ĐỒ án kết cấu THÉP l21m

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

MỤC LỤC

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
1. Các đặc trưng hình học
A
Diện tích tiết diện nguyên
An
Diện tích tiết diện thực
Af
Diện tích tiết diện cánh
Aw
Diện tích tiết diện bản bụng
Abn Diện tích tiết diện thực của bulong
B
Chiều rộng
bf
Chiều rộng bản cánh
bs
Chiều rộng sườn ngang
h
Chiều cao của tiết diện
hw
Chiều cao của bản bụng
hf
Chiều cao đường hàn góc

ix,iy Bán kính quán tính của tiết diện với các trục tương ứng x-x, y-y
Ix,Iy Các momen quán tính của tiết diện nguyên đối với các trục tương ứng x-x, y-y
L
Chiều cao thanh đứng, cột hoặc chiều dài nhịp dầm
L0
Chiều dài tính toán của cấu kiện chịu nén
Lx,Ly Chiều dài tính toán trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng
Lw
Chiều dài tính toán đường hàn
Sf
Momen tĩnh
t
Chiều dày
tf,tw Chiều dày bản cánh và chiều dày bản bụng
Wx,Wy Momen chống uốn của tiết diện với trục x-x và y-y
2. Ngoại lực và nội lực
F,P Ngoại lực tập trung
Gdct Tải trọng bản thân dầm cầu trục
M
Momen uốn
Mx,My Momen uốn với các trục x-x và y-y
V
Lực cắt
N
Lực dọc
TTGH I
Trạng thái giới hạn I
TTGH II
Trạng thái giới hạn II
SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT
3. Cường độ và ứng suất
E
Module đàn hồi
f
Cường độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn theo giới hạn chảy
fv
Cường độ tính toán thép chịu cắt
fc
Cường độ tính toán của thép khi ép mặt
fub
Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bulong
ftb
Cường độ tính toán chịu kéo của bulong
fcb
Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulong
fba
Cường độ tính toán chịu kéo của bulong neo
fhb
Cường độ tính toán chịu kéo của bulong cường độ cao
fw
Cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới hạn chảy
fwv
Cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu cắt
fwf
Cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt quy ước) theo kim loại hàn

fws
Cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt quy ước) theo biên nóng chảy
σ
Ứng suất pháp
σc
Ứng suất pháp cục bộ
σx,σy Ứng suất pháp song song với các trục x-x và y-y
τ
Ứng suất tiếp
4. Ký hiệu các thông số
e
Độ lệch tâm lực
m
Độ lệch tâm tương đối
me
Độ lệch tâm tính đổi
nv
Số lượng mặt cắt tính toán
βf,βs Các hệ số tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở biên nóng
chảy của thép cơ bản
γc
Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu
γb
Hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulong
γg,γp Hệ số vượt tải (xem TCVN 2737 – 1995)
nc
Hệ số tổ hợp nội lực
η
Hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện
λ

Độ mảnh cấu kiện
λ

λx,λy
μ
φ
φb

Độ mảnh quy ước
Độ mảnh tính toán của cấu kiện trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng tính toán
Hệ số chiều dài tính toán của cột
Hệ số uốn dọc
Hệ số giảm cường độ tính toán khi mất ổn định dạng uốn xoắn

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT
φc
Hệ số giảm cường độ tính toán khi nén lệch tâm, nén uốn
ψ
Hệ số để xác định hệ số φb khi tính toán ổn định
CÁC TIỂU CHUẨN SỬ DỤNG
TCVN 2737 – 1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
TCVN 5575 – 2012, Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế
DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Chương 0. Số liệu đầu bài
Thiết kế khung điển hình nhà công nghiệp 1 tầng 1 nhịp, có 1 cầu trục. Với các
số liệu thiết kế sau:
Công trình có mặt bằng chữ nhật: L = 21m; B = 60m
Chọn bước khung: b = 6m
Cầu trục chọn ở chế độ làm việc trung bình, sức trục: Q = 30T
Cao trình đỉnh ray: Hr = 8.5m
Chọn độ dốc mái: i = 10%, α = 5.71°
Phân vùng gió: IIIB, với áp lực gió tiêu chuẩn: 1.25 kN/m2
Chọn vật liệu sử dụng:
Thép CCT34 có cường độ
f = 2100 daN/cm2
fv = 1200 daN/cm2
fc = 3200 daN/cm2
Sử dụng que hàn N42, dùng phương pháp hàn tay

