ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
Số liệu:
L
(m)
H
1
(m)
Q
(T)
B
(m)
i
(%)
Phân vùng gió-
Dạng địa hình
24 5,5 6,3 6 10 I-A/ B
- Sức nâng của cầu trục: Q (T)
- Nhịp khung: L (m)
- Bước khung: B (m)
- Chiều dài nhà: 132 (m)
- Cao trình đỉnh ray: H
1
=5,5 (m)
- Độ dốc mái (lợp tôn): i =10(%)
- Vật liệu thép CCT34 có: f = 21 kN/cm
2
; f
v
= 12 kN/cm
2
; f

1
: cao trình đỉnh ray , H
1
= 5,5 (m).
H
3
: phần cột chôn dưới cốt mặt nền,coi mặt móng ở cốt ± 0.000
Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến đáy xà ngang :
t 2 dct
H H H H

= + +
Với
( )
dct
1 1
H . 0,75 0,6
8 10
 
 
= ÷ = ÷
 ÷
 
Chọn
dct
H 0,7 m
=
h
r
lấy theo cấu tạo: h

h H .6,6 0,44 0,33 m
15 20 15 20
→ Chọn sơ bộ h = 40 cm
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung :
1 min
z L – h 0,75 0,4 0,35 m z 0,18 m= = − = > =
+ 6.60
± 0.00
24000
a b
4600 2000
6600
+ 460
1.3 Sơ đồ tính khung ngang
Do sức nâng của cầu trục khá lớn nên chọn phương án tiết diện cột thay đổi, .Vì nhịp
của khung L = 24 (m) nên chọn phương án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm ,dự
kiến vị trí thay đổi tiết diện cách đầu xà 4 (m) .Với đoạn xà có độ dài 4 (m) , độ cứng ở
đầu và cuối xà là I
2
và I
3
tương ứng (giả thiết độ cứng của xà và cột tại chỗ liên kết xà-
cột là như nhau ).Với đoạn xà dài 8 m,độ cứng ở đầu và cuối xà giả thiết bằng I
3
(tiết diện
không đổi). Giả thiết sơ bộ tỷ số độ cứng I
2
/I
3
≈ (tức là tiết diện của các cấu kiện xà và cột

2.1 Tải trọng tác dụng lên xà gồ
- Chọn sơ bộ trước xà gồ 7CS2,5x105, khoảng cách giữa các xà gồ theo mặt phẳng
nhà là 1,5 m. Có các số liệu như sau:
Số hiệu
Các số liệu chính
Trọn
g
lượn
g 1m
dài
kG
D
(mm
)
B
(mm
)
t
(mm
)
d
(mm
)
R
(mm
)
As
(cm
2
)

m
p 0,3=
(kN/m
2
), n = 1,3
=> p
tt
= 0,3.1,3 = 0,39 kN/m2
Tên vật liệu
mái
Đơn vị Tải trong tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán
Tôn lợp mái kN/m
2
0,0547 1,1 0,06
Xà gồ mái kN/m 0,0682 1,05 0,0716
Với độ dốc i = 10% vậy α =5,71
0
Như vậy tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ ;
( )
= + + = + + =
α
xg
tc tc tc tc
m m xg
O
a
1,5
q (g p ). g  0,0547 0,3 . 0,0682 0,603 kN / m
cos cos 5,71
= + + = + + =

y
- Tải trọng tác dụng theo các phơng x-x và y-y là:
tc tc
x
q q .cos 0,603.cos5,71 0,6 kN / m
= = =
tc tc
y
q q .sin 0,603.sin 5,71 0,06 kN / m
= = =
tt tt
x
q q .cos 0,75.cos5,71 0,746 kN / m
= α = =
tt tt
y
q q .sin 0,75.sin5,71 0,075 kN / m
= α = =
M =
q
tt
6000
m
y
tt
q
b
y
2
32

= 1 hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc.
2
21 kN/cm
=
- cêng ®é cña thÐp xµ gå.Ta có :
= = =
tt 2
2
x
x
q .B
0,746.6
M 3,357 kN.m
8 8
= = =
×
= = =
= = =
− −
tt 2
2
y
y
3
x
x
y
3
y
0

3
10.5
200
1
−
==






∆
<
∆

Trong ®ã:

∆ = ∆
- §é vâng cña xµ gå ( khi cã hÖ gi»ng xµ gå )
∆ = = =
tc 4
4
x
y
6
x
q .B
5 5 0,6.600
. . 1,16 cm

+ =
Trọng lượng bản thân của tôn tường và xà gồ tường lấy tương tự như với mái là 0,15
kN/m2. Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột:
=1,1.0,15.6.6,6 6,534 kN
Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1 kN/m. Quy thành tải tập trung và
mô men lệch tâm đặt tại cao trình vai cột:
= =
P 1,05.1.6 6,3kN
M 6,3.(L1 0,5.h) 6,3.(0,75 0,5.0,4) 3,46kN.m= − = − =
2.04
2.04
6.3 6,534
6.3 6,534
3,46 3,46
4600 2000
Sơ đồ tính khung với tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
3.2.Hoạt tải mái
Theo TCVN 2737-2005 ,trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái
lợp tôn) là 0,3 (kN/m
2
),hệ số vượt tải là 1,3.Quy đổi về tải trọng phân bố lên xà ngang :
q 1,3.0,3.6 2,34 kN / m= =
2.34

2.34

3.3. Tải trọng gió
Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z so với mốc tiêu chuẩn
tác dụng lên 1m
2

2 2
+
+
= = =
 

Tải trọng gió tác dụng lên khung ngang được tính như sau:
p o
q W k c B = γ × × × ×
Với: B = 6 m - Bước cột
có
0
H 6,6
0,275
L 24
5,71

= =



α =

⇒
Nội suy tuyến tính được c
e1
= - 0,226; c
e2
= - 0,4
Vì

,
4
e
2
c =+0,8
e
c
=

-
0
,
2
2
6
e
1
+ 6600
+7800
L = 24000
Tải trọng gió tác dụng lên cột
+ Phía đón gió:
( )
d
q 1,2 0,55 0,918 1 0,8 6 2,9 kN / m= × × × × × =
+ Phía khuất gió:
( )

Theo bảng II.3 Phụ lục, các thông số cầu trục sức nâng 12,5 tấn như sau:
Nhịp
L
k
(m)
Ch.cao
gabarit
H
K
(mm)
Kh.cách
Z
min
(mm)
Bề rộng
gabarit
B
k
(mm)
Bề rộng
đáy
K
k
(mm)
T.lượng
cầu trục
G(T)
T.Lượng
xe con
G

= γ = + + + =
= γ = + + + =
∑
∑
+ Trong ®ã: n
c
= 0,85 – hÖ sè tæ hîp khi xÐt t¶i träng do 2 cÇu trôc cã chÕ ®é lµm
viÖc trung b×nh
γ
c
= 1,1 – hÖ sè vît t¶i cña ho¹t t¶i cÇu trôc
i
y 0,353 1 0,887 0,467 2,707
= + + + =
∑
6000
6000
28003200
680
3200
2120
3880
1
0,467
0,887
0,353
3880
P
P
P

tc
c p 1 i
T n T y 0,85.1,1.1,72.2,707 4,35 kN= γ = =
∑
4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG KHUNG NGANG, TỔ HỢP NỘI LỰC
4.1. Sơ đồ tính kết cấu
Sơ đồ tính là hệ khung phẳng, các thanh liên kết với nhau bằng các nút cứng và chân cột
liên kết ngàm với móng:
i = 10%
a
b
± 0.00
+ 4.6
+ 6.6
+ 7.8
I1
I
2
I
2
I
3
I
3
I
3
®o¹n xµ 1
®o¹n xµ 2
vÞ trÝ thay ®æi
tiÕt diÖn xµ

V
Gió phải
M
N
V
T trái
M
N
V
T phải
M
N
V
4.3. Tổ hợp nội lực
Từ kết quả tính toán nội lực như trên ta tiến hành lập bảng tổ hợp nội lực để tìm ra
trường hợp nội lực bất lợi nhất để tính toán tiết diện khung. Với cột ta xét 4 tiết diện: đầu
cột, vai cột (2 tiết diện), chân cột. Với xà ngang ta xét 3 tiết diện: đầu xà, 1/3 xà, đỉnh xà.
Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, Q.
Ta xét 2 loại tổ hợp
- Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải thường xuyên và 1 hoạt tải
- Tổ hợp cơ bản 2: gồm tải trọng thường xuyên và nhiều hoạt tải nhân với hệ số tổ hợp
0.9
5. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN
5.1.Thiết kế tiết diện cột
a) Xác định chiều dài tính toán
Chọn phương án cột tiết diện không đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột đã giả thiết
là bằng nhau, ta có :
cot
6,6
: 1. 0,275

= 3,5 m.
b) Chọn và kiểm tra tiết diện
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:
M = -124,61kNm
N = -173,36 kN
V = -55,13 kN
Đây là cặp nội lực tại dưới vai, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trọng
1,4,7,9 gây ra.
Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng :
( )
1 1
h H 0,44 0,33 m
15 20
 
= ÷ = ÷
 ÷
 
⇒
Chọn h = 44 cm
Bề rộng tiết diện cột chọn theo các điều kiện cấu tạo và độ cứng:
b
f
=(0,3
÷
0,5)h = (13,2
÷
22)cm;
f y
1 1
b l (11,7 29,2)cm

 
⇒ =
 
 
=
+ ÷ = ÷
Bề dày bản bụng:
w
1 1
t h 6cm
70 100
 
= ÷ ≥
 ÷
 
Chọn t
w
= 0,6 cm
Tiết diện cột chọn như sau:
Bản cánh: (1x20) cm
Bản bụng: (0,6x42) cm
Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn: