Đồ án kết cấu thép

Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 1
MỤC LỤC
PHẦN I: SỐ LIỆU ĐỀ BÀI
1. SỐ LIỆU CHUNG
2. SỐ LIỆU RIÊNG
PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC KHUNG NGANG.
1. CẦU TRỤC
2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG ĐỨNG
3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG NGANG
4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
PHẦN III: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG.
1. TẢI TRỌNG THƢỜNG XUYÊN
2. TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI
3. ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT
4. LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC
5. ÁP LỰC GIÓ
PHẦN IV: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG.
1. TĨNH TẢI
2. HOẠT TẢI
3. ÁP LỰC ĐỨNG D
max
VÀ

D
min

4. LỰC XÔ NGANG T
5. TẢI GIÓ
PHẦN V: TỔ HỢP NỘI LỰC.

1. BẢNG TÓM TẮT NỘI LỰC TRONG KHUNG
2. BẢNG TỔ HỌP NỘI LỰC TRONG KHUNG
PHẦN VI: THIẾT KẾ CỘT.
1. THIẾT KẾ CỘT TRÊN
2. THIẾT KẾ CỘT DƢỚI
3. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT
4. TÍNH TOÁN CHÂN CỘT
PHẦN VII: THIẾT KẾ DÀN MÁI.
A. TÍNH NỘI LỰC THEO PHƢƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ CRÊMÔNA
1. SƠ ĐỒ VÀ KÍCH THƢỚC CHÍNH CỦA DÀN
2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN
3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DÀN
4. TÍNH TOÁN CHÂN CỘT
B. TÍNH NỘI LỰC THEO PHẦN MỀM SAP 2000
C. NHẬN XÉT- CHỌN PHƢƠNG ÁN TÍNH TOÁN THANH DÀN
D. TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN
1. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CÁC THANH DÀN
2. CHỌN TIẾT DIỆN CÁC THANH DÀN
3. TÍNH DÀN PHÂN NHỎ
4. TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT TRONG DÀN
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xn Tồn-XDLTTD12 Trang 2
PHẦN I:
SỐ LIỆU ĐỀ BÀI
1. SỐ LIỆU CHUNG:
1 Đòa điểm xây dựng:
2 Quy mô công trình: + Nhà công nghiệp một tầng, 1 nhòp. Bước cột đều nhau =6m.
+ Mái dùng panel ( Bề rộng tấp mái 1.5m) lợp trên dàn thép. Độ dốc mái i= 1/10
+ Cầu trục hai móc, làm việc ở chế độ trung bình

+ Vật liệu thép CT3, Que hàn E42A, bulong từ thép độ bền thuộc lớp 4.6 ( hoặc lớp 4.8).
Móng bê tông mác 300.
3 Đòa hình: Thuộc đòa hình B ( tương đối trống trải)
2. SỐ LIỆU RIÊNG:

Số liệu tính toán :

- Nhòp : L = 30 m.
- Sức trục : Q = 50/10 T.
- Cao trình ray : H
r
= 9.0 m.
- Bước khung : B = 6 m.
- Chiều dài nhà : L = 84 m.
- Vùng gió IA q
0
= 55daN/m
2

Q=50/10T
2200
+16.900m
15400
0.00m
-0.60m
+19.700m
+15.400m
+13.200m
+9.65m
+8.700m

30000
M? T C? T NGANG CƠNG TRÌNH TL 1/200
Q=50/10T
45008700
+19.100m
3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000
i=10%
i=10%
Nhòp nhà L (m)
Chiều cao đỉnh ray H
r
(m)
Sức trục Q (kN)
30
9.0
500/100
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 3
PHẦN II:
XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC KHUNG NGANG
1.CẦU TRỤC :
Q = 50/10T, chế độ bình thƣờng, nhịp nhà xƣởng 30 m, tra bảng ta đƣợc cầu trục :
- Loại rây : KP-80.
- Chiều cao : H
ct
= 3150 mm.
- Bề rộng của cầu trục : B
ct
= 6650 mm.

- Nhịp cầu trục : L
ct
= 28.5 m.
- Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục : K = 5250 mm.
- Kích thƣớc từ tim rây đến mép ngoài : B
1
= 300 mm.
- P
max
= 490 KN.
- P
min
= 145 KN.
- G
xe
= 180KN.
- G
ct
= 770 KN.

2.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG ĐỨNG :
- Cao trình đỉnh ray H
r
= 9.0 m.
- Sơ bộ chọn chiều cao của ray và đệm : h
r
= 0.2 m.
- Chiều cao của dầm cầu trục chạy :
h
dct

=
10
1
8
1
B =
10
1
8
1
x 6 = (0.75 0.6) Chọn h
dct
= 0.75 m.
- Cổ móng bằng cao trình nền h
m
= 0.6m
Chiều cao thực của phần cột dƣới :
H
d
= H
r
+ h
m
– h
r
– h
dct
= 9.0 + 0.6 – 0.2 – 0.75 = 8.65 m.
- Chiều cao gabarit của cầu trục : H = 3.15 m.
- Khe hở an toàn : 0.1 m.

