ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỐ 2
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1
TẦNG LẮP GHÉP
Số liệu cho trước
Nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép, ba nhịp đều nhau, L
k
= 20 m, cùng cao
trình ray R = 6,1 m mỗi nhịp có 2 cầu trục chạy điện, chế độ làm việc nhẹ. Sức trục
Q = 15 T. Bước cột a = 6 m. Địa điểm xây dựng: Hòa Bình.
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA CÁC CẤU KIỆN:
1.Chọn kết cấu mái:
Với nhịp L = L
k
+ 2λ = 20+2.0,75=21,5m
L: nhịp nhà.
L
k
: nhịp cầu trục, L
k
= 20m.
λ: Khoảng cách từ trục định vị đến trục đỡ cầu trục, λ = 0,75m.
L =21,5m >18m nên chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang.
Chiều cao giữa dàn lấy trong khoảng
( )
1 1 1 1
21,5 3,07 2,4
7 9 7 9
h L m
   
= ÷ = ÷ = ÷

L
Q
k
l
1,500
2500
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
Vị trí trục định vị
3.Chọn dầm cầu trục:
570
120
1000
200
Với nhịp dầm cầu trục 6 m, sức trục 15t, chọn dầm cầu trục bằng bêtông cốt
thép lắp ghép, tiết diện chữ T. Theo thiết kế định hình có chiều cao H
c
= 1000mm,
bề rộng sườn b = 200mm, bề rộng cánh b
c
= 570mm, chiều cao cánh h
c
= 120 mm,
trọng lượng 1 dầm 4,2T = 42KN.
4. Xác định kích thước đường ray:
Từ Q = 15; L
k
= 20m; chế độ làm việc nhẹ, tra bảng 1 phụ lục I có: B =
6300mm; K = 4400mm; H
ct
= 2300mm; B

3
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
Cao trình vai cột:








+−=
cr
HHRV
R - Cao trình ray đã cho R = 6,1m.
H
r
- Chiều cao ray và các lớp đệm, H
r
= 0,15m.
H
c
- Chiều cao dầm cầu trục, H
c
= 1m.
( )
6,1 0,15 1 4,95V m= − + =
Cao trình đỉnh cột :
1
aHRD

8,55 2,5 4,0 0,51 15,56M m= + + + =
- Cao trình mái ở hai nhịp biên không có cửa mái:
1
8,55 2,5 0,51 11,56M m= + + =
6. Kích thước cột :
Sức trục nhỏ hơn 30T, nhịp nhà nhỏ hơn 30m nên chọn loại cột đặc có tiết
diện chữ nhật.
Chiều dài phần cột trên
mVDH
t
6,395,455,8 =−=−=
Chiều dài phần dưới cột
maVH
d
45,55,095,4
2
=+=+=
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
4
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
a
2
là khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn a
2
= 0,5m.
Kích thước tiết diện cột chọn như sau:
- Bề rộng cột b chọn theo thiết kế định hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột
trên và cột dưới, cho cả cột biên lẫn cột giữa b = 40 cm, thoả mãn điều kiện
25625,13
4,0

d
d
389,0
14
45,5
14
==>
- Cột giữa chọn h
t
= 60 cm, h
d
= 80 cm, các điều kiện tương tự như cột biên
đều thoả mãn.
a) b)
3700
12550
600
600
400
800
400
8850
400
400
400
600
400
600
600
600

= = = <
+ Độ mảnh của cột trên theo phương ngoài mặt phẳng khung:
2.
2.3,6
18 30
0,4
o t
l H
b b
= = = <
+ Độ mảnh của cột dưới theo phương trong mặt phẳng khung:
1,5
1,5.5,45
20,4375 30
0,6
o d
d d
l H
h h
= = = <
+ Độ mảnh của cột dưới theo phương ngoài mặt phẳng khung:
1,2.
1,2.5, 45
16,35 30
0,4
o d
l H
b b
= = = <
- Cột giữa: Kiểm tra điều kiện tương tự cột biên, đều thoả mãn.

1,44 1,3 1,872
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
12050
9500
8350
0.00
750
260
3700
500800
150
1000
150
8850
13350
90
50
75
7
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
3 Lớp bêtông chống thấm, dày 4 cm,
γ = 25kN/m
3
0,04 x 25
1 1,1 1,1
4 Panel mái dạng panel sườn, kích thước
6 x 1,5 m, cao 300mm
1,80 1,1 1,98
Tổng cộng 5,14 6,12
Cấu tạo và tải trọng các lớp mái

8
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
150
G
m1
25
G
m1
G
m2
A B
50
150 150
Sơ đồ xác định điểm đặt tải trọng mái
2. Tĩnh tải do dầm cầu trục:
rcd
agGG +=
G
c
- trọng lượng bản thân dầm cầu trục là 42kN.
g
r
- trọng lượng ray và các lớp đệm, lấy 1,5kN/m.
( )
1,1 42 6.1,5 56,1
d
G kN= + =
Tải trọng G
d
đặt cách trục định vị 0,75m.

0,6 1,2
0,4.0,8.5,45 2.0,4 0,6 25.1,1 59,84
2
d
G kN
+
 
= + =
 
 
Tường xây gạch là tường tự chịu lực nên trọng lượng bản thân của nó không
gây ra nội lực cho khung.
4. Hoạt tải mái:
Trị số hoạt tải mái tiêu chuẩn phân bố đều trên một mét vuông mặt bằng mái
lấy 0,75 kN/m
2
, n = 1,3. Hoạt tải này đưa về thành lực tập trung P
m
đặt ở dầu cột.
0,5.1,3.0,75. . 0,5.1,3.0,75.6.21,5 62,89
m
P a L kN= = =
Vị trí từng P
m
đặt trùng với vị trí của từng G
m
.
5. Hoạt tải cầu trục:
a. Hoạt tải đứng do cầu trục:
Với số liệu cầu trục đã cho Q = 15T.

định theo tam giác đồng dạng:
y
1
= 1; y
2
= 1,6/6 = 0,267; y
3
= 4,1/6 = 0,683;
D
max
= 1,1.175.(1 + 0,267 + 0,683)= 375,375kN.
Điểm đặt của D
max
trùng với điểm đặt của G
d
.
1600 1900 4100
6000 6000
4400 4400
6300
6300
Pmax
y1
y2
y3
Pmax Pmax Pmax
Sơ đồ xác định D
max
b. Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con:
Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp

ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
W
o
- áp lực gió ở độ cao 10m, theo TCVN 2737 - 1995 thì Hòa Bình thuộc
vùng I-A nên áp lực W
o
tra ở bảng 1 phụ lục II là 0,65 kN/m
2
.
k - hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào dạng địa
hình, tra ở bảng 2 phụ lục II, ở đây áp dụng địa hình A. Hệ số k xác định tương
ứng ở hai mức :
- mức đỉnh cột, cao trình +8,55 m có k = 1,148
- mức đỉnh mái, cao trình +15,56 m có k = 1,246
C - hệ số khí động, C = +0,8 đối với phía gió đẩy và C = - 0,6 đối với phía
gió hút;
n - hệ số vượt tải, n = 1,2.
Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân bố
đều
aCkp ...n.WW.a
o
==
Phía gió đẩy
1,2.0,65.1,197.0,8.6 4,48 /
d
p kN m= =
Phía gió hút
1,2.0,65.1,197.0,6.6 3,36 /
h
p kN m= =

2
0,4
e
C = −
.
Trị số S tính theo công thức:
o
W 1,2.1,197.0,65.6 5,62 ;
i i i i i i
S nk a C h C h C h= = =
∑ ∑ ∑
( )
1
5.62 0,8.1,50 0,448.1,0 0,5.1,0 0,5.0,525 0,7.4 0,606.0,475 19,679 ;S kN= − + − + − =
( )
2
5,62 0,4.0,475 0,6.4 0,5.0,535 0,5.1,0 0,5.1,0 0,6.1,5 21,117 .S kN= + + − + + =
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
12
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
Sơ đồ xác định hệ số khí động trên mái
III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:
Nhà ba nhịp có mái cứng, cao trình bằng nhau khi tính với tải trọng đứng và
lực hãm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tính với các
cột độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang đỉnh cột.
1.Các đặc trưng hình học:
Cột trục A:
H
t
= 3,6m; H

h
P
d
B
C
D
A
0,8
B
C
D
C
e1
=-0,448
-0,5
-0,5
0,7
-0,606
-0,4
-0,6
-0,5
-0,5
-0,5
-0,6
13
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
Các thông số
/ 3,6 / 9,05 0,398
t
t H H= = =

