Đồ án kết cấu thép 2 Ngô Vi Long Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Mục Lục
1.

SỐ LIỆU THIẾT KẾ ....................................................................................................................... 3

2.

KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG ........................................................................... 4

3.

2.1.

Theo phương đứng .................................................................................................................... 4

2.2.

Theo phương ngang................................................................................................................... 4

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG ....................................................................... 5
3.1.

Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) ............................................................................................ 5

3.2.

Hoạt tải mái ............................................................................................................................... 5

3.3.

Tải trọng gió. ............................................................................................................................. 6

3.4.

Hoạt tải cẩu trục ........................................................................................................................ 7

3.4.1.

Áp lực đứng của cầu trục : ................................................................................................. 7

3.4.2.

Lực hãm ngang của cầu trục. ............................................................................................. 9

4.

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC ................................................................................................................... 11

5.

THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN. ............................................................................................ 18
5.1.

Thiết kế xà gồ mái ................................................................................................................... 18

5.2.

Thiết kế tiết diện cột ................................................................................................................ 20

5.2.1.

Xác định chiều dài tính toán ............................................................................................ 20

5.2.2.

Chọn và kiểm tra tiết diện. ............................................................................................... 20

5.3.

6.

Thiết kế tiết diện xà ngang. ..................................................................................................... 23

5.3.1.

Đoạn xà 6.5m ( tiết diện thay đổi) ................................................................................... 23

5.3.2.

Đoạn xà 10m ( tiết diện không đổi) ................................................................................. 26

THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT. .......................................................................................................... 27
6.1.

Vai cột: .................................................................................................................................... 27

6.2.

Chân cột................................................................................................................................... 30

6.2.1.

Tính toán bản đế............................................................................................................... 30

6.2.2.

Tính toán dầm đế. ............................................................................................................ 31

6.2.3.

Tính toán sườn A ............................................................................................................. 32

6.2.4.

Tính toán sườn B.............................................................................................................. 33

6.2.5.

Tính toán bu lông neo ...................................................................................................... 33

6.2.6.

Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế. ............................................................ 34

6.3.

Liên kết cột với xà ngang ........................................................................................................ 34

6.3.1.

Tính toán bulông liên kết ................................................................................................. 35

6.3.2.

Tính toán mặt bích ........................................................................................................... 36

6.3.3.

Tính toán đường hàn tiết diện cột ( xà ngang ) với mặt bích ........................................... 36

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

6.4.

Mối nối đỉnh xà ....................................................................................................................... 37

6.5.

Mối nối xà ............................................................................................................................... 39

6.6.

Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang .................................................................... 39

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, với các số liệu sau:
- Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I)
- Số lượng cầu trục:

2 chiếc

- Sức nâng của cầu trục:

Q =16 T

- Chế độ làm việc trung bình
- Nhịp khung,thiết kế theo nhịp cầu trục:
- Chiều dài nhà:

66 m

- Bước cột:

B =6m

- Cao trình đỉnh ray:

H = 8.2 m

- Độ dốc mái:

i=15%

- Vật liệu thép CT34s có:

Lk= 31m

f = 21 kN/cm2;
fv = 12kN/cm2;
fc = 32kN/cm2

- Mô đun đàn hồi E  2.1 105 MPa 
- Vùng gió II-B
- Hàn tay, dùng que hàn N42,bulông cấp độ bền 8.8
- Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb=1.15 kN/cm2
- Kết cấu bao che :Tường xây gạch cao 1,5m ở phía dưới, quay tole ở phía trên,mái tole

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 3

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
2.1. Theo phương đứng
Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang
H2 = bk + 𝐻𝑘 = 1.19 + 0.4= 1.59 m
Với 𝐻𝑘 = 1.19𝑚 – tra catalo cẩu trục
bk = 0.4 – khe hở an toàn giữa cẩu trục và xa ngang
 Chọn H2=1.6m
Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
H= H1 +H2 +H3 = 8.2+1.6+0= 9.8m
Trong đó: H1- cao trình đỉnh ray H1=8.2m
H3- phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cột ±0.000
Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cẩu trục đén đáy xà ngang.
𝐻𝑡 = 𝐻2 + 𝐻𝑑𝑐𝑡 + 𝐻𝑟 = 1.6+0.5+0.2=2.3 m
Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
Hd =H-Ht=9.8- 2.3=7.5m
2.2. Theo phương ngang.
Chiều cao tiết diện chọn theo yêu cầu độ cứng
1

1

1

1

h =(15 : 20)𝐻=(15 : 20)9.8 =(0.65÷0.49)m
 chọn h=0.6m=60cm
Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0),khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cẩu trục:
Vậy nhịp khung ngang ta chọn
𝐿−𝐿𝐾

𝐿1 =

2

=

33−31
2

=1m

2300

400

Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z =𝐿1 − ℎ = 1 − 0.6 = 0.4𝑚 > 𝑧𝑚𝑖𝑛 =0.18m

1000

31000

9800

7500

Q=16T

1000

33000

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG
3.1. Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải )
Độ dóc mái là i=15%  𝛼=8.53° (cos 𝛼=0.989, sin 𝛼 =0.148)
Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của các mái,trọng lượng bản
thân xà gồ ,trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục.
Trọng lượng bản thân các tấm lợp,lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0.15kN/m2,trọng lượng bản thân xà
ngang chọn sơ bộ 1kN/m.Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang.
1.1∗0.15∗6
0.989

+1.05*1=2.05kN/m

Trọng lượng.của tôn tường và xà gồ tường lấy 0.15kN/m2 .Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột.

1.1*0.15*6*9.8=9,7 kN
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m,quy thành tải tập trung và moment lẹch tâm
đặt tại cao trình vai cột:
1.05*1*6=6.3 kN
6.3*(𝐿1 -0.5h)=6.30.7=4.41 kNm

3.2. Hoạt tải mái
Theo TCVN 2727-1995 ,hoạt tải sửa chữa mái là 0.3kN/m2,hệ số vượt tải 1,3.
Ta quy vể tải trọng phân bố đều trên xà ngang.
1.3∗0.3∗6
0.989

=2.37 kN/m

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 5


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

3.3. Tải trọng gió.
Công trình được giả định ở vùng gió II-B. Áp lực gió tiêu chuẩn 𝑤0 =0.95kN/m2. Hệ số vượt tải 𝛾=1.2.
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và độ dốc mái, ta nội suy bảng III.3 phụ lục,ta được các hệ số khí
động
𝑐𝑒1 = −0.2711; 𝑐𝑒2 = −0.4 ; 𝑐𝑒3 = −0.5 ; 𝑐𝑒 = 0.8
- Tải trọng gió tác dụng lên cột.
- Phần đón gió

1.2*0.95*1*0.8*6=5.47 kN/m
- Phần khuất gió
1.2*0.95*1*0.5*6=3.42 kN/m
- Tải trọng tác dụng trên mái :
- Phía đón gió :
1.2*0.95*1*0.2711*6=1.854 kN/m
- Phía khuất gió
1.2*0.95*1*0.4*6=2.736 kN/m

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Gió Trái

Gió phải
3.4. Hoạt tải cẩu trục
Theo bảng phụ lục II-3,các thông số cầu trục
sức nâng 16 tấn như sau

Nhịp
Lk (m)
31

Chiều

cao
gabarit
Hk
(mm)
1190

Khoảng
cách
Zmin
(mm)
190

Bề
rộng
gabarit
Bk
(mm)
6110

Bề
rộng
đáy Kk
(mm)
5100

Trọng
lượng
cầu
trục
G(T)

21.26

Trọng
lượng
xe con
Gxe (T)

Áp lực
Pmax
(kN)

Áp lực
Pmin
(kN)

1,301

134

52.3

Tải trọng tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang xác định như sau :
3.4.1. Áp lực đứng của cầu trục :
Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác
định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu
SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 7

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất ,xác định được các tung độ 𝑦𝑖 của đường ảnh hưởng,từ đó
xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột :
𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝑛𝑐 ∗ 𝛾𝑝 ∗ ∑ 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑦𝑖 =0.85*1.1*134*1.982=248.325 kN
𝐷𝑚𝑖𝑛 = 𝑛𝑐 ∗ 𝛾𝑝 ∗ ∑ 𝑃𝑚𝑖𝑛 𝑦𝑖 =0.85*1.1*52.3*1.982=96.921 kN
Trong đó. ∑ 𝑦𝑖 =1+0.15+0.832=2.32
Các lực 𝐷𝑚𝑎𝑥 , 𝐷𝑚𝑖𝑛 thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột,do đó sẽ lệch tâm so với
trục cột là e=𝐿1 − 0.5ℎ ≈0.75m.Trị số của các moment lệch tâm tương ứng
𝑀 𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 . 𝑒 =248.325*0.75=186.244 kNm
𝑀 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑚𝑖𝑛 . 𝑒 =96.921*0.75=72.683 kNm

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 8


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Dmax lên cột trái

Dmax lên cột phải
3.4.2. Lực hãm ngang của cầu trục.
Lực hãm ngang tiểu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray :
𝑇1𝑡𝑐 =

0.05(𝑄+𝐺𝑥𝑒 ) 0.05(160+13.01)
𝑛0

=

2

=4.33 kN

Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm ( giả thiết cách vai cột
0,7m)
T=𝑛𝑐 𝛾𝑝 ∑ 𝑇1𝑡𝑐 𝑦𝑖 =0.85*1.1*4.33*1.982=8.024 kN
SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Lực hãm lên cột trái

Lực hãm lên cột phải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 10

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Nội lực do tĩnh tải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Nội lực do hoạt tải trái

Trang 11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Nội lực do hoạt tải phải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

GVHD: NGÔ VI LONG

Nội lực do hoạt tải chất đầy

Trang 12


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

Nội lực do gió phải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

GVHD: NGÔ VI LONG

Nội lực do gió trái

Trang 13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Nội lực do áp lực đứng

Nội lực do áp lực đứng

của cầu trục lên cột trái

của cầu trục lên cột phải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 14


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Nội lực do lực hãm ngang

Nội lực do lực hãm ngang

của cầu trục lên cột trái

của cầu trục lên cột phải

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG
BẢNG THỐNG KÊ NỘI LỰC
(đơn vị : kN,kNm)
Phương án chất tải

Cấu
kiện

Tiết
diện

Nội
lực

Tĩnh tải
1

Chân
cột
Dưới
vai
Cột
Trên
vai
Đỉnh
cột
Đầu xà
Xà 1
Cuối xà

Đầu xà
Xà 2
Cuối xà

M
N
V
M
N
V
M
N
V

M
N
V
M
N
V
M
N
V
M
N
V
M
N
V

184.85
-70.31
-42.20
-131.68
-63.88
-42.20
-127.27
-57.58
-42.20
-224.34
-55.61
-42.20
-224.34
-48.55

-39.14
-27.80
-45.81
-20.87
-27.80
-45.81
-20.87
46.08
-41.74
6.26

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Hoạt tải
mái trái
2
46.35
-31.69
-18.14
-89.73
-31.69
-18.14
-89.73
-31.69
-18.14
-131.46
-31.69
-18.14
-131.46
-22.65

-28.65
6.23
-20.33
-13.25
6.23
-20.33
-13.25
20.36
-16.78
10.45

Hoạt tải
mái phải
3
113.59
-7.85
-18.14
-22.49
-7.85
-18.14
-22.49
-7.85
-18.14
-64.22
-7.85
-18.14
-64.22
-19.11
-5.07
-30.90

-19.11
-5.07
-30.90
-19.11
-5.07
20.36
-19.11
-5.07

Hoạt tải
cả mái
4
159.94
-39.54
-36.29
-112.22
-39.54
-36.29
-112.22
-39.54
-36.29
-195.69
-39.54
-36.29
-195.69
-41.75
-33.72
-24.67
-39.44
-18.32

