THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP ppt

ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÉP

I. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:
1.1. Mã đề 1312 ứng với các số liệu sau:
- Nhịp nhà: L=18m
- Chiều dài nhà: D=17B=17.6=102m
- Cao trình ray: H
1
=7,5m
- Sức trục: Q=16T
- Áp lực gió tiêu chuẩn W
0
lấy theo TCVN 2737 lấy tại Nghệ An, chiều
cao dầm cầu chạy tự chọn
- Độ dốc mái i=10%
1.2. Vật liệu sử dụng:
- Kết cấu khung: thép CCT34 có cường độ f=2100daN/cm
2
, que hàn
N42 hoặc tương đương
- Kết cấu bao che: mái tôn, tường xây gạch, móng bêtông cốt thép cấp
độ bền B20
1.3. Liên kết sử dụng: Hàn và bulông
II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỦA KHUNG:
2.1. Theo phương ngang nhà:
Vì nhà có cầu trục với sức trục nâng Q=16T<30T nên khoảng cách từ
mép ngoài cột đến trục định vị a=0m (trục định vị trùng với mép ngoài
của cột)
Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:
mmLm

LL
L
K
)1000;750(75,0
2
5,1618
2
11
∈⇒=
−
=
−
=
Trong đó:
+ L=18m nhịp nhà
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 1 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
+ L
K
nhịp cầu trục L
K
=16,5m
Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu về độ cứng:
⇒÷=÷=÷= mHh )6,045,0(0,9).
15
1
20
1
()
15

1
20
1
(
chọn h=0,5m
Khoảng cách từ trọng tâm ray cầu trục đến mép trong của cột:
z= L
1
-h=0,75-0,5=0,25m=25cm > z
min
=18cm
2.2. Theo phương thẳng đứng:
- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H
2
=H
k
+b
k
=1,14+0,3=1,44m => chọn H
2
=1,5m
Trong đó:
+ H
K
-chiều cao gabarit của cầu trục, là khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao
nhất của cầu trục H
K
=1,14m
+b

K
-khe hở an toàn giữa cầu trục với xà ngang, lấy không nhỏ hơn 20cm
chọn b
K
=0,3m
- Chiều cao cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H=H
1
+H
2
+H
3
=7,5+1,5+0=9,0m trong đó:
+ H
1
-là cao trình đỉnh ray
+H
3
-là phần cột chôn dưới nền, xem mặt móng tại cốt
00.0±
nên H
3
=0
Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà
ngang(phần cột trên):
H
t
=H
2
+H

dct
+H
r

Trong đó:
+H
dct
- là chiều cao dầm cầu trục, được chọn sơ bộ theo công thức
⇒÷=






÷=






÷= mHH
Kdct
)75,06,0(6.
8
1
10
1
8

1
10
1
chọn H
dct
=0,7m
+H
r
- là chiều cao của ray và đệm, chon sơ bộ H
r
=0,2m
Vậy H
t
=1,5+0,7+0,2=2,4m
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 2 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
- Chiều cao của phần cột dưới: H
d
=H-H
t
=9,0-2,4=6,6m
Ghi chú:
- Các giá trị H
K
; b
K
và z
Min
tra bảng II.3 số liệu cầu trục/Sức nâng 5-
32 tấn, chế độ làm việc trung bình - Thiết kế khung thép nhà Công nghiệp

một tầng một nhịp-tác giả Phạm Minh Hà ứng với sức trục Q=16T
a b
+0.00
+6.60
+9.00
+9.90
9000
i

=

1
0
%
i

=

1
0
%
18000
+7.50
6600 2400
2.3.Sơ đồ tính toán khung ngang :
Chọn tiết diện cột không đổi với độ cứng cột là I
1
. Nhịp nhà 18m nên
chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí thay
đổi tiết diện cách đầu xà 3m.