4
.
J
d
= 40 x 80
3
/ 12 = 1706667 cm
4
.
Các thông số
/ 3,6 / 9,05 0,398
t
t H H= = =3 3
1706667
1 0,398 1 0,086.
720000
d
t
J
k t
J
 
 
= − = − =
 
 
 

ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
( ) ( )
( )
1
3 1 / 3.22,03 1 0,149 / 0,398
4,36 .
2 (1 ) 2.9,05 1 0,148
M k t
R kN
H k
+ − +
= = = −
+ +
Tính R
2
với:
1
. 440,665.0,1 44,0665 .
m
M G a kNm= − = − = −
Mômen này đặt ở mức vai cột

( ) ( )
( )
2 2
2
3 1 3.44,0665 1 0,398
5,35
2 (1 ) 2.9,05 1 0,149
M t

Q
IV
= 9,71kN.
Biểu đồ mômen cho trên hình.
b. Cột trục B:
Sơ đồ tác dụng của tĩnh tải mái G
m1
và G
m2
như trên hình vẽ.
Khi đưa G
m1
và G
m2
về đặt ở trục cột ta được lực
1 2
440,665 492,165 932,83
m m m
G G G kN= + = + =
Và mômen
440,665.( 0,15) 492,165.0,15 7,725M kNm= − + =
Phản lực đầu cột
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
15
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
( ) ( )
( )
3 1 / 3.7,725 1 0,086 / 0,398
1,43
2 (1 ) 2.9,05 1 0,086

= -1,43kN.
Biểu đồ mômen cho trên hình vẽ .
Sơ đồ tính và biểu đồ mômen ở cột biên và cột giữa do tĩnh tải mái
3. Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục:
a. Cột trục A:
Sơ đồ tính với tĩnh tải dầm cầu trục G
d
cho trên hình
Lực G
d
gây ra mômen đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột:
dd
eGM .=
;45,06,0.5,075,0.5,0 mhe
dd
=−=−=
λ
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
440,665
0,05
0,1
9,71
A
-22,03
12,926
-31,14
21,78
1
I I
II II

M
3,07.3,6 11,016
II
M kNm= − = −
11,016 25,25 14,234
III
M kNm= − + =
3,07.9,05 25, 25 2,5335
IV
M kNm= − + = −
N
I
= N
II
= 0
N
III
= N
IV
= 56,1kN.
Q
IV
= - 3,07kN.
Biểu đồ mômen cho trên hình vẽ.
Nội lực do tĩnh tải dầm cầu trục
b. Cột trục B:
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
56,1
0,75 0,75
56,1

lực do G
m1
với tỷ số P
m
/ G
m1
= 63 / 440,665= 0,14.
22.03.0,14 3,0842 ;
I
M kNm= − = −
12,926.0,14 1,81 ;
II
M kNm= =
31,14.0,14 4,36 ;
III
M kNm= − = −
21,78.0,14 3,05 ;
IV
M kNm= =
N
I
= N
II
= N
III
= N
IV
= 63kN;
Q
IV

đặt ở bên phải gây ra mômen đặt ở đỉnh cột.
2
. 63.0,15 9,45 .
m t
M P e kNm= = =
Mômen và lực cắt trong cột do mômen này gây ra được xác định bằng cách
nhân mômen do tĩnh tải G
m
gây ra với tỉ số M
P
/ M
G
= 9,45 / 7,725 = 1,22
9,45 ;
I
M kNm=
2.577.1,22 3,14 ;
II
M kNm= =
3,14 ;
III II
M M kNm= =
5,217.1,22 6,37 ;
IV
M kNm= − = −
N
I
= N
II
= N

