THUYẾT MINH đồ án kết cấu THÉP II

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

1

LỜI CẢM ƠN

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Giáo viên hướng dẫn

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

3
ĐỒ ÁN THÉP
NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
ĐỀ BÀI:
Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng, 1 nhòp.
1.Kích thùc nhà:
 Nhòp nhà dài L=30m,
 Dài 96m
 Bước cột 6m
 Cao trình đỉnh ray Hr=8 m
2.Có hai cầu trục có sức nâng Q(T) =50/10T,chế độ làm việc trung bình

3.Vật liệu: Kết cấu khung : Thép CT3
Kết cấu bao che:
Mái : Tấm BTCT (chon loại 1,5 x 6 = 9m
2
)
Tường: Tấm BTCT ; Xây gạch

Móng :Bê tông :B12.5 ; B15
4.Liên kết hàn và bu lông
5.Đòa điểm xây dựng :
Thành phố Buôn Ma Thuột

I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC NHÀ

1 Theo ph-¬ng ®øng:

Chän cèt nỊn nhµ trïng víi cèt +0.00 ®Ĩ tÝnh c¸c th«ng sè chiỊu cao.Ta cã cao tr×nh ®Ønh
ray H
r
= 8 m, nhÞp nhµ L=30 m (theo ®Ị bµi).
MỈt kh¸c do t¶i träng cÇu trơc Q=50t  75t
Tra phơ lơc VI.1 ta cã th«ng sè vỊ cÇu trơc:
Lk= 28,5 m
B=6650 mm.
K=5250 mm.
H
C
=3150 mm.
B1=300 mm.
F=650 mm
p lực của bánh xe lên ray: 49T
Trọng lượng xe con: 18T
Trọng lượng toàn cẩu: 77T
ChiỊu cao dÇm c©u ch¹y:
hdcc=(1/51/8)Ldcchdcc=(1/51/8)*6000= (750 1200 mm)
VËy ta lÊy hdcc=0,8 m
KÝch th-íc cét trªn:

Htr= hdcc+ Hr + HC + F + 0.1m +H líp ®Ưm ray.
Htr=0,8 + 0,13 + 3,15 + 0,65 + 0,1 +0,08=4,91 m.
LÊy H
tr
= 4.95m.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

4
KÝch th-íc cét d-íi:
Hd=8 - Hr – hdcc - H líp ®Ưm ray + H3
Víi H3 lµ líp ch©n cét lÊy H3=0,80m
Hd=8 – 0,13 – 0,8 – 0,08 + 0,80=7,79 m
LÊy kÝch th-íc cét d-íi H
d
=7.8m
ChiỊu cao toµn cét:
H= Hd + Htr – H3=7,8 +4,95 – 0,80=11.95 m (TÝnh tõ mỈt mãng)

2 Theo ph-¬ng ngang:
 Chän bỊ réng cét trªn (tøc chiỊu cao tiÕt diƯn cét trªn) :
h
t
=(1/101/12)*Htr=(1/101/12)*4,95 m
vËy ta chän htr=0,50 m (1/101/12)Htr.
 Chän a: lµ kho¶ng c¸ch tõ mÐp ngoµi cét ®Õn trơc ®Þnh vÞ do søc trơc Q=50t<75t nªn ta chän
a= 250mm=0,25m.
 Chän  lµ kho¶ng c¸ch tõ trơc ®Þnh vÞ ®Õn tim ray. Ta chän kho¶ng hë an toµn d=0.075m



B
1
+ d + (h
tr
– a )
B
1
= 0.3m tra theo cataloge cÇu trơc


0.3 + 0.075 + ( 500 – 250) = 525 m
 TÝnh chiỊu cao tiÕt diƯn cét d-íi (hd):
Theo ®é cøng ta cã: hd=(1/151/20)Hd =(1/15 1/20)*7,8 m
Theo ®/k cÊu t¹o ta chän: hd = a + =0,25+0,75=1m
§¶m b¶o ®iỊu kiƯn hd = 1m >1/25*11.95 m = 0,478 m

II. CHỌN TÍNH TOÁN HỆ MÁI

1. Dµn m¸i ( xµ ngang):
Ta chän theo mÉu chn trong gi¸o tr×nh kÕt cÊu thÐp nhµ c«ng nghiƯp.
V× tÊm l¬p m¸i lµ panel bª t«ng cèt thÐp do vËy ta chän ®é dèc i=(1/101/12)
H®d=2,2m;L=30 mH®Ønh dµi=3700m.
S¬ ®å khung (trang bªn).

2. Cưa m¸i:
lcm=(1/31/2)Llcm=12m
Chiªu cao « cưa a=1/15L=1/15*30m=2m ;
Chiªu cao bËu cưa hbc =400450 mm
VËy ta chän hbc= 400mm
Víi L

cm
= 12m, ta lÊy H
cm
=2.5m
S¬ ®å dµn m¸I ,cưa m¸i xem trang sau.

