BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA XÂY DỰNG

NHÓM 3_53XD1 Page 1
BÀI TẬP KẾT CẤU THÉP II
CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ NHÀ CÔNG NGHIỆP
 NĂM HỌC: 2011 – 2012 NĂM HỌC: 2011 – 2012
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA XÂY DỰNG

BÀI TẬP NHÓM
KẾT CẤU THÉP II
GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
NHÓM TH: NHÓM 3
LỚP : 53XD_1
Đại học Nha Trang, Năm 2014
NHÓM 3_53XD1 Page 2
NHÓM TH: NHÓM 3
LỚP: 53XD_1
GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG
ĐỀ BÀI:
Thiết kế khung nhà xưởng 1 tầng, 1 nhịp
 Kích Thước Nhà:
 Nhịp nhà: L = 24 (m)
 Bước cột: 6 (m)
 Chiều cao đỉnh ray cầu trục: 7.2 (m)
 Sức cầu trục: Q = 16 (T)

so với cốt +0.00 bằng 7.2 (m).
 Chiều cao ray và đệm H
r’
= 0.2 (m).
 Chiều cao cầu trục H
c
= 2.4 (m).
 Chiều cao dầm cầu trục H
dct
= (1/8 1/10)Bước cột. Chọn H
dct
= 1/10 6 = 0.6
(m)
 Khe hở giữa xe con và kết cấu là 100 mm.
 Khe hở phụ, xét độ võng của kết cấu, việc bố trí thanh giằng lấy bằng 200 400
mm
 Khoảng cách từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực ( cánh dưới của dàn):
H
2
= (H
c
+100) + f = (2400 + 100) + 200 = 2700 (mm) = 2.7 (m).
NHÓM 3_53XD1 Page 3
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
 Tổng chiều cao cột so với cos +0.00 là H = H
1
+ H
2
= 7.2 + 2.7 = 9.9 (m).
 Chiều cao cột trên: H

B
1
+ ( h
t
– a ) + D → L
1
> 0.26 + ( 0.5 – 0.25) + 0.06 = 0.57 . (thỏa).
 Chọn a = 250 mm ( do Q < 75T ).
Bề rộng cột :
Theo điều kiện độ cứng: h = (1/15 1/20)H = (1/15 1/20) 9.9 = 0.55
Chọn h = 50 cm.
 CHỌN TÍNH TOÁN HỆ MÁI:
 Dàn Mái:
Ta chọn theo mẫu chuẩn trong giáo trình kết cấu thép nhà công nghiệp.
Vì tấm lợp mái là panen bê tông cốt thép do vậy ta chọn độ dốc i = (1/10 1/12).
 Chọn độ dốc i = 1/10
 Chiều cao dàn vì kèo:
• Chiều cao đầu dàn: h
đd
= 2.2 (m)
• Chiều cao giữa dàn: h
gd
= h
đd
+ L/2 1/10 = 2.2 + 24/2 1/10 = 3.4 (m)
 Nhịp mái: L/2 = 24/2 = 12 m
 TÍNH TOÁN KHUNG NGANG:
Ta có độ dốc i = 1/10 → α = → cosα = 0.995
PHẦN II
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG


 Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng mái:
Chọn α
d
= 0.6 0.9 khi L = ( 24 – 36 ) m →α
d
= 0.8
n = 1.1: hệ số vượt tải
Để tính toán khung ta đem toàn bộ tải trọng phân bố đều trên mặt bằng nhà:
g = ∑g
i
/L = (g
m
+ g
d
) B + (g
ct
.L.m.B)/L
= (458 + 25.344) 6 + (11.18 12 6)/24 = 2933.6daN/m
 Tải trọng tạm thời:
Theo TCVN 2737 – 95 tải trọng sửa chữa mái p’ = 30 – 75 daN/
Tải trọng phân bố đều trên dàn : p = p’ x n x B = 75 x 1,3 x 6 = 585 daN/m
 Tải trọng tác dụng lên cột:
 Do phản lực dàn:
Trường hợp không có dàn đỡ kèo và bước cột 6m:
Tải trọng thường xuyên: V = A = g.L/2 = 2933.6 24/2 = 35203 daN
Tải trọng sửa chữa mái ( tải trọng tạm thời):
V’ = A’ = pL/2 = (585 24)/2 = 7020daN.
 Do trọng lượng dầm cầu trục:
Theo công thức kinh nghiệm: α

Độ lệch tâm: 750 mm
 Do lực hãm của xe con:
Lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm:
Các lực ngang truyền lên cột thành lực T đặt ở cao trình dầm hãm, giá trị T
cũng xác định bằng cách xếp các bánh xe trên đường ảnh hưởng như xác định Dmax,
Dmin.
 Tải trọng gió tác dụng lên khung:
Theo TCVN 2737 – 1995 áp lực gió ở khu vực I địa hình A → q
o
=65 daN/m
2
Tải trọng gió phân bố lên cột được tính bằng công thức:
Phía đón gió (gió đẩy): q = n q
o
k c B daN/m
Phía trái gió (gió hút ): q’ = n q
o
k c’ B daN/m.
Trong đó:n là hệ số vượt tải bằng 1,3
B là bước khung
c,c’ là hệ số khí động đón gió và trái gió . (c = +0.8 và c’ = -0.6 )
Áp lực gió tại cao trình 10 m:
Với độ cao 10 m và ở dạng địa hình B: k = 1
Quy đổi về tải phân bố đều: ( vì chiều cao cột H = 9.9 m)
NHÓM 3_53XD1 Page 7
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Áp lực gió tại đỉnh cột:
Tại đáy dàn + 9.9 m nội suy có k1 = 0.9984
Tại đỉnh dàn + 13.3 m nội suy có k2 = 1.0528
Tra bảng ta được: nội suy ( với α = )

t
+ 2.2 ) B 150 = 1.1 (3.5 + 2.2 ) 6 150 = 5643daN
M
t
= G
t
h/4 = 5643 0.5/4 = 705.375 daN.m
NHÓM 3_53XD1 Page 8
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
PHẦN III
THIẾT KẾ CỘT
I. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ. .
Nội lực tính toán được xác định từ bảng tổ hợp nội lực.
Story Column Load Loc P V2 M3
STORY2 C1 TH1 0 -262.33 -25.04 79.23 289.625
STORY2 C1 TH1 0.65 -259.78 -25.04 95.509 320.908
STORY2 C1 TH1 1.3 -257.24 -25.04 111.787 352.194
STORY2 C1 TH2 0 -255.03 -25.51 70.134 267.783
STORY2 C1 TH2 0.65 -252.49 -25.51 86.717 299.679
STORY2 C1 TH2 1.3 -249.94 -25.51 103.299 331.568
STORY2 C1 TH3 0 -255.14 -25.1 72.058 271.686
STORY2 C1 TH3 0.65 -252.59 -25.1 88.376 303.047
STORY2 C1 TH3 1.3 -250.05 -25.1 104.693 334.411
STORY2 C1 TH4 0 -255.48 -25.1 76.208 280.156
STORY2 C1 TH4 0.65 -252.94 -25.1 92.526 311.522
STORY2 C1 TH4 1.3 -250.39 -25.1 108.843 342.881
STORY2 C1 TH5 0 -255.69 -25.77 77.089 282.023
STORY2 C1 TH5 0.65 -253.14 -25.77 93.839 314.248
STORY2 C1 TH5 1.3 -250.59 -25.77 110.59 346.475
STORY2 C1 TH6 0 -255.04 -24.33 73.819 275.158

STORY2 C1 TH15 1.3 -256.53 -26.03 109.609 347.483
STORY2 C1 1H16 0 -261.23 -25.67 71.68 273.975
STORY2 C1 1H16 0.65 -258.68 -25.67 88.363 306.066
STORY2 C1 1H16 1.3 -256.14 -25.67 105.047 338.164
STORY2 C1 TH17 0 -261.71 -25.67 77.496 285.847
STORY2 C1 TH17 0.65 -259.17 -25.67 94.18 317.945
STORY2 C1 TH17 1.3 -256.62 -25.67 110.864 350.038
STORY2 C1 TH18 0 -261.54 -25.67 75.415 281.6
STORY2 C1 TH18 0.65 -259 -25.67 92.098 313.696
STORY2 C1 TH18 1.3 -256.45 -25.67 108.782 345.789
STORY2 C1 TH19 0 -262.03 -25.67 81.231 293.477
STORY2 C1 TH19 0.65 -259.48 -25.67 97.915 325.57
STORY2 C1 TH19 1.3 -256.93 -25.67 114.599 357.663
STORY2 C1 TH20 0 -261.72 -26.27 76.208 283.276
STORY2 C1 TH20 0.65 -259.18 -26.27 93.281 316.152
STORY2 C1 TH20 1.3 -256.63 -26.27 110.354 349.023
STORY2 C1 TH21 0 -262.21 -26.27 82.024 295.153
STORY2 C1 TH21 0.65 -259.66 -26.27 99.097 328.024
STORY2 C1 TH21 1.3 -257.12 -26.27 116.171 360.902
STORY2 C1 TH22 0 -254.82 -25.39 67.95 263.31
STORY2 C1 TH22 0.65 -252.27 -25.39 84.455 295.045
STORY2 C1 TH22 1.3 -249.73 -25.39 100.961 326.787
STORY2 C1 TH23 0 -254.91 -25.03 69.681 266.817
STORY2 C1 TH23 0.65 -252.37 -25.03 85.949 298.083
STORY2 C1 TH23 1.3 -249.82 -25.03 102.216 329.342
STORY2 C1 TH24 0 -255.22 -25.03 73.416 274.442
STORY2 C1 TH24 0.65 -252.68 -25.03 89.683 305.706
STORY2 C1 TH24 1.3 -250.13 -25.03 105.95 336.965
STORY2 C1 TH25 0 -255.41 -25.63 74.209 276.123
STORY2 C1 TH25 0.65 -252.86 -25.63 90.866 308.162

STORY1 C1 TH6 0 -288.12 -20.96 -70.309 284.678
STORY1 C1 TH6 3.2 -275.58 -22.31 -1.068 139.926
STORY1 C1 TH6 6.4 -263.05 -23.66 72.491 276.507
STORY1 C1 TH7 0 -288.66 -27.29 -89.228 322.786
STORY1 C1 TH7 3.2 -276.12 -26.28 -3.519 145.098
STORY1 C1 TH7 6.4 -263.59 -25.27 78.954 289.703
STORY1 C1 TH8 0 -308.12 -25.49 -81.402 316.864
STORY1 C1 TH8 3.2 -295.59 -25.49 0.169 148.133
STORY1 C1 TH8 6.4 -283.05 -25.49 81.739 305.003
STORY1 C1 TH9 0 -308.21 -26.21 -84.282 322.669
STORY1 C1 TH9 3.2 -295.68 -26.21 -0.406 148.652
STORY1 C1 TH9 6.4 -283.14 -26.21 83.471 308.512
STORY1 C1 TH10 0 -298.39 -25.67 -84.669 318.533
STORY1 C1 TH10 3.2 -285.86 -25.67 -2.532 147.994
STORY1 C1 TH10 6.4 -273.32 -25.67 79.605 295.87
STORY1 C1 TH11 0 -299 -26.41 -88.33 326.16
STORY1 C1 TH11 3.2 -286.47 -26.41 -3.815 150.865
STORY1 C1 TH11 6.4 -273.93 -26.41 80.7 298.365
STORY1 C1 TH12 0 -294.46 -21.94 -73.387 294.004
STORY1 C1 TH12 3.2 -281.93 -23.16 -1.233 143.431
STORY1 C1 TH12 6.4 -269.4 -24.37 74.809 284.318
STORY1 C1 TH13 0 -294.95 -27.63 -90.414 328.303
STORY1 C1 TH13 3.2 -282.41 -26.72 -3.438 148.081
STORY1 C1 TH13 6.4 -269.88 -25.81 80.625 296.19
STORY1 C1 TH14 0 -307.88 -22.46 -72.644 299.228
STORY1 C1 TH14 3.2 -295.34 -23.67 1.168 150.006
STORY1 C1 TH14 6.4 -282.81 -24.89 78.867 299.139
STORY1 C1 TH15 0 -308.36 -28.15 -89.671 333.522
STORY1 C1 TH15 3.2 -295.83 -27.24 -1.038 149.991
STORY1 C1 TH15 6.4 -283.29 -26.33 84.684 311.013

STORY1 C1 TH25 3.2 -279.48 -23.81 -2.604 144.948
STORY1 C1 TH25 6.4 -266.94 -25.02 75.528 284.526
STORY1 C1 TH26 0 -302.04 -27.51 -87.567 326.154
STORY1 C1 TH26 3.2 -289.51 -26.6 -0.985 146.725
STORY1 C1 TH26 6.4 -276.98 -25.69 82.685 303.86
STORY1 C1 TH27 0 -302.14 -28.23 -90.447 331.964
STORY1 C1 TH27 3.2 -289.6 -27.32 -1.559 147.918
STORY1 C1 TH27 6.4 -277.07 -26.41 84.417 307.369
STORY1 C1 TH28 0 -292.31 -27.69 -90.834 327.823
STORY1 C1 TH28 3.2 -279.78 -26.78 -3.685 147.26
STORY1 C1 TH28 6.4 -267.25 -25.87 80.551 294.727
STORY1 C1 TH29 0 -292.5 -28.29 -93.876 334.002
STORY1 C1 TH29 3.2 -279.96 -27.38 -4.81 149.6
STORY1 C1 TH29 6.4 -267.43 -26.47 81.344 296.403
360.902
Phần cột :
Chọn cặp nội lực nguy hiểm: Tổ hợp số 21
NHÓM 3_53XD1 Page 12
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
N = - 257.12 kN ; M = 116.171 kNm ; Q = - 26.27 kN
II. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN
Trong mặt phẳng khung và ngoài mặt phẳng khung :
Chiều dài hình học của cột tính từ mặt móng đến cánh dưới đáy dàn.
H = H
d
+ H
t
= 6.4+3.5 = 9.9 (m)
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:

Từ đó:m
e
= ηm
x
= 1 2.62 = 2.62 < 20 không cần kiểm tra bền.
Với , tra bảng IV.3 phụ lục, nội suy có φ
e
= 0.338
Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung:
Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn
Giá trị momen qui ước M’ dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung:
M
1
= - 95.98 kNm
M
2
= 83.34 kNm
Momen ở 1/3 đoạn cột:
M
’
= max(M
1
/2; M
2
/2; )
= max (95.98/2; 83.34/2; 23.57)
= 48kNm
Tính độ lệch tâm tương đối theo M’:
Do m
x

BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
STORY2 B1 TH2 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH2 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH3 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH3 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH4 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH4 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH5 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH5 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH6 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH6 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH7 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH7 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH8 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH8 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH9 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH9 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH10 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH10 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH11 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH11 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH12 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH12 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH13 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH13 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH14 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH14 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 TH15 3.75 -34.86 -142.18 501.119
STORY2 B1 TH15 20.25 -34.86 142.18 501.119
STORY2 B1 1H16 3.75 -34.86 -142.18 501.119

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán:
Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà, trong tổ hợp nội lực do các trường hợp
tải trọng 29 gây ra.
Mô men chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang xác định theo công thức (2.53):
Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu theo
công thức (2.54), với bề dày bản bụng xà chọn sơ bộ là 1.5cm :
 Chọn
Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt (2.55):
Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang
xác định theo công thức (2.56):
NHÓM 3_53XD1 Page 18
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Theo yêu càu cấu tạo và ổn định cục bộ, kích thước tiết diện của bản cánh được
chọn là: .
Hình 2: Tiết diện xà 4m
Tính lại các đặc trưng hình học:
Do (vì nên tiết diện xà ngang được tính toán
kiểm tra theo điều kiện bền (2.41):
Tại tiết diện đầu xà có momen uốn và lực cắt và bản bụng theo (2.57):
Trong đó:
ở trên: S
f
– momen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hòa x-x:
Vậy :
Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng:
NHÓM 3_53XD1 Page 19
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén
(không phải đặt sườn dọc).
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp (không

BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén
(không phải đặt sườn dọc).
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp (không phải
đặt sườn cứng ngang).
 Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp và ứng
suất tiếp (không phải kiểm tra các ô bụng).
 Vậy tiết diện xà đã chọn là đạt yêu cầu. tỷ số độ cứng của tiết diện xà (ở chỗ tiếp
giáp với cột) và cột đã chọn phù hợp với giả thiết ban đầu bằng nhau.
 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT
V.I. Vai cột.
Với cều cao tiết diện cột h = 50 cm. xác định momen uốn và lực cắt tại chỗ tiết
diện công xôn vai cột với bản cánh cột:
M = (D
max
+ G
ct
)(L
1
– h ) = (15180 + 1080)(0.75 – 0.5) = 4065 daN.m
V = (D
max
+ G
ct
) = (15180 + 1080) = 16260 daN
Bề rộng bản cánh dầm vai bằng bề rộng bản cánh cột: b
f
= 20cm. Giả thiết bề rộng
của sườn gối dầm cầu trục b
dct

Phía dưới cánh (4 đường hàn) : l
w
= 0.5 (20 – 0.8) – 1 = 8 cm.
Ở bản bụng (2 đường hàn) : l
w
= 48 – 1 = 47 cm.
Từ đó, diện tích tiết diện và momen chống uốn của các đường hàn trong liên kết
(coi lực cắt chỉ do các đường hàn liên kết ở bản bụng chịu)
A
w
= 2 0.6 47 = 56.4 cm
2
Khả năng chịu lực của đường hàn
Kích thước của cặp sườn gia cường cho bụng dầm vai lấy như sau:
- Chiều cao h
s
= h
w
= 48cm.
- Bề rộng:
- Bề dày:
V.II. Chân cột
 Tính toán bảm đế
Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán tại tiết diện chân cột
M = 92,55 KN
V = 28,87 KN
P = 308,45 KN
NHÓM 3_53XD1 Page 24
BT KẾT CẤU THÉP II GVHD: PHẠM XUÂN TÙNG
Căn cứ vào kích thước tiết diện cột đã chọn, dự kiến chọn phương án cấu tạo chân

dd
= 50 + 2 0.8 + 2 11.2 = 74 cm.
Tính lại ứng suất phản lực của bê tông móng phía dưới bản đế:
NHÓM 3_53XD1 Page 25