Đồ án Kết cấu thép 2: Thiết kế nhà công nghiệp

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

Lời nói đầu.
Mơn học kết cấu thép là một mơn học quan trong của ngành xây dựng. Vì vậy đồ
án kết cấu thép 2 là một trong những đồ án lớn và khó của sinh viên khoa xây dựng.
Trong q trình làm đồ án là thời gian sinh viên học hỏi được nhiều kiến thức từ
những lý thuyết sách vở cho đến những kiến thức thực tế, những kiến thức đó được
truyền đạt từ giảng viên thông qua đồ án đề sinh viên có thể thiết kế cơng trình phù
hợp với thực tiễn. Việc làm đồ án giúp sinh viên hiểu hơn về lý thuyết và rèn luyện
them các kỹ năng cho bản thân như làm thuyết minh, hiểu và dựng bản vẽ và kỹ năng
bảo vệ đồ án trước giảng viên.
Trong đồ án kết cấu thép 2 này, em được giao thiết kế một nhà công nghiệp gần với
thực tế. Với những kiến thức cơ bản và cũng có những hạn chế do chưa hiểu thấu đáo
hết nội dung nên đồ án khơng thể tránh khỏi các sai sót. Những sai sót trong bài và
những chi tiết chưa phù hợp với thực tiễn mong nhận được sự góp ý và hướng dẫn của
giảng viên để em có thể đúc kết them kiến thức cho chính bản thân mình.
Trong q trình làm đồ án em chân thánh cảm ơn sự nhiệt tình hướng dẫn của thầy
Hồng Bắc An là giảng viên phụ trách lớp học phần đã hướng dẫn và giải đáp các thắc
mắc của em trong chính đố án này. Chân thành cảm ơn thầy.
Sinh viên thực hiện.

Lý Văn Vinh.

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: TS Hoàng Bắc An

Mục lục
Lời nói đầu.................................................................................................................... 1
Mục lục......................................................................................................................... 2
CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.........................................................6
0.1. Mục đích yêu cầu của đồ án:...............................................................................6
0.2. Nội dung và khối lượng yêu cầu:........................................................................6
0.2.1. Đề tài và số liệu:..........................................................................................6
0.2.2. Khối lượng yêu cầu:....................................................................................7
CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU....................................................................8
1.1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà công nhiệp:....................................8
1.1.1. Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng:........................................................8
1.1.2. Sơ đồ khung ngang......................................................................................8
1.2. Kích thước chính của khung ngang:...................................................................8
1.2.1. Kích thước cột:............................................................................................8
1.2.2. Kích thước dàn:...........................................................................................9
1.3. Hệ giằng:........................................................................................................... 11
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHUNG NGANG........................................................12
2.1. Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung:............................................................12
2.1.1. Tải trọng tác dụng lên dàn:........................................................................12
2.1.2. Tải trọng tác dụng lên cột:.........................................................................12
2.1.2.1. Do phản lực của dàn:..........................................................................12
2.1.2.2. Do trọng lượng dầm cầu chạy:...........................................................12
2.1.2.3. Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy:...............................................12
2.1.2.4: Do lực hãm của xe con:......................................................................13
2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường:.....................................................14
2.1.3. Tải trọng gió lên khung:............................................................................14
2.2. Tính nội lực khung:...........................................................................................15
2.2.1. Sơ đồ tính của khung:................................................................................15

2.2.2. Biểu đồ nội lực cột trục A:.........................................................................17
2.2.2.1: Tĩnh tải:..............................................................................................17
2.2.2.2: Hoạt tải:..............................................................................................18
2.2.2.7. Tính khung với tải trọng gió trái:.......................................................19
2.2.2.8. Tính khung với tải trọng gió phải:......................................................20
2.2.2.3. Tính khung với momen cầu chạy trái:................................................21

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
2.2.2.4. Tính khung với momen cầu chạy phải:..............................................22
2.2.2.5. Tính khung với lực hãm trái:..............................................................23
2.2.2.6. Tính khung với lực hãm phải:............................................................24
2.3. Xác định nội lực tính tốn:................................................................................25
2.3.1. Ngun tắc tổ hợp nội lực:........................................................................25
2.3.2. Bảng tổ hợp nội lực:..................................................................................25
2.3.2.1. Nội lực của cột trục A:.......................................................................26
2.3.2.2. Tổ hợp nội lực:...................................................................................27
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT.................................................................................28
3.1. Xác định chiều dài tính tốn của cột:................................................................28
3.1.1. Chiều dài tính tốn trong mặt phẳng khung:..............................................28
3.1.2. Chiều dài tính tốn ngoài mặt phẳng khung:.............................................28
3.2. Thiết kế tiết diện cột:........................................................................................29
3.2.1. Tiết diện cột trên:.......................................................................................29
3.2.1.1. Dạng tiết diện:....................................................................................29

3.2.1.2. Chọn tiết diện:....................................................................................29
3.2.1.3. Kiểm tra tiết diện đã chọn:.................................................................30
3.2.2. Tiết diện cột dưới:......................................................................................39
3.2.2.1. Cấu tạo cột:........................................................................................39
3.2.2.2. Chọn tiết diện:....................................................................................39
3.2.2.3. Kiểm tra tiết diện từng nhánh cột tại chân cột:...................................42
3.2.2.4. Kiểm tra ổn định toàn cột phương trục ảo với ngẫu lực do lực dọc hai
nhánh gây ra:...................................................................................................45
3.3. Thiết kế các chi tiết cột:....................................................................................48
3.3.1. Nối cột trên với phần cột dưới – vai cột:...................................................48
3.3.1.1. Mối nối hai phần cột:.........................................................................48
3.3.1.2. Cấu tạo và tính tốn vai cột:...............................................................49
3.3.2. Chân cột – liên kết cột với móng:..............................................................51
3.3.2.1. Cấu tạo chân cột:................................................................................51
3.3.2.2. Tính tốn chân cột cho từng nhánh cột:..............................................51
3.3.2.3. Tính tốn liên kết chân cột với móng – Bu lơng neo..........................58
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO..................................................................60
4.1. Sơ đồ và kích thước chính của dàn:..................................................................60
4.2. Tải trọng và nội lực của dàn:............................................................................60
4.2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn:........................................................................60
SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
4.2.2. Nội lực tính tốn các thanh dàn:................................................................61
4.2.3. Tổ hợp nội lực thanh dàn:..........................................................................62

4.3. Xác định tiết diện các thanh dàn:......................................................................64
4.3.1. Chiều dài tính tốn các thanh dàn:.............................................................64
4.3.2. Cấu tạo thanh và nút:.................................................................................64
4.3.2.1. Những yêu cầu cấu tạo chung của dàn:..............................................64
4.3.2.2. Các dạng tiết diện thanh dàn:.............................................................64
4.3.3. Thiết kế tiết diện thanh dàn:......................................................................65
4.3.3.1. Thiết kế thanh dàn chịu nén đúng tâm:...............................................65
4.3.3.2. Kiểm tra thanh dàn đã chọn chịu kéo:................................................66
4.3.4. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn:..........................................................67
4.4. Tính tốn các chi tiết của dàn:..........................................................................68
4.4.1. u cầu chung:..........................................................................................68
4.4.2. Nút khơng có nối thanh cánh:....................................................................69
4.4.2.1. Chi tiết 3:............................................................................................69
4.4.2.2. Chi tiết 4:............................................................................................70
4.4.2.3. Chi tiết 5:............................................................................................71
4.4.3. Nút có nối thanh cánh:...............................................................................73
4.4.3.1. Chi tiết 6:............................................................................................73
4.4.3.2. Chi tiết 7:............................................................................................74
4.4.4. Nút nối ở công trường:..............................................................................75
4.4.4.1. Chi tiết 8:............................................................................................75
4.4.4.2. Chi tiết 9:............................................................................................77
4.4.4.3. Chi tiết 10:..........................................................................................79
4.4.5. Nút liên kết dàn với cột:............................................................................80
4.4.5.1. Chi tiết 11:..........................................................................................80
4.4.5.2. Chi tiết 12:..........................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................85

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
0.1. Mục đích yêu cầu của đồ án:
Đồ án kết cấu thép 2 là đồ án thứ tư của sinh viên khoa xây dựng. Thông qua kiến
thức đã được học trên lớp và những hiểu biết được bổ sung them thơng qua q trình
làm đồ án đã hỗ trợ them cho sinh viên ở một số mặt như:
- Giúp sinh viên ôn lại kiến thức đã được học ở học phần kết cấu thép 1 và biết
cách vận dụng các kiến thức đó vào một cơng trình thực tế.
- Biết thêm về cấu tạo của một cơng trình thép gồm những bộ phận và cấu trúc ra
sao.
- Giúp sinh viên làm quen với một cách làm một đồ án khác so với các đồ án đã
được học trước đây.

0.2. Nội dung và khối lượng yêu cầu:
0.2.1. Đề tài và số liệu:
- Thiết kế nhà công nghiệp một tầng 2 nhịp gồm: một nhịp chính có cầu trục và một
nhịp phụ khơng cầu trục.

Hình 0.1: Sơ đồ nhà công nghiệp một tầng – hai nhịp.
- Số liệu thiết kế:
+ Chiều dài nhà: ∑B = 120 + 6*4 = 144 (m).
SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 5

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
+ Bề rộng nhịp chính AB: L1 = 27m.
+ Bề rộng nhịp phụ BC: L2 = 15m.
+ Bước khung: B = 6m.
+ Sức nâng cầu trục và chế độ làm việc: Q = 30/5 (T) – Nặng.
+ Cao trình mặt ray: H1 = 12,8 + 0,052x52 = 15,5m.
+ Chiều cao chênh lệch 2 khung: Hk = 4m.
+ Mái lộp tôn: độ dốc 10%
+ Kết cấu mái: nhịp chính – dàn cánh song song.
nhịp phụ - dầm thép.
+ Cường độ thép CT34 có: fu = 34 kN/cm2, f = 21 kN/cm2, fv = 12,2 kN/cm2, fc =
30,9 kN/cm2.
+ Hệ số điều kiện làm việc: γc = 0,9
+ Module đàn hồi của thép E = 21000 (kN/cm2)
+ Bê tơng B20 có: Rb = 1,15 kN/cm2, Rbt = 0,09 kN/cm2.
+ Que hàn N42 có: fwf = 18 kN/cm2, fws = 16,65 kN/cm2.
+ Bu lông 5.6 có: fvb = 19 kN/cm2, ftb = 21kN/cm2.
+ Vùng gió II địa hình A có: qo = 0,95 kN/m2
+ Liên kết dàn với cột là liên kết cứng.

0.2.2. Khối lượng yêu cầu:
- Thiết kế sơ đồ kết cấu khung ngang cho nhà công nghiệp một tầng – hai nhịp, xác
định hệ giằng.
- Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung ngang.
- Dựng mơ hình tính tốn bằng phần mềm, xuất kết quả nội lực và tổ hợp nội lực
cho cột trục A hoặc B và dàn mái.
- Tính tốn thiết kế cột trục A hoặc B và thiết kế dàn mái.

- Thiết kế các chi tiết cột và chi tiết nút dàn.
- Thể hiện bản vẽ khung ngang, các cột – dàn và các chi tiết thiết kế trên 2 bản vẽ
A1.

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU
1.1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà công nhiệp:
1.1.1. Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng:
- Nhà công nghiệp một tầng là kết cấu được cấu tạo từ các khung ngang liên kết với
nhau thông qua các hệ chống dọc lớp trên và hệ giằng dọc lớp dưới. Hệ khung liên kết
với nhau được gia cố tang độ cứng cho tồn bộ cơng trình bằng các hệ giằng cột và
các hệ giằng ngang lớp trên và lớp dưới tạo thành một hệ bất biến hình và chịu các tải
trọng cục bộ.
- Các nhà cơng nghiệp cịn có cấu tạo các cửa mái để lấy gió, các cửa mái cũng
được bố trí hệ giằng như hệ giằng mái.
- Với các nhà cơng nghiệp có chiều dài lớn thì được bố trí các khu nhiệt độ, khi đó
cơng trình được chia thành các khối riêng biệt và cấu tạo như một nhà.
- Ở các vị trí đầu và cuối một khối nhà các bước cột được bố trí lùi vào một đoạn
khoảng 500mm cho việc lắp đặt hệ sườn tường chắn gió. Các hệ sườn tường này cũng
có thể được sử dụng ở giữa các bước khung để chịu tải trọng gió giảm tải trọng tác
dụng lên khung ngang.

