Chuong i ket cau thep nha CN mot tang (1)

KẾT CẤU THÉP PHẦN II

KẾT CẤU THÉP
NHÀ DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP
GV. ThS. Nguyễn Như Hồng

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

1/127


KẾT CẤU THÉP PHẦN II

KẾT CẤU THÉP NHÀ DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP
Chương I: Kết cấu thép nhà cơng nghiệp một tầng

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Cơng trình Thép - Gỗ

7/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§1 Đại cương về kết cấu thép nhà công nghiệp
Nhà công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các cơng trình cơng nghiệp.
Chúng thường được áp dụng cho nhà một hay nhiều nhịp: như xưởng sản xuất,
nhà kho vì giúp tạo ra các khu nhà có diện tích và khơng gian sử dụng lớn.

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp

Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

8/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§1 Đại cương về kết cấu thép nhà công nghiệp
Với đặc điểm trên chúng cịn được áp dụng vào các cơng trình dân dụng như
trung tâm vận chuyển-phân phối hàng hóa, siêu thị, nhà thi đấu thể thao… Hình
dạng phổ biến của nhà cơng nghiệp thường là một tầng và có nhịp L≥24.0m

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

9/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§1 Đại cương về kết cấu thép nhà công nghiệp
I. Đặc điểm phân loại nhà công nghiệp
 Quy mô sản xuất

 Yêu cầu sử dụng

 Có hoặc khơng có cầu trục

 Cấu tạo mái: mái nặng và mái nhẹ

 Số tầng, số nhịp

 Vật liệu chế tạo: kết cấu nhà có thể dùng vật liệu bê tông cốt thép hoặc
thép. Khi dùng cột bê tơng, vì kèo bằng thép thì được gọi là khung hỗn
hợp.
 Sự làm việc của cầu trục: yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hệ kết cấu
chính là tải trọng động, lặp do sự làm việc của cầu trục, dễ làm cho kết cấu
bị phá hoại do hiện tượng mỏi.
Phân loại chế độ làm việc của cầu trục người ta dựa vào các yếu tố sau:
Qtb
K
=
 Hệ số sử dụng sức trục
Q
Q
n
 Hệ số sử dụng trong năm
KN =
360
 Thời gian làm việc tương đối T = t1  100(%)
t2
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

10/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§1 Đại cương về kết cấu thép nhà công nghiệp

 Sự làm việc của cầu trục (tiếp)
Chế độ làm việc của cầu trục
Chế độ làm
việc

KQ

KN

T(%)

Nhẹ

Rất hiếm khi làm việc
với sức trục Q

≤0.5

≤15

Trung bình

≤0.75

≤0.5

≤20

Nặng

≤1

≤1

≤60

Rất nặng

≈1

≤1

≥60

Khi thiết kế nhà công nghiệp, sự khác nhau của các chế độ làm việc sẽ
được thể hiện thông qua hệ số điều kiện làm việc c

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

11/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§1 Đại cương về kết cấu thép nhà công nghiệp
II. Các yêu cầu cơ bản khi thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
Yêu cầu về sử dụng

Yêu cầu về kinh tế

Phù hợp dây chuyền công nghệ, thuận Giảm giá thành (giảm các chi phí như
tiện lắp đặt thiết bị (bước cột, hướng vật liệu, chế tạo, xây lắp, duy tu…
di chuyển của cầu trục, hệ giằng…)
hoặc tính đến hiệu quả kinh tế do rút
ngắn thời gian xây dựng).
Đảm bảo độ cứng ngang và dọc nhà Việc chọn vật liệu làm kết cấu ảnh
để các thiết bị nâng và cầu trục làm hưởng rất nhiều đến giá thành (thép,
việc bình thường.
bê tơng hoặc liên hợp).
Đảm bảo chịu lực và bền lâu dưới tác Điển hình hóa cấu kiện cũng làm giảm
động của tải trọng và sự xâm thực của các chi phí cho cơng trình.
mơi trường.
Đảm bảo điều kiện thơng gió, chiếu Lựa chọn giải pháp móng phù hợp với
sáng (nhịp và chiều cao cửa trời)
loại nhà và điều kiện địa chất.

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

12/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§2 Bố trí kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng
I. Các bộ phận chính nhà cơng nghiệp
I.1 Kết cấu mái
 Kết cấu đỡ mái: phụ thuộc vào cấu tạo các lớp vật liệu mái mà kết cấu
đỡ mái có thể là kết cấu rỗng (giàn mái-vì kèo) hoặc đặc (xà ngang).

 Cửa mái: trong một số trường hợp dùng để thơng gió và chiếu sáng.
 Hệ giằng mái và xà gồ, giằng xà gồ.
 Dầm đỡ giàn mái hoặc xà ngang trong một số trường hợp.
I.2 Cột
 Cột đỡ giàn mái (xà ngang): phụ thuộc vào tải trọng mái, sức trục của
cầu trục, chiều cao diềm mái mà cột có các dạng như cột đặc, cột rỗng, cột
có tiết diện khơng đổi, có tiết diện thay đổi liên tục (cột vát) và cột bậc.
 Hệ giằng cột
I.3 Dầm cầu trục; dầm, giàn hãm
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

13/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§2 Bố trí kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng
I. Các bộ phận chính nhà cơng nghiệp (tiếp)
I.4 Hệ sườn tường
 Cột chống gió đầu hồi (cột sườn tường)
 Dầm và hệ giằng sườn tường để đỡ các tấm tường (panen, tường gạch,
tơn…) bao che xung quanh nhà.
I.5 Kết cấu móng và giằng móng

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

14/127

KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§2 Bố trí kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng
I. Các bộ phận chính nhà cơng nghiệp (tiếp)

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

15/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§2 Bố trí kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng
I. Các bộ phận chính nhà cơng nghiệp (tiếp)

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

16/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§2 Bố trí kết cấu thép nhà cơng nghiệp một tầng
II. Bố trí lưới cột
Bố trí hệ lưới cột là tìm kích thước hợp lý giữa các cột theo hai phương.
 Phương ngang nhà gọi là nhịp khung ký hiệu là L, nhịp L thường được
chọn theo mô đun 6m. Với nhà công nghiệp thường gặp L=18;24;(27);30;

(33); 36m...
 Phương dọc nhà gọi là bước cột ký hiệu là B, thường gặp B=6÷12m.
 Nhà mái nặng: nhịp L>30m, chiều cao H>15m, sức trục Q>30T thì

B=12m là hợp lý. Khi các thơng số trên nhỏ hơn thì B=6m kinh tế hơn.
 Nhà mái nhẹ: bước B có thể chọn trong khoảng từ 6m÷9m
 Khi nhà dài phải có khe nhiệt độ, khoảng cách giữa khe nhiệt độ ≤200m
theo phương dọc và ≤120m theo phương ngang nhà.

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

17/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§2 Bố trí kết cấu thép nhà cơng nghiệp một tầng
II. Bố trí lưới cột (tiếp)

 Tại vị trí có khe nhiệt độ, trục định vị đi qua
giữa khe nhiệt độ, trục của hai cột kề cận lùi
vào cách trục định vị 500mm.
 Với nhà nhiều nhịp, giải quyết khe nhiệt độ
dọc nhà bằng cách chia nhà thành 2 (nhiều)
khối riêng biệt.
Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

18/127

KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà công nghiệp một tầng
I. Phân loại khung ngang
 Tùy theo cơng năng của cơng trình khung ngang có thể là khung một

tầng một nhịp, một tầng nhiều nhịp hay nhiều tầng nhiều nhịp. Kết
cấu chính của khung ngang gồm cột và xà ngang.
 Cột: cột đặc hoặc rỗng; cột không thay đổi tiết diện, cột vát hoặc cột
bậc. Cột có thể liên kết khớp hoặc ngàm với móng.
 Xà ngang: dầm hoặc giàn. Xà ngang liên kết khớp hoặc cứng với cột.
 Cầu trục có thể bố trí ở một nhịp hay ở các nhịp khác nhau; trong một
nhịp thường có hai cầu trục, có thể bố trí hai lớp cầu trục.
 Hiện nay khung thép sử dụng vật liệu thép cường độ cao, cấu kiện có
tiết diện dạng chữ

I tổ hợp (còn gọi là khung thép tiền chế) được dùng

phổ biến. Điển hình có thể kể đến Zamil Steel, PEB Steel.
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

19/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà công nghiệp một tầng

I. Phân loại khung ngang (tiếp)

Nhà máy luyện thép

Nhà máy lắp ráp máy bay

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

20/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà công nghiệp một tầng
I. Phân loại khung ngang (tiếp)

Khung thép tiền chế
1-khung đầu hồi; 2-xà gồ mái; 3-khung giữa; 4-cửa mái; 5-tấm mái; 6-tấm lấy sáng;
7-máng nước; 8-cửa chớp; 9-cửa đẩy; 10-tấm tường; 11-cửa sổ; 12-cột khung;
13- giằng cột, giằng mái; 14-tường xây; 15-xà gồ tường; 16-cửa đầu hồi;
17-mái hắt; 18-cột sườn tường.
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

21/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà công nghiệp một tầng
I. Phân loại khung ngang (tiếp)

