Thuyết Minh Tính Toán khung ZAMIL

zamil
Yêu cầu : Thiết kế khung ngang của nhà máy dệt một tầng một nhịp, nhịp nhà
L(m), chiều cao cột H(m), bớc của khung B=6m, vật liệu lợp là tôn, nhà xây dựng ở
vùng gió có q
tc
(Vĩnh Phúc). Thép là loại có R=2100MPa,R
c
=1200MPa sơ đồ kết cấu
của khung là cột liên kết khớp với móng và liên kết ngàm với rờng ngang, rờng ngang
có độ dốc mái i .
L(m) H(m) B(m) Gió i
24 6,5 6 Vĩnh Phúc 10%
A. thiết kế xà gồ máI
i. tảI trọng :
1. Tĩnh tải :
Chọn sơ bộ trớc xà gồ C12, khoảng cách giữa các xà gồ theo mặt bằng nhà là
2m.
Tên vật liệu mái Đơn vị Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vợt tải Tải trọng tính toán
Tôn lợp mái KG/m
2
10 1.1 11
Xà gồ mái C12 KG/m
2
10,4 1,05 10,92
2. Hoạt tải :
P
tc
= 30 kG/m
2
, n = 1,3 P
tt

= 30.1,3 = 39kG/m
2
.
-Tải trọng tác dụng lên xà gồ :
q
tc
= (10.
0
7,5cos
2
+ 10,4) + 30.
0
7,5cos
2
= 90,8 (kg/m).
q
tt
= (11.
0
7,5cos
2
+ 10,92) + 39.
0
7,5cos
2
= 111,42 (kg/m)
ii. Tính toán xà gồ :
Xét tải trọng tác dụng lên xà gồ theo hệ trục tọa độ Oxy có
trục ox tạo với phơng ngang một góc i = 5,7
0

(tức i=10%).
q
x
tc
= q
tc
.Sin = 90,8.Sin5,7
0
= 9,018 (kG/m)
q
y
tc
= q
tc
.Cos = 90,8.Cos5,7
0
= 90,351 (kG/m)
q
x
tt
= q
tt
.Sin = 111,42.Sin5,7
0
= 11,066 (kG/m)
q
y
tt
= q
tt

.Cos = 111,42.Cos5,7
0
= 110,869 (kG/m)
1. Kiểm tra điều kiện bền của xà gồ :

tđ
=
x
+
y
=
+ .R
W
M
W
M
y
y
x
x
Với xà gồ C12 có : W
x
= 50,8cm
3
, W
y
= 9,84cm
3
.
Ta có :

/>1

M
x
=
911,498
8
6.869,110
8
B.q
2
2tt
y
==
(kG.m)
M
y
=
449,12
32
6.066,11
32
B.q
2
2tt
x
==
(kG.m)

tđ

=
622,1108
84,9
10.449,12
8,50
10.911,498
22
=+
(kG/cm
2
) < R. = 2100 (kG/cm
2
).
Vậy thỏa mãn điều kiện bền.
2. Kiểm tra điều kiện độ võng của xà gồ :
f
y
=
38,2
305.10.1,2
600.10.351,90
.
384
5
J.E
B.q
.
384
5
6

42
x
4tc
y
==

(cm).
Với xà gồ C12 có : J
x
= 305cm
4
Công thức kiểm tra :
33
10.4
250
1
l
f
10.967,3
600
38,2
l
f

==

<==
Vậy xà gồ đảm bảo điều kiện độ võng.
b. thiết kế khung ngang một nhịp
i. tải trọng :
1. Tĩnh tải :
-Tải trọng mái tôn :
q
t
tc
=
cos
10
.6 = 60,3 (kG/m), q
t
tt
= q
t
tc
.n
t
= 60,3.1,1 = 66,33 (kG/m).
-Tải trọng xà gồ : Ta quy về tải phân bố đều trên rờng ngang.
tc
xg
q
=
4,366.
24
14.4,10

=
(kG/m),
tt
xg
q
=
tc
xg
q
.1,05 = 38,22 (kG/m) .
-Tĩnh tải do trọng lợng xà gồ tờng và tôn tờng :
Với cột cao 6,5(m) ta giả thiết dùng 5 xà gồ C10 đặt cách nhau 1,5m, quy thành
lực phân bố đều.
tt
tuong
q
=
5,6
1
.(1,1.10.6,5 + 1,05.8,59.5).6 = 107,628 (kG/m) .
-Tải trọng bản thân khung ngang :
Tải trọng bản thân khung ngang 0,1kN/m
2
= 9,81(kG/m
2
)
Quy về tải trọng phân phối đều trên rờng ngang và cột là :
q
r
= q

c
= 9,81.6 = 58,86(kG/m).
* Vậy tĩnh tải tác dụng lên khung ngang là :
/>2
+ Tĩnh tải tác dụng lên rờng ngang :
g
r
=
tt
t
q
+
tt
xg
q
+q
r
= 66,33 + 38,22 + 58,86 = 163,41 (kG/m).
+ Tĩnh tải tác dụng lên cột :
g
c
=
tt
tuong
q
+ q
c
= 107,628 + 58,86 = 166,488 (kG/m).
2. Hoạt tải :
P

tc
=
9,1806.
7,5cos
30
0
=
kG/m
2
, n = 1,3 p
tt
= 1,3.180,9 = 235,2 (kG/m).
3. Tải trọng gió :
Công trình xây dựng tại tỉnh vĩnh phúc nên thuộc khu vực II-B, có :
-áp lực gió tiêu chuẩn : W
0
= 95 (kG/m
2
).
-Hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình k. Với
dạng địa hình B, tra bảng 5 TCVN 2737-1995:
Tại cao trình: +6,5m hệ số ảnh hởng độ cao k
1
=0,916
+7,7m hệ số ảnh hởng độ cao k
2
=0,945
+ hệ số ảnh hởng độ cao trung bình k = 0,916+0,945 =0,9305
-Tải trọng gió tác dung lên khung đợc xác định từ công thức :
tt

gio
q
= n.W
0
.k.C.B
Trong đó:
n = 1,2 : Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió.
C : Hệ số khí động, đợc tra bảng, với sơ đồ dới đây :
Có





=
==
0
7,5
27,0
24
5,6
L
H
Nội suy tuyến tính đợc :
C
e1
= -0,267
C
e2
= -0,4

=
==

27,0
L
H
5,5
24
132
L
B
C
e3
= -0,5.








