ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP KHOA XAY DỰNG

Đô án kết cấu thép khoa Xây Dựng trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM được thực hiện tính toán kỹ lưỡng đạt điểm cao trong bảo vệ với nhịp 27m có tính toán hệ cầu trục trong khung nha xưởng với chiều dài 60m

THÔNG SỐ ĐẦU BÀI

 Số liệu đề bài

Cho công trình nhà công nghiệp một tầng một nhịp bằng thép, có các thông số sau: - Mặt bằng hình chữ nhật có nhịp L27 (m)

- Mặt bằng hình chữ nhật có chiều dài B60 (m)

- Nhà có cầu trục chế độ làm việc trung bình, sức trục Q12.5 (T) - Chiều cao đỉnh ray cầu trục Hr H17.5 (m)

- Độ dốc mái: i10%

- Công trình được xây dựng ở vùng gió IIIA

Với sức trục Q12.5 (T) và nhịp nhà L27 (m)ta tra bảng cầu trục, xác định được các số liệu sau:

+ Nhịp cầu trục: Lk 25 (m)

+ Chiều dài gabarit của cầu trục: Hk 1140 (mm) + Bề rộng của cầu trục: Bk 4630 (mm)

+ Khoảng cách giữa hai bánh xe của cầu trục: Kk 3800 (mm)

+ Khoảng cách nhỏ nhất theo phương ngang từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột: Zmin 180 (mm)

+ Trọng lượng cầu trục: G13.64 (T) + Trọng lượng xe con: Gxc 0.833 (T)

+ Lực đứng tiêu chuẩn lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray:Pmax 9.69 (T) + Lực đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất của một bánh xe cầu trục lên ray:Pmin 3.38 (T)

Hình 1: Mặt cắt khung ngang điển hình nhà công nghiệp

 Yêu cầu đề bài

Sinh viên cần thể hiện đồ án qua thuyết minh tính toán và bản vẽ

* Thuyết minh: Cần trình bày đầy đủ các nội dung

- Chương 1: Số liệu đề bài

- Chương 2: Kích thước khung ngang - Chương 3: Thiết kế xà gồ và sườn tường - Chương 4: Tính toán nội lực khung - Chương 5: Thiết kế khung điển hình - Chương 6: Thiết kế liên kết

* Bản vẽ:

Bản vẽ thể hiện bằng tiếng Anh, khổ giấy A1, đúng quy cách và tỷ lệ của bản vẽ xây dựng và trình bày đầy đủ các nội dung sau:

+ Mặt bằng, mặt đứng cột + Mặt bằng, mặt đứng hệ giằng

+ Chi tiết khung điển hình (cột, xà ngang)

+ Các chi tiết vai cột, chân cột và các nút liên kết + Thống kê khối lượng thép khung điển hình + Ghi chú

CHƯƠNG 1: KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1.1 Xác định mặt bằng bố trí lưới cột

Trong kết cấu nhà xưởng, bước khung (khoảng cách các khung ngang) thường bố trí hợp hợp lý từ khoảng 6 m đến 8 m 

Dựa vào mặt bằng công trình đề bài cho Nhịp nhà của công trình L27 m , tổng chiều dài nhà là 60 (m), ta bố trí bước khung với khoảng cách B6 m 

- H : Khoảng cách từ mặt ray cầu trục đến đáy vì kèo 2

Giá trị H2được xác định như sau: H2 Hk 100 f 1140 100 360 1600 mm   

 

H 1140 mm : Chiều cao gabarit của dầm cầu trục

- f : Độ võng giả thiết của vì kèo, thông thường f lấy bằng 200 – 400 (mm) Chọn f 360 mm

1.2.2 Xác định chiều cao cột trên

Chiều cao cột trên tính từ vai cột đến mép dưới vì kèo được xác định theo công thức

- H2: được xác định theo công thức ở trên, H2 1600 mm 

- Hdct: Chiều cao của dầm cầu trục, giả thiết sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:

1.2.3 Xác định chiều cao cột dưới

Chiều cao cột dưới tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện được xác định theo

Hình 1.2: Minh họa các thông số kí hiệu kích thước khung ngang

Hình 1.3: Thông số kích thước khung ngang

1.3 Xác định kích thước khung chính theo phương ngang

Đối với kết cấu nhà xưởng có cầu trục làm việc, thì việc xác định kích thước theo phương ngang để xác định và kiểm tra khoảng cách an toàn giữa cầu trục và cột

- Xác định khoảng cách a từ mép ngoài cột tới trục định vị cột: Phụ thuộc vào Q + Khi sức trục Q30T, lấy a0

+ Khi sức trục 30TQ75T, lấy a250 mm + Khi sức trục Q75T, lấy a 500 mm 

Đối với công trình trong đồ án, có sức trục Q12.5T30T.Lấy a0, trục định vị trùng với mép biên ngoài của cột

- Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột:

1.4 Xác định kích thước sơ bộ cấu kiện 1.4.1 Sơ bộ kích thước tiết diện cột

Trong công trình nhà xưởng, do nhịp khung ngang khá lớn nên tiết diện cột lớn Vì vậy cột được làm từ thép I tổ hợp hàn Kích thước sơ bộ của tiết diện được chọn theo công thức kinh nghiệm, đảm bảo độ cứng như sau:

- Chiều cao tiết diện cột thép chữ I:

E: Modul đàn hồi của thép làm cột, E210000 (Mpa) Vậy tiết diện cột: I 750 350 10 12    

Hình 1.4: Mặt cắt tiết diện cột thép

2.4.2 Sơ bộ kích thước tiết diện vì kèo

Khung ngang của công trình đang tính theo sơ đồ ngàm tại cột, liên kết giữa cột và dầm mái là liên kết cứng Vì vậy momen tại tiết diện đầu vì kèo (nút khung) lớn hơn nhiều tại tiết diện đỉnh khung Vì vậy chọn kích thước dầm mái có tiết diện thay đổi, chia làm hai đoạn và cũng làm thép tiết diện chữ I tổ hợp hàn

Kích thước tiết diện dầm mái được chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau: - Chiều cao tiết diện tại nút kèo liên kết với cột:

Tuy nhiên thông thường chiều cao tiết diện đầu dầm mái được chọn bằng giá trị chiều cao tiết diện của cột Vì vậy chọn h1750 mm 

- Chiều cao tiết diện kèo tại đỉnh khung:

Tiết diện vì kèo tại nút khung: I 750 350 8 12     Tiết diện vì kèo tại đỉnh khung: I 500 350 8 12    

- Chia đoạn vì kèo thành 3 đoạn: 1 đoạn tiết diện thay đổi: I 750 400  350 8 12 

dài 5m , 1 đoạn không đổi tiết diện: I400 350 8 12   dài 5m, 1 đoạn tiết diện thay đổi dài 3.5m I 400 500  350 8 12 

2.4.2 Sơ bộ tiết diện dầm cầu trục

- Chiều cao tiết diện dầm cầu trục thép chữ I:

2.4.3 Sơ bộ kích thước tiết diện vai cột

Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục và nhịp dầm vai cầu trục - Khoảng cách từ trục định vị đến ray cầu trục:

Hình 1.6: Minh họa liên kết vai cột với cột

- Kích thước tiết diện vai cột được chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm như cột và vì kèo:

+ Chiều cao dầm tại điểm đặt lực cầu trục: h350 mm + Chiều cao dầm tại vị trí liên kết với cột: hv 550 mm + Chiều rộng tiết diện vai cột: b350 mm

+ Chiều dày bản bụng tiết diện: tw 8 mm + Chiều dày bản cánh tiết diện: tf 12 mm

2.4.4 Sơ bộ kích thước tiết diện cửa trời

Cửa trời có tác dụng thông gió cho nhà xưởng Kích thước cửa trời phụ thuộc vào yêu cầu thông thoáng của nhà

- Chiều rộng cửa trời theo phương ngang của công trình:

- Chọn bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là 100 (mm) - Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là 8 (mm) - Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời là 10 (mm)

