Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
1.Số liệu thiết kế:
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một tầng,một nhịp với các số liệu
cho trước như sau:
- Nhịp khung ngang: L= 15m.
- Bước khung: B= 12 m.
- Số bước khung: n= 18.
- Sức nâng cầu trục: Q= 20/5T.
- Số cầu trục làm việc trong xưởng: 2
- Chế độ làm việc: nhẹ
- Cao trình đỉnh ray: H
1
= 11m.
- Độ dốc mái: i= 10 %.
- Địa điểm xây dựng: Hà Nội
- Kết cấu bao che: tôn mạ màu.
- Vật liệu thép mác CCT34s có cường độ
(f=21KN/cm
2
,f
v
=12KN/cm
2
,f
c
=32KN/cm
2
)

Chọn H
3
=0,6(m).
- Chiều cao cột trên, tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang:
H
tr
=H
2
+H
dct
+H
r
=2,8+1,4+0,2=4,4(m).
Trong đó: H
dct
là chiều cao của dầm cầu trục được chọn sơ bộ như sau
H
dct
=
1 1
8 10
 
÷
 ÷
 
.B =
1 1
8 10
 
÷

10
1
= 0,75(m)
Chọn H
VK
= 0,8(m)
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***

Hình1: Các kích thước chính của khung ngang.
2.2.Theo phương ngang:
2.2.1.Sơ bộ kích thước tiết diện cột và xà ngang.
- Vì nhà có cầu trục với sức nâng là 20/5<30(T) nên coi trục định vị trùng với mép
ngoài của cột (a=0). Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục:
L
1
=
2
k
LL −
=
15 13
2
−
= 1(m)
Trong đó:
L là khoảng cách giữa hai trục định vị (nhịp khung), thường có mô đun 6m
hoặc 3m.

3,67 (m)
Chọn h
cột trên
= 0,7(m)
+ Bề rộng tiết diện cột trên:
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
b
cột trên
=(0,3
÷
0,5).h
cột trên
=(0,3
÷
0,5).0,7=(0,21
÷
0,35) (m)
Chọn b
cột trên
= 0,3(m)
+ Chiều cao tiết diện cột dưới:
h
cột dưới
≥
20
1
(H

+ Chiều dày bản cánh:
t
f
=10
÷
18 (mm)
Chọn t
f
= 18(mm)
+ Chiều dày bản bụng:
t
w
=t
f
- 2 =18-2= 16(mm)
Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột trên:
+ Chiều cao tiết diện: h = 0,7 (m)
+ Bề rộng tiết diện cột: b = 0,3 (m)
+ Chiều dày bản cánh: t
f
= 0,018 (m)
+ Chiều dày bản bụng: t
w
= 0,016 (m)
Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột dưới:
+ Chiều cao tiết diện: h = 0,9 (m)
+ Bề rộng tiết diện cột: b = 0,4 (m)
+ Chiều dày bản cánh: t
f
= 0,018 (m)

+ Chiều cao tiết diện cuối xà: h
2
= 0,6(m)
+ Bề rộng tiết diện: b = 0,3(m)
+ Chiều dày bản cánh xà: t
f
= 0,018(m)
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
+ Chiều dày bản bụng xà: t
w
= 0,016(m)
- Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột (z) không được nhỏ
hơn khoảng cách z
min
trong catalô cầu trục, để đảm bảo cho cầu trục không vướng vào
cột khi hoạt động. Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z =L
1
-h
cột trên
=1-0,7=0,3(m)> z
min
=0,18(m)
+11m
+13,8m
+14,6m
600

Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Bố trí hệ giằng mái và hệ giằng cột.
Hệ giằng là một bộ phận trọng yếu của kết cấu nhà, có tác dụng:
- Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà.
- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung
như gió lên tường hồi, lực hãm của cầu trục.
- Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu dàn, cột
- Làm cho dựng lắp an toàn, thuận tiện.
Hệ thống giằng của nhà xưởng được chia làm hai nhóm: giằng mái và giằng cột.
2.2.2.2.1.Bố trí hệ giằng mái.
Hệ giằng mái trong nhà công nghiệp sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo
phương ngang nhà tại hai gian đầu hồi (hoặc gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ và ở
một số gian giữa nhà tùy thuộc vào chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các giằng
bố trí không quá 5 bước cột. Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các
thanh giằng chéo chữ thập. Các thanh giằng chéo này có thể là thép góc, thép tròn
hoặc cáp thép mạ kẽm đương kính không nhỏ hơn 12 mm. Ngoài ra, cần bố trí các
thanh trống dọc bằng thép hình (thường là thép góc) tại những vị trí quan trọng như
đỉnh mái, đầu xà ( cột ), chân cửa mái…
Trường hợp nhà có cầu trục, cần bố trí thêm các thanh giằng chéo chữ thập dọc
thép đầu cột để tăng cứng cho khung ngang theo phương dọc nhà và truyền các tải
trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung lân cận.
11500 12000 12000 12000 12000 12000 1200012000 11500
500
500
15000
A
B
1
2

***^^^^^***
Trong các gian đầu và gian cuối của khối nhiệt độ,cũng thường bố trí giằng lớp
trên. Giằng này tăng độ cứng dọc chung, truyền tải trọng gió từ dàn gió đến đĩa cứng.
Các thanh giằng lớp trên này tương đối mảnh nên có thể bố trí ở hai đầu khối mà
không gây ứng suất nhiệt độ đáng kể.
±
0,000
+
10,8m
+
13,8m
+
9,4m
11500 12000 12000 12000 12000 12000
12000
12000 11500 500500
1
2
3 4 5
6
13 14
15
16
17
12000
18
Hình5: Hệ giằng cột.
2.3.Sơ đồ tính khung ngang:
Do sức nâng của cầu trục không lớn nên ta chọn phương án cột có tiết diện thay
đổi với độ cứng của cột dưới là I

3000 3000 1500
Hình6: Sơ đồ tính khung ngang.
3. Tải trọng tác dụng lên khung ngang:
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
3.1. Tải trọng thường xuyên:
Chọn độ dốc mái i=10 % suy ra α =5,71 độ , sinα = 0,099 ,cosα=0,995.
Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng
bản thân kết cấu, trọng lượng các bộ phận chi tiết (mái tôn+xà gồ+giằng), trọng lượng
bản thân dầm cầu trục. Trong đó:
- Trọng lượng bản thân kết cấu: SAP tự tính
- Trọng lượng các bộ phận chi tiết:
mái tôn+xà gồ+giằng có g
tc
=20-40kG/m
2
 g
tt
= n.g
tc
.B= 1,05.20.12= 252(kG/m)= 2,52(kN/m)
Trong đó:
n = 1,05 là hệ số vượt tải
g
tc
lấy bằng 20 kG/m
2


3.2.Hoạt tải mái:
Theo TCVN 2737 -1995, trị số tiêu chuẩn hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái
(mái lợp tôn) là 0,3kN/m
2
và hệ số vượt tải n=1,3
Quy đổi về hoạt tải phân bố đều trên xà ngang: q
tt
=
7,4
995,0
12.3,0.3,1
=
(kN/m).
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Hình 8: Sơ đồ tính khung với hoạt tải mái.
3.3. Tải trọng gió:
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm 2 thành phần là gió tác dụng vào cột
và gió tác dụng lên mái. Theo TCVN 2737 -1995, Hà Nội thuộc phân vùng gió II-B
có áp lực gió tiêu chuẩn là w
0
=0,95 kN/m
2
.
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc mái, các hệ số khí động có thể
được xác định theo sơ đồ trong bảng 6 TCVN 2737 -1995 kết hợp nội suy ta tính
được C
e1

Tại đỉnh mái (cao trình +14,6m so với mặt nền), k=1,074
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
hệ số k trung bình cho cả mái là k
mái
=
1,061 1,074
2
+
=1,0675
≈
1,07
 q
đ
=1,2.0,95.1,061.0,8.12 =11,611 (kN/m)
 q
kh
=1,2.0,95.1,061.(-0,531).12=-7,707(kN/m)
dấu "+" thể hiện gió có chiều hướng từ ngoài vào trong nhà
dấu "-" thể hiện gió có chiều hướng từ trong nhà ra ngoài
Trường hợp nhà có chiều cao không vượt quá 10m, tải trọng gió được coi là không
đổi. Với nhà có chiều cao trên 10m, tải trọng phân bố theo quy luật hình thang, do đó
để thuận tiện trong tính toán có thể quy đổi thành tải trọng phân bố đều trên suốt chiều
cao của cột bằng cách nhân trị số của q với hệ số quy đổi
H
α
, lấy như sau:


0
.k.C
e1
.B=1,2.0,95.1,07.(-0,592).12=-8,66(kN/m).
• phía khuất gió: q
kh
=n.w
0
.k.C
e2
.B=1,2.0,95.1,07.(-0,431).12=-6,308(kN/m).
Ce=0,8
Ce3=0,531
Ce1=-0,592
Ce2=-0,431
Hình 9: Sơ đồ xác định hệ khí động với tải trọng gió trái.
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Ce=0,8
Ce3=0,531
Ce1=-0,592
Ce2=-0,431
Hình 10: Sơ đồ xác định hệ số khí động với tải trọng gió phải.
Hình 11: Sơ đồ tính khung với tải trọng gió trái sang.
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***

min
.y
i

Trong đó :
n=1,2 là hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục;
n
c
là hệ số tổ hợp xét đến xác suất xảy ra đồng thời của nhiều cầu trục,
n
c
=0,85 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ hoặc trung bình,
n
c
=0,9 khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ làm việc nặng;
P
max
là áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray, tra catalô
cầu trục;
P
max
=18,5T
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
P
min
là áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía cột
bên kia:

0,633
1
0,837
0,47
P
P
P
P
Hình 13: Đường ảnh hưởng để xác định D
max
, D
min

=>
∑
y
i
=0,633+1+0,837+0,47=2,94
=> D
max
=1,2.0,95.185.2,94=620,05(kN)
D
min
=1,2.0,95.40.2,94=134,06(kN)
Hình 14: Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục khi D
max
lên cột
trái.
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1

0,05( )
0,05.(200 84)
7,1
2
tc
xc
o
Q G
T
n
+
+
= = =
(kN)
n
c
là hệ số tổ hợp, lấy như trường hợp áp lực đứng cầu trục, lấy n
c
= 0,85
n là hệ số vượt tải, n=1,2
Q là sức nâng cầu trục, Q=20/5T
G
xe
là trọng lượng xe con, tra catalô; G
xe
=8,4T
0,05 là hệ số ma sát
n
o
là số bánh xe cầu trục ở một bên ray;

V+
M+
N+
V
+
V
+
N
+
N
+
M
+
M
+
Hình 18: Quy ước chiều dương của nội lực theo SBVL.
Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho khung với các trường hợp chất tải
(đơn vị tính kN, kN.m).
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Hình 18: Biểu đồ mômen do tĩnh tải.
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Hình 19: Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải.
Hình 20: Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải.
***^^^^^***

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Hình 31: Biểu đồ lực dọc do hoạt tải ngang cầu trục trái.
Hình 32: Biểu đồ lực cắt do hoạt tải ngang cầu trục trái.
***^^^^^***
Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam TKMH:KCT 1
Khoa Công Trình Thuỷ
***^^^^^***
Hình 33: Biểu đồ mômen do hoạt tải ngang cầu trục phải.
Hình 34: Biểu đồ lực dọc do hoạt tải ngang cầu trục phải.
***^^^^^***