Luận văn thạc sĩ ứng dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông trong thiết kế nhà công nghiệp 1 tầng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----



----

NGUYỄN THANH HÙNG

ỨNG DỤNG KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ
TÔNG TRONG THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP
1 TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP

Đà Nẵng, Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----



----

NGUYỄN THANH HÙNG

ỨNG DỤNG KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ

TÔNG TRONG THIẾT KẾ NHÀ CƠNG
NGHIỆP 1 TẦNG

Chun ngành: Kĩ thuật xây dựng cơng trình DD&CN
Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐÀO NGỌC THẾ LỰC

Đà Nẵng, Năm 2019



ii

TĨM TẮT
ỨNG DỤNG KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG TRONG THIẾT KẾ
NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
Học viên: Nguyễn Thanh HùngChun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN
Mã số: 8580201, Khóa: K35 Đà Nẵng, Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHĐN
Tóm tắt - Kết cấu ống thép nhồi bê tông (Concrete Filled steel Tube – CFT) được sử dụng phổ
biến ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc… Đặc tính của kết cấu này là độ
cứng lớn, cường độ cao, độ dẻo và khả năng phân tán năng lượng lớn, về mặt công nghệ cột ống
thép nhồi bê tông dễ dàng thi công và không tốn coffa, rút ngắn được thời gian thi công xây dựng
cơng trình. Với những ưu điểm này cho thấy kết cấu CFT sẽ phù hợp cho những cơng trình chịu tải
trọng và vượt nhịp lớn như cơng trình nhà cơng nghiệp. Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng các kết
cấu này vào trong thực tế xây dựng tại Việt Nam cịn nhiều khó khăn do chưa có các tiêu chuẩn
hướng dẫn thiết kế và cấu tạo các chi tiết liên kết cụ thể. Luận văn này sẽ nghiên cứu trình tự tính
tốn thiết kế nhà cơng nghiệp một tầng sử dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông theo các tiêu chuẩn

châu Âu. Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ cung cấp thêm một giải pháp kết cấu áp dụng vào
cơng trình nhà cơng nghiệp bên cạnh các giải pháp truyền thống. Bên cạnh đó cơ sở lý thuyết và ví
dụ tính tốn được xem là tài liệu tham khảo cho thiết kế nhà công nghiệp sử dụng cột ống thép
nhồi bê tông nhằm đẩy mạnh việc áp dụng kiểu kết cấu này vào trong thực tế xây dựng hiện nay
Từ khóa – CFST, Cột ống thép nhồi bê tông, liên kết, Eurocode 4

APPLICATION OF CONCRETE FILLED STEEL TUBE STRUCTURES IN ONE-STORY
INDUSTRIAL BUILDING DESIGN
Abstract – The structure of Concrete Filled steel Tube (CFT) is commonly used in many
countries around the world such as the United States, Japan, Korea ... The characteristics of this
structure are large hardness, high strength, flexibility and ability to disperse large energy, in terms
of technology, concrete piles are easy to execute and do not waste coffa, shortening construction
time of works. With these advantages, the CFST structure will be suitable for large-span and
heavy-load constructions such as industrial buildings. However, the current use of these structures
in actual construction in Vietnam is still difficult due to the lack of standards to guide the design
and construction of specific connections details. This thesis will study the order of calculating the
design of a one-storey industrial building using Concrete Filled steel Tube structure according to
European standards. The results of the thesis will provide an additional structural solution applied
to industrial buildings in addition to traditional solutions. In addition, the theoretical basis and
calculation examples are considered as references for the design of industrial building using
Concrete Filled steel Tube to promote the application of this type of structure in current
construction now.
Keywords – CFST, Concrete filled steel tube column, Connection, Eurocode 4


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................................ i
TÓM TẮT.............................................................................................................................................. ii

