Đồ án kết cấu thép 2 thiết kế nhà công nghiệp một tầng một nhịp(L=30m)

GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP
Thiết kế khung ngang nhà xưởng một tầng, một nhòp có hai cầu trục sức
nâng 115/30T, chế độ làm việc trung bình, nhòp nhà dài 30 m, chiều dài nhà
60 m ; bước cột B = 6m, cao trình đỉnh ray 11m, mái lợp Panel Bêtông cốt
thép; vật liệu làm kết cấu chòu lực thép CT
3
; móng Bêtông mac 200.
I.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU:
1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp (H1)
Khung ngang gồm cột và rường ngang. Liên kết cột với rường ngang là
liên kết
ngàm cứng. Cột bậc thang, phần trên đặc, phần dưới rỗng. Dàn hình thang
hai mái dốc với mái lợp bằng Bêtông cốt thép. Độ dốc 1/8.
2. Kích thước chính của khung ngang:
2.1 Kích thước cột:
Cầu trục sức nâng Q = 115/30T ( lấy theo bảngVI.2 ):
Chiều cao H
k
của Gabarit cầu trục: H
c
= 4000
Chiều cao H
2
từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường ngang:
H
2
= H
c
+ 100 + f = 4000 + 100 + 300 = 4400 mm
Trong đó:

H
c
: Chiều cao Gabarit cầu trục
100 : Khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu
f :Độ võng của kết cấu dàn lấy theo bảng
Chiều cao từ mặt nền đến cao trình cánh dưới rường ngang : H
H = H
r
+ H
2
=11000 + 4400 =15400 mm
Chiều cao phần cột trên:
H
tr
= H
2
+ H
dc
+ H
r
= 4400 + 800 + 200 = 5400 mm
Trong đó:
H
dc
: Chiều cao dầm cầu chạy, lấy theo cấu tạo từ (1/8 đến 1/10)B
H
r
: chiều cao ray , lấy theo kinh nghiệm H
r
=200 mm

Chiều cao phần cột dưới:
H
d
= H - H
tr
+ H
3
= 15400 – 5400 + 800 = 10800 mm
Trong đó :H
3
là độ sâu chôn móng, lấy theo cấu tạo H
3
= 800 mm
Bề rộng cột trên :
h
tr
=
tr
H)
12
1
10
1
( ÷
Chọn h
tr
=750 mm với H
tr
= 5400 mm
Khoảng cách từ trục đường ray đến trục đònh vò:

λ ≥ B
1
+ (h
tr
- a) + D = 400 + (750 – 500) + 75 = 725 mm
Chọn l = 1000 mm
Trong đó:
B
1
– Khoảng cách từ tâm ray đến mép cậu trục. Tra bảng có B
1
= 400mm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 3
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
a - Khoảng cách từ mép cột đến trục đònh vò. Lấy a=500 với nhà có Q >75
D –Khoảng hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột, lấy D= 75 mm
Bề rộng cột dưới:
h
d
= λ + a = 1000 + 500 = 1500 mm
Bề rộng cột dưới phải thỏa mãn điều kiện:
h
d
>
)(
20
1
dtr
HH +
để đảm bảo độ cứng

h
d
>
)108005400(
20
1
+
= 810 mm
Nhòp cầu trục L
k
:
L
k
= L – 2λ = 30000 - 2×1000 = 28000 mm
2.2 Kích thước dàn
Chiều cao đầu dàn 2000 mm, độ dốc i =1/8 , chiều cao giữa dàn 3200 mm
Bề rộng cửa mái 12 m, chiều cao cửa mái 2500 mm
II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG
1.Tải trọng tác dụng lên dàn
1.1Tải trọng thường xuyên:
a) Tải trọng các lớp mái tính toán theo cấu tạo của mái lập theo bảng
sau:
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 4
L= 30m
λ=1m
11 m
4.4 m
(H-1)
30000
6000 6000 6000 6000 6000

i=1/8
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Cấu tạo của lớp mái
Tải trọng
tiêu chuẩn
KG/m
2
Hệ số vượt
tải
Tải trọng tính
toán KG/m
2
- Tấm Panel 3 x 6 m
- Lớp cách nhiệt dày 12 cm bằng
bêtông xỉ γ = 500 G/m
2
- Lớp ximăng lót 1.5 cm
- Lớp bêtông chống thấm dày 40
- 2 lớp gạch lá nem và vữa lát
150
60
27
100
80
1.1
1.2
1.2
1.2
1.1
165

72
34
110
88
Tổng cộng 417 467
Đổi ra phân số trên mặt bằng với độ dốc i= 1/8 có cosα = 0.999
g
tc
m
=
=
999.0
417
418 KG/m
2

=0.418 T/m
2
g
m
= 468 KG/m
2

= 0.468 T/m
2
b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng tính sơ bộ theo công thức
g
d
= n× 1.2× α
d

× L = 1.1×1.2×0.8×30 =31.7 Kg/m
2

= 0.037T/m
2
Trong đó :
n = 1.1 – Hệ số vượt tải
1.2 Hệ số kể đến trọng lượng các thanh dàn
α
d
– Hệ số trọng lượng dàn lấy bằng 0.6 đến 0.9 đối với nhòp từ 24 đến
30 m . Ở đây lấy α
d
=0.8
c) Trọng lượng kết cấu cửa trời
Theo công thức kinh nghiệm:
g
ct
= α
ct
.L
ct
KG/m
2
mặt bằng nhà
Trong đó : α
ct
=0.5 ; L
ct
là nhòp cửa trời.

Ta có thể lấy trò số từ 12 – 18 KG/m
2
cửa trời, ở đây lấy : g
tc
ct
=12 KG/m
2
g
ct
= 1.1×12 = 13.2 KG/m
2
d) Trọng lượng cánh cửa trỡi và bậu cửa trời
-Trọng lượng cánh cửa (Khung + Kính)
g
tc
K
= 35 KG/m
2
-Trọng lượng bậu trên và bậu dưới
g
tc
b
= 100 KG/m
Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là:
g
Kb
= (1.1×35×1.5×6) + (1.1×100×6) = 1006 KG
Tải trọng g
ct
và g

Kb
chỉ tập trung ở những chân cửa trời
Để tiện tính tính toán khung, ta thay chúng bằng lực tương đương phân bố
đều trên mặt bằng nhà g’
ct

g’
ct
=
630
100626122.13
.
2
×
×+××
=
+
BL
gBlg
Kbctct
= 16.46 KG/m
2
Vậy tải trọng tổng cộng phân bố đều trên rường ngang là:
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 5
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
q = (g
m
+ g
d
+g’

ct
).B = (468+31.7+16.46)×6 = 3.1 T/m
1.2Tải trọng tạm thời
Theo TCVN 2737-90, tải trọng tạm thời trên mái là:
p
tc
= 75 KG/m
2
mặt bằng với hệ số vượt tải n
p
= 1.4
Tải trọng tính toán phân bố đều trên rường ngang
p = n
p
.p
tc
.B = 1.4×75×6 = 630 Kg/m =0.63 T/m
2.Tải trọng tác dụng lên cột
a) Do phản lực dàn
Tải trọng thường xuyên
A =
38625
2
302575
2
.
=
×
=
Lq

KG = 38.63 T
Tải trọng tạm thời
A’ =
9450
2
30630
2
.
=
×
=
LP
KG = 9.45 T
b) Do trọng lượng dầm cầu trục
Trong lượng dầm cầu trục tính sơ bộ theo công thức
G
ct
=n.α
ct
.l
2
ct
[KG]
Trong đó: l
ct
–Nhòp dầm cầu trục , l
ct
=28 m
α
cr

- Hệ số trọng lượng dầm cầu tục bằng 35-47 với Q>75T
Chọn α
ct
= 40 với Q=115 T
G
ct
= 1.2× 40× 6
2
= 1728 KG = 1.728 T
G
ct
đặt ở vai dầm cầu trục là tải trọng tónh
c) Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục
Tải trọng áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông
qua dầm cầu trục được xác đònh bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản
lực gối tựa của dâmf và xếp các bánh xe của hai câu trục sát nhau ở vào vò
trí bất lợi nhất (H3). Cầu trục 115 T có áp lực tiểu chuẩn thùng đứng lớn
nhất của 1 bánh xe là:
P
tc
1max
= 53 T; P
tc
2max
= 54 T; trọng lượng cầu trục G = 155 T; trọng lượng
xe con G
xc
= 40 T; bề rộng cầu trục B
ct
=9000 mm; khoảng cách giữa các

bánh xe 840 + 4580 + 840 ; số bánh xe ở mỗi bên n
o
= 4.
p lực nhỏ nhất của bánh xe
P
tc
1min
=
=−
+
=−
+
53
4
155115
max1
tc
o
P
n
GQ
14.5 T
P
tc
2min
=
=−
+
=−
+

54
4
155115
max2
tc
o
P
n
GQ
13.5 T
Đặt các bánh xe lên đường ảnh hưởng, với n = 1.2 là hệ số vượt tải và hệ
số tổ hợp n
c
= 0.85( xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều
cầu trục)
D
max
=n.n
c
.( P
tc
1max
∑y + P
tc
2max
∑y ) =
=1.2×0.85×[53× 0.097 + 54(0.86+1+0.543+0.403)]=
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 6
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
= 159.8 T

Tương tự D
min
=n.n
c
.( P
tc
1min
∑y + P
tc
2min
∑y ) = 42.84 T


d) Do lực hãm của xe con
Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương
chuyển động. Lực hãm xe con, qua các bánh xe cầu trục truyền lên dầm
hãm vào trục
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe :
T
tc
1
=
=
+
=
+
4
)41115(05.0
)(05.0
o

xc
n
GQ
1.95 T
Trong đó: G
xc
= 41 – Trọng lượng xe con
n
o
= 4 –Số bánh xe ở 1 bên cầu trục
Lực hãm ngang T
tc
1
truyền lên cột thành lực T đặt tại cao trình dầm hãm;
giá trò T cũng xác đònh bằng đường ảnh hưởng như xác đònh D
max
và D
min
T = n
c
.n.T
tc
1
.∑y
i
=1.2×0.85×1.95(0.097+0.86+1+0.543+0.403) =
= 5.774 T
3.Tải trọng gió tác dụng lên khung
Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-90. Nhà công nghiệp một tầng 1
nhòp chiều cao nhỏ hơn 36 m nên chỉ tính thành phần tónh của gió. p lực

tiêu chuẩn ở độ cao 10 m trở xuống thuộc khu vực Iib (có kể đến ảnh hưởng
của gió bảo) q
tc
= 80 KG/m
2

ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 7
580
P
1
P
2
P
2


P
2
P
2


4580 840
840 2420
2740
0.86
1.00
0.543
0.403
0.097

6000
6000
(H.3)
+0.8
-0.6
+0.7
+0.6
-0.8 -0.6
-0.4
15.4
2.0
0.72
2.5
0.48
+0.2
19.1
W
W

‘
q
q’
(H.4)
a) b)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

Tải trọng phân bố đều tác dụng lên cột
Phía đón gió: q = n.q
o
.k.c.B (KG/m)

Phía trái gió: q’= n.q
o
.k.c’.B (KG/m)
Trong đó: n = 1.3 – Hệ số vượt tải
B = 6 m – Bước cột
c- Hệ số khí động lấy theo bảng (Phụ lục V) ghi trên (H.4)
k – Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao lấy
(Phụ lục V) cho đòa hình loại B. k =1.13
Giá trò tải trọng gió phân bố đều lên cột ( với hệ số quy đổi ra phân bố đều
α =1.1 ) là:
q = 1.3× 80× 1.13× 0.8× 6× 1.1 = 620.51 KG/m =0.621 T/m
q’ = 1.3× 80× 1.13× 0.6× 6× 1.1 = 465.38 KG/m =0.465 T/m
Tải trọng gió trong phạm vi mái từ đỉnh cột đến nốc mái đưa về lực tập
trung đặt tại thanh cánh dưới của dàn mái
W = n.q
o
.k.B.∑c
i
h
i

Trong đó: h
i
– chiều cao từng doạn có ghi hệ số khí động c
i
(H.4a)
k – là trung bình cộng của giá trò ứng với độ cao đáy vì kèo và
giá trò ở điiểm cao nhất của mái
K=
=

+
2
18.113.1
1.16
W = 1.3×80×1.16× 6× [2.0×0.8 +0.72×0.2+2.5×0.7-0.48 × 0.8 +
+ 0.6 (0.48+0.72+2)+2.5×0.4} = 4364.76 KG = 4.365 T
III.TÍNH NỘI LỰC KHUNG
1.Sơ bộ chọn tỷ số độ cứng giữa các bộ phận khung
-Mômen quán tính dàn:
R
hM
J
d
d
.2
.
max
=
Trong đó :
M
max
là mômen uốn lớn nhất trong rường ngang, coi như dầm đơn
giản chòu toàn bộ tải trọng thăng đứng tính toán
M
max
=
8
30)63.01.3(
8
)(

22
×+
=
+ Lpg
= 419.625 Tm
h
d
= 3.2 m. Chiều cao giữa dàn( tại tiết diện có M
max
)
µ - hệ số kể đến độ dốc cánh trên và sự biến dạng của các thanh
bụng: i=1/8, µ = 0.7
Vậy : J
d
=
=×
×
×
7.0
21002
32041962500
2238000 cm
4
Mômen quán tính của tiết diện cột dưới được xác đònh theo công thức gần
đúng:
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 8
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
J
1
=

2
1
max
).2(
d
A
h
Rk
DN +
Trong đó : N
A
: Phản lực của dàn truyềnn xuống
N
A
=A+ A’ =38.63 + 9.45 = 48.08 T
D
max
=159.8 T : p lực do cầu trục
k
1
: hệ số phụ thuộc bước cột. Lấy k
1
=2.5 với bứoc cột 6m
R= 2100 KG/cm
2
:Cường độ tính toán của thép
J
1
=
=×

×
×+
2
150
21005.2
159800248080
1417794 cm
4
Mômen bán kính phần cột trên
J
2
=
=
2
2
1
).(
d
t
h
h
k
J
Trong đó: k
2
:Hệ số xét đến liên kết giữa dàn và cột. Lấy k
2
=1.6 vì dàn
liên kết cứng với cột
J

