Đồ án thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp

Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

1
Thuyết minh
Đồ án môn học : Kết cấu thép
Yêu cầu Thiết kế: Khung ngang nhà Công nghiệp 1 tầng, 1 nhịp.
Các số liệu của nhà :
- Nhịp khung : L = 24(m)
- Sức trục : Q = 75(Tấn)
- Cao trình đỉnh ray: H
1
= 8,5(m)
- áp lực gió tiêu chuẩn: W
o
= 95(daN/m
2
)
- B-ớc khung : B = 6(m)
- Chiều dài nhà : 17B = 17x6 = 102(m)
- Chiều cao dầm cầu trục : H
dct
= 700(mm)
- Chiều sâu chôn cột : H
3
= 800(mm)
- Có 2 cần trục làm việc trong x-ởng ở chế độ trung bình.
+ L
k
=22,5m
+ H= 3,7m
+ B = 8,3m

+ L1=4,4m
+ B1=0,4m.
+ Loại ray KP100 tra bảng ta có Hr=150mm (theo bảng VI.7).
Vật liệu lớp mái:
- Mái s-ờn BTCT 1,5mx6m(g
TC
= 150(daN/m
2
).
- Bê tông chống thấm dày 4 cm(
o
= 2500Kg/m
3
)
- Bê tông xỉ dày 12cm(
o
= 500Kg/m
3
)
- 2 lớp lát dày 1,5cm/lớp(
o
= 500Kg/m
3
)
- 2 lớp gạch lá nem, dày 1,5cm/lớp9
o
= 500Kg/m
3
)
- Hoạt tải mái p

c
= 75daN/m
2

Que hàn N46 có Rgh=1800daN/cm
2
. Rgt=1650daN/cm
2
.
Ph-ơng pháp hàn tay có
h
=0,7;
t
=1;
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

2
Phần I : Tính toán chung
A-các kích th-ớc chung
I/Thành lập sơ đồ kết cấu:
Từ số liệu yêu cầu thiết kế là loại nhà x-ởng 1 nhịp, chịu tải trọng cầu trục lớn do đó
chọn sơ đồ khung có liên kết Dàn, Cột là liên kết cứng và dàn khung hình thang có mái dốc. Sơ
đồ khung ngang có dạng nh- hình vẽ d-ới:
sơ đồ khung 1 nhịp

II/ Xác định các kích th-ớc khung ngang:
II.1/ Các kích th-ớc theo ph-ơng thẳng đứng:
a- Chiều cao dầm cầu chạy:
h
dcc

= 0.7m
b - Chiều cao từ mặt ray đến đáy cầu trục.
H
2
= (H
c
+f)+100
H
c
: Kích th-ớc gabarit của cầu trục tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con tra phụ
lục VI.2<138> ta có H
c
=3,7m.
100: Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu.
f: khe hở xét đến độ võng của kết cấu lấy 0,4m(theo sách thiết kế KC thép nhà CN ).
H
2
=(3,7+0,4)+0,1= 4,2m
c - Chiều cao của cột trên:
H
tr
= h
dcc
+H
2
+h
r

Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

3
h
r
: Chiều cao của ray và đệm. Chiều cao của ray tra bảng IV-7 sách thiết kế KC thép
nhà CN ứng với lọai ray KP100 ta có chiều cao là 0,15m; chiều cao của đệm là 0,05
h
r
=0,2m
h
dcc
=0,7m đã tính ở trên.
H
tr
=h
dcc
+H
2
+h
r
=0,7+4,2+0,2=5,1m
d - Chiều cao thông thuỷ của nhà tính từ cốt 0,00 đến trục của thanh cánh d-ới dàn vì kèo.
H=H
1
+H
2
=8,5 + 4,2 =12,7m.
e- Chiều cao của cột d-ới:
H
d
= H-H

tr
+H
3

H
3
:Chiều sâu của phần cột chôn d-ới cốt mặt nền :H
3
= 0,8m
H
d
= H-H
tr
+h
ch
= 12,7 - 5,1 + 0,8 = 8,4m
g - Chiều cao đầu dàn:
Với kích th-ớc là dàn hình thang lấy h
đd
=2200 (theo sách thiết kế KC thép nhà CN).
h- Chiều cao giữa dàn:
Chọn h
gd
=3,2m Độ dốc mái là i = (3,2 - 2,2)/12 = 1/12
II .2/ Các kích th-ớc theo ph-ơng ngang:
a-Tính chiều cao tiết diện cột trên:
Chiều cao h
tr
=(1/10 1/12) H
tr

với H
tr
: khoảng cách từ vai cột đến trục thanh cánh d-ới của dàn vì kèo.
Ta chọn h
tr
= 0,5m
b- Chọn a:
a: khoảng cách giữa trục định vị và mép ngoài cột trên, a phụ thuộc vào chế độ làm việc
của cầu trục. Do sức trục Q=75T nên ta chọn a=250mm.
c- Chọn

:
: Khoảng cách từ trục định vị của cột đến mép ngoài của cột d-ới.
B
1
+(h
tr
- a) + D=0,4+(0,5-0,25)+ 0,075=0,725m;
B
1
: Khoảng cách từ trục ray đến mép ngòai của cầu chạy lấy theo catalô cầu chạy, ta có
B
1
=0,4m.
D: Khe hở an toàn giữa cầu trục và mép trong của cột trên lấy là 0,075m
=750mm khi Q 75T
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

4

d - Tính chiều cao tiết diện cột d-ới h
d
:
h
d
: Theo độ cứng ta có h
d
=(1/15 1/20) Hd= (1/15 1/20)8,4m<=560mm
Theo điều kiện cấu tạo ta chọn h
d
= +a=750+250 = 1000mm;
l = 24m
h2 = 4.2m
kích th-ớc chính khung 1 nhịp
ho = 2.2m
h = 13.7m
h
d = 8.4M
h3 = 0.8m
H
t
= 5.1m
3m
0,6m
0.75m
h1 = 8.5m

III/lập mặt bằng l-ới cột, bố trí hệ giằng mái, cột :
III.1/Lập mặt bằng l-ới Cột :
Nhà x-ởng đ-ợc thiết kế có chiều dài nhà là : 102m do đó khi bố trí mặt bằng l-ới Cột

ta không phải để khe lún nhiệt độ . Mặt bằng l-ới Cột đ-ợc bố trí nh- hình vẽ d-ới.
a- Bố trí giằng trong mặt phẳng cánh trên :
Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh
trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên
chịu nén của dàn, tạo nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn. Các
thanh giằng chữ thập đ-ợc nên bố trí ở đầu khối nhiệt độ và bố trí thêm ở giữa khối. Mặt bằng
bố trí giằng cánh trên đ-ợc thể hiện nh- hình vẽ d-ới.
b- Bố trí gằng trong mặt phẳng cánh d-ới :
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

5
Giằng trong mặt phẳng cánh d-ới đ-ợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên . nó cùng với
giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình. Hệ giằng cánh d-ới tại đầu hồi
nhà làm gối tựa cho cột hồi chịu tỉ trọng gió thổi lên t-ờng Hồi nên còn gọi là dàn gió. Do
X-ởng có Cỗu trục Q = 75 tấn để tăng độ cứng cho nhà ta bố trí thêm hệ giằng cánh d-ời theo
ph-ơng dọc nhà. Hệ giằng nhà đảm bảo cho sự làm việc cùng nhau của các khung, truyền tải
trọng cục bộ tác dụng lên một khung sang các khung lân cận. Mặt bằng bố trí nh- hình vẽ
d-ới.
6000
24000
60006000
500
b
60006000600060006000
a
6000600060006000600060006000 60006000
500
Sơ đồ mặt bằng l-ới cột, giằng mái trong mặt phẳng cánh trên và d-ới
321 87654 131211109 17161514 18
6000

6000
6000
6000

c- Bố trí hệ giằng đứng :
Hệ giằng đứng đặt trong các mặt phẳng thanh đứng , cótác dụng cùng với các giằng nằm
tạo nên các khối cứng bất biến hình, giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi lắp dựng. Hệ giằng
đứng đ-ợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn và cách nhau 12 - 15m theo
ph-ơng ngang nhà, theo ph-ơng dọc nhà chúng đ-ợc đặt tại những gian có giắng cánh trên và
cánh d-ới. Hệ giắng dứng đ-ợc bố trí nh- sau :
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

6


d- Bố trí hệ giằng Cột :
Trong mỗi trục dọc một khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng các cột khác dựa vào
tấm cứng bằng các thanh chống dọc . Tấm cứng gồm có hai cột, dầm cầu trục các thanh giằng
và các thanh chéo chữ thập. Các thanh giằng bó trí suốt chiều cao của 2 cột đĩa cứng trong
phạm vi đầu dàn chính là hệ giằng đứng của mái : Lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến nút gối
tựa d-ới của dàn kèo. Lớp d-ới bên d-ới dầm cầu trục cho đến chân cột. Các thanh giằng lớp
trên đặt trong mặt phẳng trục Cột. Các thanh giằng lớp d-ới đặt trong mặt phẳng hai nhánh.
Tấm cứng đ-ợc đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở khối nhiệt
độ. Trong các gian đầu và cuối nhà bố trí giằng lớp trên giằng này làm tăng độ cứng dọc nhà,
truyền tải trọng gió từ đầu hồi đến đĩa cứng. Việc bố trí giằng cột đ-ợc thể hiện nh- sau :
1
bố trí hệ giằng cột và giằng đứng
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

7
b- Tính toán khung ngang:
I-Tải trọng tác động lên khung ngang:
I.1-Tải trọng tác động lên dàn: đ-ợc tính ra đơn vị daN/m
2
.
a- Tải trọng mái:
Dựa vào cấu tạo của mái để tính trọng l-ợng từng lớp(đơn vị N/m
2
mặt dốc mái) Đổi ra
N/m
2
mặt bằng bằng cách chia cho cos , là góc dốc của mái
Các lớp máI
Tải trọng
tiêu chuẩn
(daN/m
2
)
Hệ số
v-ợt
tải
Tải trọng
tính toán
(daN/m
2
)
- Hai lớp gạch lá nem = 2000daN/m
3

. Dày 3cm
60
1,1
66
- 2 Lớp vữa lát dày 1,5cm/lớp = 1800 daN/m
3
. Dày 3 cm
54
1.2
64,8
- Bê tông xỉ cách nhiệt = 500daN/m
3
. Dày 12 cm.
60
1,2
72
- Lớp bê tông chống thấm = 2500daN/m
3
. Dày 4 cm.
100
1,2
120
- Panen mái 1,5x6m; = 150daN/m
2
. Dày 10 cm=0,1m
150
1,1
165
Cộng
424

487,8
Vậy ta lấy g
om
= 488daN/m
2
.
i=1/12 tg =1/12cos= 0.9965
Tính trên mặt bằng
g
m
= g
om
/cos=488/0.9965 = 489,7daN/m
2
.
b- Trọng l-ợng của dàn và hệ giằng : (Tính theo công thức kinh nghiệm)
g
d
= 1,1.1,2.
d
.L(daN/m
2
)

d
=0,6 0,9 :Là hệ số kể đến trọng l-ợng bản thân dàn ứng với nhịp từ 24 36m. L=24m
ta chọn
d
=0,65
1,2: hệ số kể đến trọng l-ợng các thanh giằng.

L: nhịp dàn 24m theo đầu bài
1,1 Hệ số v-ợt tải.
g
d
= 1,1.1,2.0,65.24= 20,59daN/m
2
mặt bằng.
c-Trọng l-ợng cửa mái: (lấy theo kinh nghiệm)
g
cm
=1,1.(12 18) daN/m
2
cửa trời.
Ta lấy g
cm
=14 daN/m
2
cửa trời.
d- Trọng l-ợng của cửa kính và bậu cửa:
- Trọng l-ợng cửa kính:
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

8
g
k
=1,1.(35 40) daN/m
2
cửa.
Ta lấy g
k

= 40 daN/m
2
.
- Trọng l-ợng của bậu cửa:
g
b
=1,1.(100 150) daN/md của bậu cửa (trên + d-ới).
Ta lấy g
b
=140 daN/md

.
Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của tĩnh tải
G1=B (g
m
+g
d
).d/2= 6.(489,7 + 20,59).2,75/2 = 3.827,2 daN
G2 = B (g
m
+g
d
).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN
G3 = B (g
m
+g
d
).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN
G4 = B (g
m

+g
d
).d + (a.g
k
+ g
b
+ a.g
cm
).B
= 6.(489,7 + 20,59).3 + 6.(3.40 + 140 + 3.14)
= 9185+ 1594 = 10779daN
G5=B.(g
m
+g
d
+g
cm
).d/2=6.(489,7 + 20,59+14).3/2 = 4.593 daN

G2
G3
G4
G5
G4
G3
G2
G1 G1

Qui đổi về lực phân bố tác dụng lên dàn của tĩnh tải:
g=G

i
/L
g = (2G
1
+2G
2
+2G
3
+2G
4
+2.G
5
)/24
= (2.3.827,2 + 2.9185 + 2.9185 + 2.10779 + 9185)/24
= 3130,7daN/m
g- Tải trọng tạm thời : Theo TCVN 2737-95 khi không có ng-ời trên mái thì P
o
= 75 daN/m
2

với n
p
=1,1. p =1,3.p
o
.B =1,3.75.6=585 daN/m.
h- Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của hoạt tải
P
1
= P.d/2=585.1,25 = 731,3daN.
P

2
= d.P= 3.585 =1755daN
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

9
P
3
= d.P= 3.585 =1755daN
P
4
= d.P= 3.585 =1755daN
P
5
= d.P= 3.585 =1755daN
d:Khoảng cách giữa các mắt dàn theo ph-ơng ngang d = 3m

P1
P2
P3
P4
P5
P4
P3
P2
P1



II.2/Tải trọng tác động lên cột:
a- Do phản lực đầu dàn (lực đ-ợc đặt vào trục cột biên):

b- Do trọng l-ợng của dầm cầu chạy:
Theo công thức kinh nghiệm:
G
dcc
=
dcc
.L
2
dcc
.1,1
Với Q=75T ta chọn
dcc
=37, L
dcc
=6m.
G
dcc
= 37.6
2
.1,1= 1465,2daN.
c- Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục:
áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột. Xác định do 2 cầu
trục hoạt đông tại 2 nhịp liên tiếp.
Đ-ờng ảnh h-ởng của phản lực tại vai cột.
Tra bảng VI-1,2 sách thiết kế KC thép nhà CN phụ lục cầu trục ta có :
P
c
1max
= 35tấn = 350KN P
c

2max
= 36tấn = 360KN
Q: trọng l-ợng vật cẩu=75T theo đầu bài Q =75T=750KN.

G: trọng l-ợng của toàn bộ cần trục G = G
XC
+ G
CT
= 38 +115 = 153tấn = 1530KN
n
o
: số bánh xe 1 bên ray n
o
= 4 bánh.
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

10
8400
1280
840
4560
840
1280
6000 6000
1
0,86
0,573
0,433
0,1
p

1
p
1
p
2
p
2
p
2
p
2
p
1
p
1
mô men đ-ờng ảnh h-ởng
1280
840
4560
840
1280
8400

P
c
1min
=(Q+G)/n
o
- P
c

1max
= (750+1530)/4 - 350 = 220KN
P
c
2min
=(Q+G)/n
o
- P
c
2max
= (750+1530)/4 - 360 = 210KN
áp lực lớn nhất lên vai cột D
max
:
D
max
= n.n
c
.( P
c
1max
.y
i
+ P
c
2max
.y
i
) = 1,2.0,85.[350.0,1 + 360.(1 + 0,86
+ 0,5733 + 0,4333)] = 1088,32KN

n
c
:hệ số tổ hợp xét đến ảnh h-ởng của nhiều cầu trục 1 lúc n
c
=0,85.
n:hệ số v-ợt tải n=1,2
y
i
:Tung độ của đ-ờng ảnh h-ởng.
áp lực nhỏ nhất phía bên kia là D
min
:
D
min
=n.n
c
.( P
c
1min
.y
i
+ P
c
2min
.y
i
) = 1,2.0,85.[220.0,1 + 210.( 1 + 0,86
+ 0,5733 + 0,4333)] = 637KN
d-áp lực ngang của cầu chạy:
Khi cầu trục hoạt động nếu xe con đang chạy, má hãm lại tạo ra lực hãm ngang. áp lực ngang

trên 1 bánh xe:
T
c
1
= (Q+G
XC
).0,05/n
o
.
Tra bảng cầu trục ta có G
XC
=38T=380KN
T
c
1
= (750 + 380).0,05/4 = 14,125KN
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

11
Các lực ngang T
c
1
truyền lên cột thành lực hãm ngang T. Lực T đặt ở cao trình dầm hãm lợi
dụng đ-ờng ảnh h-ởng khi xác định lực nén lên vai cột ta có thể xác định đ-ợc lực T nh-
sau(Tính theo ph-ơng ngang):
T= n.n
c
. T
c
1

.y
i
=1,2.0,85.14,125.(0,1 + 0,86 + 1 + 0,5733 + 0,4333) = 42,74KN
Lực này chỉ có thể có một trong 2 cột.
II.3/ Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang :
Theo TCVN 2737-95 Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm:
- Gió thổi lên mặt bằng t-ờng dọc đ-ợc chuyển thành lực phân bố trên cột khung.
- Gió trong phạm vi mái từ cánh d-ới dàn vì kèo trở lên đ-ợc chuyển thành lực tập trung
nằm ngang đặt ở cao trình cánh d-ới vì kèo(đầu cột).
Trong phạm vi t-ờng dọc
Tra bảng tải trọng gió ta có q
o
= 95daN/m
2
.
Phía đón gió : q
d
=n.q
o
.k.c.B (daN/m)
Phía trái gió : q
tr
=n.q
o
.k.c.B (daN/m)
n:hệ số v-ợt tải n = 1,2.
B:B-ớc khung B = 6m.
c,c:Tra bng hệ số khí động học c=0,8, c=- 0,6.(sách TCVN2737-95)
(Do B/L=102/24 >2 và h/L = (14,5 + 2,2)/24 = 0,6985)
Dạng địa hình B

h=10m có k = 1
h=15m có k = 1,11 => h = 14,5 m nội suy k = 1,099
h=20m có k = 1,19 => h = (13,5 + 2,2 + 0,75 + 4,5 + 0,6) = 21,05 m => k = 1,204
h= 30m có k = 1,32
Từ cao trình 0.00 đến cao trình 14,5m
q
đ
= n.q
o
.k.c.B = 1,2.95.1.0,8.6 .1,04 = 569 daN/m.
q
h
= n.q
o
.k.c.B = 1,2.95.1.0,6.6.1,04 = 427 daN/m.




Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

12
l = 24m
0.00
sơ đồ tải trọng gió
Qđ
Qh
W
3m
0.75m

ho = 2.2m
W'
0,6m
13.5m


-Trong phạm vi mái :Tải trọng gió qui về lực tập trung:
W=n.q
0
.k.B.C
i
h
i

+Mặt truớc:
=90
o
,có h1=2,2mC
1
= 0,8
=3
0
,H/L = (2,2+14,5)/24 = 0,6985 có h2 = 0,75m C
2
= - 0,62
=90
o
,có h3= 3mC
3
=0,7

=3
0
có h4= 0,6mC
4
=- 0,8
+Mặt sau:T-ơng ứng ta tra ra đ-ợc hệ số c của mặt sau ứng với từng chiều cao h là :
C
1
= - 0,6; C
2
= -0,6; C
3
=-0,6; C
4
= - 0,6;
k:Trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đáy vì kèo và giá trị ở độ cao điểm cao nhất
của mái k = (1,099 +1,204) /2 = 1,1515
W = 1,2.65.1,1515.6.[2,2.0,8 + 0,75.(-0,62) + 0,7.3 + (-0,8).0,6 + 2,2.0,6 + 0,75.0,6 + 0,6.3
+ 0,6.0,6)] = 3.689 daN
III.Tổ hợp nội lực:
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

13
Ta tiến hành tổ hợp nội lực để tìm ra từng tr-ờng hợp tải trọng bất lợi nhất để thiết kế
khung. Do nh có tờng tự mang nên lực dọc ở cột chỉ có V, V;ở cột dới có thêm
D
max
;G
dcc
(bỏ qua trọng l-ợng bản thân của cột). Các kết quả giải đ-ợc ta đ-a vào bảng tổ hợp.

Với mỗi cột ta xét 4 tiết diện nguy hiểm nhất và tại mỗi tiết diện ghi trị số M,N,Q do mỗi
loại tải trọng gây ra. Riêng tiết diện A thì xét thêm lực cắt Q. Các trị số trong bảng nội lực
đ-ợc ghi làm 2 dòng ; Dòng trên ghi trị số đúng dùng cho tổ hơp cơ bản I(hệ số tổ hợp bằng 1).
Dòng d-ới ghi trị số nhân 0,9 dùng cho tổ hợp cơ bản II.
THCBI = Tải trọng th-ờng xuyên + 1tải trọng tạm thời
THCBII = Tải trọng th-ờng xuyên + 0,9xtải trọng tạm thời.
Ta cần tìm tại mỗi tiết diện:
+ Tổ hợp gây mômen d-ơng: M
+
max
; N
t-

+ Tổ hợp gây mômen âm lớn nhất M
-
max
; N
t-

+ Tổ hợp gây lực nén lớn nhất: N
max
; M
+
t-
(M
+
t-
)

Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

14
Phần 2 :Thiết kế cột

Nội lực tính toán đ-ợc xác định bởi 3 cặp từ bảng tổ hợp
Với cột trên : N = 46.162daN; M = -40.718daNm
Với cột d-ới : N = 142.405daN; M = 92.321daNm
N = 146.781 daN; M = -50.322daNm
I- Xác định chiều dài tính toán:

Với cột của nhà công nghiệp 1 tầng có liên kết ngàm với móng ta có chiều dài tính toán
trong mặt phẳng khung đ-ợc xác định:
Với cột d-ới l
1x
=
1
.H
d
.
Với cột trên l
2x
=
2
.H
t
.
Giá trị hệ số
1
phụ thuộc vào tỷ số độ cứng đơn vị giữa 2 phần cột
k
1
=i
2
/i
1
=(J
2
/H
t
) (H

d
/J
1
)= (J
2
/ J
1
)(H
d
/H
t
) = (1/9).(8,4/5,1)= 0,183
Tỷ số lực nén m = N
d
/N
t
= 146.781/46.162 = 3,18
c
1
=(H
d
/H
t
)[(J
1
/ J
2
.m)
1/2
] =(5,1/8,4)(9/3,18)

1/2
=0,9

Dựa vào bảng II.6b phụ lục II sách Thiết kế KC thép nhà CN ta nội suy có
1
=2,215

2
=
1
/c
1
=2,215/0,9= 2,461 <3 (thoả mãn)
l
1x
= 2,215.8,4 = 18,61m
l
2x
= 2,46.5,1 = 12,55m
Chiều dài tính toán ngòai mặt phẳng khung:
l
1y
= H
d
=8,4m
l
2y
= H
t
-h

dcc
= 5,1 0,7 = 4,4m(h
dcc
=0,7m theo tính toán phần I)
II-Thiết kế tiết diện cột:
II.1-Xác định lực tính toán của cột:
Vì khi tổ hợp nội lực ta ch-a kể đến tải trọng bản thân của cột nên ta cần tính thêm tải
trọng bản thân của cột khi tính toán cột. Ta coi tải trọng bản thân nh- lực tập trung đặt tại tâm
tiết diện cột ở trên đỉnh cột. Ta tính toán theo công thức: G
c
=g
c
.h
c

a - Cột trên:
g
c
=[N/KR]. daN/m
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

15
K : Hệ số kể đến ảnh h-ởng của mô men làm tăng tiết diện cột. Cột trên chọn k = 0,3; Cột
d-ới chọn k = 0,45.
R: C-ờng độ tính toán của thép làm cột.Vật liệu thép BCT3K2 có R = 2150daN/cm
2

: Hệ số cấu tạo trọng l-ợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột lấy =1,6;
: Trọng l-ợng riêng của thép lấy = 7850daN/m
3

.
N: Lực nén lớn nhất trong mỗi đoạn cột khi ch-a kể đến trọng l-ợng bản thân.Với cột trên
N = N
t-
= 46.162daN
g
c
= [46.162/(0,3.2,15.10
7
)].1,6.7850 = 89,9 daN/m
h
c
:Chiều dài đoạn cột.
H
tt
= H
t
+h
đd
= 5,1 + 2,2 = 7,3m
G
c
= 89,9.7,3 = 656daN
Lực dọc tính toán cho cột trên: N
tt
= 46.162 + 656 = 46.818daN
b - Cột d-ới:
k = 0,45, R = 2,15.10
7
daN/m

2
, =1,6; = 7850daN/m
3
.
N = N
t-max
= 146.781daN, H
d
=9,4m
g
c
= [146.781/(0,45.2,15.10
7
)].1,6.7850= 190,5 daN/m
G
c
= 190,5.9,4 =1791daN
Vậy ta có lực dọc tính toán cho cột d-ới
N
1
tt
= 146.781 + 656 + 1791 = 149.228 daN; M
1
= -50.322daNm
N
2
tt
= 142.405 + 656 + 1791 = 144.852 daN; M
2
= 92.321daNm

II.2-Thiết kế tiết diện cột trên
a-Chọn tiết diện cột:
Diện tích yêu cầu sơ bộ:
A
yc
= N.[+(2,22,8)e/h]/R
e = M/Ne = 40.718/46.818 = 0,87m = 87cm
Ta thiết kế cột đặc tiết diện chữ H=1,25, =1;R=21,5kN/cm
2
=21,5.10
2
daN/cm
2
; =1;
A
yc
= 46.818[1,25+2,4.87/50]/21,5.10
2
= 118cm
2
.
b-Hình dạng và cấu tạo tiết diện cột:
- Chiều cao tiết diện cột trên b
t
=0,5m (theo phần I)
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

16
- Chiều dày bản bụng : đ-ợc chọn sơ bộ
b

= 0,01m = 10mm.
- Chiều rộng bản cánh:đ-ợc chọn sơ bộ b
c
= 0,25m =250mm.
- Chiều dày bản cánh:đ-ợc chọn sơ bộ
c
= 0,016m =16mm

Ta có diện tích tiết diện:
Bản bụng: 46,8. 1 = 46,8cm
2
.
Bản cánh: 2.(25.1,6) = 80,00 cm
2
.
A = 126,80 cm
2
.

16
468
16
250
10
500

c-Kiểm tra tiết diện đã chọn:
Tiết diện cột phải thoả mãn các điều kiện về bền về ổn định tổng thể và ổn định cục bộ.
- Các đặc tr-ng về hình học của tiết diện cột:
Diện tích tiết diện:

J
x
= 1.46,8
3
/12+2.(25.1,6
3
/12+24,2
2
.1,6.25) = 55.410 m
4
.
J
y
= 46,8.1
3
/12+2.(1,6.25
3
/12) = 4.171 cm
4
.
Bán kính quán tính:
r
x
= (J
x
/A)
0,5
= (55.410/126,8)
0,5
= 20,9 cm.

r
y
= (J
y
/A)
0,5
= (4.171/126,8)
0,5
= 5,74 cm.
Mô men chống uốn:
W
x
=2J
x
/h = 2x55.410/50 = 2.216,40 cm
3
.
- Độ mảnh và độ mảnh qui -ớc của cột trên:

y
= l
2y
/r
y
= 440/5,96 = 73,83 cm.

y
=
y
(R/E)

0,5
= 73,83. (2150/2,1.10
6
)
0,5
= 2,36 cm.
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

17

x
= l
2x
/r
x
= 1255/21,72 = 57,78 cm.

x
=
x
(R/E)
0,5
= 57,78.(2150/2,1.10
6
)
0,5
= 1,85 cm. với E=2,1.10
6
daN/cm
2

.
- Độ lệch tâm t-ơng đối m và độ lệch tâm tính đổi m
1
:
m = e.A
ng
/W
x
= 87x126,8/2.216,40 = 4,58
A
ng
:Diện tích tiết diện nguyên.
với
x
= 1,85cm; m = 4,58 và A
c
/A
b
= (25.1,6)/(46,8.1) = 0,85
Tra bảng II-4(tr-ờng hợp 5) ta có
= (1,9 - 0,1m) - 0,02(6 - m)
x
= (1,9 0,1.4,58) 0,02(6 4,58).1,85 = 1,39
m
1
= 1,39.4,58 = 6,366
Vì m
1
<20, không có lối đi ở bụng cột A
thực

=A
ng
nên ta không cần kiểm tra điều kiện bền.
- Kiểm tra ổn định tổng thể của cột:
+ Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung:

x
= N/(
lt
.A
ng
) .R
với m
1
= 6,366;
x
= 1,85cm.
Tra bảng phụ lục II.2 nội suy ta có
lt
=0,1972

x
= 46.162/0,1972.117,44 = 1.993,25 daN/cm
2
.R=2150daN/cm
2
.
+ Kiểm tra độ ổn định ngoài mặt phẳng khung:
Tính mô men ở đầu cột đối diện với tiết diện đã có
M

b
= -40.718daNm.
M
c
t
= 6293daNm.(theo bảng tổ hợp nội lực)
Mô men ở tiết diện phần ba cột là(phía M lớn)
M=M
c
t
+ 2[M
b
-M
c
t
]/3 = 6293+ 2[-40.718 -( 6293)]/3 = -25.048 daNm
M= -25.048 > M
b
/2 = -40.718/2= -20.359 daNm(về trị số)
ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung:

y
=N/(c.
y
.A
ng
).R
với
y
= 73,83 cm ;R=2150daN/cm

2
.
Tra bảng phụ lục II.1 ta nội suy đ-ợc
y
= 0,758
Xác định c : hệ số kể đến ảnh h-ởng của mô men và hình dáng tiết diện phụ thuộc vào m
x
;
m
x
=e/
x
=(M/N)/(W
x
/A
ng
)
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

18
m
x
= (25.048.10
2
/46.162)/(2.216,4/117,44) = 2,875 có m
x
<= 5
C = /(1+.m
x
)

Với 1 < m
x
<5 tra bảng phụ lục II-5 ta có:
= 065 + 0,005m
x
= 0,65+0,005.2,875 = 0,66
với
y
= 73,83cm và
c
=3,14.(E/R)
0,5
= 3,14(2,1.10
6
/2150)
0,5
= 98,1 =1
C = 1/(1+0,66.2,875) = 0,271

y
= 46.162/(0,271.0,758.117,44) = 1.913,51 daN/cm
2
< 2150daN/cm
2

- Kiểm tra ổn định cục bộ của cột:

+ Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng theo điều kiện : h
b
/

b
< [ho/
b
]
Theo bảng 3.4 ta có m = 4,24 > 1 ;
x
= 1,85cm > 0,8
[ho/
b
] = (0,9+0,5 ).(E/R)
0,5
3,1(E/R)
0,5

[ho/
b
] = (0,9+0,5.1,85)(2,1.10
6
/2150)
0,5
= 57,04 < 3,1.(E/R)
0,5
= 96,8
Vậy [ho/
b
]=57,04.
Ta có h
b
/
b

= 46,8/1 = 46,8 < [ho/
b
] = 57,04Thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ của bản
bụng cột trên.
+ Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh : với = 1,85cm thoả mãn 0,8< <4
Theo bảng 3.3:[b
o
/
c
] = (0,36+0,1. ).(E/R)
0,5
[b
o
/
c
] = (0,36+0,1.1,85)(2,1.10
6
/2150)
0,5
= 17,03
Ta có : b
o
/
c
= (b
c
- b
b
)/2
c