==

==
==
==
).m/kG(272,3136.5,0.916,0.95.2,1q
).m/kG(585,2546.4,0.9305,0.95.2,1q
).m/kG(935,1696.267,0.9305,0.95.2,1q
).m/kG(325,5016.8,0.916,0.95.2,1q
tt
3e
tt
2e
tt
1e
tt
e
/>3
C =+0,8
C =-0,5
e3
C =-0,267
e1 e2
C =-0,4
e
HOẠT TẢI GIÓ PHẢI
q =501,325kG/m
e
q =169,935kG/m
e1
q =313,272kG/m
e3

q =254,585kG/m
e2
ii. TÝnh Néi lùc khung :
1.S¬ ®å kÕt cÊu
2.X¸c ®Þnh néi lùc
§©y lµ kÕt cÊu siªu tÜnh cã 1 bËc siªu tÜnh.Ta dïng ph¬ng ph¸p lùc ®Ĩ x¸c ®Þnh
néi lùc cho c¸c trêng hỵp t¶i träng
Chän hƯ c¬ b¶n nh díi
Ph¬ng trinh chÝnh t¾c:
a)C¸c tr êng hỵp t¶i träng
TÜnh t¶i m¸i :
Ho¹t t¶i nưa tr¸i m¸i :
Ho¹t t¶i nưa ph¶i m¸i :
Ho¹t t¶i toµn m¸i :
Ho¹t t¶i giã tr¸i :
Ho¹t t¶i giã ph¶i :
/>4
TĨNH TẢI MÁI
g =146,676(KG/m)
r
HOẠT TẢI NỬA TRÁI
p=234(KG/m)
HOẠT TẢI NỬA PHẢI
p=234(KG/m)
HOẠT TẢI TOÀN MÁI
p=234(KG/m)
HOẠT TẢI GIÓ TRÁI
q =501,325kG/m
e
q =313,272kG/m

e3
q =169,935kG/m
e1
q =254,585kG/m
e2
b) Tính toán nội lực cho từng trớng hợp tải trọng
Tổ hợp nội lực
Từ bảng nội lực ta bắt đầu tổ hợp nội lực để chọn nội lực bất lợi nhất để tính toán
khung. Với mỗi thanh xét 3 tiết diện tiêu biểu (hai tiết diện ở hai đầu và một tiết diện
ở giữa. Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, Q.
Ta xét hai loại tổ hợp nội lực, tổ hợp cơ bản 1, gồm một tải trọng thờng xuyên và
một tải trọng tạm thời; tổ hợp cơ bản 2 gồm tải trọng thờng xuyên và nhiều tải trọng
tạm thời vơi hệ số 0,9.
Tại mỗi tiết diện cần tìm 3 tổ hợp nội lực:
- Tổ hợp gây mô men dơng lớn nhất M
max
+
, và lực nén tơng ứng.
- Tổ hợp gây mô men lớn nhất mang dấu âm, và lực nén tơng ứng.
- Tổ hợp gây lực nén lớn nhất N
max
và mô men tơng ứng.
Các trờng hợp tổ hợp tuân theo nguyên tắc tơng tự nh tổ hợp nội lực các nhà
công nghiệp thông dụng.
Tại mỗi ô có ghi rõ số th tự từng tải trọng để tiện tính toán, kiểm tra.
Đối với khung ở trên vì đây là khung đối xứng và tải trọng đối xứng nên ta chỉ
tiến hành tổ hợp với một nửa khung và lấy kết quả tổ hợp đợc để tính toán tiết diện
thép khung. Các thanh đợc tổ hợp là các thanh có ô tô đậm hơn (xem trong bảng nội
lực)
Kết quả tổ hợp đợc ghi rõ trong bảng tổ hợp.

/>5
iii. Tính toán sơ bộ thép khung.
Tại mỗi thanh ta tính toán tiết diện ở hai đầu thanh còn tiết diện ở giữa thanh ta lấy
nội lực để kiểm tra tiết diện ở giữa thanh nhờ kết quả tính toán ở hai đầu thanh.
Tính toán tiết diện thanh ta tính toán nh cấu kiện chịu nén uốn vì nội lực có đủ các
thông số M, N. Q. Tiết diện đợc kiểm tra về ổn định trong và ngoài mặt phẳng khung.
1. Thiết kế cột.
/>6
1.1. Thiết kế tiết diện đầu cột III-III (tiết diện ngàm cột với xà ngang):
Nội lực nguy hiểm nhất dùng để thiết kế kích thớc của tiết diện này đợc lấy từ
kết quả của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất:
M = 13812,24 Kg.m.
N = -4782,94 Kg.
Q = -2124,96 Kg.
a. Chiều dài tính toán cột:
Chiều dài tự do của cột l=6,5 m. Vì hệ giằng cột đợc bố trí nằm giữa đoạn cột
nên chiều dài tính toán cột trong và ngoài mặt phẳng khung đợc lấy nh sau:
- Trờng hợp trong mặt phẳng khung: cột liên kết ngàm với xà ngang và liên kết
khớp với móng, vì cột có tiết diện thay đổi, tỉ số độ cứng của rờng ngang và cột bằng
1,5, ta tra bảng đợc hệ số à=1,81
lx= à
x
.l = 1,81.6,5 = 11,765 m.
- Trờng hợp ngoài mặt phẳng khung: do hệ giằng đợc bố trí ở giữa cột và ở đầu
cột nên ta có à=1 (coi hệ giằng liên kết khớp với cột)
ly = à
y
.l = 1.6,5 = 6,5 m
b. Tính toán sơ bộ tiết diện cột:
Trớc hết ta tính toán cột chỉ chịu mômen uốn M :

Điều kiện bền của cột :
.R
W
M
xth

W
xth
=
3
cm577,6
1.2100
24,13812
.R
M
==

Độ lệch tâm của cột: e=
N
M
=
94,4782
24,13812
= 2,89m.
Theo yêu cầu cấu tạo ta có:
+ Chiều cao tiết diện cột :
h = (1/10 -1/15).lc= (1/10 - 1/15).6,5 = (0,43 ữ 0,65) cm.
Giả thiết chiều cao tiết diện cột h =40cm.
Diện tích tiết diện cột sơ bộ xác định theo công thức: (với trờng hợp cột tiết diện
chữ I đối xứng và mặt phẳng tác dụng của mômen trùng với mặt phẳng bụng cột, giả

thiết hệ số ảnh hởng của hình dạng tiết diện =1,25).
2
yc
cm92,48
40
289
.8,225,1
2100.1
94,4782
h
e
).8,22,2(25,1.
R.
N
A
=






+=






+

=
Theo yêu cầu cấu tạo:
Bề rộng cánh : b = (0,3 ữ 0,5).h =(0,3 ữ 0,5).36 = (10,8 ữ 18)cm.
b = (13ữ38)cm.
Chọn b =18cm.
Chọn chiều dày bản bụng :
b
=0,8cm
Chọn chiều rộng tiêt diện cánh b
c
= 18 cm.
chiều dày bản cánh
c
=1cm.
Vậy tiết diện đợc chọn có diện tích:
Bản bụng: Ab=0,8.38=30,4cm2.
Bản cánh: Ac=2.1.18=36cm2.
A= 66,4cm2.
/>7
Kích thớc cụ thể của tiết diện đợc ghi rõ trong hình vẽ dới đây:
c.Kiểm tra tiết diện đã chọn
Các đặc trng hình học của tiết diện:
+Mômen quán tính của tiết diện:
( )
.17350,13cm18.1.5,19
12
1.18
.2
12

38.8,0
b a
12
.b
.2
12
h.
J
4
2
33
cc
2
3
cc
b
3
b
x
=






++=

+

+

=
4
33
3
bb
3
cc
y
cm62,739
12
8,0.38
12
18.1.2
12
.h
12
b 2
J =+=

+

=
+Bán kính quán tính:
.cm83,3
66,4
973,62
A
J
r
.mc2,61
66,4
17350,13
A
J
r
y
y
x
x
===
===
+Mômen chống uốn:
3
x
x
m867,51c
40
13,73501.2
h
J.2
W ===

+ Độ mảnh và độ mảnh qui ớc của tiết diện:
5,37
10.1,2
2100
.169,7
E
R
.;169,7
83,3
650
r
l
2,3
10.1,2
2100
.6,72
E
R
.;6,72
2,16
100.765,11
r
l
6
yy
y
y
y
6
xx

x
x
x
======
======
+Độ lệch tâm tơng đối và độ lệch tâm tính đổi:
1,22
867,51
4,66
.289
W
A
.em
x
ng
===
+ Từ m = 22,1;
3,2
x
=
và Ac/Ab=36/30,4 =1,18 theo bảng II.4, phụ lục II ta
tính đợc hệ số ảnh hởng của hình dạng tiết diện
=1,4-0,02.
x

= 1,4 - 0,02.2,3 = 1,354
Độ lệch tâm tính đổi m
1
=.m = 1,354.22,1 = 29,9.
Kiểm tra độ bền của tiết diện:

+ Kiểm tra bền của tiết diện chỉ tiến hành khi tiết diện có giảm yếu nhiều hoặc
khi cột có độ lệch tâm tính đổi m
1
> 20. Công thức kiểm tra:
2
2
2
xth
x
th
cm/Kg2100R.
cm/Kg1664,220.
17350,13
013812,24.1
4,66
94,4782
y.
J
M
A
N
=
=+=+=
Tiết diện đảm bảo về độ bền.
Kiểm tra ổn định cục bộ:
/>8
Bản bụng, cánh của khung mỏng, dài, chịu tải trọng của ứng suất pháp và ứng
suất tiếp vì thế cỏ thể mất ổn định do tác dụng đồng thời của chúng (mất ổn định cục
bộ). Để khả năng chịu lực của cấu kiện không hạn chế bởi ổn định cục bộ, ứng suất
giới hạn về ổn định cục bộ phải lớn hơn hoặc hợp lý nhất bằng ứng suất giới hạn về ổn

định tổng thể. Từ điều kiện này độ mảnh giới hạn của bản phải đảm bảo cho nó không
bị mất ổn định cục bộ trớc khi cột mất ổn địn tổng thể.
Với bản cánh tỉ số giới hạn đợc tính theo công thức sau:







c
0
b
=(0,36 + 0,1.

).
R
E
=(0,36+0,1.2,3).
2100
10.1,2
6
=18,66
Bản cánh thực tế đã chọn có tỉ số thực tế:
c
0
b

=(18-0,8)/2.1=8,6 < [bo/c]=18,66
Bản cánh thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ.

Với bản bụng của cột, vì điều kiện chịu lực của cột đợc xác định theo điều kiện
bền cung nh ngoài mặt phẳng uốn vì [ho/b] ngoài sự phụ thuộc vào độ mảnh, vật
liệu, hình dáng tiết diện còn phụ thuộc vào độ lệch tâm tơng đối m và hệ số kể đến
trạng thái ứng suất pháp trên bản bụng không đều do mô men uốn (Mx).
Ta có:


=
1
.
Trong đó:
y.
J
M
A
N
x
x
+=
;
1
x
x
y.
J
M
A
N
=
1

y là khoảng cách từ trục x-x đến thớ chịu nén nhiều nhất của bản bụng, y1 là
khoảng cách từ trục x-x đến thớ xa nhất của bản bụng chịu kéo do Mx.
từ công thức trên ta đợc: =1664,2kg/cm2.
2
2
xth
x
th
1
cm/Kg1520,120.
17350,13
013812,24.1
4,66
94,4782
y.
J
M
A
N
===

913,1
2,1664
)1,1520(2,1664
=

=
>1 Độ mảnh giới hạn của bản bụng đợc tính theo công thức:
R
E

.8,3
).42(
E).1.2(
.35,4
h
b
b

++.

=







22
.
Với =1,4.(2.-1).


: là ứng suất tiếp trung bình ở tiết diện khảo sát: =
bb
.h
Q

2
69,9kg/cm

38.0,8
2124,96
==
.

166,0
1664,2
69,9
1) 1,913.2.(4,1 ==
Ta tính đợc tỉ số giới hạn nh sau :
/>9
38,182
)166,0.4913,1913,12.(2,1664
10.1,2).1913,1.2(
.35,4
h
22
6
b
b
=
++

=

.
Ta thấy
17,201
2100
10.1,2
.8,3
R
E
.8,3
h
6
b
b
==>







.

17,201
h
b
b
=

.
<==

47,5
8,0
38
h
b
b
17,201
h
b
b
=







.
Đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ bản bụng.
Kết cấu không bị mất ổn định về cụ bộ.

Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung:
ổn định trong mặt phẳng khung của cột đợc kiểm tra theo công thức:
R.
A.
N
nglt
x


=
Trong đó:
+ N = 4782,94Kg là lực dọc tính toán trong cột.
+
lt
Xác định theo bảng II.2 phụ lục II(SGK), phụ thuộc vào độ mảnh
quy ớc
x

và độ lệch tâm tính đổi m
1
của cột.
Ta có
x

= 2,3 ; m
1
=29,9 tra bảng ta đợc hệ số uốn dọc lệch tâm:

lt
= 0.0658

22
nglt
x
cm/Kg2100cm/Kg7,1094
4,66.0658.0
94,4782
R.
A.
N
=

=
Tiết diện cột đảm bảo ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
d.Kiểm tra tiết diện đã chọn cho cặp nội lực nguy hiểm khác
Ngoài cặp nội lực đã chọn để tính toán tiết diện,ta cần kiểm tra tiết diện đã
chọn với cặp nội lực:
M = 14385,71 kG.m
N = -2652,14kG
Q = -2702,30kG
Các đặc trng hình học của tiết diện:
+Mômen quán tính của tiết diện:
.17350,13cmJ
4
x
=
,
4
y
cm62,739J =
+Bán kính quán tính:

.cm83,3r,mc2,61r
yx
==
+Mômen chống uốn:
3
x
m867,51cW =
+ Độ mảnh và độ mảnh qui ớc của tiết diện:
5,37;169,7
2,3;6,72
yy
xx
==
==
+Độ lệch tâm: e = M/N = 1438571/2652,14 = 542
+Độ lệch tâm tơng đối và độ lệch tâm tính đổi:
/>10
5,41
867,51
4,66
.542
W
A
.em
x
ng
===
+ Từ m = 41,5;
3,2
x

=
và Ac/Ab=36/30,4 =1,18 theo bảng II.4, phụ lục II ta
tính đợc hệ số ảnh hởng của hình dạng tiết diện
=1,4-0,02.
x

= 1,4 - 0,02.2,3 = 1,354
Độ lệch tâm tính đổi m
1
=.m = 1,354.41,5 = 56,2
Kiểm tra độ bền của tiết diện:
+ Kiểm tra bền của tiết diện chỉ tiến hành khi tiết diện có giảm yếu nhiều hoặc
khi cột có độ lệch tâm tính đổi m
1
> 20. Công thức kiểm tra:
2
2
xth
x
th
cm/Kg2100R.
cm/Kg1698,220.
17350,13
1438571
4,66
14,2652
y.
J
M
A

N
=
=+=+=
Tiết diện đảm bảo về độ bền.
Kiểm tra ổn định cục bộ:
Với bản bụng của cột, vì điều kiện chịu lực của cột đợc xác định theo điều kiện
bền cũng nh ngoài mặt phẳng uốn vì [ho/b] ngoài sự phụ thuộc vào độ mảnh, vật
liệu, hình dáng tiết diện còn phụ thuộc vào độ lệch tâm tơng đối m và hệ số kể đến
trạng thái ứng suất pháp trên bản bụng không đều do mô men uốn (Mx).
Ta có:


=
1
.
Trong đó:
y.
J
M
A
N
x
x
+=
;
1
x
x
y.
J

M
A
N
=
1
y là khoảng cách từ trục x-x đến thớ chịu nén nhiều nhất của bản bụng, y1 là
khoảng cách từ trục x-x đến thớ xa nhất của bản bụng chịu kéo do Mx.
từ công thức trên ta đợc: =1698,2kg/cm2.
2
xth
x
th
1
cm/Kg1618,320.
17350,13
1438571
4,66
14,2652
y.
J
M
A
N
===

953,1
2,1698
)3,1618(2,1698
=

=
>1 Độ mảnh giới hạn của bản bụng đợc tính theo công thức:
R
E
.8,3
).42(
E).1.2(
.35,4
h
b
b

++.

=







22
.
Với =1,4.(2.-1).


: là ứng suất tiếp trung bình ở tiết diện khảo sát: =
bb
.h

Q

2
,9kg/cm88
38.0,8
2702,3
==
.
/>11

213,0
1698,2
88,9
1) 1,953.2.(4,1 ==
Ta tính đợc tỉ số giới hạn nh sau :
96,165
)213,0.4953,1953,12.(2,1698
10.1,2).1953,1.2(
.35,4
h
22
6
b
b
=
++

=

.
Ta thấy
17,201
2100
10.1,2
.8,3
R
E
.8,3
h
6
b
b
==>







.

17,201
h

b
b
=







.
<==

47,5
8,0
38
h
b
b
17,201
h
b
b
=

.
Đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ bản bụng.
Kết cấu không bị mất ổn định về cụ bộ.
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung:
ổn định trong mặt phẳng khung của cột đợc kiểm tra theo công thức:
R.
A.
N
nglt
x


=
Trong đó:
+ N = 2652,14Kg là lực dọc tính toán trong cột.
+
lt
Xác định theo bảng II.2 phụ lục II(SGK), phụ thuộc vào độ mảnh
quy ớc
x

và độ lệch tâm tính đổi m
1
của cột.
Ta có
x

= 2,3 ; m
1

=56,2 tra bảng ta đợc hệ số uốn dọc lệch tâm:

lt
= 0.0658
22
nglt
x
cm/Kg2100cm/Kg607
4,66.0658,0
14,2652
R.
A.
N
=

=
Tiết diện cột đảm bảo ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
1.2.Tính toán cột đối với tiết diện I-I.
Tính toán tiết diện tại vị trí chân cột I-I, tại tiết diện này là vị trí liên kết của cột
với móng, liên kết này là liên kết khớp vì thế tại vị trí này không có mô men mà chỉ
có lực dọc và lực cắt.
Để thiết kế tiết diện này phải đàm bảo điểu kiện đủ bền, và các điều kiện ổn định
trong và ngoài mặt phẳng khung, và quan trọng là chiều cao tiết diện phải đủ bố trí
khớp gối của khung cũng nh các đờng hàn, bu lông liên kết;
Tính toán tiết diện này ta tính toán nh cột chịu nén đúng tâm với nội lực:
N=4782,94 + 166,488.6,5 =5865,112kg.
(Kể cả trọng lợng bản thân cột)
Q=2124,96 kg.
a.Sơ bộ chọn kích thớc tiết diện
Chiều cao tính toán của cột đợc tính toán ở phần trên:

l
x
=11,765m.
l
y
=6,5 cm.
/>12
Giả thiết độ mảnh của tiết diện gt=100.(
gt
= 60ữ100)
Vì với tiết diện cột đã tính toán ở trên ta dùng thép bản với chiều dày tiết diện
cánh là
c
=1cm, tiết diện bụng
b
=0,8cm, thép có cờng độ tính toán R=2100kg/cm
2
.
Độ mảnh quy ớc của tiết diện

đợc tính theo công thức:
162,3
10.1,2
2100
.100
E
R
.
6
===

.
Ta tính
x
theo công thức với 2,5 <

< 4,5:

x
=1,47-13.R/E-(0,371-27,3.R/E).

+(0,0275-5,53.R/E)

x
=1,47-13






+







666
10.1,2

2100
53,50275,0162,3.
10.1,2
2100
3,27371,0
10.1,2
2100
.

= 1,47-0,013-1,087+0,022 = 0,392.
Diện tích cột đợc tính theo công thức:
2
x
yc
cm125,7
2100.1.392,0
112,5865
R
N
A ==

=
Chiều cao yêu cầu của
Với tiết diện chữ H tổ hợp có
y
=0,24 .
Từ các số liệu trên và với tiết diện của cột tại vị trí ngàm (Tiết diện III-III) và để
thống nhất chiều dày của thép bản của tiết diện cột đã tính toán ta chọn tiết diện cột
với các chiều dày của cánh và bụng cột nh tiết diện trên.
Bản cánh: b

c
=18cm;
c
=1cm; A
c
=2.18.1=36cm
Bản bụng h
b
=18cm;
b
=0,8cm A
b
=18.0,8 = 16cm.
A=50,4cm.
Tiết diện nh hình vẽ dới:
b.Kiểm tra tiết diện cột đã chọn
Kiểm tra ổn định tổng thể cột:
Cột có độ mảnh tơng đơng nhau nên ta phải kiển tra làm việc của cột theo hai
phơng:
Đặc trng hình học của tiết diện:
J
x
=
8,3640
12
18).8,018(
12
20.18
33
=

cm
4
J
y
=
4
33
cm768,972
12
8,0.18
12
18.1
.2 =+
.
r
x
=
cm5,8
4,50
3640,8
A
J
x
==
.
cm4,4
4,50
768,972

r
y
==

x
=
x
x
r
l
=
cm4,138
5,8
5,1176
=
/>13

y
=
y
y
i
l
=
cm7,147
4,4
650
=
Ta thấy x và y đều nhỏ hơn 120 đảm bảo yêu cầu về độ mảnh
Tra bảng II-1 phụ lục ta đợc

x=0,386
y=0,339
Kiểm tra ổn định tổng thể theo hai phơng x và y theo công thức sau:
2
min
cm/kg3,343
0,339.50,4
5865,112
A
N
==
.
=
<.R=2100kg/cm2.
Cột đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể.
Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng:
38,4
10.1,2
2100
.4,138
E
R
.
6
x
x
===
Độ mảnh giới hạn của bản bụng ta có:
2,1222100/10.1,2().38,4.8,036,0(R/E).8,036,0(
h

6
b
b
=+=.+=







2,9.
7,91
R
E
=
mà h
b
/
b
=18/0,8=22,5 < 91,7
Vậy bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh:
Độ mảnh giới hạn của bản cánh ta có:
23,252100/10.1,2).38,4.1,036,0(R/E) 1,036,0
b
6
c
o
=+=+=

mà
b
o
/
c
= (18-0,8)/(2.1) = 8,6 < 25,23
Bản cánh đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
1.3.Tính toán tiết diện II-II:
Nội lực nguy hiểm nhất dùng để thiết kế kích thớc của tiết diện này đợc lấy từ kết quả
của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất:
M = 8681,87 Kg.m.
N = -2652,14 - 166,488.3,25 =-3193,226Kg.
Q = -1785,98 Kg.
a.Sơ bộ chọn kích thớc tiết diện
Với kích thớc cột tại chân và đỉnh cột đã tính toán,cột có chiều cao thay đổi
tuyến tính nên tại tiết diện II-II có kích thớc:
Chiều cao tiết diện cột h =30cm.
Chiều dày bản bụng :
b
=0,8cm
Chiều rộng tiêt diện cánh b
c
= 18 cm.

Chiều dày bản cánh
c
=1cm.
Vậy tiết diện đợc chọn có diện tích:
/>14
Bản bụng: A
b
=0,8.28=22,4cm
2
.
Bản cánh: A
b
=2.1.18=36cm
2
A= 58,4cm
2
.
Kích thớc cụ thể của tiết diện đợc ghi rõ trong hình vẽ dới đây:
b.Kiểm tra tiết diện đã chọn
Các đặc trng hình học của tiết diện:
+Mômen quán tính của tiết diện:
( )
.9035cm18.1.5,14
12
1.18
.2
12
28.8,0
b a
12

.b
.2
12
h.
J
4
2
33
cc
2
3
cc
b
3
b
x
=






++=

+

+

=
4
33
3
bb
3
cc
y
cm19,739
12
8,0.28
12
18.1.2
12
.h
12
b 2
J =+=

+

=
+Bán kính quán tính:
.cm08,4

58,4
973,19
A
J
r
.mc4,21
58,4
9035
A
J
r
y
y
x
x
===
===
+Mômen chống uốn:
3
x
x
mc33,602
30
9035.2
h
J.2
W ===
+ Độ mảnh và độ mảnh qui ớc của tiết diện:
5,04
10.1,2

2100
.3,159
E
R
.;159,3
08,4
650
r
l
3
10.1,2
2100
.88,94
E
R
.;88,94
4,12
100.765,11
r
l
6
yy
y
y
y
6
xx
x
x
x

======
======
+Độ lệch tâm e =M/N = 868187/3193,23 = 272cm
+Độ lệch tâm tơng đối và độ lệch tâm tính đổi:
56,12
867,51
4,58
.272
W
A
.em
x
ng
===
+ Từ m = 12,56;
3
x
=
và Ac/Ab=36/22,4 =1,61 theo bảng II.4, phụ lục II ta
tính đợc hệ số ảnh hởng của hình dạng tiết diện
=1,4-0,02.
x

= 1,4 - 0,02.3 = 1,34
Độ lệch tâm tính đổi m
1
=.m = 1,34.12,56 = 16,83.
Kiểm tra độ bền của tiết diện:
+ Vì độ lệch tâm tính đổi m
1

< 20 nên ta không cần phải kiểm tra bền .
Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:
Với bản cánh tỉ số giới hạn đợc tính theo công thức sau:







c
0
b
=(0,36 + 0,1.

).
R
E
=(0,36+0,1.3).
2100
10.1,2
6
=20,87
Bản cánh thực tế đã chọn có tỉ số thực tế:
/>15
c
0
b

=(18-0,8)/2.1=8,6 < [bo/c]=20,87

Bản cánh thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ.
Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:
Ta có:


=
1
.
Trong đó:
y.
J
M
A
N
x
x
+=
;
1
x
x
y.
J
M
A
N
=
1
y là khoảng cách từ trục x-x đến thớ chịu nén nhiều nhất của bản bụng, y1 là
khoảng cách từ trục x-x đến thớ xa nhất của bản bụng chịu kéo do Mx.

từ công thức trên ta đợc:
2
2
xth
x
th
cm/Kg149615.
9035
8681,87.10
4,58
226,3193
y.
J
M
A
N
=+=+=
2
2
xth
x
th
1
cm/Kg138715.
9035
8681,87.10
4,58
226,3193
y.
J

M
A
N
===

927,1
1496
)1387(1496
=

=
>1 Độ mảnh giới hạn của bản bụng đợc tính theo công thức:
R
E
.8,3
).42(
E).1.2(
.35,4
h
b
b

++.

=

22
.
Với =1,4.(2.-1).


: là ứng suất tiếp trung bình ở tiết diện khảo sát: =
bb
.h
Q

2
kg/cm78,97
28.0,8
1785,98
==
.

213,0
1496
79,78
1) 1,927.2.(4,1 ==
Ta tính đợc tỉ số giới hạn nh sau :
465,192
)213,0.4927,1927,12.(1496
10.1,2).1927,1.2(
.35,4
h
22

6
b
b
=
++

=







.
Ta thấy
17,201
2100
10.1,2
.8,3
R
E
.8,3
h
6
b
b
==>

.

17,201
h
b
b
=







.
/>16
<==

53
8,0
28
h
b
b
17,201

h
b
b
=







.
Đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ bản bụng.
Kết cấu không bị mất ổn định về cụ bộ.
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung:
ổn định trong mặt phẳng khung của cột đợc kiểm tra theo công thức:
R.
A.
N
nglt
x


=
Trong đó:
+ N = 3193,226Kg là lực dọc tính toán trong cột.
+
lt
Xác định theo bảng II.2 phụ lục II(SGK), phụ thuộc vào độ mảnh
quy ớc

x

và độ lệch tâm tính đổi m
1
của cột.
Ta có
x

= 3 ; m
1
=16,83 tra bảng ta đợc hệ số uốn dọc lệch tâm:

lt
= 0.0739
22
nglt
x
cm/Kg2100cm/Kg9,739
4,58.0739.0
226,3193
R.
A.
N
=

=
Tiết diện cột đảm bảo ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
d.Kiểm tra kích thớc tiết diện cho cặp nội lực khác
Từ kết quả của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm cần kiểm tra:
M = 6906,11Kg.m.

N = -4782,94 - 166,488.3,25 =-5324,03Kg.
Q =-2124,96 Kg.
Các đặc trng hình học của tiết diện:
+Mômen quán tính của tiết diện:
.9035cmJ
4
x
=
,
4
y
cm19,739J =
+Bán kính quán tính:
.cm08,4r,mc4,21r
yx
==
+Mômen chống uốn:
3
x
mc33,602W =
+ Độ mảnh và độ mảnh qui ớc của tiết diện:
5,04;159,3
3;88,94
yy
xx
==
==
+Độ lệch tâm e =M/N = 690611/5324,03 = 130cm
+Độ lệch tâm tơng đối và độ lệch tâm tính đổi:
75,8

867,51
4,58
.130
W
A
.em
x
ng
===
+ Từ m = 8,75;
3
x
=
và Ac/Ab=36/22,4 =1,61 theo bảng II.4, phụ lục II ta tính
đợc hệ số ảnh hởng của hình dạng tiết diện
=1,4-0,02.
x

= 1,4 - 0,02.3 = 1,34
Độ lệch tâm tính đổi m
1
=.m = 1,34.8,75 = 11,725.
Kiểm tra độ bền của tiết diện:
+ Vì độ lệch tâm tính đổi m
1
< 20 nên ta không cần phải kiểm tra bền .
/>17
Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:
Ta có:

=
1
.
Trong đó:
y.
J
M
A
N
x
x
+=
;
1
x
x
y.
J
M
A
N
=
1
y là khoảng cách từ trục x-x đến thớ chịu nén nhiều nhất của bản bụng, y1 là
khoảng cách từ trục x-x đến thớ xa nhất của bản bụng chịu kéo do Mx.
từ công thức trên ta đợc:
2
xth
x

th
cm/Kg123815.
9035
690611
4,58
03,5324
y.
J
M
A
N
=+=+=
2
xth
x
th
1
cm/Kg105515.
9035
690611
4,58
03,5324
y.
J
M
A
N
===

852,1

1238
)1055(1238
=

=
>1 Độ mảnh giới hạn của bản bụng đợc tính theo công thức:
R
E
.8,3
).42(
E).1.2(
.35,4
h
b
b

++.

=







22
.
Với =1,4.(2.-1).

: là ứng suất tiếp trung bình ở tiết diện khảo sát: =
bb
.h
Q

2
kg/cm86,94
28.0,8
2124,96
==
.

29,0
1238
94,86
1) 1,852.2.(4,1 ==
Ta tính đợc tỉ số giới hạn nh sau :
8,203
)29,0.4852,1852,12.(1238
10.1,2).1852,1.2(
.35,4
h
22
6
b
b
=
++

=







.
Ta thấy
17,201
2100
10.1,2
.8,3
R
E
.8,3
h
6
b
b
==>







.

17,201
h
b
b
=







.
<==

53
8,0
28
h
b
b
17,201
h
b
b
=

.
Đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ bản bụng.
Kết cấu không bị mất ổn định về cụ bộ.
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung:
/>18
ổn định trong mặt phẳng khung của cột đợc kiểm tra theo công thức:
R.
A.
N
nglt
x


=
Trong đó:
+ N = 5324,03Kg là lực dọc tính toán trong cột.
+
lt
Xác định theo bảng II.2 phụ lục II(SGK), phụ thuộc vào độ mảnh
quy ớc
x

và độ lệch tâm tính đổi m
1
của cột.
Ta có

x

= 3 ; m
1
=11,725 tra bảng ta đợc hệ số uốn dọc lệch tâm:

lt
= 0.0991
22
nglt
x
cm/Kg2100cm/Kg9,919
4,58.0991.0
03,5324
R.
A.
N
=

=
Tiết diện cột đảm bảo ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
2. Tính toán tiết diện r ờng ngang.
/>19
Vì xà ngang cũng chịu nén nên ta tính toán xà ngang nh cấu kiện chịu uốn nén.
2.1.Tính toán tiết diện A-A của rờng ngang
Nội lực nguy hiểm nhất dùng để thiết kế kích thớc của tiết diện này đợc lấy từ
kết quả của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất:
M = -13812,24 Kg.m.
N = -2590,34Kg.
Q = 4547,76Kg.

Chiều dài tính toán của cấu kiện:
Chiều dài tự do của xà l =12,06 m.
- Trờng hợp trong mặt phẳng khung: rờng ngang liên kết ngàm với cột và liên kết
ngàm với rờng thứ hai, vì rờng tính toán có tiết diện thay đổi, tỉ số độ cứng của cột và
xà ngang gần tơng đơng nhau, nên ta coi nh ngàm đàn hồi nên hệ số à=2
lx= à.l = 2.12,06 = 24,12 m.
a.Sơ bộ chọn tiết diện xà:
Do M>>N nên để xác định sơ bộ kích thớc tiết diện ta tính theo kết cấu chịu uốn
sau đó kiểm tra lại theo cấu kiện chịu nén uốn. Ta có:
=
.R
W
M
x
W
x

3
cm658
1.2100
1381224
.R
M
==

Độ lệch tâm của xà: e= M/N = 1381224/2590,34=533cm.
Theo yêu cầu cấu tạo ta có:
Chiều cao kinh tế của tiết diện : h
kt
= k.

b
.R
M

k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm, vì ta thiết kế dầm tổ hợp hàn có
tiết diện thay đổi nên lấy k=1,15.

b
: Chiều dày bản bụng dầm, chọn sơ bộ
b
= 6mm.
h
kt
= 1,15.
cm08,38
6,0.2100
1381224
=
Chọn h
r
= 40cm.
* Kiểm tra chiều dày bản bụng dầm :
-Chiều dày bản bụng nhỏ nhất đợc xác định từ điều kiện bản bụng đủ khả năng
chịu lực cắt lớn nhất :
cb
max
b
R.h
Q
.

2
3

Vì h
b
cha biết, ta tạm lấy : h
b
= h
r
= 40cm.

cm14,0
1200.40
76,4547
.
2
3
b
=
Vậy bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt.
- Xác định các kích thớc của tiết diện cánh rờng :
Diện tích cần thiết của tiết diện cánh dầm đợc xác định theo công thức :
A
c
= b
c
.
c
=
2

2
3
2
r
b
3
rr
x
cm45,12
40
2.
12
6,0.40
2
40
.658
h
2.
12
.h
2
h
.W
=

=










/>20
Ngoài ra b
c
,
c
cần phải thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Chiều dày bản cánh dầm hàn phải chọn sao cho đảm bảo điều kiện truyền lực
giữa cánh và bụng dầm, không gây những ứng suất phụ phát sinh lớn. Để thỏa mãn
yêu cầu này thì :

b

c
3.
b
0,6cm

c
1,8cm. Chọn
c
= 0,8cm.
+ Chiều rộng cánh dầm hàn b
c
đợc xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ
cho bản cánh nén :
8,15
2100
10.1,2
.5,0
R
E
.5,0
b
6
c
0
==

; (b
c
= 2.b
0
+
b
)
+ Ngoài ra, để dễ liên kết dầm theo phơng ngang với cấu kiện khác (nh xà gồ ) và
đảm bảo ổn định tổng thể cho rờng thì :

b
c
= (
2
1
5
1
ữ
).h
r
= (8ữ20)cm.
b
c
18cm
b
c

cm4
10
h
r
=
Từ các điều kiện trên ta chọn b
c
= 18cm,
c
= 0,8cm.
b. Kiểm tra lại tiết diện vừa chọn
-Mô men quán tính thực của tiết diện rờng :
( )

.cm5,3896118.8,0.6,19
12
8,0.18
.2
12
4,38.6,0
b a
12
.b
.2
12
h.
J
4
2
33
cc
2
3
cc
b
3
b
x
=

++=








+

+

=
4
33
3
bb
3
cc
y
cm3,778
12
6,0.4,38
12
18.8,0.2
12
.h
12

b 2
J =+=

+

=
+Mômen chống uốn:
3
r
x
x
mc8,946
40
5,13896.2
h
J.2
W ===
b.1.Kiểm tra điều kiện bền của dầm
Ta kiểm tra theo cấu kiện chịu nén uốn.

max
=
+ .R
W
M
A
N
xth
=2100kG/cm
2

A
th
= 38,4.0,6 + 2.18.0,8 = 51,84cm
2

max
=
).cm/kG(2100)cm/kG(2038
8,694
1381224
84,51
34,2590
22
=+
Thỏa mãn điều kiện bền.
b.2. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng rờng dới tác dụng của ứng suất tiếp
ở những vùng rờng gần nút khung (Vị trí liên két ngàm cột với rờng), có lực cắt
lớn, khi đó bản bụng rờng có thể bị méo do tác dụng của ứng suất tiếp và phồng ra
ngoài mặt phẳng bụng rờng thành sóng nghiêng 45
0
. Vì bản bụng rờng không có s-
ờn gia cờng, ứng suất tiếp tới hạn
0
xét tới sự ngàm đàn hồi của bản bụng với bản
cánh đợc xác định theo công thức :
2
b
c
0
R.3,10

=
Trong đó :
/>21
b

:Độ mảnh quy ớc của bản bụng dầm, đợc tính theo công thức:
02,2
10.1,2
2100
.
6,0
4,38
E
R
.
h
6
b
b
b
==

=
.
Từ điều kiện hợp lý, là mất ổn định của bản bụng dầm dới tác dụng của ứng suất
tiếp xảy ra đồng thời với mất khả năng chịu lực về độ bền của bản bụng rờng do lực
cắt, tức cho
0
= R

c
, ta có độ mảnh quy ớc giới hạn của bản bụng rờng là :
[ ]
2,3
b
=

Ta thấy rờng có :
[ ]
bb
<
Bụng rờng ổn định dới tác dụng của ứng suất tiếp.
b.3. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng rờng dới tác dụng của ứng suất pháp
Điều kiện kiểm tra:
E
R
5,5
h
b
0


174
10.1,2
2100
.5,5
E
R
5,564
6,0

4,38
h
6
b
0
====

Bụng rờng ổn định dới tác dụng của ứng suất pháp.
b.4. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng rờng dới tác dụng đồng thời của ứng
suất pháp và ứng suất tiếp
Theo phần trên ta tính đợc
02,2
b
=
< 2,5 .Vì vậy bản bụng dầm ổn định cục bộ
dới tác dụng đồng thời của ứng suất pháp và ứng suất tiếp
Tiết diện này có kích thớc nh hình vẽ: (xem tính toán tiết diện ở trong bảng).
c. Kiểm tra lại tiết diện vừa chọn cho cặp nội lựcnguy hiểm khác:
Từ kết quả của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm cần kiểm
tra:
M =-14385,71 Kg.m.
N = -1644,34Kg.
Q = 6048,94Kg.
Kiểm tra điều kiện bền của dầm
Ta kiểm tra theo cấu kiện chịu nén uốn.

max
=
+ .R
W

M
A
N
xth
=2100kG/cm
2
A
th
= 38,4.0,6 + 2.18.0,8 = 51,84cm
2

max
=
).cm/kG(2100)cm/kG(2002
8,694
1438571
84,51
34,1644
22
=+
Thỏa mãn điều kiện bền.
2.2.Tính toán tiết diện C-C của rờng ngang
Nội lực nguy hiểm nhất dùng để thiết kế kích thớc của tiết diện này đợc lấy từ
kết quả của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất:
M = -17673,94 Kg.m.
N = -1106,5Kg.
Q = 1019,31Kg.
a.Sơ bộ chọn tiết diện xà:
Do M>>N nên để xác định sơ bộ kích thớc tiết diện ta tính theo kết cấu chịu uốn
sau đó kiểm tra lại theo cấu kiện chịu nén uốn. Ta có:

=
.R
W
M
x
W
x

3
m842
1.2100
1767394
.R
M
==

/>22
Độ lệch tâm của xà: e= M/N = 1767394/1106,5=1597cm.
Theo yêu cầu cấu tạo ta có:
Chiều cao kinh tế của tiết diện : h
kt
= k.
b
.R
M

k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm, vì ta thiết kế dầm tổ hợp hàn có
tiết diện thay đổi nên lấy k=1,15.

b

: Chiều dày bản bụng dầm, chọn sơ bộ
b
= 6mm.
h
kt
= 1,15.
cm07,43
6,0.2100
1767394
=
Chọn h
r
= 48cm.
* Kiểm tra chiều dày bản bụng dầm :
-Chiều dày bản bụng nhỏ nhất đợc xác định từ điều kiện bản bụng đủ khả năng
chịu lực cắt lớn nhất :
cb
max
b
R.h
Q
.
2
3

Vì h
b
cha biết, ta tạm lấy : h
b
= h

r
= 48cm.

cm03,0
1200.48
31,1019
.
2
3
b
=
Vậy bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt.
- Xác định các kích thớc của tiết diện cánh rờng :
Diện tích cần thiết của tiết diện cánh dầm đợc xác định theo công thức :
A
c
= b
c
.
c
=
2
2
3
2
r
b
3
rr
x

cm74,12
48
2.
12
6,0.48
2
48
.842
h
2.
12
.h
2
h
.W
=









=

Ngoài ra b
c
,
c
cần phải thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Chiều dày bản cánh dầm hàn phải chọn sao cho đảm bảo điều kiện truyền lực
giữa cánh và bụng dầm, không gây những ứng suất phụ phát sinh lớn. Để thỏa mãn
yêu cầu này thì :

b

c
3.
b
0,6cm
c
1,8cm. Chọn
c
= 0,8cm.
+ Chiều rộng cánh dầm hàn b
c
đợc xác định từ điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ
cho bản cánh nén :
8,15

2100
10.1,2
.5,0
R
E
.5,0
b
6
c
0
==

; (b
c
= 2.b
0
+
b
)
+ Ngoài ra, để dễ liên kết dầm theo phơng ngang với cấu kiện khác (nh xà gồ ) và
đảm bảo ổn định tổng thể cho rờng thì :
b
c
= (
2
1
5
1
ữ
).h

r
= (8ữ20)cm.
b
c
18cm
b
c

cm4
10
h
r
=
/>23
Từ các điều kiện trên ta chọn b
c
= 18cm,
c
= 0,8cm.
b. Kiểm tra lại tiết diện vừa chọn
-Mô men quán tính thực của tiết diện rờng :
( )
.cm2103718.8,0.6,23
12
8,0.18
.2
12
4,46.6,0
b a
12

.b
.2
12
h.
J
4
2
33
cc
2
3
cc
b
3
b
x
=






++=

+

+

=
4
33
3
bb
3
cc
y
cm4,778
12
6,0.4,46
12
18.8,0.2
12
.h
12
b 2
J =+=

+

=
+Mômen chống uốn:
3

r
x
x
mc5,876
48
21037.2
h
J.2
W ===
b.1.Kiểm tra điều kiện bền của dầm
Ta kiểm tra theo cấu kiện chịu nén uốn.

max
=
+ .R
W
M
A
N
xth
=2100kG/cm
2
A
th
= 46,4.0,6 + 2.18.0,8 = 56,64cm
2

max
=
).cm/kG(2100)cm/kG(2036

5,876
1767394
64,56
5,1106
22
=+
Thỏa mãn điều kiện bền.
b.2. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng rờng dới tác dụng của ứng suất tiếp
ở những vùng rờng gần nút khung (Vị trí liên két ngàm cột với rờng), có lực cắt
lớn, khi đó bản bụng rờng có thể bị méo do tác dụng của ứng suất tiếp và phồng ra
ngoài mặt phẳng bụng rờng thành sóng nghiêng 45
0
. Vì bản bụng rờng không có s-
ờn gia cờng, ứng suất tiếp tới hạn
0
xét tới sự ngàm đàn hồi của bản bụng với bản
cánh đợc xác định theo công thức :
2
b
c
0
R.3,10

=
Trong đó :
b

:Độ mảnh quy ớc của bản bụng dầm, đợc tính theo công thức:
45,2
10.1,2

2100
.
6,0
4,46
E
R
.
h
6
b
b
b
==

=
.
Từ điều kiện hợp lý, là mất ổn định của bản bụng dầm dới tác dụng của ứng suất
tiếp xảy ra đồng thời với mất khả năng chịu lực về độ bền của bản bụng rờng do lực
cắt, tức cho
0
= R
c
, ta có độ mảnh quy ớc giới hạn của bản bụng rờng là :
[ ]
2,3
b
=

Ta thấy rờng có :
[ ]

bb
<
Bụng rờng ổn định dới tác dụng của ứng suất tiếp.
b.3. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng rờng dới tác dụng của ứng suất pháp
Điều kiện kiểm tra:
E
R
5,5
h
b
0


174
10.1,2
2100
.5,5
E
R
5,53,77
6,0
4,46
h
6
b
0
==<==

Bụng rờng ổn định dới tác dụng của ứng suất pháp.
/>24

b.4. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng rờng dới tác dụng đồng thời của ứng
suất pháp và ứng suất tiếp
Theo phần trên ta tính đợc
45,2
b
=
< 2,5 .Vì vậy bản bụng dầm ổn định cục bộ
dới tác dụng đồng thời của ứng suất pháp và ứng suất tiếp
Tiết diện này có kích thớc nh hình vẽ: (xem tính toán tiết diện ở trong bảng).
***************************************************
2.2.Tính toán tiết diệnB-B của rờng ngang:
Nội lực nguy hiểm nhất dùng để thiết kế kích thớc của tiết diện này đợc lấy từ
kết quả của bảng tổ hợp nội lực.Trị số của tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất:
M =-7478,59 Kg.m.
N =-738,36Kg.
Q = 1486,88Kg.
a.Sơ bộ chọn tiết diện xà:
Do M>>N nên để xác định sơ bộ kích thớc tiết diện ta tính theo kết cấu chịu uốn
sau đó kiểm tra lại theo cấu kiện chịu nén uốn. Ta có:
=
.R
W
M
x
W
x

3
2
cm356

1.2100
10.59,7478
.R
M
==

Độ lệch tâm của xà: e= M/N = 7478,59/738,36=10,129m.
Theo yêu cầu cấu tạo ta có:
Chiều cao kinh tế của tiết diện : h
kt
= k.
b
.R
M

k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm, vì ta thiết kế dầm tổ hợp hàn có
tiết diện thay đổi nên lấy k=1,15.

b
: Chiều dày bản bụng dầm, chọn sơ bộ
b
= 6mm.
h
kt
= 1,15.
cm28
6,0.2100
747859
=
Chọn h

r
= 30cm.
* Kiểm tra chiều dày bản bụng dầm :
-Chiều dày bản bụng nhỏ nhất đợc xác định từ điều kiện bản bụng đủ khả năng
chịu lực cắt lớn nhất :
cb
max
b
R.h
Q
.
2
3

Vì h
b
cha biết, ta tạm lấy : h
b
= h
r
= 30cm.

cm06,0
1200.30
88,1486
.
2
3
b
=

Vậy bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt.
- Xác định các kích thớc của tiết diện cánh rờng :
Diện tích cần thiết của tiết diện cánh rờng đợc xác định theo công thức :
/>25