2
=
6.4
)
5.1
75.0
(
6.1
1
2
1
JJ
=×
Chọn: n=J
1
/J
2
=7
Tỷ số độ cứng giữa dàn và phần cột dưới
==
1417794
2238000
1
J
J
d
1.579
Dựa theo kinh nghiệm có thể chọn J
d
/J

1
=3 – 6 nên chọn J
d
/j
1
=4
Các tỷ số chọn này thỏa ãmn điều kiện:
η
ν
1.11
6
+
=
Với: ν =
==×=
30
2.16
4:
1
1
L
H
J
J
H
J
L
J
dd
2.16

η = J
1
/J
2
–1 = 7-1 = 6
Vậy :
61.11
6
1.11
6
×+
=
×+
η
= 1.62 < ν =2.16
Do đố khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng
dặt trực tiếp lên dàn, có thể coi dàn có độ cứng vô cùng ( J
d
=∝)
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 9
J
d
J
2
J
1
v
v
30 m
10.8

5.4
e
h
tr
v
h
d
(H.5)-Sơ đồ tính khung
16.2
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
2.Tính khung với tải trọng phân bố dều trên xà ngang
Dng phỉång phạp chuøn vë våïi áøn säú l ϕ
1
, ϕ
2

V chuøn vë ngang ∆ åí âènh cäüt.Khung âọi xỉïng v ti
trng âäúi xỉïng nãn ∆=0 , ϕ
1
=ϕ
2
=ϕ.
Phỉåong trçnh chênh tàõc:
r
11
ϕ + R
1p
= 0
trong âọ: r
11

: Täøng phn lỉûc momen åí cạc nụt trãn
ca khung khi gọc xoay ϕ=1
R
1p
: Täøng momen phn lỉûc ca nụt âọ do ti trng åí ngai gáy ra
Âãø tçm r
11
cáưn tênh
cätxa
MM &
l cạc momen åí cạc nụt cỉïng B ca x v khi
gọc xoay ϕ=1 åí hai nụt khung .Tênh theo cå hc kãút cáúu
1
1
2.0
30
4.2
2
EJ
JE
L
JE
M
d
xa
B
=
××
==
−

Qui ỉåïc dáúu: Momen dỉång khi lm càng thåï bãn trong ca cäüt v dn .Phn lỉûc
ngang dỉång khi hỉåïng tỉì bãn trong ra ngoi
=−= 1
2
1
J
J
µ
7-1=6
α = H
tr
/H=5400/16200 = 0.333
A = 1+α.µ = 1+ 0,333 × 6 = 2.998
B = 1+α
2
.µ = 1+ 0,333
2
× 6 = 1.665
C = 1+α
3
.µ = 1+ 0,333
3
× 6 = 1.22
F = 1+α
4
.µ = 1+ 0,333
4
× 6 = 1.074
K= 4AC-3B
2

= 4× 2.998× 1.22 - 3× 1.665
2
= 6.314
Váûy :
M
B
cäüt
=
=×
H
EJ
K
C
1
4
=×
×
−
2.16314.6
22.14
1
EJ
-0.047709EJ
1
Phn lỉûc åí âënh cäüt do ϕ =1 gáy ra :
=×
×
=×=
2
1

2
1
2.16
314.6
665.166
EJ
H
EJ
K
B
R
B
0.006029EJ
1
Hãû säú ca phỉång trçnh chênh tàõc
r
11
=
M
B
xà
+
M
B
cột
= 0.2EJ
1
+ 0.047709EJ
1
= 0.2477EJ

1
r
1P
=M
B
P
=
=
×
−=−
12
301.3
12
22
ql
-232.5 Tm
Gọc xoay : ϕ = - r
1P
/ r
11
= 232.5/ 0.24771EJ
1
= 938.635 / EJ
1
Mämen cúi cng
-ÅÍ âáưu x:
M
ì
B
x

=
M
B
xa
× ϕ + M
B
P
=0.2EJ
1
× 983.635 /EJ
1
– 232.5= -44.77 Tm
-Ở đầu cột :
M
ì
B
cäütì
=
M
B
cäüt
× ϕ = -0.0477EJ
1
× 938.635 /EJ
1
= -44.77 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 10
q
ϕ
1

ϕ
2
A
B
C
(H.6)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Ở các tiết diện khác thì tính bằng cách dùng trò số phản lực
ϕ
×=
BB
RR
= 0.006029 × 938.635 = 5.66 T
Vậy mômen ở đầu cột:
M
C
= M
B
+ R
B
× H
tr
= -44.77+ 5.66× 5.4 =-14.21 Tm
Mômen ở chân cột:
M
A
= M
B
+ R
B

× H = -44.77+ 5.66× 16.2 = 46.92 Tm
Biểu đồ mômen cho trên (H.7-a)
Mômen lệch tâm ở vai cột:
M
e
= A.e =38.63 × 0.375 =14.49 Tm
Trong đó: e=
=
−
2
dtr
hh
0.375 –Độ lệch tâm của hai phần cột
Nội lực trong khung do M
e
có thể tìm được bằng bảng phụ lục đối với cột
hai đầu ngàm. vì trường hợp này coi J
d
= ∝ và khung không có chuyển vò
ngang và tải trọng đối xứng. Dấu M
e
ngược với dấu trong bảng
Các công thức ở bảng cho
=
−+−
−=
eB
M
K
CB

M .
].4)1(3)[1(
αα
=
=−
×−+××−
− )49.14.(
314.6
]22.14)333.01(665.13)[333.01(
=2.66 Tm
=
+−−
−=
H
M
K
AB
R
e
B
.
)]1()[1(6
αα
=
=−×
+×−−
− )
2.16
49.14
(

314.6
)]333.01(998.2665.1)[333.01(6
= -1.31 T
Mômen tại các tiết diện khác
M
t
C
= M
B
+ R
B
×H
tr
= 2.66 –1.31 × 5.4=-4.41 Tm
M
C
d
= M
B
+ R
B
×H
tr
+ M
e
= 2.66 –1.31 × 5.4 + 14.49=10.08 Tm
M
A
= M
B

+ R
B
×H + M
e
= 2.66 –1.31 × 16.2 + 14.49=-4.07 Tm
Biểu đồ mômen cho trên (H.7-b)
Cộng biểu đồ (H.7-a) với biểu đồ (H.7-b) được biểu đồ cuối cùng do tải
trọng trên mái gây ra, cho trên (H.7-c)
M
B
= -44.77 +2.66 = -42.11 Tm
M
C
t
= -14.21 – 4.41 = -18.62 Tm
M
C
d
= -14.21 + 10.08 = -4.13 Tm
M
A
= 46.92 – 4.07 = 42.85 Tm
Lực cắt tại chân cột
Q
A
=
=
−−
8.10
85.4213.4

-4.35 T
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 11
46.92
44.77
14.21
M
q
=M
p
+
B
C
A
H.7-a
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
3.Tính khung với tải trọng tạm thời trên mái (Hoạt tải)
Ta có biểu đồ do hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trò số của mômen do
tải trọng thường xuyên ở biểu đồ trên hình (H.7-c) với trò số
p/q = 0.63 / 3.1 = 0.203
M
B
= -42.11 × 0.203 = -8.548 Tm
M
C
t
= -18.62 × 0.203 = -3.78 Tm
M
C
d
= -4.13 × 0.203 = -0.84 Tm

M
A
= 42.85 × 0.203 = 8.70 Tm
Biểu đồ cho trên hình (H.8)
4.Tính khung với trọng lượng dầm cầu trục:
Trọng lượng dầm cầu trục: G
dct
=1.728 đặt tại trục đỡ DCT và sinh ra
mômen lệch tâm
M
dct
= G
dct
× e =1.728 × 1.5/2 =1.296
Nội lực trong khung tìm đượcbằng cách nhân biểu đồ M
e
cới tỷ số –M
dct
/M
e
(vì 2 mômen ngược chiều nhau)
-M
dct
/M
e
=1.298 / 14.49 =-0.08958 Tm
Trọng lượng dầm cầu trục G
dct
là tải trọng thường xuyên nên phải cộng
biểu đồ mômen do G

dct
với biểu đồ hình (H.7-c) để được mômen do toàn bộ
tải trọng thường xuyên lên dàn và cột
M
B
= -42.11 + 2.66×(-0.08958) = -42.35 Tm
M
C
t
= -18.62 +(-4.41)× (-0.08958)= -18.22 Tm
M
C
d
= -4.13 +10.08×(-0.08958) = -5.03 Tm
M
A
= 42.85+ (-4.07)× (-0.08958) = 43.21 Tm
5.Tính khung với mômen cầu trục D
max
, D
min
M
max
, M
min
âäưng thåìi tạc dung åí hai cäüt . Xẹt trỉåìng håüp
M
max
åí cäüt trại , M
min

åí cäüt phi
Gii khung våïi så âäư chuøn vë våïi så âäư
x ngang vä cng cỉïng.ÁØn säú chè l chuøn
vë ngang ca nụt.
Phỉång trçnh chênh tàõc.
r
11
.∆+R
1P
= 0.
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 12
10.08
2,66
4.41
4.07
M
A
H.7-b
42.85
42.11
4.13
18.62
M
q
+A
H.7-c
M
max
M
min

J
d
= ∞
B
A
L
(H.8)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
r
11:
phn lỉûc liãn kãút thãm do ∆=1 gáy ra åí nụt trãn
Qui ỉåïc : Dáúu ca chuøn vë v dáúu ca phn lỉûc
trong liãn kãút hỉåïng tỉì trại sang phi l dỉång.
2
1
2
1
2
1
573.1
314.6
665.16.6
H
EJ
H
EJ
H
EJ
K
B

M
B
=×
×
=×=
−

3
1
3
1
3
1
698.5
314.6
998.21212
H
EJ
H
EJ
H
EJ
K
A
R
B
−=×
×
−=×
×

−=
−
Biãøu âäư mämen do ∆=1 gáy ra cn âỉåüc dng våïi cạc loải ti trng khạc nhỉ
Thay giọ , nãn ta tênh ln mämen tải cạc tiãút diãûn cäüt.
Tiãút diãûn tải vai cäüt.
2
1
3
1
2
1
326.0
4.5
698.5573.1
.
H
EJ
H
EJ
H
EJ
HRMM
trBBC
−=×−=+=
−−−
Chán cäüt.
2
1
3
1

2
1
125.5698.5573.1
.
H
EJ
H
H
EJ
H
EJ
HRMM
BBA
−=×−=+=
−−−
Ở cột phải, các trò số mômen bằng như vậy, nhưng khác dấu vì phản xứng.
Biểu đồ vẽ ở hình (H.9)
Phản lực trong liên kết thêm :
3
1
3
1
11
396.11698.5
.2
H
EJ
H
EJ
RRr

BB
−=−=−−=
−−
Mômen lệch tâm do cầu trục (e = h
d
/2)
M
max
=D
max
× e =158.9 ×
=
2
5.1
119.175 Tm
M
min
=D
min
× e = 42.84 ×
=
2
5.1
32.13 Tm
Vẽ biểu đồ mômen do M
max
và M
min
trong hệ

cơ bản. Cũng có thể dùng
kết quả tính với M
e
của

tải trọng mái (H.7-b) nhân với tỷ số
-M
max
/M
e
và -M
min
/M
e
=−=−
49.14
175.119
max
e
M
M
-8.225
=−=−
49.14
13.32
min
e
M
M
-2.217

Từ đó ta có mômen ở cột trái :
M
B
= (-8.225)× 2.66 = -21.88 Tm
M
t
C
=(-8.225)× (-4.41) = 36.27 Tm
M
d
C
=(-8.225)× 10.08 = -82.91 Tm
M
A
= (-8.225)× (-4.07) = 33.476 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 13
2
1
573.1
H
EJ
2
1
125.5
H
EJ
2
1
326.0
H

EJ
2
1
573.1
H
EJ
2
1
326.0
H
EJ
2
1
125.5
H
EJ
(H.9)
21.88
36.27
82.91
33.476
5.897
9.78 22.35
9.02
(H.10)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Phản lực: R
B
=(-8.225)× (-1.31) = 10.78 Tm
Ở cột phải :

M
B
= (-2.217)× 2.66 = -5.897 Tm
M
t
C
=(-2.217)× (-4.41) = 9.78 Tm
M
d
C
=(-2.217)× 10.08 = -22.35 Tm
M
A
= (-2.217)× (-4.07) = 9.02 Tm
Biểu đồ vẽ trên hình (H.10)
Phản lực: R
B’
=(-2.217)× (1.31) = -2.90 Tm.
Dấu của R
B’
là âm vì nó ngược chiều với R
B
Phản lực trong liên kết thêm :
r
1P =
R
B
+ R
B’
=10.78 – 2.90 =7.88 T

Chuyển vò ẩn số :
∆ =
1
2
3
1
11
1
20.11
/396.11
88.7
EJ
H
HEJ
r
r
p
=
−
−=−
Nhân biểu đồ mômen đơn vò với trò số ∆ này rồi cộng với biểu đồ mômen
trong hệ cơ bản do M
max
và M
min
, ta được :
Cột trái :
=−×= 88.2120.11
573.1
1

2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-4.26 Tm
=+×−= 27.3620.11
326.0
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
t
C
32.62 T
=−×−= 91.8220.11
326.0
1
2
2
1

EJ
H
H
EJ
M
d
C
-86.56 Tm
=+×−= 48.3320.11
125.5
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
A
-23.92 Tm
Lực cắt chân cột :
Q
A
=
=
+−
8.10
92.2356.86
-5.8 T

Lực dọc: N
B
= N
c
t
=0
N
C
d
=N
A
=D
max
=159.8 T
Ở cột phải:
=−×−= 897.520.11
573.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-23.52 Tm
=+×= 78.920.11
326.0

1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
t
C
13.52 T
=−×= 35.2220.11
326.0
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
d
C
-18.70 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 14
86.56
4.26
23.52

13.52
32.62
23.92
18.70
66.42
(H.11)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=+×= 02.920.11
125.5
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
A
66.42 Tm
Lực cắt chân cột :
Q
A
=
=
+
8.10
70.1842.66
7.88 T
Lực dọc: N

B
= N
c
t
=0
N
C
d
=N
A’
=D
min
=42.84 T
Biểu đồ mômen cho ở hình (H.11)
6.Tính khung với lực hãm T:
Lực hãm T đặt ở cao trình dầm hãm cách vai cột 0.8 m
Lực T cố thể tác dụng ở cột trái hoặc cột phải, chiều cột hướng vào cột
hoặc đi ra khỏi cột. Dưới đây giải khung với trường hơp lực T đặt vào cột
trái hùng từ trái sang phải. Các trường hợp khác của T có thể suy ra từ
trường hợp này
Trình tự tính toán giống như với M
mxx
, M
min
Vẽ biểu đồ do ∆ =1 gây ra trong hệ cơ bản và tính được:
3
1
11
396.11
H

EJ
r −=
Dùng công thức trong phụ lục tính được mômen và phản lực do T gây ra
trong hệ cơ bản. Lực T đặt các đỉnh cột 4.6 m
33.0
2.16
4.5
28.0
2.16
6.4
==<==
αλ

=
−+−+−+−
−= HT
K
CBCB
M
P
B

].2)2[()(]2)2[()1(
22
λαλαµλλ

+××
×−×+−
−= 2.16774.5
314.6

]22.12665.1)28.02[()28.01(
[
2


=××
×−×+×−×
+ 2.16774.5
314.6
]44,12665.1)28.0333.02[()28.0333.0(6
2

= -10.20 Tm
=×
+−−++−−
−= T
K
ABAB
R
B
)]2(.23[)()]2(23[)1(
22
λαλαµλλ
+×
+××−×−
−= 774.5
314.6
)]28.02(998.22665.13[)28.01(
2
B

R
+
=×
+×××−×−
774.5
314.6
)]28.0333.02(998.22665.13[)28.0333.0(6
2

= 4.12 T
Tính mômen tại tiết diện C và A, ngoài ra tính M
T
tại ở tiết diện D
(chỗ đặt T)
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 15
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
M
T
P
= M
B
+R
B
× (H
tr
- H
dct
) = -10.20 + 4.12× (5.4- 0.8) = 8.75 Tm
M
C

P
= M
B
+ R
B
×H
tr
- T×H
dct
= -10.20 + 4.12×5.4 -5.774×.0.8 = 7.429 Tm
M
A
P
= M
B
+ R
B
×H - T×(H
d
+H
dct
) = -10.20+4.12×16.2-5.774×(10.8-0.8) =
= -10.434 Tm
Biểu đồ mômen cho trên hình (H.12)
Cột bên phải không có nội lực nên mômen và phản lực bằng 0
Vậy: R
1P
= R
B
+R

B’
= 4.12 +0 = 4.12 T
1
2
1
3
11
1
86.5
396.11
12.4
EJ
H
EJ
H
r
R
P
=
−
×
−=−=∆
Mômen cuối cùng tại tiết diện khung
M =
P
MM +∆
−
.
=−×= 20.10
86.5

573.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-0.98 Tm
Tm
EJ
H
H
EJ
H
EJ
MHHRMM
P
CdcttrBBT
11.1175.8
86.5
)]8.04.5(
12.4573.1
[
)]([
1
2

3
1
2
1
=+×−−=
=+∆×−+=
−−
=+×−=+∆=
−
43.7
86.5
)
326.0
(
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
MMM
P
CCC
6.50 Tm
=−×−=+∆=
−
43.10
86.5

)
125.5
(.
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
MMM
P
AAA
-40.46 Tm
8.10
46.4050.6 +
=
A
Q
= 4.35 T
Đối với cột bên phải :
=×−=
1
2
2
1
86.5
)
573.1

(
EJ
H
H
EJ
M
B
-9.22 Tm
=×=
1
2
2
1
86.5
)
.326.0
(
EJ
H
H
EJ
M
C
1.91 Tm
=×=
1
2
2
1
86.5

)
125.5
(
EJ
H
H
EJ
M
A
30.03 Tm
=
−
=
8.10
91.103.30
A
Q
2.60 T
Biểu đồ cho trên hình (H.13)
6. Tính nội lực khung với tải trọng gió:
Ở đây tính cới trưòng hợp gió thổi từ trái qua phải. Với gió thổi từ phải qua
trái chỉ việc thay đổi vò trí cột,
Đã có biểu đồ
−
M
do ∆ =1 trong hệ cơ bản (H.9) và có :
3
1
11
396.11

H
EJ
r −=
Bây giờ chỉ trính mômen và phản lực do q và q’ gây ra trong hệ cơ bản
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 16
B’
C’
A’
10.20
8.75
T
10.434
A
C
(H.12)
0,98
11.11
40.46
9.22
1.91
30.03
6.50
(H.13)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Ở cột trái:
=××
×
×−××
−=×
−

−=
2
2
2
2
2.16621.0
314.612
22.18074.1655.19
12
89
qH
K
CBF
M
P
B
-9.00 Tm
=××
×
××−××
−=×
−
−= 2.16621.0
314.62
074.1998.2322.1665.12
2
3 2
qH
K
FACB

R
P
B
4.4
4
=×−×+−=−+=
2
4.5
621.04.544.400.9
2
.
2
2
tr
trBB
P
C
Hq
HRMM
5.92 Tm
=×−×+−=−+=
2
2.16
621.02.1644.400.9
2
.
2
2
Hq
HRMM

BB
P
A
-18.56 Tm
Ở cột phải do q’ gây ra. Tính mômen và phản lực bằng cách nhân giá trò
mômen và phản lực ở cột trái với tỷ số : - q’/q =-0.465/0.621 =-0.75
M
P
B’
= -9.00× (-0.75) =6.75 Tm
M
P
C’
= 5.92× (-0.75) =-4.44 Tm
M
P
A’
= -18.56× (-0.75) =13.92 Tm
R
P
B’
= 4.44× (-0.75) =-3.33 Tm
Biểu đồ cho trên hình (H.14)

Phản lực trong liên kết thêm:
R
1P
= R
B’
- R

B
- W = –3.33– 4.44 - 4.365 =-12.135 T
Và
1
2
3
1
11
1
236.17
396.11
125.12
EJ
H
H
EJ
r
R
P
=
−
−
−=−=∆
Cột trái :
=+×= 75.6)
236.17
(
573.1
1
2

2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
33.86 Tm
=+×−= 92.5)
236.17
()
.326.0
(
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
C
0.30 Tm
=−×−= 56.18
236.17
)
125.5
(

1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
A
-106.89 Tm
=
×
+
+
=+
−
=
2
8.10621.0
8.10
89.10630.0
2
.
d
d
AC
A
Hq
H

MM
Q
13.28 T
Cột phải:
=−×−= 00.9)
236.17
(
573.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-36.11 Tm
=−×= 44.4)
236.17
()
.326.0
(
1
2
2
1
EJ
H

H
EJ
M
C
1.18 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 17
33.86
106.89
36.11
102.26
0.30
1.18
(H.15)
9.00
18.56
6.75
13.92
5.92
4.44
(H.14)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=+×= 92.13
236.17
)
125.5
(
1
2
2
1

EJ
H
H
EJ
M
A
102.26 Tm
=
×
+
−
=+
−
=
2
8.10621.0
8.10
18.126.102
2
.
d
d
CA
A
Hq
H
MM
Q
12.71 T
Biểu đồ cho trên hình (H.15)