III. HỆ GIẰNG
1. HƯ gi»ng m¸i:
Bè trÝ tõ mÐp c¸nh d-íi cđa dµn lªn c¸nh trªn
Gi»ng trong mp c¸nh trªn: §-ỵc bè trÝ theo mỈt ph¼ng c¸nh trªn cđa dµn kÌo , bè trÝ hƯ
thanh chÐo ch÷ thËp. Nhµ cã chiỊu dµi lµ 96 m do vËy ngoµi gi»ng ë 2 ®Çu ta cßn bè trÝ ë gi÷a
nhµ (trong gian gi÷a).
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

5
2. HƯ gi»ng c¸nh d-íi :§-ỵc bè trÝ cïng gian víi hƯ gi»ng c¸nh trªn vµ bè trÝ thªm hƯ gi¨ng
doc nhµ ë 2 bªn ( xem s¬ ®å)

3. HƯ gi»ng ®øng: §-ỵc bè trÝ ë nh÷ng « cã mỈt ph¼ng gi»ng c¸nh trªn vµ gi»ng c¸nh d-íi
®-ỵc bè trÝ doc nhµ
4. HƯ gi»ng cét:
Bao gåm cã hƯ gi»ng cét trªn vµ hƯ gi»ng cét d-íi
- ë cét trªn ta bè trÝ gi»ng ë nh÷ng « cã gi»ng c¸nh trªn vµ gi»ng c¸nh d-íi
- ë cét d-íi ta bè trÝ gi»ng ë gian gi÷a nhµ ®Ĩ tr¸nh g©y hiƯu øng nhiƯt nªn ta kh«ng bè trÝ
gi»ng cét d-íi ë hai ®Çu nhµ (xem h×nh bªn).
IV. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG
1 T¶i träng t¸c dơng lªn khung ngang nhµ:
 T¶i träng t¸c dơng lªn dµn:
T¶i träng t¸c dơng lªn dµn bao gåm träng l-ỵng b¶n th©n cđa m¸i, cđa cưa trêi, cđa b¶n th©n

kÕt cÊu vµ ho¹t t¶i.
a. T¶i träng m¸i:
Theo cÊu t¹o cđa c¸c líp m¸i ta cã b¶ng thèng kª c¸c t¶i träng m¸i nh- sau:


STT
Vật liệu , quy cách
 (m)
(t/m
3
)
Gtc(t/m
3
)
n
Gtt(t/m
3
)
1
Gạch lá men
0,04
2
0,08
1,1
0,088
2
Vữa lót
0,015
1,8
0,027

1,3
0,035
3
BT chống thấm
0,04
2,5
0,1
1,1
0,11
4
BT xỉ cách nhiệt
0,15
0,75
0,1125
1,3
0,146
5
Panel BTCT
0,06
2,5
0,15
1,1
0,165
6
Trát trần
0,015
1,8
0,027
1,3
0,035

Cộng
0,32

0,4965

0,579

Quy đổi về mặt bằng Gi/Cos
0,499

0,582
7
G
dàn
,
giằng
= 3.10
-5
.L
2

0,033
1,05
0,035

A. Tải trọng phạm vi mái
0,532

0,617

8
G
dàn cm
= 5.10
-5
L
cm

0,006
1,05
0,0063
B
B. Tải trọng phạm vi cửa mái
0,538

0,623
9
Trọng lượng bậu cửa mái 0,04Lcm (t/m)
0,1
1,1
0,11
10
Trọng lượng bậu cửa mái 0,045 (t/m)
0,045
1,05
0,047

C. Tải trọng phạm vi chân cửa mái G x B'(t)
0,87

0,942


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

6

- Tải trọng tính toán quy đổi về thành lực tập trung tại nút thứ k được xác đònh
theo công thức :
P
k
=
)(
4
)).((
1
11






ckck
m
i
mm
jkk
Gn

Cos
Gn
BBdd

Tấn
Trong đó : B
j-1
, B
j
bước khung hai bên lân cận của dàn vì kèo ,
m – số lớp mái ;
G
m
– Tải trọng tính toán của lớp mái thứ i ,
G
ck
– tải trọng tính toán của các cấu kiện ,
n
m -
hệ số độ tin cậy tải trọng các lớp mái ,
n
ck
– hệ số độ tin cậy tải trọng các cấu kiện,
d
k-1
, d
k
– panel bên trái , bên phải nút k , m .
 - góc nghiêng của thanh cánh trên so với mặt bằng
Như vậy :

P
1
=
(0 3).(6 6)
0,617
4

= 5.55(t)
P
2
=
617,0
4
)66).(33( 
= 11.1 (t)
P
4
=
623,0
4
)66).(33( 
= 11,21 (t)
P
3
= 0,5P
2
+ 0,5P
4
+ G
bậu

= 12,1 (t)
Phản lực đầu dàn
V =
1 2 3 4
2 4 2 3
113.33
2 2 2
i
P
P P P P  


= 56.66(t)
g
m
=
113.33
30
= 3,78 (t/m)


b. Tải trọng tạm thời do thi công và sữa chửa mái .
Tải trọng tạm thời xác đònh theo TCVN 2737-95
P
tc
= 0,075 T/m
2
mặt mái , hệ số vượt tải n= 1,3
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

7
Tải trọng tình toán : P
tt
= n.P
tc
.
B
Cos

= 1,3 . 0,75.6/Cos5,7 = 0,588 T/m
P’
1
= 1,5 .0.588 = 0,88T
P’
2
= 3.0,588 = 1,76 T



Phản lực đầu dàn
V =
1
29
17.6
8.8
2 2 2
i
P
P 

  

(t)
p
m
tt

=
113.33
30
= 0.59 (t/m)




c.Hoạt tải gió.


Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm :
- Gió trong phạmvi mái ,Từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên,được chuyển về thành lực tập trung
W nằm ngang đựat ở cánh dưới cao trình dàn vì kèo.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

8
- Gió thổi lên bề mặt tường dọc , được chuyển về thành lực tập trung phân bố trên cột .Nếu
trong trương hợp có bố trí hệ thống cột phụ thì tải một phần được truyền lên cột và một phần
truyền lên cột phụ từ đó quy về lực tập trung truyền vào khung.
Trong trường hợp này với bước nhà B=12 , thì bố trí ba cột phụ trong một bước cột ,và có sơ
đồ truyền tải như sau:




p lực gió tác dụng lên công trình được xác đònh theo công thức:
q
z
= n.W.k
(z)
.C
i
.B
1
.
W= n.W
o
.k
(z)
.B.C
i
.h
1
.
S= n. W
o
.k
(z)
.C
i
.B
1

.H/2.
Lực tập trung ở chổ cánh dưới dàn sẻ là W+S , Các công thức gió hút cũng lấy tương tự như
trên.
Trong đó :
q
z
– p lực gió ở độ cao z
n – hệ số tin cậy của tải trọng gió n= 1,2
W
o
– giá trò áp ực gió được xác đònh theo bản đồ phân vùng:

Vùng gió
IA
II
III
IV
V

A
B
A
B
W
o
0.055
0.083
0.095
0.11
0.125

0.155
0.185

C
i
– hệ số khí động xác đònh theo quy phạm TCVN 2737-95
K
(z)
– hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao : K
(z)
= 1,84451
m
Zg
Z
2









Z
g
– Độ cao grandient mà tại đó vận tốc gió không còn chòu ảnh hưởng sực cản mặt đệm .
m – hệ số ma sát các lớp biên , xác đònh từ xử lý thống kê theo số liệu đo đạt profil gió trong
lớp biên.
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:

SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

9
Z
g
và hệ số m phụ thuộc vào dạng đòa hình A,B, C như sau:

Đòa hình
A
B
C
Z
g
250
300
400
m
0.07
0.09
0.14

Bảng xác đònh tải trọng gió :

Hi (m)
Z
(m)
K(z)
Ci (đẩy)
Ci (hút)
q(z) đẩy

q(z) hút
Wđ(t)
Wh(t)
7.8
7.8
1.135
0.8
-0.6
0.18
0.135


4.85
12.65
1.215
0.8
-0.6
0.192
0.144


2.7
15.35
1.248
0.8
-0.6
0.198
0.148
1.15
1.128

0.9
16.25
1.258
-0.423
-0.5
-0.105
0.125


3.6
19.85
1.294
0.7
-0.6
0.179
0.154


0.6
20.45
1.299
-0.423
-0.4
0.109
0.103



Tải trọng gió trung bình :
q

đẩy
=
18.0
85.48.7
85.419,08,718,0


 xx
t/m
q
hút
=
138.0
85.48.7
85.4144,08.7135,0


 xx
t/m

2. Tải trọng do phản lực của dàn.
a. Do tải thường xuyên
P
m
=



 gian trung dàn có Khi -
gian trung dàn có khôngKhi -

ddtx
tx
GV
V
2

Trong đó :
V
tx
= 56.66 tấn – Phản lực tại gối tựa dàn do tải trọng thường xuyên
G
dđ
– Trọng lượng bản thân của dàn đỡ trung gian, G
dđ
= 10
-4
.
2
dd
L
.V
tx

L
dđ
– Nhòp của dàn đở trung gian
Vậy P
m
= 56.66 tấn
b. Do tải tạm thời (Chính bằng tải trọng đầu cột do tải tạm thời gây ra )

P’
m
=

2
Lp
tt
n.p
tc
.
L
B
.
7,5cos
= 1,3 x 0,075.
6
.30
2.cos5,7
= 9.2 tấn
 P
tt
Trong trường hợp này vẫn sử dụng công thức tính P
tt
tác dụng lên dàn .Tuy nhiên
bước dàn trong trường hợp là bước khung B = 12 m
 Trường hợp không sử dụng dàn phụ thì P’
m
chính bằng phản lực đầu dàn do tải tạm
thời gây ra.

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

10
3. Tải trọng do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục
a. áp lực thẳng đứng do náh xe cầu trục:
D
max
= n.n
c
.
n
.k
đ
.
tc
P
max
.y + G
dct

D
min
= n.n
c
.
n
.k
đ
.

tc
P
min
.y + G
dct

Trong đó
n = 1,1 – hệ số tin cậy tải trọng
n
c
- hệ số kết hợp đồng thời 2 cầu trục đứng gần nhau.
n
c
=




nặngrất , nặng độ chế Khi -0.9
bìnhtrung, nhẹ độ chế Khi85.0


n
– hệ số điều kiện làm việc của cầu trục

n
=









bìnhtrung, nhẹ móc độ chế Khi -1,1
nặng độ chế Khi -1,3
mền móc, nặng rất móc đọ chế Khi - 1,4
cứng móc, nặng rất móc chế Khi6.1

tc
P
max
- tra bảng cataloge cầu trục
G
dct
- Trọng lượng bản thân dầm cầu trục
G
dct
= 1,05.
tc
dct
G
=1,05. 5.10
-4
.B
2
.Q
tc
P

min
=
max
2
tc
ct
QG
P


- Khi Q< 75 T
1min
tc
P
=
1max
max
1
tc
ct
tc
QG
P
P








- Khi Q  75 T
2min
tc
P
=
2max
max
1
tc
ct
tc
QG
P
P







- Khi Q  75 T
Q – Sức nặng cầu trục
G
ct
– Trọng lượng cầu trục ,Tra bảng cataloge cầu trục
n
o
– số bánh xe ở một bên cầu trục

K
đ
– Hệ số động
K
đ
=
1,1
1,0



- Chế đo änặng và rất nặng
- Chế đo änhẹ và trung bình

y – tổng tung độ max đường ảnh hưởng khi D = 1

Với Q

75 t
y =
36
4 12
6
k
Khi B m
B
Khi B m

  





  


k
B
6

Vậy , Coi cầu trục làm việc ở chế độ trung bình , hai móc
P
tc
max
= 49 t
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

11
P
tc
min
= 14.5 t
G
tc
= 77 t ; G
xc
= 18 t
B
k

= 6.65 m ; T = 1,9 m ; n
o
= 4
y = 3 -
6.65
6
= 1.89
G
dct
= 1,05.
tc
dct
G
=1,05x5 x 10
-4
.B
2
.Q = 1,05x 5x10
-4
.6
2
x50= 0.945 t
min
tc
P
=
max
50 77
49 14.5
22

tc
ct
QG
P


   

D
max
= n.n
c
.
n
.k
đ
.P
tc
max
.y + G
dct

= 1,1 x 0,85 x 1,1 x 1x49 x1,89 + 0.945 = 96.19 t
D
min
= n.n
c
.
n
.k

đ
.P
tc
min
.y + G
dct

= 1,1 x 0,85 x 1,1 x 1x14,5x1.89 + 0.945 = 29.13 tấn
b. Tải trọng do lực hãm ngang của xe con
T = n.n
c
.
n
.k
đ
.
1
tc
T
.y
Trong đó - Lực xô ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục khi hãm phanh
1
tc
T
= f(Q+G
xe
).
.
ph
o

n
nn

f – hệ số ma sát giữa bánh xe và đường ray f = 0.1 khi bánh xe và ray bằng sắt
n
ph
- số bánh xe khi phanh
n – tổng số bánh xe
n
o
– số bánh xe ở một bên cầu trục ,Thường thì n
ph
= ½ . n
Vậy
1
tc
T
= f(Q+G
xe
).
.
ph
o
n
nn
= 0,1.(50 + 18).
1
2.4
= 0.85 T
T = n.n

c
.
n
.k
đ
.
1
tc
T
.y = 1,1x0,85x1,1x1x0,85x1.89 = 1.65 T
d. Tải trọng do sườn tường
- Chọn kết cấu sườn tường bao che là panel BTCT có chiều dài 80 mm
- Ta bố tri sườn tường từ vai cột trở lên , với chiều cao bố trí panel là7.8 m (chiều cao cột
trên là 4.95 m ) do đó phần trọng lượng cửa kính trong phạm vi 7.8m là không đáng kể so với
trọng lượng panel => bỏ qua trọng lượng của kính
- Tải trọng tiêu chuẩn panel sườn tường
tc
st
P
= 7,8 .6. 0,08 . 2,5 = 9,36 T
- Tải trọng tính toán panel sườn tường
tt
st
P
=
tc
st
P
.n = 9,36x1,1 = 10.3 T

V. TINH NỘI LỰC KHUNG
1. Sơ đồ tính khung
Tính khung nhằm mục đích xác đònh nội lực khung :mômem uốn lực cắt,lực dọc trong
các tiết diện khung .Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như giàn ,cọt khá là phức tạp ,
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

12
nên trong thực tế đã thay sơ đố tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơm giạn hoá , với các
giả thiết sau :
- Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh dưới của
dàn.
- Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác dụng lên dàn thì xem dàn
cứng vô cùng.
Sơ đồ tính :
Giả thiết :
107
2
1

J
J
chọn
9
2
1

J
J

4025
2

J
J
d
chọn
36
2

J
J
d

M2
J1
J2
30000
Htr
Hd
H
57209180
e
hd
htr
v
v
Jd

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

13
2. Tính nội lực khung :
a) Tính khung với tải trọng phân bố đều trên xà ngang:
Do đối xứng :

1
=

2
=


Phương trình chính tắc:
r
11*


+ R
1P
= 0
hay:

=
11
1
r
R

P


Trong đó : r
11
: tổng phản lực mômen các nút trên của khung khi xoay góc

=1;
r
12
: tổng mômen phản lực ở nút đó do tải trọng ngaòi .
Qui ước dấu:
- Moment phản lực và góc xoay là dương khi nút cột trái quay theo chiều kim đồng hồ, nút
cột phải quay ngược chiều kim đồng hồ.


* Xác đònh r
11
:
r
11
= M
xà
B
- M
cột
B
M
xà
B

=
L
EJ
d
2
chọn J
1
= 1 , J
2
= 1 : 8 , J
d
= 4,5

=
1
1
2*4.5
0.3
30
EJ
EJ


M
cột
B
=
1
1
4

. 0,05
EJ
C
EJ
KH


Với

=
2
1
J
J
= 8 - 1 = 7


=


4.95
0.38
4.95 7.8
tr
tr d
H
HH

A = 1 +


.
= 1 + 0,38 . 7 = 3,7
B = 1 +

.
2
= 1 + (0,38)
2
. 7 = 2,1
C = 1 +

.
3
= 1 + (0,38)
3
. 7 = 1,40
F = 1.159
K = 4AC - 3B
2
= 8.298
- Suy ra: Hệ só phương trình chính tắc : r
11
= EJ
1
41
0.3 .
C
KH





= 0.354 EJ
1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

14
* Xác đònh r
1P


r
1P
= M
B
P
=
    
22
3.78*(30)
213.9T.m
12 12
ql

Suy ra

   
1
11 1 1

2.139 605
0,354
P
r
r EJ EJ

Moment cuối cùng :
M
xà
B
.

+ M
B
P
=

1
1
605
0.3 * ( 213.9)= - 32.41 T.m
EJ
EJ

- Ở đầu xà : M
xà
=
- Ở trên cột : M
cộtø
B

=

M
cộtø
B
.

= - 0,05 EJ
1
.
1
605
EJ
= -32.41 T.m (1)


phản lực ở đầu cột do

= 1
  

1
11
22
6 6*2,03
. 0,0092
8.2*(7 2.25)
B
EJ
B

R EJ EJ
KH

Phản lực tại B:
R
B
=

.
B
R
= 0,0092 EJ
1
.
1
605
EJ
= 5.571 T
Moment ở vai cột :
M
C
= M
B
+ R
B
. H
2
= - 32.41 + 5.571 * 2.25
= - 17.37 (Tm)
Moment ở chân cột : (2)

M
A
= M
B
+ R
B
*h= - 32.41 + 5.571*9.25
= 38.34 (Tm) (3)
- Moment lệch tâm chổ vai cột :
M
e
= v. e =


2.852*30 1 0.25
* 16.044
22
Tm

Với h
d
= 1 m , h
t
= 0.25 m
Các công thức ở bảng cho :
 

  
  
(1 ) 3 (1 ) 4

. 3.433(Tm)
B
BC
M Me
K

 

  

   


6(1 ) (1 )
. 2.831( )
e
B
BA
M
RT
Kh

Suy ra : M
B
= 3.433 Tm (4)
M
t
C
= M
B

+ R
B

. H
2
= -4.212 (Tm) (5)
M
d
C
= M
C
Tr
+ Me = 11.832 (Tm) (6)
M
A
= M
B
+ R
B
*h + M
e
= -16.48 Tm (7)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

15


Moment tổng cộng do tính tải gây ra :

M
B
= (1) + (4) = -28.978 (Tm)
M
t
C
= (2) + (5) = - 21.518 (Tm)
M
d
c

= (2) + (6) = - 5.538 (Tm)
M
A
= (3) + (7) = 21.86 (Tm)













Moment tổng cộng do hoạt tải gây ra :

Ta có :

0.59
0.156
3.78
P
g

Suy ra : M
B
= - 29.978 * 0.156 = - 5.944 (Tm)
M
t
C
= - 21.518 *0.156 = - 2.1518 (Tm)
M
d
c

= -5.538 * 0.156 = -1.13 (Tm)
M
A
= 21.86 * 0.156 = 4.48 (Tm)