Khung tiền chế 1 nhịp

Khung tiền chế
nhiều nhịp

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

22/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
II. Kích thước của khung một nhịp nhà mái nặng
II.1 Kích thước theo phương đứng
 Cột trờn Htr=H2+Hdct+Hr
H2=Hc+100mm+f
ổ1 1 ử
Hdct = ỗ ữ B
è 8 10 ø
 Cột dưới Hd=Hsd -Htr+H3
 Hsd =H1+H2
 H3=6001000
 Chiều cao toàn cột: H=Htr+Hd
 Chiều cao đầu giàn hđd phụ thuộc vào hình dạng giàn (L=24÷36m)
 Giàn hình thang hđd=2200

 Giàn cánh song song hđd=3100
Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

23/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
II. Kích thước của khung một nhịp nhà mái nặng (tiếp)
II.2 Kích thước theo phương ngang
 Cầu trục tiêu chuẩn Nga
 Khoảng cách a
a (mm)

Sức trục Q (T)

0

Q=0 hoặc Q<20

250

20≤Q≤75

500

Q>75

 Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị λ
 (mm)

Sức trục Q (T)

750

Q<75

1000

Q>75 khơng có lối đi

1250

Chế độ làm việc nặng, có lối đi

 Chiều cao tiết diện cột trên ht=(1/10÷1/12)Htr
 Chiều cao tiết diện cột dưới hd=(1/15÷1/20)H
 Kiểm tra điều kiện an tồn λ>B1+(ht -a)+D
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

24/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
II. Kích thước của khung một nhịp nhà mái nặng (tiếp)

II.2 Kích thước thep phương ngang (tiếp)
 Cầu trục sản xuất trong nước
 Sử dụng của các hãng như ABUS,
NIPPON, Quang Trung,….
 Các kích thước trên có thể lấy bất kỳ,
và chỉ cần đảm bảo kích thước khe hở
an toàn giữa cầu trục và mép cột

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

25/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
III. Kích thước của khung một nhp nh mỏi nh

Q

H=H1+K1(3)+100+ hx

1 ử
ổ 1
hc = ỗ

ữH
10
12

ố
ứ

hxL/40

Nhp L, H1 và sức trục Q được xác định theo công năng.
 S, Zmin và K1 (K3) được xác định theo catalog của nhà sản xuất cầu trục.
 i được xác định theo yêu cầu thoát nước mái (cá biệt i=30%)
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

26/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
III. Kích thước của khung một nhịp nhà mái nhẹ (tiếp)
 Bước khung B là khoảng cách giữa các đường
tim của hai cột khung chính kề nhau. Bước
khung thông dụng nhất là 6-9m (B18m).
 Cấu kiện tiết diện chữ I tổ hợp không đổi
hoặc thay đổi tuyến tính theo chiều dài.
 Chiêu cao tiết diện cột: hc=(1/10-1/15)H; bề rộng tiết diện cột: bc=(0.3-0.5)hc
 Liên kết tại chân cột có thể là ngàm hoặc khớp:
- Liên kết ngàm: cột tiết diện không đổi, dùng cho nhà cầu trục nặng hoặc TB
- Liên kết khớp: cột tiết diện thay đổi (cột vát), dùng cho nhà kho hoặc cầu trục
nhẹ.

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp

Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

27/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
III. Kích thước của khung một nhịp nhà mái nhẹ (tiếp)
 Tiết diện xà ngang thay
đổi cách đầu cột một đoạn
(0.175÷0.225)L, tiết diện
đoạn xà ngang cịn lại
thường lấy không đổi.
 Chiều cao tiết diện nách khung: h1≥(1/40)L; thường chọn h1=hc
 Chiều cao tiết diện xà không đổi: h1=0.6h1; h2=(1.2-2)bx
 Bề rộng tiết diện xà thường chọn bx≈bc

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp
Bộ môn Công trình Thép - Gỗ

28/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
III. Kích thước của khung một nhịp nhà mái nhẹ (tiếp)

 Cửa mái phải đảm bảo được các yêu cầu kinh tế, thẩm mỹ, dễ lắp dựng.

Kích thước cửa mái xác định dựa vào điều kiện thơng gió và thốt nhiệt.
Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

29/127


KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

§3 Khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng
IV. Kích thước của khung nhiều nhịp
 Tùy theo yêu cầu sử dụng và kiến trúc mà các nhịp và chiều cao có thể
giống hoặc khác nhau
 Việc xác định kích thước đứng và ngang được xác định tương tự nhưng
khung một nhịp.

Khoa Xây dựng Dân dụng và Cơng Nghiệp
Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ

30/127