Hình a: Mặt bằng bố trí khung ngang

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình b: Mặt cắt khung ngang

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT



Chương 1. Kích thước khung ngang
1.1. Xác định kích thước theo phương đứng
Chọn cầu trục có sức trục 32T, với các thông số:
Lk = 19.5m; Hk = 1.46m; Zmin = 190mm; Bk = 4530mm; Kk = 3600mm; G = 14.76T;
Gxc = 2.531T; Pmax = 19.3T; Pmin = 4.08T
Chọn khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang: bk = 0.3m
Chiều cao từ mặt ray cầu trục tới đáy xà:
H2 = Hk + 0.3 = 1.46 + 0.3 = 1.76m; Chọn H2 = 2 m
Chiều cao cột khung: H = Hr + H2 = 8.5 + 2 = 10.5m
Chọn chiều cao ray: hr = 0.2m;
Chọn chiều cao dầm cầu trục: Hdct = B/10 = 6/10, chọn Hdct = 0.6m
Chiều cao cột tính từ cốt +0.000 tới vai cột:

Hd = Hr – Hdct – hr = 8.5 – 0.2 – 0.6 = 7.7m
1.2. Xác định kích thước theo phương ngang
Xác định kích thước theo phương ngang là chọn sơ bộ tiết diện cột, dầm mái, cấu
kiện cửa trời … sao cho phù hợp với nhịp khung, nhịp nhà, tải trọng mái, tải trọng cầu
trục và đảm bảo công năng sử dụng của nhà xưởng.
Việc chọn lựa này chỉ theo sơ bộ, làm cơ sở cho những bước tính toán tiếp theo.
Trong quá trình tính toán, nếu kích thước tiết diện không thỏa thì ta tiến hành chọn lại
tiết diện.
1.2.1. Chọn tiết diện cột
Cầu trục làm việc với sức trục Q = 30T = 30T, coi trục định vị trùng với mép
ngoài của cột (a = 0).
Chọn chiều tiết diện cột:
h = (1 / 15 ÷ 1 / 20)H = (625 ÷ 450)mm

Vậy chọn h = 500mm
Chọn bề rộng cột:
(0.3 ÷ 0.5)h = (165 ÷ 275)mm
b=
(1/ 30 ÷ 1/ 20)H = (350 ÷ 525)mm

Vậy chọn b = 250mm
SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

Hình 1.1: Mặt cắt ngang tiết diện cột


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Bề dày bản bụng tw để đảm bảo chống gỉ không nên chọn nhỏ hơn 6mm
-

Chiều dày bản bụng tiết diện:

1 
1 
 1
 1
t w =  ÷
÷× h =  ÷
÷× 500 = ( 5 ÷ 7.14 )
 70 100 
 70 100 

t ≥ 6 (mm)
w

tw = 8 (mm)
Chọn
Chiều dày bản cánh tiết diện:
→

-

 1 1 
 1 1 
t f =  ÷ ÷× b =  ÷ ÷× 250 = ( 7.14 ÷ 8.9 )

 28 35 
 28 35 

t f = 10 (mm)

→

Chọn
Tiết diện mặt cắt ngang cột: I – 500-250-8-10
Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cầu trục:
L1 =

L − Lk 21 − 19.5
=
= 0.75m
2
2

Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
Z = L1 – h = 0.75 – 0.50 = 0.25m > Zmin = 0.19m
1.2.2. Chọn tiết diện xà ngang
Chiều cao tiết diện xà ngang tại nút khung:
h1 = 500mm
Chiều cao tiết diện xà ngang tại đỉnh
khung:
chọn h2 = 300mm
Chọn bề rộng xà ngang:
b = (1/5 ÷ 1/2)h1 = (120 ÷ 300); chọn b = 250mm
Chọn bề dày bản bụng: tw = 8mm
Chọn bề dày bản cánh: tf = 10mm

Tiết diện mặt cắt ngang xà ngang tại:

Hình 1.2: Mặt cắt ngang tiết diện xà
ngang tại nút và tại đỉnh khung

Nút khung: I – 500-250-8-10; đỉnh khung: I – 300-250-8-10
1.2.3. Chọn tiết diện dầm vai
Khoảng cách từ trục định vị tới ray cầu trục: L1 = 0.75m
SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Chiều dài vai cột: Lvc = L1 – h + 0.15 = 0.75 – 0.50 + 0.15 = 0.4m
Chiều cao đoạn dầm ngàm vào vai cột: 600mm
Bề rộng dầm vai: 250mm
Bề dày bản cánh: 12 mm
Bề dày bản bụng: 10 mm
Vậy tiết diện dầm vai: I – 600-250-10-12
1.2.4. Chọn kích thước cửa trời
Khoảng cách 2 cột cửa trời khoảng 1/4 tới 1/8 nhịp nhà
Chọn khoảng cách giữa 2 cột cữa trời là 4m theo phương ngang
Chọn chiều cao cột cửa trời là 2m
Cột cửa trời và dầm mái dùng thép hình I-150-100-8-10
1.3. Bố trí hệ giằng
Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết với khung ngang tạo thành hệ kết cấu

không gian, có tác dụng:
- Đảm bảo hệ bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho
nhà.
- Phân phối tải trọng theo phương dọc nhà cho từng khung ngang, từ đó làm
cho tải trọng theo phương dọc nhà tác dụng vào công trình không đáng kể.
- Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn trong công tác thi công, lắp dựng. Hệ giằng
gồm 2 loại: hệ giằng cột và hệ giằng mái
1.3.1. Hệ giằng cột
Hệ giằng cột đảm bảo độ cứng dọc nhà và ổn định cho cột.
Ta sử dụng phương pháp tính “khung ngang dầm dọc” để tìm nội lực trong
công trình, để các lực dọc nhà tác động vào là không đáng kể, ta cần dùng các hệ
giằng. Thường các thanh giằng nối giữa cột nhà hoặc giữa khe nhiệt để tạo thành hình
khối. Ngoài ra ở 2 đầu hồi, ta cũng bố trí hệ giằng theo phương dọc nhà và lực hãm
cầu trục nhanh xuống móng. Góc nghiêng giữa các thanh giằng từ 35° tới 55°.
Các thanh chống phụ có độ mảnh λ ≤ 200, ta bố trí hệ giằng cột với các thanh
giằng là thép ống ϕ25, sử dụng thép hình 2C20 làm các thanh chống dọc nhà.
1.3.2. Hệ giằng mái
Hệ giằng mái được bố trí ở 2 đầu hồi và chỗ có hệ giằng cột. Hệ giằng mái bao
gồm các thanh giằng chéo ϕ25 và thành chống.
Khi khung chịu tải trọng gió, cạnh dưới dầm mái chịu nén nên phải gia cường
bằng các thanh chống liên kết xà gồ, cách 1 xà gồ bố trí 1 thanh chống. Chọn thanh
chống L50x5. Ngoài ra bố trí thanh chống dọc đỉnh khung tiết diện 2C20 tạo điều kiện
thuận lợi khi lắp ghép.
SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 1.3: Bố trí hệ giằng cột

Hình 1.4: Bố trí hệ giằng mái

1.4. Chọn sơ đồ tính cho khung
Công trình sử dụng các cột làm hệ đỡ cầu trục (các vai cột đỡ hệ dầm cầu trục),
với nhịp 21m, chịu tải trọng nặng, nhằm hạn chế chuyển vị ngang đầu cột, ta chọn liên
kết chân cột của khung với móng là liên kết ngàm để phân phối bớt momen đầu cột
xuống móng từ đó làm giảm chuyển vị đầu cột cũng như tang độ cứng cho khung
ngang.

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 1.5: Sơ đồ tính khung ngang

Tính toán kết cấu khung ngang theo sơ đồ phẳng, các liên kết giữa cột và dầm mái,
cột cửa trời và dầm mái, cột cửa trời và dầm mái cửa trời đều là liên kết cứng, liên kết
giữa cột và móng là liên kết ngàm.
Tiết diện được lấy theo kích thước chọn sơ bộ.
Tải trọng gán vào khung được xác định ở chương 2.
Vật liệu sử dụng:

Thép CCT34 với:
f = 21 kN/cm2; fv = 12 kN/cm2; fc = 32 kN/cm2
E = 2.1x108 kPa

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Chương 2. Tải trọng và nội lực trong khung
2.1. Xác định tải trọng khung ngang
2.1.1. Tải trọng thường xuyên
Tải trọng phân bố trên mái bao gồm tôn và xà gồ, cửa trời với trọng lượng:
0.15 kN/m2, trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng: 0.15 kN/m2
Trong thực tế, dầm mái có thể chịu tác động của các loại tải trọng khác như: tải
trọng hệ thống điều hoà, quạt, hệ thống cơ – điện lạnh, lớp cách nhiệt… Tuy nhiên,
giá trị của chúng không đáng kể nên để đơn giản, ta không xét tới các loại tải này.
Tải trọng tiêu chuẩn: qtc = gtc.B = 0.15x6 = 0.9 kN/m
Tải trọng tính toán: qtt = qtc.ng = 0.9x1.05 = 0.945 kN/m
Trong đó ng = 1.05 là hệ số vượt tải của kết cấu thép (Bảng1 TCVN 2737 –
1995)
2.1.2. Tải trọng tác dụng lên cột
Tải trọng thường xuyên tác dụng lên cột bao gồm tải trọng kết cấu bao che,
dầm cầu trục, vai cột và dàn hãm.
Tải trọng kết cấu bao che: 0.12 kN/m2
Tải trọng kết cấu bao che phân bố lên cột: 0.12x6 = 0.72 kN/m

Tải tính toán kết cấu bao che phân bố lên cột: 0.72x1.05 = 0.756 kN/m
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m, qui thành tải tính
toán tập trung tác dụng lên vai cột: 1.05x1x6 = 6.3 kN
2.1.3. Hoạt tải sửa chữa mái
Với mái tôn không sử dụng chọn giá trị hoạt tải sửa chữa: 0.3 kN/m2
Hoạt tải sửa chữa tiêu chuẩn phân bố lên dầm mái:
qtcp = np.B.cos α = 0.3x6xcos(6) = 1.79 kN/m
Hoạt tải sửa chữa tính toán phân bố lên dầm mái:
qttp = qtcp.np = 1.3x1.79 = 2.327 kN/m
Trong đó, np = 1.3 là hệ số vượt tải cho hoạt tải mái (TCVN 2737 – 1995)
2.1.4. Tải trọng gió
Theo TCVN 2737 – 1995, áp lực gió tác dụng lên khung ngang được xác định
theo công thức : q = n.W0.k.c.B
Trong đó:
n = 1.2 là hệ số độ tin cậy
W0 = 1.25 kN/m2 là áp lực gió tiêu chuẩn của vùng gió IIIB
B = 6m là bước khung
k là hệ số tính đến sự thay đổi độ cao

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT



c là hệ số khí động phụ thuộc hình dạng công trình

Hình 2.1: Hệ số khí động trong công trình

Hình 2.2: Độ cao mái và cửa trời

Các hệ số Ce1, Ce2, Ce3 tra theo sơ đồ 2,8 trong TCVN 2737 – 1995, với
góc nghiêng α = 6°
Với h/L = 10.5/21 = 0.5 => Ce1 = -0.54; Ce3 = - 0.4
Với h/L = (10.5 + 1.05 + 1.99)/21 = 0.645; B/L = 0.286 => Ce2 = -0.4
Bảng 2.1. Bảng tính gió tĩnh
Wtt
STT

VT

H (m)

H.số k

H.số C

1
2
3
4
5
6

Cột (đón gió)
Mái (đón gió)
Cột cửa trời (đón)

Mái cửa trời (đón)
Cột (khuất)
Mái (khuất)

10.5
11.55
13.54
13.772
10.5
11.55

1.175
1.205
1.232
1.232
1.175
1.205

0.8
-0.54
0.7
-0.54
-0.5
-0.5

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

W0
(kN/m2) (kN/m2)
1.25

1.25
1.25
1.25
1.25
1.25

1.410
-0.976
1.294
-0.998
-0.881
-0.904

Tải
trọng
tính
toán
(kN/m)
8.460
-5.856
7.762
-5.988
-5.288
-5.423


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
7
8

Cột cửa trời
(khuất)
Mái cửa trời
(khuất)

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT



13.54

1.232

-0.6

1.25

-1.109

-6.653

13.772

1.232

-0.4

1.25

-0.739

-4.435

2.1.5. Hoạt tải cầu trục
Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục qui về lực tập trung truyền vào vai cột. Ta
quan tâm tới tải trọng đứng của cầu trục lên cột được xác định là do tác động của 2
cầu trục hoạt động trong cùng 1 nhịp. Áp lực lớn nhất của 1 bánh xe cầu trục (Pmax) lên
ray xảy ra khi xe con mang vật nặng ở vị trí sát nhất với cột phía đó, khi đó ray bên
kia có áp lực nhỏ nhất (Pmin). Trị số Pmax và Pmin được tra trong catalog cầu trục.
Các thông số cầu trục:
Sức trục: 300kN
Nhịp cầu trục: 19.5m
Chiều cao cầu trục Hk: 14.6m
Bề rộng gabarit cầu trục Bk: 4.53m
Khoảng cách bánh xe cầu trục: 3.6m
Trọng lượng cầu trục: 147.6kN
Trọng lượng xe con: 25.31kN
Pmax: 193kN ; Pmin: 40.8kN
Số bánh xe trên ray: 2 bánh/ray
Áp lực đứng lớn nhất (Dmax) và áp lực đứng nhỏ nhất (Dmin) của cầu trục lên vai
cột được xác định thông qua công thức sau:
Dmax = n.nc.Pmax.Σyi
Dmin = n.nc.Pmin.Σyi
Trong đó:
n = 1.1 là hệ số độ tin cậy (Mục 5.8, TCVN 2737 – 1995)
nc = 0.85 là hệ số tổ hợp, khi có 2 cầu trục, chế độ làm việc trung bình
Σyi là Tổng tung độ các đường ảnh hưởng tại vị trí các bánh xe, lấy với
tung độ ở gối bằng 1

Hình 2.3: Đường ảnh hưởng xác định Dmax, Dmin

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Trong đó: y1 = 1; y2 = 0.4; y3 = 0.845; y4 = 0.245
Áp lực đứng của bánh xe:
Dmax = 1.1x0.85x193x(1+0.4+0.845+0.245) = 449.33kN
Dmin = 1.1x0.85x40.8x(1+0.4+0.845+0.245) = 94.99kN
2.1.6. Áp lực ngang của xe con
Khi xe con hãm phanh sẽ phát sinh lưc quán tính tác dụng ngang nhà theo
phương chuyển động, tại các bánh xe cầu trục sẽ xuất hiện lực ngang tiêu chuẩn Tc1,
các lực này cũng di động như lực thẳng đứng P và do đó sẽ gây lực tập trung T cho
cột. Cách xác định áp lực ngang này cũng tương tự như xác định lực thẳng đứng Dmax,
Dmin. Lực T truyền lên cột qua dầm hãm hoặc các chi tiết liên kết giữa dầm cầu trục
với cột nên điểm đặt lực tại cao trình mặt dầm cầu trục (hay dầm hãm), có thể hướng
vào hay hướng ra khỏi cột.
T1C =

0.05.(Q + Gxc ) 0.05x(320 + 25.31)
=
= 8.633kN
n0
2

Áp lực ngang tiêu chuẩn:
Áp lực ngang tính toán:
T = n.nc.Tc1.Σyi = 1.1x0.85x8.633x(1+0.4+0.845+0.245) = 20.099kN
2.2. Thiết kế xà gồ
2.2.1. Tải trọng tác động lên xà gồ
Các loại tải tác động lên xà gồ gồm:
Tĩnh tải lớp bao che mái – tôn, hệ giằng xà gồ và trọng lượng bản thân xà gồ;
lấy giá trị tiêu chuẩn: gxgtc = gmtc = 0.12 kN/m2
Hoạt tải sửa chữa mái: pm = 0.3 kN/m2
Chọn khoảng cách giữa các xà gồ: a = 1.5m
Tổng tải tiêu chuẩn:
q tc = ( g mtc + pmtc )

a
1.5
tc
+ g xg
= (0.12 + 0.3)
+ 0.12 = 0.75kN/m
cos(5.71°)
1

Tổng tải tính toán:
q tt = ( g mtc .γ g + pmtc .γ p )
= (0.12x1.05 + 0.3x1.3)

a
tc
+ g xg
.γ g

cos(5.71°)

1.5
+ 0.12x1.05 = 0.9kN / m
1

Trong đó; γg = 1.05 và γc = 1.3 là hệ số vượt tải (TCVN 2737- 1995)

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT



2.2.2. Chọn tiết diện xà gồ
Chọn xà gồ Z150-2 với các đặc trưng hình học sau:
Ix
104mm4
216

Hình 2.4: Kích thước xà gồ

2.2.3. Kiểm tra tiết diện xà gồ
Ta qui tải trọng phân bố theo 2 phương:
qxtc =
kN/m
qxtt =

kN/m
qytc =
kN/m
qytt =
kN/m

Hình 2.5: Phân bố tải theo 2 phương

Momen lớn nhất theo phương x:

M max

qxtt .B 2 0.89x62
=
=
= 4.005
8
8

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

kNm

qtc.cos(α) = 0.75xcos(5.71) = 0.746
qtt.cos(α) = 0.90xcos(5.71) = 0.896
qtc.sin(α) = 0.75xsin(5.71) = 0.079
qtt.sin(α) = 0.90xsin(5.71) = 0.095


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT



Momen lớn nhất theo phương y:
My =

qtty .(0.5 B) 2
8

=

0.094x6 2
= 0.105
32

kNm

Hình 2.6: Sơ đồ tính khi tải tác động lên xà gồ theo 2 phương

Ứng suất pháp theo 2 phương x và y:
σ = σx + σ y =

Mx My
4.005
0.105
+
=
+

= 156262.6
−6
Wx Wy 28.21x10
8.27x10−6

kN/m2

Kiểm tra điều kiện độ bền: σ ≤ f.γc
 σ = 156262.6< f.γc = 210000 (kN/m2)
 Vậy kích thước xà gồ thoả điều kiện độ bền
2

Kiểm tra điều kiện độ võng theo công thức:
Trong đó:
∆x ∆ y
,
B B

2

∆
 ∆   ∆  ∆
=  x ÷ + y ÷ ≤  
B
 B   B  B

là độ võng tương đối theo phương x và phương y do qxtc và qytc gây ra;

1
∆

 B  = 200

là độ võng cho phép của xà gồ
Ta sử dụng hệ thanh giằng xà gồ nên cần kiểm tra độ võng xà gồ tại vị trí giữa
nhịp xà gồ (Δx = 0, Δymax)
∆ y 5.q tcy .B 3
∆x
5x0.079x63
= 0;
=
=
= 0.0048
B
B 384.E.I x 384x2.1x107 x 216x10−8

Độ võng tại giữa nhịp:
∆ ∆y
1
∆
=
= 0.0048 <   =
B B
 B  200
Ta có:
(Thoả điều kiện độ bền)
2.3. Thiết kế sườn tường
2.3.1. Tải trọng tác động lên sườn
Tải trọng tác động lên sườn tường bao gồm:
Trọng lượng bản thân sườn tường và lớp bao che, lấy giá trị tiêu chuẩn:
gst = gt = 0.12 kN/m2

Hoạt tải gió tiêu chuẩn: W = 1.175x0.8x1.25 = 1.175 kN/m2
Chọn khoảng cách giữa các sườn tường:
a = 1.5m
Tĩnh tải tiêu chuẩn phân bố lên sườn:
gtc = (0.12+0.12)x1.5 = 0.36 kN/m
Tĩnh tải tính toán phân bố lên sườn:
SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP
tt

GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT



tc

g = g .γc = 0.36x1.05 = 0.378 kN/m
Hoạt tải gió tiêu chuẩn phân bố lên sườn:
ptc = 0.893x1.5 = 1.34 kN/m
Hoạt tải gió tính toán phân bố lên sườn:
ptt = 1.34x1.2 = 1.608 kN/m

Hình 2.7: Tải tác động lên sườn tường

2.3.2. Chọn tiết diện sườn tường
Chọn xà gồ
Z200

5

H

E

F

t

mm

mm

mm

mm

200

72

78

3

Ix
104
mm4

Iy
104
mm4

Wx
103
mm3

Wy
103
mm3

683

120

69.39

16.71

2.3.3. Kiểm tra tiết diện sườn
σmax =

Mx My
+
≤ f .γ c
Wy Wx

Kiểm tra điều kiện bền:
Momen lớn nhất theo phương x:

Mx =

g tt .B 2 0.378x62
=
= 1.701
8
8

kNm

Hình 2.8a: Sơ đồ tính và biểu đồ momen phương x

Momen lớn nhất theo phương y:
My =

p tt .B 2 1.608x62
=
= 7.236
8
8

kNm

Ứng suất lớn nhất tại giữa nhịp:
σ max

Hình 2.8b: Sơ đồ tính và biểu đồ momen phương y
Mx My
1.701
7.236

=
+
=
+
= 206006.6
Wy Wx 16.71x10−6 69.396x10−6
kN / m 2 < 210000kN / m 2

2.4. Xác định nội lực khung ngang
2.4.1. Mô hình khung ngang bằng phầm mềm STaad Pro
SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Nội lực
Sử dụng phần mềm STaad Pro để tính toán kết cấu khung, cho kết quả là giá
trị nội lực của cấu kiện cột, xà theo từng trường hợp tải trọng riêng biệt. Lấy kết quả
nội lực tại các vị trí như:
Tại cột: tiết diện chân cột, đỉnh cột, tiết diện phía trên vai cột, dưới vai cột
Tại xà ngang: tiết diện đầu xà và đỉnh xà (xà tiết diện thay đổi)

Hình 2.9: Mô hình khung ngang

Sau khi mô hình khung ngang với các tiết diện chọn trước, ta tiến hành gán tải
trọng lên khung theo từng trường hợp tải.

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 2.10: TH tĩnh tải tính toán tác động lên khung

Hình 2.11: TH hoạt tải mái trái tác động lên khung

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 2.12: TH hoạt tải mái phải tác động lên khung

Hình 2.13: TH hoạt tải gió trái tác động lên khung

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 2.14: TH hoạt tải gió phải tác động lên khung

Hình 2.15: TH hoạt tải đứng cầu trục (Dmax phải)

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 2.16: TH hoạt tải đứng cầu trục (Dmax trái)

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 2.17: TH lực hãm ngang cầu trục (cột trái) dương

Hình 2.18: TH lực hãm ngang cầu trục (cột phải) dương

Hình 2.19: TH lực hãm ngang cầu trục (cột trái) âm

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT

Hình 2.20: TH lực hãm ngang cầu trục (cột trái) âm

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP



GVHD:Ts. TRẦN TUẤN KIỆT
Bảng 2.2. Bảng thống kê nội lực

Phương án chất tải
Cấu kiện

Vị trí

Chân cột
Dưới vai
cột
Cột
Trên vai
cột
Đỉnh cột

Đầu xà
Xà
Cuối xà
Cột cửa
trời

Chân cột
cửa trời

Nội lực
N
V
M
N
V
M
N
V
M
N

V
M
N
V
M
N
V
M
N
V
M

Tĩnh tải
-47.3
-17.5
-52.6
-35.7
-17.5
49.5
-29
-17.5
44.6
-25.7
-17.5
73.2
-19.2
-24.6
-83.2
-13.9
-4.2

27
-8.9
-9
10.4

SVTH:NGUYỄN ĐÌNH TRUNG

HT mái HT mái HT gió HT gió Dmax
trái
phải
trái
phải
phải
-26.3
-3.1
57.2
48.2
-67.3
-11.9
-4.4
42.4
18.8
-11.4
-27.8
-36.8
192.6
27.5
-76.2
-26.3
-3.1

57.2
48.2
-67.3
-11.9
-4.4
42.4
18.8
-11.4
41.3
32.3
-134.4
-101.9
46.2
-26.3
-3.1
57.2
48.2
0.3
-11.9
-4.4
42.4
18.8
-11.4
41.3
32.3
-134.4
-101.9
-4.5
-26.3
-3.1

57.2
48.2
0.3
-11.9
-4.4
42.4
18.8
-11.4
60.7
51.7
-226.1
-138.2
29.8
-13.9
-5
47
22.7
-11.7
-25.5
-2.3
53.5
46.6
1.6
-67.7
-43.7
231.1
144.2
-22.8
-8.7
-2.3

25
24.7
-11.8
2.9
-1.4
5
-3.3
1.7
18.3
25.8
-67.9
-67.4
0.3
-11.9
-5
47
22.7
-11.7
-2.2
-2.3
15.2
5.3
1.6
16
19.5
-55.3
-65
-3.8

Dmax

trái
-254.3
-10.9
-7.2
-254.3
-10.9
115.2
7.2
-10.9
-81
7.2
-10.9
-46.6
-10.6
8.5
54.6
-10.7
8.5
0.8
-10.6
8.5
9.5

Page 25

T
trái T
phải T
trái T
phải

(dương)
(dương)
(âm)
(âm)
1.1
1.1
-1.1
-1.1
6.7
3.7
-6.7
-3.7
38.3
27.4
-38.3
-27.4
1.1
1.1
-1.1
-1.1
6.7
3.7
-6.7
-3.7
-16.6
-3.1
16.6
3.1
1.1
1.1

-1.1
-1.1
6.7
3.7
-6.7
-3.7
-16.6
-3.1
16.6
3.1
1.1
1.1
-1.1
-1.1
-3.7
3.7
3.7
-3.7
-14.2
-11.6
14.2
11.6
-3.6
3.8
3.6
-3.8
1.4
0.8
-1.4
-0.8

14.2
11.6
-14.2
-11.6
-3.8
4
3.8
-4
1.4
0.7
-1.4
-0.7
-2.3
2.3
2.3
-2.3
-3.6
3.8
3.6
-3.8
1.4
0.8
-1.4
-0.8
0.2
4.1
-0.2
-4.1