= (25 - 1)/(2.1,6) = 7,5 < [b
o
/
c
] =17,03 Thoả mãn điều kiện ổn
định cục bộ bản cánh.
II.3-Thiết kế cột d-ới (ta dùng cột rỗng):
II.3.1- Chọn tiết diện nhánh:
Ta giả thiết gần đúng khoảng cách giữa 2 trục nhánh c = h
d
=100cm =1m
Các cặp nội lực: Nhánh ngoài cột d-ới : N
2
tt
=144.852daN; M
2
tt
= 92.321daNm;
Nhánh trong cột d-ới : N
1
tt
=149.228daN; M
1
tt
= -50.322daNm;
Thay các giá trị vào ph-ơng trình:
y
1
2
-[(M

1
+M
2
)/(N
1
-N
2
)+c]y
1
+ M
2
.c/(N
1
-N
2
) = 0
y
1
2
-[(50.322+ 92.321)/(149.228 -144.852)+1]y
1
+ 92.321x1/(149.228 -144.852) =0
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

19
y
1
2
- 26,70 y
1

+ 18,80 = 0
Giải ph-ơng trình ta có y
1
= 0,724m; y
2
= c-y
1
= 1-0,724 = 0,276 m
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy(tính sơ bộ)
N
nh1
= N
1
.y
1
/c+M
1
/c =149.228x0,724/1 + 50.322/1 = 138.222,07 daN
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái
N
nh2
= N
2
.y
2
/c+M
2
/c =144.852x0,276/1 + 92.321/1 = 122.268,15 daN
Giả thiết độ ổn định =0,8 ta có diện tích yêu cầu cho từng nhánh
Nhánh cầu chạy:

A
ycnh1
= N
nh1
/R = 138.222/(0,8.2150.1) = 80,36 cm
2
.
Nhánh mái:
A
ycnh2
= N
nh2
/R = 122.268/(0,8.2150.1) = 71,09 cm
2
.
Theo yêu cầu độ cứng bề rộng cột:
b = 40cm (tỷ số b/H
d
= 40/940 = 1/23,5)
a - Nhánh cầu chạy dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ 3 bản thép có các kích th-ớc tiết diện là :
Bản bụng : 368.8 F
b
= 29,44 cm
2
Bản cánh:2.(200.16)F
c
= 64cm
2
A
nh1

= 93,44 cm
2
.
Tính các đặc tr-ng hình học của nhánh:
J
x1
= 2.hb
3
/12 = 2.1,6.20
3
/12 = 2.133 cm
2
.
r
x1
= (J
x1
/A
nh1
)
0,5
= (2.133/93,44)
0,5
= 4,78 cm.
J
y1
= 0,8.36,8
3
/12+20.1,6.(40/2-1,6/2)
2

= 15.119 cm
4
.
r
y1
= (J
y1
/A
nh1
)
0,5
= (15.119/93,44)
0,5
= 12,72 cm.
b - Nhánh mái là tiết diện tổ hợp : 1 thép bản 360x14F = 50,40 cm
2
và 2 thép góc đều cạnh
L100x8F = 31,2 cm
2
(A
1g
= 15,6cm
2
).
A
nh2
= 50,4 + 31,2 = 81,6cm
2
.
Tính khoảng cách từ mép ngoài tiết diện nhánh mái đến trọng tâm tiết diện nhánh mái:

z
o
=A
i
z
i
/A
i
= (50,4x0,7 + 2x15,6x2,75)/81,6 = 1,48 cm.
Với z
i
:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của từng tiết diện.
với z
o
:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của toàn tiết diện nhánh mái.
Các đặc tr-ng hình học của tiết diện J
x1
= J
y1g
= 147 cm
4
.
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

20
J
x2
=J
x
+2bS

x
+b
2
F
J
x2
= 36.1,4
3
/12 + 36.1,4(1,48 - 0,7)
2
+ 2.[147 + 15,6.(2,75- 1,48)
2
] =383,22 cm
4
.
r
x2
= (J
x2
/A
nh2
)
0,5
= (383,22/81,6)
0,5
= 2,17 cm.
J
y2
= J
y

+2bS
y
+a
2
F=1,4.36
3
/12 + 2.[147 + 15,6.(40/2 2,75)
2
] =15.021
cm
4

r
y2
= (J
x2
/A
nh2
)
0,5
= (15.021/81,6)
0,5
=13,57 cm.
Tính khoảng cách giữa 2 trục nhánh:
C = h - z
o
= 100 1,48 = 98,52 cm.
Khoảng cách từ trục trọng tâm tiết diện tới trục nhánh cầu chạy và nhánh mái:
y
1

=A
nh2
.c/A = 81,6.98,52/(93,44+81,6) = 45,93 cm.
y
2
= c- y
1
= 98,52 - 45,93 = 52,59 cm.
Mô men quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x:
J
x
= J
x
+y
i
2
.A
nhi
= J
x1
+J
x2
+ y
1
2
.A
nh1
+ y
2
2

.A
nh2

= 2.133 + 383,22 + 93,44.45,93
2
+ 81,6.52,59
2
= 426.861 cm
4
.
r
x
= [J
x
/(A
nh2
+ A
nh2
)]
0,5
= [426.861/(93,44+81,6))]
0,5
= 49,38 cm.
II.3.2 - Xác định hệ thanh bụng:
a - Bố trí thanh bụng :
- Khoảng cách các nút giằng a= 96cm thanh giằng hội tụ tại trục nhánh.
- Chiều dài thanh xiên:
S = (a
2
+c

2
)
0,5
= (96
2
+98,52
2
)
0,5
= 137,56 cm
- :góc giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên
tg = 98,52/96 = 1,048085 sin = 0,716207
Ta giả thiết hệ thanh giằng xiên là hệ thép góc đều cạnh L75x7 có
A
tx
= 10,1 cm
2
, r
mintx
=1,48cm(=r
yo
).
b - Kiểm tra thanh bụng xiên - giằng cột:
Nội lực trong thanh xiên do lực cắt thực tế chân cột là: Q = 12.490daN
N
tx
= Q/2sin = 12.490/2x0,716207 = 8.719,55 daN.
Kiểm tra độ mảnh của thanh bụng xiên

max

= s/r
mintx
= 137,56/1,48 = 92,98 <[] = 150
Tra bảng II.1 phụ lục ta có
mintx
= 0,65.
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

21
Kiểm tra : = N
tx
/
min
.A
tx
. R
Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên =0,75 kể đến lệch tâm của trục liên kết và trục thanh:
= 8.719,55/0,65x10,1x0,75 = 1770,92daN/cm
2
< R=2150 daN/ cm
2
.
Thanh xiên ổn định
c - Kiểm tra thanh bụng ngang:
Độ mảnh các nhánh:
Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x:
x
= l
x1
/r

x
= 1.861/49,38 = 37,69
với l
x1
=18,61 m chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột d-ới đã tính.
Với =44
o
34 nội suy bng 3.5 đợc k = 28,5

tđ
= (
x
2
+k.A/A
tx
)
0,5
= (37,69
2
+ 28,5.175,04 /10,1)
0,5
= 43,75 < [] =120
với A = A
nh1
+A
nh2
= 93,44 + 81,6 = 175,04 cm
2
.
Theo

tđ
= 43,75 tra bảng II.1 đ-ợc = 0,89
Tính Q
q-
= 7,15.10
-6
(2.330 - E/R)N/
= 7,15.10
-6
(2.330 - 2,1.10
6
/2,1.10
3
)149.228/0,89 = 1.622daN
Ta thấy Q
q-
<Q vây ta không cần phải tính lại thanh bụng xiên và
tđ
.
- Thanh bụng ngang tính theo Q
q-
= 1.622daN vì Q
q-
nhỏ nên ta chọn thanh bụng ngang
theo độ mảnh giới hạn [] = 150.
Vậy ta chọn thanh bụng ngang là thép góc L63x4, r
min
=1,25cm.
có = s/r
min

=100cm/1,25cm = 80<[]
d -Kiểm tra tiết diện cột đã chọn:
Nhánh cầu chạy:
y1
= l
y1
/r
y1
= 940/12,72 = 73,90 =
1max


x1
= l
nh1
/r
x1
= 100/4,78 = 20,92
Nhánh mái:
y2
= l
y2
/r
y2
= 940/13,57 = 69,27 =
2max


x2
= l

nh2
/r
x2
= 100/2,17 = 46,08
Từ
1max
= 73,90 Tra bảng phụ lục II-1 đ-ợc
1
=0,758
y
1
= A
nh2
.c/A = 81,6.98,52/(93,44 + 81,6) = 45,93 cm.
y
2
= c- y
1
= 98,52 - 45,93 = 52,59 cm.
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy
N
nh1
= N
1
.y
1
/c+M
1
/c =149.228x0,4593/0,9852 + 50.322/0,9852 = 100.204 daN
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

22
Kiểm tra ứng suất:
= N
nh1
/
1
.A
nh1
R
= 100.204/0,758x93,44 = 1.415 daN/cm
2
R = 2150daN/cm
2

Lực nén lớn nhất trong nhánh mái
N
nh2
= N
2
.y
2
/c+M
2
/c = 144.852.0,5259/0,9852 + 92.321/0,9852 = 160.847 daN

2max
= 69,27tra bảng
1
=0,782

= N
nh2
/
2
.A
nh2
= 160.847/0,782x81,6 = 2.521 daN/cm
2
> R = 2150daN/cm
2

Ta thấy không thoả thỏa mãn điều kiện ổn định và chịu lực của cột(nhánh mái) theo trục y-y.
Vì vậy cần chọn lại tiết diện trục nhánh bằng cách thay 2 thanh thép góc L100x100x8 và tấm
360x14 bằng 2 thanh thép góc L100x100x10 và tấm 360x16. Sau đó kiểm tra lại điều kiện ổn
định và chịu lực theo ph-ơng y y của cột.
Nhánh mái sau khi điều chỉnh lại tiết diện tổ hợp bao gồm :
1 thép bản 360x16F = 57,6cm
2
và 2 thép góc đều cạnh L100x100x8F = 38,4m
2
(A
1g
= 19,2cm
2
). A
nh2
= 57,6 + 38,4 = 96cm
2
.
Tính khoảng cách từ mép ngoài tiết diện nhánh mái đến trọng tâm tiết diện nhánh mái:

z
o
=A
i
z
i
/A
i
= (57,6x0,7 + 2x19,2x2,83)/96 = 1,55 cm.
Với z
i
:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của từng tiết diện.
với z
o
:khoảng cách từ mép trái tiết diện đến trọng tâm của toàn tiết diện nhánh mái.
Các đặc tr-ng hình học của tiết diện J
x1
= J
y1g
= 179 cm
4
.
J
x2
=J
x
+2bS
x
+b
2

F
J
x2
= 36.1,6
3
/12 + 36.1,6.(1,55 - 0,8)
2
+ 2.[179 + 19,2.(2,83 - 1,55)
2
]= 466cm
4
.
r
x2
= (J
x2
/A
nh2
)
0,5
= (466/96)
0,5
= 2,2 cm.
J
y2
= J
y
+2bS
y
+a

2
F=1,6.36
3
/12 + 2.[179 + 19,2.(40/2 2,83)
2
] = 17.899
cm
4

r
y2
= (J
x2
/A
nh2
)
0,5
= (17.899/96)
0,5
= 13,65 cm.
Tính khoảng cách giữa 2 trục nhánh:
C = h - z
o
= 100 1,55 = 98,45 cm.
Khoảng cách từ trục trọng tâm tiết diện tới trục nhánh cầu chạy và nhánh mái:
y
1
=A
nh2
.c/A = 96.98,45/(93,44+96) = 49,89 cm.

y
2
= c- y
1
= 98,45 - 49,89 = 48,56 cm.
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

23
Mô men quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x:
J
x
= J
x
+y
i
2
.A
nhi
= J
x1
+J
x2
+ y
1
2
.A
nh1
+ y
2
2

.A
nh2

= 2.133 + 466 + 93,44.49,89
2
+ 96.48,56
2
= 461.547 cm
4
.
r
x
= [J
x
/(A
nh2
+ A
nh2
)]
0,5
= [461.547 /(93,44+96))]
0,5
= 49,36 cm.

