Khi xây dựng nhà xưởng có cao trình đỉnh cột lệch nhau thì xà ngang mái không nằm trên cùng một mức, do đó chuyển vị ngang ở các cao trình đỉnh cột khác nhau sẽ không giống nhau. Việc tính giá trị nội lực trong trường hợp này sẽ phức tạp hơn do số ẩn số nhiều hơn.
Để tận dụng các công thức với các phần tử mẫu tương ứng đã biết nên dùng hỗn hợp cả phương pháp lực và phương pháp chuyển vị để giải.
Trong một số trường hợp cụ thể có thể chấp nhận giả thiết gần đúng hoặc tính toán gần đúng theo hệ chính phụ.
Sơ đồ tính nhà xưởng lệch cao trình với tải trọng gió
Ngày nay các chương trình tính toán giá trị nội lực của hệ đàn hồi đã phát triển rất mạnh mẽ, việc tính giá trị nội lực của khung ngang nhà xưởng, nhà công nghiệp bất kỳ không mấy khó khắn. Mô hình hóa và tính toán nội lực của khung ngang nhà xưởng, nhà công nghiệp một tầng, ba nhịp, lệch cao trình.
Xác định giá trị nội lực cho cột nhà xưởng hai nhánh
Đối với cột hai nhánh, nội lực trong các tiết diện được xác định theo hai giai đoạn :
Giai đoạn thứ nhất : tính toán nội lực tổng thể cho cột đặc có độ cứng tương đương một cách bình thường giống như đôi với cột một nhánh để xác định nội lực M, N, Q tại các tiết diện.
Giai đoạn thứ hai : xác định nội lực Mnh, Nnh, Qnh trong từng nhánh và nội lực Mt, Qt từ các giá trị M, N, Q đã xác định được ở giai đoạn trên.
Lực dọc trong mỗi nhánh xác định theo công thức;
Nnh = N/2 ± n M/C ( 1.3.17)
n - hệ số uốn dọc và phải kể đến ảnh hưởng của độ mảnh trong mỗi nhánh bằng cách thay giá trị Jb, bằng biểu thức sau; Jb = 2F0r2(1.3.18)
Fo - diện tích một nhánh ;
r - bán kính quán tính của tiết diện tương đương tính theo công thức
r2 = C2/[4(1+3C2/n02h12)];
h1 - chiều cao tiết diện nhánh ;
C - khoảng cách giữa hai trục nhánh;
n0 - số lượng các ô khung của cột hai nhánh.
Mômen uốn trong các nhánh và trong thanh ngang của cột hai nhánh được xác định theo phương pháp điểm không khi coi cột là khung một nhịp nhiều tầng.
Biểu đổ mômen trong nhánh và thanh ngang
Khi cả hai nhánh cùng chịu nén lực cắt trong cột phân đều cho hai nhánh; Qnh = 0,5 Q
Mô men uốn trong mỗi nhánh ở vị trí thanh ngang là;
Mnh = 0,5 Qnh S = 0, 25 Q S (1.3.20)
Mômen uốn trong thanh ngang bằng tổng mômen uốn ở tiết diện trên và tiết diện dưới của nhánh kề với thanh ngang;
Mt = 2 Mnh = 0, 5 Q S (1.3.21)
Lực cắt trong thanh ngang;
Qt = QS /C ( 1.3.22 )
Khi có một nhánh chịu nén và một nhánh chịu kéo thì nhánh chịu nén sẽ chịu lực cắt nhiều hơn. Để thiên về an toàn coi nhánh chịu nén chịu 80% lực cắt Q và nhánh chịu kéo chịu 30% Q. Từ đó có :
Trong nhánh chịu nén
Qnh = 0, 8 Q
Mnh = 0, 5 Qnh S = 0.4 Q S (1.3.20a)
Trong nhánh chịu kéo
Qnh = 0, 3 Q ;
Mnh = 0, 5 Qnh S = 0, 15 Q S ( 1.3.20b)
Trong thanh ngang
Mt = 0, 8 Q S và Mt = 0, 3 Q S;
Qt = Q S / c.
Tổ hợp giá trị nội lực cho thiết kế xây dựng cột nhà xưởng
Ở trên ta đã tính toán và thu được giá trị nội lực trong các tiết diện do từng loại tải trọng gây ra. cần phải tổ hợp tất cả các loại nội lực đó lại để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất có thể xuất hiện trong từng tiết diện của mỗi cột từ đó thiết kế xây dựng nhà xưởng công nghiệp. Theo tiêu chuẩn về tải trọng TCVN 2737 - 95 phân ra hai loại tổ hợp : tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt. Để tổ hớp nên lập thành bảng. Có nhiều cách lập bảng, ở đây giới thiệu một cách lập bảng áp dụng đối với khung nhà ba nhịp, bảng gồm 18 cột.
Cột 1 ghi tên cột ( phần trên ghi cột biên, phần dưới ghi cột giữa ).
Cột 2 ghi tiết diện cần tính toán ( tiết diện 1, 11, III, IV ) của cột biên và cột giữa.
Cột 3 ghi nội lực M, N, Q kèm theo đơn vị tính toán.
Cột 4 ghi nội lực do tĩnh tải.
Cột 5, 6 ghi nội lực do hoạt tải trên mái ( đặt ở bên trái và bêxi phải trục cột).
Cột 7, 8, 9, 10 ghi nội lực do hoạt tải cầu trục, trong đó cột 7, 8 là nội lực do - Dmax và Tmax tác dụng bên trái cột, cột 9, 10 là nội lực do Dmax và Tmax tác dụng bên phải cột.
Cột 11, 12 ghi nội lực do tải trọng gió tác chạng từ trái qua phải và ngược lại.
Cột 13, 14, 15 ghi nội lực của tổ hợp cơ bản I.
Cột 16, 17, 18 ghi nội lực của tổ hợp cơ bản II.
Tổ hợp cơ bản I gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực của một trong các hoạt tải.
Tổ hợp cơ bản II gồm nội lực do tĩnh tải và nội lực của mọi hoạt tải ( hoạt tải mái, hoạt tải cầu trục và hoạt tải gió ).
Trong mỗi tổ hợp cần xét ba cặp nội lực nguy hiểm
Cặp mômen dương lớn nhất và lực dọc tương ứng (Mmax và Ntư).
Cặp mô men âm nhỏ nhất và lực dọc tương ứng (Mmin và Ntư).
Cặp lực dọc lớn nhất và mômen tương ứng (Nmax và Mtư).
các tiết diện I, II, III nói chung chỉ cần tìm mômen M và lực dọc N. Riêng ở tiết diện IV ( tiết diện chân cột ) cần phải xác định cả mômen M, lực dọc N và lực cắt Q để có số liệu tính toán móng sau này.
Đối với tố hợp cơ bản I
Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một lioạt tải có giá trị mômen dưdng lớn nhất trong số các mômen do hoạt tải.
Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị mô men âm với giá trị tuyệt đối lớn nhất.
Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với nội lực do một hoạt tải có giá trị lực dọc lớn nhất.
Đối với tổ hợp cơ bản II
Để xác định cặp thứ nhất, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mômen là dương.
Để xác định cặp thứ hai, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có giá trị mômen là âm ;
Để xác định cặp thứ ba, lấy nội lực do tĩnh tải cộng với mọi nội lực do hoạt tải có gây ra lực dọc. Ngoài ra còn lấy thêm nội lực của hoạt tải dù không gây ra lực dọc nhưng gây ra mômen cùng chiều với mômen tổng cộng đã lấy tương ứng với Nmax
Chữ "tương ứng" trong các cặp nội lực có nghĩa là : đôi với cặp thứ nhất và cặp thứ hai khi đã lấy mômen do tải trọng nào gây ra thì cũng phải lấy lực dọc tương ứng với tải trọng ấy, đôi với cặp thứ ba khi đã lây lực dọc ở cột nào của bảng thì cũng phải lấy mômen ở cột ấy của bảng.
Khi tổ hợp cần chú ý các điểm sau đây :
Dù cho tính với hoạt tải ở một bên cột ( đối với cột biên ) hoặc cả hai bên cột thì vẫn xem là một hoạt tải.
Khi đã lấy gió theo chiều này thì kliông được lấy gió theo chiều kia.
Khi tính toán tổ hợp cơ bản II, chỉ trừ nội lực do tĩnh tải ra còn mọi nội lực do hoạt tải đều phải nhân với hệ số 0, 9.
Khi kể nội lực do cầu trục vào các tổ hợp thì có thể xét đồng thời cả Dmax và Tmax hoặc có thể chỉ xét Dmax mà không kể Tmax nhưng không được chỉ kể Tnìax mà bỏ qua -Dmax vì trong thực tế chỉ xảy ra lực hãm Tmax tác dụng vào dầm cầu trục khi trên đó có Dmax - Vì Tmax gây ra nội lực cả hai dấu cho liên khi xét nội lực do cầu trục, trước tiên ta chú ý đến nội lực do Dmax - sau đó lấy nội lực do Tmax cho phù hợp dấu với cặp nội lực của tổ hợp cần tìm.
Khi tổ hợp, nếu xét nội lực của cả bốn cầu trục, tức là lấy nội lực của -D, nax và Tmax cả bên trái và bên phải cột thì phải nhân với hệ số tổ hợp nth = 0, 7 đôi với cầu trục có chế độ làm việc nhẹ và trung bình, nth = 0, 8 đôi với cầu trục có chê độ làm việc nặng. Nếu xét tác dụng của hai cầu trục thì phải nhân với hệ số tổ hợp nth = 0, 85 đối với cầu trục có chê độ làm việc nhẹ và trung bình, nth = 0, 95 đôi với cầu trục có chê độ làm việc nặng.
Tổ hợp nội lực là công việc phức tạp dễ bị nhầm lẫn cần phải hiểu rõ mục đích, cách làm và tiến hành một cách thận trọng, chính xác. Trong mỗi ô ghi kết quả tổ hợp cần ghi số thứ tự các cột đã được lấy nội lực để đưa vào tổ hợp. Làm như vậy giúp cho việc kiểm tra được dễ dàng.