Đồ án kết cấu thép 2 thiết kế nhà công nghiệp một tầng một nhịp L=24m
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (566.77 KB, 57 trang )
đồ án kết cấu thép
Đề tài : Thiết kế môn học kết cấu thép
(ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp )
A-Đề bài
I - Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế khung ngang nhà xởng 1 tâng, 1 nhịp có cửa mái & cầu trục đi dọc bên trong xởng với
các số liệu:
1. Nhịp khung: 24(m)
2. Bớc khung B = 12(m)
3. Số bớc khung: 5
4. Số cầu trục trong xởng : 2
5. Chế độ làm việc:trung bình
6. Sức trục Q = 200(T) 3,Tiến độ thực hiện
1, Nhận đợc sơ đồ sinh viên phải triển khai ngay trong thời gian 2 tháng
2,Trong quá trình thực hiện đề tài của sinh viên bắt buộc phải thông qua giáo viên hớng dẫn tối
thiểu các lần với nội dung hoàn thành sau:
Lần1: Lựa chọn sơ đồ kết cấu, tải trọng tác dụng lên khung và dàn
Lần2: tính toán nộilực,tổ hợp nội lực khung và dàn,lựa chọn nội lực tính toán
Lần3: tính toán và bố trí các tiết diện của cột ,lựa chọn dàn và phơng án bố trí bản vẽ
(kèmtheo thuyết minh đợc chế bản )
Lần4: Bảnvẽ và thuyết minh tính toán đã hoàn thiện(đều đợc chế bản và vẽ trên máy vi tính )
7.
8. Kết cấu bao che :Tôn
9. Địa điểm xây dựng: Bắc Giang.
II yêu cầu thiết kế:
1,tính toán thiết kế một khung điển hình gồm
Hệ giằng mái ,hệ giằng cột
Cột,các liên kết của cột
Hệ dàn mái (về cấu tạp và một số nút cơ bản )
2,Thể hiện một khổ giấy A
1
gồm:
Sơ đồ mặt bằng bố trí lới cột
Sơ đồ khung ngang nhà
Hệ giằng cột và các chi tiết của cột ,các mặt cắt cột
Dàn mái và các nút điển hình khuyếch đại dàn
Bảng thống kê thép cho một dàn mái.
Sinh Viên: Ngô Thế Đông
Lớp: XDD-44-ĐH
1
đồ án kết cấu thép
B - tính toán
I-Xác định sơ bộ kích th ớc khung ngang
1-Sơ đồ khung ngang:
Lựa chon sơ đồ khung ngang nh hình vẽ:
2- Bố trí khung ngang:
-Hệ thống lói cột nh hình vẽ, nhà nhịp :L =24 m, bớc
khung B=12m , để đảm bảo bền vững cho kết cấu bao che
cần bố trí thêm khung chống gió ( gômg cột và xà ngang,
các cột cách nhau không quá 6 m).
Hình 2: Bố trí khung.
3- Xác định kích th ớc đứng:
- Chiều cao H
2
từ đỉnh ray đến đáy kết cấu chịu lực
H
2
=H
c
+ 100 + f
H
c
: chiều cao cầu trục, tra bảng VI.1 sách thiết kế k.c.t nhà công nghiệp
ta có : H
ct
= 4800(mm)
(100 là khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo )
f : khoảng cách xét đến độ võng của vì kèo và việc bố trí thanh canh dới
( f = 200 ữ 400 . ta lấy f = 400)
- Thay vào ta có H
2
= 5.3 (m)
- Chọn H
1
=12,7m H= H
1
+ H
2
=12,7+5,3=18 m. (Theo quy pham QPXD 57-73thì H là bội số
của 1,2 khi nhỏ hơn 10,8 m và của 1,8 nếu lớn hơn 10,8 m.)
- Chiều cao dầm cầu chạy:
H
dct
=(1/8ữ1/10).l
dct
=(1/8ữ1/10).12=(1.2ữ1.5)m
chọn H
dct
= 1.5m,H
r
=200mm
-Chiều cao phần cột trên :
H
tr
= H
2
+ H
r
+ H
dct
=5300+1500+200=7000(mm)
- Chiều dài phần cột dới:
H
d
= H H
tr
+ H
3
= 18-7000+1000=1200(mm). (H
3
=1000, là chiều sâu chôn cột dới mặt nền)
2-X ác định kích th ớc ngang
-Kích thớc cơ bản là nhịp khung : l= 24 m.
-Sức nâng cầu trục Q=200(tấn)
Ta có Q<75tấn chọn: a= 500mm và =1000 L
c
=L-2 =24000-2.1000=22000(m)
Lấy khoảng cách từ mép ngoài cột đến trục định vị a=250mm
Bề rộng phần cột trên :
h
tr
= (1/12 ữ 1/10)H
tr
=(1/12 ữ 1/10)700
lấy htr =600(mm)
Bề rộng phần cột dới :
h
d
= a + =500 + 1000 = 1500(mm)
Bề rộng phần cột dới phải thoã mãn điều kiện:
h
d
>
20
1
H =1/20(18000) = 900 (để đảm bảo độ cứng)
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
2
đồ án kết cấu thép
3.Kích th ớc dàn .
-Chọn dàn hình thang liên kết cứng với cột
-Chiều cao đầu dàn là: h
0
=2200mm
-Độ dốc cánh trên i=1/10
chiều cao giữa giàn là 2200+
10
1
x
2
2400
=3400=3,4 m
Cửa mái
L
cm
=(
3
1
2
1
ữ
)L = 8m- 12m . Chon bằng 8m
h
cm
= 2,2m
Gồm lớp kính cao1,2m ; bậu trên cao 0,2m bậu dới 0,8m .
4. Hệ giằng :
- Bố trí các hệ giằng mái và hệ giằng cột
- Hệ giằng là một bộ phận trọng yếu của kết cấu nhà, có các tác dụng :
+ Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian của kết cấu chịu lực của nhà.
+ Chịu các tải trọng tác dụng theo phơng dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung nh gió lên
tuờng hồi, lực hãm của cầu trục.
+ Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu thanh dàn, cột vv
+ Làm cho dựng lắp an toàn thuận tiện
*)Hệ thống giằng của nhà xởng đợc chia làm 2 nhóm : giằng mái và giằng cột
4.1-Hệ giằng ở mái:
- Hệ giằng ở mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dới dàn trở lên, chúng đợc
bố trí nằm trong các mặt phẳng cánh trên dàn mặt phẳng cánh dới dàn và mặt phẳng đứng giữa dàn.
4.1.1-Giằng trong mặt phẳng cánh trên
- Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các
thanh chống dọc nhà.Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn,
tạo nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập nên
bố trí hai đầu khối nhiệt độ.Khi khối nhiệt độ quá dài thì bố trí thêm ở quảng giữa khối ,sao cho
khoảng cảch giữa chúng không quá 50-60m. Các dàn còn lại đợc liên kết vào các khối cứng bằng
xà gồ hay sờn của tấm mái.
