Đồ án môn học kết cấu bê tông cốt thép 2 thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép có nhịp cầu trục 23m bước cột 12m

GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

THIẾT KẾ KHUNG NGANG
NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG LẮP GHÉP
---------SỐ LIỆU ĐỒ ÁN
Nhịp cầu
trục Lk (m)

Bước cột
a (m)

Cao trình
đỉnh ray R
(m)

Sức cầu trục
Q ( kN );
chế độ làm
việc

Móc cẩu

Địa điểm
xây dựng
(vùng gió)

23

12

7,25

100– Nặng

Cứng

IV-B

-

Khung có 3 nhịp đều nhau, có cùng cao trình đường ray, cửa mái đặt tại nhịp
giữa.
Mỗi nhịp có 2 cầu trục chạy điện.
Mỗi khối nhiệt độ gồm 7 khung ngang.

I.

SƠ ĐỒ KHUNG VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NHÀ
1. Xác định khung ngang nhà công nghiệp
1.1.

Xác định khung ngang nhịp nhà

L  L k  2
Trong đó:
- L nhịp nhà ( nhịp khung ngang )
- Lk nhịp cầu trục

 khoảng cách từ trục định vị đến trục dầm cầu trục;   75 cm.
� L  23  2.0.75  24,5 m.

-

1.2.

Trục định vị

Do sức cầu trục Q = 100 kN < 300 kN , nên trục định vị của các cột biên và cột
giữa xác định như sau:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

1


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

750

truc dinh vi

750

truc dinh vi

750

A

B

Hình 1.1, trục định vị cột biên

750

Hình 1.2, trục định vị cột giữa

2300 cm

750

750

2450 cm

A

B
1.3.

Hình 1.3, nhịp nhà.
Các số liệu của cầu trục

Các thông số của cầu trục được tra theo cataloge với chế độ làm việc nặng như
bảng sau:
Bảng 1-1
Sức
Nhịp
Kích thước cầu trục (mm)
áp lực bánh xe Trọng lượng
trục

cầu trục
lên ray ( kN )
( kN )
kN
c
c
Q(
) Lk (m)
B
K
Hct
B1
Pmax
Pmin
G tcxe
Gtc

c.tr

100

23

6300

4400

2100

260

150

40

56

280

Với :
SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

2


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Q : Sức nâng của cầu trục;
Lk : Nhịp của cầu trục, là khoảng cách giữa 2 trục ray;
B : Bề rộng của cầu trục;
K: khoảng cách giữa 2 trục bánh xe của cầu trục;
Hct : chiều cao cầu trục, tính từ đỉnh ray đến mặt trên của xe con;
B1 : Khoảng cách từ trục ray đến mút của cầu trục;
c
Pmax
: Áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con chạy sát về phía

ray đó;
c
Pmin

: Áp lực tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con đứng sát ray bên

kia;

G tcxe : Trọng lượng xe con;
tc
Gc.tr
: Trọng lượng của toàn bộ cầu trục.

1.4.

Chọn kết cấu mái

Với nhịp nhà L = 24,5 m, chọn kết cấu mang lực mái là dàn hình thang.
Chiều cao giữa dàn:
Chiều cao đầu dàn:

h g   1 / 7 �1 / 9  L   2,72 �3,5  m

h � hg  i

; chọn hg = 3 m.

L
1 24,5
3 .
 1,98 m
2
12 2
; chọn hđ = 2,0 m.

Hình 1.4, dàn mái
Với nhịp L = 24,5 m > 18 m, chọn cửa mái có nhịp Lcm = 12 m; chiều cao cửa mái chọn
hcm = 4 m.
1.5.

Các lớp cấu tạo mái

Các lớp cấu tạo mái được lựa chọn với các thông số xác định theo bảng sau:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

3


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Bảng 1-2: Cấu tạo mái
ST
T

Các lớp cấu tạo mái



1

2 lớp gạch lá nem

0,03

18

2

Lớp vữa lót

0,02

18

1,3

0,36

0,468

3

Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt

0,12

12

1,3

1,44

1,87

4

Lớp bê tông chống thấm

0,04

25

1,1

1

1,1

5

Panel sườn loại 12x3 m

0,45

1,1

3,2

3,52

6,54

7,55

Tổng cộng
1.6.

 kN / m 

P

Hệ
số
n
1,1

6

Chiều dày
 (m)

3

0,66

Ptc
 kN / m2 

 kN / m 

0,54

0,594

2

Đường ray

Chọn ray giống nhau cho cả ba nhịp, chiều cao ray và lớp đệm: Hr = 15 cm, trọng
c
lượng tiêu chuẩn của ray và lớp đệm trên 1 m dài: g r  1,5 kN/m.

1.7. Dầm cầu trục
Trong trường hợp này, nhà công nghiệp có bước cột
a = 12 m; sức cầu trục Q  100 kN < 300 kN;
nên ta sử dụng dầm cầu trục bằng dầm bê tông cốt thép lắp ghép.
Dầm có tiết diện chữ T, được chế tạo định hình với các kích thước như sau:

1200

150

600

200

HÌNH 1.5: DẦM CẦU TRỤC
Bảng 1-3:
SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

4

GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Kích thước dầm cầu trục
Chiều cao
dầm
Hc (cm)

Bề rộng
sườn
b (cm)

Bề rộng
cánh

120

20

60

b'c (cm)

Trọng lượng tiêu chuẩn dầm

G cdct  kN 

Chiều cao
'

cánh h c

(cm)
15

42

1.8. Xác định các cao trình khung ngang
Lấy cao trình lúc hoàn thiện của nền nhà là cao trình �0,00 để xác định các kích
thước khác:
Cao trình vai cột:

V  R   Hc  Hr 
Với:
- R cao trình ray của cầu trục; R = 7,25 m
- Hc chiều cao dầm cầu trục; Hc= 1,2 m
- Hr chiều cao ray và lớp đệm;
Hr = 0,15 m

� V  7,25   1,2  0,15   5,9 m.

Cao trình đỉnh cột:
D = R +Hct + a1
Với:
- Hct chiều cao cầu trục; theo bảng 1-1:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

5


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Hct= 2,1 m;
- a1 khoảng cách an toàn từ đỉnh của xe con
đến mặt dưới của kết cấu mang lực mái;
chọn a1= 0,1 m.
� D  7, 25  2,1  0,1  9,45 m.
Cao trình đỉnh mái:
M = D + h + hcm + t
Với:
-

h: chiều cao kết cấu mang lực mái; h =
hcm: chiều cao cửa mái; hcm = 4 m.
t : tổng chiều dày các lớp mái; t = 0,66 m.

3m.

Cao trình đỉnh mái nhịp biên không có cửa mái:
hình 1.6, kích thước khung ngang.
M1 = D + h + t = 9,45 + 3 + 0,66 =
Cao trình đỉnh mái nhịp giữa có cửa mái:

13,11 m.

M2 = M1 + hcm = 13,11 + 4 = 17,11 m.
Chiều cao tính toán của khung ngang:
H = H t + Hd ;
Với:
-

a2

Ht chiều dài đoạn cột trên: Ht = D – V = 9,45 – 5,9 = 3,55 m.
Hd chiều dài đoạn cột dưới: Hd = V + a2 = 5,9 + 0,6 = 6,5 m;

là khoảng cách từ mặt nền cốt �0,00 tới mặt trên của móng, chọn a2 = 0,6 m.

� H  3,55  6,5  10,05 m.
1.9.

Xác định kích thước tiết diện cột

Với bước cột a = 12 m, ta chọn kích thước tiết diện cột theo thiết kế định hình như
sau:
- bề rộng cột: b = 50 cm;
- cột biên: ht = 40 cm, hd = 60 cm;

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

6


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

- cột giữa: ht = 50 cm, hd = 80 cm.
*) Kiểm tra lại điều kiện khoảng hở giữa cột trên và cầu trục:
- cột biên:

a 4    B1  h t  75  26  40  9 cm > 6 cm.
- cột giữa:

a 4    B1  0,5h t  75  26  0,5.50  25 cm > 6 cm.

*)Kiểm tra độ mảnh của cột:
Trong mọi trường hợp tiết diện cột phải đảm bảo độ mảnh theo cả 2 phương không

=

l0
�35
b

vượt quá trị số sau:
Với:
- l0chiều dài tính toán của cột;
- b kích thước bé nhất của tiết diện cột.
a, Kiểm tra với cột biên:
- phần cột trên: 30cm < ht = 40 cm < b=50 cm, kiểm tra độ mảnh theo ht:
l0= 2.Ht = 2.3,55 = 7,1 m = 710 cm.

� 

710
 17,75  35
40

- phần cột dưới: hd = 60 cm > b = 50 cm, kiểm tra độ mảnh theo b ( theo phương
dọc nhà);
l0= 1,2.Hd = 1,2.6,5 = 7,8 m = 780 cm.

� 

780
 15,6  35
50

b, Kiểm tra với cột giữa:
- phần cột trên: ht = 50 cm =b = 50 cm, kiểm tra độ mảnh theo b:
l0= 2,0.Ht = 2.3,55 = 7,1 m = 710 cm.

� 

710
 14,2  35
50

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

7


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

- phần cột dưới: hd = 80 cm > b = 50 cm, kiểm tra độ mảnh theo b:
l0= 1,2.Hd = 1,2.6,5 = 7,8 m = 780 cm.

780
 15,6  35
50

� 

Ta có chiều dài toàn cột:
Hc = H + a3 = 10,05 + 0,8 = 10,85 m.

Với: a3 chiều dài đoạn cột chôn vào móng, a 3 �h d , chọn a3 = 0,8 m.
1.10. Vai cột
Vai cột để đỡ dầm cầu chạy, thuộc loại công xôn ngắn, các kích thước chọn sơ bộ
như sau:
- cột biên: hv = 600 mm, h = 1000 mm, lv = 400 mm, góc nghiêng mép dưới vai cột

 = 450 .
- Cột giữa: hv = 600 mm, h = 1200 mm, lv = 600 mm, góc nghiêng mép dưới vai cột

 = 450 .

500

1

500

400

1

2

500

500

400

2

500

300

1000

800

500

2-2

500

1-1

300
500
600

A

800

B
(a)

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

(b)

8


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Hình: 1.7- a: kích thước vai cột biên.

Hình:1.7- b: kích thước vai cột giữa

II.
Xác định tải trọng
1. Tĩnh tải mái
-

Trọng lượng tính toán trên 1 m2 các lớp mái được xác định theo bảng 1-2:

g  7,55 kN/m 2 .
-

Trọng lượng bản thân dàn mái nhịp L = 24,5 m tra theo bảng 2-4 sách Thiết kế
khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng bằng bê tông cốt thép lắp ghép:

G1c  100,42 kN ; ta có: G1  n.G1c  1,1.100,42  110,5 kN.

Với:
- G1 trọng lượng tính toán của dàn mái; n = 1,1 là hệ số vượt tải.
Trọng lượng bản thân khung cửa mái có Lcm = 12 m và hcm = 4 m:

G c2  28 kN ; ta có: G 2  n.G c2  1,1.28  30,8 kN.
-

Trọng lượng kính và khung cửa kính:

g ck  5,0 kN/m ; ta có: g k  n.g ck  1,2.5,0  6,0 kN/m .
Tĩnh tải mái quy về thành lực tập trung ở nhịp biên (không có cửa mái):

G m1  0,5  G1  g.a.L   0,5  110,5  7,55.12.24,5   1165 kN.
Tĩnh tải mái quy về thành lực tập trung ở nhịp giữa (có cửa mái):

G m2  0,5  G1  g.a.L  G 2  2.g k .a 

 0,5  1165.2  30,8  2.6,0.12 
 1252,5 kN.

Vị trí điểm đặt của Gm1 và Gm2 trên đỉnh cột và cách trục định vị 0,15 m:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

9


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Gm1

Gm2

Gm2

150

150 150

400

600

A

B
(a)

(b)

Hình 2.1, điểm đặt của Gm1 và Gm2
2. Tĩnh tải dầm cầu trục tác dụng lên vai cột
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục theo bảng 1-3: G dct  42 kN;
Trọng lượng dầm cầu trục, trọng lượng ray và các lớp đệm tác dụng lên vai cột:
c

c
G dct  n  G dct
 a.g rc   1,1 42  12.1,5   66 kN.

Điểm đặt của Gdct trên vai cột và cách trục định vị 1 khoảng   0,75 m.
3. Tải trọng bản thân cột
- Cột trục A (cột biên):
Phần cột trên: G t  n.b.h t .H t .  1,1.0,5.0, 4.3,55.25  19,5 kN.
Phần cột dưới:

�
 h  h v  .l �.  1,1�0,5.0,6.6,5  0,5.  1  0,6  .0, 4 �.25
Gd  n �
b.h d .H d  b.
�
�
v�
2
2
�
�
�
�
 58 kN.
- Cột trục B (cột giữa):
Phần cột trên: G t  n.b.h t .H t .  1,1.0,5.0,5.3,55.25  24, 4 kN.

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

10


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Phần cột dưới:

�
 h  h v  .l �.  1,1�0,5.0,8.6,5  2.0,5.  1,2  0,6  .0,6 �.25
Gd  n �
b.h d .H d  2.b.
�
�
v�
2
2
�
�
�
�
 86,4kN.
Tường bao che là kết cấu tự mang nên trọng lượng bản thân của nó không gây ra nội
lực cho khung.
4. Hoạt tải mái
Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái phân bố đều trên 1 mét vuông mặt bằng mái lấy
c
2
bằng Pm =0,75 kN/m ;

Hoạt mái được quy về thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột:

Pm1  Pm2  0,5.n.Pmc .a.L  0,5.1,3.0,75.12.24,5  143,3 kN.
Vị trí điểm đặt của Pm trên đỉnh cột biên và cột giữa trùng với vị trí của tĩnh tải mái
Gm1 và Gm2
5. Hoạt tải cầu trục

5.1.

Hoạt tải thẳng đứng do cầu trục

Các thông số của cầu trục đã được xác định như trong bảng 1-1
Áp lực thẳng đứng lớn nhất do 2 cầu trục cạnh nhau truyền lên một bên vai cột được
xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực:

D max  nPmax �yi

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

11


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

6300
950

6300

4400

y4

950

y1

950

4400

y2

950

y3

12000

12000

hình 2.2, đường ảnh hưởng phản lực gối tựa để xác định Dmax

�
a   B  K �
12   6,3  4, 4  �
�.y  �
�
�.1  0,84
y1  �
2
a
12
Ta có: y2 = 1;
;
aK
12  4,4

y3 
.y 2 
.1  0,64.
a
12
aB
12  6,3
y3 
.y 2 
.1  0,475.
a
12

� D max  1,1.150. 1  0,84  0,64  0,475   487,575 kN.
Điểm đặt của Dmax trùng với điểm đặt của Gdct.
5.2. Hoạt tải do lực hãm ngang của bánh xe con
Lực hãm ngang do 1 bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp dùng móc
cẩu cứng:

1
1 Q  G tcxe 100  56
T c  Tn 

 7,8 kN.
2
2 10
20
Lực xô ngang lớn nhất của xe con tác dụng lên một bên vai cột cũng được xác
định đường ảnh hưởng của phản lực tại cao trình mặt trên của dầm cầu trục:

Tmax  n.T c .�yi  1,1.7,8. 1  0,84  0,64  0,475   25,4 kN.
Điểm đặt của Tmax trùng với mặt trên của dầm cầu trục.

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

12


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

6. Hoạt tải gió
Tải trọng gió tác dụng trên một mét vuông bề mặt thẳng đứng của công trình là:

W  n.W0 .k.C
Trong đó:
- n - là hệ số vượt tải, n = 1,2
- W0 - giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió, công trình được xây
2

dựng trong vùng gió IV, W0 = 155 daN/m2 = 1,55 kN / m .
- k - hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa
hình, ở đây áp dụng dạng địa hình B. Để đơn giản trong tính toán và thiên về an
toàn , coi như hệ số k không đổi trong phạm vi từ mặt móng tới đỉnh cột và từ
đỉnh cột tới đỉnh mái:
 Trong phạm vi từ mặt móng tới đỉnh cột, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh cột
 D = 9,45 m; khi đó k=0,987.
 Trong phạm vi từ đỉnh cột tới đỉnh mái, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh mái nhịp
giữa (có cửa mái) M2 = 17,11 m; khi đó k = 1,1
C - hệ số khí động, được xác định phụ thuộc hình dáng bề mặt đón gió, với nhà công
nghiệp một tầng, 3 nhịp, có cửa mái chạy suốt chiều cao nhà ở nhịp giữa, nhà có tường

xây kín xung quanh hệ số khí động C xác định dựa theo sơ đồ 16, phụ lục 14, sách
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng bằng bê tông cốt thép lắp ghép:
+ 0,3

h1

- 0,6
- 0,4

+ 0,8

- 0,4

H

+ 0,8

24500
A

24500
B

24500
C

D

Hình 2.3, Sơ đồ xác định hệ số khí động.
Xác định hệ số Ce1(phụ thuộc góc nghiêng của mái và tỉ số H/L (chiều cao của đầu mái

với nhịp nhà)):

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

13


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

�
α  arctg i = 4,590
�
� Ce1  0,514
�
H
/
L

9,45

2,0
/
24,5

0,467


Ta có: �
W2

W1

qh

qð

24500
A

24500
B

24500
C

D

Hình 2.4, Sơ đồ tải trọng gió tác dụng lên khung.
Xác định chiều cao các đoạn mái:
 Chiều cao đầu dàn mái (tính từ đỉnh cột đến đầu dàn mái):
hm1 = hđ +t = 2,0 + 0,66 = 2,66 m;
 Chiều cao từ đầu dàn mái tới đỉnh mái M1:
hm2 = hg – hđ = 3 – 2,0 = 1,0 m;
 Chiều cao từ đầu dàn mái đến chân cửa mái:

L Lcm

2
2   h  h  . L  Lcm   3  2,0  . 24,5  12  0,51 m;
h m3   h g  h d  .

g
d
L
L
24,5
2
 Chiều cao từ chân cửa mái đến đầu cửa mái: hm4 = hcm = 4 m;
 Chiều cao từ đầu cửa mái đến đỉnh cửa mái (độ dốc i = 1/12; lấy bằng độ dốc của
mái): hm5 = hg – hđ – hm3 = 3 – 2,0 – 0,51 = 0,49 m.
Tải trọng gió tác dụng lên mái được quy về thành lực tập trung W1, W2 đặt ở đỉnh các
cột, một nửa tập trung ở đỉnh cột trục A một nửa tập trung ở đỉnh cột trục D:

W1  n.k.W0 .a.�Ci .h i

 1,2.1,1.1,55.12.  0.8.2,66  0,514.1,0  0,6.1,0  0,3.0,51  0,3.4  0,6.0,49 
 72,85 kN.

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

14


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

W2  n.k.W0 .a.�Ci .h i

 1,2.1,1.1,55.12. 0,6.0,49  0,6.4  0,6.0,51  0,5.1,0  0,4.1,0  0,4.2,66 
 97,3 kN.

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: qđ = n.k.W0.a.C = 1,2.0,987.1,55.12.0.8 = 17,6 kN / m .
- phía gió hút: qh = n.k.W0.a.C = 1,2.0,987.1,55.12.0,4 = 8,8 kN / m .
III.

Xác định nội lực

Với nhà 3 nhịp, cao trình đỉnh cột bằng nhau, khi tính toán với tải trọng đứng và
lực hãm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tính các cột độc
lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang ở đỉnh cột.
1. Các đặc trưng hình học của cột
1.1. Cột trục A
Các đặc trưng hình học của cột:

b.h 3t 500.4003
Jt 

 2,67.109 mm 4 ;
12
12
3
b.h d 500.6003
Jd 

 9.109 mm 4 ;
12
12

Các thông số trung gian:

Ht
3,55

 0,35
H 10,05
9
�J
�
3 � 9.10
Kα 3 �d1 �
0,35

1
�
9
J
2,67.10
�
�t
�
α

1.2.

�
0,1.

�
�

Cột trục B

Các đặc trưng hình học của cột:

b.h 3t 500.5003

 5,2.109 mm 4 ;
12
12
3
b.h d 500.8003
Jd 

 21, 4.109 mm 4 ;
12
12
Jt 

Các thông số trung gian:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

15


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Kα

3

�J d
�
0,35

� 1 �
�J t
�

3

�21, 4.109
�
1

0,13.

�
�
9
�5,2.10
�

Quy ước chiều dương của các thành phần nội lực:

Hình 3,1 Quy ước chiều dương của các thành phần nội lực.
2. Nội lực do tĩnh tải gây ra
2.1. Cột trục A
Vị trí điểm đặt của tải trọng Gm1 nằm ở bên trái trục cột trên và cách trục này
một đoạn:

e t  0,15 

ht
0, 4
 0,15 
 0,05 m;
2
2

Gm1 sẽ gây ra tại đỉnh cột một mô men có giá trị:

M1  G m1.e t  1165.( 0,05)  58,25 kNm.
Thành phần phản lực tại liên kết đỉnh cột do mô men đỉnh cột gây ra là:

R1 

3M1  1  K /α  3.58, 25. 1 0,1 / 0,35 

  10,2 kN
2H  1  K 
2.10,05. 1  0,1

Độ lệch giữa trục cột trên và trục cột dưới là:

a

 hd  h t 
2



0,6  0, 4
 0,1 m;
2

Tại vị trí vai cột sẽ xuất hiện một thành phần mô men tập trung do độ lệch của
hai trục cột trên và cột dưới gây ra, thành phần mô men này luôn mang dấu âm vì trục
cột trên luôn nằm bên trái trục cột dưới:

M 2  G m1.a  1165.0,1  116,5 kNm.
Thành phần phản lực tại liên kết đỉnh cột do mô men tại vị trí vai cột gây ra là:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

16


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

R2 

3M 2  1   2 
2H  1  K 



3.116,5. 1  0,352 
2.10,05.  1  0,1

 13,8 kN

Phản lực tổng cộng do Gm1 gây ra lại liên kết đỉnh cột:

R  R 1  R 2  10,2  13,8   23,8 kN.
Xác định nội lực tại các tiết diện của cột:

M I  M1  58,25 kNm;
M II  M I  R.H t  58,25   23,8  .3,55  26,24 kNm;
Độ lệch của Gm1 so với trục cột dưới:

ed  0,15 

hd
0,6
 0,15 
 0,15 m;
2
2

Nên:

M III  G m1.ed  R.H t  1165.0,15   23,8  .3,55  90,26 kNm;
M IV  G m1.ed  R.H  1165.0,15   23,8  .10,05  64,44 kNm;

N I  N II  N III  N IV  G m1  1165 kN;
Q IV  R  23,8 kN.

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

17


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Hình 3.2 Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực cột trục A do tĩnh tải mái gây ra,
Đơn vị: mô men kNm, lực kN .
2.2. Cột trục B
Tĩnh tải mái Gm1 và Gm2 của nhịp biên và nhịp giữa tác dụng lên đỉnh cột trục B có vị
trí như hình vẽ. Thành phần Gm1 đặt cách trục cột B một đoạn: e 1 = - 0,15 m; Gm2 đặt
cách trục cột một đoạn: e 2 = 0,15 m. Hai thành phần này gây ra một mô men trên đỉnh
cột có giá trị:

M  G m1.e1  G m2 .e2  1165. 0,15   1252,5.0,15  13,125 kNm.
Thành phần phản lực tại liên kết đỉnh cột do mô men đỉnh cột gây ra:

R

3M  1  K /α  3.13,125. 1 0,13 / 0,35 

 2,4 kN;
2H  1  K 
2.10,05.  1  0,13 

Xác định nội lực tại các tiết diện của cột:
SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

18

GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

M I  M  13,125 kNm;
M II  M III  M  R.H t  13,125  2,4.3,55  21,65 kNm;
M IV  M  R.H  13,125  2,4.10,05  11 kNm;
N I  N II  N III  N IV  G m1  G m2  1165  1252,5  2417,5 kN;
Q IV   R   2,4 kN.

Hình 3.3, Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực cột trục B do tĩnh tải mái gây ra,
Đơn vị: mô men kNm, lực kN .
3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục
3.1. Cột trục A
Tĩnh tải dầm cầu trục Gdct đặt cách trục cột dưới một đoạn:

eλd  0,5h


0.75

0,5.0,6

0,45 m;

d

Gdct gây ra tại vai cột một mô men M đối với trục cột dưới, có giá trị:

M  G dct .e d  66.0,45  29,7kNm;
SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

19


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Thành phần phản lực tại liên kết đỉnh cột do mô men ở vai cột gây ra:

R

3M  1α

2

1
 3.29,7.


2H  1  K 

0,35


2

2.10,05. 1  0,1

  3,5 kN;

Xác định nội lực tại các tiết diện của cột:

M I  0 kNm;
M II   R.H t   3,5.3,55  12,4 kNm;
M III  M  R.H t  29,7  3,5.3,55  17,3 kNm;
M IV  M  R.H  29,7  3,5.10,05  5,5 kNm;
N I  N II  0 kN;
N III  N IV  G dct  66 kN;
Q IV   R   3,5 kN.

Hình 3.4, Sơ đồ tính và biểu đồ nội lực cột trục A do tĩnh tải dầm cầu trục gây
ra, Đơn vị: mô men kNm, lực kN

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

20


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

3.2.

Cột trục B

Cột trục B có hình dáng đối xứng, tĩnh tải do dầm cầu trục tác dụng lên vai cột
đặt đối xứng qua trục cột, do đó mô men và lực cắt trên toàn tiết diện cột:
M = 0 kNm; Q = 0 kN.
Thành phần lực dọc: NI = N II = 0 kN; NIII = NIV = 2.Gdct = 2.66 = 132 kN.
4. Nội lực do trọng lượng bản thân
4.1. Cột trục A
Do trục cột trên và trục cột dưới lệch nhau một khoảng a = 0,1 m; nên trọng
lượng bản thân cột trên sẽ gây ra cho cột dưới một mô men M, mô men này sẽ làm phát

sinh phản lực R tại liên kết đỉnh cột, do đó sẽ gây ra mô men và lực cắt trên các tiết
diện cột:

M  G t .a  19,5.0,1   1,95 kNm.
Thành phần phản lực tại liên kết đỉnh cột do mô men ở vai cột gây ra:

R

3M  1α

2


1
 3.1,95

2H  1  K 

0,35


2

2.10,05.  1  0,1

  0, 23 kN.

Xác định nội lực tại các tiết diện của cột:

M I  0 kNm;

M II   R.H t  ( 0,23).3,55  0,82 kNm;
M III  M  R.H t  1,95    0,23 .3,55  1,13 kNm;
M IV  M  R.H  1,95    0,23 .10,05  0,36 kNm;
N I  0 kN;
N II  N III  G t  19,5 kN;
N IV  G t  G d  19,5  56,3  75,8 kN;
Q IV  R  0,23 kN.
Nhận thấy rằng thành phần mô men và lực cắt do tải trọng bản thân gây ra rất nhỏ,
trong tính toán ta bỏ qua hai thành phần này.

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

21


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

4.2.

Cột trục B

Đối với cột trục B, do trục cột trên trùng với trục cột dưới, nên trọng lượng bản
thân của cột không gây ra mô men và lực cắt trên toàn bộ tiết diện cột mà chỉ gây ra
thành phần lực dọc:
M  0 kNm; Q = 0 kN.

N I  0 kN;
N II  N III  G t  24,4kN;
N IV  G t  G d  24,4  86,4  110,8 kN.

5. Tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra
5.1. Cột trục A
STT

MI

MII

MIII

MIV

NI

NII

 kNm   kNm   kNm   kNm   kN   kN 

1

-58,25

26,4

-90,26

66,44

1165

2

0

-12,4

17,3

-5,5

3
Tổn
g

0

0,82

-1,13

-58,25

14,82

5.2.
STT

Cột trục B
MI
MII

NIII

 kN 

NIV

QIV

 kN   kN 

1165

1165

1165

23,8

0

0

66

66

-3,5

0,36

0

61,3

1165

19,5
1250,
5

75,8
1306,
8

0,23

-74,09

19,5
1184,
5

MIII

MIV

NI

NII

NIII

NIV

20,53

QIV

 kNm   kNm   kNm   kNm   kN 

 kN 

 kN 

 kN   kN 

2417,
5
0

2417,
5
0

2417,
5
132

2417,

5
132

0
2417,
5

24,4
2441,
9

24,4
2573,
9

110,8
2660,
3

1

13,125

4,6

4,6

-11

2

0

0

0

0

3
Tổn
g

0

0

0

0

13,125

4,6

4,6

-11

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

-2,4
0
0
-2,4

22


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Hình 3.5, biểu đồ nội lực cột trục A do tổng tĩnh tải gây ra, Đơn vị: mô men
kNm, lực kN .

Hình 3.6, biểu đồ nội lực cột trục B do tổng tĩnh tảigây ra

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

23


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

Đơn vị: mô men kNm, lực kN .
6. Nội lực do hoạt tải mái
6.1. Cột trục A
Sơ đồ tính giống như trong trường hợp hoạt tải mái Gm1, do đó để xác định các
thành phần nội lực do Pm1 gây ra, chỉ cần nhân nội lực do Gm1 gây ra cho tỷ số:

Pm1 143,3


 0,123;
G m1 1165
Các thành phần nội lực do Pm1 gây ra tại các tiết diện cột:

M I  0,123. 58, 25  7,16 kNm;
M II  0,123.26,4  3,25 kNm;
M III  0,123. 90,26   11,1 kNm;

M IV  0,123.66,44  8, 2 kNm;
N I  N II  N III  N IV  0,123.1165  143,3 kN;
Q IV  0,123.23,8  2,93 kN.

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

24


GVHD:TS. PHÙNG THỊ HOÀI HƯƠNG

6.2.

Hình 3.7, Biểu đồ nội lực cột trục A do hoạt tải máigây ra
Đơn vị: mô men kNm, lực kN .
Cột trục B

Do cột trục B chịu tác dụng của hai thành phần hoạt tải mái ở nhịp biên (Pm1) và ở
nhịp giữa (Pm2), hai 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 ở nhịp giữa tác dụng lên cột trục B (Pm2):

Pm2 gây ra tại đỉnh cột một mô men có giá trị bằng:

M  Pm2 .e t  143,3.0,15  21,5 kNm;
Mô men và lực cắt trong trường hợp này được xác định bằng cách nhân biểu đồ
trong trường hợp tĩnh tải mái Gm1 và Gm2 tác dụng lên cột trục B với tỷ số:

MP
21,5

 1,64;
M G 13,125
Các thành phần mô men và lực cắt tại các tiết diện cột do Pm2 gây ra:

SVTH : NGUYỄN TRẦN LÊ - 09X6

25