Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 1
422
0
.5898)4405,0.(3640016,0)5,0.( cmahhbJ
ta
=−×××=−=
µ
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP II
TÍNH TOÁN KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG LẮP
GHÉP
Số liệu cho trước (Số liệu 47 ):
Nhà công nghiệp một tầng ba nhòp lắp ghép, có
Nhòp 1 L
1
= 24 m
Nhòp 2 L
2
= 21 m
- Chế độ làm việc trung bình, Cả 2 nhòp có cùng cao trình ray R= 7,5 m, ở
mỗi nhòp có cầu trục chạy điện, sức trục Q
1
=20/5T , Q
2
=20/5T
- Bước cột a = 6m
- Chiều dài khối nhiệt độ là 60 m, Tường bao che tự chòu lực.
- Mái lợp bằng panel (bề rộng tấm mái 1.5m) lợp trên . độ dốc mái i=1/10
. Liên kết giữa kết cấu đở mái và đầu cột là liên kết khớp.
- Khu vực xây dựng công trình thuộc đòa hình B, gió vùng III.

. m
L
iHH
dd
=−=−=
.
- Khoảng cách giữa các mắt ở thanh cánh thượng là 3m
- Khoảng cách giữa các mắt ở thanh cánh hạ là 6m
- Chọn cửa mái đặt ở 3 nhòp: cao 2.1m rộng 12m.
Các lớp mái được cấu tạo từ trên xuống như sau:
- Hai lớp gạch đá nem kể cả vữa lót dày 5cm
- Lớp bê tông nhẹ cách nhiệt dày 12 cm
- Lớp bêtông chống thấm dày 4 cm
- Panel mái là dạng panel sườn, kích thước 6x1,5m, cao
30cm.
Tổng chiều dày các lớp mái:
422
0
.5898)4405,0.(3640016,0)5,0.( cmahhbJ
ta
=−×××=−=
µ
.
2. Chọn dầm cầu trục:
Với nhòp cầu trục 6m, sức trục 20/5T, chọn dầm cầu trục
theo thiết kế đònh hình có: - Chiều cao H
dct
=1000 mm
- Bề rộng sườn b = 200 mm
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 2

= 22 T P
min
=6 T G
xe con
= 8.5 T G = 36 T
- Đối với nhòp L
2
=> Nhòp cầu trục L
k
= L
2
- 2
λ
= 21 – 2x0,75 = 19,5 m
Tra bảng với nhòp cầu trục L
k
và sức trục Q = 20/5 T ta có
B = 6300 mm, K= 4400 mm, H
ct
= 2400 mm B
1
=260
mm
Áp lực bánh xe lên ray:
P
max
= 21 T P
min
=5.2 T G
xe con

=+−=+−=
- Cao trình đỉnh cột:
1ct
D R H a= + +

ct
H
- chiều cao cầu trục, với chế độ làm việc trung bình sức trục 20/5T
tra bảng ta có
mH
ct
4.2
=

1
a
- khe hở an toàn từ đỉnh xe con đến mặt dưới kết cấu mang lực mái
chọn
15,0
1
=
a
m, đảm bảo
1,0
1
≥
a
m.
=> D = 7.5+2.4+0.15=10.05m
- Cao trình đỉnh mái:

2
=+=+=

2
a
khoảng cách từ mặt nền đến mặt móng, chọn
2
0,65a =
m
*. Kích thước tiết diện cột chọn như sau:
a) Cột biên:
- Bề rộng b chọn theo thiết kế đònh hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột
trên và cột dưới, chọn b = 40 cm. Thỏa mãn điều kiện:

255.17
4.0
7
<==
b
H
d
- Chiều cao tiết diện phần cột trên :
40
=
t
h
cm, thỏa mãn điều kiện :

cmcmBha
t

- Bề rộng b chọn theo thiết kế đònh hình, thống nhất cho toàn bộ phần cột
trên và cột dưới, chọn b = 40 cm. Thỏa mãn điều kiện:
255.17
4.0
7
<==
b
H
d
- Chiều cao tiết diện phần cột trên cột giữa
60
=
t
h
cm, thỏa mãn điều kiện
cmcmBha
t
61926605.0755.0
14
>=−×−=−−=
λ
Với
λ
là khoảng cách trục đònh vò (mép ngoài cột biên ) đến tim dầm cầu
trục. Chọn
75
=
λ
cm.
- Chiều cao tiết diện phần cột dưới cột giữa

570
120
880
1000600400
+ 6.350
CỘT BIÊN
750
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 5
570
120
880
1000600600
800
400
600
400
570
750 750
+ 6.350
CỘT GIỮA
2100
1200
180037007000
650
800
3700
7000
650
800
+ 7.500

2
)
1
2
3
4
Hai lớp gạch lá nem kể cả
vữa, dày 5cm.
1800
=
γ
Kg/m
3
180005,0
×
Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt,
dày 12cm.
3
/1200 mKG
=
γ
120012,0
×
Lớp bêtông chống thấm,
dày 4cm.
2500
=
γ
Kg/cm
3

11
=×=

Với nhòp L
2
= 21m tải trọng bản thân là 8,4T, hệ số vượt tải n =1,1

TG 24,91,14,8
12
=×=

- Trọng lượng khung cửa mái:
Với chiều rộng 12m, cao 2,1m lấy 2,8 T; n =1,1

TG 1,31,18,2
2
=×=

Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 6
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Trọng lượng kính và khung cửa kính lấy 500 Kg/m, với n =1,2

0,55 1, 2 0,6
k
g = × =
T/m
- Tónh tải mái quy về lực tập trung:

) 2 (5,0
21111

( . ).
dct c r
G G a g n= +
c
G
- trọng lượng bản thân dầm cầu trục là 4,2 T
r
g
- trọng lượng ray và các lớp đệm, lấy 150 Kg/m.

1,1 (4,2 6 0,15) 5, 61
dct
G x= + × =
T
Tải trọng G
dct
đặt cách trục đònh vò 0,75m
3. Tónh tải do trọng lượng bản thân cột:
Tải trọng này theo kích thước cấu tạo cho từng phần cột.
- Cột biên có:
Phần cột trên:
TG
t
63,11,15,27,34,04,0
=××××=
Phần cột dưới:
TG
d
97,41,15,2)4,0.
2

, n =1,3. Hoạt tải này đưa về lực tập trung P
m
đặt ở đầu cột.
Nhòp biên:
TLapnP
mm
02,7246075,03,15,0.5,0
11
=××××=×××=
Nhòp giữa:
TLapnP
mm
14,6216075,03,15,0.5,0
22
=××××=×××=
Vò trí từng P
m
đặt trùng với vò trí từng G
m
.
5. Hoạt tải cầu trục:
a) Hoạt tải đứng do cầu trục:
- Với số liệu cầu trục đã cho Q = 20/5 T
+ Nhòp biên:
Nhòp cầu trục
mLL
k
5,2275,0224.2
1
=×−=−=

max
xác đònh theo
đường ảnh hưởng phản lực như hình sau:

1,9 4,1
6,0 6,0
K = 4,4 K = 4,4
MAX
P
MAX
P
MAX
P
MAX
y y = 1 y
2
1
3
P
B = 6,3 B = 6,3
1,6
- Các tung độ y
i
của đường ảnh hưởng ứng với vò trí các lực tập trung P
max
xác đònh theo tam giác đồng dạng:

1
1
=

trùng với điểm đặt của G
dct
.
b) Hoạt tải do lực hãm ngang của xe con:
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 8
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Lực hãm ngang do một bánh xe truyền lên dầm cầu trục trong trường hợp
móc mềm được xác đònh theo công thức sau:
Với chế độ làm việc trung bình:

T
GQ
T 71,0
202
5,820
202
1
=
×
+
=
×
+
=

- Lực hãm ngang T
max
truyền lên cột được xác đònh theo đường ảnh hưởng
như đối với trường hợp của D
max

=

k : Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao phụ thuộc vào
dạng đòa hình, tra bảng 2 phụ lục II, ở đâýap dụng dạng đòa hình B. Hệ số k
xác đònh tương ứng ở hai mức:
- Mức đỉnh cột, cao trình +10,05 m có k = 1
- Mức đỉnh mái, cao trình +15,66 m có k = 1,09
C : Hệ số khí động, C = +0,8 đối với phía đón gió và phía khuất gió có:

5,015,0
69
05,10
1
<==
l
h

109,0
69
6
<==
l
b
=> C = -0,4
n : Hệ số vượt tải, n = 1,2
*. Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang từ đỉnh cột trở xuống lấy là phân
bố đều.