- Thanh chống dọc nhà dùng để cố định các nút quan trọng của nhà:nút đỉnh nóc(bắt buộc), nút đầu
dàn, nút dới chân cửa trời.Những thanh chống dọc này cần thiết để đảm bảo cho độ mảnh của cánh
trên trong quá trình dựng lắp không vợt quá 220
4.1.2-Giằng trong mặt phẳng cánh d ới.
- Giằng trong mặt phẳng cánh dới đợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên,nghĩa là ở 2 đầu của khối
nhiệt độ & ở khoảng giữa, cách 50-60m. Nó cùng với giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không
gian bất biến hình .Hệ giằng cánh dới tại đầu hồi nhà dùng làm gối tựa cho cột hồi, chịu gió thổi lên
tờng hồi nên còn gọi là dàn gió.
- Trong những nhà xỡng có cầu trục Q>10 tấn, hoặc có cầu trục chế độ làm việc nặng,để tăng độ
cứng cho nhà, cần có thêm hệ giằng cánh dới theo phơng dọc nhà .Hệ giằng này đảm bảo sự làm
việc cùng nhau giữa các khung, truyền tải trọng cục bộ tác dụng lên một khung, sang các khung lân
cận .Bề rộng của giằng thờng lấy bằng chiều dài khoang đầu tiên của cánh dới dàn. Trong nhà xỡng
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
3
đồ án kết cấu thép
nhiều nhịp, hệ giằng dọc đợc bố trí dọc 2 hàng cột biên & tại một số hàng cột giữa, cách nhau 60-
90m theo phơng bề rộng nhà.
4.1.3-Hệ giằng đứng .
Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng, có tác dụng cùng với các giằng nằm tạo nên
khối cứng bất biến hình giữ cố định & vị trí cho dàn vì kèo khi dựng lắp.Thông thờng hệ giằng
đứng đợc bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn (hoặc dới chân cửa trời), cách
nhau 10-15m theo phơng dọc nhà.Theo phơng dọc nhà chúng đợc đặt tại các gian có giằng nằm ở
cánh trên & cánh dới. Kết cấu chịu lực của cửa trời cũng có các hệ giằng cánh trên, hệ giằng đứng
nh đối với dàn mái.
4.2-Hệ giằng ở cột.
- Hệ giằng ở cột đảm bảo sự bất biến hình & độ cứng của toàn nhà theo phơng dọc, chịu các tải
trọng tác dụng dọc nhà & bảo đảm ổn định của cột.
- Trong mỗi trục dọc mỗi khối nhiệt độ cần có ít nhất một tấm cứng,các cột khác tựa vào tâm cứng
bằng các thanh chống dọc.Tấm cứng cần có 2 cột, dầm cầu trục, các thanh ngang & các thanh chéo
chữ thập.Các thanh giằng cột bố trí suốt chiều cao của 2 cột đĩa cứng trong phạm vi đầu dàn, chính
là hệ giằng đứng của mái, lớp trên từ mặt dầm cầu trục đến mút gối tựa dới của dàn kèo; Lớp dới
bên dới dầm cầu trục cho đến chân cột.Các thanh giằng lớp trên đặt trong mặt phẳng trục cột;Các
thanh giằng lớp dới đặt trong 2 mặt phẳng của 2 nhánh.
- Tấm cứng phải đặt vào khoảng giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở biến dạng nhiệt
độ của các kết dọc.Nếu khối nhiệt độ quá dài một tấm cứng không đủ để giữ cố định cho toàn bộ
các khung thì dùng 2 tấm cứng, sao cho khoảng cách từ đầu khối đến trục tấm cứng không quá 75m
và khoảng cách giữa trục hai tấm cứng không quá 50m
- Sơ đồ các thanh của tấm cứng có nhiều dạng; chéo chữ thập một tầng đơn giản nhất hoặc hai tầng
khi cột cao kiểu khung cổng khi bớc cột 12m hoặc khi cần làm lối đi thông qua.
- Trong các gian đầu và gian cuối của khối nhiệt độ, cũng thờng bố trí giằng lớp trên. Giằng này
tăng độ cứng dọc khung , truyền tải trọng gió từ dàn gió đến đĩa cứng. Các thanh giằng lớp trên này
tơng đối mảnh nên có thể bố trí ở hai đầu khối mà không gây ứng suất nhiệt độ đáng kể.
II-Tính tải trọng tác dụng lên khung
1.Tải trọng tác dụng lên dàn
1.1-Tải trọng th ờng xuyên
1.1.1 Tải trọng các lớp mái
- Đợc tính toán theo cấu tạo của mái nh bảng sau:
Cấu tạo lớp máI Tải trọng tiêu
chuẩn(kg/m
2
)
Hệ số vợt
tải (n)
Tải trọng tính
toán (kg/m
2
)
1.Panel(1.5ì6)m
150 1.1 165
2. lớp cách nhiệt (=12)
cm
60 1.2 72
3. ximăng lót
27 1.2 32
4. lớp chống thấm
20 1.2 24
5. gách lá nem
80 1.1 88
Cộng
337 381
- Đổi ra phân bố trên mặt bằng với đọ dốc i=1/10 có cos= 0.995
2
/339
995.0
337
mdaNg
tc
m
==
2
/399
995.0
381
mdaNg
tt
m
==
1.1.2-Trọng l ợng bản thân dàn và hệ giằng
- Đợc tính sơ bộ theo công thức:
g
đ
=1.2ì
đ
ìL = 1.2ì0.6ì24 = 17,28daN/m
2
Trong đó: n=1.05 là hệ số vợt tải
1.2 là hệ số kể đến trọng lợng các thanh giằng
đ
là hệ số trọng lợng dàn lấy bằng 0.6 ữ 0.9
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
4
đồ án kết cấu thép
1.1.3-Trọng l ợng kết cấu cửa trời
g
cm
= nì
cm
ìL
cm
Để tính chính xác hơn tải trọng nút dàn lấy g
ct
=12-18 daN/m
2
Chọn g
ct
tc
=15(daN/m
2
)
g
ct
rr
= 15.1.1=16.5(daN/m
2
)
g
ct
tt
=16,5.l
cm
= 16,5.12=148.5(daN/m)
1.1.4-Trọng l ợng cánh cửa trời và bậu cửa trời
-Trọng lợng cánh cửa (kính+khung)
2
/35 mdaNg
tc
k
=
.
-Trọng lợng bậu trên và bậu dới:
mdaNg
tc
b
/100=
.
Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa & bậu cửa là:
g
kb
=(1.1ì35ì1.2ì9)+(1.1ì100ì9)=1405.8 (daN)
- Để tiện tính toán khung ta thay chúng bằng lực tơng đơng phân bố đều trên mặt bằng nhà :
g = (g
m
+ g
d
)B +
L
Lg
cmcm
ì
+
L
Bghg
bkk
)( +ì
g=(399+17,28).12+
24
12)1002,1.35(
24
9.5,148 +
+
=5122,05daN/m
1 .2-Tải trọng tạm thời
- Theo TCVN 2737-95 tải trọng tạm thời trên mái là:
P
tc
=75daN/m
2
mặt bằng với hệ số vợt tải n
p
=1.3
Tải trọng tính toán phân bố đều trên đờng ngang là:
P=n
p
ìp
tc
ìB=1.3ì75ì12=1170 (daN/m).
2-Tải trọng tác dụng lên cột
2.1-Do phản lực của dàn.
-Tải trọng thờng xuyên:
)(6,61464
2
24.05,5122
2
.
daN
Lg
A ===
.
-Tải trọng tạm thời:
)(14040
2
24.1170
2
.
' daN
Lp
A ===
.
2.2-Do trọng l ợng dầm cầu trục.
- Tính sơ bộ theo công thức:
G
dct
=
dct
.l
2
dct
(daN).
Trong đó l
dct
: Nhịp cầu trục tính bằng m (bằng bớc cột B).
dct
: Là hệ số trọng lợng dầm cầu trục , lấy
dct
=45.
G
dct
=45ì12
2
= 6480(daN).
G
dct
đặt ở vai đỡ dầm cầu trục là tải trong thờng xuyên.
2.3-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 đợc xác
định bằng cách dùng đờng ảnh hởng của phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cầu
trục sát nhau ở vào vị trí bất lợi nhất
- Cầu trục Q=200T ; L
k
= 22 (m) , trong lợng cầu trục G = 190T , B
ct
= 10400mm, khoảng cách giữa
các báng xe là=840*4+1840*2+1980 =9020 mm, số bán xe ở một bên là :n= 8, áp lực xe lên ray là:
P
c
1max
= 38 T và p
c
2max
= 39 T
-Đặt các bánh xe nên ray đờng ảnh hởng của phản lực tựa ( Hinh3 )
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
5
đồ án kết cấu thép
Hinh 3 : Đ ờng ảnh h ởng và vị trí bánh xe cầu trục.
Tính đợc:
D
max
= n n
c
)(
max
yip
i
c
= 1.2.0,85.(38.(0,248+0,318+0,471+0,542+0.426+0.356+0.203+0.143)
+39.(0.706+0.776+0.930+1+0.885+0.661+0.591))=285.88(T)
+, áp lực nhỏ nhất của bánh xe:
)(75,1038
8
190200
max1
0
min1
TP
n
GQ
P
c
ct
c
=
+
=
+
=
)(75,939
8
190200
max2
0
min2
TP
n
GQ
P
c
ct
c
=
+
=
+
=
D
min
= n ì n
c
yp
c
min
=1,2.0,85.4,5(0,475+0,481+1+0,6335) =11,89(T)
(Trong đó n
o
=0.85 Là hệ số tổ hợp)
2.4-Do lực hãm của xe con.
- Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe tính theo công thức:
)(7.1
8
)72200(05.0
)(05.0
0
1
T
n
GQ
T
xe
tc
=
+
=
+
=
( n
0
:Số bánh xe một bên cầu trục).
- Lực hãm ngang T
1
tc
truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm, giá trị T cũng xác định
bằng đờng ảnh hởng nh khi xác định D
max
& D
min
.
T=n
o
.n.T
1
tc
.y
I
= 0.85ì1.2.0,35. (0,475+0,481+1+0,6335) =0,05(T).
3-Tải trọng gió tác dụng lên khung.
- Tải trọng gió đợc tính theo TCVN 2737-95 cho nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn
36m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió.
áp lực gió tiêu chuẩn ở độ cao 10m thuộc khu vực II-B. q
o
=80(daN/m
2
).
hệ số k với địa hình che khuất 0,61ở độ cao 10m
0,71 ở độ cao 15m
0,78 ở độ cao 20m
Nội suy ỏ độ cao 10,8m k=0,611,ở độ cao 16,55mk=0,732
Để tiện tính toán đổi chiều dài này thành tải trọng phân bô đêu suốt chiều dài tính toán của cột bằng
cách nhân với hệ số =1,04
Các hệ số khí động lấy theo bảng ghi trên hình vẽ , trong đó -0,42là trị số c
1
đợc nội suy với góc
dốc của mái là 1/10 tơng đơng với góc 6
0
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
6
q'
q
®å ¸n kÕt cÊu thÐp
Sinh Viªn: Ng« ThÕ §«ng Trang
Líp: XDD-44-§H
7
đồ án kết cấu thép
- Tải trọng gió phân bố đều tác dụng lên cột :
+ Phía đón gió : q=nìq
o
ìkìCìB(kg/m)
n:hệ số vợt tải = 1,3
B:bớc khung
c:hệ số khí đông phía đón gió
q=1.3ì80ì0,611ì0.8ì12ì1,04=634,42(daN/m).
+ Phía trái gió : q=nìq
o
ìkìCìB(kg/m).
q=1.3ì80ì0,611ì0.4ì12ì1,04=317,21(daN/m).
(trong đó: n=1.3 Hệ số vợt tải).
- Tải trọng gió trong phạm vi mái từ đỉnh cột đến nóc mái đa về tập trung ở cao trình cánh dới dàn
mái.
W=nìq
o
ìkìBìC
i
ìh
i
W=1.3ì80ì0.672ì12( 0.8ì2.2 0,42ì1,35 + 0.7ì1,75 0.8ì0.45)
= 1725,94(KN)
- Trong đó: h
i
: là chiều cao từng đoạn ứng với hệ số khí động C
i
.
K=0,672
III-Tính toán nội lực khung
1-Sơ bộ chọ tỷ số độ cứng giữa các bộ phận khung
- Mômen qoán tính dàn
à
.
2
.
max
R
hM
J
d
d
=
- Trong đó: M
max
là mômen uốn lớn nhất trong xà ngang,coi nh dầm đơn giản chịu tải trọng đứng
tính toán.
)(567727.
8
)7,116,50(
8
).(
2
2
max
KNm
lpg
M =
+
=
+
=
h
d
chiều cao giữa dàn (tại tiết diện có M
max
)
h
d
=355 (cm)
à hệ số kể đến độ dốc cánh trên & sự biến dạng của các thanh bụng
i = 1/10 nên à = 0.8
vậy :
)(38387338.0
21002
35556770000
4
cmJ
d
=ì
ì
ì
=
- Mômen tính toán của tiết diện cột dới đợc xác định theo công thức gần đúng:
2
1
max
1
.
.
)2(
d
A
h
RK
DN
J
+
=
- Trong đó: N
A
phản lực tựa của dàn truyền xuống
N
A
= A + A
,
= 687,38+157,95=845,33(KN)
D
max
= 409,3(KN)
K
1
hệ số phụ thuộc vào loại cột & bớc cột:
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
8
R
M
2
Hệ cơ bản
1
=
1
q
=
1
đồ án kết cấu thép
- Khi cột bậc thang bớc cột 12(m) K
1
=3,2ữ3,8 ở đây chọn K
1
=3,5
)(226385100.
21005,3
)24093084533(
42
1
cmJ =
ì
ì+
=
- Mômen quán tính phần cột trên :
101
4.0
.
6,1
1
2
1
2
2
1
2
JJ
h
h
K
J
J
d
tr
=
=
=
ta lấy n=10
- Trong đó: K
2
: Hê số xét đến liên kết giữa dàn & cột.
Dàn liên kết cứng với cột, K
2
=1.2ữ1.8 ở đây lấy K
2
=1.6
- Tỷ số độ cứng giữa dàn và cột dới:
9,16
226385
3838733
1
==
J
J
d
- Các tỷ số này đã chọn thoã mãn điều kiện:
1.11
6
+
- Với =
76,6
27
8,10
9,16
.
.
.
1
1
===
JL
HJ
H
J
L
J
dd
; =
91
2
1
=
J
J
- Vậy:
91,11
6
+
=1,39 < =6,76
- Do đó khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn, có
thể coi dàn là cứng vô cùng(J
d
=)
2-Tính khung với tải trọng phân bố trên xà ngang.
- Dùng phơnh pháp chuyển vị, với ẩn số là góc xoay
1
&
2
& đợc chuyển vị ngang ở đỉnh. Tr-
ờng hợp ở đây khung đối xứng & tải trọng đối xứng nên =0 &
1
=
2
= . ẩn số là 2 góc xoay ở nút
khung.
-Phơnh trình chính tắc : r
11
.+R
1P
=0
- Trong đó : r
11
tổng phản lực mômen các nút trên của khung khi góc xoay =1
R
1P
tổng mômen phản lực ở nút đó do tải trọng ngoài:
- Để tìm r
11
cần tính
M
xa
B
&
M
cột
B
là các mômen ở nút cứng của xà & cột khi góc xoay
=1 ở hai nút khung
M
xa
B
tính theo công thức (cơ học kết cấu):
1
1
25,1
27
9,162
.2
JE
JE
L
JE
M
d
xa
B
=
ììì
==
- Để tính
cột
B
M
của thanh có tiết diện thay đổi có thể dùng các công thức ở bảng III-1 ở Phụ luc.
- Ta quy ớc dấu nh sau:
Mômen dơng khi làm căng thớ bên trong của cột & dàn, phản lực ngang là dơng khi có dấu từ bên
trong ra bên ngoài .Tức là đối với cột trái thì hớng từ phải sang trái, ta hiểu phản lực là lực do nút
tác dụng lên thanh.
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
9
đồ án kết cấu thép
-Tính các trị số:
H=H
d
+H
tr
=3,8+7,6 = 11,4(m)
à=J
1
/J
2
-1=10-1=9
=
33,0
4.11
8,3
==
H
H
tr
A=1+ìà=1+0,33ì9 = 3,97
B=1+
2
ìà=1+ 0,33
2
ì9 = 1,98
C=1+
3
ìà=1+0,33
3
ì9 = 1,32
F =1+
4
ìà=1+0,33
4
ì9 = 1,106
K=4AC - 3B
2
= 4ì3,97ì1,32-3(1,98)
2
= 9,2
Vậy:
1
11
cot
05,0
4,11
.
2,9
32,14.
.
4
EJ
JE
H
JE
K
C
M
B
=
ì
=
=
- Phản lực ở đỉnh cột do =1 gây ra là:
1
2
1
2
1
.01.0
4.11
.
.
2,9
98,16
.
.
.6
JE
JE
H
JE
K
B
R
B
=
ì
==
- Vởy : r
11
=
cột
B
xà
B
MM
= 1,25EJ
1
+ 0.05EJ
1
= 1,3EJ
1
R
1P-
Tổng phản lực mômen ở nút B do tải trọng ngoài gây ra.
)(73,3784
12
273,62
12
.
22
1
KNm
LP
RM
P
P
B
=
ì
===
- Giải phơng trình chính tắc ta đợc:
=-
1111
1
33,2911
3,1
73,3784
EJEJr
R
P
=
=
- Mômen cuối cùng ở đỉnh cột :
M
B
=
ì
C
B
M
= - 0.05EJ
1
ì
1
33,2911
EJ
= - 145,56(KNm)
- ở các tiết diện khác thì tính bằng trị số phản lực:
R
B
=
)(11,29
EJ
33,2911
01.0.
1
1
KNEJR
B
==
- Vậy mômen ở vai cột:
M
C
=M
B
+R
B
H
tr
= -145,56+29,11ì3,8 = - 34,9 (KNm)
- Mômen ở chân cột:
M
A
=M
B
+R
B
.H= - 145,56+29,11.11,4 = 477,41(KNm)
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
10
đồ án kết cấu thép
- Mômen phụ sinh ra ở vai cột do sự lệch tâm của trục cột trên với trục cột dới bằng :
M
e
= A ì e
- Trong đó :
e=
)(3.0
2
4.01
2
m
hh
trd
=
=
M
e
=687,38ì 0.3 =206,2 (KNm)
- Nội lực trong khung do M
e
có thể tìm đợc bằng bảng ở phụ lục đối với cột 2 đầu ngàm .Vì trong
trờng hợp này có thể coi J
d
= & ngoài ra khung không có chuyển vị ngang vì có tải trọng đối
xứng.Dấu M
e
ngợc với dấu trong bảng:
( )
[ ]
[ ]
( )
)(35,392,206
2,9
32,1.4)33,01(98,1.3)33,01(
.
C413)1(
KNm
M
K
B
M
eB
=
+
=
=
+
=
( )
[ ]
( )
( ) ( )
[ ]
)(08,26
4.11
2,206
2,9
33,0197,398,133.016
.
1AB1.6
KN
H
M
K
R
e
B
=
+
=
=
+
=
- Mômen tại các tiết diện khác:
tr
c
M
=M
B
+R
B
.H
tr
= 39,35 26,08ì3,8 = - 59,75(KNm)
d
c
M
=M
B
+R
B
.H
tr
+M
e
= -59,75+206,2 =146,45(KNm)
M
A
= M
B
+ R
B
.H+ M
e
=39,35-26,08.11,4+206,2 = -51,76(KNm)
- Cộng biểu đồ ta đợc biểu đồ mômen cuối cùng do tải trọng thờng xuyên gây ra toàn mái.
