thuyết minh đồ án kết cấu thép 1

THUYếT MINH Đồ áN
KếT CấU THéP
A,Xác định kích th ớc theo ph ơng ngang nhà:
I,Theo ph ơng đứng:
Chọn cốt nền nhà trùng với cốt +0.00 để tính các thông số chiều cao.Ta có cao trình đỉnh ray H
r
=
10m, nhịp nhà L=21m (theo đề bài).
Mặt khác do tải trọng cầu trục Q=50t 75t
Tra phụ lục VI.1 ta có thông số về cầu trục:
Lk= 19,5m
B1=300mm.
B=6650mm.
K=5250mm.
H
C
=3150mm.
Chiều cao từ cao dầm câu chạy:
hdcc=(1/5ữ1/8)Ldcchdcc=(1/5ữ1/8)*6000=800mm
Vậy ta lấy hdcc=0,8m
Kích thớc cột trên:
Htr= hdcc+ Hr + Hg + f + 0.1m +H lớp đệm ray.
Htr=0,8 + 0,13 + 3,15 + 0,3 + 0,1 +0,08=4,56m.
Kích thớc cột dới:
Hd=10 - Hr hdcc - H lớp đệm ray + H3
Với H3 là lớp chân cột lấy H3=0,85m
Hd=10 0,13 0,8 0,08 + 0,85=9,84m
Chiều cao toàn cột:
H= Hd + Htr H3=9,84 +4,56 0,85=13,55m (Tính từ mặt móng)
II,Theo ph ơng ngang:
1,Chọn bề rộng cột trên (tức chiều cao tiết diện cột trên) :

h
t
=(1/10ữ1/12)*Htr=(1/10ữ1/12)*4,56m
vậy ta chọn htr=0,4m(1/10ữ1/12)Htr.
2,Chọn a: là khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị do sức trục Q=50t<75t nên ta chọn a=
250mm=0,5m.
3,Chọn : là khoảng cách từ mép ngoài cột đến tim ray ta chọn khoảng hở an toàn d=60ữ75mm lấy
d=0,75m.
B1 + d + (htr a)
với B1 theo catalô cầu trục có B1 = 0,3m 300 + 75 +(400-250)=525mm
chọn = 750mm
4,Tính chiều cao cột dới sàn(hd):
Tính theo độ cứng ta có: hd=(1/15ữ1/20)Hd =(1/15 ữ1/20)*9840m
Theo đ/k cấu tạo ta chọn: hd = a + =0,25+0,75=1m
Đảm bảo điều kiện hd = 1m>1/15*14,4m=0,96m
b,chọn tính toán hệ máI:
I,Dàn mái ( xà ngang):

Ta chọn theo mẫu chuẩn trong giáo trình kết cấu thép nhà công nghiệp.
Vì tấm lơp máI là panel bê tông cốt thép do vậy ta chọn độ dốc i=1/10
Hđd=2,2m;L=21mHđỉnh dài=3250m.
Sơ đồ khung (trang bên).
II,Cửa mái:
lcm=(1/3ữ1/2)Llcm=9m
Chiêu cao ô cửa a=1/15L=1/15*21m=1,4m ;
Chiêu cao bậu cửa hbc =400ữ450 mm
Vậy ta chọn hbc= 400mm hcm =a + 2*hbc + h panel = 1.4+2*0.4 + 0.4=2.6m
Sơ đồ dàn máI ,cửa mái xem trang sau.
c,Hệ rằng:
I,Hệ giằng mái: bố trí từ mép cánh dới của dàn lên cánh trên

1, Giằng trong mp cánh trên:
Đợc bố trí theo mặt phẳng cánh trên của dàn kèo , bố trí hệ thanh chéo chữ thập. Nhà có chiều dài là
102m do vậy ngoài giằng ở 2 đầu ta còn bố trí ở giữa nhà (trong gian giữa).
2,Hệ giằng cánh d ới :
Đợc bố trí cùng gian với hệ giằng cánh trên và bố trí thêm hệ giăng doc nhà ở 2 đầu hồi.
3,Hệ giằng trong mặt phẳng thanh đứng:
Đợc bố trí ở những ô có mặt phẳng giăng cách trên và giằng cánh dới đợc bố trí doc nhà
II,Hệ giằng cột:
Bao gồm có hệ giằng cột trên và hệ giằng cột dới
ở cột trên ta bố trí giằng ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dới
ở cột dới ta bố trí giằng ở gian giữa nhà để tránh gây hiệu ứng nhiệt nên ta không bố trí giằng cột dới ở
hai đầu nhà (xem hình bên).
d,Tính toán khung ngang:
I,Tải trọng tác dụng lên khung ngang nhà:
1,Tải trọng tác dụng lên dàn:
Tải trọng tác dụng lên dàn bao gồm trọng lợng bản thân của mái, của cửa trời, của bản thân kết
cấu và hoạt tải.
a,Tải trọng mái:
Theo cấu tạo của các lớp mái ta có bảng thống kê các tải trọng mái nh sau:
Cấu tạo các lớp mái. Tải trọng tiêu
chuẩn(daN/m
2
).
Hệ số vợt tải n. Tải trọng tính
toán(daN/m
2
).
Hai lớp gạch lá nem và
vữa lót,dày
1,5cm=0,015m có

gc=2000 daN/m
2
. .
60 1,1 66
Lớp BT tạo xỉ dày 12cm
có o=500KG/ m
3

6 1,2 7,2
Lớp BT chống thấm dày
0.04m có
o=2500KG/ m
3
100 1,2 120
Panel 1,5x6m 150 1,1 165
Hai lớp vữa dày1,5cm 54 1,2 64.8
Tổng cộng 370 423
Đây là tải trọng phân bố theo diện tích mặt bằng mái ,ta qui về lực phân bố theo diện tích mặt
bằng nhà với I=1/10= tg cos =0.99504, vậy ta lấygm=425 daN/m
2

2
)/(426.3
99504,0
423
cos
,
423
)/(372.9
99504,0

370
cos
370
2
2
mdaNg
mdaNg
tt
mai
tc
mai
===
===



b,Tải trọng do trọng lợng bản thân dàn và hệ giằng :
Theo công thức kinh ngiệm
g
d
tc
=1.1 g
d
c
1,1*1,2*d *L(daN/m
2
).
Với L=21m nên ta có d=0.5
g
d

tc
=1,1*1,2*0.5 *21(daN/m
2
).
g
d
tc
=14 (daN/m
2
mặt bằng).
c,Tải trọng do trọng lợng kết cấu cửa trời:
Theo công thức kinh nghiệm :
g
cm =
1,1*(12ữ18)
Ta lấy g
cm
=15 daN/m
2
.
d,Tải trọng do trọng lợng cách cửa và bậu cửa trời:
Chọn trọng lợng của cửa kính. g
k
= 1.1*(30ữ40) ta lấy g
cm
=40daN/m
2
cửa kính
Trọng lợng bậu cửa: g
b

=1,1*(100ữ50)daN/m dài bậu cửa<trên + dới>.
Ta lấy g
b
=140 daN/m
e, Quy đổi tải phân bố thành tải tập trung tác dụng lên mắt dàn:
G
1
=B * d
1
/2*(g
m
+g
d
) =6*3/2(423+14)=3933daN
G
2
=B * d
1
*(g
m
+g
d
) =6*3(423+14) =7866daN
G
3
= G
1
+B*d
2
/2*(g

m
+g
d
+g
cm
)+B*a*g
k
+B*g
,
b

G
3
=3933+6*4,5/2*(423+14+15)+6*1,4*40+6*140
G
3
=3933+6102+336+840=11211daN
G
4
= B*d
2
*(g
m
+g
d
+g
cm
)=6*4,5*(423+14+15)=12204daN
f,Quy đổi lực phân bố tác dụng lên dàn:

g=Pi/L=(2P
1
+2P
1
+2P
3
+P
4
)/L

g =(2*3933+2*7866+2*11211+12204)/21

g=(7866+15732+22422+12204)/21
g=2772,57daN/m
g,Tải trọng tạm thời:
Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN-2737-95, hoạt tải mái áp dụng cho trờng hợp mái bằng
mái dốc bằng bê tông cốt thép không có ngời đi lại ,chỉ có ngời đi lại sửa chữa cha kể các thiết bị điện
nớc thông nếu có đợc lấy bằng 75 daN/m
2
mặt bằng nhà, với hệ số vợt tải n=1,3.
P=n.P
o
.B=585(daN/m
2
).
h,Lc tập trung tác dụng lên mắt dàn của hoạt tải :
P
1
= 0,5*d
1

* P =0,5.3.585= 878daN
P
2
= d
1
*P = 3.585 = 1755daN
P
3
= d
2
*P =4,5.585 =2633daN
P
4
= (d
1
+d
2
)/2*P=2194daN
2,Tải trọng tác dụng lên cột:
a,Do phản lực dàn: (lực đợc đặt vào trục cột trên)
*,Do tải trọng thờng xuyên:
A=1/2*g*L=0,5*2772,57*21=29111,25daN
*,Do hoạt tải:
A
,
=1/2*P*L=0,5*585*21=6142,5daN
b,Do trọng lợng dầm cầu trục :
Theo công thức kinh nghiệm: G
dct
=L

2
dct
.
dct
.n ( với n=1,1)
Trong đó : vì ta có Q=50t nên ta chọn
dct
,

dct
, hệ số trọng lợng bản thân
dct
=30.
L
dct
,là nhịp dầm cầu trục L
dct
=6 m.
Suy ra : G
dct
=6
2
.30.1,1=1188(daN).
Lực này coi là tải thờng xuyên truyền vào vai cột và sẽ gây ra mômen cho cột dới
M
dct
=G
dct
*h
d

/2=1188*0,5=594daN.m
c,Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục:
Với sức trục Q=50t và L
c
=19,5m, tra bảng ta có P
c
max
=45t.=450kN
3
G=61.5t=615kN
G
xe con
=18t=180Kn


Số bánh xe mỗi bên ray là 4.Bê tông cầu trục B
ct
= 6,65m, khoảng cách bánh xe 800+4560+800
Với vị trí bánh xe nh hình vẽ ,ta có:
D
max
=n.n
c
. P
c
max
.y=1,1.0,85.45.[1+0,267+0,683]=43,758(t)=43758(daN).
Tơng ứng phía bên kia có áp lực
D
min

=n.n
c
. P
c
min
.y=1,1.0,85.45.[ 1+0,267+0,683]=11,934(t)=11934(daN).
Suy ra P
c
min
=0,25.(G+Q) - P
c
max
=0,5.(36+20)-22=6(t).
áp lực lớn nhất D
max
của cầu trục lên cột do các lực P
c
max
,đợc xác định theo đờng ảnh hởng của phản lực
tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột .
ở đây do D
max
,D
min
đặt vào trục nhánh cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột dới một khoảng xấp xỉ bằng
b
d
/2.Mô men lệch tâm Tại vai cột :
M
max

=D
max
.e=43758.0,75/2=16409(daNm).
M
min
=D
min
.e=11934.0,75/2=4475(daNm).
d,Do lực hãm của xe con:
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm:
3,Tải trọng gió:
Vùng xây dựng ở TP Vũng tàu, theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động 2737-95, thì phân vùng áp lực
gió khu vực này là II C.
W
0
=155(daN/m
2
).
Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm :
*,Gió thổi lên mặt tờng dọc đợc chuyển về thành lực phân bố trên cột khung.
*,Gió thổi trong phạm vi mái, từ cánh dới dàn vì kèo trở lên, đợc chuyển về thành lực tập trung
tại cao trình cánh dới dàn vì kèo.
Tải trọng gió phân bố lên cột đợc tính bằng công thức:
*,Phía đón gió: P
đẩy
=n.w
0
.k.c
đẩy
.B=1,2.155.0,66.0,8.6=638(daN/m).

*,Phía hút gió: P
hút
=n.w
0
.k.c
hút
.B=1,2.155.0,66.0,6.6=497(daN/m).
Với : k là hệ số độ cao, với độ cao dới 10m thì k=1.
C là hệ số khí động học .
Trong phạm vi mái, hệ số k có thể lấy không đổi ,là trung bình cộng của giá trị ứng với cao độ đáy
dàn vì kèo và giá trị ở độ cao lớn nhất của mái.
*,Với độ cao h=12,3 m,tra bảng k=0,66.
*,Với độ cao h=18,2 m,tra bảng k=0,755.
Vậy k
tb
=(0,66+0,755)=0,71.
Xác định hệ số khí động học :
4
).(7125,0
40
5,820
40
1
t
GQ
T
conxe
C
=
+

=
+
=
Lực tập trung tại cánh dới dàn vì kèo:
W=1,3.155.0,71.6[0,8.2,2-0,5.0,6+0,7.2,5-0,8.0,6+0,6.0,6+2,5.0,6+0,6.0,6+0,6.2,2]
=5382(daN).
c,Tính nội lực khung:
Khung cần tính bao gồm các thanh rổng của dàn và của cột nên tính toán rất phức tạp.Trong thực
tế ta làm đơn giản hoá sơ đồ tính bằng cách sử dụng một số giả thiết nhng vẫn cho kết quả nội lực
không sai khác là bao nhiêu:
*,Thay dàn bằng một xà ngang có độ cứng tơng đơng đặt tại cao trình cánh dới dàn vì kèo.
*,Đối với cột bậc, khi tính toán trục cột dới đợc làm trùng trục cột trên.Khi đó để đảm bảo nội lực thì
phải kể thêm mômen lệch tâm tại chổ thay đổi tiết diện cột đối với tải trọng thẳng đứng.
*,Cho phép coi là dàn có độ cứng bằng vô cùng khi tính khung với các trờng hợp tải trọng không phải
là tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn nếu thoã mãn điều kiện điều kiện ràng buộc.
Sơ bộ chọn tỷ số độ cứng của các bộ phận khung :
Kiểm tra:
Đây chính là điều kiện ràng buộc cho phép khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng
thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn ,có thể bỏ qua biến dạng của dàn (coi dàn có độ cứng vô cùng lớn).
Với các giả thiết trên ta giải nội lực khung theo phơng pháp chuyển vị.
D,Tổ hợp nội lực:
5
.405
7
21
2
1
==
===
J

J
J
J
J
J
J
J
n
dandan
tren
duoi
.2,962,3
.9167,1
24
2,9
.5.:
1
1
=+==
====
+ dt
dandan
HHH
L
H
J
J
H
J
L

J
.7181
J
J
2
1
===
53,1
7.1,11
6
.1,11
6
9167,1 =
+
=
+
=
E,Thiết kế cột:
I,Xác định chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:
1,Trớc hết ta sơ bộ tính trọng lợng bản thân của cột trên và cột dới.
*,Trọng lợng bản thân cột dới:
Trong công thức trên:
N là lực dọc lớn nhất trong bảng tổ hợp của đoạn cột dới, ở đây là lực dọc
Tại tiết diện A.
K là hệ số kể đến ảnh hởng của mômen làm tăng tiết diện cột, K=0,4.
R là cờng độ tính toán của vật liệu thép làm cột, R=2100 daN/cm
2
.
là hệ số cấu tạo trọng lợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột, =1,6.
là trọng lợng riêng của thép , =7850.10

-6
daN/cm
3
.
Suy ra :
*,Trọng lợng bản thân cột trên:

Trong công thức trên: N là lực dọc lớn nhất trong bảng tổ hợp tại tiết diện C
T
.
K là hệ số kể đến ảnh hởng của mômen làm tăng tiết diện cột, K=0,3.
R là cờng độ tính toán của vật liệu thép làm cột, R=2100 daN/cm
2
.
là hệ số cấu tạo trọng lợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột, =1,6.
là trọng lợng riêng của thép , =7850.10
-6
daN/cm
3
.
Suy ra :
2,Từ bảng nội lực ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm dùng để tính toán.
Đối với tính toán phần cột trên ta dùng cặp nội lực :
Đối với tính toán phần cột dới ta dùng 2 cặp nội lực :
Nhánh mái:
Nhánh cầu trục:
Kết hợp ở trên ta có:
N
1
=86180+G

duoi
cot
=69487+1213=87393 daN.
N
2
=45903+G
tren
cot
=45903+340=46243 daN.
6
)./(29.110.7850.6,1.
2100.4,0
86180

.
6
cot
cmdaN
RK
N
g
duoi
===


).(12139400.29.1.
cotcot
daNHgG
d
duoiduoi

===
)./(92.010.7850.6,1.
2100.3,0
45903

.
6
cot
cmdaN
RK
N
g
tren
===


).(340)370.(92.0).(
cotcot
daNHgG
t
trentren
===



=
=
.45903
.4110000
daNN

daNcmM



=
=
.86180
.10928400
daNN
daNcmM



=
=
.79862
.6923700
daNN
daNcmM
Tính các hệ số :
Tra bảng II.6b ta có :
à
1
=2,587 à
2
=à
1
/c
1
=2,587/0,76=3,404.

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:
L
x1
=à
1
.H
d
=2,587.940=2432 cm.
L
x2
=à
2
.H
t
=3,404.370=1260 cm.
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:
L
Y1
=H
d
=940 cm.
L
Y2
=H
t
-H
DCT
=370-70=3,0 cm.
II,Thiết kế phần cột trên:
Cặp nội lực thiết kế:

Tiết diện cột trên là cột đặc tiết diện hình chữ I ,đối xứng.Chọn chiều cao tiết diện b
t
=400 mm.
Tính độ lệch tâm:
Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hởng hình dạng tiết diện là =1,25.Ta tính diện tích tiết diện yêu cầu sơ bộ
theo công thức:
1,Với yêu cầu sơ bộ nh vậy ta chọn tiết diện nh sau:
Chiều dày bản bụng:
b
=10 mm.

c
=10 mm.
b
c
=220 mm.
2,Tính các thông số chuẩn bị kiểm tra:
Tính các đặc trng hình học của tiết diện vừa chọn:
Diện tích bản bụng: A
b
=1.(40-2.1)=38 cm
2
.
Diện tích bản cánh: A
c
=22.1=22 cm
2
.
Diện tích tiết diện: A=2.A
c

+A
b
=2.22+38=82 cm
2
.
7
.76,0
88,1
7
.
4,9
7,3
.
.
.36,0
7,3.7
4,9
.
88,1
46243
87393
2
1
1
1
2
1
2
1
2

1
===
====
===
mJ
J
H
H
C
H
H
J
J
i
i
K
N
N
m
d
t
t
d



=
=
.43530
.2050900

daNN
daNcmM
).(1,47
43530
2050900
cm
N
M
e ===
.536,78
40
1,47
.2,225,1
1.2150
32,43966
).8,22,2(25,1
.
2
Y/C
2
Y/C
cmA
h
e
R
N
A
=

+=






ữ+

=
M«men qu¸n tÝnh vµ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn theo trôc x-x:
M«men qu¸n tÝnh vµ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn theo trôc y-y:
§é m¶nh vµ ®é m¶nh quy íc cña cét trªn:
§é lÖch t©m t¬ng ®èi vµ ®é lÖch t©m tÝnh ®æi:
8
.112,16
82
333,21307
.333,21307)5,020.(1.2222.1.
12
1
.21.38.
12
1
4233
cm

A
J
r
cmJ
x
x
x
===⇒
=






−++=
.656,4
82
833,1777
.833,17771.38.
12
1
1.22.
12
1
.2
433
cm
A
J

r
cmJ
y
y
y
===⇒
=+=
.123,1
10.1,2
2150
.094,35.
.543,51
656,4
240
.094,35
112,16
44,565
6
2
2
==λ=λ
===λ
===λ
E
R
r
l
r
l
xx

y
y
y
x
x
x
.964,4625,3.370,1.
.370,1
.477,1136,1).714,36.(02,0)714,3.1,09,1(1 Khi
.349,1136,1).714,35.(02,0)714,3.1,075,1(5,0 Khi
: cãta II.4 ngb¶ra
58,0
38
22
5625,3
5123,1
: sè hÖ TÝnh
.625,3
367,1065
82.1,47.
.367,1065
40
333,21307.2
2/
1
3
==η=
=η⇒
=−−−=η→=
=−−−=η→=










==
<=
<=λ
η
===
===
mm
A
A
A
A
t
A
A
m
W
Ae
m
cm
h
J

W
b
c
b
c
b
c
x
x
x
x
3,Kiểm tra tiết diện vừa chọn:
Cột đợc kiểm tra theo trờng hợp cột đặc, tiết diện đối xứng chịu nén lệch tâm.
a,Kiểm tra bền:
Do cột không có tiết diện bị giản yếu, độ lệch tâm tính đổi m
1
<5 và giá trị của các mômen uốn dùng để
kiểm tra bền và ổn định là nh nhau cho nên theo quy phạm điều 5.24 ta không cần kiểm tra bền.
b,Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn trùng mặt phẳng đối xứng:
Có:
Vậy điều kiện ổn định :
Vậy cột đã chọn bảo đảm ổn định trong mặt phẳng uốn.
Chú ý ở đây ta có thể tính chính xác đợc trọng lợng bản thân cột theo đúng kích thớc đã chọn :
G
cot
tren
=(320+220).82.7850.10
-6
=347,598<436,32.
Nh vậy kết quả tính càng thiên về an toàn mà thôi.

c,Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn .
ở ngoài mặt phẳng uốn cột đợc kiểm tra nh cột chịu nén đúng tâm có kể tới ảnh hởng của mômen trong
mặt phẳng uốn(trùng với mặt phẳng đối xứng).
Công thức kiểm tra:
Trong đó:
Y
là hệ số uốn dọc theo phơng ngoài mặt phẳng uốn đợc tính bằng cách tra
bảng hoặc tính theo công thức:
Mô men trong mặt phẳng uốn ảnh hởng tới ngoài mặt phẳng uốn đợc lấy :
Trong đó : M là mômen lớn nhất trong 1/3 đoạn giữa của đoạn cột đang xét.
M
1
,M
2
là mômen ở hai đầu đoạn cột đang xét lấy theo cùng một tổ hợp tải trọng .ở đây M
1
=-
2050900 daNcm (tổ hợp 1,2,4,6,8).
M
2
=-273400 daNcm.
Suy ra :
Vậy độ lệch tâm tuyệt đối, độ lệch tâm tơng đối và hệ số C:
9
.256,0 cóta II.2 ngbảtra
123,1
964,4
1
=

=
=
lt
x
m
./2150./432,2094
82.256,0
32,43966
.
22
cmdaNRcmdaN
A
N
nglt
===

=


= .

R
AC
N
ngy
.857,0649,1.649,1).
10.1,2
2150

.53,5073,0(1.) 53,5073,0(1
.649,1
10.1,2
2150
.543,51.
6
6
===
===
yyy
yy
E
R
E
R
}M,2/,2/max{MMx
21
M=
.14584002.
3
2734002050900
2734002.
3
21
2
daNcm
MM
MM =
+
+=

+=
.14584001458400,136700
2
,1025450
2
max
21
daNcmM
MM
M
X
=






====
Điều kiện ổn định ở ngoài mặt phẳng khung:
Vậy đảm bảo điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung.
d,Kiểm tra ổn định cục bộ:
*,Kiểm tra ổn định bản cánh:
Công thức kiểm tra:
*,Kiểm tra ổn định bản bụng:
Kết luận : Cột đã chọn thoã mãn các yêu cầu về chịu lực và ổn định.
III,Thiết kế phần cột d ới:
1,Chọn cặp nội lực tính toán:
Đối với tính toán phần cột dới ta dùng 2 cặp nội lực :

Nhánh mái:
10
.369,0
578,2.663,01
1
.663,0578,2.005,065,0'.005,065,0
.1134,98
2150
10.1,2
.14,3.14,3545,51
'.1
.5578,2
367,1065
82.5,33
'.
'
.5,33
43530
1458400
'
6
=
+
=





=+=+=

=





==<=
+

=<===
===
C
m
R
E
m
C
W
Ae
m
cm
N
M
e
X
Y
XX
ng
X
X

./2150./5,1695
82.369,0.857,0
32,43966
22
cmdaNRcmdaN
Y
===
.76,145,10
.76,14
2150
10.1,2
).123,1.1,036,0() 1,036,0(
.5,10
1.2
122
.2
0
C
0
6
0
C
0
=

=


=+=+=







=

=


=

C
x
C
C
bC
bb
R
E
b
b
b

.67,4538
)1625,3(
.88,96
2150
10.1,2
.1,367,45
2150
10.1,2
).123,1.5,09,0() 5,09,0(
.38
1
1.240
.2
00
66
0
0
=







=


>=
==+=+=

=

=


=

bb
X
b
b
c
b
hh
mdo
R
E
h
hh



=

=
.69487
.4303700
2
daNN
daNcmM
Nhánh cầu trục:
2,Chọn tiết diện nhánh:
Sơ bộ giả thiết khoảng cách giữa hai trục nhánh C=h
d
=750 cm.
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục:
Y
1
=0,55.C=412,5 cm.
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái:
Y
2
=0,45.C=337,5 cm.
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục:
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái:
Giả thiết =0,8, diện tích yêu cầu của các nhánh là:
Chọn bề rộng cột dới b=270mm.
Nhánh cầu trục ta chọn thép hình chữ I mang số hiệu: I 27
Có các thông số sau:
A
nh1
=40,2 cm
2
.

J
x1
=260 cm
4
.

r
x1
=2,54 cm.
J
Y1
=5010 cm
4
.

r
Y1
=11,2 cm.
Nhánh mái đợc tổ hợp hàn từ 1 thép bản 220x10 mm và hai thép góc đều cạnh L110x8mm, có các
thông số sau: A
g
=17,2 cm
2
.
z
g
0
=3 cm.
3,Tính các thông số chuẩn bị kiểm tra:
Nhánh cầu trục:

A
nh1
=40,2 cm
2
.
J
x1
=260 cm
4
.

r
x1
=2,54 cm.
J
Y1
=5010 cm
4
.

r
Y1
=11,2 cm.
Nhánh mái:
11



=
=

.69487
.2204600
1
daNN
daNcmM
.664,61065
75
2204600
45,0.995,70379.
12
11
daN
C
M
C
y
NN
nh
=+=+=
.664,96091
75
4303700
55,0.995,70379.
21
22
daN
C
M
C
y

NN
nh
=+=+=
.867,55
2150.8,0
664,96091

.503,35
2150.8,0
664,61065

2
2
2
2
1
1
cm
R
N
A
cm
R
N
A
nh
ycnh
nh
ycnh
===

===


.635,2
4,56
)13.(2,17.25,0.1.22
.
z
cm2. 56,422.117,2.2A
0
nh2
=
++
==
=+=


i
ii
A
zA
Khoảng cách thực tế giữa hai trục nhánh :
C=h-z
0
=75-2,635=72,365 cm.
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục:
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái:
y
2
=C-y

1
=72,365-42,250=30,115 cm.
Mômen quán tính của toàn tiết diện đối với trục ảo x-x:
Kiểm tra lại tỷ số độ cứng của phần cột trên và cột dới
Độ sai lệch so với giả thiết tỷ số độ cứng:
(8-5,806)/8.100%=27,4% <30%.
Nh vậy nội lực giải ra theo tỷ số độ cứng giả thiết vẩn đảm bảo dùng đợc để thiết kế.
4,Xác định hệ thanh bụng:
*,Bố trí hệ thanh bụng nh hình vẽ,các thanh giằng hội tụ tại trục nhánh.Chọn khoảng cách
các nút giằng là a=80 cm .Vậy chiều dài thanh xiên :
12
[ ]
[ ]
.488,9
4,56
933,5075
.933,5075)32/27.(2,17198.21.22.
12
1
.157,3
4,56
209,562
.209.562)13635,2.(2,17198.2)5,0635,2.(22.122.1.
12
1
nh2
2
2
423
2

nh2
2
2
4223
2
cm
A
J
r
cmJ
cm
A
J
r
cmJ
x
x
y
x
x
x
===
=++=
===
=+++=
.250,42365,72.
2,404,56
4,56
.
2

1
cmC
A
A
y
nh
=
+
==
.789,35
6,96
627,123731
.627,123731115,30.4,56250,42.2,40209,562260.
4222
===
=+++=+=

A
J
r
cmyAJJ
x
x
inhixix
.874,107365,7280
2222
cmCaS =+=+=
.806,5
333,21307
627,123731

J
J
J
J
n
tren
duoi
2
1
====
Góc giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên:
tg=C/a=72,365/80=0,905.
Suy ra: =42,131
0
và sin=0,671.
Sơ bộ chọn thanh giằng xiên L56x5 mm.Có các thông số sau:
Diện tích tiết diện : A=5,41 cm
2
.
Bán kính quán tính nhỏ nhất xét cho tất cả các trục: r
min tx
=1,1 .
Vậy độ mảnh lớn nhất của thanh xiên là :
Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=6175 daN gây ra:
Thanh kiểm tra nh thanh chịu nén đúng tâm, tra bảng II.1 ta có
min tx
=0,598.
Trong đó hệ số điều kiện làm việc =0,75 do có kể đến sự liên kết lệch trục giữa trục liên kết và trục
thanh:
Vậy thanh xiên đảm bảo sự ổn định.

*,Độ mảnh của toàn cột theo phơng trục ảo x-x:
Tra bảng II.1 ta có
min
=0,906.
Tính lực cắt qui ớc:
Chọn thanh bụng ngang L40x5mm chịu lực cắt Q
q
khá bé.Ta chỉ kiểm tra độ mảnh:
5,Kiểm tra tiết diện:
a, Nhánh cầu trục:
Ta kiểm tra hoàn toàn nh cột chịu nén đúng tâm:
Nội lực tính toán:
13
[ ]
.150067,98
1,1
874,107
min
max
=<===
tx
tx
r
S
.494,4602
671,0.2
6175
sin.2
daN
Q

N
tx
==

=
./2150/852,1896
41,5.598,0.75,0
494,4602

22
cmdaNRcmdaN
A
N
txtx
tx
tx
=<==

=
[ ]
.120884,38
41,5.2
2,404,56
.7214,29307,35
.
7214,29 kcóta suy ội,131,42 Với
.307,35
789,35
6,1263
2

2
0
1
x
=<=
+
+=
+=





==
===
td
tx
x
td
x
x
A
A
k
n
r
l
tdtế ực
6
6

6
và nxiê thanh lại tính cần khôngnnê cho Do
.635,751
906,0
995,70379
).
2150
10.1,2
2330.(10.15,7
).2330.(10.15,7
<
==

=


thqu
qu
qu
QQ
daNQ
N
R
E
Q
[ ]
.150233,82
88,0
365,72
min

=<===
r
C



=
=
.69487
.2204600
1
daNN
daNcmM
Lực nén trong nhánh cầu trục:
Vậy nhánh cầu trục đảm bảo ổn định.
b, Nhánh mái:
Ta kiểm tra hoàn toàn nh cột chịu nén đúng tâm:
Nội lực tính toán:
*******************************************
Lực nén trong nhánh mái:
Vậy nhánh mái cầu trục đảm bảo ổn định.
c, Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x:
14
/785,1750
2,40.849,0
936,59753
.
N
:tra kiểmthức ô
.849,0: có II.1 ngbảTra .571,53

.307,43
54,2
110
.571,53
2,11
600
:nhánhcủa nhmả ộĐ
.936,59753
365,72
2204600
365,72
115,30
.995,70379.
2
1min
nh1
minmax1
1
1
x1
1
1
y1
12
11
RcmdaN
A
ngC
r
l

r
l
daN
C
M
C
y
NN
nh
x
x
y
y
nh
<==

=
==







===
===
=+=+=
%.5%9,2%100.
2150

2150-2212,20
R Có
.R.cm/daN20,2212
4,56.806,0
184,100563
A.
N
:tra kiểmthức ngôC
.806,0: có II.1 ngbảTra .238,63
.341,25
157,3
80
r
l
.238,63
488,9
600
r
l
:nhánhcủa nhmả ộĐ
.daN184,100563
365,72
4303700
365,72
25,42
.995,70379
C
M
C
y

.NN
2
2nhmin
nh2
minmax2
2x
2x
x2
2y
2y
y2
21
22nh
<==
>==

=
==







===
===
=+=+=

=
=
.69487
.4303700
2
daNN
daNcmM
*,Với cặp gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục:
Vậy với cặp nội lực gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục thì cột vẫn đảm bảo ổn định ngoài mặt phẳng
uốn.
*,Với cặp gây nguy hiểm cho nhánh mái :
Nhánh mái:
Ta tiến hành kiểm tra:
d, Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột:
Đờng hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực N
tx
=4601,341 daN.
Dùng que hàn N46= 42 có các thông số sau:
R
gh
=1800 daN/cm
2
.
R
gt

=0,45.R
btc
=0,45.3450=1550 daN/cm
2
.
Do yêu cầu hàn tay nên
h
=0,7,
t
=1.
(R
g
)
t
=1.1550=1550(daN/cm
2
).
(R
g
)
h
=0,7.1800=1260(daN/cm
2
).
Vậy (R
g
)
min
=1260daN/cm
2

.
Thanh xiên là thép góc L56x5 liên kết một đầu với L110x8 và đầu kia liên kết với bản cánh thép hình
chữ I N
0
27 (t=9,8mm).
15



=
=
.69487
.2204600
1
daNN
daNcmM
301,1587
6,96.459,0
995,70379
.
459,0
:cóta II.3 ngbảTra
.25,1
10.1,2
2150
.061,39.
046,125,42.
627,123731
6,96
.7,31

.7,31
69487
2204600
1
lt
6
11
1
R
A
N
E
R
y
J
A
em
cm
N
M
e
lt
tdtd
x
<==

==
===
===
===

=
=
.69487
.4303700
2
daNN
daNcmM
396,1949
6,96.369,0
69487
.
369,0
:cóta II.3 ngbảTra
.25,1
10.1,2
2150
.061,39.
559,1)5,0635,2115,30.(
627,123731
6,96
.9,61
.9,61
69487
4303700
2
lt
6

22
2
R
A
N
E
R
y
J
A
em
cm
N
M
e
lt
tdtd
x
<==

==
===
=+==
===
Chọn trớc chiều cao đờng hàn:h
min
h h
max
h
min

=4 mm.
h
max
=1,2.5=6 mm.
Chọn h
hs
=6mm,h
hm
=4mm.
Vậy chiều dài cần thiết là cho đờng hàn sống:
Chiều dài cần thiết cho đờng hàn mép:
Tóm lại chiều dài đờng hàn sống l
hs
=7cm,l
hm
=5cm.
Còn đơng hàn liên kết thanh bụng ngang L40x5 do phải chịu lực khá bé cho nênta chọn đờng hàn theo
cấu tạo:
h
hs
=6mm,h
hm
=4mm.
l
hs
=l
hm
=5cm.
IV,Thiết kế các chi tiết cột:
1,Nối hai phần cột trên và dới:

a,Chọn phơng án nối :
Mối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột 500mm.Mối nối cánh ngoài và cánh trong và bụng
đợc tiến hành trên cùng một tiết diện.
Mối nối cánh ngoài dùng phơng án đờng hàn đối đầu, mối nối cánh trong dùng phơng án đờng
hàn đối đầu với bản K.
b,Nội lực tính toán đợc chọn từ bảng tổ hợp nội lực cho tiết diện C
t
:
M
-
max
=-660300 daNcm.
N
t/
=43530 daN N
2
=43966,32 daN.
Nhận xét:
Tại tiết diện C
t
chỉ tồn tại mômen mang dấu âm nên ta cha thể kết luận đợc là tại nhánh ngoài thì chịu
kéo hay là chịu nén nguy hiểm hơn.
Trong trờng hợp chịu nén:
Ta tìm trờng hợp cho tiết diện C
t
với mục đích N bé nhất còn mômen M
-
max.Lúc này tổ hợp tìm đợc
chính là tổ hợp (1,7) đã trùng với tổ hợp đã chọn ở trên.Tóm lại đối với nhánh ngoài luôn chịu nén và
lực nén lớn nhất là S

ngoai
=8399,622 daN.
c,Tính toán:
*,Mối nối cánh ngoài:
Dùng đờng hàn đối đầu có gia công mép dạng chữ K hay chữ V, chiều dài đờng hàn bằng bề rộng cánh
cột trên,l
h
=22cm.
Chiều cao đờng hàn: h
h
=10mm (h
max
=1,2.10=12mm).
Kiểm tra:
*,Mối nối cánh trong:
16
.cm6
1260.75,0.6,0
341,4601.7,0
)R (.h
N.k
l
minghs
hs
==

.cm4
1260.75,0.4,0
341,4601.3,0
)R (.h

N).k1(
l
minghm
hm
=


=
.daN622,8399
2
32,43644286
39
544500
S
.daN724,3483
2
32,43636726
39
588800
S
ngoai
ngoai
=
+
+

=
=
+
+

=
.929,38913
2
32,43966
39
660300
daNS
trong
=+=
./2150/981,419
)1.222.(1
622,8399
).2.(
22
cmdaNRcmdaN
lh
S
nh
hh
ngoai
=<=

=

=
Chọn bản nối K có chiều dài và chiều rộng bằng bản cánh trong cột trên, tức là có tiết diện:
220x10mm.Dùng đờng hàn đối đầu vẫn có gia công mép, chiều dài l
h
=22cm.

Chiều cao đờng hàn: h
h
=10mm (h
max
=1,2.10=12mm).
Kiểm tra:
*,Mối nối bụng cột tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối.Vì lực cắt cột trên là khá bé nên đ-
ờng hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt chiều dài và chiều cao đờng hàn bằng chiều dày bản thép.
2,Tính toán dầm vai:
Dựa theo sự làm việc của dầm vai ,nên dầm vai đợc tính toán nh một dầm đơn giản có nhịp =750cm, kê
lên hai gối tựa là nhánh trong và nhánh ngoài cột dới.Dầm chịu uốn bởi lực tập trung S
trong
=38913,929
daN.
Phản lực gối tựa:
R
A
=S
trong
.35/75=18159,834 daN.
R
B
=S
trong
.40/75=20754,095daN.
Mômen lớn nhất là mômen Tại vị trí đặt lực tập trung S
trong
:
M
dv

max
=20754,095.35=726393,341 daNcm.
Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục của cột
bđ
=20mm;bề rộng sờn gối dầm cầu chạy
b
S
=200mm.
Chiều dày bản bụng dầm vai đợc xác định từ điều kiện ép mặt cục bộ của lực tập trung
(D
max
+G
DCT
)=28840 daN.
Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai:
z=b
S
+2.
bđ
=20+2.1=22 cm.
Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai :
Vậy chọn
dv
=10 mm.
Bụng nhánh cầu trục của cột dới xẽ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua.Hai bản bụng này liên kết với
nhau bằng 4 đờng hàn góc .
Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản bụng
nhánh cầu trục.Giả thiết chiều cao đờng hàn góc là :
h
h

=7mm(<1,2
min
=1,2.6=7,2mm).
Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản K.Giả
thiết chiều cao đờng hàn góc là :h
h
=7mm.
Cả 4 đờng hàn này chia nhau chịu lực S
trong
.
Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 2 đờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với nhánh mái.Giả
thiết chiều cao đờng hàn góc là :h
h
=7mm.
Cả 2 đờng hàn này chia nhau chịu lực R
A
.
17
./2150/696,1945
)1.222.(1
929,38913
).2.(
22
cmdaNRcmdaN
lh
S
nh
hh
trong
=<=

=

=
.cm41,0
3200.22
28840
R.z
GD
em
dctmax
dv
==
+
=
.06,14
1260.7,0.4
095,2075428840
).(.4
min
max
1
cm
Rh
RGD
l
gh
Bdct
h
=

+
=

++
=
.03,11
1260.7,0.4
929,38913
).(.4
min
cm
Rh
S
l
gh
trong
K
h
==

=
.cm6
1260.7,0.4
834,18159
)R.(h.4
R
l
mingh
A
iám

h
==

=
Theo yêu cầu về cấu tạo: h
dv
0,5.b
d
=0,5.75=37,5cm.
Tóm lại chọn:
Chiều cao dầm vai:50cm.
Chiều dày bản cánh dới dầm vai:10mm.
Chiều cao bản bụng dầm vai:50-(2+1)=47 cm.
3,Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai:
Dầm vai có tiết diện chữ I không đối xứng .Cánh dới dầm vai thờng là một bản thép nằm ngang nối
bản bụng của hai của hai nhánh cột dới .
Cánh trên của dầm vai là hai bản thép (bản đậy nhánh cầu trục và bản sờn lót ) thờng là có chiều dày
khác nhau.
Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu M
dv
max
,cần phải tính mômen chống uốn của hai tiết diện hai
bên điểm đặt lực của S
trong
và phải tìm vị trí của trục trọng tâm x-x.Khi điều kiện này đợc thoã mãn, cần
phải tính liên kết giữa cánh và bản bụng tiết diện chữ I không đối xứng .Cách tính này quá phức tạp
trong đồ án này nên ta chọn một phơng án đơn giản hơn và hoàn toàn thiên về an toàn .Đó là quan niệm
rằng chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu hoàn toàn mômen uốn này .Tính mômen chống uốn của bản
bụng :
Còn đờng hàn liên kết bản bụng dầm vai và bản cánh trên và bản cánh dới chịu lực cắt Q

dv
khá bé đ-
ợc hàn theo cấu tạo và chọn h
h
=7mm.
4,Thiết kế chân cột:
a,Cấu tạo:
Chân cột đợc liên kết ngàm vào móng.
Cấu tạo chân cột riêng rẽ cho từng chân cột.
b,Nội lực tính toán:
Cho chân cột nhánh cầu trục:
M=2204600daNcm.
N=70379,995 daN.N
1
nh
=59753,936 daN.
Cho chân cột nhánh mái:
M=4303700 daNcm.
N=70379,995 daN.N
2
nh
=100563,184 daN.
c,Tính toán:
Bê tông móng #200 có R
n
=90(daN/cm
2
).
Giả thiết:
Sơ bộ chọn :

Chiều dày của dầm đế :
dd
=10 mm.
Chọn bề rộng bản đế theo yêu cầu về cấu tạo:
B=b
c
+2.
dd
+2.C=27+2.1+2.3=35 cm.
Diện tích bản đế của nhánh xác định theo công thức :
A
bđ
=N/R
ncb
Vậy diện tích yêu cầu của bản đế nhánh mái là:
Vậy diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục là:
18
.cm/daN2150R.001,1973
167,368
341,726393
W
M
:vai dầm bụng nbảnhật ửch diệntiết của uốn chịu kiệndiềutra Kiểm
cm167,368
6
47.1
6
h.
W
2

dv
xma
3
2
2
bdvdv
=<===
===


.2,1/m
3
cb ==
bdm
AA
2
ncb
2nh
ncb
2nh
yc
bd2
cm1,931
90.2,1
184,100563
R.m
N
R
N
A ====

Suy ra :
Chiều dài của từng bản đế :
Chọn L
bd1
=20cm,L
bd2
=30cm.
Vậy ứng suất thực ngay dới chân bản đế:
Ta cấu tạo chân cột nh hình vẽ :
Đối với nhánh mái ,ô có mômen gây nguy hiểm nhất :
Đối với nhánh cầu trục,ô có mômen nguy hiểm nhất:
19
2
ncb
1nh
ncb
1nh
yc
bd1
cm277,553
90.2,1
936,59753
R.m
N
R
N
A ====
.cm81,15
35
277,553

B
A
L
.cm60,26
35
1,931
B
A
L
yc
1bd
yc
1bd
yc
2bd
yc
2bd
===
===
.cm/daN1082,1.90Rcm/daN28,96
30.35
184,100563
A
N
.cm/daN1082,1.90Rcm/daN47,84
20.35
936,59753
A
N
2

ncb
2
2nh
2nh
2
ncb
2
1nh
1nh
==<===
==<===
.262,227528,96.14.12057,0
12057,0
219,2
14
062,17
062,17
14
2
2
2
2
2
daNcmM
a
b
cmb
cma
==

=
==



=
=
.799,147747,84.14.08926,0
08926,0
714,0
14
10
10
14
2
2
2
2
2
daNcmM
a
b
cmb
cma
==

=
==



=
=
.6,2
1.2150
6.262,2275
.
.6
.03,2
1.2150
6.799,1477
.
.6
2
1
cm
R
M
cm
R
M
bd

bd
==

=
==

=
Vậy chiều dày cần thiết cho mổi bản đáy:
Chọn chung chiều dày bản đế cho cả hai nhánh:
bđ
=3cm.
d,Tính các bộ phận của chân cột:
,Nhánh mái:
*,Dầm đế:
Toàn bộ lực N
nh
truyền từ nhánh cột xuống bản đế thông qua hai dầm đế và đôi sờn hàn vào bụng của
nhánh .Vì vậy dầm đế chịu tác dụng của phần phản lực
nh
thuộc diện tryền tải của nó.
Tải trọng phân bố đều lên dầm đế ở nhánh mái:
q
2dd
=
nh2
.B
chịu tải
=96,28.(3+1+13/2)=1010,94(daN/cm).
Tổng phản lực truyền lên mổi dầm đế:
N

2dd
=q
2dd
.l=1010,94.30=30328,2(daN).
Lực này phân ra cho hai đờng hàn sống và mép của thép góc tiết diện nhánh mái với dầm đế chịu:
Trong đó: b
g
=11cm là bề rộng cánh thép góc ,
a
g
=2,635-1=1,635cm là khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái tới đờng hàn sống thép
góc.
Chọn h
hs
=10mm,h
hm
=8mm ta tính các chiều dài đờng hàn cần thiết :
Chọn kích thớc dầm đế:250x10mm.
Xem dầm đế là một đầm đơn giản có mút thừa có hai gối tựa là hai đờng hàn mép và hàn sống đã tính ở
trên, ta kiểm tra dầm đế chịu mômen uốn.
Với sự phân bố nhịp nh trên hình vẽ ta chỉ cần kiểm tra với mômen uốn lớn nhất do đầu công sôn gây
ra :
M
uốn
=1/2.q
2dd
.12,938
2
=1/2.1010,94.12,938
2

=84611,555 (daNcm).
Mômen kháng uốn của dầm đế:W=1/6.1.25
2
=104,167(cm
3
).
ứng suất gây ra do mô men uốn nói ở trên:
*,Tính sờn:
Tải trọng phân bố đều lên sờn ở nhánh mái:
q
2s
=
nh2
.B
chịu tải
=96,28.14=1347,92(daN/cm).
Kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm:
M=1/2.q
2s
.16,562
2
=1/2.1347,92.16,562
2
=184867,123(daNcm).
Q=1/2.q
2s
.16,562=1/2.1347,92.16,562=22324,251(daN).
Chọn sờn đế dày 10mm, hàn suốt chiều cao sờn với chiều cao đờng hàn là 10mm.
20
daN

b
aN
N
daN
b
abN
N
g
g
hm
g
gg
hs
873,4507
11
3530328,2.16
.
327,25820
11
1,635)-130328,2.(1
).(
dd2
dd2
===
==

=
cm
Rh
N

l
ghm
hm
hm
5
1260.8,0
873,4507
) (
min
=

=
cm
Rh
N
l
ghm
hs
hs
21
1260.1
327,25820
) (
min
=

=
/268,812
167,104
555,84611

2
RcmdaN
W
M
<===
Kiểm tra theo điều kiện uốn của sờn đế:
Kiểm tra đờng hàn:
Đây là đờng hàn chịu mômen và lực cắt:
Công thức kiểm tra:
*,Tính chiều cao các đờng hàn ngang:
Sờn đế và dầm đế đều liên kết với bản đế bằng hai đờng hàn ngang suốt chiều dài ở hai bên sờn.Chiều
cao đờng hàn cần thiết cho mỗi liên kết cụ thể là:
Liên kết giữa dầm và bản đế:
Liên kết giữa sờn và bản đế:
Chọn thống nhất tất cả các đờng hàn ngang là 8mm.
Nhánh cầu trục:
*,Dầm đế:
Tải trọng phân bố đều lên dầm đế ở nhánh cầu trục:
q
1dd
=
nh1
.B
chịu tải
=84,47.(3+1+13/2)=886,935(daN/cm).
Tổng phản lực truyền lên mổi dầm đế:
N
2dd
=q
2dd

.l=886,935.20=17738,7(daN).
Lực này phân đều cho hai đờng hàn hai bên bản cánh của tiết diện chữ I.
N
h
=N
2dd
/2=17738,7/2=8869,35 (daN)
Chọn chiều cao đờng hàn h
h
=8mm.Suy ra chiều dài cần thiết của đờng hàn liên kết dầm đế và bản cánh
chữ I:
l
h
=8869,35/(0,8.1260)=8,9 (cm).
Vẫn chọn tiết diện dầm đế nh ở chân cột nhánh mái :250x10mm.
21
RcmdaN
W
M
./72,14774
167,104
123,184867
2
<===
{ }
)/(1260)()/(276,1155
46
251,22324
333,176
123,184867

).(46)1.225.(1.2 2
).(333,176)2.125.(1.
6
1
.2
6
1
.2
.,min
22
2
2
322
22
cmdaNRcmdaN
cmlA
cmlW
RR
A
Q
W
M
hgtd
h
hh
h
hh
ghhgtt
hh
td

==






+






=
===
===









+

=
.53,0
1260.2
92,1347
).(2
min
2
2
cm
R
q
h
g
s
ngang
suon
==

=
.4,0
1260.2
94,1010
).(2
min
2

2
cm
R
q
h
g
dd
ngang
dam
==

=
Xem dầm đế là một đầm đơn giản có mút thừa có hai gối tựa là hai đờng hàn hai bên tiết diện chữ I đã
tính ở trên, ta kiểm tra dầm đế chịu mômen uốn.Với sự phân bố nhịp nh trên hình vẽ ta chỉ cần kiểm tra
với mômen uốn lớn nhất giữa nhịp :
M
uốn
= 15659,95(daNcm)<M mà ta đã kiểm tra ứng với trờng hợp dầm mái, cho nên ta không cần kiểm
tra lại.
*,Tính sờn:
Tải trọng phân bố đều lên sờn ở nhánh cầu trục:
q
1s
=
nh1
.B
chịu tải
=84,47.14=1182,58(daN/cm).
Kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm:
M=1/2.q

1s
.(20/2-0,6/2)
2
=1/2.1182,58.9,7
2
=55634,476(daNcm).
Q=1/2.q
1s
.(20/2-0,6/2)=1/2.1182,58.9,7=11471,026(daN).
Chọn sờn đế dày 10mm, hàn suốt chiều cao sờn với chiều cao đờng hàn là 10mm.
Kiểm tra theo điều kiện uốn của sờn đế:
*,Kiểm tra đờng hàn:
Đây là đờng hàn chịu mômen và lực cắt:
Công thức kiểm tra:
*Tính chiều cao các đờng hàn ngang:
Sờn đế và dầm đế đều liên kết với bản đế bằng hai đờng hàn ngang suốt chiều dài ở hai bên sờn.Chiều
cao đờng hàn cần thiết cho mỗi liên kết cụ thể là:
Liên kết giữa dầm và bản đế:
Liên kết giữa sờn và bản đế:
22
{ }
)/(1260)()/(402
46
026,11471
333,176
47,55634
).(46)1.225.(1.2 2
).(333,176)2.125.(1.
6
1

.2
6
1
.2
.,min
22
2
2
322
22
cmdaNRcmdaN
cmlA
cmlW
RR
A
Q
W
M
hgtd
h
hh
h
hh
ghhgtt
hh
td
==

+






=
===
===









+

=
.46,0
1260.2
58,1182
).(2
min
1
1
cm
R
q
h
g
s
ngang
suon
==

=
.35,0
1260.2
935,886
).(2
min
1
1
cm
R
q

h
g
dd
ngang
dam
==

=
R.cm/daN089,534
167,104
47,55634
W
M
2
<===
Chọn thống nhất tất cả các đờng hàn ngang là 8mm.
Tính bu lông neo:
Nhằm mục đích là kiểm tra kéo nên ta chọn lại THNL phù hợp với tiêu chí này.Đối với nhánh mái ta
chọn tổ hợp ((1)x0,9/1,1+(7)):
Đối với nhánh cầu trục ta chọn tổ hợp((1).0,9/1,1+(8)).
Trong đó M
T
,N
T
:nội lực ở tiết diện chân cột do tĩnh tải gây ra.
M
G
:nội lực ở tiết diện chân cột do hoạt tải gió gây ra.
n
T

=1,1 hệ số vợt tải trung bình của tải trọng tĩnh.
n
b
=0,9 hệ số của tải trọng tĩnh khi tính bu lông neo.
Vậy lực kéo trong bu lông ở nhánh mái:
Vậy lực kéo trong bu lông ở nhánh cầu trục:
Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh mái :
A
yc
th neo
=N
bu lông 2
/R
neo
=18023,09/1400=12,9 (cm
2
).
Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh cầu trục:
A
yc
th neo
=N
bu lông 1
/R
neo
=44937,738/1400=32,1 (cm
2
).
Chọn bu lông neo ở nhánh mái:
2 bu lông 36 có tiết diện thu hẹp là 7,58.2=15,16cm

2
.
Bu lông neo ở nhánh cầu trục:
2 bu lông 56 có tiết diện thu hẹp là 19,02.2=38,04cm
2
.
f,Thiết kế dàn vì kèo:
I,Sơ đồ dàn vì kèo:
II,Tải trọng tác dụng dàn lên dàn vì kèo:
1,Tải trọng thờng xuyên:
23
.daN5,300489,0.
1,1
36726
n.
n
N
N
.daNcm727,257397234311009,0.
1,1
1047600
Mn.
n
M
M
b
T
T
giob
T

T
===
==+=
.daN5,300489,0.
1,1
36726
n.
n
N
N
.daNcm415683032997009,0.
1,1
1047600
Mn.
n
M
M
b
T
T
giob
T
T
===
=+=+=

=== .daN09,18023
365,72
25,42
.5,30048

365,72
2573970
C
y
.N
C
M
N
1
2bulong

=== .daN738,44937
365,72
115,30
.5,30048
365,72
4156830
C
y
.N
C
M
N
2
1bulong
Bao gồm trọng lợng các lớp mái và trọng lợng các kết cấu mái phân bố đều trên mặt bằng nhà.Ta qui
tải trọng phân bố về thành lực tập trung tại các nút dàn vì kèo:
g
m
=461,805 daN .

g
d
=19,008 daN .
g
ct
=16,5 daN.
Xét dàn vì kèo không có hệ bụng phân nhỏ.Tải trọng tập trung tại các nút dàn vì kèo:
Với nút đầu dàn:
G
1
=0,5.d.B.(g
d
+g
m
)=0,5.2,6.6.(19,008+461,805)=3750,341 daN.
Với nút thứ hai:
G
2
=G
1
+0,5.d.B.(g
d
+g
m
)=3750,341+0,5.3.6.(19,008+461,805)=8077,658 daN.
Với nút tại chân cửa trời:
G
3
=0,5.d.B.(g
d

+g
m
)+0,5.d.B.g
m
+0,5.d.B.g
d
+0,5.d.B.g
ct
+G
ct
=
=d.B.(g
d
+g
m
)+0,5.d.B.g
ct
+G
ct
=
=3.6.(19,008+461,805)+0,5.3.6.16,5+1514,7=10317,834 daN.
Nút còn lại:
G
3
=d.B.(g
d
+g
m
+g
ct

)=
=3.6.(19,008+461,805+16,5)=8951,634 daN.
2,Hoạt tải mái:
Nút đầu dàn:
P
1
=0,5.d.B.p=0,5.2,6.630=819 daN.
Nút thứ hai:
P
2
=0,5.d.B.p=0,5.(3+2,6).630=1764 daN.
Nút còn lại:
P
2
=0,5.d.B.p=0,5.(3+3).630=1890 daN.
3,Mô men đầu dàn:
Từ bảng nội lực ta chọn ra cặp mômen gây nguy hiểm :
M
-
min
=-2050900 daNcm.
M
t
=-422700 daNcm.
Nhận xét: Tại tiết diện B không tồn Tại cặp mômen M
+
max
, M
t
cho nên ta chỉ tính với cặp M

-

min
,M
t
.
4,Tải trọng gió:
Ta có: W
0
=83 daN/cm
2
.
Ta chọn hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại cao trình đỉnh mái:
h=15,56 mk=1,2456.
Hệ số khí động học của hai mái đợc tra bảng:
Vậy tải trọng gió qui về tải trọng tập trung thẳng đứng tại các nút của dàn không phân nhỏ:
*,Phía đón gió:
Nút đầu dàn:
W
1
=0,5.d.B.n.W
0
.k.C
1
=0,5.2,6.6.1,2.83.1,2456.0,4626=447.649 daN.
Nút thứ hai:
W
2
= 0,5.d.B.n.W
0

.k.C
1
=0,5.5,6.83.1,2456.0,4626=964,168 daN.
Nút còn lại:
W
3
= 0,5.d.B.n.W
0
.k.C
1
=0,5.6.83.1,2456.0,4626=1033,037 daN.
*,Hoàn toàn tơng tự cho phía hút gió.
Nhận xét:Nh vậy tại mỗi nút dàn đều có hai tấm panel 1,5x6m .ở đây lực gió không lớn hơn
trọng lợng bản thân của hai tấm panel này (2.1,5.6.165=2970 daN),nên suy ra trong mọi trờng hợp
không thể xảy ra trờng hợp gió bốc mái đợc.Vậy trong tính toán ta không xét tới yếu tố của lực gió.
III,Xác định nội lực tính toán của hệ giàn:
Phơng pháp giải dùng biểu đồ Crômêna:
Xét các trờng hợp tải trọng :
a,Tĩnh tải chất lên toàn bộ dàn:
24
.4,0C;4626,0C
7,51,0artg
433,0
24
4,10
L
H
21
0
==

==
==

b,Hoạt tải chất lên toàn bộ dàn,lên nửa trái dàn và lên nửa phải dàn:
c,Mômen đầu dàn: M

min
đặt bên đầu dàn bên trái ,M

min
đặt bên đầu dàn bên phải.
IV,Tổ hợp nội lực dàn:
V,Xác định tiết diện các thanh dàn:
Chọn bề dày bản mã theo nội lực lớn nhất trong các thanh bụng, chính là nội lực trong thanh xiên đàu
dàn: N=57173,3 daN.Tra bảng ta chọn =12mm.
1,Thanh cánh trên: Là thanh cánh và thanh chịu nén []=120.
Với dàn có nhịp =24 m, thì ta chọn các thanh cánh trên cùng một loại tiết diện.Do panel lắp ghép cho
nên các điểm cố kết ở trong và ngoài mặt phẳng trùng nhau cho nên thanh cánh trên có chiều dài tính
toán theo hai phơng bằng nhau.Điều này chỉ đúng cho hai thanh T
1
,T
2
; còn đối với hai thanh T
3
,T

4
thì
l
y
=l
x
là do ta chọn hệ giằng đứng của kết cấu cửa trời .Ta chọn tiết diện hợp lý có dạng nh hình vẽ:
Xác định chiều dài tính toán:
Thanh T
1
,T
2
có l
x
=l
y
=150,7cm.
Thanh T
3
,T
4
có l
x
=l
y
= 301,5cm
Chọn nội lực tính toán, là lực nén lớn nhất trong các thanh cánh trên:
N=-7479,74 daN.
Giả thiết độ mảnh của thanh dàn
gt

=60 suy ra =0,816.
Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện:
Chọn tiết diện 2L160x90x10 có các thông số:
A=2.25,3= 50,6 cm
2
.
r
x
=5,13 cm
r
Y
=4,04 cm
Kiểm tra đối với thanh T
2
có N=-67371,3 daN; l
X
=l
Y
=150,7 cm.
Kiểm tra đối với thanh T
4
có N=-74797,4 daN;l
X
=l
Y
=301,5 cm.
25
[ ]
[ ]
.cm256,1

120
7,150l
r
.cm256,1
120
7,150
l
r
.cm63,42
1.2150.816,0
4,74797
.R.
N
A
Y
YCY
X
YCX
2
YC
==


==


==


)cm/daN(2150R.)cm/daN(52,1461

6,50.911,0
3,67371
A.
N
911,049,37
49,37
04,4
7,150
04,4r
26,29
13,5
7,150
13,5r
22
min
minmax
YY
XX
=<==

=
==







===

===




)cm/daN(2150R.)cm/daN(28,2000
6,50.739,0
4,74797
A.
N
739,075
75
04,4
5,301
04,4r
54,58
13,5
5,301
13,5r
22
min
minmax
YY
XX
=<==

=
==

===
===