-24.67
-39.44
-18.32
40.73
-35.89
5.38

Gió trái
5
-372.70
35.45
86.06
118.88
35.45
45.02
118.88
35.45
45.02
207.96
35.45
32.44
207.96
37.34
30.25
49.20
37.34
18.06
49.20
37.34
18.06

-38.64
37.34
-0.69

Gió phải Dmax trái Dmax phải
6
38.10
40.29
-3.26
109.82
40.29
22.39
109.82
40.29
22.39
170.36
40.29
30.26
170.36
35.90
35.35
-2.89
35.90
17.37
-2.89
35.90
17.37
-38.64
35.90
-10.30

7
-5.56
-247.24
-14.35
-113.18
-247.24
-14.35
73.07
1.09
-14.35
40.06
1.09
-14.35
40.06
-14.03
3.20
19.00
-14.03
3.20
19.00
-14.03
3.20
-13.40
-14.03
3.20

T phải

T trái

8

9

72.10
-98.01
-14.35
-35.51
-98.01
-14.35
37.17
-1.09
-14.35
4.17
-1.09
-14.35
4.17
-14.35
1.05
-2.75
-14.35
1.05
-2.75
-14.35
1.05
-13.40
-14.35
1.05

0.34
-5.70
-34.10
0.34
-5.70
8.65
0.34
-5.70
8.65
0.34
2.32
8.92
2.25
-0.68
-8.92
2.25
-0.68
-4.43
2.25
-0.68
-4.43
2.25
-0.68
2.48

9'
-0.34
5.70
34.10
-0.34

5.70
-8.65
-0.34
5.70
-8.65
-0.34
-2.32
-8.92
-2.25
0.68
8.92
-2.25
0.68
4.43
-2.25
0.68
4.43
-2.25
0.68
-2.48

10
-20.39
0.34
2.32
-2.96
0.34
2.32
-2.96
0.34

2.32
2.39
0.34
2.32
2.39
2.35
-0.01
2.43
2.35
-0.01
2.43
2.35
-0.01
2.48
2.35
-0.01

10'
20.39
-0.34
-2.32
2.96
-0.34
-2.32
2.96
-0.34
-2.32
-2.39
-0.34
-2.32

-2.39
-2.35
0.01
-2.43
-2.35
0.01
-2.43
-2.35
0.01
-2.48
-2.35
0.01

Trang 16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG
BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC
(đơn vị : kN,kNm)

Cấu
kiện

Tiết diện

Nội lực

Chân cột

M
N
V

Dưới vai

M
N
V

Cột
Trên vai

M
N
V

Đầu xà

M
N
V

Cuối xà

M
N
V

Đầu xà

M
N
V

Cuối xà

M
N
V

Xà
10m

Tổ hợp cơ bản 2

Mmax , N tư Mmin , Ntư Nmax , Mtư Mmax , N tư Mmin , Ntư Nmax , Mtư

M
N
V

Đỉnh cột

Xà
6.5m

Tổ hợp cơ bản 1

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

1,4
344.79
-109.86
-78.49
1,5
-12.80
-28.43
2.82
1,5
-8.39
-22.13
2.82
1,5
-16.38
-20.16
-9.77
1,5
-16.38
-11.21
-8.90
1,5
21.41
-8.47
-2.81
1,5
21.41
-8.47
-2.81

1,4
86.81
-77.62
11.64

1,5
-187.85
-34.86
43.86
1,7,9'
-245.20
-305.42
-65.21
1,4
-239.49
-97.13
-78.49
1,4
-420.02
-95.15
-78.49
1,4
-420.02
-90.30
-72.86
1,3
-58.70
-64.91
-25.94
1,3

-58.70
-64.91
-25.94
1,5
7.45
-4.40
5.57

1,7,9
1,4,6,8,10 1,5,7,9'
179.63
446.32 -155.89
-323.25 -158.16 -255.79
-90.65
-92.80
53.03
1,7,9
1,4,7,9'
-244.51
-357.42
-316.82
-344.96
-47.90
-101.49
1,4
1,5,7,9
-239.49
45.79
-97.13
-29.83