- Độ vỏng của kết cấu mái : f = 0.3 (khoảng 1/100 nhịp)
Chiều cao thực của phần cột trên :
- H
t
= h
r
+ h
dct
+ H
k
+ 0.1 + f = 0.2 + 0.75 + 3.15 + 0.1 +0.3 = 4.5 m.
Nhƣ vậy, làm tròn ta lấy : H
t
= 4.5 m, H
d
= 8.7 m.

3.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THEO PHƢƠNG NGANG :
- Nhịp nhà xƣởng : L = 30 m.
- Nhịp cầu trục : L
k
= 28.5 m.
- Kích thƣớc phần đầu cầu trục : B
1
= 0.3 m.
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 4
- Khe hở an toàn giữa mút cầu trục và mép trong cột trên : D = 0.06 m.
Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị :

2
LL
k

= 0,75 mm
- Chọn sơ bộ bề rọng phần cột trên :
- h
t
=
11
1
10
1
H
t
=
11
1
10
1
x 4.5= 0.45 0.409.
Ta chọn h
t
= 0.45 m (bội số của 0.25 m).
- Khoảng cách từ trục định vị tới mép cột ngoài :
DBha
1t
= 0.45 + 0.3 + 0.06 – 0.75 = 0.06 m.
Ta chọn a = 0.25 m (trục định vị trùng với tim cột trên)
- Bề rộng cột dƣới :

125.075.0ah
d
m.
- kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung
- h
d
≥
11
1
10
1
H
d
= 0,1 m ÷ 0,09 m
- h
d
≥ 1/20 (H
t
+ H
d
) = 0,855 m (thỏa yêu cầu )

4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG :

Q=50/10T
2200
+16.900m
15400
0.00m
-0.60m

+19.700m
+15.400m
+13.200m
+9.65m
+8.700m
30000
M? T C? T NGANG CÔNG TRÌNH TL 1/200
Q=50/10T
45008700
+19.100m
3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000
i=10%
i=10%
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 5
*CÊu t¹o dµn:
ChiÒu cao dÇu dµn b»ng 2200 (mm), ®é dèc c¸nh trªn i=1/10




* HÖ gi»ng:
a. HÖ gi»ng m¸i

* Gi»ng c¸nh trªn:.



* Gi»ng c¸nh d-íi:

i=10%
i=10%
3000 3000 3000 3000 3000 30003000300030003000
30000
2200
2200
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60006000
84000
0.00m
-0.55m
30000
H? GI? NG CÁNH THU? NG- TL 1/500
31 2 4 6 7 98 10 1211 13 145 15
A
B
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60006000
84000
0.00m
-0.55m
30000
H? GI? NG CÁNH H? -TL 1/500
31 2 4 6 7 98 10 1211 13 145 15
A
B
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 6

* HÖ gi»ng ®øng:






b. HÖ gi»ng cét
















84000
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60006000
H? GI? NG Ð? NG TL 1/500
3
1
2 4 6 7 98 10 1211 135 14 15

3700
2200
31 2 4 6 7 98 10 1211 135
H? GI? NG C? T TL 1/500
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
14 15
4500
8700
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 7
PHẦN III:
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG
NGANG
1. TẢI TRỌNG THƢỜNG XUYÊN :
a.Trọng lƣợng mái :
Độ dốc mái : i =10%
cos = 0.995
Trọng lƣợng do các lớp
mái
Tải trọng tiêu
chuẩn (daN/m
2
)
Hệ số
vƣợt tải
Tải trọng tính toán
(daN/m
2
)

1. Tấm panen bê tông cốt
thép cở lớn
150
1.1
165
2. Lớp bê tông nhẹ cách
nhiệt dày 4 cm
40
1.2
48
3. Lớp chống thấm 2 giấy
3 dầu
10
1.2
12
4. Lớp vữa tô trát tổng
chiều dày 4 cm
80
1.2
96
5. Hai lớp gạch lá nem mỗi
lớp dày 3 cm
120
1.1
132
Tổng tải trọng
400

453

Trọng lƣợng kết cấu mái và hệ giằng đƣợc lấy nhƣ sau: g
tt
1
= nxg
tc
1
= 1.2x30=36 (daN/m
2
)
Trọng lƣợng kết cấu cữa mái: g
tt
2
= n x g
tc
2
= 1.2x15=18 (daN/m
2
)

2. TẢI TRỌNG SỬA CHỮA MÁI :
Theo tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp
panen bêtông cốt thép đƣợc lấy bằng 75daN/m
2
mặt bằng nhà, giả thiết độ dốc mái nghiêng là 1/10
Hay nói cách khác mái nghiêng 1 góc 6°.
Giá trị tải sửa chữa mái đƣa vào tính toán là :
p
c
= 75 daN/m
2

.
n =1.3
'c
0
1.3 75
p n.p 98
cos6
daN/m
2
.
Tải sửa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều
P = P` * B = 98 * 6 = 588 (daN/m) = 5.88 (KN/m).
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 8
Tính tải tác dụng lên dàn :
Chọn h
ck
= 0.7 m.
 G
bc+ck
= 2* (165 + 44 * 0,7) / 27 = 14,50 daN/m
2
.
Tỉnh tải :
)gggg.(Bg
ckbcctdm
= 12 x (455.27 + 21.38 + 13,2 + 14,50) = 6052,2
daN/m
2

.
Hoạt tải tác dụng lên cột :
P = P` * B = 105 * 6 = 1260 daN/m
2
.

3. ÁP LỰC CẦU TRỤC LÊN VAI CỘT:
Áp lực cầu trục lên vai cột đƣợc tính theo công thức sau :
D
max
= n.n
c
.P
max
.
i
y

D
min
= n.n
c
.P
min
.
i
y

Với + n=1.1 là hệ số vƣợt tải
+ n

c
= 0.9 là hệ số tổ hợp, xét đến xác xuất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của 2 cầu trục hoạt
động cùng nhịp.
Theo Catalogue ta có p
max
= 490 KN, P
min
=145 KN
Hoặc có thể tính giá trị của p
min
nhƣ sau:
Tổng trọng lƣợng cầu trục G=770 KN, số lƣợng bánh xe một bên ray n
0
=2.
 P
min
=
0
500 770
490 145
2
max
QG
P
n
KN.
Sắp xếp các bánh xe cầu trục trên đƣờng ảnh hƣởng nhƣ sau:


Y

2
= 1
Y
3
= 0,676
Y
1
= 0.125
y
4
= 0
P1 P2 P3 P4
5000
1300
5000
6000 6000
Y1
Y2
Y3
1000
5000
1300 4700
300
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 9
Để tính đƣợc các giá trị y này ta dựa vào các tam giác đồng dạng

1 0.125 0.676
i

y
=1.892
Suy ra :
D
max
= m.n
c
.P
max
.
i
y
=1.1x0.9x490x1.892= 917.809 (kN)
D
min
= m.n
c
.P
min
.
i
y
=1.1 x0.9x145x1.892= 217.597 (kN)
4. LỰC XÔ NGANG CỦA CẦU TRỤC:
Tổng lực hãm tác dụng lên toàn cầu trục là:
'
0

xe
ms xe

xe
QG
T f n
n

Trong đó:
- Q : là sức trục =500 KN
- G
xe
: trọng lƣợng của xe con=180KN
- n
xe
=4 : số bánh xe của một xe con
- f
ms
: lực ma sát giữa móc cẩu và cầu trục ( lấy bằng 0.2)

0
500 180
0.2 2
4
T x x
=68 KN
Lực hãm tiêu chuẩn lên một bánh xe của cầu trục:
T
1
=
0
0
68

34
2
T
n
KN.
Vậy lực xô ngang của cầu trục là:
T= n.n
1
.T
1
.
i
y
=1.1x0.9x34x1.892=63.685 KN.
Lực xô ngang này đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, cách vai cột 0.75m, lức là ở cao trình
9.45m.

5. ÁP LỰC GIÓ:
Tải gió tác dụng lên 1 khung đƣợc xác định theo công thức : q=n.c.k.q
0
.B
Trong đó: q
0 :
áp lựuc gió tiêu chuẩn=55 daN/m
2
.

: n
0
:Hệ số vƣợt tải, lấy bằng 1.3

: C : Hệ số khí động

Tải gió tác dụng lên khung gồm 2 phần :
- Tập trung : đặt tại đáy vì kèo.
- Phân bố : dƣới đáy vì kèo.
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 10



a.Tải trọng tập trung tại đáy vì kèo :
Cao trình đáy vì kèo : H = 13.2 m  K
b
= 1.0512
Cao trình đỉnh vì kèo : H = 13.2 + 2.2 + 1.5 + 2.2 + 0.5 = 19.7 m  K
T
= 1.127
Trong khoảng từ cành dƣới dàn đến đỉnh mái hệ số k đƣợc lầy trung bình 2 giá trị trên và bằng 1.0891
Tải gió tập trung tại đáy vì kèo :
ii0
h.C.B.K.q.nw

d
w 1.3 55 1.0891 6 (0.8 2.2 0.6 0.9 0.7 2.2 0.8 0,6)

d
w
= 1065.27 daN = 10.653 kN
h

w 1.3*55*1.0891 6 (0.6 0.5 0.6 2.2 0.6 0,9 0.6 2.2)

h
w
= -1611.92 daN = 16.1192 kN

b. Tải trọng phân bố đều (trên cột) :
Gió đẩy:
C.B.K.q.nq
0

q 1.3 0.8 1.0512 55 6 360.772 daN / m 3.608 kN / m

Gió hút:
'
0
'
C.B.K.q.nq

'
q 1.3 0.6 1.0512 55 6 270.579daN / m 2.71kN / m




+19.100m
C1= -0.6
0.8
q
d

-0.5
-0.6
-0.6
-0.6
-0.8
0.7
q
h
-0.6
W
0.8
W
8700
4500
2197 1789
1580610
+16.900m
+19.700m
+15.400m
+13.200m
+8.700m
30000
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 11
PHẦN IV:
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG

Để thiết lập sơ đồ tính cho khung ngang 1 cách đơn giản, ta giả thiết:
Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng cới tim cột, có độ cứng bằng độ cứng cột. Cột trên và cột

dƣới đƣợc nén đồng trục cộng thêm 1 moment lệch tâm tại vai cột. Thay thế dàn bằng 1 thanh
trùng với cánh dƣới dàn.
Khi tải không tác dụng trực tiếp lên xà, coi độ cứng xà bằng vô cùng EJ = 00.
Giả sử tỷ lệ độ cứng giữa các tiết diện trong thanh là :

cd
ct
j
j
= 8 ;
d
ct
J
J
= 30 ( Chọn sơ bộ)

1.TĨNH TẢI :

Sơ đồ tính
Toàn bộ tĩnh tải tác dụng lên khung nhƣ sau:
q =B(q
tt
+g
tt
1
+g
tt
2
/3)=6x(453+36+6)=2970 (daN/m)= 29.7 KN/m.
Lực dọc trong cột trên khung bằng:

q.L 2.97 30
N 445.5
22
KN.
Moment lệch tâm đặt tại vai cột: M
lt
=N
2
x e =445.5x0.275=122.65 (KNm)
Ta có các thông số sau để tra bảng:
4.5
0.34
4.5 8.7
t
td
H
a
h H H
và n=
2
1
1
0.125
8
J
J

Tra bảng và nội suy ta đƣợc: K
B

= -0.6897 và K
’
B
= 1.4535.
Giải bài toán bằng phƣơng pháp chuyển vị với phƣơng trình chính tắc nhƣ sau:

11 1
.0
P
rR

Giải bài toán trên thành 2 bài toán nhƣ sau:

e=0.275
29.7 KN/m
4500
8700
30000
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 12


Xét bài toán BT1:

a) Nội lực do chuyển vị xoay
1
gây ra trên hệ cơ bản:
- Moment và lực cắt tại đỉnh cột:

. . .
0.6897
B cd cd
B
K E J E J
M
hh
và
'
22
. . .
1.4535
B cd cd
B
K E J E J
Q
hh

- Mô men và lực cắt ở tại vai cột

.
C B B t
M M Q h
=
.
0.6897
cd
EJ
h
-0.6897+

2
.
1.4535
cd
EJ
h
x4.5=0.585105
2
.
cd
EJ
h

- Mô men và lực cắt ở chân cột
.
A B B
M M Q h
=-0.6897+
2
.
1.4535
cd
EJ
h
x13.2=0.7638
2
.
cd
EJ
h

AB
QQ

- Mô men trong thanh xà ngang:
4. . 3.75 15. . 6. .
4
d cd d d
BC
E J Ex J E J E J
M
L L L h


b) Moment do tải ngoài gây ra trong thanh xà:
2
2227.5( . )
12
q
BC
ql
M KN m
;
2
1113.75( . )
24
q
Nhip
ql

M KN m



Các hệ số r
11
và R
1P
có thể xác định nhƣ sau:
r
11
=
( 0.6897) ( 6.6) 7.2897
cd cd
B BC
EJ EJ
MM
hh

R
1P
= -
B
M
=-2227.5 KNm

1
11
305.568
P

cd
R
h
r EJ

Từ đó ta tính ra đƣợc giá trị nội lực cuối cùng:
29.7 KN/m
HCB 1 HCB 2
122.65 KNm
122.65 KNm
VÀ
2227.5KNm2227.5 KNm
1113.75 KNm
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 13
- Giá trị moment ở chân cột:
0.7638
305.568.
233.393( )
cd
PA
cd
EJ
h
M x KNm
h EJ

- Giá trị moment ở đỉnh cột:
0.6897

305.568.
210.750( )
cd
PB
cd
EJ
h
M x KNm
h EJ

- Giá trị moment ở đầu dàn:
6.6
305.568.
2227.5 210.751( )
cd
BC
cd
EJ
h
M x KNm
h EJ

- Giá trị moment ở giữa dàn:
22
29.7 30
210.71 3130.499( )
88
nhip BC
ql x
M M KNm

Biểu đồ mômen cuối cùng:

Xét bài toán BT2:
Từ các thông số =0.34,
x
h
=
4.5
13.2
=0.34 và n=0.125, tra bảng ta đƣợc:
'
0.16118
1.4915
B
B
k
k

- Momen và phản lực đỉnh cột đƣợc xác định nhƣ sau:
M
B
= K
B
.M
lệchtâm
=-0.16118x(-122.65)=19.77 (KNm)

'
122.65

1.4915 13.86
13.2
lechtam
BB
M
Q K x
h
(KN)
- Mômen tại chân cột trên:
M
II
=M
B
+Q
B
.H
t
=19.77-(13.86x4.5)= -42.6 (KNm)
- Mômen tại đỉnh cột dƣới:
M
III
= -M
lechtam
+M
II
=122.6- 42.366 =80(KNm)
- Momen tại chân cột:
M
A
= M

II
+ Q
B
.H
d
= 80-(13.86x8.7)=-40.58 (KNm)

M
0
P
29.7 KN/m
29.7 KN/m
29.7 KN/m
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 14

Cộng kết quả 2 bài toán trên ta thu đƣợc biểu đồ moment gây ra do tĩnh tải:


Biểu đồ môment do tĩnh tải
Lực cắt tại chân cột
196.07 11.632
21.2
8.7
TT
A
Q
(KN)
2.HOẠT TẢI :

Tính tƣơng tự trƣờng hợp tĩnh tải, với q
ht
= 5.88KN/m. Nhƣ vậy chỉ cần nhân các tung độ biểu đồ
moment của trƣờng hợp tĩnh tải vởi tỉ số
5.88
0.198
29.7
ht
tt
q
q

Biểu đồ moment nhƣ sau:



40.58 KN/m
80 KN/m
19.77 KN/m
38.296 KN/m
M
0
P
190.98 KN/m
101.93 KN/m
192.81 KN/m
20.67 KN/m
38.209KN/m
19.531KN/m
38.82 KN/m

2.303 KN/m
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 15
Lực cắt tại chân cột
0.198 0.198 21.2 4.19( )
HT TT
AA
Q Q x KN

3. ÁP LỰC ĐỨNG D
max
VÀ D
min
:
Tƣơng tự nhƣ trên bài toán cũng đƣợc đƣa về thnàh 2 bài toán
- Bài toán 1: với cột chịu nén đúng tâm D
max
và D
min
(chỉ gây ra lực dọc trong cột dƣới chứ
không gây ra moment).
- Bài toán 2: với các moment M
max
và M
min
( do D
max
và D
min

đặt lệch tâm ) gây ra tại vai cột.
Các moment lệch tâm:
M
max
=D
max
x e=917.809x0.5=458.905 (KNm)
M
min
=D
min
x e=217.597x0.5=108.799 (KNm)
a. Môment do tải trọng ngoài gây ra trên hệ cơ bản:
Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp tĩnh tải:
- Moment và phản lực đỉnh cột đƣợc xác định nhƣ sau:
M
B
= K
B
.M
lệchtâm
=-0.16118x(458.905)= -73.966 (KNm)

'
458.905
1.4915 51.85
13.2
lechtam
BB
M

Q K x
h
(KN)
- Mômen tại chân cột trên:
M
II
=M
B
+Q
B
.H
t
=-73.966+51.85x4.5= 159.359 (KNm)
- Mômen tại đỉnh cột dƣới:
M
III
= -M
lechtam
+M
II
=-458.905+159.359 = -299.546(KNm)
- Momen tại chân cột:
M
A
= M
II
+ Q
B
.H
d

= -299.546+51.85x8.7= 151.549 (KNm)
Biểu đồ moment cho trƣờng hợp này nhƣ sau:




b. Nội lực do chuyển vị thẳng đơn vị gây ra trên hệ cơ bản:
Từ phụ lục ta tính đƣợc các hệ số K
B
=1.4535 và K
B
=-5.52095.
Từ đó:

22

. 1.4535
cd cd
B
E J E J
MK
hh


'
33

. 5.52095
cd cd
BB

E J E J
QK
hh

4.067
0.429
17.536 KN/m
1.453 1.453
4.067
0.429
73.966 KN/m
299.546 KN/m
159.359 KN/m
151.549 KN/m
35.893 KN/m
37.769 KN/m
71.03 KN/m
M
M
p
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 16

'
2 2 2
. . .
. ( ) 4.06745
cd cd cd
A A B B

E J E J E J
M K K K
h h h

Xác định hệ số r
11
và R
1p:

Cắt thanh dàn và chiếu tất cả các lực tác dụng lên phƣơng ngang ta xác định đƣợc r
11
nhƣ hình vẽ.
Tƣơng tự ta cũng xác định đƣợc R
1p
:
R
1P
=-51.85+12.29=-39.56 (KN)
 Ẩn chuyển vị thẳng:
33
1
11
39.56
3.58
11.0419
P
cd cd
R
hh
r EJ EJ

Vậy moment trong hệ ban đầu:
Cột trái:
- Moment tại đỉnh cột:
0
1
. 73.966 3.58 13.2 1.4535 5.28( )
B
pP
M M M x x KNm

- Moment tại chân cột trên:
0
1
. 159.359 3.58 ( 0.4286) 13.2 139.105( )
II
pP
M M M x x KNm

- Moment tại đỉnh cột dƣới:
458.905 139.105 319.8( )
III II
p lt P
M M M KNm

- Lực cắt:
0
. 51.85 3.58 2.52095 32.085( )
pB
Q Q Q x KN

- Moment tại chân cột:
0
. 151.549 4.06745 13.2 3.58 40.66( )
A
pA
M M M x x KNm


Cột phải:
Tính toán tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp trên ta có bảng kết quả sau:
Q(KN)
M (KNm)
Đỉnh cột
Chân cột trên
Đỉnh cột dƣới
Chân cột
-7.475
-86.22
17.515
-91.287
228.10
Cuối cùng ta có biểu đồ moment do D
max
và D
min
gây ra nhƣ sau:

40.66 ( 319.8)
0.198 17.19( )
8.7
HT TT
AA
Q Q KNm

r
11
=11.0419 EJ
cd
/h
3
R
1p
5.52095EJ
cd
/h
3
5.52095 EJ
cd
/h
3
51.85 12.29
86.22 KN/m
5.28 KN/m
319.8 KN/m
139.05 KN/m
40.66 KN/m

288.10 KN/m
17.515 KN/m
91.287 KN/m
Bi?u d? moment do D
max
và D
min
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 17
T
M
B
= 0.1088 T.h
Q
B
= 0.68597 T


4. LỰC XÔ NGANG T :

Sơ đồ tính:
a) Nội lực do chuyển vị đơn vị gây ra trên hệ cơ bản:

Các hệ số =0.34,
x
h
=
3.75
13.2

=0.284 và n=0.125, tra bảng ta đƣợc:
'
0.1088
0.68597
B
B
k
k











b) Biểu đồ bao moment do ngoại lực gây ra trên hệ cơ bản
0
P
M
:
- Moment đầu cột:
M
I
=K
B
xTxh = -0.1088x63.685x13.2=-91.46 (KNm)

- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang:
M
x
=M
I
+Q
B
x X=-91.46+0.68597x63.685x3.75=72.36 (KNm)
- Moment chân cột;
M
IV
=M
I
+ Q
B
.h-T.(h-x)=-91.46+0.68597x63.685x13.2-63.685.(13.2-3.75)=-116.63 (KNm).
3.75 m0.75 m
13.2 m
T= 63.685 KN
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 18

Xác định hệ số r
11
và R
1p:

Cắt thanh dàn và chiếu tất cả các lực tác dụng lên phƣơng ngang ta xác định R
1p

:
R
1P
= -43.69(KN)
 Ẩn chuyển vị thẳng:
33
1
11
43.69
3.96
11.0419
P
cd cd
R
hh
r EJ EJ

Vậy moment trong hệ ban đầu:
0
1
.
B
pP
M M M

Cụ thể:
Cột trái:
- Moment tại đỉnh cột:
3
0

1
2
. 91.46 3.96 1.4535 15.48( )
cd
BP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang:
3
0
1
2
. 72.36 3.96 ( 0.4286) 49.96( )
cd
CP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

- Moment tại chân cột:
3
0
1
2

. 116.63 3.96 ( 4.06745) 329.24( )
cd
AP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

Cột phải:
- Moment tại đỉnh cột:
3
0
1
2
. 0 3.96 1.4535 75.98( )
cd
BP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

- Moment tại vị trí đặt lực xô ngang:
3
0
1
2
. 0 3.96 ( 0.4286) 22.40( )

cd
CP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

Moment tại chân cột:
3
0
1
2
. 0 3.96 ( 4.06745) 212.61( )
cd
AP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

Biểu đồ moment nhƣ sau:
116.63 KNm
24.74 KNm
91.46 KNm
4.067 4.067
0.429
1.453 1.453
4.067

0.429
M
R
1p
43.69
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 19
+
-
-


5. TẢI GIÓ :
Nội lực đƣợc tính theo sơ đồ nhƣ sau:

a. Nội lực do chuyển vị đơn vị gây ra trên hệ cơ bản:

Các hệ số =0.34, và n=0.125, tra bảng ta đƣợc:
'
0.05032
0.44322
B
B
k
k

2
0.05032
0.44322
B
B
M qh
Q qh




b. Biểu đồ moment do ngoại lực gây ra trên hệ cơ bản
0
B
M
:
Phía gió đẩy:
- Moment đầu cột:
22
. . 0.05032 3.608 13.2 31.63( )
d
I B d
M K q h x x KNm

- Moment chân cột trên và đỉnh cột dƣới:
329.24 KNm
23.045 KNm
15.48 KNm
102.32 KNm
49.96 KNm 22.40 KNm

22.42 KNm
75.98 KNm
q
d
W
d
q
h
So d? tính
W
h
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 20
2
2
.
3.608 4.5
. 31.63 0.44322 3.608 13.2 4.5 26.83( )
22
d d d
t
II III I B t
qH
x
M M M Q H x x x KNm

- Moment chân cột:
22
. 3.608 13.2

. 31.63 0.44322 3.608 13.2 13.2 67.33( )
22
dd
IV I B
q h x
M M Q h x x x KNm

Tƣơng tự đối với phía hút gió (q
h
=2.71KN/m) ta có kết quả sau:

M
A
(KNm)
M
B
(KNm)
M
C
(KNm)
23.76
20.15
50.57


Biểu đồ môment gây ra trên hệ cơ bản

Xác định hệ số r
11
và R

1p:
Ở trƣờng hợp trên ta đã xác định đƣợc r
11
=11.0419
3
cd
EJ
h


Cắt thanh dàn và chiếu tất cả các lực tác dụng lên phƣơng ngang ta xác định R
1p
:
R
1p
=21.11+15.85+10.65+16.12=63.73(KN)
 Ẩn chuyển vị thẳng:
33
1
11
63.73
5.77
11.0419
P
cd cd
R
hh
r EJ EJ

Vậy moment trong hệ ban đầu:

0
1
.
B
pP
M M M


Cụ thể:
Cột trái:
- Moment tại đỉnhcột:
3
0
1
2
. 31.63 5.77 1.4535 79.07( )
cd
BP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

- Moment tại chân cột trên và đỉnh cột:
3
0
1
2
. 26.83 5.77 ( 0.4286) 5.8( )

cd
CP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

67.33 KNm
26.83 KNm
31.63 KNm
50.57 KNm
20.15 KNm
23.76 KNm
M
p
R
1p
21.11
10.65
15.85
16.12
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 21
- Moment tại chân cột:
3
0
1
2

. 67.33 5.77 ( 4.06745) 377.12( )
cd
AP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

Cột phải:
- Moment tại đỉnh cột:
3
0
1
2
. 23.76 5.77 ( 1.4535) 86.94( )
cd
BP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

- Moment tại chân cột trên và đỉnh cộ dƣới:
3
0
1
2
. 20.15 5.77 ( 0.4286) 12.49( )

cd
CP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h

Moment tại chân cột:
3
0
1
2
. 50.57 5.77 ( 4.06745) 360.36( )
cd
AP
cd
EJ
h
M M M x KNm
EJ h


Biểu đổ moment cuối cùng nhƣ sau:

M
TR
M
PH
377.12 KNm
5.8 KNm
79.07 KNm
360.36KNm
12.49 KNm
86.94 KNm
377.12 KNm
5.8 KNm
79.07 KNm
360.36KNm
12.49 KNm
86.94 KNm
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 22
PHẦN V:
TỔ HỢP NỘI LỰC
1. BẢNG TÓM TẮT NỘI LỰC TRONG KHUNG
Tiết
diện

Hệ
số
TH
Tĩnh tải
(1)
Hoạt tải mái
(2)
D
max
trái
(3)
D
max
phải
(4)
T trái
(5)
T phải
(6)
G. Trái
(7)
G.
Phải
(8)
M
(KNm)
N
(KN)
M
(KNm)

N
(KN)

M
(KNm)
N
(KN)

M
(KNm)
N
(KN)

M
(KNm)
M
(KNm)
M
(KNm)
M
(KNm
)
I-I
1
-190.8
446
-38.21
88.2
-5.28
0

-86.22
0
15.48
75.98
79.07
-86.94

0.9
-190.8
446
-34.39
79.38
-4.752
0
-77.598
0
13.932
68.382
71.163
-78.246
II-II
1
-101.93
446
-19.53
88.2
139.23
0
17.52
0

20.05
22.42
-5.6
12.49

0.9
-101.93
446
-17.42
79.38
125.307
0
15.768
0
18.045
20.178
-5.04
11.241
III-
III
1
20.67
446
2.30
88.2
-319.8
917.81
-91.29
217.6
20.05

22.42
-5.6
12.49

0.9
20.67
446
2.07
79.38
-287.82
826.029
-82.161
195.84
18.045
20.178
-5.04
11.241
IV-IV
1
192.81
446
38.82
88.2
-40.66
917.81
228.10
217.6
329.24
212.61
-377.12

360.36

0.9
192.81
446
34.938
79.38
-36.594
826.029
205.29
195.84
296.316
191.349
-339.408
324.304
2. BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC TRONG KHUNG
Tổ hợp I
Tiết diện
M
max
-N
tƣ
M
min
-N
tƣ

N
max
–M

tƣ


M(KNm)
N(KN)
M(KNm)
N(KN)
N(KN)
M
+
(KNm)
M
-
(KNm)
I-I

1+8
1+2


-277.92
446
534.2

-122.77
II-II
1+3
1+2
1+2
37.3

-129.46
534.2
534.2

-129.46
III-III
1+8
1+3
1+3
33.16
446
-299.13
1368.81
1363.81

-299.13
IV-IV
1+8
1+7
1+3
553.17
446
-184.31
446
1363.81
152.15

Tổ hợp II
Tiết

diện
M
max
-N
tƣ
M
min
-N
tƣ

N
max
–M
tƣ


M(KNm)
N(KN)
M(KNm)
N(KN)
N(KN)
M
+
(KNm)
M
-
(KNm)
I-I

1+2+4+6+8

1+2

+4+6+8


-449.596
525.38
525.38

-449.596
II-II
1+3+6+8
1+2+7
1+2
+3+6+8
+7
54.796
446
-124.39
525.38
525.38
37.376
-124.39
III-III
1+2+8
1+3+6+7
1+2+3

+6+7
33.981

525.38
-333.708
1272.029
1351.409

-290.298
IV-IV
1+2+4+5+8
1+3+5+7
1+2+3
+5+8
+5+7
1053.658
721.22
-479.508
1072.029
1351.409
811.774
-444.57
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 23
PHẦN VI:
THIẾT KẾ CỘT

H
t
=3.2m, h
t
= 0.45m

H
d
=9.9m, h
d
= 1.0m
Tỷ số mô men quán tính của tiết diện phần cột :
8
J
J
t
d

Nội lực tính toán : từ bảng tổ hợp nội lực
+ Cột trên : cặp nội lực nguy hiểm nhất :
M = - 449.596 kNm
N = 525.38 kN
+ Cột dƣới :

M 479.508kNm; N 1072.029kN
M 1053.658kNm; N 721.22kN

Tỷ số lực nén lớn nhất của phần cột dƣới và phần cột trên :

d
t
td
1
dt
2 t d
1

1 t d
N 1072.029
m 2.04
N 525.38
H J 4.5 8
C 1.024
H mJ 8.7 2.04 1
i J J 1 8
K : : 0.242
i H H 4.5 8.7

Tra bảng II.6a theo 2 thông số C
1
, K
1
và nội suy ta đƣợc
1
2.014

1
2
1
2.014
1.967
1.024C

Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung :
1x 1 d
2x 2 t
l H 2.014 8.7 17.522m

l H 1.967 4.5 8.85m

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung :
1y d
2y t dct
l H 8.7m
l H h 4.5 0.75 3.75m

1. THIẾT KẾ CỘT TRÊN :
Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 24
15
300
450
12
15
Chọn tiết diện hình chữ H đối xứng từ 3 bảng thép
Ta có độ lệch tâm :
449.596
0.86 86
525.38
M
e m cm
N

Sơ bộ chọn tiết diện :
yc
t
Ne

F 1.25 2.2 2.8
Rh
525.38 86
1.25 2.2 2.8 136.5 165.15 cm
21 1 45

= 1.25 : hệ số ảnh hƣởng hình dạng tiết diện
R = 21kN/cm
2
: cƣờng độ thiết kế của vật liệu thép.
Chọn :

bt
cc
ct
11
1.2cm h
30 50
11
1.5cm b
20 36
11
b 30cm h
12 15


b
h 45cm; h 42cm

c

h
a 21.75cm
2

Kiểm tra :
2
c
2
b
2
cb
F 2 1.5 30 90cm
F 1.2 42 50.4cm
F F F 140.4cm

33
2
b b c c
x c c
33
24
hb
J 2 a b
12 12
1.2 42 30 1.5
2 21.75 1.5 30 50001cm
12 12

Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD : Th.S. Trần Quốc Hùng

SVTH : Mai Xuân Toàn-XDLTTD12 Trang 25
33
c c b b
y
33
4
2 b h
J
12 12
2 1.5 30 42 1.2
6756cm
12 12

y
y
x
x
3
x
x
t
J
6756
r 6.94cm
F 140.4
J 50001
r 18.87cm
F 140.4
2J 2 50001
w 2222cm

h 45

2y
y
y
2x
x
x
l
375
54.03
r 6.94
l 885
46.90
r 18.87

Nhƣ vậy
max
54.03 120

Độ lệch tâm tƣơng đối m :
x
e F 86 140.4
m 5.4
W 2222

Với :
3
xx
6

R 2.1 10
46.9 1.48
E 2.1 10

3
yy
6
R 2.1 10
54.03 1.71
E 2.1 10

Ta có :
c
x
b
F 90
1.25 5; 5 m 5.5 20; 1.79
F 50.4
tra bảng II.4 - phụ lục II ta đƣợc :
1
1.4 0.02 1.4 0.02 1.48 1.37
m m 1.37 5.4 7.398

Cột không cần kiểm tra bền vì
yc 1
F F; m 20

* Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn :
x
1.48

và m
1
= 7.398 tra bảng II.2 - phụ lục II ta đƣợc hệ số
lt
0.180

2
lt
N 525.38
20.78kN / cm
F 0.180 140.4
(thỏa < 21 kN/cm
2
)