Đồ Án Kết Cấu Thép Nhà Công Nghiệp Nhịp 21m

ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
LỜI GIỚI THIỆU
Sinh viên Bách Khoa sau khi được học môn kết cấu thép 1 và kết cấu thép 2 được phép
làm đồ án dưới sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn.
Thiết kế kết cấu thép khung nhà công nghiệp một tầng là một trong các đồ án chuyên
nghành quan trọng của các sinh viên đại học nghành Xây dựng dân dụng và Công nghiệp
thuộc hệ chính quy và không chính quy.
Thiết kế khung thép nhà công nghiệp 1 tầng cũng là công việc thường gặp của các kỹ sư
kết cấu. Do đó tầm quan trọng của đồ án này là rất lớn.
Đồ án này được nhận ngày 10/10/2007 và hoàn thành ngày 20/12/2007.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Vi Long đã hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành
tốt đồ án này.
Sơ đồ khung Công Nghiệp 1 tầng cần thiết kế.
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 1
A
B
CỬA MÁI
DÀN MÁI
NHỊP NHÀ
Cột dưới
H
d
H
t
h
0
Cẩu vật Q
Cầu trục
Nhòp cầu trục
SƠ ĐỒ KHUNG NGANG

H
r
Cột trên
Cao trình
đỉnh ray
H
r
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
A. SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
I. Các số liệu chung:
- Gió vùng II : q
0
= 83 daN/m
2
.
- Bước cột :B = 6m
- Chiều dài công trình : 90 – 150 m
- Tuổi thọ công trình : 50 năm
- VL thép : R= 21 KN/cm
2
E = 2.1*10
4
, µ= 0.3 ,
γ
= 7850 kg/m
2
- Que hàn : E42, E42A hay tương đương.
Hàn tay, kiểm tra đường hàn bằng siêu âm.
Bê tông móng đá 1*2, Mác ≥ 250, Bulông độ bền lớp 5.6, 6.6, hoặc 5.8
II. Số liệu thiết kế riêng:

- Nhòp nhà : L = 21 m
- Cao trình đỉnh ray : H
r
= 8.7 m
- Sức trục : Q = 100 KN
- Vật liệu lợp : Panel Bêtông cốt thép.
III .Các số liệu tra bảng:
Từ số liệu thiết kế , chọn cầu trục có các đặc trưng :
- Nhòp cầu trục : Lk = 20000mm
- H
k
= 1900 mm
- Bề rộng cầu trục : B
k
= 6300 mm
- Nhòp cầu trục : L
k
= 20 m .
- Khoảng cách 2 trục bánh xe : K = 4400 mm .
- Khoảng cách tim ray đến mép ngoài cùng của cầu trục : B
1
= 260 mm
- Áp lực bánh xe lên ray : P
c
max
= 14.5 T, P
c
min
= 3.5 T
- Trọng lượng xe con : G = 5.6 T

- Trọng lượng toàn cầu trục: 26 T
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 2
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
B.TÍNH TOÁN KHUNG NGANG
I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG :
1 Kích thước theo phương đứng :
- Chiều cao thực cột trên :

fHhhH
kdccrt
++++= 100
Chiều cao ray và đệm : giả đònh lấy H
r
= 200 mm
Chiều cao dầm cầu chạy lấy: h
dcc
=1/10 B = 600 mm
Không bố trí đoạn cột chôn dưới đất : h
m
= 0 .
Chiều cao gabarit cầu trục : H
k
= 1900 mm
Độ võng dàn mái : 1/100 nhòp nhà : f = 210 mm
Từ đó tính được :
- Chiều cao cột trên:

fHhhH
kdccrt
++++= 100

= 200 + 600 + 1900 + 100 + 210 = 3010 mm
- Chiều cao cột dưới:
H
d
= H
r
– h
r
–h
dcc
+ h
m
= 8700 – 200 – 600 + 0 = 7900mm.
Lấy tròn số ta chọn như sau :
H
t
= 3200 mm
H
d
= 8000 mm
2 Xác đònh kích thước theo phương ngang :
- Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò :

mm
LL
K
500
2
2000021000
2

=
−
=
−
=
λ
-Chiều cao tiết diện cột trên , chọn sơ bộ :
h
t
= (1/10 đến 1/11) H
t
= 290 mm
÷
320 mm ,
chọn h
t
= 360 mm.
-Khoảng cách trục đònh vò đến mép ngoài cột

λ
−++≥ DBha
t 1
= 360 + 260 + 60 -500 =180 mm, chọn a = 180 mm.
Trục đònh vò trùng tim cột trên.
Với D = 60 mm: khe hở an toàn đầu mút cầu trục và mép trong cột trên .
-Bề rộng cột dưới xác đònh theo công thức :
h
d
=
λ

+ a = 500 + 180 = 680 mm .
II. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG :
1Tónh tải mái :
Trọng lượng các lớp mái :
Panen cỡ lớn : 150daN /m
2
, n = 1.1
Bêtông cách nhiệt: 40daN/m
2
, n = 1.2
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 3
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
Lớp chống thấm 10daN/m
2
, n = 1.2
Vữa tô trát 80 daN/m
2
, n = 1.2
Gạch lá nem 120 daN/m
2
, n = 1.1
Tổng tải trọng tính toán :
q
tt
= 150x1.1 + 40x1.2 + 10x1.2 + 80x1.2 + 120x1.1 = 453daN / m
2

- Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng :

)/(362.130.

2
11
mdaNxngg
tctt
===
Tónh tải mái được dồn về các khung ngang. Tải trọng các lớp lợp và kết cấu mái cùng
hệ giằng được coi như là một tải phân bố đều trên suốt nhòp nhà xưởng
- Trọng lượng kết cấu cửa mái :

)/(182.115.
2
22
mdaNxngg
tctt
===

Tải trọng cửa mái coi như phân bố đều trên bề rộng cửa mái .
2 Tải trọng sửa chữa mái :
Theo TCVN -1995 :
Mái lợp panen btct : 75 daN/ m
2
mặt bằng nhà xưởng . n = 1.3
Độ dốc mái: i = 1/10 .
Giá trò tính toán :
)./(983.1
))10/1(cos(arctan
75
2
mdaNxp
tt

ht
==
Tải sửa chửa dồn về một khung thành tải phân bố đều :
)/(588698. mdaNxBp
tt
ht
==
.
3 Áp lực cầu trục lên vai cột :
D
max
=
∑
ic
yPnn
max
D
min
=
∑
ic
yPnn
min
, n = 1.1 ; n
c
= 0.9 .
Tra bảng cầu trục có được : P
max
= 145 KN.
Tổng trọng lượng cầu trục : G = 26 T.

Số bánh xe một bên ray : n
0
= 2.
P
min
=
.35145
2
260100
max
0
KNP
n
GQ
=−
+
=−
+
Dùng lý thuyết đường ảnh hưởng cho hệ dầm đơn giản , sắp tải và khảo sát hàm tuyến tính
để tìm ra vò trí các bánh xe dầm cầu chạy cho giá trò max của
∑
i
y
.
Với số liệu cụ thể : B = 6300mm . K = 4400mm , thì cách xắp tải như sau sẽ cho giá trò max
(
∑
i
y
) từ đó sẽ cho giá trò max của áp lực lên vai cột :

SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 4
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
P
y3
y2
y1
P PP
95.1
321
=++=
∑
yyyy
i

D
max
=
∑
ic
yPnn
max
= 1.1x0.9x14.5x1.95 = 28 T = 280 KN
D
min
=
∑
ic
yPnn
min
= 1.1x0.9x3.5x1.95 = 6.76T= 67.6 KN

4 Lực xô ngang của cầu trục :
Các số liệu :
G
xc
= 56 kN .
Móc mềm có : f
ms
= 0.1 .
n
’
xc
= 2 : số bánh xe hãm .
n
xc
= 4 : tổng số bánh của xe con .
Lực hãm ngang tác dụng lên toàn bộ cầu trục :
KNxnf
n
GQ
T
xcms
xc
xc
8.721.0
4
56100

'
0
=

+
=
+
=
Lực ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe lên cầu trục do hãm :
.9.3
2
8.7
0
0
1
kN
n
T
T ===
Lực xô ngang cầu trục :
529.795.19.39.01.1.
11
===
∑
xxxyTnnT
i
kN
Lực xô ngang ở cao trình mặt trên dầm cầu chạy. cách vai cột 0.6m tức là ở cao trình 8.6m .
5 Tải trọng gió :
Bề rộng cửa mái lấy 8 m (
3
1
2
1

−
) nhòp nhà.
Cao trình thanh cánh dưới : H = 3.2 + 8 = 11.2 m → k = 1.08 .
Cao trình đỉnh mái : H = 11.2 +2.2+ 10.5*1/10 + 1.5 = 15.95 m → k = 1.09 .
-Tải phân bố tác dụng lên cột
Với độ cao 10m trở xuống, áp lực gió được xem là không đổi và bằng: 83daN/m
2

q
1
=q
0
.n.c.k.B = 83x1.3x0.8x1x6 = 517.92 daN/m = 5.18 kN/m

Từ độ cao 10m đến 11.2m, áp lực gió phân bố theo quy luật hình thang
Giá trò q tại độ cao 11.2m:
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 5
085.1
2
09.108.1
=
+
=
tb
k
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
q
2
= q
0

.n.c.k.B = 83x1.3x0.8x1.08x6 = 559.35 daN/m = 5.59 kN/m
Moment do lực tập trung gây ra tại chân cột:
M=
))102.11(
3
2
10(
2
0.102.11
)(
2
2.11
12
2
1
−+
−
−+ qqq
=
kNmx 55.3278.10
2
2.1
41.0
2
2.11
18.5
2
=+
Quy lực tác dụng lên cột về lực phân bố đều với điều kiên cân bằng moment, ta có:
q

d
=
mkN
xM
/222.5
2.11
55.3272
2.11
2
22
==
Tương tự : q
h
=
mkNq
d
/264.3
8.0
5.0
222.5
8.0
5.0
=×=
Tải tập trung đặt tại đáy vì kèo .
∑
=
ii
hckBqnW
0

'
0
'
∑
=
ii
hckBqnW
Các số liệu có :
q
0
= 83 daN / m
2
.
n = 1.3 , hệ số vượt tải .
B = 6 m .
Tính c
1
bằng tra bảng và nội suy :
0
7106.5
10
1
=→=
α
i

5317.0
21
95.15
==

L
H
Từ α và H / L , nội suy có được c
1
= -0.691 Á
Tính c
3
: H / L = 0.68 .

∑
>== 22.230/611/ xLB
→ c
3
= -0.536 .
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 6
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

c
1
=
-
0
.
6
9
1
c3=-0.536
-0.6
W
-0.6

-0.6
0.7
0.8
q
W
q
h
d
d
h
Tính tải tập trung :
∑
=
iid
hckBqnW
0
= 1.3x83x1.085x6x(0.8x2.2-0.691x0.65+0.7x1.5-0.8x0.4) =
= 1433.552 daN = 14.335 kN .

'
0
∑
=
iih
hckBqnW
= 1.3x83x1.085x6x(-0.6x0.6-0.6x1.5-0.6x0.65-0.536x2.2) =
= -1987.32 daN =- 19.873 kN .
III. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG :
Thay sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hóa, 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. Độ cứng của xà ngang tương đương với dàn được tính bằng công thức:
J
d
=
µ
)(
22
ddtrtr
zFzF +
Trong đó:
tr
F
,
d
F
là tiết diện cánh trên và cánh dưới của dàn kèo
z
tr
, z
d
: khoảng cách từ trọng tâm của cánh trên và cánh dưới đến trục
trung hòa của dàn ở tiết diện giứa nhòp.

µ
: Hệ số kể đến độ dốc của cánh trên và sự biến dạng của các thanh bụng.
-Đối với cột bậc, trục cột dưới được làm trùng với trục cánh trên; lấy nhòp tính toán là
khoảng cách giữa hai trục cột trên. Khi đó đối với tải trọng truyền từ cột trên xuống phải kể
đến moment lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột:
M=V.e
0

với
2
0
trd
hh
e
−
≈

SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 7
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
Cột dưới ngàm ở bản đế chân cột. Chiều cao tính toán khung lấy từ bản đế cột đến
đáy vì kèo
-Giả thiết tính toán :
25;6 ==
ct
d
ct
cd
J
J
J
J
Ta có các kích thứơc khung ngang:
+ Nhòp khung: L=21m
+Cột bậc H
t
= 3.2 m
H
d

= 8m
+Bề rộng cột: h
t
= 500 mm
h
d
=1000 mm

1. Tónh tải :
Xem tải trọng phân bố đều trên xà ngang, nhòp tính toán là khoảng cách giữa hai
trục cột trên và bằng L=21 m
-Trọng lượng tính toán các lớp mái:
)/(453
2
1
mdaNq
tt
=
- Trọng lượng kết cấu mái cộng hệ giằng :

)/(36
2
1
mdaNg
tt
=
-Trọng lượng kết cấu cửa mái phân bố đều trên bề rộng cửa mái

)/(18
2

2
mdaNg
tt
=

Chọn sơ bộ bề rộng cửa mái:B
cm
= 9 m.
Ta quy trọng lượng cửa mái về lực phân bố đều trên xà ngang:

)/(714.7
21
918
2
2
mdaN
x
g
td
==
Vậy ta có giá trò tónh tải tính toán phân bố cho khung ngang:

)/(3.29806).714.736453()(
21
mdaNBggqq
tdtttt
q
=++=++=

)/(803.29 mKNq =

Bỏ qua trọng lượng cột, lực dọc trong cột trên của khung bằng:

)(93.312
2
21803.29
2
2
kN
xqL
N ===
Độ lệch tâm giữa trục cột trên và trục cột dưới:
2
360680
2
0
−
=
−
=
trd
hh
e
= 0.16m
Moment lệch tâm đặy tại vai cột:

)(07.5016.093.312.
2
kNmxeNM
tt
===

Tách hệ kết cấu đã cho thành 2 bài toán:
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 8
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
29.803kN
29.803kN
M
BT1 BT2
Giải bài toán 1 :
-Hệ cơ bản :
ϕ
ϕ
-Phương trình chính tắc : r
11
ϕ
1
+ R
1P
= 0 .
-Vẽ biểu đồ đơn vò
1
M
và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản
0
P
M
B
R
M
B
ϕ

ϕ
ϕ
J
ct
cd
J
1
M
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 9
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
Quy ước:
Moment phản lực mang dấu dương khi có xu hướng làm cho nút quay ngược chiều kim
đồng hồ.
Phản lực mang dấu dương khi hướng từ phải sang trái.
Chuyển vò xoay mang dấu dương khi nút xoay thuận chiều kim đồng hồ.
Moment trong cột dương khi căng thớ trong của cột.
Moment trong dàn dương khi căng thớ trên của dàn.
Tính:

α = a/h =
286.0
82.3
2.3
=
+
=
+
dt
t
HH

H
n =
167.0
6
1
1
2
===
cd
ct
J
J
J
J

Ta có:
5161
2
1
=−=−=
J
J
µ
, A =
43.25*286.01*1 =+=+
µα
B =
41.15*286.01*1
22
=+=+

µα
C =
12.15*286.01*1
33
=+=+
µα
K = 4AC-3*B
2
=4.9

K
B
=
914.0
9.4
12.1*44
−=−=−
K
C
K
B’
=
726.1
9.4
41.1*66
=−=−
K
B
Vậy moment và lực cắt tại đỉnh cột do chuyển vò xoay bằng đơn vò gây ra:

h
EJ
h
EJK
M
cdcdB
B
91.0−==
ϕ

22
'
72.1
h
EJ
h
EJK
Q
cdcdB
B
==
ϕ
Moment và lực cắt ở chân cột :

h
EJ
hQMM
cd
BBA
81.0. =+=

ϕϕϕ

ϕϕ
BA
QQ −=
=-
2
72.1
h
EJ
cd

Moment trong thanh xà ngang:
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 10
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

h
EJ
h
JE
L
EJ
M
cdcdd
BC
44.4
)2.11/21(
)6/25(24
−=−=−=
ϕ

*Trường hợp tải trọng tác dụng lên hệ cơ bản :
Ta có biểu đồ moment
B
A
C
ql
12
2
2
ql
24
0
P
M

q
goi
M
=-
)(26.1095
12
21803.29
12
2
2
kNm
x
qL
−=−=

q
nhip
M
=
)(63.547
24
21803.29
24
22
kNm
xqL
==


-Xác đònh r
11
và R
1P :

h
EJ
MMr
cd
BCB
36.5
11
=+=
ϕϕ

)(26.1095
1
kNmMR
q
goiP
−=−=

-Xác đònh ẩn số:

cd
P
EJ
h
r
R
*48.204
11
1
=
−
=
ϕ
-Vẽ biểu đồ moment trong hệ ban đầu: M
P
= ϕ
P
MM
01
+

Giá trò moment ở chân cột:

=
pA
M
)(25.1660*81.0**48.204 kNm
h
EJ
EJ
h
cd
cd
=+
Giá trò moment ở đỉnh cột:

=
pA
M
)(25.1660)81.0(48.204 kNm
h
EJ
EJ
h
cd
cd
−=+−
Giá trò moment ở đầu dàn:
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 11
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

=
BC
M
)(45.18626.1095)
44.4
(48.204 kNm
h
EJ
EJ
h
cd
cd
=+−
Giá trò moment ở giữa dàn:

=
nhip
M
)(44.145645.186
8
21
*803.29
8
22
KNmM
L
q
BC
−=+−=+−
166.25

186.45
1456.44
Giải bài toán 2 :
Tính:
α = a/h =
286.0
82.3
2.3
=
+
=
+
dt
t
HH
H
n =
167.0
6
1
1
2
===
cd
ct
J
J
J
J

Ta có:
5161
2
1
=−=−=
J
J
µ
, A =
43.25*286.01*1 =+=+
µα
B =
41.15*286.01*1
22
=+=+
µα
C =
12.15*286.01*1
33
=+=+
µα
K = 4AC-3*B
2
=4.9

K
B
=
914.0
9.4

12.1*44
−=−=−
K
C
K
B’
=
726.1
9.4
41.1*66
=−=−
K
B
Moment lệch tâm chỗ vai cột :
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 12
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

)(07.5016.093.312.
2
kNmxeNM
tt
===
Moment và phản lực tại đỉnh cột :


[ ] [ ]
1.78*
9.4
12.14)286.01(41.13)286.01(4)1(3)1( xx
M

K
CB
M
ttB
−+−
=
−+−
=
αα
M
B
=7.05 kNm

[ ] [ ]
2.11
1.78
.
9.4
)286.01(43.241.1)286.01(6)1()1(6 +−−
=
+−−
=
h
M
K
AB
Q
tt
B
αα

Q
B
= -6.71 kN
Moment ở tiết diện II-II trên vai cột , thuộc phần cột trên :
M
II
= M
B
+ Q
B
. H
t
= 7.05-6.71x3.2= -14.41 kNm .
Moment tại tiết diện III-III dưới vai cột thuộc cột dưới :
M
III
= M
lt
+ M
II
= 50.07-14.41 = 35.66 KNm .
Moment tại chân cột :
M
A
= M
III
+ Q
III
. H
d

= 35.66 –35.66x8 = - 17.96 kNm .
14.41
35.66
7.05
17.96
Biểu đồ moment cuối cùng của khung ngang trong trường hợp tónh tải :
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 13
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
100.09
50.02
1463.49
179.41
148.27
2. Hoạt tải :
Biểu đồ moment trường hợp hoạt tải được suy ra từ trường tónh tải bằng phép tỷ lệ .
p=
)/(588 mdaN
=5.88 kN/m
Lực phân bố do tónh tải: q=29.751 kN/m
Suy ra:
1973.0
803.29
88.5
==
q
p
29.25
35.4
288.74
9.87

19.75
3 p lực đứng của cầu trục lên vai cột :
D
max
, D
min
đặt tại nhánh trong cả cột dưới (nhánh cầu trục),khi đưa về trục cột dưới sẽ
xuất hiện moment lệch tâm đặt tại vai cột.
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 14
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

BT1 BT2
min
D
D
max
D
min
max
D
max
min
M
M
Ta có thể tách thành hai bài toán:
-Bài toán BT1 với các cột được nắn trục thẳng lại, các lực D
max
, D
min
đặt tại trục cột.

- Bài toán BT2 với các moment M
max
, M
min
đặt tại vai cột.
Các lực D
max
, D
min
đặt tại trục cột chỉ gây ra lực dọc trong cột dưới chứ không gây ra
moment trong khung. Do đó, ta chỉ cần giải bài toán BT2
Moment lệch tâm được xác đònh như sau:
M
max
= D
max
.
2
d
h
= 280x 0.34 =95.2 kNm .
M
min
= D
min
.
2
d
h
= 67.6x0.34 = 22.98 kNm .

-Hệ cơ bản :
Do tải trọng không tác dụng trực tiếp lên xà ngang nên ta quan niêm độ cứng của xà
ngang bằng vô cùng EJ
d
=
∞
, dẫn đến các chuyển vò xoay ở đỉnh cột triệt tiêu.Hệ chỉ còn
lại một ẩn chuyển vò ngang tại đỉnh cột
∆
ϕ
ϕ
M
max
M
min
-Phương trình chính tắc::
0
111
=+∆
P
Rr

- Vẽ biểu đồ đơn vò
1
M
và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản
0
P
M
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 15

ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

B
Q
M
B
1
M
1

22
333
'
222
22.4)95.572.1(.
95.5
12
.
72.1
6
.
h
EJ
h
EJ
hQMM
h
EJ
h
EJ

K
A
h
EJ
KQ
h
EJ
h
EJ
K
B
h
EJ
KM
cdcd
BBA
cdcdcd
BB
cdcdcd
BB
−=−=+=
−=
−
==
===
*Biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản:
Dùng kết quả tính toán ở bài toán 2 phần trên, nhân với hệ số tỉ
lệ:
tttt
M

M
M
M
min
max
,−−
Từ đó:
-Moment ở cột trái:
Moment và phản lực tại đỉnh cột :

4.13)
07.50
2.95
(*05.7)(
max
−=−=−=
tt
B
t
B
M
M
MM
kNm

75.12)
07.50
2.95
(71.6)(
max

=−−=−=
tt
B
t
B
M
M
QQ
kN
Moment ở tiết diện II-II trên vai cột , thuộc phần cột trên :

4.27)
07.50
2.95
(41.14)(
max
=−−=−=
tt
II
t
II
M
M
MM
kNm
Moment tại tiết diện III-III dưới vai cột thuộc cột dưới :

80.67)
07.50
2.95

(66.35)(
max
−=−=−=
tt
III
t
III
M
M
MM
kNm
Moment tại chân cột :

883.47)
07.50
2.95
(96.17)(
max
=−−=−=
tt
A
t
A
M
M
MM
kNm
-Moment ở cột phải:
Moment và phản lực tại đỉnh cột :
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 16

ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

23.3)
07.50
98.22
(05.7)(
min
−=−=−=
tt
B
p
B
M
M
MM
kNm

08.3)
07.50
98.22
(71.6)(
min
−=−=−−=
tt
B
p
B
M
M
QQ

kN
Moment ở tiết diện II-II trên vai cột , thuộc phần cột trên :

62.6)
07.50
98.22
(41.14)(
min
=−−=−=
tt
II
p
II
M
M
MM
kNm
Moment tại tiết diện III-III dưới vai cột thuộc cột dưới :

37.16)
07.50
98.22
(66.35)(
min
−=−=−=
tt
IIi
p
IIi
M

M
MM
kNm
Moment tại chân cột :

25.8)
07.50
98.22
(96.17)(
min
=−−=−=
tt
A
p
A
M
M
MM
kNm
16.37
6.62
3.23
8.25
13.4
27.4
67.8
34.19
M
p
0

-Xác đònh r
11
và R
1P
:
Sử dụng một mặt cắt bao quanh thanh xà ngang và chiếu tất cả các lực lên phương
ngang. ta xác đònh được r
11
r
11
5.95EJ
cd
/h
3
5.95EJ
cd
/h
3
3.08
12.75
R
1P

33
11
9.11)95.595.5(
h
EJ
h
EJ

r
cdcd
=+=


67.908.375.12
1
−=+−=
P
R
kN
Xác đònh ∆ =
cd
P
EJ
h
r
R
3
11
1
81.0
9.11
67.9
=
−
−=−
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 17
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
-Vẽ biểu đồ moment cho hệ kết cấu ban đầu :

0
1 PP
MMM +∆=
M
1
15.7
38.46
6.39
16.6
18.94
46.71
2.3
27.63
67.57
4.26
M
4. NỘI LỰC DO LỰC XÔ NGANG :
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 18
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
Lực xô ngang T đặt tại cao trình dầm hãm, khi tính toán chỉ cần tính một trường hợp
hướng ra (hay hướng vào) cột. Ta bỏ qua lực dọc phát sinh trong cột do nó có giá trò rất nhỏ,
do vậy không có moment lệch tâm tại vai cột.
Các số liệu : T = 7.529 kN , tại cao trình 8.6 m .
-Hệ cơ bản:
Do tải trọng không tác dụng trực tiếp lên xà ngang nên ta quan niêm độ cứng của xà
ngang bằng vô cùng EJ
d
=
∞

, dẫn đến các chuyển vò xoay ở đỉnh cột triệt tiêu.Hệ chỉ còn
lại một ẩn chuyển vò ngang tại đỉnh cột
∆
J
cd
8
J
ct
EJ=
T
0.6
HCB
- Phương trình chính tắc : r
11
.∆ + R
1P
= 0.
-Vẽ các biểu đồ
P
MM
01
;
Biểu đồ
1
M
đã được vẽ ở III.3
Xét hệ cơ bản
P
M
0

:
Tính:
α = a/h =
286.0
82.3
2.3
=
+
=
+
dt
t
HH
H
n =
167.0
6
1
1
2
===
cd
ct
J
J
J
J

Ta có:
5161

2
1
=−=−=
J
J
µ
, A =
43.25*286.01*1 =+=+
µα
B =
41.15*286.01*1
22
=+=+
µα
C =
12.15*286.01*1
33
=+=+
µα
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 19
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
F =
03.15286.011
44
=+=+ x
µα
K = 4AC-3*B
2
= 4.9

Rõ ràng:
λ
< α Nên theo phụ lục 20:

hTKM
BB
=
với:
[ ] [ ]






−+−
+
−+−
−=
K
CB
K
CB
K
B
2)2()(2)2()1(
22
λαλαµλλ
Tính ra: K
B

= -0.1005
hTKM
BB
=
=-0.1053x7.529x11.2= -8.88 kNm

TKQ
BB
.
'
=
Với:
[ ] [ ]






+−−
+
+−−
−=
K
AB
K
AB
K
B
)2(23)()2(23)1(

22
'
λαλαµλλ
Tính ra:
'
B
K
=0.7815

01.6529.7798.0.
'
=== xTKQ
BB
kN
Tại vò trí đặt lực ngang:
M
T
= M
B
+Q
B
.(3.2-0.6)= -8.88+6.01x2.6 = 6.74 KNm
Tại vò trí chân cột:
M
A
=M
B
+Q
B
x11.2-T.(8+0.6)= -8.88+6.01x11.2-7.529x8.6

= -6.34 kNm
0
M
P
30.23
0.87
5.97
9.75
23.89
-Xác đònh r
11
; R
1P
:
3
11
9906.10
h
EJ
r
cd
=
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 20
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
6.01
R1P
R
1P
= -6.01 kN

3
11
9.11
h
EJ
r
cd
=
Xác đònh ∆ =
cd
P
EJ
h
r
R
3
11
1
5.0=−
-Biểu đồ moment cho hệ kết cấu ban đầu :

0
1 PP
MMM +∆=
0
M
P
30.23
0.87
5.97

9.75
23.89
5 NỘI LỰC DO TẢI TRỌNG GIÓ GÂY RA :
Tải trọng: q
d
=5.22 kN/m q
h
= 3.26 kN/m
W
d
=14.33 kN W
h
= -19.87 kN
Hệ cơ bản :
Do tải trọng không tác dụng trực tiếp lên xà ngang nên ta quan niêm độ cứng của
xà ngang bằng vô cùng EJ
d
=
∞
, dẫn đến các chuyển vò xoay ở đỉnh cột triệt tiêu.Hệ chỉ
còn lại một ẩn chuyển vò ngang tại đỉnh cột
∆
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 21
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
h
d
HCB
q
W W
q

d
h
-Phương trình chính tắc : r
11
∆ + R
1P
= 0
-Vẽ các biểu đồ
P
MM
01
;
Biểu đồ
1
M
đã được vẽ ở III.3
Xét hệ cơ bản
P
M
0
:
Tính cho cột trái:
Tính:
α = a/h =
286.0
82.3
2.3
=
+
=

+
dt
t
HH
H
n =
167.0
6
1
1
2
===
cd
ct
J
J
J
J

Ta có:
5161
2
1
=−=−=
J
J
µ
, A =
43.25*286.01*1 =+=+
µα

B =
41.15*286.01*1
22
=+=+
µα
C =
12.15*286.01*1
33
=+=+
µα
F =
03.15286.011
44
=+=+ x
µα
K = 4AC-3*B
2
= 4.9


2
qhKM
BB
=

2
2
2
2
2.11222.5*

9.412
12.1803.141.19
12
89
x
x
xxx
qh
K
CBF
M
B
−
−=
−
−=

78.34−=
B
M
kNm
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 22
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long

qhKQ
BB
'
=

2.11222.5

9.42
03.143.2312.141.12
2
32
x
x
xxxx
qh
K
AFBC
Q
B
−
−=
−
−=

17.26=
B
Q
kN

19.692.1117.26
2
2.11222.5
78.34.
2
2
2
−=+−−=+−= x

x
hQ
qh
MM
BBA
kNm
Các giá trò moment phía cột phải được suy ra từ các giá trò tương ứng ở cột trái bằng
cách nhân với hệ số tỉ lệ
625.0
222.5
264.3
==
d
h
q
q
P
0
M
34.78
69.19
43.25
21.74
22.23
13.89
-Xác đònh r
11
; R
1P
:

3
11
9.11
h
EJ
r
cd
=
19.87
14.34
16.36
R
1P
26.17
R
1P
= -76.74 kN
Xác đònh ∆ =
cd
P
EJ
h
r
R
3
11
1
45.6=−
- Biểu đồ moment cho hệ kết cấu ban đầu :

SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 23
ÑA Keát caáu theùp GVHD :Th S Ngoâ Vi Long

0
1 PP
MMM +∆=
102.84
348.39
374.33
89.8
M
24.03
15.7
SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 24
ĐA Kết cấu thép GVHD :Th S Ngô Vi Long
C. TỔ HP NỘI LỰC
Ta tiến hành tổ hợp các tải trọng một cách bất lợi nhất để xác đònh được các nội lực
tính toán mà chọn tiết diện khung.
Nội lực dọc N trong cột được xác đònh như là khi dàn liên kết khớp với cột, ta chỉ
cần dồn tải trọng đứng về cột một cách bình thường (việc giải bằng khung cứng mất nhiều
thời gian nhưng kết quả không khác nhau nhiều). Khi tính, phần cột dưới chòu thêm D
max
,
G
ddc
và trọng lượng tường treo nếu có.
Đối với cột, xét 4 tiết diện tiêu biểu.
Ta tìm 2 tổ hợp tải trọng:
-Tổ hợp cơ bản 1: bao gồm tónh tải và một hoạt tải nguy hiểm nhất tham gia, với hệ
số tổ hợp bằng 1

-Tổ hợp cơ bản 2: bao gồm tónh tải (với hệ số tổ hợp bằng 1) và tất cả các hoạt tải
nguy hiểm.

SVTH : Nguyễn Tiến Đồng MSSV: 80400582 Trang 25