THIẾT KẾ KHUNG NHÀ XƯỞNG CÓ CẦU TRỤC THEO TCVN 3382005

CÔNG TY
o
*****o o*****

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CÔNG TRÌNH:

HẠNG MỤC:

ĐỊA ĐIỂM:

Bình Dương 6/2016


GIÁM ĐỐC

QUẢN LÝ KỸ THUẬT

THIẾT KẾ KẾT CẤU


*

Thuyết minh được lập trên cơ sở yêu cầu công nghệ của chủ đầu tư và các
tiêu chuẩn Việt Nam : TCVN 2737-1995, TCVN 338-2005

1
1.1

1.2

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG THUYẾT MINH:
Đặc trưng hình học mặt cắt (mc) ngang:
A

Diện tích tiết diện nguyên

An

Diện tích tiết diện thực

Af

Diện tích tiết diện cánh

Aw

Diện tích tiết diện bản bụng

Abn

Diện tích tiết diện thực của bulon

b

Chiều rộng

bf

Chiều rộng cánh

ix, iy

Bán kính quán tính đối với trục x,y

If

Moment quán tính tiết diện nhánh

It

Moment quán tính xoắn

Ix,Iy

Moment quán tính đối với trục x,y

Inx,Iny

Moment quán tính tiết diện nguyên

Lx,Ly

Chiều dài tính toán trong mp vuông góc với trục x,y

bo

Chiều rộng phần nhô ra của cánh

bs

Chiều rộng của sườn ngang

h

Chiều cao của tiết diện

hw

Chiều cao của bản bụng

hf

Chiều cao của đường hàn góc

hfk

K/c giữa các trục cánh dầm

i

Bán kính quán tính của tiết diện

Lw

Chiều dài tính toán của đường hàn

S

Moment tónh

t

Chiều dày

tf,tw

Chiều dày bản cánh và bản bụng

Wmin

Moment kháng uốn nhỏ nhất đối với trucï tính toán

Wx,Wy

Moment kháng uốn đối với trục x,y

L

Chiều dài nhòp

Lo

Chiều dài tính toán của cấu kiện chòu nén

Ngoại lực và nội lực:
F,P

Ngoại lực tập trung

M

Moment uốn

Mx,My

Moment uốn đối xoay quanh trục x,y

N

Lực dọc

Q

Lực cắt


1.3

Cường độ và ứng suất:
E

Mô đyn đàn hồi

f

Cường độ tính toán chòu kéo, nén, uốn
của thép lấy theo giới hạn chảy

fv

Cường độ tính toán chòu cắt của thép

fc

Cường độ tính toán của thép khi ép mặt

fub

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bulon

ftb

Cường độ tính toán chòu kéo của bulon

fvb

Cường độ tính toán chòu cắt của bulon

fcb

Cường độ tính toán chòu ép mặt của bulon

fba

Cường độ tính toán chòu kéo của bulon neo



Ứng suất tiếp

 cr

Ứng suất tiếp tới hạn

fhb

Cường độ tính toán chòu kéo của bulon cường độ cao

fw

Cường độ tính toán của mối hàn đối đầu
chòu kéo, nén, uốn theo giới hạn chảy

1.4

fwv

Cường độ tính toán của mối hàn đối đầu

fwf

Cường độ tính toán của đường hàn góc theo kim loại hàn

fws

Cường độ tính toán của đường hàn góc theo biên nóng chảy

fwun

Cường độ tiêu chuẩn của kim loại đường hàn theo sức bền đứt



Ứng suất pháp

 x , y
 cr ,  c ,cr

Ứng suất pháp song song với các trục x,y
Ứng suất pháp tới hạn và ứng suất cục bộ tới hạn

Kí hiệu các thông số:
e

Độ lệch tâm của lực

m

Độ lệch tâm tương đối

me

Độ lệch tâm tính đổi

nv

Số mặt cắt tính toán

 f , s

Hệ số tính toán đường hàn góc

c

Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu

b

Hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulon

 g , p

Hệ số vượt tải của tónh tải và hoạt tải

nc

Hệ số tổ hợp nội lực



Hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện



Độ mảnh của cấu kiện



Độ mảnh qui ước

x ,  y

Độ mảnh tính toán của ck trong các mp vuông góc với trục x,y




Hệ số chiều dài tính toán của cột

b

Hệ số giảm cường độ tính toán khi mất ổn đònh dạng uốn xoắn

e

Hệ số giảm cường độ tính toán khi nén lệch tâm, nén uốn



Hệ số để xác đònh

Hệ số uốn dọc

b

khi tính toán ổn đònh dầm

2

DỮ LIỆU THIẾT KẾ:
Khung nhà nhòp

L=

45 m

B c=

8m

H=

9m

Độ dốc mái

i=

15 %

Mái tôn kẽm dày

δ=

0.55 mm

Vách tôn kẽm dày

δ=

0.4 mm

Chiều dài nhà

B=

120 m

Cầu trục sức nâng

Q=

10 T

Bước cột
Chiều cao cột

3
3.1
*

α=

8.53

O

THIẾT KẾ KHUNG NGANG:
Thiết kế xà gồ mái (Dự kiến dùng xà gồ Z của LYSAGHT) :
Các loại tải trọng tác dụng lên xà gồ(xg)
Trọng lượng tôn mái

q1=

2
4.32 kg/m

Lớp cách nhiệt

q2=

2
2 kg/m

Trọng lượng bản thân xg

q3=

4 kg/m

Thiết bò treo

q4=

15 kg/m

p=

2
39 kg/m

Hoạt tải sữa chữa mái

n=1.3

Tải trọng gió tác dụng lên xg lấy cho trường hợp nguy hiểm nhất gió thổi
vuông góc với đầu hồi nhà khi dó hệ số khí động tác dụng lên mọi mặt mái
ce=
vận tốc gió thiết kế

v=

Căn cứ vào chiều cao mái

h=

ta tính toán được hệ số

k=

Sơ bộ chọn bước xg

Bxg=

-0.7
131 km/h

13 m

W0=

2
81.17 kg/m

theo bảng 5 TCVN 2737

1.09
1.25 m

Ta có giá trò tải trọng gió tác dụng lên xg
q4=
*

-92.9 kg/m

Vậy tổng tải trọng tác dụng lên xg
TH1:

Tónh tải+hoạt tải

q=

75.65 kg/m

0.76 kN/m

TH2:

Tónh tải+gió

q=

-66 kg/m

-0.66 kN/m

Chọn tổ hợp tải trọng nguy hiểm để tính toán xg

mc ngang xà gồ


Xà gồ được làm từ thép dập nguội từ thép tấm cán nóng A570 (ASTM)
có giới hạn chảy
fy=
*

q ×cosa 2
l =
11

Mx
=
fy

437.29

kNcm

30.91

My =

cm3

14.15

Wy =

Theo Catalogue của LYSAGHT chọn xà gồ

kN/cm2

q ×sina 2
l =
11

65.59 kNcm

My
fy

3
2.12 cm

=

Z20015

có các thông số

A

W

Ix

Iy

Wx

Wy

ix

iy

cm2

kg/m

cm4

cm4

cm3

cm3

cm

cm

5.55
*

f=

Moment chống uốn cần thiết của xg

Wx =
*

kN/cm2

Nội lực trong xà gồ

Mx =
*

34

4.36

353

62.1

34.3

8.05

7.97

3.34

Kiểm tra điều kiện (đk) bền :

=

Mx M y
+
=
Wx Wy

20.9

kN/cm2

f c 

2
27.82 kN/cm

Vậy xg đã chọn đạt yêu cầu
*

Kiểm tra điều kiện (đk) ổn đònh :

Độ võng theo phương x

x =

Độ võng theo phương y

y =

Độ võng toàn phần
Độ võng cho phép của xà gồ

4
qtc
x B
=
185EIy
4
qtc
yB

1.91 cm

=

2.24 cm

 =  2 x + 2y =

2.94 cm

  = L / 200 =

4 cm

185EIx

Vậy xg đã chọn đạt yêu cầu
*

Độ mảnh xg

x =

100.38

y 

239.52

Xem xg là 1 thanh chống cố đònh cánh kèo ngoài mp kèo khi ấy độ mảnh xg
được khống chế

max 

200

Vậy trong mp phương x cần bố trí hệ ty giằng xg để giảm độ mảnh cho xg


3.2

Thiết kế ty giằng xà gồ mái :
Thanh ty là thép tròn được làm từ thép CT3 có giới hạn chảy
fy=

21

kN/cm

2

f=

19.09

kN/cm

2

Lực kéo tác dụng lên thanh ty ở đỉnh mái
T=

10.26

kN

Đường kính cần thiết của 1 thanh ty chòu kéo đúng tâm
d>=

0.83

cm

Chọn thanh ty có đường kính
d=
3.3
3.3.1

1.2

cm

Thiết kế khung ngang :
Xác đònh nội lực khung ngang:
Nội lực khung ngang được xác đònh bằng phần mềm SAP 2000 với các tổ hợp nội
lực sau :
TH1