Tổng moment do tỉnh, hoạt tải :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

16

M
B
= -28.978 + (- 5.944 ) = -34.9 (Tm)
M
t
C
= - 21.518 + ( - 21.518) = -26 (Tm)
M
d
c

= - 5.538 + (-1.13 ) = -6.67 (Tm)
M
A
= 21.86 + 4.48 = 26.343 (Tm)
b) Tính khung với moment cầu trục:
Để tiện tính toán ta xem (D
max
+ G
dct
) và (D
min
+ G
dct
) là những hoạt tải:
D
max
+ G
dct
= 96.19 (T)

D
min
+ G
dct
= 29.13 (T)
M
max
= D
max
. e = 96.19 * 0.5 = 48.1 (Tm)
Với
1
0.5
22
d
h
e
  

M
min
= D
min
.e = 29.13 * 0.5 = 14.56 (Tm)
Với sơ đồ xà ngang là cứng vô cùng, ẩn số theo phương chuyển vò là chuyển vò ngang của nút
trên ;
+ Phương trình chính tắc :
r
11
 + R

1P
= 0
hay
1
11
P
R
r
  

ta có :
1
2
6
. 0.009
B
EJ
B
M
KH

EJ
1
(a)

1
3
12
. 0.0026
B

EJ
A
R
KH

  
EJ
1
(b)
Mômen tại các tiết diện khác :

    
11
2
23
1,36 5,33
. 0.0021 1
C B B t
EJ EJ
M M R h H EJ
HH


  
1
* 0.0242
A B B
M M R h EJ
(c)
cột phải các trò số mômen bằng như vậynhưng klhác dấu do phản đối xứng :

11
2
B
rR

0.0052 EJ1
( dấu trừ của phản lực qui ươc1 là chiều phản lực ngược chiều với chuyễn vò ,nghóa là từ phải
sang trái)
Mômen lệch tâm do cầu trục :
max max
*
M D e

48.1
min min
*
M D e

14.56
Vẽ biể đồ momen do Mmax và Mmin trong hệ cơ bản. Có thể dùng kết quả mômen ở cột trái
nhân với hệ số tỷ lệ –Mmax/Me,và -Mmin/Me.
–Mmax/Me =-2.94
-Mmin/Me =-0.91
Từ đó momen ở cột trái :
Với : M
B
= -2.784 (d)
M
t

C
= 3.417 (e)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

17
M
d
C
= -9.599 (f)
M
p
A
= 13.370 (g)
Phản lực R
B
= 2.297
Từ đó momen ở cột ph :
M
p
B’
= -0.89 Tm (d’)
M
p
C T’
= 1.1 (Tm) (e’)
M
d
C’
= -3.04 (Tm) (f’)

M
A’
= 4.33 (Tm) (g’)
Phản lực R
B’
= -0.731 (T)
Phản lực trong các liên kết thêm :
r
11
= R
B
+ R
B’
=1.566 EJ
1

chuyển vò ẩn số :
1
11
p
r
r
   
136.599
Nhân biểu đồ momen với đơn vò với giá trò delta này rồi cộng với bviểu đồ momen trong hệ
cơ bản do Mmax và Mmin, được kết quả cần tìm .
Cột trái:
M
B
= (a) .  + (d) = -1.527(Tm)

M
t
C
= (b) .  + (e) = 3.704(Tm)
M
d
C
= (b) .  + (f) = -9.312(Tm)
M
A
= (c) .  + (g) = 10.062(Tm)
Cột phải :
M’
B
= (a’) .  + (d’) = 0.372(Tm)
M
t
C’
= (b’) .  + (e’) = 1.374(Tm)
M
d
C’
= (b’) .  + (f’) = -2.756(Tm)
M’
A
= (c’) .  + (g’) = 0.946(Tm)


c) Lực hãm ngang T
Lực T Đặt tại cao trình dầm hãm của 1 trong 2 cột đỡ cầu trục .Chiều lực có thể hướng từ sang

trái hoặc phải . Do dó nội lực khung luôn có dấu dương hoặc âm ,dấu dương ứng với 1 chiều ,
dấu âm ứng với chiều kia
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

18
Phương trình chính tắc :
1
11 1
11
0
p
p
R
rR
r

     

Xác đònh

:
Ht Hdct
H Ht Hdct
H


   
=0.495
Ta có r

11
=1.566 EJ
1
Xác

đònh R
1p
tra banûg III2 (Trường hợp

< a )

 
2
2
(1 ) (2 ) 2
( ) 2
B
BC
BC
M HT
KK

  

  

   




-0.76

   
22
(1 ) 3 2 (2 ) ( ) 3 2 (2 )
*
B
B A B A
RT
KK
      

     
   



