Thuyết Minh Đồ án Kết Cấu Thép - Nguyễn Đình Huy Hoàng - Thầy Nguyễn Văn Lĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP. HCM

KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN

KẾT CẤU THÉP II

Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Văn Lĩnh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Huy Hoàng

Lớp : XD10A6

MSSV : 1051022117 Mã đề: : 14

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS.NGUYỄN VĂN LĨNH

SVTH: Nguyễn Đình Huy Hoàng Trang 1

Mục Lục 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ ................................................................................................................... 3

2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG ........................................................................ 4

2.1. Theo phương đứng ................................................................................................................ 4

2.2. Theo phương ngang. ............................................................................................................. 4

3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG .................................................................... 5

3.1. Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải ) ......................................................................................... 5

3.2. Hoạt tải mái .......................................................................................................................... 5

3.3. Tải trọng gió. ........................................................................................................................ 6

3.4. Hoạt tải cẩu trục .................................................................................................................... 7

3.4.1. Áp lực đứng của cầu trục : ............................................................................................. 7

3.4.2. Lực hãm ngang của cầu trục. .......................................................................................... 9

4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC .............................................................................................................. 11

5. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN. ......................................................................................... 18

5.1. Thiết kế xà gồ mái............................................................................................................... 18

5.2. Thiết kế tiết diện cột............................................................................................................ 20

5.2.1. Xác định chiều dài tính toán ......................................................................................... 20

5.2.2. Chọn và kiểm tra tiết diện. ........................................................................................... 20

5.3. Thiết kế tiết diện xà ngang. ................................................................................................. 23

5.3.1. Đoạn xà 6.5m ( tiết diện thay đổi) ................................................................................ 23

5.3.2. Đoạn xà 10m ( tiết diện không đổi) .............................................................................. 26

6. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT. ...................................................................................................... 27

6.1. Vai cột: ............................................................................................................................... 27

6.2. Chân cột .............................................................................................................................. 30

6.2.1. Tính toán bản đế. ......................................................................................................... 30

6.2.2. Tính toán dầm đế. ........................................................................................................ 31

6.2.3. Tính toán sườn A ......................................................................................................... 32

6.2.4. Tính toán sườn B ......................................................................................................... 33

6.2.5. Tính toán bu lông neo .................................................................................................. 33

6.2.6. Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế. ......................................................... 34

6.3. Liên kết cột với xà ngang .................................................................................................... 34

6.3.1. Tính toán bulông liên kết ............................................................................................. 35

6.3.2. Tính toán mặt bích ....................................................................................................... 36

6.3.3. Tính toán đường hàn tiết diện cột ( xà ngang ) với mặt bích ......................................... 36



6.4. Mối nối đỉnh xà ................................................................................................................... 37

6.5. Mối nối xà........................................................................................................................... 39

6.6. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang .................................................................. 39



1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, với các số liệu sau:

- Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I)

- Số lượng cầu trục: 2 chiếc

- Sức nâng của cầu trục: Q =16 T

- Chế độ làm việc trung bình

- Nhịp khung,thiết kế theo nhịp cầu trục: Lk= 31m

- Chiều dài nhà: 66 m

- Bước cột: B =6m

- Cao trình đỉnh ray: H = 8.2 m

- Độ dốc mái: i=15%

- Vật liệu thép CT34s có: f = 21 kN/cm2;

fv = 12kN/cm2;

fc = 32kN/cm2

- Mô đun đàn hồi E 2.1 105 MPa

- Vùng gió II-B

- Hàn tay, dùng que hàn N42,bulông cấp độ bền 8.8

- Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb=1.15 kN/cm2

- Kết cấu bao che :Tường xây gạch cao 1,5m ở phía dưới, quay tole ở phía trên,mái tole



2. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA KHUNG NGANG

2.1. Theo phương đứng

Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang

H2 = bk + �� = 1.19 + 0.4= 1.59 m

Với �� = 1.19� – tra catalo cẩu trục

bk = 0.4 – khe hở an toàn giữa cẩu trục và xa ngang

Chọn H2=1.6m

Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà ngang:

H= H1 +H2 +H3 = 8.2+1.6+0= 9.8m

Trong đó: H1- cao trình đỉnh ray H1=8.2m

H3- phần cột chôn dưới nền, coi mặt móng ở cột ±0.000

Chiều cao của phần cột tính từ vai cột đỡ dầm cẩu trục đén đáy xà ngang.