TT+Httrai

TH2

TT+HTphai

TH3

TT+Gtrai

TH4

TT+Gphai

TH5

TT+Dmaxtrai

TH6

TT+Dmaxphai

TH7

TT+Dmaxtrai+Tmaxtrai

TH8

TT+Dmaxphai+Tmaxphai

TH9

TT+0.9HTtrai+0.9Gtrai

TH10

TT+0.9HTtrai+0.9Gphai

TH11

TT+0.9HTphai+0.9Gtrai

TH12

TT+0.9HTphai+0.9Gphai

TH13

TT+0.9HTtrai+0.9Dmaxtrai+0.9Tmaxtrai

TH14

TT+0.9HTtrai+0.9Dmaxphai+0.9Tmaxphai

TH15

TT+0.9HTphai+0.9Dmaxtrai+0.9Tmaxtrai

TH16

TT+0.9HTphai+0.9Dmaxphai+0.9Tmaxphai

TH17

TT+0.85HTtrai+0.85Dmaxtrai+0.85Tmaxtrai+0.85Gtrai

TH18

TT+0.85HTtrai+0.85Dmaxtrai+0.85Tmaxtrai+0.85Gphai

TH19

TT+0.85HTtrai+0.85Dmaxphai+0.85Tmaxphai+0.85Gtrai

TH20

TT+0.85HTtrai+0.85Dmaxphai+0.85Tmaxphai+0.85Gphai

TH21

TT+0.85HTphai+0.85Dmaxphai+0.85Tmaxphai+0.85Gtrai

TH22

TT+0.85HTphai+0.85Dmaxphai+0.85Tmaxphai+0.85Gphai

TH23

TT+0.85HTphai+0.85Dmaxtrai+0.85Tmaxtrai+0.85Gtrai

TH24

TT+0.85HTphai+0.85Dmaxtrai+0.85Tmaxtrai+0.85Gphai

TH25

Envelope (TH1:TH24)


*

Các sơ đồ chất tải trọng lên khung

3.3.2
*

Xác đònh tải trọng tác dụng:
Tải trọng thường xuyên lên kèo g (Tónh tải)
Trọng lượng tôn mái

q1=

2
4.32 kg/m

Lớp cách nhiệt

q2=

2
2 kg/m

Trọng lượng bản thân xg

q3=

4.44 kg/m

Thiết bò treo

q4=

15 kg/m

Giằng mái

q5=

1 kg/m

Trọng lượng bản thân kèo

q6=

55 kg/m

g=

180.488 kg/m

Trọng lượng tôn vách

q1=

4.32 kg/m

Trọng lượng bản thân xg

q2=

2

4.44 kg/m

Giằng cột

q3=

2
1 kg/m

Trọng lượng bản thân cột

q4=

55 kg/m

Trọng lượng bản dầm ctrục

q5=

70 kg/m

Tổng tónh tải lên cột

gv=

Moment lệch tâm

M=

Tổng tónh tải lên kèo

*

*

2

2

g=

1.8 kN/m

223.39 kg/m

gv=

2.23 kN/m

168 kg.m

M=

1.68 kN.m

Tải trọng thường xuyên lên cột gv
2


*

Hoạt tải lên kèo p
Hoạt tải sữa chữa

*

p=

312 kg/m

p=

3.12 kN/m

Tải trọng gió
Xét tỷ số

H/L=

Chiều cao cột

H=

0.2 <1.5

chỉ xét thành phần gió tónh

9m

theo bảng 5 TCVN 2737-1995

tính được hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao

k=

1.09

Gió đẩy tác dụng lên cột
Wd=0.8*1.2*k*W0*B=

2
679.49 kg/m

W d=

6.79 kN/m

2
509.62 kg/m

Wh=

5.1 kN/m

Gió hút tác dụng lên cột
Wh=0.6*1.2*k*W0*B=
Chiều cao đỉnh mái

H=

12.375 m

theo bảng 5 TCVN 2737-1995

tính được hệ số thay đổi áp lực gió theo chiều cao

k=

1.1

Hệ số áp lực gió tác dụng lên mặt mái nghiêng
Gió bốc 1

ce1=

-0.25

Gió bốc 2

ce2=

-0.4

Gió đẩy tác dụng lên kèo
gb1=1.2*k*ce1*W0*B=

2
-214.29 kg/m

gb1=

-2.14 kN/m

2

gb2=

-3.43 kN/m

gb2=1.2*k*ce1*W0*B= -342.862 kg/m
*

Hoạt tải cầu trục
Hoạt tải cầu trục xác đònh thông qua thông số kỹ thuật cầu trục và đường ảnh
hưởng tải trọng lên vai cột, xét trường hợp nguy hiêm có 2 cầu trục tác dụng
lên 1 vai cột
Theo catalogue cầu trục có các thông số
Sức trục