Vậy tiết diện dầm, cột cửa trời: I 200 100 8 10    

2.5 Hệ kết cấu 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 khung như gió thổi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất…và truyền tải trọng này xuống móng - Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho cột và kèo - 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

2.5.1 Hệ giằng mái

- Hệ giằng mái trong công trình giúp hệ kết cấu bất biến hình, làm tăng ổn định cho công trình Giằng mái làm tăng độ ổn định không gian giữa các khung ngang trong công trình Hệ giằng mái thường được đặt tại hai gian đầu hồi nhà để chịu tải trọng gió tác dụng từ đầu hồi Giằng mái cũng được giằng theo phương dọc nhà để chịu tải trọng gió theo phương ngang nhà

- Hệ giằng mái được bố trí ở hai đầu hồi và ở chỗ có hệ giằng cột Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng chéo và thanh chống, trong đó yêu cầu cấu tạo thanh chống có độ mảnh λmax ≤ 200 Thanh giằng chéo làm từ thép tròn tiết diện Ø16, hệ thanh chống chọn thép chữ I –150x150x6x8

Hình 1.7: Mặt bằng bố trí hệ giằng mái

2.5.2 Hệ giằng cột

- Hệ giằng cột trong công trình giúp hệ kết cấu bất biến hình, làm tăng ổn định cho công trình Giằng cột làm tăng độ ổn định không gian giữa các khung ngang trong công trình - Chiều dài các thanh giằng nên bé hơn 10m

- Khoảng cách giằng nên bé hơn 30m

- Hệ giằng cột được bố trí ngay những khung có giằng dọc

- Mặc dù khi tính toán ta bỏ qua sự làm việc của thanh chịu nén, theo cấu tạo thì chỉ cần 1 thanh giằng cột là đảm bảo điều kiện bất biến hình Tuy nhiên ta bố trí 2 thanh giằng chéo nhau để khi gió đổi chiều thì vẫn đảm bảo ổn định

- Bố trí:

+ Hệ giằng chéo là tròn tiết diện Ø16

+ Hệ thanh chống dọc nhà sử dụng I –150x150x6x8

Hình 1.8: Sơ đồ bố trí hệ giằng cột

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XÀ GỒ VÀ SƯỜN TƯỜNG 2.1 Thiết kế xà gồ mái công trình

2.1.1 Chọn xà gồ và khoảng cách bố trí

Hình 2.1: Mặt cắt xà gồ thép tiết diện chữ Z

- Chọn tiết diện xà gồ mái: Xà gồ thép cán nguội tiết diện chữ Z (200x62x68x20x2.0), có các thông số đặc trưng hình học như sau:

+ Moment quán tính của tiết diện đối với trục x-x:  4 + Trọng lượng bản thân xà gồ trên mét dài: mrp 5.50 daN / m - Chọn sơ bộ khoảng cách bố trí xà gồ trên mặt bằng: arp 1.5 m 

- Độ dốc mái công trình i 10 %  Góc nghiêng của mái  5.7 - Khoảng cách xà gồ trên mặt phẳng nghiêng:

- Do xà gồ có độ mãnh theo phương ngang lớn, dễ bị mất ổn định nên cần bố trí các ty giằng dạng thanh thép tròn tại giữa nhịp bản bụng xà gồ Chọn ty giằng Ø12

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí xà gồ và hệ giằng xà gồ

2.1.3 Xác định tải trọng tác dụng lên xà gồ mái

Xà gồ mái chịu tải trọng tĩnh tải (TLBT xà gồ và lớp bao che) và hoạt tải (tải trọng gió, hoạt tải mái)

2.1.3.2 Xác định hoạt tải tác dụng

 Xác định hoạt tải mái

Hoạt tải tác dụng lên mái công trình lấy theo chỉ dẫn trong TCVN 2737:1995.Theo Bảng 3 của tiêu chuẩn, đối với mái bằng không sử dụng (mái tôn không có người đi lại, chỉ có người đi lại sửa chữa, chưa kể các thiết bị điện nước, thông hơi nếu có) thì tải trọng

n Là hệ số tin cậy đối với hoạt tải.Theo TCVN 2737:1995, nếu trường hợp giá trị hoạt tải tiêu chuẩn có giá trị bé hơn 200 daN / m thì lấy np 1.3

 Xác định hoạt tải gió

WW  k c 110 1.1602 0.5 63.811 daN m/ Trong đó:

+ W0: Áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào vùng gió và vị trí xây dựng công trình Công trình xây dựng ở vùng gió IIIA nên  2

W110 daN m/ (Bảng 4: TCVN 2737-1995)

+ k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió khi lên cao, phụ thuộc vào dạng địa hình nơi xây dựng công trình và chiều cao công trình Với H 9.1  m ta được k1.1602

(Bảng 5 TCVN 2737:1995)

+ - c: : Hệ số khí động của gió.Hệ sốc được xác định theo chỉ dẫn của sơ đồ 8 trong Bảng 6 TCVN 2737:1995

Hình 2.3: Sơ đồ tra hệ số khí động c khi tính tải trọng gió theo sơ đồ 8 Công trình có độ nghiêng mái  5.7 , tỉ số H1 9100

+ Tính theo mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng nghiêng:

Hình 2.5: Sơ đồ tính theo mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng nghiêng + Tính theo mặt phẳng song song với mặt phẳng nghiêng:

Hình 2.6: Sơ đồ tính theo mặt phẳng song song với mặt phẳng nghiêng

2.1.5 Xác định nội lực

- Với 3 trường hợp (tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió) tác dụng lên xà gồ thì khi phân tích nội lực cần xét đến các trường hợp tổ hợp nội lực như sau:

+ TH1: Tĩnh tải + Hoạt tải + TH2: Tĩnh tải + Gió

+ TH3: Tĩnh tải + 0.9 Hoạt tải + 0.9 Gió (bỏ qua trong tính toán xà gồ) (bởi vì chiều tác dụng của hoạt tải và gió bôc mái ngược chiều)

 Với TH1: Tĩnh tải + Hoạt tải

- Tổng tải trọng q tác dụng lên xà gồ (q hướng theo trọng trường) được xác định theo công thức như sau:

+ Giá trị tiêu chuẩn: tc tc tc  / 

+ Giá trị tính toán: tt  tt  tt  / 

- Do tải tác dụng lên xà gồ theo thướng trọng trường nên cần quy tải phân bố theo phương x và phương y thông qua góc để thuận tiện tính toán và được xác định theo

 Với TH2: Tĩnh tải + Gió

- Tổng tải trọng q tác dụng lên xà gồ (q hướng theo trọng trường) được xác định như

- Xác định tải phân bố tác dụng theo phương x và phương y

+ Giá trị tải tiêu chuẩn theo phương x: tc  tcsin   / 

Kết quả tính toán tải tác dụng được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 2.2: Tải trọng tác dụng lên phương x và phương y

Các trường hợp tổ hợp tải trọng TH1: TT+HT TH2: TT+Gió

- Xác định nội lực trong xà gồ mái:

+ Momen uốn lớn nhất của xà gồ theo phương x (do tải trọng qy gây ra):

Bảng 2.3: Giá trị nội lực trong xà gồ mái

Giá trị nội lực lớn nhất TH1: TT + HT TH2: TT + Gió

2.1.6 Kiểm tra bền và chuyển vị cho xà gồ

 Kiểm tra điều kiện bền:

Do có ty giằng xà gồ nên chỉ xét độ võng theo phương y

Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 2.4: Kiểm tra điều kiện bền và chuyển vị của xà gồ

TH1: TT + HT TH2: TT + Gió Kiểm tra

- Chọn tiết diện xà gồ mái: Xà gồ thép cán nguội tiết diện chữ Z (200x62x68x20x2.3), có các thông số đặc trưng hình học như sau:

+ Moment quán tính của tiết diện đối với trục x-x:  4 + Trọng lượng bản thân xà gồ trên mét dài: mcp 6.32 daN / m - Chọn sơ bộ khoảng cách bố trí xà gồ trên mặt bằng: acp 1.5 m  - Chiều dài nhịp tính toán của xà gồ: Lcp  B 6 m 

2.2.2 Bố trí xà gồ tường

- Do xà gồ có độ mãnh theo phương ngang lớn, dễ bị mất ổn định nên cần bố trí các ty giằng dạng thanh thép tròn tại giữa nhịp bản bụng xà gồ Chọn ty giằng Ø12

Hình 2.8: Sơ đồ bố trí xà gồ và hệ giằng xà gồ tường

2.2.3 Xác định tải trọng tác dụng lên sườn tường

Tải trọng tác dụng lên xà gồ cột bao gồm: Tải trọng phân bố theo phương x  qx và y  qy Tải trọng  qx gây ra momen uốn My và tải trọng  qy gây ra momen uốn Mx

 Xác định tải trọng qx(tĩnh tải)

Tải trọng  qx tác dụng lên xà gồ cột là trọng lượng bản thân xà gồ, lớp bao che - Trọng lượng bản thân xà gồ cột: gcp 6.32 daN m / 

- Trọng lượng lớp bao che (tính theo tải trên mét vuông):  2

+ W0: Áp lực gió tiêu chuẩn, phụ thuộc vào vùng gió và vị trí xây dựng công trình Công trình xây dựng ở vùng gió IIIA nên  2

W110 daN m/ (Bảng 4: TCVN 2737-1995)

+ k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió khi lên cao, phụ thuộc vào dạng địa hình nơi xây dựng công trình và chiều cao công trình Với H 9.1  m ta được k1.1602

(Bảng 5 TCVN 2737:1995)

+ - c: : Hệ số khí động của gió Khi gió thổi theo phương ngang nhà, đối với mặt phẳng thẳng đứng thì c0.8đối với gió đẩy, c0.6đối với gió hút Lấy c0.8

để tính toán cho an toàn khi gió đổi chiều - Tải trọng gió tiêu chuẩn phân bố trên xà gồ:

- Nội lực xà gồ được tính toán theo 2 phương với sơ đồ tính như hình sau:

Hình 2.10: Sơ đồ tính xà gồ tường theo 2 phương

2.2.5 Xác định nội lực trong sườn tường

- Momen uốn lớn nhất của xà gồ theo phương x (do tải trọng qy gây ra)

2.2.6 Kiểm tra tiết diện sườn tường

 Kiểm tra theo điều kiện bền

Công thức kiểm tra:    

Do có giằng xà gồ nên chỉ xét độ võng theo phương x

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG ĐIỂN HÌNH 3.1 Tải trọng tác dụng lên khung điển hình

Tải trọng tác dụng lên khung điển hình bao gồm tải trọng tác dụng theo phương ngang và theo phương đứng:

- Tải trọng tác dụng theo phương ngang bao gồm các tải sau: + Áp lực hãm ngang của cầu trục

+ Hoạt tải gió tác dụng lên cột và cột mái

- Tải trọng tác dụng theo phương đứng bao gồm các tải sau:

+ Tĩnh tải tác dụng lên dầm mái, dầm mái của trời, cột và vai cột + Hoạt tải mái tác dụng lên mái và dầm mái cửa trời

+ Áp lực đứng của cầu trục tác dụng lên vai cột + Hoạt tải gió tác dụng lên mái và cửa trời

3.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên khung điển hình

3.1.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên dầm mái, dầm mái cửa trời

Tĩnh tải tác dụng lên mái bao gồm: trọng lượng của tấm lợp và xà gồ mái  Trọng lượng của tấm lớp và xà gồ mái có thể lấy sơ bộ  2

Hình 3.1: Tĩnh tải tác dụng lên mái và dầm mái cửa trời

3.1.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên cột và vai cột

Tĩnh tải tác dụng lên cột bao gồm trọng lượng kết cấu bao che, TLBT dầm cầu trục  Trọng lượng kết cấu bao che (xà gồ vách và tôn vách), sơ bộ  2

 Trọng lượng bản thân dầm cầu trục tác dụng lên vai cột:

+ Ldct: nhịp dầm cầu trục ( chính là bước cột của nhà)

Hình 3.3: Trọng lượng bản thân dầm cầu trục tác dụng lên vai cột

3.1.1 Hoạt tải tác dụng lên khung điển hình 3.1.1.1 Hoạt tải mái

- Theo TCVN 2737:1995, mái tôn không sử dụng có giá trị hoạt tải sửa chữa tiêu

pkN m , hệ số vượt tải tương ứng np 1.3

+ Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái (theo phương nghiêng):

Hình 3.4: Hoạt tải tác dụng lên mái và dầm mái cửa trời

3.1.1.2 Hoạt tải cầu trục

Hoạt tải cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang của cầu trục Các tải trọng này thông qua bánh xe cầu trục truyền lên vai cột

3.1.1.2.1 Áp lực đứng của cầu trục

Áp lực đứng Dmax, Dmincủa cầu trục truyền qua dầm cầu trục thành tải trọng tập trung đặt tại vai cột Trị số của Dmax, Dmincó thể xác định bằng đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa dầm cầu trục khi các bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất Với khung một nhịp, cần xét tải trọng của hai cầu trục đặt sát nhau như hình sau:

Hình 3.5: Sơ đồ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa

Các giá trị tung độ đường ảnh hưởng được xác định theo quy tắc nội suy đường thẳng sẽ được công thức tính toán như sau:

+ n: hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục, lấy n1.1( mục 5.8, TCVN 2737:1995) + nc: hệ số tổ hợp, khi có hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ và trung bình, lấy nc 0.85

Hình 3.6: Áp lực đứng của cầu trục tác dụng lên vai cột

3.1.1.2.2 Lực hãm ngang của cầu trục

Lực hãm ngang T của cầu trục tác dụng vào cột khung thông qua dầm hãm được xác

+ kf: hệ số ma sát, lấy bằng 0.1 với cầu trục có móc mềm

+ Gxc: Trọng lượng xe con, tra catalog cầu trục: Gxc 0.833 T 8.33 KN

+ Q: sức cẩu lớn nhất của cầu trục, Q12.5 T 125 KN

Lực hãm ngang T tác dụng lên cột khung đặt tại cao trình dầm hãm và có thể hướng vào hoặc hướng ra khỏi cột

Hình 3.7: Lực hãm ngang của cầu trục tác dụng lên cột

3.1.1.3 Hoạt tải tải trọng gió

Theo TCVN 2737:1995, áp lực gió tính toán tác dụng lên khung được xác định theo công thức: qw  n W0  k c B KN m  / 

Trong đó:

+ n: hệ số tin cậy của tải trọng gió, lấy n1.2

+ W0: giá trị tiêu chuẩn của áp lực gió tĩnh tra theo bản đồ phân vùng trong TCVN 2737:1995 Công trình được xây dựng tại vùng IIIA nên  2

W1.1 kN m/ + k: hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và địa hình + c: hệ số khí động phụ thuộc vào dạng kết cấu

+ B: bề rộng của diện đón gió khung đang xét, B6 m

 Xác định hệ số khí động c

Hình 3.8: Sơ đồ tra hệ số khí động khi gió thổi ngang nhà

Các hệ số khí động được tra theo sơ đồ 2 và sơ đồ 8 trong TCVN 2737:1995 Dựa trên hình, với H2 9.1 m ,H1 12.95 m , chiều dài nhịp L27 m góc nghiêng 5.7o

xác định được các hệ số khí động như sau:

- Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió thay đổi theo độ cao, phụ thuộc chiều cao và dạng địa hình nơi xây dựng công trình Giả sử công trình được xây dựng tại nơi có dạng địa hình B (Địa hình tương đối trống trải, có một số vật cản thưa thớt cao không quá 10m) Tùy vào từng độ cao z, các hệ số k cũng khác nhau và được tính dựa theo bảng 5 TCVN 2737:1995

Giá trị tính toán tải trọng gió tác dụng theo phương ngang nhà được trình bày tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 3.1: Kết quả tính toán tải trọng gió theo phương ngang nhà

Hình 3.9: Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang

3.2 Sơ đồ tính khung ngang

Hình 3.10: Sơ đồ tính khung ngang

Liên kết của khung được xác định như sau:

+ (1): Liên kết cột với kèo là liên kết cứng

+ (2): Liên kết giữa kèo và kèo là liên kết nút cứng + (3): Liên kết giữa chân cột với móng là liên kết ngàm + (4): Liên kết giữa cột cửa trời và kèo là liên kết nút cứng + (5): Liên kết giữ kèo với kèo là liên kết nút cứng

3.3 Xác định nội lực khung ngang

- Dùng phần mềm Etabs để mô hình kết cấu và phân tích nội lực khung Cột và dầm được thanh thế bằng các thanh tại trục phần tử

- Nhịp tính toán khung lấy từ 2 mép ngoài của cột

- Các tiết diện được khai báo theo kích thước sơ bộ đã chọn Tải trọng được gán vào khung theo các giá trị được tính toán ở trên

- Đặc trưng vật liệu có các thông số sau:

6 DMAXT+ TD Áp lực Dmax tác dụng lên cột trái + Áp lực ngang hướng sang dương

7 DMAXT+ TA Áp lực Dmax tác dụng lên cột trái + Áp lực ngang hướng sang âm

8 DMAXP+ TD Áp lực Dmax tác dụng lên cột phải + Áp lực ngang hướng sang dương

9 DMAXP+ TA Áp lực Dmax tác dụng lên cột phải + Áp lực ngang hướng sang âm

Hình 3.11: Mô hình tiết diện khung ngang

3.3.1 Sơ đồ các trường hợp tải trọng tác dụng lên khung ngang

Hình 3.12: Tĩnh tải tác dụng lên khung (TT) – (KN/m)

Hình 3.13: Hoạt tải mái trái (HTT) – (KN/m)

Hình 3.14: Hoạt tải mái phải (HTP) – (KN/m)

Hình 3.15: Tải trọng gió trái (GT) – (KN/m)

Hình 3.16: Tải trọng gió phải (GP) – (KN/m)

Hình 3.17: Áp lực Dmax tác dụng lên cột trái + Áp lực ngang hướng sang dương (DMAXT+ TD) – (KN)

Hình 3.18: Áp lực Dmax tác dụng lên cột trái + Áp lực ngang hướng sang âm (DMAXT+ TMAXTA) – (KN)

Hình 3.19: Áp lực Dmax tác dụng lên cột phải + Áp lực ngang hướng sang dương (DMAXP + TD) – (KN)

Hình 3.20: Áp lực Dmax tác dụng lên cột phải + Áp lực ngang hướng sang âm (DMAXP + TMAXPA) – (KN)

Hình 3.21: Áp lực Dmax tác dụng lên cột trái – (kN)

Hình 3.22: Áp lực Dmax tác dụng lên cột phải – (kN)

3.3.2 Tổ hợp tải trọng khung ngang

- Khi tiến hành tổ hợp tải trọng cần tuân thủ một số nguyên tắc cơ bản sau: + Nội lực do tĩnh tải cần kể đến trong mọi trường hợp

+ Không được xét đồng thời nội lực do Dmaxvà Dminở cùng một phía cột

+ Nếu kể đến nội lực do lực hãm ngang T thì phải kể nội lực do áp lực đứng

+ Trường hợp T + Dmax sẽ nguy hiểm hơn nếu chỉ có Dmax nên ta tính T+Dmax như 1 loại tải trọng

- Cần xét hai tổ hợp cơ bản sau:

+ Tổ hợp cơ bản 1: gồm nội lực do tĩnh tải và một hoạt tải gây ra (hệ số tổ hợp nội lực nc 1)

+ Tổ hợp cơ bản 2: gồm nội lực do tĩnh tải và các hoạt tải bất lợi (trị số của nội lực do các hoạt tải gây ra cần nhân với hệ số tổ hợp nc 0.9)

Bảng tổ hợp tải trọng của các trường hợp tải được trình bày trong bảng sau:

Bảng 3.3: Tổ hợp tải trọng của các trường hợp tải