ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG

ĐỒ ÁN THÉP II
THIẾT KẾ KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT
TẦNG
CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
1.1: Các số liệu thiết kế :
- Nhòp nhà : L = 24 m
- Cao trình đỉnh ray : Hr = 9 m
- Sức trục : Q = 300 KN
- Gió vùng II : wtc = 0.55 KN / m
2
.
Các số liệu tra bảng :
Từ số liệu thiết kế , chọn loại ray KP70, có các đặc trưng :
-H
k
= 2750 mm
-Bề rộng cầu trục :B
k
= 6300 mm
-Nhòp cầu trục : L
k
= 22.5m .
- Khoảng cách 2 trục bánh xe : K = 5100 mm .
-Khoảng cách tim ray đến mút ngoài cùng của cầu trục : B
1
= 300 mm
-F=500mm ,

1.2: Kích thước theo phương đứng :

1.2.1:Cột dưới
Chiều cao ray và đệm : giả đònh lấy bằng h
r
=200 mm
Chiều cao dầm cầu chạy : h
dcc
=1/10 B = 600 mm
Không bố trí đoạn cột chôn dưới đất : h
m
= 0 .
SVTH : nguyen van a
1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Chiều cao gabarit cầu trục : H
k
= 2750 mm
Độ võng dàn mái : 1/10 nhòp nhà : f = 300 mm
Từ đó tính được :
H
d
= H
r
– h
r
–h
dcc
+ h
m

= 9000 – 200 – 600 + 0

= 8200mm.
1.2.2:Cột trên
Chiều cao gabarit cầu trục : H
k
= 2750 mm
Độ võng dàn mái : 1/100 nhòp nhà : f = 240 mm

fHhhH
kdccrt
++++= 200
= 200 + 600 + 2750 + 200 + 240 = 3990 mm
Chọn H
t
= 4000 mm
H
d
= 8200 mm
1.3 Xác đònh kích thước theo phương ngang :
Nhòp nhà xưởng : L = 24000mm
Nhòp cầu trục: L
k
= 22500mm
Kích thước phần đầu B
1
= 300mm
Khe hở an toàn giữa mép cột trên và cần trục D= 70mm
- Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò :
mm
LL
K

750
2
2250024000
2
=
−
=
−
=
λ
-Chiều cao tiết diện cột trên , chọn sơ bộ :
h
t
= 1/10 H
t
=
4000
10
1
×
=400 mm
Chọn h
t
=500mm
-Khoảng cách trục đònh vò đến mép ngoài cột
SVTH : nguyen van a
2
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG

λ

−++≥ DBha
t 1
= 500 + 300 + 70 -750 = 120mm, chọn a = 250 mm , trục đònh vò
trùng tim cột trên
- Bề rộng cột dưới xác đònh theo công thức :
h
d
=
λ
+ a = 750 + 250 = 1000 mm .
Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng khung ngang

dd
Hh )
11
1
10
1
( −≥
=750-820mm

)(
20
1
trdd
HHh +≥
=610mm
MẶT CẮT KHUNG NGANG

Q=30T

SVTH : nguyen van a
3
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Nhòp cầutrục L
K
100
f
B
1
h
ct
a
D
H
K
h
r
d
dcc
h
d
A
H
d
H
t
h
0

II) XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG :

1)Tónh tải mái :
Trọng lượng các lớp mái :
Panen cỡ lớn : 1.5KN / m
2
. hệ số vượt tải n = 1.1
Bêtông cách nhiệt 0.4KN/ m
2
. hệ số vượt tải n = 1.2
Lớp chống thấm 0.1KN / m
2
n = 1.2
Vữa tô trát 0.8 KN /m
2
n = 1.2
Gạch lá nem 1.2 KN / m
2
n = 1.1
Tổng tải trọng tính toán : g
tt
= 1.5x1.1 + 0.4x1.2 + 0.1x1.2 + 0.8x1.2 + 1.2x1.1
= 4.53KN / m
2
.
Tải tính toán tính trên mặt bằng g
tt
o
=
α
cos
tt

g
=
995.0
53.4
=4.55 KN / m
2

Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng :g
tc
1
= 0.3 KN / m
2
. hệ số vượt tải n = 1.2
Giá trò tính toán g
tt
1
= 0.3x1.2=0.36 KN / m
2
Trọng lượng kết cấu cửa mái : g
tc
2
= 0.12KN / m
2
. hệ số vượt tải n = 1.2
Giá trò tính toán g
tt
2
= 0.12x1.2=0.144 KN / m
2
SVTH : nguyen van a

4
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Tải trọng các lớp lợp + hệ kết cấu mái + hệ giằng coi như phân bố đều trên suốt
nhòp nhà xưởng .
mKNLlBgBgBgg
tttttt
tt
/892.2924/126144.0636.0655.4/
210
=××+×+×=++=
∑
2) Tải trọng sửa chửa mái : Hoạt tải .
Theo TCVN 2737 -1995 :
Mái lợp panen btct : 0.75KN/ m
2
mặt bằng nhà xưởng . n = 1.3
Độ dốc mái i = 10%
α
cos⇒
=0.995
Giá trò tính toán :
./980.0.3.1
cos
75.0
2
mKN
a
p
tt
ht

=×=
Tải sửa chửa dồn về một khung thành tải phân bố đều :
mKNBp
tt
ht
/879.56980.0. =×=
.
3) Áp lực cầu trục lên vai cột :
D
max
=
∑
icQ
yPnn
max
D
min
=
∑
icQ
yPnn
min
, n
Q
=1.2 ; n
c
= 0.85.
Tra bảng cầu trục có được : P
max
= 315KN .

Tổng trọng lượng cầu trục : G = 385 T .
Số bánh xe một bên ray : n
0
= 2 .
P
min
= 95 KN
Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản , xắp tải và khảo sát hàm
tuyến tính để tìm ra vò trí các bánh xe dầm cầu chạy cho giá trò max của
∑
i
y
.
SVTH : nguyen van a
5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
P
1
P
2
P
4
P
3
Y
3
Y
1
Y
2

Y
4
Với số liệu cụ thể : B = 6300mm . K = 5100mm , thì cách xắp tải như sau sẻ cho giá
trò max (
∑
i
y
) từ đó sẻ cho giá trò max của áp lực lên vai cột :
y
1
= 1 ; y
2
=
1
6
2.16

−
=0.8 ; y
3
=
1
6
1.56

−
=0.15 ; y
4
= 0

95.1
321
=++=
∑
yyyy
i

D
max
=
∑
icQ
yPnn
max
= 1.2x0.85x315x1.95 = 626.535 KN.
D
min
=
∑
icQ
yPnn
min
= 1.2*0.85*95*1.95 = 188.955 KN.
4) Lực xô ngang của cầu trục :
Các số liệu :
G
xc
= 120 KN.
Móc mềm có : f
ms

= 0.1 .
n
’
xc
= 2 : số bánh xe hãm .
n
xc
= 4 : tổng số bánh của xe con .
Lực hãm ngang tác dụng lên toàn bộ cầu trục :
.5.31
0
KNT =
Lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe lên cầu trục do hãm :
75.15
2
5.31
0
0
1
KN
n
T
T ===
Lực xô ngang cầu trục :
SVTH : nguyen van a
6
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
KNyTnnT
i
717.2895.1*75.15*85.0*1.1.

11
===
∑
Lực xô ngang ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy . .
5) Tải trọng gió :
Cao trình thanh cánh dưới : H = 12.2 m → k = 1.21 .
Cao trình đỉnh mái : H = 9.2 +2.2x2+ 12x0.10 = 14.8 m → k = 1.25 .
.23.1
2
21.125.1
=
+
=
tb
k
Tải trọng gió gồm :
Tải phân bố tác dụng lên cột
Tải tập trung đặt tại đáy vì kèo .
∑
=
ii
hckBqnW
0

'
0
'
∑
=
ii

hckBqnW
MẶT CẮT KHUNG NGANG

0.7
-0.8
-0.6
-0.6
-0.6
0.8
-0.561
-0.528
Các số liệu có :
q
0
= 83 daN / m
2
.
n = 1.3 , hệ số vượt tải .
B = 6 m .
SVTH : nguyen van a
7
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Tính c
1
bằng tra bảng và nội suy :
0
53.8
15
1
=→=

α
i

64.0
24
4.15
==
L
H
Từ α và H / L , nội suy có được c
1
= -0.561 .
Tính c
3
: H / L = 0.64 .

∑
== .524/120/ LB
→ c
3
= -0.528 .
Tính tải tập trung :
∑
=
ii
hckBqnW
0
= 1.3x83x1.23x6x(0.8x2.2-0.561x0.6+0.7x2.2-0.8x0.6) =
= 1977.536 daN = 19.775 KN .

'
0
'
∑
=
ii
hckBqnW
= 1.3x83x1.23x6x(-0.6x0.6-0.6x2.2 -0.6*0.6-0.528*2.2) =
= -2549.4daN = -25.494 KN .
Tính tải phân bố đều :
.266.668.6268.021.16833.1
0
KNdaNckBnqq ==××××==
136.461.413)528.0(21.16833.1
'
0
'
KNdaNckBnqq −=−=−××××==
III) XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG VÀ TỔ HP NỘI LỰC :
III.1 TĨNH TẢI :
Các giả thiết tính toán :
.30;7 ==
ct
d
ct
cd
J
J
J
J

Các số liệu tính toán :
tónh tải coi như phân bố đều , có giá trò tính toán : N = 29.892 KN/m .
H
t
= 4 m , H
cd
= 8.2 m , độ lệch tâm e = 250mm.
Nhòp L = 24 m .
Bỏ qua trọng lượng cột .
SVTH : nguyen van a
8
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
BT2BT1
M
29.892KN/m29.892KN/m
Giải bài toán 1 :
Lực dọc trong cột trên khung :
N
2
= Ql / 2 = 29.892x24 / 2 = 358.704 KN .
→ Moment lệch tâm ở vai cột : M = N
2
x e = 358.704 x 0.25 = 89.676 KNm .
Hệ cơ bản :
ptct : r
11
ϕ
1
+ R
1P

= 0 .
Mômen ở đầu xà ngang do ϕ =1
24
75.322
cdd
xa
B
JE
L
EJ
M
×
−=−=
=-0.313EJ
Mômen ở đầu cột do ϕ =1 gây ra
1−=
ctr
cd
J
J
µ
=7-1=6
h
h
ctr
=
α
=
2.12
4

=0.328
A=1+
αµ
=1+0.328x6=3.295 B=1+
µα
2
=1+0.328
2
x6=1.752
C=1+
µα
3
=1+0.328
3
x6=1.247 F=1+
µα
3
=1+0.328
3
x6=1.081
K=4AC-3B
2
=4x2.967x1.211-3x1.069
2
=7.219
=−=
h
EJ
K
C

M
B
1
cot
4
-0.057EJ
Phản lực ở đầu cột do ϕ =1 gây ra
22
1
2.12219.7
752.166
×
×
==
h
EJ
K
B
R
B
EJ
1
=0.01EJ
1
r
11
=
cot
B
xa

B
MM +
=-0.313EJ-0.057EJ=-0.369EJ
r
1p
=
B
p
M
=
12
2
ql
=29.892x24
2
/12=1434.816(KNm)
Góc xoay ϕ =
11
1
r
r
p
−
=-
EJ369.0
816.1434
−
=
EJ
057.3887

Mômen cuối cùng
SVTH : nguyen van a
9
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
-Ở đầu xà M
xa
B
=
×
xa
B
M
ϕ +
B
p
M
=-0.313EJ
×
EJ
057.3887
+1434.816=220.111 (KNm)
-Ở đầu cột trên M
cot
B
=-
×
cot
B
M
ϕ =-0.057EJ

×
EJ
057.3887
=-220.111(KNm)
R
B
=
B
R
.ϕ =0.01EJ
1
EJ
057.3887
=38.042KN
Mômen ở vai cột
M
c
= M
cot
B
+ R
B
×
h
ctr
=-220.111+38.042x4=-67.944(KNm)
Mômen ở chân cột
M
A
= M

cot
B
+ R
B
×
h=-220.111+19.54x12.2=243.997(KNm)
C
A
B
D
220.111
67.944
243.997
Giải bài toán 2
Moment lệch tâm ở vai cột : M
e
= N
2
x e = 358.704x 0.25 = 89.676 KNm
M
B
=-
[ ]
e
M
K
cB 4)1(3)1( −+−
αα
=-
[ ]

219.7
247.14)328.01(752.13)328.01( ×−+×−
x-89.676
=16.653(KNm)
R
B
=
[ ]
=
+−−−
h
M
K
AB
e
)1()1(6
αα
[ ]
2.12
676.89
219.7
)238.01(295.3752.1)328.01(6 −+−−−
=-10.771KN
Momen tại các tiết diện khác
M
tr
C
= M
B
+R

B
×
h
2
=16.653-10.771x4=-26.432(KNm)
M
d
C
= M
tr
C
+ M
e
=-26.432+89.676=63.244(KNm)
M
A
= M
B
+R
B
×
h+ M
e
=16.653-10.771x12.2+89.676=-25.080(KNm)
SVTH : nguyen van a
10
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
C
A
B

D
16.653
26.432
64.244
25.080
Tổng tính toán cho cột đối với tỉnh tải
Lưc dọc N=358.704 KN .
Momen
M
B
=M
B1
+M
B2
=-220.111+16.653=-203.458(KNm)
M
tr
C
= M
C
+ M
tr
C 2
=-67.977-26.432=-94.376(KNm)
M
d
C
= M
C
+ M

d
C 2
=-67.977+64.244=-4.7 (KNm)
M
A
=M
A1
+M
A2
=243.997-25.08 =218.917(KNm)
-203.458
-94.376
-4.70
218.917
III.2. HOẠT TẢI
N
tt
ht
=5.916KN/m
Tính toán tương tự như tỉnh tải ta có kết qủa
Lưc dọc N=70.992 KN .
SVTH : nguyen van a
11
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Momen
M
B
= -40.267(KNm) M
tr
C

= -18.678(KNm) M
d
C
= - 0.930 (KNm)
MA = 43.326 (KNm)
-40.267
43.326
-0.93
-18.678
III.3 ) ÁP LỰC CỦA CẦU TRỤC D
max ,
D
min
LÊN VAI CỘT :
D
max
=626.535KN
D
min
=188.955KN
M
max
D
min
D
max
D
min
D
max

BT2BT1
M
min
Rõ ràng ở bài toán 1 không gây ra moment rong khung , vậy chỉ giải bài toán 2 .
M
max
= D
max
* h
d
/2 = 626.535* 0.5 = 313.268 KNm .
M
min
= D
min
* h
d
/2 = 188.955*0.5 = 94.478 KNm .
1) hệ cơ bản : chỉ có chuyển vò ngang tại đỉnh cột .
SVTH : nguyen van a
12
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
8
Jcd
J
ct
EJ=
M
max
BT2

M
min
A
B
C
D
B'
C'
ptct :
0
111
=+∆
P
Rr
.
B
M
=
2
6
h
EJ
K
B
=
2
219.7
752.16
h
EJ×

=1.457
2
h
EJ
B
R
=
3
12
h
EJ
K
A−
=
3
219.7
295.312
h
EJ×−
=-5.478
3
h
EJ
'B
M
=
B
M
+
B

R
×
h
2
=1.457
2
h
EJ
-5.478
2
h
EJ
x
h
h
2
=-0.339
2
h
EJ
A
M
=
B
M
+
B
R
×
h=1.457

2
h
EJ
-5.478
2
h
EJ
=-4.021
2
h
EJ
8
EJ=
A
C
D
2
h
EJ
1.475
2
h
EJ
-0.339
EJ
h
-4.021
2
Ở cột phải trò số momen cũng như vậy nhưng khác dấu
Phản lực trong liên kết thêm là

r
11
=-2
B
R
=10.995
3
h
EJ
Momen do M
max
,M
min
trong hệ cơ bản
e
M
M
max
=
512.91
268.313
−
=-3.423
e
M
M
min
=
512.91
478.94

−
=-1.032
SVTH : nguyen van a
13
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
M
B
=-3.423x16.994=-58.170(KNm), M
tr
B'
=-3.423x-26.973 = 92.36(KNm)
M
d
B'
=-3.423x64.359=-220.931(KNm),M
A
=-3.423x-25.593 = 87.612(KNm)
R
B
=-3.423x-10.992=37.627KN
R
C
=-1.032x10.992=-11.348KN

-58.170
-220.931
87.612
92.36
-17.544
27.847

-66.630
26.423

Phản lực trong liên kêt thêm
r
1p
=-R
B
-R
C
=-37.627+11.348=-26.279KN
Chuyển vò ẩn số
11
1
r
r
p
−=∆
=-
3
955.10
279.26
h
EJ
−
=29.266
EJ
h
2
0

M
P
M
1
A
B
-58.170
92.36
-220.931
87.612
-17.544
-66.630
27.847
26.423
-9.93
-57.549
42.626
Kết quả Cột phải
SVTH : nguyen van a
14
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
M
B
=29.266
EJ
h
2
x1.457
2
h

EJ
-58.170=-15.544(KNm) M
C
=-60.173(KNm)
M
tr
B'
=-0.339
2
h
EJ
x29.266
EJ
h
2
+92.336=82.406(KNm) M
tr
C '
=37.777(KNm)
M
d
B'
=-0.339
2
h
EJ
x29.266
EJ
h
2

-220.931=-230.861(KNm) M
d
C '
=-56.700(KNm)
M
A
=-4.021
2
h
EJ
x29.266
EJ
h
2
+87.612=-30.063(KNm) M
D
=144.098(KNm)

-15.544
-230.861
-30.063
82.406
-60.173
37.77
-56.7
144.098
III.4 NỘI LỰC DO LỰC XÔ NGANG :
Các số liệu : T = 28.717KN , tại cao trình 9.0 m .
ptct : r
11

.∆ + R
1P
= 0.
Vẽ các biểu đồ
P
MM
01
;
Biểu đồ
1
M
đã được vẽ ở III.3
Vẽ
P
M
0
, , λ =
h
hh
p
−
=
2.12
92.12 −
=0.262
M
B
= -
[ ] [ ]







−+−
+
−−−
K
CB
K
CB 2)2()(2)2()1(
22
λαλα
µ
λλ
P
×
h
=-37.567KNm
Q
B
=-
[ ] [ ]







+−−
+
+−−
K
AB
K
AB )2(23)()2(23)1(
22
λαλα
µ
λλ
×
P
=20.990KN
SVTH : nguyen van a
15
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
0
M
P
-37.567
29.602
-6.355
23.421
R
1P
=-Q
B
=20.990KN
11

1
r
r
p
−=∆
=-
3
995.10
990.20
h
EJ
−
=23.375
EJ
h
2
0
M
P
M
1
-6.355
29.602
-37.567
A
B
23.421
34.049
-7.931
-93.991

M
B
=-3.518(KNm) M
C
=-34.049(KNm)
M
B’
=15.489 (KNm) M
C’
=7.931(KNm)
M
A
=-100.346(KNm) M
D
=93.991(KNm)
SVTH : nguyen van a
16
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
30.085
-3.518
-100.346
0
M
P
15.489
-34.089
7.931
93.911
III.5 NỘI LỰC DO TẢI TRỌNG GIÓ GÂY RA :
Hệ cơ bản :

HCB
q
W W
q
Chỉ có một ẩn chuyển vò ∆ ở đầu cột .
Ptct : r
11
. ∆ + R
1P
= 0 .
Vẽ các biểu đồ :
Biểu đồ
1
M
đã được vẽ ở III.3
Để vẽ biểu đồ
P
M
0
ta có công thức
M
B
=-
2
2
2
89
qh
K
CBF −

=-49.675KNm
M
B’
=33.954KNm
M
A
=-108.032KNm
SVTH : nguyen van a
17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Q
B
M
B
32.789
-22.412
71.308
33.954
-49.675
A
B
-108.032
Q
B
=-
qh
K
AFBC
2
32 −

=33.439KN
Q
C
=22.072KN
R
1p
= -(Q
B
+Q
C
+W
d
+W
h
)= -(33.439+22.072+16.524+28.361)=-100.397 KN
11
1
r
r
p
−=∆
= -
3
955.10
397.100
h
EJ
−
=111.806
EJ

h
2
0
M
P
M
1
32.789
-22.412
71.308
-108.032
33.954
-49.675
A
B
-37.936 KNm
162.857
-449.561
Ta có kết qủa
M
B
=113.182 (KNm) M
C
=-130.068(KNm)
M
B’
=-3.982 (KNm) M
C’
=15.524(KNm)
M

A
=-557.593 (KNm) M
D
=520.870(KNm)
SVTH : nguyen van a
18
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Bảng tổ hợp nội lực khung
Tiết
diện
Hệ Số

tổhợ
p Tỉnh tải(1) Hoạt tải(2) Dmax trái (3) Dmax phải(4) T trái(5) Tphải(6)
Gió
trái(7
)
Gió
phải(8)
M N M N M N M N M M M M M M
Đỉnh
cột B
1.0
-
203.458
358.704
-
40.267
70.992 -15.544 0.000 -60.173 0.000 -3.518 3.518
-

34.049
34.049113.805
-
130.691
0.9
-
203.458
358.704
-
36.240
63.893 -13.990 0.000 -54.156 0.000 -3.166 3.166
-
30.644
30.644102.424
-
117.622
Trên
1.0 -94.376 358.704
-
18.678
70.992 82.406 0.000 37.777 0.000 38.463 -38.463 7.931 -7.931 -4.127 15.669
0.9 -94.376 358.704
-
16.810
63.893 74.166 0.000 34.000 0.000 34.617 -34.617 7.138 -7.138 -3.714 14.102
Dướ
i
1.0 -4.700 358.704 -0.930 70.992 -230.861 626.535 -56.700 188.955 38.463 -38.463 7.931 -7.931 -4.127 15.669
0.9 -4.700 358.704 -0.837 63.893 -207.775 563.882 -51.030 170.060 34.617 -34.617 7.138 -7.138 -3.714 14.102
SVTH : nguyen van a

19
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
Chân
cột A
1.0 218.917 358.704 43.326 70.992 -30.063 626.535 144.098 188.955
-
100.346
100.346 93.991
-
93.991
-
559.313
522.590
0.9 218.917 358.704 38.994 63.893 -27.057 563.882 129.688 170.060 -90.311 90.311 84.592
-
84.592
-
503.382
470.331
SVTH : nguyen van a
20
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
IV – THIẾT KẾ CỘT :
Cột trên và cột dưới coi như cấu kiện nén lệch tâm trong mặt phẳng khung ,
nén đúng tâm ngoài mặt phẳng khung .
Khoảng cách các điểm giằng cột dưới là 1m .
IV.1 Các số liệu thiết kế :
H
t
= 4m , h

t
= 0.5m , H
d
= 8.2m , h
d
= 1m . J
t
/ J
d
= 1/8 .
Nội lực tính toán được xác đònh tư bảng tổ hợp nợi lực ,
Phần cột trên :
Chọn cặp nội lực nguy hiểm : M = 442.120 KNm , N
tu
= 422.597KN .
SVTH : nguyen van a
21
TỔ HP NỘI LỰC
Tiết
diện
TỔ HP CƠ BẢN 1 TỔ HP CƠ BẢN 2
Mmax-Ntu Mmin-Ntu Nmax-Mtu Mmax-Ntu Mmin-Ntu
M N M N Nmax M+ M- M N M N
Đỉnh
cột
B
-
-
1+8
-

334.149
358.704
1+2
429.696

-243.725
-
-

-
1+2+4+6+8
-442.120

422.597
Trên
-
-
1+2
-
113.054
428.992
1+2
429.696 -113.054
1+3+5+8
28.508

358.704
1+2+7
-114.901

422.597
Dưới
1+8
10.969 358.704
1+3
-
235.562
985.239
1+3
985.239 -235.562
1+8
9.402

358.704
1+2+3+5+7
-251.643

986.479
Châ
n cột
A
1+8
741.507 358.704
1+7
-
340.395
358.704
1+3
985.239 188.854

1+2+4+6+8
942.502

592.656
1+3+5+7
-401.832

922.586
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
N
max
= 429.696 KNm , M
tu
= -243.725KN
Phần cột dưới :
Nhánh mái : Chọn cặp nội lực nguy hiểm M
2
= 942.502 KNm , N
2
= 592.656
KN .
Nhánh cầu trục : Chọn cặp nội lực nguy hiểm :M
1
= -401.832 KNm, N
1

=922.568KN
IV.2 Xác đònh chiều dài tính toán :
a) Trong mặt phẳng khung :

Các thông số :
908.0
31.2
8
*
2.8
4
.
31.2
696.429
568.992
256.0
4
2.8
8
1
1
1
===
===
=×=÷==
t
d
d
t
t
d
d
d
t

t
í
ì
mJ
J
H
H
c
N
N
m
H
J
H
J
i
i
K

Tra phụ lục 8 và nội suy có được : µ
1
= 1.967 → µ
2
= µ
1
/ c
1
= 2.166 .
l
1x

= µ
1
. H
d
= 2 x 8.2 = 16.4 m .
l
2x
= µ
2
. H
t
= 3 x 4 = 12 m .
b) Ngoài mặt phẳng khung :
l
1y
= H
d
= 8.2 m .
l
2y
= H
t
- h
dcc
= 4 – 0.6 = 3.40 m .
IV.4 Chọn tiết diện cột :
A ) Cột trên :

cmm
N

M
e 6.104046.1
597.422
120.442
====
Diện tích yêu cầu
R
h
e
N
F
yct






→+
=
−
)8.22.2(25.1
=
21
50
6.104
3.225.1597.422







÷+×
=122cm
2
SVTH : nguyen van a
22
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
=
b
δ
(1/20-1/30)h
t
=10-16.7mm chọn
=
b
δ
12mm
b
c
=1/12-1/15H
t
=266.6-333.3mm chọn b
c
=280mm
=
c
δ
(1/20-1/36)b

c
=8.33-15mm chọn
=
c
δ
14mm
Chọn trước tiết diện như bên :
x
x
Tính các đặc trưng hình học :
( )
85.11051.58.
76.52
16.6
340
51.58
51.20
1200
2273
2/
16.6
51.20
04.1352.14.12504.1282
5129
12
2.12.47
12
284.1
2
56823)

12
4.128
3.244.128(2
12
2.472.1
3
22
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
33
2
4
3
2
3
2
===
===
===

==
==
==
=××−+××=
=
×
+
×
×=
=
×
+×××+
×
=
−
E
R
r
l
r
l
cm
h
J
W
cm
F
J
r
cm

F
J
r
cmF
cmJ
cmJ
xx
y
y
y
x
x
x
x
x
y
y
x
x
y
x
λλ
λ
λ
1) Kiểm tra tiết diện đã chọn :
1.1) Kiểm tra ổn đònh trong mặt phẳng uốn :
Độ lệch tâm tương đối m :
SVTH : nguyen van a
23
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG

8.5
2273
04.1356.10 4
.
=
×
=⇒
==
m
W
eFe
m
ρ
Hệ số kể đến ảnh hưởng hình dáng η , tra ở phụ lục 6 có :
36.185.102.04.1.02.04.1
2
=×−=−=
x
λη
m
1
= η
×
. m = 1.36
×
6. = 7.9
Tra bảng phụ lục 4 , theo m
1
và

x2
λ
, có được ϕ
lt
= 0.157
Kiểm tra :
22
2
/21/93.19
04.135*157.0
597.422
.
cmKNcmKN
F
N
lt
x
〈===
ϕ
σ
1.2) Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng uốn :
76.52
2
=
y
λ
, tra phụ lục 3 có được hệ số uốn dọc ϕ
2y
= 0.852
Với cặp nợi lực đang xét là tổ hợp của 1+2+4+6+8 , xác đònh được moment

tương ứng đầu kia của cột là M = -70.222 KNm .
Từ đó xác đònh được gía trò lớn hơn tại vò trí 1/3 cột trên : M = 304.821KNm .
Giá trò moment tính toán :
{ }
.221.383821.304;2/222.70;2/696.429 KNmKNmMaxM
tt
==
Độ lệch tâm tương đối :
.218.4
64.140/2405
597.422/821.304
/
/
====
FW
NMe
m
x
tt
x
ρ
Xác đònh các hệ số :
α = 0.65 + 0.005 m
x
= 0.671 .
do λ
c
= π
746.503.99/
2

=〉=
y
RE
λ
→ β = 1
Hệ số ảnh hưởng của moment trong mặt phẳng uốn C :
.261.0
671.0*218.41
1
.1
=
+
=
+
=
α
β
x
m
C
Kiểm tra ổn đònh tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :
SVTH : nguyen van a
24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD :Ths NGÔ VI LONG
.2151.13
64.140*852.0*261.0
597.422

2
KNmKNm

FC
N
y
y
〈===
ϕ
σ
Kiểm tra ổn đònh cục bộ tiết diện :
Bản cánh :
46.3410)85.11.036.0(2)1.036.0.(220
4.1
28
3
=××+×=+=






<==
R
E
bb
c
c
c
c
λ
δδ

.
Bản bụng :
Có
1218.4;8.085.1 >=>=
x
x
m
λ
→
71.5710)85.15.09.0()5.09.0(33.39
2.1
2.47
3
=××+=+=






<==
R
E
hh
b
b
b
b
λ
δδ

Vậy tiết diện đã chọn thõa mãn các điều kiện chòu lực và ổn đònh .
B) Cột đưới :
Nhánh mái : Chọn cặp nội lực nguy hiểm M
2
= 942.502 KNm , N
2
= 592.656
KN .
Nhánh cầu trục : Chọn cặp nội lực nguy hiểm :M
1
= -401.832 KNm, N
1

=922.568KN
Giả thiết C=100
Từ trọng tâm đến nhánh cầu truc y
1
=0.55C=55cm
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ mái y
2
=45cm
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục
KN
C
M
C
y
NN
nh
172.817

100
832.401
100
45
856.922
12
11
=+=+×=
KN
C
M
C
y
NN
nh
46.1268
100
502.942
100
55
656.592
21
22
=+=+×=
Giả thiết
8.0=
ϕ
64.48
218.0
172.817

1
1
=
×
==
γϕ
R
N
A
nh
nh
cm
2

SVTH : nguyen van a
25