Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng với đề tài "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng một nhịp" (Đề số 37) do sinh viên Nguyễn Viết Linh (MSSV: 2051160174) thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Tầm Hùng tại Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM.
Trong lĩnh vực xây dựng công nghiệp, kết cấu khung thép tiền chế một tầng một nhịp trang bị cầu trục là giải pháp kết cấu phổ biến nhằm tạo không gian sản xuất không cột giữa, đảm bảo khả năng chịu lực lớn và thời gian thi công nhanh. Nhiệm vụ của đồ án là thực hiện tính toán, thiết kế toàn diện khung ngang chịu lực chính của nhà xưởng công nghiệp, từ việc xác định kích thước hình học, phân tích tải trọng, mô hình hóa giải nội lực đến kiểm tra tiết diện các cấu kiện chịu lực chính và cấu tạo các chi tiết liên kết nút khung.
Căn cứ vào dữ liệu đề bài được giao, các thông số thiết kế đầu vào bao gồm:
- Nhịp khung ngang kết cấu: $S = 25{,}2\text{ m}$
- Bước cột khung ngang: $B = 7{,}5\text{ m}$
- Sức nâng cầu trục: $Q = 8\text{ T}$ (tấn), cao trình đỉnh ray cầu trục ở mức $+8{,}7\text{ m}$
- Độ dốc mái dốc: $i = 17%$ (tương đương góc dốc mái $\alpha \approx 9{,}65^\circ$)
- Chiều dài tổng thể công trình: $L = 82{,}5\text{ m}$
- Địa điểm và điều kiện tự nhiên: Phân vùng áp lực gió II-B, dạng địa hình B
- Vật liệu kết cấu: Thép cán nóng mác CCT38, que hàn hồ quang tay mác N42, bu lông liên kết cường độ cao cấp bền 8.8 và bu lông neo mác CT38
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là khung ngang phẳng bằng thép của nhà công nghiệp một tầng một nhịp. Phạm vi thiết kế bao gồm toàn bộ hệ thống xà gồ mái, xà gồ tường, khung ngang (cột và xà ngang tiết diện thay đổi chữ I tổ hợp hàn), dầm vai đỡ cầu trục, liên kết chân cột ngàm với móng bê tông cốt thép và các nút liên kết mặt bích bu lông cường độ cao tại nách khung, đỉnh mái.
| Thông số thiết kế |
Giá trị quy định |
Đơn vị |
| Nhịp khung ($S$) |
$25{,}2$ |
$\text{m}$ |
| Bước cột ($B$) |
$7{,}5$ |
$\text{m}$ |
| Sức trục ($Q$) |
$8$ |
$\text{T}$ |
| Cao trình đỉnh ray |
$+8{,}7$ |
$\text{m}$ |
| Độ dốc mái ($i$) |
$17$ |
$%$ |
| Chiều dài nhà ($L$) |
$82{,}5$ |
$\text{m}$ |
| Vùng gió / Dạng địa hình |
II-B / Dạng B |
- |
| Mác thép kết cấu |
CCT38 ($f = 230\text{ MPa}$, $f_y = 240\text{ MPa}$) |
- |
Cơ sở lý thuyết, tiêu chuẩn và phương pháp tính toán
Đồ án được thực hiện dựa trên các cơ sở lý thuyết cơ học kết cấu, lý thuyết ổn định công trình thép và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam:
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép: TCVN 5575:2012 (Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế), quy định phương pháp tính toán theo trạng thái giới hạn (TTGH I về cường độ, ổn định; TTGH II về độ võng và chuyển vị).
- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động: TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế), xác định các giá trị tải trọng tiêu chuẩn, hệ số vượt tải và quy tắc tổ hợp tải trọng.
- Tài liệu tham khảo chuyên ngành: Giáo trình và tài liệu hướng dẫn "Thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp" do Phạm Minh Hà chủ biên và tài liệu của Đoàn Tuyết Ngọc.
Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế áp dụng trong đồ án:
- Phương pháp đường ảnh hưởng: Sử dụng để xác định vị trí bất lợi nhất của hai xe con/cầu trục di chuyển trên ray nhằm tìm ra áp lực đứng cực đại ($D_{\max}$), cực tiểu ($D_{\min}$) và lực hãm ngang tiêu chuẩn ($T$).
- Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Xây dựng mô hình khung phẳng 2D đàn hồi tuyến tính trên phần mềm chuyên dụng SAP2000 để xác định biểu đồ nội lực ($M, N, V$) cho các trường hợp tải trọng riêng rẽ và thực hiện tổ hợp tải trọng.
- Phương pháp phân tích ứng suất và ổn định theo trạng thái giới hạn: Kiểm tra bền (ứng suất pháp, ứng suất tiếp, ứng suất tương đương Von Mises), kiểm tra ổn định tổng thể (trong và ngoài mặt phẳng uốn), kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng theo các tỷ số giới hạn $b_0/t_f$ và $h_w/t_w$.
Nội dung chi tiết theo từng chương
Chương 1: Số liệu thiết kế
Văn bản trình bày tổng hợp các thông số đầu vào về mặt bằng, trắc dọc công trình, sức nâng cầu trục $Q = 8\text{ T}$, điều kiện khí hậu vùng II-B, dạng địa hình B và cơ lý tính của vật liệu. Thép CCT38 có cường độ tiêu chuẩn $f_{y} = 240\text{ MPa}$, cường độ tính toán chịu kéo/nén/uốn $f = 230\text{ MPa} = 23\text{ kN/cm}^2$, môđun đàn hồi $E = 2{,}1 \times 10^5\text{ MPa}$. Kim loại que hàn N42 có cường độ chịu cắt tính toán $f_{wf} = 180\text{ MPa} = 18\text{ kN/cm}^2$.
Chương 2: Xác định kích thước khung ngang
Tác giả thiết lập hệ lưới hình học của khung theo hai phương:
- Theo phương đứng: Xác định chiều cao tổng thể của cột $H = 9{,}7\text{ m}$ (tính từ mặt móng ở cốt $\pm 0{,}000\text{ m}$ đến đáy xà ngang). Chiều cao phần cột dưới từ mặt móng đến mặt trên vai đỡ dầm cầu trục là $H_d = 7{,}6\text{ m}$; chiều cao phần cột trên từ vai cột đến đáy xà ngang là $H_t = 1{,}3\text{ m}$ (với chiều cao ray $H_{ray} = 0{,}2\text{ m}$ và khe hở an toàn).
- Theo phương ngang: Sơ bộ chiều cao tiết diện cột $h = 650\text{ mm}$ đảm bảo độ cứng, xác định khoảng cách trục định vị đến ray cầu trục $L_k = 1{,}1\text{ m}$ và kiểm tra khe hở an toàn giữa cầu trục và cột $Z_{\min} = 126\text{ mm}$ đảm bảo quy chuẩn vận hành.
Chương 3: Thiết kế xà gồ
Tác giả tính toán chi tiết hệ xà gồ mái và xà gồ tường bằng thép dập nguội chữ Z:
- Xà gồ mái: Chọn tiết diện $Z250\times 72\times 2{,}5$, bước xà gồ bố trí trên mái lợp tôn sóng dày $0{,}5\text{ mm}$. Tĩnh tải gồm tôn lợp ($0{,}06\text{ kN/m}^2$), trọng lượng bản thân xà gồ ($0{,}0865\text{ kN/m}$) và trần treo kỹ thuật. Hoạt tải sửa chữa mái $0{,}3\text{ kN/m}^2$ cùng tải trọng gió bốc ($W_0 = 1{,}25\text{ kN/m}^2$, $k_1 = 1{,}033$, hệ số khí động $c_e = -0{,}8$). Kiểm tra ứng suất uốn xiên đạt $\sigma = 207\text{ N/mm}^2 \le \gamma_c f = 207\text{ MPa}$; độ võng tổng hợp $\Delta = 4{,}99\text{ mm} \le [f] = L/200 = 37{,}5\text{ mm}$.
- Xà gồ tường: Chọn tiết diện chữ Z: $Z300\times 72\times 2{,}3$. Tải trọng bao gồm trọng lượng tôn tường, xà gồ và tải trọng gió ngang. Kết quả kiểm tra bền và độ võng $\Delta = 35\text{ mm} \le [f] = 37{,}5\text{ mm}$ đều thỏa mãn điều kiện làm việc.
Chương 4: Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang
Tác giả lượng hóa toàn bộ các tác động cơ học truyền vào mô hình khung ngang:
- Tĩnh tải (TT): Trọng lượng kết cấu mái (tôn, cách nhiệt, xà gồ) phân bố trên xà ngang $q = 1{,}14\text{ kN/m}$; tải trọng tường quy về lực tập trung đỉnh cột $11{,}14\text{ kN}$; trọng lượng dầm cầu trục quy về lực tập trung $75\text{ kN}$ và mômen lệch tâm $7{,}69\text{ kN.m}$ tại vai cột.
- Hoạt tải mái: Hoạt tải thi công/sửa chữa $0{,}3\text{ kN/m}^2$ với hệ số vượt tải $n = 1{,}3$, quy đổi thành tải phân bố $2{,}27\text{ kN/m}$ phân thành 3 trường hợp: đầy mái (HTM), nửa mái trái (HTMT), nửa mái phải (HTMP).
- Hoạt tải cầu trục: Cầu trục $Q = 8\text{ T}$, sử dụng đường ảnh hưởng gối tựa dầm cầu trục với 2 xe đặt sát nhau xác định áp lực đứng cực đại $D_{\max} = 149\text{ kN}$, áp lực cực tiểu $D_{\min} = 47\text{ kN}$, mômen lệch tâm tương ứng $M_{D\max} = 152{,}8\text{ kN.m}$, $M_{D\min} = 49{,}2\text{ kN.m}$. Lực hãm ngang của một bánh xe $T^c = 0{,}15\text{ kN}$, tổng lực hãm ngang truyền vào cột tại cao trình dầm hãm là $T = 5{,}43\text{ kN}$.
- Tải trọng gió (WIND): Áp lực gió phân bố trên cột đón gió $7{,}5\text{ kN/m}$, cột hút gió $4{,}5\text{ kN/m}$, mái trái $-3{,}88\text{ kN/m}$.
Chương 5: Xác định nội lực
- Chọn sơ bộ tiết diện khung: Cột chọn thép chữ I tổ hợp $I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$; xà ngang tiết diện thay đổi $I\text{-(650}\sim 400)\times 300\times 12\times 14$ (đoạn đầu xà vát từ $650\text{ mm}$ giảm dần về $400\text{ mm}$ ở đoạn giữa và đỉnh mái).
- Tổ hợp tải trọng: Thiết lập 77 tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn (S1 đến S77) và 77 tổ hợp tải trọng tính toán (U1 đến U77) bao gồm tổ hợp cơ bản 1 (tĩnh tải + 1 hoạt tải, $n_c = 1{,}0$) và tổ hợp cơ bản 2 (tĩnh tải + nhiều hoạt tải bất lợi, $n_c = 0{,}9$).
- Kiểm tra chuyển vị: Chuyển vị đứng đỉnh xà ngang theo đường bao tải trọng tiêu chuẩn đạt $-2{,}69\text{ mm} \le [f] = L/250 = 100{,}8\text{ mm}$; chuyển vị ngang đỉnh cột đạt $29\text{ mm} \le [f] = H/100 = 97\text{ mm}$.
Chương 6: Thiết kế cột
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột tiết diện $I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$ ($A = 158{,}64\text{ cm}^2, I_x = 109022\text{ cm}^4, W_x = 3354\text{ cm}^3, I_y = 6308\text{ cm}^4$):
- Tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất: U14 tại mặt trên vai cột ($N = -238\text{ kN}, M = 252\text{ kN.m}$).
- Độ lệch tâm tương đối $m_x = 5{,}05$, hệ số uốn dọc nén lệch tâm $\varphi_{e} = 0{,}196$.
- Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng: $\sigma = \frac{N}{\varphi_e A} = 7{,}566\text{ kN/cm}^2 \le \gamma_c f = 19{,}55\text{ kN/cm}^2$ (thỏa mãn).
- Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng với mômen quy ước $M' = 164\text{ kN.m}$, độ mảnh $\lambda_y = 63{,}43$, hệ số $\varphi_y = 0{,}7935$, hệ số $c = 0{,}64$, đạt điều kiện ổn định.
- Ổn định cục bộ bản cánh ($b_0/t_f = 10{,}3 \le [\beta_f] = 15{,}4$) và bản bụng ($h_w/t_w = 51{,}8 \le [\beta_w] = 73{,}5$) đều thỏa mãn quy chuẩn.
Chương 7: Thiết kế xà ngang
- Đoạn xà thay đổi tiết diện (đầu xà): Tiết diện $I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$, cặp nội lực nguy hiểm tại tổ hợp U1 ($N = -56\text{ kN}, M = 255\text{ kN.m}, V = -61\text{ kN}$). Ứng suất uốn lớn nhất $\sigma = 7{,}64\text{ kN/cm}^2 \le \gamma_c f = 20{,}7\text{ kN/cm}^2$; ứng suất tương đương tại vị trí tiếp giáp bản cánh và bản bụng $\sigma_{td} = 7{,}85\text{ kN/cm}^2 \le 1{,}15\gamma_c f = 23{,}8\text{ kN/cm}^2$. Bản cánh và bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
- Đoạn xà không đổi tiết diện (giữa và đỉnh xà): Tiết diện $I\text{-}400\times 300\times 12\times 14$ ($A = 128{,}64\text{ cm}^2, I_x = 36450\text{ cm}^4, W_x = 1822\text{ cm}^3$), tổ hợp U1 tại đỉnh mái ($N = -44{,}6\text{ kN}, M = 77{,}8\text{ kN.m}, V = 7{,}6\text{ kN}$). Ứng suất pháp $\sigma = 4{,}31\text{ kN/cm}^2$, ứng suất tương đương $\sigma_{td} = 4{,}38\text{ kN/cm}^2 \le 23{,}8\text{ kN/cm}^2$. Độ mảnh bản bụng $h_w/t_w = 31 \le [\beta_w]$ đảm bảo ổn định cục bộ dưới ứng suất pháp và ứng suất tiếp.
Chương 8: Thiết kế các chi tiết
Tác giả hoàn thiện thiết kế 5 cụm chi tiết liên kết nút khung:
- Vai cột: Dầm console tiết diện chữ I cao $400\text{ mm}$, cánh rộng $300\text{ mm}$, bụng dày $12\text{ mm}$, cánh dày $14\text{ mm}$ chịu lực cắt tổng hợp $Q = 172{,}3\text{ kN}$. Đường hàn góc liên kết vai vào cột dùng que hàn N42, chiều cao $h_f = 6\text{ mm}$, ứng suất đường hàn $\tau_{wf} = 11{,}65\text{ kN/cm}^2 \le 11{,}97\text{ kN/cm}^2$. Bố trí cặp sườn gia cường bản bụng dầm vai $312\times 90\times 10\text{ mm}$.
- Chân cột: Liên kết ngàm chịu tổ hợp U6 ($N = -3{,}84\text{ kN}, M = 383\text{ kN.m}, V = 99{,}3\text{ kN}$). Bản đế kích thước $900\times 450\times 35\text{ mm}$ đặt trên móng bê tông mác B20 ($R_b = 11{,}5\text{ MPa}$). Bố trí dầm đế $b_d = 450\text{ mm}, t_d = 10\text{ mm}, h_d = 280\text{ mm}$, sườn gia cường A và B dày $10\text{ mm}$. Sử dụng 4 bu lông neo $\phi 36$ mác thép CT38 chịu lực kéo $T = 553{,}56\text{ kN}$. Chiều cao đường hàn thân cột vào bản đế chọn $h_f = 8\text{ mm}$.
- Liên kết cột với xà ngang (nách khung): Chịu cặp nội lực U1 ($N = -55{,}8\text{ kN}, M = -255\text{ kN.m}, V = -61\text{ kN}$). Bố trí 12 bu lông cường độ cao cấp bền 8.8 đường kính $\phi 20$ (mác 40Cr, khả năng chịu kéo $[N]{tb} = 98\text{ kN}$, chịu trượt $[N]{vb} = 35{,}55\text{ kN}$). Bản bích dày $t = 15\text{ mm}$, có cặp sườn gia cường cánh ngoài $150\times 100\times 12\text{ mm}$. Đường hàn bản cánh vào mặt bích chọn $h_f = 8\text{ mm}$.
- Mối nối đỉnh xà: Chịu tổ hợp U1 ($N = -45\text{ kN}, M = 77{,}8\text{ kN.m}, V = 7{,}6\text{ kN}$). Sử dụng 10 bu lông cường độ cao cấp bền 8.8 đường kính $\phi 22$, bản bích dày $t = 10\text{ mm}$, sườn gia cường $150\times 100\times 12\text{ mm}$, chiều cao đường hàn $h_f = 6\text{ mm} - 8\text{ mm}$.
- Đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng: Chiều cao đường hàn góc liên kết cánh - bụng xà ngang và thân cột chọn theo cấu tạo và khả năng chịu lực cắt $V_{\max}$ là $h_f = 6\text{ mm}$.
Kết quả tính toán và đóng góp kỹ thuật
Đồ án đã hoàn thành quy trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho một khung ngang nhà xưởng công nghiệp một tầng một nhịp theo đúng tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. Toàn bộ các cấu kiện và liên kết đều được kiểm tra định lượng và đạt hệ số an toàn chịu lực.
| Bộ phận kết cấu |
Kích thước tiết diện / Cấu tạo chi tiết |
Nội lực kiểm tra bất lợi |
Ứng suất tính toán lớn nhất |
Ứng suất cho phép / Giới hạn |
| Cột khung |
$I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$ |
$M = 252\text{ kN.m}$, $N = -238\text{ kN}$ |
$\sigma = 7{,}57\text{ kN/cm}^2$ |
$[\sigma] = 19{,}55\text{ kN/cm}^2$ |
| Đầu xà ngang |
$I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$ |
$M = 255\text{ kN.m}$, $N = -56\text{ kN}$ |
$\sigma_{td} = 7{,}85\text{ kN/cm}^2$ |
$[\sigma_{td}] = 23{,}80\text{ kN/cm}^2$ |
| Đỉnh xà ngang |
$I\text{-}400\times 300\times 12\times 14$ |
$M = 77{,}8\text{ kN.m}$, $N = -44{,}6\text{ kN}$ |
$\sigma_{td} = 4{,}38\text{ kN/cm}^2$ |
$[\sigma_{td}] = 23{,}80\text{ kN/cm}^2$ |
| Xà gồ mái |
$Z250\times 72\times 2{,}5$ |
$q_{x} = 0{,}163\text{ kN/m}, q_{y} = 0{,}96\text{ kN/m}$ |
$\sigma = 207\text{ MPa}$ |
$[\sigma] = 207\text{ MPa}$ |
| Bản đế chân cột |
Bản thép $900\times 450\times 35\text{ mm}$ |
$M = 383\text{ kN.m}$, $N = -3{,}84\text{ kN}$ |
$t_{\text{yc}} = 3{,}26\text{ cm}$ |
$t_{\text{chọn}} = 3{,}5\text{ cm}$ |
| Bu lông neo |
$4\phi 36$ mác CT38 mỗi bên |
$T = 553{,}56\text{ kN}$ |
$A_{\text{yc}} = 6{,}33\text{ cm}^2$ |
$A_{\text{thực}} = 8{,}20\text{ cm}^2$ |
| Bu lông nách khung |
$12\text{ bu lông }\phi 20\text{ cấp bền }8.8$ |
$M = -255\text{ kN.m}$, $N = -55{,}8\text{ kN}$ |
$N_{tb} = 77{,}47\text{ kN}$ |
$[N_{tb}] = 98{,}00\text{ kN}$ |
Đóng góp kỹ thuật của đồ án thể hiện ở việc thiết lập trình tự tính toán kết cấu chuẩn mực: từ việc lựa chọn giải pháp xà ngang tiết diện vát thay đổi nhằm tối ưu hóa vật liệu theo biểu đồ mômen uốn, đến việc áp dụng mô hình phần tử hữu hạn phân tích 77 trường hợp tổ hợp tải trọng và triển khai chi tiết các liên kết bu lông cường độ cao dạng mặt bích chịu kéo uốn phức tạp.
Hạn chế và phạm vi áp dụng
- Mô hình tính toán: Đồ án phân tích khung ngang theo sơ đồ biến dạng phẳng 2D, chưa xét đến sự làm việc không gian tổng thể đồng thời của toàn bộ khối nhà xưởng gồm hệ giằng mái, giằng cột và kết cấu bao che.
- Giả thiết liên kết: Các liên kết mặt bích bu lông cường độ cao được tính toán trên mô hình truyền thống (phân bố ứng suất tuyến tính và coi liên kết ngàm/cứng lý tưởng), chưa phân tích chi tiết ứng xử phi tuyến bán cứng (semi-rigid connection) của nút khung.
- Phạm vi áp dụng: Toàn bộ bảng tính, quy cách vật liệu (CCT38, N42, bu lông 8.8) và kích thước hình học chỉ áp dụng chính xác cho công trình nhà công nghiệp một tầng một nhịp với nhịp $25{,}2\text{ m}$, bước cột $7{,}5\text{ m}$, tải trọng cầu trục $8\text{ T}$ và địa hình áp lực gió vùng II-B.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn trực tiếp cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình: Dùng làm mẫu tham khảo chuẩn mực trong quá trình thực hiện Đồ án Kết cấu Thép 2 (Kết cấu thép nhà công nghiệp) và Đồ án Tốt nghiệp kỹ sư xây dựng.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình: Tham khảo quy trình lập mô hình SAP2000, nguyên tắc tổ hợp 77 trường hợp tải trọng theo TCVN 2737:1995 và bảng tính chi tiết các liên kết chân cột ngàm, dầm vai cầu trục, liên kết mặt bích bu lông cường độ cao theo TCVN 5575:2012.
- Nội dung nổi bật: Chương 6, Chương 7 và Chương 8 là các phần có giá trị tham khảo cao nhất nhờ các bước kiểm tra ổn định tổng thể, ổn định cục bộ và tính toán chi tiết kích thước đường hàn, bản bích, bu lông neo rõ ràng, đầy đủ công thức.
Câu hỏi thường gặp
1. Tiết diện cột và xà ngang của khung nhà xưởng được chọn với kích thước cụ thể như thế nào?
Tiết diện cột chính là thép chữ I tổ hợp hàn $I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$ ($h = 650\text{ mm}, b_f = 300\text{ mm}, t_w = 12\text{ mm}, t_f = 14\text{ mm}$). Tiết diện xà ngang là chữ I tiết diện thay đổi, đoạn nách khung (đầu xà) có kích thước $I\text{-}650\times 300\times 12\times 14$ và chuyển tiếp vát giảm dần về đoạn không đổi tiết diện ở giữa và đỉnh mái là $I\text{-}400\times 300\times 12\times 14$.
2. Tổ hợp tải trọng nguy hiểm nhất dùng để kiểm tra ổn định cột là trường hợp nào?
Tổ hợp tính toán U14 tại vị trí mặt trên vai cột (cao độ $+7{,}6\text{ m}$) là nguy hiểm nhất cho cột, với cặp nội lực gồm lực dọc nén $N = -238\text{ kN}$ và mômen uốn $M = 252\text{ kN.m}$.
3. Khung ngang được thiết kế cho loại cầu trục nào và áp lực đứng truyền vào vai cột là bao nhiêu?
Khung ngang thiết kế phục vụ cầu trục có sức nâng $Q = 8\text{ T}$ với cao trình đỉnh ray $+8{,}7\text{ m}$. Áp lực đứng tiêu chuẩn lớn nhất do hai cầu trục đặt sát nhau truyền qua bánh xe vào dầm vai cột là $D_{\max} = 149\text{ kN}$ (mômen lệch tâm $152{,}8\text{ kN.m}$) và nhỏ nhất là $D_{\min} = 47\text{ kN}$ (mômen lệch tâm $49{,}2\text{ kN.m}$).
4. Cấu tạo liên kết chân cột ngàm vào móng gồm những chi tiết và vật liệu gì?
Liên kết chân cột sử dụng bản đế thép dày $35\text{ mm}$ kích thước $900\times 450\text{ mm}$, 2 dầm đế cao $280\text{ mm}$ dày $10\text{ mm}$, hệ sườn gia cường A và B dày $10\text{ mm}$, cùng 4 bu lông neo $\phi 36$ mác CT38 ở mỗi bên bản đế, đặt trên móng bê tông mác B20.
5. Liên kết nách khung giữa cột và xà ngang sử dụng loại bu lông và bản bích nào?
Liên kết nách khung sử dụng 12 bu lông cường độ cao cấp bền 8.8 đường kính $\phi 20$ mác thép 40Cr bố trí thành 2 dãy, kết hợp bản bích thép dày $15\text{ mm}$ và cặp sườn gia cường bản bích kích thước $150\times 100\times 12\text{ mm}$.
Kết luận
Đồ án của sinh viên Nguyễn Viết Linh đã giải quyết đầy đủ và chặt chẽ nhiệm vụ thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tầng một nhịp $S = 25{,}2\text{ m}$ trang bị cầu trục $8\text{ T}$ theo hệ thống tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 và TCVN 2737:1995. Bằng phương pháp mô hình hóa phần tử hữu hạn kết hợp tính toán giải tích chi tiết, tác giả đã chứng minh toàn bộ các tiết diện cấu kiện cột, xà ngang, xà gồ và hệ thống liên kết nút khung đều thỏa mãn tuyệt đối các điều kiện bền, ổn định tổng thể, ổn định cục bộ và độ võng giới hạn. Công trình là tài liệu học thuật có tính chuẩn mực cao, cung cấp số liệu kỹ thuật thực tế phục vụ hiệu quả cho công tác học tập và nghiên cứu thiết kế kết cấu thép công nghiệp.
