thuyet minh do an thep II ok sao

ĐỒ ÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THÉP


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
I. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG:
1. Kích Thước Theo Chiều Đứng:

* Chiều cao mặt nền đến thanh cánh dưới của của dàn mái:
H H1  H 2
Trong đó:
H1 = 10 (m) ,là khoảng cách từ mặt nền đất đến mặt ray cầu trục .
H2 = Hct + At ,là khoảng cách từ mặt ray cầu trục đến cánh dưới
của dàn.
Với:
Hct là kích thước gabarit của cầu trục, từ mặt ray đến điểm cao
nhất của xe con cầu trục, tra bảng Cataloge cầu trục với sức trục 20/5
(T) có Hct = 2.4 (m)
At 0.1  f 0.1  (0.2 0.4)
0.1(m) là khoảng cách an toàn đề phòng võng cục bộ của
cánh dưới dàn khi sửa chữa.
Chọn f 0.3(m)  A = 0.4 (m)  H2 = 0.4 + 2.4 = 2.8 (m)
 H 10  2.8 12.8(m)
Vậy chọn H = 12.8 (m).
* Chiều cao phần cột trên:
Ht = H2 + Hdct + Hr = Hct + At + Hdct + Hr
Trong đó:
Tra bảng cataloge ứÙng với cầu trục có sức trục Q = 20/5 (T), loại ray
chuyên dụng KP70 có
Hr = 0.15 (m) là chiều cao của ray và đệm ray.( điệm ray dày 30 mm)
1 1
1 1

H dct (  ) B (  ) * 6 0.6 0.75(m)  Chọn Hdct = 0.6 (m)
8 10
8 10
 Ht = 2.8 + 0.6 + 0.15 = 3.55 (m)
Chọn Ht = 3.6 (m)
MOMEN QUÁN TÍNH
H

F

120

cm2
67.3

Jx

Jy

cm4
1018.99
327.16

RÂY DẦM CẦU TRỤC
76.5
70

32.5

70

BỀ
RỘNG
ĐẾ RAY
mm
120

120

KP70

BỀ
RỘNG
MẶT RAY

X

X
d =28

87.5

KIỂ
U
RAY

120

Trang: 2

K.LƯN
G MÉT
DÀI
DAN
52.83


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

* Chiều cao phần cột dưới :
Hd = H – Ht + H3 = 12.8 – 3.6 + 0 = 9.2 (m)
Với chân cột nằm ngay trên mặt đất nên H3 = 0 (m).
* Chiều cao cửa mái:
Theo điều kiện thông thoáng và lấy sáng cho nhà công nghiệp ta
chọn
Hcm = 2000 (mm).
* Chiều cao dàn vì kèo:
-Sử dụng dàn vì kèo điển hình hình thang có chiều cao đầu dàn H0 =
2200 (mm) phủ bì từ sóng thép góc trên đến sóng thép góc dưới tại
trục đònh vò của nhà.
-Chiều cao giữa dàn vì kèo:
L
H gd  H 0  i *
2
1 1
1
Mái lợp tấm panel BTCT nên độ dốc i    Chọn i =
8 12
10
1 30000

 H gd 2200  *
= 3700 (mm)
10
2
1 1
Hgd = 3700 (mm) thỏa mãn điều kiện H gd (  ) L 4285 3333(mm)
7 9

2. Kích Thước Theo Chiều Ngang :
- Khoảng cách từ mép ngoài cột biên đến trục đònh vò:
Q 30(T )
0
khi

a  250(mm) khi
30(T )  Q 75(T )
 500(mm) khi
Q  75(T )

Với Q = 20/5 (T), lấy a = 0(mm).
- Khoảng cách từ trục đònh vò đến trục ray:
 = 750 (mm) khi nhà có cầu trục Q  75 (T).
- Nhòp của cầu trục là khoảng cách giữa hai tim ray:
- Lct  L  2 30  2 * 0.75 28.5(m) .
Tra bảng cataloge cầu trục ứng với sức trục Q = 20/5 (T) ta thấy có nhòp
Lct =28.5 (m).
Nên  = 750 (mm) là phù hợp.
-Mặt khác để cầu trục khi di chuyển không chạm vào cột thì phải
đảm bảo điều kiện :   D  B1  (ht  a)
D 60 75 (mm), là khoảng cách an toàn giữa cầu trục và mặt

trong của cột.
Gỉa thiết D = 70 (mm).
B1 là phần đầu của cầu trục bên ngoài ray. Tra bảng cataloge cầu
trục với sức trục
Q = 20/5(T) ta có : B1 = 260 (mm)
* Chiều rộng tiết diện phần cột trên:

Trang: 3


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
   D  B1  a 750  70  260  0 420(mm)

ht 
1 1
1 1
 (10 12 ) H t (10 12 ) * 3600 360 300(mm)
Lấy ht = 400 (mm)
D   B1  ht  a 750 - 260 -400 + 0 = 90 (mm)  D = 70 (mm) thỏa mãn
điều kiện.
* Chiều rộng tiết diện phần cột dưới:
   a 750  0 750(mm)
1

hd  1
, (hd  H khi cầu trục có chế độ làm việc
1
20
  20 H  20 *12800 640(mm)
trung bình)

Lấy hd = 750 (mm).
* Nhòp cửa mái:
1 1
1 1
Lcm (  ) L (  ) * 30 15 7.5(m)  Lấy Lcm = 12 (m).
2 4
2 4
* Khoảng cách giữa các Nút dàn:
Chọn mái lợp bằng tấm panel BTCT có kích thước 1.5 x 6 (m) . Vì
vậy sử dụng dàn vì kèo có hệ thanh bụng phân nhỏ.
Khoảng cách giữa các nút của thanh cánh trên là d = 1.5 (m).
Khoảng cách giữa các nút của thanh cánh dưới là 6 (m).

12000

1500

1500 1500 1500

1500

1500

2200 1500 2000

i = 1/10

1500 1500 1500 1500

1500 1500

30000

Trang: 4

1500 1500 1500 1500

1500

1500

1500 1500


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

15001500150015001500150015001500150015001500150015001500150015001500150015001500
12000

i = 1/10

+18500
+16500

+15000

2850

2400
600

3600

2200

i = 1/10

400

+12800

+9200

9200

750

±0.000
28500
30000

A

B

KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG

II. BỐ TRÍ LƯỚI CỘT VÀ HỆ GIẰNG
1. Hệ Giằng Ở Mái :

Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ
cánh dưới dàn trở lên. Được bố trí nằm trong các mặt phẳng cánh
trên dàn, mặt phẳng cánh dưới dàn, mặt phẳng đứng giữa các
dàn.
a. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên :
Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập
trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng
chính là ổn đònh cho thanh cánh trên chòu nén của dàn, tạo nên
những điểm cố kết không chuyển dòch ra ngoài mặt phẳng dàn.
Thanh chống dọc nhà dùng để cố đònh những nút quan trọng của
nhà: nút đỉnh nóc dàn, nút đầu dàn, nút dưới chân cửa mái.

30000

90000

500 5500

6000

6000

6000

6 000

6000

6000

6000

6000

6 000

6000

6000

6000

6000

5500

HỆ GIẰNG CÁNH TRÊN
b. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới :
Trang: 5


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại vò trí có giằng
cánh trên. Nó cùng với giằng cánh trên tạo một khối cứng không
gian bất biến hình. Hệ giằng cánh dưới tại đầu hồi nhà dùng làm
gối tựa cho cột hồi, chòu tải trọng gió thổi trên tường hồi, nên còn
gọi là dàn gió.
Vì cầu trục của nhà có sức trục Q = 20 (T) nên có thêm hệ
giằng cánh dưới theo phương dọc nhà. Hệ giằng này đảm bào sự làm
việc cùng nhau cùng nhau của các khung, truyền tải trọng cục bộ tác

dụng lên một khung sang các khung lân cận.

30000

90000

500 5500

6 000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

5500

HỆ GIẰNG CÁNH DƯỚI
c. Hệ giằng đứng :
Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng, có tác
dụng cùng với các giằng nằm tạo nên khối cứng bất biến hình, giữ
vò trí và cố đònh cho dàn vì kèo khi dựng lắp.

2. Hệ giằng ở cột :
Hệ giằng ở cột bảo đảm sự bất biến hình học và độ cứng của
toàn nhà theo phương dọc nhà, chòu tải trọng tác dụng theo phương dọc
nhà và đảm bảo ổn đònh cột.

GIẰ
NG CỘ
T TRÊ
N
GIẰ
NG ĐẦ
U DÀ
N

GIẰ
NG CỘ
T DƯỚ
I

9200

3600
2200

DẦ
M CẦ
U TRỤC

500 5500

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

5500 500

90000

HỆGIẰ
NG CỘ
T

III. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG
1. Tải Trọng Tác Dụng Lên Dàn :
1.1 . Tải trọng thường xuyên:
Trang: 6


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
a. Tải trọng bản thân các lớp mái:

KÍNH
BẬU CỬA THÉP HÌNH
DÀN CỬA MÁI
CÁC LỚP MÁI

1750

i=1/10

2200

i=1/10

2 LỚP GẠC H LÁNEM VÀVỮA LÓT
LỚP CHỐNG THẤM 2 GIẤY + 3 DẦU
LỚP XI MĂNG LÓT1.5 cm
LỚP CÁC H NHIỆT BẰNG BÊTÔNG XỈ
TẤM PANEL BTCT 1,5X6 m
DÀN VÀHỆGIẰNG THÉP

Tải trọng do các lớp
mái
Tấm mái 1.5 x 6m
Lớp cách nhiệt bằng
gạch xỉ
Lớp xi măng lót
Lớp cách nước 2 giấy
3 dầu
Hai lớp gạch lá nem
Tổng

g
daN/m
3

h
(m)

500
180
0

0.0
5
0.0
3

200
0

0.0
4

gtc

gtt
(daN/m

daN/m
2

n

150

1.1

165

25

1.2

30

54

1.2

64.8

20

1.2

24

80
329

1.1

88
371.8

2)

Đổi ra phân bố trên mặt bằng với độ dốc i = 1/10 có cos  = 0.995

329
330.7 daN / m 2
0.995
371.8
gm 
373.7 daN / m 2
0.995
b. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng :
Tính sơ bộ theo công thức:
g d n * 1.2 *  d * L 1.1 * 1.2 * 0.7 * 30 27.72( DaN / m 2 )
Trong đó :
n = 1.1 là hệ số vượt tải.
g mc 

Trang: 7


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
1.2 là hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng
 d là hệ số kể đến trọng lượng dàn lấy bằng 0.6 0.9 khi dàn có
nhòp 24 36(m).
c. Trọng lượng kết cấu cửa mái :
Có thể tính theo công thức kinh nghiệm :
tc
g cm
 cm * Lcm ( Kg / m 2 mặt bằng nhà)

