Thuyết minh đồ án kết cấu thép II Nhà công nghiệp

Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

TÍNH TOÁN KHUNG THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

I.

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG:

1.

Số Liệu Về Khung Ngang:
Nhịp khung L = 21m (trục đđịnh vò trùng với tim cột) đ
Bước khung B = 6 m
Chiều cao đỉnh ray Hl = 6 m
Chiều dài nhà ∑B = 72m
Mái lợp bằng panel BTCT. Dầm, cột, thép chữ I, L tổ hợp
Nhà được xây dựng tại khu vực có dạng đòa hình A, vùng áp lực gió II (theo bản đồ phân vùng áp lực gió
trên lãnh thổ VN do viện khí tượng thủy văn công bố) => giá trò áp lực gió Wo = 0,83kN / m
Nhà có cần trục chế độ làm việc trung bình, sức trục Q = 125 Kn = 12,5 T.

2.

Kích Thước Theo Chiều Đứng:
Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang.
H = Hl + H2 + H3 = 6 + 1,3 + 0 = 7,3 m
Trong đó:
H3: phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cốt + 0,000 (H3 = 0)
H2: chiều cao từ mặt ray cần trục đến đáy xà ngang.
H2 = Hk + Bf = 1,09 + 0,2 = 1,29 m.

Bf = 0,2 m – khe hở an toàn giữa cần trục và xà ngang.
Hk = 1,09 m – chiều cao gabarit của cầu trục (tra trong catalo cần trục).
Chọn H2 = 1,3m.
Chiều cao đỉnh cửa trời,lấy Hct = 1,2 m

Chiều cao của phần cột trên là:
Ht = H2 + Hdct + Hr = 1,3 + 0,75 + 0,2 = 2,25 m
Chọn Ht = 2,3 m
Trong đđó:
Hr = 0,2 m chọn sơ bộ.

1 1
1 1
H dct = (  ) B = (  ) * 7,2 = 0,72  0,9m  Chọn Hdct = 0,75 m
8 10
8 10
Chiều cao của phần cột dưới là:
Hcd = H - Ht = 7,3 – 2,3 = 5,0m
Chọn Hcd = 5,0m
3. Kích Thước Theo Chiều Ngang :
Khoảng cách từ mép ngoài cột biên đến trục đònh vò:

Trang - 1 -

2


Đồ án: Kết Cấu Thép
khi
0


a = 250mm khi
500mm khi


GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà
Q  30T
30T  Q  75T
Q  75T

Với Q = 12,5 T nên lấy a = 0 mm.
Khoảng cách từ trục đònh vò đến trục ray:

 = 750 mm khi nhà có cầu trục Q  75 T.
Nhòp của cầu trục là khoảng cách giữa hai tim ray:

Lct = L − 2 = 21 − 2 * 0,75 = 19,5(m) .
Tra bảng cataloge cầu trục ứng với sức trục Q = 12,5 T ta thấy có nhòp Lct =19,5 m.
Nên chọn

 = 750 mm là phù hợp.

Mặt khác để cầu trục khi di chuyển không chạm vào cột thì phải đảm bảo điều kiện :

  D + B1 + ( ht − a )
Trong đó:

D = 60  75 (mm), là khoảng cách an toàn giữa cầu trục và mặt trong của cột. Ta chọn
D = 70 mm để tính toán.
B1 là phần đầu của cầu trục bên ngoài ray. Tra bảng cataloge cầu trục với sức trục Q = 12,5 T ta có : B1 =

300 (mm)
Chiều rộng tiết diện phần cột trên:
Coi trục đònh vò trùng với mép ngoài của cột (a = 0). Khoảng cách từ trục đònh vò đến trục cần trục:

L1 =

L − LK 21 − 19,5
=
= 0,75m
2
2

Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:

1
1
1
1
h = ( − ) H = ( − )7,3 = (0,365 − 0,486)m
15 20
15 20
Vậy chọn h = 0,4m .
Kiểm tra khe hở giữa cần trục và cột khung.

Z = L1 − h = 0,75 − 0,4 = 0,35 m  Z min = 0,18 m
Chiều rộng cửa trời chọn Lct = 4 m

Trang - 2 -

Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà
i =15%

i =15%

Hình 1: Các kích thước chính của khung ngang
II. Tải trọng tác dụng lên khung ngang.
1.

Sơ đồ tính khung ngang.
Do sức trục không lớn nên chọn tiết diện cột không thay đổi, với độ cứng là I 1. Vì nhòp khung là 21m nên
chọn phương án có xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vò trí thay đổi tiết diện cách xà 3,5m.
Với đoạn xà dài 3,5m, độ cứng ở đầu và cuối xà là I 1 và I2 là tương ứng (giả thiết độ cứng của xà và cộ t tại
vò trí liên kết xà cột như nhau). Với đoạn xà dài 7m, độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng I 2 (tiết diện
không đổi). Già thiết sơ bộ tỷ số độ cứng I 1/I2= 2,818 ( tức là tiết diện xà và cột được khai báo trong phần
mềm SAP2000 chính là các tiết diện tính toán). Do nhà có cần trục nên chọn kiểu liên kết giữa cột khung
và móng là ngàm tại mặt móng (cốt +0,000). Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại đỉnh xà ngang
là cứng. Trục cột khung lấy trùng với trục đònh vò để đơn giản hóa tính toán và thiên về an toàn. Sơ đồ tính
khung như hình 2.1.

2. Tải trọng tác dụng lên khung ngang.
2.1. Tải trọng thường xuyên.
Độ dốc mái I = 15% –› α = 8’31’ (sinα = 0,148 ; cosα = 0,989).
Tải trọng thường xuyên ( tónh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm
Tôn + lớp cách nhiệt + xà gồ = 0,15 kN/m2
Trọng lượng bản thân của tơn và xà gồ cửa trời lấy bằng 0,15 kN/m 2.Quy thành tải tập trung tại đỉnh cột cửa
trời:
P’ = 1,1.0,15.6.1 = 0.99 kN

Trọng lượng bản thân dầm khung lấy gần đúng = 0,1 kN/m
Tổng tónh tải phân bố lên xà ngang

1,1  0,15  6
= 1kN / m
0,989
Trọng lượng bản thân của tole tường và xà gồ tường lấy tương tự với mái là 150 daN/m2. Quy thành tải tập
trung tại đỉnh cột:

1,1  0,15  6  7,3 = 7,227 kN
Trọng lượng bản thân dầm cần trục chọn sơ bộ là 1kN/m. Quy thành tải tập trung và mô men lệch tâm đặt
tại cao trình cột vai:

1,05  1  6 = 6.3kN

6,3  ( L1 − 0,5h) = 6,3  0,55 = 3,47 kN

Trang - 3 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Hình 2: Sơ đồ tính khung với tónh tải
2.2. Hoạt tải mái.
Theo TCVN 2737 – 1995 tải trọng tạm thời tiêu chuẩn trên mái là :
ptc = 0,3 kN/m2 mặt bằng với hệ số vượt tải np = 1,3
Tải trọng tạm thời tính toán trên mái phân bố đều lên khung ngang là:

0,3  1,3  6
= 2,37kN.m
0,989

Hình 3: Sơ đồ tính khung với hoạt tải 1

Hình 4: Sơ đồ tính khung với hoạt tải 2

Trang - 4 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

2.3. Tải trọng gió
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần gió tác dụng vào cột và gió tác dụng lên mái
(cửa trời). Theo TCVN 2737-1995, công trình thuộc phân vùng gió IV-A, áp lực gió tiêu chuẩn

Wo = 0,83kN / m 2 , hệ số vượt tảûøi 1.2.
Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và góc dốc của mái, các hệ số khí động có thể xác đònh theo sơ đồ
hình. Nội suy ta có:

Hình 5: Sơ đồ xác đònh hệ số khí động
- Tải trọng gió tác dụng lên cột
+ Phía đón gió:

1,2  0,83  1,0  0.8  6 = 4,78 kN / m
+ Phía khuất gió:

1,2  0,83  1,0  0,5  6 = 2,99 kN / m
- Tải trọng gió tác dụng trên mái:
+ Phía đón gió:

1,2  0,83  1,0  0,36  6 = 2,15kN / m
+ Phía khuất gió:

1,2  0,83  1,0  0,5  6 = 2,99 kN / m
- Tải trọng gió tác dụng trên cửa trời:
+ Phía đón gió:

1,2  0,83  1,0  0,7  6 = 4,12 kN / m
1,2  0,83  1,0  0.8  6 = 4,78 kN / m
+ Phía khuất gió:

1,2  0,83  1,0  0.6  6 = 3,69 kN / m
1,2  0,83  1,0  0.6  6 = 3,69 kN / m

Trang - 5 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Hình 6: Gió từ trái sang

Hình 7: Gió từ phải sang

2.4.Hoạt tải của cần trục:

Theo catalo cần trục, các thông số cần trục sức nâng 12,5 T như sau:
Tải trọng cần trục tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lự c hãm ngang xác đònh như sau:
a)

p lực đứng của cần trục.

Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cần trục tác dụng lên cột thông qua dầm cần trục được xác đònh bằng
cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai cần trục sát nhau vào vò
trí bất lợi nhất, xác đònh được các tung độ yi của đường ảnh hưởng, từ đó xác đònh được áp lực thẳng đứng
lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cần trục lên cột.

Dmax = nc . p . Pmax . i = 0,85  1,1  84,3  2,717 = 214 ,15(kN );

Dmin = nc . p . Pmin . i = 0,85  1,1  16.1  2,717 = 54,9(kN );
trên:

y

i

= 0.358 + 0.842 + 1 + 0.517 = 2.717

Các lực Dmax và Dmin thông qua ray và dầm cần trục sẽ truyền vào vai cột, do đó sẽ lệch tâm so trục cột là e
= L1 – 0.5h = 0,55 m. Trò số của môment lệch tâm tương ứng:

M max = Dmax .e = 214 ,15  0,55 = 117 ,78 kNm;

M min = Dmin .e = 54,9  0,55 = 30,2(kNm );

Trang - 6 -

Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

2150

6000

P

CT-2

2900

P

950

P

CT-1

1.00

0.842

0.358

P

3850

0.517

3850

2900

6000

3100

Hình 8: Đường ành hưởng để xác đònh Dmax Dmim

Hình 9: Dmax tác dụng lên cột trái

Hình 10: Dmax tác dụng lên cột phải
b)

Lực hãm ngang của cần trục:

Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động. Lực hãm xe con,
qua các bánh xe cầu trục, truyền qua dầm hãm vào cột.
Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe :

T1tc =

0.05(Q + Gxc ) 0,05  (125 + 8,03)

=
= 3,3kN
n0
2

Trong đó : Gxc = 0,803 T là trọng lượng xe con.
n0 = 2 là số bánh xe ở 1 bên cầu trục.
Lực hãm ngang T1 truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm. Gía trò T được xác đònh theo lí
tc

thuyết đường ảnh hưởng bằng cách xếp các bánh xe cầu trục giống như xác đònh Dmax , Dmin .

Trang - 7 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

T = nc  n  T1tc   yi = 0,85  1,1  3,3  2,717= 8,38 kN

Hình 11: Lực hãm lên cột trái

Hình 12: Lực hãm lên cột phải

III.Xác đònh nội lực.
Nội lực trong khung ngang được xác đònh với từng trường hợp chất tảibằng phần mềm SAP2000. Kết quả
tính toán được thể hiện dưới dạng các biểu đồ và bảng thống kê nội lực . Dấu của nội lực lấy theo quy đònh
chung trong sức bền vật liệu.
Dưới đây thể hiện hình dạng biểu đồ nội lực cho nữa khung bên trái với các trường hợp chất tải. Đơn vò

tính là kN, kN.m. Riêng nội lực do hoạt tải chất cả mái xác đònh bằng cách cộng nội lực do 2 trường hợp
chất hoạt tải nữa mái trái và nửa mái phải.