1.1.2. Sơ đồ khung ngang.
- Khung ngang được cấu tạo bằng các côt và hệ dàn mái. Các cột của nhịp chính là
các cột bậc với cột trên là cột đặc và cột dưới là cột rỗng bản giằng do nhà có hệ cầu
trục tải trọng 30T (với nhà công nghiệp tải cầu trục dưới 30T sử dụng cột đặc, từ 3075T nên sử dụng cột rỗng bản giằng và trên 75T thì sử dụng cột rỗng thanh giằng).
Cột của nhịp phụ không có cầu trục thì sử dụng cột đặc.
- Hệ dàn mái là hệ dàn cánh song song đỡ các tấm lợp là tole. Hệ cửa mái dọc nhà
với chiều cao sơ bộ là 1,5m và bề rộng là 6m do ngày nay việc lấy gió tự nhiên làm
mát bị hạn chế chủ yếu sử dụng thơng gió cưỡng bức nên bề rộng cửa mái không lấy
lớn như các công thức sơ bộ.

1.2. Kích thước chính của khung ngang:
1.2.1. Kích thước cột:
- Chọn chiều cao mặt ray tới đỉnh cầu trục Hc dựa theo nhịp của cầu trục:
Lk = L1 - 2λ = 25,5 (m).
tra catalo cầu trục ta được: Hc = 2,75 (m).
- Chiều cao mặt ray đến mép dười vì kèo: H 2 = Hc + 0,1 + f = 2,75 + 0,1 + 0,15 =3
(m)
với: 0,1 (m) là khe hở an tồn giữa cầu trục và vì kèo
SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
f là kích thước xét đến độ võng của dàn vì kèo thường chọn 0,15 (m).
- Chiều cao sử dụng: H = H1 + H2 = 18,5 (m).
- Chiều cao thực của cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dàn:
Ht = H2 + Hdc + Hr = 3 + 0,7 + 0,2 = 3,9m

với: chiều cao dầm cầu trục Hdc = (1/8 : 1/10)B = 0,6 : 0,75 (m)
chiều cao của ray Hr thường lấy 0,2 (m).
- Chiều cao thực cột dưới từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện:
Hd = H – Ht + H3 = 18,5 – 3,9 + 0,9 = 15,5 (m)
với: H3 là phần cột chơn dưới cao trình thường chọn 0,6 – 1 (m).
- Vì sức cần trục Q = 30T nên ta chọn:
+ Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột; a = 0mm.
+ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị: λ = 750mm
1 1
- Chiều cao tiết diện cột trên: h t  ( � )H t  325 �390(mm) và ht thường chọn
12 10
theo bội số của 250mm => chọn ht = 500mm
- Chiều cao tiết diện cột dưới: hd = a + λ = 750 (mm)

1.2.2. Kích thước dàn:
�1 1 � �1 1 �
L� � �
* 26  1,73 �3, 25(m) →chọn hdan =
- Chiều cao dàn: h dan  � � �
15 8 � �
15 8 �
�
1,8m.
- Độ dốc dàn: i = 10% tương ứng nghiêng một góc 5o43’
- Chiều cao cửa mái chọn 1,5m và bề rộng 6m.
- Chiều cao dầm mái nhịp BC chọn hBC = 500mm.
- Chiều cao thực cột trục C:
HC = (H + 0,9) + hdan – Hk – L2*i – hBC =(18,5 + 0,9) + 1,8 – 4 – 15x0,1 – 0,5 =
15,2m.
- Yêu cầu kỹ thuật: Khoảng cách nút dàn cánh dưới thường từ 3–6m, ta chọn

khoảng cách nút dàn cánh dưới là 3m do mái sử dụng tôn lợp nên khoảng cách xà gồ
thiết kế cách nhau 1,5m nên khoảng cách thanh bụng đứng chọn 3m. Góc giữa thanh
xiên và thanh cánh dưới thiết kế từ 35–55o.

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 8


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
TS Hoàng Bắc An

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

GVHD:

Trang 9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
TS Hồng Bắc An

GVHD:
Hình 1.1: Kích thước khung ngang.

