TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG
3.5 Tải trọng gió 9
4 Xác Định Nội Lực Khung Ngang Dựa Trên Cơ Sở PP Phần Tử Hữu Hạn 11
4.1 Biểu đồ tải trọng 11
4.2 Biểu đồ Mômen 17
4.3 Bảng nội lực 20
4.4 Bảng tổ hợp nội lực 21
5 Thiết Kế Cột 22
5.1 Xác định chiều dài tính toán của cột 22
5.1.1 Chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng khung 22
5.1.2 Chiều dài tính toán của cột ngoài mặt phẳng khung 22
5.2 Thiết kế tiết diện cột trên 23
5.2.1 Chọn tiết diện sơ bộ 23
5.2.2 Kiểm tra tiết diện đã chọn 23
5.3 Thiết kế tiết diện cột dưới 26
5.3.1 Chọn tiết diện sơ bộ 26
5.3.2 Kiểm tra tiết diện đã chọn 26 Số Liệu Đề Bài

1 Số Liệu Đề Bài
 Thiết kế nhà công nghiệp 1 tầng bằng thép, một nhịp có cửa mái và 2 cầu trục chạy
trong phân xưởng.
 Chiều dài nhà :
∑
= 144 
 Nhịp khung : L = 33 m
 Bước khung : B = 6 m
 Sức nâng cầu trục : Q = 20 / 5
 Chế độ : Vừa

= 280 . (kể từ tim ray cho đến mép ngoài, dùng để tính toán khe
hở giữa cầu trục và mép trong cột trên).
2.2 Xác định kích thước theo phương đứng
Chiều cao phần cột dưới:
 Cao trình đỉnh ray 

= 10,2 
 Chiều cao của ray ℎ

= 850  (dựa trên catalogue)
 Chiều cao của dầm cầu chạy ℎ

= 600  (chọn sơ bộ bằng 1/10 bước cột B)
 Phần cột chôn ngầm dưới mặt nền hoàn thiện ℎ

= 0  (Khi cấu tạo cổ móng sao
cho mặt trên cổ móng vừa bằng cao trình nền)
 Ta có thể xác định chiều cao thực phần cột dưới theo công thức:


= 

+ ℎ

−ℎ

−ℎ

=10,2 + 0 −0,85 −0,6 = 8,75 
Chiều cao phần cột trên:


=




= 0,425. Vì sức trục nhỏ (20T) nên ta chọn25cm.
Chiều cao tiết diện phần cột dưới ℎ

=




= 0,875.Vì sức trục nhỏ (20T) nên ta chọn 50 cm.
Khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột:
≥ℎ

+ 

+ −= 0,25 + 0,28 + 0,07−0,75= −0,15 
(với D : khe hở an toàn giữa cầu trục và cột. Lấy D = 70 mm)
Chọn a = 0 mm, tức là trục định vị trùng với mép ngoài cột trên.
⇒=220 
2.4 Kích thước dàn mái và cửa mái
Chọn chiều cao giữa dàn của dàn cánh song song:
ℎ=
1
10
=

- Cột dưới : 15 daN/m
- Cột trên : 12 daN/m
3.2 Tải trọng sửa chữa mái
Trường hợp mái vật liệu nhẹ (tôn) : 30 daN/m
2
(hoạt tải mái). Hệ số hoạt tải : 1,3. Mặt phẳng mái
nghiêng 2,86
0

Giá trị tải sửa chữa mái đưa vào tính toán là:



=
30
2,86

× 1,3= 39,05




Tải sửa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều:



× = 234,3




= 6,3 , K = 5 m. Ta có thể sắp xếp các bánh xe cầu trục như sơ
đồ dưới:

Từ hình vẽ ta có:


= 1


=
6 −1,3
6
× 

= 0,78


=
6 −5
6
× 

= 0,17


= 0



= 1,95

= 0,1.
Tổng hợp lực hãm ngang tác động lên toàn cầu trục là:


=
+ 





.

′
=
200+85
4
× 0,1 × 2= 14,25 
6000
y1 y2 y4
5000
P2P1
1300
P4
5000
5000
6000
1000
y3
P3

9,35 m
3.5 Tải trọng gió
Theo TCXDVN 2737-1995, tải trọng gió tác dụng lên một khung được xác định theo công thức:
= ...

.
n : hệ số vượt tải của tải trọng gió, lấy bằng 1,3
c : hệ số khí động (xem hình)

Tỉ số


=
,

≈0,5
Góc nghiêng = 2,86

, Tra bảng và nội suy =>

= −0,74

ề à à

= 4,4; Tra bảng =>

= −0,5
k : hệ số độ cao và dạng địa hình
Tại độ cao 13m (cánh dưới dàn vì kèo), địa hình A; Nội suy => =1,22
Tại độ cao 18,6m (đỉnh mái), địa hình A; Nội suy => =1,28



Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lên đến đỉnh mái được quy về 
đ
và 

với
ℎ

= 3,3;ℎ

= 0,46;ℎ

= 1,5;ℎ

= 0,32

đ
= .. 

..



.ℎ

= 1,3×1,25 × 155 ×6× (0,8 × 3,3+ (−0,74) × 0,46+ 0,7 × 1,5 + (−0,8)
× 0,32 =4675 




Hoạt tải cầu trục lên vai cột (móc trục bên trái): Xác Định Nội Lực Khung Ngang

Hoạt tải cầu trục lên vai cột (móc trục bên phải): Xác Định Nội Lực Khung Ngang

Lực hãm lên cột trái:

Lực hãm lên cột phải: Xác Định Nội Lực Khung Ngang

Gió trái:

Gió phải: Xác Định Nội Lực Khung Ngang

4.2 Biểu đồ Mômen
Tĩnh tải

Hoạt tải sửa chữa mái:


1 Tĩnh tải
1 -5.60

5.00

1.15

5.00

-7.85

23.00

7.70

23.00

-1.60

2
Hoạt tải sửa
chữa mái
1 -34.70

38.70

-11.70

38.70


trục lên vai
cột (móc trục
bên trái)
1 -3.35

0.00

68.50

0.00

-187.27

510.44

-22.40

510.44

-16.91

0.9 -3.02

0.00

61.65

0.00

-168.54

-16.91

0.9 -36.99

0.00

27.72

0.00

-46.14

148.72

102.26

148.72

-15.22

5
Lực hãm lên
cột trái
1 -0.36

0.00

-12.30

0.00

Lực hãm lên
cột phải
1 16.42

0.00

-3.75

0.00

-3.75

0.00

-50.03

0.00

4.75

0.9 14.78

0.00

-3.38

0.00

-3.38


0.00

14.58

0.00

14.57

0.00

-
1222.51

0.00

178.65

8 Gió phải
1 -299.90

0.00

17.64

0.00

17.64

0.00



A1,7 1,8 1,2 1,3,6,7 1,2,4,5,8 1,2,3,6,7 1,2,4,5,8
M 258.70 -305.50 -40.30 244.03 -344.05 212.80 -344.05
N 5.00 5.00 43.70 5.00 39.83 39.83 39.83
1,3,5 1,2 1,2 1,3,5,8 1,2 1,2,3,5,8 1,2
M 81.95 -10.55 -10.55 90.98 -9.38 80.45 -9.38
N 5.00 43.70 43.70 5.00 39.83 39.83 39.83
1,8 1,3,5 1,3,5 1,8 1,2,3,5 1,8 1,2,3,5
M 9.79 -207.39 -207.39 9.79 -197.98 9.79 -197.98
N 23.00 533.44 533.44 23.00 517.24 23.00 517.24
1,4,5 1,7 1,3 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,3,5,8 1,2,3,5,7
M 196.93 -1350.64 -14.70 1339.14 -1303.02 1216.72 -1266.03
N 188.24 23.00 533.44 206.56 482.40 517.24 517.24
Qmax 1,3,5 1,2,3,5,8
Ct
B
Tit Din
-27.52 -175.81
A
Ni L c
T Hp C Bn 1 T Hp C Bn 2
Cd
Xác Định Nội Lực Khung Ngang

5 Thiết Kế Cột
5.1 Xác định chiều dài tính toán của cột
5.1.1Chiều dài tính toán của cột trong mặt phẳng khung




:




=




×




=
1
8
×
9750
4250
= 0,29


=




= 2 và 

= 3 (Chỉ đúng với
khung 1 nhịp và cột liên kết cứng với dàn mái).
Suy ra:


= 



= 2×9750 = 19500 


= 



= 3 × 4250 = 12750 
5.1.2Chiều dài tính toán của cột ngoài mặt phẳng khung
Chiều dài tính toán cột dưới lấy từ bản đế chân cột cho đến mặt trên vai cột, chính bằng chiều cao cột
dưới:


=

= 9750 
Chiều dài tính toán cột trên được lấy từ mặt trên dầm cầu trục đến hệ giằng cánh dưới của dàn mái:


21
1,25+2,3
864
25
= 153,13 


Theo như lúc đầu ta chọn chiều cao tiết diện cột trên là ℎ

= 250 .
Bề dày bản bụng sơ bộ 

= 


÷


ℎ

= 2,5÷3,57. Vì cột đỡ dàn vì kèo mái nên ta chọn


= 8 
Bề rộng cánh tiết diện, ta chọn theo điều kiện bảo đảm ổn định ngoài mặt phẳng khung 

=




)
× 0,8 = 50,72 




=
ℎ

12
=
20×25

12
−
(
20−0,8
)
×
(
25−2× 0,8
)
12
= 26004,23 


8
200
8
250

= 2 ×
0,8× 20

12
+
(
25−2 × 0,8
)
× 0,8

12
= 1067,67 




=




=

26004,23
50,72
= 22,64 


=








= λ




= 56,32 ×

2100
2,1× 10

= 1,78
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:
Độ lệch tâm tương đối m được tính theo công thức:
=


=
.

=
864 ×50,72




= 21




=


−




=
39,83
50,72
−
34405
26004,23
×
25
2
= −15,75



< 

= 21




2
= max
(
−237,9;12,8;−172,03
)
= −237,9 
Độ lệch tâm tương đối:
Xác Định Nội Lực Khung Ngang

=
′

×



=
237,9
39,83
×
50,72
2080,34
= 0.15< 1
Tra bảng ta xác định được hệ số ,:
=0,7


= 79,52< 

< 

= 21




Kiểm tra ổn định cục bộ:
Với bản cánh cột, theo công thức ta có:
[


/
]
=

0,36+ 0,1
̅




=
(
0,36 +0,1 × 1,78
)
×

2,1× 10


= 1,78> 0,8 ta có:
[
ℎ

/

]
=

0,9+ 0,5
̅




=
(
0,9+ 0,5×1,78
)

2,1×10

2100
= 56,6
Tiết diện cột đã chọn có
ℎ



=