aCkWnaWp
o

-0,5
-0,5
-0,5 -0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,5
-0,55
-0,55
0,55
0,55
-0,4
24000 21000 24000
A B C D
- Trò số S tính theo công thức:

iiiii
hChChCaWknS .715,0.6095,0045,12,1
10
∑∑∑
×=××××==

6,05,01,26,06,06,06,08,01,27,06,08,08,18,0(715,0
1
×+×+×+×−×+×−××=
S

T167,3)68,05,01,255,051,05,0
=×−×+×−

;
mH
d
7
=
;
mH 7,1077,3
=+=
- Tiết diện phần cột trên
40
=
b
cm;
40
=
t
h
cm
phần cột dưới
40
=
b
cm;
60
=
d
h
cm
- Mômen quán tính:


H
t
t
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 10
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2

0
1
=
k
do cột đặc

098,0)1
213333
720000
.(346,0)1.(
33
=−=−=
t
d
J
J
tk

*.Cột trục B:
mH
t
7,3
=
;

12
6040
3
=
×
=
t
J
cm
41706667
12
8040
3
=
×
=
d
J
cm
4

- Các thông số:
346,0
7,10
7,3
===
H

- Lực
1m
G
gây ra mômen ở đỉnh cột là:
TmeGM
tm
76,205,021,55
1
−=×−=×−=
- Độ lệch trục giữa phần cột trên và cột dưới là:

1,02/)4,06,0(2/)(
=−=−=
td
hha
m
Vì a nằm cùng phía với
t
e
so với cột trục dưới
nên phản lực đầu cột:
R = R
1
+R
2

- Tính R
1
với M = -2,76Tm:
T

)1(.2
)1(3
22
2
−=
+×
−×−
=
+
−
=
TRRR 072,162,0452,0
21
−=−−=+=⇒
*. Xác đònh nội lực trong các tiết diện cột:

TmeGM
tmI
76,205,021,55
1
−=×−=×−=
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 11
N
M
Q
3,7
7
0,1
I
I

1
=×++−=++=

TGNNNN
mIVIIIIII
21,55
1
=====TQ
IV
072,1
=
Biểu đồ mômen đã vẽ ở trên
b) Cột trục B:
*. Sơ đồ tác dụng của tónh tải mái
1m
G
và
2m
G
như hình sau :
- Khi đưa
1m
G
và
2m
G
về đặt ở trục cột ta được lực:

I
938,015,096,4815,021,55
−=×+×−=

TmM
II
402,07,3145,0938,0
−=×+−=
TmMM
IIIII
402,0
−==
TmM
IV
614,07,10145,0938,0
=×+−=

TGNNNN
mIVIIIIII
17,104
1
=====TQ
IV
145,0
=
Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 12

7
0,45
G =5,61
dct
I
I
II
II
III III
IV
IV
A
1,051
1,474
0,514
- Lực
dct
G
gây ra mômen đối với trục cột dưới, đặt tại vai cột:

ddct
eGM
×=45,06,05,075,05,0
=×−=−=
dd
he
λ

051,17,3284,0
−=×−=
II
M
Tm
474,17,3284,0525,2
=×−=
III
M
Tm
514,07,10284,0525,2
−=×−=
IV
M
Tm

0
==
III
NN
T

61,5
==
IVIII
NN
T
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 13
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2


106,61
125,18
104,17
M
T.m
N
T
N
T
0,983
0,402
0,614
M
T.m
CỘT A CỘT B
Q= 0,788 T Q= 0,145 T

5. Nội lực do hoạt tải mái:
a) Cột trục A:
- Sơ đồ tính giống như khi tính với
1m
G
, nội lực xác đònh bằng cách nhân giá trò
nội lực do
1m
G
gây ra với tỷ số:
127,0
21,55
02,7

02,7
1
=====TQ
IV
136,0127,0072,1
=×=
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 14
III III
IV
IV
A
P
m1
0,15 0,05
0,153
0,548
0,405
0,35
R
3,7
7
0,1
I
I
II
II

M

- Nội lực trong các tiết diện cột:
TmM
I
053,1123.1938,0
−=×−=

TmM
II
451,0123,1402,0
−=×−=
TmMM
IIIII
451,0
−==
TmM
IV
69,0123,1614,0
=×=

TPNNNN
mIVIIIIII
02,7
1
=====TQ
IV

921,0)982,0(938,0
=−×−=

TmM
II
395,0)982,0(402,0
=−×−=
TmMM
IIIII
395,0
==
TmM
IV
603,0)0982(614,0
−=−×=

TPNNNN
mIVIIIIII
14,6
1
=====TQ
IV
142,0)982,0(145,0
−=−×=
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 15
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2

=×=
III
M
Tm
323,441,8514,0
−=×−=
IV
M
Tm

0
==
III
NN19,47
==
IVIII
NN
T

388,241,8284,0
−=×−=
IV
Q
T
- Biểu đồ mômen như hình sau :
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 16
3,7

B
R
0,921
0,395
0,603
BÊN TRÁI
BÊN PHẢI
M
T.m T.m
M
1
T.m
M
3,7
7
0,45
D = 47,19
max
I
I
II
II
III III
IV
IV
A
8,839
12,396
4,323
R

−
=
- Nội lực trong các tiết diện cột:
0
=
I
M

615,147,395,3
−=×−=
II
M
Tm
173,19788,337,395,3
=+×−=
III
M
Tm
477,8788,337,1095,3
−=+×−=
IV
M
Tm

0
==
III
NN

- Phản lực đầu cột:
TR 14,4)048,1(95,3
=−×=
- Nội lực trong các tiết diện cột:
0
=
I
M

317,15)615,14(048,1
=−×−=
II
M
Tm
093,20173,19048,1
−=×−=
III
M
Tm
884,8)477,8(048,1
=−×−=
IV
M
Tm

0
==
III
NN

D = 45,05
max
2
0,75
3,7
7
I
II
III
IV
I
II
III
IV
B
R
D =47,19
max1
R
14,615
19,173
8,477
T.m
M
15,371
20,093
8,884
T.m
M
7. Nội lực do lực hãm ngang của cầu trục:

- Phản lực đầu cột:
TR 905,0
098.01
)346,01.(52,1
=
+
−
=
0
=
I
M

444,27,2905,0
=×=
y
M
Tm
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 18
163:
'
Φ
a
F
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
829,1152,17,3905,0
=×−×==
IIIII
MM
Tm

538,27,294,0
=×=
y
M
Tm
958,1152,17,394,0
=×−×==
IIIII
MM
T
m
102,2852,17,1094,0
−=×−×=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
;
58,052,194,0
−=−=
IV
Q
T
- Biểu đồ mômen như hình vẽ
8. Nội lực tải trọng gió:
- Với tải trọng gió phải tính với sơ đồ toàn khung có chuyển vò ngang ở
đỉnh cột. Giả thiết xà ngang cứng vô cùng và vì các đỉnh cột có cùng mức nên

D
r
i
=1
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
chúng có chuyển vò ngang như nhau. Ở đây dùng phương pháp chuyển vò để
tính hệ chỉ cho một ẩn số ∆ là chuyển vò ngang ở đỉnh cột. Hệ cơ bản như hình
sau:
8
8
8
S
1
P
đ
P
h
S
2
24000
21000
24000
A B C D
R
g
EJ = EJ = EJ =

Phương trình chính tắc:
0
=+∆×

).1.(.3
1
=
+
×+××
=
+
+
=

T
P
P
RR
d
h
.02,1
547,0
27,0
067,2.
14
=×==

TSSRRR
g
.457,9203,3167,302,1067,2
2121
=+++=+++=
- Phản lực liên kết do các đỉnh cột chuyển dòch một đoạn
1

E
kH
tkJE
rr
d
.00395.0
)057,01.(1070
1706600.3
)1(
).1.( 3
33
32
=
+
×
=
+
+
==
EEErrr .0112,0).00395.000161,0(2).(2
21
=+×=+=
EEr
R
g
375,844
.0112,0
457,9
−==−=∆


0
=
I
M

125,17,3708,07,3547,05,0
2
=×−××==
IIIII
MM
Tm
737,237,10708,07,10547,05,0
2
=×−××=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
145,5708,07,10547,0
=−×=
IV
Q
T
Cột D:
0
=
I

=×==
IIIII
MM
Tm
685,357,10335,3
=×=
IV
M
Tm
0
====
IVIIIIII
NNNN
335,3
=
IV
Q
T
Biểu đồ nội lực cho trường hợp gió thổi từ trái sang phải như sau:
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 21
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
A
1,125
23,737
0,708
D
3,102
19,083
0,339
B

