ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU
MSSV: 52132016
LỚP : 52XD-1
Đại Học Nha Trang, Năm 2013
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 2


Kích thước từ tim đường ray đến mép ngoài của cầu trục
mmB 400
1


II./ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG ĐỨNG
Cao trình đỉnh ray :

mmH
r
8700

Chiều cao ray và đệm :

mmh
r
200

Chiều cao dầm cầu chạy :
mmh
dcc
600

Chiều cao của cột trên:

mmfHhhH
kdccrt
47402403700600200100 

Chiều cao của cột dưới:

mmhhhHH
mdccrrd
790006002008700 

Các kích thước này ta lấy là bội số của 200mm vậy chiều chọn là:mHmmH
dt
8000,4800 

III./ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THEO PHƯƠNG NGANG

Nhịp nhà xưởng :

mL 24


Nhịp cầu trục :


Chiều cao tiết diện cột trên có thể chọn
 
mmHh
tt
400363
11
1
10
1









Ta chọn
t
h
là bộ số của 250mm vậy ta được:

mmh
t
500

Khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột :

mma 250

d
1000ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 4

Sơ đồ bố trí như sau:

III./ KÍCH THƯỚC DÀN MÁI
Ta chọn dạng dàn và kích thước dàn mái theo các dạng điển hình ta được:
a./ Giằng trong mặt phẳng cánh trên. HEÄ GIAÈNG CAÙNH TREÂN
414039383721
240000
6000111000
6000 6000
B
A

c./ Hệ giằng cột

HỆ GIẰNG CÁNH DƯỚI
24000
6000 6000
6000 6000
1
111000 111000 6000
240000
2 3 4
5
18
19 20 21 37 38 39 40 41
A
B
60006000

240000
600011100060001110006000
3400
4140393837214321 2019
185
HỆ GIẰNG ĐỨNG CỦA DÀN


Quy tải các lớp mái thành tải phân bố đều
-Ta có: i=1/10 →α= 5.7
o

22
/417,5/7,541
995,0
539
cos
mkNmdaN
g
G
tt
tt



b)Trọng lượng kết cấu mái và hệ giằng
G
d
= 1.1

1.2

α
d

L Chọn α
d
= 0.8

(5 + 2.2 )

6

150=7128 daN
M
t
= G
t

h
d
/2= 6138

1/2 = 3564 daN.m

d)Trọng lượng dầm cầu trục:
G
dct
= 1.2

α
dct

L
dct
2
Chọn α
dct
= 40 ,L

 Giá trị hoạt tải mái đưa vào tính toán là:

2
0
0
/983,1
995,0
75
7,5cos
mdaNn
Q
Q
tt


 Hoạt tải mái dồn về 1 khung thành tải phân bố đều:

22
/88,5/588698 mkNmdaNBQQ
o
tttt


III./ ÁP LỰC CẦU TRỤC TÁC DỤNG LÊN CỘT
 Sức cẩu của cầu trục: Q= 75 T, L = 24m, tra bảng ta có:
 B = 8800 mm ,T = 4560 mm, B
1
=400mm ,
TPTP 36,35
max2max1



TP
n
GQ
P
o
ct
5,1136
4
11575
max1min2




Từ các số liệu trên ta sắp xếp các bánh xe cầu trục như sơ đồ dưới đây. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG




43,0
6000
4560
5
y

Áp lực thẳng đứng:

D
max
=




ic
yPnn
maxT6,108)86,2361,035(85,02,1
















 M
min
=
mT
hD
d
.82,18
2
164,37
2
min



Lực hãm của xe con:
Lực hãm của một bánh xe:

T
n


1,41

2,96 = 4,26 T
IV./ TẢI TRỌNG GIÓ.
Với áp lực gió vùng B,địa hình II
Áp lực gió tiêu chuẩn:

2
0
/95 mdaNq 

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 10

Hệ số vượt tải : n=1,3 ; B=6m
Tại cao trình 10m : k=1
Tra bảng được:

;6,0
3

e
C

8,0
e
C


0
'


=> Vậy tải phân bố đều lên khung là:
'
)()( hđhđ
qq 


Với
04,1

mdaNq
đ
/5,6168,59204,1 mdaNq
h
/7,461)444(04,1 

 Lực tập trung ở cánh dưới vì kèo:
)(
2
)(
21

e
C

435,0
2

e
C


Ta được

)(3,846))578,0(2,18,02,2(6
2
)048,1094,1(
953,1 daNW
đ




)(8,1461))435,0(2,1)6,0(2,2(6
2
)048,1094,1(
953,1 daNW
h





J
2
là momen quán tính cột trên
J
d
là momen quán tính dàn
Vậy ta chọn kích thước tiết diện như sau:

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 12

Cột dưới: bxh=1x1(m) ; cột trên bxh=0,1x1(m) ; dàn bxh = 3x1(m)

 Sơ đồ khung như sau:  Các số liệu đưa vào tính toán:

- Tải mái+dàn+giằng:


mkNmTM .543.3,54
max

kNTD 4,37664,37
min
mkNmTM .2,188.82,18
min


- Lực hảm của xe con : T= 4,26T=42,6kN
- Tải trọng gió: mkNmdaNq
đ
/165,6/5,616 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 13

-0.09

0.032

-0.266

445.376

STORY1

C3 TH5 8

-
1167.18

41.67

-0.09

-0.032

-0.266

-
386.951

STORY1

C3 TH5 4



STORY1

C1 TH2 0

-
1167.18

-67.46

-0.09

0.032

-0.957

-94.275

STORY1

C3 TH5 0

-
1167.18

41.67

-0.09

-0.032


-0.34

0.124

-3.705

373.373

STORY1

C1 TH3 4

-
1165.82

0.8

-0.34

0.124

-2.359

370.163

STORY1

C1 TH3 8



STORY1

C3 TH4 0

-
1165.82

24.99

-0.34

-0.124

-3.705

-
225.473

STORY1

C1 TH23 0

-
1128.77

-
149.36

0.47

1128.77

-
104.97

0.47

-0.171

1.382

349.357

STORY1

C3 TH29 8

-
1128.77

81.1

0.47

0.171

1.382

-
288.551


0.47

0.171

3.243

69.087

STORY1

C3 TH26 0

-
1127.55

99.33

0.24

0.088

2.63

338.547

STORY1

C3 TH26 8



STORY1

C1 TH24 0

-
1127.55

-87.93

0.24

-0.088

2.63

-
247.107

STORY1

C1 TH24 4

-
1127.55

-65.74

0.24


-65.35

-0.08

0.029

-0.242

400.61

STORY1

C3 TH11 8

-
1122.19

42.14

-0.08

-0.029

-0.242

-
348.027

STORY1



139.209

STORY1

C1 TH8 0

-
1122.19

-65.35

-0.08

0.029

-0.866

-
122.192

STORY1

C3 TH11 0

-
1122.19

42.14


-
1120.97

-3.92

-0.3

0.112

-0.916

330.03

STORY1

C1 TH9 4

-
1120.97

-3.92

-0.3

0.112

-2.128

314.36


-2.128

-
274.096

STORY1

C3 TH10 0

-
1120.97

27.13

-0.3

-0.112

-3.34

-165.58

STORY1

C3 TH28 0

STORY1

C1 TH22 8


C1 TH25 4

STORY1

C3 TH27 4

STORY1

C3 TH27 8

STORY1

C1 TH25 8

STORY1

C1 CT1 8

STORY1

C3 CT4 8

STORY1

C3 CT4 4

STORY1

C1 CT1 4


I. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ.
H
t
= 4,8m , h
t
= 0,5m , H
d
= 8 m , h
d
= 1m , J
t
/ J
d
= 1/10.
Nội lực tính toán được xác định từ bảng tổ hợp nội lực.
Phần cột trên:
Chọn cặp nội lực nguy hiểm: Tổ hợp số 24
N = -132,01 kN , M = -201,3 kNm,
kNM 438,166

Trọng lượng bản thân cột :
kNG
ct
86,0

kNGNN
cttt
87,132

Phần cột dưới:

87,132
2
2


II. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN
a) Trong mặt phẳng khung:
Các thông số:
68,0
62,7
10
8
8,4
62,7
87,132
88,1050
16,0
8,4
8
10
1
1
1



t
d
d
t

d
= 2 × 8 = 16 m .
l
2x
= 
2
. H
t
= 3 × 4,8 = 14,4 m .

b) Ngoài mặt phẳng khung:
l
1y
= H
d
= 8 m .
l
2y
= H
t
- h
dcc
= 4,8 – 0,6 = 4,2 m .

III. THIẾT KẾ CỘT TRÊN ĐẶC.
Ta có:
 Độ lệch tâm:

cmm
N











Chiều dày bản bụng:

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 17


b

(1/30-1/50)h
t
= (9,6-16)mm Ta chọn:

b

10 mm

Chiều rộngbản cánh :

b


360

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 18

1. Tính các đặc trưng hình học:
 
6,1
101,2
2100
3,50.
17,2
101,2
2100
57,68.
3,50

22
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
33
2
4
3
2
3
2










F
J
r
cmF
cmJ
cmJ
yy
xx
y
y
y
x
x
x
x
x
y
y
x
x
y
x





2. Kiểm tra tiết diện đã chọn:
a. Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng uốn:
Độ lệch tâm tương đối m:



Độ lệch tâm tỉnh đổi:
m
1
= . m = 1,356

8,32 = 11,28
Ta không cần kiển tra về bền vì: m
1
<20
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 19

b. Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng uốn:
7634,0)28,11;17,2(
12

ltx
m

( Tra phụ lục 3 )
Với cặp nôi lực đang xét là tổ hợp số 24.
Từ đó xác định được gía trị M tại vị trí 1/3 cột trên: M = 166,438 kNm .
Giá trị moment tính toán:
mkNMMtt .438,166

Độ lệch tâm tương đối:
1068,0




x
m
C
Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn:
./21/86,3
134278,0954,0
87,133

22
2
cmkNcmkN
FC
N
y
y






c. Kiểm tra ổn định cục bộ tiết diện:
Bản cánh:





21000
)6,11.036.0(2)1.036.0.(25,14
2,1
4,17
0








R
E
bb
c
c
c



Bản bụng: Ta có

132,8;8,06,1 
x
x
m

vậy

IV. THIẾT KẾ CỘT DƯỚI RỔNG
 Phần cột dưới:
 Nhánh cầu trục: Chọn cặp nội lực : N
1
= -1050,88 kN , M
1
=878,324 kNm .
 Nhánh mái: Chọn cặp nội lực: N
2
= -132,87 kN, M
2
= -201,283 kNm.

H
d
= 8 m , h
d
= 1m , J
t
/ J
d
= 1/10.

 Giả thiết: C=100 ta xác định được
 Khoảng cách Từ trọng tâm đến nhánh cầu truc: y
1
= 0,45m = 45cm.
 Khoảng cách Từ trọng tâm đến nhánh mái: y
2
= 0,5m = 55 cm.

45
.87,132
21
22


 Giả thiết
8
0
.


vậy diện tích cốt thép yêu cầu:
 Nhánh cầu trục:
2
1
1
086,89
218,0
66,1496
cm
R
N
A
nh
nh





220

Nhánh cầu trục
Nhánh mái

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 21

1. Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đả chọn.
a.Nhánh cầu trục:
.76,1068
12
222,1
.2
12
16,47
4,100)222,12(6,471
4
33
1
2
1
cmJ
cmF
x
nh

12
6,471
cm
h
J
W
F
J
r
F
J
r
cmJ
x
x
nh
y
y
nh
x
x
y









 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép ngoài tiết diện nhánh mái:
.17,2
2,93
)91,38,2225,06,47(
.
2
0
cm
F
ziFi
Z
nh





 Moment quán tính của nhánh đối với trục x-x:
 
.1341)17,291.2(8,222092)5,017,2(2,93
12
16,47
422
3
2
cmJ
x




J
r
F
J
r
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG

SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 22

c. Với toàn bộ cột dưới:
 F
d
= F
nh1
+ F
nh2
= 100,4+93,2 = 193,6cm
2
.
 Khoảng cách từ trọng tâm nhánh cầu trục đến trọng tâm chung tiết diện:
cmZhC
d
83,9717,2100
0


cmC

63,32
06,49
1600
03,49
6,193
2,466056
1


d
x
x
d
r
l
r



83,97
0



tg

Vậy ta chọn sơ bộ tiết diện thanh xiên: L80x8 có





57,1
8,12
min
2
tx
tx
r
cmANội lực trong thanh xiên do lực cắt thực tế
kNQ 6,149

gây ra.
kN
Q
N


SVTH: NGUYỄN HỮU DIỆU MSSV: 52132026 TRANG 24

Độ mảnh:
 
15017,89
57,1
140
min
max


tx
r
S

Điều kiện ổn định:
Ta có:
txtx
tx
tx
A
N




với
2
8,12;75,0;63,0 cmA


3. Kiểm tra tiết diện đã chọn:
Các thông số tính toán:
Lực dọc trong các nhánh cột:
kN
C
M
C
y
NN
nh
65,1442
1083,97
24,878
1083,97
1073,50
88,1050
22
2
12
11










6,20
1600
67,30
26,3
100
1
1
1
1
1
1


y
y
y
x
nh
x
r
l
r
l





739,06,7766,77;67,30max
max

Ta có:
47,43
4,18
800
3,26
8,3
100
2
2
2
2
2
2


y
y
y
x
nh
x
r
l
r
l






= -1050,88 kN , M
1
=878,324 kNm .
63,1
2,466056
1,476,193
5,83

5,83835,0
11
1
1
1
1
1
1




d
d
J
yFee
m
cmm
N
M
e


18,3
2,466056
73,506,193
151
.
15151,1
2.2
2
2
2
2
2
2




d
d
J
yFee
m
cmm
N
M
e


Với 18,3;9,1/.1,60
2