-78.49
-6.81
1,4
1,5,7,9
-420.02
-0.81
-95.15
-20.64
-78.49
-17.89
1,4
1,5,7,9
-420.02
0.91
-90.30
-28.18
-72.86
-17.07
1,4
1,2,5,7,9 1,3,8,6,10
-52.47
48.27
-62.87
-85.25
-41.48
-45.73
-39.19
-15.96
-8.85
1,4

1,2,5,7,9 1,3,6,8,10
-52.47
41.22
-62.87
-85.25
-43.75
-45.73
-39.19
-17.64
-8.85
1,4
1,2,4
1,5,7,9'
86.81
101.06
-2.77
-77.62
-89.14
-20.14
11.64
20.51
6.29

1,4,7,9
324.10
-333.54
-118.46
1,4,7,9
-334.23
-327.11

-79.99
1,4,8,10'
-192.16
-94.46
-89.87
1,4,8,10'
-394.55
-91.87
-85.69
1,4,8,10'
-398.85
-101.15
-68.54
1,4,8,10'
-54.66
-96.33
-36.41
1,4,8,10'
-54.66
-96.33
-36.41
1,4,8,10'
68.44
-89.07
12.06

Trang 17


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

5. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN.
5.1. Thiết kế xà gồ mái
Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái và trọng lượng bản thân của xà gồ,lớp mái và xà gồ
chọn trước. Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của xà gồ.
Tấm lợp mái : chọn như sau :
-

Các thông số kỹ thuật :
Số hiệu

Chiều dày (mm) Trọng lượng 1 tấm (kN/m2) Diện tích 1 tấm (m2)

C10 - 1000 - 0.6


0.6

0.056

6

Xà gồ : ta chọn xà gồ hình chữ C,là loại xà gồ được chết tạo từ thép hình dập nguội
- Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ C
Tiết diện

8CS4  105


-



Ix

Wx

Iy

Wy

Trọng lượng

Chiều dày

Diện tích

(cm4)

(cm3)

(cm4)

(cm3)

(kN/m)

(mm)

(cm2)

774.19

77.419

156.50

12.09

0.0893

2.7

11.48

Tải trọng tác dụng lên xà gồ
Tải trọng tác dụng lên xà gồ gôm : tải trọng tôn lợp mái,tải trọng bản thân xà gồ tải trọng do
hoạt tải sửa chữa mái :
Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng
là a=1.5m
1.5
Vậy khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là
 1.51 m 
cos8.53
Tĩnh tải
Vật liệu mái

Hệ số vượt tải

Tải trọng tiêu chuẩn

Tải trọng tính toán

1 lớp tôn lợp mái

1.1

0.056(kN/m2)

0.062(kN/m2)

Xà gồ mái 8CS4  105

1.05

0.0893(kN/m)

0.094(kN/m)



Hoạt tải : hoạt tải sữa chữa lấy ptc = 0.3 kN/m2 với hệ số vượt tải n= 1.3



Tải trọng tác dụng lên xà gồ C(8CS4×105)

 p tt  0.3  1.3  0.39  kN / m2 

qtc   0.056  0.3   1.51 0.0893  0.627  kN / m
qtt   0.062  0.39   1.51 0.094  0.776  kN / m 



Kiểm tra lại xà gồ đã chọn

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 18


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sữa chữa được tính toán như cấu kiện
chịu uốn xiên.
Ta phân loại tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo 2 phương trục x-x tạo với phương
ngang một góc  = 8.53 o.
Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y

qx tc  qtc  cos   0.627  cos8.530  0.62  kN / m 
qy tc  qtc  sin   0.627  sin8.530  0.093  kN / m 
qx tt  qtt  cos   0.776  cos8.530  0.767  kN / m 
qy tt  qtt  sin   0.776  sin8.530  0.115  kN / m 
-

Theo điều kiện bền

  x  y 

Mx My

 f c
Wx Wy

Với c = 1 hệ số điều kiện làm việc

f  21 kN/cm2 -cường độ của thép xà gồ
Xà gồ tính toán theo 2 phương đều là dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang moment đạt giá trị
lớn nhất ở giữa nhịp.

qx ttB2 0.767  6002  102
Ta có: Mx 

 345.15  kNcm
8
8
My 

qy ttB2
32



0.115  600 2  10 2
 12.93  kNcm 
32

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 19


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

   x  y 

GVHD: NGÔ VI LONG

345.15 12.93

 5.227kN / cm2  f c  21kN / cm2
77.419 12.09

Độ võng:

 
1
 
 5.10 3
B  B  200

5 qx tcB4
5 0.62  10 2  600 4



 0.669  cm

ta có :  y 
384 EIx
384 2.1 10 4  774.19


 0.669

 1.11 10 3  5  10 3
B 600

Vậy xà gồ đảm bảo được điều kiện độ võng.
5.2. Thiết kế tiết diện cột
5.2.1. Xác định chiều dài tính toán
Chọn phương án cột tiết diện không đổi,với tỷ số độ cứng của xà và cột giả thiết bằng nhau ,ta
có :
𝐼

𝐼

9,8

𝑛 = ( 𝑥𝑎
) : ( 𝑐ộ𝑡
)=1. 33 = 0.297
𝐿
𝐻
Ta có :
𝑛+0.56

µ=√𝑛+0.14 = 1.4

vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức :
𝑙𝑥 =µ.H=1.4*9.8=13.5
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt khung phẳng 𝑙𝑦 lấy bằng khoảng cách giữa các
điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà ( dầm cẩu trục,giằng cột,xà ngang…). Giả
thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cào trinh +4.1m,tức là khoảng cách giữa phần
cột tính từ mặt móng đến dầm hãm,nên 𝑙𝑦 = 4.1𝑚
5.2.2. Chọn và kiểm tra tiết diện.
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán :
N= -327.11kN
M= -334.23 kNm
V= -79.99 kN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4,7,9 gây ra.
Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng :
1

1

ℎ = (15 ÷ 20) 𝐻 =(0.65 ÷ 0.49) m vậy ta chọn h=60cm
Bề rộng tiết diện cột chon theo các điều kiến cấu tạo và độ cứng
𝑏𝑓 =(0.3 ÷ 0.5)ℎ= (0.18 ÷ 0.3)𝑚
1

1

𝑏𝑓 =(20 ÷ 30) 𝑙𝑦 = (0.205 ÷ 0.1367) m  chọn 𝑏𝑓 =25 cm
SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 20

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sợ bộ như sau :
𝑁

𝑀

𝐴𝑦𝑐 =𝑓𝑦 [1,25 + (2.2 ÷ 2.8) 𝑁ℎ]=

327.11

𝑐

21∗1

[1,25 + (2.2 ÷ 2.8)

334.23∗102
327.11∗60

]=(77.828÷93.744) cm2

Bề dày bản bụng :
1

1

𝑡𝑤 =(70 ÷ 100) ℎ ≥0.6cm  chọn 𝑡𝑤 =0.8 cm

Tiết diện cột chọn như sau
- Bản cánh : (1.2*25) cm
- Bản bụng : (0.8*57.6) cm
Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn :
A=0.8*57.6+2(1.2*25)=106.08 𝑐𝑚2
0.25∗0.63

