đồ án kết cấu thép hay

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

I. Đề bài và xác định các kích thước:

Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng một nhịp.

Nhịp khung L= 30 m
Sức trục Q= 150 kN
Cao trình đỉnh ray H
r
= 11 m
Tải trọng tiêu chuẩn của gió W
o
= 0.65 kN/m
2

Bước khung B= 6 m
Chiều dài nhà = 90 m



Các số liệu tra bảng :

Từ số liệu thiết kế , tra bảng, ta được các số liệu sau :

+Chọn loại ray KP70
+Chiều cao H
k
= 2.3 (m)

+Bề rộng cầu trục Bk = 6.3 (m)
+Nhịp cầu trục L
k
= 29 (m)
+Khoảng cách 2 trục bánh xe : K = 5 (m)
+Khoảng cách tim ray đến mép ngoài B
1
= 0.28 (m)
+Ptc max = 220 (kN)
+Ptc min = 72 (kN)
+G xe con = 70 (kN)














ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 2
II. Thiết kế
I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG :

1. Xác định kích thước phương đứng:

Chiều cao ray và đệm : h
r
= 0.2 m
Chiều cao dầm cầu chạy lấy: h
dcc
=1/10 B 0.6 m
Độ võng dàn mái : f = 0.2 m
Chiều cao cột dưới:
H
d
= H
r
– h
r
–h
dcc

10.2 m
Chiều cao cột trên :
0.1
trdcc k
H
hh H
f
=+ + + +

3.4 m

2. Xác định kích thước phương ngang:


+Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :

2
K
L
L
λ
−
=

+Tiết diện cột trên :
h
t
= (
1
11
÷
1
10
) H
t

+Khoảng cách trục định vị đến mép ngoài cột

λ
−
+

+≥ DBha
t 1
=0.18
Chon a=0.2m
λ
(m)
D (m) h
ct
(m)

h
cd
(m)

0.5 0.06 0.34 0.7
AA
B
10200
0.00m
11.0m
29000
30000
i
=
1
5
%
i
=
1

5
%
Q=150 kN
TL 1:200
SÔ ÑOÀ KHUNG NGANG
3400 1500
1500
i
=
1
5
%


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 3
II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG
:
1.Tĩnh tải mái :


Tải trọng mái q Đơn vị
Trọng lượng bản thân tiêu chuẩn của dàn, hệ giằng mái, cửa trời phân bố
trên m
2
mặt bằng nhà
0.2 kN /m
2

Trọng lượng bản thân vật liệu lợp 0.1 kN /m

2

Trọng lượng bản thân tiêu chuẩn của xà gồ phân bố trên m
2
mặt bằng nhà 0.08 kN /m
2

Tải tập trung ở chân cửa mái 6 kN
g
γ
: hệ số độ tin cậy về tĩnh tải,
g
γ

1.05
,
cos
n
on i
mxgd
i
ooo
g
g
gg
α
=++
∑

0.38 kN /m

2

tc
m
g
m
o
g
B=

2.28 kN /m
2

tt
m
g
m
go
g
B
γ
=

2.4 kN/m

Qui tải về nút
Tải tiêu chuẩn:
Khoảng các các nút xà gồ d= 0.3 m
Mắt đầu dàn :
1

2
tc
m
d
Gg=
1.71 kN
Mắt trung gian :
2
.
m
Gd
g
=

3.42 kN
Mắt tại chân cửa trời :
32
2
mct
d
G
g
GG=++

11.13 kN
Các mắt có cửa trời gối lên – trừ mắt tại chân cửa
trời
7 kN
Tải tính toán
Mắt đầu dàn :

1
2
tc
m
d
Gg
=
1.8 kN
Mắt trung gian :
2
.
m
Gdg
=

3.6 kN
Mắt tại chân cửa trời :
32
2
mct
d
G
g
GG=++

11.4 kN
Các mắt có cửa trời gối lên – trừ mắt tại chân cửa
trời
7.2 kN

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 4
Tải trọng mái tính toán :


2 Tải trọng sửa chữa mái :

Hoạt tải tiêu chuẩn mái p
tc
= 0.3 kN/m
2

Hệ số vượt tải= 1.3 kN/m
2

Giá trị tính toán p
tt
= 0.39 kN/m
2

Qui tải về nút
Tải tiêu chuẩn:
Mắt đầu dàn :

1

2
tc
p
dB
P =
1.35 kN
Mắt trung gian :
2

tc
PpdB=

2.7 kN
Tải tính toán
Mắt đầu dàn :
1

2
tt
p
dB
P =

1.755 kN
Mắt trung gian :
2

tt

PpdB=

3.51 kN











ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 5
+Hoạt tải trái:

+Hoạt tải phải:


+Hoạt tải chất đầy:






ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 6

3 Áp lực cầu trục lên vai cột :

1
47/60
1/5
6000 1300



123
1 47 119
1
560 60
i
yyyy=++=++ =
∑
=1.9833
D
max
tc
=
max
tc
i
P
y
∑
=
429 kN
D

min
tc
=
min
tc
i
Py=
∑

141 kN
Hệ số độ tin cậy sức trục
Q
γ
=
1.2
Hệ số không đồng thời của các cầu trục
c
n
=
0.85
Hệ số kể đến sự tăng áp lực do ray không bằng
phẳng
n
γ
=
1.1
D
max
tt
=

max
.
Qcn i
nP y
γγ
∑
=
481.34 kN
D
min
tt
=
min
.
Qcn i
nP y
γγ
∑
=
158.62 kN

+Dmax trái:

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 7
4 Lực xô ngang của cầu trục :

Các số liệu :
+Móc mềm có : f
ms

= 0.1 .
+n
’
0
= 2 : số bánh xe hãm .
+n
xc
= 4 : tổng số bánh của xe con .

Lực hãm ngang tác dụng lên toàn bộ cầu trục :
'
0

xc
ms xc
xc
QG
Tfn
n
+
=
11 kN
Lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe lên cầu trục do hãm:
0
1
0
T
T
n
=

5.5 kN
Lực hãm xe con tiêu chuẩn thông qua bánh xe cầu trục truyền vào dầm hãm :
1 i
TT y=
∑

10.91 kN
Lực hãm xe con tính toán thông qua bánh xe cầu trục truyền vào dầm hãm :
1
.
Qcn i
TnnT y
γ
=
∑

12.03 kN

Lực xô ngang ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy, cách vai cột 0.6m tức là ở cao trình
10.8m.

+T trái :

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 8
5 Tải trọng gió :


+0.8
-0.5
-0.5
-0.6
+0.8
-0.6
-0.6
-0.6
l=30m
h=15.1m
b=90m


+0.8
-0.5
+0.7
-0.8
-0.6
-0.6
-0.5
-0.6


+Cao trình thanh cánh dưới : H = 3.4+10.2=13.6 m → C

k
= 1.22

+Cao trình đỉnh mái : H = 13.6 +3.75 + 1.5 = 18.85 m →C
k
= 1.28
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 9

1.28 1.2232
1.25
2
tb
k
+
==


+Tải phân bố tác dụng lên cột

Với độ cao 10m trở xuống, áp lực gió được xem là không đổi và bằng: 0.65 kN/m
2


q
đ
=
0wkh
wCC B
γ

=
3.744 kN/m
q
h
0wkh
wCC B
γ
==

2.81 kN/m


Từ độ cao 10m trở lên, áp lực gió phân bố theo quy luật hình thang với giá trị q tại độ
cao 13.6m:

q
đ
=
0wkh
wCC B
γ
=

4.58 kN/m
q
h
=
0wkh
wCC B
γ

=

3.43 kN/m


+Tải tập trung đặt tại đáy vì kèo








0dwkhii
Ww wCCBch
γ
==
∑

5.8 kN
'
0
.
hwkh ii
WwCCBch
γ
=
∑

17.39 kN
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 10
III/TỔ HỢP NÔI LỰC & CHỌN TIẾT DIỆN:


1/Tổ hợp nội lực:

+Tĩnh tải (1)
+Hoạt tải trái (2)
+Hoạt tải phải (3)
+Hoạt tải chất đầy (4)
+D max trái (5)
+D max phải (6)
+T trái- (7)
+T trai+ (8)
+T phải-(9)
+T phải+(10)
+Gió trái (11)
+Gió phải (12)

+Tổ hợp cơ bản 1: 7 tổ hợp cơ bản 1


Tổ hợp cơ bản 1
1/ 1+2
2/ 1+3
3/ 1+4
4/ 1+5
5/ 1+6

6/ 1+11
7/ 1+112


















ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 11
+Tổ hợp cơ bản 2 : 34 tổ hợp cơ bản 2


Tổ hợp cơ bản 2
1/ 1+2+5
2/ 1+2+6
3/ 1+3+5
4/ 1+3+6

5/ 1+4+5
6/ 1+4+6
7/ 1+5+7
8/ 1+5+8
9/ 1+5+11
10/ 1+5+12
11/ 1+6+9
12/ 1+6+10
13/ 1+6+11
14/ 1+6+12
15/ 1+2+5+7
16/ 1+2+5+8
17/ 1+2+6+9
18/ 1+2+6+10
19/ 1+3+5+7
20/ 1+3+5+8
21/ 1+3+6+9
22/ 1+3+6+10
23/ 1+4+5+7
24/ 1+4+5+8
25/ 1+4+6+9
26/ 1+4+6+10
27/ 1+5+7+11
28/ 1+5+7+12
29/ 1+5+8+11
30/ 1+5+8+12
31/ 1+6+9+11
32/ 1+6+9+12
33/ 1+6+10+11
34/ 1+6+10+12

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 12
2/ Chọn tiết diện :
+Cột trên:
yy
x
x


+Cột dưới:
yy
x
x




+Dầm vai:

1515
8
300
400

370

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 13
+Dàn :
+Thanh cánh trên: 2L70x5
+Thanh cánh dưới: 2L70x5
+Thanh xiên đầu dàn: 2L70x5
+Thanh bụng: 2L60x5
+Thanh bụng phân nhỏ: 2L50x5

+Giằng cột:
+Thanh xiên : 2L50x5
+Thanh ngang : 2L50x5

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 14
IV-KIỂM TRA TIẾT DIỆN CỘT:



1/ Cột trên:

1.1/Tổ hợp nội lực cột trên:
tổ hợp nội lực tại mặt cắt I-I và II-II như hình vẽ


Mặt cắt I-I Mặt cắt II-II

N(kN) M(kNm) N(kN) M(kNm)
1 Tĩnh tải
-49.85 27.58 -51.34 10.65
2 Hoạt tải trái
-27.27 10.66 -27.27 4.80
3 Hoạt tải phải
-9.58 8.52 -9.58 2.66
4 Hoạt tải chất đầy
-35.10 17.95 -35.10 7.02
5 Dmax trái
0.56 -1.96 0.56 -34.85
6 D max phải
-0.56 14.81 -0.56 -18.08
7 T trái
-0.35 0.74 -0.35 7.95
8 T phải
0.35 -9.91 0.35 4.53
11 Gió trái
3.65 -51.22 3.65 3.23
12 Gió phải
-3.65 58.28 -3.65 -9.59


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 15

Tổ hợp cơ bản 1
Mặt cắt I-I Mặt cắt II-II
Tổ hợp 1+12 1+4
M max (kNm)

85.86 17.67
N tương ứng (kN)
-53.50 -86.44

Tổ hợp 1+11 1+5
M min (kNm)
-23.64 -24.21
N tương ứng (kN)
-46.20 -50.78

Tổ hợp 1+4 1+4
M tương ứng (kN)
45.53 17.67
N max (kNm)
-84.95 -86.44

Tổ hợp cơ bản 2
Mặt cắt I-I Mặt cắt II-II
Tổ hợp 1+6+9+12 1+4+6+9
M max (kNm)
102.28 4.77
N tương ứng (kN)
-53.96 -83.11

Tổ hợp 1+5+8+11 1+5+8+12
M min (kNm)
-20.95 -36.51
N tương ứng (kN)
-45.75 -53.80

Tổ hợp 1+4+6+10 1+4+6+10
M tương ứng (kN)
65.98 -3.39
N max (kNm)
-82.27 -83.75

Phần cột trên: Do đoạn cột có tiết diện đối xứng nên ta chọn cặp nội lực nguy hiểm là tổ
hợp có moment uốn với giá trị tuyệt đối lớn nhất và lực dọc tương ứng (1+6+9+12)
M= 102.28 kNm; N
tư
= -53.96 kN

1.2/ Xác định chiều dài tính toán
:
a) Trong mặt phẳng khung :
+Các thông số :

3.6
0.35 0.6
10.2
t
d
H
H
==<


+ Suy ra:
μ
2

=3 ; μ
1
= 2
l
1x
= μ
1
. H
d
= 2x 10.2 = 20.4 m .
l
2x
= μ
2
. H
t
= 3x3.4 = 10.2 m .

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 16
b)
Ngoài mặt phẳng khung :

y
l
1
= H
d
= 10.2 m .

y
l
2
=
t
H - h
dcc
= 3.4 – 0.6 = 2.8 m .
1.3/Tiết diện cột trên
:
x
150
340
8
8
yy
x


h b tw tf A Ix Iy Wx i
2x
i
2y

mm mm mm mm cm2 cm4 cm4 cm3 cm cm
340 150 8 8 49.92 8882.20 451.38 522.48 13.34 3.01


2
2

2
1020
13.34
x
x
x
l
i
λ
==

76.47
2
2
2
280
3.01
y
y
y
l
i
λ
==

93.11
22
f
xx
E

λλ
=

2.47
+Độ lệch tâm: e=
M
N

1.89
+ Độ lệch tâm tương đối m :
1.89 49.92
522.48
eeA
m
W
ρ
×
== =


18.11
+Độ lệch tâm tính đổi: m
1
= η . m

24.45

+m
1
>20 =>Kiểm tra điều kiện bền:


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 17
x
c
nx
M
N
f
AW
γ
+≤


2
53.96 10228
20.66kN/cm
49.92 522.48
+=
<22 kN/cm
2



1.4/ Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng uốn
:

+Từ
2 y
λ
=
93.11 , tra phụ lục 3 có được hệ số uốn dọc ϕ
y
= 0.623
+Với cặp nội lực đang xét là tổ hợp của 1+6+9+12 , xác định được moment lớn nhất ở
1/3 đoạn cột trên :

66.46
M
kNm=
+Giá trị moment tính toán :
MaxM
tt
= (102.28/2; 18.34/2; 66.46)
=66.46 kNm


Độ lệch tâm tương đối :

/
/
tt
x
x
eMN
m
WF

ρ
==

11.77
Hệ số ảnh hưởng của moment trong mặt phẳng uốn C :

1
1
xy
b
C
m
ϕ
ϕ
=
+

0.086
Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :
2

y
y
N
CF
σ
ϕ
=

20.11 kN/cm

2
<22 kN/cm
2


1.5/ Kiểm tra ổn định cục bộ thép tổ hợp I:

+Bản cánh :

140 21000
18.75 2.(0.36 0.1 ) 2(0.36 0.1 2.47) 37.53
822
c
fc
b
hE
tf
λ
δ
⎡⎤
== < = + = +× =
⎢⎥
⎣⎦


+Bản bụng :

Có
2
2.47 0.8; 11.76 1

x
x
m
λ
=> = >



34 21000
42.5 (0.9 0.5 ) (0.9 0.5 2.47) 60
0.8 22
b
wb
h
hE
tf
λ
δ
⎡⎤
== < =+ =+× =
⎢⎥
⎣⎦


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 18
2/Cột dưới:

2.1/Tổ hợp nội lực cột dưới :

Do cột liên kết khớp với móng nên giá trị moment của cột bằng 0, do đó thiết kế cột dưới theo
giá trị lực dọc tại mặt cắt nguy hiểm nhất (chân cột) cho cột nhánh cầu trục và cột nhánh mái.

Mặt cắt tại chân cột
Cột nhánh mái Cột nhánh cầu trục
Các trường hợp tải trọng
N(kN) N(kN)
1 Tĩnh tải
-98.78 29.24
2 Hoạt tải trái
-37.74 7.48
3 Hoạt tải phải
-28.15 15.49
4 Hoạt tải chất đầy
-61.88 21.13
5 Dmax trái
-190.35 -302.90
6 D max phải
-167.19 -8.13
7 T trái
-102.31 87.78
8 T phải
68.59 -60.36
11 Gió trái
618.13 -508.74
12 Gió phải
-590.76 492.98

Tổ hợp cơ bản 1
Cột nhánh mái Cột nhánh cầu trục
N(kN) N(kN)
Tổ hợp 1+12 1+11
N max (kNm)
-689.53 -479.50


Tổ hợp cơ bản 2
Cột nhánh mái Cột nhánh cầu trục
N(kN) N(kN)
Tổ hợp 1+5+7+12 1+5+8+11
N max (kNm)
-893.86 -780.24







ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 19
2.2/Tiết diện cột dưới
:

+Đối với nhánh cầu trục và nhánh mái : thép I tổ hợp hàn I330

yy

x
x



h b tw tf A Ix Iy Wy ix iy
mm mm mm mm cm
2
cm
4
cm
4
cm
3
cm cm
330 160 8.00 10.00 56.80 10180.73 683.99 617.01 13.39 3.47

+Độ mảnh của nhánh cầu trục:

1
1
70
20.17
3.47
x
x
x
l
i
λ

== =


1
1
1020
76.18
13.39
y
y
y
l
i
λ
== =


+Kiểm tra tiết diện đã chọn:

+Đối với nhánh mái:

+ Từ
max 1 1
max( , ) max(20.17,76.18) 76.18 0.736
xy
λ
λλ ϕ
== =⇒=

Vì

1
ϕ
<
và tiết diện không bị giảm yếu nên ta chỉ cần kiểm tra điều kiện ổn
định tổng thể:
+Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung:
22
1
1
780.24
18.66 / 22 / .
. 0.736 56.8
nh
N
kN cm kN cm
A
σ
ϕ
== = <
×


+Đối với nhánh cầu trục:

+Từ
max 1 1
max( , ) max(20.17,76.18) 76.18 0.736
xy
λ
λλ ϕ

== =⇒=

+Kiểm tra ổn định nhánh mái ngoài mặt phẳng khung:

22
2
2
893.86
21.39 / 22 / .
. 0.736 56.8
nh
N
kN cm kN cm
A
σ
ϕ
== = <
×


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 20
+Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung
:

Diện tích A=A1+A2 113.60 cm
2

Khoảng cáh trọng tâm của các cột C= 70 cm
Khoảng cách trọng tâm đến nhánh cầu trục y1= 35 cm

Khoảng cách trọng tâm đến nhánh cầu trục y2= 35 cm
Moment quán tính cột dưới trong mặt phẳng
uốn :
Ix=
2
0
2
4
x
CA
I
⎛⎞
+
⎜⎟
⎝⎠
140527.98
cm
Bán kính quán tính
ix=
x
I
A

35.17
cm
Độ mảnh
x
λ
=
x

x
l
i

29
cm











Chọn khoảng cách các thanh giằng 70 (cm)
Góc α=
45 (độ)
=>k= 28
Chọn thanh giằng L50
×
5 Ax= 4.8 (cm
2
)
Độ mảnh tương đương
td
λ
=

2
x
x
A
k
A
λ
=+


29

2
R
xtd
E
λλ
=

1.11
Nội lực nguy hiểm nhánh mái N1=(tổ hợp 1+5+8+11) -893.86 (kN)
Nội lực nhánh cầu trục N2=(tổ hợp 1+5+8+11) 290.37 (kN)
Qui về trọng tâm tiết diện
N=N
1
+N
2
-603.49 (kN)
M=(-N
1

+N
2
)×70/2 414.48 (kNm)
Độ lệch tâm e1=M/N 68.68
Độ lêch tâm tương đối m=
1
d
eAy
I
×
×

1.94
Tra bảng phụ lục 5
lt
ϕ
=
0.429
lt
N
A
σ
ϕ
=
×

12.36 (kN/m
2
)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN

SVTH : Lê Minh Thành 80602218 21
Nội lực nguy hiểm nhánh cầu trụcN2=(tổ hợp 1+5+7+12) -780.24 (kN)
Nội lực nhánh cầu mái N2=(tổ hợp 1+5+7+12) 377.97 (kN)
Qui về trọng tâm tiết diện
N=N
1
+N
2
-402.27 (kN)
M=(-N
1
+N
2
)×70/2 405.37 (kNm)
Độ lệch tâm e1=M/N 100.77
Độ lêch tâm tương đối m=
1
d
eAy
I
×
×

2.85
Tra bảng phụ lục 5
lt
ϕ
=
0.502
lt

N
A
σ
ϕ
=
×

7.05 (kN/m
2
)

+Kiểm tra thanh bụng đã chọn


Lực dọc lớn nhất trong thanh xiên
N= -104.407 (kN)
Lực dọc lớn nhất trong 1 thanh xiên
N= 52.20 (kN)
Chiều dài thanh xiên l
x
=70
2

99 (cm)
A= 4.8 (cm
2
)
r
x
= 1.53 (cm)

max
x
x
l
r
λ
=

64.79
tx
ϕ

0.83
Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên 0.75
tx
tx
tx
N
A
σ
γϕ
=
××

18.23 (kN/m
2
)
Các thanh ngang có lực nhỏ hơn nên đặt theo cấu tạo; 2L50x5
Tính đường hàn
Chọn hf= 0.4 cm

f
β
=

0.7
f
wf
= 15 kN/cm2
1
0.7
2
w
f
fwfc
N
l
hf
β
γ
=
=
5.8 cm
Chọn l
w1
=6cm
2
0.3
2
w
f

fwfc
N
l
hf
β
γ
=

2.48 cm
Chon l
w2
=4cm




ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 22
V TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỘT:

5.1 Vai cột:

Từ bảng nội lực, chọn ra hai cặp nội lực gây lực nén lớn nhất trong cánh ngoài và cánh trong
của cột trên, xác định lực dọc tương ứng trong mỗi cánh của cột trên:
Chiều dài đường hàn:
2 15 2 0.8 13.4
w
lbt cm=− = −× =

Tổ hợp 1+4
N nhánh trong=
max
2
t
M
N
h
+
(kN)
Kiểm tra liên kết hàn
1
1
.
nh
h
ww
N
tl
σ
=
(kN/cm
2
)
M max
(kNm)
17.67
N tương
ứng
(kN)

-86.44
96.44 8.04

Tổ hợp 1+5+8+12
N nhánh ngoài =
min
2
t
MN
h
+
(kN)
Kiểm tra liên kết hàn
1
1
.
nh
h
ww
N
tl
σ
=
( kN/cm
2
)
M min
(kNm)
-36.51
N tương

ứng
(kN)
-53.80
136.87 11.41

Đường hàn thỏa điều kiện chịu lực.

Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của bản bụng của cột dưới:
cặp nội lực tính toán
(cột trên)

1+3+8+12
M= 36.51 kNm
N= 53.8 kN
2
CT
NM
S
h
=+

134 kN
em
w
S
th
σ
=

5.07 kN/cm

2





ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 23
5.2 Dầm vai :


Dầm vai
(mặt cắt bên phải của chân cột trên)
Các trường hợp tải trọng
N(kN) M(kN)
1 Tĩnh tải
3.72 14.63
2 Hoạt tải trái
1.21 7.08
3 Hoạt tải phải
1.35 3.12
4 Hoạt tải chất đầy
2.39 9.65
5 Dmax trái
13.04 -24.39
6 D max phải
10.29 -12.75
7 T trái
6.36 5.26
8 T phải

-3.92 3.24
11 Gió trái
-21.21 2.53
12 Gió phải
23.19 -7.02


Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2
Tổ hợp 1+4 1+5+8+12
M max (kNm)
24.28 18.60
N tương ứng (kN)
6.11 30.61



Chiều cao dầm vai
D max 481.34 kN M (kNm)
h
dv

6
w
M
tf
≥
(m)
0.5 hd (m)
G
dcc

9 kN 24.28 0.145 0.35
b 0.3 m
t
f
= 0.015 m
R
em
32 kN/cm
2

t
w
=
()
max
2
dcc
em
D
G
btR
+
+

0.46 (cm)
h
dv
= 0.4 (m)
Chon t
w

= 0.8 (cm) Vậy dầm vai đã chọn đủ khả năng chịu uốn

+Đường hàn liên kết giữa bản bụng dầm vai vào bản lưng nhánh mái phải dủ khả năng
chịu lực từ dầm vai truyền vào. Chiều cao đường hàn cần thiết:
+Lực cắt lớn nhất đường hàn chịu =N nhánh trong=96.44 kN
+l
hf
=40 cm

/2
96.44 / 2
220.74015
trong
f
h
ff g
N
h
lf
β
≥= =
×××
0.07 cm
Ta chọn h
h
theo điều kiện chống rỉ: h
f
= 4mm
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 24

+Đường hàn liên kết bản K với bản bụng dầm vai( 4 dường hàn) sẽ chịu lực
trong
N

truyền xuống.Suy ra:

96.44
440.74015
trong
f
h
ff g
N
h
lf
β
≥=
×××
=0.05 cm
Chọn h
h
theo điều kiện chống rỉ: h
f
= 4mm

+Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản bụng nhánh cầu trục (4 đường hàn) sẽ
chịu lực D
max
+G
dcc

cùng với phản lực từ dầm vai. Suy ra chiều cao đường hàn cần thiết:


max
/2
96.44 / 2 481.14 9
4 . 4 0.7 40 15
trong dcc
f
h
ffg
NDG
h
lf
β
++
++
≥==
×××
0.336 cm

Chọn h
f
= 4 mm

5.3 Thiết kế chân cột :

Xác định kích thước bản đế :

+Cường độ nén cục bộ của bêtông : R

nencb
= Ψ.R
nen
= 1.2x1.1 = 1.32 kN /cm
2
.

N nén 893.86 kN
Nhánh mái
N kéo 519.352 kN
N nén 780.238 kN
Nội Lực
Nhánh cầu trục
N kéo 522.219 kN
Diện tích cần thiết của bản đế:

nen
bd
nencb
N
A
R
=

Nhánh mái A= 677.1666667 cm2
h (cm) b (cm) F chọn
40 20 800 cm2
Nhánh cầu trục A= 591.0893939 cm2
h (cm) b (cm) F chọn
Kích thươc bản đế

40 20 800 cm2
Ứng suất phân bố đều dưới bản đế
N
A
σ
=

1.17 kN/cm
2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ThS. LƯU ĐỨC HUÂN
SVTH : Lê Minh Thành 80602218 25


Ô bản 1
Dạng congxon, với phần nhịp vươn ra là :

l
1
= 2.5 cm
Ô bản 2
Dạng ô bản kê 3 cạnh, kích thước theo phương là:
l
2
= 16 cm
l
3
= 9.6 cm
l

3
/l
2
= 0.6

α=
0.074

Μ
1
= α
2
1
2
l
σ
×
×
3.49 (kNcm)

Μ
2
= α
2
2
l
σ
×
×

21.17 (kNcm)

→ chiều dày bản đế cần thiết
2
6
bd
M
t
f
=
=
2.45 cm
Chọn chiều dày bản đế: 3 cm

Tính
dầm đế
Quan niệm dầm đế là 1 dầm đơn giản có mút thừa , chịu tải
trọng phân bố đều
212
.( / 2)
dd
qll
σ
=
+

11.73 kN/cm

Tổng phản lực lên dầm đế :
2

.
dd
Nqb
=
=

234.64 kN
N
2dd
do 2 đường hàn dầm đế với mép thép I chịu
h
f
(mm)
f
β
h
g
f
(kN/cm2)
l
f
=
2( )
h
ffg
N
h
f
β
××

6 0.7 15 18.62 cm
Chọn chiều cao dầm đế l
f
= 25 cm