Thuyết Minh Đồ Án Thép Số 2: Thiết Kế Khung Ngang Nhà Công Nghiệp

Thuyết minh đồ án thép số 2: Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp. Tìm hiểu quy trình, tính toán và cấu tạo chi tiết khung nhà thép tiền chế. Tài liệu tham khảo hữu ích.

• Tác giả: Nguyên Mạnh Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Công trình thép gỗ
• Đề tài: Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp
• Loại tài liệu: Đồ án Thép

Mục lục chi tiết

• I. Sơ đồ khung ngang
• I.1. Kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản
• I.1.a. Kích thước cầu trục
• I.1.b. Theo bảng IV.7 với ray loại KP-120 ta có
• I.1.c. Kích thước theo phương thẳng đúng
• I.1.d. Kích thước cửa mái
• I.2. Kích thước dàn
• I.2.a. Cấu tạo dàn
• I.3. Hệ giằng mái
• I.3.a. Giằng cánh trên
• I.3.b. Giằng cánh dưới
• I.3.c. Hệ giằng đứng
• I.3.d. Hệ giằng cột
• II. Tính tải trọng tác dụng lên khung
• II.1. Tải trọng tác dụnglên dàn
• II.1.a. Tải trọng tác dụng thường xuyên
• II.1.a.1. Tải trọng do mái
• II.1.a.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng
• II.1.a.3. Trọng lượng kết cấu cửa trời
• II.1.a.4. Trọng lượng bậu cửa mái+cửa kính
• II.1.b. Tải trọng tạm thời (Hoạt tải)
• II.2. Tải trọng tác dụng lên cột
• II.2.a. Do phản lực của dàn
• II.2.a.1. Do tải trọng thường xuyên
• II.2.a.2. Do tải trọng tạm thời
• II.2.b. Do trọng lượng dầm cầu trục
• II.2.c. Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục
• II.2.d. Do lực hãm xe con
• II.2.e. Tải trọng gió tác dụng lên khung
• III. Tính nội lực khung
• III.1. Sơ đồ tính khung
• III.2. *Bảng tổ hợp nội lực
• IV. Thiết kế cột
• IV.1. Xác địng nội lực cặp nội lực tính toán
• IV.1.a. Đoạn cột trên
• IV.1.b. Đoạn cột dưới
• IV.2. Trọng lượng bản thân cột
• IV.2.a. Phần cột trên
• IV.2.b. Phần cột dưới
• IV.3. Xắc định chiều dài tính toán
• IV.4. Thiết kế cột trên đặc
• IV.4.a. Chọn tiết diện
• IV.4.b. Kiểm tra tiết diện đã chọn
• IV.5. Thiết kế cột dưới rỗng
• IV.5.a. Chọn tiết diện cột
• IV.5.b. Xác định hệ thanh bụng
• IV.5.c. Kiểm tra toàn cột theo trục ảo
• IV.5.d. Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột

Tóm tắt

I. Tổng quan về Thuyết Minh Đồ Án Thép Hiểu Khung Ngang CN

Việc lập Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong ngành xây dựng. Đây không chỉ là một tài liệu kỹ thuật mà còn là căn cứ pháp lý, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho các công trình nhà công nghiệp. Một đồ án thép chất lượng cung cấp cái nhìn toàn diện về quá trình thiết kế kết cấu thép công nghiệp, từ việc xác định các thông số ban đầu đến phân tích chi tiết từng cấu kiện. Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống khung chịu lực ổn định, đáp ứng mọi yêu cầu về tải trọng và điều kiện sử dụng.

Trong các dự án nhà xưởng, khung ngang nhà xưởng là bộ phận chịu lực chính, đảm nhận nhiệm vụ truyền tải các lực thẳng đứng và ngang xuống móng. Đặc biệt, với các nhà xưởng có cầu trục hoạt động với sức nâng lớn, như cầu trục Q=100 tấn được đề cập trong tài liệu đồ án, việc thiết kế khung ngang CN càng trở nên phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao. Tài liệu đồ án chi tiết này từ Trường Đại Học Xây Dựng, Bộ môn Công trình thép gỗ, là một minh chứng điển hình cho quy trình thiết kế chuyên nghiệp, nêu bật các bước cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn của kết cấu.

Việc nghiên cứu kỹ lưỡng Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN giúp các kỹ sư, sinh viên và nhà thầu hiểu rõ hơn về các nguyên tắc cơ bản, các tiêu chuẩn áp dụng và phương pháp tính toán cụ thể. Từ việc chọn sơ đồ kết cấu, xác định kích thước chính của khung và các cấu kiện cơ bản như cột, dầm, dàn, đến việc tính toán tải trọng và kiểm tra ổn định, mỗi bước đều có ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng tổng thể của công trình. Sự rõ ràng, minh bạch trong thuyết minh đồ án cũng giúp dễ dàng trong quá trình thẩm định, thi công và vận hành sau này. Do đó, việc nắm vững các kiến thức trong tài liệu này là điều kiện tiên quyết để tạo nên những công trình nhà công nghiệp bền vững và an toàn.

1.1. Khái niệm và Vai trò khung ngang Trụ cột nhà công nghiệp

Trong thiết kế kết cấu thép công nghiệp, khung ngang được xem là hệ chịu lực chính yếu, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho toàn bộ công trình nhà xưởng. Tài liệu đồ án từ Trường Đại Học Xây Dựng định nghĩa khung ngang bao gồm cột và rường ngang, thường là dàn. Cụ thể, trong trường hợp nhà xưởng một tầng, một nhịp với hai cầu trục hoạt động, khung ngang cần được thiết kế với độ cứng lớn. Liên kết cột với rường ngang thường là liên kết cứng, giúp tăng cường khả năng chống chịu các tải trọng ngang và động từ cầu trục. Với sức trục Q=100 tấn, vai trò của khung ngang càng được nhấn mạnh, nó phải có khả năng chịu đựng áp lực lớn nhất từ bánh xe cầu trục và lực hãm xe con. Việc lựa chọn sơ đồ kết cấu phù hợp, như sơ đồ khung ngang cột dạng bậc thang và rường ngang là dàn, là bước đầu tiên để đảm bảo hiệu quả chịu lực và phân bố tải trọng tối ưu cho kết cấu chịu lực chính nhà xưởng.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng thiết kế khung ngang CN thép ban đầu

Thiết kế khung ngang nhà xưởng ban đầu chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố quan trọng, quyết định sơ bộ kích thước và hình dạng của kết cấu. Theo tài liệu đồ án, các số liệu riêng biệt như bước cột B=6m, chiều dài nhà 17B, chiều cao dầm cầu trục Hdct=700mm, và chiều sâu chôn cột dưới cốt 0.00 là 800mm, đều là đầu vào cần thiết. Các thông số này giúp xác định kích thước chính của khung theo phương thẳng đứng và phương ngang. Ví dụ, nhịp cầu trục LK được tính từ nhịp nhà L và khoảng cách an toàn λ, từ đó xác định các thông số cầu trục như sức trục, kích thước chính, loại áp lực bánh xe lên ray và trọng lượng. Vật liệu thép BCTKΠ2 và móng BTCT mác 200 cũng là những yếu tố cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ tính toán và khả năng chịu lực của kết cấu thép công nghiệp. Sự cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố này ngay từ giai đoạn đầu là chìa khóa để đạt được một giải pháp kết cấu nhà xưởng thép tiền chế hiệu quả và tối ưu.

II. Cách xác định Tải trọng tác dụng lên Khung Thép Nền tảng thiết kế bền vững

Việc xác định chính xác tải trọng tác dụng lên khung thép là bước cơ bản nhưng tối quan trọng trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Mọi tính toán về cường độ, ổn định và điều kiện sử dụng của kết cấu đều phụ thuộc vào việc đánh giá đúng đắn các loại tải trọng này. Tài liệu đồ án nêu rõ các loại tải trọng cần xét đến, bao gồm tải trọng thường xuyên, hoạt tải tạm thời, tải trọng gió và đặc biệt là tải trọng do cầu trục gây ra trong nhà công nghiệp. Sự phức tạp của các loại tải trọng này đòi hỏi kỹ sư phải có kiến thức sâu rộng về tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (như TCVN 2737-95) và kinh nghiệm thực tế để đưa ra các giả định và phương pháp tính toán phù hợp.

Ví dụ, tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng của các lớp mái, bản thân dàn và hệ giằng, cũng như trọng lượng kết cấu cửa trời. Mỗi thành phần đều có hệ số vượt tải riêng, đảm bảo tính an toàn cho thiết kế. Hoạt tải tạm thời, chẳng hạn như tải trọng người và thiết bị bảo trì, cũng được quy định cụ thể theo tiêu chuẩn. Đặc biệt, đối với thiết kế khung ngang CN có cầu trục, áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục và lực hãm xe con là những tải trọng động đáng kể, đòi hỏi phải có phương pháp xác định phức tạp bằng đường ảnh hưởng phản lực. Việc xác định các giá trị Dmax (áp lực thẳng đứng lớn nhất) và T (lực hãm xe con) là rất quan trọng để đánh giá độ cứng kết cấu khung thép và khả năng chịu lực của cột.

Bên cạnh đó, tải trọng gió tác dụng lên khung thép cũng là một yếu tố không thể bỏ qua, đặc biệt với các nhà xưởng có chiều cao lớn. Theo TCVN 2737-95, với nhà công nghiệp có chiều cao dưới 36m, cần xét đến thành phần gió tĩnh. Tải trọng gió được quy đổi thành lực phân bố đều lên cột và lực tập trung tại đỉnh mái, dựa trên các hệ số khí động và độ cao công trình. Việc tính toán và tổ hợp các loại tải trọng này một cách khoa học là nền tảng để kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép sau này, đảm bảo mô hình tính toán khung thép công nghiệp phản ánh đúng điều kiện làm việc thực tế.

2.1. Phân loại và tính toán tải trọng thường xuyên cho kết cấu thép

Trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN, tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) là những lực tác dụng liên tục trong suốt quá trình sử dụng của công trình. Tài liệu đồ án trình bày chi tiết cách tính các thành phần tải trọng này. Đầu tiên là tải trọng do mái, bao gồm trọng lượng các lớp mái như tấm mái, lớp cách nhiệt, lớp vữa lát, lớp chống thấm và gạch lá nem. Mỗi lớp có tải trọng tiêu chuẩn và hệ số vượt tải riêng, sau đó được quy đổi ra tải trọng tính toán và phân bố trên mặt bằng. Tiếp theo là trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng, được ước tính bằng công thức kinh nghiệm với các hệ số cấu tạo dàn và hệ số vượt tải. Cuối cùng, trọng lượng kết cấu cửa trời, bao gồm trọng lượng cửa kính và bậu cửa, cũng được tính toán và quy về tải trọng phân bố đều hoặc lực tập trung. Việc xác định chính xác những tải trọng này là cơ sở để tính toán khung ngang nhà xưởng và thiết kế các cấu kiện chịu lực trong thiết kế kết cấu thép công nghiệp.

2.2. Hoạt tải tạm thời và tải trọng gió tác dụng lên khung ngang

Ngoài tải trọng thường xuyên, khung ngang nhà xưởng còn phải chịu hoạt tải tạm thời và tải trọng gió. Theo TCVN 2737-95, hoạt tải tạm thời trên mái nhà công nghiệp được quy định là p = 75 kg/m² mặt bằng, với hệ số vượt tải n=1.3. Hoạt tải này sau đó được quy đổi thành lực phân bố đều trên dàn. Đối với tải trọng gió tác dụng lên khung thép, tài liệu đồ án chỉ rõ rằng với nhà công nghiệp có chiều cao dưới 36m, chỉ cần xét đến thành phần gió tĩnh. Với công trình xây dựng ở khu vực IV-B có áp lực gió tiêu chuẩn q0=155 kg/m², tải trọng gió được tính toán riêng cho phía đón gió và phía hút gió, dựa trên hệ số khí động C, C' và hệ số kể đến chiều cao công trình K. Tải trọng gió này được phân bố đều lên cột và quy về lực tập trung tại cao trình cánh dưới dàn mái. Sự kết hợp chính xác của hoạt tải và tải trọng gió là yếu tố then chốt để đảm bảo kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép của toàn bộ kết cấu chịu lực chính nhà xưởng.

2.3. Áp lực từ cầu trục và lực hãm xe con trong nhà xưởng

Đối với thiết kế khung ngang CN có cầu trục, áp lực từ cầu trục và lực hãm xe con là những tải trọng động đặc thù. Tài liệu đồ án chỉ ra rằng trọng lượng dầm cầu trục được tính bằng công thức kinh nghiệm, với hệ số αDCT phụ thuộc vào sức trục của cầu trục (Q>75 tấn). Áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục được xác định từ sổ tay cầu trục, bao gồm cả lực lớn nhất (P1CMAX, P2CMAX) và lực nhỏ nhất (P1CMIN). Để xác định áp lực lớn nhất lên cột (Dmax), tài liệu sử dụng đường ảnh hưởng phản lực, xét vị trí bất lợi nhất của các bánh xe và hệ số tổ hợp nc khi có hai cầu trục hoạt động. Tương tự, lực hãm xe con (Tc1) cũng được tính toán và quy đổi thành lực hãm T tác dụng ngang nhà. Việc phân tích và tính toán các tải trọng này một cách chính xác là điều kiện tiên quyết để thiết kế cột thép, dầm thép chịu lực hiệu quả, đồng thời đảm bảo độ cứng kết cấu khung thép và an toàn vận hành của cầu trục trong nhà xưởng thép tiền chế.

III. Hướng dẫn thiết kế cột thép trong đồ án Đảm bảo ổn định kết cấu

Trong khuôn khổ Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN, việc thiết kế cột thép đóng vai trò quyết định đến sự ổn định và an toàn của toàn bộ công trình. Tài liệu đồ án chi tiết này từ Trường Đại Học Xây Dựng cung cấp một lộ trình rõ ràng, từ việc xác định nội lực đến lựa chọn và kiểm tra tiết diện cột. Cột trong nhà công nghiệp, đặc biệt là loại cột bậc thang, phải chịu đồng thời lực dọc và momen uốn lớn, đòi hỏi quá trình thiết kế phải cực kỳ cẩn trọng. Đây là một bước quan trọng để tính toán khung ngang nhà xưởng một cách toàn diện.

Quá trình thiết kế cột thép bắt đầu bằng việc xác định các cặp nội lực tính toán nguy hiểm nhất từ bảng tổ hợp nội lực, bao gồm momen uốn và lực dọc tương ứng cho cả phần cột trên và cột dưới. Tài liệu đồ án nhấn mạnh sự khác biệt trong việc lựa chọn cặp nội lực cho cột trên (tiết diện đối xứng) và cột dưới (tiết diện không đối xứng), nơi cần xét cả momen âm và momen dương lớn nhất. Sau đó, trọng lượng bản thân cột cũng được tính toán để cộng dồn vào lực dọc tổng cộng.

Một phần không thể thiếu là xác định chiều dài tính toán của cột trong và ngoài mặt phẳng khung, sử dụng các hệ số µ1, µ2 phụ thuộc vào sơ đồ liên kết và tải trọng tác dụng. Các tỷ số độ cứng đơn vị và tỷ số lực nén của hai phần cột cũng được tính toán để đảm bảo sự tương thích và ổn định tổng thể. Tiếp theo, việc lựa chọn tiết diện thép công nghiệp cho cột, kiểm tra bền, ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung và ổn định ngoài mặt phẳng khung là các bước bắt buộc. Các công thức kiểm tra độ mảnh, độ lệch tâm tương đối và sử dụng các hệ số từ phụ lục tiêu chuẩn (như TCVN) được áp dụng một cách nghiêm ngặt. Cuối cùng, kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng là cần thiết để đảm bảo không xảy ra hiện tượng mất ổn định cục bộ, hoàn thiện quá trình thiết kế cột thép, dầm thép và góp phần vào tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng.

3.1. Phân tích nội lực và lựa chọn tiết diện cột thép công nghiệp

Việc phân tích nội lực là bước khởi đầu quan trọng trong thiết kế cột thép cho Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Tài liệu đồ án hướng dẫn xác định các cặp nội lực tính toán (Momen và Lực dọc) từ bảng tổ hợp nội lực. Đối với cột trên, chọn cặp có momen uốn tuyệt đối lớn nhất. Đối với cột dưới với tiết diện không đối xứng, cần chọn hai cặp nội lực nguy hiểm nhất: (M(-)max; NTƯ) và (M(+)max; NTƯ). Trọng lượng bản thân cột cũng được tính toán và cộng vào lực nén tổng cộng. Sau khi có nội lực, việc lựa chọn tiết diện thép công nghiệp ban đầu cho cột được thực hiện dựa trên chiều cao tiết diện đã chọn trước và diện tích cần thiết sơ bộ. Tài liệu chỉ rõ các yêu cầu về chiều dày bản bụng, chiều rộng và chiều dày bản cánh, đảm bảo tiết diện ban đầu đáp ứng các điều kiện cấu tạo và chịu lực cơ bản. Đây là nền tảng để tiến hành các kiểm tra ổn định và bền tiếp theo cho kết cấu chịu lực chính nhà xưởng.

3.2. Kiểm tra bền ổn định tổng thể cột thép trong mặt phẳng khung

Sau khi lựa chọn tiết diện, việc kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép là bắt buộc để đảm bảo cột an toàn dưới tác dụng của tải trọng. Tài liệu đồ án chi tiết việc kiểm tra bền và ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung. Đối với cột trên, thường không cần kiểm tra bền nếu diện tích thực tế lớn hơn hoặc bằng diện tích yêu cầu. Tuy nhiên, kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung là rất quan trọng. Điều này được thực hiện bằng cách tính toán độ mảnh quy ước (λx) và các hệ số liên quan, sau đó tra bảng để tìm hệ số ổn định ϕlt. Điều kiện ổn định yêu cầu ứng suất thực tế phải nhỏ hơn hoặc bằng ứng suất cho phép (N / (ϕlt ⋅ Ath ⋅ γ) ≤ R ⋅ γ). Việc kiểm tra tương tự cũng được thực hiện cho ổn định ngoài mặt phẳng khung, xét momen tính toán tại các tiết diện quan trọng (ví dụ: 1/3 đoạn cột). Các bước này đảm bảo rằng thiết kế cột thép có đủ khả năng chịu lực và chống mất ổn định, là yếu tố cốt lõi trong mô hình tính toán khung thép công nghiệp.

3.3. Thiết kế chi tiết liên kết cột và chân cột rỗng chịu lực

Thiết kế chi tiết liên kết bu lông, hàn thép cho cột và chân cột là phần không thể thiếu trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Tài liệu đồ án mô tả chi tiết việc nối hai phần cột (trên và dưới) bằng đường hàn đối đầu thẳng cho cánh ngoài, cánh trong và bụng cột, đảm bảo ứng suất trong đường hàn không vượt quá cường độ cho phép. Việc tính toán dầm vai chịu uốn bởi lực từ cánh trong của cột trên cũng được trình bày, bao gồm xác định chiều dày bản bụng dầm vai từ điều kiện ép cục bộ và kiểm tra chịu uốn của tiết diện. Đặc biệt, đối với chân cột rỗng, tài liệu hướng dẫn tính toán riêng rẽ cho từng nhánh (nhánh mái và nhánh cầu trục) như chân cột nén đúng tâm. Từ nội lực lớn nhất tại tiết diện chân cột, xác định diện tích bản đế cần thiết, chiều dày bản đế, và tính toán các bộ phận ở chân cột như dầm đế, sườn đỡ bu lông neo. Cuối cùng, việc tính toán bu lông neo để chịu lực kéo lớn nhất của nhánh tại chân cột cũng được thực hiện, đảm bảo toàn bộ hệ thống liên kết đủ khả năng truyền tải lực xuống móng.

IV. Bí quyết tính toán dàn thép Tối ưu tiết diện và liên kết các mắt dàn

Việc tính toán dàn thép là một trong những phần phức tạp và quan trọng nhất trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Dàn là cấu kiện chính chịu lực của mái nhà công nghiệp, đòi hỏi sự chính xác cao trong việc xác định sơ đồ, nội lực và lựa chọn tiết diện thanh. Tài liệu đồ án từ Trường Đại Học Xây Dựng trình bày phương pháp đồ giải Crêmona để xác định nội lực của các thanh dàn dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên, hoạt tải và momen đầu dàn, đảm bảo tính toán toàn diện cho kết cấu chịu lực chính nhà xưởng.

Sơ đồ dàn hình thang với độ dốc cánh trên và chiều cao đầu dàn đã chọn là điểm khởi đầu. Nhịp tính toán của dàn được xác định dựa trên khoảng cách trục định vị của hai gối tựa. Trong quá trình xác định nội lực, tài liệu nhấn mạnh việc vẽ giản đồ cho từng trường hợp tải trọng (toàn dàn, nửa dàn trái/phải, momen đầu dàn) để tìm ra nội lực lớn nhất trong mỗi thanh. Sự chi tiết này là cần thiết để tính toán khung ngang nhà xưởng một cách toàn diện và chính xác.

Khi lựa chọn tiết diện thép công nghiệp cho các thanh dàn, tài liệu đồ án đưa ra các nguyên tắc cơ bản như giới hạn loại tiết diện (không quá 6-8 loại cho L<36m), thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu (đối với L>24m), và chọn cùng một loại bề dày bản mã. Từ nội lực tính toán và các giả thiết về độ mảnh, diện tích tiết diện cần thiết được xác định. Sau đó, việc kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực, bao gồm độ mảnh thực tế và ứng suất, là bắt buộc. Đối với các thanh chịu nén, phải kiểm tra theo công thức ổn định với hệ số ϕmin tra bảng. Đối với các thanh chịu kéo, chỉ cần kiểm tra ứng suất kéo. Sự tỉ mỉ này đảm bảo rằng mỗi cấu kiện trong dàn đều đáp ứng được yêu cầu về cường độ và ổn định. Cuối cùng, việc cấu tạo và tính toán các mắt dàn, bao gồm cả liên kết thanh cánh và thanh bụng vào bản mã bằng đường hàn, là bước hoàn thiện quy trình thiết kế kết cấu thép công nghiệp, góp phần vào tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng.

4.1. Sơ đồ dàn và xác định nội lực các thanh dàn hiệu quả

Trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN, sơ đồ dàn là yếu tố cốt lõi để bắt đầu tính toán dàn thép. Tài liệu đồ án đề cập dàn có sơ đồ hình thang với độ dốc cánh trên i=1:10 và chiều cao đầu dàn h0=2.25m. Nhịp tính toán của dàn được xác định là Ltt = L-2λ. Việc xác định nội lực các thanh dàn được thực hiện bằng phương pháp đồ giải Crêmona, một kỹ thuật truyền thống nhưng hiệu quả. Cần vẽ giản đồ cho từng loại tải trọng: tải trọng thường xuyên (Gi) trên toàn dàn, hoạt tải (Pi) trên nửa trái (sau đó có thể suy ra cho nửa phải hoặc cả dàn) và momen đầu dàn (Mtr=+1). Sự phân tách các trường hợp tải trọng này giúp kỹ sư có cái nhìn rõ ràng về trạng thái chịu lực của từng thanh trong dàn, là nền tảng để thiết kế kết cấu thép công nghiệp một cách chính xác. Các kết quả từ đồ giải Crêmona sẽ cung cấp các giá trị nội lực tính toán cho từng thanh, làm cơ sở cho việc lựa chọn tiết diện thép công nghiệp sau này.

4.2. Lựa chọn tiết diện thanh dàn thép và kiểm tra khả năng chịu lực

Việc lựa chọn tiết diện thép công nghiệp cho các thanh dàn trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN tuân thủ các nguyên tắc nhất định. Tài liệu đồ án khuyến nghị không chọn quá 6-8 loại tiết diện cho dàn có nhịp L<36m, và cần thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu khi L>24m. Đối với dàn có nhịp 27m, cần chọn hai loại tiết diện cho cánh trên và một loại cho cánh dưới. Từ nội lực tính toán của từng thanh, diện tích tiết diện cần thiết được xác định dựa trên giả thiết độ mảnh và cường độ thép. Sau đó, tiến hành kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép bằng cách tính toán độ mảnh thực tế (λx, λy) và tra bảng để tìm hệ số ổn định ϕmin. Điều kiện kiểm tra yêu cầu ứng suất thực tế (N / (ϕmin ⋅ Ath ⋅ γ)) phải nhỏ hơn cường độ cho phép của vật liệu (R ⋅ γ). Với thanh chịu kéo, chỉ cần kiểm tra ứng suất kéo. Quá trình này đảm bảo mỗi thanh dàn có đủ khả năng chịu lực và ổn định dưới mọi điều kiện tải trọng, đóng góp vào độ võng cho khung thép nhà xưởng đạt tiêu chuẩn cho phép.

4.3. Cấu tạo và tính toán các mắt dàn liên kết hàn bu lông thép

Cấu tạo và tính toán các mắt dàn, cùng với chi tiết liên kết bu lông, hàn thép, là bước cuối cùng để hoàn thiện Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Tài liệu đồ án hướng dẫn tính toán các nút dàn, đặc biệt là nút giữa dàn (nút trên và nút dưới), và nút liên kết dàn với cột. Việc liên kết thanh cánh vào bản ghép và bản mã được thực hiện bằng đường hàn, với chiều dài đường hàn cần thiết được tính toán dựa trên nội lực truyền qua và cường độ đường hàn. Ví dụ, liên kết thanh cánh vào bản ghép yêu cầu tính toán ứng suất trên tiết diện nối quy ước và tổng chiều dài đường hàn. Liên kết thanh bụng (thanh xiên, thanh đứng) vào bản mã cũng được tính toán tương tự. Đối với nút liên kết dàn với cột (mắt dưới), bao gồm bản mã, sườn gối và bu lông neo, tài liệu cũng trình bày chi tiết cách tính toán liên kết thanh cánh dưới vào mắt, chọn tiết diện sườn gối và kiểm tra cường độ đường hàn. Sự chính xác trong chi tiết liên kết bu lông, hàn thép này là cực kỳ quan trọng để đảm bảo sự truyền tải lực hiệu quả và độ cứng kết cấu khung thép của toàn bộ dàn.

V. Ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu Mô hình hóa thiết kế khung ngang

Trong thời đại công nghệ số, việc ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu (SAP2000, ETABS) đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy trình Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Các phần mềm này không chỉ giúp đơn giản hóa các tính toán phức tạp mà còn cho phép kỹ sư mô hình tính toán khung thép công nghiệp một cách trực quan và chính xác hơn. Việc thay thế sơ đồ tính thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa với các giả thiết về độ cứng của dàn và cột là một ví dụ điển hình cho cách phần mềm hỗ trợ quá trình thiết kế. Điều này giúp đẩy nhanh tốc độ thiết kế mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

Tài liệu đồ án từ Trường Đại Học Xây Dựng, dù không trực tiếp sử dụng phần mềm trong các công thức trình bày, nhưng cơ sở lý thuyết về việc giả thiết độ cứng các phần cột (Jd, J1, J2) và các tỷ số độ cứng tương ứng (ν, η) chính là tiền đề cho việc xây dựng mô hình trong phần mềm. Khi dàn được giả thiết có độ cứng vô cùng dưới các tải trọng không phải thẳng đứng đặt trực tiếp, phần mềm có thể bỏ qua biến dạng của dàn, tập trung vào tính toán nội lực khung. Khả năng tính toán nội lực khung với các tải trọng khác nhau và tổ hợp nội lực là ưu điểm nổi bật của các phần mềm này.

Ngoài ra, các phần mềm này còn hỗ trợ việc tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng bằng cách nhanh chóng thay đổi tiết diện và kiểm tra lại kết quả, từ đó tìm ra giải pháp tiết kiệm vật liệu và chi phí. Phân tích động lực học kết cấu thép, đặc biệt quan trọng với nhà xưởng có cầu trục hoặc chịu tải trọng gió lớn, cũng có thể được thực hiện hiệu quả bằng các công cụ này. Điều này giúp kiểm tra độ võng cho khung thép nhà xưởng và chuyển vị ngang, đảm bảo điều kiện sử dụng của công trình. Việc tích hợp tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (TCVN, Eurocode) vào phần mềm cũng giúp kỹ sư dễ dàng tuân thủ các quy định hiện hành, nâng cao chất lượng tổng thể của Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN.

5.1. Vai trò của SAP2000 ETABS trong thiết kế kết cấu thép

Phần mềm phân tích kết cấu (SAP2000, ETABS) đóng vai trò trung tâm trong quá trình thiết kế kết cấu thép công nghiệp hiện đại, bao gồm cả Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Các phần mềm này cho phép kỹ sư xây dựng mô hình tính toán khung thép công nghiệp với độ phức tạp cao, mô phỏng chính xác hành vi của kết cấu dưới tác dụng của nhiều loại tải trọng. Thay vì các tính toán thủ công phức tạp như đồ giải Crêmona, SAP2000 hay ETABS có thể nhanh chóng xác định nội lực (Momen, Lực dọc, Lực cắt) tại mọi tiết diện của cột, dầm và dàn. Điều này đặc biệt hữu ích khi xử lý các sơ đồ khung cứng với các thanh rỗng như dàn, cột bậc. Phần mềm giúp dễ dàng giả thiết các độ cứng tương đương cho dàn (Jd) và các phần cột (J1, J2), từ đó tính toán các tỷ số độ cứng để đưa ra quyết định về bỏ qua biến dạng của dàn khi cần. Nhờ vậy, quá trình tính toán khung ngang nhà xưởng trở nên hiệu quả và ít sai sót hơn.

5.2. Tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng thông qua phân tích mô hình

Một trong những lợi ích lớn nhất của việc sử dụng phần mềm phân tích kết cấu trong Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN là khả năng tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng. Sau khi mô hình tính toán khung thép công nghiệp được xây dựng, kỹ sư có thể thử nghiệm nhiều kịch bản khác nhau, thay đổi tiết diện, vật liệu hoặc bố trí cấu kiện để tìm ra giải pháp hiệu quả nhất về mặt kinh tế và kỹ thuật. Phần mềm có thể tự động kiểm tra bền, ổn định và độ võng cho khung thép nhà xưởng theo các tiêu chuẩn đã định. Việc tính toán các thông số như độ lệch tâm tương đối, độ mảnh và hệ số ổn định trở nên nhanh chóng, cho phép so sánh và điều chỉnh thiết kế liên tục. Quá trình lặp lại này giúp giảm thiểu lượng vật liệu không cần thiết, tối ưu hóa chi phí mà vẫn đảm bảo độ cứng kết cấu khung thép và an toàn. Đây là yếu tố then chốt để đạt được một giải pháp kết cấu nhà xưởng thép tiền chế hiệu quả.

5.3. Tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCVN Eurocode

Việc tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (TCVN, Eurocode) là yêu cầu bắt buộc đối với mọi Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN. Phần mềm phân tích kết cấu (SAP2000, ETABS) tích hợp sẵn các tiêu chuẩn này, giúp kỹ sư dễ dàng áp dụng các quy định về tải trọng (ví dụ TCVN 2737-95), cường độ vật liệu (như thép BCTKΠ2), và các điều kiện kiểm tra bền, ổn định. Tài liệu đồ án đã sử dụng các bảng phụ lục tiêu chuẩn để tra các hệ số ổn định (ϕlt, ϕY), các tỷ số giới hạn độ mảnh bản cánh và bản bụng, đảm bảo rằng mọi kiểm tra đều dựa trên cơ sở khoa học và quy định pháp lý. Việc này không chỉ nâng cao tính chính xác của thiết kế kết cấu thép công nghiệp mà còn giúp đồ án dễ dàng được thẩm định và phê duyệt. Một thiết kế tuân thủ tiêu chuẩn là minh chứng cho chất lượng và độ an toàn của công trình, đặc biệt quan trọng với các kết cấu chịu lực chính nhà xưởng có quy mô lớn và yêu cầu cao.

VI. Kết luận về Thiết Kế Khung Ngang CN Nâng tầm chất lượng đồ án thép

Tổng kết lại, việc thực hiện Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN là một quá trình kỹ thuật tổng hợp, đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về lý thuyết, tiêu chuẩn và kinh nghiệm thực tiễn. Đồ án chi tiết từ Trường Đại Học Xây Dựng đã cung cấp một khuôn khổ toàn diện, từ việc xác định các thông số ban đầu, tính toán tải trọng, đến thiết kế cột thép, dầm thép và dàn, cùng với chi tiết liên kết bu lông, hàn thép và các giải pháp cho chân cột. Mỗi bước trong quy trình đều có ý nghĩa quan trọng, góp phần vào sự an toàn, bền vững và hiệu quả kinh tế của công trình nhà công nghiệp. Sự tỉ mỉ trong việc lựa chọn tiết diện thép công nghiệp, kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép, và đảm bảo độ võng cho khung thép nhà xưởng nằm trong giới hạn cho phép là những yếu tố then chốt quyết định chất lượng cuối cùng của đồ án.

Trong tương lai, với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và vật liệu, ngành thiết kế kết cấu thép công nghiệp sẽ tiếp tục chứng kiến nhiều cải tiến. Việc ứng dụng vật liệu xây dựng thép cường độ cao sẽ cho phép thiết kế các cấu kiện mảnh hơn, nhẹ hơn mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực. Phần mềm phân tích kết cấu (SAP2000, ETABS) sẽ ngày càng thông minh hơn, tích hợp khả năng tối ưu hóa tự động và phân tích động lực học kết cấu thép phức tạp hơn. Điều này sẽ giúp các kỹ sư không chỉ đơn thuần tính toán khung ngang nhà xưởng mà còn có thể khám phá các giải pháp kết cấu nhà xưởng thép tiền chế sáng tạo, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về tính thẩm mỹ và bền vững môi trường.

Để nâng tầm chất lượng các đồ án thép, cần tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu, cập nhật tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (TCVN, Eurocode), và tăng cường đào tạo thực hành cho kỹ sư. Một đồ án được thuyết minh rõ ràng, minh bạch và dựa trên các tính toán vững chắc không chỉ là một tài liệu kỹ thuật mà còn là một công cụ mạnh mẽ để truyền đạt ý tưởng, thuyết phục nhà đầu tư và đảm bảo quá trình thi công diễn ra suôn sẻ. Chính vì vậy, việc đầu tư vào chất lượng của Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN là đầu tư vào tương lai của ngành xây dựng.

6.1. Tầm quan trọng của thuyết minh đồ án thép chuẩn xác

Một Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN chuẩn xác có tầm quan trọng sống còn đối với mọi dự án xây dựng. Tài liệu này không chỉ là bản mô tả các giải pháp kết cấu nhà xưởng thép tiền chế mà còn là bằng chứng về tính hợp lý, an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép. Nó trình bày chi tiết từ việc lựa chọn sơ đồ kết cấu, tính toán tải trọng tác dụng lên khung thép, đến việc lựa chọn tiết diện thép công nghiệp và kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép. Sự rõ ràng và đầy đủ của thuyết minh giúp các bên liên quan (chủ đầu tư, nhà thầu, cơ quan thẩm định) dễ dàng hiểu và đánh giá đồ án. Một thuyết minh tốt còn là cơ sở cho việc lập thuyết minh biện pháp thi công thép chính xác, giảm thiểu sai sót trong quá trình xây dựng. Do đó, đầu tư vào một thuyết minh đồ án thép chất lượng là đầu tư vào sự thành công và an toàn của toàn bộ dự án.

6.2. Xu hướng phát triển vật liệu xây dựng thép cường độ cao

Trong tương lai của thiết kế kết cấu thép công nghiệp, xu hướng phát triển vật liệu xây dựng thép cường độ cao sẽ đóng vai trò chủ đạo. Các loại thép mới với giới hạn chảy và giới hạn bền cao hơn cho phép các kỹ sư thiết kế các cấu kiện mảnh hơn, giảm trọng lượng bản thân của kết cấu mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí vật liệu mà còn giảm tải trọng truyền xuống móng, tối ưu hóa toàn bộ hệ thống. Với thép cường độ cao, việc tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng trở nên hiệu quả hơn, đạt được tỷ lệ giữa độ bền và trọng lượng tốt hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu này đòi hỏi phải có tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép mới và quy trình tính toán, kiểm tra chuyên biệt hơn, đặc biệt là trong phân tích động lực học kết cấu thép và kiểm tra bền, ổn định kết cấu thép cục bộ. Sự tiến bộ này sẽ mở ra nhiều khả năng mới cho Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN với hiệu suất cao hơn.

6.3. Khuyến nghị và triển vọng cho ngành thiết kế kết cấu thép

Để ngành thiết kế kết cấu thép công nghiệp tiếp tục phát triển, một số khuyến nghị và triển vọng cần được chú trọng. Đầu tiên, việc không ngừng cập nhật và áp dụng các phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (TCVN, Eurocode) là điều cần thiết để đảm bảo tính an toàn và tương thích quốc tế. Thứ hai, việc tích hợp sâu hơn phần mềm phân tích kết cấu (SAP2000, ETABS) vào chương trình đào tạo và thực hành thiết kế sẽ nâng cao năng lực của đội ngũ kỹ sư trong việc mô hình tính toán khung thép công nghiệp và tối ưu hóa kết cấu thép nhà xưởng. Triển vọng của ngành còn nằm ở việc nghiên cứu và ứng dụng các kỹ thuật thi công tiên tiến, như thuyết minh biện pháp thi công thép tiên chế, giúp đẩy nhanh tiến độ và nâng cao chất lượng công trình. Cuối cùng, việc đẩy mạnh nghiên cứu về phân tích động lực học kết cấu thép dưới các điều kiện tải trọng phức tạp (động đất, rung động) sẽ giúp tạo ra các giải pháp kết cấu nhà xưởng thép tiền chế có khả năng chống chịu tốt hơn, đưa Thuyết Minh Đồ Án Thép: Thiết Kế Khung Ngang CN lên một tầm cao mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ Thuyết minh Đồ án Thép Số 2 Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp Đề bài Các số liệu riêng: Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép một tầng, một nhịp có 2 cầu trục hoạt động,chế độ làm việc trung bình. Các số liệu chung: Bước cột B=6m ; Chiều dài nhà : 17B Chiều cao dầm cầu trục Hdct = 700 mm Chiều sâu chôn dưới cốt 0.00 : H3 = 800 mm Mái lợp Panen bê tông cốt thép.Nhà Vật liệu thép BCTKΠ2;móng BTCT mác 200,nhà xưởng dài ∑B=102(m). Chọn sơ đồ kết cấu I. Sơ đồ khung ngang Khung ngang là bộ phận chịu lực chính trong nhà CN.

Khung ngang gồm cột và rường ngang, cột dạng bậc thang, rường ngang thường là dàn. Liên kết cột với gường ngang là liên kết cứng nhằm tạo độ cứng lớn cho khung (vì nhà công nghiệp 1 nhịp, có cầu trục hoạt động sức nâng Q=100(t)).00 Q =100T H 3=8000 +­ 0,00 0,80 ­ L=27000 NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 1 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ I. Kích thước chính của khung và một số cấu kiện cơ bản a. Kích thước cầu trục.

* Nhịp cầu trục: LK =L-2λ Trong đó: L=27m; nhịp nhà λ: Khoảng cách từ nhánh đỡ dầm cầu trục tới trục định vị. Với sức trục Q=100 (t) thuộc trường hợp Q>75 (t) →λ=1000 (mm) →LK=27-2. Từ đó xác định các thông số của cầu trục theo Bảng IV.1phụ lục IV sách “Thiết Kế Kết Cấu Thép NCN” Bảng các số liệu về cầu trục (Lk=25m;Q=100/20(t)). Sức trục LK Kích thước chính Loại áp lực bánh Trọng (t) m (mm) ray xe lên ray (t) lượng (t) m.p H B1 LT T B P1 P2 Gxe GCT 100 20 25 4000 400 4400 4560 8800 KP-120 44 45 43 135 b.

Theo bảng IV.7 với ray loại KP-120 ta có: Loại ray K.thước 1m dài(kg) (mm) H B b b1 a d KP-120 118 170 170 120 129 45 44 c. Kích thước theo phương thẳng đúng * Chiều cao H2 từ mặt ray đến cao trình cánh dưới dàn: H2=HCT+100+f Trong đó: HCT=4000 (mm); Chiều cao Gabarrit của cầu trục. 100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu. * Chiều cao từ mặt nền đến cao trình mặt dưới dàn: H=H1+H2=12000+4400=16400 (mm) Trong đó: H1=12000 mm;khoảng cách từ mặt nền đếnđỉnh ray.

NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 2 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ * Chiều dài phần cột trên: HT=H2+HDCT+hr. * Chiều dài phần cột dưới: Hd=H-HT+H3 Trong đó: H3=800 (mm): Phần cột chôn bên dưới cốt mặt nền Hd=16400-5300+800=11900 (mm). *Chiều cao đầu dàn: Sơ bộ lấy chiều cao đầu dàn h’g=2250 (mm) d.Kích thước cửa mái: Độ dốc mái là i=1/10 l cm =(1/ 3-1/ 5)L chọn lcm =12m Quy phạm mới(1/2-1/5) Chiều cao ô cửa a=(1/ 15).8m Chiều cao bậu cửa hbc =400-450 mm, ta chọn hbc =400mm hcm, =a+2hbc +hpanen =1800+2*400+400=3000mm Chiều dày lớp mái hm= 300+40+120+15*2+15*2 = 520 mm d. Kích thước theo phương ngang * Chiều rộng tiết diện phần cột trên: hT =(1/10—1/12) HT =(1/10—1/12)5300=442—530( mm) và chẵn 250 Sơ bộ lấy hT=500 mm;Thoả mãn: D=λ-[B1+(hT-a)]=1000-(400+500-500)=600(mm)>60 (mm) NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 3 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ * Chiều rộng tiết diện phần cột dưới: hd=a+λ Trong đó: a: Khoảng cách từ trục định vị tới mép ngoài phần cột dưới,trường hợp Q>75 t a=500 (mm) hd=1000+500=1500 (mm); Thoả mãn:hd >1/25H=16400/25=656(mm) I.

Kích thước dàn Chiều cao dầu dàn bằng 2250 (mm), độ dốc cánh trên i=1/10, như vậy chiều cao giữa dàn là: 2250+(1/10). * Cấu tạo dàn: I. Hệ giằng mái: * Giằng cánh trên. NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 4 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 * Giằng cánh dưới.

A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 * Hệ giằng đứng. Hệ giằng cột NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 5 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 II. Tính tải trọng tác dụnh lên khung 1. Tải trọng tác dụnglên dàn 1.

Tải trọng tác dụng thường xuyên a. Tải trọng do mái: Tính tải trọng mái dựa vào cấu tạo các lớp mái cụ thể gồm các lớp cho trong bảng sau. Cấu tạo các lớp mái Tải trọng tiêu Hệ số Tải trọng tính chuẩn daN/m2mái vượt toán daN/m2mái tải Tấm mái 1,5x6m 150 1,1 165 Lớp cách nhiệt dày 12cm bằng bt xỉ γ=500 kg/m3 60 1.1 66 2Lớp vữa lát, dày 1,5cm/lớp 54 1.8 γ=1800 kg/m3 Lớp chống thấm dày 4cm 100 1,2 120 γ=2500 kg/m3 2 lớp gạch lá nem 60 1.2 72 dày1,5cm/lớp γ=2000kg/m3 Cộng 424 487.8 Đổi ra phân bố trên mặt với độ dốc mái i=1/10;cosα=0,995 gmc=424/cosα =424/0,995=426 kg/m2 mặt bằng(mb). NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 6 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ gmtt=487,8/0,995=490,25 (kg/m2 mb).

Tải trọng do trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng: gd =1,2.n Trong đó: αd=0,6: Hệ số cấu tạo dàn lấy trong khoảng(0,6—0,9). n=1,1 hệ số vượt tải. 1,2; hệ số kể đến trọng lượng của hệ giằng. Trọng lượng kết cấu cửa trời: Tính theo công thức kinh nghiệm sau.n Trong đó: αCT=0,5: Hệ số cấu tạo dàn.

LCT=12m: Nhịp của cửa trời. n=1,1: Hệ số vượt tải. Trọng lượng bậu cửa mái+cửa kính * Trọng lượng cửa kính: gKC=40 kg/m2. * Trọng lượng bậu cửa: gBC=100 kg/m dài.

* Lực tập trung ở chân cửa mái: gKB=1,1. Để tính toán khung ta thay lực tập trung bằng lực phân bố đều/mặt bằng tương đương g’KB=2(gKB)/(B. Tải trọng phân bố đều trên dàn do tĩnh tải: q=B.2 Tải trọng tạm thời (Hoạt tải) Hoạt tải tạm thời lấy theo tiêu chuẩn VN 2737-95 : p =75 g/m2 mb,Hệ số vượt tải n=1,3. C * Hoạt tải phân bố đều trên dàn là: p=nP.

Tải trọng tác dụng lên cột NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 7 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ 2. Do phản lực của dàn a. Do tải trọng thường xuyên: A=q. Do tải trọng tạm thời: A’=p.

Do trọng lượng dầm cầu trục Tính theo công thức kinh nghiệm sau: GDCT=αDCT.n Trong đó: αDCT =35—47 với cầu trục sức trục Q>75 (t),lấy αDCT=43.5 n=1,1; Hệ sốvượt tải. Do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột. tải trọng đứng của dầm cầu trục lên cột được xác định do tác dụnh của 2 cầu trục hoạt động trong một nhịp. * Lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của bánh 1xe lên ray lấy trong sổ tay cầu trục(Bảng VI.2 phụ lục VI).Với cầu trục sức trục Q=100 t,ta có: P1CMAX=44 t, P2CMAX=45 t, * Lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất của 1 bánh xe tính theo công thức sau: P1CMIN =(Q+G)/n0- P1CMAX =(100+135)/4 -44 =14,75 t.

Trong đó: Sức trục Q=100 t. Trọng lượng toàn cầu trục G=135 t. Số bánh xe ở một đầu cầu trục n0=4. * áp lực thảng đứng lớn nhất (Dmax) lên cột do PC 1 max , PC 2 max,được xác định bằng đường ảnh hưởng phản lực khi có một bánh xe đặt vai cột, các bánh xe khác có xu thế gần vai cột nhất.

Với vị trí bất lợi nhất của các bánh xe. NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 8 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ * áp lực (Dmax) tính theo công thức: Dmax=n.nc (Pc1max. ∑y) Trong đó: n=2 ;Hệ số vượt tải. nc Hệ số tổ hợp xét đến sát suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa.

nc=0,85 khi có 2 cầu trục hoạt động ché độ vừa. yi: tung độ đường a/h phản lực. * Tính Dmin theo công thức: Dmin=1,2. Do lực hãm xe con Khi xe con hãm sinh ra lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động.

Lực hãm xe con thông qua bánh xe truyền lên dầm hãm tới cột. * Lực hãm tiêu chuẩn của một bánh xe: Tc1=0,05(Q+Gxe)/n0=0,05(100+43)/4 =1,7875 t, Trong đó: Gxe=43 t, * Lực hãm T do xe con hãm Giá trị T cũng xác định bằng đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax. NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 9 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ T=n. Tải trọng gió tác dụng lên khung Theo TCVN 2737—95 khi nhà công nghiệp có chiều cao < 36m chỉ kể tới tác dụng của thành phần gió tĩnh.

Công trình xây dựng ởkhu vực IV—B có q0=155 kg/m2. * Tải trọng gió phân bố đều lên cột tính theo công thức: + Phía đón gió: qd=n. + Phía hút gió: qh=n. Trong đó: n=1,2 ;Hệ số vượt tải, B=6m.

C,C’;Hệ số khí động phía đốn gió,phía hút gió ∈ hình dạng công trình lấy trong Bảng V.Các giá trị của C,C’ tương ứng cho trên sơ đồ. K: Hệ số khí động ∈ chiều cao công trình .Cho địa hịnh loại B: k=1,00 ứng với độ cao H=10 m. * Giá trị tải trọng gió phân bố đều lên cột (vớihệ số quy đổi ra phân bố đều α=1,04): q=1,2. Tải trọng gió trong phạm vi từ đỉnh cột đến đỉnh mái được quy về lực tập trung đặt tại cao trình cánh dưới dàn mái.

Trong khoảng từ 16,4 đến 23,52 m,hệ số k lấy trung bình. NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 10 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ Các hệ số khí động: H/L = 18,65/27 = 0,69 α = 5,7o ta có: C1 = -0,6 C2 = -0,438 C3 = -0,438 * Lực tập trung tính theo công thức: W= n. Tính nội lực khung 1. Sơ đồ tính khung Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá phức tạp, nên trong thực tế, đã thay sơ đồ tính thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hoá, với các giả thiết.

+ Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương tại cao trình cánh dưới dàn.Chiều cao khung tính từ mặt trên móng (đắy cột)đến mép cánh dưới dàn. + Đối với cột bậc,trục cột dưới làm trùng với trục cột trên;nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai trục cột trên.Khi đó cần kể thêm momen lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột: M=V. NguyÔn M¹nh Hïng -09529-47- SBXD 11 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Công trình thép gỗ v v jd j2 h tr me h hd j1 l Để tính khung trước hết giả thiểt trước độ cứng các phần cột. Gọi: Jd, J1, J2, là momen quán tính của dàn, phần cột dưới và cột trên của khung.

* Giả thiết : Jd = 3,5.4 J 2 1  ht  1  500      k 2  hd  1,6  1500  Trong đó: k2; Hệ số lấy trong khoảng 1,2—1,8,chọn k2=1,6. J 2 J1 J 2 * Các tỷ số này thoả mãn điều kiện: 6 ν≥. , η 1 + 11 Trong đó: Jd L Jd H 16,4 ν= .