DO AN THEP NHA CONG NGHIEP

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
HOẠT TẢI CẦU TRỤC

I.

Tải trọng cầu trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang.

Bk=3900
Fmax

Bk=3900
Fmax

Fmax

CT-1

Fmax

CT-2

y1

y4
y2

1.000
1800

R=3200

800

R=3200

L=5000

1000

L=5000

Hình. Đường ảnh hưởng của phản lực gối tựa
Vị trí : tung độ đường ảnh hưởng
y1 =
y1=0,2

;

L − (0,8 + R)
L
y2 =

y2 = 0,84;
y3 = 1;

L − (0,8)
L

y4 =

y4 = 0,36 ;
• Áp lực đứng lên vai cột:

⇒ ∑yi= y1 + y2 + y3 + y4 = 2,4

L − ( R)
L

- Áp lực đứng lớn nhất : Dmax= n.nc.Pmax.∑yi
- Áp lực đứng nhỏ nhất : Dmin= n.nc.Pmin.∑yi

Trong đó : n= 1,1 : hệ số độ tin cậy;
nc = 0,85: hệ số tổ hợp;
Pmax = 70,7kN : lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn nhất của cầu trục
Pmin = 21,1 kN: lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất.
( tra catalo thép)
⇒Dmax = 1,1.0,85.70,7.(0,2+0,84+1+0,36) = 158,65 (kN)
TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
Dmin= 1,1.0,85.21,1.(0,2+0,84+1+0,36) = 47,34 (kN)
Do Dmax ,Dmin đặt lệch tâm so với trục cột một khoảng (e) nên ngoài việc gây
nén còn gây momen uốn cho cột:
e = L1 – 0,5h= 1 – 0,5x0,5=0,75 (m)
Mmax= Dmax.e =158,65.0,75 = 118,9(kNm)
Mmin = Dmin.e = 47,34.0,75 = 35,5 (kNm)
• Lực hãm ngang

T1tc =

0,05.( Q + Gxecon )
= 2,2(kN )
no

Trong đó: Q= 80kN
Gxecon = 8.0(kN)
no = 2: số bánh xe ở một bên cầu trục.
• Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột:
T= 1,1.0,85.2,2.(0,2+0,84+1+0,36) = 4,93(kN)
II.THIẾT KẾ CHI TIẾT CẤU KIỆN
I.

TIẾT DIỆN CỘT
1. Xác định chiều dài tính toán:
Chọn phương án cột tiết diện không đổi. Giả thiết tỉ lệ độ cứng xà và
cột là bằng nhau, ta có:
I  I 
 7,7 
n =  xa  :  cot  = 1.
 = 0,32
 L  H 
 24 
⇒µ=

n + 0,56
0,32 + 0,56
=
= 1,38

n + 0,14
0,32 + 0,14

Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung là: lx = µH = 1,38.7,7 =10,6(m).
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung lấy bằng khoảng
cách giữa hệ giằng cột và mặt móng (giả thiết bố trí giằng cột tại cao trình
+3.500)⇒ly = 3,5 (m)
2. Chọn và kiểm tra tiết diện:

Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực tính toán:
M = -97,72 (kN.m)
N = -197,96 (kN)
Q = -39,73(kN)
( Đây là nội lực tại tiết diện chân cột)
TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
Chiều cao tiết diện cột từ điều kiện độ cứng:
1 
1 
1
1
h =  ÷  H =  ÷ .7,7 = (0,5 ÷ 0,4)
 15 20 
 15 20 

(m).

Chọn h = 50(cm).
Bề rộng tiết diện cột chọn theo điều kiện độ cứng và cấu tạo:
÷

÷

÷

bf = (0,3 0,5)h =(0,3 0,5)50=(15 25) (cm).
Chọn bf = 30 (cm).
Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ:
Ayc =

N 
M  19796 
977200 
1,25 + 2,7
=
1,25 + 2,7
 = 36,91
γc f 
Nh  1.2100 
19796.50 

(cm2).

Bề dày bản bụng:
1 
1 
 1

 1
= ÷
h ≥ 0,6(cm) =  ÷
50 ≥ 0,6(cm)
 70 100 
 70 100 

tw
⇒chọn tw = 1(cm).
Bề dày bản cánh:
tf: đảm bảo điều kiện truyền lực giữa cánh và bụng, không gây ra ứng
≤ ≤

-

≤ ≤

suất phụ phát sinh lớn: tw tf 2,1 <=> 1 tf 2,1
=>chọn tf = 1(cm).
Vậytết diện cột:
Bản cánh: Af = 1x30 = 30 (cm).
Bản bụng: Aw = 1x48 = 48(cm).
Diện tích toàn tiết diện:
2 A f + Aw

A=

480

10

10

300

10

=2.30 +48 = 108(cm2)

MẶT CẮT TIẾT DIỆN CỘT
TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
3. Tính các đặc trưng hình học của tiết diện:

+Mômen quán tính của tiết diện:
Ix =

b f h3

Iy =

12

(b f − t w )hw3

−

12

2.t f .b f

3

=

30.50 3 (30 − 1).483
−
= 45236 (cm 4 )
12
12

3

h .t
2.1.30 3 48.13
+ w w =
+
= 4504(cm 4 )
12
12
12

12

+Bán kính quán tính:
ix =

iy =

Ix
=
A

45236
= 20,4(cm).
108

Iy

4504
= 6,45(cm).
108

=

A

Wx =

2.I x 2.45236
=
= 1809 ,4(cm 3 )
h
50

+MôMen uốn:
+Độ mảnh tính toán và độ mảnh quy đổi của tiết diện:

λx =
λy =

l x 1030
f
2100
=
= 50,49 ⇒ λx = λx
= 50,49
= 1,60
ix 20,4
E
2,1.106
ly
iy

=

350
f
2100
= 54,26 ⇒ λ y = λ y
= 54,26
= 1,72
6,45
E
2,1.106

+Độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm quy đổi:
M A 977200 108

.
=
.
= 2,95(cm)
N Wx
19796 1809,4

mx =

Độ lệch tâm tương đối:
+Từ mx = 2,95 ,
Với Af/Aw=0,5:

λx = 1,60

η = (1,75 − 0,1m x ) − 0,02.( 5 − m x )λ x
(1,75 − 0,1.2,95) − 0,02.( 5 − 2,95).1,60 = 1,39

=
Với Af/Aw≥1:

η = (1,9 − 0,1m x ) − 0,02.( 6 − m x )λ x

=

(1,9 − 0,1.2,95) − 0,02.( 6 − 2,95)1,60 = 1,51

TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 4

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT

Với Af/Aw=30/48 = 0,625 nội suy ta có
Độ lệch tâm quy đổi:

η = 1,42

me = η .mx = 1,42.2,95 = 4,19 < 20

=>không cần kiểm tra bền.
4. Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:
σx =

+Kiểm tra theo công thức:

N
< fγ c
ϕe A

ϕe

λx = 1,60

Với
; me =4,19 tra bảng phụ lục ta được = 0,281
(bảng 4.9 trang 314 -SBT thiết kế KC Thép – Trần Thị Thôn)
N
19796

σx =
=
= 652 < fγ c = 2100( daN / cm 2 )
ϕ e A 0,281 .108
.
Vậy thỏa độ ổn định tổng thể.
5. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng cột:

Bản cánh:

b 
b0 0,5( 30 − 1)
2,1.106
=
= 14,5 <  0  = ( 0,36 + 0,1.1,60)
= 16,44
tf
1
2100
 t f 

Vậy thỏa điều kiện ổn định cục bộ

Bản bụng: do mx= 4,19>1 và

(

λx = 1,60 < 2

 hw 

2
 t  = 1,3 + 0,15λx
 w

Ta có:

)

(

nên:

E
= 1,3 + 0,15.1,602
f

)

2,1.106
= 53,25
2100

hw 48
=
= 48
tw
1
h 
hw
= 48 <  w  = 53,25

tw
 tw 

Vậy có:
nên thỏa điều kiện ổn định cục bộ.
Không cần kiểm tra lại các điều kiện ổn định tổng thể.

IV.TIẾT DIỆN VAI CỘT
TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 5


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
1. Lựa chọn tiết diện

Mômen uốn và lực cắt tại tiết diện ngàm:
M= ( Dmax + Gdct).e = ( 136,17+4,8).75=10572,7(kN.cm)
V= Dmax + Gdct = 136,17+4,8 = 140,97 (kN);
-

Chọn bề rộng bản cánh dầm vai bằng bề rộng cánh cột: bf = 30 (cm)

-

Giả thiết bề rộng cánh dầm cầu trục bdct = 25 (cm)

-

Chiều dày bản bụng và bản cánh:

tf

dv

= 1cm

+ Chọn sơ bộ bề dày bản cánh dầm vai:
V .102
140,97.102
tw ≥
=
= 0,15(cm)
(bdct + 2.t f ). f c.γ c (25 + 2.1).3460.1

+ Bề dày bản bụng:
Chọn tw = 1 (cm)
hwdv =

3V
3.14097
=
= 17,62
2t f γ
2.1.1200.1

Chiều cao bản bụng dầm vai:
Chọn

hwdv

dv
w v c

(cm).

= 25 (cm).

Tính các đặc trưng hình học của tiết diện:
A = 1.25 + 2.1.25 = 75(cm2).
Ix =

b f h3
12

−

(b f − t w )hw3
12

=

25.50 3 (25 − 1).483
−
= 39232,6 cm 4 )
12
12

Wx =2Ix/h=2.39232,6/50 = 1569(cm3).
S dv
f = t f .b f .

h−tf
2

=

1.25.( 50 − 1)
= 612,5
2

(cm3).

2. Kiểm tra ứng suất tương đương:

σ tđ = σ 12 + 3τ 12 = 277 2 + 3.186 ,62 = 426

(daN/cm2)< 1,15fγc = 2415 (daN/cm2) (đạt).

TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
σ1 =

Trong đó:
τ1 =

Mhwdv 869550 .25

=
= 277
Wx hdv
1569.50

(daN/cm2).

QS f 11954.612,5
=
= 186 ,6
I xtw
39232,6.1

(daN/cm2).

3. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng dầm:

Bản cánh:

b 
b0 0,5(25 − 1)
2,1.10 6
=
= 12 <  0  = 0,5
= 15,8
tf
1
2100
 t f 

=>thỏa điều kiện ổn định cục bộ.

Bản bụng:

hw 48
2,1.10 6
=
= 48 < 2,5
= 79
tw
1
2100

=>thỏa điều kiện ổn định cục bộ.
4. Tính toán đường hàn liên kết dầm vai vào bản cánh cột:
-

Lực tác dụng lên đường hàn:
Lực cắt: V = N = 140,97 (kN)
Mômen: M = N.a = 140,97.50 = 7047(kN.cm)
(a=50cm: lấy từ mép cột trong đến tâm dầm cầu trục)

-

-

-

Chọn chiều cao đường hàn:
hfmax = 1,2.tmin = 1,2.10 = 12 (mm)

hfmin = 5 (mm): căn cứ vào tmax = 10 (mm)
Chọn hf = 12 (mm)
Các đặc trưng hình học của tiết diện đường hàn góc:
Diện tích tiết diện đường hàn:
Aw = βf. hf.∑lw = 0,7.1,2.[2.(25-1) + 2.(48-1)] = 119,3 (cm2)
Mômen quán tính của tiết diện đường hàn:
Iw = 2.0,7.[1,23.24/12 + 1,2.24.41,22 + 1,2.473/12] = 59272 (cm4)
Mômen chống uốn của tiết diện đường hàn:
Ww = 2Iw / h = 2.59272 / 50 = 2370,8 (cm3)
Kiểm tra ứng suất trong đường hàn:

TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP
GVHD: PHẠM NHẬT THUẬT
M
σ w = 
 WW

-

2

2

2

  Q 

 704700   14097 
 + 
 = 
 +

 2370,8   119,3 
  AW 

2

= 319,8 (daN/cm2) < 1800.1
Vậy liên kết hàn góc đủ bền
Kích thước cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai:
Gia cường cho bụng dầm vai
hwdv

Chiều cao hs =
= 25(cm)
Bề rộng bs = 250/30 + 50 = 58 (mm) = 6 (cm)
t s ≥ 2bs

Bề dày:

f
2100
= 2.7
= 0,44
E
2,1.10 6

(cm). Chọn ts = 0,7(cm)

TRẦN MINH HIẾU – MSSV: 13D510102100 - LỚP: ĐHX8B
Page 8