Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
LỜI MỞ ĐẦU
ầu tiên, đồ án Kết Cấu Thép 2 là một đồ án bắt buộc trong quá trình học tập, đào
tạo kỹ sư chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp.Đ
Đồ án này giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức lý thuyết vào việc thiết kế một
công trình thép như thực tế. Khung ngang nhà thép rất đa dạng, chính vì vậy, em ở đây
chỉ thiết kế theo yêu cầu là khung thép nhà công nghiệp 1 tầng, 3 nhịp, trong đó nhịp
giữa có cầu trục.
Qua quá trình làm đồ án này, em đã vận dụng được đa số kiến thức mà thầy đã dạy,
đồ án phải đòi hỏi em không chỉ kiến thức ở trường mà thầy đã dạy mà còn phải tìm tòi ở
trong các giáo trình Kết Cấu thép 2, kể cả Kết Cấu Thép 1, và đặc biệt không thể thiếu là
TCVN 5575-2012 – Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép.
Khi làm xong hết đồ án này, em có cảm giác mình biết thêm được nhiều điều mới,
nhưng do vốn hiểu biết còn hạn hẹp và va chạm còn ít nên trong đồ án này không tránh
khỏi sai sót. Qua đó, em mong thầy đọc có thể giúp em chỉ ra chỗ sai để em có thể kịp
thời sửa chữa.
Cuối cùng, em xin cám ơn thầy Trần Văn Phúc đã tận tâm chỉ bảo, truyền đạt vốn
kiến thức của thầy cho chúng em, giúp em có thể hoàn thành được đồ án này.
Mong thầy và gia đình luôn luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công nhiều hơn
trong cuộc sống.
Ký tên, sinh viên:
LÊ ĐỨC TÂM
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 1
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG, 3 NHỊP
I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
1. Số liệu thiết kế:
• Thiết kế khung ngang thép nhà công nghiệp một tầng, ba nhịp. Nhịp giữa có hai cầu trục
hoạt động với sức trục trung bình Q = 20 T. Hai nhịp biên không có cầu trục.
• Vật liệu lợp mái là tole. Sử dụng khung thép tiết diện chữ I tổ hợp. Cột có tiết diện không

 Cầu trục sử dụng là cầu trục dầm đơn kiểu LDA (1T-20T).
 Thông số về cầu trục đươc tra trong catalo như sau:
• Dựa vào nhịp khung là 21m và sức nâng trung bình của cầu trục Q = 20T. Ta tra bảng
và lấy số liệu sau để tính toán:
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 2
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
Tải
trọng
Q (T)
Khẩu
độ L
k
(m)
Tổng
khối
lượng
(T)
Lực nén
lên bánh
xe max (T)
Lực nén
lên
bánh xe
min (T)
Kích thước cơ bản
H
3
B W C
2
C

2
Mô dun đàn hồi E
b
= 300.000 daN/cm
2
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 3
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG:
1. Xác định các kích thước chính của khung ngang theo phương đứng:
• Chiều dài của cột trên tính từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dưới vì kèo.
 Trong đó:
 : Là kích thước từ đỉnh dầm cầu trục đến đỉnh dầm cầu chạy. Cho trong catalo cầu trục.
 là khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo.
 kích thước xét đến độ võng của vì kèo và việc bố trí hệ giằng thanh cánh dưới. Thường
lấy từ 200-400mm. lấy f = 200mm.
 Chiều cao dầm cầu chạy. Chọn sơ bộ như sau:
• Chọn H
dc
= 700 mm
→ H
t
= H
1
+ H
dc
+100 +f = 1050 + 700+ 100+200 = 2150
Chọn H
t
= 2200 mm
• Chiều dài cột dưới:

• Trục định vị cột giữa lấy trùng với trục qua trọng tâm tiết diện cột giữa. Khoảng cách trục
định vị cột biên và trục định vị cột giữa: L
1
=L
3
= 33m. Nhịp giữa có cầu trục, khoảng
cách hai trục định vị giữa: L
2
= 21m.
• Chiều cao tiết diện cột h
t
chọn theo yêu cầu độ cứng:
Chọn
• Khoảng cách tim ray đến trục định vị cột giữa: λ=750mm (nhà có cầu trục Q=20T<75T).
• Kiểm tra điều kiện chuyển động của cầu trục không va vào cột:
 Với:
• là phần đầu cầu trục bên ngoài ray, lấy theo catalo cầu trục, thường từ trong bài
lấy .
• là khoảng hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong của cột lấy D=70 (mm).
 thỏa.
• Nhịp cầu trục:
3. Xác định kích thước cửa mái.
• Chọn sơ bộ cửa mái có chiều cao theo phương đứng là;
• Bề rộng theo phương ngang của cửa mái là;
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 5
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
o Hình 2. Sơ đồ mặt cắt ngang của nhà xưởng 1 tầng 3 nhịp
4. Hệ giằng.
4.1. Hệ giằng ở mái ( theo phương dọc nhà xưởng, liên kết các khung ngang)
• Hệ thanh giằng chính là các xà gồ mái với khoảng cách tâm xà gồ là 1,05m ( theo

1.2. Trọng lượng bản thân tấm bao che + hệ sườn tường.
• Tải trọng này thì quy thành tải phân bố dọc trục cột lấy sơ bộ như tấm lợp trên mái (mục
a).
• Chọn sơ bộ: ; hệ số vượt tải:
• Lực phân bố tiêu chuẩn tác dụng dọc trục cột:
• Lực phân bố tính toán tác dụng dọc trục cột:
1.3. Trọng lượng bản thân hệ giằng cột.
• Hệ giằng cột có thể bố trí liên tục theo phương dọc nhà, bố trí ở đầu hồi, khe nhiệt để tăng
cường điểm cố kết cho cột ngoài mặt phẳng. Lúc tính toán có thể bỏ qua tải trọng bản
thân của hệ giằng cột.
1.4. Trọng lượng bản thân dầm hãm, dầm cầu chạy.
• Trọng lượng bản thân dầm hãm: Dầm hãm không bố trí liên tục nên có thể bỏ qua trọng
lượng bản thân.
• Trọng lượng bản thân dầm cầu chạy:Xác định theo kích thước dầm cầu chạy hoặc sơ bộ
lấy 1kN/m đến 2kN/m với sức trục dưới 30T.
• Chọn theo kinh nghiệm: ; hệ số vượt tải:
• Lực tập trung tiêu chuẩn tại mỗi vai cột:
• Lực tập trung tính toán tại mỗi vai cột:
1.5. Trọng lượng bản thân kết cấu chính khung.
• Đưa vào trong mô hình để phần mền tự tính.
2. Áp lực đất.
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 7
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
• Cột thép chôn trong cổ móng hoặc trong đất thì chịu áp lực đất. Tuy nhiên giá trị này nhỏ
nên có thể bỏ qua được
3. Hoạt tải mái:
• Mái tole lấy hoạt tải tiêu chuẩn :
; hệ số vượt tải ;
• Độ dốc  góc dốc ( cosα=0,9968 , sinα=0,0797)
• Giá trị tính toán của hoạt tải sửa chữa mái tole khi truyền vào khung giữa:

 Trọng lượng cầu trục không có xe con:
 : Trọng lượng xe con:
 : số bánh xe của xe con ở một bên ray.
• Sức nâng cầu trục:


• Lực xô ngang này đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, tức là ở cao trình + 11,6m.
6. Tải trọng gió:
• Công trình có chiều cao H < 40m, nên theo TCXDVN 2737-1995 không kể tới thành phần
động của tải trọng gió.
• Theo mục 6.3 của TCXDVN 2737-1995, tải trọng gió được tính toán tác dụng lên một
khung ngang được xác định theo công thức: W=W
c
.n.c.k.B
 Trong đó:
 W
c
: Gíá trị áp lực theo bản đồ phân vùng áp lực gió trên lãnh thổ Việt Nam.
 Áp lực gió ở độ cao 10m q
0
= 80 daN/m
2
= 0,8 kN/m
2
.
 n: hệ số tin cậy, tùy theo tuổi thọ công trình.
 Chọn n= 1,2 ứng với thời gian sử dụng công trình là 50 năm.
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 9
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
 c: hệ số khí động: Tra sơ đồ 13, TCVN 2737

1.Biểu đồ tải trọng tác dụng vào khung ngang
• Vì khung đối xúng nên chỉ xét 3 trường hợp hoạt tải sửa chữa, 1 trường hợp D
max,min
,
1 trường hợp lực hãm T
max
, 1 trường hợp tải gió. Các trường hợp chất tải khác suy ra
từ tính chất đối xứng của khung.
1.1. Tĩnh tải ( vật liệu hoàn thiện) tác dụng lên khung ngang.
o Hình 5. Tĩnh tải tác dụng vào khung
1.2. Hoạt tải sửa chữa mái tác dụng lên khung ngang
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 13
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
o Hình 6. Hoạt tải 1 tác dụng vào khung
o Hình 7. Hoạt tải 2 tác dụng vào khung
o Hình 8. Hoạt tải 3 tác dụng vào khung
1.3. Hoạt tải cầu trục tác dụng lên vai cột của khung ngang
• Khi móc trục ở bên trái cột trái ( D
max
ở vai cột trái và D
min
ở vai cột phải)
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 14
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
o Hình 9. Hoạt tải Dmax, Dmin tác dụng vào khung
1.4. Hoạt tải do lực hãm xe con T
max
tác dụng lên khung ngang
a. T
max

• Mô-men uốn M:
• Lực dọc N:
• Lực cắt Q:
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 18
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
2.3. Nội lực phát sinh do hoạt tải cầu trục tác dụng lên vai cột
• Khi móc trục ở bên cột trái (D
max
ở vai côt trái và D
min
ở vai cột phải)
 Mô-men uốn M:
 Lực dọc N:
 Lực cắt Q:
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 19
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
2.4. Nội lực phát sinh do lực hãm xe con T
max
a. T
max
tác dụng lên cột trái của nhịp giữa, hướng từ trái qua
• Mô-men uốn M:
• Lực dọc N:
• Lực cắt Q:
b. T
max
tác dụng lên cột trái của nhịp giữa, hướng từ phải qua
• Mô-men uốn M:
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 20
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC

0m (đỉnh cột biên A
1
) Vị trí thay đổi tiết diện 16.5527m (đỉnh nhịp 1)
M N Q M N Q M N Q
(kN.m) (kN) (kN)
(kN.m
)
(kN) (kN)
(kN.m
)
(kN) (kN)
1
TINH
TAI
1 -321.52 -44.09 -62.92 54.44 -41.55 -31.15 176.52 -38.85 2.60
1 -321.52 -44.09 -62.92 54.44 -41.55 -31.15 176.52 -38.85 2.60
2 HT1
1 -153.28 -19.24 -39.39 62.33 -17.25 -14.51 72.68 -15.13 12.09
0.9 -137.95 -17.32 -35.45 56.09 -15.53 -13.06 65.41 -13.61 10.88
3 HT2
1 -93.48 -12.46 -10.21 -11.82 -12.46 -10.21 75.47 -12.46
-
10.21
0.9 -84.13 -11.21 -9.19 -10.64 -11.21 -9.19 67.93 -11.21 -9.19
4 HT3
1 8.83 1.20 0.81 2.34 1.20 0.81 -4.60 1.20 0.81
0.9 7.95 1.08 0.73 2.10 1.08 0.73 -4.14 1.08 0.73
5 HT4
1 1.20 -0.30 0.27 -0.98 -0.30 0.27 -3.32 -0.30 0.27
0.9 1.08 -0.27 0.25 -0.89 -0.27 0.25 -2.99 -0.27 0.25

0.9 10.22 3.10 0.34 7.48 3.10 0.34 4.55 3.10 0.34
11
T1
PHAI
1 -11.36 -3.44 -0.38 8.31 -3.44 -0.38 -5.05 -3.44 -0.38
0.9 -10.22 -3.10 -0.34 7.48 -3.10 -0.34 -4.55 -3.10 -0.34
12
T2
TRAI
1 13.71 3.69 0.62 8.74 3.69 0.62 3.43 3.69 0.62
0.9 12.34 3.32 0.56 7.87 3.32 0.56 3.09 3.32 0.56
13
T2
PHAI
1 -13.71 -3.69 -0.62 -8.74 -3.69 -0.62 -3.43 -3.69 -0.62
0.9 -12.34 -3.32 -0.56 -7.87 -3.32 -0.56 -3.09 -3.32 -0.56
14
D
TRAI
1 34.27 7.36 2.25 16.26 7.36 2.25 -2.99 7.36 2.25
0.9 30.84 6.63 2.03 14.63 6.63 2.03 -2.69 6.63 2.03
15
D
PHAI
1 -16.14 -4.96 -0.51 -12.10 -4.96 -0.51 -7.78 -4.96 -0.51
0.9 -14.53 -4.47 -0.45 -10.89 -4.47 -0.45 -7.00 -4.47 -0.45
b. Dầm B
1
C
1

4 HT3
1 -4.60 1.06 0.99 -13.09 1.06 0.99 -21.02 1.06 0.99
0.9 -4.14 0.95 0.89 -11.78 0.95 0.89 -18.92 0.95 0.89
5 HT4
1 -3.32 -0.34 0.22 -5.22 -0.34 0.22 -6.99 -0.34 0.22
0.9 -2.99 -0.31 0.20 -4.69 -0.31 0.20 -6.29 -0.31 0.20
6 HT5
1 1.07 -0.27 -0.24 3.13 -0.27 -0.24 5.05 -0.27 -0.24
0.9 0.96 -0.24 -0.22 2.81 -0.24 -0.22 4.54 -0.24 -0.22
7 HT6
1 -2.79 -3.41 -1.21 7.60 -3.41 -1.21 17.31 -3.41 -1.21
0.9 -2.51 -3.07 -1.09 6.84 -3.07 -1.09 15.57 -3.07 -1.09
8
GIO
TRAI
1 -210.43 26.94 9.50 -111.37 26.94 -32.67 307.71 26.94 -72.11
0.9 -189.39 24.25 8.55 -100.23 24.25 -29.40 276.94 24.25 -64.89
9
GIO
PHAI
1 -163.41 42.55 4.09 -48.39 42.55 -30.98 330.65 42.55 -63.78
0.9 -147.07 38.30 3.68 -43.55 38.30 -27.88 297.58 38.30 -57.40
10
T1
TRAI
1 5.05 3.33 0.92 -2.84 3.33 0.92 -10.22 3.33 0.92
0.9 4.55 3.00 0.83 -2.55 3.00 0.83 -9.20 3.00 0.83
11
T1
PHAI

tự
Loại
tải
trọn
g
Hệ
số
tổ
hợ
p
Vị trí tiết diện ( tính từ trái qua phải)
0m (đỉnh cột biên A
1
) Vị trí thay đổi tiết diện 16.5527m (đỉnh nhịp 1)
M N Q M N Q M N Q
(kN.m
)
(kN) (kN)
(kN.
m)
(kN) (kN)
(kN.
m)
(kN) (kN)
1
TINH
TAI
1
-
151.53 -26.37 -35.73 -1.69 -24.65 -14.26 26.39 -23.36 1.87

0.9 95.40 9.83 29.64 -16.05 9.83 7.51 -12.18 9.83 -9.22
10
T1
TRAI
1 7.16 -7.05 1.07 0.74 -7.05 1.07 -4.11 -7.05 1.07
0.9 6.44 -6.35 0.96 0.67 -6.35 0.96 -3.70 -6.35 0.96
11
T1
PHAI
1 -7.16 7.05 -1.07 0.74 7.05 -1.07 4.11 7.05 -1.07
0.9 -6.44 6.35 -0.96 0.67 6.35 -0.96 3.70 6.35 -0.96
12
T2
TRAI
1 3.42 7.13 -0.07 3.81 7.13 -0.07 4.10 7.13 -0.07
0.9 3.08 6.42 -0.06 3.43 6.42 -0.06 3.69 6.42 -0.06
13
T2
PHAI
1 -3.42 -7.13 0.07 -3.81 -7.13 0.07 -4.10 -7.13 0.07
0.9 -3.08 -6.42 0.06 -3.43 -6.42 0.06 -3.69 -6.42 0.06
14
D
TRAI
1 47.04 -16.28 4.24 21.60 -16.28 4.24 2.38 -16.28 4.24
0.9 42.34 -14.65 3.82 19.44 -14.65 3.82 2.14 -14.65 3.82
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 24
Đồ án Kết Cấu Thép 2 GVHD: TS. TRẦN VĂN PHÚC
15
D

Q
max
M
max
M
min
Q
max
Q
tư
Q
tư
M
tư
Q
tư
Q tư M
tư
Q
tư
Q
tư
M
tư
Dầm
A1B1
nhịp
biên
0m
( đỉn

Cấu
kiện
Vị
trí
tiết
diện
Nộ
i
lực
TỔ HỢP CƠ BẢN 1 TỔ HỢP CƠ BẢN 2 NỘI LỰC THIẾT KẾ
M
max
M
min
Q
max
M
max
M
min
Q
max
M
max
M
min
Q
max
Q
tư

15
M 325.74 -33.91 168.74 315.37 -34.06 232.81 325.74 -34.06 232.81
N -66.57 -11.83 -53.13 -60.79 -24.29 -59.21 -66.57 -24.29 -59.21
Q -6.38 5.89 -17.12 -5.55 2.95 -18.01 -6.38 2.95 -18.01
Vị
trí
thay
đổi
tiết
diện
M 138.68 -48.27 100.81 140.17 -96.52 62.08 140.17 -96.52 62.08
N -57.96 -14.53 -70.42 -63.83 -22.35 -58.12 -63.83 -22.35 -58.12
Q 43.22 -2.53 55.42 40.98 14.54 57.02 40.98 14.54 57.02
SVTH: Lê Đức Tâm_11510301207 Trang 25