Đồ Án Kết cấu thép ( Đại học mở TP.HCM)

SVTH:

MSSV:

GVHD:

THIẾT KẾ NHÀ CÔNG
NGHIỆP MỘT TẦNG

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:
I-

MSSV:

GVHD:

KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
1- CÁC SỐ LIỆU TRA BẢNG
Cầu trục 2 móc cẩu có sức nâng của móc cẩu là 20T, chế độ làm việc trung bình, với
trường hợp nhịp nhà là 33m, ta có thể tra bảng ra các số liệu sau:
Loại ray thích hợp KP70.
Chiều cao H=2400.
Bề rộng cầu trục Bk=6300.
Nhịp cầu trục Lk= 31.5m.
Khoảng cách giữa 2 trục bánh xe K=5000.
Kích thước B1=280.

2- KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG
a. Chiều cao cột dưới
= −(ℎ + ℎ
Hr=9000.
hr=200
ℎ

=

÷

)+

= 600 ÷ 1000 ⇒ ℎọ ℎ

= 8200

= 600

Hm=0
b. Chiều cao cột trên
=ℎ
ℎ = 600
ℎ = 200
= 2400
∆
∆= ∗

+

+ ∆ + ℎ = 3700

+ (100 ÷ 150) = 33000 ×
à

⇒ ℎọ ∆= 500
c. Chiều cao đầu dàn
= (2000 ÷ 2200) ⇒ ℎọ
d. Chiều cao cửa mái
= 2 1250 = 2500

1
+ (100 ÷ 150) = 430 ÷ 480
100

= 2200

3- KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG
a. Chiều cao tiết diện cột trên
1 1
ℎ =
÷
= 308.3 ÷ 462.5
12 8
⇒ chọn ℎ = 600
b. Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị
−
=
= 750
2

c. Khe hở an toàn giữa đầu mút cầu trục và mép trong cột trên
≥ 70 ⇒ ℎọ
= 70
d. Khoảng cách trục định vị đến mép ngoài cột
≥ ℎ + + − = 200 ⇒ ℎọ
= 500

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

e. Chiều cao tiết diện cột dưới
ℎ = + = 500 + 750 = 1250
Kiểm tra lại theo yêu cầu độ cứng của khung ngang
1 1
ℎ ≥
÷
= 688.3 ÷ 911
9 12
1
( + ) = 580
ℎ ≥
20

 trị số chiều cao tiết diện cột dưới đã chọn đạt yêu cầu.
f. Độ lệch tâm
≈

 Cột trên và cột dưới:
≈

 Ray với cột dưới:

=
=

= 325 = 0.325

= 625 = 0.625

II- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
1- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN
a. Trọng lượng các lớp mái

Lớp mái
Tấm panel BTCT mái 1.5x6 m
Lớp bê tông cách nhiệt
Lớp vữa xi măng lót
Lớp cách nước 2 giấy 3 dầu
2 lớp gạch lá nem

Chiều
dày
(cm)

Trọng
lượng riêng
(daN/m3)

15
1.5

1000
1800

4

2000

Tải tiêu
chuẩn
(daN/m2)
150
150
27
20
80
427

Tải tính toán
(daN/m2)
1.1
1.3
1.3

1.2
1.1

Chọn độ dốc mái i=1/8  góc dốc   cos = cos(arctg(i)) = 0.992
Trọng lượng mái trên 1m2 mặt bằng:
⁄
= 427⁄
= 431
⁄
= 507⁄
= 511
b. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng
⁄
= 1.2
= 1.2 × 0.6 × 33 = 23.76
⇒ ℎọ
= 24
⁄
=
= 1.1 × 24 ≈ 27

165
195
35
24
88
507

⁄

c. Trọng lượng kết cấu cửa mái
⁄
= 15
 Trọng lượng kết cấu cửa mái trên 1m2 mặt bằng:
⁄ = 15 ∗ 9⁄33 = 4.1
⁄
=
⁄
=
= 1.1 × 4.1 ≈ 4.5
d. Trọng lượng cánh cửa và bậu cửa trời (tập trung ở chân cửa trời)
150 40 ∗ 2.5
⁄
=
+
∗ 2 = 15.15
33
33
⁄
=
= 1.1 × 15.15 ≈ 17

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

e. Hoạt tải sửa chữa mái
⁄
= 75
=
×
= 1.3 × 75 ≈ 98

GVHD:

⁄

 Tải phân bố đều trên dàn
 Tải thường xuyên
=
=


= 6 × (431 + 24 + 4.1 + 15.15) = 2846
= 6 × (511 + 27 + 4.5 + 17) = 3357

⁄
⁄

Tải tạm thời
=
=

⁄

= 6 × 75 = 450

= 6 × 98 = 588

⁄

2- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT
a. Do phản lực của dàn tác dụng tại đầu cột
 Do tải thường xuyên
⁄2 = 46959
=
= ⁄2 = 55391
 Momen lệch tâm đặt tại vai cột
=
∗ = 55391 × 0.325 = 18002

= 180.02



Do tải tạm thời
⁄2 = 7425
=
= ⁄2 = 9702
 Momen lệch tâm đặt tại vai cột
=
∗ = 9702 × 0.325 = 3153
= 31.53
b. Do trọng lượng dầm cầu chạy
=
= 1080
= 20 < 75 ⇒

= 24 ÷ 37 ⇒ ℎọ
= 30
= =6
 Momen lệch tâm đặt tại vai cột
=
∗ = 1080 × 0.625 = 630
= 6.3
c. Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục
Các số liệu tính toán:
- Sức cẩu của cần trục 200 kN;
- Hệ số vượt tải
= 1.1;
- Hệ số tổ hợp
= 0.85 (2 cầu trục, chế độ làm việc nhẹ và trung bình);
- Từ bảng catalogue của cần trục, ta tra ra giá trị của
= 265 , tổng trọng
lượng cầu trục = 585
, số lượng bánh xe một bên ray
= 2.
- Giá trị
+
200 + 585
=
−
=
− 265 = 127.5
2
- Từ các kích thước của cầu trục Bk=6300, K=5000, ta có thể sắp xếp các bánh xe
theo sơ dồ dưới đây. Từ hình vẽ ta có:

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:
=1
6−5
=
× = 0.167
6
6 − 1.3
=
× = 0.783
6
=0
= 1.95

Hình 1- Sơ đồ sắp xếp bánh xe cầu trục và đường ảnh hưởng phản lực gối tựa
Áp lực đứng của bánh xe cầu trục:
=

= 483.16

=

= 232.46

 Momen lệch tâm đặt tại vai cột
=
∗ = 483.16 × 0.625 = 301.98
=
∗ = 232.46 × 0.625 = 145.29
d. Do lực xô ngang của cầu trục
Từ bảng catoluge của cầu trục, ta tra ra giá trị
= 85
. Già định rằng cầu trục
sử dụng móc mềm,
= 0.1. Tổng lực hãm tác dụng lên toàn cầu trục là:
+
200 + 85
=
=
× 0.1 × 2 = 14.25
4
Lực hãm ngang tiêu chuẩn lên một bánh xe cầu của trục:
14.25
=
=
= 7.125
2
 Lực xô ngang tính toán của cầu trục là:
=

×

×

×

= 1.1 × 0.85 × 7.125 × 1.95 ≈ 13

Lực xô ngang đặt ở cao trình mặt trân của dầm cầu chạy, cách vai cột 0.6 m, tức là ở
cao trình 8.8 m.

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

3- TẢI TRỌNG GIÓ
Công trình được giả định xây tại thành phố Nam Định, vùng gió IVB. Do vậy áp lực gió
tiêu chuẩn
= 165
/ .
 Phần 1: Gió tác dụng lên tường dọc đưa về phân bố đều trên cột ( giả sử không có
cột sườn tường ) :
⁄
= 1.2 × 0.8 × 1.03 × 165 × 6 = 979
đ =

⁄
= 9.79
⁄
=
= 1.2 × 0.5 × 1.03 × 165 × 6 = 612
⁄
= 6.12
= 1.2
= +0.8,
= −0.5
Tại độ cao 10m, = 1.00
Tại độ cao 15m, = 1.08
Tại độ cao 11.9m, = 1.03
 Phần 2: Gió tác dụng trên mái kể từ cánh dưới vì kèo trở lên đưa về thành lực tập
trung đặt ngang cao trình cánh dưới vì kèo đ , .
Tại độ cao 11.9m, = 1.03
Tại độ cao 18.4m, = 1.11
ℎ = 2.2 , ℎ = 1.527 , ℎ = 2.5 , ℎ = 0.573
+
ℎ
2
1.03 + 1.11
= 1.2 ×
× 165 × 6
2
× (0.8 × 2.2 − 1.527 × 0.5 + 2.5 × 0.7 − 0.5 × 0.573)
= 3127
= 31.27
+
=

ℎ
2
1.03 + 1.11
= 1.2 ×
× 165 × 6
2
× (0.5 × 2.2 + 0.5 × 1.527 + 0.6 × 2.5 + 0.4 × 0.573)
= 4567
= 45.67
Hệ số khí động được tra theo bảng 6 của TCVN 2737-1995, và được thể hiện
trong hình 2 dưới đây.
đ

=

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

Hình 2- Hệ số khí động

III- NÔI LỰC KHUNG NGANG
Giả thiết tỷ lệ độ cứng:

=8,

= 32

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

1- TĨNH TẢI
a. Sơ đồ tính

b. Kết quả

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

2- HOẠT TẢI
a. Sơ đồ tính

b. Kết quả

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

3- ÁP LỰC ĐỨNG CỦA BÁNH XE
a. Sơ đồ tính

b. Kết quả

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

4- LỰC XÔ NGANG
a. Sơ đồ tính

b. Kết quả

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

5- TẢI GIÓ
a. Sơ đồ tính

b. Kết quả

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


KHOA XÂY DỰNG

T1 (TRÁI)

T2 (TRÁI)

T1 (PHẢI)

T2 (PHẢI)

GIÓ TRÁI

GIÓ PHẢI

6

7

8

9

10

DMAX
(TRÁI)

3

5

HOẠT
TẢI

2

DMAX
(PHẢI)

TĨNH TẢI

1

4

LOẠI TẢI
TRỌNG

S
T
T

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM
-176.8

-196.44

1
0.9

157.19

174.66

1
0.9

11.77

13.08

1
0.9

-11.77

-13.08

1

A

-10.13

-11.25

10.13

11.25

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-87.32

-97.02

-553.91

N

19.31

21.46

-0.92

-1.02

-3.1

-3.44

3.1

3.44

8.02

8.91

-8.02

-8.91

44.78

49.76

74.95

83.28

-41.66

-46.29

-262.44

M

Ct

-10.13

-11.25

10.13

11.25

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-87.32

-97.02

-553.91

N

19.31

21.46

-0.92

-1.02

-3.1

-3.44

3.1

3.44

8.02

8.91

-8.02

-8.91

-85.98

-95.53

-196.83

-218.7

-13.29

-14.77

-88.72

M

Cd

-10.13

-11.25

10.13

11.25

0

0

0

0

0

0

0

0

-209.77

-233.08

-434.11

-482.34

-87.32

-97.02

-563.98

N

722.68

802.98

-781.21

-868.01

-36.05

-40.06

36.05

40.06

-54.97

-61.08

54.97

61.08

107.64

119.6

-3.21

-3.57

91.87

102.08

584.42

M

CỘT DƯỚI

-10.13

-11.25

10.13

11.25

0

0

0

0

0

0

0

0

-209.77

-233.08

-434.11

-482.34

-87.32

-97.02

-563.98

N

B

108.36

120.4

-131.28

-145.87

-4.02

-4.47

4.02

4.47

-7.68

-8.53

7.68

8.53

23.62

26.24

23.62

26.24

12.83

14.25

82.09

Q

MSSV:

0.9

0

0

1
0.9

0

0

1
0.9

-42.58

-47.31

1
0.9

-12.41

-13.79

1
0.9

-89.12

-99.02

1
0.9

-566.18

M
1

HSTT

CỘT TRÊN

SVTH:
GVHD:

IV- TỔ HỢP NỘI LỰC
1- BẢNG NỘI LỰC


SVTH:

MSSV:

GVHD:

2- TỔ HỢP NỘI LỰC
TIẾT
DIỆN

NỘI
LỰC

B

M

N

Ct

M
N

Cd

M
N

A

M
N
Q

TỔ HỢP CƠ BẢN 1
Nmax, Mtu
M+max M-max
M+
M-

1,10
1387.4
-575.23
1,10

1,10

-762.62
-565.16
1,2
-308.73
-650.93
1,3,5
-316.33
-1046.3
1,9
-283.59
-552.73

M+max

1,2
-665.2
-650.93
1,2
-308.73
-650.93
1,3,5
-316.33
-1046.3
1,3,5
641.93
-1046.3
202.49

1,4,5,10
1469.71

-783.88
1,4,5,10

TỔ HỢP CƠ BẢN 2
Nmax, Mtu
M-max
M+
M1,4,7,10
-797.33
-564.04
1,2,3,7
-313.41
-653.64
1,2,3,5
-306.86
-1085.41
1,3,6,9
-254.97
-987.96

1,2,3,7
-679.48
-653.64
1,2,3,7
-313.41
-653.64
1,2,3,5
-306.86
-1085.41
1,2,3,5

728.05
-1085.41
195.48

V- THIẾT KẾ CỘT
1- NỘI LỰC TÍNH TOÁN

CỘT TRÊN
CỘT DƯỚI

Nhánh cầu trục
Nhánh mái

M (kNm)

N (kN)

Mtu (kNm)

-797.33
-306.86
1469.71

564.04
1085.41
783.88

-195.25

Q (kN)

202.49

2- CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN
 Tỉ số độ cứng đơn vị giữa 2 phần cột:
= ( ⁄ ) ∗ ( ⁄ ) = (1⁄8) ∗ (8.2⁄3.7) = 0.28
 Tỉ số lực nén tính toán lớn nhất của phần cột dưới và phần côt trên:
= ⁄ = 1085.41⁄564.04 = 1.92
 Hệ số C1:
= ( ⁄ ) ( ⁄ ) ∗ (1⁄ ) = (8.2⁄3.7) ∗ 8 ∗ (1⁄1.92) = 0.92
 Dựa vào bảng II.6b phụ lục II (sách Đoàn Định Kiến), nội suy được:
( = 0.28, = 0.92) = 1.97
1.97
⇒
=
=
= 2.14
0.92
 Chiều dài tính toán:
CỘT DƯỚI
CỘT TRÊN
=
=
−ℎ
= ∗
=
∗
16.154 m
8.2 m
7.92 m
3.1 m

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

3- CỘT TRÊN
a. Chọn tiết diện
 Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng ghép từ ba bản thép, với chiều cao tiết
diện đã chọn trước =
.
 Độ lệch tâm = ⁄ = 797.33⁄564.04 = 1.414
 Diện tích yêu cầu của tiết diện:
564.04
1.414
=
1.25 + 2.2 ∗
=
1.25 + 2.2 ∗
= 172.8
ℎ
21
0.6
 Chọn các kích thước còn lại:

=

Chiều dày bản bụng
Chiều dài cánh

÷

ℎ = 12 ÷ 20 ⇒ ℎọ

= 14

= 340

Chiều rộng bản cánh

=

÷

= 8.89 ÷ 16 ⇒ ℎọ

= 16

 Diện tích của tiết diện vừa chọn:
= 56.8 ∗ 1.4 + 2 ∗ 34 ∗ 1.6 = 188.32

Hình 3 – Tiết diện cột trên
b. Kiểm tra tiết diện đã chọn
 Các đặc trưng hình học của tiết diện:
1.4 ∗ 56.8

34 ∗ 1.6
=
+2∗
+ 29.2 ∗ 1.6 ∗ 34 = 114170
12
12
56.8 ∗ 1.4
1.6 ∗ 34
=
+2∗
= 10494
12
12
⁄ = 114170⁄188.32 = 24.62
=
=

⁄ =

10494⁄188.32 = 7.465

= 2 ⁄ℎ = 2 ∗ 114170⁄60 = 3806

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

 Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột:
⁄ = 310⁄7.465 = 41.53 ⇒
=
= ⁄ = 792⁄24.62 = 32.16
= max ,
= 41.53
=







= 0.8985

⁄ = 32.16 ∗ 21⁄(21 ∗ 10 ) = 1.017

⁄ = 41.53 ∗ 21⁄(21 ∗ 10 ) = 1.313
=
Độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm tính đổi
⁄ = 141.4 ∗ 188.32⁄3806 = 7
=
Dựa vào bảng D.9 (TCXDVN 338 : 2005), ta được:
= 1.4 − 0.02 ∗ ̅ = 1.4 − 0.02 ∗ 1.017 = 1.38
⇒

=
= 1.38 ∗ 7 = 9.66
Kiểm tra bền
Cột không cần kiểm tra bền vì
=
và
= 9.66 < 20
Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn:
Dựa vào bảng D.10 (TCXDVN 338 : 2005), ta được:
= 1.017,
= 9.66 = 0.147
Điều kiện ổn định:
= ⁄
= 564.04⁄(0.147 ∗ 188.32)
⁄
= 19.63 ⁄
<
= 20.37
Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:
Ta có = −797.33 với momen ở đầu cột tương ứng là
= −195.25
Momen ở 1/3 đoạn cột là:
=
+ ( − )⁄3 = −797.33 + (−195.25 + 797.33)⁄3
= −596.64
Momen quy ước:
= max( ⁄2 , ⁄2 , ) = −596.64
Độ lệch tâm tương đối:
=( .
)⁄( . )

= (596.64 ∗ 100 ∗ 188.32)⁄(564.04 ∗ 3806) = 5.23 > 5
= 41.53 <

= 3.14

⁄ = 3.14√1000 = 99.3

Dựa vào bảng 16 (TCXDVN 338 : 2005), ta được:
= 0.9, = 1
) = 0.1751
Tính được = ⁄(1 +
Điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung:
564.04
= ⁄
=
0.1751 ∗ 0.8985 ∗ 188.32
⁄
⁄
= 19.04
<
= 21
 Kiểm tra ổn định cục bộ:
 Với bản cánh:
Dựa vào bảng 35 (TCXDVN 338 : 2005), ta được:
⁄
⁄ = (0.36 + 0.1 ∗ 1.017)√1000 = 14.6
= 0.36 + 0.1 ̅

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

Tiết diện cột đã chọn có

GVHD:

⁄

( ̅=
= 1.017)
= (34 − 1.4)⁄(2 ∗ 1.6) = 10.19 < 14.6

 Với bản bụng
Dựa vào bảng 3.4 (sách Đoàn Định Kiến), ta được:
[ℎ ⁄ ] = 0.9 + 0.5 ̅
⁄ = (0.9 + 0.5 ∗ 1.017)√1000 = 44.54
Tiết diện cột đã chọn có ℎ ⁄ = (60 − 1.6 ∗ 2)⁄1.4 = 40.57 < 44.54
Vậy tiết diện đã chọn là thỏa mãn.
4- CỘT DƯỚI
Ta thiết kế cột dưới là cột rỗng thanh giằng, có tiết diện như hình 4.
a. Hình dạng cột

Hình 4 – Tiết diện cột dưới
b. Chọn tiết diện
 Giả thiết sơ bộ khoảng cách 2 trục nhánh ≈ ℎ = 1.25 .

 Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục (nhánh 1):
Được xác định bởi phương trình:
+
−
+
+
=0
−
−
⇔
− 7.142 + 6.093 = 0
⇒
= 0.99
⇒
= − = 0.26
 Lực nén tác dụng lên từng nhánh:
Nhánh cầu trục:
0.26 306.86
= . +
= 1085.41 ∗
+
= 471.25
1.25
1.25
Nhánh mái:

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM

SVTH:

MSSV:

GVHD:

0.99 1469.71
+
= 1796.6
1.25
1.25
 Già thiết hệ số = 0.7, diện tích yêu cầu của các nhánh là:
471.25
=
=
= 32.06
0.7 ∗ 21 ∗ 1
1796.6
=
=
= 122.22
0.7 ∗ 21 ∗ 1
 Chọn bề rộng cột (chiều cao tiết diện nhánh):
Chọn = 360
 Nhánh cầu trục (nhánh 1):
Dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ ba bản thép có kích thước và diện tích là:
= 33.6 ∗ 1 + 2 ∗ 15 ∗ 1.2 = 69.6
,
2 ∗ 1.2 ∗ 15

=
= 675
,
12
⁄
=
= 3.11
1 ∗ 33.6
15 ∗ 1.2
=
+2∗
+ 15 ∗ 1.2 ∗ 17.4 = 14065
,
12
12
=

=

.

+

⁄

= 783.88 ∗

= 14.22

 Nhánh mái (nhánh 2):

Dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 360 x 18 và hai thép góc đều cạnh L125x14
có
= 33.4
,
= 3.61
.
Diện tích tiết diện nhánh 2:
= 34 ∗ 1.6 + 33.4 ∗ 2 = 121.2
Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện
nhánh mái là
=

= (54.4 ∗ 0.8 + 66.8 ∗ 5.21)⁄121.2 = 3.2

Các đặc trưng hình học của tiết diện:
34 ∗ 1.6
=
+ 54.4 ∗ (3.2 − 0.8) + 2 ∗ (482 + 33.4 ∗ (5.21 − 3.2) )
12
= 1558.83
1.6 ∗ 34
=
+ 2 ∗ (482 + 33.4 ∗ (18 − 3.61) ) = 20037
12
⁄ = 1558.83⁄121.2 = 3.59
=
=

⁄ =

20037⁄121.2 = 12.86

 Khoảng cách giữa 2 trục nhánh:
= ℎ − = 125 − 3.2 = 121.8
.
 Diện tích tiết diện cột dưới:
=
+
= 69.6 + 121.2 = 190.8
 Khoảng cách & :
121.2
=
=
∗ 121.8 = 77.4
190.8

KHOA XÂY DỰNG

.

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

= − = 121.8 − 77.4 = 44.4

 Momen quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x:
= 675 + 1558.83 + 69.6 ∗ 77.4 + 121.2 ∗ 44.4 = 658120

.

⁄ = 658120⁄190.8 = 58.73
=
.
c. Xác định hệ thanh bụng
 Bố trí hệ thanh bụng như hình:
Khoảng cách các nút giằng a = 126 cm
Thanh giằng hội tụ tại trục nhánh.
 Thanh bụng xiên:
Chiều dài thanh xiên = √ +
= √126 + 121.8 = 175.2
.
Góc  giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên:
121.8
=
= 0.967 ⇒ = 43 56 ⇒
= 0.694
126
Sơ bộ chọn thanh xiên là một thép góc L100 x 8 gồm các thông số:
= 15.6
;
= 1.98
Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=202.49 kN là:
202.49
=
=

= 145.92
2
2 ∗ 0.694
Kiểm tra thanh bụng xiên:
175.2
=
=
= 88.48 < [ ] = 150.
1.98
Tra bảng II.1 (sách Đoàn Định Kiến), ta được:
(
= 88.48) = 0.676
Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên = 0.75 (kể đến sự lệch tâm giữa trục
liên kết cà trục thanh)
Điều kiện ổn định:
=

=

145.92
0.75 ∗ 0.676 ∗ 15.6
<
= 21
/

= 18.42
/
Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x là:
= ⁄ = 1615.4⁄58.73 = 27.51
Với = 43 56 , dựa vào bảng 3.5 (sách Đoàn Định Kiến), ta được

Độ mảnh tương đương:
=

+

=

27.51 + 28.64 ∗

= 28.64

190.8
= 33.27 < [ ] = 120.
15.6

Tra bảng II.1 (sách Đoàn Định Kiến), ta được:
(
= 33.27) = 0.928
Lực cắt quy ước:
ư = 7.15 ∗ 10 (2330 − ⁄ ) ⁄
= 7.15 ∗ 10 (2330 − 1000) ∗ 1085.41⁄0.928 = 11.12
.
Vì = 202.49
> ư = 11.12
nên không cần phải tính lại thanh bụng
xiên và
.

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

 Thanh bụng ngang:
Vì ư rất nhỏ, nên chọn thanh bụng ngang theo độ mảnh giới hạn [ ] = 150.
Dùng một thép góc đều cạnh L50 x 5 có
= 0.98
:
121.4
=
= 124 < [ ].
0.98
d. Kiểm tra tiết diện cột đã chọn:
 Nhánh cầu trục:
 Nội lực tính toán:
44.4 306.86
= . +
= 1085.41 ∗
+
= 647.87
121.8 1.218
 Độ mảnh của nhánh:
= ⁄
= 820⁄14.22 = 57.67

= ⁄
= 108⁄3.11 = 40.51
= max ,
= 57.67 ⇒
= 0.835
 Kiểm tra ứng suất:
⁄(
=
 Nhánh mái:
 Nội lực tính toán:
=

.

) = 647.87⁄(0.835 ∗ 69.6) = 11.15

+

= 797.33 ∗

⁄

<

.

<

.

77.4 1469.71
+
= 1713.3
121.8
1.218

 Độ mảnh của nhánh:
= ⁄
= 820⁄12.86 = 63.76
= ⁄
= 126⁄3.59 = 35.1
= max ,
= 63.76 ⇒
= 0.809
 Kiểm tra ứng suất:
⁄(
=
) = 1713.3⁄(0.809 ∗ 121.2) = 17.47 ⁄
 Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x:
 Với cặp 1:
= 306.86⁄1085.41 = 0.283 = 28.3
190.8
= ( ⁄ ) = 28.3 ∗
∗ 77.4 = 0.6342
658120
⁄ = 33.27 ∗ 21⁄(21 ∗ 10 ) = 1.052
=
Dựa vào bảng D.11 (TCXDVN 338 : 2005), ta được:
= 1.052,
= 0.6342 = 0.589

⁄(
⁄
) = 1085.41⁄(0.589 ∗ 190.8) = 9.66
<
= 21
 Với cặp 2:
= 1469.71⁄783.88 = 1.875 = 187.5
190.8
= ( ⁄ ) = 187.5 ∗
∗ (44.4 + 3.2 − 1.6) = 2.5
658120
= 1.0565
Dựa vào bảng D.11 (TCXDVN 338 : 2005), ta được:
= 1.052,
= 2.5 = 0.279
⁄(
⁄
) = 783.88⁄(0.279 ∗ 190.8) = 14.73
<
= 21

KHOA XÂY DỰNG

⁄

⁄

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM

SVTH:

MSSV:

GVHD:

e. Liên kết thanh giằng vào các nhánh cột:
 Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột:
⁄
Dùng que hàn E42 và thép CTC34:
= 18
,
= 15.5 ⁄
.
Dùng phương pháp hàn tay:
= 0.7, = 1.
⁄
(
)
= min(0.7 ∗ 18; 1 ∗ 15.5) = 12.6
.
Thanh xiên là thép góc L90 x 9, già thiết chiều cao đường hàn sống ℎ = 8,
Chiều cao đường hàn mép ℎ = 6.
Chiều dài cần thiết của đường hàn sống và đường hàn mép
để liên kết thép
góc thanh bụng xiên vào má cột là:
0.7
0.7 ∗ 135.54
=
=

= 12.6
.
ℎ ((
)
0.8 ∗ 12.6 ∗ 0.75
0.3
0.3 ∗ 135.54
=
=
= 7.2
.
ℎ ((
)
0.6 ∗ 12.6 ∗ 0.75
 Đường hàn liên kết thanh bụng vào nhánh cột:
Vì đường hàn chịu lực cắt quy ước ư = 11.13
rất bé. Vì vậy chọn theo cấu
tạo với ℎ = 6, ℎ = 4, ≥ 5

Hình 5 – Thân cột

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

f. Kiểm tra độ cứng cột
Cột trên:
= 114170
Cột dưới:
= 658120
658120
=
= 5.76
114170
Vậy tỉ lệ độ cứng tính toán được lệch so với giả thiết < 30% nên không cần giả
thiết lại.
5- CHI TIẾT CỘT
a. Vai cột
 Nội lực tính toán mối nối cột:
= 313.41
,
= 653.64
= 313.41
,
= 653.64
 Sơ bộ chọn chiều cao dầm vai:
ℎ = max(ℎ ⁄2 , 8200 − 6 ∗ 1260) = max(625, 640) = 640
 Thiết kế mối nối hai phần cột:
Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chịu:
à







=

+

=

.

+

.
.

.

= −211.685

(gây kéo)

Cánh ngoài nối bằng một đường hàn đối đầu thẳng, chiều dài đường hàn bằng bề
rộng cánh cột trên, chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên.
Ứng suất trong đường hàn đối đầu cánh ngoài là:
211.685
à
⁄
⁄
=

=
= 4.3
<
= 17.85
1.6 ∗ (34 − 2 ∗ 1.6)
Chọn bản nối “K” có chiều dày và chiều rộng bằng chiều dày và chiều rộng bản
cánh của cột trên.
Nội lực lớn nhất trong cánh trong cột trên phải chịu:
653.64
313.41
=
+
=
+
= 863.48
2
2
0.6 − 0.016
Ứng suất trong đường hàn đối đầu cánh ngoài là:
863.48
⁄
⁄
=
=
= 17.52
<
= 21
1.6 ∗ (34 − 2 ∗ 1.6)
Mối nối bụng cột, tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt cột trên khá bé,
đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng

chiều thép bản bụng.
Tính toán dầm vai:
Dầm vai tính toán như dầm đơn giản nhịp = ℎ = 1.25 .
Sơ đồ tính toán dầm vai:
Phản lực gối tựa:
863.48
=
∗ (1.25 − 0.6) = 449
1.25
863.48
=
∗ 0.6 = 414.47
1.25

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

 Moment uốn lớn nhất tại giữa nhịp (ngay dưới lực )
= 449 ∗ 0.6 = 269.4
 Chọn chiều dày bản đậy nút nhánh cầu trục của cột đ = 20; chiều rộng sườn đầu
dầm cầu trục = 300.
 Chiều dày bản bụng dầm vai được xét từ xét từ điều kiện ép cục bộ của lực tập

trung (
+
).
Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai :
+
483.16 + 10.08
=
=
= 0.4533
(30 + 2 ∗ 2) ∗ 32
( + 2 đ)
Vậy chọn
= 10
 Bụng nhánh cầu trục cột dưới xẻ rảnh cho bản bụng dầm vai luồn qua. Hai bản này
liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc.
 Chiều cao bụng dầm vai phải đủ chứa bốn đường hàn góc liên kết bản bụng dầm
vai với bụng nhánh cầu trục. Giả thiết chiều cao đường hàn góc . Chiều dài một
đường hàn cần thiết:
+
+
483.16 + 10.08 + 415.26
=
+1=
+ 1 = 31.05
4ℎ (
)
4 ∗ 0.6 ∗ 12.6
 Chiều dài 1 đường hàn cần thiết liên kết bản “K” vào bụng dầm vai:
865.325
=

+1=
+ 1 = 29.62
4ℎ (
)
4 ∗ 0.6 ∗ 12.6
Vậy chiều cao dầm vai ℎ = 64
 Chọn chiều dày bản cánh dưới dầm vai bằng 10
Chiều cao bản bụng dầm vai ℎ
= 64 − (2 + 1) = 61
 Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai:
Thiên về an toàn, quan niệm chỉ có bản bụng dầm vai chịu uốn
Moment chống uốn của bản bụng:
)
= ( ℎ )⁄6 = (2.2 ∗ 61 )⁄6 = 1364.37 (
Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tiết diện hình chữ nhật
269.89 ∗ 10
⁄
⁄
=
=
= 19.79
<
= 21
1364.37
 Các đường hàn ngang liên kết bản cánh trên, cánh dưới với bản bụng của dầm vai
đều lấy theo cấu tạo.

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM

SVTH:

MSSV:

GVHD:

600

500

350

16

12

50

10

PL-150x12

10

336
360

360

340

10

PL-340x16

PL-340x16

12

125

50

PL-336x10

10
16

MAËT CAÉT 3-3 _Tæ leä 1:10

10

PL-150x12

10

360
340

10

PL-340x16

10
16

KHOA XÂY DỰNG

125

PL-340x16

MAËT CAÉT 4-4 _Tæ leä 1:10

PL-336x10

150

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM


SVTH:

MSSV:

GVHD:

b. Chân cột – Liên kết cột với móng
 Nôi lực tính toán chân cột:

Nhánh cầu trục:
= 637.8
Nhánh mái:
= 1711.87
 Kích thước bản đế:
 Giả thiết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bê tông móng





⁄ đ = 1.2
=
⁄
Bê tông móng M250 (B20), có
= 1.15
⁄
⇒
=
= 1.2 ∗ 1.15 = 1.38
Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh mái:
⁄
= 1711.87⁄1.38 = 1240.5
đ =
Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu chạy:
⁄
= 637.8⁄1.38 = 462.2
đ =
Chọn chiều rộng B bản đế theo yêu cầu cấu tạo:
= + 2 đ + 2 = 36 + 2 ∗ 1.4 + 2 ∗ 3.6 = 46

 Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính được là:
⇒ ℎọ
đ ≥
đ ⁄ = 1240.5⁄46 = 27
đ = 30
⇒ ℎọ
đ ≥
đ ⁄ = 462.2⁄46 = 10
đ = 25
 Ứng suất thực tế ngay dưới bản đế
1711.87
⁄
=
= 1.24
46 ∗ 30
637.8
⁄
=
= 0.555
46 ∗ 25
 Chiều dày bản đế
Theo các kích thước cạnh ô và loại ô, tính moment uốn trong các ô này và nhận
thấy rằng:
- Ở nhánh mái, moment lớn nhất là ở bãn kê 3 cạnh:
Với ⁄ = 18.2⁄18 = 1.01. Tra bảng 3.6 (sách Đoàn Định Kiến) được =
0.112
= ∗ ô∗
= 0.112 ∗ 1.24 ∗ 18 = 45
- Ở nhánh cầu trục, moment lớn nhất là ở bãn kê 3 cạnh:

Với ⁄ = 12.5⁄18 = 0.694. Tra bảng 3.6 (sách Đoàn Định Kiến) được =
0.0872
= ∗ ô∗
= 0.0872 ∗ 0.555 ∗ 18 = 15.68
- Chiều dày cần thiết của bản đế mỗi nhánh:
đ

=

6 ⁄(

)=

6 ∗ 45⁄(21 ∗ 1) = 3.59

= 6 ⁄( ) = 6 ∗ 15.68⁄(21 ∗ 1) = 2.12
- Chọn chung chiều dày bản đế cho cả 2 nhánh đ = 4
 Các bộ phận chân cột
 Dầm đế:
 Tải trọng lên dầm đế ở nhánh mái
⁄
đ = (5 + 0.5 ∗ 18) ∗ 1.24 = 17.36
 Tổng phản lực lên dầm đế:
đ

KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TPHCM