ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 1

Phần I : KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
I. Số liệu:
1. Số liệu chung :
 Cấu tạo mái lợp:
- Lớp gạch đá nem dày 2 cm.
- Lớp vữa lót dày 4 cm
- Lớp chống thấm 2 giấy,3 dầu có trọng lượng 20 daN/cm2
- Lớp chống thấm dày 5cm
- Vật liệu thép có R= 21E4 kN/m2 , E=21E7 kN/m2 , µ=0.3, γ=78.5kN/m2
- Panel lợp bằng mái BTCT có trọng lượng 150daN/cm2
2. Số liệu đề bài:

H (m)
L (m)
B (m)
Q (T)
G
12.5
36
90
30
III-A

 Số liệu thiết kế:
- Nhịp khung : L = 36 (m)
- Bước cột : b = 6 (m)

J
y
mm
cm
2

cm
4

daN
KP70
70
120
120
67.3
1081.99
327.16
52.83
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 2
+ H
2
= 12.5+3.15=15.65 (m)
Chọn H là bội số của 1.8m theo QPXD 57-73,chọn : H =16.2 (m)

o Kìch thước thật của cột trên H
t
từ vai đỡ dầm cầu trục đến dạ vì kèo :
H
t
= H
2
+ H
dct
+ H
r
Trong đó :
H
dct
= 0.6 (m) : chiều cao dầm cầu trục,sơ bộ chọn khoảng (1/8-1/10) bước cột ;
H
r
: chiều cao ray và đệm ,sơ bộ chọn H
r
= 200 (mm)
Vậy : H
t
= 3.15 + 0.6 + 0.2 = 3.95 (m) , chọn H
t
= 4 (m)

+16.2
+12.2
+20.2
+22.7

2. Xác định kích thước theo phương ngang :
- Cầu trục làm việc theo chế độ bính thường , Q < 70(T) nên ta chọn : a = 250(mm).
- Bề rộng phần cột trên : h
t
= (1/10 ÷ 1/12)H
t
, chọn h
t
= 400 (mm).
- Để cầu trục khi chuyển động không chạm vào cột,khoảng cách λ từ trục ray đến
trục định vị phải đảm bảo đủ lớn :
λ ≥ B
1
+ (h
t
-a) + D
Trong đó :
B
1
: phần đầu cầu trục bên ngoài ray,lấy theo catalo.
D: khe hở an toàn giửa cầu trục và mặt trong cột ; lấy bằng
60-75 (mm) ; Chọn : D = 70 (mm)
Vậy : λ = 300 + (400-250) + 70 = 520 (mm).
- Bề rộng cột dưới : h
d

Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt
phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng chính là ổn đònh
cho thanh cánh trên chòu nén của dàn, tạo nên những điểm cố kết không
chuyển dòch ra ngoài mặt phẳng dàn.
Thanh chống dọc nhà dùng để cố đònh những nút quan trọng của nhà: nút
đỉnh nóc dàn, nút đầu dàn, nút dưới chân cửa mái.

250
300
1000
400
300
750
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 5


1
44
4
5 6 7 8 9 10
11 12
13
14
15
16
HÊ GIÃNG CÁNH TRÊN
6000600060006000 6000 6000
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
90000
60006000
4
3
2
1
4
44
5 6 7 8 9 10
11 12
13
14
15
16
HÊ GIÃNG CÁNH DUOI
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 7

1750
KÍNH
BẬU CỬA THÉP HÌNH
DÀN CỬA MÁI
DÀN VÀ HỆ GIẰNG THÉP
CÁC LỚP MÁI
TẤM PANEL BTCT 1,5X6 m
LỚP CÁCH NHIỆT BẰNG BÊTÔNG XỈ
LỚP XI MĂNG LÓT 1.5 c m
LỚP CHỐNG THẤM 2 GIẤY + 3 DẦU
2 LỚP GẠCH LÁ NEM VÀ VỮA LÓT
i=1/ 10
i=1/ 10
2200Phần II : TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG


72
0.72
1.2
0.864
Lớp chống thấm 2 giấy+3 dầu
20
0.2
1.2
0.24
Lớp chống thấm dày 5cm
125
1.25
1.2
1.5
Panel lợp bằng mai BTCT
150
1.5
1.1
1.65
TỔNG

4.07

4.69

Khi đó đổi tải trọng phân bố đều trên bề mặt với độ dốc i=1/10,chia cho Cosα = 0.995
4.07
4.09
0.995
c

36 m.
 Hệ số kể đến trọng lượng bản thân các thanh giằng : 1.2
 g
c
d
= 1.2*0.9*36 = 38.88 (daN/m
2
) = 0.39 (kN/m
2
)
- Hệ số vượt tài n = 1.1 => g
t
d
= 0.43 (kN/m
2
)
 Trọng lượng kết cấu cửa mái:
- Theo công thức kinh nghiệm: g
c
cm
= α
cm
.L
cm

Trong đó :
 α
ct
= 0.5 ; L
cm

c
k
= 0.4 (kN/m
2
).
 Tải trọng tập trung ở chân cửa trời (tại nút dàn) :
G
k
b
=1.1(g
c
k
*1.5 * 6 + g
c
b
* 6) = 1.1*(0.4*1.5*6 + 1.2*6) = 11.88 (kN)
Lực tương đương phân bố đều trên mặt bằng nhà:
* * 2*
0.165*12*6 2*11.88
0.165
* 36*6
tt
td
cm cm kb
cm
g L b G
g
Lb



  
(kN/m)
3) Tải trọng tác dụng lên cột:
 Do phản lực của dàn:
- Tải trọng thường xuyên :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 9 * 31.86*36
573.51
22
qL
A   
(kN)
- Tải trọng tạm thời :

* 5.88*36
' 105.83
22
pL
A   
(kN)
 Do trọng lượng của dầm cầu trục :
Trọng lượng của dầm cầu trục tình sơ bộ theo công thức :
2

dct dct dct

KP–70 thì g
r
= 52.83 daN/m = 0.5283 (kN/m).

1.1*0.5283*6 3.49
r
G 
(kN)
 Trọng lượng bản than dầm cầu trục và ray :

11.88 3.49 15.37
dct r dct r
G G G

    
(kN)
 Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục :
Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con mang vật nặng ở vảo vị trí
sát nhất với cột phìa đó. Trị số tiêu chuẩn P
c
max
được cho trong Catalo cầu trục:
 Sức trục (Trọng lượng vật nâng) : Q = 300 (kN)
 Áp lực lên bánh xe: P
max
= 360 (kN)
 Trọng lượng xe con: G
xc
= 120 (kN)
 Trọng lượng toàn cầu trục: G = 675 (kN)


21
900 900
* *1 0.15
600 6000
yy  

31
(6000 1200) (6000 1200)
* *1 0.8
6000 6000
yy

  

1 2 3
1 0.15 0.8 1.95
i
y y y y      


Vị trí bất lợi nhất của các bánh xe trên dầm (như hính trên):
max max
. 1.2*0.85*360*1.95 716.04
c
ci
D nn P y  

(kN)
Trong đó :

max
, D
min
đặt vào trục của nhánh đỡ dầm cầu trục của cột , nên lệch tâm đối với
trục cột dưới 1 đoạn e lấy xấp xỉ bằng h
d
/2 = 0.5(mm).
max max
* 727.92*0.5M D e  
363.96 (kN)
min min
* 265.48*0.5M D e  
132.74 (kN)
 Do lực hãm xe con:
Lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm:
6000
5100900 51001200
6000
y2
y1=1
y3
P=1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 11 1
0

tc
ci
T nn T y  

20.88 (kN)
 Do trong lượng bản thân cột :
Ta chọn sơ bộ trọng lượng cột trên : g
t
c
= 200 (daN/m) = 2 (kN/m)
* * 1.1*2*4 8.8
t t t
cc
G n g H  
(kN) : tác dụng tại chân cột trên.
Ta chọn sơ bộ trọng lượng cột dưới : g
d
c
= 250 (daN/m) = 2.5 (kN/m)
* * 1.1*2.5*12.2
d d d
cc
G n g H  
33.55 (kN) : tác dụng tại chân cột dưới.
 Tải tác dụng tổng cộng tại cân cột dưới :
33.55 8.8
dt
c c c
G G G    
42.35 (kN)

- Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành lực phân bố trên cột khung.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 12

- Gió tác dụng lên mái kể từ cánh dưới ví kèo, được chuyển thành lực tập trung nằm
ngang đặt ở các cao trính như hính vẽ.

Tải trọng phân bố đều lên cột được tính theo công thức:
- Phìa đón gió : q = n.W
o
.k.c.b
- Phìa đón gió : q'=n.W
o
.k.c'.b
Trong đó:
 n = 1.3 : hệ số vượt tải
 b = 6 (m) : bước khung
 k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình.
 c , c' : hệ số khì động phìa đón gió và trái gió lấy theo bảng. (Theo “ TẢI
TRỌNG GIÓ THEO TIÊU CHUẨN 2737 – 90” )
60012200 4000 2200
A
B
36000
6°
1200 2500
W
W

= 16.2 (m) => k = 1.252
- Tại cao trính đỉnh cửa mái : H
dcm
= 22.7 (m) => k = 1.312
o Nội suy hệ số động C
1
:
Độ
h/L
0
0.45
0.5
0
0

-0.6
6
0.06
-0.49
-0.54
20
0.2

-0.4
 C
1
= -0.49
Ví ∑ b/L = 90/36 = 2.5 > 2 và h/L = 16.2/36 = 0.45 < 0.5 nên C
3
= -0.5

g=31.86 kN/m
p=5.88 kN/m
q = 9.54 kN/m
A=573.48 kN
A'=105.84 kN
W=26.86 kN
W'=40.48 kN
q' = 5.91 kN/m
Dmax = 716.04 kN
Dmin = 253.6 kN
Mmax = 363.96 kN.m
Mmin =132.74 kN.m
T = 20.88 kN
G (dct+r)= 15.37 kN
Gc = 42.35 kN
A=573.48 kN
A'=105.84 kN
Gst = 61.38 kN

dụng trực tiếp lên xà ngang (như g và p) thì chuyển vò ngang rất nhỏ
có thể bỏ qua, lúc đó chỉ còn ẩn số là góc xoay tại liên kết giữa
dàn và cột.
- Khi tính khung với tải trọng không phải thẳng đứng tác dựng trực tiếp
lên xà ngang (như D
max
, D
min
, T, W, W‟, q, q‟ ) thí xem xà ngang là cứng
vô cùng, lúc đó chỉ còn ẩn số là chuyển vò ngang.
2) Sơ đồ tính khung ngang:
Khi giải khung ta tìm nội lực tại 4 tiết diện : A , C
d
, C
t
, B
2
35
d
J
J


 Kiểm tra điều kiện:
6
1 1.1





Trong đó:
1
1
16.2
: * 3.5* 1.575
36
dd
JJ
J
H
L H J L

   

1


,
2

và 1 chuyển vò
ngang

ở đỉnh cột. Trường hợp ở đây là khung đối xứng, tải trọng đối
xứng nên
1

=
2

=

,

= 0 . Ẩn số còn lại là 2 góc xoay ở 2 nút khung.
Phương trình chính tắc:
0
111

p
Rr


Trong đó: r
11
là tổng mômen phản lực tại nút khung khi góc xoay

1
2
2 3.5
0.2
36
xa
d
B
EJ
EJ
M EJ
L
  

Đối với thanh có tiết diện thay đổi (cột bậc), thì
cot
B
M
được tính dựa vào
công thức cho trong bảng III.1 Phụ lục III sách “ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP NHÀ
CƠNG NGHIỆP ” của tác giả Đồn Định Kiến.
H
EJ
k
C
M
B
1
cot
4


3
= 1 + 0.25
3
* 9= 1.14
F = 1 +

4
= 1 + 0.25
4
* 9 = 1.04
k = 4AC – 3B
2
= 4*3.25*1.14 – 3*1.56
2
= 7.52


cot
1
1
4*1.14
0.037
7.52 16.2
B
EJ
M EJ   

Qui ước mômen dương là mômen làm căng thớ bên trong của cột và dàn
r

R
r EJ EJ


    

Mômen cuối cùng được tính như sau:
* Ở đỉnh cột:
cot
cot
1
1
14518.48
* 0.037 * 537.18
B
B
M M EJ
EJ

    
(kN.m)
11
1
14518.48
* 0.2 * 3440.88 537.18
xa
xa
B
Bp
M M R EJ

* Ở chân cột:
cot
* 537.18 68.86*16.2 578.35
A B B
M M R H     
(kN.m)

 Mômen phụ sinh ra do lệch tâm giữa trục cột trên và trục cột dưới :
1 0.4
* * 573.48* 172.04
22
d tr
e
hh
M A e A


   
(kN.m)
Khung đối xứng, tải trọng A đối xứng nên có thể xem xà ngang có độ cứng
vô cùng và không có chuyển vò ngang. Nội lực trong khung do M
e
gây ra có
thể tìm được dựa vào công thức trong bảng III.2 Phụ lục đối với cột 2 đầu
ngàm. Dấu M
e
ngược với dấu trong bảng.

(kN)
''
15.9( )
pt
BB
R R kN  

* 22.14 ( 15.9)*4 41.46
t
C B B t
M M R H      
(kN.m)
41.46 172.04 130.58
dt
C C e
M M M     
(kN.m)
* 130.58 ( 15.9)*12.2 63.4
d
A C B d
M M R H      
(kN.m)
-537.18
-537.18
-261.74
578.35
A

M G e G
  
   
(kN.m)
1 0.4
* * 8.8* 2.64
22
t t t
dt
c c c
hh
M G e G


   
(kN.m)
1
* * 61.38* 30.69( . )
22
d
st st st
h
M G e G kN m   

Tổng hợp các mômen lại ta được mômen tác dụng lên cột:
30.69 2.64 7.69 25.64( . )
t
tt st c dct r
M M M M kN m



Trọng lượng của dầm cầu trục, ray, cột trên, sườn tường và A là tải trọng
thường xuyên nên ta có thể cộng biểu đồ mômen do M
tt
và M
A
gây ra trực
tiếp với biểu đồ nội lực do g gây ra lên dàn và cột.
3.32
-6.22
19.59
-9.51
A
B
C
Mtt
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 20

-92.71
-54.58
92.69

( 261.74 130.58)*0.18 23.61
d
C
M     
(kN.m)
(578.35 63.4)*0.18 92.69
A
M   
(kN.m) 4) Tính Khung Với Mômen Cầu Trục M
max
, M
min
:
M
max
, M
min
đồng thời tác dụng ở 2 cột. Ở đây M


SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 21

1.24
-0.04
-3.96
A
B
C
M
Trong đó:
- r
11
là phản lực của liên kết thêm vào tại nút khung do nút có
chuyển vò đơn vò

=1.
- Dấu của phản lực và chuyển vò tại liên kết thêm theo qui ước chiều
từ trái sang phải là dương.

Dùng bảng III.1 Phụ lục tính được mômen và phản lực ngang đầu cột B:
1 1 1
2 2 2 2 2
6 6*1.56
* 1.24*
4 3 4*3.25*1.14 3*1.56
B
EJ EJ EJ
B
M

C B B
t
EJ EJ EJ
M M R H
H H H

     
(kN.m)
-Tiết diện chân cột:
1 1 1
2 3 2
1.24 5.2 3.96
**
A B B
EJ EJ EJ
M M R H H
H H H

     
(kN.m)

Đối với cột bên phải, mômen và phản lực có giá trò giống cột bên trái
nhưng khác dấu. Ta có biểu đồ nội lực của khung khi cho

=1 :
B
R
= 1
-46.94
-276.83
134.41
A
B
C
MD
87.9
-17.05
-100.55
48.82
A
C
31.92
O
Cắt ngang khung tại đầu cột có lực cắt rồi chiếu xuống phương ngang ta tìm
được r
11
:

11

172.04
e
M
M
    
(vì M
max
và M
min
đặt cùng vò trí với M
e
nhưng ngược
chiều).
- Đối với cột trái (M
max)
:
22.14*( 2.12) 46.94
B
M    
(kN.m)
41.46*( 2.12) 87.9
t
C
M    
(kN.m)
130.58*( 2.12) 276.83
d
C
M    
(kN.m)

A
M    
(kN.m)
'
15.9*( 0.77) 12.24
B
R    
(kN)
= 1
R
B
B'
R
r
11
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD : VŨ THỊ BÍCH NGÀ SVTH : NGUYỄN ĐỨC THỊNH - 08114099 Page 23


R
1p
= 33.71 + (-12.24) = 21.45 (kN)
Giải phương trình chính tắc:
22
1
11 1 1
21.45 33.52
0.64

H
M
H EJ
    
(kN.m)
2
1
2
1
33.52
0.04 * 87.9 86.56
t
C
EJ
H
M
H EJ
   
(kN.m)
2
1
2
1
33.52
0.04 * ( 276.83) 278.17
d
C
EJ
H
M

(kN.m)
2
1
'
2
1
33.52
0.04 * 31.92 33.26
t
C
EJ
H
M
H EJ
  
(kN.m)
2
1
'
2
1
33.52
0.04 * ( 100.55) 99.21
d
C
EJ
H
M
H EJ
    

+ R
1p
= 0
Trong đó:
- r
11
là phản lực của liên kết thêm vào tại nút khung do nút có chuyển
vò đơn vò

=1.
- Dấu của phản lực và chuyển vò tại liên kết thêm theo qui ước chiều
từ trái sang phải là dương. -5.38
-278.27
1.67
A
B
C
MD
86.56
-58.61
-99.21
181.56
A
C

HT
BAC
CBCB
M
B
**
34
]2)2[()(]2)2[()1(
2
22





 M
B
= - 32.02(kN.m)

T
BAC
ABAB
R
B
*
34
)]2(23[)()]2(23[)1(

25.03
o
-32.02
22.57
-27.45
A
B



      
4000 600
0.21
16200
t dct
t dct
HH
H H H
H
4
0.25
16.2
t
H
H

  
22
2
(1 0.21) [(2 0.21)1.56 2 1.14] 9(0.25 0.21) [(2 0.25 0.21)1.56 2 1.14]