GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP
Thiết kế khung ngang nhà xưởng một tầng, một nhòp có hai cầu trục sức
nâng 115/30T, chế độ làm việc trung bình, nhòp nhà dài 30 m, chiều dài nhà
60 m ; bước cột B = 6m, cao trình đỉnh ray 11m, mái lợp Panel Bêtông cốt
thép; vật liệu làm kết cấu chòu lực thép CT
3
; 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 1/8.
2. Kích thước chính của khung ngang:
2.1 Kích thước cột:
Cầu trục sức nâng Q = 115/30T ( lấy theo bảngVI.2 ):
Chiều cao H
k
của Gabarit cầu trục: H
c
= 4000
Chiều cao H
2
từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường ngang:
H
2
= H
c
+ 100 + f = 4000 + 100 + 300 = 4400 mm
Trong đó:

Chiều cao phần cột dưới:
H
d
= H - H
tr
+ H
3
= 15400 – 5400 + 800 = 10800 mm
Trong đó :H
3
là độ sâu chôn móng, lấy theo cấu tạo H
3
= 800 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:

h
d
>
)108005400(
20
1
+
= 810 mm
Nhòp cầu trục L
k
:
L
k
= L – 2λ = 30000 - 2×1000 = 28000 mm
2.2 Kích thước dàn
Chiều cao đầu dàn 2000 mm, độ dốc i =1/8 , chiều cao giữa dàn 3200 mm
Bề rộng cửa mái 12 m, chiều cao cửa mái 2500 mm
II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG
1.Tải trọng tác dụng lên dàn
1.1Tải trọng thường xuyên:
a) Tải trọng các lớp mái tính toán theo cấu tạo của mái lập theo bảng
sau:
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 4
L= 30m
λ=1m
11 m
4.4 m
(H-1)
30000
6000 6000 6000 6000 6000

72
34
110
88
Tổng cộng 417 467
Đổi ra phân số trên mặt bằng với độ dốc i= 1/8 có cosα = 0.999
g
tc
m
=
=
999.0
417
418 KG/m
2

=0.418 T/m
2
g
m
= 468 KG/m
2

= 0.468 T/m
2
b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng tính sơ bộ theo công thức
g
d
= n× 1.2× α
d

Ta có thể lấy trò số từ 12 – 18 KG/m
2
cửa trời, ở đây lấy : g
tc
ct
=12 KG/m
2
g
ct
= 1.1×12 = 13.2 KG/m
2
d) Trọng lượng cánh cửa trỡi và bậu cửa trời
-Trọng lượng cánh cửa (Khung + Kính)
g
tc
K
= 35 KG/m
2
-Trọng lượng bậu trên và bậu dưới
g
tc
b
= 100 KG/m
Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là:
g
Kb
= (1.1×35×1.5×6) + (1.1×100×6) = 1006 KG
Tải trọng g
ct
và g

ct
).B = (468+31.7+16.46)×6 = 3.1 T/m
1.2Tải trọng tạm thời
Theo TCVN 2737-90, tải trọng tạm thời trên mái là:
p
tc
= 75 KG/m
2
mặt bằng với hệ số vượt tải n
p
= 1.4
Tải trọng tính toán phân bố đều trên rường ngang
p = n
p
.p
tc
.B = 1.4×75×6 = 630 Kg/m =0.63 T/m
2.Tải trọng tác dụng lên cột
a) Do phản lực dàn
Tải trọng thường xuyên
A =
38625
2
302575
2
.
=
×
=
Lq

- Hệ số trọng lượng dầm cầu tục bằng 35-47 với Q>75T
Chọn α
ct
= 40 với Q=115 T
G
ct
= 1.2× 40× 6
2
= 1728 KG = 1.728 T
G
ct
đặt ở vai dầm cầu trục là tải trọng tónh
c) Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục
Tải trọng áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông
qua dầm cầu trục được xác đònh bằng cách dùng đường ảnh hưởng của phản
lực gối tựa của dâmf và xếp các bánh xe của hai câu trục sát nhau ở vào vò
trí bất lợi nhất (H3). Cầu trục 115 T có áp lực tiểu chuẩn thùng đứng lớn
nhất của 1 bánh xe là:
P
tc
1max
= 53 T; P
tc
2max
= 54 T; trọng lượng cầu trục G = 155 T; trọng lượng
xe con G
xc
= 40 T; bề rộng cầu trục B
ct
=9000 mm; khoảng cách giữa các

54
4
155115
max2
tc
o
P
n
GQ
13.5 T
Đặt các bánh xe lên đường ảnh hưởng, với n = 1.2 là hệ số vượt tải và hệ
số tổ hợp n
c
= 0.85( xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều
cầu trục)
D
max
=n.n
c
.( P
tc
1max
∑y + P
tc
2max
∑y ) =
=1.2×0.85×[53× 0.097 + 54(0.86+1+0.543+0.403)]=
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 6
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
= 159.8 T

xc
n
GQ
1.95 T
Trong đó: G
xc
= 41 – 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
=1.2×0.85×1.95(0.097+0.86+1+0.543+0.403) =
= 5.774 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

6000
6000
(H.3)
+0.8
-0.6
+0.7
+0.6
-0.8 -0.6
-0.4
15.4
2.0
0.72
2.5
0.48
+0.2
19.1
W
W

‘
q
q’
(H.4)
a) b)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

Tải trọng phân bố đều tác dụng lên cột
Phía đón gió: q = n.q
o
.k.c.B (KG/m)

+
2
18.113.1
1.16
W = 1.3×80×1.16× 6× [2.0×0.8 +0.72×0.2+2.5×0.7-0.48 × 0.8 +
+ 0.6 (0.48+0.72+2)+2.5×0.4} = 4364.76 KG = 4.365 T
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
giản chòu toàn bộ tải trọng thăng đứng tính toán
M
max
=
8
30)63.01.3(
8
)(

2
1
max
).2(
d
A
h
Rk
DN +
Trong đó : N
A
: Phản lực của dàn truyềnn xuống
N
A
=A+ A’ =38.63 + 9.45 = 48.08 T
D
max
=159.8 T : p lực do cầu trục
k
1
: hệ số phụ thuộc bước cột. Lấy k
1
=2.5 với bứoc cột 6m
R= 2100 KG/cm
2
:Cường độ tính toán của thép
J
1
=
=×

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
==
1417794
2238000
1
J
J
d
1.579
Dựa theo kinh nghiệm có thể chọn J
d
/J

η = J
1
/J
2
–1 = 7-1 = 6
Vậy :
61.11
6
1.11
6
×+
=
×+
η
= 1.62 < ν =2.16
Do đố 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
=∝)
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 9
J
d
J
2
J
1
v
v
30 m
10.8

: Täøng phn lỉûc momen åí cạc nụt trãn
ca khung khi gọc xoay ϕ=1
R
1p
: Täøng momen phn lỉûc ca nụt âọ do ti trng åí ngai gáy ra
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
1
1
2.0
30
4.2
2
EJ
JE
L
JE
M
d
xa
B
=
××
==
−

= 4× 2.998× 1.22 - 3× 1.665
2
= 6.314
Váûy :
M
B
cäüt
=
=×
H
EJ
K
C
1
4
=×
×
−
2.16314.6
22.14
1
EJ
-0.047709EJ
1
Phn lỉûc åí âënh cäüt do ϕ =1 gáy ra :
=×
×
=×=
2
1

1
r
1P
=M
B
P
=
=
×
−=−
12
301.3
12
22
ql
-232.5 Tm
Gọc xoay : ϕ = - r
1P
/ r
11
= 232.5/ 0.24771EJ
1
= 938.635 / EJ
1
Mämen cúi cng
-ÅÍ âáưu x:
M
ì
B
x

ϕ
2
A
B
C
(H.6)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Ở các tiết diện khác thì tính bằng cách dùng trò số phản lực
ϕ
×=
BB
RR
= 0.006029 × 938.635 = 5.66 T
Vậy mômen ở đầu cột:
M
C
= M
B
+ R
B
× H
tr
= -44.77+ 5.66× 5.4 =-14.21 Tm
Mômen ở chân cột:
M
A
= M
B
+ R
B

M .
].4)1(3)[1(
αα
=
=−
×−+××−
− )49.14.(
314.6
]22.14)333.01(665.13)[333.01(
=2.66 Tm
=
+−−
−=
H
M
K
AB
R
e
B
.
)]1()[1(6
αα
=
=−×
+×−−
− )
2.16
49.14
(

+ R
B
×H + M
e
= 2.66 –1.31 × 16.2 + 14.49=-4.07 Tm
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
= -44.77 +2.66 = -42.11 Tm
M
C
t
= -14.21 – 4.41 = -18.62 Tm
M
C
d
= -14.21 + 10.08 = -4.13 Tm
M
A
= 46.92 – 4.07 = 42.85 Tm
Lực cắt tại chân cột
Q
A
=
=
−−
8.10
85.4213.4

M
A
= 42.85 × 0.203 = 8.70 Tm
Biểu đồ cho trên hình (H.8)
4.Tính khung với trọng lượng dầm cầu trục:
Trọng lượng dầm cầu trục: G
dct
=1.728 đặt tại trục đỡ DCT và sinh ra
mômen lệch tâm
M
dct
= G
dct
× e =1.728 × 1.5/2 =1.296
Nội lực trong khung tìm đượcbằng cách nhân biểu đồ M
e
cới tỷ số –M
dct
/M
e
(vì 2 mômen ngược chiều nhau)
-M
dct
/M
e
=1.298 / 14.49 =-0.08958 Tm
Trọng lượng dầm cầu trục G
dct
là tải trọng thường xuyên nên phải cộng
biểu đồ mômen do G

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.
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 12
10.08
2,66
4.41
4.07
M
A
H.7-b
42.85
42.11
4.13
18.62
M
q
+A
H.7-c
M
max
M
min

M
B
=×
×
=×=
−

3
1
3
1
3
1
698.5
314.6
998.21212
H
EJ
H
EJ
H
EJ
K
A
R
B
−=×
×
−=×
×

2
1
125.5698.5573.1
.
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
396.11698.5
.2
H
EJ
H
EJ
RRr

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
=−=−
49.14
175.119
max
e
M
M
-8.225
=−=−
49.14
13.32
min
e
M
M
-2.217

EJ
2
1
573.1
H
EJ
2
1
326.0
H
EJ
2
1
125.5
H
EJ
(H.9)
21.88
36.27
82.91
33.476
5.897
9.78 22.35
9.02
(H.10)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Phản lực: R
B
=(-8.225)× (-1.31) = 10.78 Tm
Ở cột phải :

Chuyển vò ẩn số :
∆ =
1
2
3
1
11
1
20.11
/396.11
88.7
EJ
H
HEJ
r
r
p
=
−
−=−
Nhân biểu đồ mômen đơn vò với trò số ∆ này rồi cộng với biểu đồ mômen
trong hệ cơ bản do M
max
và M
min
, ta được :
Cột trái :
=−×= 88.2120.11
573.1
1

EJ
H
H
EJ
M
d
C
-86.56 Tm
=+×−= 48.3320.11
125.5
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
A
-23.92 Tm
Lực cắt chân cột :
Q
A
=
=
+−
8.10
92.2356.86
-5.8 T

1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
t
C
13.52 T
=−×= 35.2220.11
326.0
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
d
C
-18.70 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 14
86.56
4.26
23.52

B
= N
c
t
=0
N
C
d
=N
A’
=D
min
=42.84 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 0.8 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
mxx
, M
min
Vẽ biểu đồ do ∆ =1 gây ra trong hệ cơ bản và tính được:
3
1
11
396.11
H

]22.12665.1)28.02[()28.01(
[
2=××
×−×+×−×
+ 2.16774.5
314.6
]44,12665.1)28.0333.02[()28.0333.0(6
2

= -10.20 Tm
=×
+−−++−−
−= T
K
ABAB
R
B
)]2(.23[)()]2(23[)1(
22
λαλαµλλ
+×
+××−×−
−= 774.5
314.6
)]28.02(998.22665.13[)28.01(
2
B

P
= M
B
+ R
B
×H
tr
- T×H
dct
= -10.20 + 4.12×5.4 -5.774×.0.8 = 7.429 Tm
M
A
P
= M
B
+ R
B
×H - T×(H
d
+H
dct
) = -10.20+4.12×16.2-5.774×(10.8-0.8) =
= -10.434 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

573.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-0.98 Tm
Tm
EJ
H
H
EJ
H
EJ
MHHRMM
P
CdcttrBBT
11.1175.8
86.5
)]8.04.5(
12.4573.1
[
)]([
1
2

)
125.5
(.
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
MMM
P
AAA
-40.46 Tm
8.10
46.4050.6 +
=
A
Q
= 4.35 T
Đối với cột bên phải :
=×−=
1
2
2
1
86.5
)
573.1

)
125.5
(
EJ
H
H
EJ
M
A
30.03 Tm
=
−
=
8.10
91.103.30
A
Q
2.60 T
Biểu đồ cho trên hình (H.13)
6. Tính nội lực khung với tải trọng gió:
Ở đây tính cới trưòng hợp gió thổi từ trái qua phải. Với gió thổi từ phải qua
trái chỉ việc thay đổi vò trí cột,
Đã có biểu đồ
−
M
do ∆ =1 trong hệ cơ bản (H.9) và có :
3
1
11
396.11

−=
2
2
2
2
2.16621.0
314.612
22.18074.1655.19
12
89
qH
K
CBF
M
P
B
-9.00 Tm
=××
×
××−××
−=×
−
−= 2.16621.0
314.62
074.1998.2322.1665.12
2
3 2
qH
K
FACB

BB
P
A
-18.56 Tm
Ở cột phải do q’ gây ra. Tính mômen và phản lực bằng cách nhân giá trò
mômen và phản lực ở cột trái với tỷ số : - q’/q =-0.465/0.621 =-0.75
M
P
B’
= -9.00× (-0.75) =6.75 Tm
M
P
C’
= 5.92× (-0.75) =-4.44 Tm
M
P
A’
= -18.56× (-0.75) =13.92 Tm
R
P
B’
= 4.44× (-0.75) =-3.33 Tm
Biểu đồ cho trên hình (H.14)

Phản lực trong liên kết thêm:
R
1P
= R
B’
- R

2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
33.86 Tm
=+×−= 92.5)
236.17
()
.326.0
(
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
C
0.30 Tm
=−×−= 56.18
236.17
)
125.5
(

MM
Q
13.28 T
Cột phải:
=−×−= 00.9)
236.17
(
573.1
1
2
2
1
EJ
H
H
EJ
M
B
-36.11 Tm
=−×= 44.4)
236.17
()
.326.0
(
1
2
2
1
EJ
H

EJ
H
H
EJ
M
A
102.26 Tm
=
×
+
−
=+
−
=
2
8.10621.0
8.10
18.126.102
2
.
d
d
CA
A
Hq
H
MM
Q
12.71 T
Biểu đồ cho trên hình (H.15)

6 Lỉûc hm ngang 1 -9.22 0 1.91 0 1.91 0 30.03 0 2.60
âàt åí cäüt trại 0.9 -8.298 0 1.719 0 1.719 0 27.027 0 2.34
7 Giọ 1 33.86 0 0.30 0 0.30 0 -106.89 0 13.28
trại 0.9 30.474 0 0.27 0 0.27 0 -96.201 0 11.952
8 Giọ 1 -36.11 0 1.18 0 1.18 0 102.26 0 12.71
phi 0.9 -32.499 0 1.062 0 1.062 0 92.034 0 11.439
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 19
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
BNG TÄØ HÅÜP NÄÜI LỈÛC KHUNG K1
TIÃÚT
DIÃÛN

NÄÜI
LỈÛC

TÄØ HÅÜP CÅ BN 1 TÄØ HÅÜP CÅ BN 2
Mmax, N Mmin, N Nmax, M Mmax, N Mmin, N Nmax, M
M+ M- M+ M-
1,7 1,8 1,2 1,5,3,7 1,2,4,6,8 1,2,6,4,8 1,2,6,4,8
B M -8.49 -78.46 -50.90 -14.83 -112.01 -49.04 -49.04
N 38.63 38.63 34.85 38.63 47.14 47.14 47.14
1,3 1,5,4 1,2 1,3,5,8 1,2,5,4 1,2,5,4 1,2,5,4
Ct M 14.40 -11.20 -22.00 5.82 -15.30 -15.30 -15.30
N 38.63 38.63 48.08 38.63 47.14 47.14 47.14
1,5,4 1,3 1,3,5 1,5,4,8 1,2,3,5 1,2,4,5 1,2,3,5
Cd M 20.17 -91.59 -91.59 -14.95 -89.54 -100.52 -89.54
N 83.20 200.16 200.16 78.91 192.68 192.68 192.68
1,8 1,7 1,3,5 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,4,5,8 1,3,5,7
A M 145.47 -63.68 19.29 157.96 -110.93 157.96 -110.93
N 40.36 40.36 200.16 192.68 184.18 192.68 184.18

0.2857
654.0
0874.41
7
8.10
4.5
.
2
1
1
=
×
==
mJ
J
H
H
C
d
t
Trong đó:
===
14.47
68.192
2
1
N
N
m
4.0874

– H
dc
=5.4 – 0.8 = 4.6 m
- Cột dưới : l
y1
= H
d
=10.8 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 = 112.01 /47.14 = 238 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
238
4.1(
2100
47140
)6,24.1(
. h
e
R
N
A
YC

2
0.71
(
12
0.240
[2
12
0.714.1
] )
2
(
12
.
[2
12
.
2
33
2
33
cc
bccbb
x
b
hbh
J
δ
δδ
= 243460 cm
4

h
J
W
x
x
6492 cm
3
cm
A
J
r
X
x
64.30
4.259
243460
===
cm
A
J
r
y
y
07.9
4.259
21350
===
===
4.259
6492

07.9
460
6
=
×
=====
E
R
r
l
yy
y
y
y
λλλ
b)Kiểm tra ổn đònh trong mặt phẳng khung:
Độ lệch tâm tương đối
027.25
238
==
x
e
m
ρ
=9.51
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- 0.02×1.58 =1.37

1731 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
= -112.01 Tm. Ứng
với từng trường hợp tải trọng , đã cộng được giá trò rương ứng ở đầu kia là :
M
1
= -6.67 Tm
Mômen ở 1/3 đoạn cột là :
M
= 2(M
2
– M
1
)/3 = -76.89 Tm
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 22
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Giá trò mômen quy ước M’ dùng để kiểm tra ổn đòn ngoài mặt phẳng khung là giá
trò max(M
1
/2,
M
, M
2
/2). Mà M
2

RE /
=99.3, chọn β=1
Tính C = C
5
(2-0.2m
x
) + C
10
(0.2m
x
– 1)
trong đó: C
5
= β(1+ αm
x
) = 1/(1+0.9×6.5) =0.146
C
10
=1/(1+ m
x
j
y
/j
d
) = 1/(1+ 6.5) =0.133
C = 0.146(2-0.2×6.5) + 0.133(0.2×6.5-1)= 0.142
Tra bảng II.1 phụ lục II được ϕ
y
=0.86
Điều kiện ổn đònh ngoài mặt phẳng khung:

Với bản bụng cột, vì khả năng chòu lực của cột được xác đònh theo diều kiện ổn
đònh tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn [h
o
/d
b
] xác đònh theo bảng
3.4
Ứng với m =9.51 >1 và
λ
=1.58 > 0.8, ta có :
44.53
2100
101.2
)58.15.09.0()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 < 53.44

5.1
67.0
16.200
12
11
C
M
C
y
NN
nh
150.465 T
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 23
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
Lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính theo M
2
=157.96 Tm, N
2
=192.68 T
=+×=+⋅=
5.1
96.157
5.1
83.0
68.192
21
22
C
M
C

2
R
N
A
nh
ycnh
ϕγ
126.15 cm
2
Theo yêu cầu độ cứng, chọn bề rộng cột dưới (chiều cao tiết diện nhánh)
b =50 cm
Nhánh 1 dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ ba bản thép có kích thước như sau:
A
nh1
= 46×1.2 + 2×2×20 = 135.2 cm
2
Tính các đặc trưng hình học của nhánh 1
=
×
+
××
=
12
462.1
12
2022
33
1x
J
2673 cm

1g
=54.6; trọng lượng 1 m dài =42.8 KG; Z
10
=5.46 cm
Diện tích tiết diện nhánh 2
A
nh2
= 46× 2 + 2× 54.6 =201.2 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
=(92×1 + 2×54.6×7.46)/201.2 =4.506 cm
Các đặc trưng hình học của tiết diện

=−++−+
×
= ])506.446.7(6.542097[2)1506.4(92
12
246
22

Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 1
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 24
200
500
460
20
1.2
(H-17)
12
500
20
20
(H-18)
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=×
+
== 49.145
2.2012.135
2.201
2
1
C
A
A
y
nh
87.02 cm
Và khỏang cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2
y
2

=19.7 cm
2
; r
min
=2.49 cm
Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q = 17.30 T là:
N
tx
=Q/2Sinα =17.30/(2×0.745)= 12.23 T
Độ mảnh của thanh xiên: λ
max
=S/ r
min
=205.4/ 2.49 =82.49
Tra bảng II.1 phụ lục II : ϕ
min
=0.73
Kiểm tra điều kiện ổn đònh:
=
××
==
×
7.1973.075.0.
3
1023.12
tx
A
tx
tx
N

xtd
A
A
K
. Tra bảng II.1 phụ lục II,
được ϕ = 0.91
Tính lực cắt quy ước:
Q
qư
=7.15×10
-6
(2330-E/R)N/ϕ =2.015 T
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
=2.015 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 = 145.49 /1.25 = 116 < {λ} =150
c)Kiểm tra tiết diện đã chọn
Nhánh 1
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 25
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II

Từ λ
max
= λ
y1
=53.15 , tra bảng được ϕ
min
=0.835
Kiểm tra ứng suất
=
×
×
==
2.135835.0
10143
3
1min
1
nh
nh
A
N
ϕ
σ
1267 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
Nhánh 2

=

= 145/5.6 =25.89
Từ λ
max
= λ
y2
=61.47 , tra bảng được ϕ
min
=0.815
Kiểm tra ứng suất
=
×
×
==
2.201815.0
10224
3
2min
2
nh
nh
A
N
ϕ
σ
1366 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x
Với cặp 1: e

m=e
1
(A/J
x
)y = 82×(336.4/1720631)×58.47 = 0.94

23.1/ == ER
tdtd
λλ
Theo m =0.94,
td
λ
=1.23 , tra bảng II.3 phụ lục II, được ϕ
1t
=0.623
N
1
/(ϕ
1t
.A) = 157.96×10
3
/ (0.623×336.4) = 754 KG/cm
2
< 2100 KG/cm
2
d)Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột
Đường hàn liên kết thanh giằng vào nhánh cột chòu lực N
tx
= 12.23 T
Với các loại thép có R

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 :
ĐINH VĂN THÂN _ LỚP 98XB Trang 26
GVHD: PHẠM NHIÊN ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II
=
××
×
==
75.012608.0
122307.0
)(
7.0
min
γβ
gs
hs
Rh
N
l
11.3 cm
=
××
×

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=14.40Tm; N=38.63 T)
=
−
+=+=
)02.05.0(
14.14
2
63.38
2
1
'
11
b
MN
S
ngoai
48.77 T
Cánh ngoài nối bằng đường hàn đối đầu thẳng, chiều dài đường hàn bằng bề rộng
cánh cột trên (400 mm), chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên
(20mm)
Ứng suất trong đường hàn đối đầu nối cánh ngoài:
=
−×
×
==

b
MN
S
trongi
55.46 T
Ứng suất trong đường hàn đối đầu thẳng nối cánh trong:
=
−×
×
==
)140(2
1046.55
3
hh
trong
h
l
S
δ
σ
711.026 KG/cm
2
< R
nh
γ = 2100 Kg/cm
2
Mối nối bụng cột, tính đủ chòu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt ở cột trên khá
bé, đường hàn lấy theo cấu tạo, hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng
chiều cao thép bảng bụng (14 mm)
b)Tính toán dầm vai