Q=

100 kN

Nhòp cầu trục

Lk =

21 m

Bề rộng Gabarit

Bk =

390 cm

Zmin=

18 cm

Kk=

320 cm

Khoảng cách hở 2 cầu trục
Bề rộng đáy
Trọng lượng cầu trục

Gct=

83.6 kN

Trọng lượng xe con

Gxc=

8.03 kN

Q=

100 kN

Pmax=

70.7 kN

Sức nâng
p lực lớn nhất
Số bánh xe 1 bên

n0=

2

Sơ đồ tính tung độ đường ảnh hưởng


Tính các giá trò yi
y1=

1 cm

y2=

0.6 cm

y3=

0.89 cm

y4=

0.49 cm

Tính các giá trò Dmax,Dmin,Tmax,Tmin

Dmax = nc ×gp ×Pmax

 ×y

i

Dmin = nc ×gp ×Pmin

Mmax = Dmax ×e

Mmin = Dmin ×e

T0 = 0.5k f (Gct + G xc )

Pmin =

 ×y

Tmax = nc ×gp ×T1

i

T1 =

y

i

T0
n0

Q+G
- Pmax
n0

Trong đó:
nc

Hệ số tổ hợp lấy = 0.85 khi 2 cầu trục có chế độ làm việc nhẹ hoặc tb
lấy =0.9 khi 2 cầu trục có chế độ làm việc nặng

gp

Hệ số vượt tải của hoạt tải cầu trục lấy =1.1

n0

Số bánh xe cầu trục 1 bên ray

Pmax

Áp lực tiêu chuẩn lớn nhất của 1 bánh xe cầu trục lên ray, tra catalogue

Pmin

Áp lực tiêu chuẩn nhỏ nhất của 1 bánh xe cầu trục lên ray phía bên kia

Q

Sức nâng thiết kế của cầu trục

G

Trọng lượng toàn bộ cầu trục, tra catalogue

yi

Tung độ đường ảnh hưởng

kf

Hệ số ma sát =0.1 đối với cấu trục có móc mềm

T1

Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe cầu trục

T0

Lực hãm ngang của toàn bộ cầu trục

e

k/c lệch tâm giữa tim cột và tim ray cầu trục
Pmin=

21.1 kN

Dmin=

58.79 kN

Pmax=

70.7 kN

Dmax=

196.99 kN

T0=

4.58 kN

T1=

2.29 kN

Tmax=

6.38 kN

Ray cầu trục đặt lệch tim cột một khoảng

3.3.2

e=

0.3 m

Mmax=

59.1 kN.m

Mmin=

17.64 kN.m

Xác đònh nội lực khung ngang:
Nội lực khung do phần mềm Sap 2000 tính toán và phân tích


3.3.2
*

Thiết kế kèo mái:
Kèo mái được thiết kế với nội lực từ tổ hợp tải trọng gây nguy hiểm nhất cho
khung là tổ hợp 25 (TH25)
Kèo mái được tính toán thiết kế tại các vò trí : đuôi kèo, đỉnh kèo, vò trí thay đổi
tiết diện
Khung ngang được tổ hợp từ thép tấm cán nóng Q245 có
fy=
E=

*

24.5 kN/cm

22.27 kN/cm

fv=

2
12.92 kN/cm

Nội lực tại các vò trí như sau:
Mmax=

kN

N=

kN
12646 kN.cm

Q=

kN

N=

kN

Mmax=

Tại giữa kèo có

30000 kN.cm

Q=

Mmax=

Tại đỉnh kèo có

*

2

f=

2
21000 kN/cm

Tại đuôi kèo có

*

2

23153 kN.cm

Q=

kN

N=

kN

Muyn chống uốn cấn thiết của tiết diện
Tại đuôi kèo

Wx=

3
1347.1 cm

Tại đỉnh kèo

Wx=

3
567.85 cm

Tại giữa kèo

Wx=

3
1039.65 cm

Chọn các tiết diện
Tại đuôi kèo
h w=

70 cm

A=

2
90 cm

Ix=

4
77989 cm

tw=

0.6 cm

Wx=

3
2154.39 cm

Iy=

4
1601.26 cm

bf=

20 cm

W y=

160.13 cm

3

Sx=

1247.1 cm

tf=

1.2 cm

Sf=

3

3
854.4 cm

Tại đỉnh kèo
2

Ix=

14199.7 cm

767.55 cm

3

Iy=

1073.11 cm

3
115.39 cm

Sx=

3
437.18 cm

Sf=

3
334.8 cm

h w=

35 cm

A=

58.2 cm

tw=

0.6 cm

Wx=

bf=

18.6 cm

W y=

tf=

1 cm

4
4

Tại giữa kèo
h w=

35 cm

A=

2
58.2 cm

Ix=

4
14199.7 cm

tw=

0.6 cm

Wx=

3
767.55 cm

Iy=

4
1073.11 cm

bf=

18.6 cm

W y=

3
115.39 cm

Sx=

3
437.18 cm

tf=

1 cm

Sf=

3
334.8 cm


*

Kiểm tra bền các tiết diện
Tiết diện đuôi kèo
N
M
+
 f c 
A Wx

13.93

kN/cm2

QS x
 fv  c =
Ix t w

0

kN/cm2

 td =  2 + 3 2  1.15f c 

13.93

kN/cm

kN/cm2

Ứng suất pháp

=

=

Ứng suất tiếp
Ứng suất tương đương

2

Thỏa mãn đk bền
Tiết diện đỉnh kèo
Ứng suất pháp

=

N M
+
 f c 
A Wx

16.48

Ứng suất tiếp

=

QS x
 fv  c =
Ix t w

0

 td =  2 + 3 2  1.15f c 

16.48

kN/cm2

N M
+
 f c 
A Wx

30.16

kN/cm

QS x
 fv  c =

Ix t w

0

kN/cm2

 td =  2 + 3 2  1.15f c 

30.16

kN/cm2

Ứng suất tương đương

kN/cm

2

Thỏa mãn đk bền
Tiết diện giữa kèo
Ứng suất pháp

=

Ứng suất tiếp

=

Ứng suất tương đương

2

Kiểm tra lại
*

Kiểm tra đk ổn đònh tổng thể các tiết diện:
Xà gồ đã tính toán như 1 điểm giằng cố đònh cánh trên của kèo, khoảng cách xg
l0=

125 cm

Cánh dưới được giằng cố đònh bằng các thép V có khoảng cách
l0=
bf/tf=

Xét tỷ số của dầm hàn

300 cm
16.67

 lo  
bf 
b f  bf 
 E/f 
  = 0.35 + 0.0032 +  0.76 - 0.02 
tf 
t f  hfk 
 b f  

16.07 Cánh trên

 lo  
bf 
bf  bf 
 E/f 
  = 0.57 + 0.0032 +  0.92 - 0.02 
tf 
t f  hfk 
 b f  

24.2 Cánh dưới

Cánh trên

l0/bf=

6.25

Không cần kiểm tra ổn đònh ngoài mp

Cánh dưới

l0/bf=

15

Không cần kiểm tra ổn đònh ngoài mp


*

Kiểm tra đk ổn đònh cục bộ các tiết diện:
Độ mảnh qui ước bản bụng ( tại tiết diện có hw lớn nhất )

w 

hw
tw

f

E

3.8 <

3.2

Cần gia cường bản bụng

15.35

Bản cánh ổn đònh

Bản cánh xét điều kiện ổn đònh

b0 1 E


tf 2 f
3.3.3

8.08 <

Thiết kế cột khung ( Cột vát dạng nêm ):
Tiết diện đỉnh cột lấy bằng tiết diện đuôi kèo ( đảm bảo cân bằng nút)
2

Ix=

104727 cm

3

Iy=

1601.44 cm

3

Sx=

1483.2 cm

Sf=

974.4 cm

h w=

80 cm

A=

96 cm

tw=

0.6 cm

Wx=

2541.92 cm

bf=

20 cm

W y=

160.14 cm

tf=

1.2 cm

4
4
3
3

Nội lực tại đỉnh cột
Nmax=

TH 1

kN

Mx=
*

TH 2

Mxmax=

kN.cm

kN.cm

N=

kN

Kiểm tra điều kiện bền
N M
+
 f c 
A Wx

0

<

f c 

20.04

kN/cm2

Tiết diện đủ bền
N M
TH 2
= +
 f c 
A Wx

0

<

f c 

20.04

kN/cm

TH 1

=

2

Tiết diện đủ bền
Tiết diện chân cột chọn
2
75 cm

Ix=

4
30175.3 cm

3

Iy=

1600.81 cm

3

Sx=

722.48 cm

h w=

45 cm

A=

tw=

0.6 cm

Wx=

1273.22 cm

bf=

20 cm

W y=

160.08 cm

tf=

1.2 cm

4
3

3
554.4 cm

Sf=

Nội lực tại chân cột
TH 1

Nmax=
Mx=

2 kN

TH 2

23 kN.cm

Mxmax=
N=

25 kN.cm
12 kN

Kiểm tra điều kiện bền
N M
TH 1
= +
 f c 
A Wx

0.04

<

f c 

20.04

kN/cm

Tiết diện đủ bền
N M
TH 2
= +
 f c 
A Wx

0.18

<

f c 

20.04

kN/cm2

Tiết diện đủ bền

2


Vậy tiết diện cột chọn
Tại đỉnh

Tại chân

hw

tw

bf

tf

hw

tw

bf

tf

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

80

0.6

20

1.2

45

0.6

20

1.2

Với tiết diện chân cột và đỉnh cột đã chọn , kiểm tra đk bền cho tiết diện tại vai
Tiết diện vai cột có
2

Ix=

90776.8 cm

Wx=

3
2345.65 cm

Iy=

4
1601.35 cm

W y=

3
160.14 cm

Sx=

3
1363.28 cm

h w=

75 cm

A=

tw=

0.6 cm

bf=

20 cm

tf=

1.2 cm

93 cm

4

3

Sf=

914.4 cm

Nội lực tại vai cột
Nmax=

TH 1

200 kN

Mx=

Mxmax=

TH 2

23500 kN.cm

39881 kN.cm

N=

178 kN

Kiểm tra điều kiện bền
N M
TH 1
= +
 f c 
A Wx

12.17

<

f c 

20.04

kN/cm

Tiết diện đủ bền
N M
TH 2
= +
 f c 
A Wx

18.92

<

f c 

20.04

kN/cm2

2

Tiết diện đủ bền
*

Kiểm tra đk ổn đònh tổng thể trong mp uốn
Chiều dài tính toán của cột
Trong mp uốn

n=

IkeoH

IcotL

l0x = 1H cột khung liên kết khớp với móng

=

0.2

TCVN 338-2005 tra được 1 =

0.29 dựa vào bảng D7

0.5

Vậy chiều dài tính toán của cột trong mp uốn là

l0x = 1H =

15.345 m

Độ mảnh cột trong mp uốn

x =
Thỏa mãn về độ mảnh
Ổn đònh tổng thể trong mp uốn

x =

l0x

ix

mx =

M A

N Wx

0.68

57.81

<

120

N
 f c
e A

Độ lệch tâm tương đối ( xét tại chân cột )
TH 1

0.38
n

3.41

Ixmin
=
Ixmax

Xét tỷ số độ cứng 2 đầu cột vát

 = 2 1+

TH 2

mx =

M A

N Wx

0.12


me =  m x

Độ lệch tâm qui đổi ( xét tại chân cột )



