Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
airTHUYẾT 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:
-
Chiều dài nhịp: L= 33m
-
Cao trình đỉnh ray: H
1
= 10m
-
Số cầu trục làm việc trong xưởng: 2
-
Kết cấu mái: Dàn thép
-
Sức trục: Q=5T
-
Bước cột: B= 8m
-
Số bước khung: n=17
-
Địa điểm xây dựng: Bình Định
-
Kết cấu bao che: Tôn mạ màu
-
Các số liệu khác cần thiết cho thiết kế sinh viên tự lựa chọn: Vật liệu thép, loại
que hàn, chiều dày tôn, loại xà gồ

+H
dct
+H
r
=1,30+0,8+0,2=2,30(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
 
÷
 ÷
 
.8=(0,8
÷
1)m
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải

=1000 mm.
Nhịp cầu trục:
L
k
= L – 2
λ

= 33000 – 2
×
1000 = 31000 (mm);
Vì sức trục Q=5 tấn nên chọn loại cột tiết diện không đổi
Chiều cao tiết diện chọn theo:
1 1
( )
10 15
h = ÷
.H
1 1
( )
10 15
= ÷
11300=(753
÷
1130)
Chọn sơ bộ h=800 mm
Bề rộng :b= (0,3÷0,5)h=(240÷400)
Chọn sơ bộ: b=300 mm
Chiều dày bản bụng t
w
nên chọn:




= = ÷ = ÷


Chọn sơ bộ: t
f
=15mm
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
Z=
2
k
LL
−
- h=
33 31
0.8 0,2
2
m
−
− =
>Z
min
=0,16m
Tiết diện cột :
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy

mm.
Hệ thanh bụng tam giác có thanh đứng:
+ Khoảng cách giữa các đốt dàn: d=d
1
=d
2
=3,3m
Q=5(T)
9000
11300 3850
10000
3300
0,0
33000
3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300 3300
1300
2300
Hình 1.1. Kích thước chính của khung ngang nhà công nghiệp
1.2 Bố trí hệ giằng và cột
Số bước khung n = 17, bước cột B = 8m, chiều dài nhà = 17x8 = 136m
→
không
cần bố trí khe nhiệt độ.(nhà toàn thép khoảng cách: dọc nhà >200m, ngang nhà >120m
mới làm khe nhiệt độ)
Lưới cột:
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH

phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập nên bố trí hai đầu khối nhiệt độ. Khi khối nhiệt độ
quá dài thí bố trí thêm ở khoảng giữa khối, sao cho khoảng giữa chúng không quá 50 - 60
m. Các dàn còn lại được liên kết vào các khối cứng bằng xà gồ hay sườn của tấm mái.
Thanh chống dọc nhà dùng để cố định các nút quan trọng của nhà: nút đỉnh góc
( bắt buộc ), nút đầu dàn, nút dưới chân cửa trời. Những thanh chống dọc này cần thiết để
đảm bảo cho độ mảnh của cánh trên trong quá trình dựng lắp không vượt quá 220.
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
33000
8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000
8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000
7500
7500
7500
7500
Hình 1.1. Hệ giằng cánh trên
1.2.2.2 Giằng trong mặt phẳng cánh dưới
Giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại các vị trí có giằng cánh trên,
nghĩa là ở hai đầu của khối nhiệt độ và ở khoảng giữa, cánh 50 - 60 m. Nó cùng với giằng
cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình. Hệ giằng cánh dưới tại đầu hồi
nhà dùng làm gối tựa cho cột hồi, chịu tải trọng gió thổi lên tường hồi, nên còn gọi là dàn
gió
Trong những nhà xưởng có cầu trục Q ≥ 10 t, hoặc có cầu trục chế độ làm việc
nặng, để tăng độ cứng cho nhà, cần có thêm hệ giằng cánh dưới theo phương theo
phương dọc nhà. Hệ giằng này bảo đảm sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải
trọng cục bộ tác dụng lên khung sang các khung lân cận. Bề rộng của hệ giằng thường

khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng ; các cột khác tựa vào tấm cứng bằng các thanh
chống dọc. Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu trục, các thanh ngang và các thanh chéo
chữ thập. Các thanh giằng cột bố trí suốt chiều cao của hai cột đĩa cứng: trong phạm vi
đầu dàn - chính là hệ giằng đứng của mái ; lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến nút gối tựa
dưới của dàn kèo ; lớp dưới, bên dưới dầm cầu trục cho đến chân cột. Các thanh giằng
lớp trên đặt trong mặt phẳng trục cột ; các thanh giằng lớp dưới đặt trong hai mặt phẳng
của hai nhánh.
Tấm cứng phải đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở
biến dạng nhiệt của các kết cấu dọc. Nếu khối nhiệt độ quá dài, một tấm cứng không đủ
để giữ ổn định cho toàn bộ các khung thì dùng hai tấm cứng, sao cho khoảng cách từ đầu
khối đến trục tấm cứng không quá 75 m và khoảng cách giữa trục hai tấm cứng không
lớn quá 50 m. Sơ đồ các thanh của tấm cứng có nhiều dạng: chéo chữ thập một tầng - đơn
giản nhất hoặc hai tầng khi cột quá cao; kiểu khung cổng khi bước cột 8 m hoặc khi cần
làm nối đi thông qua.
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.
8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 80007500 7500
Hình 1.1. Hệ giằng cột
1.3 Tải trọng tác dụng lên khung
1.3.1 Tải trọng thương xuyên Chọn độ dốc mái i=10 % suy ra α =5,71 độ , sinα = 0,099
,cosα=0,995.
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng

m
m
g
g d kN= = =
2
1 2
(3,3 3,3)
.( ) 1,688. 5,570( )
2 2
m
m
g
g d d kN
+
= + = =
-
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục :
100 /
dct
g kg m
=
100 8 800
dct dct
G g B kg⇒ = × = × =
=8 kN
-
Trọng lượng dàn thép :
2
1,2 ( / )
dan g d

.
0,26.8 3,3
( ). ( ). 3,449( )
os 2 0,995 2
m
dan
g B
d
G kN
c
α
= = =
2
1 2
.
0,26.8 3,3 3,3
( ). ( ). 6,898( )
os 2 0,995 2
m
dan
g B
d d
G kN
c
α
+ +
= = =
1.3.2 Hoạt tải mái
Theo TCVN2737-1995, hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái tôn) tiêu
chuẩn p

c
α
= = =
Hình 1.1. Sơ đồ tính khung trường hợp hoạt tải mái trái

Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Hình 1.2. Sơ đồ tính khung trường hợp hoạt tải mái phải
Hình 1.3. Sơ đồ tính khung trường hợp hoạt tải toàn mái
1.3.3 Hoạt tải 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
q = n.k.c.B.W
0
Theo TCVN 2737 -1995 Bình Định thuộc phân vùng gió III-B có áp lực gió tiêu
chuẩn là W
0
=1,25 KN/m
2
,hệ số vượt tải n=1,2.
Bước cột: B= 8 (m).
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH

dựng)
k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa
hình.
Ở đây ta chọn địa hình dạng A. Sau khi nội suy ta có:
Tại đỉnh cột (cao trình +11,3m so với mặt nền), k=1,024
Tại đỉnh mái (cao trình +15,15), k=1,0815
hệ số k trung bình cho cả mái là k
mái
=
1,024 1,0815
1,053
2
+
=
dấu "+" thể hiện gió có chiều hướng từ ngoài vào trong nhà
dấu "-" thể hiện gió có chiều hướng từ trong nhà ra ngoài
+) Tải trọng tác dụng lên mái:
• Phía đón gió :
q
đ
=n.w
0
.k.C
e1
.B=1,2.1,25.1,0815.( -0,35).8=-4,54 (kN/m).
Quy tải trọng gió trên mái về các nút dàn ta được
q
đ
1
=

e2
.B=1,2.1,25.1,0815.(-0,4).8=-5,19 (kN/m).
Quy tải trọng gió trên mái về các nút dàn ta được
1
1
. 5,19.3,3
8,61( )
2. os 2.0,995
kh
kh
q d
q kN
c
α
−
= = = −
1 2
2
.( ) 5,19.(3,3 3,3)
17,21( )
2. os 2.0,995
kh
kh
q d d
q kN
c
α
+ − +
= = = −


Hình 1.1. Sơ đồ xác định khí động với tải trọng gió trái

C
e
=+0,8
C
e3
=-0,5
11300
C
e
1
=
-
0
,
3
5
C
e
2
=
-
0
,
4

Hình 1.2. Sơ đồ xác định khí động với tải trọng gió phải

Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành

con (T)
Trọng
lượng toàn
cầu trục
(T)
31000 5930 5100 920 180 9,2 0,495 15,98
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm
ngang xác định như sau
1.3.4.2 Áp lực đứng cầu trục
Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục
được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các
bánh xe của 2 cầu trục vào vị trí bất lợi nhất như hình 2-12. 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 truyền lên vai cột:
D
max
=n.n
c
.
∑
P
max
.y

=65,7 kN
P
min
là áp lực nhỏ nhất tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray ở phía
cột bên kia:
Tra bảng ta có P
min
=39,2 kN
y
i
là tung độ đường ảnh hưởng
5930
5930
1.00
0.89
0.26
0.36
1970 5100 930 5100 2900
16000
Hình 2.1. Đường ảnh hưởng để xác định Dmax, Dmin
=>
∑
y
i
=1+0,26+0,36+0,89=2,51
=>Dmax=1,1.0,9.65,7.2,51=178,10 (kN)
Dmin=1,1.0,9.39,2.2,51=106,26(kN)
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải

0,05.(50 4,95)
1,37
2
tc
xc
o
Q G
T
n
+
+
= = =
(kN)
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
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=1,1
Q là sức nâng cầu trục, Q=5T
G
xe
là trọng lượng xe con, tra catalô; G
xe

V
+
V
+
N
+
N
+
M
+
M
+
Hình 1.1. 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).
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Hình 1.2. Biểu đồ momen do tĩnh tải gây ra trên dàn
Hình 1.3. Biểu đồ lực dọc do tĩnh tải gây ra
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Hình 1.4. Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải gây ra

KCT 1
Hình 1.12. Biểu đồ lực cắt do HTDCTT gây ra
Hình 1.13. Biểu đồ momen do HTDCTT gây ra trên dàn
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Hình 1.14. Biểu đồ lực dọc do HTDCTP gây ra
Hình 1.15. Biểu đồ lực cắt do HTDCTP gây ra
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Hình 1.16. Biểu đồ momen do HTDCTP gây ra trên dàn
Hình 1.17. Biểu đồ lực dọc do HTNCTT gây ra
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825
Trường Đại Học Hàng Hải
Khoa Công Trình Thủy
TKMH
KCT 1
Hình 1.18. Biểu đồ lực cắt do HTNCTT gây ra
Hình 1.19. Biểu đồ momen do HTNCTT gây ra trên dàn
Sinh viên : Nguyễn Thị Dung GVHD: Đỗ Quang Thành
Lớp: XDD52-ĐH3 Msv: 49825