TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG BẰNG BÊ
TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP
Đề bài: tính toán khung nhà công nghiệp 1 tầng 3 nhịp bằng khung bê tông cốt thép lắp
ghép.
I.

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
• Nhà công nghiệp một tầng lắp ghép đối xứng bằng BTCT, 3 nhịp đều nhau,
• cửa mái đặt tại nhịp giữa
• Nhịp cầu trục : Lk=29m
• Bước cột
: a=6m
• Cao trình ray : R=9,2m
• Chế độ làm việc : Trung bình
• Sức trục
: Q= 15 tấn=150kN
• Móc cẩu
: Móc mềm
• Địa điểm xây dựng : TX. Hải Dương
• Vùng gió
: III-B

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

19,2

15,2
13.9
11.70

8,10

?
#
#
#
#

?

0.00

Q=15T

500
800

CAU TRUC Q=15T



Hct

B1

F

C
Pmax

C
Pmin

Xe
con

Toàn
cầu
trục

29

6300

5000

2300

260


kia ;
G- trọng lượng xe con;
3. Dầm cầu trục
Bước cột a=6m, sức trục ở 2 nhịp Q=150kN, chọn dầm cầu trục chữ T có số liệu như
sau:

3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng
Bảng 2.Số liệu dầm cầu trục

Kích thước dầm cầu trục

Trọng lượng
tiêu chuẩn
dầm

Chiều cao Hc
(mm)

Bề rộng sườn
(mm)



TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

5. kết cấu mang lực mái:
Với nhịp L=30,5m, chọn kết cấu mang lực mái là dàn mái hình thang:

Chiều cao giữa dàn:

1 1
hg =  ÷ ÷L = 3,39 ÷ 4,36m
7 9

hd = hg − i ×

Chiều cao đầu dàn:

hg

chọn

=3,5m


m

kN/m3

Hệ số

P tc

n

kN/m2

P
kN/m2

1

Hai lớp gạch lá men +vữa

0.05

1800

1.3

0.9

1.17

2


1.87

-

5,04

6,01

4

Panen sườn 6x3x3m

5

0.3
0.51

-

7. Cao trình khung ngang
Lấy cao trình
Cao trình vai cột:

V = R − ( Hc + Hr ) = 9, 2 − ( 1 + 0,128 ) = 8, 072(m)

Cao trình đỉnh cột:

Đ = R + Hct + a1 = 9, 2 + 2,3 + 0,15 = 11, 65( m)


t = V −

= 11, 65 − 8, 072 = 3,
m6( )

H d = V + a2 = 8, 072 + 0,5 = 8, 6( m)
H = H t + H d = 3, 6 + 8, 6 = 12, 2(m)

Trong đó. a2 là khoảng cách từ cốt 0,00 đến mặt móng, chọn a2=0,5m
Chiều dài tính toán của các đoạn cột giống nhau cho cả cột trục A và cột trục B
(theo bảng 31 của TCXDVN 5574-2012)

6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

15,2

13.9

11.70


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

L0 hd = 1,5 H d = 1,5 x8,6 = 12,9(m)

- Phần cột dưới, theo phương ngang khi không kể đến tải trọng cầu trục :
L0 hd = 1, 2 H = 1, 2 x12, 2 = 14, 64(m)

Phần cột dưới theo phương dọc với nhà có hệ giằng dọc , khi kể hay không kể đến tải
trọng cầu trục:
L0bd = 0,8 H d = 0,8 x8, 6 = 6,88 (m)

* Kích thước tiết diện cột chọn theo thiết kế định hình như sau:
+ Cột trục A: b=400mm, htA=400mm, hdA=650mm
+ Cột trục B: b=400mm, htB=600mm, hdB=800mm
* Kích thước vai cột:
+ Cột trục A: hv=600mm, lv=400mm, h=1000mm,
+ Cột trục B: hv=600mm, lv=600mm, h=1200mm,

α = 450
α = 450

Tổng chiều dài cột :
a3 ≥ hd


3

4-4

2

2

4

2-2

4

Hình 4. Các kích thước cột trục A,B,C,D
• Kiểm tra các điều kiện:
Do cột A, B có tiết diện chữ nhật, có cùng bề rộng b, cùng chiều dài tính toán tương
λb ≤ 31, λh ≤ 31
ứng với từng đoạn cột trên và cột dưới nên chỉ cần kiểm tra điều kiện
Cho các đoạn cột trên và dưới trục A do có ht và hd nhỏ hơn so với trục B.
λb max = max(l0bt , l0bd ) / b = max(5, 4;6,88) / 0, 4 = 17 < 31