7.Xác đònh nội lực tính toán
Sau khi đã tính được các nội lực M,Q,N tại các tiết diện với từng loại tải
trọng, ta tiến hành tổ hợp tải trọng một cách bất lợi nhất để xác đònh các nội
lực tính toán và chọn tiết diện khung. Các kết quả ddwuwcj ghi vào bảng tổ
hợp dưới đây:
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 18
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
BNG NÄÜI LỈÛC KHUNG K1
SÄÚ
TT

LOẢI
TI TRNG

HÃÛ SÄÚ PHÁƯN CÄÜT TRÃN PHÁƯN CÄÜT DỈÅÏI
TÄØ TIÃÚT DIÃÛN B TIÃÚT DIÃÛN Ct TIÃÚT DIÃÛN Cd TIÃÚT DIÃÛN A
HÅÜP M N M N M N M N Q
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]
1 Tènh ti 1 -42.35 38.63 -18.22 38.63 -5.03 40.36 43.21 40.36 -4.35
2
Hoảt ti 1 -8.55 9.45
-3.78
9.45 -0.84 9.45 8.70 9.45 -0.88
mại 0.9 -7.695 8.505 -3.402 8.505 -0.756 8.505 7.83 8.505 -0.795
3 Mä men cáưn trủc 1 -4.26 0 32.62 0 -86.56 159.80 -23.92 159.80 -5.80
(mọc phủ bãn phi) 0.9 -3.834 0 29.358 0 -77.904 143.82 -21.528 143.82 -5.22
4 Mä men cáưn trủc 1 -23.52 0 13.52 0 -18.70 42.84 66.42 42.84 7.88
(mọc phủ bãn trại) 0.9 -21.168 0 12.168 0 -16.83 38.556 59.778 38.556 7.092
5 Lỉûc hm ngang 1 -0.98 0 6.50 0 6.50 0 -40.46 0 4.35
âàt åí cäüt phi 0.9 -0.882 0 5.85 0 5.85 0 -36.414 0 3.915

6 Lỉûc hm ngang 1 -9.22 0 1.91 0 1.91 0 30.03 0 2.60
âàt åí cäüt trại 0.9 -8.298 0 1.719 0 1.719 0 27.027 0 2.34
7 Giọ 1 33.86 0 0.30 0 0.30 0 -106.89 0 13.28
trại 0.9 30.474 0 0.27 0 0.27 0 -96.201 0 11.952
8 Giọ 1 -36.11 0 1.18 0 1.18 0 102.26 0 12.71
phi 0.9 -32.499 0 1.062 0 1.062 0 92.034 0 11.439
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 19
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
BNG TÄØ HÅÜP NÄÜI LỈÛC KHUNG K1
TIÃÚT
DIÃÛN

NÄÜI
LỈÛC

TÄØ HÅÜP CÅ BN 1 TÄØ HÅÜP CÅ BN 2
Mmax, N Mmin, N Nmax, M Mmax, N Mmin, N Nmax, M
M+ M- M+ M-
1,7 1,8 1,2 1,5,3,7 1,2,4,6,8 1,2,6,4,8 1,2,6,4,8
B M -8.49 -78.46 -50.90 -14.83 -112.01 -49.04 -49.04
N 38.63 38.63 34.85 38.63 47.14 47.14 47.14
1,3 1,5,4 1,2 1,3,5,8 1,2,5,4 1,2,5,4 1,2,5,4
Ct M 14.40 -11.20 -22.00 5.82 -15.30 -15.30 -15.30
N 38.63 38.63 48.08 38.63 47.14 47.14 47.14
1,5,4 1,3 1,3,5 1,5,4,8 1,2,3,5 1,2,4,5 1,2,3,5
Cd M 20.17 -91.59 -91.59 -14.95 -89.54 -100.52 -89.54
N 83.20 200.16 200.16 78.91 192.68 192.68 192.68
1,8 1,7 1,3,5 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,4,5,8 1,3,5,7
A M 145.47 -63.68 19.29 157.96 -110.93 157.96 -110.93
N 40.36 40.36 200.16 192.68 184.18 192.68 184.18

Qmax 1,7 8.93 1,2,4,5,8 17.30
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 20
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
IV. TÍNH CỘT:
1.Xác đònh chiều dài tính toán của cột
Từ bản tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính tiết diện cột là cặp M,N
ở tiêt diện B
M = -112.01 Tm ; N = 47.14 T
Để xác đònh chiều dài tính toán của phần cột dưới ta chọn cặp nội lực có N lớn
nhất, tực là cặp :
M = 157.96 Tm ; N = 192.68 T
Tính các hệ số
=×=×==
4.5
8.10
7
1
1
2
2
1
t
d
H
H
J
J
i
i
K

0.2857
654.0
0874.41
7
8.10
4.5
.
2
1
1
=
×
==
mJ
J
H
H
C
d
t
Trong đó:
===
14.47
68.192
2
1
N
N
m
4.0874

µ
1
= 1.87
µ
2
= µ
1
/ C
1
= 1.87 / 0.654 = 2.859
Vậy chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là:
- Cột trên : l
x2
= µ
2
× H
t
= 2.859× 5.4 =15.44 m
- Cột dưới: l
x1
= µ
1
× H
d
= 1.87 × 10.8 =20.2 m
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung là :
- Cột trên: l
y2
=H
t

– H
dc
=5.4 – 0.8 = 4.6 m
- Cột dưới : l
y1
= H
d
=10.8 m
2.Chọn tiết diện cột trên:
a)Chọn tiết diện:
Cột trên đặc, tiết diện chữ I đối xưng, chiều cao tiết diện h
tr
=750 mm
Độ lệch tâm :
e = M/N = 112.01 /47.14 = 238 cm
Giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng η = 1.4
Diện tích yêu cầu của tiết diện sơ bộ tính theo công thức gần đúng
=+=+= )
75
238
4.1(
2100
47140
)6,24.1(
. h
e
R
N
A
YC

γ
102.66 cm
2
Chọn b
c
= 40 cm
Chọn δ
b
= 1.4 cm
Lấy δ
c
=2.0 cm
Diện tích A = 259.4 cm
2
Các đặc trưng hình học:
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 21
400
750
710
20
14
(H-16)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=××+
×
+
×
=
=++=
]0.240)

2
0.71
(
12
0.240
[2
12
0.714.1
] )
2
(
12
.
[2
12
.
2
33
2
33
cc
bccbb
x
b
hbh
J
δ
δδ
= 243460 cm
4

=
×
+
×
=+=
12
4.10.71
12
400.2
.2
12
.
12
.
.2
33
33
bbcc
y
hb
J
δδ
cm
4
=
×
==
75
2434602
.2

h
J
W
x
x
6492 cm
3
cm
A
J
r
X
x
64.30
4.259
243460
===
cm
A
J
r
y
y
07.9
4.259
21350
===
===
4.259
6492

A
W
x
x
ρ
25.027 cm
Độ mảnh:
58.1
101.2
2100
.50.50
64.30
1544
6
=
×
=====
E
R
r
l
xx
x
x
x
λλλ
6.1
101.2
2100
.7.50.7.50

07.9
460
6
=
×
=====
E
R
r
l
yy
y
y
y
λλλ
b)Kiểm tra ổn đònh trong mặt phẳng khung:
Độ lệch tâm tương đối
027.25
238
==
x
e
m
ρ
=9.51
Hệ số ảnh hưởng tiết diện với 5< m <20. Tra bảngII.4 phụ lục II, ta có
η = 1.4-0.02
x
λ
= 1.4- 0.02×1.58 =1.37

Độ lệch tâm quy đổi: m
1
=η×m = 1.37× 9.51= 13.03
Từ
x
λ
và m
1
tra bảng II.2 phụ lục II, được ϕ
1t
= 0.105
Cột không cần kiểm tra bền vì A
th
=A
ng
và m
1
<20
Kiểm tra ổn đònh tổng thể trọng mặt phẳng uốn
=
×
==
4.259105.0
47140
.
1
A
N
ϕ
σ

1731 KG/cm
2
< γR =2100 KG/cm
2
c)Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng khung
Trước hết, tính giá trò mômen ở đầu cột với tiết diện đã có M
2
= -112.01 Tm. Ứng
với từng trường hợp tải trọng , đã cộng được giá trò rương ứng ở đầu kia là :
M
1
= -6.67 Tm
Mômen ở 1/3 đoạn cột là :
M
= 2(M
2
– M
1
)/3 = -76.89 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 22
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Giá trò mômen quy ước M’ dùng để kiểm tra ổn đòn ngoài mặt phẳng khung là giá
trò max(M
1
/2,
M
, M
2
/2). Mà M
2

/2

= 112.01/2 =56 Tm < M’ .
Nên lấy giá trò M’=-76.89 Tm để kiểm tra ổn đònh tổng thể ngoài mặt phẳng khung
Độ lệch tâm tương đối :
6492
4.259
1014.47
1089.76'
3
5
×
×
×
=⋅=
x
ng
W
A
N
M
m
=6.5 >5
Dựa vào bảng II.5 phụ lục II, xác đònh hệ số α,β
α = 0.9
λ
y
=50.7 < λ
c
=3.14

RE /
=99.3, chọn β=1
Tính C = C
5
(2-0.2m
x
) + C
10
(0.2m
x
– 1)
trong đó: C
5
= β(1+ αm
x
) = 1/(1+0.9×6.5) =0.146
C
10
=1/(1+ m
x
j
y
/j
d
) = 1/(1+ 6.5) =0.133
C = 0.146(2-0.2×6.5) + 0.133(0.2×6.5-1)= 0.142
Tra bảng II.1 phụ lục II được ϕ
y
=0.86
Điều kiện ổn đònh ngoài mặt phẳng khung:

σ
y
=N/(Cϕ
y
A
ng
)=47.14×10
3
/(0.142×0.86×259.4) =1488.10 < γR=2100KG/cm
2
-Kiểm tra ổn đònh cục bộ:
Với bản cánh cột, theo bảng 3.3 có
38.16
2100
10.2
)58.11.036.0()1.036.0(][
6
0
0
=
×
×+=+=
R
E
b
λ
δ
Tiết diện đã chọn có b
o
/d =(40 –1.4)/(2×2) = 9.65 < 16.38

Với bản bụng cột, vì khả năng chòu lực của cột được xác đònh theo diều kiện ổn
đònh tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn [h
o
/d
b
] xác đònh theo bảng
3.4
Ứng với m =9.51 >1 và
λ
=1.58 > 0.8, ta có :
44.53
2100
101.2
)58.15.09.0()5,09,0(][
6
0
=
×
×+=+=
R
E
b
h
λ
δ
Tiết diện đã chọn có h
o
/δ
b
=71.0/1.4 =50.71 < 53.44

Vậy tiết diện đã chọn như hình (H-17) là thỏa mãn
3.Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng
Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1 (nhánh cầu
trục ) là M
1
, N
1
; và cho nhánh 2 (nhánh mái) là M
2
, N
2

a)Chọn tiết diện nhánh
Sơ bộ giả thiết chon khoảng cách hai trục nhánh C≈ h =1.5 m. Khoảng cách từ
trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục (nhánh 1):
y
1
= 0.55C = 0.55×1.5 =0.83 m; y
2
= C – y
1
=1.5-0.83 =0.67 m
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo M
1
=-91.59 Tm, N
1
=200.16 T
=+×=+⋅=
5.1
59.91

5.1
67.0
16.200
12
11
C
M
C
y
NN
nh
150.465 T
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 23
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính theo M
2
=157.96 Tm, N
2
=192.68 T
=+×=+⋅=
5.1
96.157
5.1
83.0
68.192
21
22
C
M
C

y
NN
nh
211.923 T
Giả thiết hệ số ϕ = 0.8 , diện tích yêu cầu của nhánh là
=
×
×
==
21008.0
10465.150
3
1
1
R
N
A
nh
ycnh
ϕγ
89.56 cm
2
=
××
×
==
210018.0
10923.211
3
2

2
R
N
A
nh
ycnh
ϕγ
126.15 cm
2
Theo yêu cầu độ cứng, chọn bề rộng cột dưới (chiều cao tiết diện nhánh)
b =50 cm
Nhánh 1 dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ ba bản thép có kích thước như sau:
A
nh1
= 46×1.2 + 2×2×20 = 135.2 cm
2
Tính các đặc trưng hình học của nhánh 1
=
×
+
××
=
12
462.1
12
2022
33
1x
J
2673 cm

4
cmAJr
nhxx
45.42.135/2673/
111
===
=××+
×
+
×
= ]20224
12
220
[2
12
462.1
2
33
y
J
55840 cm
4
cmAJr
nhyy
32.202.135/55840/
111
===

Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một bản thép 460×20 và hai thép góc đều cạnh
L200×14 (H-18), có A

1g
=54.6; trọng lượng 1 m dài =42.8 KG; Z
10
=5.46 cm
Diện tích tiết diện nhánh 2
A
nh2
= 46× 2 + 2× 54.6 =201.2 cm
2
Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết
diện nhánh mái là z
o

z
o
= ∑A
i
z
i
/ ∑A
i
=(92×1 + 2×54.6×7.46)/201.2 =4.506 cm
Các đặc trưng hình học của tiết diện

=−++−+
×
= ])506.446.7(6.542097[2)1506.4(92
12
246
22

3
2x
J
6308 cm
4
cmr
x
6.52.201/6308
2
==
=−++
×
= ])46.525(6.542097[2
12
462
2
3
2y
J
62111 cm
4
cmr
y
57.172.201/62111
2
==
Tính khoảng cách giữa hai trục nhánh
C = h – z
o
=150 – 4.51 =145.49 cm

Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 1
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 24
200
500
460
20
1.2
(H-17)
12
500
20
20
(H-18)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=×
+
== 49.145
2.2012.135
2.201
2
1
C
A
A
y
nh
87.02 cm
Và khỏang cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2
y
2

=C – y
1
=145.49- 87.02 =58.47 cm
Mômen quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x
∑ ∑
=+=
nhixix
AyJJ .
2
= 2673 +6308 + 135.2×87.02
2
+ 201.2×58.47
2
=1720631 cm
4
r
x
=71.52 cm
b)Xác đònh hệ thanh bụng
Khoảng cách các nút giằng a= 145 cm. Thanh hội tụ tại trục nhánh
Chiều dài thanh xiên :
cmCaS 4.20549.145145
2222
=+=+=
Góc α giữa trục thanh và trục thanh giằng xiên:
tgα=145.49/130 =1.119; α =48
o
; sinα =0.745
Sơ bộ chọn thanh xiên là thép góc L125×8 có A
tx

=19.7 cm
2
; r
min
=2.49 cm
Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q = 17.30 T là:
N
tx
=Q/2Sinα =17.30/(2×0.745)= 12.23 T
Độ mảnh của thanh xiên: λ
max
=S/ r
min
=205.4/ 2.49 =82.49
Tra bảng II.1 phụ lục II : ϕ
min
=0.73
Kiểm tra điều kiện ổn đònh:
=
××
==
×
7.1973.075.0.
3
1023.12
tx
A
tx
tx
N

tx
ϕγ
σ
1134 KG/cm
2
< R=2100 KG/cm
2
Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x là :
===
52.71
2020
1
x
x
x
r
l
λ
28.24
Với α =48
o
, tra bảng 3.5 được: K =28
120][7.35
7.19
4.336
2824.28
22
=<=+=+=
λλλ
tx

xtd
A
A
K
. Tra bảng II.1 phụ lục II,
được ϕ = 0.91
Tính lực cắt quy ước:
Q
qư
=7.15×10
-6
(2330-E/R)N/ϕ =2.015 T
Nhận thấy rằng, lực cắt đã dùng để tính thanh giằng Q> Q
qư
, do vậy không cần
phải tính lại thanh bụng xiên và λ
td
Thanh bụng ngang tính theo lực cắt Q
qư
=2.015 T Vì Q
qư
rất nhỏ, chọn thanh
bụng theo độ mảnh giới hạn {λ} =150. Dùng một thép góc đều cạnh L63×4; r
min
=1.25 cm
λ = 145.49 /1.25 = 116 < {λ} =150
c)Kiểm tra tiết diện đã chọn
Nhánh 1
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 25
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

=+×=+⋅=
49.145
59.91
49.145
47.58
16.200
12
11
C
M
C
y
NN
nh
143 T
Độ mảnh của nhánh λ
y1
=l
y1
/r
y1
=1080/ 20.32 =53.15
λ
x1
=l
nh1
/ r
x1
= 145/4.45 =32.58

Từ λ
max
= λ
y1
=53.15 , tra bảng được ϕ
min
=0.835
Kiểm tra ứng suất
=
×
×
==
2.135835.0
10143
3
1min
1
nh
nh
A
N
ϕ
σ
1267 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
Nhánh 2

=

×
+×=+⋅=
49.145
1096.157
49.145
02.87
68.192
2
21
22
C
M
C
y
NN
nh
224 T
Độ mảnh của nhánh λ
y2
=l
y2
/r
y2
=1080/ 17.57 =61.47
λ
x2
=l
nh2
/ r
x2

= 145/5.6 =25.89
Từ λ
max
= λ
y2
=61.47 , tra bảng được ϕ
min
=0.815
Kiểm tra ứng suất
=
×
×
==
2.201815.0
10224
3
2min
2
nh
nh
A
N
ϕ
σ
1366 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x
Với cặp 1: e

1
=91.59/200.16 =0.458 m = 46 cm;
m=e
1
(A/J
x
)y = 46×(336.4/1720631)×87.02 = 0.78

23.1/ == ER
tdtd
λλ
Theo m =0.78,
td
λ
=1.23 , tra bảng II.3 phụ lục II, được ϕ
1t
=0.669
N
1
/(ϕ
1t
.A) = 200.16×10
3
/ (0.669×336.4) = 889.39 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
Với cặp 2: e
1
=157.96/192.96 =0.8198 m = 82 cm;

m=e
1
(A/J
x
)y = 82×(336.4/1720631)×58.47 = 0.94

23.1/ == ER
tdtd
λλ
Theo m =0.94,
td
λ
=1.23 , tra bảng II.3 phụ lục II, được ϕ
1t
=0.623
N
1
/(ϕ
1t
.A) = 157.96×10
3
/ (0.623×336.4) = 754 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
d)Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột
Đường hàn liên kết thanh giằng vào nhánh cột chòu lực N
tx
= 12.23 T
Với các loại thép có R

btc
< 4300 KG/cm
2
, dùng que hàn ∋42 thí R
gh
=1800 cm
2
;
R
gt
= 1550 KG/cm
2
β
t
R
gt
=1×1550 =1550 KG/cm
2
β
h
R
h
=0.7×1800 =1260 KG/cm
2
, lấy (βRg )
min
=1260 KG/cm
2
để so sánh
Thanh xiên là thép góc L125×8, giả thiết chiều cao đường hàn sống h

s
=8 mm;
chiều cao đường hàn mép h
m
=6 mm
Chiều dài cần thiết của đường hàn sống l
hs
và đường hàn mép để liên kết thép
góc thanh bụng xiên vào má cột :
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 26
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=
××
×
==
75.012608.0
122307.0
)(
7.0
min
γβ
gs
hs
Rh
N
l
11.3 cm
=
××
×

==
75.012606.0
122303.0
)(
3.0
min
γβ
gm
m
Rh
N
l
6.5 cm
Đường hàn thanh bụng ngang L63×4 vào nhánh cột tính đủ chòu lực cắt Q
qư
=2.015 T rất bé. Vì vậy chọn theo cấu tạo với h
s
=6 mm ;h
m
=4 mm; l
h
= 5 cm.
3.2 Thiết kế các chi tiết cột:
1.Nối hai phần cột
Nội lực tính toán mối nối cột M=14.40 Tm; N
tư
=38.63 T và M =-15.30 Tm;
N
tư
=47.14 Tm

a)Tính toán , thiết kế mối nối hai phần cột
Dự kiến mối nối khuếch đại ở cao hơn mặt trên vai cột b
t
= 500 mm. Mối nối cánh
ngoài , cánh trong và bụng cột tiết hành trên cùng một tiết diện
Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chòu (M=14.40Tm; N=38.63 T)
=
−
+=+=
)02.05.0(
14.14
2
63.38
2
1
'
11
b
MN
S
ngoai
48.77 T
Cánh ngoài nối bằng đường hàn đối đầu thẳng, chiều dài đường hàn bằng bề rộng
cánh cột trên (400 mm), chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên
(20mm)
Ứng suất trong đường hàn đối đầu nối cánh ngoài:
=
−×
×
==

)140(2
1077.48
3
hh
ngoai
h
l
S
δ
σ
625.256 KG/cm
2
< R
nh
γ = 2100 Kg/cm
2
Chọn bản nối “K” có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều
rộng bản cánh cột trên
Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh trong phải chòu (M=-15.30Tm; N=47.14 T)
=
−
+=+=
)02.05.0(
30.15
2
14.47
2
1
'
22

b
MN
S
trongi
55.46 T
Ứng suất trong đường hàn đối đầu thẳng nối cánh trong:
=
−×
×
==
)140(2
1046.55
3
hh
trong
h
l
S
δ
σ
711.026 KG/cm
2
< R
nh
γ = 2100 Kg/cm
2
Mối nối bụng cột, tính đủ chòu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt ở cột trên khá
bé, đường hàn lấy theo cấu tạo, hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng
chiều cao thép bảng bụng (14 mm)
b)Tính toán dầm vai

Dầm vai tính như dầm đơn giản nhòp l= h
d
=1.5 m
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 27
S
tr
=55.46
750
1500
A=B
B=27.37
M
max
=20.53
Tm
(H-19)