Trong đó :  cm = 0.5 ; Lcm là nhòp cửa mái (m).
tc
12 18( Kg / m 2 ) Đối với dàn nhòp 30 (m)
Để tính chính xác hơn ta chọn g cm
ta chọn
tc
tt
tc
g cm
13 (Kg/m2 )  g cm
1.1 * g cm
1.1 * 13 = 14.3 (DaNm/m2)
d. Trọng lượng cánh cửa mái và bậu cửa mái :
Theo kinh nghiệm: Trọng lượng bậu cửa : 100 150 (DaN/m)
Trọng lượng cánh cửa (kính và khung) : 35 40 (DaN/m2)
Ta chọn :
Trọng lượng bậu cửa trên và dưới : g btc = 150 (DaN/m)

Trọng lượng cánh cửa (kính và khung) : g ktc = 40 (DaN/m2)
Tải trọng tập trung do cánh cửa mái và bậu cửa ở chân cửa mái
(tại Nút dàn) là :
Gkb 1.1( g k *1.5 * B  g b * B) 1.1(40 *1.5 * 6  150 * 6) 1386( DaN )
Để tiện cho việc tính toán khung , ta thay chúng bằng lực tương đương
phân bố đều trên mặt bằng nhà:
g tt * L * B  2 * Gkb 14.3 * 12 * 6  2 * 1386
td
g cm
 cm cm

21.12( DaN / m 2 )

L*B
30 * 6
 Vậy tải trọng tổng cộng phân bố đều trên khung ngang là :
td
g ( g m  g d  g cm
) * B (373.7 + 27.72 + 21.12) * 6 = 2535.12 (DaN/m) = 2.535
(T/m)
1.2 . Tải trọng tạm thời (Hoạt tải sửa chữa trên mái) :
Theo TCVN 2737 – 1995 tải trọng tạm thời tiêu chuẩn trên mái là :
ptc = 75 DaN/m2 mặt bằng với hệ số vượt tải np = 1.3
Tải trọng tạm thời tính toán trên mái phân bố đều lên khung ngang
là:
p = np * ptc * B = 1.3 * 75 * 6 = 585 (DaN/m) = 0.59 (T/m)
2. Tải trọng tác dụng lên cột
a. Do phản lực của dàn :
Tải trọng thường xuyên :
g * L 2535 * 30
A

38025( Kg ) 38.025(T )
2
2
Tải trọng tạm thời :
p * L 585 * 30
A' 

8775( Kg ) 8.775(T )
2
2
b. Do trọng lượng dầm cầu trục :

Trọng lượng dầm cầu trục tính sơ bộ theo công thức sau :
2
G dct n *  dct * l dct
Trang: 8


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Trong đó: n = 1.1 là hệ số vượt tải
ldct = B = 6 (m) là nhòp dầm cầu trục, bằng bước cột.
 dct là hệ số trọng lượng dầm cầu trục, bằng 24 đến 37
với Q  75 (T) .Với sức trục Q = 20/5 (T) thì  dct = 24 (DaN/m2)
 Gdct 1.1 * 24 * 6 2  950.5 (DaN) = 0.951 (T)
Trọng lượng bản thân ray
G r n * g r * B
Trong đó: n = 1.1 là hệ số vượt tải
B = 6 (m) là bước cột
gr là trọng lượng 1 m dài ray, phụ thuộc vào loại ray. Đối
với loại ray KP70 thì gr = 52.83 (DaN/m)
 G r = 1.1 * 52.83 * 6 = 348.7 (DaN) = 0.349 (T)
 Trọng lượng bản thân dầm cầu trục và ray là :
G dct r G dct  G r = 950.5 + 348.7 = 1299 (DaN) = 1.3 (T)
G dct r đặt tại vai đỡ dầm cầu trục, là tải trọng thường xuyên.
c. Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục :
Tải trọng áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên
cột thông qua ray và dầm cầu trục. Tra bảng cataloge cầu trục, áp lực
đứng tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe lên cột là
tc
Pmax
= 25.5 (T)
p lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất của một bánh xe cầu trục

lên cột là :
Q G
20  46.5
tc
tc
Pmin

 Pmax

 25.5 7.75(T )
n0
2
Trong đó: Q sức trục của cầu trục (T)
G là trọng lượng toàn bộ cầu trục (T)
n0 là số bánh xe ở 1 bên cầu trục.

650

5000

1350

p

p

0.167

5000

650

p

p

0.825
1

6000

Áp lực thẳng
toán :

6000

x

0

1300

6000

y

0

0.167

1

Trang: 9

735
0
0.82
5

12000
0

đứng tính


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Pmax = 1.2 * 25.5 = 30.6 (T)
Pmin = 1.2 * 7.75 = 9.3 (T)
Cầu trục có bề rộng Bct = 6300 (mm) và khoảng cách giữa 2 bánh
xe K = 5000 (mm). Đặt bánh xe ở vò trí như hình vẽ trên, tính được tung
độ yi của đường ảnh hưởng . Áp lực thẳng đứng tính toán lớn nhất
và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột theo công thức :
Dmax n * n c * Pmax *  y i  G dct r 1.2 * 0.85 * 30.6 * (1 + 0.167 + 0.825) + 1.3 =
64.5 (T)
Dmin n * nc * Pmin *  y i  G dct r  1.2 * 0.85 * 9.3 * (1 + 0.167 + 0.825) + 1.3=
20.5 (T)
Trong đó : nc = 0.85 khi do hai cầu trục làm việc ở chế độ trung bình.
Các lực Dmax , Dmin đặt vào trục của nhánh đỡ dầm cầu trục của cột,
nên lệch tâm đối với trục cột dưới một đoạn e lấy xấp xỉ bằng b d/2.
Do đó tại vai cột có sinh ra momen lệch tâm ;

M max Dmax * e 64.5 * 0.75 / 2 24.2(Tm)
M min Dmin * e 20.5 * 0.75 / 2 7.7(Tm)
d. Do lực hãm ngang của xe con :
Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo
phương chuyển động. Lực hãm xe con, qua các bánh xe cầu trục, truyền
qua dầm hãm vào cột.
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe :
0.05(Q  G xc ) 0.05 * (20  8.5)
T1tc 

0.713(T )
n0
2
Trong đó : Gxc = 8.5 (T) là trọng lượng xe con.
n0 = 2 là số bánh xe ở 1 bên cầu trục.
Lực hãm ngang T1tc truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm
hãm. Gía trò T được xác đònh theo lí thuyết đường ảnh hưởng bằng
cách xếp các bánh xe cầu trục giống như xác đònh Dmax , Dmin.
T nc * n * T1tc *  y i = 0.85 * 1.2 * 0.713 * (1 + 0.167 + 0.825) = 1.5 (T)
e. Do trọng lượng cột:
Ta chọn sơ bộ trọng lượng cột trên g ct 200 (DaN/m dài)
 Gct n * g ct * H t 1.1 * 200 * 3.6 = 792 (DaN) = 0.792 (T) tác dụng tại
chân cột trên.
Ta chọn sơ bộ trọng lượng cột dưới g cd 250 (DaN/m dài)
 Gcd n * g cd * H d  1.1 * 250 * 9.2 = 2530 (DaN) = 2.53 (T) tác dụng tại
chân cột dưới.
 Tải tác dụng tổng cộng tại chân cột dưới : Gc Gcd  Gct 2.53 + 0.792
= 3.32 (T)
f. Do trọng lượng sườn tường panel :
Chọn kết cấu sườn tường bao che là tấm panel BTCT dày 60 (mm). Ta bố

trí panel sườn tường từ vai cột trở lên với chiều cao bố trí panel là H t +
H0 = 3.6 + 2.2 = 5.8 (m).
Tải trọng panel sườn tường tại chân cột trên :
Trang: 10


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Gst = 1.1 * 5.8 * 6 * 150 = 5742 (daN) = 5.74 (T)

ht

Gst

t
Gc

e
hd

3. Tải trọng gió tác dụng lên khung :
Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737 – 1995. Nhà công nghiệp 1
tầng, 1 nhòp , chiều cao nhỏ hơn 36 (m), tỷ số độ cao trên nhòp nhỏ hơn
1.5, thì thành phần động của tải trọng gió không tính đến, chỉ tính
thành phần tónh.
Áp lực gió tiêu chuẩn thuộc khu vực II - B: W0 = 83 (DaN/m2)
Gió thổi lên mặt tường dọc, tải trọng gió chuyển thành phân bố
đều lên cột khung:
Phía đón gió (gió đẩy) : q n * W0 * k * c * B (DaN/m)
Phía trái gió (gió hút) : q ' n * W0 * k * c'*B (DaN/m)
Trong đó:

n = 1.3 là hệ số vượt tải
B = 6 (m) là bước cột khung
c và c’ là hệ số khí động phía đón gió và trái gió, lấy theo bảng
6 TCVN 2737 -1995
k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng đòa
hình. Chọn đòa hình dạng B
Tại cao trình đáy dàn vì kèo: H = 12.8 (m)  k = 1.06
Tại cao trình đỉnh cửa mái: H = 18.5 (m)  k = 1.17
Vì cột có độ cao trên 10 (m) và nhỏ hơn 15 (m) nên ta phải qui đổi
tải phân bố đều suốt chiều cao cột bằng cách nhân với hệ số qui
đổi  = 1.04
q = 1.04 * 1.3 * 83 * 1.06 * 0.8 * 6 = 571 (DaN/m) = 0.57 (T/m)
q’ = 1.04 * 1.3 * 83 * 1.06 * 0.5 * 6 = 356.8 (DaN/m) = 0.36 (T/m)
Gió trong phạm vi mái, từ đáy vì kèo trở lên, được chuyển thành lực
tập trung nằm ngang đặt tại cao trình đáy dàn vì kèo :
Phía đón gió (gió đẩy) : W n * W0 * k * B *  ci * hi (DaN)
Phía trái gió (gió hút) : W ' n * W0 * k * B *  c ' i *hi (DaN)

Trang: 11


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Trong đó: hi là chiều cao của từng đoạn có hệ số khí động ci từ
đáy vì kèo trở lên.
Bảng nội suy Ce
Hệ số
Ce1


0

6
20
<60

H/L
0.5
-0.6
-0,54
-0.4
-0.4

Ce2
Trong
khoảng từ độ cao đáy dàn vì kèo
đến đỉnh cửa mái thì hệ số k được lấy trung bình :
1.06  1.17
k
1.12
2
W = 1.3 * 83 * 1.12 * 6 * (2.2 * 0.8 + 0.9 * (-0.54) + 2 * 0.7 + 0.6* (-0.8)) =
1636.5 (daN)
W’ = 1.3 * 83 * 1.12* 6 * (2.2 * (-0.6) + 0.9 * (-0.6) + 2 * (-0.6) + 0.6 * (-0.5)) =
-2479.8 (daN)

Trang: 12


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

-0.6

2200

900

-0.6

+0.7

2000

600

-0.6

-0.8
-0.54

+0.8

-0.5

28500
30000
A

B

P =0.6 T/m
g =2.535 T/m

A =38.03 T
A =8.78 T

A =38.03 T
A =8.78 T

W =1.64 T

q =0.57 T/m

W' =2.48 T
Dmax =64.5 T
Dmin =20.5 T
Mmax =24.2 Tm
Mmin =7.7 Tm
T =1.5 T

Gdct+r =1.3 T
Gst =5.7 T
Gc =3.32 T
q' =0.36 T/m

28500
30000

III. GIẢI KHUNG TÌM NỘI LỰC VÀ TỔ HP TẢI TRỌNG
TÍNH TOÁN
1. Sơ Đồ Tính Khung Ngang:
Trang: 13

Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
a. Các giả thiết:
- Để đơn giản sơ đồ tính, thay dàn vì kèo bằng xà ngang đặc có
độ cứng tương ứng đặt tại thanh cánh dưới dàn. Chiều cao tính toán
tính từ chân cột dưới đến thanh cánh dưới dàn. Nhòp tính toán là
khoảng cách giữa 2 trục trọng tâm của cột trên..
- Khi tính toán khung đối xứng với tải trọng thẳng đứng đối xứng
tác dụng trực tiếp lên xà ngang (như g và p) thì chuyển vò ngang rất
nhỏ có thể bỏ qua, lúc đó chỉ còn ẩn số là góc xoay tại liên kết
giữa dàn và cột.
- Khi tính khung với tải trọng không phải thẳng đứng tác dựng trực
tiếp lên xà ngang (như Dmax, Dmin , T, W, W’, q, q’ ) thì xem xà ngang là
cứng vô cùng, lúc đó chỉ còn ẩn số là chuyển vò ngang.
b. Sơ đồ tính khung ngang:
Khi giải khung ta tìm nội lực tại 4 tiết diện : A , Cd , Ct , B

A. Tính toán nội lực trường hợp điển hình bằng phương pháp
chuyển vò
1. Sơ Bộ Chọn Tỷ Số Độ Cứng Giữa Các Bộ Phận Khung
* Lập các tỉ số:
J1
 10
Dựa theo kinh nghiệm J1 : J2 = 7  10 nên chọn
J2
Jd
 35
Dựa theo kinh nghiệm Jd : J2= 25  40 nên chọn
J2
* Kiểm tra điều kiện:

6
�
1  1.1 
J d J1 J d H
12.8
 * 3.5 *
1.5
Trong đó:   :
L H
J1 L
30
J
  1  1  10  1  9
J2
Trang: 14


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
6
 1.4 . Vậy thỏa điều kiện để xà ngang có độ
1  1.1* 9
cứng vô cùng.
2. Tính Khung Với Tải Trọng Phân Bố Đều Trên Xà Ngang:
  = 1.5 

q
B

C

A

Dùng phương pháp chuyển vò, ẩn số là góc xoay  1 ,  2 và 1
chuyển vò ngang  ở đỉnh cột. Trường hợp ở đây là khung đối xứng,
tải trọng đối xứng nên  1 =  2 =  ,  = 0 . Ẩn số còn lại là 2 góc
xoay ở 2 nút khung.
Phương trình chính tắc: r11  R1 p 0
Trong đó: r11 là tổng mômen phản lực tại nút khung khi góc xoay 
=1
R1p là tổng mômen phản lực tại nút khung do tải trọng
ngoài gây ra.
xa
cot
Để tím r11 , cần tính M B và M B là các mômen ở nút cứng B của xà
và cột khi 2 nút của khung cùng xoay  =1.
xa
2 EJ d 2 E 3.5 J 1
MB 

0.233EJ1
L
30
cot
Đối với thanh có tiết diện thay đổi (cột bậc), thì M B được tính dựa
vào công thức cho trong bảng III.1 Phụ lục
cot
4C EJ 1
M B 
k H
J1

 1  10  1  9
Trong đó:  
J2
H
3.6
 t 
 0.28
H 12.8
A = 1 +  = 1 + 0.28 * 9 = 3.52
B = 1 +  2  = 1 + 0.282 * 9 = 1.71
C = 1 +  3  = 1 + 0.283 * 9 = 1.2
F = 1 +  4  = 1 + 0.284 * 9 = 1.06
k = 4AC – 3B2 = 4 * 3.52 * 1.2 – 3 * 1.712 = 8.12

Trang: 15


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
4 * 1.2 EJ 1
 - 0.046 EJ1
8.12*12.8
Qui ước mômen dương là mômen làm căng thớ bên trong của cột và
dàn
xa
cot
r11 = M B - M B = (0.233 + 0.046)EJ1 = 0.279EJ1


cot

M B 

R1P  R BP 

2.535 * 30 2
 190.13 (T)
12

R1P
( 190.13) 681.5


r11
0.279 EJ 1
EJ 1
Mômen cuối cùng được tính như sau:
* Ở đỉnh cột:
cot
681.5
M Bcot  M B *   0.046 EJ 1 *
 31.35 (Tm)
EJ 1
xa
681.5
M Bxa M B *   R1P 0.233EJ 1 *
 190.13  31.34 (Tm)
EJ 1
* Ở vai cột:
6 BEJ 1
6 * 1.71EJ 1 681.5

RB  R B *  
* 
*
5.3 (T)
2
k*H
8.12 * 12.8 2 EJ 1
Giải phương trình chính tắc:  

M c M Bcot  RB * H t  31.35  5.3 * 3.6  12.27 (Tm)
* Ở chân cột:
M A  M Bcot  RB * H  31.35  5.3 *12.8 36.5 (Tm)

31.35
B
12.27

C
M'g

A

36.5

* Mômen phụ sinh ra do lệch tâm giữa trục cột trên và trục
cột dưới:
h  ht
0.75  0.4
M e  A * e0  A * d
38

6.7 (Tm)
2
2
Khung đối xứng, tải trọng A đối xứng nên có thể xem xà ngang
có độ cứng vô cùng và không có chuyển vò ngang. Nội lực trong
khung do Me gây ra có thể tìm được dựa vào công thức trong bảng III.2
Phụ lục đối với cột 2 đầu ngàm. Dấu Me ngược với dấu trong bảng.
Trang: 16


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
(1   )[3B (1   )  4C ]
(1  0.28)[3 * 1.71(1  0.28)  4 *1.2]
M e 
* 6.7 1.05 (Tm)
2
8.12
4 AC  3B
6(1   )[ B  A(1   )] M e
6(1  0.28)[1.71  3.52(1  0.28)] ( 6.7)
RBT 

 0.78 (T)
2
H
8.12
12.8
4 AC  3B
R BT '  R Bt 0.78 (T)
M Ct  M Bt  R Bt * H t 1.05 + (-0.78) * 3.6 = -1.76 (Tm)

M BT 

M Cd  M Ct  M e  -1.76 - (-6.7) = 4.94 (Tm)
M A  M Bt  R Bt * H  M e 1.05 + (-0.78) * 12.8 + (-6.7 ) = -15.6 (Tm)

1.05
B
1.76 C4.94

MA

15.6

A

* Mômen sinh ra do trọng lượng dầm cầu trục, ray, cột trên,
sườn tường:
h
0.75
M dct r Gdct r * e Gdct r * d 1.3 *
0.5 (Tm)
2
2
h  ht
0.75  0.4
M Ct GCt * e GCt * d
0.792
0.14 (Tm)
2
2

h
0.75
M st Gst * e Gst * d 5.74
2.2 (Tm)
2
2
Tổng hợp các mômen lại ta được mômen tác dụng lên cột:
M tt M st  M Ct  M dct r 2.2 + 0.14 - 0.5 = 1.84(Tm)
Nội lực khung tìm được bằng cách nhân với biểu đồ M A hệ số
M tt 1.84

0.27 (vì 2 mômen này đặt tại cùng 1 vò trí và cùng chiều
Me
6.7
nhau).
MB = 1.05 * 0.27 = 0.28 (Tm)
M Ct = -1.76 * 0.27 = -0.48 (Tm)
M Cd = 4.94 * 0.27 = 1.33 (Tm)
MA = -15.6 * 0.27 = -4.21 (Tm)

Trang: 17


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

0.28
B
0.48 C1.33

Mtt

4.21

A

Trọng lượng của dầm cầu trục, ray, cột trên, sườn tường và A là
tải trọng thường xuyên nên ta có thể cộng biểu đồ mômen do M tt và
MA gây ra trực tiếp với biểu đồ nội lực do g gây ra lên dàn và cột.

30
14.5
6

B
C

Mg

A 16.7

4. Tính Khung Với Tải Trọng Tạm Thời Trên Xà Ngang:
Ta có ngay biểu đồ nội lực do tải trọng tạm thời gây ra bằng
cách nhân biểu đồ nội lực của tải trọng thường xuyên (g+A) với hệ
0.59
0.23
số
2.535
MB = ( - 31.35 + 1.05) * 0.23 = -6.97 (Tm)
M Ct (-12.27 - 1.76) * 0.23 = -3.23 (Tm)
M Cd (-12.27 + 4.94) * 0.23 = -1.69 (Tm)

MA = (36.5 - 15.6) * 0.23 = 4.81 (Tm)

Trang: 18


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

6.97
B
C
3.23
1.69

Mp

A 4.81

5. Tính Khung Với Mômen Cầu Trục Mmax , Mmin
Mmax , Mmin đồng thời tác dụng ở 2 cột. Ở đây M max xuất hiện ở
cột trái, Mmin ở cột phải. Giải khung bằng phương pháp chuyển vò với
xà ngang có độä cứng vô cùng, ẩn số chỉ còn chuyển vò ngang của
nút.
Phương trình chính tắc: r11*  + R1p = 0
Trong đó: r11 là phản lực của liên kết thêm vào tại nút khung do nút
có chuyển vò đơn vò  =1.
Dấu của phản lực và chuyển vò tại liên kết thêm theo qui ước chiều
từ trái sang phải là dương.
=1

=1

MB
RB

B
C

A
Dùng bảng III.1 Phụ lục tính được mômen và phản lực ngang đầu cột B:
EJ 1 6 *1.71 EJ 1
EJ
6B
MB 

* 2 1.3 21 (Tm)
2
2
8.12 H
4 AC  3B H
H
EJ 1 12 * 3.52 EJ 1
EJ
12 A

 5.2 31 (T)
2
3
3
4 AC  3B H
8.12 H

H
Biểu đồ mômen do  =1 gây ra còn được dùng với các loại tải trọng
khác như T hay gió nên ta tính luôn mômen tại các tiết diện của cột:
-Tiết diện vai cột:
EJ
EJ
EJ
3.6
M C M B  R B * H t 1.3 21  (  5.2 21 ) *
 0.16 21 (Tm)
H
H
12.8
H
-Tiết diện chân cột:
EJ
EJ
H
EJ
M A  M B  R B * H  1.3 21  (5.2 21 )*  3.9 21 (Tm)
H
H
H
H
RB 