M
B
= - 145,56 + 39,35 = -106,21(KNm)
)(35,18145,1469,34
)(85,2475,599,34
KNmM
KNmM
d
c
tr
c
=+=
==
M
A
= 477,41-51,76 = 425,65(KNm)
Q
A
=
KN
H
MM
H
MM
t
t
CB
d
d
CA
14,32
6,7
35,18165,425
=
=
=
Biểu đồ mômem tổng cộng
3-Tính khung với tải trọng tạm thời trên mái(hoạt tải)
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
11
đồ án kết cấu thép
- Ta có ngay biểu đồ do hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trị số của mômen do tải trọng thờng
xuyên gây ra với tỷ số :
231,0
78,5059
1170
==
q
p
M
A
= 425,65.0,231=98,33(KNm)
)(74,5231,0.85,24
)(89,41231,0.35,181
KNmM
KNmM
tr
c
d
c
==
==
M
B
= -106,21.0,231 = -24,53(KNm)
Biểu đồ mô men
4-Tính khung với trọng l ợng dầm cầu trục: -Trọng lợng dầm cầu trục G
dct
= 5040daN đặt vào trục
nhánh đở dầm cầu trục & sinh ra mômen lệch tâm:
M
dct
=G
dct
.e=50,4.0,3=15,2(KNm)
- Nội lực khung tìm đợc bằng cáh nhân biểu đồ M
e
với tỷ
e
dct
M
M
(vì hai mômen nay đặt cùng vị
trí nhng ngợc chiều nhau).
073,0
2,206
2,15
==
e
dct
M
M
-Trọng lợng dầm cầu trục G
dct
là tải trọng thờng xuyên nên phải cộng biểu đồ mômen do G
dct
với nội
lực do tĩnh tải gây ra để đợc biểu đồ mômen do toàn bộ tải trọng thờng xuyên lên dàn & lên cột.
M
B
= 39,35.(-0,073)-106,21=-106,89(KNm)
)(65,17035,181)073,0(45,146
)(48,2085,24)073,0.(75,59
KNmM
KNmM
d
c
tr
c
=+=
==
M
A
= -51,76.(-0,073)+425,65=429,42(KNm)
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
12
J
d
=
M
max
M
min
b b'
c
a a'
c'
a'
c'
b'
a
c
b
J
d
=
=
1
M
B
R
B
a
c
b
đồ án kết cấu thép
5-Tính khung với mômen cầu trục : M
max,
M
min
- M
max
,M
min
đồng thời tác dụng ở 2 cột, M
max
cột trái hoặc có thể cột phải.Dới đây xét trờng hợp
M
max
ở cột trái, M
min
ở cột phải.
-Giải khung bằng phơng pháp chuyển vị với sơ đồ xà ngang cứng vô cùng, ẩn số chỉ còn là chuyển
vị ngang của nút.
- Phơng trình chính tắc:
r
11
+ R
1P
= 0
- Trong đó :
+ r
11
là phản lực ở liên kết thân do chuyển vị đơn vị =1 gây ra ở nút trên. Dấu của chuyển vị
& dấu của phản lực trong liên kết thêm quy ớc hớng từ trái sang phải là dơng.Dùng bảng phụ lục
tính đợc mômen & phản lực ngang ở đầu B của cột.
- Mômen do chuyển vị nút trên =1 dùng công thức của bảng III-2
3
1
3
1
3
1
2
1
2
1
2
1
.
1,5
.
2,9
97,312
.
12
.
29,1
.
2,9
98,1.6
.
6
H
JE
H
JE
H
JE
K
A
R
H
JE
H
JE
H
JE
K
B
M
B
B
=
ì
=
=
===
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
13
đồ án kết cấu thép
(Chiều dơng của mômen lấy theo hình vẽ của bảng cùng trùng với quy ớc đã chọn về dấu của
mômen uốn của cột trái ).
- Mômen tại các tiết diện :(trong hệ cơ bản)
2
1
3
1
2
1
.
41,08,3
.
1,5
.
29,1.
H
JE
H
JE
H
JE
HRMcM
tr
BB
==+=
2
1
3
1
2
1
.
.81,3.
1,5.
.29,1.
H
JE
H
H
JE
H
JE
HRMM
BBA
=
+=+=
- Cột bên phải có các trị số mômen & phản lực cùng trị số mômen nhng ngợc dấu.
- phản lực trong liên kết gối tựa :
r
11
=
3
1
3
1
.2,10.
1,52.2
H
JE
H
JE
R
B
=ì=
- R
1P
phản lực trong liên kết gôí tựa do tải trọng ngoài gây trong hệ cơ bản.
- Để xác định nội lực do M
max
, M
min
gây ra trong hệ cơ bản ta nhân nội lực do M
e
gây ra với tỷ số : -
e
M
M
max
cho cột trái và -
e
M
M
min
cho cột phải
- Cột trái:
99,0
2,206
7,204
max
=
=
e
M
M
- Cột phải:
288,0
2,206
45,59
min
=
=
e
M
M
-Từ đó có mômen ở cột trái do M
max
gây ra trong hệ cơ bản :
M
B
= -0,99.39,35=-38,96(KNm)
)(98,144)45,146(99,0
)(15,59)75,59(99,0
KNmM
KNmM
d
c
tr
c
==
==
M
A
= -0,99(-51,76)=51,24(KNm)
R
B
= -0,99(-26,08)=25,82(KNm)
- Mômen ở cột phải:
M
B
,
= -0,288.39,35=-11,33(KNm)
(KNm)18,42)45,146(288,0
(KNm)2,17)75,59.(288,0
,
,
==
==
d
c
tr
c
M
M
M
A
,
=-0,288.51,76=15(KNm)
- Phản lực:
R
B
,
= -0,288(-26,08)=-7,51(KN)
- Vậy: R
1P
= R
B
,
+ R
B
= -33,33
- Giải phơng trình chính tắc:
=
1
2
1
3
11
1
.
268,3
2,10
33,33
JE
H
EJ
H
r
R
P
=
ì
ì
=
- Nhân biểu đồ mômen do =1 với và cộng với mômen ngoại lực trong hệ cơ bản.Ta đợc biểu đồ
mômen cuối cùng:
M =
M
.+M
P
- ở cột trái:
M
B
=
(KNm)17,4396,38)
.2,10
33,33
.(
29,1
1
2
2
1
=
JE
H
H
EJ
M
A
=
(KNm)69,6324,51)
.2,10
33,33
(
81,3
1
2
2
1
=+ì
JE
H
H
EJ
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
14
đồ án kết cấu thép
(KNm)89,8498,144)
2,10
33,33
(
41,0
(KNm)49,6015,59)
2,10
33,33
(
41,0
1
2
2
1
1
2
2
1
=ì
=
=+ì
=
EJ
H
H
EJ
M
EJ
H
H
EJ
M
d
c
tr
c
+ Lực cắt chân cột :
Q
A
=
)(5,19
6,7
49,8469,63
T
H
MM
H
MM
t
t
CB
d
d
CA
=
+
=
=
+ Lực dọc : N
B
=
0N
tr
c
=
N
A
=
)(3,409
max
KNDN
d
c
==
- Cột bên phải :
+ Mômen:
M
B
=
(KNm)54,1533,11)
.2,10
33,33
.(
29,1
1
2
2
1
=
JE
H
H
EJ
M
A
=
(KNm)41,2715)
.2,10
33,33
(
81,3
1
2
2
1
=+ì
JE
H
H
EJ
(KNm)52,4318,42)
2,10
33,33
(
41,0
(KNm)53,182,17)
2,10
33,33
(
41,0
1
2
2
1
1
2
2
1
=ì
=
=+ì
=
EJ
H
H
EJ
M
EJ
H
H
EJ
M
d
c
tr
c
+ Lực cắt:
Q
A
=
)(96,8
8,3
53,1854,15
KN
H
MM
H
MM
t
t
CB
d
d
CA
=
=
=
+ Lực dọc:
N
B
,
=N
B
=0
N
A
,
=D
min
=
d
c
N
= 118,9(KN)
- Biểu đồ mômen cuối cùng :
6 -Tính khung với
lực ngang T:
- Lực T đặt ở cao trình hãm cách vai khoảng h
dcc
= 1(m)
- Lực T có thể tác dụng ở cột trái hay cột phải ,chiều hớng vào cột hoặc đi ra khỏi cột.
- Dới đây giải khung với trờng hợp lực T dặt vào cột trái hớng từ trái sang phải .Các trờng hợp khác
có thể suy ra từ trờng hợp này.
- Phơng trình chính tắc :
r
11
+ R
1P
= 0
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
15
đồ án kết cấu thép
- Ta tính đợc r
11
nh trong trờng hợp trớc
r
11
=
3
1
2,10
H
EJ
- Dùng công thức trong phụ lục tính đợc mômen & lực cắt do T gây ra trong hệ cơ bản
- Lực T đặt cách đỉnh cột khoảng :
H
tr
- h
dcc
=2,8 (m)
=
4.11
8,3
4.11
8,2
=<
-Tính M
B
& R
B
theo công thức ở phụ lục :
( ) ( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
( )
[ ]
KNmTm
HT
K
CB
K
M
T
B
5,1)(15,04.1105.0
2,9
32,1298,125,033,0.2)25,033,0(9
2,9
7.1298,125,0225,01
22C2B2.1
2
2
2
==ì
ì+
+
+
ì+
=
=
+
+
+
=
2
à
( ) ( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
KNT
T
K
AB
K
AB
R
T
B
4,3)(34,005,00
67.8
25,033,029,3298,1325,033,09
67.8
25,0297,3298,1325,01
.
2232231
2
2
22
==
+ììì
+
+
+ìì
=
=
+
+
+
=
à
- Tính nội lực cột trái:
+ Tính mômen tại tiết diện C,A,B ngoài ra tính M
T
ở tiết diện D(chỗ đặt lực T):
( )
( )
)(96,32)16,7(5,04,11.4,35,1.
)(92,105,08,3.4,35,1
)(02,88,2.4,35,1
KNmHHTHRMM
KNmhTHRMM
KNmhHRMM
dctdBB
T
A
dcttrBB
T
c
dcttrBB
T
D
=++=++=
=+=+=
=+=+=
- Cột bên phải không có ngoại lực nên mômen & phản lực trong hệ cơ bản bằng không.
- Vởy R
1P
=R
B
= 3,4(KN)
=
1
2
11
1
27,3
EJ
H
r
R
P
=
- Mômen cuối cùng tại tiết diện cột khung:
M=
M
.+M
P
+ Cột bên trái:
M
B
=
)(72,25,1
.
.27,3
29,1
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
=
M
T
=
( )
[ ]
dcttr
BB
hHRM +
.+M
T
=
=
+ 8,2
1,529,1
3
1
2
1
H
EJ
H
EJ
)(47,5002,8
268,3
1
2
KNm
EJ
H
=+
M
c
=
.M
c
+
)(26,1292,10
.
268,3
41,0
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
M
T
c
=+
=
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
16
a'
c'
b'
a
c
b
J
d
=
J
d
=
a'
b'
c'
b
a
c
Hệ cơ bản
q
W'
q'
W
đồ án kết cấu thép
M
A
=
.M
A
+
)(41,45
.
268,3
81,3
96,32
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
M
T
A
=
=
Q
A
=
)(6,7 KN
H
MM
d
cA
=
+
+ Đối với cột bên phải ta có:
M
B
,
=
.
,
B
M
+
)(22,427,3.29,1 KNmM
T
B
==
M
C
,
=
)(34,1)268,3(41,0 KNm=
M
A
,
=
)(45,12268,3.81,3 KNm=
Q
A
= Q
A
,
= T = 7,6KN
7-Tính khung với tải trọng gió:
- ở đây tính với trờng hợp gió thổi từ trái qua phải. Với trờng hợp gió thổi từ
phải qua trái chỉ việc thay đổi vị trí cột.
- Ta có biểu đồ
M
do =1 gây ra trong hệ cơ bản & tính đợc :
r
11
=
3
1
2,10
H
EJ
- Ta tính mômen & phản lực do q & q
gây ra trong hệ cơ bản
- Đối với cột trái :
)(06,434.1134,6
2,9.12
32,18106,1.98,1.9
.12
.8.9
2
2
2
2
KNmHq
K
CFB
M
P
B
=ì
ì
=
=
)(2,314.1134,6
2,9.2
106,1.97,3.332,1.98,1.2
.2
3.2
KNHq
K
FACB
R
P
B
=ì
=
=
)(35,99
2
4,11.34,6
4,11.2,3106,43
2
.
.
)(73,29
2
8,3.34,6
8,3.2,3106,43
2
.
.
22
2
2
KNm
Hq
HRMM
KNm
Hq
HRMM
BB
P
A
tr
trBB
P
c
=+=+=
=+=+=
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
17
®å ¸n kÕt cÊu thÐp
- C¸c trÞ sè cét ph¶i do q
’
t¸c dông ®îc suy ra tõ cét tr¸i b»ng c¸ch nh©n víi hÖ sè
5,0
42,634
21,317
'
−=−=
q
q
)(6,15)5,0)(2,31(
)(675,49)5,0).(35,99(
)(87,14)5,0).(73,29(
)(53,21)5,0).(06,43(
'
'
'
'
KNR
KNmM
KNmM
KNmM
P
B
P
A
P
C
P
B
−=−=
=−−=
−=−=
=−−=
- Do ®ã : R
1P
= R
B
’
-R
B
=-15,6-31,2=-46,8(KN)
∆=
1
2
1
3
11
1
3,52
.74.10
8,46
EJ
H
JE
H
r
R
P
=
−
−
=−
- Gi¸ trÞ cña biÓu ®å m«men cuèi cïng:
+ Cét tr¸i:
M
B
=
)(407,2406,43
.
3,52
29,1
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
=−
M
C
=
)(29,873,29
.
3,52
41,0
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
=+−
M
A
=
)(65,29835,99
.
3,52
81,3
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
−=−
−
Q
A
=
)(81,92
2
8,3.34,6
8,3
65,29829,8
2
.
KN
Hq
H
MM
d
d
AC
=+
+
=+
−
+ Cét ph¶i:
M
B
=
)(94,4553,21
.
3,52
29,1
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
−=+
−
M
C
=
)(643,688,14
.
3,52
41,0
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
−=−
M
A
=
)(58,14968,49
.
3,52
81,3
1
2
2
1
KNm
JE
H
H
EJ
−=+
Q
A
=
)(6,43
2
8,3.17,3
8,3
58,149643,6
2
.
KN
Hq
H
MM
d
d
AC
=+
+−
=+
−
Sinh Viªn: Ng« ThÕ §«ng Trang
Líp: XDD-44-§H
18
®å ¸n kÕt cÊu thÐp
Thø
tù t¶i
träng
Lo¹i
t¶i
träng
HÖ
sè
tæ
hîp
Cét trªn Cét díi
TiÕt diÖn B TiÕt diÖn Ct TiÕt diÖn Cd tiÕt diÖn A
M N M N M N M N Q
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 T¶i
träng
thêng
xuyªn
1 -106,21 687,35 -24,85 687,35 181,35 687,35 425,65 687,65 32,14
2 t¶i
träng
t¹m
thêi
trªn
m¸i
1
0,9
-24,53
-22,07
157,95
142,15
-5,74
-5,16
157,95
142,15
41,89
37,01
157,95
142,15
98,33
88,49
157,95
142,15
7,42
6,678
3 Mom
en
cÇu
trôc
(mãc
trôc
bªn
tr¸i)
1
0,9
-43,17
-38,85
60,49
54,44
-84,89
-76,4
409,3
368,37
63,69
57,32
409,3
368,37
19,5
17,55
Sinh Viªn: Ng« ThÕ §«ng Trang
Líp: XDD-44-§H
19
®å ¸n kÕt cÊu thÐp
4 Mom
en
cÇu
trôc
(mãc
trôc
bªn
ph¶i)
1
0,9
-15,54
-13,986
18,53
16,67
-43,52
-39,17
118,9
107,01
27,41
24,67
118,9
107,01
8,96
8,06
5 Lùc
h·m
lªn
cét
tr¸i
1
0,9
±2,72
±2,48
±50,47
±45,42
±12,26
11,04
±45,41
±40,7
±7,6
±6,84
6 Lùc
h·m
lªn
cét
ph¶i
1
0,9
±4,22
±3,8
±1,34
±1,21
±1,34
±1,21
±12,45
±11,2
±7,6
±6,84
7 Giã
tr¸i
1
0,9
24,407
21,96
8,29
7,46
8,29
7,46
-298,65
-268,78
92,81
83,53
8 Giã
ph¶i
1
0,9
-45,94
-41,346
-6,63
-5,96
-6,63
-5,96
149,58
134,62
43,6
39,24
TiÕt
diÖn
Néi
lùc
Tæ hîp c¬ b¶n 1 Tæ hîp c¬ b¶n 2
M
+
max
N M
max
N
N
max
, M M
-
max
N M
-
max
N N
max
, M
M
+
M
-
M
+
M
-
B
M
N
-
-
1,8
-152,15
687,38
-
1,2
-130,74
845,33
-
1,2,4,6,8
-187,41
829,53
-
1,2,4,6,8
-187,41
829,53
C
t
M
N
1,3,5
86,11
687,35
1,2
-30,59
829.5
-
1,2
-30,59
829,5
1,3,5,7
-8,66
687,35
1,2,8
-35,97
829,5
-
1,2,8
-35,97
829,5
C
d
M
N
-
1,3,5
84,2
1096,65
-
1,3,5
84,2
1096,65
-
1,2,3,5,8
124,96
1197,87
-
1,2,3,5,8
124,96
1197,87
Sinh Viªn: Ng« ThÕ §«ng Trang
Líp: XDD-44-§H
20
đồ án kết cấu thép
A
M
N
1,4,5
498,47
806,25
-
1,3,5
443,93
1096,65
-
1,2,4,5,8
714,13
916,51
1,3,5,7
442,27
1055,87
1,2,3,5,8
766,33
1177,87
1,2,3,5,7
257,29
1177,87
Qmax 1,3,5 59,24 1,2,3,5,8
102,48
IV-Tính cột:
1-Xác định chiều dài tính toán của cột:
- Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để chọn tiết diện cột:
+ Phần cột trên :Tiết diện B M=18,741Tm
N=82,95T
- Các cặp khác có trị số nội lực nhỏ nên không nguy hiểm bằng cặp đã chọn.
- Để chọn tiết diện cột dới có thể chọn nhiều cặp tuỳ thuộc vào tính toán bộ phận nào đấy.
- Để xác định chiều dài tính toán của các phần cột ta chọn cặp có (N
nhánh
)
max
lớn nhất:
M=76,63Tm
N=117,79 T
- Tính các hệ số:
K
1
=
2,0
8,3
6,7
.
10
1
.
1
2
1
2
===
tr
d
H
H
J
J
i
i
C
1
=
84,0
42,1.1
10
.
32,14
53,4
.
2
1
==
mJ
J
H
H
d
tr
- Trong đó:
42,1
95,82
79,117
2
1
===
N
N
m
- Từ K
1
& C
1
tra bảng II-6a phụ lục II ta đợc à
1
=2,48
tính đợc à
2
=
95,2
84,0
48,2
C
==
1
à
Vậy:
+chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là:
-cột trên: L
x2
=à
2
.H
tr
=2,48.3,8=9,24m
-cột dới: L
x1
=à
1
.H
d
=2,95.7,6=22,42m
+chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung là:
-cột trên: L
Y2
=H
tr
-h
dct
=3,8-1=2,8m
-cột dới: L
Y1
=H
d
=7,6m
2-Chọn tiết diện cột trên:
2.1-Chọn tiết diện:
-Cột trên chọn đặc, tiết diện chữ H đối xứng, chiều cao tiết diện đã chọn từ trớc:
a=b
tr
=400mm
+Độ lệch tâm: e=
cmm
N
M
2323,0
95,82
74,18
===
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
21
đồ án kết cấu thép
Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hởng hình dạng tiết diện =1,25(do tiết diện chữ H).
Diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức:
A
YC
=
( )
2
3
77,92
40
23
.3,225,1
1.2300
10.95,82
8,22,2
.
cm
b
e
R
N
tr
=
+=
+
Dựa vào các điều kiện cấu tạo: chiều dày bản bụng khoảng (1/50ữ1/100).H
tr
nhng không nhỏ hơn
8mm(vì cột đở dàn),bề rộng cánh chọn trớc theo điều kiện đảm bảo ổn định ngoài mặt phảng khung
b
C
=(1/20ữ1/30).H
tr
ta chọn tiết diện nh hình vẽ dới đây:
Diện tích tiết diện vừa chọn:
Bản bụng: A
b
=36.1,2=43,2cm
2
Bản cánh: A
C
=2.20.2=80cm
2
A=A
b
+A
C
=43,2+80=123,2cm
2
Tính các đặc trơng hình học của tiết diện:
+Mômen quán tính:
J
X
=
42
33
3,3357220.2.19
12
2.20
.2
12
36.2,1
cm=
+
+
J
Y
=
4
33
2671
12
2.1.36
12
20.2.2
cm=+
+Bán tính quán tính & các chỉ số khác:
r
x
=
cm
A
J
X
5,16
2,123
3,33572
==
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
22
đồ án kết cấu thép
r
Y
=
cm
A
J
Y
66,4
2,123
2671
==
W
X
=
3
6,1678
40
3,33572.2
.2
cm
b
J
tr
X
==
X
=
cm
F
W
X
X
54,18
2,123
3,3337
==
+Độ mảnh:
X
=
56
10.5,16
24,9
2
2
==
X
X
r
L
+Độ mảnh quy ớc:
60
66,4
10.8,2
85,1
10.1,2
2300
.56.
2
2
Y
6
X
===
===
Y
Y
X
r
L
E
R
2.2-Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng khung:
+Độ lệch tâm tơng đối: m=
69,2
54,18
23
X
==
e
+Hệ số ảnh hởng tiết diện với 0,1 m 5
=(1,75-0,1m)-0,02(5-m)
x
=(1,75-0,1.2,69)-0,02(5-2,69).1,85=1,39
+Độ mảnh quy đổi: m
1
=.m=1,39.2,69=3,74
từ m
1
&
X
tra bảng II-2 phụ lục II ta đợc
lt
=0,279
-Kiểm tra điều kiện ổn định:
x
=
2
3
/2,2413
279,0.2,123
10.95,82
.
cmKg
F
N
lt
==
trị số vợt quá:
%100.
2,2413
23002,2413
%100.
=
x
x
=4,6%<5%
đảm bảo ổn định trong mặt phẳng khung
2.3-Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng.
-Mômen tính toán khi kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng là mômen lớn nhất tại tiết diện ở 1/3 cột.
-Mômen tính toán tại tiết diên B (đỉnh cột) có trị số
M
B
=18,7Tm do các tải trọng (1,2,4,6,8)
Vậy mômômen tơng ứng tại tiết diện kia(tiêt diện C) do các tải trọng này là:
M
C
=-24,85-5,16+16,67-1,21-5,96=-20,51 Tm
( )
( )
TmMMMM
T
CB
T
C
3,19
3
2
.51,207,1851,20
3
2
. =
++=
+=
M
=max
Tm
M
M
M
C
B
3,19
2
,
2
, =
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
23
đồ án kết cấu thép
+Độ lệch tâm e
=
cmm
N
M
2323,0
95,82
3,19
'
===
+Độ lệch tâm tơng đối m
X
theo M
m
X
=
24,1
54,18
23
X
'
==
e
c
=3,14
3,992100/10.1,214,3/
6
==RE
y
=60<
c
=1
=0,65+0,005m
x
=0,65+0,005.1,24=0,67
c=
55,0
24,1.67,01
1
.1
=
+
=
+
x
m
Từ
y
=60 tra bảng II-1 phụ lục II ta đợc
Y
=0,827
+Điều kiện ổn định:
Y
=
2
3
Y
/3,1480
2,123.827,0.55,0
10.95,82
cmKg
FC
N
==
Y
< R=2100Kg/cm
2
2.4-Kiểm tra ổn định cục bộ:
+Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh
b
O
=(b
C
-
b
)/2=(20-1,2)/2=9,4
ta có 0,8
85,1=
4
( )
( )
23,17
2100
10.1,2
.85,1.1,036,0 1,036,0
6
C
=+=+=
R
E
b
O
23,177,4
2
4,9
CC
=
<==
OO
bb
Bản cánh đảm bảo ổn định cục bộ
+ổn định cục bộ của bản bụng:
-ổn định cục bộ của bản bụng cột chịu nén lệch tâm phụ thuộc vào độ mảnh của cột, vật liệu làm
cột, hình dáng tiết diện cột, độ lệch tâm tơng đối m & hệ số đặc trơng phân bố ứng suất pháp trên
bản bụng. =(-
1
)/
Trong đó:
=
y
J
M
A
N
X
X
.+
,
1
=
1
.y
J
M
A
N
X
X
y là khoảng cách từ trục trung tâm x-x đến thớ mép chịu nén nhiều của bản bụng.
y
1
là khoảng cách từ trục trọng tâm x-x đến thớ mép chịu nén ít(hoặc chịu kéo)
của bản bụng.
ổn định cục bộ của bản bụng kiểm tra bằng điều kiện:
b
b
h
b
b
h
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
24
đồ án kết cấu thép
ở đây khả năng chịu lực của cột đợc xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng
khung nên tỷ số giới hạn
b
b
h
đợc xác định theo bảng 3-4 sách thiết kế kết cấu thép ).
ứng với m=2,69 (độ lệch tâm tơng đối ) &
8,085,1 >=
tacó:
( )
( )
02,98
2100
10.1,2
.1,3
.1,37,57
2100
10.1,2
.85,1.5,09,0 5,09,0
6
6
b
==
=<=+=+=
R
E
R
E
h
b
Tiết diện đã chọn có:
7,5730
2,1
36
bb
=
<==
bb
hh
Nh vậy bản bụng đảm bảo ổn định không cần đặt sờn dọc.
-Ta có:
56,69
2100
10.1,2
.2,2.2,230
6
b
==<=
R
E
b
b
không cần đặt sờn ngang ,theo tính toán tiết diện cho nh trên đã tính là đảm bảo.
vậy chọn tiết diện nh trên là đảm bảo
3-Thiết kế tiết diện cột d ới:
Ta có: b
d
=1,0m nên thiết kế cột dới đặc.
3.1-Chọn tết diện cột:
3.11-Dạng tiết diện:
+Cột dới đặt có tiết diện dạng chữ H không đối xứng.Hình dáng này là do 2 cặp nội lực có
mômen trái dấu dùng để tính cột dới(M
1
,N
1
) & (M
2
,N
2
) có trị số khác nhau.Đồng thời với hình dáng
này thì liên kết dầm cầu trục với nhánh trong của cột đợc thực hiện dể.
Nhánh mái(phía ngoài) dùng thép bản có tỷ lệ chiều rộng & chiều dài lấy theo bảng 3-3(sách thiết
kế nhà công nghiệp KCT nh phần trên).
Nhánh cầu trục(nhánh trong) dùng thép cán hình chữ I.
Bản bụng cột dùng thép bản cv\ó chiều dày bằng (1/80ữ1/125).b
d
nhng không nhỏ 8mm.
3.12-Diện tích tiết diện:
+Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, chọn cặp nội lực để tính toán là cặp tại tiết diện chân cột (tiết diện
A).
N=117,78 T
M= 76,63 Tm
[ ]
T
N
h
M
N
d
nhnh
52,135
2
78,117
0,1
63,76
2
max
á
=+=+=
+Trọng lợng bản thân cột trên:
G
2
=A.(H
tr
+H
dàn
)=123,2.10
-4
(3,8+2,2).7,85=0,58 T
+Trọng lợng bản thân cột dới:
G
1
=
T
RK
N
94,06,7.4,1.85,7.
10.1,2.5,0
78,117
H.
.
4
d
==
Sinh Viên: Ngô Thế Đông Trang
Lớp: XDD-44-ĐH
25
