Đồ án Kết cấu thép 2: Tính toán thiết kế khung nhà công nghiệp 1 tầng | Đại học Kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoARcP SD| 59256 994 BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP  THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG 1 NHỊP
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trần Quốc Hùng
Môn học: Kết cấu thép 2
Sinh viên thực hiện: Ngô Thanh Thông MSSV: 21520100952 Lớp: XD21-CT
Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 8 năm 2025 lOMoARcP SD| 59256994 LỜI NÓI ĐẦU
Ngành xây dựng là một lĩnh vực kỹ thuật đòi hỏi sự chính xác, tỉ mỉ và am hiểu sâu sắc
về cấu trúc của các công trình. Trong đó, môn học Kết cấu thép đóng vai trò vô cùng
quan trọng trong việc hình thành tư duy thiết kế và tổ chức thi công các công trình có
kết cấu chịu lực bằng thép – một loại vật liệu được sử dụng phổ biến trong xây dựng
hiện đại. Vì thế, Đồ án Kết cấu thép 2 không chỉ là một yêu cầu bắt buộc trong chương
trình học, mà còn là bước đệm quan trọng giúp sinh viên tiếp cận gần hơn với công việc
thực tế của một kỹ sư xây dựng sau này.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em không chỉ vận dụng những kiến thức lý thuyết đã
học mà còn học hỏi thêm nhiều kỹ năng mới, từ cách lựa chọn sơ đồ tính hợp lý, cách
phân tích nội lực, thiết kế cấu kiện cho đến việc triển khai bản vẽ và trình bày thuyết
minh một cách khoa học. Mỗi bước đi trong quá trình làm đồ án là một hành trình học
hỏi đầy thử thách nhưng cũng vô cùng quý giá. Có những lúc em cảm thấy bối rối, lo
lắng trước khối lượng công việc và kiến thức cần nắm vững, nhưng cũng chính nhờ
những thời khắc đó, em nhận ra được tầm quan trọng của tư duy logic, sự cẩn thận và
niềm đam mê với ngành nghề mình đã chọn.
Đồ án lần này là một trải nghiệm đặc biệt đối với em khi được giao nhiệm vụ thiết kế
một nhà công nghiệp có quy mô tương đối sát với thực tế. Đây là cơ hội để em nhìn
nhận lại toàn bộ quá trình học tập của mình, từ những công thức tưởng chừng khô khan
trong sách vở đến việc áp dụng chúng vào một công trình cụ thể. Qua đó, em hiểu hơn
về vai trò của kết cấu thép trong việc đảm bảo độ an toàn, tính kinh tế và khả năng thi công của công trình.
Tuy đã cố gắng hoàn thành đồ án một cách nghiêm túc, nhưng với kiến thức và kinh
nghiệm còn hạn chế, bài làm của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót và bất
cập. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành và những chỉ dẫn tận tình từ quý thầy
cô để em có thể tiếp tục hoàn thiện bản thân, tích lũy thêm kiến thức và kỹ năng cho
chặng đường phía trước.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trần Quốc Hùng – giảng viên phụ trách lớp
học phần, người đã luôn tận tụy đồng hành, truyền đạt kiến thức và nhiệt tình hỗ trợ em
trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Những lời chỉ dẫn của thầy không chỉ giúp em hiểu
bài sâu hơn mà còn tiếp thêm động lực để em nỗ lực vượt qua những khó khăn.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Xây dựng đã tạo điều kiện
cho chúng em có cơ hội học tập và rèn luyện trong một môi trường học thuật nghiêm
túc và chuyên nghiệp. Em hy vọng rằng đồ án này sẽ là một dấu ấn đáng nhớ trong hành
trình học tập của mình và là bước khởi đầu tốt đẹp cho con đường trở thành một kỹ sư
xây dựng trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn! lOMoARcP SD| 59256 994
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM KHOA XÂY DỰNG
………………………
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ KHUNG THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP
I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Thiết kế khung ngang chịu lực của nhà công nghiệp một
tầng,một nhịp với các số liệu cho trước như sau: Số thứ thự sinh viên 74 Nhịp Cao Sức Bước Độ Số Vùng Địa Chiều khung trình nâng khung dốc bước gió hình dài nhà ngang L đỉnh cầu trục mái i cột B Lnhà (m) ray H1 Q (%) (m) (m) (m) (Tấn) 36 8 50/10 6 10 15 III B 102
+ Vật liệu thép mác CCT38, khi tính toán coi rằng chiều dày không lớn hơn 20cm, có cường độ: f
f =230 N/mm2=23kN/c m2f v=0,58 γ Mu =0,58. 1.0523 =12.7kN/cm2 f c γ M 1,05 360N /mm2=36kN /cm2 E  2,1.108 kN m/ 2; 78,5kN m/ 3
+ Hàn tay, dùng que hàn N42, hệ số điều kiện làm việc γc=1 - Hàn đối đầu: - Hàn góc:
+ Vật liệu bu lông liên kết là bu lông cường độ cao, cấp độ bền 8,8 có: lOMoARcP SD| 59256994
+ Vật liệu bu lông neo làm từ thép CT38 có: f cb=15 kN/cm2 +
Nhà có 2 cầu trục hoạt động, chế độ làm việc trung bình.
+ Bê tông móng có cấp độ bền B20: Rb=11500kN/m2
II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG: -
Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I. Cột có tiết diện không đổi
liênkết ngàm với móng, liên kết cứng với xà. Theo đề bài yêu cầu độ dốc mái i=10% (
tương đương góc  = 5.7110 ) . Do tính chất làm việc của khung ngang chịu tải trọng bản
thân và tải trọng gió là chủ yếu, nên thông thường nội lực trong xà ngang ở vị trí nách
khung thường lớn hơn nhiều nội lực tại vị trí giữa nhịp. Cấu tạo xà ngang có tiết diện
thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột một đoạn (0,35 ÷ 0,4) chiều dài nửa xà.
Tiết diện còn lại lấy không đổi. - Cửa mái chạy dọc chiều dài nhà, mang tính chất thông
gió, sơ bộ chọn chiều cao cửa mái là 2m và chiều rộng cửa mái là 6m. -
Các số liệu của cần trục:
+ Nhịp khung ngang L = 36m, sức nâng cầu trục Q = 50/10 T (nhà có 2 cầu trục, làm
việc ở chế độ trung bình), ta có nhịp cầu trục:
Lk = L − 2λ = 36 − 2 × 0.75 = 34.5 (m)
Với λ: Khoảng cách từ trục ray đến trục định vị của cột, ta chọn sơ bộ λ = 0.75(m) (Sức trục ≤ 75 T).
Tra phụ lục VI- bảng VI.2- trang 136 sách “Thiết kế kết cấu nhà công nghiệp” của Đoàn
Định Kiến, ta được thông số cầu trục như sau: Sức trục Kích thướt Gabarit chính Loại ray Áp Trọng lực lượng bán h xe
Bán Đặ Đườn lên Xe Cầ Nhị Móc Mó h xe c g sắt rây con u chín c p con biệ trụ h phụ Lk B K H K B1 F Lt t c Tấn (m) (mm) (mm Không bé Tấn Tấn ) hơn 50 10
34. 686 560 400 35 65 250 KP-80 45. 13. 73. 5 0 0 0 0 0 0 5 5 1 2.1 Theo phương đứng
2.1.1 Chiều cao cột, tính từ mặt móng đến đáy dầm mái H=H1+H2+H3 Trong đó:
- H1: Cao trình đỉnh ray, H1 = 8 m.
- H3: Phần cột chôn dưới cao trình nền, coi mặt móng ở cốt ±0.00, lấy H3 = 0m. lOMoARcP SD| 59256 994
- H2: Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy kết cấu chịu lực;
+ H2 = Hk+ bk = 4000 + 300 =4300 (mm). =>Chọn H2 = 4300 (mm)=4.3(m). Trong đó:
+ Hk: chiều cao gabarit Tra phụ lục VI- bảng VI.2- trang 136 sách “Thiết kế kết cấu
nhà công nghiệp” của Đoàn Định Kiến
+ f: khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu, việc bố trí thanh giằng; f = 300 (mm).
=> H = H1+ H2 + H3 = 8 + 4.3 + 0 = 12.3m
2.1.2 Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy dầm mái
Ht = H2 + Hdct + Hr = 4.3 + 0,7 + 0,2 = 5.2 (m). - Với:
+Hdct: chiều cao của dầm cầu trục, lấy theo phần thiết kế dầm cầu trục hoặc chọn sợ bộ
khoảng 1/8 đến 1/10 nhịp dầm. chọn 0,7m
+Hr: chiều cao của rây và đệm, lấy theo quy cách rây hoặc lấy sơ bộ khoảng 200mm.
2.1.3 Chiều cao phần dưới cột tính từ bản đế chân cột (mặt móng) đến mặt trên của vai cột
Hd = H – Ht = 12.3 – 5.2 = 7.1(m) 2.2 Theo phương ngang
Coi trục định vị cách với mép ngoài của cột một khoảng a = 250 (vì Q = 50/10T).
Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục: L−LK 36−34,5 L1= 2= 2 =0,75m
2.2.1 Sơ bộ tiết diện cột
* Sơ bộ tiết diện cột trên (cột đặc).
- Chiều cao tiết diện cột trên chọn theo yêu cầu độ cứng:
ht= ( ÷ )H = ( ÷ )x 5.2 = (0.43 ÷ 0.52)m => chọn h= 0.5 m
- Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và mặt trong cột trên.
D = λ – B1 – ht + a = 750 – 350 – 500 + 250 = 150 mm, đảm bảo sự an toàn giữa cầu
trục và mặt trong cột trên. - Bề rộng tiết diện cột:
bf = (0.03÷0.05)h = (0.03÷0.05)x 5.2 = (0.17÷0.26)m => chọn bf= 25cm - Chiều dày bản bụng tw: lOMoARcP SD| 59256 994 tw = ( ÷ )5.2 = ( ÷ )x5.2 = (0.07÷0.05¿m
Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng: tw > 6mm. => Chọn tw =1.4 cm - Chiều dày bản cánh tf Ch ọn .
Vậy tiết diện cột trên (chọn cột
đặc) đã sơ bộ I500x250x14x18mm. * Sơ bộ tiết diện cột dưới (cột đặc).
- Chiều cao tiết diện cột dưới chọn theo yêu cầu độ cứng:
ht= ( ÷ )H = ( ÷ )x 12.3= (0.82 ÷ 0.615)m
hd  a    0, 25  0, 75  1(m)  Chọn hd = 1m = 1000mm
- Bề rộng tiết diện cột:
bf = (0.03÷0.05)h = (0.03÷0.05)x 7.1 = (0.213÷0.355)m => chọn bf= 30cm
- Chiều dày bản bụng cột dưới tw nên chọn vào khoảng.
Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn quá mỏng => Chọn tw =1.4 cm
- Chiều dày bản cánh tf: Ch ọn .
Vậy tiết diện cột dưới (chọn cột đặc) đã sơ bộ I1000x300x14x18mm. 2.2.2 Tiết diện vai cột -
Chiều dài vai (từ mép trong cột đến cạnh ngoài cùng vai cột):
Lvc = λ – hc + 0,15 = 0, 75 – 0, 5 + 0,15 = 0, 4(m) -
Khoảng cách từ trục ray cầu trục đến cạnh ngoài cùng vai cột lấy bằng 150mm. -
Chiều cao dầm vai tại điểm đặt lực 𝐷max:
hvai = 240x H = 2x 1230040 = 615 (mm) Chọn hvai = 650 (mm) lOMoARcP SD| 59256 994 -
Bề rộng dầm vai: hvai = (0.3 ÷ 0.5) h = (0.3 ÷ 0.5) × 650 = (195 ÷ 325)
Chọn 𝒃 = 25𝟎 (𝒎𝒎) -
Chọn bề dày bản bụng vai cột: tw = (
÷ )h = ¿) x 650 = (6,5 ÷ 9,3)
Chọn 𝒕𝒘 = 𝟏𝟎(𝒎𝒎) -
Chọn bề dày bản cánh vai cột: tf = ( ÷ ) b = ¿) x 300 = = (8.5 ÷ 10.7)
Chọn 𝒕𝒇 = 𝟏𝟐(𝒎𝒎) -
Giả thuyết dầm mái có kích thước:
+ Đầu xà: h =500mm, b = 200mm, tw = 8mm, tf = 12mm
+ Giữa xà: h = 300mm, b = 200m, tw 8mm, tf = 12mm
2.2.3 Kích thước của mái -
Sơ bộ chiều rộng cửa mái: => Chọn Lcm = 6m - Chọn chiều cao cửa mái hcm = 2m. -
Sơ bộ tiết diện của mái: Cột và dầm mái cửa trời tiết diện chữ I với các thông số nhưsau : -
Chiều cao cột và dầm mái cửa trời là 200mm. -
Bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là 100mm. -
Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là 8mm. -
Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời là 10mm.
=> Tiết diện dầm cột cửa trời là I200x100x8x10
2.2.4 Kích thướt tiết diện dầm mái Do độ
dốc i=10% nên cao độ đỉnh mái h0:
h0=hđc + x= 12.3+1,8 =14.1 (m). Trong đó:
+ hđc: cao độ đỉnh cột; hđc=12.3 m.
+ x: chênh lệch cao độ giữa đỉnh dầm mái và đỉnh cột; Ta có: x = 3.8 – 2 = 1.8m
Chọn chiều cao cửa mái là 2m Chiều cao của
thanh đứng giữa giàn hgiữa giàn= h0 + L/2 x 10% = 2 + 36/2 x 10% = 3.8m lOMoARcP SD| 59256994 2.3 Hệ giằng.
Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian, có các tác dụng: -
Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà -
Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng
khungnhư gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất...xuống móng. -
Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho các cấu
kiệnchịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,... -
Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công. -
Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột. 2.3.1 Hệ giằng mái. -
Hệ giằng mái sử dụng khung thép nhẹ được bố trí theo phương ngang nhà tại hai
gian đầu hồi (hay gần đầu hồi), đầu các khối nhiệt độ và ở một số gian giữa nhà tùy
thuộc chiều dài nhà, sao cho khoảng cách giữa các giằng bố trí không quá 5 bước cột. -
Bản bụng của hai xà ngang cạnh nhau được nối bởi các thanh giằng chéo chữ thập.
Các thanh giằng chéo này có đường kính 25mm, thép góc (khi sức trục lớn). Ngoài ra,
cần bố trí các thanh chống dọc bằng thép hình (thường là thép góc). Độ mảnh của thanh
chống không được vượt quá 200. -
Trường hợp nhà có cầu trục với sức nâng trên 10 tấn, cần bố trí thêm các thanh
giằng chéo chữ thập dọc theo đầu cột để tăng độ cứng cho khung ngang theo phương lOMoARcP SD| 59256994
dọc nhà và truyền các tải trọng ngang như tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra các khung
lân cận. Nếu sức trục dưới 10 tấn thì không cần. -
Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bố trí lệch lên phía trên (khi chịu tải trọng
bình thường, cánh trên của xà là cánh nén); khi chịu tải trọng gió, cánh dưới của xà chịu
nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chống xiên (liên kết với xà gồ). Tiết diện
thanh chống không nhỏ hơn L50x5 , điểm liên kết với xà gồ cách xà khoảng từ 600 đến 800 mm
Chi tiết thanh giằng chống xiên liên kết giữa xà ngang và xà gồ 2.3.2 Hệ giằng cột -
Hệ giằng cột đảm bảo sự bất biến hình và độ cứng của toàn nhà theo phương
dọc,chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và đảm bảo ổn định của cột. -
Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà
đểtruyền tải trọng gió một cách nhanh chóng. -
Hệ giằng cột được bố trí theo 2 lớp:
+ Hệ giằng cột trên được bố trí từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, +
Hệ giằng cột dưới được bố trí từ mặt nền đến mặt dầm vai. -
Theo tiết diện cột, hệ giằng cột được đặt vào giữa bản bụng cột. -
Do sức trục Q=50/10T , chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn Φ25.
Trênđỉnh cột bố trí thanh chống dọc nhà.
Chiều cao cột H =12,3m > 9m, do đó bố trí thêm thanh chống dọc nhà. Chọn tiết diện
thanh chống dọc theo độ mảnh λmax ≤ 200 , chọn 2C20.
III. SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG
Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phương án cột tiết diện không đổi, với đố độ
cứng là I1. Vì nhịp khung là 36 m nên chọn phương án dầm mái có tiết diện thay đổi
hình nêm, dự kiến vị trí thay đổi tiết diện tại đầu dầm mái. Với đoạn dầm mái dài 7m,
độ cứng ở đầu và cuối dầm mái là I1 và I2 tương ứng (giả thiết độ cứng của dầm mái và
cột tại chỗ liên kết dầm mái - cột như nhau). Với đoạn dầm mái dài 7m, độ cứng ở đầu
và cuối xà giả thiết bằng I2 (tiết diện không đổi). Giả thiết sơ bộ tỷ số độ cứng (tức là
tiết diện của các cấu kiện xà và cột tiết diện được khai báo trong phần mềm SAP2000
chính là các tiết diện được chọn ở phần ví dụ tính toán). Do nhà có cầu trục nên chọn
kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt móng. Liên kết giữa cột với dầm
mái và liên kết tại đỉnh dầm mái là cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục định vị để
đơn giản hóa tính toán và thiên về an toàn. Sơ đồ tính khung ngang như hình. lOMoARcP SD| 59256994
IV. TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN KHUNG NGANG
4.1 Tỉnh tải (Tải trọng thường xuyên) -
Tĩnh tải (Tải trọng thường xuyên) tác dụng lên khung ngang bao gồmtrọng
lượng bản thân kết cấu và các tải trọng hoàn thiện, bao che. Trọng lượng bản thân
kết cấu sẽ được phần mềm tự động tính toán khi ta giải nội lực. Hệ số vượt tải là 1.05. -
Độ dốc mái i=10% (α=5,7110 ).X
4.1.1 Tải trọng lớp hoàn thiện mái, tải trọng bản thân tấm tole, xà gồ và giằng -
Tải trọng do mái tole, xà gồ mái: gtcm=0.2kN/m2 và hệ số vượt tải γf =1.1 Bao gồm: + gtctole,xago=0.15kN /m2 + gtcgiang=0.05kN /m2 - Tải trọng tính toán
+ g m=γf x gtcm= 1.1x0.2=0.22 kN/m2 -
Tải trọng tính toán quy về tải trọng phân bố đều trên diện tích mặt bằng: gtc + gtc= m0= 0.2 kN/m2 cos5.711 g + g = m0 = 0.221 kN/m2 cos5.711 -
Tải trọng phân bố đều tác dụng lên khung ngang: Gtcm=gtcxB = 0,2x6= 1.2 kN/m
G m=g xB = 0,221x6= 1.326 kN/m lOMoARcP SD| 59256994
4.1.2 Tải trọng bản thân dầm cầu trục
- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là: Gdct= αdctx L2dct
Ta có Q=16T  75( T) => αdct(24 đến37) => Chọn αdct = 30
- Giá trị tiêu chuẩn của lực tập trung:
Gtcdct= αdctx L2dct= 30x62 =1080(daN ) = 10,8(kN )
- Giá trị tính toán của lực tập trung
G dct= = αdctx γf =¿10,8 x 1.1= 11,88(kN )
4.1.3 Tải trọng cửa mái -
Trọng lượng bậu cửa là 100 – 150 kG/m; Chọn Gbc = 120 (kG/m); -
Trọng lượng cửa kính và khung cánh cửa là 35 – 40 kG/m2; Chọn Gck,kc = 37 (kG/m2) -
Kích thướt của cửa máy sơ bộ Hcm=1.5m
Ptccm= 120xB+37xHcmxB = 120x6+37x1.5x6= 1053 (kG) = 10, 53(kN )
P cm= Ptccmxγf = 10, 53 x 1,1 = 11,58(kN ) 4.2 Hoạt tải 4.2.1 Hoạt tải mái
- Theo TCVN 2737 – 2023, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửachữa
mái là 0,3 kN/m2 , hệ số vượt tải là 1.3
- Tải trọng tiểu chuẩn: ptcm = 0,3(kN / m2 )
- Tải trọng tính toán: p m=ptcm xγ f = 0, 3x1, 3 = 0, 39(kN / m2 ) - Tải trọng trên 1m
dài khung: p m1=p m xB=0.39x 6=2.34(kN / m)
4.2.2 Hoạt tải cầu trục Sức trục Kích thướt Gabarit chính Loại ray Áp Trọng lực lượng bán h xe Bán lên Đặ Đườn Xe Cầ Nhị Móc Mó h xe rây c g sắt con u chín c p con biệ trụ h phụ Lk B K H K B1 F Lt t c Tấn (m) (mm) (mm Không bé Tấn Tấn ) hơn lOMoARcP SD| 59256 994 50 10
34. 686 560 400 35 65 250 KP-80 45. 13. 73. 5 0 0 0 0 0 0 5 5 1
4.2.2.1 Áp lực đứng của cầu trục -
Áp lực đứng Dmax, Dmin của cầu trục truyền qua dầm cầu trục thảnh tải trọng
tậptrung đặt tại vai cột. Tải trọng đứng của cầu trục lên cột được xác định do tác dụng
của nhiều nhất hai cầu trục hoạt động trong một nhịp, bất kể số cầu trục thực tế trong
nhịp đó. Trị số của Dmax, Dmin có thể xác định bằng đường ảnh hưởng của phản lực
gối tựa dầm cầu trục khi bánh xe dầm cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất. Ta xét
trường hợp hai cầu trục tiến đến sát nhau: -
Áp lực đứng tiêu chuẩn của cầu trục truyền lên vai cột được xác định theo công thức:
Dmax = y f x ψt x (Σ pmax yi ) = 1.2 x 0.85 x 455 x 1.85 = 858.59 kN
Dmin = y f x ψt x (Σ pmin yi ) = 1.2 x 0.85 x 160.5 x 1.95 = 302.86 kN Trong đó:
+ y f : là hệ số vượt tải của cầu trục, n = 1.2
+ ψt là hệ số tổ hợp, lấy bằng 0.85 khi xét tải trọng do 2 cầu trục chế độ làm việc nhẹ, trung bình.
+ Pmax, Pmin là áp lực lớn nhất và nhỏ nhất tiêu chuẩn của 1 bánh xe của cầu trục; Pmax = 455 kN
Pmin=Qn+0G −Pmax = 50+273.1−45.5=¿16.05 T= 160.5 kN y1 =1 y2= y1 x y3= y1 x
=> ∑yi = 0,79 + 1 + 0,06= 1.85
+ ∑ 𝑦: Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với tung độ ở gối bằng 1
Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ
lệch tâm so với trục cột là e = (L1 + a) – 0,5.hd = ( 0,75+0,25) – 0,5.1 = 0,5 m.
Trị số của các momen lệch tâm tương ứng:
Mmax = Dmax.e = 858.59 × 0,5 = 429.3 (kNm)
Mmin = Dmin.e = 302.86 × 0,5 = 160.43 (kNm)
4.2.2.2 Lực hãm ngang của xe con -
Lực hãm ngang T tiêu chuẩn của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua
dầm hãm, có điểm đặt tại cánh trên của dầm cầu trục (cao trình mặt ray), có thể
hướng ra hay hướng vào. -
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe: C 1
0.05x(Q0 +G)= 0.05x(5002 +455) = 23.875 (kN) T = n lOMoARcP SD| 59256 994
- Lực hãm ngang tính toán: T= γf x❑t x
x yi = 1.2 x 0.85 x 23.875 x 1.85 = 45.05 kN Trong đó:
+ f  = 1.2: hệ số vượt tải
+ t = 0.85: Hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình + Q: sức nâng cầu trục
+ Gxe con : Trọng lượng của xe con
+ n0 : Số bánh xe ở một bên ray, n0 = 2 4.3 Tải trọng gió
4.3.1 Lý thuyết tính toán
Theo 10.2.2 của TCVN 2737-2023 giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió WK tại độ cao
tương đương ze được xác định theo công thức:
Wk= W 3 s,10 x k(ze) x c x Gf Trong đó:
+ W 3 s,10 : là áp lực gió 3 s ứng với chu kỳ lặp 10 năm W3 s,10= γt x W0 Với:
+ γt là hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm xuống 10 năm
+ W 0 là áp lực gió cơ sở tính bằng daN/m2, W0 được xác định theo 10.2.3
+ k(ze) là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại độ cao
tương đương ze (xem 10.2.4) và được xác định theo 10.2.5
+ c là hệ số khí động, xác định theo 10.2.6
+ Gf là hệ số hiệu ứng giật, xác định theo 10.2.7 4.3.2 Áp dụng tính toán
- Wk tại độ cao ze được xác định theo công thức:
Wk= W3 s,10 x k(ze) x c x Gf Trong đó:
+ W3 s,10 : là áp lực gió 3 s ứng với chu kỳ lặp 10 năm
W3 s,10= γt x W0 = 0,852 x 125 = 106.5 (daN/m2)
+ γtlà hệ số chuyển đổi áp lực gió từ chu kỳ lặp từ 20 năm xuống 10 năm, lấy bằng 0,852
+ W0 là áp lực gió cơ sở tính bằng daN/m2, tương ứng với vận tốc gió cơ sở
V0 (xem 3.1.24). W0 được xác định theo 10.2.3; vùng gió III => W0 = 125 (daN/m2 )
+ k(ze) là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại
độ cao tương đương ze (xem 10.2.4) và được xác định theo 10.2.5 + Theo 10.2.4 TCVN 2737-2023
Đối với nhà: h=16.1 m; b=102 m => ze =16.1 m.
+ Giá trị của hệ số k(ze), kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao ze=16.1 m so
với mốc chuẩn và dạng địa hình, được xác định theo công thức: k(ze)= 2.01 ( ze )2/α= 9.52 = 1.106 lOMoARcP SD| 59256994 2.01 () zg 274.32 Trong đó:
+ze lấy không nhỏ hơn zmin theo Bảng 8; ze =16.1m
+ zg là độ cao gradient, được xác định phụ thuộc vào dạng địa hình, lấy theo Bảng 8; zg =274,32m
+  là hệ số dùng trong hàm lũy thừa đối với vận tốc gió 3s (lấy trung bình trong
khoảng thời gian 3 s), được xác định phụ thuộc vào dạng địa hình, lấy theo Bảng 8 Với  = 9.5
+ c là hệ số khí động, xác định theo 10.2.6 ( tra bảng F4 và bảng F.5a)
d=36m; b=102m; h=16.1m; e=min(b;2h)= 32.2 m
Tỷ số: h/d=16.1 / 36 = 0,447 lOMoARcP SD| 59256994
- Hệ số áp lực bên ngoài ce + Trường hợp 1 Cho vách Cho mái Ce1_A = -1,2 Ce1_F = -1,643 Ce1_B = -0,8 Ce1_G = -1.172 Ce1_C = -0,5 Ce1_H = -0,579 Ce1_D = +0,726 Ce1_J = -0,586 lOMoARcP SD| 59256994 Ce1_E = -0,352 Ce1_I = -0,628 + Trường hợp 2 Cho vách Cho mái Ce2_A = -1,2 Ce2_F = +0.014 Ce2_B = -0,8 Ce2_G = +0.014 Ce2_C = -0,5 Ce2_H = +0.014 Ce2_D = +0,745 Ce2_J = -0,577 Ce2_E = -0,39 Ce2_I = +0,186
- Hệ số áp lực bên trong ci ( mục F.12.2 TCVN 2737:2023) Ci1 = -0,2 Ci2 = +0,2
- Hệ số khí động tổng c lOMoARcP SD| 59256994
- Lựa chọn trường hợp bất lợi nhất ta có + Trường hợp 1: Ce1+Ci1 Cho vách Cho mái CA = -1,4 CF = -1,843 CB = -1 CG = -1,372 CC = -0,7 CH = -0,779 CD = +0,545 CJ = -0,786 CE = -0,59 CI = -0,828 lOMoARcP SD| 59256994 lOMoARcP SD| 59256994 + Trường hợp 2: Ce2+Ci2 Cho vách Cho mái CA = -1 CF = 0,214 CB = -0,6 CG = 0,214 CC = -0,3 CH = 0,214 CD = +0,945 CJ = -0,377 CE = -0,19 CI = 0,386 lOMoARcP SD| 59256994