0.516

P
BB
MM

-0.763

()
T
B B B dct
M M R H H
   

1.825

P
B B B t dct
M M R H TH
   
1.73

()
P
A B B dct
M M R H T H H
    
-0.64

1
PB
RR

0.516
Ta có :
1
11
p
R
r
   
97.96
Momen tác dụng lên cột trái do lực hãm ngang T:
M

B
= 0.139
M
T
=2.727
M
C
=1.936
M
A
= 3.017
Momen tác dụng lên cột trái do lực hãm ngang T:
M’
B
= -0.902
M’
C
= 0.206
M’
A
= -2.372








ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:

SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

19
CỘT TRÁI

d)

Tải trong gió
Tải trọng gió có thể đỗi chiều.Trong tính toán chỉ cần xét 1 trường hợp ,kết quả có thể sử dụng
cho trườmg hợp kia bằng cách đảo biểu đồ gió lật 180
0
quanh trục thăng đứng .Chúng ta sử
dụng giả thuyết khi tải trong không tác dụng vào xà ngang ,độ cứng xà ngang cứng vô cùng.
Do vậy chuyển vò xoay bắng không còn chuyển vò ngang tại đỉnh cột











Phương trình chính tắc :
11 1
0
p
rR

 

Ta có : r
11
=0.0053 EJ1
Xác đònh :R1p
Cột trái :
2
2
98
12
BF C
MB qH
K

  
-5.81
23
2
B
BC AF
R qH
K

  
3.55
Cột phải


'

0.75
q
q

Vậy : R
1p
=R
B
+R’
B
+W+W’ = 9.38
1
11
Rp
r
   
1781.92 EJ1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

20
Cột trái :
P
BB
MM

-5.81
2
2
P

t
C B B t
H
M M R H q
   
3.87
2
2
P
A B B
H
M M R H q
   
-13.04
Cột phải :





Momen do tải trọng gió gây ra:
Cột trái






Cột phải

KẾT QỦA NỘI LỰC TRONG KHUNG DO CÁC TẢI TRỌNG GÂY RA

STT
Loại
n
Cột trên
Cột dưới
0.648 3.76( )
0.648 2.51( )
0.648 8.45( )
PP
BB
PP
CC
PP
AA
M M Tm
M M Tm
M M Tm


    

   
    
3
1
3
1
3
1
9 10 10.6( )
2 10 7.61( )
24 10 56.2( )
P
BB
P
CC
P
AB
M EJ M Tm
M EJ M Tm
M EJ M Tm



    
     
      
3
1

3
1
3
1
9 10 12.64( )
2 10 4.7( )
24 10 34.679( )
P
BB
P
CC
P
AA
M EJ M Tm
M EJ M Tm
M EJ M Tm




     

     

    
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

21
tải

trọng
Tiết diện B
Tiết diện C
t

Tiết diện C
d

Tiết diện A
M
N
M
N
M
N
M
N
Q
1
Tónh
Tải
1.0
-28.98
42.78
-21.58
45.08
-5.54
45.08
21.86
48.52

-2.98
2
Hoạt
Tải
1.0
-5.94
8.78
-4.43
8.78
-1.14
8.78
4.48
8.78
-0.61
0.9
-5.35
7.90
-3.98
7.90
-1.02
7.90
4.04
7.90
-0.55
3
Mcầu
trục
trái
1.0
-2.78

0
3.42
0
-9.60
51.82
13.37
51.82
-2.50
0.9
-2.51
0
3.07
0
-8.64
46.64
12.03
46.64
-2.25
4
M cầu
trục
phải
1.0
-0.89
0
1.09
0
-3.05
16.50
4.25

0
-0.80
0.9
-0.80
0
0.98
0
-2.75
14.85
3.83
0
-0.72
5
Lực
hãm
trái T
1.0
0.14
0
2.73
0
1.94
0
-3.02
0
1.21
0.9
0.12
0
2.45

0
1.74
0
-2.71
0
1.09
6
Lực
hãm
phải T
1.0
-0.90
0
0.21
0
0.21
0
-2.37
0
-0.80
0.9
-0.81
0
0.19
0
0.19
0
-2.14
0
-0.72

7
Gió
trái
1.0
10.60
0
7.61
0
7.61
0
-56.20
0
6.95
0.9
9.54
0
6.85
0
6.85
0
-50.58
0
6.26
8
Gió
phải
1.0
-12.64
0
-4.71

0
-4.71
0
34.70
0
-4.29
0.9
-11.38
0
-4.24
0
-4.24
0
31.23
0
-3.86

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

22
BẢNG TỔ HP NỘT LỰC


Tiết diện
Nội lực
Tổ hợp cơ bản 1
Tổ hợp cơ bản 2

B


1,8

1,2

1,2,4,6,8

1,2,4,6,8
M
-41.623
-34.922
-47.32
-47.32
N
42.783
51.558
50.68
50.68
Ct

1,2

1,2

1,2,5,8

1,2,5,8
M
-26.008
-26.008

-32.26
-32.26
N
50.681
53.853

52.98
52.98
Cd


1,3,5

1,3,5

1,2,3,5,8

1,2,3,5,8

M
-17.073
-17.073
-21.18
-21.18
N
96.898
96.898
99.61
99.61


1,8
1,7
1,3,5

1,2,4,5,8
1,5,7
1,2,3,5,8
1,2,3,5,7
A
M
56.557
-34.336
32.213
63.666
-31.43
71.87
-15.36
N

48.517
48.517
100.337
56.415
95.16
103.05
103.05
Q
max

1,3,5
-4.280


Q
max

1,2,3,5,7
-10.74


max
,MN

max
,MN

max
,NM
M


M

max
,MN

max
,MN

max
,NM
M

M

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

23
THIẾT KẾ CỘT
 Chiều dài hình học các cột Ht = 4.95 m; Hd = 7.8 m
 Tỷ số momen quán tính chọn là
8
J
J
2
1

và
36

J
J
2
d

.
 Liên kết khung nhà, cột liên kết với móng ở đầu dưới và với tường ngang (dàn
hoặc dầm) ở đầu trên . Các liên kết này là liên kết ngàm.
I. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN
1. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn.
Chiều dài tính toán riêng cho từng phần cột
+ Cột trên:
t2x2
HL



+ Cột dưới:
d1x1
HL



Tính toán các tham số:
-Tỷ số độ cứng đơn vò giữa 2 cột

22
1
11
1 7.8

0.2
8 4.95
t d d
d t t
J H H
iJ
k
i J H J H
       

-Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất giữa phần cột trên và dưới là:

d
t
N
95.16
1.877
N 50.68
m   


1
1
2
4.95 8
1.315
7.8 1.877
t
d
H

J
c
H mJ
   

Từ
1
1
0.2
1.315
k
c







Tra bảng II.6b hệ số qui đổi chiều dài tính toán
1
2.14



Giá trò
1
2
1
2.14

1.626
1.315c


  

Vậy chiều dài tính toán
+ Cột trên:
22
1.626 4.95 8.04( )
xt
L H m

   

+ Cột dưới:
11
2.14 7.8 16.7( )
xd
L H m

   

2.
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn.

+ Cột trên:
1
7.8( )
yd

l H m

+ Cột dưới:
2
4.95 0.7 4.25( )
y t DCT
l H H m    

II. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG CỘT
+Tại cột trên (tiết diện B) cặp nội lực dùng thiết kế cột có giá trò
M = -47.33 (Tm) ;N
tu
=50.68 (T)
+Tại cột dưới:
Nhánh trái M = 71.87 (Tm) ; N
tu
= 103.05(T)
Nhánh phải M = -21.18 (Tm) ; N
tu
= 99.61(T)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

24

A.THIẾT KẾ CỘT TRÊN
Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng, ghép từ 3 bản thép, với chiều
cao tiết diện đã chọn trước h = 500 mm
Độ lệch tâm
47.32

0.933( )
50.68
M
em
N
  

Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện
25.1

và diện tích yêu cầu của
tiết diện theo công thực:

2
(2.2 2.8) 173.49( )
yc
Ne
A cm
Rh



   



Chọn tiết diện như hình vẽ:

50
11

40 ( ) (38 47)
15 12
11
1.2 ( ) (1 1.6)
50 30
11
2 ( ) (1.1 3.3)
36 12
ct
b
cc
h cm
b cm H
cm h
cm b



    
    
    





Kiểm tra tiết diện đã chọn
 Theo trục xx:
2
2(2 40) 1.2 46 215.2F cm     

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:
SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG

25

33
24
3
2
3
6
1.2 46 40 2
2( 24 2 40) 94426.9( )
12 12
2
2 94426.9
3777( )
50
94426.9
20.94( )
215.2
918
45.5
20.94
2.1 10
45.5 1.4388
2.1 10
X
X
X

X
X
x
X
X
XX
J cm
J
W cm
h
J
r cm
F
l
r
R
E



     

  
  
  

   


 Theo trục yy

33
4
2
3
6
1.2 38 40 2
2 21339.96( )
12 12
21339.96
9.96( )
215.2
502
50.41
9.96
2.1 10
50.41 1.594
2.1 10
Y
Y
Y
y
Y
Y
YY
J cm
J
r cm
F
l

r
R
E



   
  
  

   



Độ lệch tâm tương đối m và độ lệch tâm tỷ đối m
1


5.32( )
ng
X
A
m e cm
W


Ta có:

 
1.4388 5

5.31 5;20
1.33 1
X
c
b
m
F
F













Tra bảng II.4 ta được
1.4 0.02 1.65
x


  

1
1.65 5.31 8.78( )m m cm


    

Nhận thấy
1
8.78 20
th ng
m cm cm
AA






Không cần kiểm tra bền
 Kiểm tra ổn đònh trong mặt phẳng uốn:
Ta có
1
1.4388
8.77( )
X
m cm






tra bảng II.2 ta được

0.141
lt

