Đồ án Kết cấu thép 2 cô Thuỷ Đại học Bách Khoa TPHCM

KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

+ĐỒ ÁN MƠN HỌC

KẾT CẤU THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

1. CÁC SỐ LIỆU CỦA ĐỒ ÁN:
-Nhòp nhà : L = 21 m
-Sức cẩu của cần trục: Q = 50 T
-Cao trình đỉnh ray: Hr = 8.4 m
-Mặt bằng công trình có chiều dài 90 m, bước khung B = 6 m
-Vật liệu lợp: panen
-Xưởng có hai cầu trục có cùng sức trục, cùng chế độ làm việc trung bình
-Đặc điểm vò trí xây dựng: TPHCM
-Tuổi thọ công trình: 50 năm
-Vật liệu thép: f = 220 MPa , fu = 340 MPa , E = 21x104 MPa , ρ = 7.85 T/m2
-Que hàn ∋42 , hàn tay, Bulông có độ bền lớp (4.6)
-Bêtông móng có cấp độ bền chòu nén: B15

2. CÁC SỐ LIỆU TRA BẢNG:
Từ các số liệu ban đầu: L , Q tra catologue của cầu trục để chọn ra cầu trục phù hợp
-Loại ray phù hợp: KP80 , nhịp Lk=19.5m
-Chiều cao gabarit của cầu trục: Hk = 3150 mm
-Bề rộng của cầu trục Bk = 6650 mm ( kích thước gabarit tính theo phương dọc nhà của cầu trục)
-Khoảng cách giữa hai trục bánh xe của cầu trục K = 5250 mm
-Kích thước B1 = 300 mm kể từ tim ray cho đến mép ngoài của cầu trục (dùng để tính toán khe
hở giữa cầu trục và mép trong cột trên)

-Ptomax = 45.0 T
-Ptomin = 10.8 T
-Trọng lượng xe con: 18 T
-Trọng lượng cầu trục: 61.5 T
3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG:
3.1.Yêu cầu:
- Phải đảm bảo sự vận hành của cầu trục
- Phải đảm bảo chiều cao thông thủy để thuận tiện trong sản xuất
- Phải đảm bảo nhòp của cầu trục Lk
3.2 Xác đònh kích thước theo phương đứng:
Nhiệm vụ: Xác đònh chiều cao của phần cột trên và phần cột dưới
 Chiều cao của phần cột dưới được xác đònh theo công thức:
Hd = Hr + hm – hr - hdct
Trong đó:
Hr – Cao trình đỉnh ray
hr – Chiều cao ray và đệm ray
Chọn sơ bộ hr = 200 mm.
SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

hm – Phần cột chôn ngầm dưới mặt nền hoàn thiện
hdct - Chiều cao tiết diện dầm cầu chạy

hdct = ( 1/6 – 1/10 )B = ( 1/6 -1/10 )6000 = ( 600 – 1000 ) mm
Chọn hdct = 1000 mm
Hd = Hr + hm – hr - hdct = 8400 + 0 – 200 – 1000 = 7200 mm = 7.2 m
Chọn Hd = 7200 mm
 Chiều cao của phần cột trên được xác đònh theo công thức:
1
× 21000 +200) = 4655 mm
Ht = hdct + hr + Hc + ∆ = 1000 + 200 + 3150 + (
200
Chọn Ht = 4700 mm
Hc-Khoảng cách từ mặt ray đến đỉnh cao nhất của xe con.
∆-Độ võng của dàn mái.
3.3 Xác đònh kích thước theo phương ngang nhà:
 Chiều cao tiết diện cột theo yêu cầu cấu tạo
 Cột trên: ht = ( 1/10 – 1/15 )Ht = ( 1/10 – 1/15 )x4600 = (307– 460 ) mm
→ Chọn ht = 400 mm
 Cột dưới: hd = ( 1/8 – 1/14 )Hd = ( 1/8 – 1/14 )x7400 = ( 529 – 925 ) mm
→ Chọn hd = 900 mm
Khoảng cách a từ mép ngoài đến trục đònh vò được lấy là: 0 ; 250 ; 500 mm. Đối với những nhà
có sức trục nhỏ hơn 75 tấn, chế độ làm việc trung bình thì nên chọn a = 250 mm
 Khoảng cách từ tim ray cho tới trục đònh vò:
L − Lk 21000 − 19500
=
= 750 mm
λ=
2
2
Để cầu trục làm việc an toàn theo phương dọc nhà, khoảng cách λ từ tim ray cho tới trục đònh vò
phải thoã mãn điều kiện:
λ ≥ B1 + (ht – a) + D