;
8,8
=
k
R
Kg/cm
2
;
25
/.1065,2 cmKGE
b
×=

- Cốt thép dọc dùng thép nhóm CII có :
2600
=
′
=
aa
RR
Kg/cm
2
;
6
101,2
×=
a
E
Kg/cm
2

=−=
o
h
cm
- Độ mảnh:
413,23
40
925
0
>===
h
l
b
λ
cần xét đến uốn dọc.
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra ba cặp nghi ngờ là nguy hiểm nhất ghi ở
bảng sau:
Kí hiệu
cặp nội
lực
Ký hiệu
ở bảng
tổ hợp
M
(Tm)
N
(T)
NMe
o
/

0,0368
0,2016
0,1786
0,155
0,155
0,155
58,84
58,84
58,84
- Độ lệch tâm tính toán :

oo
eNMe
′
+=
/
- Với
o
e
′
là độ lệch tâm ngẫu nhiên, lấy bằng 1,5 cm thỏa mãn điều kiện

≥
′
o
e
(
30/h
,
600/

- Tính mômen quán tính của tiết diện cốt thép:
422
0
.5898)4405,0.(3640016,0)5,0.( cmahhbJ
ta
=−×××=−=
µ
Svth: Nguyễn Văn Minh - Lớp: XDLTPY08 Trang 23
M
Q
Trường Đại học Kiến Trúc Tp. HCM - Đồ án bê tông cốt thép 2
- Với cặp 3 có
447,040/86,17/
0
==
he
- Tính K
dh
trong đó M
dh
ngược chiều với M nên lấy dấu âm

291,1
)04,04,05,0.(158,6566.10
)04,04,05,0.(84,58155,0
1
).5,0(
).5,0(
1
=



+=
5889101,22133331065,2
291,1
301,0
.
925
4,6

4,6
65
2
0
aabb
th
th
JEJE
K
S
l
NKG.191294
=
517,1
191294/651581
1
/1

F
′
với
412,0
=
o
A
2
2
'
0
'
2
00
'
.51,5
)436.(2600
3640110412,009,4365158
).(

cm
ahR
hbRAeN
F
a
n
a
=
−
×××−×

µ
, đảm bảo
min
'
µµ
>
, đồng thời
22'
.06,4.51,5 cmcmF
a
>=
(diện tích của 2Þ16) Nên dùng
2'
.51,5 cmF
a
=
để tính
a
F
với
0
αα
=
.
2'
'
00
.78,1551,5
2600
65158364011058,0

µµ
hb
F
a

=>Tổng hàm lượng cốt thép:

015,0
3640
78,1551,5
.
0
'
=
×
+
=
+
=
hb
FF
aa
t
µ
=> 1,5%

%2%1
<<
t
µ

dh
= 58,84 T
- Vì cặp 1 có mô men trái dấu với cặp 3 là cặp tính
thép nên với cặp 1 có:

222252:
'
Φ+Φ
a
F
).42,17(
2
cm
;
163:
Φ
a
F
).03,6(
2
cm
- Để tính toán uốn dọc ta tính lại J
a
với tổng:

2'
.45,2342,1703,6 cmFFF
a
=+=+=
422'

he
673,01,0)092,01,0/(11,01,0)/1,0/(11,0
0
=++=++=
heS
- Lực dọc tới hạn:






××+×××=








+=
7086101,22133331065,2
895,1
673,0
.
925
4,6

4,6

0
=−×+×=−+=
η
- Xác đònh x theo công thức:
cm
bR
FRFRN
x
n
aaaa
.56,6
40110
42,17260003,6260058480
.

''
=
×
×−×+
=
−+
=

cmax .8'.2
=<
nên kiểm tra khả năng chòu lực theo điều kiện :

)'('.
0
ahFReN

a
F
).03,6(
2
cm
- Để tính toán uốn dọc ta tính lại J
a
với tổng:

2'
.45,2342,1703,6 cmFFF
a
=+=+=
422'
.5888)4405,0.(45,23).5,0).(( cmahFFJ
aa
=−×=−+=
- Tính K
dh
: trong đó M
dh
ngược chiều với M nên lấy dấu âm

307,1
)04,04,05,0.(84,58798,10
)04,04,05,0.(84,58155,0
1
).5,0(
).5,0(
1