Với độ lệch tâm tương đối mx và độ mảnh qui ước, tra bảng IV.5 có được
mx=

0.68

Af/Aw=

0.89

mx=

0.12

Af/Aw=

0.89

TH 1
và
TH 2

1.883

 = x f / E =

  0.85
1.883

 = x f / E =



Ta có độ lệch tâm qui đổi và hệ số

0.96

e

TH 1

me =  m x 

0.578

e 

0.854

TH 2

me =  m x 

0.115

e 

0.716

Kiểm tra đk ổn đònh tổng thể trong mp uốn
TH 1

x =

N

e A

0.03

<

f c 

20.04

kN/cm2

<

f c 

20.04

kN/cm

Thỏa mãn đk ổn đònh tổng thể
TH 2

x =

N

e A

0.22

2

Thỏa mãn đk ổn đònh tổng thể
*

Kiểm tra đk ổn đònh tổng thể ngoài mp uốn
Ngoài mp uốn có xà gồ vách bước
TH 1

mx=

L=

c=

y =
Ta có

28.14

y =

N
c y A

1



0.68

f=

22.27



0.04

1.3 m



0.7 Bảng 16 TCVN 338-2005


 0.678
1+  mx

y 

0.959 tra bảng IV.2

<

f c 

20.04

kN/cm

2

Thỏa mãn đk ổn đònh tổng thể
TH 2

mx=

0.12

c=

y =
Ta có

28.14

y =

N
c y A

f=

22.27



0.18

Thỏa mãn đk ổn đònh tổng thể

1





0.7 Bảng 16 TCVN 338-2005


 0.923
1+  mx

y 

0.959 tra bảng IV.2

<

f c 

20.04

kN/cm

2


4
4.1

THIẾT KẾ CHI TIẾT:
Liên kết hàn giữa cánh và bụng
Liên kết hàn giữa cánh và bụng thiết kế dựa vào lực trượt giữa cánh và bụng
tính toán từ lực cắt trong kèo vì trong kèo lực cắt lớn hơn trong cột
Qmax=

Tại vò trí có

300 kN

lấy theo TH 25 (Envelope)

Lực trược tác dụng lên 1cm chiều dài của kèo tại vò trí có Qmax

Qmax S f

Ix

T=

3.29 kN/cm

Lực trượt T phải bé hơn khả năng chòu trượt của 1cm đường hàn

T=

Qmax Sf
 2hh  Rg
Ix





min

Sử dụng que hàn có cường độ tính toán
Theo kim loại mối hàn

Theo biên nóng chảy
Phương pháp hàn tự động

R gh 
R gt 
h 
t 

18 kN/cm

2

2
15.3 kN/cm

0.7
1

Chiều cao đường hàn cần thiết

hh 
4.2

Qmax S f

2(  Rg )min Ix

1.3 mm

Liên kết hàn nối cột

Vì chiều cao cột

H>

6m

nên phải bố trí vò trí nối cột bằng

liên kết hàn đối đầu
Nội lực tại vò trí nối cột ( lấy tổ hợp có Mmax trong 2 TH 1 và 2)
M=

kN.cm

N=

kN

Q=

kN

Tiết diện tại vò trí nối cột
2

Ix=

90776.8 cm

Wx=

3
2345.65 cm

Iy=

4
1601.35 cm

W y=

3
160.14 cm

Sx=

3
1363.28 cm

h w=

75 cm

A=

tw=

0.6 cm

bf=

20 cm

tf=

1.2 cm

93 cm

Sf=

Các đặc trưng hình học của đường hàn đối đầu tại vò trí nối cột
Chiều cao đường hàn

hh=

0.6 cm

Chiều dài đường hàn

lh=

115 cm

Moment chống uốn

Wh=

3
1453.72 cm

Diện tích đường hàn

Fh=

2
69 cm

4

3

914.4 cm


Kiểm tra bền cho đường hàn đối đầu nối cột
Ứng suất pháp

 =

M
=
Wh

=

Q
=
Fh

Ứng suất tiếp

2
0 kN/cm

2
0 kN/cm

Ứng suất tương đương

 td =  2 + 3 2 =

0

1.15  R gh 

<

20.7 kN/cm

2

Mối nối đủ bền
4.3

Liên kết kèo-cột
Liên kết kèo-cột thông qua các bulon và mặt bích
Bulon được chọn và bố trí trước theo y/c cấu tạo như sau
Nội lực tại liên kết ( lấy trong TH25 (Envelope)
M=

11518 kN.cm

N=

16.2 kN

Q=

253 kN

Sơ bộ chọn bulon

d=

20 mm

cấp độ bền

Có khả năng chòu cắt

Ncbl  = Rcbl bFblnc 

180.86 kN

Có khả năng chòu kéo

Nkbl  = FthblRkbl 

98 kN

Số lượng bulon cần thiết sơ bộ

n=

Chọn và bố trí như hình vẽ

Sơ đồ tính liên kết bulon

3

R=

chọn

8.8

n= 10


h1

h2

h3

h4

h5

b

b1

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

0

10

20

30

40

20

10

Lực kéo tác dụng vào 1 bulon ở dãy ngoài cùng do moment và lực dọc phân
bố vào xem tâm quay trùng với hàng bulon trong cùng

Nb max =

M  h5 N
 
2 h2i n

75.17 kN



<

Nkbl  

98 kN

<

Ncbl  

180.86 kN

Bulon đủ khả năng chòu lực kéo lớn nhất
Lực cắt phân bố cho 1 bulon

Qbl =

Q
=
n

25.3 kN

Bulon đủ khả năng chòu cắt
Chiều dày tấm bích được tính toán từ đk chòu uốn và lấy giá trò lớn hơn trong 2 giá
trò sau

t =1.1

b1Nbmax

(b + b1)f

1.17 cm

và

t =1.1

b1

N

Ni = Nbmax
Vậy chọn

4.4

t=

i

(b + b1)f

=

1.3 cm

hi
h5

1.4 cm

Liên kết kèo-kèo
Liên kết kèo-cột thông qua các bulon và mặt bích
Bulon được chọn và bố trí trước theo y/c cấu tạo như sau
Nội lực tại liên kết lấy trong TH25 (Envelope)
M=

11518 kN.cm

N=

-16.2 kN

Q=

525 kN

Sơ bộ chọn bulon

d=

20 mm

có

Ncbl  

180.86 kN

có

Nkbl  =

98 kN

cấp độ bền

R=

Sơ đồ tính bulon

8.8

Số lượng bulon cần thiết sơ bộ
n=

5

chọn

n= 12

h1

h2

h3

h4

h5

b

b1

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

0

0

0

30

40

20

10

Lực kéo lớn nhất phân bố vào 1 bulon ngoài cùng xem tâm quay trùng với
hàng bulon trên cùng

Nb max =

M  h5 Ncos Qsin




n
n
2 h2i

97.3 kN



<

Nkbl  =

98 kN

Ncbl  

180.86 kN

Bulon đủ khả năng chòu lực kéo lớn nhất
Lực cắt phân bố cho 1 bulon

Qbl =

Q
=
n

43.75 kN

<

Bulon đủ khả năng chòu cắt
Chiều dày tấm bích được tính toán từ đk chòu uốn và lấy giá trò lớn hơn trong 2 giá
trò sau

t =1.1

b1Nbmax

(b + b1)f

1.33 cm

và

t =1.1

b1

N

Ni = Nbmax
Vậy chọn
4.5

t=

i

(b + b1)f

=

1.76 cm

hi
h5

2 cm

Liên kết cột - móng
Chân cột liên kết khớp với móng
Nội lực tại chân cột
TH 1

Nmax=

500 kN

Mx=

Mxmax=

TH 2

0 kN.cm

N=

0 kN.cm

300 kN

Diện tích sơ bộ của bản đế xác đònh từ đk chòu ép cục bộ của bê tông móng

Abd 

N
 Rb,loc

 

trong đó

1

Xem ứng suất trong bê tông mong
phân bố đều

Rb,loc = bRb

b = 3
Bê tông sử dụng

B20

alpha =1 khi mác bê tông < B25

Am
 1.5
Abd

có Rb=

Sơ bộ chọn 1.1-1.2

2
1.15 kN/cm

Vậy diện tích sô bộ bản đế là:
2

TH 1

Abd=

395.26 cm

TH 2

Abd=

237.15 cm

2


Diện tích bản đế chọn theo kích thước chân cột và sự bố trí bulon như sau

L=

40 cm

B=

20 cm

Bản đế thỏa mãn điều kiện chòu ép
Chiều dày bản đế tính toán với trường hợp sườn cứng được bố trí như hình trên

tbd 

6Mmax
f c

Mmax=max(Mi)
Mi =  b i di2

Sơ đồ tính ứng suất ô bản đế
Ứng suất phân bố vào ô bản đế theo sơ đồ bố trí bên trên
TH 1

TH 2

 max =

N 6M
+

BL BL2

 min =

N 6M


BL BL2

0.63 kN/cm

2

 max =

N 6M
+

BL BL2

2
0.63 kN/cm

0.38 kN/cm

2

2
N
6M
0.38kN/cm



min =
BL
BL2

Moment phân bố vào ô bản đế theo sơ đồ bố trí bên trên

Sơ đồ tính ô bản đế số 1


Ô bản số 1 có
Xét tỷ số

a=

20 cm

b=

10 cm

a/b=

0.5

b 

0.06 tra bảng 2.4

sách " Thiết kế khung thép nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhòp - TS Đoàn Tuyết Ngọc "

TH 1

M1 =  b max d12 

TH 2

M1 = b max d12 

2
15.12 kN/cm
2
9.12 kN/cm

Chiều dày bản đế tối thiểu
TH 1

tbd=

2.13 cm

TH 2

tbd=

1.65 cm

Vậy chọn bản đế có chiều dày

tbd=

2 cm

Bulon neo chọn theo cấu tạo cho chân cột lk khớp với móng, chọn 4M24