Trang - 8 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà
BẢNG THỐNG KÊ NỘI LỰC
PHƯƠNG ÁN CHẤT TẢI

CẤU
KIỆN

NỘI
LỰC

TIẾT DIỆN

chân cột

dứơi vai cột
cột
trên vai cột

đỉnh cột

đầu xà
xà 3.5 m

cuối xà

đầu xà
xà 7 m
cuối xà

TĨNH TẢI

HT MÁI
TRÁI

HT MÁI
PHẢI

HT CHẤT
ĐẦY

GIĨ
TRÁI

GIĨ
PHẢI

(đơn vò: kN, kNm)
Dmax
TRÁI

1

2

3

4

5

6

M

-40.59

-17.06

-34.32

-51.38

155.93

N

-35.67

-19.62

-5.42

-25.03

30.87

V

-15.49

-9.74

-9.74

-19.47

M

36.85

31.62

14.36

N

-32.60

-19.62

V

-15.49

M
N
V

-15.49

M

53.51

N

-25.51

V

Dmax
PHẢI

T TRÁI

T PHẢI

7

8

9

10

-16.45

1.91

-47.34

-21.42

15.85

29.48

-239.35

-56.70

-0.62

0.62

56.34

-0.83

-13.33

-13.33

-5.22

3.16

45.98

-69.78

-49.68

68.56

19.31

4.68

0.05

-5.42

-25.03

30.87

29.48

-239.35

-56.70

-0.62

0.62

-9.74

-9.74

-19.47

33.94

14.12

-13.33

-13.33

-5.22

3.16

33.38

31.62

14.36

45.98

-69.78

-49.68

-48.62

-10.89

4.68

0.05

-26.30

-19.62

-5.42

-25.03

30.87

29.48

1.80

-1.80

-0.62

0.62

-9.74

-9.74

-19.47

33.94

14.12

-13.33

-13.33

-5.22

3.16

44.28

27.02

71.29

-110.12

-70.56

-31.29

6.44

8.95

-4.06

-19.62

-5.42

-25.03

30.87

29.48

1.80

-1.80

-0.62

0.62

-15.49

-9.74

-9.74

-19.47

28.12

18.01

-13.33

-13.33

3.16

3.16

M

-53.51

-44.28

-27.02

-71.29

110.12

70.56

31.29

-6.44

-8.95

4.06

N

-18.02

-12.54

-10.43

-22.97

32.39

22.18

-12.92

-13.45

3.03

3.22

V

-15.73

-17.95

-3.91

-21.87

26.36

26.48

3.75

0.20

-1.08

0.14

M

-7.71

4.59

-13.17

-8.59

30.31

-4.43

18.01

-7.15

-5.12

3.55

N

-17.19

-11.29

-10.43

-21.73

32.39

22.18

-12.92

-13.45

3.03

3.22

V

-10.19

-9.66

-3.91

-13.57

18.75

15.90

3.75

0.20

-1.08

0.14

M

-7.71

4.59

-13.17

-8.59

30.31

-4.43

18.01

-7.15

-5.12

3.55

N

-17.19

-11.29

-10.43

-21.73

32.39

22.18

-12.92

-13.45

3.03

3.22

V

-10.19

-9.66

-3.91

-13.57

18.75

15.90

3.75

0.20

-1.08

0.14

M

16.28
-9.52
1.43

9.43
-4.92
4.98

9.43
-6.17
-3.31

18.86
-11.09
1.63

-26.31
13.90
1.24

-26.31
12.91
-5.27

-7.43
-14.05
3.87

-7.43
-14.57
0.42

2.17
3.40
-1.12

2.17
3.58
0.07

N
V

Trang - 9 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC
CẤU
KIỆN

TIẾT
DIỆN

chân cột

dứơi vai
cột
cột
trên vai
cột

đỉnh cột

đầu xà
xà 3.5 m
cuối xà

đầu xà
xà 7 m
cuối xà

NỘI
LỰC

TỔ HỢP 1

TỔ HỢP 2

Mmax,Ntư

Mmin,Ntư

Nmax,Mtư

Mmax,Ntư

1,4

1,5

1,7,9

1,4,6,8,10

1,4,7,9

M

-91.965

115.339

-60.099

-129.973

-104.387

N

-60.697

-4.798

-275.639

-82.133

-274.170

V

-34.958

40.854

-34.037

-42.910

-49.706

1,5

1,7,9

1,7,9

1,4,7,9

1,4,7,9

M

-32.933

110.082

110.082

144.140

144.140

N

-1.735

-272.576

-272.576

-271.107

-271.107

V

18.454

-34.037

-34.037

-49.706

-49.706

1,5

1,4

1.400

1,5,7,9

M

-36.403

79.355

79.355

-68.974

N

4.565

-51.334

-51.334

2.538

V

18.454

-34.958

-34.958

-1.635

1,5

1,4

1,4

1,5,7,9

1,4,8,10

1,4,8,10

M

-56.608

124.800

124.800

-65.705

119.812

119.812

N

5.362

-50.537

-50.537

3.335

-49.093

-49.093

V

12.630

-34.958

-34.958

0.665

-45.128

-45.128

1,5

1,4

1,4

1,5,7,9

1,4,8,10

1,4,8,10

M

56.608

-124.800

-124.800

65.705

-119.812

-119.812

N

14.365

-40.989

-40.989

2.232

-47.901

-47.901

V

10.625

-37.596

-37.596

10.394

-35.099

-35.099

1,5

1,3

1,4

1,2,5,7,9

1,3,6,8,10

1,3,5,7,9

M

22.602

-20.878

-16.290

35.295

-26.783

-18.669

N

15.197

-27.619

-38.913

-7.100

-15.821

-45.949

V

8.559

-14.098

-23.758

0.396

0.913

-22.090

1,5

1,3

1,4

1,5,7,9

1,3,6,8,10

1,4,7,9

M

22.602

-20.878

-16.290

31.166

-26.783

-3.836

N

15.197

-27.619

-38.913

3.064

-15.821

-45.635

V

8.559

-14.098

-23.758

9.089

0.913

-19.996

1,4

1,6

1,4

1,5,7,9

1,3,7,9

35.145
-20.611
3.061

-10.030
3.390
-3.837

35.145
-20.611
3.061

-12.130
-6.605
5.026

28.527
-29.094
5.376

M
N
V

Trang - 10 -

Mmin,Ntư

Nmax,Mtư


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

IV. Thiết kế tiết diện cấu kiện
1. Thiết kế tiết diện cột:
a ) Xác đònh chiều dài tính toán
Chọn phương án tiết diện chọn không thay đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột đã giả thiết là bằng nhau, ta
có:

n=(

=

I xa
I
7,3
)  ( cot ) = 1
= 0,347
L
H
21

n + 0,56
0,347 + 0,56
=
= 1,36;

n + 0,14
0,347 + 0,14

Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác đònh theo công thức

l x = H = 1,36  7,3 = 9,928 m
Chiều dài tính toán của cột theo phương mặt ngoài của khung (ly) lấy bằng khoảng cách giữa các điểm cố
đònh không cho cột chuyển vò theo phương dọc nhà (dầm cầu trục, giằng cột, xà ngang….). Giả thiết bố trí
giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cao trình +3,000, tức là khoảng giữa phần cột tính từ mặt móng
đến dầm hãm, nên ly = 3,0m.
b ) Chọn và kiểm tra tiết diện
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:

N = -271,107 KN
M = 144,140 KNm
V = -49,706 KN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải tải trọng 1, 4, 7, 9 gây ra.

1 1
h = ( − ) H = (48,6 − 36,5)cm → Chọn h= 40cm.
15 20
Bề rộng tiết diện cột chọn theo các điều kiện cấu tạo và độ cứng:

b f = (0.3 − 0,5)h = (12 − 20)cm.

bf = (

1
1
− )l y = (15 − 10)cm → Chọn h= 20cm.

20 30

Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác đònh sơ bộ theo:

Ayc =

271,107
144,14 102
[1,25 + (2,2  2,8)
= (53,89  64,18)cm2
211
40  271,107

Bề dày bản bụng:

tw = (

1
1

)h  0,6cm → chọn tw= 0,7 cm.
70 100

Tiết diện cột chọn như sau
+ Bản cánh: (1,2 x 20) cm.
+ Bản bụng: (0,7 x 37,6) cm.

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 11 -

Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:

A = 0,7  37 ,6 + 2  (1,2  20) = 74,32cm 2 ;

20  403
0,5  (20 − 0,7)  37,63
− 2 [
] = 21171cm4 ;
12
12

Ix =

37,6  0,73
1,2  203
Iy =
+ 2
= 1601cm4 ;
12
12
Wx = 21171  2 / 40 = 1058 ,55cm 4 ;

21171
1601

= 16,87(cm); i y =
= 4,64(cm);
74,32
74,32

ix =

l
3,0 102
l x 9,928 102
=
= 58,85  [ ] = 120;  y = y =
= 64,66  [ ] = 120;
ix
16,87
iy
4,64

x =

x = x
mx =

f
21
f
21
= 58,85.
= 1,86;  y =  y
= 64,66.

= 2,04;
4
E
2,110
E
2,1104

M A 144,14 102 74,32
.
=

= 3,73;
N Wx
271,107
1058,55

Tra bảng IV.5 phụ lục – với loại tiết diện số 5, ta có:
Với

A f / Aw = 0,5 ;  = (1,75 − 0,1mx ) − 0,02(5 − mx )x =
= (1,75 − 0,1 3,73) − 0,02  (5 − 3,73)  1,86 = 1,33

Với

A f / Aw  1 ;  = (1,9 − 0,1mx ) − 0,02(6 − mx )x =
= (1,9 − 0,1 3,73) − 0,02  (6 − 3,73) 1,86 = 1,44 .

Với Với

Af

Aw

=

1,2  20
= 0,912 ; nội suy có  = 1,42
0,7  37,6

Từ đó: me =  .mx = 1,42  4,96 = 5,29  20 → Không cần kiểm tra bền.
Với me = 5,29 và

x = 1,86 , tra bảng IV.3 phụ lục và nội suy có e = 0,202 .

Điều kiện ổn đònh tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức:

x =

N
271,107
=
= 18,55kN / cm2  f c = 21kN / cm2 .
c A 0,202  74,32

Để kiểm tra ổn đònh tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trò số momen ở 1/3 chiều
cao của cột dưới kể từ phía có mômen lớn hơn. Vì cặp nội lực dùng để tính cột là tại tiết diện dưới vai cột
và do các trường hợp tải trọng (1,4,7,9) gây ra nên trò số của mômen uốn tại tiết diện chân cột tương ứng là
:

− 40,59 + (−51,38 + 1,91 − 21,42 )  0,9 = −104 ,39 (kNm ).
Vậy trò số của mômen tại 1/3 chiều cao cột dưới, kể từ tiết diện vai cột:

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 12 -


Đồ án: Kết Cấu Thép
M = 144,14 +
Do đđđó:

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

[−104,39 − 144,14]
= 61,29(kNm).
3

M ' = max(M ;

M
144,14
) = max(61,29;
) = 72,07).
2
2

Tính độ lệch tâm tương đối theo M’:

mx =

M ' A 72,07 102 74,32

.
=

= 1,87.
N Wx
271,107 1058,55

Do mx = 1,87 < 5 nên ta có

trên
Với

 = 1 vì:  c = 3,14.


1 + m x

E
2,1104
= 3,14 
= 99   y = 64,66.
f
21

 = 0,65 + 0,05mx = 0,65 + 0,05 1,87 = 0,7435 .

Từ đó:
Với

c=

c=

1
= 0,418.
1 + 0,7435 1,87

 y = 64,66

tra bảng phụ lục IV.2 và nội suy chọn

 y = 0,8

Do vậy điều kiện ổn đònh tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng được kiểm tra theo công thức:

y =

N
c y A

=

271,107
= 10,91kN / cm2  f c = 21kN / cm2 .
0,418  0,8  74,32

Điều kiện ổn đònh cục bộ của các bảng cánh và bảng bụng cột được kiểm tra theo các công thức:

bo 0,5  (20 − 0,7)
bo

2,1104
=
= 8,04  [ ] = (0,36 + 0,11,86)
= 17,27.
tf
1,2
tf
21
trên, vì 0,8  x = 1,86  4 nên

[

bo
] xác đònh theo công thức sau:
tf

x = 1,86  2 và khả năng chòu lực được quyết đònh bởi điều kiện
ổn đònh tổng thể trong mặt phẳng ( do  x   y ) nên theo bảng 2.2 ta có :
+ Với bảng bụng cột; do mx = 3,73 > 1;

[

hw
E
2,1x104
] = (1,3 + 0,35 2 x )
= (1,3 + 0,15 1,862 )
= 57,51.
tw
f

21

Ta có:

hw 37,6
2,1x104
=
= 53,1  3,1.
= 98.
tw
0,7
21

hw 37,6
2,1x104
=
= 53,1  2,3.
= 73 → Không phải đặt vách cứng.
tw
0,7
21
Tuy nhiên

hw
h
= 53,1  [ w ] = 57,51 do vậy bản bụng cột không bò mất ổn đònh cục bộ, có thể coi toàn
tw
tw

bộ tiết diện vẫn còn làm việc.

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 13 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Chuyển vò ngang lớn nhất ở đỉnh cột từ kết quả tính toán bằng phần mềm SAP200 trong tổ hợp tónh tải và
tải trọng gió tiêu chuẩn là  x = 2cm . Do đó:

 x 0.02
1
1
=
=

H
7.3 365 300

7

20

Vậy tiết diện cột đã chọn là đạt yêu cầu.

12

376
400

12

Hình 14: Tiết diện cột
2.Thiết kế tiết diện xà ngang:
a ) Đoạn xà 3.5m (tiết diện thay đổi)
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:

N = −47 ,9 KN
M = −119 ,81KNm

V = −35,1KN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải tải trọng 1,4, 8, 10 gây
ra.
Mô men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xác đònh theo công thức:

Wxyc =

M 119,81102
=
= 570,5cm3 .
fyc
211

Chiều cao của tiết diện xà xác đònh từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu theo công thức sau, với bề dày
bản bụng xà chọn sơ bộ là 0.7cm.

h=k

→

Wxyc
570,5
= (1,15  1,2)
= (32,8  34,25)(cm)
tw
0,7

Chọn h = 40 cm.

Kiểm tra lại bề dày bảng bụng từ điều kiện chòu cắt:

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 14 -


Đồ án: Kết Cấu Thép
t w = 0,7cm 

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

3  35,11
= 0,11(cm)
2  40 12 1

Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn đònh cục bộ, kích thước tiết diện của bảng cánh được chọn là

200

12

376

7

400

12

t f = 1,2cm; b f = 20cm.

Hình 15: Tiết diện dầm
Tính lại các đạc trưng hình học.

A = 0,7  37,6 + 2  (1,2  20) = 74,32(cm 2 );

20  403
0,5  (20 − 0,7)  37,63
− 2 [
] = 21171cm4 ;
12
12

Ix =

Wx = 21171  2  40 = 1058 ,55(cm 3 );

mx =

M  A 119,81102 74,32
=

= 17,56.
N  Wx
47,9
1058,55

Do mx = 17,56 < 20 -> Không cần kiểm tra bền.
Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ
tiếp xúc giữa bảng cánh và bảng bụng:

 td = ( 12 + 3 12  1,15 fyc
Trong đó:

1 =

VS f
I xt w

1 =
=

M hw 119,81102 37,6
 =

= 10,6kN / cm2 ;
Wx h

1058,55
40

35,1 465,6
= 1,1kN / cm2
21171 0,7

trên: Sf – mô men tónh của một cánh dầm đối với trục trung hoà X-X:

S f = (20 1,2)  (40 − 1,2) / 2 = 465 ,6cm 3 .
Vậy:

 td = 3 1,12 + 10,62 = 10,76 kN / cm 2  1,15 fyc = 1,15x21x1 = 24,15 kN / cm 2

Kiểm tra ổn đònh cục bộ của bản cánh và bản bụng:

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 15 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

bo 0.5  (20 − 0,7)
1 E 1 2,1x104
=
= 8,04 
=

= 15.8;
tf
1,2
2 f
2
21

hw 37,6
E
2,1x104
=
= 53,7  5,5
= 5,5
= 174
tw
0,7
f
21

→

Bản bụng không bò mất ổn đònh cục bộ dưới tác dụng của ứng pháp nén( không phải đặt sườn dọc).

hw 37,6
E
2,1x104
=
= 53,7  3,2
= 3,2
= 101

tw
0,7
f
21

→

Bản bụng không bò mất ổn đònh cục bộ dưới tác dụng của ứng pháp nén( không phải đặt sườn dọc).

hw 37,6
E
2,1x104
=
= 53,7  2,5
= 2,5
= 79
tw
0,7
f
21
Vậy tiết xà đã chọn là đạt yêu cầu. Tỷ số độ cứng tiết diện xà ( ở chỗ tiếp giáp với cột) và cột đã chọn phù
hợp với giả thiết ban đầu là bằng nhau.
b) Đoạn xà 7m (tiết diện thay đổi)
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:

N = −35,997 KN
M = 54,223 KNm

V = −4,32 KN
Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải tải trọng 1,4 gây ra.

Mô men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xác đònh theo công thức:
yc
x

W

M 54,223 102
=
=
= 258,2cm3 .
fyc
211

Chiều cao của tiết diện xà xác đònh từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu theo công thức sau, với bề dày
bản bụng xà chọn sơ bộ là 0.7 cm. Chọn chiều cao tiết diện xà xác đònh từ điều kiện tối ưu về chi phí vật
liệu.

h = (1,15  1.2)  258 ,2 / 0,7 = (22,08  23,05)cm 2

→

Chọn h = 30 cm.

Chọn sơ bộ bề dày bản cánh xà là tf = 1,2 cm. Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang:

30 0,7  27,63
2
A = (b f t f ) = (258,2  −
)
= 6,38cm2

2
2
12
28,8
yc
f

yc

Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn đònh cục bộ, kích thước tiết diện của bảng cánh được chọn là

t f = 1,2cm; b f = 20cm.

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 16 -


GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

200

12

276

7

300

12

Đồ án: Kết Cấu Thép

Hình 16: Tiết diện dầm
Tính lại các đạc trưng hình học.

A = 0.7  27 ,6 + 2  (1,2  20) = 67 ,32cm 2 ;

20  303
0,5  (20 − 0,7)  27,63
− 2[
] = 11185,5cm4
12
12

Ix =

Wx = 11185 ,5  2 / 30 = 745 ,7(cm 3 );

mx =

M  A 54,223102 67,32
=

= 13,59
N  Wx
35,997
745,7

Do mx = 13,59 < 20 -> Không can kiểm tra bền
Tại tiết diện đầu xà có mô men uốn và lực cắt cùng tác dụ ng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ
tiếp xúc giữa bảng cánh và bảng bụng:

S f = (20 1,2)  (30 − 1,2) / 2 = 345 ,6cm 3 .

1 =

M hw 54,223 102 27,6
 =

= 6,89kN / cm2 ;
Wx h
745,7
30
4,32  345,6
= 0,19kN / cm2
11185,5  0,7

1 =

VS f

Vậy:

 td = 3  0,19 2 + 6,89 2 = 6,9kN / cm 2  1.15 fyc = 1,15  21x1 = 24,15 kN / cm 2

I xt w

=

Vậy tiết xà đã chọn là đạt yêu cầu. Tỷ số độ cứng tiết diện xà ( ở chỗ tiếp giáp với cột) và cột đã chọn phù
hợp với giả thiết ban đầu là bằng nhau.
V. Thiết kế các chi tiết
1. Vai cột
Với chiều cao tiết diện cột là h = 40 cm, theo sau xác đònh được mô men uố n và lực cắt tại chỗ liên kết
công son với bản cánh cột:

M = ( Dmax + Gdct ) x( L1 − h) = (214 ,15 + 6,3)  (0,75 − 0,4) = 77,16 kNm
V = ( Dmax + Gdct ) = 214 ,15 + 6,3 = 220 ,45 kN

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 17 -


Đồ án: Kết Cấu Thép
Bề rộng bản cánh dầm vai chọn bằng bề rộng cánh cột
cần trục

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà
b dv
f = 20 cm . Giả thiết bề rộng của sườn gối dầm

bdct = 20 cm . Chọn sơ bộ bề dày các bản cánh dầm vai t dvf = 1cm . Từ đó bề dày bản bụng dầm

vai xax1 đònh từ điều kiện chòu ép cục bộ do phản lực dầm cầu trục truyền vào, theo công thức sau:

Dmax + Gdct
220,45

=
= 0,47cm → Chọn t wdv = 0.8cm .
dv
(bdct + 2t f ) fyc (20 + 2 1)  211

twdv 

Chiều cao của dầm vai xác đònh sơ bộ từ điều kiện bản bụng bản dầm vai đủ khả năng chòu cắt, suy ra từ
công thức:

3
V
3
220,45
dv
hwdv  . dv
= 
= 28,9cm → Chọn hw = 38cm
2 t w . f v . c 2 0,8 12 1
Các đặc trưng hình học của tiết diện vai:

I xdv =

20  403
0,5  (20 − 0,8)  383
− 2
= 18871,5cm4
12
12

Wxdv =

18871,5  2
= 943,6cm3
40

3
S dv
f = ( 20  1)  19,5 = 390 cm

Trò số của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng dầm vai:

1 =
1 =

M hwdv 77,16 102 38

=

= 7,77kN / cm2 ;
Wx hdv
943,6
40
VS dv
f
dv
x w

I t

=

220,45  390
= 5,69kN / cm2
18871,5  0,8

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 18 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

1

10

380

8

400

10

200

1-1

1
400

350
750

150

A
Hình 17: Cấu tạo vai cột.
Vậy ta có:

 td =  12 + 3 12 = 7,77 2 + 3  5,69 2 = 12,55kN / cm 2  1,15 x 21 = 24,15kN / cm 2 ) \
Kiểm tra ổn đònh cục bộ của bản cánh và bụng dầm vai:

bo 0,5  (20 − 0,8)
1 E 1 2,1104
Bản cánh: dv =
= 9.6 
=
= 15.8;
tf
1
2 f
2
21
Bản bụng:

hw 38

E
2,1104
=
=
47
,
5

2
,
5
=
5
,
5
= 79 .
t wdv 0.8
f
21

Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết dầm vai vào cột hf = 0,6 cm.
Chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết dầm vai với bản cánh cột liên kết như sau:
-

Phía trên cánh (2 đường hàn): lw = 20 – 1 = 19 cm.

-

Phía dưới cánh (4 đường hàn): lw = 0,5(20 – 0,8) - 1 = 8 cm.

-

Ở bản bụng (2 đường hàn): lw = 38 – 1 = 37 cm.
Từ đó, diện tích tiết diện và mô men chống uốn của các đường hàn trong liên kết (coi lực cắt chỉ do các
đường hàn liên kết ở bản bụng chòu):
Aw = 2x0,6x37 = 44,4 (cm2)

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 19 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

19  0,63
8  0,63
0,6 x373
2
W = 2  [(
+ 19  0,6  202 ) + (2 
+ 2  8  0,6 192 ) +
]
= 1055,9cm3
12
12
12
40
Khà năng chòu lực của các đường hàn trong liên kết được kiểm tra theo:

 td = (

77,16 102 2 220,45 2
) +(
) = 5,83kN / cm2  ( f w ) min  c = 0,7 18 1 = 12,6kN / cm2 .
1055,9
44,4

Kích thước của cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy như sau:

hs = hwdv = 38cm.

-

Chiều cao:

-

Bề rộng:

-

Bề dày:

-

Cấu tạo vai cột như hình vẽ

bs =

380
+ 40 = 52,7(mm) →
30

t s  2bs

Chọn bs = 6 cm.

f / E = 2 x6 x 21 / 2,1x10 4 = 0,38(cm ) → Chọn ts = 0,6cm.

2. Chân cột
a) Tính toán bản đế:
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:trong tổ hợp 1, 4, 6, 8, 10

N = −82,113 KN
M = −129 ,973 KNm
V = −42,91KN
Căn cứ vào kích thước tiết diện cột đã chọn, dự kiến chọn phương án cấu tạo chân cột cho trường hợp có
vùng kéo trong bê tông móng với 4 bu lông neo ở một phía chân cột. Từ đó xác đònh được bề rộng của bản
đế:

Bbd = b + 2c1 = 20 + 2  6 = 32cm (chọn c1 = 6cm).
640

2

1

2

1

8

196

8 112

19
2

156
156

112

200

156

196

8

320

156

112 8

91
120

100

0,41

100

0,555

15

ơ-1

ơ-2

0,22

0,635
335

305

Hình 18: Kích thước bản đế
Chiều dài của bản đế xác đònh từ điều kiện ép cục bộ của bê tông móng:

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 20 -


Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Lbd 

N
N
6M
+ (
)2 +
2 BRb.loc
2 BbdRb.loc
BbdRb.loc

Lbd 

82,113
82,113
6 129,973 102
+ (
)2 +
= 50,73cm
2  32  0,75 1,33
2  32  0,75 1,33
32  0,75 1,33

(Ở trên giả thiết bê tông mác B20 có Rb = 1,15kN/cm2 và hệ số tăng cường độ

b = 1,16

- tương ứng với

kích thước mặt móng là (0,4x0,8)m – từ đó được xác đònh Rb.loc = 1 1,16  1,15 = 1,33kN / cm ).
2

Theo cấu tạo và khoảng cách bố trí bu lông neo, chiều dài của bản đế với giả thiết
c2 = 10 cm và bề dày của dầm đế là 1 cm:

Lbd = h + 2tdd + 2c2 = 40 + 2  0,8 + 2 11,2 = 64cm
Tính lại ứng suất phản lực của bê tông móng phía dưới bản đế:

 max

N
6M
82,113 6 129,973 102
=
+
=
+
= 0,635kN / cm2 ;
2
2
Bbd Lbd Bbd Lbd 32  64
32  64

 min =

N
6M
82,113 6 129,973 102
−
=
−
= −0,555kN / cm2 ;
Bbd Lbd Bbd L2bd 32  64
32  642

Bề dày của bản đế chân cột được xác đònh từ điều kiện chòu uốn của bản đế do ứng suất phản lực trong bê
tông móng. Xét các ô đế bản:
Ô 1:

a2 = d1 = 20cm; b2 = 15,6cm; b2 / a2 = 15,6 / 20 = 0,78
Tra bảng, nội suy ta có:

 b = 0,095

→ M 1 =  b 1d12 = 0,095  0,41  20 2 = 15,58 kNcm.
Ô 2:

a2 = d1 = 19,2cm; b2 = 9,1cm; b2 / a2 = 9,1 / 19,2 = 0,474
Tra bảng, nội suy ta có:

 b = 0,06

→ M 1 =  b 2 d 22 = 0,06  0,635 19,22 = 14,045 kNcm.

Vậy bề dày của bản đế xác đònh theo:

tbd =

6M max
6 15,58
=
= 2,1cm → chọn t = 2,5cm.
fyc
211

b)Tính toán dầm đế
Kích thước của dầm đế chọm như sau:
-

Bề rộng: bbd = Bbd = 32 cm

-

Bề dày:

tbd = 0,8cm

Chiều cao: hbd phụ thuộc vào đường hàn liên kết dầm đế vào cột phải đủ khà năng truyền lực do
ứng suất phản lực của bê tông móng.

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 21 -

Đồ án: Kết Cấu Thép

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Lực truyền vào một dầm đế do ứng suất phản lực của bê tông móng:

N dd = (12 + 10)  32  0,41 = 288 ,64 kN .
Theo cấu tạo, ta chọn chiều cao của đường hàn liên kết dầm đế vào cột là
hf = 0,6cm. Từ đó xác đònh chiều dài tính toán của 1 đường hàn liên kết dầm đế vào cột.

Lw =

→

N dd
288,64
=
= 19.08cm
2h f ( Bfw ) min  c 2  0,6  (0,7 18) 1

Chọn chiều cao của dầm đế hdd = 25 cm.

a)

Tính toán sườn A

Sơ đồ tính sườn là dầm công son ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn liên kết. Ta có:

qs = 0,22  (2 10) = 4,4kN .cm;

Ms =

qsls2 4,4 15,62
=
= 535,39kN.cm
2
2

Vs = qs .ls = 4,4 15,6 = 68,64 kN .
Chọn bề dày sườn ts = 0,8 cm. Chiều cao của sườn xác đònh sơ bộ từ điều kiện chòu uốn.

hs 

6M s
6  535,39
=
= 13,82cm → Chọn hs = 20 cm.
t s fyc
0,8  211

Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

 td =  12 + 3 12 = (

6.535,39 2
68,64 2
) + 3 (
) = 20,41kN / cm2  1,15x21 = 24,15kN / cm2
2

0,8 15
0,8 15

Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụn g cột hf = 0,6 cm. Diện tích tiết diện
và mô men chống uốn của các đường hàn này là:
Aw = 2x0,6x(15-1) = 16,8 cm2

Ww = 2 

0,6  (15 − 1) 2
= 39,2cm3 .
6

Khả năng chòu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:

 td = (
b)

M s 2 Vs 2
535,39 2 68,64 2
) +( ) = (
) +(
) = 14,25kN / cm2
Ww
Aw
39,2
16,8

Tính toán sườn B

Tương tự trên, với bề rộng diện truyền tải vào sườn là 1,5l s = 1,5x11,2 = 16,8cm, ta có:

qs = 0,635 16,8 = 10,668 kN .cm;

Ms =

qs ls2 10,668 11,22
=
= 669,1kN.cm
2
2

Vs = qs .ls = 10,668 11,2 = 119 ,48kN .
Chọn bề dày sườn ts = 0,8 cm. Chiều cao của sườn xác đònh sơ bộ từ điều kiện chòu uốn.

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 22 -


Đồ án: Kết Cấu Thép
hs 

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

6M s
6  669,1
=
= 15,46cm → Chọn hs = 20 cm.
t s fyc

0,8  211

Kiểm tra lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tương đương:

 td =  12 + 3 12 = (

6 x1053,7 2
188,16 2
) + 3 x(
) = 20,63(kN / cm2 )  1,15x21 = 24,15kN / cm2
2
0,8 x25
0,8 x25

Theo cấu tạo, chọn chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột hf = 0,6 cm. Diện tích tiết diện
và mô men chống uốn của các đường hàn này là:
Aw = 2x0,6x(20-1) = 22,8 cm2

Ww = 2 

0,6  (20 − 1) 2
= 72,2cm3 .
6

Khả năng chòu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:

 td = (

M s 2 Vs 2
669,1 2 119,48 2

) +( ) = (
) +(
) = 10,64kN / cm2
Ww
Aw
72,2
22,8

e) Tính toán bu lông neo
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:trong tổ hợp 1, 4, 6, 8, 10

N = −82,113 KN
M = −129 ,973 KNm
V = −42,91KN
Chiều dài vùng bê tông chòu nén dưới bản đế là c= 33,5cm. Chọn khoảng cách từ mép biên bản đế cột đến
tâm bu lông neo là 6 cm, xác đònh được:

a = Lbd / 2 − c / 3 = 64 / 2 − 33,5 / 3 = 20,8cm
y = Lbd − c / 3 − 6 = 64 − 33,5 / 3 − 6 = 46,8cm
Tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở một phía chân cột.

M − N a 129,973 102 − 82,113 20,8
T1 =
=
= 241,23kN
y
46,8
Chọn thép bu lông neo mác 09Mn2Si, tra bảng có f ba = 190N/mm. Diện tích tiết diện cần thiết của một bu
lông neo.

Abayc =

T1
241,23
=
= 3,17cm2 .
n1. f ba
4 19

Chọn bu lông

 30

có Abn = 5,6 cm2.

Tính lại tổng lực kéo trong thân các bu lông neo ở phía một chân cột theo:

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 23 -


Đồ án: Kết Cấu Thép
T2 =

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

129,973102 82,113
−
= 208,89(kN ).

52
2

trên lấy dấu trừ vì N là lực nén. Do T2 < T1 nên đường kính bu lông neo đã chọn đạt yêu cầu.
f)

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

Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế được tính toán trên quan niệm momen và lực dọc các
đường hàn ở bản cánh chòu, còn lực cắt do các đường hàn ở bản bụng chòu. Nội lực để tính toán đường hàn
chọn trong bảng tổ hợp nội lực chính là cặp đã dùng để tính toán các bu lông neo. Các cặp khác không nguy
hiểm bằng.
Lực kéo trong bản cánh cột do momen và lực dọc phân vào.

M N
129,973102 82,113
Nk = (  ) = (
−
) = 283,876kN
h 2
40
2
Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột ( kể cà các đường hàn liên kết dầm
đế vào bản đế):

l

lw

= 2 [

(32 − 1)
(20 − 0,6)
(32 − 20)
− 1] + 2  [
− 1] + 2  [
− 1] = 83,8cm
2
2
2

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột theo:

h fyc =

Nk
283,876
=
= 0,269cm.
 llw (f w )min  c 83,8  (0,7 18) 1

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột theo:

h fyc =

Vk
42,91
=
= 0,046cm.
 l2w (f w )min  c 2  (38 − 1)  (0,7 18) 1

Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0,6cm. Cấu tạo chân cột thể hiện ở hình sau.

Dầm Đế

Sườn B

h=10mm

25

200

200

250

Sườn A

2x4Ø30

640
196

8

196

8 112

90

156

140

320
8

156

90

112 8

60

120

280

120

60

Hình 19: Cấu tạo chân cột

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 24 -

Đồ án: Kết Cấu Thép
3.

GVHD: TS. Vũ Thò Bích Ngà

Liên kết xà ngang với cột.
Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh cột. Từ
bảng tổ hợp ta chọn:

N = −49,093 KN
M = 119 ,812 KNm
V = −45,128 KN
Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng 1, 4, 8, 6, 10 gây ra. Trình tự tính toán
như sau:
a)

Tính toán bu lông liên kết

Chọn bu lông cường độ cao cấp bền 8,8 đường kính bu lông dự kiến là d = 20mm. Bố trí bu lông thành hai
dãy với khoảng cách giữa các bu lông tuân thủ các quy đònh trong bảng phụ lục:
Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước lấy như sau:
+ Bề dày:

t  tw →

chọn ts = 0,8 cm.

+ Bề rộng (phụ thuộc vào bán kính của mặt bích)

Chiều cao: hs = 1,5ls = 1,5x9 = 13,5(cm)

→

→

Chọn ls = 9 cm.

Chọn hs = 15 cm.

Khả năng chòu kéo của một bu lông:

[ N ]tb = f tb . Abn = 40 x 2,45 = 98( kN )
trên:
Ftb – cường độ tính toán của bu lông, ftb = 400 N/mm2 = 40 kN/cm2:
Abn – diện tích diện thực của thân bu lông, Abn = 2,45 cm2.
Khả năng chòu lực trượt của một bu lông cường độ cao:

[ N ]tb = f tb . A. b1


0,25
n f = 0,7 110  3,14 x1x
x1 = 35,56(kN )
 b2
1,7

trên:
Fhb – cường độ tính toán chòu kéo của vật liệu bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát, f hb = 0,7.fub;
Fub – cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của vật liệu bu lông, f ub = 1100N/mm2 = 110kN/cm2;

A – tiết diện diện tích của thân bu lông, A =

d 2 / 4 = 3,14 cm 2

 b1

 b1 = 1 do số bu lông trong liên kết n=14>10.

- hệ số điều kiện làm việc của liên kết,

 ,  b 2 - hệ số ma sát và hệ số độ tin cậy của liên kết. Với giả thiết là không gia công bề mặt cấu kiện nên
theo  = 0,25;  b 2 = 1,7;
Nf – Số lượng mặt ma sát của liên kết, nf = 1.
Theo TCXDVN 338-2005, trong trường hợp bu lông chòu cắt và kéo đồng thới thì cần kiểm tra các diều
kiện chòu cắt và chòu kéo riêng biệt.
Lực kéo chòu tác dụng vào một bu lông ở dảy ngoài cùng do momen và lực dọc phân vào ( do momen có
dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bu lông phía trong cùng).

SVTH: ĐÀO THANH HƯNG - 0951160032

Trang - 25 -