𝐼𝑥 =

− 2[

12
0.576∗0.0083

𝐼𝑦 =

12

𝐼

0.5∗(0.25−8∗10−3 )∗0.5763

+ 2*

12
0.0012.0.253
12

]=64609 𝑐𝑚4

= 3127 𝑐𝑚4

64609

𝑖𝑥 = √ 𝐴𝑥 = √106.08 = 24.679 𝑐𝑚
𝑙

𝜆 𝑥 = 𝑖𝑥 =

13.72∗102

𝑥

24.679

= 55.59 < [𝜆]=120
21

𝑓

𝜆𝑥 = 𝜆𝑥 √𝐸 =55.59 *√2.1∗104 =1.7579
mx 

M A
N Wx



𝑊𝑥 =

2∗64609
60

𝐼𝑦

= 2153.633 𝑐𝑚3

3127

𝑖𝑦 = √ 𝐴 = √106.08 = 5.429 𝑐𝑚
𝑙𝑦

4.1∗102

𝑦

5.429

𝜆𝑦 = 𝑖 =
𝑓

=75.52< [𝜆]=120
21

𝜆𝑦 = 𝜆𝑦 √𝐸 = 75.52 *√2.1∗104 =2.388

334.23 102 106.08

 5.033
327.11

2153.633

Tra bảng IV.5 phụ lục –với loại tiết diện số 5
Với A f / Aw  0.5;  (1.75  0.1mx )  0.02(5  mx ) x
= (1.75-0.1*5.033)-0.02(5-5.033)*1.7579= 1.363
Với A f / Aw  1;  (1.9  0.1mx )  0.02(6  mx ) x
=(1.9-0.1*5.033)-0.02(6-5.033)*1.7579= 1.28273
1.2* 25
 0.651 nội suy ta có  =1.28273
Với A f / Aw 
0.8*57.6
Từ đó me  .mx  1.28273*5.033  6.456  20  không cần kiểm tra bền
Với  x =1.7579 và me =6.456 ,tra bảng IV.3 phụ lục,nội suy ta có e =0.1806
Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức sau
N
327.11
x 

 17.074( kN / cm 2 )  f  c  21( kN / cm 2 )
e A 0.1806 106.08
- Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số moment ở
đoạn 1/3 cột dưới kể từ phía có moment lớn hơn. Vì cặp nội lực dừng để tính toán cột là tiết diện ở
dưới vai và do các trường hợp tải trọng 1,4,8,10 gây ra nên trị số của moment tại tiết diện chân cột
tương ứng là:
SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 21


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

184.85+0.9*(159.94-5.56+0.34)=324.1 kN.m
Vậy trị số của moment tại 1/3 chiều cao cột dưới,kể từ tiết diện vai cột:
M = 334.23 

324.1  (334.23)  114.787
3

kNm

M
)=max(-114.787;-167.115)=-167.115 kNm
2
Tính độ lệch tâm tương đối theo M ´ :

Do đó:

M ´ =max( M ;

mx 

M ´ A 167.115 102 106.08

.
 2.516
N Wx
327.11
2153.633

Do mx =2.516 < 5 nên ta có c 


;
1   mx
E
2,1.104
 3.14
 99   y  75.52
f
21

ở trên :  =1 vì

c  3.14

theo bảng 2.1 ta có:

  0, 65  0.05mx  0.65  0.05  2.516  0.7758

từ đó:

c


1

 0.3388
1   mx 1  0.7758  2.516

với  y =75.52 tra bảng phụ lục IV.2, nội suy ta có  y =0.746
Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phưởng được kiểm tra theo công
thức sau:
N
327.11
y 

 12.2  f  c  21(kN / cm2 )
c y A 0.3388*0.746*106.08
Điều kiện ổn định cục bộ của các bản cánh và bản bụng cột được kiểm tra như sau:
-

Với bản cánh cột :

b 
bo 0.5.(25  0.8)
2,1.104

 10.08   o   (0.36  0.11.7579) 
 16.943cm2
tf
1.2
t
21
 f 

b 
E
Ở trên ,vì 0.8<  x =1.7579 < 4 nên tính theo công thức  o   (0.36  0.1  x ) 

f
 t f 
-

Với bản bụng cột : do mx =5.033 > 1;  x =1.7579 <2 và khả năng chịu lực của cột được quyết

định bởi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn (  x   y ) nên ta có.

 hw 
2
E
2,1.104
2

(1.3

0.15

)

(1.3

0.15

1.7579
)
 55.768
x
 
f

21
 tw 
hw 57.6
2,1.104

 72  3.1
 98
Ta có
tw
0.8
21

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 22


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

 hw  57.6
2,1.104


72

2.3
 73 vậy ta không cần đặt vách cứng
 

21
 tw  0.8
Tuy nhiên

h 
hw 57.6

 72   w   55.768 , do vậy bản bụng cột bị mất ổn định cục bộ,coi
tw
0.8
 tw 

như chỉ còn phần bản bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn lại làm việc.Bề rộng của phần
bụng cột này là

h 
C1  0.85tw  w   0.85*0.8*55.768  37.922
 tw 
Diện tích tiết diện cột ,không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ:
A´=2*1.2*25+2*0.8*37.922=120.6752 cm 2 > 106.08 cm 2
 Không cần kiểm tra lại điều kiện ổn định tổng thể
Chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cột trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái tiêu chuẩn là
 x  0.017781  0.049402  0.031621m
 x 0.031621 0.968
1



H
9.8

300
300
vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu.

5.3. Thiết kế tiết diện xà ngang.
5.3.1. Đoạn xà 6.5m ( tiết diện thay đổi)
Từ bảng tổ hợp chọn cặp nội lực tính toán

N= -90.3 kN
M= -420.02 kN.m
V= 72.86kN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4 gây ra.
Momen chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang :

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 23


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

M 420.02  10 2
W 

 2000.095  cm3 
f c
21 1
yc

x

Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu:

Wxyc
2000.095
hk
 (1.15  1.2) 
  57.5  60.001 cm
tw
0.8
Chọn h=60cm
Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt :

t w  0.8cm 

3 V
3
72.86
 
 0.152  cm 
2 hw fv  c 2 60  12  1

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang :

A  bf t f 
yc
f

yc

 yc h t wh3w  2 
60 0.8  57.6 3 
2
  Wx 
  2000.095  

 27.34  cm2 


2
2
2 12  hf 
2
12
 58.8


Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ kích thước tiết diện của bản cánh được chọn là

 t f  1.2  cm 

b f  25  cm 
Tính lại các đặc trưng hình học

A  t whw  2t f b f  0.8 * 57.6  2 *1.2 * 25  106.08  cm2 
 0.5  b f  t w  h3w  25 * 603
 0.5 *  25  0.8  * 57.6 3 
b f h3
4

Ix 
 2
 2

  64608.998  cm 
12
12
12
12




2I 2 * 64608.998
Wx  x 
 2153.633  cm3 
h
60
M A 420.02 *10 2 106.08
mx 

*
 22.91
N Wx
90.3
2153.633
Do mx=22.91>20 => me   * mx  20;(  1)  kiểm tra bền theo công thức sau

N M
90.3 420.02 *10 2

x  


 20.35  f c  21 kN / cm2 
A n Wx 106.08 2153.633
Tại tiết diện đầu xà có momen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại
chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo:

 td  12  312  1.15f c
Trong đó:
SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 24


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2

GVHD: NGÔ VI LONG

M hw 420.02  102 57.6
1 

*
 18.723  kN / cm2 
Wx h
2153.633
60
Sf  25 *1.2 *

 60  1.2   882

 cm 
3

2
VS
72.86 * 882
 1  f 
 1.243  kN / cm2 
Ix t w 64608.998 * 0.8



Vậy  td  18.7232  3 *1.2432  18.846  1.15f c  24.15 kN / cm2



Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng

b0 0.5  (25  0.8)
1 E
2.1 10 4

 10.08 
 0.5 
 15.81
tf
1.2
2 f
21

hw 57.6
E
2.1 10 4

 72  5.5 
 5.5 
 174
tw
0.8
f
21
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén ( không phải đặt sườn dọc)

hw 57.6
E
2.1 10 4

 72  3.2 
 3.2 
 101
t w 0.8
f
21
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp pháp và ứng suất tiếp (không
phải kiểm tra các ô bụng)
Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng

Trang 25