Bài giảng kết cấu thép 2 kết cấu thép nhà công nghiệp 1 tầng

BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG
GIẢNG VIÊN: PHẠM XUÂN TÙNG

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN
KẾT CẤU THÉP 2
KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG


1.1

ĐẠI CƯƠNG VỀ NHÀ CÔNG NGHIỆP BẰNG THÉP

1.1.1 Đặc điểm chung của kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng
Phân loại theo vật liệu: thép hoặc bê tông cốt thép
-

Khung liên hợp: cột bê tơng, vì kèo thép.

-

Khung tồn thép: tất cả các cấu kiện bằng thép.

Phân loại theo chế độ làm việc của cầu trục:
-

Chế độ làm việc nhẹ.

-

Chế độ làm việc trung bình.

-

Chế độ làm việc nặng.

-

Chế độ làm việc rất nặng.

1.1.2 Các yêu cầu cơ bản khi thiết kế khung ngang nhà công nghiệp 1 tầng
Yêu cầu về sử dụng:
-

Thuận tiện lắp đặt thiết bị, máy móc.

-

Bảo đảm cho thiết bị nâng cẩu làm việc bình thường.

-

Bảo đảm độ bền và độ bền lâu.

-

Bảo đảm thơng gió, chiếu sáng.

Yêu cầu về kinh tế: phụ thuộc vào giá thành vật liệu, giá thành chế tạo và xây
lắp, chi phí vận chuyển, chi phí thiết kế…

1.2

CẤU TẠO NHÀ CƠNG NGHIỆP 1 TẦNG

1.2.1 Bố trí hệ lưới cột:
Bố trí lưới cột theo 2 phương:
-

Ngang nhà gọi là nhịp khung.

-

Dọc nhà gọi là bước cột .

Nhịp nhà và bước cột được chọn theo mô đun thống nhất: 6m.
Với các nhà công nghiệp thông thường nhịp lấy: 12; 18; 24; 30; 36; 42 m…
Bước cột 6; 12; 18 m…
Khi nhà dài phải có khe nhiệt độ, khoảng cách giữa các khe nhiệt độ lấy khơng
q 200m.
Do cần khoảng cách để bố trí sườn tường và để tấm mái không bị hụt, ở đầu hồi
và vị trí khe nhiệt trục cột lùi vào so với trục định vị 500 mm.


1.2.2 Kích thước khung ngang
a) Sơ đồ khung ngang
Liên kết giữa cột và vì kèo có thể là liên kết khớp hoặc liên kết cứng
-

Khung nhiều nhịp thường dùng liên kết khớp.

-

Khung 1 nhịp thường dùng liên kết cứng.

-

Vì kèo tam giác thì liên kết khớp.

-

Vì kèo hình thang thì có thể liên kết cứng hoặc khớp.

b) Kích thước chính của khung 1 nhịp
Kích thước theo phương ngang
a khoảng cách từ mép ngoài đến trục định vị:
-

a = 0: nhà khơng có cầu trục hoặc cầu trục bé, sức trục từ 30 tấn trở
xuống.

-

a = 500: nhà có cầu trục có sức trục lớn hơn 75 tấn hoặc nhà có chế
độ làm việc nặng.

-

a = 250: các trường hợp còn lại.

ht bề rộng cột trên: khoảng 1/10-1/12 chiều cao cột trên Ht thường chọn 500;
750; 1000mm, bề rộng 1000mm dùng khi có lối đi qua bụng cột (kích thước

lỗ 400x1800mm).
γ khoảng cách từ trục ray đến trục định vị: thõa mãn điều kiện
γ > B1 + (ht - a) + D


B1 phần đầu cầu trục từ ray đến mép ngoài lấy theo catalo.
D = 60-75mm phần khe hỡ an toàn giữa cầu trục và cột.
γ được lấy như sau:
-

γ = 750mm khi nhà có cầu trục Q < 75 tấn.

-

γ = 1000mm khi nhà có cầu trục Q > 75 tấn, khơng có lối đi ở cột trên.

-

γ = 1250mm khi nhà có chế độ làm việc nặng cũng như có lối đi ở cột
trên.

Bề rộng cột dưới hd
-

hd ≥ 1/20H khi nhà có chế độ làm việc trung bình.

-

hd ≥ 1/15H khi nhà có chế độ làm việc nặng.

-

Thơng thường hd = a + γ = 750; 1000; 1250; 1500mm.

Nhịp nhà L = Lct + 2 γ trong đó Lct là nhịp cầu trục tra catalo.
L lấy theo bội số của 3 khi nhịp nhỏ hơn 8m và 6 khi nhịp lớn hơn.
Kích thước theo phương đứng
Chiều cao sử dụng: từ mặt nền đến cánh dưới vì kèo.
H = H1 + H2
H1 là cao trình đỉnh ray.
H2 là khoảng cách từ mặt ray đến méo dưới cầu trục.
H2 = Hc + 100mm + f
Hc kích thước từ mặt ray đến điểm cao nhất của cầu trục, cho trong catalo
cầu trục.
100mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo.
f = 200-400mm là kích thước xét đến độ võng của vì kèo và việc bố trí hệ
giằng thanh cánh dưới
H2 thường lấy theo mô đun 200mm
Chiều cao thực cột trên Ht từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dưới vì kèo
Ht = H2 + Hdc + Hr
Hdc = 1/8-1/10 bước cột là chiều cao dầm cầu trục
Hr = 200mm chiều cao tổng cộng của ray và đệm ray
Chiều cao thực cột dưới Hd: tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện


Hd = H – Ht + H3
H3 = 600-1000mm phần cột chơn dưới cao trình nên
c) Kích thước của khung nhiều nhịp

Khung nhiều nhịp có cùng cao độ: xác định kích thước ngang và đứng như
trên. Cột giữa thì trục định vị trùng với trục cột, hd = 2 γ, γ lấy trị số lớn hơn
trong 2 nhịp.
Khung nhiều nhịp có chiều cao khác nhau: xác định kích thước đứng làm
riêng rẻ như trên. Trục định vị không phải là trục đối xứng
hd = γ + γ’
γ’ > a + bt + B1 + D + 450 mm
bt là chiều dày tường
450mm là bề rộng lối đi
1.2.3 Hệ giằng của nhà công nghiệp
a) Hệ giằng mái
-

Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên

-

Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới

-

Hệ giằng đứng

b) Hệ giằng cột
c) Đặc điểm tính tốn hệ giằng
-

1.3

Hệ giằng mái

Hệ giằng cột

TÍNH TỐN KHUNG NGANG

1.3.1 Sơ đồ tính khung


J1
= 7 − 10
J2
J 3 8 − 15, Q < 75t
=
J 4 13 − 25, Q > 75t
Jd
= 25 − 40
J2
J 3 10 − 30
=
J 2  20 − 60
J 4 1.5 − 3
=
J 2  2.5 − 7

-

Khi bước cột biên và cột giữa như nhau

-

Khi bước cột biên gấp đôi bước cột giữa

Khi bước cột biên và cột giữa như nhau

-

Khi bước cột biên gấp đôi bước cột giữa

Sau khi tính nội lực và chọn tiết diện các cấu kiện, nếu độ cứng thực tế sai khác
độ cứng giả thiết khơng q 30% thì khơng cần phải tính lại
1.3.2 Tải trọng tác dụng lên khung


a) Tải trọng thường xuyên
q = qoB
qo là tải trọng tính tốn phân bố trên 1 mét vng mặt bằng nhà
Tải trọng tiêu Hệ số Tải trọng tính
chuẩn (daN/m2) vượt tải toán (daN/m2)

Tải trọng do các lớp mái
Tấm panen 1.5x6m
Lớp cách nhiệt bằng bê tông xỉ dày 15cm
Lớp bê tông chống thấm dày 4cm
Lớp vữa xi măng lót dày 1.5cm
2 lớp gạch lá nem dày 4cm
Tổng cộng

150
120
100
27
80

477

1.1
1.2
1.1
1.2
1.1

Trọng lượng kết cấu mái và hệ giằng:
gc = 1.2αdL daN/m2
αd = 0.6-0.9 hệ số tải trọng
Trọng lượng kết cấu cửa trời có thể lấy 12-18 daN/m2
Trọng lượng cửa mái có thể lấy 35-40 daN/m2
Trọng lượng bậu cửa mái có thể lấy 100-150 daN/m
Trọng lượng dầm cầu trục
Gdct = αdctL2dct daN
Hoặc có thể lấy
g dct

0.2 − 0.6t / m, Q = ( 5 − 15 ) t

= 0.4 − 0.8t / m, Q = ( 20 − 50 ) t
0.6 − 1.2t / m, Q > 50t


b) Tải trọng cầu trục
Áp lực đứng
Dmax = nncPmax∑yi
Dmin = nncPmin∑yi
n hệ số vượt tải

nc = 0.85 chế độ làm việc nhẹ và trung bình

165
144
110
32
88
539


nc = 0.9 chế độ làm nặng
Pmax áp lực lớn nhất của 1 bánh xe cầu trục lên ray, tra catalo
Pmin =

Q+G
− Pmax áp lực nhỏ nhất của 1 bánh xe cầu trục lên ray
n0

Q sức trục của cầu trục
G trọng lượng toàn bộ cầu trục
∑yi tổng tung độ đường ảnh hưởng
Dmax, Dmin lệch tâm so với trục cột dưới 1 khoảng e = (0.45-0.55)hd, đối với trục
giữa e = 0.5hd
Lực hãm của xe con
T = nncTl∑yi
Tl =

To
lực hãm tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục
no

'
f ( Q + Gxc ) nxc
To =
nxc

Gxc trọng lượng xe con
nxc tổng số bánh của xe con
n’xc số bánh xe hãm, thường n’xc = 0.5nxc
f hệ số ma sát, f = 0.1 đối với móc mềm, f = 0.2 đối với móc cứng
c) Tải trọng tạm thời trên mái
Hoạt tải sửa chữa mái tra tiểu chuẩn tải trọng
d) Tải trọng gió
q = nckqoB
n = 1.3 hệ số vượt tải
B bước khung
c hệ số khí động
Khi cột cao trên 10m thì gió phân bố khơng đều, để tiện tính tốn ta thay bằng
lực phân bố đều bằng cách nhân số q ở độ cao dưới 10m các hệ số α như sau:
-

α = 1 khi H < 10m


-

α = 1.04 khi H < 15m

-

α = 1.1 khi H ≤ 20m

Tải gió tác dụng lên mái đưa về lực tập trung
W=

q1 + q2
B ∑ ci hi
2

Trường hợp giữa các cột khung có sườn tường thì phần tải trọng tác dụng lên
sườn truyền vào cột khung dưới dạng lực tập trung
S = nqokcA
A là diện tích truyền gió của sườn tường vào cột
e) Các tải trọng khác
1.3.3 Sự làm việc khơng gian của nhà
Trong tính tốn nếu kể đến sự làm việc khơng gian của nhà thì nhân chuyển vị
của khung ngang với hệ số αkg
a) Ảnh hưởng của hệ giằng dọc
α kg = 1 − α − α ' ( β − 1)

α và α’ là hệ số đàn hồi của gối tựa nếu coi hệ giằng dọc là dầm liên tục tự lên
các gối tự đàn hồi là các khung
β=∑

y '+ ∑ y ''

∑y
∑ y ', ∑ y '' là tung độ đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa bên trái và bên
phải khung đang xét
b) Ảnh hưởng của mái cứng

α kg =
β=∑

Pyi + ∑ Pyi ' + ∑ Pyi ''

∑ Py

i

=

β 1

l2 
+ 22 

m  n 2lk 

∑P = ∑P
∑ Py D
i

n số khung trong 1 khối nhiệt độ
l2 khoảng cách 2 khung sát biên
lk khoảng cách giữa 2 khung đối xứng

max


m hệ số kể đến sự biến dạng của mái cứng

-

m = 0.9 nhà 1 nhịp có cửa trời dợc nhà

-

m = 0.95 nhà 2 và 3 nhịp hoặc nhà 1 nhịp khơng có cửa trời

1.3.4 Kiểm tra độ cứng khung nhà
Nhà có chế độ làm việc trung bình và nhẹ không cần kiểm tra độ cứng ngang
Nếu phải kiểm tra thì lấy giá trị chuyển vị giới hạn như sau:
Tính theo sơ đồ phẳng

[∆] =

h'
2500

[∆] =

h'
4000

Tính theo sơ khơng gian

h’ là khoảng cách từ chân cột đến đỉnh ray

1.4

KẾT CẤU MÁI

1.4.1 Cấu tạo mái
a) Mái có xà gồ
b) Mái khơng có xà gồ
1.4.2 Cấu tạo và tính tốn xà gồ


a) Xà gồ tiết diện đặc
Tải trọng tác động lên xà gồ
 q cb

q = n
+ g
 cosα


qc tải trọng tiêu chuẩn trên 1m2 mặt mái
α góc nghiêng mặt mái so với phương ngang
b khoảng cách giữa các xà gồ
g trọng lượng bản thân xà gồ
n hệ số vượt tải
Ứng suất do đồng thời 2 mômen Mx, My kiểm tra theo
σ = σx +σ y =

Mx My
+
≤γR
Wx Wy

Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo

σ=

My
Mx
+
<γR
1.12Wx 1.12Wy


Độ võng xà gồ chỉ kiểm tra trong mặt phẳng tác dụng qy
f f
1
< =
L  L  200

Khi không có hệ giằng thì f tính như sau
f =

f x2 + f y2

fx, fy độ võng thành phần của xà gồ trong 2 mặt phẳng tác dụng
b) Xà gồ tiết diện rỗng
Được cấu tạo như 1 dàn độc lập và được tính tốn như 1 dàn thơng thường
1.4.3 Đặc điểm tính tốn dàn mái

a) Sơ đồ dàn
Liên kết với cột
- Dàn tam giác hoặc khung nhiều nhịp dùng liên kết khớp

- Dàn cánh song song hoặc hình thang thì có thể liên kết khớp hoặc liên kết
cứng
- Khung 1 nhịp dùng liên kết cứng
Độ dốc I của dàn vì kèo chọn phụ thuộc vào vật liệu lợp
-

Mái lợp tôn

-

Mái lợp fibro xi măng, tấm nhựa

-

0.200(12o )

i ≥ 0.285(16o )
0.600(30o )


Mái lợp ngói

Nhịp dàn thơng thường L = 12, 18, 24, 30, 36, 42. Trong 1 số điều kiện cụ thể
có thể lấy L = 21, 27, 33
Chiều cao đầu dàn chọn phù hợp với tấm tường
- Đối với dàn tam giác
0
 450mm



h0 =  2200mm
 2900mm

3150mm


-

Dàn hình thang đầu thấp

-

Dàn hình thang bằng thép góc

-

Dàn hình thang bằng thép ống

-

Dàn cánh song song

Chiều cao dàn xác định theo độ dốc
Li

ho +
h0 = 
2
ho + Li


-

Dàn 2 mái dốc

-

Dàn 1 mái dốc

b) Tải trọng tác dụng lên dàn
Tĩnh tải: trọng lượng dàn, hệ giằng, cửa trời, trần treo và các thiết bị trên trần
Hoạt tải: hoạt tải sửa chữa, cầu trục treo, tải trọng gió
Nếu dàn liên kết cứng với cột thì phải tính đến mơmen đầu dàn do liên kết cứng
sinh ra
c) Tính nội lực dàn
d) Chiều dài tính tốn của thanh dàn và chọn tiết diện thanh
1.4.4 Tính liên kết dàn và cột
Kết cấu gối tựa cho như hình
Diện tích bản đỡ


Abg ≥

VA
Rem

Rem là cường độ tính tốn ép mặt tì đầu của thép
Kiểm tra ứng suất đường hàn liên kết bản mã vào bản gối
2
2

τ h = τ hv + τ hH ≤ γ ( β Rg )min

τ hv =

VA
H
6 He
;τ hH =
+
2hhlh
2hhlh 2hhlh2

e là khoảng cách từ H đến trọng tâm bản gối
lh, hh chiều dài và chiều cao đường hàn
Lực H có chiều tách bản gối ra khỏi cột nên bảng gối còn được kiểm tra uốn với
sơ đồ ngàm 2 cạnh vào 2 hàng bu lơng có nhịp là b
σ=

M Hb aδ 2 3Hb
=
:
=
<γR
W
8
6
4aδ 2

a, δ là chiều dài và chiều dày bản gối
Gối tựa phía trên có lực H đặt đúng trọng tâm kiểm tra như sau

τh =

H
< γ ( β Rg )
min
2hh a

Bu lông liên kết bản gối với cột có lực H kéo tách ra kiểm tra như sau
Nb =

πd2
Hza1
< [ N k ] = o Rkb
2∑ ai2
4

[Nk] khả năng chịu kéo của 1 bu lơng
do đường kính ren trong của bu lơng

1.5

CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP

1.5.1 Phân loại cột
-

Cột tiết diện khơng thay đổi: thường là cột đặc dùng cho nhà xưởng có chiều
cao không lớn

-

Cột tiết diện thay đổi: phần cột trên thường dùng tiết diện đặc chữ I, phần cột
dưới có thể dùng tiết diện đặc khi bề rộng cột nhỏ hơn 1m, dùng cột tiết diện
rỗng khi bề rộng cột lớn hơn

1.5.2 Cấu tạo và tính tốn cột


a) Chiều dài tính tốn của cột
Trong mặt phẳng khung:
Cột có tiết diện khơng đổi
lox = µ l

l là chiều dài hình học của cột
µ là hệ số quy đổi chiều dài tính tốn tra bảng 1.1/45 phụ thuộc vào liên
kết 2 đầu và tỷ số độ cứng đơn vị giữa xà và cột K
K=

ix
J
J
; ix = x ; ic = c
ic
L
H

Jx, L, Jc, H là mơmen qn tính của tiết diện và chiều dài tương ứng của
cột và xà ngang
Cột bậc: khi xét chiều dài tính tốn có thể đưa cột về 4 dạng sơ đồ khung sau:
-

Khung 1 nhịp liên kết khớp với vì kèo

-

Khung 1 nhịp liên kết cứng ở đầu trên

-

Khung 2 nhịp trở lên, liên kết khớp ở đầu trên

-

Khung 2 nhịp trở lên, liên kết cứng ở đầu trên

Cột dưới

lx1 = µ1H d

Cột trên

lx2 = µ 2 H t

µ1, µ2 tra bảng 1.2/47 nếu Ht/Hd ≤ 0.6 hoặc N1/N2 ≥ 3 với N1 = P1 + P2, N2 = P2
Nếu không thõa điều kiện trên thì tính như sau:
Sơ đồ a, b: µ1 xác định bằng tra bảng II.6a+b/ĐĐK, phụ thuộc vào các hệ số
K1 =

Sơ đồ c, d: µ1 =

H
i2 J 2 H t
=
;C = t
i1 J1 H d
Hd

2
2
µ11 ( t − 1) + µ12

t

J1
N
;t = 1
J 2t
N2

; µ11, µ12 hệ số tra bảng II.7a+b/ĐĐK
µ2 =

µ1
C

Ngồi mặt phẳng khung:
Cột trên lấy từ mặt trên dầm cầu trục đến cánh dưới vì kèo


Cột dưới lấy từ mặt móng đến mép dưới dầm cầu trục

b) Cột tiết diện đặc
Kiểm tra bền:
N
M
M
+
+
≤1
Ath R Wxth Wyth

Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn
σ=

N
≤γR
ϕlt A

φlt hệ số tra bảng II.2/ĐĐK phụ thuộc và các đại lượng
m1 = η mx ; λ x = λx

Trong đó: mx =

ex

ρx

; ex =

R
E

W
M
; ρ x = x ; η tra bảng II.4/ĐĐK
N
A

Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn
N

σ=

cϕ y A

≤γR

φy tra bảng II.1/ĐĐK
c tính như sau
mx =

e'

ρx

=

M ' Wx
:
N A

(

M ' = max M , M 1 / 2, M 2 / 2

)

Khi mx ≤ 5:
c=

β
(a)
1 + α mx

α, β tra bảng II.5/ĐĐK
Khi mx ≥ 10:
c=

1

ϕ
1 + y mx
ϕd


φd hệ số ổn định tổng thể của dầm, xem kết cấu thép 1
Khi 5 < mx < 10:
c = ( 2 − 0.2mx ) c5 − (1 − 0.2mx ) c10

c5, c10 tính theo cơng thức (a) khi mx = 5 và 10
Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh

b 
≤ o
δc δc 
bo

[bo/δc] tra bảng 3.3/35/ĐĐK
Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng
Hệ số phân bố ứng suất pháp
α=
σ=

σ −σ '
σ

N M
N M
+
yn ; σ = −
yk
A Jx
A Jx

yn, yk khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu nén nhiều và mép
chịu nén ít hoặc chịu kéo của bản bụng
Ổn định cục bộ của bản bụng kiểm tra theo điều kiện
h 
≤ o
δb δb 
h0

Khi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng quyết định khả năng chịu
lực của cột thì [ho/δb] xác định bằng tra bảng 1.3/50
Khi điều kiện bền hoặc điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng quyết
định khả năng chịu lực của cột thì [ho/δb] xác định theo α
Khi α ≤ 0.5 lấy [ho/δb] theo bảng 1.3/50
Khi α ≥ 1 [ho/δb] tính bằng cơng thức
 ho 
( 2α − 1) E
E
≤ 3.8
  = 4.35
R
σ ( 2 − α ) + α 2 − 4 β 2 
δb 



β = 1.4

( 2α − 1)τ ;τ =
σ

Q
hbδ b


Khi 0.5 < α < 1 [ho/δb] xác định bằng nội suy tuyến tính với
α = 0.5 và α = 1
Khi điều kiện cường độ quyết định khả năng chịu lực của cột và tỷ số
N/AthR < 0.1 thì ổn định cục bộ của bản bụng theo điều kiện ổn định cục

bộ của bản bụng dầm
Khi

ho

σb

> 2.2

E
cần gia cường sườn ngang cách nhau 1 khoảng 2-3ho
R

Trường hợp ổn định cục bộ của bản bụng khơng thõa mãn thì phải gia
cường bản bụng bằng đôi sườn dọc hoặc tăng chiều dày bản bụng. Thông
thường khi thiết kế nên tăng chiều dày bản bụng.
c) Cột tiết diện rỗng
Cột biên có tiết diện không đối xứng, bao gồm 2 nhánh: nhánh mái và nhánh
cầu trục. Cột giữa có tiết diện đối xứng cấu tạo như nhánh cầu trục.
Chiều cao tiết diện đã chọn trước, bề rộng b chọn theo điều kiện độ cứng
khoảng (1/20-1/30)H
Cột nhà cơng nghiệp có lực cắt lớn nên thường dùng cột thanh giằng, với góc
nghiêng từ 30o đến 60o, hợp lý nhất là 45o
Lực tính tốn Nnh tính theo công thức:
N nh =

M
N
y+ x
yo

yo

yo khoảng cách trọng tâm 2 nhánh
y khoảng cách tính từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm nhánh khỏa sát
(dấu + khi mômen gây nén và dấu – khi mômen gây kéo)
Kiểm tra ổn định tổng thể từng nhánh đối với trục bản thân
Kiểm tra ổn định tổng thể toàn cột theo trục ảo
N
≤γR
ϕlt A

φlt tra bảng II.3/ĐĐK phụ thuộc vào mx và λ td
mx =

M x Ayn
NJ x

yn khoảng cách từ trục ảo đến trục nhánh nén


λ td = λtd

R
E

1.5.3 Cấu tạo và tính tốn chi tiết cột
a) Chi tiết nối cột
Cánh ngoài cột trên nối với bản bụng nhánh mái
Cánh trong cột trên nối vào dầm vai thông qua bản ghép K được xẻ rãnh hàn sẵn
vào bảng bụng dầm vai

Lực mà các đường hàn phải chịu
S=

N M
+
2 ht

b) Chi tiết vai cột
Với cột tiết diện khơng đổi
Dầm vai tính như 1 dầm cơngxon chịu lực D
Chiều cao tiết diện dầm vai tính tốn theo đường hàn liên kết vào cột:
Với cột đặc: đường hàn bản bụng của dầm vai vào cột chịu
mômen M = De và lực cắt Q = D
Với cột rỗng là đường hàn liên kết dầm vai vào nhánh cột chịu lực
N1 = D(h + e)/h và N2 = De/h
Với cột bậc
Dầm vai tính theo sơ đồ dầm đơn giản có nhịp bằng chiều cao tiết diện
cột dưới, chịu uốn bởi lực Str
Chiều dày bản bụng được xác định theo điều kiện ép mặt
δ dv =

Dmax + Gct
( bs + 2δ bd ) Rem

bs bề rộng sườn gối dầm cầu trục
δbd chiều dày bản đậy
Chiều cao dầm vai thõa mãn
-

Đủ chiều dài 4 đường hàn liên kết với bản K chịu Str

-

Đủ chiều dài 4 đường hàn liên kết bụng dầm vai với bản bụng
nhánh cầu trục


-

hdv > hd

-

Đủ chiều dài 2 đường hàn liên kết bụng dầm vai với nhánh mái
chịu phản lực Va

Tiết diện dầm vai phải thõa mãn điều kiện uốn do Mdv và Qdv. Tiết diện
tính tốn là tiết diện chữ nhật của bản bụng. Nếu khơng đủ chịu lực mới
tính theo tiết diện chữ I
Đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng dầm vai tính theo lực Qdv
c) Chi tiết chân cột
Cấu tạo


Dùng 2 kiểu chân cột: chân cột bản đế liền và chân cột bản đế phân cách


Chân cột bản đế liền dùng cho cột tiết diện đặc và cột tiết diện rỗng có khoảng
cách 2 nhánh bé. Chân cột bản đế liền được mở rộng theo phương mặt phẳng tác
dụng mômen. Dùng dầm đế và sườn ngăn hàn cột với bản đế. Dầm đế và sườn

ngăn chia bản đế ra nhiều ơ có tác dụng giảm chiều dày bản đế. Vị trí các sườn
sao cho mơmen ở các ô bản xấp xỉ nhau.
Chân cột bản đế phân cách dùng cho cột tiết diện rỗng có khoảng cách 2 nhánh
lớn. Cấu tạo chân cột riêng lẻ cho từng nhánh như chân cột nén đúng tâm
Ngoài các bộ phận trên, chân cột còn cấu tạo các gối đỡ bu lơng neo. Vị trí, độ
cứng các gối đỡ tính toán sao cho bảo đảm sự làm việc thực của cột theo sơ đồ
tính
Tính tốn chân cột bản đế liền
Chọn bề rộng bản đế
B = b + 2 ( δ dd + C1 )

b bề rộng cột
δdd = 10 – 14mm chiều dày dầm đế
C1 = 100 – 120mm
Chiều dài bản đế
2



N
N
6M
L=
+ 
 +
2 Bmcb Rn
 2 Bmcb Rn  Bmcb Rn

mcb = 1.2 – 1.5 hệ số tăng cường độ bê tơng khi nén cục bộ
Kích thước bản đế kiểm tra theo điều kiện ép cục bộ của bê tơng móng

σ=

N 6M
+
< mcb Rn
BL BL2

Rn cường độ chịu nén của bê tơng móng
3

mcb =

Am
Abd

Am, Abd diện tích mặt móng và diện tích bản đế
Chiều dày bản đế được tính theo công thức
δ dd =

6M b
γR


Mb mômen lớn nhất ở các ô bản được phân chia bởi thân cột, dầm đế và
sườn ngăn
M b = ασ 1a

α hệ số tra bảng 3.6+3.7/63/ĐĐK
a nhịp tính tốn của bản
σ1 ứng suất lớn nhất tại mép bản

Dầm đế và các sườn ngăn, tùy theo cấu tạo tính theo dầm đơn giản hoặc là dầm
côngxon chịu tải trọng phân bố đều
qs = σ Bs

σ trị số lớn nhất của ứng suất dưới bản đế ngay tại sườn, dầm đế đang xét
Bs bề rộng truyền tải vào sườn, dầm đang xét
Chiều cao dầm đế và sườn xác định bởi điều kiện truyền lực của các đường hàn
liên kết
Chiều dày dầm đế và sườn xác định theo điều kiện chịu uốn ở tiết diện nguy
hiểm theo sơ đồ chịu lực ở trên
Tất cả các đường hàn ngang đều được tính theo cơng thức
hh ≥

qs
( β Rg )min
2

Tính tốn chân cột bản đế phân cách
Kích thước bản đế xác định theo cơng thức
Abd = Bnh Lnh =

N nh
mcb Rn

Bnh phụ thuộc vào kích thước tiết diện như trên
Lnh tính theo cơng thức
Lnh >

Abd
Bnh

Ứng suất dưới bản đế kiểm tra theo công thức
σ=

N nh
Bnh Lnh

Các bộ phận khác tính tốn tương tự chân cột bản đế liền


Tính bu lơng neo
Sườn đỡ bu lơng có chiều dày tối thiểu là 16mm
Đường kính tối thiểu của bu lơng là 20mm với chân khớp và 24 mm với chân
cột ngàm
Tính bu lơng neo với cặp nội lực gây kéo lớn nhất, là cặp nội lực có N bé nhất
và M lớn nhất. Đối với cặp nội lực này, tải trọng thường xuyên dùng hệ số vượt
tải n = 0.9
Đối với chân cột đế liền, lực kéo trong bu lông xác định theo
N bl =

M − Na
y

a khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm cột
y khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến bu lông neo
Muốn tăng hiệu quả kinh tế, có thể tính bu lơng có kể đến biến dạng dẻo
của bê tông, ứng suất trong vùng nén đặt Rn
N bl = α lBRn − N

αl chiều dài vùng nén

l khoảng cách từ mép biên chịu nén đến bu lông chịu kéo
α = 1− 1−

2M b
l 2 BRn

Đối với chân cột đế rời, lực kéo trong bu lơng là lực kéo lớn nhất trong nhánh
cột, tính theo công thức
N bl =

M − Ny
y0

yo khoảng cách giữa 2 trục nhánh cột
y khoảng cách từ trọng tâm cột đến trọng tâm nhánh đối diện bu lơng neo
Diện tích bu lông neo cần thiết trong mọi trường hợp
Abl =

N bl
n1Rneo

Abl diện tích thu hẹp của 1 bu lơng
n1 số bu lơng neo ở 1 phía