200
400
8
16
368
16

20
360
20
400
16
100
10
28
485.6 498.9
984.5

Đối với nhánh mái :

y2
= l
y2
/r
y2
= 940/13,65 = 68,86 =
2max


x2
= l
nh2
/r
x2
= 100/2,2 = 45,45
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu chạy
N

nh1
= N
1
.y
1
/c+M
1
/c =149.228x0,4989/0,9845 + 50.322/0,9845 = 126.736 daN
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái
N
nh2
= N
2
.y
2
/c+M
2
/c = 144.852.0,4856/0,9845 + 92.321/0,9845 = 165.222 daN

2max
= 68,86tra bảng
1
=0,85
= N
nh2
/
2
.A
nh2
= 155.032/(0,85x96) = 2.024 daN/cm

2
< R = 2150daN/cm
2

Vậy cột thoả thỏa mãn điều kiện ổn định và chịu lực theo trục y-y.
e - Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x:
Các cặp nội lực:
Nhánh mái : N
2
tt
= 144.852daN; M
2
tt
= 92.321daNm;
Nhánh cầu chạy: N
1
tt
= 149.228daN; M
1
tt
= 50.322daNm;
Cặp 1: e
1
= M
1
/N
1
= 50322/149.228 = 0,3372m = 33,72cm
độ lệch tâm t-ơng đối m = e
1

.A.y
1
/J
x
= 33,72x189,44 x49,89/461.547 = 0,414
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

24

tđ
=
tđ
(R/E)
0,5
= 37,7.(2,15.10
3
/2,1.10
6
)
0,5
= 1,206
Với
x
= l
x1
/r
x
= 1.861/49,36 = 37,7
Tra bảng phụ lụcII-3 ta có
lt

= 0,751
ổn định toàn thân cột đ-ợc kiểm tra theo điều kiện
N
1
/
lt
.A = 149.228/0,751x189,44 = 1.049 daN/cm
2
R = 2150daN/cm
2

Cặp 2: e
2
= M
2
/N
2
= 92.321/144.852 = 0,64 m = 64cm
Độ lệch tâm t-ơng đối.
m = e
2
.A.(y
2
+z
o
-1,6)/J
x
= 64x189,44.(48,56+1,55-1,6)/461.547 = 1,135
1,6 : chiều dày của bản thép của tiết diện nhánh mái.
Tra bảng phụ lụcII-3 ta có

lt
= 0,444.
ổn định toàn thân cột đ-ợc kiểm tra theo điều kiện.
N
2
/
lt
.A = 144.852/0,444x189,44 =1.722daN/cm
2
R = 2150daN/cm
2

g - Tính liên kết các thanh giằng vào các nhánh cột:
Đ-ờng hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột phải chịu đ-ợc lực
N
tx
= 8.883daN.
Với thép CT3 dùng que hàn N-46 R
btc
3.450daN/cm
2
ta có:
R
gh
=1.800daN/cm
2
, R
gt
=0,45. R
btc

daN/cm
2
= 0,45x3.450=1.550daN/cm
2
.
hàn tay có
h
=0,7;
t
=1;

t
.R
gt
= 1x1.550 =1.550 daN/cm
2
.

h
.R
gh
= 0,7x1.880 = 1.260 daN/cm
2
= (
h
. R
g
)
min
.

Ta có thanh xiên là thép góc L75x7Chọn chiều cao đ-ờng hàn sống h
hs
= 7mm, chiều cao
đ-ờng hàn mép h
hm
= 6mm.
Vậy ta có chiều dài cần thiết của từng loại đ-ờng hàn để liên kết thép góc thanh bụng xiên vào
má cột là:
l
hs
= 0,7N
tx
/h
hs
.(.R
gh
)
min
. = 0,7x8.883/0,7x1.260x0,75 = 9,40 cm
l
hm
= 0,3N
tx
/h
hm
.(.R
gt
)
min
. = 0,3x8.883/0,6x1260x0,75 = 4,7 cm

với =0,75
Đ-ờng hàn liên kết thanh bụng chịu lực cắt Q
q-
rất bé do đó ta lấy đ-ờng hàn theo cấu tạo
h
hs
= 6mm; h
hm
= 5mm; l
h
> 4cm;
Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp B2 k7

25

II.4-Thiết kế các chi tiết cột:
II.4.1 - Nối phần cột trên và cột d-ới:
- Ta dùng liên kết hàn đối đầu để nối 2 phần cột trên và d-ới. Mối nối sẽ ở vị trí cao hơn
vai cột 1 khoảng là 500mm. Nội lực dùng để tính toán là nội lực tại tiết diện Ct (tiết diện ngay
sát vai cột). Từ bảng nội lực ta chọn ra 2 cặp nội lực nguy hiểm nhất cho từng nhánh t-ơng ứng.
Cặp nội lực: N
1
tt
= 46.162daN; M
1
tt
= 9.960 aNm; (1;3;5;8)
N
2
tt

= 46.162daN; M
2
tt
= -8.752daNm. (1;2;7)
Nội lực lớn nhất mà cánh ngoài phải chịu:
S
ngoài
= N
1
/2+M
1
/b
t
= 46.162/2 + 9.960/(0,4 - 0,016) = 42.482 daN
Trong đó: b
t
=( b
t
-
c
):khoảng cách trục 2 bản cánh cột trên.
- Cánh ngoài nối bằng đ-ờng hàn đối đầu thẳng góc.Chiều dài đ-ờng hàn bằng chiều
rộng cột trên l
h
= (25 - 2.0,5)cm. Chiều cao đ-ờng hàn bằng chiều dày bản cánh
h
= 1,6cm.
Ta có cột trên tiết diện chữ H :
Bản bụng: 46,8.1 = 46,8cm
2

, bản cánh: 2.(25.1,6) = 80cm
2
.
ứng suất trong đ-ờng hàn đối đầu nối với bản cánh ngoài là:

h
= S
ngoài
/(
h
l
h
) = 42.482/1,6.(25 - 2.0,5) = 1.106 daN/cm
2
<R = 2100daN/cm
2

Chọn bản nối K có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều rộng bản cánh của cột.
Nội lực lớn nhất trong cánh trong cột trên:
S
trong
= 46.162/2 + 8.752/(0,4 -0,016) = 44.982 daN
Dùng đ-ờng hàn đối đầu thẳng góc ứng suất trong đ-ờng hàn nối là:

h
= S
trong
/(
h
l

h
) = 44.982/1,6.(25-2.0,5) = 1.171 daN/ cm
2
< R=2100daN/cm
2

Cánh trong và cánh ngoài của cột đều thoả mãn điều kiện ổn định.
- Tính toán mối nối bụng: mối nối bụng đ-ợc tính chịu lực cắt. Vì lực cắt cột trên khá bé
nên dùng đ-ờng hàn đối đầu theo cấu tạo :hàn suốt, chiều cao đ-ờng hàn bằng chiều dày bản
bụng (
h
= 10mm).
II.4.2 - Tính toán dầm vai:
Tính dầm vai nh- 1 dầm đơn giản có nhịp l=b
d
=100cm, dầm vai chịu uốn bởi lực
S
trong
= 44.982daN đặt tại giữa nhịp.
Phản lực gối tựa: