B
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC
KI
ẾN TRÚC HÀ NỘI

KS NGUY
ỄN THẾ HIỆU
NGHIÊN C
ỨU CẤU TẠO, TÍNH TOÁN, BỐ TRÍ HỆ
GI
ẰNG TRONG KHUNG
THÉP NH
Ẹ NH
À CÔNG
NGHI
ỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP
LU
ẬN VĂN THẠC SĨ
XÂY D
ỰNG DÂN DỤNG V
À CÔNG NGHIỆP
Hà Nội – Năm 2011
B
Ộ GIÁO DỤC V
À ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC
KI
ẾN TRÚC HÀ NỘI

1
L
ỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan lu
ận văn với đề tài “Nghiên cứu cấu tạo, tính toán, bố
trí h
ệ giằng trong khung thép nhẹ nhà công nghiệp một tầng một nhịp.” là của
riêng tôi.
Các s
ố liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không sao chép,
trùng l
ặp với các luận văn đã được bảo vệ.
Hà N
ội, ngày 15 tháng 2 năm 2011
Tác gi
ả luận văn
Nguyễn Thế Hiệu
2
L
ỜI CẢM ƠN
Sau quá trình h
ọc tập và nghiên cứu tại trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội,
dư
ới sự gi
ảng dạy, chỉ bảo, giúp đỡ tận t
ình của các thầy cô giáo, ban chủ
nhi
ệm khoa Sau đại học, được sự cố vấn và hướng dẫn nhiệt tình của thầy
giáo hư
ớng dẫn khoa học, sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành bản luận

đ
ã t
ận tình hướng
dẫn, chỉ bảo để tôi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 15 tháng 2 năm 2011
Nguy
ễn Thế Hiệu
H
ọc viên lớp CH
- 08X
3
M
ỤC LỤC
Trang
Trang ph
ụ bìa
.
L
ời cam đoan
.
1
L
ời cảm ơn
.
2
M
ục lục
.
3
Danh m

11
Chương 1: T
ổng quan về kết cấu hệ giằng
.
12
1.1 Tác d
ụng của hệ giằng trong nh
à khung thép nhẹ
.
12
1.1.1 Tác dụng của hệ giằng trong việc giữ ổn định.
13
1.1.2 Tác d
ụng của hệ giằng trong việc
ch
ịu lực.
13
1.2 Các cách b
ố trí hệ giằng
.
14
1.2.1 H
ệ giằng mái.
16
1.2.1.1 Trư
ờng
h
ợp nh
à khung thép nhẹ xà ngang là dàn thép
(khung kèo Ti

4
2.1.3 Khi h
ệ giằng là thép hình.
27
2.2 Tính toán h
ệ giằng.
30
2.2.1 Trư
ờng hợp đ
ơn giản.
30
2.2.1.1 Theo tiêu chu
ẩn Việt Nam
.
30
2.2.1.2 Theo tiêu chu
ẩn Úc
– AS4100.
32
2.2.1.3 Theo tiêu chu
ẩn Mỹ
- AISC/ASD
33
2.2.2 Trư
ờng hợp đặc biệt
.
36
Chương 3: Nghiên c
ứu sự ảnh h
ưởng của vị trí bố t

ống.
56
3.2 H
ệ giằng bố trí ở gian thứ nhất (gian đầu hồi).
60
3.1.1 Trư
ờng hợp 1: Hệ
gi
ằng chữ thập dùng thép tròn
16
không có thanh ch
ống
.
60
3.1.2 Trư
ờng hợp 1: Hệ giằng chữ thập dùng thép tròn
16 có
thanh ch
ống.
64
3.1.3 Trư
ờng hợp 3: Hệ giằng chữ thập d
ùng thép L50*50*3
không có thanh chống.
68
3.1.4 Trư
ờng hợp 4: Hệ giằn
g ch
ữ thập d
ùng thép L50*50*3 có

DANH M
ỤC CÁC KÝ HIỆU V
À CHỮ VIẾT TẮT

Ứng suất trong thanh giằng chịu kéo.

c
:Hệ số điều kiện làm việc.
Đ
ộ mảnh của thanh giằng.
r :Bán kính quán tính c
ủa thanh giằng chịu kéo.

gh
:Đ
ộ mảnh giới hạn của cấu kiện.