Với đoạn xà dài 3m độ cứng ở đầu xà và cuối xà là (giả thiết độ cứng
của xà và cột tại chổ liên kết xà-cột là như nhau) I
1
và I
2
. Giải thiết tỷ số độ
cứng
)31(2/
21
÷∈=II
« theo Thiết Kế Khung Thép nhà công nghiệp một
tầng, một nhịp-tác giải Phạm Minh Hà-trang 16 »
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 3 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Do nhà công nghiệp có cầu trục nên chọn liên kết giữa cột với móng
là liên kết ngàm tại mặt móng tức cốt
00.0
±
. Liên kết giữa cột với xà ngang
cũng là liên kết ngàm (liên kết cứng) nhằm mục đích tăng độ cứng và giảm
độ biển dạng của khung
18000
6600 2400
i
=
1
0
%
9000
i

=
1
0
%
SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG NGANG
III. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG :
3.1. Tải trọng thường xuyên(tỉnh tải :
Độ dốc mái
0
71,51,0%10 =⇒=⇒=
αα
tagi
nên
995,0;099,0 ==
αα
CosSin
Tải trọng tỉnh tải tác dụng lên khung bao gồm: Trọng lượng của các
tấm lợp mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang
và dầm cầu trục.
- Trọng lượng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái
0,15kN/m
2
. Trọng lượng bản thân xà ngang chọn sơ bộ 1kN/m. Tải trọng
tỉnh tải tác dụng lên xà ngang :
mkNgn
Cos
Bgn
q /05,21.05,1
995,0
6.15,0.1,1

.

22
11
1
=+=+=
α
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 4 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Trong đó:
+ n
1
và n
2
các hệ số vượt tải của mái tôn và xà ngang. chọn n
1
=1,1 và
n
2
=1,05
+ g
1
= 0,15kN/m
2
và g
2
=1kN/m
+ B=6m là bước cột.
- Trọng lượng bản thân tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự với mái
là 0,15kN/m

2
(từ cốt
m00.0±
đến cốt
m50.1+
xây tường gạch, phần còn lại
dùng tấm tôn để lợp và khi tính toán ta bỏ qua phần tường xây cao 1,5m) và
quy về thành lực tập trung đặt ở đỉnh cột:
kNHBgnP
t
45,7)5,10,9.(6.15,0.1,1)5,1.(
1
=−=−=
Trong đó: H=9,0m là chiều cao cột
- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành
tải tập trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột :
kNBgnP
ctCT
3,66.1.05,1 ===
;
kNmhLPM
ct
15,3)5,0.5,075,0.(3,6).5,0.(
1
≈−=−=
18000
6600 2400
9000
2,05 kN/m
7,45 kN 7,45 kN

6,3 kN
3,15 kNm
6,3 kN
3,15 kNm
SƠ ĐỒ TỈNH TẢI
3.2. Hoạt tải mái :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 5 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Tra bảng 3-tải trọng phân bố đều trên sàn và cầu thang theo cuốn
TCVN2737-1995 có trị số tiêu chuẩn của hoạt tải mái thi công hoặc sữa
chữa mái (mái tôn) là 0,3kN/m
2
. Quy đổi về tải phân bố đều tác dụng lên xà
ngang :
2
2
/35,2
995,0
6.3,0.3,1

mkN
Cos
Bpn
q
tc
≈==
α
2,35 kN/m
18000
9000

SƠ ĐỒ HOẠT TẢI MÁI NỬA TRÁI
18000
9000
2,35 kN/m
SƠ ĐỒ HOẠT TẢI MÁI NỬA PHẢI
3.3. Tải trọng gió :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 6 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Tra bảng phụ lục E-phân vùng áp lực gió theo địa danh hành chính và
bảng bảng 4- giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng gió áp lực gió trên
lãnh thổ Việt Nam ứng với dịa hình thành phố vinh ta có: W
0
=1,25kN/m
2
.
Hệ số vượt tải chọn n=1,2
Tải trọng gió tác dụng vào khung gồm 2 thành phần: gió tác dụng vào
cột và gió tác dụng trên mái.
Căn cứ vào dạng mặt bằng và độ dốc mái, các hệ số khí động có thể
xác định theo sơ đồ trong bảng 6-bảng chỉ dẫn xác định hệ số khí động-
TCVN 2737-1995 kết hợp với nội suy ta được :
Ce1=-0,543; C
e2
=-0,4; C
e3
=-0,4;
Ce=+0,8(ứng với phía gió đẩy)
Ce=+0,8
Ce3=-0,4

C
e
1
=
-
0
,
5
4
3
C
e
2
=
-
0
,
4
0
18000
9000
SƠ ĐỒ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHÍ ĐỘNG
Tra bảng 5-Bảng hệ số k kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và
dạng địa hình-TC2737-1995 và nội suy ta có: k=0,976
Tải trọng gió tác dụng lên cột:
- Phía đón gió:
mkNBCkq
epd
/03,76.8,0.976,0.25,1.2,1 W.
0

===
γ

- Phía khuất gió:
mkNBCkq
eph
/52,36.4,0.976,0.25,1.2,1 W.
30
===
γ
Tải trọng tác dụng lên mái :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 7 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
- Phía đón gió:
mkNBCkq
epd
/77,46.543,0.976,0.25,1.2,1 W.
10
===
γ
- Phía khuất gió:
mkNBCkq
eph
/52,36.4,0.976,0.25,1.2,1 W.
20
===
γ
18000
9000
7,03 kN/m

3,52 kN/m
4
,
7
7

k
N
/
m
3
,
5
2

k
N
/
m
GIÓ TRÁI SANG
7,03 kN/m
3,52 kN/m
3
,
5
2

k
N
/

m
4
,
7
7

k
N
/
m
18000
9000
GIÓ PHẢI SANG
3.4. Hoạt tải cầu trục :
Tra bảng II.3 Sách thiết kế khung thép nhà công nghiệp một tâng, một
nhịp-Tác giả Phạm Minh Hà ta có :
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 8 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Bảng các thông số cần trục sức nâng Q=16T
Nhịp
L
K
(m
)
Ch.Ca
o
Gabar
it
H
K

(mm)
K.Các
h
Z
Min
(mm)
B.rộng
Gabari
t
B
K
(mm)
Bề
Rộn
g
đáy
K
K
(
mm)
T.Lượng
cần trục
G(T)
T.Lượng
xe con
G
xc
(T)
Áp lực
P

Max
(kN)
Áp lực
P
Min
(kN
)
16,5 1140 180 3860 2900 7,72 1,19 97,7 20,9
Áp lực đứng của cầu trục
tải trọng thảng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm
cầu trục được xác định bằng cách bằng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa
của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất,
xác định được các tung độ y
i
của đường ảnh hưởng ; từ đó xác định được áp
lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột :
∑
=== KNypnD
ipc
92,247714,2.7,97.1,1.85,0
maxmax
γ
∑
=== KNypnD
ipc
04,53714,2.9,20.1,1.85,0
minmin
γ
ở trên :
74,2517,0184,0357,0 =+++=

∑
i
y
Các lực D
Max
và D
Min
thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai
cột, do đó sẽ lệch tâm so với trục cột là:
mhLe 5,005.,5,075,05,0
1
=−=−=
Trị số của các mômen lệch tâm tương ứng:
kNmeDM
MaxMax
96,1235,0.92,247. ===
;
kNmeDM
MimMin
52,265,0.04,53. ===
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 9 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
P P P P
CT-2
CT-1
2140 2900 960 3000 3000
12000
0,84
0,357
1,00

0517
3860 3860
ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐỂ XÁC ĐỊNH D
Max
VÀ D
Min
Sơ đồ tính khung với áp lực đứng của cầu trục
18000
6600 2400
9000
247,92 kN
123,96 kNm
53,04 kN
26,52 kNm
D
Max
LÊN CỘT TRÁI
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 10 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
18000
6600 2400
9000
247,92 kN
123,96 kNm
53,04 kN
26,52 kNm
D
Max
LÊN CỘT PHẢI
Lực hãm ngang của cầu trục:

- Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục :
T
0
=0,5K
f
(Q+G
xc
)=0,5.0,1.(160+11,9)=8,595kN
Trong đó: + K
f
-Hệ số ma sát chọn k
f
=0,1
+ Sức nâng thiết kế của cầu trục: Q=16T=160kN
+ G
xc
=11,9kN là trọng lượng bản thân xe con
- Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray:
kN
n
T
T
tc
2975,4
2
595,8
0
0
1
===

Trong đó: + n
0
=2 là số bánh xe cầu trục ở một bên ray
- Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm
hãm:
∑
=== kNTnT
i
tc
pc
91,10714,2.2975,4.1,1.85,0.
1
γγ
Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 11 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
7500 1500
18000
10,91 kN
LỰC HÃM CỘT TRÁI
7500 1500
18000
10,91 kN
LỰC HÃM CỘT PHẢI
IV. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC :
Lựa chọn sơ bộ tiết diện của các cấu kiện:
- Kích thước cột: chiều cao cột h=50cm; bề rộng bản cách
b
f

=(0,3÷0,5)h=(15÷25)=> chọn b
f
=20cm. Chiều dày bản bụng
⇒≥÷=






÷= cmht
w
6,0)7,02,0(
100
1
70
1
chọn t
w
=0,8cm; bề dày bản cách t
f
=1cm
- Kích thước tiết diện xà ngang:
Đối với Xà 3M: h=35cm; b
f
=20cm; t
w
=0,8cm và t
f
=1cm

Đối với Xà 6M: h=25cm; b
f
=20cm; t
w
=0,8cm và t
f
=1cm
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 12 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Ghi chú: kích thước tiết diện khai báo trong chương trình Sap2000 để
chạy nội lực chính là tiết diện lựa chọn sơ bộ như trên
Nội lực trong khung ngang được xác định cho từng trường hợp tải
bằng phần mềm SAP 2000.
Cấu
Kiện
Tiết
Diện
Nội
Lực
Tổ Hợp Cơ Bản 1 Tổ Hợp Cơ Bản 2
Mmax;
Ntư
Mmin;
Ntư
Nmax;
Mtư
Mmax;
Ntư
Mmin;
Ntư

Nmax;
Mtư
CỘT
Châ
n
Cột
1;5 1;6 1;7;9 1;5;7;11 1;4;6;8;12 1;4;7;9
M 227.631 -120.810 -67.431 240.216 -222.211 -99.337
N 12.405 -2.007
-
279.164
-212.552 -74.543 -273.607
V 67.410 -27.540 -27.939 56.586 -48.850 -36.335
Dưới
Vai
1;7;9 1;5 1;7;9 1;4;7;9 1;4;7;9
M 116.970 -64.162 116.970 140.477 140.477
N
-
279.164
12.405
-
279.164
-273.607 -273.607
V -27.939 21.012 -27.939 -36.335 -36.335
Trên
Vai
1;4 1;5 1;4 1;5;;7;11 1;4;8;12
M 65.113 -67.312 65.113 -110.160 47.714
N -47.248 18.705 -47.248 16.876 -47.763

V -21.579 21.012 -21.579 14.827 -33.324
Đỉnh
Cột
1;4 1;5 1;4 1;4;8;12 1;4;8;12
M 116.902 -97.495 116.902 127.690 127.690
N -47.248 18.705 -47.248 -47.763 -47.763
V -21.579 4.140 -21.579 -33.324 -33.324
Xà
3M
Đầu
Xà
1;5 1;4 1;8;12 1;5;7;11 1;4;8;12 1;4;8;12
M 97.495 -116.902 -73.273 112.795 -127.690 -127.690
N 6.722 -25.432 -26.608 -7.705 -37.170 -37.170
V 25.614 -37.453 -18.922 25.218 -36.797 -36.797
Cuối
Xà
1;5 1;8;12 1;8;12 1;5;7;11 1;4;8;12 1;4;8;12
M 32.572 -25.494 -25.494 46.908 -35.586 -35.586
N 5.906 -25.993 -25.993 -8.378 -35.920 -35.920
V 17.454 -12.772 -12.772 18.489 -24.302 -24.302
Xà
6M
Đầu
Xà
1;5 1;8;12 1;8;12 1;5;7;11 1;4;8;12 1;4;8;12
M 32.572 -25.494 -25.494 46.908 -35.586 -35.586
N 5.906 -25.993 -25.993 -8.378 -35.920 -35.920
V 17.454 -12.772 -12.772 18.489 -24.302 -24.302
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 13 - GV híng dÉn:

ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Cuối
Xà
1;4 1;6 1;8;12 1;4 1;6;8;12 1;4;8;12
M 42.766 -23.467 14.438 40.473 -24.003 35.606
N -21.472 3.965 -24.763 -20.349 -10.528 -33.421
V 2.147 -1.957 -0.472 2.035 -3.005 0.688
Chèn bảng xuất nội lực và tổ hợp nội lực vào
V. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT :
5.1. Xác định chiều dài tính toán :
Lựa chọn phương án tiết diện cột không đổi. Tỷ số độ cứng của xà và
cột giả thiết của cột và xà là I
1
/I
1
=1 (I
1
-là độ cứng của cột cũng là độ cứng
của tiết diện đầu xà 3m).
Tỷ số độ cứng đứng vị của xà và cột là:
50,0
18
0,9
.1.
1
1
===
L
H
I

I
n
Trong đó : - H là chiều cao cột tính từ cốt ±0.00 đến đỉnh cột (H=9,0m)
- L là nhịp nhà (L=18m)
Vì cột liên kết với móng là liên kết ngàm nên hệ số chiều dài tính
toán:
287,1
14,05,0
56,05,0
14,0
56,0
≈
+
+
=
+
+
=
n
n
µ
Vậy chiều dài tính trong mặt phẳng khung của tiết diện cột không đổi
được xác định:
mHl
x
583,110,9.287,1. ===
µ
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung l
y
lấy

bằng các điểm khoảng cách giữa các điểm cố định không cho cột chuyển vị
theo phương dọc nhà. Giả thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ
Z với khoảng cách 2,2m, nên
ml
y
5,3=
.
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 14 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
5.2. Chọn và kiểm tra tiết diện:
5.2.1 Lựa chọn tiết diện cột:
Diện tích tiết diện cột chọn sơ bộ như trên.
200
1048010
8
x
x
y
y
500
TIẾT DIỆN CỘT
5.2.2. Kiểm tra tiết diện cột:
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực bất lợi nhất dùng để tính
toán đó là cặp sau:
M=116,97kNm; N=-279,164kN; V=-27,939kN
Dây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai cột, trong bảng tổ hợp nội lực
do trường hợp tải trọng 1,7,9 gây ra
Các đặc trương hình học của tiết diện cột đã chọn như trên:
- Diện tích tiết diện: A=0,8.48+2.(1.20)=78,4cm
2

- Mô men quán tính theo phương x:
4
33
33
31386
12
48).8,020.(5,0
.2
12
50.20
12
).(5,0
.2
12
cm
htbhb
I
wwff
x
=
−
−=
−
−=
- Moomen quán tính theo phương y:
4
33
3
3
1335

12
20.1
.2
12
8,0.48
12
.
2
12
.
cm
bt
th
I
ff
ww
y
=+=+=
3
44,1255
50
31386.2
2
cm
h
I
W
x
x
===

Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 15 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
cm
A
I
icm
A
I
i
y
y
x
x
13,4
4,78
1335
;0,20
4,78
31386
======
915,57
20
3,1158
===
x
x
x
i
l
λ

;
27,53
13,4
220
===
y
y
y
i
l
λ

83,1
10.1,2
21
.915,57/.
4
=== Ef
xx
λλ
;
68,1
10.1,2
21
./.
4
=== Ef
yy
λλ
Độ lệch tâm tương đối:

cm
W
A
N
M
m
x
x
62,2
44,1255
4,78
.
164,279
100.97,116
. ===
Tra bảng phụ lục IV.5 hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện
η
ứng
với loại tiết diện 5 “Trang 98-Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhị, tg
Phạm Minh Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” ta có:
521,0
48.8,0
20.1
==
w
f
A
A
+ Khi
5,0=

w
f
A
A
thì
xxx
mm
λη
)5(02,0)1,075,1( −−−=

401,183,1)62,25(02,0)62,2.1,075,1( =−−−=
+ Khi
1≥
w
f
A
A
thì
(1,9 0,1 ) 0,02(6 )
x x x
m m
η λ
= − − −

(1,9 0,1.2,62) 0,02(6 2,62)1,83 1,551= − − − =
Nội suy ta được:
471,1401,1)5,0521,0(
401,1551,1
5,01
=+−

−
−
=
η
Vậy độ lệch tâm quy đổi:
cmmm
xe
85,362,2.471,1. ===
η
5.2.2.1.Kiểm tra bền:
Vì
⇒<= 2085,3
e
m
không cần kiểm tra bền
5.2.2.2.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể:
Với
1,83
x
λ
=
và
85,3=
e
m
, tra “bảng IV.3 hệ số
e
ϕ
để kiểm tra ổn định của
cấu kiện tiết diện đặc, chịu nén lệch tâm(nén uốn), mặt phẳng tác dụng của

Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 16 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Moomen trùng với mặt phẳng đối xứng-trang 94, Thiết kế khung thép nhà
một tầng, một nhịp, tg Phạm Minh Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” và nội suy ta có:
27791,0=
e
ϕ
- Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được
kiểm theo công thức:
⇒=<===
22
/21.1./81,12
4,78.27791,0
164,279
.
cmkNfcmkN
A
N
c
e
x
γ
φ
σ
thõa mãn điều
kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn
- Điều tkiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng
khung được kiểm tra theo công thức:
f
Ac

N
c
y
y
.

γ
φ
σ
<=
Trước hết ta cần tính trị số momen ở 1/3 chiều cao cột dưới kể từ phía có
mômen lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng tính toán cột là tại tiết diên dưới vai cột
và do trường hợp tải trọng 1,7,9 gây ra nên trị số mômen tại tiết diện chân
cột do các trường hợp tải trọng tương ứng gây ra là:
kNmM 4312,677465,374311,51158,35
'
−=−+−=
Vậy trị số Mômen tại 1/3 chiều cao cột dưới tính từ tiết diện vai cột:
kNmM 503,55
3
970,1164312,67
970,116 =
−−
+=
Vậy trị số Mômen quy ước được tính:
kNmMax
M
MMaxM 485,58
2
970,116

;503,55
2
;
''
=






=






=
Độ lệch tâm tương đối theo M
’
:
cm
W
A
N
M
m
x
x

3,1
44,1255
4,78
.
164,279
5,5848
.
'
===
Vì m
x
<5 nên hệ số xét đến ảnh hưởng của Mômen uốn và hình dạng của tiết
diện đến khả năng ổn định ngoài mặt phẳng của cột tính theo công thức:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 17 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
x
m
c
.1
α
β
+
=
Ta có:
75,8499
21
10,.21
14,3/14,3
4
=>≈==

yc
fE
λλ
ứng với m
x
=1,3cm;
c y
λ λ
>
nên tra “bảng 2.1 Hệ số
βα
,
đối với tiết diện chữ
I hoặc chữ T-trang 26- Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhịp- tg Phạm
Minh Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” ta được:
1=
β
và
715,03,1.05,065,005,065,0 =+=+=
x
m
α
Nên
518,0
3,1.715,01
1
.1
=
+
=

+
=
x
m
c
α
β
Với
8575,84 ≈=
y
λ
Tra “Bảng phụ lục IV.2.Hệ số uốn dọc cấu kiện nén đúng
tâm- trang 93- Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhịp- tg Phạm Minh
Hà-Đoàn Tuyết Ngọc” và nội suy ta có:
687,0=
φ
Vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được
kiểm tra:
22
/2121.1./006,10
4,78.687,0.518,0
164,279

cmkNfcmkN
Ac
N
c
y
y
==<==

γ
φ
σ
thỏa mãn
Vậy tiết diện cột lựa chọn thõa mãn điều kiện ổn định tổng thể.
5.2.2.3.Kiểm tra điều ổn định cục bộ:
- Với bản cánh:
Bề rộng tính toán của cột
cm
tb
b
wf
6,9
2
8,020
2
0
=
−
=
−
=
Vì
483,18,0 <=<
x
λ
,nên
17,17
21
10.1,2

)83,1.1,036,0() 1,036,0(
4
0
=+=+=








f
E
t
b
f
λ
Vậy điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh kiểm tra theo công thức:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 18 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
⇒=









≤== 17,176,9
1
6,9
00
ff
t
b
t
b
Tiết diện bản cánh thỏa mãn điều kiện ổn định
cục bộ
- Với bản bụng:
Ôn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo công thức sau:






≤
w
w
w
w
t
h
t
h
Với
283,1 <=

x
λ
tra “Bảng 2.2. Giá trị giới hạn






w
w
t
h
với tiết diện cột chữ I-
trang 28- Thiết kế khung thép nhà một tầng, một nhịp- tg Phạm Minh Hà-
Đoàn Tuyết Ngọc” ta có
( ) ( )
00,57
21
10.1,2
83,1.15,03,1/15,03,1
4
22
=+=+=







fE
t
h
w
w
λ
Vậy
⇒=






>==
5760
8,0
48
w
w
w
w
t
h
t
h
do vậy bản bụng cột bị mất ổn định cục bộ,
coi như chỉ có phần bản bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn làm việc. Bề
rộng của phần bụng này là:
cm

t
h
tC
w
w
w
76,3857.8,0.85,085,0
1
==






=
Diện tích cột không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ
22
1
'
4,78016,1028,0.76,38.21.20.222 cmAcmtCtbA
wff
=>=+=+=
nên không cần
kiểm tra lại các điều kiện ổn định tổng thể.
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 19 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
- Kiểm tra chuyển
vị ngang ở đỉnh
cột :

VI. THIẾT KẾ XÀ NGANG:
6.1.Thiết kế tiết diện Xà 3M (đoạn xà có tiết diện thay đổi):
Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra cặp nội lực tính toán:
N=-37,170kN
M=-127,690kNm
V=36,797kN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong bảng tổ hợp nội lực do các
trường hợp tải 1,4,8,12
6.1.1 Lựa chọn tiết diện:
Mômen chống uốn cần thiết của tiết diện xà có thể xác định theo công thức:
3
05,608
21.1
100.690,127
.
cm
f
M
W
c
yc
x
===
γ
Bề dày bản bụng xác định từ kiện chịu cắt.
cm
fh
V
t
cv

w
13,0
1.12.35
797,36
.
2
3

.
2
3
==≥
γ
và
cmt
w
6,0≥
chọn
cmt
w
9,0=
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 20 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Chiều cao tiết diện xác định theo chi phí tối ưu về chi phí vật liệu:
cm
t
W
kh
w
yc

x
)08,337,31(
8,0
05,608
)2,115,1( ÷=÷==
thiên về an toàn chọn h=35cm
Diện tích cần thiết của bản cánh xà ngang xác định theo công thức:
2
2
3
2
3
28,18
34
2
).
12
33.8,0
2
35
.05,608(
2
).
12
.
2
.().( cm
h
ht
h

WtbA
f
ww
yc
x
yc
ff
yc
f
=−=−≈=
Theo yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước bản cánh được chọn như
sau:

;)21( cmt
f
÷=
;wf
tt ≥
cmhb
f
)214,8()5/12/1( ÷=÷=
;
)18;10/1( cmhb
f
≥

623,31=≤
f
E
t

b
f
f
 Chọn b
f
=20cm và t
f
=1cm
330 10
350
8
x
x
y
y
200
10
TIẾT DIỆN XÀ 3M
6.1.2. Kiểm tra tiết diện:
Các đặc trưng hình học tiết diện xà
- Diện tích tiết diện: A=0,8.33+2.(1.20)=66,4cm
2
- Mô men quán tính theo phương x:
4
33
33
13959
12
33).8,020.(5,0
.2

12
35.20
12
).(5,0
.2
12
cm
htbhb
I
wwff
x
=
−
−=
−
−=
3
798
35
13959.2
2
cm
h
I
W
x
x
===
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 21 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp

Độ lệch tâm tương đối:
cm
W
A
N
M
m
x
x
58,28
798
4,66
.
170,37
100.69,127
. ===
6.1.2.1.Kiểm tra bền:
Vì m
x
=28,58cm>20cm; mà
20>=
xe
mm
η
(vì
1≥
η
)nên tiết diện xà được tính
toán và kiểm tra bền theo công thức:
)/(21./74,16

798
12769
4,66
17,37
22
cmkNfcmkN
W
M
A
N
c
x
x
=<=+=+=
γσ
Tại tiết diện đầu xà có mômen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần
kiểm tra ứng suất tương đương tại chổ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng
theo công thức:
2
1
2
1
3
τσσ
+=
td
trong đó:
2
1
/07,15

35
33
.
798
12769
. cmkN
h
h
W
M
w
x
===
σ
)/(13,1
8,0.13959
340.979,36
.
.
2
1
cmkN
tI
SV
wx
f
===
τ

Ở trên :

f
S
- mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x:
)(340)5,02/35(1.20)2/2/.(.
3
cmthtbS
ffff
=−=−=
2 2 2
15,07 3.1,13 15,11 1,15 . 24,15( / )
td c
f kN cm
σ γ
= + = < =
Vậy tiết diện xà thão mãn điều kiện bền
6.1.2.1.Kiểm tra điều kiện ổn định cánh và bản bụng:
Chiều dài tính toán
cmb 6,9
2
8,020
0
=
−
=
81,15/5,06,9
1
6,9
0
=<== fE
t

b
f
925,173/5,525,41
8,0
33
=<== fE
t
h
w
w
Vậy bản bụng không mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp
nén (không phải đặt sườn dọc).
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 22 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
101
21
10.1,2
.2,32,325,41
4
==<=
f
E
t
h
w
w
Vậy bản bụng không mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp
(không phải đặt sườn ngang).
79
21

10.1,2
.5,25,225,41
4
==<=
f
E
t
h
w
w
Vậy bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp
và ứng suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng)
Kết luận: Tiết diện xà đã chọn đạt yêu cầu. Tỷ số độ cứng của tiết diện xà (ở
chổ tiếp giáp với cột) và cột đã chọn phù hợp với giả thiết ban đầu là bằng
nhau
6.2.Thiết kế tiết diện Xà 6M (đoạn xà có tiết diện không thay đổi):
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực tính tính toán:
M=42,766kNm
N=-21,472kN
V=2,147kN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện cuối xà, trong bảng tổ hợp nội lực do các
trường hợp tải 1,4 gây ra
6.2.1.Lựa chọn tiết diện:
Mômen kháng uốn cần thiết của tiết diện xà ngang:
3
6,203
21.1
100.766,42
.
cm

f
M
W
c
yc
x
===
γ
Chọn sơ bộ chiều dày bản bụng là 0,8cm. Chiều cao của tiết diện xà xác định
từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu:
cm
t
W
kh
w
yc
x
)1,193,118(
8,0
6,203
)2,115,1( ÷=÷==
=> chọn h=25cm (thiên về an
toàn)
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 23 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
Chiều dày bản bụng được xác định từ điều kiện lực cắt
cm
fh
V
t

cv
w
01,0
1.12.25
147,2
.
2
3

.
2
3
==≥
γ
Theo điều kiện cấu tạo thì t
w
>0,6cm=> chọn t
w
=0,8cm=> thỏa mãn với giả
thiết trên.
Diện tích cần thiết của bản cánh xà ngang xác định theo công thức:
2
2
3
2
3
71,8
24
2
).

12
23.8,0
2
25
.6,203(
2
).
12
.
2
.().( cm
h
ht
h
WtbA
f
ww
yc
x
yc
ff
yc
f
=−=−≈=
Theo yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước bản cánh được chọn như
sau:

;)21( cmt
f
÷=

;wf
tt ≥
cmhb
f
)5,125()5/12/1( ÷=÷=
;
)18;10/1( cmhb
f
≥

623,31=≤
f
E
t
b
f
f
 Chọn b
f
=20cm và t
f
=1cm
200
1023010
8
x
x
y
y
250

TIẾT DIỆN XÀ 6M
6.2.1.Kiểm tra tiết diện:
Các đặc trưng hình học tiết diện xà
- Diện tích tiết diện: A=0,8.23+2.(1.20)=58,4cm
2
- Mô men quán tính theo phương x:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 24 - GV híng dÉn:
ThuyÕt minh ®å ¸n thÐp
4
33
33
6575
12
23).8,020.(5,0
.2
12
25.20
12
).(5,0
.2
12
cm
htbhb
I
wwff
x
=
−
−=
−

−=
3
526
25
6575.2
2
cm
h
I
W
x
x
===
Độ lệch tâm tương đối:
cm
W
A
N
M
m
x
x
1,22
526
4,58
.
472,21
100.766,42
. ===
6.2.1.1.Kiểm tra theo điều kiện bền:

Vì m
x
=22,1cm>20cm; mà
20>=
xe
mm
η
(vì
1≥
η
)nên tiết diện xà được tính
toán và kiểm tra bền theo công thức:
)/(21./5,8
526
6,4276
4,58
472,21
22
cmkNfcmkN
W
M
A
N
c
x
x
=<=+=+=
γσ
tương tự trên, cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp xúc giữa bản
cánh và bản bụng xà ngang theo công thức:

2
1
2
1
3
τσσ
+=
td
trong đó:
2
1
/48,7
25
23
.
526
6,4276
. cmkN
h
h
W
M
w
x
===
σ
)/(1,0
8,0.6575
240.147,2
.

.
2
1
cmkN
tI
SV
wx
f
===
τ

Ở trên :
f
S
- mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà x-x:
)(240)5,02/25(1.20)2/2/.(.
3
cmthtbS
ffff
=−=−=
)/(15,24.15,1/48,71,048,7
2222
cmkNfcmkN
ctd
=<=+=
γσ
Vậy tiết diện xà thão mãn điều kiện bền
6.2.1.1.Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ:
Vì tiết diện xà đã chọn có kích thước nhỏ hơn đoạn xà 4m nên không cần
kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng.

VII.THIẾT KẾ XÀ GỒ:
7.1.Tải trọng tác dụng lên xà gồ:
Nhãm sv thùc hiÖn: 26 - 25 - GV híng dÉn: