A. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một
tầng,một nhịp với các số liệu cho trước như sau:
- Nhịp khung ngang: L =18(m)
- Bước khung (bước cột): B = 6(m)
- Chiều dài nhà: b = 102(m)
- Độ dốc mái: i =10%

17,5=⇒
α

099,0(sin =
α
;
)995,0cos =
- Sức nâng cầu trục: Q = 12,5(Tấn), cần trục làm việc
trung bình
- Cao trình đường ray: 9,7(m)
- Phân vùng gió II.B (địa điểm xây dựng: Nghệ An) có:
áp lực gió
22
0
/25,1/125 mkNmdaNW ==
- Vật liệu thép CCT34 có :
* Cường độ tính toán:
22
/21/210 cmkNmmNf ==
* Cường độ chịu cắt :
22
/12/120 cmkNmmNf
v

Chiều dày
(mm)
Trọng lượng 1
tấm
(kG/m
2
)
D.tích
1tấm
(m
2
)
Tải trọng cho
phép (kN/m
2
)
0,7 6,59 8,39 1,96
3 | P a g e
- Lớp cách nhiệt:
- Xà gồ : Ta chọn xà gồ hình chữ “ Z “ ở bên trong và 2 xà gồ
hình chữ “ C ” ở ngoài biên nhằm làm tăng ổn định cho mái.
• Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ “ Z “
∗ Chọn tiết diện xà gồ là tiết diện chữ Z (là loại xà gồ được chế
tạo từ thép cán nguội).
4 | P a g e
200
60
1.75
2
0

tích
(cm
2
)
Tải
trọng
cho
phép
(KN)
200Z17
358,
8
35,8
8
49,8
6
7,01 4,74 1,75 6,04 16,44
Xà gồ chữ Z(200Z17). Xà gồ chữ
C(180ES20).
Tiết diện
I
x
(cm
4
)
W
x
(cm
3
)

5
180ES20
491,
7
49,1
7
73,7
3
12,12 6,11 2,0 7,8 20
1. Tải trọng tác dụng lên xà gồ:
Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm : tải trọng tôn lợp mái, tải
trọng lớp cách nhiệt, tải trọng bản thân xà gồ và tải trọng do
hoạt tải sửa chữa mái.
Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là : 1,5 m
⇒
Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là :
m51,1
71,5cos
5,1
0
=
.
(Độ dốc i = 10%
⇒
α = 5,71
o
).
a.Tĩnh tải:
Vật liệu mái
Hệ số

1,5
q g p g 6,59 10,08 30 4,74 75,09
cos cos5,71
= + + = + + + =
α
(kG/m).
( )
( )
xg
tt tt tt tt
m m xg
0
a
1,5
q g p g 6,92 12,1 39 4,98 92,44
cos cos5,71
= + + = + + + =
α
(kG/m).
2. Kiểm tra lại xà gồ đã chọn:
Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa
được tính toán như cấu kiện chịu uốn xiên.
7 | P a g e
TCXD 2737-1995
n
p
tc
(kG/m
2
)

y
x
td x y c
x y
M
M
f
W W
σ = σ + σ = + ≤ γ
γ
c
= 1 hệ số điều kiện làm việc.
8 | P a g e
y
y
x
y
x
x
y
a
q.sin
a
q.cos
a
q
q.cos
a
q
q.sin

y
q
x
6000
3000 3000
Mx
My
Sơ đồ tính xà gồ theo phương x-x và y-y:
2 2
td x y c
41391 1033,9
1301,1kG / cm f 2100kG / cm
35,88 7,01
σ = σ + σ = + = < γ =
*Kiểm tra theo điều kiện biến dạng:
Xà gồ có độ võng theo cả 2 phương tuy nhiên độ võng theo
phương mặt phẳng mái rất nhỏ nên có thể bỏ qua , ta chỉ xét đến
độ võng theo phương vuông góc với mặt phẳng mái
y
δ
Công thức kiểm tra :
3
1
5.10
B B 200
−
∆ ∆
 
< = =
 

tc tc tc tc
m m xg
0
a
1,5
q g p g 6,59 10,08 30 4,11 41,29
2cos 2cos5,71
= + + = + + + =
α
(kG/m).
( )
( )
xg
tt tt tt tt
m m xg
0
a
1,5
q g p g 6,92 12 39 6,42 50,15
2cos 2cos5,71
= + + = + + + =
α
(kG/m).
Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y là :
tc tc 0
x
q q .sin 41,29.sin5,71 4,11kG / m= α = =
.
tc tc 0
y

2
: cường độ của thép xà gồ
Xà gồ tính toán theo 2 phương đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa
lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp.
Ta có :
tt 2
2 2
y
x
q .B
49,9.600 .10
M 22455
8 8
−
= = =
kG.cm
tt 2 2 2
x
y
q .B 4,99.600 .10
M 561,38
32 32
−
= = =
kG.cm.
q
y
q
x
6000

tc 4
2 4
y
y
6
x
q .B
5 5 41,09.10 .600
. . 0,67cm
384 E.I 384 2,1.10 .491,7
−
δ = = =
3
0,67
0,0011 5.10
B 600
−
δ
= = <
Vậy xà gồ chữ “C” 180SE20 đảm bảo điều kiện cường độ và
điều kiện độ võng.
II. THIẾT KẾ KHUNG NGANG
1.Xác định các kích thước chính của khung ngang.
1.1. Các thông số.
- Cầu trục:
Sứ
c
trụ
c
Q

T.lượn
g cầu
trục G
(T)
T.lượn
g xe
con
G
xc
(T)
Áp
lực
P
max
(kN)
Áp
lực
P
min
(kN
)
12, 16,5 1090 180 3830 2900 6,54 0,803 78,3 16,9
12 | P a g e
200
16
500
14
14
5
- Ray cầu trục:

b 0,3(m)=
khoảng hở an toàn giữa cầu trục với xà ngang.
Chọn H
2
=1,4 (m)
Chiều cao của cột khung: (coi cao trình đáy cột ở cốt +0.00)
1 2 3
H H H H 9,7 1,4 0 11,1(m)= + + = + + =
Trong đó: H
1
- cao trình đỉnh ray, H
1
= 9,7m
H
3
- Phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt
0,000±
,( H
3
=0).
Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy
xà ngang:
t 2 dct r
H H H H= + + =
1,4+0,5+0,14 = 2,04(m)
Chiều cao phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên vai cột:
d t
H H H= − =
11,1-2,04 = 9,06(m)
1.3 Theo phương ngang.

15 | P a g e
( )
( )
tc
tc tc
xg
tc
tôn c.nh
m
n.g
0,0659 0,1008
(g g ) 12.0,0474 2.0,0611
g .B .6 1,236 kN / m
cos L cos5,71 18
 
+
 
+ +
= + = + =
 
 
α
 
 
( )
( )
tt
tt tt
xg
tt

G 0,0692.10.6 0,0498.6.6 5,94 kN= + =
-Tĩnh tải dầm cầu trục:
16 | P a g e
Tải trọng bản thân dầm cầu trục, ray và các lớp đệm :Tải này tác
dụng lên vai cột khi tính toán ta đưa về tim cột dưới dạng 1 lực
tập trung và 1 mô men.
G
tc
= (g
dct
+g

).l = (1,5+ 0,5283).6 = 12,17kN
G
tt
= 1,05 .G
tc
= 1,05.12,17 = 12,78 kN
M
tc
= G
tc
.e = G
tc
(L
1
-0,5h) = 12,17.0,5 = 6,09 kNm
M
tt
= G

min c p min i
D n . . p y 0,85.1,1.16,9.2,7 42,67kN= γ = =
∑
Trong đó :
p
1,1γ =
n
c
= 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu trục chế độ
trung bình hoặc nhẹ .
γ
p
=1.1 : hÖ sè vît t¶i cña ho¹t t¶i cÇu trôc
P
max
=78,3(KN)-¸p lùc tiªu chuÈn lín nhÊt cña mét b¸nh xe cÇu
trôc t¸c dông lªn ray (tra catalo cÇu trôc)
P
min
=16,9(KN) - ¸p lùc tiªu chuÈn nhá nhÊt cña mét b¸nh xe
cÇu trôc t¸c dông lªn ray ë phÝa cét bªn kia.
y
i
= (0,345 +0,828 +1 +0,517) =2,7(m) - Tung ®é ®êng ¶nh h-
ëng
18 | P a g e
P P P P
CT-2 CT-1
3830 3830
2070 1030 2900 3100

0
0,05(Q G ) 0,05.(125 8,3)
T 3,33 (kN)
n 2
+ +
= = =
Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột vào cao trình
vai cột.
tc
c p 1 i
T n . . T .y 0,85.1,1.3,33.2,7 8,41(kN)= γ = =
∑
19 | P a g e
Lực hãm đặt trên cột ở mặt trên dầm cầu trục và cách mặt vai
cột 0,64m ; cách đỉnh cột một đoạn y = 11,1 – 9,7 = 1,4 m .
2.4.Tải trọng gió:
Theo TCVN 2737-1995, TP. Vinh thuộc phân vùng gió III-
B, có áp lực gió tiêu chuẩn
2
0
W 1,25kN / m=
, hệ số vượt tải 1,2.
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng của nhà và độ dốc của mái,
ta có thể xác định các hệ số khí động của tải trọng gió theo chỉ
dẩn dẫn xác định hệ số khí động (bảng 6)-TCVN2737.
Ứng với
h / L 0,617=
và
0
5,71α =

- k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ
thuộc vào dạng địa hình. k xác định ở hai mức, mức đỉnh cột và
mức đỉnh mái.
- Mức đỉnh cột ở cao trình 11,1 (m) có k
c
= 1,018 (nội suy).
- Mức đỉnh mái ở cao trình 11,1 + 9tg5,71
0
=12 m (m) có k
m
=
1,032 (nội suy).
*Gió theo phương ngang nhà:
- Tải trọng gió tác dụng lên cột:
+ Phía đón gió: 1,2.1,25.1,018.0,8.6.1,04 = 7,62 (kN/m)
21 | P a g e
+ Phía khuất gió: 1,2.1,25.1,018.0,523.6.1,04 = 4,98 (kN/m)
- Tải trọng gió tác dụng lên mái:
+ Phía đón gió: 1,2.1,25.1,032.0,58.6.1,04 = 5,6 (kN/m)
+ Phía khuất gió:1,2.1,25.1,032.0,423.6.1,04 = 4,09 (kN/m)
*Gió theo phương dọc nhà:
- Tải trọng gió tác dụng lên cột: 1,2.1,25.1,018.0,523.6.1,04 =
4,98 (kN/m)
- Tải trọng gió tác dụng lên mái: 1,2.1,25.1,032.0,7.6.1,04 =
6,77 (kN/m)
3. Xác định sơ bộ tiết diện khung
3.1 Xác định sơ bộ tiết diện cột.
3.1.1 Xác định chiều dài tính toán.
Do sức nâng của cầu trục là không lớn nên chọn phương án cột
tiết diện không đổi.

0,14
n
n
µ
+
= =
+
⇒
1,246.11,1 13,83( )
x
l m= =
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung
(
y
l
) lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột
chuyển vị theo phương dọc nhà ( dầm cầu trục, giằng cột, xà
ngang ). giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C
tại cao trình +3.500, tức là khoảng cách từ cột móng đến dầm
hãm, nên
ml
y
5,3=
.
3.1.2 Xác định sơ bộ tiết diện.
Chiều cao tiết diện cột h được chọn sơ bộ theo yêu cầu về độ
cứng và cấu tạo:
⇒
(1/15 1/ 20) (0,555 0,74)h H m= ÷ = ÷
, chọn h=0,56 m.

f
1=
2. 56 2.1 54
w f
h h t cm= − = − =
Vậy chọn sơ bộ tiết diện cột:
- Chiều dài bụng
54( )
w
h cm=
- Chiều dày bụng
)(8,0 cmt
w
=
- Bề rộng cánh
)(20 cmb
f
=
- Bề dày cánh
)(1 cmt
f
=
200
560
8
10 10
Hình 3.1: Tiết diện cột
3.1.3 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện cột.
- A = 54.0,8+2.20.1 = 83,2 (
2

ht
I
2212
.
.2
12
.
2
3
3
3
3
2
0 8 54
20 1
4
54 1
2 20 1 40751
12
12 2 2
, .
.
. . . ( cm )
 
 
 ÷
= + + + =
 ÷
 ÷
 

h h h
S .t . b .t .
 
= + +
 ÷
 
3
54 54 54 1
0 8 20 1 841 6
2 4 2 2
. , . . . , ( cm )
 
= + + =
 ÷
 
40751
22 13
83 2
x x
i I / A . (cm )
.
= = =
;
1335 6
4 01
83 2
y y
.
i I / A . (cm )
.

×
6
2100
118 45 3 746
2 1 10
y y
. f / E , ,
,
λ = λ = × =
×
25 | P a g e