( thỏa mãn)

λh max = max(l0 ht / ht , l0 hd / hd ) = max(9 / 0, 4;14, 64 / 0, 65) = 24, 4 < 31

9

( thỏa mãn)

g tc = 5,04(kN / m 2 )

(kN / m 2 )

g=6,01
Tải trọng bản thân dàn mái nhịp 30,5m:

G1C

=149 kN,

G1 = n × G1C = 1,1x149 = 163,9( kN )

Tải trọng bản thân tiêu chuẩn của khung cửa mái rộng 12m và cao 4m là
G2 = 28 ×1,1 = 30,8( kN )
ra
Trọng lượng kính và khung cửa kính:

g kC = 5kN / m

, suy ra:

G2C = 28kN

suy

g k = 1, 2 × 5 = 6( kN / m)

Tĩnh trải mái quy về thành lực tập trung ở nhịp biên( không có cửa mái)
Gm1 = 0,5 ( gaL + G1 ) = 0,5 ( 6, 01× 6 × 30,5 + 163,9 ) = 632, 231( kN )

3. Tải trọng bản thân cột:
 Cột trục A:
+ Phần cột trên:

Gt = n × b × ht × H t × γ = 1,1× 0, 4 × 0, 4 × 3,6 × 25 = 15,84(kN )
Gd = n × b × ht × H d + b × ( h + hv ) / 2 × lv  × γ

+ Phần cột dưới:

= 1,1× [ 0, 4 × 0, 6 × 8, 6 + 0, 4(1 + 0, 6) / 2 × 0, 4 ] × 25 = 60, 28(kN )

 Cột trục B:
+ Phần cột trên:

Gt = n × b × ht × H t × γ = 1,1× 0, 4 × 0, 6 × 3, 6 × 25 = 23,76 (kN )
Gd = 1,1× b × ht × H d + 2b × ( h + hv ) / 2 × lv  × γ

+ Phần cột dưới:

= 1,1× 25 [ 0, 4 × 0, 8 × 8, 6 + 2 × 0, 4 × (1,3 + 0, 6) / 2 × 0, 6 ] = 88, 22( kN )

Tường bao che là tường tự mang nên trọng lượng bản thân của nó không gây ra nội lực
cho khung.
4. Hoạt tải mái:
Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái theo TCVN 2737-95:
Pmc = 0, 75kN / m 2 , pm = n × Pmc = 1, 3 × 0, 75 = 0,975( kN / m2 )

( Theo TCVN 2737-95, khi trị số
hoạt tải tiêu chuẩn nhỏ hơn 200daN/m , hẹ số vượt tải n lấy bằng 1,3).
2

6000

650

6000
y2
y3

y1

Hình 5.Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa để xác định Dmax
y1=1; y2=(a-K)/a ; y3= [a-(B-K)]/a
y1 = 1, y2 =

( 6 − 5 ) / 6 = 0,17,

y3 = 6 − ( 6, 3 − 5 )  / 6 = 0, 78

+Áp lực thẳng đứng lớn nhất do 2 cầu trục cạnh nhau truyền lên 1 bên vai cột được xác
định theo đường ảnh hưởng của phản lực:
Dmax=n.Pmax

∑y

i

=1,1x210x(1+0,17+0,78)=450,45 (kN)

Điểm đặt của Dmax trùng với điểm đặt của Gd
+ Lực hãm ngang Tc do 1 bánh xe cầu trục truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp móc

-Trong đó hệ số vượt tải n=1,2
-W0-giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực. Công trình được xây dựng tại
TX.Hải Dương nằm trong vùng gió III.B có W0=125 daN/m2
-k- hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, phụ thuộc vào dạng địa
hình. Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn coi như hệ số k không thay đổi
trong phạm vi từ mặt móng đến đỉnh cột và từ đỉnh cột đến đỉnh mái. Trong phạm vi từ
đỉnh móng đến đỉnh cột, hệ số k ứng với cao trình đỉnh cột Đ=11,65m: k=1,026trong
phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái, hệ số k lấy ứng với cao trình đỉnh mái ở giữa nhịp (có
cửa mái) M2=19,66m: k=1,127
-C – hệ số khí động được xác định phụ thuộc vào hình dáng bề mặt đón gió, với nhà công
nghiệp một tầng, 3 nhịp, ở giữa có cửa trời chạy suốt chiều cao nhà, nhà có tường xây kín
xung quanh, hệ số khí động C được xác định dựa theo sơ đồ sau, bảng 6 của tiêu chuẩn
TCVN 2737-95, như hình vẽ
-Trong các hệ số khí động tác dụng lên các phần mái thì chỉ có hệ số Ce1 chưa biết, hệ số
này phụ thuộc vào góc nghiêng α của mái và tỉ lệ giữa chiều cao của đầu mái nghiêng với
nhịp nhà (H/L). với:
α=arctangi=4,870
H/L=(12,2+2,2)/91,5=0,157=> Ce1= -0,1397