MỤC LỤC............................................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT...................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH........................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU................................................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.......................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................................... 1
4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................................... 2
5. Kết quả dự kiến........................................................................................................................ 2
6. Bố cục đề tài.............................................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.......................................................................................................... 3
1.1. Nhà công nghiệp và đặc điểm của nhà công nghiệp trong thiết kế kết cấu...........3
1.1.1. Tổng quan về nhà công nghiệp................................................................................... 3
1.1.2. Các bộ phận cấu tạo nhà công nghiệp.................................................................... 15
1.1.3. Đặc điểm của nhà công nghiệp ảnh hưởng đến giải pháp kết cấu..............16
1.2. Các giải pháp kết cấu cho nhà công nghiệp một tầng.................................................. 17
1.3. Nhà công nghiệp sử dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông........................................... 19
1.4. Kết luận chương 1..................................................................................................................... 21
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT
TẦNG SỬ DỤNG CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG............................................... 22
2.1 . Cấu tạo khung ngang nhà cơng nghiệp một tầng.......................................................... 22
2.1.1. Sơ đồ khung ngang....................................................................................................... 22
2.1.2. Kích thước chính của khung ngang........................................................................ 24
2.1.3. Bố trí khung ngang........................................................................................................ 26
2.2. Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng một nhịp....................................... 26
2.2.1. Chọn sơ bộ kích thước tiết diện............................................................................... 26
2.2.2. Tính tốn tải trọng......................................................................................................... 27
2.2.3. Xác định nội lực và tổ hợp nội lực.......................................................................... 41
2.2.4. Thiết kế cột khung......................................................................................................... 43

2.2.5. Thiết kế xà ngang........................................................................................................... 48
2.2.6. Thiết kế vai cột............................................................................................................... 50


iv
2.2.7. Thiết kế chân cột............................................................................................................ 52
2.2.8. Thiết kế chi tiết liên kết cột xà ngang.................................................................... 54
2.3. Tóm tắt trình tự thiết kế........................................................................................................... 56
2.4. Kết luận chương 2..................................................................................................................... 57
CHƯƠNG 3. VÍ DỤ TÍNH TỐN KHUNG NGANG NHÀ CƠNG NGHIỆP
MỘT TẦNG MỘT NHỊP............................................................................................................. 58
3.1. Ví dụ thiết kế khung ngang nhà cơng nghiệp sử dụng cột CFST............................ 58
3.1.1. Lựa chọn kích thước khung ngang......................................................................... 59
3.1.2. Sơ đồ kết cấu khung ngang........................................................................................ 60
3.1.3. Tính tốn tải trọng tác dụng....................................................................................... 62
3.1.4. Xác định nội lực............................................................................................................. 70
3.1.5. Tổ hợp tải trọng.............................................................................................................. 77
3.1.6. Thiết kế cột nhà công nghiệp sử dụng cột ống thép nhồi bê tông...............79
3.1.7. Thiết kế vai cột............................................................................................................... 86
3.1.8. Thiết kế chân cột............................................................................................................ 88
3.1.9. Thiết kế liên kết cột CFST với xà ngang.............................................................. 92
3.1.10. Kiểm tra chuyển vị ngang tại cao trình đỉnh cột............................................. 94
3.2. Kết luận chương 3..................................................................................................................... 95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................................... 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................. 1

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


v

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CFT

: Kết cấu ống thép nhồi bê tông
C
: Hệ số với các giá trị cố định
D
: Chiều rộng hoặc đường kính ống thép
E
: Mô đun đàn hồi
F
: Lực tác dụng
I
: Mô men quán tính
K: Hệ số độ cứng
L (l): Chiều dài nhịp, chiều dài tính tốn mất ổn định
M: Mơ men uốn
: Giá trị tính tốn mơ men bền của tiết diện khi uốn
MRd
: Giá trị tính tốn mơ men ngoại lực
MSd
N
: Lực dọc, số lượng liên kết
: Hoạt tải
: Sức bền tính tốn của tiết diện
Rd
: Nội lực tính tốn do tải trọng gây ra
Sd
V

: Lực cắt, lực trượt
W
: Mô men chống uốn
a: Khoảng cách
b: Chiều rộng
d
: Đường kính, chiều cao
e
: Độ lệch tâm
f
: Cường độ
: Cường độ đặc trưng khi nén của bê tông
fck
: Giới hạn đàn hồi đặc trưng khi kéo của thép thanh
fsk
: Giới hạn đàn hồi khi kéo của thép kết cấu
fy
i
: Bán kính quán tính
k: Các hệ số tính tốn
t: Chiều dày
α: Gốc, hệ số
β: Gốc, hệ số
ᵞ: Hệ số an toàn
Η
: Hệ số
λ
: Độ mảnh
Q

vi
σ
χ
A

: Ứng suất
: Hệ số uốn dọc
: Diện tích mặt cắt ngang của ống thép


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
2.1.
3.1.

Trọng lượng ri

Giá trị vận tốc

2737:1995 san

3.2.

Xác định áp lự

3.3.

Giá trị Ce(z) th

3.4.

Hệ số áp lực n
nhật

3.5.

Xác định nội l

3.6.

Nội lực của cá

3.7.

Tổ hợp tải trọn

3.8.

Bảng xác định

3.9.

Các cặp nội lự
CFST

3.10.

Kiểm tra ổn đị

3.11.

Kiểm tra ổn đị

3.12.

Tổ hợp nội lực

3.13.

Kiểm tra khả n

3.14.

Kiểm tra chuy


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.

Nhà cơng ng

1.2.

Mặt cắt ngan

1.3.

Cấu tạo cầu

1.4.

Kết cấu nhà

1.5.

Nhà có khẩu

1.6.

Kết cấu khơ

1.7.

Các bộ phận

1.8.

Nhà cơng ng

1.9.

Khung nhà c

2.1.

Kết cấu khu
kèo; 3- dầm

2.2.

Sơ đồ khung

2.3.

Giải pháp kế

2.4.

Trục định vị

2.5.

Các kích thư

2.6.

Sơ đồ chất tả

2.7.

Đường cong

2.8.

Phương phá
phương

2.9.

Một số giá tr

2.10.

Cấu tạo vai c

2.11.

Cấu tạo liên


2.12.

Cấu tạo chi t

3.1.

Sơ đồ hình h

3.2.

Sơ đồ kết cấ

3.3.

Tiết diện nga


ix
Số hiệu
hình
3.4.

Sơ đồ tĩnh tả

3.5.

Sơ đồ hoạt t

3.6.

Tính tốn tả

3.7.

Hoạt tải Dma

3.8.

Hoạt tải Dma

3.9.

Hoạt tải Tma

3.10.

Hoạt tải Tma

3.11.

Sơ đồ Phân

3.12.

Sơ đồ phân k

3.13.

Xác định hệ

3.14.

Sơ đồ gió trá

3.15.

Sơ đồ gió ph

3.16.

Khai báo vậ

3.17.

Khai báo tiế

3.18.

Khai báo tiế

3.19.

Khai báo tiế

3.20.

Sơ đồ khung

3.21.

Các trường h

3.22.

Cấu tạo tiết

3.23.

Đường cong

3.24.

Sự phân bố ứ

3.25.

Biểu đồ tươn

3.26.

Đồ thị xác đ


3.27.

Cấu tạo chân

3.28.

Sơ đồ tính to

3.29.

Cấu tạo bu l

3.30.

Cấu tạo và s


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Kết cấu ống thép nhồi bê tông (Concrete Filled steel Tube – CFT) được sử
dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc,...loại kết
cấu này có những đặc tính như: sự bố trí của thép và bê tơng trong mặt cắt ngang tối
ưu hóa cường độ và độ cứng của tiết diện. Thép nằm ở chu vi bên ngồi, nơi nó làm
việc hiệu quả nhất trong việc chịu kéo và chống lại mô men uốn. Độ cứng của CFT
được tăng cường đáng kể vì thép có mơ đun đàn hồi lớn hơn nhiều so với bê tông và
nằm xa trọng tâm, nơi nó đóng góp lớn nhất vào mơ men qn tính. Bê tơng tạo
thành một lõi lý tưởng để chịu được tải trọng nén và nó làm trì hỗn, ngăn chặn sự
vênh cục bộ của ống thép, đặc biệt là trong các kết cấu CFT hình chữ nhật. Ngoài
ra, thực tế nghiên cứu chứng minh ống thép giam giữ lõi bê tông, làm tăng cường độ
nén cho các cột CFT tiết diện tròn và độ dẻo cho các CFT hình chữ nhật. Các
nghiên cứu gần đây cũng đã giới thiệu việc sử dụng bê tông cường độ cao kết hợp
với ống thép có thành mỏng cường độ cao với nhiều thành công. Về phương diện thi
công kết cấu ống thép nhồi bê tông dễ thi công, không cần hệ thống coffa nên rút
ngắn được thời gian thi cơng xây dựng cơng trình.
Như vậy, kết cấu CFST có nhiều đặc tính tốt về mặt kĩ thuật và thi công,
những ưu điểm này cho thấy kết cấu CFST sẽ phù hợp cho những cơng trình chịu tải
trọng và vượt nhịp lớn như nhà cơng nghiệp có sử dụng cầu trục. Tuy nhiên, hiện
nay việc sử dụng các kết cấu này vào trong thực tế xây dựng tại Việt Nam cịn nhiều
khó khăn do chưa có các tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế và cấu tạo các chi tiết liên
kết cụ thể. Do đó, luận văn này sẽ nghiên cứu trìnhtự tính tốn thiết kế nhà cơng
nghiệp một tầng sử dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông theo các tiêu chuẩn châu Âu.
Đó là lý do để chọn đề tài “ỨNG DỤNG KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
TRONG THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG”
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về nhà công nghiệp và kết cấuống thép nhồi bê tông
- Thiết lập trình tự tính tốn khung nhà cơng nghiệp một tầng, 1 nhịp
- Tính tốn thiết kế một cơng trình nhà cơng nghiệp sử dụng kết cấu CFT và

các chỉ dẫn cấu tạo liên kết.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nhà công nghiệp một tầng một nhịp
Phạm vi nghiên cứu: Khung nhà công nghiệp sử dụng kết cấu CFT.


2
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết thiết kế nhà công nghiệp sử dụng kết cấu CFT

5. Kết quả dự kiến
- Trình bày trình tự tính tốn thiết kế khung nhà cơng nghiệp một tầng, 1 nhịp
- Trình tự thiết kế cột ống thép nhồi bê tông và cấu tạo chi tiết liên kết;
- Ví dụ tính tốn thiết kế cơng trình cụ thể.
6. Bố cục đề

tài Mở đầu:
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục tiêu đề tài
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng sử dụng cột ống
thép nhồi bê tơng
Chương 3: Ví dụ tính tốn
Kết luận và kiến nghị


3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

Trong chương này thực hiện tổng quan về đặc điểm nhà công nghiệp ảnh
hưởng đến giải pháp thiết kế kết cấu. Thực hiện tổng quan các giải pháp kết cấu
đang được sử dụng trong thiết kế nhà công nghiệp hiện nay. Từ những đặc điểm của
nhà công nghiệp và ưu điểm của kết cấu ống thép nhồi bê tơng, thực hiện phân tích
cho thấy sự hợp lý trong việc sử dụng kết cấu này trong kết cấu nhà công nghiệp
bên cạnh các giải pháp kết cấu truyền thống.
1.1 . Nhà công nghiệp và đặc điểm của nhà công nghiệp trong thiết kế kết
cấu
1.1.1. Tổng quan về nhà công nghiệp
Nhà cơng nghiệp là các cơng trình với chức năng của chúng là phục vụ cho
sản xuất và người lao động ở trong đó, nhằm tạo ra các sản phẩm phục vụ cho nhu
cầu của xã hội và con người. Cơng nghệ sản xuất – cơng năng của xí nghiệp sẽ xác
định cơ cấu và cấu trúc tổng mặt bằng xí nghiệp cơng nghiệp, xác định các thơng số
xây dựng cơ bản và mặt bằng – hình khối của nhà sản xuất, của các cơng trình phục
vụ kĩ thuật, xác định sơ đồ tổ chức mạng lưới cung cấp kỹ thuật, sơ đồ giao thơng
vận chuyển của xí nghiệp. Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu xây
dựng, những cơng trình cơng nghiệp được thiết kế phải thỏa mãn cao nhất các yêu
cầu của kĩ thuật sản xuất vừa thỏa mãn các khả năng kĩ thuật xây dựng và yêu cầu
cao về thẩm mỹ kiến trúc của xã hội[8].

