ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
PHẦN I : KHUNG NGANG
I) Sơ đồ khung ngang
Với nhịp L = 21m, sức trục Q = 30T và vùng gió IA.
Chọn sơ đồ khung như sau:
+ Liên kết giữa dàn và cột là nút cứng.
+ Chọn dàn hình thang có hai mái dốc. Độ dốc
I = 1/10
+ Chiều dài nhà D = 120m và bước khung B = 6m.
+ Chiều cao đỉnh ray cầu trục H
1
= 9,1m.
II) Xác định kích thước khung ngang.
Với sức trục Q = 30T, chế độ làm việc trung bình. Ta có bảng tra sau.
Sức trục Nhị
p
L
k
Kích thước gabarit chính Loại
ray
Ap lực
bánh xe
Áp
lực
bánh
xe
lên
ray
Trọng
lượng
Móc

Chín
h
Móc
phụ
Bề
rộng
B
Đáy
K
H B
1
F P
1
P
2
Xe
con
Toàn
cầu
trục
(T) m (mm) Kông bé
hơn
(T) (T)
30 5 19,5 630
0
510
0
275
0
300 250 2500 KP

-70
- 30 12 47,5
I. Xác định kích thước theo phương đứng.
a) Ta có H
2
= H
c
+ 100 + f (với f = 200 – 400 mm).
b) Chọn f = 300 mm.
⇒ H
2
= 2750 + 100 + 300 = 3150 (mm) = 3,15 (m).
c) Và H
t
= H
r
+ H
dct
+ H
2
d) Với H
dct
= .6 = . = 0,75 0,6
e) Chọn H
dct
= 0,6 m = 600 (mm).
f) Chọn H
r
= 200 mm.
⇒ H

t
= 200 + 600 + 3150 = 3950 (mm) = 3,95 (m).
g) Chiều cao toàn cột : H = H
1
+ H
2
+ H
3
= 9100 + 3150 = 12250mm = 12,25m.
h) Khi đó H
d
= H - H
t
= 12,25 – 3,95 = 8,3 (m).
II. Xác định kích thước theo phương ngang.
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 1
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
i) Nhịp nhà xưởng : L = 21 m.
j) Nhịp cầu trục : L
k
= 19,5 m.
k) Sức trục Q = 30T.
l) Chọn a = 250 mm. Là khoảng từ mép ngoài đến trục định vị.
m) Kích thước phần đầu cầu trục : B
1
= 300 mm = 0,3m.
n) Khe hở an toàn giữa mút cầu trục và mép trong cột trên : D = 75 mm.
⇒ Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị : λ = = = 0,75m.
o) Từ điều kiện :
⇒ h

t
< = 750 – 300 – 75 + 250 = 625 (mm).
p) h
t
= .H
t
= .3950 = (395 448,75).
⇒ Ta chọn bề rộng cột trên: h
t
= 500 mm = 0,5 m.
q) Bề rộng cột dưới : h
d
= λ + a = 0,75 + 0,25 = 1m.
r) Kiểm tra điều kiện độ cứng
h
d
> (1/15 – 1/20) × H = (1/15 – 1/20) × 12,25 = 0,82 – 0,6m
s) Vậy h
d
= 1m > (0,82 – 0,6m) thỏa mãn điều kiện.
III) Tải trọng tác dụng lên khung.
1) Tải trọng tác dụng lên dàn.
a) Trọng lượng mái.
Đổi ra phân số trên mặt bằng với độ dốc 1:10 suy ra cosα = 0,995.
STT Vật liệu , quy cách
δ (m) γ(t/m
3
)
Gtc(t/m
2

) n Gtt(t/m
2
)
1 Gạch lá men 0,02 2 0,04 1,1 0,044
2 Vữa lót 0,02 1,8 0,036 1,3 0,047
3 BT chống thấm 0,1 2,5 0,25 1,1 0,275
4 Panel BTCT 1.5m 0,15 1,1 0,165
Cộng 0,476 0,531
Quy về mặt bằng Gi/Cos
α
0,479 0,534
- Tải trọng tiêu chuẩn g
m
c
DaN/m
2
mái: 479 daN/m
2
mặt bằng.
- Tải trọng tính toán g
m
daN/m
2
mái: 534 daN/m
2
mặt bằng.
b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng.
Theo công thức kinh ngiệm. : g
d
c

=1.2α
d
.L .
Trong đó:
t) Chọn α
d
= 0,6 hệ số cấu tạo dàn lấy trong khoảng (0,6 -0,9).
u) L nhịp dàn.
v) 1,2 hệ số kể đến trọng lượng của hệ dàn.
Vậy g
d
c
=1,2 × 0,6 × 21 = 15,12 (daN/m
2
).
c) Tải trọng tạm thời.
Theo TCVN 2737 – 1995, tải trọng tạm thời trên mái khi không có yêu cầu đặc
biệt lấy p’ = 75 daN/m
2
. Hệ số vượt tải n = 1,3.
- Tải trọng tạm thời: p = n.B.p
’
=1,3 × 6 × 75 = 585 daN/m
- Tải trọng thường xuyên: g
m
= 534 daN/m
2
Vậy tải trọng tổng cộng phân bố đều trên sườn ngang là:
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 2
1

0,8
0,15
60006000
5100 1200
PPPP
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
g = (g
m
+g
d
) × B = (534 + 15,12) × 6 = 3294,72 daN/m
2) Tải trọng tác dung lên cột.
a) Do phản lực của dàn.
Tải trọng thường xuyên:
2
gL
A =
=
mdaN /56,34594
2
21.72,3294
=
Tải trọng tạm thời :A
,
=
2
pL
=
mdaN /5,6142
2

21.585
=
b) Tải dầm cầu trục.
Theo công thức kinh ngiệm. : G
dct
= n. .
w) Với = 30 hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục (24 - 37).
x) L
dct
nhịp dầm cầu trục.
⇒ G
dct
= 1,1. 30. 6
2
= 1188 (daN).
Momen dầm cầu trục :M
dct
= G
dct
. = 1188.
4
3
= 891 daN.m
c) Tải trọng tường.
G
t
= 150.n.(+2.2).B = 150.1,1.(3,95 + 2,2).6 = 6088,5 daN
M
t
= G

t
.= 6088,5x
4
1
= 1522,125 daN.m
d) Do áp lực của bánh xe cầu trục.
Từ B = 6300 mm và K = 5100 mm, ta sắp xếp các bánh xe cầu trục như sau:
Ta có : giá trị tung độ của các đường ảnh hưởng là:
y
1
= 1 ; y
2
= 0,8 ; y
3
= 0,15
Vậy : y = y
1
+ y
2
+ y
3
= 1 + 0,15 + 0,8 = 1,95.
Tải trọng do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu
trục được xác định bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản lực tựa của dầm xếp các
bánh xe của hai cầu trục sát nhau ở vào vị trí bất lợi nhất. Có n
0
= 2 bánh xe. Số bánh xe
một bên n = 2.
Đặt các bánh xe lên đường ảnh hưởng phản lực gối tựa như hình vẽ.
y) Áp lực đứng của cầu trục.

D
max
= n x n
c
x = 1,2 x 0,85 x 30 x 1,95 = 59,67 (T).
P
min
= - = – 30 = 8,75 (T).
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 3
0,8 - 0,6
0,8
- 0,6
8,3
21
3,95 2,2 1,5
-0,543 - 0,438
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
D
min

= n x n
c
x = 1,2 x 0,85 x 8,75 x 1,95 = 17,4 (T).
z) Mômen lệch tâm.
M
max
= D
max
x x h
d

= 59,67 x 0,75 x 1 = 44,75 (T.m).
M
min
= D
min
x x h
d
= 17,4 x 0,75 x 1 = 13,05 (T.m).
aa) Lực hãm ngang của xe con.
Lực xô ngang tiêu chuẩn của một bánh xe.
= = = 0,8 (T).
Lực xô ngang của cầu trục
= n x n
c
x = 1,2 x 0,85 x 0,8 x 1,95 = 1,6 (T).
3) Tải gió tác dụng lên khung.
Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737 – 1995.
Áp lực tốc độ gió ở vùng A, địa hình I : q
0
= 55 daN/m
2
ab) Tải trọng phân bố đều được tính bằng công thức.
Phía gió đẩy : q= n.q
0
.k.c.B daN/m
2
Phía gió hút : q’ = n.q
0
.k.c’.B daN/m
2

.
n : hệ số vượt tải lấy bằng 1,3.
k : Tra bảng 5, hệ số kể đến sự thay đổi áp lực theo độ cao và dạng địa hình.
c,c’: hệ số khí động. (Tra bảng 6 sơ đồ tải trọng gió theo TCVN 2737-1995).
Áp lực gió tại cao trình 10m.
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 4
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
= n.c.k B = 1,3.0,8.1,18.55.6 = 405 (daN/m).
= n.c.k B = 1,3.(-0,6).1,18.55.6 = - 304 (daN/m).
Ta có : Chiều cao cột < 15m nên α = 1,04
Áp lực gió tại cao trình < 12,25m.
q
đ
= ∝ q’
đ
= 405.1,04 = 421,2 daN/m.
q
h
= ∝ q
h
’ =(-304).1,04 = - 316,16 daN/m.
Quy tải gió tác dụng vào dàn thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột.
Tại cao trình 12,25m có k
1
= 1,207
Tại cao trình 15,95m có k
2
= 1,25
W
đ

= n. q
0
. B .
2
21
kk +
. ∑c
i
L
I

= 1,3. 55. 6 . 1,23 (2,2 . 0,8 + ( - 0,543) . 1,5) = 499 daN.
W
h
= n. q
0
. B .
2
21
kk +
.∑c
i
L
I
= 1,3. 55. 6 . 1,23 (2,2 . (-0.6) + (- 0,438) . 1,5) = - 1043,2 daN.
PHẦN II. TÍNH TOÁN NỘI LỰC KHUNG
I. Các giả thiết khi giải khung:
1) Thay dàn vì kèo bằng một dầm ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình cánh
dưới dàn.
2) Thay cột dưới rỗng bằng cột đặc có độ cứng tương đương. Chiều cao tính toán được tính

từ đế cột đến đáy dàn vì kèo.
3) Chiều dài nhịp tính toán là khoảng cách giữa 2 trục định vị của cột trên .
4) Khi tính toán đối với các tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dầm ngang thì bỏ qua
chuyển vị ngang ở đầu cột (∆=0).
Khi tính đối với các tải trọng không đặt trực tiếp lên dầm ngang thì xem dầm ngang
cứng vô cùng.Chuyển vị góc xoay tại các nút khung bằng 0.
EJ1 : độ cứng cột dưới.
EJ2 : độ cứng cột trên.
EJd : độ cứng thanh ngang.
Giả thiết tỷ số: J1 : J2 : Jd = 10 : 1 : 30 và bề rộng tiết diện b = 1m.
Vậy ta có : J1 = 1
J2 = 0,8
Jd = 0,28
Độ cứng cuối cùng EJ = 10; 1; 30. (thỏa mãn).
II. đặt tải vào khung:
Tĩnh tải: g = 3294,72 kg/m = 3.29472 t/m.
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 5
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
G
dct
= 1728 daN; M
dct
= 1296 daN.m
G
t
= 7326 daN.m M
t
= 5495 daN.m
Hoạt tải mái: q = n.q
c

B = 1,3.75.6/0.995 = 588daN/m
Tải cầu trục: M
max
= 44,75 Tm
M
min
= 13,05 Tm
T = 1,6 (T)
Tải gió : q
đ
= 421,2 daN/m.
q
h
= -316,16 daN/m
W
đ
= 499 daN
W
h
= - 1043,2 daN
BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC
Story Column Load Loc P(T) V2(T) M3(T.m) N nhánh
STORY1 C1 COMB1 0 -48.01 -2 -22.96 46.965
STORY1 C1 COMB1 4.15 -48.01 -2 -14.67 38.675
STORY1 C1 COMB1 8.3 -48.01 -2 -6.38 30.385
STORY1 C1 COMB2 0 -41.9 1.95 -6.467 27.417
STORY1 C1 COMB2 4.15 -41.9 0.21 -10.949 31.899
STORY1 C1 COMB2 8.3 -41.9 -1.54 -8.177 29.127
STORY1 C1 COMB3 0 -41.85 1.21 -8.191 29.116
STORY1 C1 COMB3 4.15 -41.85 -0.1 -10.498 31.423

STORY1 C1 COMB3 8.3 -41.85 -1.41 -7.358 28.283
STORY1 C1 COMB4 0 -101.39 -1.96 -0.405 51.1
STORY1 C1 COMB4 4.15 -101.39 -1.96 7.741 58.436
STORY1 C1 COMB4 8.3 -101.39 -1.96 15.886 66.581
STORY1 C1 COMB5 0 -101.46 -4.52 -18.556 69.286
STORY1 C1 COMB5 4.15 -101.46 -4.52 0.189 50.919
STORY1 C1 COMB5 8.3 -61.46 -4.52 18.935 69.665
STORY1 C1 COMB6 0 -59.35 -2.92 -24.747 54.422
STORY1 C1 COMB6 4.15 -59.35 -2.92 -12.642 42.317
STORY1 C1 COMB6 8.3 -59.35 -2.92 -0.537 30.212
STORY1 C1 COMB7 0 -59.42 -3.56 -31.67 61.38
STORY1 C1 COMB7 4.15 -59.42 -3.56 -16.884 46.594
STORY1 C1 COMB7 8.3 -59.42 -3.56 -2.098 31.808
STORY1 C1 COMB8 0 -47.42 1.32 -10.889 34.599
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 6
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
STORY1 C1 COMB8 4.15 -47.42 -0.25 -13.121 36.831
STORY1 C1 COMB8 8.3 -47.42 -1.82 -8.824 32.534
STORY1 C1 COMB9 0 -47.38 0.66 -12.441 36.131
STORY1 C1 COMB9 4.15 -47.38 -0.52 -12.715 36.405
STORY1 C1 COMB9 8.3 -47.38 -1.71 -8.087 31.777
STORY1 C1 COMB10 0 -100.96 -2.2 -5.433 55.913
STORY1 C1 COMB10 4.15 -100.96 -2.2 3.7 54.18
STORY1 C1 COMB10 8.3 -100.96 -2.2 12.833 63.313
STORY1 C1 COMB11 0 -101.03 -4.5 -21.769 72.284
STORY1 C1 COMB11 4.15 -101.03 -4.5 -3.096 53.611
STORY1 C1 COMB11 8.3 -101.03 -4.5 15.576 66.091
STORY1 C1 COMB12 0 -63.13 -3.06 -27.341 58.906
STORY1 C1 COMB12 4.15 -63.13 -3.06 -14.645 46.21
STORY1 C1 COMB12 8.3 -63.13 -3.06 -1.948 33.513

STORY1 C1 COMB13 0 -63.2 -3.64 -33.571 65.171
STORY1 C1 COMB13 4.15 -63.2 -3.64 -18.462 50.062
STORY1 C1 COMB13 8.3 -63.2 -3.64 -3.353 34.953
STORY1 C1 COMB14 0 -63.22 -0.35 -21.846 53.456
STORY1 C1 COMB14 4.15 -63.22 -1.92 -17.138 48.748
STORY1 C1 COMB14 8.3 -63.22 -3.49 -5.9 37.51
STORY1 C1 COMB15 0 -100.99 1.09 6.292 56.787
STORY1 C1 COMB15 4.15 -100.99 -0.48 5.024 55.519
STORY1 C1 COMB15 8.3 -100.99 -2.05 10.286 60.781
STORY1 C1 COMB16 0 -101.05 -1.21 -10.044 60.569
STORY1 C1 COMB16 4.15 -101.05 -2.78 -1.772 52.297
STORY1 C1 COMB16 8.3 -101.05 -4.35 13.029 63.554
STORY1 C1 COMB17 0 -63.15 0.23 -15.616 47.191
STORY1 C1 COMB17 4.15 -63.15 -1.34 -13.32 44.895
STORY1 C1 COMB17 8.3 -63.15 -2.91 -4.495 36.07
STORY1 C1 COMB18 0 -63.11 -0.43 -17.168 48.723
STORY1 C1 COMB18 4.15 -63.11 -1.62 -12.914 44.469
STORY1 C1 COMB18 8.3 -63.11 -2.8 -3.758 35.313
STORY1 C1 COMB19 0 -63.18 -1.02 -23.398 54.988
STORY1 C1 COMB19 4.15 -63.18 -2.2 -16.732 48.322
STORY1 C1 COMB19 8.3 -63.18 -3.38 -5.164 36.754
STORY1 C1 COMB20 0 -100.94 0.42 4.74 55.21
STORY1 C1 COMB20 4.15 -100.94 -0.76 5.43 55.9
STORY1 C1 COMB20 8.3 -100.94 -1.94 11.022 61.492
STORY1 C1 COMB21 0 -101.01 -1.87 -11.596 62.101
STORY1 C1 COMB21 4.15 -101.01 -3.06 -1.366 51.871
STORY1 C1 COMB21 8.3 -101.01 -4.24 13.766 64.271
STORY1 C1 COMB22 0 -95.48 -1.61 -8.477 56.217
STORY1 C1 COMB22 4.15 -95.48 -2.79 0.659 48.399
STORY1 C1 COMB22 8.3 -95.48 -3.97 14.696 62.436

STORY1 C1 COMB23 0 -57.58 -0.17 -14.049 42.839
STORY1 C1 COMB23 4.15 -57.58 -1.35 -10.889 39.679
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 7
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
STORY1 C1 COMB23 8.3 -57.58 -2.53 -2.828 31.618
STORY1 C1 COMB24 0 -57.65 -0.75 -20.279 49.104
STORY1 C1 COMB24 4.15 -57.65 -1.93 -14.707 43.532
STORY1 C1 COMB24 8.3 -57.65 -3.11 -4.233 33.058
STORY1 C1 COMB25 0 -95.41 0.69 7.859 55.564
STORY1 C1 COMB25 4.15 -95.41 -0.49 7.455 55.16
STORY1 C1 COMB25 8.3 -95.41 -1.67 11.953 59.658
STORY1 C1 COMB26 0 -95.46 1.36 9.41 57.14
STORY1 C1 COMB26 4.15 -95.46 -0.22 7.049 54.779
STORY1 C1 COMB26 8.3 -95.46 -1.79 11.216 58.946
STORY1 C1 COMB27 0 -95.52 -0.94 -6.925 54.685
STORY1 C1 COMB27 4.15 -95.52 -2.52 0.253 48.013
STORY1 C1 COMB27 8.3 -95.52 -4.09 13.959 61.719
STORY1 C1 COMB28 0 -57.63 0.5 -12.498 41.313
STORY1 C1 COMB28 4.15 -57.63 -1.08 -11.296 40.111
STORY1 C1 COMB28 8.3 -57.63 -2.65 -3.565 32.38
STORY1 C1 COMB29 0 -57.69 -0.08 -18.728 47.573
STORY1 C1 COMB29 4.15 -57.69 -1.66 -15.113 43.958
STORY1 C1 COMB29 8.3 -57.69 -3.23 -4.97 33.815
STORY2 C1-1 COMB1 0 -40.74 -2 3.12 23.49
STORY2 C1-1 COMB1 1.975 -40.74 -2 7.065 27.435
STORY2 C1-1 COMB1 3.95 -40.74 -2 11.01 31.38
STORY2 C1-1 COMB2 0 -34.62 -1.54 -0.206 17.516
STORY2 C1-1 COMB2 1.975 -34.62 -2.37 3.661 20.971
STORY2 C1-1 COMB2 3.95 -34.62 -3.21 9.171 26.481
STORY2 C1-1 COMB3 0 -34.57 -1.41 0.6 17.885

STORY2 C1-1 COMB3 1.975 -34.57 -2.04 4.007 21.292
STORY2 C1-1 COMB3 3.95 -34.57 -2.66 8.647 25.932
STORY2 C1-1 COMB4 0 -34.44 -3.56 -6.02 23.24
STORY2 C1-1 COMB4 1.975 -34.44 -3.56 1.017 18.237
STORY2 C1-1 COMB4 3.95 -34.44 -3.56 8.053 25.273
STORY2 C1-1 COMB5 0 -34.51 -2.92 -2.953 20.208
STORY2 C1-1 COMB5 1.975 -34.51 -2.92 2.808 20.063
STORY2 C1-1 COMB5 3.95 -34.51 -2.92 8.569 25.824
STORY2 C1-1 COMB6 0 -34.68 -2.92 -1.252 18.592
STORY2 C1-1 COMB6 1.975 -34.68 -2.92 4.509 21.849
STORY2 C1-1 COMB6 3.95 -34.68 -2.92 10.27 27.61
STORY2 C1-1 COMB7 0 -34.75 -3.56 -2.795 20.17
STORY2 C1-1 COMB7 1.975 -34.75 -3.56 4.242 21.617
STORY2 C1-1 COMB7 3.95 -34.75 -3.56 11.278 28.653
STORY2 C1-1 COMB8 0 -40.15 -1.82 0.528 20.603
STORY2 C1-1 COMB8 1.975 -40.15 -2.57 4.866 24.941
STORY2 C1-1 COMB8 3.95 -40.15 -3.32 10.682 30.757
STORY2 C1-1 COMB9 0 -40.1 -1.71 1.254 21.304
STORY2 C1-1 COMB9 1.975 -40.1 -2.27 5.177 25.227
STORY2 C1-1 COMB9 3.95 -40.1 -2.83 10.21 30.26
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 8
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
STORY2 C1-1 COMB10 0 -39.98 -3.64 -4.704 24.694
STORY2 C1-1 COMB10 1.975 -39.98 -3.64 2.486 22.476
STORY2 C1-1 COMB10 3.95 -39.98 -3.64 9.676 29.666
STORY2 C1-1 COMB11 0 -40.05 -3.06 -1.945 21.97
STORY2 C1-1 COMB11 1.975 -40.05 -3.06 4.098 24.123
STORY2 C1-1 COMB11 3.95 -40.05 -3.06 10.14 30.165
STORY2 C1-1 COMB12 0 -40.2 -3.06 -0.413 20.513
STORY2 C1-1 COMB12 1.975 -40.2 -3.06 5.629 25.729

STORY2 C1-1 COMB12 3.95 -40.2 -3.06 11.672 31.772
STORY2 C1-1 COMB13 0 -40.26 -3.64 -1.802 21.932
STORY2 C1-1 COMB13 1.975 -40.26 -3.64 5.388 25.518
STORY2 C1-1 COMB13 3.95 -40.26 -3.64 12.579 32.709
STORY2 C1-1 COMB14 0 -40.28 -3.49 -4.344 24.484
STORY2 C1-1 COMB14 1.975 -40.28 -4.24 3.297 23.437
STORY2 C1-1 COMB14 3.95 -40.28 -4.99 12.417 32.557
STORY2 C1-1 COMB15 0 -40.01 -3.49 -7.246 27.251
STORY2 C1-1 COMB15 1.975 -40.01 -4.24 0.395 20.4
STORY2 C1-1 COMB15 3.95 -40.01 -4.99 9.514 29.519
STORY2 C1-1 COMB16 0 -40.07 -2.91 -4.486 24.521
STORY2 C1-1 COMB16 1.975 -40.07 -3.66 2.007 22.042
STORY2 C1-1 COMB16 3.95 -40.07 -4.41 9.978 30.013
STORY2 C1-1 COMB17 0 -40.22 -2.91 -2.955 23.065
STORY2 C1-1 COMB17 1.975 -40.22 -3.66 3.538 23.648
STORY2 C1-1 COMB17 3.95 -40.22 -4.41 11.509 31.619
STORY2 C1-1 COMB18 0 -40.17 -2.8 -2.229 22.314
STORY2 C1-1 COMB18 1.975 -40.17 -3.36 3.849 23.934
STORY2 C1-1 COMB18 3.95 -40.17 -3.92 11.038 31.123
STORY2 C1-1 COMB19 0 -40.24 -3.38 -3.618 23.738
STORY2 C1-1 COMB19 1.975 -40.24 -3.94 3.608 23.728
STORY2 C1-1 COMB19 3.95 -40.24 -4.5 11.945 32.065
STORY2 C1-1 COMB20 0 -39.96 -3.38 -6.52 26.5
STORY2 C1-1 COMB20 1.975 -39.96 -3.94 0.706 20.686
STORY2 C1-1 COMB20 3.95 -39.96 -4.5 9.042 29.022
STORY2 C1-1 COMB21 0 -40.03 -2.8 -3.761 23.776
STORY2 C1-1 COMB21 1.975 -40.03 -3.36 2.318 22.333
STORY2 C1-1 COMB21 3.95 -40.03 -3.92 9.506 29.521
STORY2 C1-1 COMB22 0 -34.5 -2.53 -4.212 21.462
STORY2 C1-1 COMB22 1.975 -34.5 -3.1 1.345 18.595

STORY2 C1-1 COMB22 3.95 -34.5 -3.66 8.013 25.263
STORY2 C1-1 COMB23 0 -34.65 -2.53 -2.681 20.006
STORY2 C1-1 COMB23 1.975 -34.65 -3.1 2.877 20.202
STORY2 C1-1 COMB23 3.95 -34.65 -3.66 9.544 26.869
STORY2 C1-1 COMB24 0 -34.71 -3.11 -4.07 21.425
STORY2 C1-1 COMB24 1.975 -34.71 -3.68 2.636 19.991
STORY2 C1-1 COMB24 3.95 -34.71 -4.24 10.452 27.807
STORY2 C1-1 COMB25 0 -34.43 -3.11 -6.972 24.187
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 9
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
STORY2 C1-1 COMB25 1.975 -34.43 -3.68 -0.267 17.482
STORY2 C1-1 COMB25 3.95 -34.43 -4.24 7.549 24.764
STORY2 C1-1 COMB26 0 -34.48 -3.23 -7.698 24.938
STORY2 C1-1 COMB26 1.975 -34.48 -3.98 -0.578 17.818
STORY2 C1-1 COMB26 3.95 -34.48 -4.73 8.021 25.261
STORY2 C1-1 COMB27 0 -34.54 -2.65 -4.938 22.208
STORY2 C1-1 COMB27 1.975 -34.54 -3.4 1.034 18.304
STORY2 C1-1 COMB27 3.95 -34.54 -4.15 8.485 25.755
STORY2 C1-1 COMB28 0 -34.69 -2.65 -3.406 20.751
STORY2 C1-1 COMB28 1.975 -34.69 -3.4 2.566 19.911
STORY2 C1-1 COMB28 3.95 -34.69 -4.15 10.016 27.361
STORY2 C1-1 COMB29 0 -34.76 -3.23 -4.795 22.175
STORY2 C1-1 COMB29 1.975 -34.76 -3.98 2.325 19.705
STORY2 C1-1 COMB29 3.95 -34.76 -4.73 10.923 28.303
STORY2 C1-2 COMB1 0 -40.74 -2 11.01 31.38
STORY2 C1-2 COMB1 0.002 -40.74 -2 11.014 31.384
STORY2 C1-2 COMB2 0 -34.62 -3.7 9.171 26.481
STORY2 C1-2 COMB2 0.002 -34.62 -3.7 9.178 26.488
STORY2 C1-2 COMB3 0 -34.57 -3.7 8.647 25.932
STORY2 C1-2 COMB3 0.002 -34.57 -3.7 8.654 25.939

STORY2 C1-2 COMB4 0 -34.44 -3.56 8.053 25.273
STORY2 C1-2 COMB4 0.002 -34.44 -3.56 8.06 25.28
STORY2 C1-2 COMB5 0 -34.51 -2.92 8.569 25.824
STORY2 C1-2 COMB5 0.002 -34.51 -2.92 8.574 25.829
STORY2 C1-2 COMB6 0 -34.68 -2.92 10.27 27.61
STORY2 C1-2 COMB6 0.002 -34.68 -2.92 10.276 27.616
STORY2 C1-2 COMB7 0 -34.75 -3.56 11.278 28.653
STORY2 C1-2 COMB7 0.002 -34.75 -3.56 11.285 28.66
STORY2 C1-2 COMB8 0 -40.15 -3.77 10.682 30.757
STORY2 C1-2 COMB8 0.002 -40.15 -3.77 10.69 30.765
STORY2 C1-2 COMB9 0 -40.1 -3.77 10.21 30.26
STORY2 C1-2 COMB9 0.002 -40.1 -3.77 10.218 30.268
STORY2 C1-2 COMB10 0 -39.98 -3.64 9.676 29.666
STORY2 C1-2 COMB10 0.002 -39.98 -3.64 9.684 29.674
STORY2 C1-2 COMB11 0 -40.05 -3.06 10.14 30.165
STORY2 C1-2 COMB11 0.002 -40.05 -3.06 10.146 30.171
STORY2 C1-2 COMB12 0 -40.2 -3.06 11.672 31.772
STORY2 C1-2 COMB12 0.002 -40.2 -3.06 11.678 31.778
STORY2 C1-2 COMB13 0 -40.26 -3.64 12.579 32.709
STORY2 C1-2 COMB13 0.002 -40.26 -3.64 12.586 32.716
STORY2 C1-2 COMB14 0 -40.28 -5.44 12.417 32.557
STORY2 C1-2 COMB14 0.002 -40.28 -5.44 12.427 32.567
STORY2 C1-2 COMB15 0 -40.01 -5.44 9.514 29.519
STORY2 C1-2 COMB15 0.002 -40.01 -5.44 9.525 29.53
STORY2 C1-2 COMB16 0 -40.07 -4.86 9.978 30.013
STORY2 C1-2 COMB16 0.002 -40.07 -4.86 9.988 30.023
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 10
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
STORY2 C1-2 COMB17 0 -40.22 -4.86 11.509 31.619
STORY2 C1-2 COMB17 0.002 -40.22 -4.86 11.519 31.629

STORY2 C1-2 COMB18 0 -40.17 -4.86 11.038 31.123
STORY2 C1-2 COMB18 0.002 -40.17 -4.86 11.047 31.132
STORY2 C1-2 COMB19 0 -40.24 -5.44 11.945 32.065
STORY2 C1-2 COMB19 0.002 -40.24 -5.44 11.956 32.076
STORY2 C1-2 COMB20 0 -39.96 -5.44 9.042 29.022
STORY2 C1-2 COMB20 0.002 -39.96 -5.44 9.053 29.033
STORY2 C1-2 COMB21 0 -40.03 -4.86 9.506 29.521
STORY2 C1-2 COMB21 0.002 -40.03 -4.86 9.516 29.531
STORY2 C1-2 COMB22 0 -34.5 -4.6 8.013 25.263
STORY2 C1-2 COMB22 0.002 -34.5 -4.6 8.022 25.272
STORY2 C1-2 COMB23 0 -34.65 -4.6 9.544 26.869
STORY2 C1-2 COMB23 0.002 -34.65 -4.6 9.554 26.879
STORY2 C1-2 COMB24 0 -34.71 -5.18 10.452 27.807
STORY2 C1-2 COMB24 0.002 -34.71 -5.18 10.462 27.817
STORY2 C1-2 COMB25 0 -34.43 -5.18 7.549 24.764
STORY2 C1-2 COMB25 0.002 -34.43 -5.18 7.56 24.775
STORY2 C1-2 COMB26 0 -34.48 -5.18 8.021 25.261
STORY2 C1-2 COMB26 0.002 -34.48 -5.18 8.031 25.271
STORY2 C1-2 COMB27 0 -34.54 -4.6 8.485 25.755
STORY2 C1-2 COMB27 0.002 -34.54 -4.6 8.494 25.764
STORY2 C1-2 COMB28 0 -34.69 -4.6 10.016 27.361
STORY2 C1-2 COMB28 0.002 -34.69 -4.6 10.025 27.37
STORY2 C1-2 COMB29 0 -34.76 -5.18 10.923 28.303
STORY2 C1-2 COMB29 0.002 -34.76 -5.18 10.934 28.314
III. Thiết kế cột:
- Xác định các nội lực tính toán.
- Chọn sơ bộ trọng lượng cột trên g
ct
= 200 kG/m.
G

ct
= H
t
. g
ct
= 3,95.200 = 790 = 0,79 T.
- Chọn sơ bộ trọng lượng cột dưới g
cd
= 250 kG/m.
G
cd
= H
t
. g
cd
= 8,3.250 = 2075 = 2,075 T.
Dùng phần mềm Etabs tính toán và cho kết quả nội lực như sau:
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 11
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Cột trên: N = - 40,26 T
⇒ N = 40,26 + 0,79 = 41,05 T
M = 12,586 T.m
Cột dưới: M
1

max
= -21,769 T.m
N
1
= -101,03 T.

M
2

max
= 18,935 T.m
N
2
= -101,46 T.
⇒ N
1
= 101,03 + 0,79 + 2,075 = 103,895 T
⇒ N
2
= 101,46 + 0,79 + 2,075 = 104,325 T
1. Xác định chiều dài tính toán của cột.
- Tính các hệ số:
6,0476,0
3,8
95,3
<==
d
t
H
H
và
354,2
05,41
325,104
max,
max,

<===
t
d
N
N
m
21,0
95,3
3,8
.
10
1
.
1
2
1
2
====
t
d
H
H
J
J
i
i
K
5,1
1.1
10

3,8
95,3
.
.
2
1
1
===
mJ
J
H
H
C
d
t
Từ K và C
1
tra bảng II.6 phụ lục b ta được : µ
1
= 2,258
5,1
5,1
258,2
1
1
2
===
C
µ
µ

Vậy chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là
l
x2
= µ
2
.H
t
= 1,5 . 3,95 = 5,925 m.
l
x1
= µ
1
.H
d
= 2,258 .8,3 = 18,74 m.
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung
Cột trên:
mHHl
dctty
35,36,095,3
2
=−=−=
Cột dượi: l
y1
= H
d
= 8,3 m
2.Chọn tiết diện cột trên
a) Chọn tiết diện
Chọn sơ bộ tiết diện:

).(5:143,7500.
100
1
:
70
1
.
100
1
:
70
1
mmh
tb
=






=






=

δ
67,131:5,1973950.
30
1
:
20
1
.
30
1
:
20
1
=






=






=
tc
Hb

(mm)
Chọn :
.8mm
b
=
δ


.200mmb
c
=
Chiều dày bản cánh :
mm
c
25=
δ
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 12
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện η=1,25 và diện
tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức gần đúng :
A
yc
=






÷+

t
h
e
R
N
)8,22,2(
.
η
γ
,cm
2
Với N - lực dọc trong tiết diện cột trên.
η- hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy η=1,25.
R- cường độ tính toán của thép (R= 2100daN/ cm
2
)
γ - hệ số điều kiện làm việc của cột, lấy γ = 1.
b) độ lệch tâm
)(31)(31.0
41,05
586,12
cmm
N
M
e ====
h
t
- chiều cao tiết diện cột trên. h
t
= 500 mm

2
73,54
50
31
5,225,1.
2100
41050
cmA
yc
=






+=
Do tải trọng nhỏ nên thiết kế theo sát tải trọng thì các kích thước chênh lệch
không hợp lý.
Ta chọn lại t
b
= 1,5 cm và t
f
= 2,5 cm.
Vậy cột trên có kích thước như sau:
h
t
= 500mm; b
c
= 200mm; t

b
= 15 mm; t
f
= 25 mm.
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 13
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
c) Kiểm tra tiết diện đã chọn :
Tính các đặc trưng hình học của tiết diện :
Momen quán tính của tiết diện :
A = 2.20.2,5 + [50 – (2.2,5)].1,5 =167,5 cm
2
)(67848
2
5,250
.5,2.20
12
5,2.20
.2
12
45.5,1
4
2
33
cmI
x
=















−
++=

)(3346
12
20.5,2.2
12
5,1.45
4
33
cmI
y
=+=

Bán kính quán tính của tiết diện :
r
x
=
cm
A

I
x
20
5,167
67848
==
r
y
=
cm
A
I
y
47,4
5,167
3346
==
Momen chống uốn :
W
x
=
3
2714
50
67848.2
.2
cm
h
I
t

x
==
Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột trên :
7,93
20
1874
2
===
x
x
x
r
l
λ
963,210.1,2/2100.7,93/
6
=== ER
x
x
λλ
944,74
47,4
335
2
===
y
y
y
r
l

λ

37,210.1,2/2100.944,74/
6
=== ER
y
y
λλ
[ ]
1207,93
max
=<==
λλλ
x
Độ lệch tâm tương đối:
91,1
2714
5,167
.31. ===
X
ng
W
A
em

Trong đó :
e - độ lệch tâm.
A
ng
- là diện tích tiết diện nguyên

PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 14
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
W
x
- momen chống uốn của tiết diện theo trục x-x
Độ lệch tâm tỷ đối:
m
1
=η.m
Với
5963,2 <=
x
λ
;
591,11,0
<=<
m
; tỷ số A
c
/A
b
=25.2,5/1.45 = 1,11
Tra bảng II.4 phụ thuộc m và
λ

η = (1,9 - 0,1.m)-0,02.(6 - m).
λ

= (1,9 - 0,1.1,91) - 0,02.(6 – 1,91).2,963 = 1,467
Vậy độ lệch tâm tỷ đổi :

m
1
= η.m = 1,467.1,91 = 2,8
Do A
yc
< A
ng
và m
1
< 20 nên không phải kiểm tra điều kiện bền.
d) Kiểm tra ổn định bản cánh:
: tra bảng 3.3 giáo trình thiết kế kết cấu thép:
Ta có
963,2=
x
λ
= (0,36 + 0,1.
x
λ
).
= (0,36 + 0,1.2,963). = 20,75
Ta có: = = 8 < 20,75 (thỏa).
e) Kiển tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn.
Do m
1
< 20, cột bị phá hoại về ổn định. Khả năng ổn định của cột nén lệch tâm
không chỉ phụ thuộc vào độ mảnh mà còn chịu ảnh hưởng của hình dạng tiết diện và
của momen uốn ở một hoặc cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện cột.
Ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung của cột được kiểm tra theo công thức
γ≤

ϕ
=σ R
A.
N
nglt
x
Trong đó :
ϕ
lt
- hệ số uốn dọc của cấu kiện đặc chịu nén lệch tâm, nó phụ thuộc vào độ lệch tâm
tính đổi m
1
và độ mảnh quy ước
x
λ
.Với
x
λ
= 2,963; m
1
= 2,8.
Tra bảng II.2 – phụ lục II ta được ϕ
lt
= 0,273
A
ng
diện tích tiết diện nguyên của cột.
2
/210071,897
5,167.273,0

41050
cmdaNR
x
=<==
γσ

Điều kiện ổn định trong mặt phẳng khung của cột là thoả mãn.
f) Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn
Giá trị momen qui ước M
’
dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung:
M
1
= 12,586 T.m
M
2
= -1,8 T.m
Momen tại 1/3 cột: = M
2
+ (M
1
– M
2
) = = 4,2 T.
M
’
= max(M
1
/2;M
2

/2;
M
)
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 15
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
= max(12,586/2;1,8/2; 4,2)
= 6,284 T.m
Độ lệch tâm tương đối :
X
ng
x
W
A
.
N
'M
m =
M' - momen quy ước dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng.
N - lực dọc tính toán ở tiết diện cột trên.
A
ng
- diện tích tiết diện nguyên của cột trên.
W
x
- momen chống uốn của tiết diện theo trục x-x.
100945,0
2714
5,167
.
41050

6284
<==
x
m
Với m
x
= 0,0096 < 5 nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn (M
x
) và
hình dạng tiết diện đối với ổn định của cột theo phương ngoài mặt phẳng
khung là C được xác định :
C =
x
m1 α+
β
Trong đó :
α- phụ thuộc vào loại tiết diện, độ lệch tâm tương đối, được xác định
theo bảng II.5 phụ lục II.
m
x
< 1 => α = 0,7
β - phụ thuộc vào loại tiết diện và độ mảnh.
Độ mảnh λ
y
= 74,944 < λ
c
= 3,14
3,99
2100
10.1,2

.14,3
R
E
6
==
tra bảng được β = 1
993,0
00945,0.7,01
1
=
+
=C
Điều kiện ổn định ngoài mặt khung
γ<
ϕ
=σ R
)A.C(
N
ngy
y
Trong đó :
ϕ
y
- hệ số uốn dọc đối với trục y-y của tiết diện cột, tra bảng II.1phụ
thuộc vào độ mảnh λ
y
, R. Với λ
y
=74,944 tra bảng và nội suy được ϕ
y

= 0,75
329
5,167.75,0.993,0
41050
==
y
σ
daN/cm
2
< R.γ = 2100 daN/cm
2
g) Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 16
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG






≤
bb
b
hh
δδ
0
+ Khả năng ổn định của cột ổn định trong mặt phẳng uốn:

b
ho

δ
 
 
 
tra bảng 3.4 phụ thuộc m và
X
λ
:
Với m = 1,91 > 1 và
963,2==
X
λλ
> 0,8 tra bảng được
( )
( )
031,9831,75
2100
10.1,2
.963,2.5,09,0
/.1,3/ 5,09,0
6
0
<=+=
≤+=







RERE
h
x
b
λ
δ
Tiết diện cột đã chọn có :
h
b
/δ
b
= (100-2.2,5)/1,5 = 33,3 < 75,31
 Tiết diện đã chọn là hợp lý.
Vậy tiết diện đã chọn như trên là thỏa mãn yêu cầu.
3. Thiết kế cột dưới.
a. Hình dạng và yêu cầu cấu tạo tiết diện.
Do cầu trục có sức trục lớn nên cần thiết phải mở rộng tiết diện cho phù hợp
với kích thước cầu chạy cho nên cột dưới sử dụng bằng cột rỗng.
Cột dưới của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp này có tiết diện không đối
xứng, bao gồm hai nhánh : Nhánh ngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu
trục). Nhánh ngoài dùng tổ hợp của một bản thép và hai thép góc. Nhánh trong
dùng tiết diện tổ hợp từ ba thép bản.
Do cột dưới có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng thanh giằng. Các thanh
giằng là thép dóc bố trí theo hệ tam giác có thanh ngang. Trục thanh giằng hội
tụ ở trục nhánh cầu chạy và ở trục của nhánh mái.
b. Chọn tiết diện.
Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x, cột rỗng làm việc như một dàn hai cánh
song song. Việc chọn tiết diện xuất phát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng
rẽ. Momen uốn M
x

và lực dọc N của cột gây ra nội lực dọc N
nh
trong các nhánh
cột. Xác định N
nh
cho từng nhánh riêng rẽ.
Dựa vào bảng tổ hợp chọn ra được cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh:
+ Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1.(cầu trục)
M
1
= -21,769 T.m; N
1
= -103,985 T.m
+ Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 2. (Mái)
M
2
= 18,935 T.m; N
2
= -104,325 T.m
Giả thiết khoảng cách hai trục nhánh
mmhC
d
1000
=≈
.Khoảng cách từ trục
trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh cầu trục (nhánh 1):
= 0
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 17
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
= 0

y
1
= 0,468 (m) = 468 (mm).
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục trọng tâm nhánh 2 là :
y
2
= c - y
1
= 1000 – 468 = 532mm.
Lực dọc trong nhánh 1 :
daN
C
M
C
y
NN
nh
14,77041
1
21769
100
2,53
.103895.
12
11
=+=+=
Lực dọc trong nhánh 2 :
)(1,67759
1
18935

100
8,46
.104325.
21
22
daN
C
M
C
y
NN
nh
=+=+=
.
- Tính diện tích nhánh yêu cầu:
Với φ = 0,7 -0,9; ta chọn φ = 0,8.

2
11
86,45)2100.8,0/(1,77041)./( cmRNA
nhycnh
===
ϕ

2
22
33,40)2100.8,0/(1,67759)./( cmRNA
nhycnh
===
ϕ

Chọn chiều cao tiết diện nhánh:

67,2764158300.
30
1
20
1
.
30
1
20
1
÷=






÷=






÷=
d
Hh
 Chọn h =400mm.

 Chọn .
Nhánh 1 dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ ba bản thép có các kích thước và
diện tích là :
Chiều cao tiết diện h = 40 cm; chiều dày bản cánh 2cm, bề rộng bản cánh
25 cm; chiều dày bản bụng 1,4 cm.
Nhánh mái dùng tiết diện tổ hợp thép bản 360x12 và hai thép góc đều cạnh
L100x10.
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 18
1000
360
360
20
20
2020
12 14
2L100X10
200
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Tính đặc trưng hình học của nhánh 1:
A
nh1
= 20.2.2 + 36.1,4 = 130,4 cm
2
4
33
1
89,2674
12
4,1.36
12

20.2.2
cmJ
x
=+=
cm
A
J
r
nh
x
x
53,4
4,130
89,2674
1
1
1
===
42
33
1
87,3434919.2.20
12
2.20
.2
12
36.4,1
cmJ
y
=









++=
cm
A
J
r
nh
y
y
23,16
4,130
87,34349
1
1
1
===

Nhánh mái có tiết diện tổ hợp thép bản 360x12 và hai thép góc đều cạnh L100x10.
Tra bảng thép góc ta có:
2
2,19 cmA
tg
=

cmz
o
83,2=
; J
x
= J
y
= 179 cm
4
Diện tích tiết diện nhánh 2 là :
2
2
6,812,19.22,1.36 cmA
nh
=+=
Khoảng cách từ mép trái của tiết diện đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là:
.92,1
2,1.362,19.2
6,0.2,1.36)2,112,1.(2,19.2
.
cm
A
zA
z
i
ii
o
=
+

+++
==
∑
∑
Các đặc trưng hình học của tiết diện:
[ ]
422
3
2
56,591)92,14,3.(2,19179.2)6,092,1(2.36
12
2.36
cmJ
x
=−++−+=
cm
A
J
r
nh
x
x
7,2
6,81
56,591
2
2
2
===
.

PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 19
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

[ ]
42
3
2
16344)83,220.(2,19179.2
12
36.2,1
cmJ
y
=−++=
cm
A
J
r
nh
y
y
15,14
6,81
16344
2
2
2
===
-
Tính lại các kích thước đã chọn:
Diện tích toàn tiết diện:

A = Anh1 + Anh2 = 130,04 + 81,6 = 211,64 cm2
Tính khoảng cách giữa 2 nhánh cầu trục :

cmzhC
d
08,9892,1100
0
=−=−=
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện tới nhánh 1 là:

cmC
A
A
y
nh
82,3708,98.
64,211
6,81
.
2
1
===
Trong đó : A
nh2
- diện tích tiết diện nhánh 2.
A - diện tích toàn tiết diện cột dưới.
C - khoảng cách giữa hai trục nhánh.
Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện tới nhánh 2 là:

cmyCy 26,6082,3708,98

12
=−=−=
Mô men quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x:
4222
91,48558026,60.6,8182,37.04,13056,59189,2674. cmAyJJ
nhixix
=+++=+=
∑ ∑
cm
A
J
r
x
x
9,47
64,211
91,485580
===
Momen quán tính toàn tiết diện với trục y-y:
42
87,506931634487,34349. cmAyJJ
nhiyiy
=+=+=
∑ ∑

cm
A
J
r
y

y
53,239
64,211
87,50693
===
.
3.1. Xác định hệ thanh bụng.
Bố trí hệ thanh bụng xiên, khoảng cách giữa các nút giằng a = 100 cm. Thanh
giằng hội tụ tại trục nhánh.
Chiều dài thanh xiên
S=
cmCa 07,14008,98100
2222
=+=+

Góc α giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 20
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Tgα=
9808,0
100
08,98
==
a
C
vậy α = 44
o
26
’

Sơ bộ chọn thanh xiên là : L80x8 có A
tx
= 12,8 cm
2
; r
min
= 1,57 cm.
Lực cắt lớn nhất tác dụng lên cột là Q
max
= -4,52 T = 4520 daN.
Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt gây ra là:
daN
Q
N
tx
2,3228
2644sin.2
4520
sin.2
'0
===
α
Độ mảnh của thanh xiên:

[ ]
15022,89
57,1
07,140
min
max

=<===
λλ
r
S
Tra bảng II.1, phụ lục 2 được hệ số ϕ
mintx
= 0,657 phụ thuộc vào
max
λ
và R
Ứng suất trong thanh giằng xiên do lực cắt thực tế (ở tiết diện chân cột) gây ra
được kiểm tra theo công thức :
min
2 .
tx
tx
tx tx
N
R
A
σ
ϕ γ
= ≤
Trong đó :
N
tx
- lực dọc trong thanh giằng xiên do lực cắt Q trên tiết diện gây ra.
γ - hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên, kể đến sự lệch tâm giữa trục
thanh và trục liên kết khi tiết diện thép góc chỉ liên kết một bên cánh; γ=0,75.
A

tx
- diện tích tiết diện thanh xiên.
R - cường độ tính toán của thép.

22
/2100./256
75,0.8,12.657,0.2
2,3228
cmdaNRcmdaN
tx
=<==
γσ
Độ mảnh tính đổi của toàn cột theo trục ảo x-x xác định theo công thức:

][.
2
λλλ
≤+=
tx
xtd
A
A
K
Với λ
x
- độ mảnh ban đầu của toàn tiết diện cột lấy với trục x-x.

035,35
9,47
1774

1
===
x
x
x
r
l
λ
l
1x
- chiều dài tính toán của toàn cột dưới theo phương trong mặt phẳng khung.
l
x1
= 17,74 m.
r
x
- bán kính quán tính toàn tiết diện cột dưới.
K - hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của thanh xiên và trục nhánh.
Với α = 44
0
26
’
tra bảng 3.5 và nội suy được K = 28,444.
[λ] - độ mảnh giới hạn. Tra bảng [λ] = 120
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 21
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
120][42,36
8,12.2
64,211
.444,28035,33

2
=≤=+=
λλ
td
Tính lực cắt quy ước theo công thức :
Q
qư
= 7,15.10
-6
(2330
ϕ
N
R
E
).−
N - Lực dọc lớn nhất trong N
1
, N
2
ϕ -hệ số uốn dọc phụ thuộc vào λ
td
.Với λ
td
= 36,42 tra bảng ϕ = 0,915.
daN
N
R
E
Q
qu

24,1084
0,915
104325
.
2100
10.1,2
2330.10.15,7.2330.10.15,7
6
66
=








−=






−=
−
ϕ
Nhận thấy rằng lực cắt dùng để tính thanh giằng Q > Q
qư

do vậy không phải
tính lại thanh bụng xiên và λ
td
.
Tính thanh bụng ngang theo lực cắt quy ước Q
qư
, do Q
qư
rất nhỏ nên chọn thanh
giằng ngang theo độ mảnh giới hạn [λ]=150. Dùng thép góc L 70x5 có r
min
= 1,39 cm,
A = 6,86 cm
2
.
[ ]
15056,70
39,1
08,98
min
=<===
λλ
r
C
c. Kiểm tra tiết diện đã chọn
Lực nén chính xác tác dụng lên từng nhánh N
nh1
, N
nh2

+ Trong nhánh 1 :

daN
C
M
C
y
NN
nh
67,64054
08,98
21769
08,98
26,60
.103895.
12
11
=+=+=
+ Trong nhánh 2 :

daN
C
M
C
y
NN
nh
15,40421
08,98
18935

08,98
82,37
.104325.
21
22
=+=+=
Độ mảnh của từng nhánh đối với trục bản thân của nhánh.
+ Nhánh 1

075,22
53,4
100
1
1
1
===
x
nh
x
r
l
λ

14,51
23,16
830
1
1
1
===

y
y
y
r
l
λ
Do λ
x1
< λ
y1
cho nên λ
max
= λ
y1
= 51,14 ; tra bảng II.1 phụ lục II:
Ta được ϕ
min
= 0,859
+ Nhánh 2

04,37
7,2
100
2
2
2
===
x
nh
x

r
l
λ
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 22
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

67,23
15,14
335
2
2
2
===
y
y
y
r
l
λ
Do λ
x2
> λ
y2
cho nên λ
max
=λ
x2
= 37,04 ; tra bảng II.1 phụ lục II:
Ta được ϕ
min

= 0,914
Kiểm tra ứng suất
+ Trong nhánh 1

2
1.min
1
/210085,571
4,130.859,0
67,64054
cmdaNR
A
N
nh
nh
=<===
γ
ϕ
σ
Điều kiện ứng suất ở nhánh 1 đảm bảo.
+ Trong nhánh 2

2
2.min
2
/2100542
6,81.914,0
15,40421
cmdaNR
A

N
nh
nh
=<===
γ
ϕ
σ
Điều kiện ứng suất ở nhánh 2 đảm bảo.
+ Trong toàn cột theo trục ảo x-x
+ Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1.(cầu trục)
M
1

max
= 21,769 T.m; N
1
=103895daN
+ Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 2. (Mái)
M
2
= 18,935T.m ; N
2
=104325daN
- Với cặp nội lực số 1 :
Độ lệch tâm e
1
= = = 0,21 m = 21 cm
Độ lệch tâm tương đối

346,082,37.

91,485580
64,211
.21
11
=






=








= y
J
A
em
x
y
1
- khoảng cách từ trục trọng tâm đến trục nhánh 1.
Độ mảnh quy ước.

152,1
10.1,2
2100
.42,36.
6
===
E
R
tđ
tđ
λλ
Với m = 0,346 và
152,1
=
tđ
λ
tra bảng II.3 phụ lục II: Ta được ϕ
lt
= 0,704
Ổn định toàn thân được kiểm tra theo công thức :


γ
ϕ
R
A
N
lt
≤
.

1
22
/2100/3,697
64,211.704,0
103895
cmdaNRcmdaN =<=<=>
γ
Ổn định toàn thân do cặp nội lực số 1 gây ra được đảm bảo.
- Với cặp nội lực số 2 :
Độ lệch tâm e
2
= = = 0,182m
Độ lệch tâm tương đối
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 23
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

478,026,60.
91,485580
64,211
.2,18
22
=






=









= y
J
A
em
x
y
2
- khoảng cách từ trục trọng tâm đến trục nhánh 2.
Độ mảnh quy ước.

152,1
10.1,2
2100
.42,36.
6
===
E
R
tđ
tđ
λλ
Với m = 0,478 và
152,1

=
tđ
λ
tra bảng được ϕ
lt
= 0,635
Ổn định toàn thân được kiểm tra theo công thức :
γ≤
ϕ
R
A.
N
lt
2
22
/2100./3,776
64,211.635,0
104325
cmdaNRcmdaN =<=<=>
γ
Điều kiện ổn định toàn cột được đảm bảo.
3.2. Tính liên kết giằng vào các nhánh cột.
Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực :
N
tx
= 3228,2 daN.
Với các loại thép có R
btc
≤ 4300 Kg/cm
2

, dùng que hàn N42 và hàn tay thì
R
gh
= 1800 Kg/cm
2
; R
gt
= 0,45.R
btc
= 0,45.4300 = 1935daN/cm
2
h
s
= 0,8 cm, h
m
= 0,6 cm. Chiều dài cần thiết của đường hàn sống và hàn mép
để liên 1935 Kg/cm
2
Do hàn tay nên β
h
= 0,7; β
h
= 1.
β
t
.R
gt
= 1.1935 = 1935 Kg/cm
2
β

h
.R
gh
= 0,7.1800 = 1260 Kg/cm
2
Thanh xiên là thép góc L80x8, giả thiết đường hàn sống kết thép góc thanh
bụng xiên vào mép cột là:
( )
cm
Rh
N
l
gts
tx
hs
9,31
75,0.1260.8,0
2,3228.7,0
1

.7,0
min
=+=+=
γβ
Chọn l
hs
= 4 cm.
( )
cm
Rh

N
l
gm
tx
hm
7,21
75,0.1260.6,0
2,3228.3,0
1

.3,0
min
=+=+=
γβ
Chọn l
hm
= 3 cm.
Đường hàn thanh bụng ngang L70x5 vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt
Q
qư
= 1084,24 daN, rất bé cho nên chọn theo cấu tạo với h
s
= 6 mm; h
m
= 4 mm,
l
h
≥ 5cm.
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

4. Thiết kế chi tiết cột.
a) Nối hai phần cột.
Phần cột trên và cột dưới có tiết diện khác nhau do đó phải dùng mối nối. Mối
nối này được thực hiện ngay tại công trường. Vị trí mối nối cách vai cột 50 cm.
Cánh ngoài cột trên nối với cánh ngoài cột dưới bằng đường hàn đối đầu.
Cánh trong cột trên hàn vào bản thép K bằng đường hàn đối đầu. Bản K xẻ rãnh
lồng vào bụng dầm vai và hàn với bụng dầm vai bằng 4 đường hàn góc.
Bụng cột trên liên kết với dầm vai thông qua sườn lót và các đường hàn góc.
Do mối nối cao hơn mặt dầm vai nên một phần bụng cột trên được hàn trước vào
đỉnh cột dưới. Mối nối cánh ngoài, cánh trong và bản bụng được thực hiện trên
cùng một tiết diện.
Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra được cặp nội lực nguy hiểm nhất.
+ Nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh trong :
M
1
= 8824 daN.m; N
1
= 47420 daN
+ Nội lực nguy hiểm nhất cho nhánh ngoài :
M
2
= 18935 daN.m; N
2
= 61460 daN
Mối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột 50 cm; mối nối cánh ngoài, cánh
trong và bụng cột được thực hiện trên cùng một tiết diện.
Nội lực lớn nhất mà cánh ngoài phải chịu.
S
ng
=

2 2
61460 18935
31119
2 ' 2 48,8
t
N M
daN
b
+ = + =
b'
t
- khoảng cách trục 2 bản cánh cột trên. b'
t
= b
t
- δ
h
= 50 – 1,2 = 48,8 cm
Nội lực lớn nhất mà cánh trong phải chịu.
S
tr
=
1 1
47420 8824
23891
2 ' 2 48,8
t
N M
daN
b

+ = + =
Cánh ngoài nối bằng đường hàn đối đầu, chiều dài đường hàn bằng chiều rộng
cánh trên, ứng suất trong đường hàn đối đầu nối cánh ngoài :
2 2
31119
1365 / 2100 /
. 1,2.19
ng
h
h h
S
daN cm R daN cm
l
σ γ
δ
= = = < =
δ
h
- bề dày đường hàn; lấy δ
h
= 1,2 cm
l
h
- chiều dài đường hàn; l
h
= 20 - 2.0,5 = 19 cm
Dùng mối nối đối đầu thẳng , ứng suất trong đường hàn nối :

2 2
23891

1047,8 / 2100 /
. 1,2.19
tr
h
h h
S
daN cm R daN cm
l
σ γ
δ
= = = < =
Mối nối đối đầu của cánh trong và cánh ngoài đủ khả năng chịu lực. Mối nối
bản bụng tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt ở tiết diện nàylà nhỏ nên
PHẠM ANH TUẤN MSSV: 53131942 Page 25