e1

+0.8

A

C

-0.6
+0.3
-0.6 -0.3

******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

a) Tải trọng gió tác dụng lên mái được quy về thành lực tập trung W1, W2 đặt ở đỉnh
cột, một nửa đặt ở đỉnh cột trục A, một nửa tập trung ở đỉnh cột trục D.
Xác định chiều cao các đoạn mái:
- chiều cao đầu dàn mái ( từ đỉnh cột đến đầu dàn mái)
hm1=hd+t=2,2 +0,51=2,71m
- chiều cao từ đầu dàn mái đến đỉnh mái M1:
hm2=hg-hd=3,5-2,2=1,3m
- chiều cao từ đầu dàn mái đến cửa mái:

hm3=( hg-hd).

L Lcm
−
2 2 = (3,5 − 2, 2). 30,5 − 12 = 0, 79m
L
30,5
2

- chiều cao từ chân cửa mái đến đầu cửa mái: h m4=hcm=4m
- chiều cao từ đầu cửa mái đến đỉnh cửa mái M2:
hm5= hg-hd-hm3=3,5-2,2-0,79=0,51m
suy ra:


1. Đặc trưng hình học
a) Cột trục A:
Các đặc trưng hình học của cột
Jt = b * ht3 /12 = 400* 4003 / 12 = 2,133 ×109 ( mm3 )
J d = b * hd3 /12 = 400*6503 / 12 = 9,15 ×109 ( mm3 )

Các thông số trung gian:
t = Ht / H = 3, 6 / 12, 2 = 0, 3

K = t 3 ( J d / J t − 1) = 0,33 (9,15 / 2,133 − 1) = 0, 089

b) Cột trục B:
Jt = b * ht3 / 12 = 400*6003 / 12 = 7, 2 ×109 ( mm3 )
J d = b * hd3 /12 = 400*8003 / 12 = 17, 07 ×109 ( mm3 )

Các thông số trung gian:
K = t 3 ( J d / J t − 1) = 0, 33 (17, 07 / 7, 2 − 1) = 0, 037

2. Nội lực do tĩnh tải mái:
a) Cột trục A:
Vị trí điểm đặt của tải trọng Gm1 nằm ở bên trái trục cột trên và cách trục này 1
e1 = 0,15 − ht / 2 = 0,15 − 0, 4 / 2 = −0,05m
đoạn:
Gm1 sẽ gây ra tại đỉnh cột 1 thành phần momen

15


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH

=
= −6,8( kN )
2 H (1 + K )
2.12, 2(1 + 0,3)

Phản lực tổng cộng do Gm1 gây ra tại đỉnh cột:
R = R1 + R2 = −3,88 − 6,8 = −10,68kN

Xác định nội lực tại các tiết diện của cột:
M I = M 1 = Gm1.et = -632,231.0,05 = −31, 61 (kNm)
M II = M 1 − R.H t = −31,61 − (−6,8).3, 6 = −7,13 (kNm)
M III = Gm1.ed − R.H t = − 632, 231.0,15 − ( −10, 68 ) .3, 6 = −56,39 (kNm)

Trong đó ed =0,15 là độ lệch của Gm1 so với trục cột dưới
M IV = Gm1.ed – R.H = −632, 231.0,15 − ( −10, 68 ) .12, 2 = 35, 46(kNm)
N I = N II = N III = N IV = Gm1 = 632, 231 (kN )

16


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng
QIV = − R = 10,68 (kN )


Xác định nội lực tại các tiệt diện của cột:

17


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

MI=M= 7,71 (kNm)
MII=MIII=M-R.Ht=7,71-1,03.3,6=4 (kNm)
MIV= M-R.H= 7,71-1,03.12,2= - 4,86 (kNm)
NI= NII= NIII= NIV=Gm1+ Gm2=632,231+683,631=1315,86 (kN)
QIV= -R= -1,03 (kN)
632,231

