ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT
MAI
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP
Thiết kế khung ngang nhà xưởng một tầng, một nhòp có hai cầu trục sức
nâng 100T, chế độ làm việc trung bình, nhòp cầu trục 21m, chiều dài nhà 153
m ; bước cột B = 9m, cao trình đỉnh ray 14m, mái lợp Panel Bêtông cốt
thép; vật liệu làm kết cấu chòu lực thép CCT34 ; móng Bêtông mac 200.
I.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU:
1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp (H1)
Khung ngang gồm cột và rường ngang. Liên kết cột với rường ngang là
liên kết ngàm cứng. Cột bậc thang, phần trên đặc, phần dưới rỗng. Dàn hình
thang hai mái dốc với mái lợp bằng Bêtông cốt thép. Độ dốc 1/9.
2. Kích thước chính của khung ngang:
2.1 Kích thước cột:
Cầu trục sức nâng Q = 100T ( lấy theo bảngVI.2 ):
Chiều cao H
k
của Gabarit cầu trục: H
c
= 3700m
Chiều cao H
2
từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường ngang:
H
2
= H
c
+ 100 + f = 3700 + 100 + 400 = 4200 mm
Trong đó:
H
c

d
= H - H
tr
+ H
3
= 18200 – 5400 + 700 = 13500 mm
Trong đó :H
3
là độ sâu chôn móng, lấy theo cấu tạo H
3
= 700 mm
Bề rộng cột trên :
h
tr
=
tr
H)
12
1
10
1
( ÷
Chọn h
tr
=750 mm với H
tr
= 5400 mm
Khoảng cách từ trục đường ray đến trục đònh vò:
λ ≥ B
1

d
>
)135005400(
20
1
+
= 945 mm
Nhòp nhà L
k
:
L= L
ct
+ 2λ = 19000 + 2×1000 = 21000 mm
2.2 Kích thước dàn
Chiều cao đầu dàn 2200 mm, độ dốc i =1/9 , chiều cao giữa dàn 3400 mm
H-1
II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG
1.Tải trọng tác dụng lên dàn
1.1Tải trọng thường xuyên:
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT
MAI
a-Tải trọng các lớp mái tính toán theo cấu tạo của mái lập theo bảng sau:
Cấu tạo của lớp mái
Tải trọng
tiêu
chuẩn
daN/m
2
Hệ số

1.2
165
34
300
22
60
Tổng cộng 497 581
Đổi ra phân số trên mặt bằng với độ dốc i= 1/9 có cosα = 0.9939
g
tc
m
=
=
9939.0
497
500,05 daN/m
2
=0,5005T/m
2
g
m
= 584,5 daN/m
2

=0,5845T/m
2
b-Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng tính sơ bộ theo công thức
g
d
=n×1.2×α

Tải trọng tính toán phân bố đều trên rường ngang
p = n
p
.p
tc
.B = 1.4×75×9 = 945 daN/m =0.945 T/m
2.Tải trọng tác dụng lên cột
a) Do phản lực dàn
Tải trọng thường xuyên
A =
2
2141,5
2
. ×
=
Lq
= 56.8 T
Tải trọng tạm thời
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT
MAI
A’ =
2
21945,0
2
. ×
=
LP
= 9.92 T
b) Do trọng lượng dầm cầu trục

qua dầm cầu trục được xác đònh bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản
lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của hai câu trục sát nhau ở vào vò trí
bất lợi nhất (H3). Cầu trục 100 T có áp lực tiểu chuẩn thẳng đứng lớn nhất
của 1 bánh xe là:
P
tc
1max
= 41 T; P
tc
2max
= 42 T; trọng lượng cầu trục G = 115 T; trọng lượng
xe con G
xc
= 43 T; bề rộng cầu trục B
ct
=8800 mm; khoảng cách giữa các
bánh xe 840 + 4560 + 840 ; số bánh xe ở mỗi bên n
o
= 4.
p lực nhỏ nhất của bánh xe
P
tc
1min
=
=−
+
=−
+
41
4

cầu trục)
D
max
=n.n
c
.( P
tc
1max
∑y
1
+ P
tc
2max
∑y
2
) =
=1.2×0.85×[41×0.843+42(0.906+1+0.705+0.62)]=
= 174.18 T
Tương tự D
min
=n.n
c
.( P
tc
1min
∑y
1
+ P
tc
2min

= 43 – Trọng lượng xe con
n
o
= 4 –Số bánh xe ở 1 bên cầu trục
Lực hãm ngang T
tc
1
truyền lên cột thành lực T đặt tại cao trình dầm hãm;
giá trò T cũng xác đònh bằng đường ảnh hưởng như xác đònh D
max
và D
min
T=n
c
.n.T
tc
1
.∑y
i
=1.2×0.85×1.787(0.306+0,4+0.86+1+0.705+0.62+0,104+0,01)
= 7,44 T
3.Tải trọng gió tác dụng lên khung
Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-90. Nhà công nghiệp một tầng 1
nhòp chiều cao nhỏ hơn 36 m nên chỉ tính thành phần tónh của gió. p lực
tiêu chuẩn ở độ cao 10 m trở xuống thuộc khu vực IIb (có kể đến ảnh hưởng
của gió bảo) q
tc
= 80 daN/m
2


i
– chiều cao từng đoạn có ghi hệ số khí động c
i
(H.4a)
k – là trung bình cộng của giá trò ứng với độ cao đáy vì kèo và
giá trò ở điểm cao nhất của mái
K=
1475,1
2
165.113.1
=
+
W = 1.3×80×1.1475× 9× [2.2×0.8 -0.7×1.2+0,6×2.2+0,5×1.2]
= 2840KG =2,84T
III.TÍNH NỘI LỰC KHUNG
1.Sơ bộ chọn tỷ số độ cứng giữa các bộ phận khung
-Mômen quán tính dàn:
R
hM
J
d
d
.2
.
max
=
Trong đó :
M
max
là mômen uốn lớn nhất trong rường ngang, coi như dầm đơn

4
Mômen quán tính của tiết diện cột dưới được xác đònh theo công thức gần
đúng:
J
1
=
2
1
max
).2(
d
A
h
Rk
DN +
Trong đó : N
A
: Phản lực của dàn truyền xuống
N
A
=A+ A’ =56.8 + 9.92 = 66,72 T
D
max
=174.18 T : p lực do cầu trục
k
1
: hệ số phụ thuộc bước cột. Lấy k
1
=3 với bước cột 9m
R= 2100 KG/cm

J
Trong đó: k
2
:Hệ số xét đến liên kết giữa dàn và cột. Lấy k
2
=1.6 vì dàn
liên kết cứng với cột
J
2
=
6.4
)
5.1
75.0
(
6.1
1
2
1
JJ
=×
Chọn: n=J
1
/J
2
=7
Tỷ số độ cứng giữa dàn và phần cột dưới
==
1482428,6
1848416,3

J
J
H
J
L
J
dd
3,6
η = J
1
/J
2
–1 = 7-1 = 6
Vậy :
61.11
6
1.11
6
×+
=
×+
η
= 1.62 < ν =3.6
Do đó khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng
dặt trực tiếp lên dàn, có thể coi dàn có độ cứng vô cùng ( J
d
=∝)
2.Tính khung với tải trọng phân bố dều trên xà ngang
Dng phỉång phạp chuøn vë våïi áøn säú l ϕ
1

v
21 m
13.5
5.4
e
h
tr
v
h
d
(H.5)-Sơ đồ tính khung
18.9
q
ϕ
1
ϕ
2
A
B
C
(H.6)
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT
MAI
Âãø tçm r
11
cáưn tênh
cätxa
MM &
l cạc momen åí cạc nụt cỉïng B ca x v khi
gọc xoay ϕ=1 åí hai nụt khung .Tênh theo cå hc kãút cáúu

A = 1+α.µ = 1+ 0,285 × 6 =2,71
B = 1+α
2
.µ = 1+ 0,285
2
× 6 = 1,48
C = 1+α
3
.µ = 1+ 0,285
3
× 6 = 1,14
F = 1+α
4
.µ = 1+ 0,285
4
× 6 = 1,04
K= 4AC-3B
2
= 4× 2.71× 1.14 - 3× 1.48
2
= 5,78
Váûy :
M
B
cäüt
=
=×
H
EJ
K

0,0043EJ
1
Hãû säú ca phỉång trçnh chênh tàõc
r
11
=
M
B
xà
+
M
B
cột
= 0.38EJ
1
+ 0.0417EJ
1
= 0,4217EJ
1
r
1P
=M
B
P
=
=
×
−=−
12
2165.5

-Ở đầu cột :
M
ì
B
cäütì
=
M
B
cäüt
× ϕ = -0.0417EJ
1
× 471.4 /EJ
1
= -19,7 Tm
Ở các tiết diện khác thì tính bằng cách dùng trò số phản lực
ϕ
×=
BB
RR
= 0.0043 × 471,4 = 2,03 T
Vậy mômen ở đầu cột:
M
C
= M
B
+ R
B
× H
tr
= -19.7+ 2.03× 5.4 =-8,74 Tm

e
ngược với dấu trong bảng
Các công thức ở bảng cho
=
−+−
−=
eB
M
K
CB
M .
].4)1(3)[1(
αα
=
=−
×−+××−
− )3.21.(
78,5
]14.14)285.01(48.13)[285.01(
=3,02 Tm
=
+−−
−=
H
M
K
AB
R
e
B

B
×H
tr
+ M
e
= 3.02 –1.67 × 5.4 + 21.3=15,46 Tm
M
A
= M
B
+ R
B
×H + M
e
= 3.02 –1.67 × 18.9 + 21.3=-7,24Tm
Biểu đồ mômen cho trên (H.7-b)
Cộng biểu đồ (H.7-a) với biểu đồ (H.7-b) được biểu đồ cuối cùng do tải
trọng trên mái gây ra, cho trên (H.7-c)
M
B
= -19.7 +3.02 = -16,68Tm
M
C
t
= -8,74 – 5,84 = -14,58 Tm
M
C
d
= -8,74 + 15.46 = 6,72 Tm
M

7.24
M
A
H.7-b
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT
MAI
p/q = 0.945 / 5.41 = 0,175
M
B
= -16,68 × 0.175 = -2,92 Tm
M
C
t
= -14,58 × 0.175 = -2,55 Tm
M
C
d
= 6,72 × 0.175 = 1,17 Tm
M
A
= 11,43× 0.175 = 2 Tm
Biểu đồ cho trên hình (H.8)
4.Tính khung với trọng lượng dầm cầu trục:
Trọng lượng dầm cầu trục: G
dct
=3,88T đặt tại trục đỡ DCT và sinh ra
mômen lệch tâm
M
dct
= G

d
= 6,72 +15.46×(-0.136) = 4,61Tm
M
A
= 11,43+ (-7.24)× (-0.136) = 12,41Tm
5.Tính khung với mômen cầu trục D
max
, D
min
M
max
, M
min
âäưng thåìi tạc dung åí hai cäüt . Xẹt trỉåìng håüp
M
max
åí cäüt trại , M
min
åí cäüt phi
Gii khung våïi så âäư chuøn vë våïi så âäư
x ngang vä cng cỉïng.ÁØn säú chè l chuøn
vë ngang ca nụt.
Phỉång trçnh chênh tàõc.
r
11
.∆+R
1P
= 0.
r
11:

1
3
1
62.5
78,5
71.21212
H
EJ
H
EJ
H
EJ
K
A
R
B
−=×
×
−=×
×
−=
−
Biãøu âäư mämen do ∆=1 gáy ra cn âỉåüc dng våïi cạc loải ti trng khạc nhỉ
Thay giọ , nãn ta tênh ln mämen tải cạc tiãút diãûn cäüt.
Tiãút diãûn tải vai cäüt.
2
1
3
1
2

2
1
3
1
2
1
08,462.554.1
.
H
EJ
H
H
EJ
H
EJ
HRMM
BBA
−=×−=+=
−−−
Ở cột phải, các trò số mômen bằng như vậy, nhưng khác dấu vì phản xứng.
Biểu đồ vẽ ở hình (H.9)
Phản lực trong liên kết thêm :
3
1
3
1
11
24.1162.5
.2
H

và M
min
trong hệ

cơ bản. Cũng có thể dùng
kết quả tính với M
e
của

tải trọng mái (H.7-b) nhân với tỷ số
-M
max
/M
e
và -M
min
/M
e
=−=−
3.21
63.130
max
e
M
M
-6,13
=−=−
3.21
37.37
min

M
d
C
=(-1,75)× 15,46 = -27,05 Tm
M
A
= (-1,75)× (-7.24) = 12,67 Tm
Biểu đồ vẽ trên hình (H.10)
Phản lực: R
B’
=(-1,75)× (1.75) = -3,06 Tm.
Dấu của R
B’
là âm vì nó ngược chiều với R
B
Phản lực trong liên kết thêm :
r
1P
=

R
B
+ R
B’
=10.72 – 3.06 =7,66T
Chuyển vò ẩn số :
∆ =
1
2
3

133.4
H
EJ
2
1
129.0
H
EJ
2
1
56.1
H
EJ
2
1
129.0
H
EJ
2
1
133.4
H
EJ
(H.9)
20.53
37.39
93.17
44.13
5.86
10.67 26.6

34,95 T
=−×−= 77.9488.12
066.0
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
d
C
-95,6 Tm
=+×−= 38.4488.12
08.4
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
A
-7,52 Tm
Lực cắt chân cột :
Q

H
EJ
M
B
-
25,11Tm
=+×= 22.1088.12
066.0
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
t
C
11,07T
=−×= 05.2788.12
066.0
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ

t
=0
N
C
d
=N
A’
=D
min
=49.83 T
Biểu đồ mômen cho ở hình (H.11)
6.Tính khung với lực hãm T:
Lực hãm T đặt ở cao trình dầm hãm cách vai cột 1 m
Lực T cố thể tác dụng ở cột trái hoặc cột phải, chiều cột hướng vào cột
hoặc đi ra khỏi cột. Dưới đây giải khung với trường hơp lực T đặt vào cột
trái hùng từ trái sang phải. Các trường hợp khác của T có thể suy ra từ
trường hợp này
Trình tự tính toán giống như với M
max
, M
min
Vẽ biểu đồ do ∆ =1 gây ra trong hệ cơ bản và tính được:
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT
MAI
3
1
11
24.11
H

[
2=××
×−×+×−×
+ 9.1844.7
78.5
]14,1248.1)23.028.02[()23.028.0(6
2

= -15,25 Tm
=×
+−−++−−
−= T
K
ABAB
R
B
)]2(.23[)()]2(23[)1(
22
λαλαµλλ
+×
+××−×−
−= 44.7
78.5
)]23.02(71.2248.13[)23.01(
2
B
R

+ R
B
×H
tr
- T×H
dct
= -15.25 + 5.66×5.4 -7.44×1 =7,87 Tm
M
A
P
= M
B
+ R
B
×H - T×(H
d
+H
dct
) = -15.25+5.66×18.9-7.44×(13.5+1) =
= -16,15 Tm
Biểu đồ mômen cho trên hình (H.12)
Cột bên phải không có nội lực nên mômen và phản lực bằng 0
Vậy: R
1P
= R
B
+R
B’
= 5.66 +0 = 5.66 T
1

2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-0,62 Tm
Tm
EJ
H
H
EJ
H
EJ
MHHRMM
P
CdcttrBBT
76.1165.9
5.9
)]14.5(
66.554.1
[
)]([
1
2
3
1
2

H
EJ
MMM
P
CCC
9,02 Tm
=−×−=+∆=
−
15.16
5.9
)
08.4
(.
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
MMM
P
AAA
-54,91 Tm
5.13
91.5402.9 +
=
A
Q

EJ
M
C
0,63 Tm
=×=
1
2
2
1
5.9
)
08.4
(
EJ
H
H
EJ
M
A
38,76 Tm
=
−
=
5.13
63.076.38
A
Q
2,82 T
Biểu đồ cho trên hình (H.13)
7. Tính nội lực khung với tải trọng gió:

qH
K
CBF
M
P
B
-17 Tm
9.18955.0
78.52
04.171.2314.148.12
2
3 2
××
×
××−××
−=×
−
−= qH
K
FACB
R
P
B
=7,93
=×−×+−=−+=
2
4.5
955.04.593.717
2
.

P
C’
= 11,89× (-0.75) =-8,9 Tm
M
P
A’
= -37.76× (-0.75) =28,32 Tm
R
P
B’
= 7.93× (-0.75) =-5,94 Tm
Biểu đồ cho trên hình (H.14)
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang
0,62
11.76
54,91
14.63
0.63
38.76
9.02
(H.13)
17
37.76
12.7
5
28.3
2
11.8
9
8.9

−
−
−=−=∆
Cột trái :
=−×= 17)
81.33
(
54.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
35,07 Tm
=+×−= 89,11)
81.33
()
.066.0
(
1
2
2
1
EJ
H

=+
−
=
d
d
AC
A
Hq
H
MM
Q
=21,12 T
Cột phải:
=+×−= 75,12)
81.33
(
54.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-39.31 Tm
=−×= 9.8)
81.33

=
×
+
+
=+
−
=
2
5.13955.0
5.13
67,65.164
2
.
d
d
CA
A
Hq
H
MM
Q
19,9 T
Biểu đồ cho trên hình (H.15)
8.Xác đònh nội lực tính toán
Sau khi đã tính được các nội lực M,Q,N tại các tiết diện với từng loại tải
trọng, ta tiến hành tổ hợp tải trọng một cách bất lợi nhất để xác đònh các nội
lực tính toán và chọn tiết diện khung. Các kết quả ddwuwcj ghi vào bảng tổ
hợp dưới đây:
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang
35.07

(múc trc bờn phi) 0.9 -22.59 0 9.96 0 -23.58 44.84 58.698 44.84 6.092
5 Lổỷc haợm lờn ct trỏi 1 0.62 0 9.02 0 9.02 0 54.91 0 4.73
0.9 0.558 0 8,11 0 8,11 0 49,42 0 4,257
6 Lổỷc haợm lờn ct phi 1 14.63 0 0.63 0 0.63 0 38.76 0 2.82
0.9 13,16 0 0,567 0 0,567 0 34.88 0 2.538
7 Gioù traùi 1 35,07 0 14.12 0 14.12 0 -174 0 21,12
0.9 31.56 0 12,7 0 12,7 0 -156,6 0 19
8 Gioù phaới 1 -39.31 0 -6,67 0 -6,67 0 164.5 0 19.9
0.9 -35.38 0 -6 0 -6 0 148.05 0 17,9
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI
BAÍNG TÄØ HÅÜP NÄÜI LÆÛC KHUNG K1
TIÃÚT
DIÃÛN

NÄÜI
LÆÛC

TÄØ HÅÜP CÅ BAÍN 1 TÄØ HÅÜP CÅ BAÍN 2
Mmax, N Mmin, N
Nmax, M
Mmax, N Mmin, N
Nmax, M
M+ M- M+ M-
1,7 1,8 - 1,2 1,3,5,7 1,2,4,6,8 - 1,2
B M 17,96 -56,22 - -20.03 16,2 -90,87 - -19.7
N 56,8 56,8 - 66,72 56,8 65,72 - 65,72
1,3,5 1,8 - 1,2 1,3,5,7 1,2,8 - 1,2
Ct M 30.19 -20.45 - -16,33 38,48 -22,37 - -16,07
N 56,8 56,8 - 66,72 56,8 65,72 - 65,72
1,7 1,3,5 - 1,3,5 1,2,7 1,3,5,8 - 1,2,3

J
J
i
i
K
0,357
524.0
0874.41
7
5.13
4.5
.
2
1
1
=
×
==
mJ
J
H
H
C
d
t
Trong đó:
===
7.65
5,222
2

Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung là :
- Cột trên: l
y2
=H
t
– H
dc
=5.4 – 1 = 4.4 m
- Cột dưới : l
y1
= H
d
=13.5 m
2.Chọn tiết diện cột trên:
a)Chọn tiết diện:
Cột trên đặc, tiết diện chữ I đối xưng, chiều cao tiết diện h
tr
=750 mm
Độ lệch tâm :
e = M/N = 90,87 /65.2 = 139 cm
Giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng η = 1.4
Diện tích yêu cầu của tiết diện sơ bộ tính theo công thức gần đúng
=+=+= )
75
139
6,24.1(
2100
65200
)6,24.1(
. h

2
0.71
(
12
0.235
[2
12
0.714.1
] )
2
(
12
.
[2
12
.
2
33
2
33
cc
bccbb
x
b
hbh
J
δ
δδ
= 213302 cm
4

h
J
W
x
x
5688 cm
3
cm
A
J
r
X
x
8,29
4.239
213302
===
cm
A
J
r
y
y
7.7
4.239
14308
===
===
4.239
5688

7,7
440
6
=
×
=====
E
R
r
l
yy
y
y
y
λλλ
b)Kiểm tra ổn đònh trong mặt phẳng khung:
Độ lệch tâm tương đối
76,23
139
==
x
e
m
ρ
=5,85
Hệ số ảnh hưởng tiết diện với 5< m <20. Tra bảngII.4 phụ lục II, ta có
η = 1.4-0.02
x
λ
= 1.4- 0.02×2,02 =1,36

1771 KG/cm
2
< γR =2100 KG/cm
2
c)Kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng khung
Trước hết, tính giá trò mômen ở đầu cột với tiết diện đã có M
2
= -200,38 Tm. Ứng
với từng trường hợp tải trọng , đã cộng được giá trò tương ứng ở đầu kia là :
M
1
= -90,87 Tm
Mômen ở 1/3 đoạn cột là :
M
= -200,38 +2(-90,87 + 200,38)/3 = -127,3 Tm
Giá trò mômen quy ước M’ dùng để kiểm tra ổn đònh ngoài mặt phẳng khung là
giá trò max(M
1
/2,
M
, M
2
/2). Mà M
2
/2

= -200,38/2 =-100,2 Tm <
M
.
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang 22

Tính C = C
5
(2-0.2m
x
) + C
10
(0.2m
x
– 1)
trong đó: C
5
= β(1+ αm
x
) = 1/(1+0.9×5) =0,18
C
10
=1/(1+ m
x
j
y
/j
d
) = 1/(1+ 5) =0.16
C = 0.18(2-0.2×5) + 0.16(0.2×5-1)=0.18
Tra bảng II.1 phụ lục II được ϕ
y
=0.834
Điều kiện ổn đònh ngoài mặt phẳng khung:
σ
y

o
/d
b
] xác đònh theo bảng
3.4
Ứng với m =5,85 >1 và
λ
=2,02 > 0.8, ta có :
35,60
2100
101.2
)02,25.09.0()5,09,0(][
6
0
=
×
×+=+=
R
E
b
h
λ
δ
Tiết diện đã chọn có h
o
/δ
b
=71.0/1.4 =50.71 < 60,35
Vậy tiết diện đã chọn như hình (H-17) là thỏa mãn
3.Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng

98.230
12
11
C
M
C
y
NN
nh
169,84T
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính theo M
2
=200,38 Tm, N
2
=222,5 T
=+×=+⋅=
5.1
38,200
5.1
83.0
5,222
21
22
C
M
C
y
NN
nh
256,7 T

N
A
nh
ycnh
ϕγ
152,8 cm
2
Theo yêu cầu độ cứng, chọn bề rộng cột dưới (chiều cao tiết diện nhánh)
b =45 cm
Nhánh 1 dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ ba bản thép có kích thước như sau:
A
nh1
= 41×1,2 + 2×2×20 = 129,2 cm
2
Tính các đặc trưng hình học của nhánh 1
=
×
+
××
=
12
412,1
12
2022
33
1x
J
2672 cm
4
cmAJr

10
=5.46cm
Diện tích tiết diện nhánh 2
A
nh2
= 41× 2 + 2× 54,6=191,2 cm
2
Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết
diện nhánh mái là z
o

z
o
= ∑A
i
z
i
/ ∑A
i
=(82×1 + 2×54,6×7,46)/191,2 =4,69 cm
Các đặc trưng hình học của tiết diện

=−++−+
×
= ])69,446,7(6,542097[2)169,4(82
12
241
22
3
2x

+
== 3,145
2,1912,129
2,191
2
1
C
A
A
y
nh
86,7 cm
Và khỏang cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2 H-18
y
2
=C – y
1
=145,3- 86,7 =58,6 cm
Mômen quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x
∑ ∑
=+=
nhixix
AyJJ .
2
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang 24
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI
= 2671 +6175 + 129,2×86.7
2
+ 191,2×58.6
2

=205.3/ 2.49 =82,45
Tra bảng II.1 phụ lục II : ϕ
min
=0.71
Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên:γ=0.75
Kiểm tra điều kiện ổn đònh:
=
××
==
×
7.1971.075.0.
3
102.19
tx
A
tx
tx
N
tx
ϕγ
σ
1830 daN /cm
2
< R=2100 daN /cm
2
Độ mảnh toàn cột theo trục ảo x-x là :
===
5,71
2490
1

7,15×10
-6
(2330-2,1x10
6
/2,1x10
3
)230,98x10
3
/0,9 =2468 daN =2,47T
Nhận thấy rằng, lực cắt đã dùng để tính thanh giằng Q> Q
qư
, do vậy không cần
phải tính lại thanh bụng xiên và λ
td
Thanh bụng ngang tính theo lực cắt Q
qư
=2.47 T.Vì Q
qư
rất nhỏ, chọn thanh bụng
theo độ mảnh giới hạn {λ} =150. Dùng một thép góc đều cạnh L63×4; r
min
=1.25
cm
λ = 145,3 /1.25 = 117 < {λ} =150
c)Kiểm tra tiết diện đã chọn
Nhánh 1

=
×
+××=+⋅=

x1
= 145/4.55 =31,9
Từ λ
max
= λ
y1
=73,4 , tra bảng được ϕ
min
=0.765
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang 25
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI
Kiểm tra ứng suất
=
×
×
==
2,129765.0
10162
3
1min
1
nh
nh
A
N
ϕ
σ
1639 KG/cm
2
< 2100 daN /cm

=1350/ 15.13 =89,2
λ
x2
=l
nh2
/ r
x2
= 145/5.68 =25,5
Từ λ
max
= λ
y2
=89,2 , tra bảng được ϕ
min
=0.674
Kiểm tra ứng suất
=
×
×
==
4,191674.0
10268
3
2min
2
nh
nh
A
N
ϕ

.A) = 230.98×10
3
/ (0.535×320.4) = 1344 daN /cm
2
< 2100 daN /cm
2
Với cặp 2: e
2
=200,38/222,5 =0,9 m = 90 cm;
m=e
1
(A/J
x
)y = 90×(320.4/1636601)×58.6 = 1,02

29.110.1,2/10.1.,28,40/
63
=== xER
tdtd
λλ
Theo m =1,02
td
λ
=1.29 , tra bảng II.3 phụ lục II, được ϕ
1t
=0.466
N
1
/(ϕ
1t

β
t
R
gt
=1×1550 =1550 daN /cm
2
β
h
R
h
=0.7×1800 =1260 daN cm
2
, lấy (βRg )
min
=1260 daN /cm
2
để so sánh
Thanh xiên là thép góc L125×8, giả thiết chiều cao đường hàn sống h
s
=8 mm;
chiều cao đường hàn mép h
m
=6 mm
Chiều dài cần thiết của đường hàn sống l
hs
và đường hàn mép để liên kết thép
góc thanh bụng xiên vào má cột :
=
××
×

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II GVHD: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI
Đường hàn thanh bụng ngang L63×4 vào nhánh cột tính đủ chòu lực cắt Q
qư
=2,47
T rất bé. Vì vậy chọn theo cấu tạo với h
s
=6 mm ;h
m
=4 mm; l
h
= 5 cm.
3.2 Thiết kế các chi tiết cột:
1.Nối hai phần cột
Nội lực tính toán mối nối cột M=30.19Tm; N
tư
=56.8T và M =-22.37 Tm;
N
tư
=65.72 Tm
a)Tính toán , thiết kế mối nối hai phần cột
Dự kiến mối nối khuếch đại ở cao hơn mặt trên vai cột b
t
= 500 mm. Mối nối cánh
ngoài , cánh trong và bụng cột tiết hành trên cùng một tiết diện
Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chòu (M=30.19Tm; N=56.8 T)
=
−
+=+=
)02.075.0(
19,30

2
< R
nh
γ = 2100 daN /cm
2
Chọn bản nối “K” có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều
rộng bản cánh cột trên
Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh trong phải chòu (M=-22.37Tm; N=65.72 T)
=
−
+=+=
)02.075.0(
37.22
2
72.65
2
1
'
22
b
MN
S
trong
63,5 T
Ứng suất trong đường hàn đối đầu thẳng nối cánh trong:
=
−×
×
==
)135(2

dv
max
= S
trong
.1,5/4=23.9 Tm
Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục
của cột δ
bđ
= 20 mm; chiều rộng đầu dầm cầu trục
b
s
= 300 mm
Chiều dày bản bụng dầm vai xác đònh từ điều kiện
ép cục bộ của lực tập trung (D
max
+ G
dct
)
SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang 27
S
tr
=63.5
750
1500
A=B
B=31.75
M
max
=23,9
Tm

phải đủ để chứa bốn đường hàn đó
Giả thiết chiều cao đường hàn góc h
h
=8 mm. Chiều dài một đường hàn cần thiết :
=+
××
++
=+
++
= 1
12608.04
317503880174800
1
min)(4
max
1
cm
Rh
BGD
l
gh
dct
h
β
54,08
Chiều dài một đường hàn cần thiết liên kết bản “K” vào bụng dầm vai (Để 4
đường hàn góc đủ truyền lực S
trong
)
=+

Có thể tính đơn giản thiên về an toàn theo quan điểm chỉ có bản bụng dầm vai
chòu uốn. Tính mômen chòu uốn của bản bụng
W=(δ
dv
.h
2
bdv
)/6 = 2×76
2
/6 = 1925 cm
3
Kiểm tra điều kiện chòu uốn của tiết diện chữ chật
=
×
==
1925
109.23
5
max
W
M
dv
σ
1241,56 daN /cm
2
< Rγ =2100 daN/cm
2
Các đường hàn ngang liên kết bản cánh trên , cánh dưới với bản bụng của dầm
vai lấy theo cấu tạo, cỏ thể chọn h
h

==
bdm
AAm
Bêtông mác 200, có R
n
=90 KG/cm
2
Tính dược R
ncb
=m
cb
×R
n
=1.2×90 =108 daN /cm
2

SVTH :TRẦN MẠNH SĨ Trang 28