ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP

I. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:
1.1. Mã đề 1312 ứng với các số liệu sau:
- Nhịp nhà: L=18m
- Chiều dài nhà: D=17B=17.6=102m
- Cao trình ray: H
1
=7,5m
- Sức trục: Q=16T
- Áp lực gió tiêu chuẩn W
0
lấy theo TCVN 2737 lấy tại Nghệ An, chiều
cao dầm cầu chạy tự chọn
- Độ dốc mái i=10%
1.2. Vật liệu sử dụng:
- Kết cấu khung: thép CCT34 có cường độ f=2100daN/cm
2
, que hàn
N42 hoặc tương đương
- Kết cấu bao che: mái tôn, tường xây gạch, móng bêtông cốt thép cấp
độ bền B20
1.3. Liên kết sử dụng: Hàn và bulông
II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỦA KHUNG:
2.1. Theo phương ngang nhà:
Vì nhà có cầu trục với sức trục nâng Q=16T<30T nên khoảng cách từ
mép ngoài cột đến trục định vị a=0m (trục định vị trùng với mép ngoài
của cột)
Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:
mmLm

1
20
1
(
chọn h=0,5m
Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột:
z= L
1
-h=0,75-0,5=0,25m=25cm > z
min
=18cm
2.2. Theo phương thẳng đứng:
- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H
2
=H
k
+b
k
=1,14+0,3=1,44m => chọn H
2
=1,5m
Trong đó:
+ H
K
-chiều cao gabarit của cầu trục, là khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao
nhất của cầu trục H
K
=1,14m
+b

dct
+H
r

Trong đó:
+H
dct
- là chiều cao dầm cầu trục, được chọn sơ bộ theo công thức
⇒÷=






÷=






÷= mHH
Kdct
)75,06,0(6.
8
1
10
1
8

một tầng một nhịp-tác giả Phạm Minh Hà ứng với sức trục Q=16T
a b
+0.00
+6.60
+9.00
+9.90
9000
i

=

1
0
%
i

=

1
0
%
18000
+7.50
6600 2400
2.3.Sơ đồ tính toán khung ngang :
Chọn tiết diện cột không đổi với độ cứng cột là I
1
. Nhịp nhà 18m nên
chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay
đổi tiết diện cách đầu xà 3m.

=
1
0
%
SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG
III. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG :
3.1. Tải trọng thường xuyên(tỉnh tải :
Độ dốc mái
0
71,51,0%10 =⇒=⇒=
αα
tagi
nên
995,0;099,0 ==
αα
CosSin
Tải trọng tỉnh tải tác dụng lên khung bao gồm: Trọng lượng của các
tấm lợp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang
và dầm cầu trục.
- Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái
0,15kN/m
2
. Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ 1kN/m. Tải trọng
tỉnh tải tác dụng lên xà ngang :
mkNgn
Cos
Bgn
q /05,21.05,1
995,0
6.15,0.1,1

2
(từ cốt
m00.0±
đến cốt
m50.1+
xây tường gạch, phần còn lại
dùng tấm tôn để lợp và khi tính toán ta bỏ qua phần tường xây cao 1,5m) và
quy về thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột:
kNHBgnP
t
45,7)5,10,9.(6.15,0.1,1)5,1.(
1
=−=−=
Trong đó: H=9,0m là chiều cao cột
- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành
tải tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột :
kNBgnP
ctCT
3,66.1.05,1 ===
;
kNmhLPM
ct
15,3)5,0.5,075,0.(3,6).5,0.(
1
≈−=−=
18000
6600 2400
9000
2,05 kN/m
7,45 kN 7,45 kN


SƠ ĐỒ HOẠT TẢI MÁI NỬA TRÁI
18000
9000
2,35 kN/m
SƠ ĐỒ HOẠT TẢI MÁI NỬA PHẢI
3.3. Tải trọng gió :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 6 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Tra bảng phụ lục E-phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính và
bảng bảng 4- giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng gió áp lực gió trên
lãnh thổ Việt Nam ứng với dịa hình thành phố vinh ta có: W
0
=1,25kN/m
2
.
Hệ số vượt tải chọn n=1,2
Tải trọng gió tác dụng vào khung gồm 2 thành phần: gió tác dụng vào
cột và gió tác dụng trên mái.
Căn cứ vào dạng mặt bằng và độ dốc mái, các hệ số khí động có thể
xác định theo sơ đồ trong bảng 6-bảng chỉ dẫn xác định hệ số khí động-
TCVN 2737-1995 kết hợp với nội suy ta được :
Ce1=-0,543; C
e2
=-0,4; C
e3
=-0,4;
Ce=+0,8(ứng với phía gió đẩy)
Ce=+0,8
Ce3=-0,4