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hồng Bắc An

Hình 1.2: Mơ hình dàn mái

1.3. Hệ giằng:
- Hệ giằng mái cánh trên: gồm thanh chống dọc (xà gồ) và giằng xiên. Thanh chống
dọc liên kết các dàn vì kèo thành một khối và được bố trí theo khoảng cách lắp ghép các
tấm tôn, nên khoảng cách xà gồ được chọn là 1,5m. Giằng xiên là các thanh chéo chữ
thập được bố trí ở hai khoang đầu của mái, khoảng cách các hệ giằng xiên từ 50–60m;
nhà công nghiệp thiết kế có chiều dài 144m nên được thiết kế bốn hệ giằng xiên với
khoảng cách các hệ giằng xiên lần lượt là 48–42–48m.
- Hệ giằng mái cánh dưới: gồm thanh chống dọc, giằng ngang và giằng dọc. Thanh
chống dọc cánh dưới bố trí cho 3 vị trí là hai mép dàn là giữa dàn để tạo liên kết các dàn
vì kéo. Giằng ngang được bố trí theo vị trí của hệ giằng xiên cánh trên. Giằng dọc được
bố trí cho nhà có cần trục làm việc nhằm chịu lực hãm của cần trục, khoảng cách của
giằng dọc là 60m với cần trục có chế độ làm việc nặng; cơng trình cịa nhịp chính 27m
nên bố trí giằng dọc ở hai khoang đầu theo phương ngang.
- Hệ giằng đứng: được bố trí theo vị trí hệ giằng ngang, vì nhà khơng có cầu trục treo
nên khơng cần bố trí giằng đứng dọc suốt nhà. Theo phương ngang thì khoảng cách giằng
đứng là 12-15m, nhịp chính 27m nên được bố trí ba vị trí giằng đứng là ở hai đầu gối tựa
dàn và giữa dàn.
- Hệ giằng cột: cũng được bố trí tại vị trí có giằng mái đảm bảo khoảng cách của giằng
cột là 75m từ đầu khối đến giằng cột dưới đầu và 50m giữa các hệ giằng cột. Giằng cột
gồm giằng trên và giằng dưới; ở gian đầu và cuối của một khối ta sẽ khơng bố trí hệ
giằng dưới. Góc giữa các thanh giằng theo phương ngang là 35-55o do không phù hợp
với điều kiện này nên cột dưới được bố trí thêm thanh chống phụ ở giữa chiều cao cột.

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHUNG NGANG
2.1. Tính tốn tải trọng tác dụng lên khung:
2.1.1. Tải trọng tác dụng lên dàn:
- Tĩnh tải:
+ Trọng lượng bản thân dàn: sử dụng phần mềm SAP2000 sẽ tự tính trọng lượng bản
thân.
+ Trọng lượng mái: gồm tole và xà gồ
• Tải tiêu chuẩn của mái lấy gtcmái = 0,12 kN/m2
• Tải tính tốn của mái: gttmái = 0,12*1,1 = 0,132 kN/m2
• Tải mái tác dụng lên khung ngang: gmái = 0,132xB = 0,132*6 = 0,792 kN/m
- Hoạt tải:
+ Tải trọng mái là tải trọng sửa chữa được lấy theo tiêu chuẩn qtcmái = 0,3 kN/m2.
+ Hoạt tải mái tính tốn: qttmái = 0,3*1,3 = 0,39 kN/m2
+ Tải tác dụng lên khung ngang: qmái = 0,39*6 = 2,34 kN/m

2.1.2. Tải trọng tác dụng lên cột:
2.1.2.1. Do phản lực của dàn:
Phản lực của dàn sau khi máy phân tích tính tốn sẽ được truyền vào cột. Do khơng
tách dàn ra tính riêng lẻ nên khơng xét đến phản lực này.
2.1.2.2. Do trọng lượng dầm cầu chạy:

- Sử dụng công thức Gdcc = αdctL2dct daN
với: hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục lấy từ 24 ÷ 37 cho Q = 20 ÷ 75T, cần
trục cơng trình có sức trục 30T chọn αdct = 27.
Ldct là bước cột trong nhà (m).
 Gdcc = 27*62 = 972 daN = 9,72 kN.
2.1.2.3. Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy:
- Thông số cầu trục:
Bề rộng B
(m)
6,3

Đáy K
(m)
5,1

Áp lực bánh xe lên
ray Pmax (T)
33

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trọng lượng
xe con (T)
12

Trọng lượng toàn
cầu trục (T)
56,5

Trang 12


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
Q +G
30 +56,5
- Pmax =
- 33 =10, 25T
2
2

- Áp lực nhỏ nhất: Pmin =

- Vị trí bất lợi của tải trọng cầu trục: sử dụng lý thuyết đường đàn hồi khi các xe di
chuyển trên dầm cầu trục.