L
o
:Chi
ều d
ài tính toán cho thanh giằng chịu nén.
L :Chi
ều d
ài tính toán của thanh giằng chịu kéo.
l :Chi
ều d
ài thực của cấu kiện.
N :N
ội lực kéo tính toán của thanh giằng chịu nén.

f
y
:
Ứng suất đ
àn hồi cho phép được dùng để thiết kế
f
u
:Cư
ờng độ bền về kéo cho phép d
ùng để thiết kế.
F
y
:
Ứng suất chảy của vật liệu thép l
àm cấu kiện.
F
u
:Ứng suất kéo cực hạn của vật liệu thép làm cấu kiện.

c
:H
ệ số đ
i
ều kiện làm việc của kết cấu.
Hệ số uốn dọc.
k
t
:H
ệ số độ lệch tâm của tải trọng.
7

t
:Bán kính quán tính theo AISC.
P
br
:N
ội lực trong thanh giằng bên.
M
r
:Mô men do t
ải trọng gây ra tại tiết diện có giằng.
C
d
:H
ệ số phụ thuộc sự làm việc của cấu kiện
8
DANH M
ỤC CÁC BẢNG
Trang
B
ảng 3
-1
B
ảng thông số cầu trục
43
B
ảng 3
-2
B
ảng
3.2: Giá tr

-6
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
3
52
B
ảng 3
-7
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
3
53
B
ảng 3
-8
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
4

3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
5
61
B
ảng 3
-12
B
ảng
3.2: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
6
64
B
ảng 3
-13
B
ảng
3.3: Giá tr
ị nội lực khung thứ 2
- trư
ờng hợp
6
65
B
ảng 3

- trư
ờng hợp
8
73
DANH M
ỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1:
Nhà công nghi
ệp một tầng một nhịp sử dụng khung
thép nh
ẹ.
15
Hình 1.2:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh trên.
16
Hình 1.3:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh dưới
17
Hình 1.4:
Sơ đồ bố trí hệ giằng đứng
18
Hình 1.5:
Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng mái
19
Hình 1.6:
Sơ đ

24
Hình 2.4:
Liên k
ết giằng mái với x
à ngang (trường
h
ợp giằng
b
ằng 2 thanh thép tròn)
24
Hình 2.5:
Gi
ằng xà gồ mái bằng thép tròn
25
Hình 2.6:
Gi
ằng cột bằng thép tr
òn
25
Hình 2.7:
C
ấu tạo giằng bằng thép tròn
26
Hình 2.8:
Gi
ằng cột bằng thép góc đều cạnh (giằng dạng cổng)
27
Hình 2.9:
C
ấu tạo giằng c

Hình 3.5:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
52
Hình 3.6:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
56
Hình 3.7:
Sơ đ
ồ không gian
b
ố trí hệ giằng
60
Hình 3.8:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
64
Hình 3.9:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
68
Hình 3.10:
Sơ đ
ồ không gian bố trí hệ giằng
72
10
PH
ẦN MỞ ĐẦU
LÝ DO CH

+ Ti
ết kiệm vật liệu.
+ L
ắp dựng đơn giản, nhanh chóng.
+ T
ận dụng tối đa không gian nhà xưởng.
+ Tính đồng bộ cao do sử dụng các mối liên kết thiết kế sẵn và các
nguyên v
ật liệu đã được xác định t
rư
ớc để thiết kế và sản suất các kết cấu nhà.
+ D
ễ mở rộng quy mô.
+ Ti
ết kiệm thời gian và tiền bạc của doanh nghiệp.
V
ới các ưu điểm vượt trội như trên nhà khung thép nhẹ là loại nhà lý
tư
ởng để sử dụng là xưởng cho ngành công nghiệp nhẹ như dệt may, ch
ế biến
nông thu
ỷ sản, lắp ráp cơ khí nhỏ…, nhà kho, nhà trưng bày sản phẩm, siêu
th
ị…
H
ệ giằng trong nh
à công nghiệp khung thép nhẹ ngoài việc tăng độ ổn
đ
ịnh theo ph
ương mặt phẳng ngoài khung và truyền tải trọng theo phương dọc

kh
ả nă
ng còn h
ạn chế n
ên luận văn chỉ tập trung vào nội dung “Nghiên cứu
c
ấu tạo, tính toán v
à bố trí hệ giằng trong khung thép nhẹ nhà công nghiệp
m
ột tầng một nhịp” với vật liệu thép l
àm việc trong giai đoạn đàn hồi.
12
CHƯƠNG 1
T
ỔNG QUAN VỀ KẾT
C
ẤU HỆ GIẰNG
1.1 TÁC D
ỤNG CỦA HỆ GIẰNG
TRONG NHÀ KHUNG THÉP NH
Ẹ
Nhà công nghiệp một tầng một nhịp bằng thép nhẹ thông thường gồm
các khung phẳng một nhịp liên kết với nhau thông qua các h
ệ
kết cấu khác
như hệ xà gồ, hệ sư
ờn
tường và các hệ giằng.
H
ệ giằn

ệ giằng có thể chia làm hai nhóm chủ yếu: nhóm thứ nhất đảm bảo sự
liên k
ết không gian của các cấu kiện mái gọi là hệ giằng mái và nhóm thứ hai
đ
ảm bảo sự liên kết giữa các cột gọi là hệ
gi
ằng cột.
H
ệ giằng mái thường là hệ các thanh chịu kéo
đ
ặt
ở hai b
ước đầu hồi
nhà, v
ị trí khe lún, khe nhiệt độ
(b
ắt buộc phải có); dọc theo chiều dài nhà ở
hai biên khi có d
ầm cầu trục
.
H
ệ giằng mái ở
hai đ
ầu hồi nhà có tác dụng truyền
t
ải trọng gió
đ
ầu hồi
t
ừ cột chống gió tới các h

thép góc ho
ặc dạng dây
ch
ỉ l
àm việc chịu kéo.
Như nói
ở trên
h
ệ giằng
c
ột truyền lực dọc nhà (có thể lực do gió đầu
h
ồi hoặc do hãm cầu trục) xuống
móng.
* Tóm lại tác dụng của hệ giằng được thể hiện ở các nội dung sau:
1.1.1 Tác d
ụng của hệ giằng trong việc giữ ổn định
:
Đ
ảm bảo độ cứng không gian, s
ự bất biến h
ình cho hệ kết cấu và việc lắp
d
ựng kết cấu được vững chắc, an toàn và tiện lợi.
Nhà thép công nghi
ệp một tầng
m
ột nhip
đư
ợc tạo thành từ tập hợp các

ụng của hệ giằng trong việc
ch
ịu lực:
H
ệ giằng trực tiếp chịu v
à truyền tác dụng của
các l
ực ngang nh
ư gió
đ
ầu hồi (
do sư
ờn t
ường truyền vào), lực động đất và lực hãm của
c
ầu trục
tác
d
ụng theo ph
ương
d
ọc nh
à vuông góc với mặt phẳng khung, đ
ồng th
ời l
àm
cho sự truyền lực xuống móng nhà được đi theo đường ngắn nhất. Ngoài ra hệ
gi
ằng còn tham gia phân phối tải trọng tác dụng lên kết cấu và làm tăng thêm
đ

xu
ống
móng.
Ngoài ra
ở Việt Nam tải trọng động đất ít được
đưa vào tính toán cho
nhà công nghi
ệp một tầng, với loại tải trọng này hệ giằng là kết cấu tham gia
ch
ịu lực nhiều nhất trong nhà công nghiệp
m
ột
t
ầng
m
ột nhịp
. Do đ
ặc điểm
c
ủa động đất Việt Nam thường có gia tốc bé và nh
à khung thép nh
ẹ
thư
ờng có
k
ết cấu
mái nh
ẹ, do đó tải trọng động đất tác dụn
g lên công trình s
ẽ không lớn

ồi
10
T
ấm lợp thưng tường
2
Xà g
ồ mái
11
C
ửa sổ
3
Khung thép
12
C
ột khung
4
C
ửa trời
13
Gi
ằng cột, giằng mái
5
T
ấm lợp mái
14
Tư
ờng xây bao
6
T
ấm lấy sáng

ực gió từ đầu hồi truyền vào cột gió thông qua tấm phủ tường và xà
g
ồ tường đầu hồi. Cột gió sẽ truyền lực nhận được x
u
ống chân và lên hệ mái
t
ại vị trí liên kết của nó với mái, ngay lập tức lực này được truyền thông qua
các b
ộ phận của hệ mái như thanh chống gió, xà gồ mái tới hệ giằng mái, hệ
gi
ằng mái tiếp tục truyền lực gió n
ày xuống móng thông qua các hệ giằng
tư
ờng
d
ựa v
ào diện chịu tải và độ cứng của hệ giằng.
Do v
ậy
vi
ệc bố trí hệ
gi
ằng trong nh
à thép
nh
ẹ
ph
ải đảm bảo y
êu cầu cấu tạo, đảm bảo đủ độ cứng
c

và các
thanh ch
ống dọc nhà nằm
trong m
ặt phẳng cánh trên. Chúng có tác dụng bảo
đ
ảm sự ổn định cho cánh trên của dàn, tạo nên những điểm cố kết không
chuy
ển vị ra ngo
ài mặt phẳng.
Giằng trong mặt phẳng cánh tr
ên thư
ờng
b
ố trí
ở hai đầu nhà, kh
ối nhiệt độ, khi khối nhiệt độ quá d
ài thì bố trí thêm ỏ giữa
sao cho kho
ảng cách giữa
chúng không quá 60m. H
ệ giằng cán
h trên k
ết hợp
v
ới giằng cánh d
ưới tạo tành khối cứng
Các dàn còn l
ại đ
ược

8 9 10 11 12
1
b B
b b b b
2 3
B
4
B
5
B
6
B
7
B
8
B
9
B
10
B
11
B
Hình 1.2 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh trên
17
* Gi
ằng trong mặt phẳng cánh dưới
[1].
Gi
ằng trong mặt phẳng cánh dưới của dàn được đặt tại các vị trí có

B
7
B
8
B
9
B
10
B
11
B
12
A
b
b b b b
l
A
b
b B B B B B B B B B B
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
Hình 1.3 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng cánh dưới
* H
ệ giằng đứng
H
ệ giằng đứng đ

1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
Hình 1.4 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng đứng
1.2.1.2 Trư
ờng hợp nh
à khung thép nhẹ có xà ngang là
d
ầm
thép
(khung zamil)
H
ệ giằng mái
[12] trong nhà công nghi
ệp một tầng một nhịp s
ử d
ụng
khung thép zamil đư
ợc bố trí theo ph
ương ngang nhà tại hai gian đầu hồi
(ho
ặc gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ v
à ở một số gian giữa nhà (tuỳ
thuộc vào chiều dài nhà) sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá
năm bư
ớc cột. Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh
gi

11
B
12
A
b
b b b b
Kh«ng qu¸ 5 bíc cét
Gi»ng chÐo
ngang nhµ
Gi»ng chÐo
däc nhµ
Chi tiÕt C
Chi tiÕt A
Chi tiÕt B
l
Kh«ng qu¸ 5 bíc cét
A
b
19
Giằng mái ỉ20
L 100x100x5
200
200
Lỗ ô van 23x30
200
200
L 100x100x5
L 100x100x5
chi tiết a
Giằng mái ỉ20 Giằng mái ỉ20

ựng thộp hỡnh (t
h
ng l
thộp gúc).

mnh ca thanh ging khụng v
t quỏ 200.
+0.00
Cao trình vai cột
Cao trình đỉnh cột
Thanh giằng đầu cột
b B B B B B B B B B B
Dầm cầu trục
thanh giằng cột
L 100x100x5
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
Chi tiết D
Chi tiết E
chi tiết D, E
Chi tiết D
Chi tiết E
Lỗ ô van 23x30
L 100x100x5
Hỡnh 1.6 S
b trớ h ging ct
1.2.3 H

ệ khung.
+0.00
Cao tr×nh vai cét
Cao tr×nh ®Ønh cét
Thanh gi»ng ®Çu cét
b B B B B B B B B B B
1 2 3
4 5
6
7
8 9 10 11 12
+0.00
Cao tr×nh vai cét
Cao tr×nh ®Ønh cét
a b
l
HÖ gi»ng têng
HÖ gi»ng têng
Hình 1.7 Sơ đ
ồ bố trí hệ giằng t
ường
1.3 TH
ỰC TRẠNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỐ TRÍ HỆ GIẰNG
TRONG TH
ỰC TẾ.
Th
ực tế sử dụng hệ giằng trong nh
à thép tiền c
h
ế ở Việt nam cho thấy tồn

ểu chi tiết và vận dụng đúng đắn với yêu cầu thiết kế của Việt Nam
Hi
ện nay có hai hướng phổ biến ở Việt Nam trong việc sử dụng hệ giằng
đ
ối với nhà
thép ti
ền chế đó là:
- S
ử dụng hệ giằng theo lối cổ điển thường áp dụng cho các nhà công
nghi
ệp (khung dạng dàn) của những năm 70
- 80 c
ủa thế kỷ XX, chủ yếu là hệ
gi
ằng dạng chữ X với thanh giằng bằng thép góc .
- S
ử dụng hệ giằng mô phỏng theo các nhà sả
n xu
ất khung thép tiền chế
có uy tín trên th
ế giới như Zamil steel, BHP… Các thanh giằng có thể là thép
tròn, gi
ằng cáp, giằng cổng dạng khung.
Nh
ững nguy
ên nhân trên là yếu tố góp phần dẫn đến sự không đồng bộ,
sai nguyên lý và l
ớn h
ơn nữa dẫn đến những b
ất hợp lý, sai sót nghi

thanh ch
ống giằng tạo thành khối cứn
g khung gi
ằng để giữ ổn định khung
theo phương dọc nhà trong quá trình thi công.
S
ự cố đáng chú ý gần đây nhất là tại công trình Công ty dệt may Hoà
Khánh thu
ộc khu CN Lê Minh Xuân
– Bình Chánh – TP H
ồ Chí Minh mà
22
theo đánh giá ban đ
ầu là do đứt dây giằng
khi căn ch
ỉnh kèo mái (theo
VIETBAO.VN ngày 27/12/2005)
Hình 1.8 S
ự cố
công trình Công ty d
ệt may Hoà Khánh thuộc khu CN Lê
Minh Xuân – Bình Chánh – TP H
ồ Chí Minh
Chính vì v
ậy việc nghi
ên cứu chi tiết vai trò
c
ủa hệ giằng, thiết lập v
à
th

Hình 2.1 Gi
ằng mái bằng thép tròn (1thanh)
Hình 2.2 Liên k
ết giằng mái với xà ngan
g (trư
ờng hợp giằng bằng 1 thanh
thép tròn)

Trích đoạn TÍNH TOÁN HỆ GIẰNG 1 Trường hợp đơn giản

---