đồ án kết cấu thép II Gvhd : ths. vũ
quang duẩn
Thuyết minh tính toán
A. Thiết kế xà gồ
1. Tải trọng
1.1. Tĩnh tải
Tôn mái, tôn tờng ta dùng loại nh hình vẽ:
Có khối lợng cho trong bảng sau, ta dùng loại có chiều dày 0,5mm
Section Properties
Panel
Nominal
Thickness
mm
Nomi
nal
Weig
ht
Nom
inal
area
Top in Compression Botom in Compression
Web Shear
&
crippling
I
x
S
x
-
Top
S

I =
cm
4

67, 214
x
W =
cm
3

15,999
y
W =
cm
3

8,71
tc
q =
kG/m
11,1A =
cm
2
Tại mép biên chọn xà gồ chữ C mã hiệu C200.
Với
= 1,5
xg
a m
.
Khoảng cách giữa các xà gồ:

2
4.68 1.2 5.616
Xà gồ chữ Z daN/m 8.71 1.05 9.145
Tấm tờng daN/m
2
4.68 1.05 5.616
1.2. Hoạt tải
Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995.
= 30
tc
p
daN/m
2
p

= 1.3
. 1.3 30 39= = ì =
tt tc
p
p g p
daN/m
2
1.3. Tải trọng tác dụng lên xà gồ giữa chữ Z:
Gồm: tải trọng tấm lợp, tải trọng bản thân và hoạt tải mái.

= + + = ì + ì + =
. .a 4,68 1,51 30 1,5 8,71 60,78
cos
xg
tc tc tc tc

y
q q
daN/m

= = =sin 76,13.0,083 6,32
tt tt
x
q q
daN/m

= = =cos 76,13.0,997 75,9
tt tt
y
q q
daN/m
M =
q
tt
9000
m
y
tt
q
b
x
2
90
y
x
tt

W
M
c
y
y
x
x
td
.

+=
ì
= = =
2
2
.
75,9 9
768,49
8 8
tt
y
x
q B
M
daNm;
ì
= = =
2
2
.

ì ì
= = = =
ì ì
4
2 4
6
.
5 5 60,6 10 900
. . 3,61
384 . 384 2,1 10 682,88
tc
y
y
x
q B
E I
cm.
Điều kiện kiểm tra:
3 3
3,61 1
4,01 10 5 10
900 200B B
= = ì < = = ìVậy xà gồ đã chọn đảm bảo điều kiện chịu lực và võng.
B. Thiết kế khung ngang :

200=
r
H
mm
1.1 Theo phơng đứng:
Xác định chiều cao cột và vai cột:
Chọn b = 300 mm.
+ H
2
=H
k
+ b = 1,33 + 0,3 = 1,63 (m)

chọn H
2
=1,7 m
Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:
+
1 2 3
6,3 1,7 0 8H H H H= + + = + + =
(m)
+
2
1,7 0,9 0,2 2,8
t dct r
H H H H= + + = + + =
(m)
+ H
d
= H - H

H
a
L
0.000
a
H
H
H
k
2
1
3
t
d
Các kích thớc chính của khung ngang
1.2. Theo phơng ngang:
Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu về độ cứng:
h =(1/15 ữ 1/20).H =(1/15 ữ 1/20).8 = (0,53 ữ 0,4)m .Chọn h = 0,45 m
Chọn trục định vị trùng với mép ngoài cột (a=0)

khoảng cách từ trục định
đến trục ray cầu trục:
18 16,5
0,75
2 2
L Lk


= = =
(m)

,
= 10
f
t mm
Giả thiết xà ngang có kích thớc:
Đầu xà:
450h mm=
,
= 200b mm
,
7
w
t mm=
,
= 10
f
t mm
Giữa xà:,
400h mm=
,
= 200b mm
,
7
w
t mm=
,
= 10
f
t mm
SVTH : lê văn thịnh lớp ct09x-nd

Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) tác dụng lên khung ngang bao gồm: trọng lợng
của các lớp mái, trọng lợng bản thân xà gồ, trọng lợng bản thân khung ngang dầm và
dầm cầu trục.
Tải trọng mái và xà gồ đợc truyền xuống xà ngang dới dạng lực tập trung đặt tại
đầu các xà gồ nhng do số lợng xà gồ > 5 nên có thể quy về tải phân bố đều.
Trọng lợng bản thân xà ngang chọn sơ bộ 1 kN/m .
- Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang :

=1,1.0,15.9 1,49
(kN/m).
- Tải trọng bản thân của tôn tờng và xà gồ tờng lấy tơng tự nh với mái là
0,15kN/m
2
. Quy thành tải tập trung tại đỉnh cột :
1,1.0,15.9.8 = 11,88 (kN);
Trọng lợng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1(kN/m). Quy thành lực tập
trung và mômen lệch tâm đặt tại cao trình vai cột :
1,05. 1. 9 = 9,45 (kN);
9,45. (L
1
-0,5h) = 9,45. (0,75- 0,5. 0,4) = 5,198 (kNm).

Sơ đồ tĩnh tải
3.2. Hoạt tải mái
Theo TCVN 2737-1995, trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa
mái (mái lợp tôn) là 0,3 (kN/m
2
), hệ số vợt tải là 1,3.
SVTH : lê văn thịnh lớp ct09x-nd
Trang 5/43

e1
= -0,485( với
4,764
o

=
,
8
0,444
18
H
L
= =
); C
e2
= -0,4;
C
e3
= -0,5; k
1
= 0,612; k
2
=0,63 (tính cho phần từ đỉnh cột lên mái)
Tải trọng gió tác dụng lên cột:
Phía đón gió : 1,2. 0,95. 0,612. 0,8. 9 = 5,02(kN/m)
Phía khuất gió : 1,2. 0,95. 0,612. 0,5. 9 = 3,14(kN/m)
Tải trọng gió tác dụng lên mái :
Phía đón gió : 1,2. 0,95. 0,63. 0,485.9 = 3,13 (kN/m)
Phía khuất gió : 1,2. 0,95. 0,63. 0,4.9 = 2,59(kN/m)
SVTH : lê văn thịnh lớp ct09x-nd

Trang 7/43
c =-
0.485
e1
c =-
0.4
e2
c
=+
0.8
e
c
=
-0.
5
e3
5,
02
kN
/m
3,
14
kN
/m
2,59
kN/m
3,13
kN/m
5,0
2

min
=
= + + +

c p min i
n . . P .y 0,85. 1,1. 23,7. (1 0,677 0,886 0,563)=69,27
(kN).
Các lực D
max
và D
min
thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột, do đó
sẽ lệch tâm so với trục cột là: e = L
1
- 0,5h =0,75 - 0,5.0,4 = 0,55 (m). Trị số của các
mômen lệch tâm tơng ứng:
M
max
= D
max
.e = 347,81. 0,55 =191,3 (kNm)
M
min
= D
min
. e = 69,27. 0,55 = 38,1(kNm)

Sơ đồ D
max
lên cột trái


+
+
= = =
tc
f xe
1
0
0,5.k (Q G )
0,5.0,1.(200 11,9)
T 5,3
n 2
(kN).
Lực hãm ngang của toàn cầu trục lên cột đặt vào cao trình dầm hãm (giả thiết
cách vai cột 0,7m):
= = + + + =

tc
c p 1 i
T n T y 1,1. 0,85. 5,3. (1 0,677 0,886 0,563) 15,49
(kN)
Sơ đồ lực hãm lên cột trái

Sơ đồ lực hãm lên cột phải
4. Kiểm tra chuyển vị
4.1. Chuyển vị ngang đỉnh cột:
SVTH : lê văn thịnh lớp ct09x-nd
Trang 9/43
69,27 kN
347,81 kN

Đảm bảo điều kiện chuyển vị ở đầu cột.
4.2. Độ võng đỉnh xà :
Theo tiêu chuẩn kiểm tra với cặp tổ hợp : TH2 = TT
TC
+ HT
TC
trong đó : TT
TC
- tỉnh tải tiêu chuẩn
HT
TC
- Hoạt tải toàn mái tiêu chuẩn.
SVTH : lê văn thịnh lớp ct09x-nd
Trang 10/43
đồ án kết cấu thép II Gvhd : ths. vũ
quang duẩn
Từ kết quả SAP ta có độ võng ở đỉnh xà nút 7:

= + = + = < = =
0,019 0,034 18
0,0447 0,045
1,05 1,3 1,05 1,3 400 400
tt HTmaiTP
L
z m m
Đảm bảo điều kiện chuyển vị đỉnh xà.
Vậy tiết diện đã giả thiết trong SAP là đảm bảo điều kiện chuyển vị.
5. Xác định nội lực
Nội lực trong khung ngang đợc xác định với từng trờng hợp chất tải bằng phần
mềm SAP2000. Kết quả tính toán đợc thể hiện dới các biểu đồ.

®å ¸n kÕt cÊu thÐp II Gvhd : ths. vò
quang duÈnNéi lùc do ho¹t t¶i m¸i tr¸i
SVTH : lª v¨n thÞnh líp ct09x-nd
Trang 14/43
®å ¸n kÕt cÊu thÐp II Gvhd : ths. vò
quang duÈn
Néi lùc do ho¹t t¶i m¸i ph¶i
SVTH : lª v¨n thÞnh líp ct09x-nd
Trang 15/43
®å ¸n kÕt cÊu thÐp II Gvhd : ths. vò
quang duÈn
Néi lùc do giã tr¸i
SVTH : lª v¨n thÞnh líp ct09x-nd
Trang 16/43
®å ¸n kÕt cÊu thÐp II Gvhd : ths. vò
quang duÈn

Néi lùc do giã ph¶i
SVTH : lª v¨n thÞnh líp ct09x-nd
Trang 17/43
®å ¸n kÕt cÊu thÐp II Gvhd : ths. vò
quang duÈn
Néi lùc do D
max
cét tr¸i
SVTH : lª v¨n thÞnh líp ct09x-nd
Trang 18/43

1 2 HTT LinStac -7,245 0 -16,657 0 29,1874 0 1
1 1 HTP LinStac 7,244 0 4,795 0 23,7764 0 1
1 2 HTP LinStac -7,244 0 -4,795 0 18,9642 0 1
1 1 GT LinStac -42,295 0 -21,869 0 -101,1051 0 1
1 2 GT LinStac 13,09 0 21,869 0 -62,278 0 1
1 1 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 1
1 2 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 1
1 1 DT LinStac 5,708 0 51,98 0 -5,1351 0 1
1 2 DT LinStac -5,708 0 0,857 0 -14,0254 0 1
1 1 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 1
1 2 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 1
1 1 TTr LinStac 2,651 0 0,215 0 8,2507 0 1
1 2 TTr LinStac 0,897 0 -0,215 0 2,7758 0 1
1 1 TPh LinStac 0 0 0 0 0 0 1
1 2 TPh LinStac 0 0 0 0 0 0 1
3 5 TT LinStac -15,756 0 32,314 0 -40,5557 0 2
3 6 TT LinStac 15,756 0 -29,305 0 -52,406 0 2
3 5 HTT LinStac -7,245 0 4,797 0 -23,7581 0 2
3 6 HTT LinStac 7,245 0 -4,797 0 -18,9848 0 2
3 5 HTP LinStac -7,244 0 16,659 0 -13,5379 0 2
3 6 HTP LinStac 7,244 0 -16,659 0 -29,2027 0 2
3 5 GT LinStac -6,331 0 -21,151 0 -17,9707 0 2
3 6 GT LinStac -11,9 0 21,151 0 34,3966 0 2
3 5 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 2
3 6 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 2
3 5 DT LinStac -5,708 0 27,667 0 -16,863 0 2
3 6 DT LinStac 5,708 0 -0,857 0 -1,3975 0 2
3 5 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 2
3 6 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 2
3 5 TTr LinStac 0,897 0 -0,215 0 4,208 0 2

9 7 HTP LinStac -7,244 0 -4,795 0 -8,7944 0 4
9 8 GT LinStac -14,584 0 -15,539 0 15,9664 0 4
9 7 GT LinStac 17,573 0 2,879 0 16,5106 0 4
9 8 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 4
9 7 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 4
9 8 DT LinStac 5,708 0 -0,857 0 7,4118 0 4
9 7 DT LinStac -5,708 0 0,857 0 5,8153 0 4
9 8 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 4
9 7 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 4
9 8 TTr LinStac -0,897 0 0,215 0 -1,4965 0 4
9 7 TTr LinStac 0,897 0 -0,215 0 -1,0621 0 4
9 8 TPh LinStac 0 0 0 0 0 0 4
9 7 TPh LinStac 0 0 0 0 0 0 4
10 7 TT LinStac 15,756 0 -0,002166 0 19,112 0 5
10 9 TT LinStac -15,756 0 15,548 0 5,2183 0 5
10 7 HTT LinStac 7,245 0 -4,797 0 8,791 0 5
10 9 HTT LinStac -7,245 0 4,797 0 9,7262 0 5
10 7 HTP LinStac 7,244 0 4,795 0 8,7944 0 5
10 9 HTP LinStac -7,244 0 9,508 0 -4,9171 0 5
10 7 GT LinStac -17,573 0 -2,879 0 -16,5106 0 5
10 9 GT LinStac 13,791 0 -13,141 0 7,9421 0 5
10 7 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 5
10 9 GP LinStac 0 0 0 0 0 0 5
10 7 DT LinStac 5,708 0 -0,857 0 -5,8153 0 5
10 9 DT LinStac -5,708 0 0,857 0 2,8701 0 5
10 7 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 5
10 9 DP LinStac 0 0 0 0 0 0 5
10 7 TTr LinStac -0,897 0 0,215 0 1,0621 0 5
10 9 TTr LinStac 0,897 0 -0,215 0 -1,0782 0 5
10 7 TPh LinStac 0 0 0 0 0 0 5

7.1. Thiết kế tiết diện cột
a) Xác định chiều dài tính toán
Chọn phơng án tiết diện cột không đổi. Với tỷ số độ cứng của xà và cột giả thiết
là:
=
xa
cot
I
1
I
, ta có :


= = =
ữ ữ

xa cot
I I
8
n : 1. 0,444
L H 18
Theo công thức tính à ta có :

n+0,56 0,444+0,56
m= = =1,31
n+0,14 0,444+0,14
Vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức :
= à = =
x
l H 1,31.8 10,49

A 1,25 (2,2 2,8)
f Nh

= + ữ



Do đó ta có : = + ữ = ữ2
yc
380,574 139,55.10
A . 1,25 (2,2 2,8). (55,14 64)
21.1 380,574.45
cm
2
Bề dày bản bụng : t
w
=(1/70ữ1/100)h=(0,643 ữ0,45)cm 0,6 cm .
SVTH : lê văn thịnh lớp ct09x-nd
Trang 25/43