thuyết minh thép 2 Do an ket cau thep 2

Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng
MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
Chữ ký của giảng viên hướng dẫn

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 1


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

PHẦN I.

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

TÍNH TOÁN CHUNG

Kết cấu chịu lực của nhà xưởng là một khung ngang gồm cột và dàn. Để đảm bảo
độ cứng theo phương ngang nhà, liên kết giữa cột và dàn mái được thực hiện là liên kết
cứng. Liên kết giữa chân cột và móng bê tông cốt thép cũng là liên kết ngàm cứng.vẽ so
do khung:

1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 nhịp, 1 tầng với các số liệu sau:
-

Xà ngang tiết diện thay đổi(chữ I).

-

Số lượng cầu trục: 2 móc cẩu.

-

Sức nâng cầu trục: Q = 75/20 T.

-

Chế độ làm việc trung bình.

-

Nhịp khung thiết kế theo nhịp cầu trục: L = 24 m.

-

Chiều dài nhà: 144 m.

-

Bước cột: 9 m.

-

Cao trình đỉnh ray: H1 = 9,1 m.

-

Mái panen BTCT tiết diện 1.5x6 = 9 m2, độ dốc mái i = 1/10.Giàn hình thang.

-

Vật liệu thép CCT34 có: f = 21 kN/cm2.

-

Mô đun đàn hồi E = 21x103 kN/cm2.

-

Vùng áp lực gió: I-A, địa hình A.Có W0 = 55daN/m2 = 0,55 kN/m2.

-

Hàn tay dùng que hàn N46, bu lông cấp độ bền 5.6.

-

Bê tông móng cấp độ bền B20, có Rb = 1,15 kN/cm2.

-

Kết cấu bao che, tường xây gạch, tấm tường BTCT.

2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG
2.1. Theo phương đứng:
Cốt mặt nền ± 0.000,ta có cao trình đỉnh ray H1 = 9.1 m, nhịp nhà L = 24m (theo
đề đồ án). Tải trọng cầu trục Q = 75 T ≤ 75 T, chế độ làm việc nhẹ ⇒ λ = 750 mm =
0,75 m ( λ là khoảng cách tự trục định vị đến tim ray).
Ta có: nhịp khung là khoảng cách giữa 2 trục định vị được xác định theo công
thức:
SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 2


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

L = Lct + 2λ ⇒ Lct = L - 2λ = 24 – 2 x 0,75 = 22,5 m
Tra bảng F5. Cataloge cầu trục, ta có các thông số về cầu trục:
Bc = 8800 mm; K = 4560 mm; Hct = 3700 mm; B1 = 400 mm;
Trong đó:
+ Bc: chiều rộng tiết diện cầu trục.
+ B1: phần đưa ra của cầu trục phía ngoài ray.
+ Lct: nhịp cầu trục.
+ Hct: chiều cao dầm cầu trục.
-

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H2 = Hc + 100 mm + f

Trong đó:
+ Hc: kích thước gabarit của cầu trục, từ mặt ray đến điểm cao nhất của
xe con. Tra trong catalo cầu trục.
+ 100: khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu.
+ f: khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu mang lực mái và việc bố trí
thanh giằng cánh dưới. Lấy bằng f = (200 ÷ 400) mm.

Kích thước H2 lấy theo bội số 200 mm.
⇒ H2 = 3700 + 100 + 300 = 4100 mm = 4,1 m
-

Cao độ mặt ray: H1 = 9,1 m.

-

Chiều cao sử dụng được tính từ mặt nền đến đáy dưới vì kèo:
Hsd = H1 + H2 = 9,1 + 4,1 = 13,2 m

-

Chiều cao thực của cột trên được tính từ vai đỡ dầm cầu trục đến mặt dưới
đáy vì kèo:
Ht = H2 + Hdc + Hr

Trong đó:

+ Hdc: chiều cao dầm cầu trục lấy bằng

1 1 
 ÷ ÷
 8 10 

nhip của cầu trục (bước

cột nhà B).

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 3


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

⇒ Hdc =

1 1 
 ÷ ÷
 8 10 

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

x 9 = ( 1,125 ÷ 0,9) . Chọn Hdc = 0,9 m.

+ H3: phần cột chôn dưới mặt nền. H3 = 1 m.
+ Hr: chiều cao của ray và đệm ray phụ thuộc loại cầu trục. Lấy bằng 200
mm.
⇒ Ht = 4,1 + 0,9 + 0,2 = 5,2 m
-

Chiều cao thực của đoạn cột dưới được tính từ mặt móng đến vị trí thay đổi
tiết diện cột:
Hd = Hsd – Ht + H3

Với H3 là phần cột chôn dưới mặt nền. H3 = 1 m.

⇒ Hd = 13,2 – 5,2 + 1 = 9 m
-

Chiều cao đầu dàn H0 phụ thuộc chiều cao vì kèo tại gối tựa, vì kèo điển hình
dạng hình thang lấy H0 = 2200 mm = 2,2 m.

Ta có: i = tan α =

1
10

=

2h
L

⇒h=

L 24
=
= 1, 2 m
20 20

→ chiều cao mái Hm = H0 + h = 2,2 + 1,2 = 3,4 m
2.2. Theo phương ngang:

-

Chiều cao tiết diện cột trên:

⇒

 1 1
ht =  ÷ ÷H t
 10 12 

. Thường chọn ht = 400 ÷ 1000.

1 1 
1 1
ht =  ÷ ÷H t =  ÷ ÷× 5, 2 = ( 0,52 ÷ 0, 43) m
 10 12 
 10 12 

Chọn ht = 0,5 m.
o

Sức trục: Q = 75 T ≤ 75 T → trục định vị cách biên 1 đoạn a = 250 mm
= 0,25 m.

o

Khoảng hở an toàn giữa cầu trục và cột, D = 60 ÷ 75 mm. Chọn D = 75
mm.

-

Khoảng cách giúp cầu trục khi hoạt động không chạm vào cột:

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 4


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

λ ≥ B1 + ( ht − a ) + D
0, 75m ≥ 0, 4 + ( 0,5 − 0, 25 ) + 0, 075 = 0, 725 m

⇔

(thỏa).
hd ≥

Chiều cao tiết diện cột dưới:

-

Với H là chiều cao toàn cột:
hd ≥

⇒

1
H

20

1
H
20

(nhà chế độ làm việc nhẹ)

H = Ht + Hd = 5,2 + 9 = 14,2 m
hd ≥

⇔

1
×14, 2 = 0, 71 m
20

Thường thiết kế trục của nhánh trong cột dưới trùng với trục dầm cầu cầu

-

trục nên chiều cao tiết diện cột dưới:
hd = a + λ = 0, 25 + 0, 75 = 1 m > 0, 75 m

(thỏa điều kiện)

i=1/10

4000

15000

5300

4400

2200

1800

i=1/10

9700

9600

Q=100/20(T)

±0000
1000

±0000
MÑTN

36000

A

SVTH: Trần Phước Bình

SÔ ÑOÀKÍCH THÖÔÙ
C KHUNG NGANG

Lớp: XD14D09

B

MSSV: 14D15802010162
Trang 5


Đồ án mơn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

2.3. Hệ giằng nhà.
Trong nhà cơng nhiệp bằng thép hệ giằng là bộ phận quan trọng giúp giữ ổn
định, cùng tham gia chịu các tải trọng theo phương dọc nhà và giúp cố định t ạm các bộ
phận khi thi cơng.
2.4. Hệ giằng mái.
Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dướu dàn tr ở
lên, được đặt trong mặt phẳng cánh trên, cánh dưới và giằng đứng giữa các giàn.
2.4.1. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên.
Hệ giằng trong mặt phẳng cánh trên có tác dụng bảo đảm ổn định cho cánh trên
chịu nén của giàn, được giằng theo phương ngang nhà tại vị trí hai dàn mái đầu hồi,

6000
6000

6000

6000

36000

6000

6000

đầu khối nhiệt độ và tại giữa nhà (cách nhau khoảng 50 ÷ 60 m).

500

5500

6000

5500

500

120000
1

2

3

4

10

11

12

13

18

19

20

HỆGIẰ
NG TRONG MẶ
T PHẲ
NG CÁ
NH TRÊ
N

2.4.2. Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới:
Hệ giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại vị trí có giằng cánh trên, ở hai
đầu khối nhiệt độ và khoảng giữa, cach 50 ÷ 60 m.

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162

Trang 6

21


GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

6000
6000

6000

6000

36000

6000

6000

Đồ án mơn học: Kết Cấu Thép 2

500

5500

5500

6000

500

120000
1

2

3

4

10

11

12

13

18

20

19

21

HỆGIẰ
NG TRONG MẶ
T PHẲ

NG CÁ
NH DƯỚ
I

2.4.3. Hệ giằng đứng
Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng,giữ vị trí cố định cho dàn vì

4000

kèo.

6000

48000

6000

54000

6000

120000
1

2

3

4

10

11

12

13

18

19

2.4.4. Hệ giằng ở cột
-

Cột tiết diện khơng đổi: bố trí trùng mặt phẳng trục cột.

-

Cột có tiết diện thay đơỉ: Hệ giằng bố trí trùng với trục cột trên, giằng cột
dưới trùng với trục của nhánh cầu chạy.

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 7

20

21


GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

6000

Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

6000

1

6000
120000

2

3

4

10

11

12

6000

14

13

15

19

PHẦN II. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG
1. TẢI TÁC DỤNG TRONG LÊN KHUNG
1.1. Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải):
50 42'38"

-

Độ dốc mái i = 1/10 → α =

⇒ sinα = 0,0995, cosα = 0,995.

-

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm: trọng lượng của
mái, trọng lượng bản thân xà gồ, trọng lượng bản thân khung ngang và dầm
cầu trục.

1.1.1. Trọng lượng mái:
Dựa vào trọng lượng các lớp cấu tạo mái phân bố trên mặt nghiêng goc α (độ
dốc mái), khi tính qui về phân bố đều trên diện tích mặt bằng mái
Ta có bảng tải trọng sau:

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 8

20

21


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

Tải trọng tiêu
chuẩn
Tải trọng do các lớp mái

g

150
120

1,2

144

100

27
80
477

1,1
1,3
1,1

110
35,1
88
542,1

(daN/m2
mái)

g mtt =
⇒

Tải trọng
tính
toán
gm
(daN/
m2
mái)

v
ư
ợ

t
t
ả
i
1,1

c
m

Tấm mái 1,5 x 6 m
Lớp cách nhiệt dày 12 cm
bằng bê tông xỉ dày 15 cm
Bê tông chống thấm dày 4 cm
Lớp xi măng lót dày 1,5 cm
Hai lớp gạch lá nem dày 4 cm
Tổng

Hệ
s
ố

542,1 542,1
=
= 544,8 daN / m 2 = 5, 448 KN / m 2
cos α 0,995

165

mái

1.1.2. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng:
g dc = 1, 2 × α d × L

-

Xác định theo công thức:

Trong đó:
+ L: nhịp dàn
+ αd: hệ số TLBT dàn. Lấy bằng 0,6 ÷ 0.9.
→
⇒ Tải tính toán
-

g dc = 1, 2 × 0,9 × 24 = 25,92

daN/m2
g d = g dc × γ = 25,92 ×1,1 = 28,51

daN/m2 = 0,2851 KN/m2

Tải trọng thường xuyên:
g tt = ( g mtt + g d ) × B = ( 5, 448 + 0, 2851) × 9 = 51, 6 kN / m 2

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 9

ỏn mụn hc: Kt Cu Thộp 2

GVHD: Thy Bựi Ngc Dng

1.2. Ti trng tm thi do thi cụng v sa cha mỏi (hot ti):
Tra bng 3 (TCVN 2737 -1995):
P c = 75 daN / m 2

, h s vt ti n = 1,4.
Ti trng tớnh toỏn:
P tt = Bp c = 1,3 ì 9 ì 75 = 877,5daN / m 2 = 8, 775 kN / m 2

2. TI TRNG TC DNG LấN CT
2.1. Ti do phn lc ca dn:
A=

g tt L 51, 6 ì 24
=
= 619, 2 kN
2
2

A=

P tt L 8, 775 ì 24
=
= 105,3 kN
2

2

Do tnh ti:

Do hot ti:

Do tõm tit din ct trờn v ct di khụng trựng nhau nờn cỏc phn lc A
v A
gõy cho ct di ti vai ct mt momen lch tõm.
M A = Aì e

M A ' = A' ì e

;

Vi e l khong cỏch lch tõm gia tõm ct di v tõm ct trờn: ( h t, hd b
rng ct trờn v ct di).

e = ( hd ht ) / 2 = (1 0,5) / 2 = 0, 25 m

ht

TRUẽC CO
T TRE
N
TRUẽC CO
T Dệễ
I

e

hd
SVTH: Trn Phc Bỡnh

Lp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 10


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

⇒ M A = 619, 2 × 0, 25 = 154,8 kN .m
M A ' = 105,3 × 0, 25 = 26,33 kN .m
2.2. Do trọng lượng dầm cầu trục:
Gdct = α dct L2dct

Trong đó:
+ αdct: hệ số TLBT dầm cầu trục,lấy bằng 24 ÷ 37 với Q < 75T, 35 ÷ 47 với
cầu trục nặng hơn.
+ Ldct: nhịp dầm cầu trục ( chính là bước cột nhà).
⇒

Gdct = 37 × 92 = 2997 daN = 29,97 kN

2.3. Do áp lực đứng của bánh xe ( TH cầu trục 4 bánh):
Do TLBT của dầm là tính tải nhưng so với Dmax thì trị số của nó không lớn,để đơn
giản tính toán ta có thể cộng vào Dmax, Dmin như sau:

Dmax = γγ th ( P1m ax ∑ y1 + P2max ∑ y2 ) + Gdct
Dmin = γγ th ( P1min ∑ y1 + P2min ∑ y2 ) + Gdct
Trong đó:
+ P1max, P2max: là áp lực lớn nhất của bánh xe cầu trục.Tra trong cataloge
cầu trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 24 m và chế độ làm việc nhẹ.
⇒ P1max = 34 T = 340 kN, P2max = 35 daN = 350 kN
+ P1min, P2min: là áp lực nhỏ nhất phía bên kia cầu trục. Tra trong cataloge
cầ u
trục phụ thuộc chiều dài dầm cầu trục L = 34 m.
⇒ P1min = 12 T = 120 kN, P2max = 12 daN = 120 kN

∑y ∑y
1

+

,

2

là tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới
các vị

trí của bánh xe cầu trục.
SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 11

Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

+ γ : hệ số vượt tải lấy bằng 1,1.
+ γth : hệ số tổ hợp tải trọng , chế độ làm việc nhẹ lấy bằng 0,85. (TCVN2737)
100

9100
1535

840

4350

9100

840

840

4350

840

1535

810

y1 =0,135

P2

P2
y22 =1

P1

P1

y21=0,86

3170
P2

P2

y23 =0,472

P1

P1

y24 =0,332

2830

5160

6000

6000

Sơ đồ đường ảnh hưởng của bánh xe cầu trục
Xác định :

Dmax = 1,1× 0,85 × [ 340 × 0,822 + 350 × (0,907 + 1 + 0, 704 + 0, 611) ] + 29,97 = 1345, 68 kN
Dmin = 1,1× 0,85 × [ 150 × 0,822 + 170 × (0,907 + 1 + 0, 704 + 0, 611) ] + 29,97 = 657,39 kN
-

Lực Dmax và Dmin tác dụng vào vai cột ngay vị trí dầm cầu trục, nên lệch tâm
ek ≈

so với trục cột dưới 1 đoạn

hd 1
= = 0, 5 m
2 2

(hd bề rộng tiết diện cột

dưới).

ht

TRUÏC COÄ
T TREÂ
N
TRUÏC COÄ

T DÖÔÙ
I

e
e e

k

hd

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 12


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

Lúc này tại vai cột sẽ phát sinh momen :

M max = Dmax × ek

;

M min = Dmin × ek

M max = 1345, 68 × 0,5 = 672,84 kN .m
M min = 657, 39 × 0,5 = 328, 7 kN .m

2.4. Do lực hãm của xe con T:
Lực hãm của xe con truyền qua bánh xe cầu chạy truyền vào dầm và truy ền vào
khung thành lực hãm T, đặt tại cao trình mặt dầm hãm.

T = γγ thT1c ∑ yi
T1c

Trong đó:

: lực hãm của xe con tác dụng lên phương ngang.Lấy theo cataloge

cầu trục Lct = 22,5 m ⇒

T1c

= 1,37 T = 13,7 kN.

T = 1,1× 0,85 ×13, 7 × (0,822 + 0,907 + 1 + 0, 704 + 0, 611) = 51,8 kN
⇒
2.5. Tác dụng của tải trọng gió lên khung
Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm: gió thổi lên tường dọc truyền vào cột
dưới dạng tải trọng phân bố đều ở cả phía đón gió và phia khuất gió, gioa thổi lên mái
( tính từ cánh dưới dàn vì kèo đến điểm cao nhất của mái) được chuyển về dạng lực
tập trung đặt ở cao trình cánh dưới vì kèo ( xà ngang sơ đồ tính toán của khung).
2.5.1. Gió tĩnh tác dụng lên cột:
-

Gió đẩy:

qđ = γW0kcđB

-

Gió hút:

qh = γW0kce3B

Trong đó:
+ W0: giá trị áp lực gió tiêu chuẩn. Vùng gió I-A, tra bảng TCVN 27371995.
W0 = 55 daN/m2.
+ B: bước cột nhà.
+ γ: hệ số vượt tải lấy bằng 1,2.
SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 13


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

+ cđ: hệ số khi động phía đón gió lấy bằng 0,8.
+ ce3: hệ số khí động phía hút gió. Tra TCVN 2737-1995 bằng phương
pháp nội suy,phụ thuộc chiều cao nhà và chiều dài nhà.

+ k: hệ số phụ thuộc độ cao tại điểm xét tính, dạng địa hình. Tra bảng 5.
TCVN 2737-1995.
-

Tại độ cao ≤ 10 m hệ số k có giá trị k đổi, tại độ cao > 10 m điều chỉnh hệ số

-

Dạng địa hình A:

k > 1.

-

Xét tỉ số:



Tại độ cao ≤ 10 m: k =1,18



Tại độ cao 14,2 m: k = 1,2304 = kđc

h1 15,55
=
= 0, 648
L
24

> 0,5

∑ B = 9 ×16 = 6
L

24

>2

⇒ ce3 = -0,523
Trong đó :
+ h1: chiều cao nhà tính từ MĐTN đến đỉnh biên vì kèo.
+

∑B

: tổng chiều dài nhà.

Tại vị trí ≤ 10 m : tải phân bố đều.
-

Gió đẩy: qđ = 1,2x0,55x1,18x0,8x9 = 5,607 kN/m.

-

Gió hút: qh = 1,2x0,55x1,18x(-0,523)x9 = - 3,667 kN/m.

Tại vị trí > 10 m : tải hình thang.
-

Gió đẩy: qd = 1,2x0,55x1,2304x0,8x9 = 5,847 kN/m.

-

Gió hút: qh = 1,2x0,55x1,2304x(-0,523)x9 = - 3,822 kN/m.

2.5.2. Tải trọng gió tác dụng lên dàn: tải tập trung.

∑c

h

ei i

-

Gió đẩy: W = γW0ktb

SVTH: Trần Phước Bình

B

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 14


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

∑c

'
ei i

Gió hút:

-

W’= γW0ktb

h

B

Trong đó:
ktb =

+

kdc + kdm
2

hệ số thay đổi áp lực gió trung bình lấy của đỉnh cột và

đỉnh mái.
+ cei: tra bảng 6 TCVN 2737-1995 phụ thuộc độ dốc mái α và tỉ số h1/L
gồm ce1 lấy dấu dương khi chiều gió tác dụng vào khung,lấy dấu âm khi chiều gió tác

dụng hướng ra ngoài khung và ce2 mang dấu âm.
Ta có: i=1/10 → α = 5042’38’’ < 600
h1 15,55
=
= 0, 648
L
24

Bằng phương pháp nội suy ⇒ ce1 = -0,5874; ce2 = - 0,4296.
Hệ số kđm tại đỉnh mái, tại độ cao 16,75 m, nội suy ⇒ kđm = 1,2575
ktb =

1, 2304 + 1, 2575
= 1, 24395
2

-

Gió đẩy: Wh = 1,2x0,55x1,24395x9x(0,8x2,2 – 0,5874x1,2) = 7,79 kN

-

Gió hút:

Wđ = 1,2x0,55x1,24395x9x( -0,4296x1,2 – 0,523x2,2) = -12,31 kN

o Ghi các tải lên khung:
kdm =1,1
1800
2200

ce2 =-0,4

ce1 =-0,51624

cd =+0,8
W=6,46kN/m

W=13.60kN/m

4450

kdc =1,0712

qd 5,86kN/m

Dmin

Dmax

=

MA
MA'

=

3,66kN/m

15000

MA
MA'

k =1

10000

qh'

Mmin

Mmax

ce3 =-0,5

qd 5,472kN/m

qh 3,42kN/m

=

=

±0.000
550

1000

- 0.450

MÑTN

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09
36000

A

MSSV: 14D15802010162
Trang 15
B


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

3. TÍNH NỘI LỰC KHUNG
3.1. Các giả thiết tính khung tĩnh:
Khi tính khung có tải trọng không tác dụng trực tiếp lên rường ngang, biến dạng
đàn hồi của rường ngang ảnh hưởng rất ít tới lực tính toán, diều này cho phép xem
rường ngang tuyệt đối cứng ( Id = ∞).
Tính khung nhằm mục đích xác định các nội lực: momen uốn, lực dọc, lực cắt
trong các tiết diện khung.Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá
phức tạp, nên trong thực tế đã tahy sơ đồ tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơn
giản hóa, với các giả thiết sau:
-

Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương đặt tại cao trình

cánh dưới của dàn.

-

Khi tính khung với tải trọng không phải là tải trọng đứng tác dụng lên dàn
thì xem dàn là cứng vô cùng.

Ht

*Sơ đồ tính:

I2

I=∝

Id

I2

ht

Hd

e
I1

I1

e
hd

L - 2e

L

-

Giả thiết các độ cứng cột dầm, dàn:
I1
= 7 ÷ 10
I2
Id
= 25 ÷ 40
I2

-

Với I1 = 1 → I2 =

SVTH: Trần Phước Bình

1
8

⇒ Id =

chọn

chọn

I1
=8
I2
Id
= 32
I2

32
=4
8
Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 16


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

3.2. Xác định nội lực khung: Khung được giải lần lượt với mỗi loại tải trọng riêng
lẽ.
-

Tổ hợp nội lực

-

Tổ hợp cơ bản được phân thành tổ hợp cơ bản I và tổ hợp cơ bản II.
“TCVN 2737 - 1995 : Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế” quy định

hai tổ

hợp cơ bản sau:
- Tổ hợp cơ bản I gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của một loại hoạt tải.
-Tổ hợp cơ bản II gồm: Nội lực do tĩnh tải và nội lực của hoạt tải, các hoạt
tải này được nhân với hệ số tổ hợp là 0,9 (Hệ số xét đến khả năng sử dụng không
đồng thời
cùng lúc các hoạt tải đó).

* Các trường hợp tổ hợp:
COMB1

TỔ HỢP CƠ BẢN I
TT + HT

COMB2

TT + DTRAI+TTR

COMB3

TT + DPHAI+T.P

COMB4

TT + GT

COMB5

TT + GP

TỔ HỢP CƠ BẢN II

COMB6

TT + 0,9 (HT + GT)

COMB7
COMB8

TT + 0,9 (HT + GP)
TT + 0,9 (DTRAI +TTR+ GT)

COMB9

TT + 0,9 (DTRAI + TTR+GP)

COMB10
COMB11

TT + 0,9 (DPHAI+TPH + GT)
TT + 0,9 (DPHAI+TPH + GP)

COMB12

TT + 0,9 (HT + DTRAI +TTR+ GT)

COMB13

TT + 0,9 (HT + DTRAI +TTR+ GP)

COMB14

TT + 0,9 (HT + DPHAI +TPH+ GT)

COMB15

TT + 0,9 (HT + DPHAI +TPH+GP)

COMB16

TT + 0,9(HT + DTRAI +TTR)

COMB17

TT + 0,9 (HT + DPHAI+TPH)

COMB18

TT + 0,9 (DTRAI + TTR)

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 17


Đồ án mơn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

COMB19
BAO
•

TT + 0,9 (DPHAI + TPH)
(COMB1, COMB2,…,COMB19)

Các trường hợp chất tải:
q=35,25kN/m

MA =317,25kN.m

q=35,25kN/m

MA =317,25kN.m

MA'=48,6kN.m

HOẠT TẢ
I

TĨ
NH TẢ
I

Dmin =455.7kN

Dmax =1293,16kN

Mmax =969.87kN.m

Dmin =455.7kN

Mmin =341.78kN.m

T =48,41kN

Dmax=1293.16kN

Mmin =341.78kN.m

Mmax =969.87kN.m

CẦ
U TRỤC PHẢ
I

CẦ
U TRỤC TRÁ
I

T

=48,41kN

T ĐẶ
T BÊ
N CỘ
T TRÁ

I

SVTH: Trần Phước Bình

=48,41kN MA'

Lớp: XD14D09

T =48,41kN

T =48,41kN

T ĐẶ
T BÊ
N CỘ
T PHẢ
I

MSSV: 14D15802010162
Trang 18


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

W =6,48kN/m

qh'

=

W =13,65kN/m

qh'

3,67kN/m

qh 3,42kN/m

3,67kN/m

=

qh 3,42kN/m

=

=

W =13,65kN/m

qh'

=

W=6,48kN/m

qh'

3,67kN/m

qh 3,42kN/m

=

GIOÙPHAÛ
I

Sử dụng phần mềm sap2000 để giải tìm nội lực khung.

Bảng kết quả nội lực:

PHẦN III. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT
1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH CỘT
Cột trên: cột đặc tiết diện chữ I.
Cột dưới hd = 1,5 > 1 m thiết kế cột rỗng
•

Các thông số dùng để tính cột:

-

Bề rộng cột trên: ht = 0,5 m.

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

3,67kN/m

qh 3,42kN/m

=

GIOÙTRAÙ
I

•

=

MSSV: 14D15802010162
Trang 19


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

-

Bề rộng cột dưới hd = 1,5 m.

-

Chiều cao phần cột trên: Ht = 5,3 m.

-

Chiều cao phần cột dưới: Hd = 9,7 m.

-

Cặp nội lực nguy hiểm nhất ở cột trên: M = -390,667 kN.m; N = -724,03
kN.

-

Cặp nội lưc nguy hiểm nhất ở cột dưới: M = 712,93 kN.m; N = -1834,07 kN.

Lực nén N trong bảng nội lực chưa kể đến trọng lượng bản thân cột, khi tính cột
cần kể đến tải trọng này.
gc =

∑ N × ρ ×ψ
kf

Trong đó:
+ N: là lực nén lớn nhất đối với mỗi đoạn cột.


Cột trên: N = N2 + gct + Ht



Cột dưới: N = N1 + gct x Ht + gcd x Hd

+ ρ: là trọng lượng riêng của thép 78,5 (kN/m3).Tra bảng TCVN 5575 –
2012.

+ f: cường độ tính toán của thép CCT34. Tra bảng TCVN 5575 – 2012
→ f = 21 kN/cm2.
+ Ψ: hệ số cấu tạo cột, lấy 1,4 ÷ 1,8.
+ k: hệ số kể đến ảnh hưởng momen làm tăng tiết diện cột.
k = 0,4 ÷ 0,5 đối với cột dưới.



k = 0,25 ÷ 0,3 đối với cột trên.

g ct =

724, 03 × 78,5 ×1,8
= 1, 62 kN / m
0,3 × 21× 10 4

g cd =

1834, 07 × 78,5 ×1,8
= 4,11 kN / m
0, 4 × 21×104

⇒

-



Tính lực nén:

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 20


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

o Cột trên:
o Cột dưới:

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

N 2 = N 2 + g ct H t = 724, 03 + 1, 62 × 5, 2 = 732, 45 kN
N1 = N1 + g ct H t + g ct H d = 1834, 07 + 1, 62 × 5, 2 + 4,11× 9 = 1879, 48 kN

- Xác định chiều dài tính toán
*Chiều dài ngoài mặt phẳng:
l y 2 = H t − H dct = 5, 2 − 0,9 = 4,3 m.

-

Cột trên:
l y1 = H d = 9 m.

-

Cột dưới:

*Chiều dài trong mặt phẳng:

-

-

Cột trên:

Cột dưới:

lx 2 = µ 2 × H t

µ2 =

lx1 = µ1 × H d

;

µ1
≤3
α1

(nếu > 3 lấy bằng 3).

Khung 1 nhịp liên kết cứng ở đầu trên. Khi mất ổn định cũng có khả năng mất ổn
định đồng thời ổn định cả 2 cột. trường hợp này xét cả 1 đầu ngàm, 1 đầu ngàm tr ượt.
+ µ1: tra bảng D3.TCVN 5575 – 2012 phụ thuộc α và η

η=

-

Tính

η=

µ1

It × H d
Id × Ht

β=
;

N1
N2

α1 =

Ht
Hd

Id
It β

;

:

9, 7

= 0, 216
8 × 5,3

β=
;

5, 2
8
1879, 48
= 1, 02
= 2,566 α1 =
9 2,566
732, 45
;

Tra bảng D3. TCVN 5575 – 2012 →

µ2 =
⇒

SVTH: Trần Phước Bình

µ1 =

2,127

2,127
= 2, 085 ≤ 3
1, 02
(thỏa điều kiện).

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 21


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

⇒

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

lx 2 = µ2 × H t = 2, 085 × 5, 2 = 10,842 m = 1084, 2 cm

;

lx1 = µ1 × H d = 2,127 × 9 = 19,143 m = 1914,3 cm
1.1. Thiết kế cột trên (cột đặc tổ hợp hàn):
X
t =25

t =25

tw =18

Y

o

b

Y

f

b =400

f

hw =450
h =500
X

-

Xác định tiết diện cột:

Để đảm bảo độ cứng của cột, chọn sơ bộ trước b,h:
1 1
1 1
h = ht =  ÷ ÷H t =  ÷ ÷× 5, 2 = ( 0,52 ÷ 0, 433 ) m
 10 12 
 10 12 

h = 0,5 m = 50 cm
Chọn
1 
 1
 1 1 

b f = b =  ÷ ÷H t =  ÷ ÷× 5, 2 = ( 0, 26 ÷ 0,173) m
 20 30 
 20 30 
b f = b = 0, 4 m = 40 cm

Chọn
Ayc =


N 
M 
732, 45
390, 667  

2
 1, 25 + ( 2, 2 ÷ 2,8 )
÷=
1, 25 +  2,3 ×
 = 0,0136 m
÷
4
f γc 
ht × N  21× 10 × 0,95 
0,5 × 732, 45  


Chọn chiều dày bản cánh và bản bụng:
 1 1  f
 1 1  21
t f =  ÷ ÷ b =  ÷ ÷× × 40 = ( 1, 428 ÷ 1,143) cm

 28 35  21
 28 35  21
SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 22


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

t f ≤ 60 mm = 6 cm
t f = 2, 5 cm ≤ 6 cm

⇒ chọn
1 
1 
 1
 1
tw =  ÷
÷h =  ÷
÷× 50 = ( 0,83 ÷ 0, 42 ) cm
 60 120 
 60 120 

t w ≥ 8 mm = 0,8 cm

⇒ chọn
-

t w = 1,8 cm ≥ 0,8 cm

Xác định các đặc trưng hình học:

A = 2t f b f + t w hw = 2 × 2,5 × 40 + 1,8 × 45 = 281 cm 2 > Ayc = 136 cm 2
 b f t 3f  h f  2
 t h3
Ix = 2 
+  ÷ bf t f  + w w
 12  2 
 12
 40 × 2,53  47,5 2
 1,8 × 453
= 2× 
+
×
40
×
2,5
= 126585, 42 cm4
+
÷
12
 2 
 12

Iy = 2

ix =

iy =

W=

•

t f b3f
12

+

hw tw3
2, 5 × 403 45 ×1,83
= 2×
+
= 26688, 54 cm 4
12
12
12

Ix
126585, 2
=
= 21, 22 cm
A
281

Iy
A

=

λx 2 =
→

lx 2 1084, 2
=
= 51, 09
ix
21, 22

l y 2 430
26688,54
=
= 44,1
= 9, 75 cm → λ y 2 =
i y 9, 75
281

2 I x 2 × 126585, 42
=
= 5063, 41 cm3
h
50

Tiết diện không giảm yếu không cần kiểm tra theo điều kiện cường độ.

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 23


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

1.1.1. Kiểm tra ổn định x – x:

σ=

N
≤ f γc
ϕe A

Trong đó:
+

ϕe

: tra bảng D.10 phụ lục D. TCVN 5575-2012 phụ thuộc

λ

: độ mãnh

quy ước và me độ lệch tâm tương đối.

λ = λx

f
E

và me = ηm; m =

eA
Wc

; e=

M
N

+ Wc : momen chống uốn thớ chịu nén lớn nhất. Lấy bằng Wx ; η là hệ số
ảnh hưởng tiết diện, tra bảng D.9 phụ lục D. TCVN 5575-2012.
f
21
= 51, 09
= 1, 62
E
2,1×104

λ = λx

e=

Af
Ta có:

Aw

→
⇒

M 390,667
=
= 0,54 m
N
724, 03

=

m=
→

0,54 × 100 × 281
=3
5063, 41

2,5 × 40
= 1, 23 > 1
1,8 × 45
và m = 3 < 5

η = 1, 4 − 0, 02λ = 1, 4 − 0, 02 ×1, 62 = 1,3676

me = η m = 1,3676 × 3 = 4,1

Tra bảng D.10 nội suy ⇒ ϕe = 0,208

σ=
-

Kiêm tra ổn định:

724, 03
≤ 21× 0,95
0, 208 × 281

⇔ 12,39 kN / cm 2 ≤ 19, 95 kN / cm 2

Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định.
SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 24


Đồ án môn học: Kết Cấu Thép 2

GVHD: Thầy Bùi Ngọc Dũng

1.1.2. Kiểm tra ổn định y – y:

σ=

N
≤ f γc
Cϕ y A

Trong đó:
+ ϕy: tra bảng D.8 phụ lục D (TCVN 5575- 2012) phụ thuộc độ mãnh λy. C
là hệ số ảnh hưởng của Mx đến ổn định theo phương y, tra bảng phụ thuộc mx ( mục
7.4.2.5 TCVN).
mx =

Mx A
N Wx

là độ lệch tâm tương đối.

+ Mx: là M ở 1/3 giữa chiều cao cột nhưng không nhỏ hơn ½ Mmax cả đoạn
cột.
Ta có: λy = 44,1 ta bảng D.8 nội suy → ϕy = 0,887
Nội lực tại chân cột trên M = -92,82 kN.m nên tại 1/3 giữa chiều cao cột có
momen :
Mx = 680,94 kN.m> ½ Mmax = 195,33 kN.m
mx =
→
⇒

680,94 ×100
281
×

= 5, 06
747, 468
5063, 41
>5

C = C5 (2 − 0, 2mx ) + C10 (0, 2mx − 1)

Trong đó:
+ C5: tinh theo công thức khi mx = 5
C5 = C =

β
1 + α mx

Với α, β tra bảng 16 (TCVN-5575). β phụ thuộc λy và λc.

α = 0, 65 + 0, 05mx = 0, 65 + 0, 05 × 5, 06 = 0,903

SVTH: Trần Phước Bình

Lớp: XD14D09

MSSV: 14D15802010162
Trang 25