Đồ án kết cấu thép nhà công nghiệp một nhịp một tầng

GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT NHỊP MỘT TẦNG
CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
1. Số liệu riêng chung:
- Sức nâng của móc chính: Q= 20(T)
- Nhòp nhà xưởng: L= 21m
- Cao trình đỉnh ray: H
r
= 9m.
2. Các số liệu bảng tra:
- Loại ray thích hợp: KP70
- Chiều cao H
r
= 2400 mm
- Bề rộng của cầu trục B
k
= 6300 mm
- Nhịp cầu trục L
k
= 19,5 mm
- Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 4400 mm
- Kích thước từ tim ray đến mép ngồi của cầu trục B
1
= 280 mm.
3. Xác đònh kích thước theo phương đứng:
* Số liệu thiết kế:
- Cao trình đỉnh ray, H
r
= 9000 mm.

- Chiều cao ray và đệm, h
r
= 200 mm (lấy kích thước giả định).
- Chiều cao dầm cầu chạy, h
dct
=
B






÷
10
1
8
1
= ( 600÷750)
 Chọn h
dct
= 600 mm.
- Khơng bố trí đoạn cột chơn dưới đất, h
m
= 0.
- Chiều cao gabarit của cầu trục, H
k
= 2400 mm.
- Độ võng của dàn mái lấy bằng f =
L

100
1
= 210 mm.
 Chiều cao thực của cột dưới:
H
d
= H
r
– h
r
– h
dct
+ h
m
= 9000 – 200 – 600 + 0
= 8200 mm.
 Chiều cao cột trên:
H
t
= h
r
+ h
dct
+ H
k
+ 100 + f
= 200 + 600 + 2400 +100 + 210
= 3510 mm.
Chọn H
t

= 3600 mm.
4. Xác đònh kích thước theo phương ngang nhà:
1
GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
- Khe hở an tồn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên, D = 60mm.
- Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò:
.750
2
1950021000
2
mm
LL
K
=
−
=
−
=
λ
- Chọn sơ bộ chiềøu cao tiết diện cột trên:
( )
mmHh
tt
360327
11
1
10
1
÷=







÷=
Chọn h
t
là bội của a = 250mm, do vậy ta chọn h
t
= 500mm.
- Khoảng cách từ trục đònh vò đến mép ngoài cột:
a ≥ h
t
+ B1 + D - λ = 500 + 280 + 60 – 750 = 90mm
Ta chọn a = 250mm.
- Bề rộng cột dưới:
h
d
= λ + a = 750 + 250 = 1000mm.
- Kiểm tra theo yêu cầu độ cứng của khung ngang:
h
d
≥
mmH
d
820745
11
1
10

1
÷=






÷
h
d
≥
( )
.590
20
1
mmHH
td
=+
 Như vây, trị số chiều cao tiết diện cột dưới đã chọn đạt u cầu.
2
GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
LÊN KHUNG NGANG
1. Tải trọng thường xuyên:
Lớp mái Tải trọng tiêu
chuẩn ( daN/ m
2
)

Hệ số
vượt tải
Tải trọng tính
toán ( daN/ m
2
)
- Tấm panel bêtông cốt
thép cỡ lớn
- Lớp bêtông nhẹ cách
nhiệt, dày 4cm
- Lớp chống thấm 2 giấy
3 dầu
- Các lớp vữa tô trát dày
4cm
- Hai lớp gạch lá nem ,
mỗi lớp dày 3cm
150
40
10
80
120
1,1
1,2
1,2
1,2
1,1
165
48
12
96

132
Tổng cộng
q
tc
= 400 daN/m
2
Tổng tải trọng tính tốn q
tt
= 453 daN/m
2
a. Trọng lượng phân bố trên mặt bằng với độ dốc i =
995,0
10
1
=
2
/455
995,0
453
mdaNq
tt
m
==
b. Trọng lượng bản thân và hệ giằng:
+ Giá trị tiêu chuẩn:
tc
g
1
= 30 daN/m
2

+ Hệ số vượt tải: n = 1,2
+ Giá trị tính tốn:
tt
g
1
= 30 x 1,2 = 36 daN/m
2
c. Trọng lượng kết cấu cửa mái:
+ Giá trị tiêu chuẩn:
tc
g
2
= 15 daN/m
2
+ Hệ số vượt tải: n = 1,2
+ Giá trị tính tốn:
tt
g
2
= 18 daN/m
2
d. Trọng lượng cánh cửa trời ( kính + khung)
+ Giá trị tiêu chuẩn:
tc
K
g
= 35 daN/m
2
+ Hệ số vượt tải: n = 1,1
+ Giá trị tính tốn:

tt
k
g
= 38,5 daN/m
2
e. Trọng lượng bậu cửa trời: ( bật trên và bật dưới)
+ Giá trị tiêu chuẩn:
tc
b
g
= 110 daN/m
2
+ Hệ số vượt tải: n = 1,1
3
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
+ Giá trị tính toán:
tt
b
g
= 110 daN/m
2
=> Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa trời là:
=
tt
kb
g
38,5 x 1,83 x 6 + 110 x 6 = 1082,7 daN.
=> Quy về lực tương đương phân bố đều trên mặt bằng nhà
ct
g'

2
2
/3,22
621
7,108226818
2
' mdaN
x
xxx
LxB
gxBxxlg
g
tt
kbct
tt
ct
=
+
=
+
=
=> Vậy tổng tải phân bố đều trên khung:
( )
( )
mkNmdaNxxBgggq
ct
tttt
m
/8,30/8,307963,2236455'
1

==++=++=
2. Tải trọng sữa chữa mái:
- Tải trọng sữa chữa mái lợp panel bê tông cốt thép bằng 75 daN/m
2
- Hệ số vượt tải: n = 1,3.
- Giả thuyết mặt phẳng mái nghiêng 1 góc 12
0
 Giá trị tải sữa chữa mái đưa vào tính toán:
68,993,1
12cos
75
0
== xq
tt
ht
daN/m
2
 Tải sữa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều:

tt
ht
q
x B = 99,68 x 6 = 598,07 daN/m
2
3. Áp lực của cầu trục lên vai cột:
* Các số liệu tính toán xác định như sau:
- Sức cẩu của cầu trục 300 kN.
- Hệ số vượt tải n = 1,1.
- Hệ số tổ hợp, xét đến xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của hai cầu trục hoạt
động cùng nhịp n

c
= 0,9.
- Từ bảng catalogue của cầu trục, ta tra ra giá trị của P
max
= 215 kN, tổng trọng lượng
cầu trục G = 325 kN, số lượng bánh một bên ray n
0
= 2.
- Giá trị P
min
được xác định theo công thức sau:
P
min
=
kNP
n
GQ
5,97215
2
325300
max
0
=−
+
=−
+
a. Áp lực đứng của bánh xe cầu trục:
- Từ B = 6300, K = 4400 được tra từ catalogue, có thể sắp xếp bánh xe cầu trục như
sơ đồ dưới đây:
y

1
= 1;
y
2
=
8,0
6
2,16
1
=
−
yx
y
3
=
267,0
6
4,46
1
=
−
xy
y
4
= 0.
∑ y
i
= 2,067.
Chúng ta tính được:
D

max
= 1,1 x 0,9 x 215 x 2,067 = 440 kN.
D
min
= 1,1 x 0,9 x 97,5 x 2,067 = 19,95 kN.
4
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
b. Do tải phân bố đều trên khung:
- Tải trọng thường xuyên:
kN
xqL
A 4,323
2
218,3079
2
===
- Tải trong tạm thời:
kN
x
xLq
A
tt
ht
8,62
2
2107,598
2
' ===
c. Do trọng lượng dầm cầu trục:
2

dctdctdct
xlnxG
α
=
Với: n = 1,2
α
= 24
÷
27 ( Q≤ 75T)
dct
l
= 6m.
=>
kNxxG
dct
8,106252,1
2
==
• Lực xô ngang của cầu trục:
Trọng lượng của xe con được tra từ catalogue của cầu trục G
xc
= 85 kN. Giả định rằng
cầu trục sử dụng móc mềm, f
ms
= 0,1.
- Tổng hợp lực hãm ngang, tác động lên toàn cầu trục là:
T
0
=
.25,1921,0

4
85300
.
'
kNxnf
n
GQ
xcms
xc
xc
=
+
=
+
- Lực hãm ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe của cầu trục:
T
1
=
.625,9
2
25,19
0
0
kN
n
T
==
 Vậy lực xô ngang của cầu trục là:
T = n x n
1

x T
1
x ∑y
i
= 1,1 x 0,9 x 9,625 x 2,067 =19,7 kN.
Lực xô ngang này được đặt ở cao trình mặt trên của dầm cầu chạy, cách vai cột
0,6m, tức ở cao trình 8,8m.
4. Tải trọng gió:
5
Dầm cầu chạy
44004400
4400 4400
6000
6000
1200
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
Công trình được giả định xây dựng tại vùng ngoại ô TP. Hồ Chí Minh, vùng gió II,
ít chịu ảnh hưởng của bão. Do vậy, áp lực gió tiêu chuẩn
q
0
= 83 daN/m
2
. Các hệ số như sau:
- Hệ số vượt tải: n = 1,3.
- Hệ số khí động c.
- Hệ số độ cao và địa hình k.
- Tại độ cao 15m ( cánh dưới của dàn vì kèo); địa hình B; k = 1,11.
- Tại độ cao 20m, địa hình B, k = 1,19.
- Trong khoảng cách từ độ cao cánh dưới dàn đến đỉnh mái, hệ số k được lấy trung
bình các giá trị nêu trên, k = 1,15.

- Tải trọng gió phân bố đều trên cột;
đ
q
đ
= q
0
x n x c x k x B
= 83 x 1,3 x 0,8 x 1,11 x 6
= 574,89 daN/m = 5,75 kN/m.
q
h
= 83 x 1,3 x 0,5 x 1,11 x 6
= 359,31 daN/m = 3,59 kN/m.
- Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lên đến đỉnh mái được quy về
Wđ
đ
và W
h
, chúng ta có thể tính tổng W của W
đ
và W
h
, với h
0
= 2,2m; h
1
= 0,9m; h
2

= 2,2m; h

3
= 0,6m.
6
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
W = q
0
x n x k x B x ∑c
i
x h
i
= 83 x 1,3 x 1,15 x 6 x( 0,8x2,2 + 0,5x0,9 + 0,8x2,2 + (-1,3)x0,6 +
0,5x0,6 + 0,5x2,2 + 0,5x0,9 + 0,5x2,2)
= 4571 daN = 45,71 kN.

W
đẩy
= q
0
x n x k x B x ∑c
i
x h
i
= 83 x 1,3 x 1,15 x 6 x(0,8x2,2 – 0,68x0,8 + 0,7x2 – 0,8x0,45)
= 1680 daN = 16,8 kN.
W
hút
= q
0
x n x k x B x ∑c
i

x h
i
= 83 x 1,3 x 1,15 x 6 x(0,6x0,45 + 0,6x2 + 0,6x0,8 + 0,54x2)
= 2256 daN = 22,56 kN
CHƯƠNG III
XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC LEÂN KHUNG NGANG
7
GVHD: Ths.NGƠ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
• Giả thuyết:
- Thay thế cột bằng cấu kiện thanh trùng với tim của cột, có độ cứng bằng độ cứng
của cột.
- Cột trên và cột dưới được nắn trục thẳng hàng với nhau, thêm vào một momen
lệch tâm tại vai cột để kể ảnh hưởng của sự lệch tâm giưuax hai cột. Giá trò của
momen lệch tâm bằng giá trò lực dọc trong cột nhân với độ lệch tâm giữa hai cột.
- Thay thế dàn bằng một thanh, nằm trùng với cánh dưới dàn, có độ cứng bằng độ
cứng trung bình của dàn. Độ cứng trung bình của dàn được lấy bằng ¼ nhòp dàn,
và được nhân với hệ số 0,75 do dàn thuộc dạng kết cấu rỗng.
- Khi tải trọng tác dụng trực tiếp lên xà ngang, coi như tải tác dụng đối xứng lên
khung đối xứng, do vậy ản phản xứng chuyển vò ngang đầu cột ∆ = 0, còn hai ẩn
đối xứng chuyển vò xoay đầu cột bằng nhau ϕ
1
= ϕ
2
= ϕ.
- Khi tải trọng tác dụng không trực tiếp lên xà ngang, ta coi độ cứng của xà ngang
bằng vô cùng, EJ = ∞. Do vậy, với giả thuyết hình chiếu của thanh lên trục của
nó trước và sau khi biến dạng không đổi, hai ẩn chuyển vò xoay đầu cột ϕ
1
= ϕ
2

=
0, còn lại một ẩn chuyển vò ngang đầu cột ∆.
1. Tónh tải:
Xác định biểu đồ nội lực trong khung ngang.
H
t
= 3600 mm
H
d
= 8200 mm
L = 21000 mm
q = 30,8 kN/m
e = 250 mm
- Lực dọc trong cột trên của khung bằng
N
2
=
kN
xqL
4,323
2
218,30
2
==
- Mơmen lệch tâm đặt tại vai cột:
M
lt
= N
2
x e = 323,4 x 0,25 = 80,85 kNm.

- Giả định tỷ lệ độ cứng:
8
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
8=
ct
cd
J
J

30=
ct
d
J
J
BT1:
Tính các thông số:
λ =
305,0
2,86,3
6,3
=
+
=
+
=
dt
t
HH
H
h

a
n =
125,0
8
1
1
2
===
cd
ct
J
J
J
J
Ta tra được các hệ số K
B
=- 0,6892, K
B’
= 1,4595. Từ đó, xác định được mô men và
lực cắt ở đỉnh cột do chuyển vị xoay:
h
EJ
h
xEJK
M
cdcdB
B
6892,0−==
ϕ
22

4595,1
'
h
EJ
h
xEJK
Q
cdcdB
B
==
ϕ
- Mô men và lực cắt ở chân cột có thể xác định như sau:
;7703,0
h
EJ
hQMM
cd
BBA
=+=
ϕϕϕ

ϕϕ
BA
QQ −=
- Mô men trong thanh xà ngang được xác định như sau:
h
EJ
L
EJ
M

cdd
Bc
5,74
−=−=
ϕ
Thanh xà ngang giống như một thanh đầu ngàm và chịu tải trọng phân bố đều, biểu
đồ mô men có giá trị tại gối và tại giữa nhịp như sau:
kNm
xql
M
kNm
xql
M
q
nhip
q
Bc
125,643
24
2135
24
25,1286
12
2135
12
22
22
===
−===

9
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP

12
2
ql

kNm
ql
25,1286
12
2
=
kNm
ql
125,643
24
2
=
- Xác định hệ số r
11
và số hạng tự do R
1p
Bằng cách tách nút và xét cân bằng mô men, ta xác định được r
11
và R
1p
như sau:
r
11

=
( ) ( )
h
EJ
h
EJ
MM
cdcd
BCB
1892,8]5,76892,0[ =−+−−=+
ϕϕ
kNmMR
q
BCp
25,1286
1
−=−=
- Xác định ẩn số ϕ:
cd
p
EJ
h
r
R
54,320
11
1
=−=
ϕ
- Vẽ biểu đồ mô men trong hệ ban đầu:

0
1 pp
MMM +=
ϕ
- Giá trị mô men ở chân cột:
kNm
h
EJ
x
EJ
h
M
cd
cd
pA
915,2460
773,0
54,320
=+=
- Giá trị mô men ở đỉnh cột:
kNm
h
EJ
EJ
h
M
cd
cd
pB
916,2200

6892,0
54,320
−=+






−








=
- Giá trị mô men ở đầu dàn:
kNm
h
EJ
EJ
h
M
cd
cd
BC
8,111725,1286

5,7
54,320
−=+






−








=
- Giá trị mô men ở giữa dàn:
( )
.175,30478,1117
8
2135
8
22
kNm
x
M
ql

M
BCnhip
−=−+
−
=+
−
=
10
220,916kNm
246,915kNm
3047,175kNm
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
BT2:
- Thông số cần thiết:
305,0
11200
3600
==
+
==
dt
t
HH
H
h
x
α
.
Tra bảng ta có các hệ số:
K

B
= -0,1892
K’
B
= 1,4595
- Mô men và phản lực đỉnh cột xác định như sau:
kN
x
h
M
KQ
kNmxxMKM
lt
BB
ltBB
10
8,11
)85,80(4595,1
.3,15)85,80()1892,0(
'
−=
−
==
=−−==
- Mô men ở tiết diện II-II trên vai cột, thuộc phần cột trên:
kNmxHQMM
tBBII
7,206,3)10(3,15 −=−+=+=
- Mô men tại tiết diện III-III dưới vai cột, thuộc phần cột dưới:
( ) ( )

kNmMMM
IIltIII
15,607,2085,80 =−+−−=+−=
- Mô men tại chân cột:
( )
kNmxHQMM
dBIIIA
85,212,81015,60 −=−+=+=
11
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
Biểu đồ mô men cuối cùng của khung ngang, trường hợp tĩnh tải bằng biểu đồ tổng
cộng.
M(kNm)
2. Hoạt tải:
Tỷ số:
194,0
8,3079
07,598
==
q
p
12
60,15
20,7
21,85
60,15
20,7
15,3
205,6
225,065

11,67
4,015
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
3. Áp lực đứng của cầu trục Dmax, Dmin lên vai cột:
Dmax, Dmin đặt tại cột ở BT1 chỉ gây ra các lực doc trong cột chứ không gây ra mô
men trong khung. Do đó, chỉ xét ở BT2. Trong BT2, tải trọng không tác dụng trực
tiếp lên xà ngang. Giả định
0=⇒∞=
ϕ
d
EJ
. Bài toán chỉ còn ẩn
∆
.
Ta xem
( )
dctdct
GDvàGD ++
minmax
)(
là những hoạt tải
D
max
+ G
dct
= 440 + 10,8 = 450,8 kN
D
min
+ G
dct

= 19,95 + 10,8 =30,75 kN.
 M
max
= D
max
x e = 450,8 x
2
d
h
= 450,8 x 0,5 = 225,4 kNm
 M
min
= D
min
x e = 30,75 x 0,5 = 15,4 kNm.
Từ λ và n ta tra bảng được các hệ số:
=>






−=
=
1342,5'
4386,1
B
B
K

K
13
43,66
M
max
M
min
39,89
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
22
4386,1
h
EJ
h
xEJK
M
cdcdB
B
==
ϕ
33
1342,5
'
h
EJ
h
xEJK
Q
cdcdB
B

−==
- Mô men và lực cắt ở chân cột có thể xác định như sau:
;6956,3
22
h
EJ
h
xEJK
M
cdcdA
A
−==
ϕ

Biểu đồ
0
p
M
do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản:
=>






=
−=
4879,1'
1616,0

B
B
K
K
kN
x
h
xMK
Q
kN
x
h
xMK
Q
B
B
B
B
94,1
8,11
4,154879,1
'
42,28
8,11
4,2254879,1
'
min
min
max
max

===
==
- Momen và phản lực đỉnh cột:
kNmxxMKM
kNmxxMKM
BB
BB
5,24,151616,0
42,364,2251616,0
min
min
max
max
−=−==
−=−==
- Momen ở tiết diện II-II trên vai cột, thuộc phần cột trên:
kNmxHQMM
kNmxHQMM
tBBII
tBBII
5,46,394,15,2
9,656,342,2842,36
minminmin
maxmaxmax
=+−=+=
=+−=+=
- Momen tại tiết diện III-III:
kNmMMM
kNmMMM
IIIII

IIIII
9,105,44,15
5,1599,654,225
min
min
min
max
max
max
−=+−=+−=
−=+−=+−=
- Momen tại chân cột:
14
3,6956
1,4386
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
kNmxHQMM
kNmxHQMM
dBIIIA
dBIIIA
52,894,19,10
54,732,842,285,159
minminmin
maxmaxmax
=+−=+=
=+−=+=
- Xác định r11 và R1p:
- Xác định ẩn chuyển vị thẳng
∆
( )

cdcd
p
EJ
h
EJ
h
r
R
33
11
1
58,2
2684,10
48,26
=
−
−=−=∆
15
10,9
65,9 4,5
73,54
5
5,1342 5,1342
r
11
=10,2684
R
1p
28,42
1,94

R1p=-26,48kN
r
11
36,42
2,5
159,5
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
+
1
M∆
M
p
0
.
=
M
p
4. Áp lực xô ngang T của xe con:
16
T
J
ct
J
cd
ϕ
1
=0 ϕ
2
=0

EJ
d
=∞
36,42
2,5
159,5
10,9
65,9
4,5
73,54
5
43,8
112,5
7,38
46,3
38,96
112
162
13,61
63,2
7,21
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
M
B
Q
B
0,6m
- Xác định M
p
0

:
N = 0,125; λ = 0,305;
254,0
8,11
3
===
h
x
α
Tra bảng ta có:
K
B
= - 0,101
K
B
’ = 0,672
M
B
= K
B
x T x h = -0,101 x 19,7 x11,8 = - 23,48 (KNm)
Q
B
= K
B
’ x T = 0,672 x 19,7 = 13,24 (KN).
M
T
= M
B

+ Q
B
(H
t
– 0,6)
= -23,48 + 13,24(3,6 – 0,6)
= 16,24 (KNm)
M
A
= M
B
– T ( H
d
+ 0,6) + Q
B
xH
= -23,48 – 19,7( 8,2 + 0,6) + 13,24 x 11,8
= - 40,61 (KNm)
17
1,4386
3,6956
23,48
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
- Xác định r
11
, R
1p
( )
cdcd
p

EJ
h
EJ
h
r
R
33
11
1
29,1
2684,10
24,13
=
−
−=−=∆
+
18
16,24
40,61
10,2684
r
11
=10,2684
R
1p
13,24
R1p= 13,24 kN
r
11
21,9

56,25
16,24
40,61
23,48
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
1
M∆
M
p
=
M
p
5. Tải gió:
q
đẩy
= 5,75 ( kN/m)
q
hút
= 3,59 (kN/m)
19
T
J
ct
J
cd
ϕ
1
=0 ϕ
2
=0

EJ
d
=∞
21,9
56,25
18,95
96,86
1,58
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
Với n = 0,125; λ = 0,305
Tra bảng: K
B
= - 0,0517
K
B
’ = 0,4374
( )
( )
kNm
x
x
hq
hQMM
kNm
x
x
qh
hQMM
kNm

x
x
Hq
HQMM
kNm
x
x
qH
HQMM
kNxxxhxqKQ
kNxxxqxhKQ
kNmxxxhxqKM
kNmxxxqxhKM
BBA
BBA
t
tBB
t
tBB
BB
BB
BB
BB
118
2
8,1159,3
8,1137,1384,25
2
'
'''

48,91
2
8,1175,5
8,1168,2939,41
2
97,0
2
6,359,3
6,337,1384,25
2
'
'''
198,28
2
6,375,5
6,368,2939,41
2
37,138,1159,34374,0'''
68,298,1175,54374,0'
84,258,1159,30517,0'
39,418,1175,50517,0
22
22
2
2
2
2
2
2'
2

2
−=−+−=−+=
−=−+−=−+=
−=−+−=−+=
=−+−=−+=
===
===
−=−==
−=−==
20
1,4386
16,8
22,5
3,6956
R
1p
29,68
13,37
R1p=-82,35kN
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
( )
cdcd
p
EJ
h
EJ
h
r
R
33

11
1
02,8
2684,10
35,82
=
−
−=−=∆
+

1
M∆
M
p
0
M
p
21
=
94,71
441,18 413,43
136,1
349,7
41,39
91,48
25,84
118
110,26
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
CHƯƠNG V

THIẾT KẾ CỘT
1. Xác định chiều dài tính toán của cột:
a. Số liệu:
- H
t
= 36 m
- H
d
= 8,2 m
- Tỷ số momen:
8=
Jct
J
cd
- Chiều cao tiết diện cột trên: h
t
= 500 mm
- Chiều cao tiết diên cột dưới: h
d
= 1000 mm
- Nội lực tính toán được xác định từ bảng tổ hợp nội lực:
+ Phần cột trên: Ta chọn được cặp nội lực nguy hiểm nhất:
M = -442,95 kNm
N
tu
= 394 kN
+ Phần cột dưới:
• Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục:
M = -308,3 kNm
N = 844,8 kN

• Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái:
M = 740,1 kNm
N = 844,8 kN
b. Xác định chiều dài tính toán:
22
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
85,0
14,2
8
2,8
6,3
14,2
394
8,844
28,0
6,3
2,8
8
1
:
1
1
2
1
===
===
=====
Jctxm
Jcd
Hcd

Hct
c
Nct
Ncd
m
x
H
H
x
Jcd
J
H
J
H
J
i
i
K
t
dct
d
cd
t
ct
Tra bảng
111
,cK∈
µ
{
{

3
2
2
1
=
=
µ
µ
- Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:
mxxHtl
mxxHl
x
dx
8,106,33
4,162,82
22
11
===
===
µ
µ
- Chiều dài tính toán phần cột trên ngoài mặt phẳng khung:
mhHtl
dccy
36,06,3
2
=−=−=
- Chiều dài tính toán phần cột dưới ngoài mặt phẳng khung:
mHdl
y

2,8
1
==
2. Thiết kế cột trên:
a. Chọn tiết diện sơ bộ:
- Độ lệch tâm:
12,1
394
95,442
===
N
M
e
- Giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện
25,1=
η
2
120
50
112
3,225,1
21
394
)8,22,2( cm
h
e
R
N
F
t

yct
=






+=






→+=
−
η
γ
- Bề dày bản bụng:
7,1610
50
1
30
1
÷=







÷=
tb
h
δ
 Chọn
10=
b
δ
- Bề rộng cánh tiết diện:
300240
15
1
12
1
÷=






÷= Htb
c
 Chọn
300=
c
b
- Bề dày bản cánh:

153,8
36
1
20
1
÷=






÷=
cc
b
δ
=> Chọn
14=
c
δ
b. Kiểm tra tiết diện đã chọn:
- Các đặc trưng hình học của tiết diện:
( )
=−+= 4,12501304,12 xxxxF
131,2 cm
2
23
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
62,1
29,43

93,6
103
18,51
1,21
108,10
93,6
2,131
6304
1,21
2,131
7,58377
6304
12
304,1
2
12
12,47
7,583773,243014
12
4,130
2
12
2,471
22
2
2
2
2
2
2

2
2
2
2
2
2
4
33
2
42
33
2
==
===
===
===
===
=+=
=








++=
E
R

cm
x
r
l
cm
x
r
l
cm
F
J
r
cm
F
J
r
cm
x
x
x
J
cmxx
xx
J
xx
y
y
y
x
x

x
y
y
x
x
y
x
λλ
λ
λ
- Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:
• Độ lệch tâm tương đối:
3
2
2335
20
7,583772
2
3,6
2335
2,131112
cm
x
r
xJ
W
x
W
exF
f

e
m
x
===
====
Tỷ số:
3,6
562,1
779,1
2,471
304,12
2
=
<=
==
m
x
xx
F
F
x
b
c
λ
 Tra bảng ta có công thức tính
η
( ) ( )
26,1
602,01,09,1
2

=
−−−=
η
λη
x
mm
• Độ lệch tâm tính đổi:






=
===
x
m
xxmm
2
1
1
9,7
9,73,626,1
λ
η
=> Tra bảng ta được
175,0=
lt
ϕ
kN

xxF
N
lt
x
2116,17
2,131175,0
394
2
<===
ϕ
σ
• Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:
- Từ
29,43
2
=
y
λ
tra bảng hệ số uốn dọc
8949,0
2
=
y
ϕ
.
- Cặp nội lực mà ta đang xét là từ tổ hợp nội lực của các tải trọng
( 1+2+4+6+8), M = -442,95 kNm. Ta xác định được tương ứng ở đầu kia của cột
M
tu
= -76,5kNm.

24
GVHD: Ths.NGÔ VI LONG ĐAMH KẾT CẤU THÉP
- Momen lớn nhất ở 1/3 đoạn cột được xác định theo công thức:
kNm
MM
MM
tu
8,320
3
)95,442(5,76
95,442
3
−=
−−−
+−=
−
+=
- Giá trị momen đưa vào tính toán là giá trị lớn nhất trong các trị số
2
1
giá trị tuyệt
đối của momen hai đầu thanh và
M
M’ = max (442,95/2; 76,5/2; 320,8/2) = 320,8kNm
• Độ lệch tâm tương đối
x
m
557,4
2335
2,131

394
32080
/
/'
<==== x
FW
NMe
m
x
x
ρ
- Các hệ số
βα
,
được xác định theo công thức sau:
67,0005,065,0 =+=
x
m
α
Do
29,433,99
21
21000
14,3
2
=>===
yc
R
E
λπλ

=>
1=
β
- Hệ số ảnh hưởng của momen trong mặt phẳng uốn:
246,0
67,057,41
1
1
1
=
+
=
+
=
xm
C
α
- Kiển tra ổn định tổng thể của cột trên ngoài mặt phẳng băng công thức:
22
/21/88,7
2,1318949,0246,0
394
cmkNcmkN
xxFC
N
y
y
<===
ϕ
σ

• Kiểm tra ổn định cục bộ của tiết diện:
+ Đối với bản cánh:
01,33
21
21000
)62,11,036,0(2)1,036,0(2
4,1
30
=+=+=






<= x
R
E
bb
c
c
c
c
λ
δδ
33,01>21,4 => thõa.
+ Đối với bản bụng:
Với
8,062,1 >=
λ

và m = 4,57>1
Ta có:
3,9907,54
07,54
21
21000
)62,15,09,0()5,09,0(2,47
1
2,47
=<
=+=+=






<==
c
b
b
b
b
x
R
E
hh
λ
λ
δδ

Vậy tiết diện đã chọn ở trên thõa điều kiện về chịu lực.
Tiết diện như sau:
25