Hình 1.1. Nhà cơng nghiệp


4
Với nhà cơng nghiệp những đặc điểm cần tìm hiểu như sau:

Về kiến trúc: Yêu cầu cơ bản trong thiết kế nhà công nghiệp [8] là:
- Thỏa mãn yêu cầu cao nhất về chức năng: công nghệ và thiết bị được bố trí

trong tịa nhà phải hợp lý nhất, đáp ứng tốt nhất yêu cầu sản xuất, kinh doanh và tạo
được môi trường tiện nghi cho người lao động, giải pháp mặt bằng – hình khối và
kết cấu tịa nhà phải đảm bảo thỏa mãn yêu cầu thay đổi và hồn thiện cơng nghệ,
thiết bị sản xuất … mà khơng ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tòa nhà.
- Đảm bảo sự bền vững của cơng trình tức là ngơi nhà phải bền chắc có chất

lượng sử dụng tốt chịu được tác động cơ, lý hóa của thiên nhiên và sản xuất, có tuổi
thọ phù hợp với cấp cơng trình, thỏa mãn cao nhất u cầu cơng nghiệp hóa xây
dựng. Nói một cách khác tức là phải đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật trong thiết kế
và xây dựng.
- Đảm bảo u cầu về kiến trúc. Cơng trình nhà cơng nghiệp được xây dựng

phải có kiến trúc đẹp có sức truyền cảm. Kiến trúc của tòa nhà phải thể hiện được
chức năng của cơng trình có tính thống nhất giữa hình tượng kiến trúc với giải pháp
kết cấu, cấu tạo có sự hài hịa giữa các vật liệu được sử dụng.
- Thỏa mãn cao nhất yêu cầu hợp lý kinh tế. Tịa nhà được thiết kế và xây

dựng phải có chi phí nhỏ nhất trong xây dựng và kinh doanh. Tính kinh tế được thể
hiện ở sự tổ chức tối ưu nhất dây chuyền sản xuất, ở khả năng sử dụng hợp lý nhất
mặt bằng diện tích và hình khối tòa nhà, kết cấu chịu lực và bao che phải phù hợp
với đặc điểm sản xuất và tình hình địa phương, khả năng cơng nghiệp hóa cao nhất
và chi phí bảo quản nhỏ nhất.
Một yêu cầu quan trọng trong thiết kế kiến trúc là thiết kế điển hình hóa và
thống nhất hóa. Để có thể sản xuất hàng loạt những thành phẩm xây dựng và xây
dựng cơ giới hàng loạt để xây dựng với tốc độ cao chất lượng tốt giá thành hạ cần đi
theo con đường cơng nghiệp hóa xây dựng tức là chuyển ngành xây dựng thành một
quá trình sản xuất theo một dây chuyền cơng nghệ như các ngành cơng nghiệp khác.

Q trình phát triển của thiết kế điển hình như sau:
- Thiết kế các cấu kiện chi tiết điển hình của nhà và cơng trình trên cơ sở cấu

kiện chi tiết này có thể tổ hợp thành những ngôi nhà theo đúng yêu cầu của ngành
và quy mơ sản xuất có mức độ biểu hiện thẩm mỹ khác nhau. Các cấu kiện điển
hình này có thể áp dụng được nhiều lần cho nhiều đối tượng công trình khác nhau.
- Thiết kế điển hình đơn nguyên. Đơn nguyên là một bộ phận hoàn chỉnh về

các mặt gồm giải pháp mặt bằng kỹ thuật cấu tạo. Đó là một đơn vị để ghép thành
những ngôi nhà ngắn dài rộng hẹp tùy theo yêu cầu. Phương pháp này có nhiều ưu
điểm là linh hoạt đáp ứng yêu cầu sử dụng, cho phép ghép nối thành những công