0,15
-9,45
-3,14
6,37
19
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
6. Nội lực do hoạt tải đứng của cầu trục:
a. Cột trục A:
Sơ đồ tính giống như khi tính với tĩnh tải dầm cầu trục G
d
, nội lực được xác
định bằng cách nhân nội lực do G
d
gây ra với tỷ số D
max
/ G
d
= 375,375 / 56,1 =
6,69.
0=
I
M
11,016.6,69 73,7 ;
II
M kNm= − = −
14,234.6,69 95,23 ;
III
M kNm= =
2,5335.6,69 16,95 ;
IV

2 2
3 1 3.281,53 1 0,398
36,16 .
2 (1 ) 2.9,05 1 0,086
M t
R kN
H k
− −
= = =
+ +
0=
I
M
36,16.3,6 140,176 ;
II
M kNm= − = −
36,16.3,6 281,53 151,354 ;
III
M kNm= − + =
36,16.9,05 281,53 45,718 ;
IV
M kNm= − + = −
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
20
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
N
I
= N
II
= 0; N

( )
k
tT
R
+
−
=
1
1
max
a. Cột trục A:
( )
10,83 1 0,398
5,67 .
1 0,149
R kN
−
= =
+
M
I
= 0;
M
y
= 5,67.2,6 = 14,742kNm;
M
II
= M
III
= 5,67.3,6 – 10,83.1 = 9,906kNm;

Q
IV
= 5,67 – 10,83 = -5,16kN.
Biểu đồ mômen cho trên hình vẽ.
b. Cột trục B:
( )
10,83 1 0,398
6,0 .
1 0,086
R kN
−
= =
+
M
I
= 0;
M
y
= 6.2,6 = 15,6kNm;
M
II
= M
III
= 6.3,6 – 10,83.1 =10,77kNm;
M
IV
= 6.9,05 – 10,83.6,45 = - 15,5535kNm;
N
I
= N

cột. Giả thiết xà ngang cứng vô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên chúng có
chuyển vị ngang như nhau. Ở đây dùng phương pháp chuyển vị để tính, hệ chỉ có
một ẩn số ∆ là chuyển vị ngang ở đỉnh cột. Hệ cơ bản như trên hình vẽ.
EJ

=
∞
EJ

=
∞
S
1
A
EJ

=
∞
S
2
R
g
P
h
P
d
B
C
D
Hệ cơ bản khi tính khung với tải trọng gió

h
D
P
d
R
1
Sơ đồ xác định phản lực trong hệ cơ bản
( ) ( )
( )
1
3 1 3.4,48.9,05 1 0,149.0,398
14,02 ;
8(1 ) 8 1 0,149
d
p H kt
R kN
k
+ +
= = =
+ +
1
4
14,02.3,36
10,515 ;
4,48
h
d
R p
R kN
p

3. .1706667
0,00636 .
H 1 9,05 1 0,086
E
E
r r E
k
= = = =
+ +
( ) ( )
1 2
2 2 0,00254 0,00636 0,0178 .r r r E E= + = + =
65,331 3670,28
0,0178
g
R
r E E
∆ = − = − = −
Phản lực tại các đỉnh cột trong hệ thực
1 1
13,86 0,00254.3670,28 4.54 ;
A
R R r kN= + ∆ = − =
4 1
10,515 0,00254.3670,28 1,19 ;
D
R R r kN= + ∆ = − =
2
0,00636.3670.28 23,34 .
B C

Cột D:
M
1
= 0;
M
II
= M
III
= 0,5.3,36.3,6
2
– 1,19.3,6 = 17,49kNm;
M
IV
= 0,5.3,36.9,05
2
– 1,19.9,05 = 126,83kNm;
N
I
= N
II
= N
III
= N
IV
= 0;
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
24
ĐỒ ÁN BTCT 2 GVHD : TH.S ĐÀO VĂN CƯỜNG
Q
IV

Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một
hoạt tải có giá trị mômen dương lớn nhất trong số các mômen do hoạt tải.
NGUYỄN HUY THÔNG 2005X1 Trang:
4.54
12.69
142.37
23.34
126,059
211.227
17,19
126.83
1.19
A
B,C
D
25