Đồ Án Kết Cấu Thép Nhà Công Nghiệp Nhịp 30m

SVTH: – MSSV: – LỚP :
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
1. Số liệu:
a) Số liệu chung:
_ Đòa điểm xây dựng: ngoại ô TPHCM.
_ Quy mô: nhà xưởng một tầng một nhòp có cầu trục(2 cầu trục)cùng hoạt
động,chế độ làm việc trung bình.
_ Kích thước: chiều dài nhà 180m, bước cột 6m.
_ Vật liệu: thép R >= 21Kg/cm
2
; E = 2,1
x
10
4
KN/cm
2
; µ = 0,3;
γ
= 7850Kg/m
2
.
_ Que hàn E42. Dùng phương pháp hàn tay, phương pháp kiểm tra đường hàn
bằng siêu âm. Bêtông móng đá 1
x
2cm mac 250.
b) Số liệu riêng:
_ Nhòp nhà L = 30m.
_ Cao trình đỉnh ray H
r
= 16m.
_ Sức cẩu cầu trục Q = 300KN(30T).

2. Nội dung thiết kế:
a) Xác đònh kích thước khung ngang.
b) Xác đònh các tải trọng tác dụng lên khung ngang.
c) Xác đònh nội lực khung ngang.
d) Tổ hợp nội lực.
e) Tính toán, thiết kế cột:
_ Tính cột trên.
_ Tính cột dưới.
_ Tính vai cột, chân cột.
f) Tính toán và thiết kế dàn mái:
_ Xác đònh nội lực thanh dàn.
_ Tổ hợp nội lực thanh dàn.
_ Chọn tiết diện và kiểm tra ổn đònh thanh dàn.
_ Cấu tạo và tính toán mắt dàn.
CHƯƠNG 1
MSSV: Trang 1
SVTH: – MSSV: – LỚP :
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
1.1 Các số liệu tra bảng:
Cầu trục hai móc cẩu, chạy điện có sức nâng của móc chính là 30T, chế độ làm
việc trung bình, với trường hợp nhà xưởng nhòp 30m, ta tra bảng ra các số liệu như sau:
_ Loại ray thích hợp KP 70.
_ Chiều cao
)(2750 mmH
K
=
_ Bề rộng của cầu tục
)(6300 mmB
K
=

_ Nhòp cầu trục
)(5,28 mL
K
=
_ Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 5100(mm)
_ Kích thước
1
B
kể từ tim ray cho đến mép ngoài của cầu trục
)(300
1
mmB =
1.2 Xác đònh kích thước theo phương đứng:
_ Cao trình đỉnh ray
)(16000 mmH
r
=
_ Chiều cao ray và đệm, giả đònh lấy
)(200 mmh
r
=
_ Chiều cao dầm cầu chạy
)(6006000
10
1
10
1
mmBh
dcc
===

_ Đoạn cột chôn dưới đất
0=
m
h
_ Chiều cao gabarit của cầu trục
)(2750 mmH
K
=
_ Khe hở an toàn giữa cầu trục và mép dưới kết cấu mái, lấy bằng 100(mm)
_ Độ võng của dàn mái lấy bằng
)(30030000
100
1
100
1
mmLf ===
Từ các số liệu này ta tính được chiều cao thực của cột dưới:
mdccrrd
hhhHH +−−=
)(15200060020016000 mm=+−−=

Chiều cao phần cột trên:
)(39503001002750200600100 mmfHhhH
krdcct
=++++=++++=
Các kích thước này được lấy là bội số của 200(mm), như vậy :
)(15200
)(4000
mmH
mmH

d
t
=
=
1.3 Xác đònh kích thước theo phương ngang nhà:
_ Nhòp nhà : L=30(m)
_ Nhòp cầu trục:
)(5,28 mL
k
=
_ Kích thước phần đầu cầu trục:
)(300
1
mmB =
_ Khe hở an toàn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên , chọn :
D=60(mm)
Chúng ta xác đònh kích thước theo phương ngang nhà như sau:
_ Khoảng cách từ tim ray đến trục đònh vò :
)(750
2
2850030000
2
mm
LL
k
=
−
=
−
=

λ
MSSV: Trang 2
SVTH: – MSSV: – LỚP :
_ Bề rộng cột trên có thể chọn sơ bộ:
)(400364)
11
1
10
1
( mmHh
tt
÷=÷=
Chọn
t
h
là bội số của 250, do vậy chọn
)(500 mmh
t
=
_ Khoảng cách từ trục đònh vò đến mép ngoài cột:
)(11075060300500
1
mmDBha
t
=−++=−++≥
λ
Chọn : a=250(mm),tức trục đònh vò trùng với tim cột trên.
_ Bề rộng cột dưới xác đònh theo công thức:
)(1000250750 mmah
d

=+=+=
λ
Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang , ta có
)(960)(
20
1
)(15201382)
11
1
10
1
(
mmHHh
mmHh
tdd
dd
=+≥
÷=÷≥
Vậy chọn h
t
= 500(mm); h
d
= 1500(mm).
CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG
2.1 Tónh tải:
Trọng lượng các lớp mái như sau : n
_ Tấm panen bêtông cốt thép cỡ lớn:
)/(150
2

mdaN
1,1
_ Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 4cm: 40 1,2
_ Lớp chống thấm 2 giấy 3 dầu giả đònh: 10 1,2
_ Các lớp vữa tô trát ,tổng chiều cao dày 4(cm): 80 1,2
_ Hai lớp gạch lá nem , dày mỗi lớp 3(cm): 120 1,1
Tổng tải trọng tiêu chuẩn
)/(400
2
mdaNq
tc
=
Tổng tải trọng tính toán :
)/(4531,11202,1802,.1102,.1401,1150
2
mdaNxxxxxq
tt
=++++=
Trọng lượng kết cấu mái và hệ giằng:
)/(36302,1)/(30
2
1
2
1
mdaNxgmdaNg
tttc
==⇒=
Trọng lượng kết cấu cửa mái:
)/(18152,1)/(15
2

1
2
2
mdaNxgmdaNg
tttc
==⇒=
Tónh tải được dồn về các khung ngang, tải trọng các lớp lợp và kết cấu mái cùng hệ
giằng được coi là một tải phân bố đều trên suốt nhòp nhà xưởng, còn tải trọng cửa mái
được coi như phân bố đều trên suốt bề rộng cửa mái.
2.2 Tải trọng sửa chửa mái:
Theo TCVN-1995, tải trọng sửa chữa mái lợp panen bêtông cốt thép được lấy
bằng
)/(75
2
mdaN
mặt bằng nhà, hệ số vượt tải n = 1,3 giả thiết mặt tăng mái nghiêng
một góc 12
0
.Giá trò tải sửa chửa mái đưa vào tính toán là:
MSSV: Trang 3
60006000
0,15
0,8
1,00
900
4800
1200
5100
SVTH: – MSSV: – LỚP :
)/(68,99

12cos
3,175
2
mdaN
x
q
tt
ht
=
°
=
Tải sửa chữa mái dồn về một khung thành tải phân bố đều:
)/(07,598668,99. mdaNxBq
tt
ht
==
2.3 p lực của cầu trục lên vai cột:
∑
∑
=
=
i
yPnnD
yPnnD
c
ic


minmin
maxmax

Trong đó:
9,0;1,1 ==
c
nn
Từ bảng catalogue của cầu trục, ta tra ra giá trò của
2);(620);(345
0max
=== nKNGKNP
Giá trò
min
P
xác đònh theo công thức:
)(115345
2
620300
max
0
min
KNP
n
GQ
P =−
+
=−
+
=
Do đó:

)(222)8,0115,0(1159,01,1
)(666)8,0115,0(3459,01,1

min
max
KNxxxD
KNxxD
=++=
=++=
Lực xô ngang của cầu trục:
Tra bảng ta có:
)(120 KNG
xc
=
Giả đònh móc cẩu mềm:
1,0=
ms
f
Khi đó tổng hợp lực hãm ngang tác động lên cầu trục:
( )
KNxxnf
n
GQ
T
xcms
xc
xc
2121,0
4
120300

,
0

=
+
=
+
=
Lực hãm tiêu chuẩn lên một bánh xe của cầu trục:
( )
KN
n
T
T 5,10
2
21
0
0
1
===
Vậy lực xô ngang của cầu trục là:
)(27,20)8,0115,0(5,109,01,1
11
KNxxxyTnnT
i
=++==
∑
MSSV: Trang 4
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Lưcï xô ngang cách vai cột 0,6(m)
4.4 Tải trọng gió:
Công trình được giả đònh xây dựng tại vùng ngoại ô TPHCM, vùng gió II. Do đó:
)/(83

2
mdaNq
tc
=
c=-0,5
c=-0,5
c=-0,5
c=-1,3
c=+0,8
c=+0,5
Tải trọng gió phân bố đều lên cột:
)/(59,3)/(31,35965,011,1833,1
)/(75,5)/(89,57468,011,1833,1
mKNmdaNxxxxq
mKNmdaNxxxxBCKqnq
h
tcd
===
====
Tải trọng tác dụng trên phạm vi mái:
15,1
2
19,111,1
=
+
=K
)(71,45)(4571)2,25,09,05,02,25,0
6,05,06,03,12,28,09,05,02,28,0(615,13,183
KNdaNxxx
xxxxxxxxhcBKnqW

ii
tc
==+++
+−+−==
∑
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG NGANG
3.1 Tónh tải:
Tónh tải tác dụng lên mái được xem như phân bố đều có giá trò tính toán :
(453+36+18)*6 =3042
)/( mdaN
=30,42 (KN/m)
Tách hệ kết cấu thành 2 hệ như sau :
MSSV: Trang 5
SVTH: – MSSV: – LỚP :
KNm
KNm
KNm
30m
4m15,2m
Độ lệch tâm :
)(500
2
500
2
1500
22
m
hh
e

td
=−=−=
Lực dọc trong cột trên của khung :
N =
3,456
2
3042,30
2
=
∗
=
∗ Lq
)(KN
Moment lệch tâm đặt tại vai cột:
)(15,2285,0*3,456 KNmM
lt
==

Giả đònh tỷ lệ độ cứng :

30;8 ==
ct
d
ct
cd
j
j
j
j
3.1.1 Bài toán 1:

_ Hệ cơ bản :Từ giả thiết đơn giản hoá ,ẩn phân xứng
∆
triệt tiêu . Hai ẩn :
ϕϕϕ
==
21
f
1
f
2
Jd
Jct
Jcd
MSSV: Trang 6
SVTH: – MSSV: – LỚP :
_Pt chính tắc :
0
111
=+
p
Rr
ϕ
_Vẽ biểu đồ đơn vò
1
M
và biểu đồ momen do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản :
o
p
M
Ta có:

125,0
8
1
208,0
2,154
4
1
2
====
=
+
=
+
==
cd
ct
dt
t
j
j
j
j
n
HH
H
h
a
λ
Tra bản phụ lục số 18 , ta được :

45881,1;76987,0
|
=−=
BB
KK
Monen và lực cắt phản lực do chuyển vò xoay bằng đơn vò :

h
EJ
h
EJK
M
cdcdB
B
76987,0
.
−==
ϕ

22
'
45881,1
.
h
EJ
h
EJK
Q
cdcdB

B
==
ϕ
Biểu đồ đơn vò
1
M
do
1=
ϕ
gây ra trên hệ cơ bản :

f
f
M1
Jcd
Jct
f
MB
RB

h
Ej
h
EjK
M
cdcdB
B
*699,0−=
⋅
=

ϕ
Momen và lực cắt ở chân cột :
ϕϕ
ϕϕϕ
BA
cd
BBA
QQ
h
EJ
hQMM
−=
=⋅+= 68894,0
Momen trong thanh xà ngang được xác đònh:
h
EJ
L
EJ
M
cdd
BC
5,74
−=−=
ϕ
Trường hợp tải trọng tác dụng trên hệ cơ bản : Thanh xà ngang gống như một
thanh đầu ngâm và chòu tải trọng phân bố điều biều đồ momen có giá trò tại gối và tại
giữa nhòp như sau:
MSSV: Trang 7
SVTH: – MSSV: – LỚP :

5,2281
12
3042,30
12
22
,
=
∗
==
ql
M
q
CB
)(KNm
75,1140
24
30*42,30
24
22
===
ql
M
q
nhip
)(KNm
_ Xác đònh hệ số r
11
và số hạng tự do R
1p

( ) ( )
[ ]
)(5,22810
26987,85,776987,00
,1
11
KNmMRM
h
EJ
h
EJ
MMrM
q
CBp
cdcd
BBC
−=−=⇒=Σ
=−+−−=+=⇒=Σ
ϕϕ
_ Xác đònh ẩn số
ϕ
:
cdcd
p
EJ
h
EJ
h
r
R

88,275
.26987,8
5,2281
11
1
=
−
−=−=
ϕ
_ Vẽ biểu đồ momen trong hệ ban đầu:
0
1
.
pp
MMM +=
ϕ
Giá trò ở chân cột:
)(190
68894,0
.
88,275
KNm
h
EJ
EJ
h
M
cd
cd
pA

==
Giá trò momen ở đỉnh cột:
)(39,21276987,088,275 KNm
h
EJ
EJ
h
M
cd
cd
pB
−=






−=
Giá trò momen ở đầu dàn:
)(4,2125,22815,788,275
,
KNm
h
EJ
EJ
h
M
cd
cd

CB
=+






−=
Giá trò momen ở giữa dàn:
)(85,32094,212
8
30*42,30
8
22
KNmM
ql
M
BCnhip
−=+−=+−=
3.1.2 Bài toán 2:
Theo phụ lục 16:
MSSV: Trang 8
SVTH: – MSSV: – LỚP :
125,0
208,0
2,154
4
1
2

===
=
+
=
+
==
cd
ct
dt
t
J
J
J
J
n
HH
H
h
x
λ
Từ:
208,0;125,0;208,0 ===
αλ
n
, tra bảng ra các hệ số:
469,1;059,0
'
=−=
BB
KK

Momen và phản lực đỉnh cột xác đònh như sau:
)(18,8
2,19
)95,106(
469,1
)(31,6)95,106(*)059,0(.
'
KN
h
M
KQ
KNmMKM
lt
BB
ltBB
−=
−
==
=−−==
Momen ở tiết diện II-II:
)(03,394*18,831,6 KNmHQMM
tBBII
−=−=+=
Momen ở tiết diện III-III:
)(92,67)03,39()95,106( KNmMMM
IIltIII
=−+−−=+−=
Momen ở chân cột:
)(416,56)2,15*18,8(92,67 KNmHQMM
dIIIIIIA

−=−+=+=
Biểu đồ momen cuối cùng của khung ngang:
3.2 Hoạt tải:
MSSV: Trang 9
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Kết quả có được bằng cách nhân các tung độ của biểu đồ momen do tónh tải với
tỷ số p/q, với p là giá trò hoạt tải, q là giá trò tónh tải trên 1(m) dài.
Do đó: p/q = 99,68/507=0,1966
3.3 p lực đứng của cầu trục
minmax
, DD
lên vai cột:
Momen lệch tâm đặt tại vai cột:
)(1115,0*222*
)(3335,0*666*
minmin
maxmax
KNmeDM
KNmeDM
===
===
_ Hệ cơ bản:
Trong bài tóan này
0=
ϕ
vì tải trọng không đặt trực tiếp lên xà nên ta sử dụng
giả thiết đơn giản hoá, xem như
∞=
d
J

và các ẩn chuyển vò xoay đầu cột bằng không.
Hệ số chỉ còn lại một chuyển vò ngang đầu cột
0
≠∆
.
Jct
Jcd
_ Phương trình chính tắt:
0.
111
=+∆
p
Rr
_ Vẽ biểu đồ
0
1
,
p
MM
Ta có;
MSSV: Trang 10
SVTH: – MSSV: – LỚP :
125,0
208,0
2,154
4
1
2
===
=

+
=
+
==
cd
ct
dt
t
J
J
J
J
n
HH
H
h
x
λ
Tra bảng phụ lục 17 ta được các hệ số:
5086,5;45881,1
'
−==
BB
KK
Momen và lực cắt của phản lực do chuyển vò ngang
1=∆
gây ra:
33
'
22

*5086,5
*45881,1.
h
EJ
h
EJ
KQ
h
EJ
h
EJ
KM
cdcd
BB
cdcd
BB
−==
==
Momen ở đỉnh cột:
2
*45881,1
h
EJ
MM
cd
BB
==
∆
Momen ở vai cột:
232

009178,0
2,15
4
5086,545881,1
h
EJ
h
h
EJ
h
EJ
HQMM
cdcdcd
tBBII
=






−+=+=
∆
Momen và lực cắt ở chân cột:
232
04979,45086,545881,1.
h
EJ
h
h

EJ
h
EJ
hQMM
cdcdcd
BBA
−=






−+=+=
∆
Biểu đồ momen
0
p
M
do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản được xây dựng nhờ phụ lục 16.
Cột trái:
Momen và phản lực ngang xác đònh như sau:
)(18,32
2,15
)333(
469,1
)(647,19)333(*)059,0(.
max
'
max

KN
h
M
KQ
KNmMKM
BB
BB
===
−=−==
Momen ở đỉnh cột:
)(647,19 KNmMM
BI
−==
Momen ở tiết diện II-II:
)(073,1094*18,32647,19 KNmHQMM
tBBII
=+−=+=
Momen ở tiết diện III-III:
)(927,223073,109333
max
KNmMMM
IIIII
−=+−=+−=
Momen ở chân cột:
)(489,1363332,15*18,32647,19
max
KNmMhQMM
BBA
=−+−=−+=
)(18,32 KNQQ

BA
−=−=
Cột phải:
Momen và phản lực ngang xác đònh như sau:
)(728,10
2,15
)111(
469,1
)(549,6)111(*)059,0(.
min
'
min
KN
h
M
KQ
KNmMKM
Bc
Bc
===
−=−==
MSSV: Trang 11
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Momen ở đỉnh cột:
)(549,6 KNmMM
cI
−==
Momen ở tiết diện II-II:
)(363,364*728,10549,6 KNmHQMM
tccII

=+−=+=
Momen ở tiết diện III-III:
)(637,74363,36111
min
KNmMMM
IIIII
−=+−=+−=
Momen ở chân cột:
)(516,451112,15*728,10549,6
min
KNmMhQMM
ccD
=−+−=−+=
)(728,10 KNQQ
cD
==
_ Xác đònh
p
Rr
111
,
452,21728,1018,32;0172,11
1
3
11
−=+−==
p
cd
R
h

EJ
r
_ Xác đònh ẩn chuyển vò thẳng
∆
:
cd
cd
p
EJ
h
h
EJ
r
R
3
3
11
1
.95,1
0172,11
452,21
=
−
−=−=∆
_ Biểu đồ momen:
0
1
.
pp
MMM +∆=

MSSV: Trang 12
SVTH: – MSSV: – LỚP :
3.4 p lực xô ngang T của xe con:
_ Biểu đồ
1
M
giống như trong trường hợp
minmax
, DD
_Biểu đồ
0
p
M
dựa vào phụ lục 15:
Ta có:
125,0
208,0
2,154
4
1
2
===
=
+
=
+
==
cd
ct
dt

t
J
J
J
J
n
HH
H
h
a
λ
Từ:
177,0
2,19
4,3
;125,0;208,0 =====
h
x
n
αλ
, tra bảng ra các hệ số:
8455,0;074,0
'
=−=
BB
KK
Momen phản lực và phản lực ngang:
)(14,1727,208455,0
)(8,282,1927,20*)074,0(
'

KNxTKQ
KNmxhTKM
BB
BB
===
−=−==
Momen tại các tiết diện:
)(8,28
1
KNmMM
B
−==
Momen ở tiết diện II-II:
)(598,276,0*27,204*14,178,286,0 KNmTxHQMM
tBBII
=−+−=−+=
Momen ở tiết diện III-III:
)(598,27 KNmMM
IIIII
==
Momen ở chân cột:
)(978,19)6,02,15(27,202,19*14,178,28)6,0( KNmHThQMM
dBBA
−=+−+−=+−+=
Momen tại lực ngang T:
)(476,29)6,04(*14,178,28)6,0( KNmHQMM
tBBT
=−+−=−+=
MB
QB

_ Xác đònh
p
Rr
111
,
:Làm tương tự như trên
MSSV: Trang 13
SVTH: – MSSV: – LỚP :

)(14,17
0172,11
1
2
11
KNR
h
EJ
r
p
cd
=
=
_ Xác đònh ẩn chuyển vò thẳng
∆
:
cd
cd
p
EJ
h

h
EJ
r
R
3
3
11
1
.56,1
0172,11
14,17
=
−
−=−=∆
_ Biểu đồ momen:
0
1
.
pp
MMM +∆=
3.5 Tải gió:
_ Biểu đồ
1
M
giống như trong trường hợp
minmax
, DD
_Biểu đồ
0
p

M
dựa vào phụ lục 14:
Ta có:
125,0
208,0
2,154
4
1
2
===
=
+
=
+
==
cd
ct
dt
t
J
J
J
J
n
HH
H
h
a
λ
Cột trái:

Tra bảng ra các hệ số:
4375,0;04375,0
'
=−=
BB
KK
Momen phản lực và phản lực ngang:
)(3,482,19*75,5*4375,0
)(736,922,19*75,5*)04375,0(
'
22
KNhqKQ
KNmhqKM
dBB
dBB
===
−=−==
Momen tại tiếàt diện I:
)(736,92
1
KNmMM
B
−==
Momen ở tiết diện II-II:
)(464,542/4*75,54*3,48736,92
2
2
2
KNm
H

qHQMM
T
dtBBII
=−+−=−+=
MSSV: Trang 14
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Momen ở tiết diện III-III:
)(464,54 KNmMM
IIIII
==
Momen ở chân cột:
)(216,2252/2,19*75,52,19*3,48736,92
2
2
2
KNm
h
qhQMM
dBBA
−=−+−=−+=
Cột phải:
Các trò số momen phản lực được suy ra từ các trò số tương ứng ở cột trái bằng
cach nhân với hệ số chuyển
dh
qq /
, do đó:
)(156,30
75,5
59,3
*3,48

)(9,57
75,5
59,3
*736,92
'
'
KNQ
KNmM
B
B
==
−=−=
Momen tại các tiết diện:
)(6,140
75,5
59,3
*216,225
)(34
75,5
59,3
*464,54
)(9,57
75,5
59,3
*736,92
'
''
'
1
KNmM

KNmMM
KNmM
IV
IIIII
−=−=
===
−=−=
_ Xác đònh
p
Rr
111
,
:Tương tự như trên

166,134
0172,11
1
2
11
−=
=
p
cd
R
h
EJ
r
_ Xác đònh ẩn chuyển vò thẳng
∆
:

MSSV: Trang 15
SVTH: – MSSV: – LỚP :
cd
cd
p
EJ
h
h
EJ
r
R
3
3
11
1
.18,12
0172,11
166,134
=
−
−=−=∆
_ Biểu đồ momen:
0
1
.
pp
MMM +∆=
CHƯƠNG 4
TỔ HP NỘI LỰC
Bảng tóm tắt nội lực trong khung:

Tiết
diện
Hệ số
tổ hợp
Tónh tải (1) Hoạt tải mái (2) D
max
trái (3)
M(KNm) N(KN) M(KNm) N(KN) M(KNm) N(KN)
I-I 1 -206,08 456,3 -40,52 89,7 -34,97 0
0,9 -206,08 456,3 -36,468 80,73 -31,47 0
II-II 1 -138,16 456,3 -27,16 89,7 92,14 0
0,9 -138,16 456,3 -24,444 80,73 82,93 0
III-III 1 31,21 456,3 6,14 89,7 -230,96 666
0,9 31,21 456,3 5,526 80,73 -207,87 599,4
IV-IV 1 133,519 456,3 26,25 89,7 -15,131 666
0,9 133,519 456,3 23,625 80,73 -13,62 599,4
Tiết
diện
Hệ số
tổ hợp
D
max
phải (4) T trái (5) Tphải(6) Gió trái
(7)
Gió phải
(8)
M(KNm) N(KN) M(KNm) M(KNm) M(KNm) M(KNm)
MSSV: Trang 16
SVTH: – MSSV: – LỚP :
I-I 1 -48,071 0 ±12,46 ±44,14 248,4 -283,25

0,9 -43,26 0 ±11,21 ±39,73 223,56 -254,93
II-II 1 69,84 0 ±6,12 ±6,82 -30,097 40,542
0,9 62,86 0 ±5,5 ±6,14 -27,087 36,49
III-III 1 -40,29 222 ±6,48 ±6,06 -30,097 40,542
0,9 -36,26 199,8 ±5,83 ±5,45 -27,087 36,49
IV-IV 1 197,136 222 ±73,21 ±122,2 -1172,28 1087,6
0,9 177,42 199,8 ±65,89 ±109,98 -1055,05 978,84
Bảng tổ hợp nội lực:
+ Tổ hợp cơ bản 1:
Tiết
diện
M
max
-N
tương ứng
M
min
-N
tương ứng
N
max
-M
tương ứng
M(KNm) N(KN) M(KNm) N(KN) N(KN) M
+
(KNm) M
-
(KNm)
I-I 1+7 1+8 1+2
42,32 456,3 489,33 456,3 546 -246,6

II-II 1+7 1+2
-168,257 456,3 546 -165,32
III-III 1+8 1+3 1+3
71,752 456,3 -199,75 1122,3 1122,3 -199,75
IV-IV 1+8 1+7 1+3
1221,12 456,3 -1038,76 456,3 1122,3 118,38
+ Tổ hợp cơ bản 2:
Tiết
Diện
M
max
-N
tương ứng
M
min
-N
tương ứng
N
max
-M
tương ứng
M(KNm) N(KN) M(KNm) N(KN) N(KN) M
+
(KNm) M
-
(KNm)
I-I 1+6+7 1+2+4+… 1+2
57,21 456,3 -580,47 537,03 537,03 -242,55
II-II 1+2+6+7 1+2
-195,83 537,03 537,03 -162,6

III-III 1+2+5+8 1+3+5+7 1+2+3
79,06 537,03 -209,58 1055,7 1136,4 -171,13
IV-IV 1+2+4+6+8 1+3+6+7 1+2+3
1423,38 736,83 -1045,13 1055,7 1136,4 143,5
CHƯƠNG 5
THIẾT KẾ CỘT
MSSV: Trang 17
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Tóm tắt số liệu đã có H
t
=4m; H
d
=15,2m; tỉ số mômen
8=
ct
cd
J
J
Chiều cao tiết diện cột trên h
t
=500mm; h
d
=1500mm.
Nội lực tính toán được xác đònh từ bảng tổ hợp nội lực:
Phần cột trên ta chọn cặp nội lực nguy hiểm:
M=580,47KNm; N=537,03KN
Phần cột dưới chọn cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục:
M=-209,58KNm; N=1055,7KN
Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái:
M=1423,38KNm; N=736,83KN

5.1 Xác đònh chiêu dài tính toán của cột:
* Trong mp khung :
Xác đònh các thông số cần thiết :
K
1
=
475,0
4
2,15
*
8
1
*:
1
2
====
t
d
d
t
d
d
t
t
H
H
H
J
H
J

H
J
i
i
9658,1
03,537
7,1055
===
t
d
N
N
m
5309,0
9658,1
8
2,15
4
1
===
t
d
d
t
mJ
J
H
H
c
Tra bảng phụ lục 8, ta được : µ

1
= 1,87 => µ
2
=
52,3
5309,0
87,1
1
1
==
c
µ
Do đó :
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung :
_ Cột dưới : l
1x
= µ
1
H
d
= 1,87 x 15,2 = 28,424 (m)
_ Cột trên : l
2x
= µ
2
H
t
= 3,52 x 4 = 14,08 (m)
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung :
_ Cột dưới : l

1y
= H
d
= 15,2 (m)
_ Cột trên : l
2y
= H
t
– h
dcc
= 4 – 0.6 = 3.4 (m)
5.2 Thiết kế tiết diện cột trên:
MSSV: Trang 18
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Độ lệch tâm : c = =
03,537
47,580
= 1,08 (m)
a) Chọn tiết diện sơ bộ :
Giả thiết : η = 1.25, diện tích yêu cầu của tiết diện cột trên :
F
t – yc
=

[1.25 + 2.4 ] =
21
03,537
{1.25 + 2.4 *
50
108

} = 164,54 (cm
2
)
Ở phần trên đã chọn : h = h
t
= 500 (mm)
Bề dày bản bụng chọn sơ bộ : δ
b
= h
t
= 10 ÷ 16.7 (mm)
=> Chọn : δ
b
= 10 (mm)
Bề rộng bản cánh : b
c
= 400 (mm)
Chiều dày bản cánh : δ
c
= b
c
= 9.72 ÷ 20 (mm) => Chọn : δ
c
=15 (mm)
b) Kiểm tra tiết diện đã chọn :
Tính toán các đặc trưng hình họa của tiết diện.
F = 2 * 40 * 1,5 + 1,0 * (50 – 2 * 1,5) = 192 (cm
2
)
Momen quán tính của tiết diện :

J
2x
= + 2x
2
3
25,24405,1
12
5,140
xx
x
+
= 79242 (cm
4
)
J
2y
= 2
12
405,1
3
x
+ = 16004 (cm
4
)
Bán kính quán tính :
r
2x
= =
192
79242

= 21,3 (cm)
r
2y
= =
192
16004
= 9,13 (cm)
Momen chống uốn : W
2x
= = = 3169.68 (cm
3
)
Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột tròn :
MSSV: Trang 19
SVTH: – MSSV: – LỚP :
λ
2x
= =
3,21
1408
= 66,1
x2
λ
=λ
2x
= 66,1 = 2,09
λ
2y
= =
13,9

340
= 37,24

y2
λ
= λ
2y
= 37,24 = 1,178
* Kiểm tra ổn đònh tổng thể trong mặt phẳng uốn :
Độ lệch tâm tương đối m : m = = =
68,3169
192108x
=6,54
Hệ số ảnh hưởng của hình dáng tiết diện η được tra bảng trong phụ lục 6. Với =
2,09 < 5;m=6,54 nằm trong khoảng 5 đến 20; do đó công thức tính η như sau :
η = 1,4-0,02
x2
λ
=1,3582
Độ lệch tâm tính đổi : m
1
= ηm = 8,88
Từ và m
1
, tra bảng phụ lục 4 được : ϕ
lt
= 0,138
Kiểm tra điều kiện ổn đònh tổng thể trong mặt phẳng uốn như sau :
η
2x

= =
192138,0
03,537
x
= 20,27 (KN/cm
2
)
* Kiểm tra ổn đònh tổng thể ngoài mặt phẳng uốn :
Từ λ
2y
= 37,24 tra bảng ra hệ số uốn dọc :
y2
ϕ
= 0.91
Cặp nội lực nguy hiểm đang xét là từ tổ hợp nội lực của các tải trọng, xác đònh
được momen tưong ứng ở đầu kia của cột là : M
tư =
57,21 (KNm)
Momen lớn nhất ở 1/3 đoạn cột được xác đònh theo công thức :
M
= M + = - 580,47 +
3
47,58021,57 +
= -367,91 (KNm)
Giá trò momen đưa vào tính toán được lấy bằng giá trò lớn nhất trong các giá trò
sau :
MSSV: Trang 20
SVTH: – MSSV: – LỚP :
max







91,367;
2
21,57
;
2
47,580
= 367,91 (KNm)
Độ lệch tâm tương đối :
m
x
=
515,4
192/68,3169
03,537/36791
/
/
'
<===
FW
NMe
x
ρ
Các hệ số α ; β được xác đònh theo công thức sau :
α = 0.65 + 0.005m
x

= 0.67
Do : λ
c
= π = 3.1416 = 99.3
Lớn hơn λ
2y
nên : β = 1
Hệ số ảnh hưởng của momen trong mặt phẳng uốn được xác đònh như sau :
C = =
15,467,01
1
x+
= 0.2645
Kiểm tra ổn đònh tổng thể của cột trên ngoài mặt phẳng khung theo công thưc :
y
σ
= =
19291,02645,0
03,537
xx
= 11,62 (KN/cm
2
)
Ta thấy :
y
σ
= 11,62 (KN/cm
2
) < R = 21 (KN)/cm
2

)
* Kiểm tra ổn đònh cục bộ của tiết diện :
- Đối với bản cánh :
c
c
b
δ
= = 26.67








c
c
b
δ
= (0.72 + 0.2) = (0.72 + 0.2 x 2,09)
Ta thấy : = 26.67 < = 35,98
- Đối với bản bụng :
= = 47 < = (0.9 + 0.5 x)
= (0.9 + 0.5 x 2,09) = 61,5 < 3.1 = 98.03
Vậy tiết diện đã chọn như trên là thỏa mãn các điều kiện về lực :
MSSV: Trang 21
SVTH: – MSSV: – LỚP :
Tiết diện đã chọn như sau :

10
15
500
400
5.3 Thiết kế tiết diện cột dưới :
Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục M
1
= 1045,13KNm; N
1
=1055,7KN
Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái M
2
=1423,38KNm; N
2
=736,83KN
Giả đònh lực cắt lớn nhất tại chân cột : Q = 180 (KN)
a)Chọn tiết diện sơ bộ :
Với giả thiết diện tích của mỗi nhánh sẽ tỷ lệ với lực dọc lớn nhất trong nhánh,
tính sơ bộ khoảng cách y
1
từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung của tiết
diện.
Khoảng cách y
1
từ trục nhánh 1 đến trục trọng tâm toàn tiết diện là nghiệm của
phương trình :
y
1
2
- y

1
+ = 0<=> y
1
2
+ 92.7y
1
– 73.79 = 0<=>y
1
= 0.789
Khoảng cách y
2
từ trục nhánh 2 đến trục trọng tâm toàn tiết diện :
y
2
= C – y
1
= 1 – 0.759 = 0.211
Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục và nhánh mái :
N
nh1
= + =
1
211,07,1055 x
+
1
13,1045
= 1267,88 (KN)
N
nh2
= + =

1
789,083,736 x
+
1
38,1423
= 2004,7 (KN)
Với giả thiết : ϕ = 0.8, sơ bộ xác đònh được diện tích của 2 nhánh cột :
F
nh1
= =
218,0
88,1267
x
= 75,47 (cm
2
)
MSSV: Trang 22
SVTH: – MSSV: – LỚP :
F
nh2
= =
218,0
7,2004
x
= 119,3 (cm
2
)
- Nhánh cầu trục :
Bề rộng tiết diện cột dưới :
b = H

d
= 506 ÷ 760 (mm)
=>Chọn b = 630mm
Nhánh cầu trục, chọn tiết diện chữ I đối xứng gồm 3 bản thép ghép lại. Bản bụng
có kích thước : -18 x 600, bản cánh có kích thước –20 x 260.
Nhánh mái : Có dạng C tổ hợp, gồm một bản thép lưng : -18 x 600 (mm) và hai
thép góc : L 100 x 14
Các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn :
*Đối với nhánh cầu trục :
Diện tích tiết diện nhánh :
F
nh1
= 1,8 x 60 + 2 x 2 x 26 = 212 (cm
2
)
Momen quán tính của nhánh đối với trục x (vuông góc mặt phẳng khung)
J
x1
=
12
8,160
3
x
+ 2
12
262
3
x
= 5887,83 (cm
4

)
Momen quán tính đối với trục y :
J
y1
=
12
608,1
3
x
+ 2






+
12
226
24262
3
2
x
xx
= 92338,67 (cm
4
)
Bán kính quán tính của tiết diện :
r
x1

= =
212
83,5887
= 5,27 (cm)
r
y1
= =
212
67,92338
= 20,87 (cm)
Độ mảnh của nhánh cầu trục :
MSSV: Trang 23
260
600
x
1
18
Y
y
20
SVTH: – MSSV: – LỚP :
λ
x1
= =
27,5
100
= 18,98
λ
y1
= =

87,20
1000
= 47,9
(Giả đònh khoảng cách các điểm liên kết thanh giằng vào nhánh cột l
nh1
=100(cm)
* Đối với nhánh mái :
Diện tích tiết diện nhánh :
F
nh2
= 1,8 x 60 + 2 x 26,3 = 160,6 (cm
2
)
Momen tónh của tiết diện nhánh đối với mép ngoài của tiết diện :
δ
x
= 1,8 x 60 x
2
8,1
+ 2 x 26,3 (1,8 + 2,99) = 349,15 (cm
3
)
Khoảng cách từ trọng tâm nhánh đến mép ngoài :
=
6,160
15,349
= 2,174 (cm)
Momen quán tính của nhánh đối với trục (vuông góc mặt phẳng khung)
J
x2

=
12
8,160
3
x
+1,8x60(2,174–1,8/2)
2
+2[237 +26,3(2,99+1,8–2,174)] =816,05
(cm
4
)
Momen quán tính đối với trục y (vuông góc trục x)
J
y2
=
12
608,1
3
x
+2[26,3(25 – 2,99)
2
+ 237] = 58355,54 (cm
4
)
Bán kính quán tính của tiết diện :
r
x2
= =
6,160
05,816

= 2,254 (cm)
r
y2
= =
6,160
54,58355
= 19,06 (cm)
Độ mảnh của nhánh mái :
MSSV: Trang 24
SVTH: – MSSV: – LỚP :
λ
x2
= =
254,2
100
= 44,36
λ
y2
= =
06,19
1000
= 52,47
* Đối với toàn bộ tiết diện cột dưới :
F
d
= F
nh1
+ F
nh2
= 212 + 160,6 = 372,6 (cm

2
)
C = 100 – 2,174 = 97,826 (cm)
S
d
= F
nh1
C = 212 x 97,826 = 20739,1 (cm
3
)
y
2
= =
6,372
1,20739
= 55,66 (cm)
y
1
= C – y
2
= 97,826 – 55,66 = 42,166 (cm)
J
d
= J
x1
+ J
x2
+ F
nh1
(y

1
)
2
+ F
nh2
(y
2
)
2

= 5887,83 + 816,05 + 212(42,166)
2
+ 160,6(55,66)
2
= 881178 (cm
4
)
r
d
= =
6,372
881178
= 48,63 (cm)
λ
x
= =
63,48
2000
= 41,12
Chọn trước thanh giằng xiên bằng thép U10, thanh giằng ngang bằng thép U8, tra

bảng có diện tích tiết diện thép U10 là F
x
= 10.9 (cm
2
)
Khoảng cách các điểm giằng đã chọn là : 1 (m). Do vậy góc nghiêng của thang
giằng xiên là : α = arctg[(100 – 2,174)/100] = 44
0
22
Từ α tra bảng ta có : K = 28.43; độ mảnh quy ước được xác đònh :
λ
tđ
= =
9,102
6,372
43,2812,41
2
x
+
= 46.66
Kiểm tra tiết diện đã chọn :
Xác đònh lại lực dọc trong mỗi nhánh :
MSSV: Trang 25