Trang: 19


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

Đối với cột bên phải, mômen và phản lực có giá trò giống cột bên
trái nhưng khác dấu. Ta có biểu đồ nội lực của khung khi cho  =1 :
B
0.16

3.9

EJ 1

1.
3

EJ1

2

H

C

2

H

M

EJ1
H2
A

Cắt ngang khung tại đầu cột có lực cắt rồi chiếu xuống phương ngang
ta tìm được r11:
=1

RB

r11

R B'

EJ 1
EJ
)  0.81 21 (T)
3
H
H
Biểu đồ nội lực do Mmax , Mmin gây ra trong hệ cơ bản được xác đònh
bằng cách nhân biểu đồ nội lực do M A gây ra với hệ số
M
M
24.2
7.7
 max 
 3.6 và  min 
 1.15 (vì Mmax và Mmin đặt cùng vò trí
Me
6 .7
Me
6.7
với Me nhưng ngược chiều).

- Đối với cột trái (Mmax) :
MB = 1.05 * (-3.6) = -3.78
(Tm)
t
M C  -1.76 * (-3.6) = 6.34 (Tm)
r11  R B  R B 2 R B 2 * ( 5.2

M Cd  4.94 * (-3.6) = -17.78 (Tm)
MA = -15.6 * (-3.6) = 56.2 (Tm)
RB = -0.78 * (-3.6) = 2.8
(T)
- Đối với cột phải (Mmin):
MB’ = 1.05 * (-1.15) = -1.2 (Tm)
M Ct '  -1.76 * (-1.15) = 2.03 (Tm)
M Cd '  4.94 * (-1.15) = -5.7 (Tm)
MA’ = -15.6 * (-1.15) = 17.94 (Tm)
RB’ = 0.78 * (-1.15)= -0.9
(T)
 R1p = RB + RB’ = 2.8 + (-0.9) = 1.9 (Tm)
Giải phương trình chính tắc:  

R1P
1.9 H 2
H2

2.35
r11
 0.81 EJ1
EJ 1

Trang: 20


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Nhân biểu đồ M do  =1 gây ra với  vừa tìm được sau đó cộng với
biểu đồ nội lực Mp ta được biểu đồ nội lực cuối cùng:
M D M *   M Do

- Đối với cột trái:
EJ 2.35H 2
M B 1.3 21 *
 ( 3.78)  0.73 (Tm)
H
EJ 1
M Ct  0.16

EJ 1 2.35 H 2
*
 6.34 6 (Tm)
EJ 1
H2

M Cd  0.16

EJ 1 2.35 H 2
*
 ( 17.78)  18.2 (Tm)
H2
EJ 1

EJ1 2.35 H 2
*
 56.2 47.04 (Tm)
H2
EJ1
- Đối với cột phải:
EJ 2.35H 2
M B '  1.3 21 *
 ( 1.2)  4.3 (Tm)
EJ1
H
M A  3.9

M Ct ' 0.16

EJ 1 2.35H 2
*
 2.03 3.4 (Tm)
EJ 1
H2

M Cd ' 0.16

EJ 1 2.35H 2
*
 ( 5.7)  5.3 (Tm)
H2
EJ 1

M A' 3.9

EJ 1 2.35 H 2
*
 17.94 27.1 (Tm)
H2
EJ 1

0.73

4.3
B

18.2

C
6

A47.04

3.4

MD

5.3

27.1 A

6. Tính Khung Với Lực Hãm Ngang T
Lực T đặt ở cao trình mặt trên dầm cầu trục, cách vai cột 0.6 (m).
Ta xét lực T ở cột trái, hướng từ trái sang phải. Giải khung bằng

phương pháp chuyển vò với xà ngang có độä cứng vô cùng, ẩn số
chỉ còn chuyển vò ngang của nút.
Phương trình chính tắc: r11*  + R1p = 0
Trong đó: r11 là phản lực của liên kết thêm vào tại nút khung do nút
có chuyển vò đơn vò  =1.
Trang: 21


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
Dấu của phản lực và chuyển vò tại liên kết thêm theo qui ước chiều
từ trái sang phải là dương.

Biểu đồ M do  1 gây ra giống như trường hợp tải D max , Dmin nên ta
cũng xác đònh được:
EJ
EJ
r11 R B  R B 2 R B 2 * ( 5.2 31 )  0.81 21 (T)
H
H
Dùng công thức trong phụ lục III.2 để tính được mômen và phản lực tại
đầu cột B, B’ . Lực T đặt cách đỉnh cột là 3 (m).
H
3
3.6

0.23 <   t 
0.28
12.8
H 12.8
(1   ) 2 [(2   ) B  2C ]   (   ) 2 [(2   ) B  2C ]

 M B 
* T * H = -1.92 (Tm)
4 AC  3B 2
(1   ) 2 [3B  2 A(2   )]   (   ) 2 [3B  2 A(2   )]
R B 
* T =1.18 T
4 AC  3B 2
M(T) = MB + RB * (Ht - Hdct) = -1.92 + 1.18(3.6 - 0.6) = 1.62 (Tm)
MC = MB + (RB * Ht ) - (T * Hdct) = -1.92 + (1.18 * 3.6) - (1.5 * 0.6) = 1.43 (Tm)
MA = MB + (RB * H ) - T ( Hdct + Hd) = -1.92+ (1.18 * 12.8) - 1.5(0.6 + 9.2) = -1.5 (Tm)
1.92
B
T
C

1.5

Trang: 22

1.62
1.43

o

MT

A


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép

Cột bên phải không có ngoại lực tác dụng nên momen và phản lực
bằng không.
 R1P = RB + RB’ = 1.18 + 0 = 1.18 (T)
R1P
1.18 H 2
H2






1
.
46
Giải phương trình chính tắc:
r11
 0.81 EJ 1
EJ 1
Nhân biểu đồ M do  =1 gây ra với  vừa tìm được sau đó cộng với
biểu đồ nội lực Mp ta được biểu đồ nội lực cuối cùng:
M T M *   M To
- Đối với cột trái:
1.3EJ 1 1.46 H 2
MB 
*
 ( 1.92)  0.02 (Tm)
H2
EJ 1
1.3EJ1 5.2 EJ1

1.46 EJ1
M (T )  (

*(3.6  0.6)) *
 1.62  1.72 (Tm)
3
H2
H
H2
 0.16 EJ1 1.46 H 2
Mc 
*
 1.43 1.2 (Tm)
EJ1
H2
 3.9 EJ 1 1.46 H 2
MA 
*
 ( 1.5)  7.2 (Tm)
H2
EJ 1
 7.2  1.2
QA 
 1.5 0.59 (T)
9.2
- Đối với cột phải :
 1.3EJ1 1.46 H 2
M B' 
*
  1.9 (Tm)

H2
EJ1
M c' 

0.16 EJ 1 1.46 H 2
*
0.23 (Tm)
EJ 1
H2

3.9 EJ 1 1.46 H 2
*
5.7 (Tm)
EJ 1
H2
5.7  0.23
Q A' 
 1.5 2.1 (T)
9.2
M A' 

7. Tính Khung Với Tải Trọng Gío
Giải khung bằng phương pháp chuyển vò với xà ngang có độä
cứng vô cùng, ẩn số chỉ còn chuyển vò ngang của nút.
Phương trình chính tắc: r11*  + R1p = 0
Trong đó: r11 là phản lực của liên kết thêm vào tại nút khung do nút
có chuyển vò đơn vò  =1.
Dấu của phản lực và chuyển vò tại liên kết thêm theo qui ước chiều
từ trái sang phải là dương.
Biểu đồ M do  1 gây ra giống như trường hợp tải D max , Dmin nên ta

cũng xác đònh được:
EJ
EJ
r11 R B  R B 2 R B 2 * ( 5.2 31 )  0.81 21 (T)
H
H
Dùng công thức trong bảng III.2 Phụ lục để tìm mômen và phản lực
trong khung:
- Đối với cột trái :
Trang: 23


Đồ án: Kết Cấu Cơng Trình Thép
9 BF  8C 2
9 *1.71*1.06  8 *1.2 2
qH 2 
* 0.57 *12.8 2  4.6 (Tm)
12k
12 * 8.12
2
BC

3
AF
2
*
1
.
71
*1.2  3 * 3.52 *1.06

RBq 
qH 
* 0.57 *12.8 3.2 (T)
2k
2 * 8.12
qH t2
0.57 * 3.6 2
M Cq M Bq  RBq * H t 
 4.6  3.2 * 3.6 
3.23 (Tm)
2
2
qH 2
0.57 * 12.8 2
q
q
q
M A  M B  RB * H 
 4.6  3.2 * 12.8 
 10.33 (Tm)
2
2
- Đối với cột phải : nhân giá trò mômen trong cột trái với hệ số
q'
0.36
 
 0.63 để được giá trò mômen trong cột phải.
q
0.57
M Bq ''  4.6 * ( 0.63) 2.9 (Tm)

RBq '' 3.2 * ( 0.63)  2 (Tm)
M Cq '' 3.23 * ( 0.63)  2.03 (Tm)
M Bq 

M Aq ''  10.33 * ( 0.63) 6.5 (Tm)
o
 Biểu đồ nội lực M gio
do tải trọng gió gây ra lên khung là:
 R1P RBq  RBq ''  W  W ' 3.2  ( 2)  1.637  ( 2.48) 0.357 (T)
R1P
0.357 H 2
H2

0.44
Giải phương trình chính tắc:  
r11
 0.81 EJ1
EJ 1
Nhân biểu đồ M do  =1 gây ra với  vừa tìm được sau đó cộng với
o
biểu đồ nội lực M gio ta được biểu đồ nội lực cuối cùng:
o
M gio M *   M gio

- Đối với cột trái:
EJ 0.44 H 2
M Bq 1.3 21 *
 ( 4.6)  4.03 (Tm)
EJ 1
H

M Cq  0.16
M Aq  3.9

EJ 1 0.44 H 2
*
 3.23 3.2 (Tm)
EJ 1
H2

EJ 1 0.44 H 2
*
 ( 10.33)  12.05 (Tm)
EJ 1
H2

M Aq  M Cq qH d
 12.05  3.2 0.57 * 9.2



4.28 (T)
Hd
2
9 .2
2
- Đối với cột phải:
EJ 0.44 H 2
M Bq ''  1.3 21 *
 2.9 2.33 (Tm)
EJ 1

H
Q Aq 

M Cq '' 0.16
M Aq '' 3.9
Q Aq '' 

EJ 1 0.44 H 2
*
 ( 2.03)  1.96 (Tm)
H2
EJ 1

EJ 1 0.44 H 2
*
 6.5 8.22 (Tm)
EJ 1
H2

M Aq ''  M Cq '' q ' H d
8.22  ( 1.96) 0.36 * 9.2



0.55 (T)
Hd
2
9.2
2
Trang: 24

Đồ án: Kết Cấu Công Trình Thép
4.03
B

2.33

3.2
0 C

1.96
Mgioù

12.05

A

8.22

Trang: 25