5
trình quy mơ khác nhau, tạo được những bộ mặt có kiến trúc đa dạng và thuận lợi
cho việc sản xuất các cấu kiện.
- Thiết kế điển hình ngơi nhà hay nói cách khác là điển hình theo cơng năng

của những loại đối tượng khác nhau.
- Thiết kế điển hình hoàn toàn nhà máy để đáp ứng yêu cầu xây dựng hàng

loạt, nhanh…
Để làm cơ sở cho việc thiết kế hình khối mặt bằng và giải pháp kết cấu nhà
cơng nghiệp và q trình điển hình hóa và mơ đul hóa trong xây dựng, nên tuân
theo một số quy định cơ bản như sau:
- Mặt bằng hình khối nên thiết kế dạng chữ nhật mái không chênh lệch nhau.
- Nhà công nghiệp một tầng thiết kế với những khẩu độ cùng hướng cùng

nhịp L và chiều cao nhà H
- Không cho phép giật cấp mái <1.2m, cân nhắc 1.8m, cho phép >2.4m

- Quy định về khẩu độ:

- Quy định về chiều cao
- Bước cột b = 6m, bước mở rộng 12m tùy khả năng kiến trúc
- Lưới cột nhà công nghiệp và quy định về phân chia trục định vị

Việc phân chia trục định vị trong nhà cơng nghiệp có tầm quan trọng đặc biệt
đối với việc thiết kế và thi công các cấu kiện lắp ghép. Phân chia trục định vị là cơ
sở để thống nhất giữa thiết kế tiêu chuẩn hóa và thi cơng lắp ghép ở hiện trường.
Việc phân chia trục định vị phổ biến trong nhà cơng nghiệp một tầng (phương pháp
chia trục định vị đóng kín) được quy định như sau [1]:
- Trục định vị dọc nhà
Đi qua tim các hàng cột giữa
Đi qua mép ngoài của hàng cột biên
- Trục định vị ngang nhà:
Đi qua tim của các hàng cột bên trong
Đi qua mép trong của tường đầu hồi, tim các hàng cột đầu hồi cách trục định
vị một khoảng 500mm


6

Trục định vị nhà cơng nghiệp một tầng
Tại vị trí khe nhiệt độ theo chiều ngang nhà thiết kế hai dãy cột, trục định vị
đi qua tâm 2 cột, tim cột cách trục định vị về hai bên một khoảng 500mm.
Với phương pháp phân chia trục định vị đóng kín khơng có khe hở giữa các
tấm mái và tường bao quanh nhà nên số loại cấu kiện ít nhất
Tuy nhiên khi nhà xưởng có cầu trục với sức trục lớn (lúc đó tiết diện cột
lớn) để đảm bảo an tồn cho cầu trục hoạt động quy định như sau:
Khoảng cách e(λ) từ trục định vị đến trục đường ray (trên đó bánh xe cầu

trục hoạt động) với:
Sức trục Q ≤ 30T lấy e = 750mm
Sức trục Q > 30T, lúc này trục định vị sẽ dời vào so với mép ngoài cột một
khoảng từ 250 – 500mm, e = 1000mm và e = 1250mm (khi có cấu tạo đường đi dọc
dầm cầu trục)
Trong trường hợp này sẽ có khe hở giữa các tấm mái với tường dọc nhà, để
bịt kín phải sử dụng tấm mái đặc biệt

Trục định vị dọc nhà theo sức trục
Nếu nhà có chiều rộng lớn hơn 60m, có 2 khẩu độ song song cao thấp khác
nhau thì tốt nhất là chỗ tiếp giáp giữa 2 khẩu độ đó trùng nhiệt độ.


7

Trục định vị tại vị trí tiếp giáp giữa hai nhịp liền kề
Trường hợp theo chiều dọc nhà có hai nhịp cao thấp khác nhau và chỉ sử dụng
1 cột tại vị trí giữa thì trục định vị đi qua mép ngoài gối tựa của hai kết cấu

mái. Chi tiết chỗ tiếp giáp giữa hai nhà vng góc nhau

Trục định vị tại vị trí tiếp giáp giữa hai nhà vng góc nhau
Nhà tường gạch chịu lực quy định như sau:
-

Nếu tường gạch dày ≥ 330mm, trục định vị cách mép trong tường một
khoảng 250mm
Nếu tường gạch có bổ trụ, bề dày bổ trụ < 250mm trục định vị cách mép

8
trong bổ trụ 250mm
-

Nếu bổ trụ dày ≥ 250mm thì trục định vị nằm ở vị trí tiếp giáp giữa tường và
bổ trụ

-

Tường gạch dày > 250mm, trục định vị cách mép trong tường một khoảng
250mm

-

Tường có bổ trụ ≥ 250mm thì trục định vị nằm ở vị trí tiếp giáp giữa tường
và bổ trụ

Trục định vị cho kết cấu tường chịu lực
Chọn lưới cột là một bước quan trọng trong q trình bố trí mặt bằng nhà cơng
nghiệp. Khi chọn lưới cột phải căn cứ vào diện tích yêu cầu sản xuất, đặc tính của
sản xuất và bố trí thiết bị mà chọn hệ lưới cột hợp lý trên cơ sở so sánh về kĩ thuật
và kinh tế. Tham số chủ yếu để thiết kế lưới cột trong mặt bằng xưởng là kích thước
của khẩu độ và bước cột
- Khẩu độ là kích thước tính từ khoảng cách 2 trục phân dọc nhà liên tiếp
Bước cột là kích thước tính từ khoảng cách 2 trục phân ngang nhà liên tiếp
Để đơn giản cho việc thiết kế và chế tạo các thơng số kích thước mặt bằng nhà
cơng nghiệp 1 tầng được quy định như sau:
-

-

Nhịp L >12m lấy bội số 6m: 12, 18, 24m, nhịp L < 12m lấy bội số 3m: 6, 9
m

-

Bước cột b =6m hay bước mở rộng bmr = 12m

Theo kinh nghiệm cho thấy lưới cột càng lớn thì diện tích sản xuất càng tăng lên
cho phép bố trí linh hoạt hơn đáp ứng được những yêu cầu của thay đổi kĩ thuật.
Phân tích lưới cột khác nhau đối với nhiều ngành sản xuất cho thấy lưới cột càng
lớn thì tiết kiệm được diện tích sử dụng.


9
Trên cơ sở thiết kế mặt bằng ta tiến hành thiết kế mặt cắt ngang nhằm chọn hệ
thống kết cấu, giải quyết khơng gian nhà, giải quyết vấn đề thốt nước mưa trên mái
và thơng gió chiếu sáng. Đối với nhà công nghiệp một tầng độ cao nhà quy định như
sau:
-

Với nhà khơng có cần trục cầu Q hoặc chỉ có cần trục treo thì độ cao nhà tính
từ mặt trên nền cho đến mép dưới của kết cấu mang lực mái

-

Với nhà có cần trục cầu Q thì độ cao nhà được tính từ mặt nền cho đến mép
trên của ray cầu trục

-

Căn cứ vào độ cao của thiết bị - đây là căn cứ chủ yếu nhất để xác định độ
cao nhà. Nếu trong 1 gian bố trí nhiều thiết bị có độ cao thấp khác nhau thì
lúc xác định độ cao của gian đó phải căn cứ vào độ cao của thiết bị cao nhất.

-

Căn cứ vào độ cao vận chuyển và lắp ráp thiết bị. Đối với các gian xưởng có
cần trục để vận chuyển vật liệu, sản phẩm hoặc lắp ráp thiết bị sản xuất trong
xưởng (lắp máy) thì cần thêm độ cao cần thiết để cho cần trục có thể hoạt
động được.

-

Căn cứ vào u cầu thơng gió và chiếu sáng tự nhiên. Khi xác định độ cao
nhà theo 2 yêu cầu trên cần kiểm tra lại độ cao đó có phù hợp với u cầu
chiếu sáng và thơng gió tự nhiên để chọn độ cao cho hợp lý.
Bảng chiều cao nhà công nghiệp một tầng khơng hoặc có cần trục treo
Nhịp nhà
(m)

6; 9; 12
15; 18
18;24


10

Hình 1.2. Mặt cắt ngang khung nhà cơng nghiệp một tầng một nhịp
Trong nhà công nghiệp, để vận chuyển nguyên vật liệu, bán thành phẩm, thành

phẩm và các thiết bị sản xuất khi lắp ráp hoặc sửa chữa trong các nhà cơng nghiệp
người ta có thể sử dụng các phương tiện vận chuyển. Các loại phương thức vận
chuyển ảnh hưởng nhiều đến giải pháp kiến trúc và kết cấu của ngôi nhà. Hiện nay,
chủ yếu sử dụng cần trục cho việc vận chuyển trong nhà cơng nghiệp.
Cần trục hay cịn được gọi là cần trục kiểu cầu được sử dụng để vận chuyển
hàng hóa theo hai phương ngang, dọc trong nhà cơng nghiệp một tầng hoặc hỗn
hợp. Cầu trục có nhiều loại:
- Loại nhỏ có sức nâng 5 ÷ 50 T
- Loại trung bình 50 ÷ 250 T
- Loại nặng 250 ÷ 630 T
Để kinh tế, cầu trục thường có hai móc cẩu có sức nâng khác nhau một móc cẩu
có sức nâng lớn và một móc cẩu có sức nâng nhỏ (ví dụ: cầu trục có sức nâng 30T
có thêm một móc cẩu 5T, có ký hiệu Q = 30/5 T) hoặc hai móc cẩu cùng sức nâng
để nâng các vật có kích thước lớn. Cầu trục được tạo thành từ ba bộ phận chính:
-

Xe nâng có pa lăng điện, móc cẩu (một hoặc hai) – chạy trên cầu theo
phương ngang nhà

-

Kết cấu chịu lực theo phương ngang kiểu dầm hoặc kiểu giàn, có hệ bánh xe
và mơ tơ đẩy chạy theo phương dọc nhà
Cabin cho người điều khiển

-


11

Hình 1.3. Cấu tạo cầu trục
Như vậy, nhà cơng nghiệp có bố trí cầu trục sẽ ảnh hưởng đến sự làm việc của
kết cấu. Tải trọng cầu trục là loại tải trọng lặp, động lực, dễ gây hư hại và hao mòn
cho kết cấu. Bởi vậy khi thiết kế cần chú ý đến cường độ hoạt động của cầu trục
được gọi tên là chế độ làm việc của cầu trục. Toàn bộ hệ thống cầu trục chạy trên
hai ray được đặt trên mặt dầm cầu chạy tựa lên vai cột dọc nhà và sự làm việc của
cầu trục chia theo ba chế độ sau (không phụ thuộc sức trục):
-

Chế độ làm việc nhẹ: Thời gian mở máy ít, rất hiếm khi cẩu vật nặng hết sức
tải Q, có thời gian làm việc chiếm 15 ÷ 25% thời gian ca sản xuất. Đó là cầu
trục dùng để sửa chữa, lắp đặt thiết bị

-

Chế độ làm việc trung bình: Cầu trục của xưởng sản xuất hàng loạt lớn, của
nhà kho, xưởng rèn dập, thời gian làm việc này từ 25 ÷ 40%

-

Chế độ làm việc nặng: Thời gian làm việc hầu như liên tục, thường xuyên
cẩu vật có trọng lượng bằng với sức tải tối đa, thời gian làm việc này từ 40 ÷
80% . Ví dụ của các xưởng luyện kim, cán thép.

Các thông số của cầu trục được cho trong Catolo để sử dụng cho thiết kế như
trong bảng sau.


12
Số liệu cầu trục/Sức nâng 5-32 tấn, chế độ là việc trung bình

Sức
Nhịp Lk
trục
(m)
Q (T)

16.5
19.5
22.5
5

25.5
28.0
31.0
34.0
16.5
19.5
22.5

10

25.5
28.0
31.0
34.0
16.5
19.5
22.5

16

25.5
28.0
31.0
34.0
16.5
19.5