Trong đó:
B1 – Phần đầu cầu trục từ ray đến mép ngoài lấy theo catologue cầu trục
D – khe hở an toàn giữa cầu trục và cột lấy bằng 60 -75 mm.
Gsử:
•Trục đònh vò ở mép ngoài cột trên : D = λ − ht − B1 = 750 − 400 − 300 = 50 < 70 (không thỏa)
h
D = λ − t − B1 = 750 − 400 / 2 − 300 = 250 > 70 (thỏa)
• Trục đònh vò ở tim cột trên :
2
λ = 750 mm = B1 + (ht – a) + D = 300 + (450 -250) + 250 = 750mm
Vậy trục đònh vò nằm trùng tim cột trên với hd = λ + ht/2 = 750 + 400/2 = 950 mm.
→ Trò số chiều cao tiết diện cột dưới đã chọn là đạt yêu cầu .
1
1
1
( ≥ ( : ) H d , ≥ ( H d + H t ) = 600mm )
10 11
20

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

3.4 Kích thước dàn mái và cửa mái:
-Bề rộng cửa mái:Lcm=(1/2-1/3)21000=(7000-10500)mm .Chọn Lcm=9000 mm
- Chiều cao tiết diện đầu dàn: Hđđd=(1500-2200)mm . Chọn Hđd=2000 mm.
- Chiều cao tiết diện cửa mái: Hcm=(1500-2200)mm . Chọn Hcm= 2000 mm.
Chọn độ dốc của mái là i=1/10 cho mái nặng.
3.5 Hệ giằng của nhà công nghiệp:
3.5.1 Nhiệm vụ:
+ Đảm bảo tính bất biến hình của hệ thống kết cấu khung nhà xưởng, ổn đònh hệ khung
khi dựng lắp
+ Giảm bớt chiều dài tính toán các cấu kiện chòu nén
+ Truyền tải trọng theo phương dọc nhà
+ Đảm bảo sự làm việc không gian của hệ thống khung nhà xưởng, nhất là khi chòu lực
hãm của cầu trục
3.5.2 Hệ giằng trong nhà công nghiệp gồm hai hệ thống:
+ Giằng cột: giằng cột trên và giằng cột dưới
+ Giằng mái: giằng trong mặt phẳng cánh trên, giằng trong mặt phẳng cánh dưới và hệ
giằng đứng

SƠ ĐỒ GIẰNG CỬA MÁI

SƠ ĐỒ HỆ GIẰNG CÁNH TRÊN

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

SƠ ĐỒ HỆ GIẰNG CÁNH DƯỚI

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ GIẰNG ĐỨNG CỦA CỬA MÁI

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ GIẰNG CỘT

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

4. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG:
4.1 Tải trọng thường xuyên:
Tải trọng thường xuyên gồm có trọng lượng bản thân của kết cấu, trọng lượng mái, trọng lượng
hệ giằng….các tải này khi tính khung được đưa về thành tải trọng phân bố đều trên xà ngang
 Trọng lượng các lớp mái như sau:
Lớp mái
Tấm panen bêtông cốt thép cỡ lớn
Lớp bêtông nhẹ cách nhiệt dày 4cm
Lớp chống thấm
Các lớp vữa tô trát dày 4cm

Hai lớp gạch lát nem, mỗi lớp dày 3cm
Tổng

Trọng lượng ( daN/m2 )
150
40
10
80
120
tc
q = 400

Hệ số vượt tải
1.1
1.2
1.2
1.2
1.1
tt
q = 453

 Tải trọng tính toán của kết cấu mái và hệ giằng ( trừ phần kết cấu cửa mái):
gtt1 = n x gtc1= 1.2x30 = 36 ( daN/m2 )
 Tải trọng tính toán của kết cấu cửa mái:
gtt2 = n x gtc2= 1.2x15 = 18 (daN/m)
tc
Trong đó: g 1 – tải trọng tiêu chuẩn của kết cấu mái và hệ giằng.
gtc2- tải trọng tiêu chuẩn của kết cấu cửa mái.
n= 1.2 - hệ số vượt tải
Như vậy: Tónh tải tính toán mái gm = 453 + 36 + 18 = 507 ( daN/m2 )

Tónh tải mái được dồn về các khung ngang. Tải trọng các lớp lợp, kết cấu mái và hệ giằng được
coi là một tải phân bố đều trên suốt nhòp nhà xưởng, còn tải trọng kết cấu cửa mái được coi như
phân bố đều trên suốt bề rộng cửa mái.
Quy tải ra thành tải tập trung đặt tại các mắt dàn:
P1= (3/2*6)*(0.36+4.53)=44.01 (kN)
P2= (3*6)*(0.36+4.53) =88.02 (kN)
P3= (4.5/2*6)*0.18+(4.5/2+3/2)*6*(0.36+4.53)=112.46(kN)
P4= (4.5*6)*(0.36+4.53)+4.5*6*0.18=136.89 (kN)
Suy ra Vm = 312.93 KN
 Mm = Vmxe2 = 312.93x0.275 = 86.1 kNm
2
2
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục:Pdcc= α dcc xB = 30 /100*6 =10.8 (KN)

Mdcc=Pdcc x e1=10.8*0.475=5.13 kNm
Suy ra: ∆ m = Mm-Mdcc = 80.93kNm

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

4.2 Tải trọng sữa chữa mái:
Là loại tải trọng do người và thiết bò, vật liệu dùng để sữa chữa mái khi bò hư hỏng, tải trọng

này được cho trong tiêu chuẩn “Tải trọng và tác động 2737 TCVN-1995”
Trường hợp mái lợp vật liệu nặng, giá trò hoạt tải sữa chữa mái lấy bằng 75 daN/m 2. Hoạt tải
mái được tính với hệ số vượt tải γ Q = 1,3 . Mái nghiêng i=1/10.
Hoạt tải mái tính toán: qttht = γ Q .ptc = 1.3 x 75 = 97.986 ( daN/m2 )
Tải tập trung: P1=1.3*0.75*6*3/2= 8.8 KN
P2=1.3*0.75*6*3 = 17.6 KN
P3=1.3*0.75*6*(3/2+4.5/2)= 21.9 KN
P4=1.3*0.75*6*4.5
= 26.3KN
a-TH chất đầy dàn: Msm = Vsm.e2 = 61.425x0.275 = 16.9 kNm
b-TH chất 1/2 dàn : MA = VA.e2 = 15.25 x0.275 = 4.2kNm
MB = VB.e2 = 46.25 x0.275 = 12.7kNm
4.3 p lực của cầu trục lên vai cột và lực hãm của cầu trục:
4.3.1 p lực của cầu trục lên vai cột:
Khi một phía có áp lực lớn nhất Dmax tác dụng, tương ứng phía bên kia lực tác dụng lên
vai cột sẽ là nhỏ nhất Dmin. Từ vò trí bất lợi của bánh xe trên dầm cầu trục ta có:
Dmax = n.nc.Pmax ∑ yi
Dmin = n.nc.Pmin ∑ yi

Trong đó:+ n = 1.2 – hệ số vượt tải .
+ nc =0.9– hệ số tổ hợp xét đến xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của hai cầu
trục hoạt động cùng nhòp.
+ ∑ yi - tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới các vò trí bánh xe cầu trục
+ Pmax (Pmin) – áp lực lớn nhất ( nhỏ nhất ) của một bánh xe cầu trục lên ray khi xe con
mang vật nặng vào sát vò trí cột ( phía bên kia )
Q +G
- Pmax
Pmin =
n0
Trong đó:

Q – sức trục của cầu trục ( 50T )
Từ bảng catologue của cầu trục:
-Ptomax = 45.0 T
-Ptomin = 10.8 T
-Trọng lượng xe con: Gxc = 18 T
-Trọng lượng toàn bộ cầu trục: G = 61.5 T
-Số bánh xe ở một bên ray cầu trục n0 = 2
Q +G
50 +61.5
- Pmax =
- 45 =10.8 ( T )
Pmin =
n0
2

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG
5250

4600

GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY



1400

5250

1400

5250

5250

750

Từ các kích thước của cầu trục: bề rộng B = 6650 mm, khoảng cách giữa các bánh xe
K = 5250 mm chúng ta có thể sắp xếp các bánh xe cầu trục như sơ đồ trên.
y3 = 1
4600
4600
× y3 =
× 1 = 0.767
y2 =
6000
6000
750
750
× y3 =
× 1 = 0.125
y4 =
6000
6000
Dmax = n.nc.Pmax ∑ yi = 1.1 x 0.9 x 450 x ( 1 + 0.767 + 0.125 ) = 842.9( KN )
Dmin = n.nc.Pmin ∑ yi = 1.1 x 0.9 x 108 x ( 1 + 0.767 + 0.125 ) = 202.3 ( KN )

Suy ra : Mmax = Dmax.e2 = 842.9x0.275 = 400.4kNm
Mmin = Dmin.e2 = 202.3x0.275 = 96.1kNm
4.3.2 Lực hãm của cầu trục:
T = n.nc.T1.

∑y

i

Trong đó:
T1 – lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm, được tính bằng công thức:
T0
T1 =
n0
n0 – số bánh xe ở một bên cầu trục
T0 – lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục, tính theo công thức:
f (Q + Gxc )nxc'
Mà
T0 =
nxc
Q – sức trục của cầu trục
Gxc – trọng lượng xe con
nxc' - số bánh xe hãm, thường nxc' =

1
nxc
2

nxc – tổng số bánh xe của xe con

f – hệ số ma sát, lấy f = 0.1 đối với móc mềm và f = 0.2 đối với móc cứng
SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

f (Q + Gxc )nxc'
0.1 × (50 + 18) × 2
T0 =
=
= 3.4 ( T )
nxc
4
T0
3.4
T1 =
=
= 1.7 ( T )
n0
2

T = n.nc.T1. ∑ yi = 1.2 x 0.9 x 1.7 x ( 1 + 0.767 + 0.125 ) = 3.47 ( T )
Lực xô ngang này được đặt cách vai cột 1 m, tức ở cao trình 8.2 m.

13900

1900

2000

-0.6

450
16950

600

2000

4.4 Tải trọng gió:
Công trình được xây dựng tại TPHCM, vùng gió II, ít chòu ảnh hưởng của bão, do vậy áp lực gió
tiêu chuẩn q0 = 83 daN/m2, có trò số không đổi ở độ cao 10m, với độ cao lớn hơn điều chỉnh bằng hệ số
k > 1, lúc này gần đúng có thể coi phân bố dạng hình thang.Tải trọng tính toán tác dụng lên khung tính
theo công thức:
q = n.c.k.q0.B
Trong đó:
n – hệ số vượt tải ( n = 1.3 )
B – bước khung
c – hệ số khí động phụ thuộc vào hình dạng nhà lấy theo tiêu chuẩn
k – hệ số độ cao và đòa hình -0.8
-0.6

21000

Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng đòa hình
( Tiêu chuẩn “ Tải trọng và tác động 2737 – 1995 )

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

Độ cao ( m )
Dạng đòa hình B
3
0.8
5
0.88
10
1.00
15
1.08
20
1.13
30
1.22
+ Hệ số độ cao và đòa hình k:
• Tại độ cao 11.9 m (cánh dưới của dàn vì kèo), đòa hình B: k = 1.0304

• Tại độ cao 13.9 m đòa hình B: k = 1.0624
• Tại độ cao 14.5 m đòa hình B: k = 1.072
• Tại độ cao 16.5 m đòa hình B: k = 1.095
• Tại độ cao 16.95 m đòa hình B: k = 1.0995
Hệ số khí động ( Tiêu chuẩn “ Tải trọng và tác động2737 – 1995 ):
Bảng tra hệ số khí động của mặt khuất gió: c3
H/L
∑B
≤ 0.5
≥2
1
L
≤1
-0.4
-0.5
-0.6
≥2
-0.5
-0.6
-0.6

∑B

90
H 11.9
=
= 4.3 ,
= 0.57
21
L

21
L
Chọn c3 = -0.51.
Bảng tra hệ số khí động các mặt mái đón gió : ce1, và mặt cửa mái khuất gió: ce2
=

α0

Hệ số

0

0.5

1

≥2

0
200

0
+0.2

-0.6
-0.4

-0.7
-0.7

-0.8
-0.8

≤ 600

-0.4

-0.4

-0.5

-0.8

ce1
ce1
ce2

hi / L

α0 = arctg (1/10) = 5.70 ,

h 14.5
=
= 0.69 → ce4 = -0.6
L 21

+ Tải trọng gió phân bố đều trên cột ( H ≤ 10 m ):
qd = n.c.k.q0.B = 1.3 x 0.8 x 1 x 83 x 6 = 517.92 ( daN/m )
qh = n.c.k.q0.B = 1.3 x(-0.51) x 1 x 83 x 6 = 330.174 ( daN/m )