===
γ

- Phía khuất gió:
mkNBCkq
eph
/52,36.4,0.976,0.25,1.2,1 W.
30
===
γ
Tải trọng tác dụng lên mái :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 7 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
- Phía đón gió:
mkNBCkq
epd
/77,46.543,0.976,0.25,1.2,1 W.
10
===
γ
- Phía khuất gió:
mkNBCkq
eph
/52,36.4,0.976,0.25,1.2,1 W.
20
===
γ
18000
9000
7,03 kN/m

m
4
,
7
7

k
N
/
m
18000
9000
GIÓ PHẢI SANG
3.4. Hoạt tải cầu trục :
Tra bảng II.3 Sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tâng, một
nhịp-Tác giả Phạm Minh Hà ta có :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 8 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Bảng các thông số cần trục sức nâng Q=16T
Nhịp
L
K
(m
)
Ch.Ca
o
Gabar
it
H
K

Max
(kN)
Áp lực
P
Min
(kN
)
16,5 1140 180 3860 2900 7,72 1,19 97,7 20,9
Áp lực đứng của cầu trục
tải trọng thảng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm
cầu trục được xác định bằng cách bằng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa
của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất,
xác định được các tung độ y
i
của đường ảnh hưởng ; từ đó xác định được áp
lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột :
∑
=== KNypnD
ipc
92,247714,2.7,97.1,1.85,0
maxmax
γ
∑
=== KNypnD
ipc
04,53714,2.9,20.1,1.85,0
minmin
γ
ở trên :
74,2517,0184,0357,0 =+++=

0517
3860 3860
ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐỂ XÁC ĐỊNH D
Max
VÀ D
Min
Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục
18000
6600 2400
9000
247,92 kN
123,96 kNm
53,04 kN
26,52 kNm
D
Max
LÊN CỘT TRÁI
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 10 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
18000
6600 2400
9000
247,92 kN
123,96 kNm
53,04 kN
26,52 kNm
D
Max
LÊN CỘT PHẢI
Lực hãm ngang của cầu trục:


Trong đó: + n
0
=2 là số bánh xe cầu trục ở một bên ray
- Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm
hãm:
∑
=== kNTnT
i
tc
pc
91,10714,2.2975,4.1,1.85,0.
1
γγ
Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 11 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
7500 1500
18000
10,91 kN
LỰC HÃM CỘT TRÁI
7500 1500
18000
10,91 kN
LỰC HÃM CỘT PHẢI
IV. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC :
Lựa chọn sơ bộ tiết diện của các cấu kiện:
- Kích thước cột: chiều cao cột h=50cm; bề rộng bản cách
b
f

Đối với Xà 6M: h=25cm; b
f
=20cm; t
w
=0,8cm và t
f
=1cm
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 12 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Ghi chú: kích thước tiết diện khai báo trong chương trình Sap2000 để
chạy nội lực chính là tiết diện lựa chọn sơ bộ như trên
Nội lực trong khung ngang được xác định cho từng trường hợp tải
bằng phần mềm SAP 2000.
Cấu
Kiện
Tiết
Diện
Nội
Lực
Tổ Hợp Cơ Bản 1 Tổ Hợp Cơ Bản 2
Mmax;
Ntư
Mmin;
Ntư
Nmax;
Mtư
Mmax;
Ntư
Mmin;
Ntư

V -21.579 21.012 -21.579 14.827 -33.324
Đỉnh
Cột
1;4 1;5 1;4 1;4;8;12 1;4;8;12
M 116.902 -97.495 116.902 127.690 127.690
N -47.248 18.705 -47.248 -47.763 -47.763
V -21.579 4.140 -21.579 -33.324 -33.324
Xà
3M
Đầu
Xà
1;5 1;4 1;8;12 1;5;7;11 1;4;8;12 1;4;8;12
M 97.495 -116.902 -73.273 112.795 -127.690 -127.690
N 6.722 -25.432 -26.608 -7.705 -37.170 -37.170
V 25.614 -37.453 -18.922 25.218 -36.797 -36.797
Cuối
Xà
1;5 1;8;12 1;8;12 1;5;7;11 1;4;8;12 1;4;8;12
M 32.572 -25.494 -25.494 46.908 -35.586 -35.586
N 5.906 -25.993 -25.993 -8.378 -35.920 -35.920
V 17.454 -12.772 -12.772 18.489 -24.302 -24.302
Xà
6M
Đầu
Xà
1;5 1;8;12 1;8;12 1;5;7;11 1;4;8;12 1;4;8;12
M 32.572 -25.494 -25.494 46.908 -35.586 -35.586
N 5.906 -25.993 -25.993 -8.378 -35.920 -35.920
V 17.454 -12.772 -12.772 18.489 -24.302 -24.302
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 13 - GV híng dÉn:

I
n
Trong đó : - H là chiều cao cột tính từ cốt ±0.00 đến đỉnh cột (H=9,0m)
- L là nhịp nhà (L=18m)
Vì cột liên kết với móng là liên kết ngàm nên hệ số chiều dài tính
toán:
287,1
14,05,0
56,05,0
14,0
56,0
≈
+
+
=
+
+
=
n
n
µ
Vậy chiều dài tính trong mặt phẳng khung của tiết diện cột không đổi
được xác định:
mHl
x
583,110,9.287,1. ===
µ
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung l
y
lấy

- Mô men quán tính theo phương x:
4
33
33
31386
12
48).8,020.(5,0
.2
12
50.20
12
).(5,0
.2
12
cm
htbhb
I
wwff
x
=
−
−=
−
−=
- Moomen quán tính theo phương y:
4
33
3
3
1335

Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 15 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
cm
A
I
icm
A
I
i
y
y
x
x
13,4
4,78
1335
;0,20
4,78
31386
======
915,57
20
3,1158
===
x
x
x
i
l
λ

cm
W
A
N
M
m
x
x
62,2
44,1255
4,78
.
164,279
100.97,116
. ===
Tra bảng phụ lục IV.5 hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện
η
ứng
với loại tiết diện 5 “Trang 98-Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhị, tg
Phạm Minh Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” ta có:
521,0
48.8,0
20.1
==
w
f
A
A
+ Khi
5,0=

−
−
=
η
Vậy độ lệch tâm quy đổi:
cmmm
xe
85,362,2.471,1. ===
η
5.2.2.1.Kiểm tra bền:
Vì
⇒<= 2085,3
e
m
không cần kiểm tra bền
5.2.2.2.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể:
Với
1,83
x
λ
=
và
85,3=
e
m
, tra “bảng IV.3 hệ số
e
ϕ
để kiểm tra ổn định của
cấu kiện tiết diện đặc, chịu nén lệch tâm(nén uốn), mặt phẳng tác dụng của

N
c
y
y
.

γ
φ
σ
<=
Trước hết ta cần tính trị số momen ở 1/3 chiều cao cột dưới kể từ phía có
mômen lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng tính toán cột là tại tiết diên dưới vai cột
và do trường hợp tải trọng 1,7,9 gây ra nên trị số mômen tại tiết diện chân
cột do các trường hợp tải trọng tương ứng gây ra là:
kNmM 4312,677465,374311,51158,35
'
−=−+−=
Vậy trị số Mômen tại 1/3 chiều cao cột dưới tính từ tiết diện vai cột:
kNmM 503,55
3
970,1164312,67
970,116 =
−−
+=
Vậy trị số Mômen quy ước được tính:
kNmMax
M
MMaxM 485,58
2
970,116

3,1
44,1255
4,78
.
164,279
5,5848
.
'
===
Vì m
x
<5 nên hệ số xét đến ảnh hưởng của Mômen uốn và hình dạng của tiết
diện đến khả năng ổn định ngoài mặt phẳng của cột tính theo công thức:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 17 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
x
m
c
.1
α
β
+
=
Ta có:
75,8499
21
10,.21
14,3/14,3
4
=>≈==

+
=
x
m
c
α
β
Với
8575,84 ≈=
y
λ
Tra “Bảng phụ lục IV.2.Hệ số uốn dọc cấu kiện nén đúng
tâm- trang 93- Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhịp- tg Phạm Minh
Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” và nội suy ta có:
687,0=
φ
Vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được
kiểm tra:
22
/2121.1./006,10
4,78.687,0.518,0
164,279

cmkNfcmkN
Ac
N
c
y
y
==<==

)83,1.1,036,0() 1,036,0(
4
0
=+=+=








f
E
t
b
f
λ
Vậy điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh kiểm tra theo công thức:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 18 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
⇒=









x
λ
tra “Bảng 2.2. Giá trị giới hạn






w
w
t
h
với tiết diện cột chữ I-
trang 28- Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhịp- tg Phạm Minh Hà-
Đoàn Tuyết Ngọc” ta có
( ) ( )
00,57
21
10.1,2
83,1.15,03,1/15,03,1
4
22
=+=+=







t
h
tC
w
w
w
76,3857.8,0.85,085,0
1
==






=
Diện tích cột không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ
22
1
'
4,78016,1028,0.76,38.21.20.222 cmAcmtCtbA
wff
=>=+=+=
nên không cần
kiểm tra lại các điều kiện ổn định tổng thể.
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 19 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
- Kiểm tra chuyển
vị ngang ở đỉnh
cột :

w
13,0
1.12.35
797,36
.
2
3

.
2
3
==≥
γ
và
cmt
w
6,0≥
chọn
cmt
w
9,0=
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 20 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Chiều cao tiết diện xác định theo chi phí tối ưu về chi phí vật liệu:
cm
t
W
kh
w
yc

WtbA
f
ww
yc
x
yc
ff
yc
f
=−=−≈=
Theo yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước bản cánh được chọn như
sau:

;)21( cmt
f
÷=
;wf
tt ≥
cmhb
f
)214,8()5/12/1( ÷=÷=
;
)18;10/1( cmhb
f
≥

623,31=≤
f
E
t

12
35.20
12
).(5,0
.2
12
cm
htbhb
I
wwff
x
=
−
−=
−
−=
3
798
35
13959.2
2
cm
h
I
W
x
x
===
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 21 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp

798
12769
4,66
17,37
22
cmkNfcmkN
W
M
A
N
c
x
x
=<=+=+=
γσ
Tại tiết diện đầu xà có mômen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần
kiểm tra ứng suất tương đương tại chổ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng
theo công thức:
2
1
2
1
3
τσσ
+=
td
trong đó:
2
1
/07,15

f
S
- mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x:
)(340)5,02/35(1.20)2/2/.(.
3
cmthtbS
ffff
=−=−=
2 2 2
15,07 3.1,13 15,11 1,15 . 24,15( / )
td c
f kN cm
σ γ
= + = < =
Vậy tiết diện xà thão mãn điều kiện bền
6.1.2.1.Kiểm tra điều kiện ổn định cánh và bản bụng:
Chiều dài tính toán
cmb 6,9
2
8,020
0
=
−
=
81,15/5,06,9
1
6,9
0
=<== fE
t

10.1,2
.5,25,225,41
4
==<=
f
E
t
h
w
w
Vậy bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp
và ứng suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng)
Kết luận: Tiết diện xà đã chọn đạt yêu cầu. Tỷ số độ cứng của tiết diện xà (ở
chổ tiếp giáp với cột) và cột đã chọn phù hợp với giả thiết ban đầu là bằng
nhau
6.2.Thiết kế tiết diện Xà 6M (đoạn xà có tiết diện không thay đổi):
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực tính tính toán:
M=42,766kNm
N=-21,472kN
V=2,147kN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện cuối xà, trong bảng tổ hợp nội lực do các
trường hợp tải 1,4 gây ra
6.2.1.Lựa chọn tiết diện:
Mômen kháng uốn cần thiết của tiết diện xà ngang:
3
6,203
21.1
100.766,42
.
cm

cv
w
01,0
1.12.25
147,2
.
2
3

.
2
3
==≥
γ
Theo điều kiện cấu tạo thì t
w
>0,6cm=> chọn t
w
=0,8cm=> thỏa mãn với giả
thiết trên.
Diện tích cần thiết của bản cánh xà ngang xác định theo công thức:
2
2
3
2
3
71,8
24
2
).

;wf
tt ≥
cmhb
f
)5,125()5/12/1( ÷=÷=
;
)18;10/1( cmhb
f
≥

623,31=≤
f
E
t
b
f
f
 Chọn b
f
=20cm và t
f
=1cm
200
1023010
8
x
x
y
y
250

−=
3
526
25
6575.2
2
cm
h
I
W
x
x
===
Độ lệch tâm tương đối:
cm
W
A
N
M
m
x
x
1,22
526
4,58
.
472,21
100.766,42
. ===
6.2.1.1.Kiểm tra theo điều kiện bền:

2
1
2
1
3
τσσ
+=
td
trong đó:
2
1
/48,7
25
23
.
526
6,4276
. cmkN
h
h
W
M
w
x
===
σ
)/(1,0
8,0.6575
240.147,2
.

VII.THIẾT KẾ XÀ GỒ:
7.1.Tải trọng tác dụng lên xà gồ:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 25 - GV híng dÉn: