Nhà công nghiệp 1 tầng lắp ghép, ba nhịp đều nhau,có cửa mái để thông gió và chiếu
sáng đặt tại nhịp giữa. L

= 21m, cùng cao trình ray R=6.5m, ở mỗi nhịp có hai cầu trục
chạy điện, chế độ làm việc nặng sức trục Q=20/5 T, dây móc cẩu cứng. Bước cột a =
12 m. Địa điểm xây dựng tại Bắc Ninh.
I - LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN:
1. Chọn kết cấu mái :
Với nhịp L=21 m chọn kết cấu dàn bê tông cốt thép dạng hình thang, độ dốc các thanh
cánh trên i=1/10 , chiều cao giữa dàn có thể chọn như sau:
H = (1/7 ÷ 1/9)L = (21/7 ÷ 21/9) = (3, ÷ 2,33) m.Chọn H = 2,8 m.
Chiều cao đầu dàn: H
đd
=H-
.
2
L
i
= 2,8 -
1 21
.
10 2
=1,8 m.
-Khoảng cách giữa các mắt dàn ở thanh cánh thượng lấy bằng 3m
-Khoảng cách giữa các mắt dàn ở thanh cánh hạ lấy bằng 6m.
Cửa mái chỉ đặt ở nhịp giữa được bố trí dọc nhà, chiều rộng của cửa mái lấy bằng 12m,
cao 4 m.
Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống dưới như sau:
- Hai lớp gạch lá nem kể cả vữa lót dày 5 cm.
- Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm.
- Lớp bê tông chống thấm dày 4 cm.

-Trọng lượng xe con: G = 6,0 T
-Toàn cầu trục: G = 33,5 T.
-Từ P
tc
max
= 22 T
Ta chọn đường ray có chiều cao : H
r
= 150 (mm).
Trọng lượng tiêu chuẩn của đường ray: g
r
c
= 150 kG/m.
- Với bước cột a =12 m, nhịp nhà L= 21 m, sức trục Q = 20 T
ta chọn dầm tiết diện chữ I bằng bê tông cốt thép với các kích
thước được chọn theo thiết kế định hình:
H
c
= 1400 ;b =140 ; b
f
’= 650; h
f
’= 180 ; b
f
= 340 ; h
f
=300
trọng lượng dầm cầu trục : 11,3 T.
3. Xác định chiều cao nhà :
Lấy cao trình nền nhà tương ứng với cốt

1
- khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái,
chọn: a
1
= 0,15m đảm bảo a
1
≥
0,1 m
D = 6,5 + 2,4 + 0,15 = 9,05 m.
- Cao trình đỉnh mái: M = D + h + h
cm
+ t.
Chiều cao kết cấu mang lực mái: h = 2,8m.
Chiều cao cửa mái: h
cm
= 4m
Tổng chiều dày các lớp mái: t = 0,66 m
Cao trình đỉnh mái ở nhịp thứ hai có cửa mái:
M
2
= 9,05 + 2,8 + 4 + 0,66 = 16,51 m
Cao trình mái ở 2 nhịp biên không có cửa mái:
M
1
= 9,05 + 2,8+ 0,66= 12,51 m
4. Chọn kích thước cột :
Trong trường hợp số liệu của đồ án: sức nâng trục nhỏ hơn 30T, nhịp nhà nhỏ hơn 30 m
ta chọn loại cột đặc có tiết diện chữ nhật.
- Chọn chiều dài các phần cột:
+ Chiều dài phần cột trên:

/ b =1,2.5,45/ 0,5 = 13,08 < 30
- Xác định chiều cao tiết diện phần cột trên:
+Cột biên: chọn dựa vào điều kiện a
4
= λ - B
1
– h
t
>6 ( cm ). Với a
4
là khoảng cách từ
mép bên cầu trục đến mép trong của cột.
Tra bảng ta được B
1
= 26 (cm); λ = 75 ( cm ).
Chọn h
t
= 40 ( cm ) thoả mãn điều kiện a
4
=75 - 40 – 26 = 9 > 6 (cm).
+Cột giữa: chọn dựa theo điều kiện a
4
= λ - B
1
– 0,5 .h
t
Chọn h
t
= 60 (cm) thoả mãn điều kiện. a
4


0
2,5
2,5.4,1
25,625 30
0,4
t
t t
l H
h h
= = = <
+độ mảnh của cột trên theo phương ngoài mặt phẳng khung là:0
2.
2.4,1
16,4 30
0,5
t
l H
b b
= = = <
+độ mảnh của cột dưới theo phương trong mặt phẳng khung là: 0
1,5
1,5.5,45
13,625 30

= = = <
+độ mảnh của cột trên theo phương ngoài mặt phẳng khung là:

0
2
2.4,1
16,4 30
0,5
t
l H
b b
×
= = = <
+độ mảnh của cột dưới theo phương trong mặt phẳng khung là:

0
1,5
1,5.5,45
10,22 30
0,8
d
l H
h h
= = = <
+độ mảnh của cột dưới theo phương ngoài mặt phẳng khung là:

0
1,2
1,2.5,45
13,08 30

=(117+187,2+110).a.L + 352.a.(L-2.1,5) +1237,5.a.2.1.5
=(117+187,2+110).12.21 + 352.12.18 + 1237,5.12.3
6
Stt Các lớp mái Tải trọng tiêu
chuẩn kG/m
2
Hệ số
vượt tải
Tải trọng tính
toán kG/m
2
1 2 lớp gạch lá nem + vữa lót dày
5 cm,γ=1800kG/m
3
90 1,3 117
2 Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày
12 cm, γ=1200 kG/m
3

144 1,3 187,2
3 Lớp bê tông chống thấm dày
4cm, γ=2500 kG/m
3
100 1,1 110
4
Panen 12×3 m
dày 45 cm
320 1,1 352

∑

theo công thức:
G
m1
= 0.5 × (G
1
+
∑
g
m
)
G
m1
= 0,5 × (8,91 + 224,96) = 116,94 (T).
-Với nhịp giữa có cửa mái:
G
m2
= 0,5 × (G
1
+
∑
g
m
+ G
2
+ 2×g
k
×a)
= 0,5 × (8,91 + 224,96 + 3,08 + 2× 0,6×12) = 125,68 (T).
Điểm đặt của G
m1

= 1,1.(11,3 + 12× 0,15) = 14,41 (T)
Tải trọng G
d
đặt cách trục định vị 0,75 m.
3. Tĩnh tải do trọng lượng bản thân cột :
Tải trọng này tính theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột.
* Cột biên: + Phần cột trên: G
t
= 0,5 × 0,4 × 4,1 × 2,5 × 1,1 = 2,255 (T).
+ Phầncột dưới: G
d
=( 0,5× 0,6× 5,45 + 0,5×
0,6 1
2
+
×0,4 )× 2,5 × 1,1 = 4,94 (T)
* Cột giữa:
+ Phần cột trên: G
t
= 0,5 × 0,6 × 4,1 × 2,5 × 1,1 = 3,38 (T)
+ Phầncột dưới: G
d
=(0,5 × 0,8 × 5,45 +2×0,5 ×
0,6 1,2
2
+
× 0,6 )× 2,5× 1,1= 6,74
(T)
Tường xây gạch là tường tự chịu lực nên trọng lượng bản thân nó không gây ra
nội lực cho khung.

có :
- Bề rộng của cầu trục : B = 6,3 (m).
- Khoảng cách giữa hai trục bánh xe cầu trục : K = 4,4 (m).
- Áp lực lớn nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray: P
max
= 22 (T)
8
- Hệ số vượt tải theo TCVN 2737 - 1995, n=1.1.
-Trọng lượng xe con G = 6,0 T
Áp lực thẳng đứng lớn nhất do hai cầu trục đứng cạnh nhau truyền lên vai cột D
max

xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực. D
max
= n × P
max
tc
×
∑
=
4
1i
i
y
Các tung độ của đường ảnh hưởng xác định theo tam giác đồng dạng :
y
1
= 1 ; y
2
= 7,6/ 12 = 0,634

tc
n
=
1
2
.
10
Q Gx+
=
1
2
.
20 6
10
+
=1,3 (T)
Lực hãm ngang lớn nhất T
max
do hai cầu trục làm việc gần nhau được xác định theo
đường ảnh hưởng như đối với D
max
:
T
max
= n × T
1
×
4
1
i

đẩy và gió hút.
C = + 0.8 với phía gió đẩy và C = - 0.4 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:
P = W × a = n × W
0
× k × C × a.
Phía gió đẩy: P
đ
= 1,2 × 0.095 × 0,976× 0,8 × 12 = 1,07 (T/m)
Phía gió hút: P
h
= 1,2 × 0,095 × 0,976 × 0,4 × 12 = 0,535(T/m)
Phần tải trọng gió tác dụng trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành lực tập trung
đặt ở đầu cột S
1
, S
2
với k lấy trị số trung bình:
K = 0.5 × (0,976 + 1,094) = 1,035
Các giá trị hệ số khí động trên các phần mái được tra theo TCVN 2737 – 1995, lấy theo
sơ đồ như trong hình vẽ sau:
Trong đó : C
e1
tính với góc α = 5,71
0
( độ dốc i =tgα =1/10 ), tỉ số
9,05
0,43
21

B C
D
EJ=
8
8
EJ=
8
EJ=
C
e

=

-
0
,
4
6
-
0
,
6
+0,8
-
0
,
3
+0,3
-
0

ii
hC
=1,416 ×
∑
=
n
1i
ii
hC
Thay các giá trị vào ta được:
S
1
= 1,416 ( 0,8×2,86 – 0,46×1 + 0,6× 1 – 0,3×0,45 + 0,3×4 – 0,6 × 0,55) = 4,03 (T).
S
2
= 1,416 ( 0,6×0,55 + 0,6 × 4 +0,6×0,45 – 0,5×1 + 0,4×1 +0,4×2,86 ) = 5,5 (T).
III - XÁC ĐỊNH NỘI LỰC :
Nhà 3 nhịp có cửa mái cứng, cao trình bằng nhau khi tính với tải trọng
Nhà 3 nhịp có cửa mái cứng, cao trình bằng nhau khi tính với tải trọngđứng và lực hãm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tính
đứng và lực hãm của cầu trục được phép bỏ qua chuyển vị ngang ở đỉnh cột, tínhvới các cột độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang ở đỉnh
với các cột độc lập. Khi tính với tải trọng gió phải kể đến chuyển vị ngang ở đỉnhcột.

- Mômen quán tính tiết diện phần dưới vai cột :
J
d
=
3
50 60
900000
12
×
=
(cm
4
).
Các thông số: t =
H
H
t
=
4,1
9,55
= 0.43
k=t
3
3
900000
1 0,43 1
266667
d
t
J

)
12
- Momen quán tính tiết diện phần dưới vai cột :
J
d
=
3
50 80
2133334
12
×
=
(cm
4
)
* Các thông số: t =
4,1
0.43
9,55
t
H
H
= =
k = t
3
3
2133334
1 0,43 1
900000
d

m1
đến trọng tâm phần cột trên,
e
t
=0,5h
t
- 0,15 =0,5.0,4 – 0,15 = 0.05 m
Khoảng cách từ trục phần cột trên và trục phần cột dưới :
a = (h
d
-h
t
)/2 = (0.6 – 0.4)/2 = 0,1(m)
Vì a nằm cùng phía với e
t
so với trục phần cột dưới nên phản lực đầu cột :
R = R
1
+ R
2
R
1
=
0.189
3 (1 ) 3 5,85 (1 )
0.43
2 (1 ) 2 9,55 (1 0.189)
k
M
t

IV
IV
II
III
(sơ đồ tính và biểu đồ mô men cột biên do tĩnh tải mái G
m1
gây ra)
Xác định nội lực trong các tiết diện cột :
- Mômen: M
I
= - 116,94.0,05 = - 5,85 (T.m)
M
II
= - 5,85 + 2,373 × 4,1 = 3,88 (T.m)
M
III
= - 116,94 (0,05 + 0,1) + 2,373× 4,1 =- 7,81 (T.m)
M
IV
= - 116,94 (0,05 + 0,1) + 2,373× 9,55 = 5,12(T.m)
- Lực dọc: N
I
= N
II
= N
III
= N
IV
= 116,94 (T).
- Lực cắt: Q

+ × × +
= 0,233 (T)
14
III
II
I
I
II
III
IV IV
( sơ đồ tính và biểu đồ mô men cột giữa do tĩnh tải mái G
m1 ,
G
m2
gây ra)
Xác định nội lực trong các tiết diện cột:
- Mômen: M
I
=1,311 (T.m)
M
II
= M
III
= 1,311 – 0,233 × 4,1 = 0.356(T.m)
M
IV
= 1,311 – 0,233 × 9,55 = - 0,914 (T.m)
- Lực dọc: N
I
= N

( ) ( )
( )
2 2
3 1 3 6,845 1 0,43
2 (1 ) 2 9,55 1 0,189
M t
H k
− × × −
=
+ × × +
= 0,699 (T)
Xác định nội lực trong các tiết diện cột:
- Mômen: M
I
= 0
M
II
= - 0,699× 4,1 = - 2,866 (T.m)
M
III
= 6,485 – 0,699×4,1 = 3,62 (T.m)
M
IV
= 6,485– 0,699× 9,55 = - 0,191 (T.m)
- Lực dọc: N
I
= N
II
= 0
N

- Mô men : M
I
= - 5,85 (T.m)
M
II
= 3,88 – 2,866= 1,014(T.m)
M
III
= - 7,81 + 3,62 = - 4,19 (T.m)
M
IV
= 5,12 – 0,191 = 2,929 (T.m).
- Lực dọc : N
I
= 116,94 (T)
N
II
= 116,94 + 2,255 = 119,195 (T)
N
III
= 119,195 + 14,41= 133,605 (T)
N
IV
= 133,605 + 4,94 = 138,545 (T)
- Lực cắt : Q
I
= Q
II
= Q
III

II
= Q
III
= Q
IV
= - 0,233 (T)
17
5. Nội lực do hoạt tải mái :
a.Cột biên :
Sơ đồ tính giống như khi tính với G
m1
, nội lực được xác định bằng cách nhân nội
lực do G
m1
gây ra với tỉ số:
1
12,285
0,105
116,94
m
m
P
G
= =
- Mômen: M
I
= - 5,85 × 0,105 = - 0,615 (T.m)
M
II
= 3,88 × 0,105 = 0,408 (T.m)

M = P
m2
× e
t
= 12,285 × 0.15 = 1,843 (T.m)
Mô men và lực cắt trong cột do mô men này gây ra được xác định bằng cách nhân
mô men do tĩnh tải G
m
gây ra với tỷ số M
P
/M
G
= 1,843/1,311 =1,406
- Mômen: M
I
= 1,843 (T.m)
M
II
= M
III
= 0,356 . 1,406 = 0,5 (T.m)
18
M
IV
= - 0,914 . 1,406 =-1,286 (T.m)
- Lực dọc :N
I
= N
II
= N

71,42
G 14,41
=
= 4,96
Nội lực trong các tiết diện cột :
- Mômen: M
I
= 0
M
II
= - 2,866 × 4,96 = - 14,22 (T.m)
M
III
= 3,62 × 4,96 = 17,96 (T.m)
M
IV
= - 0,191 ×4,96 = - 0,95 (T.m)
- Lực dọc: N
I
= N
II
= 0.
N
III
= N
IV
= 71,42 (T)
- Lực cắt: Q
IV
= - 0,699 × 4,96 = - 3,47 (T)

+ × × +
= 6,19 (T)
Nội lực trong các tiết diện cột:
- Mô men: M
I
= 0 (T.m).
M
II
= - 6,19× 4,1= - 25,379 (T.m)
M
III
= - 25,379 + 53,6 = 28,221 (T.m)
M
IV
= - 6,19 × 9,55 + 53,6 = - 5,15 (T.m)
- Lực dọc: N
I
= N
II
= 0.
N
III
= N
IV
= 71,42 (T)
- Lực cắt: Q = - 6,19 (T)
20
Trong trường hợp D
max
đặt ở phía bên trái thì các giá trị mômen và lực cắt ở trên sẽ

= 2,023 (T)
- Mômen: M
I
= 0 (T.m).
Tại vị trí tác dụng của T
max
thì M
y
= 2,023 × 2,7 = 5,462 (T.m)
M
II
= M
III
= 2,023× 4,1– 4,22 × 1,4 = 2,4853 (T.m)
M
IV
= 2,023 × 9,55 – 4,22 × 6,85 = - 9,59(T.m)
- Lực dọc: N
I
= N
II
= N
III
= N
IV
= 0 (T)
- Lực cắt: Q
IV
= 2,023– 4,22 = - 2,197 (T)
21

= 0 (T).
- Lực cắt: Q = 2,17– 4,22 = - 2,05 (T)
A
B
(Sơ đồ tính và nội lực do lực hãm ngang của cầu trục)
8. Nội lực do hoạt tải gió :
Với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn bộ khung có chuyển vị ngang ở đỉnh cột.
Giả thiết các xà ngang có độ cứng vô cùng và vì các đỉnh cột ở cùng mức nên
chúng có chuyển vị ngang là như nhau. Dùng phương pháp chuyển vị để tính, hệ
chỉ có một ẩn số ∆ là chuyển vị ngang ở đỉnh cột. Hệ cơ bản được lập nên bằng
cách thêm một gối tựa cố định ở đầu cột để ngăn cản chuyển vị ngang đầu cột. Hệ
cơ bản như hình vẽ:
22
=1,07
=0,535
ej =
8
8
ej =
8
ej =
a
b
c
d
( Hệ cơ bản khi tính khung với tải trọng gió )
Phương trình chính tắc :
r × ∆ + R
g
= 0

=
3 1,07 9,55(1 0,189 0,43)
8(1 0,189)
× × + ×
+
= 3,485 (T)
R
4
= R
1
×
d
h
p
p
=
0,535
3,485
1,07
×
= 1,7425 (T)
R
g
= 3,485 + 1,7425+ 4,03 + 5,5 = 14,75 (T)
Tổng phản lực do các đỉnh cột chuyển vị một đoạn ∆ = 1 được tính bằng :
23
r = r
1
+ r
2

+ +
=0,00663E
r = ( r
1
+ r
2
) × 2 = (0,00261 E + 0,00663 E)× 2 = 0,01848 E
∆ =
g
R
14,75 798,16

r 0,01848E E
− = − = −
Phản lực tại các đỉnh cột trong hệ thực :
R
A
= R
1
+ r
1
× ∆ = 3,485 + 0,00261E × (
798,16
E
−
) = 1,4 (T)
R
B
= R
C

IV
= 0,5 × 1,07 ×9,55
2
– 1,4 ×9,55 = 35,43 (T.m)
- Lực dọc: N
I
= N
II
= N
III
= N
IV
= 0 (T)
- Lực cắt: Q
IV
= 1,07 x 9,55 – 1,4 = 8,82 (T)
* Cột trục D :
- Mômen: M
I
= 0 (T.m)
M
II
= M
III
= 0,5 × 0,535 × 4,1
2
+ 0,34 × 4,1 = 5,89 (T.m)
M
IV
= 0,5 × 0,535 × 9,55

II
= N
II I
= N
IV
= 0 (T)
- Lực cắt: Q
IV
= 5,29 (T)
Biều đồ nội lực trường hợp gió thổi từ trái sang phải ở hình vẽ dưới.
Trường hợp gió thổi từ phải sang trái lấy biểu đồ nội lực đổi ngược lại.
( Biểu đồ nội lực do gió thổi từ trái sang phải )
III - TỔ HỢP NỘI LỰC :
Nội lực trong các tiết diện cột được sắp xếp và tổ hợp lại ở bảng dưới.
Trong bản ngoài giá trị nội lực còn ghi rõ số thứ tự của cột mà nội lực được chọn
để đưa vào tổ hợp. Tại các tiết diện I, II, III chỉ đưa vào tổ hợp các giá trị M và N,
ở tiết diện IV còn đưa thêm lực cắt Q, cần dùng khi tính móng. Trong tổ hợp cơ
bản 1 chỉ đưa vào 1 loại hoạt tải ngắn hạn. Trong tổ hợp cơ bản 2 đưa vào ít nhất
2 loại hoạt tải ngắn hạn với hệ số tổ hợp 0,9. Ngoài ra theo đIều 5.16 của TCVN
2737-1995 khi xét tác dụng của 2 cầu trục(trong tổ hợp có cộng cả cột 7:8 hoặc cột
9:10 ) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,95 với cầu trục làm việc ở chế độ
nặng còn khi xét tác dụng của 4 cầu trục ( trong tổ hợp của nó có cộng cả cột 7:8
và 9:10 ) thì nội lực của nó phải nhân với hệ số 0,8(chế độ làm việc nặng).
IV- CHỌN VẬT LIÊU :
- Bê tông cấp độ bền B25 có R
b
= 14,5 MPa ; R
bt
=1,05 Mpa ; E
b