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

+ Khoảng cách từ mặt đất đến đáy vì kèo: h = Hd + Ht = 7.4 + 4.6 = 12 m như vậy vẫn còn một đoạn x
= 1.9 m có lực tác động của gió vào cột phân bố theo hình thang cộng với phần đầu dàn lực gió phân
bố theo hình thang quy về phân bố theo chữ nhật từ 10 m đến13.9 m với k tb=1.0312.
qh1 = n.wn.k.ch.B = 1.3x0.83x1.0312x0.8x6 =5.34kN/m
qh2 = n.wn.k.ch.B = 1.3x0.83x1.0312x0.51x6 =3.4kN/m
+ Toàn bộ phần tải gió tác dụng từ cao trình đáy vì kèo lên đến đỉnh mái được quy về W đ và Wh
, được xác đònh theo công thức:
Wđ = n.q0.B ∑ ci ki hi = 1.3 x 0.83 x 6 x
(+ 0.8) x 1.0624x 2 + (-0.6)x 1.072 x 0.6 +(+ 0.7) x 1.095 x 2 + (-0.8) x 1.0995 x 0.45
= 15.9 (KN)
Wh = n.q0.B ∑ ci ki hi = 1.3 x 0.83 x 6 x
(-0.6 x 1.0624 x 2+ ( -0.6) x 1.072 x 0.6 + ( -0.6 ) x 1.095 x 2+ (-0.51) x 1.0995 x 0.45
=- 20.9(KN)
5. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG :
5.1 Các trường hợp xếp tải và biểu đồ nội lực :
- Giữ nguyên dàn trong sơ đồ tính ,dùng phần mềm Sap tính nội lực .
- Tiến hành tổ hợp tải trọng để có nội lực nguy hiểm nhất tại 4 tiết diện trên cột ( A, B, C , D )

D

C
B

A

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 10


KHUNG NH CễNG NGHIP MT TNG
1/TểNH TAI:ẹễN Về TNH LAỉ KN,m.

LệẽC CAẫT V:

SVTH:PHM TH THY LINH



GVHD:NGUYN TH BCH THY
LệẽC DOẽC N:

MOMENT M:

Page 11


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG
2a/HOẠT TẢI MÁI: ĐƠN VỊ TÍNH LÀ KN,m.

LỰC CẮT V:

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY
LỰC DỌC N:

MOMENT M:

Page 12


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



2b/HOẠT TẢI MỘT NỬA: ĐƠN VỊ TÍNH LÀ KN,m.

LỰC CẮT V:

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY
LỰC DỌC N:

MOMENT M:

Page 13


KHUNG NH CễNG NGHIP MT TNG
3a/DMAX TRAI: ẹễN Về TNH LAỉ KN,m.

LệẽC CAẫT V:

SVTH:PHM TH THY LINH



GVHD:NGUYN TH BCH THY
LệẽC DOẽC N:

MOMENT M:

Page 14


KHUNG NH CễNG NGHIP MT TNG
3b/DMAX PHAI: ẹễN Về TNH LAỉ KN,m.

LệẽC CAẫT V:

SVTH:PHM TH THY LINH



GVHD:NGUYN TH BCH THY

LệẽC DOẽC N:

MOMENT M:

Page 15


KHUNG NH CễNG NGHIP MT TNG
4a/T TRAI: ẹễN Về TNH LAỉ KN,m.

LệẽC CAẫT V:

SVTH:PHM TH THY LINH



GVHD:NGUYN TH BCH THY
LệẽC DOẽC N:

MOMENT M:

Page 16


KHUNG NH CễNG NGHIP MT TNG
4b /T PHAI: ẹễN Về TNH LAỉ KN,m.

LệẽC CAẫT V:

SVTH:PHM TH THY LINH

GVHD:NGUYN TH BCH THY
LệẽC DOẽC N:

MOMENT M:

Page 17


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

5a/GIÓ TRÁI: ĐƠN VỊ TÍNH LÀ KN,m.

LỰC DỌC N:

LỰC CẮT V:

MOMENT M:

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 18

KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

5b/GIÓ PHẢI: ĐƠN VỊ TÍNH LÀ KN,m.

LỰC DỌC N:

LỰC CẮT V:

MOMENT M:

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 19


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



Ptử Tdiện Nlực

DMAXTRÁI(3a) DMAXPHẢI(3b) Ttrái(4a)(+_) Tphải(4b)(+_) Gió trái (5a) Gió phải(5b)

N
A

M
V

1
N
B

M
V
N

C

2
N
M
V

Htcday(2)

-323.73

-61.45

-840.90

-204.30

1.13

1.13

10.81

-10.81

-294.22

-57.49

139.14

-123.08

180.72

80.17

543.56

-498.77

-32.41

-6.23

-22.21

-22.21

26.12

8.58

85.01

-70.68

-323.73

-61.45

-840.90

-204.30

1.13

1.13

10.81

-10.81

-60.83

-12.63

299.05

36.83

-7.33

18.37

65.77

-75.42

-32.41

-6.23

-22.21

-22.21

26.12

8.58

47.71

-46.92

-312.93

-61.45

2.00

-2.00

1.13

1.13

10.81

-10.81

20.10

4.27

-101.35

-59.27

-7.33

18.37

65.77

-75.42

-32.41

-6.23

-22.21

-22.21

26.12

8.58

47.71

-46.92

-312.93

-61.45

2.00

-2.00

1.13

1.13

10.81

-10.81

172.44

33.56

3.04

45.12

-1.69

-21.97

-100.98

108.46

-32.41

-6.23

-22.21

-22.21

-8.58

8.58

23.06

-31.22

M
V

D

Tinh tai(1)

GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 20


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

Phần tử

GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY



1(cột dưới)
Tiết diện

2(cột trên)

A

B

C

D

1,5a

1,5a

1,5a

1,5a

Nội lực
Nmax(+)
Mtư

-312.924

-312.924

-302.124

-302.124

249.344

4.931

85.861

71.462

Tổ hợp cơ bản 1

1,3a,-4a
Nmin(-)
Mtư

1,3a,-4a

Ntư

-1165.753

-374.380

-374.380

-335.799

245.545

24.369

206.001

1,3a,+4b

1,5a

1,5b

249.344

256.591

85.861

280.901

-312.924

-1163.500

-302.124

-323.736

1,5b

1,5b

1,3a,-4b

1,5a

Mmin(-)

-792.984

-136.259

-99.623

71.462

Ntư

-334.536

-334.536

-312.053

-302.124

1,5b
Vmax

1,5b
-103.092

1,2,5a
Nmax(+)
Mtư
Nmin(-)
Mtư

Ntư

Ntư

-79.332

1,3a,+4a,5a

-63.632

1,3a,5a

-300.388

-301.401

143.250

-13.009

-18.521

84.298

1,2,3a,-4a,5b

1,2,3b,-4b,5b

1,2,3b,-4b,5b

-1146.580

-1146.580

-380.777

-380.777

-832.268

135.661

-113.816

360.636

1,3a,+4b,5a

1,2,5a

1,2,3b,-4b,5b

482.859

284.037

83.131

360.636

-1069.798

-1069.798

-358.510

-380.777

1,2,5b

1,3a,-4b,5b

1,3a,+4b,5a

-1068.266

-140.080

-155.534

64.528

-573.647

-388.760

-321.865

-300.388

1,2,3a,-4a,5b
Vmax

-79.332
-369.310

1,2,3b,-4a,5b
Mmin(-)

1,5b

-369.310

1,3a,+4a,5a
Mmax(+)

1,5b

1,2,5a

1,2,3a,-4a,5b

Tổ hợp cơ bản 2

1,2

-1165.753
1,5a

Mmax(+)

1,2

-145.127

1,2,3a,-4a,5b
-123.743

1,2,3a,-4a,5b
-123.743

1,2,3a,+4a,5b

-93.831

6. THIẾT KẾ CỘT:
Cột trên và cột dưới coi như cấu kiện nén lệch tâm trong mặt phẳng khung , nén đúng tâm ngoài
mặt phẳng khung .
SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 21


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG

GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY



Tóm tắt các số liệu đã có:
Ht = 4.7 m; Hd = 7.2 m;

J cd
=8
J ct

Chiều cao tiết diện cột trên ht = 400 mm; hd= 950mm
Nội lực tính toán được xác đònh từ bảng tổ hợp nội lưc:
- Phần cột trên: Do đoạn cột có tiết diện đối xứng nên ta chọn cặp nội lực nguy hiểm là tổ hợp có
moment uốn với giá trò tuyệt đối lớn nhất và lực dọc tương ứng
M= 360.64 kNm; Ntư = -380.78kN
- Phần cột dưới:

Qua so sánh các giá trò N f =

N
M

-1163.50
256.59

-1069.80
482.86

Nf

851.8452

1043.172

Ni M
+
→ max ta rút ra .
2
hd

CỘT DƯỚI
Nhánh mái
Nhánh cầu trục
M(KN.m)
Ntư(KN)
M(KN.m)
Ntư(KN)
-832.27

-1146.58

482.86

-1069.80

Các lực nén trên đây chưa kể đến trọng lượng bản thân Gc của mỗi đoạn cột. Ở đây ta xem Gc như
là một lực tập trung đặt tại trọng tâm tiết diện đỉnh của mỗi cột
Gc =gc x Hc.
Trong đó gc là trọng lượng của mỗi mét dài cột
gc =
Với:

∑N

Ψ x γ (KG/m)
K×R

ΣN: lực nén lớn nhất trong mỗi đoạn cột khi bỏ qua Gc
Ψ: hệ số cấu tạo,trọng lượng các chi tiết lấy bằng 1.4 – 1.8
γ: trọng lượng riêng của thép (γ =78.5kN/m3)
K:hệ số kể đến ảnh hưởng của moment
K = (0.25÷0.3) đối với cột trên.
K = (0.4÷0.5) đối với cột dưới.
R:cường độ tính toán của vật liệu thép làm cột (R = 220MPa).
hc: chiều dài đoạn cột.

Cột trên:
380.78
x 1.6 x 78.5 = 0.72 (kN/m)
0.3 × 220 × 103
=> Gct =0.72 x 4.7 = 3.384 (kN)
gct =

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 22


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

Cột dưới:
+ Nhánh mái và nhánh cầu trục :
1146.58
gcd =
x 1.6 x 78.5 = 1.3( kN/m)
0.5 × 220 × 103
 Gcd =1.3 x 7.2 = 9.4 (kN)
Vậy khi kể đến trọng lượng bản thân các cột thì ta được các cặp nội lực nguy hiểm như sau:
CỘT DƯỚI
Nhánh mái
Nhánh cầu trục
M(KN.m) Ntư(KN) M(KN.m) Ntư(KN) M(KN.m) Ntư(KN)
CỘT TRÊN

360.64

-384.18

-832.27 -1156.01

482.86 -1079.22

6.1 Xác đònh chiều dài tính toán của cột:
a-Trong mặt phẳng khung:
Với cột bậc của khung nhà công nghiệp 1 tầng có liên kết ngàm với móng, chiều dài tính toán
trong mặt phẳng khung của cột được xác đònh riêng lẻ cho từng cột
Phần cột dưới: l1x =µ1Hd
Phần cột trên: l2x =µ2Ht
Các hệ số µ1, µ2 phụ thuộc vào sơ đồ liên kết ở hai đầu cột và đặc điểm của tải trọng tác dụng
lên cột.Các thông số :

J
J
i
1 7.2
K1 = 2 = t ÷ d = .
= 0.19
i1 H t H d 8 4.7
m=

N d 1156.01
=
= 3.01
Nt
384.18

c1 =

Ht
Jd
4.7
8
.
=
= 1.064
H d mJ t 7.2 3.01

Với K1 =0.19,C1 =1.064 tra bảng II.6b sách thầy Đ.Đ.Kiến ta được: µ1 =2.03
µ1
2.03
=> µ2 =

=
= 1.9
C1 1.064
Vậy

 L1x = µ1.H d = 2.03 × 7.2 = 14.62(m)
⇒
 L2 x = µ2 .H t = 1.9 × 4.7 = 8.97(m)
b-Ngoài mặt phẳng khung :

l1 y = Hd = 7.2 m .
l 2 y = H t - hdcc = 4.7 – 1 = 3.7 m .
6.2 Nội lực tính toán của cột:
M − N tu
N c.truc =
+
,
h0
2
với:

N mai =

M + Ntu
+
h0
2

Nc.truc , Nmai - lực nén trong nhánh cầu trục và nhánh mái

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 23


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG



GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY

M-,Ntư – cặp nội lực có momen căng nhánh mái và lực dọc tương ứng
M+,Ntư – cặp nội lực có momen căng nhánh cầu trục và lực dọc tương ứng
6.3 Thiết kế cột trên:
Cặp nội lực nguy hiểm nhất (M= 360.64 kNm; Ntư = -384.18KN)
Chiều cao tiết diện cột ht = 400 mm
6.3.1 Chọn sơ bộ tiết diện:
Tiết diện cột trên dạng chữ I đối xứng theo cả hai phương được cấu tạo từ ba bản thép.
Độ lệch tâm e = M/N=360.64/384.18= 0.94 m
Giả thiết η = 1.25, diện tích yêu cầu của tiết diện cột trên :
N
e  384.18 
0.947 
At − yc = 1.25 + (2.2 → 2.8)  =
1.25 + 2.4 ×
= 120.18(cm 2 )

f 
h
22 

0.4 
+ Chiều dày bản bụng: δb = ( 1/30 -1/50 )ht = ( 8 → 13.3 ) mm. Chọn δb = 12mm.
+ Bề rộng cánh tiết diện, chúng ta chọn theo điều kiện đảm bảo ổn đònh cột ngoài mặt
phẳng khung:
bc = ( 1/12 – 1/15 )Hct = ( 313.3 → 391.6 ) mm. Chọn bc = 320 mm
+ Chiều dày bản cánh chọn theo điều kiện ổn đònh cục bộ bản cánh:
δc = ( 1/20 – 1/36 )bc = (8.9 → 16 ) mm. Chọn δc = 14 mm.

6.3.2 Kiểm tra tiết diện đã chọn:
Tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện:
A = 2 × 32 ×1.4 + 1.2 × (40 − 2 × 1.4) = 134.24(cm 2 ) >At-yc=120.018 (cm2)
3
b t3
t w hw
+ 2[ f f + y2tfbf]
12
12
3
1.2 × 37.2
32 ×1.43
=
+ 2[
+ 19.32 x 1.4 x 32] =38537.6(cm4)
12
12
3
3
t b
h t
1.4 × 323 37.2 ×1.23

Jx = 2 f f + w w = 2
+
= 7651.2(cm4)
12
12
12
12
2 J y 2 x38537.6
Wy =
=
= 1926.88(cm3)
40
h
Jy
Jx
38.537.6
7651.2
ix =
=
= 16.94(cm)
iy =
=
= 7.55(cm)
A
134.24
A
134.24
Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột trên :

Jy =

SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 24


KHUNG NHÀ CƠNG NGHIỆP MỘT TẦNG
λy =

L2 y
iy

=

GVHD:NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY



370
= 49
7.55

λy = λy

f
2.2
= 49
= 1.59
E
2.1×103

L2 x
897
f
2.2
λx = λ x
= 52.91
= 1.71
=
= 52.91
ix
16.94
E
2.1 × 103
Vậy λmax = λx = 52.91 < [λ] = 120 => thoả
Kiểm tra điều kiện ổn đònh tổng thể trong mặt phẳng uốn:
Độ lệch tâm tương đối m và độ lệch tâm tính đổi m1:
e e. A 94 x134.24
m= =
=
= 6.54
ρ Wy
1926.88
λx =

Với

0 ≤ λ x = 1.71≤ 5; 5< m =6.54 <20,

Af

Aw

=

2 × 32 ×1.4
= 2 >1
1.2 × 37.2

Tra bảng phụ lục II.4 sách thầy Đoàn Đònh Kiến ta được:
η = 1.4 − 0.02λ  = 1.4 − 0.02 ×1.71 = 1.366
bền.

Suy ra m1 =η x m = 1.366x6.54= 8.93 < 20 nên không cần kiểm tra về
Tra bảng phụ lục 4 , theo m1 và λ 2 x , có được ϕlt = 0.13

Kiểm tra điều kiện ổn đònh tổng thể trong mặt phẳng uốn :
σ 2x =

N
384.18
=
= 21.87kN / cm 2 < [ f ]γ c = 22kN / cm 2 => thỏa.
φlt . A 0.13 x134.24

Kiểm tra điều kiện ổn đònh tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:
Cặp nội lực đang xét là cặp nội lực nguy hiểm tại tiết diện D, được tổ hợp nội lực từ các tải trọng
1+2+3b+(-4b)+5b. Giá trò moment ở một đầu đoạn cột M D = 360.64kNm và giá trò moment tương
ứng ở đầu kia đoạn cột là MC = -113.8kNm .
Moment ở 1/3 đoạn cột là:
2 * (360.64 + 113.8)

MD − MC
= -113.8+
= 202.48(kNm)
M = MC +
3
3
Giá trò moment qui ước dùng để kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng khung
M
M
113.8 360.64
M y = max( C ; D ; M ) = max(
;
; 202.48) = 202.48kNm
2
2
2
2
My A
20248 134.24
×
Độ lệch tâm tương đối:m y=
x
=
= 3.67
N W x 384.18 1926.88
β
Do my =3.67 ≤ 5 nên ta có: C = 1 + α × m
y
E
2.1 × 10 3

1 < my =3.67 ≤ 5 ; λy=49< λc =3.14
=3.14x
= 97
f
2.2
Tra bảng II.5 phụ lục II ta có: α = 0.65 + 0.005my = 0.668 ; β =1
=> C = 0.29
Với λy=49 Tra bảng II.1 phụ lục II ta được ϕy =0.864
SVTH:PHẠM THỊ THÙY LINH

Page 25