Ðv:KN-m
683,631

7,71

1315,86

1,03



3M (1 − t 2 ) 3.22, 248(1 − 0.32 )
=
= 2, 29(kN )
2 H (1 + K ) 2.12, 2(1 + 0, 089)

Xác định nội lực tại các tiết diện cột:
MI = 0
M II = − R.H t = −2, 29.3, 6 = −8, 24(kNm)
M III = M − R.H t = 22,248 − 2,29.3, 6 = 14 (kNm)
M IV = M − R.H = 22,248 − 2,29.12,2 = −5, 69 (kNm)
N I = N II = 0
N III = N IV = Gd = 49, 44 (kN )
QIV = − R = −2, 29 (kNm)

19


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng
Ðv:KN-m

2,29


ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

Do trục cột phần trên và cột dưới lệch nhau một đoạn a nên trọng lượng bản thân
cột sẽ gây ra cho cột dưới một thành phần momen M, thành phần này sẽ làm phát sinh
phản lực R ở đỉnh cột và do đó gây ra momen, lực cắt trên các tiết diện cột.
M = −Gt .a = −15,84.0,125 = −1,98 ( kNm )

R=

3M (1 − t 2 ) 3.( −1,98).(1 − 0,32 )
=
= −0, 2( kN )
2 H (1 + K )
2.12, 2(1 + 0, 089)

Xác định nội lực tại các tiết diện cột
MI=0
MII=-R.Ht= -(- 0,2).3,6=-0,72 (kNm)
MIII=M-R.Ht= -1,98- (-0,2).3,6=-1,26 (kNm)
MIV= M-R.H= -1,98- (-0,2).12,2=0,46 (kNm)
NI=0
NII=NIII=Gt=15,84 kN
NIV=Gt+Gd=15,84+60,28=76,12 kN
QIV= -R = 0,2 kN

b. Cột trục B:
Do trục cột trên và dưới trùng nhau nên trọng lượng bản thân cột không gây ra nội lực


632,231

31,61

8,59

648,071

31,61

697,511

757,791

31,61

Hình 10. Biểu đồ nội lực của cột trục A do tổng tĩnh tải gây ra.

b. Cột trục B
MI =7,71+0+0=7,71 (kNm)
MII= 4+0+0= 4 (kNm)
MIII =4+0+0= 4 (kNm)

22


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******


6. Nội lực do hoạt tải mái:
a. cột trục A:
Sơ đồ tính giống như trường hợp hoạt tải mái Gm1, do đó có thể xác định các thành phần
nội lực do Pm1 gây ra, chỉ cần nhân nội lực do Gm1 gây ra với tỉ số:
Pm1/Gm1=89,21/632,231=0,141

23


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
******

ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ BTCT

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Vĩnh Sáng

Các thành phần nội lực tại tiết diện cột do Pm gây ra:
MI=0,141.(-31,61)= -4,46 (kNm)
MII= 0,141.(-7,13) = -1,01 (kNm)
MIII =0,141.(-56,39)= -7,95 (kNm)
MIV = 0,141.35,46= 5 (kNm)
N I = N II = N III = N IV = Gm1 = 632, 231.0,141 = 89,14 (kN )

Q=0,141.10,68=1,51 kN
89,14

Ðv:KN-m


- trường hợp hoạt tải nhịp giữa tác dụng lên cột trục B
Pm2 gây ra tại đỉnh cột 1 thành phần momen:
M= Pm2.et=89,21.0,15= 13,38 (kNm)
momen và lực cắt trong trường hợp này được xác định bằng cách nhân biểu đồ trong
trường hợp tĩnh tải Gm1 và Gm2 với tỉ số:
MP/MG= 13,38/7,71=1,74
Suy ra thành phần momen và lực cắt:
MI=1,74.7,71=13,42 (kNm)MIII= 1,74.4=6,96 (kNm)
MII=1,74.4= 6,96 (kNm

MIV =1,74.(-4,86)= -8,46 (kNm)

QIV=1,74.(-1,03)= -1,79 (kN)
Thành phần lực dọc NI= NII= NIII= NIV=Pm2=89,21 (kN)
89,21

Ðv:KN-m

13,42

89,21

1,79

6,96

8,46

Hình 13.Biểu đồ nội lực của cột trục B do hoạt tải mái Pm2 gây ra