ldhuan\giaotrinh\KCT2\C1-NCN (Mar.07) 1
C1. KHUNG THEÙP NHAØ COÂNG NGHIEÄP 1 TAÀNG
I. KHAÙI NIEÄM CHUNG
Khung (Coät + Röôøng ngang) theùp laø keát caáu chòu löïc chính : maùi (tónh + hoaït), vaùch bao che,
caàu truïc (ñöùng, nghieâng) phuïc vuï daây chuyeàn saûn xuaát, gioù, söï thay ñoåi nhieät ñoä ∆t0, ñoâi luùc
caùc thieát bò khaùc ñaët tröïc tieáp leân khung.
Söû duïng khung theùp khi vöôït nhòp lôùn, söùc truïc lôùn.
Thoâng soá kyõ thuaät
Boá trí ñöôøng saét trong phaân xöôûng, taàm hoaït ñoäng caàu truïc, söùc naâng cuûa caàu truïc, kích thöôùc
thoâng thuûy caùc thieát bò, hoaït taûi vaø taùc duïng ñoäng cuûa chuùng.
Thoâng soá xaây döïng
• Vò trí ñaët nhaø coâng nghieäp coù caàu truïc trong toång maët baèng, cao ñoä neàn, taøi lieäu ñòa chaát
vaø möïc nöôùc ngaàm taïi vò trí xaây döïng.
• Vaät lieäu xaây döïng ñòa phöông, chieáu saùng, thoâng gioù, nhieät ñoä, v.v..
Khi thieát keá caàn ñaûm baûo:
• Yeâu caàu veà söû duïng, chaéc chaén, oån ñònh.
• Yeâu caàu laøm vieäc bình thöôøng cho coâng nhaân: thoâng gioù, chieáu saùng, nhieät ñoä, moâi
tröôøng, an toøan lao ñoäng.
• Sô ñoà tính toaùn toái öu: giaûm troïng löôïng (chi phí vaät lieäu), chi phí vaän chuyeån vaø döïng laép
thaáp nhaát (muoán ñöôïc ñieàu naøy caàn thieát keá caùc caáu kieän ñôn giaûn, giaûm caùc chi tieát phuï,
caùc caáu kieän gioáng nhau nhieàu).
Caùc boä phaän keát caáu chính trong nhaø coâng nghieäp
• Khung ngang = coät + xaø (röôøng) ngang (daøn, daàm).
• Khung ngang chòu vaät lieäu lôïp, xaø goà maùi, cöûa trôøi, keát caáu doïc nhö heä giaèng maùi, heä
thoáng caàu truïc (xe con, daàm ngang, daàm bieân, baùnh xe caàu truïc), daàm caàu chaïy, ray, daàm
haõm, söôøn töôøng ñôõ vaùch, vaùch lôïp.
• Caùc khung ngang phaûi baûo ñaûm ñoä cöùng khoâng gian thoâng qua caùc heä giaèng (doïc, ngang)
cuõng nhö lieân keát giöõa moùng - coät, coät - daàm (daøn), ñænh = daàm (daøn) – daàm (daøn).
Coät : coù tieát dieän khoâng thay ñoåi / thay ñoåi, coät coù vai, coät giaät baäc, coät keùp.
Daøn : daïng hình thang, coù theå lieân keát cöùng vôùi coät; daïng tam giaùc, chæ lieân keát khôùp vôùi coät,
chòu troïng löïông baûn thaân maùi vaø hoaït taûi maùi.
Daàm : daïng môû naùch taïi vò trí lieân keát vôùi coät, taïo lieân keát cöùng vôùi coät; ñænh cuõng thöôøng môû
roäng, chòu troïng löïông baûn thaân maùi vaø hoaït taûi maùi.
ldhuan\giaotrinh\KCT2\C1-NCN (Mar.07) 2
Cöûa maùi : taïo aùp suaát aâm ñeå huùt gioù laøm thoâng thoùang nhaø.
Daøn / daàm ñôõ keøo : taïi vò trí “troán coät” ñeå taêng khoaûng caùch giöõa hai coät.
Daàm / daøn caàu chaïy : chòu taûi troïng toøan boä heä thoáng caàu truïc (ray, baùnh xe caàu truïc, daàm
bieân, daàm ngang, xe con mang vaät caåu, saøn thao taùc, phoøng ñieàu khieån).
Ray : daãn höôùng caàu truïc ñeå baùnh xe caàu truïc hoaït ñoäng.
Heä khung söôøn ñôõ vaùch : chòu ñöôïc TLBT vaø taûi troïng gioù theo phöông ngang ñeå truyeàn vaøo
khung ngang.
Heä giaèng :
Heä giaèng maùi : caùnh treân, ñöùng, caùnh döôùi, cöûa maùi, xaø goà.
Heä giaèng coät : coät treân, coät döôùi (chòu löïc haõm doïc nhaø).
Heä giaèng daàm caàu chaïy : chòu löïc haõm ngang caàu truïc.
Keát luaän : khung ngang cuøng vôùi heä giaèng chòu taát caû caùc taùc ñoäng leân phöông ngang vaø
phöông doïc cuûa nhaø coâng nghieäp goàm caùc loaïi taûi troïng : tónh taûi maùi + hoaït taûi maùi, vaùch bao
che, caàu truïc (theo phöông ñöùng vaø löïc haõm xe con theo phöông ngang), löïc haõm doïc, taûi
troïng gioù.
Caùc kích thöôùc chính cuûa khung nhaø coâng nghieäp 1 taàng
(Xem Ñoà aùn moân hoïc)
II. LÖÔÙI COÄT
1. Böôùc coät & nhòp
Boá trí coät theùp theo hai phöông:
• theo phöông ngang nhaø = nhòp nhaø L
• theo phöông doïc nhaø = böôùc coät B
Heä module: khoaûng caùch caùc truïc ñònh vò caùch nhau baèng boäi soá cuûa moät chieàu daøi choïn
tröôùc, goïi laø module. Trong nhaø coâng nghieäp, module thoâng thöôøng laø 3m, do vaäy kích
thöôùc nhòp nhaø: 12m, 15m, 18m, 21m, … vaø böôùc coät laø 6m, 9m hoaëc 12m (khi coù daøn ñôõ
keøo). Kích thöôùc L, B choïn theo :
• Daây chuyeàn coâng ngheä
• Vaän haønh caàu truïc (thao taùc)
• Thieát bò caàn vaän chuyeån beân trong
ldhuan\giaotrinh\KCT2\C1-NCN (Mar.07) 3
Khuynh höôùng xaây döïng môùi laø gia taêng B vaø L vaãn baûo ñaûm moät caùch linh hoaït yeâu caàu
veà qui trình coâng ngheä. Nhöng cuõng caàn löu yù vò trò moùng coät (coù oáng ngaàm, moùng maùng,
…. beân döôùi), ñöôøng ray xe nhaäp / xuaát vaät lieäu.
2. Khoái nhieät ñoä
Theo chieàu doïc nhaø (thöôøng daøi) khi nhieät ñoä thay ñoåi (tính chaát saûn xuaát, theo muøa) seõ
laøm vaät lieäu theùp daõn nôû: ∆L = α Lo ∆ t.
Neáu ∆L lôùn thì coät ngoaøi cuõng seõ chòu moät löïc ñaåy ngang lôùn, coù theå laøm:
- Khoâng söû duïng ñöôïc neáu bieán daïng lôùn.
- Aûnh höôûng ñeán ñoä beàn cuûa keát caáu neáu bieán daïng nhoû.
Ñeå giaûm bieán daïng nhieät, thöôøng caét caû daõy nhaø ra nhieàu khoái vôùi chieàu daøi moãi khoái
thöôøng laø 90m.
Chuù yù : giaèng coät döôùi trong moät khoái nhieät ñoä chæ boá trí khoaûng giöõa khoái.
III. ÑAËC ÑIEÅM KHUNG NGANG
Thöôøng coù 03 daïng khung ngang (xem hình veõ):
• Khung 2 khôùp : coät – moùng lieân keát khôùp
_ Ñoä cöùng nhoû, chuyeån vò lôùn, noäi löïc phaân boá khoâng ñeàu.
_ Caáu taïo lieân keát (coät-xaø, ñænh) phöùc taïp.
_ Ít nhaïy vôùi luùn cuûa moùng hay söï thay ñoåi nhieät ñoä.
_ Thuaän lôïi cho vieäc saûn xuaát, vaän chuyeån. Ít thuaän lôïi cho döïng laép.
• Khung 2 khôùp : coät – keøo lieân keát khôùp, thích hôïp cho coät BTCT + vì keøo theùp
_ Ñoä cöùng khaù lôùn, chuyeån vò nhoû, tính toaùn ñôn giaûn, noäi löïc phaân boá khoâng ñeàu.
_ Caáu taïo lieân keát ñôn giaûn.
_ Ít nhaïy vôùi luùn cuûa moùng hay söï thay ñoåi nhieät ñoä.
_ Thuaän lôïi cho vieäc döïng laép, saûn xuaát. Ít thuaän lôïi vaän chuyeån.
• Khung 0 khôùp (Khung ngaøm):
_ Ñoä cöùng lôùn, chuyeån vò nhoû, noäi löïc phaân boá ñeàu vaø nhoû, tieát kieäm vaät lieäu.
_ Caáu taïo lieân keát phöùc taïp. Daøn lieân keát cöùng vôùi coät. Do ñoù khi chòu taûi, seõ sinh ra moment
goái Mo ngoaøi phaân löïc taïi goái. Moment Mo ñöôïc phaân ra moät caëp löïc H taùc duïng vaøo caùnh
treân vaø caùnh döôùi cuûa daøn : H = Mo / h0 (h0 : chieàu cao ñaàu daøn). Do H maø noäi löïc thanh daøn
thay ñoåi daáu (keùo ñoåi thanh neùn), giaù trò coù moät soá taêng leân vaø moät soá khaùc giaûm ngoaøi troïng
thaúng ñöùng.
_ Nhaïy vôùi luùn cuûa moùng hay söï thay ñoåi nhieät ñoä.
ldhuan\giaotrinh\KCT2\C1-NCN (Mar.07) 4
_ Thuaän lôïi cho döïng laép, ít thuaän lôïi cho vieäc saûn xuaát, vaän chuyeån.
Thöôøng khi tính daøn, phaûi choïn toå hôïp noäi löïc gaây ra :
- Nguy hieåm cho thanh caùnh
- Nguy hieåm cho thanh buïng
Noäi löïc trong moãi thanh daøn laø toång noäi löïc do: taûi troïng thaúng ñöùng (tính nhö daøn 2 khôùp) vaø
moment ñaàu daøn.
Lieân keát cöùng giöõa daøn – coät :
- Chòu phaûn löïc R
- Löïc H do Mo ñaàu daøn
Löïc Nmax taùc duïng vaøo buloâng ngoaøi cuøng: Nmax = 2
1
2
1
i
l
lzH
Σ
z : khoaûng caùch töø truïc thanh caùnh döôùi daøn (ñöôøng taùc duïng löïc H) tôùi truïc buloâng xa nhaát
(truïc xoay giaû ñònh cuûa lieân keát)
l1 : khoûang caùch giöõa buloâng xa nhaát vaø truïc xoay.
2
i
lΣ: toång bình phöông khoaûng caùch caùc truïc buloâng ñoái vôùi truïc xoay lieân keát 2
i
lΣ = 2
2
2
1ll +
1/2 : do coù hai haøng buloâng lieân keát
Khi thieát keá caàn tính toùan :
- Ñöôøng haøn thanh caùnh vaøo baûn maét
- Ñöôøng haøn baûn maét vaøo baûn goái (H, M0, phaûn löïc R)
- Eùp maët baûn goái vaøo goái
- Buloâng chòu löïc H (buloâng chòu keùo)
- Ñöôøng haøn goái vaøo coät
Kieåm tra ñöôøng haøn lieân keát baûn maét vaø baûn goái:
Laø ñöôøng haøn hoãn hôïp, truyeàn phaûn löïc ñöùng R vaø löïc ngang H leäch taâm so vôùi chieàu daøi
ñöôøng haøn:
τΗwf = 2
1
7.02
6
7.02 wf
wf Lh
Hz
Lh
H
×
+
× vaø τRwf =
wf Lh
R
7.02 ×, τwf = 22 )()( wf
R
wf
H
ττ
+ ≤ min (fwf γc, fws γc)
IV. XAÙC ÑÒNH TAÛI TROÏNG
a. Theo phöông ñöùng :
i) Taûi troïng maùi gm vaø pm :
• Taûi troïng thöôøng xuyeân (Tónh taûi) gm [kN/m] bao goàm TLBT vaät lieäu lôïp maùi, caùch
nhieät, xaø goà maùi, daøn, heä giaèng maùi vaø cöûa trôøi :
ldhuan\giaotrinh\KCT2\C1-NCN (Mar.07) 5
gm = γg g0m B
vôùi : g0m =
α
cos
0
∑
n
i
n,i
g
+ g0xg + g0d
gm [kN/m] : tónh taûi tính toaùn maùi phaân boá treân xaø ngang
g0m [kN/m2] : tónh taûi tieâu chuaån maùi phaân boá treân m2 maët baèng nhaø
γgm : heä soá ñoä tin caäy veà tónh taûi, thöôøng γgm = 1.1
B [m] : chieàu roäng dieän tích truyeàn taûi cuûa maùi, laáy baèng khoaûng caùch 2 xaø
ngang lieân keà
g0n,i [kN/m2] : TLBT tieâu chuaån lôùp maùi thöù i vaø heä soá ñoä tin caäy γm,i töøng lôùp
n : soá lôùp vaät lieäu treân maùi.
α : goùc nghieâng maùi so vôùi maët baèng
g0xg [kN/m2] : TLBT tieâu chuaån cuûa xaø goà phaân boá treân m2 maët baèng nhaø, laáy baèng
g0xg = Gxg / @ xaø goà.
g0d [kN/m2] : TLBT tieâu chuaån cuûa daøn, heä giaèng maùi vaø cöûa trôøi phaân boá treân m2
maët baèng nhaø vaø heä soá ñoä tin caäy γd, laáy theo kinh nghieäm g0d = 0.15 ~
0.20 kN/m2 ñoái vôùi maùi lôïp vaät lieäu nheï.
• Taûi troïng taïm thôøi (Hoaït taûi) pm [kN/m]: laø taûi troïng thi coâng hoaëc söûa chöõa maùi,
vôùi : pm =
α
γ
cos
0
m
pp B
pm [kN/m] : hoaït taûi tính toaùn maùi phaân boá treân xaø ngang
p0m [kN/m2] : hoaït taûi tieâu chuaån maùi, ñ/v maùi nheï theo TCVN 2737-1995 thì p0m =
0.30 kN/m2
γp : heä soá ñoä tin caäy veà hoaït taûi γp = 1.3
ii) Taûi troïng vaùch :
gvtc [kN/m2] : tónh taûi vaùch, bao goàm TLBT vaät lieäu lôïp vaùch, caùch nhieät, xaø goà
vaùch (heä soá ñoä tin caäy γv = 1.1).
iii) Taûi troïng caàu truïc Dmax, Dmin :
Ptcmax [kN] : aùp löïc 01 baùnh xe caàu truïc khi vaät caåu naèm veà phía baùnh xe ñoù.
Ptcmin [kN] : aùp löïc 01 baùnh xe caàu truïc khi vaät caåu naèm veà phía beân kia baùnh xe.