ở chế độ
nhẹ vừa.
y là tung độ đường ảnh hưởng
Dmax và Dmin và Gct đặt vào trục nhánh cầu trục nên lệch tâm so với trục cột
dưới một khoảng xấp xỉ bằng e = (0.45÷ 0.55)hd ta chọn e = 0.5hd = 0.5×1500 = 750
mm
Mmax = Dmax× xx = 167.45×0.75 = 125.59 T.m
Mmin = Dmin × e = 51.07×0.75 = 38.3 T.m

II.1.2.4 – Do lực hãm của xe con
Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương
chuyển động. Lực hãm của xe con truyền qua các bánh xe cầu trục, truyền lên dầm
hãm và vào cột.
T1c =

0.05×(xx+xxxxxx )
xx 0

=

0.05×(150+43)
8

= 1.2 xx

Lực hãm T1c truyền lên cột thành lực T đặt ở cao trình dầm hãm, giá trị T cũng
được xác định bằng cách xếp bánh xe lên đường ảnh hưởng như khi xác định D max,
Dmin
T= n×nc×

xxxx1 xx

= 1.2 × 0.85 × (0.218+0.323+0.128+0.023 +0.56+0.665+0.895+0.805+0.7+0.47+0.365 )
= 5.25 T

II.1.3 – Tải gió tác dụng lên khung
II.1.3.1 – Trƣờng hợp không có cột sƣờn tƣờng
Theo TCVN 2737-1995 thì đối với nhà công nghiệp 1 tầng có chiều cao < 36m
và tỉ số chiều cao / nhịp = 23.9/27 =0.88 < 1.5 nên ta chỉ xét thành phần gió tĩnh bỏ qua
thành phần gió động.
Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành phân bố trên cột khung.
Gió trong phạm vi mái, từ cánh dưới vì kèo trở lên được tính là tải phân bố trên
mái chuyển về tải phân bố trên khung (Giải bằng phần mềm nên ta không qui về tải tập
trung)

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

17

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH

ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Khu vực xây dựng công trình thuộc vùng gió IIIA theo TCVN 2737-1995 thì giá trị
áp lực gió tiêu chuẩn là W 0 =110 kg/m2 (đã lấy giảm đi theo qui phạm)
Tải trọng gió tính toán trên mỗi m2 bề mặt thẳng đứng của công trình là
q = n×W0×k×c
Trong đó:
n: hệ số an toàn của tải trọng gió lấy n = 1.2
W 0 là áp lực gió tiêu chuẩn tra bảng theo TCVN 2737-1995 ứng với khu vực xây
dựng.
c: hệ số khi động lấy theo TCVN 2737-1995 (có nội suy tuyến tinh) thể hiện giá
trị trên hình vẽ.
k: hệ số khí tính theo sự thay đổi của gió theo độ cao. Theo TCVN 2737-1995
Ở đây ta chỉ xác định hệ số k ở 3 khoảng.
Khoảng 1 tính từ cao độ mặt nền đến cao độ 9.5 m,tại cốt nền k = 1, tại cao độ
1+1.167

9.5 m k =1.167 (nội suy) Như vậy hệ số k tại khoảng 1 là k1 =

2

= 1.083

Khoảng 2 từ cao độ 9.50m đến cao độ 15.7 m (mép dưới vì kèo). Tại cao độ 9.5
m có k = 1.167, tại cao độ 15.7m có k =1.22 (nội suy). Vậy k tại khoảng 2 là :k 2 =
:

1.167+1.22

2

= 1.19

Khoảng 3 từ cao độ 15.7m đến cao độ 23.025 m. Tại 15.7 m có k = 1.19, tại cao
1.19+1.274

độ 23.025 m có k = 1.274(nội suy) . Vậy k tại khoảng 3 là k3 =
q6q7

+18500

q5
k3 =1.232
q3

-0.3

q4

= 1.232

-0.4

-0.462

+23025

2

q8

+0.7

-0.6

-0.5 q9

q10

+15700

q2
k2 =1.190

q11

+9500

-0.4

+0.8

q12

q1
k1 =1.083
-800.0

±0.00

-450.0

A

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

B

18

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Áp dụng công thức : qi = n×W0× xxxx ×ci× xx ta tính được giá trị các tải trọng gió
như sau:
Với B là bước cột
q1 = 914.92 kg/m

q6 = 601.06 kg/m

q11 = 502.66 kg/m

q2 = 1005.31 kg/m q7 = 520.40 kg/m

q12 = 457.56 kg/m

q3 = 1040.79 kg/m q8 = 780.59kg/m
q4 = 390.30 kg/m

q9 = 650.50 kg/m

q5 = 910.69 kg/m

q10 = 520.40 kg/m

II.1.3.2 – Trƣờng hợp có cột sƣờn tƣờng
Trường hợp này công thức tính tải trọng gió tác dụng lên cột khung cũng
tương tự như trên nhưng ta thay bước cột B bằng khoảng cách B1 của các cột tường.
Ở đây ta thiết kế B1 = B/2 = 4 m
Phần tải trọng gió tác dụng lên cột tường sẽ truyền vào khung dưới dạng lực tập
trung S và S’
S = n× xx0 × xx × xx × xx1 × 2
S’ = n× xx0 × xx × xx′ × xx1 × 2

xx

xx

k là trung bình của k1 và k2 =

1.19+1.083

= 1.136

2

Nhưng với tải trọng gió tác dụng lên mái thì ta cũng tính tương tự như trên với
bước cột là B hay nói cách khác khi có cột sườn tường thì tải trọng gió tác dụng lên mái
không khác biệt so với trường hợp có cột sườn tường.
m : số cột tường giữa hai cột khung.
Như vậy ta có độ lớn của lực tải gió trường hợp có sườn tường như sau:
q1 = 457.46 kg/m

q6 = 601.06 kg/m

q11 = 251.33 kg/m

q2 = 502.65 kg/m

q7 = 520.40 kg/m

q12 = 228.78 kg/m

q3 = 1040.79 kg/m q8 = 780.59kg/m

S = 3766.8 kg

q4 = 390.30 kg/m

q9 = 650.50 kg/m

S’ = 1883.4 kg

q5 = 910.69 kg/m

q10 = 520.40 kg/m

Khi tính nội lực khung ta xét tính trường hợp có cột sườn tường vì lúc này khung
chịu tải lớn hơn trường hợp không có cột sườn tường .

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

19

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

II.2 – Tính nội lực khung.
II.2.1 – Sơ đồ tính toán của khung.
Ta áp dụng phần mềm SAP2000 V12 dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn
để tính nội lực trong khung. Ta mô hình khung cần tính như sau:
Ta không qui đổi lực phân bố trên dàn về lực tập trung tại mắt dàn mà ta giữ
nguyên các lực phân bố. Lúc này trong các thanh dàn sẽ có moment nhưng các
moment này nhỏ nên ta có thể bỏ qua.
Để tận dụng sức mạnh của phần mềm ta mô hình toàn bộ kết cấu cột và dàn vào
máy tính với tiết diện ban đầu chọn sơ bộ như sau.
Các thanh dàn là: thanh xiên đầu dàn và thanh cánh thượng và thanh cánh hạ ỏ
giữa dàn là 2×L 50× 30 × 5, các thanh còn lại là 2×L30× 20 × 4
Cột rỗng hai nhánh có:
Cột trên: thép I 30
Nhánh trong : thép I 30

Nhánh ngoài thép C30
Các thanh bụng 2 L50× 40 × 5
Dầm vai chọn thép I 60

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

20

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

II.2.2 – Tính khung với tải trọng đứng đặt trên dàn và khung.
0.6 T

Tĩnh tải:
0.6 T

0.6 T

2.98T

2.98T

Hoạt tải:

0.312 T

Hoạt tải nửa trái
0.312 T

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

21

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

0.312 T

Hoạt tải nửa phải
0.312 T

0.312 T

Hoạt tải cả mái
0.312 T

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

0.312 T

22

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

II.2.3 – Tính khung với tải trọng moment cầu chạy.
Dmax bên trái

167.45 T

51.07 T

Dmax bên phải

51.07 T

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

167.45 T

23

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

II.2.4 – Tính khung với tải trọng lực hãm ngang T
T trái +

5.25 T

T trái –

5.25 T

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

24

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH


ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

T phải +

5.25 T

T phải –

5.25 T

GVHD: TS HOÀNG BẮC AN

25

SVTH: NGUYỄN VŨ QUANG VINH