- Áp lực lớn nhất và áp lực bé nhất của cần trục tác dụng lên vai cột.
Dmax = n.nc.Pmax.Σyi = 1,2x0,9x33x1,933 = 68,9 (T) = 689 (kN)
Dmin = n.nc.Pmin.Σyi = 1,2x0,9x10,25x1,933 = 21,4 (T) = 214 (kN)
với: n là hệ số vượt tải lấy 1,2.
nc là hệ số tổ hợp lấy 0,9 đối với hai cần trục có chế độ làm việc nặng.
Σyi là tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới các vị trí bánh xe
cần trục.
2.1.2.4: Do lực hãm của xe con:
- Sử dụng công thức: T = n.nc.T1.Σyi
To
no

với: T1 là lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe T1 =

To là lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục:

f (Q  G xc )n ,xc
1
To 
 0, 2x(30  12)x  4, 2(T)
n xc
2
no số bánh xe ở một bên cầu trục.
f là hệ số ma sát lấy 0,1 đối với móc mềm và 0,2 với móc cứng.
1
2

'
nxc tổng số bánh xe của xe con, n’xc là số bánh xe hãm thường n xc = n xc

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
- Ta được: T1 

To 4, 2

 2,1(T) .
no

2

- Lực hãm của xe con: T = 1,2*0,9*2,1*1,933 = 4,4 (T) = 44 (kN).
2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường:
- Tải tiêu chuẩn của tường lấy gtctường = 0,15 kN/m2
- Tải tính tốn của tường: gtttường = 0,15*1,1 = 0,165 kN/m2
- Tải tường tác dụng lên cột: gtường = 0,165xB = 0,132*6 = 0,99 kN/m

2.1.3. Tải trọng gió lên khung:
- Tải trọng gió: được tính tốn theo tiêu chuẩn 2737:1995
- u cầu đề tài: vùng gió II có Wo = 95 daN/m2 và địa hình A
- Áp lực gió phân theo độ cao: W = n.c.k.Wo.B
với: n là hệ số vượt tải lấy 1,2
c là hệ số khí động được xác định theo mục 14 Bảng 6 tiêu chuẩn 2737:1995
k là hệ số độ cao tra theo Bảng 5 tiêu chuẩn 2737:1995
B là bước khung 6m

Hình 2.1. Hệ số khí động.
- Áp lực gió tác dụng khi gió thổi từ trái sang phải:
Điểm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11

Cao độ (m)
10
20,3
21,35
22,85
23,15
22,85
21,35
20,3
16,3
14,8
10

Hệ số khí động c
+0,8
+0,8
-0,2
+0,6
-0,7
-0,6
-0,5
-0,6
-0,5
-0,5
-0,5

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Hệ số độ cao k
1
1,292
1,3
1,313
1,315
1,313
1,3
1,292
1,253
1,238
1

Áp lực gió q (daN/m)
547,2
707
-177,8
538,9
-629,6
-538,9
-444,6
-530,2
-428,5
-423,4
-342

Trang 14

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
- Áp lực gió tác dụng khi gió thổi từ phải sang trái:
Điểm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Cao độ (m)
10
20,3
21,35
22,85
23,15
22,85
21,35
20,3
16,3
14,8
10

Hệ số khí động c

-0,5
-0,5
-0,5
-0,6
+0,6
+0,3
-0,3
+0,7
-0,2
+0,8
+0,8

Hệ số độ cao k
1
1,292
1,3
1,313
1,315
1,313
1,3
1,292
1,253
1,238
1

Áp lực gió q (daN/m)
-342
-441,9
-444,6
-537,6

539,7
269,4
-266,8
618,6
-171,4
677,4
547,2

- Khi gán tải trọng gió lên mái khi gán là gán vng góc với mái nên phải nhân theo
chiều dài nhận gió ở phương nghiêng.

2.2. Tính nội lực khung:
2.2.1. Sơ đồ tính của khung:
- Khung được giao thiết kế là khung một tầng – hai nhịp nên mơ hình được dựng là một
tầng – hai nhịp.
- Hệ dàn mái được mô phỏng theo hệ dàn mái thiết kế cho cơng trình, khơng có sự quy
đổi hệ dàn thành thanh tương đương. Các thanh trong hệ dàn được giải phóng liên kết
khớp như các lý thuyết tính và những gì đã học.
- Cột chính trong khung (trục A & B) là cột bậc được mô hình theo tính tốn trọng tâm
tiết diện từng cấu kiện. Với cột rỗng được mô phỏng thành hai nhánh cột làm việc tương
quan với hệ bản giằng là các thanh nối có tiết diện theo tiết diện bản giằng.
- Các cấu kiện nhịp phụ là các cấu kiện đặc mô phỏng bằng từng tim trục.
- Liên kết gối của cột là liên kết ngàm của toàn cột và đất. Tuy nhiên với cột rỗng đó là
liên kết gối cố định của từng nhánh cột với đất. Cột rỗng được cấu tạo hai nhánh liên kết
với nhau bằng bản giằng thành một cấu kiện chung (giống một hệ dàn) với hai liên kết
gối cố định sẽ ngăn cản chuyển vị xoay chân cột rỗng, lúc đó mỗi nhánh cột chủ yếu là
lực dọc nhưng xét toàn cột sẽ xuất hiện momen trong mặt phẳng làm việc của cột (một
ngẫu lực hình thành từ lực dọc hai nhánh).

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2

MSSV: 13520801452

Trang 15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
TS Hồng Bắc An

GVHD:

Hình 2.1. Sơ đồ mô phỏng khung trong phần mềm SAP2000.

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

2.2.2. Biểu đồ nội lực cột trục A:
2.2.2.1: Tĩnh tải:

Lực dọc N (kN)

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

Trang 17


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
2.2.2.2: Hoạt tải:

Lực dọc N (kN)

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

Trang 18


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
2.2.2.7. Tính khung với tải trọng gió trái:

Lực dọc N (kN)

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

Trang 19


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
2.2.2.8. Tính khung với tải trọng gió phải:

Lực dọc N (kN)

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

Trang 20


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
2.2.2.3. Tính khung với momen cầu chạy trái:

Lực dọc N (kN)

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

Trang 21


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An
2.2.2.4. Tính khung với momen cầu chạy phải:

Lực dọc N (kN)

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

2.2.2.5. Tính khung với lực hãm trái:
SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 22


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

Lực dọc N (kN)

Lực cắt Q (kN)

Momen M (kNm)

2.2.2.6. Tính khung với lực hãm phải:
SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 23


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

Lực dọc N (kN)

Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm)

2.3. Xác định nội lực tính tốn:
2.3.1. Ngun tắc tổ hợp nội lực:
SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 24


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: TS Hoàng Bắc An

- Tổ hợp cơ bản 1: là tổ hợp của một tĩnh tải và một hoạt tải với hệ số tổ hợp là 1.
- Tổ hợp cơ bản 2: là tổ hợp của một tĩnh tải hệ số 1 và nhiều hoạt tải với hệ số 0,9.
- Các tổ hợp nội lực chủ yếu tìm ra các tổ hợp nội lực có thể xảy ra trong thực tế với
việc các nội lực đạt tới giá trị lớn nhất gồm Nmax , M max , M max
- Khi tổ hợp tải trọng chú ý nguyện tắc sau:
+ Tĩnh tải luôn được liệt kê trong tất cả trường hợp tải trọng.
+ Không xét cùng lúc tải trọng cầu trục và tải trọng gió của hai phía trái phải trong
cùng một tổ hợp; nếu đã xét loại tải trọng đó bên trái thì khơng kể thêm bên phải vào
và ngược lại.
+ Khi đã xét lực ngang của cầu trục thì phải kể them tải trọng cầu trục để phù hợp với
thực tế làm việc. Lực ngang của cầu trục không nhất thiết phải cùng phía với tải trọng
cầu trục lớn nhất vì lực ngang có hai trường hợp “+” và “-” tương ứng với lực hãm và
lực tang tốc nên có thể tác dụng ngược phía với tải trọng cầu trục lớn nhất.

2.3.2. Bảng tổ hợp nội lực:
- Thiết kế cột trục A gồm: cột trên và cột dưới.
- Kí hiệu tên tải trọng:
Kí hiệu

Loại tải trọng

TINH TAI

Tĩnh tải

HOAT TAI

Hoạt tải

GIO TRAI

Gió từ trái sang phải

GIO PHAI

Gió từ phải sang trái

CT TRAI
CT PHAI

Tải trọng cầu trục lớn bên
trái
Tải trọng cầu trục lớn bên

T (-) TRAI

phải
Lực hãm bên trái

T (+) TRAI

Lực tang tốc bên trái

T (-) PHAI

Lực hãm bên phải

T (+) PHAI

Lực tang tốc bên phải

2.3.2.1. Nội lực của cột trục A:
- Nội lực cột trên trục A:

SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2
MSSV: 13520801452

Trang 25