�� = �� + �� + ��= 1.6+0.5+0.2=2.3 m

Chiều cao của phần cột tính từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:

Hd =H-Ht=9.8- 2.3=7.5m

2.2. Theo phương ngang.

Chiều cao tiết diện chọn theo yêu cầu độ cứng

h =(�

��:

�

��)�=(

�

��:

�

��)9.8 =(0.65÷0.49)m

chọn h=0.6m=60cm

Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột (a=0),khoảng cách từ trục định vị đến trục ray cẩu trục:

Vậy nhịp khung ngang ta chọn

��=��

�=

��

�=1m

Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:

z =�� − ℎ = 1 − 0.6 = 0.4� > �� =0.18m 7500

2300

9800

33000

1000 31000 1000

400

Q=16T



3. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG NGANG

3.1. Tải trọng thường xuyên ( tĩnh tải )

Độ dóc mái là i=15% �=8.53° (cos�=0.989, sin� =0.148)

Tải trọng thường xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lượng của các mái,trọng lượng bản

thân xà gồ ,trọng lượng bản thân khung ngang và dầm cầu trục.

Trọng lượng bản thân các tấm lợp,lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy 0.15kN/m2,trọng lượng bản thân xà

ngang chọn sơ bộ 1kN/m.Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang.

�.�∗�.��∗�

�.��+1.05*1=2.05kN/m

Trọng lượng.của tôn tường và xà gồ tường lấy 0.15kN/m2 .Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột.

1.1*0.15*6*9.8=9,7 kN

Trọng lượng bản thân dầm cầu trục chọn sơ bộ là 1kN/m,quy thành tải tập trung và moment lẹch tâm

đặt tại cao trình vai cột:

1.05*1*6=6.3 kN

6.3*(��-0.5h)=6.30.7=4.41 kNm

3.2. Hoạt tải mái

Theo TCVN 2727-1995 ,hoạt tải sửa chữa mái là 0.3kN/m2,hệ số vượt tải 1,3.

Ta quy vể tải trọng phân bố đều trên xà ngang.

�.�∗�.�∗�

�.�� =2.37 kN/m



3.3. Tải trọng gió.

Công trình được giả định ở vùng gió II-B. Áp lực gió tiêu chuẩn � �=0.95kN/m2. Hệ số vượt tải �=1.2.

Căn cứ vào hình dạng mặt bằng nhà và độ dốc mái, ta nội suy bảng III.3 phụ lục,ta được các hệ số khí

động

�� = − 0.2711; �� = − 0.4 ; �� = − 0.5 ; �� = 0.8

- Tải trọng gió tác dụng lên cột.

- Phần đón gió

1.2*0.95*1*0.8*6=5.47 kN/m

- Phần khuất gió

1.2*0.95*1*0.5*6=3.42 kN/m

- Tải trọng tác dụng trên mái :

- Phía đón gió :

1.2*0.95*1*0.2711*6=1.854 kN/m

- Phía khuất gió

1.2*0.95*1*0.4*6=2.736 kN/m



Gió Trái

Gió phải

3.4. Hoạt tải cẩu trục

Theo bảng phụ lục II-3,các thông số cầu trục

sức nâng 16 tấn như sau

Nhịp

Lk (m)

Chiều

cao

gabarit

Hk

(mm)

Khoảng

cách

Zmin

(mm)

Bề

rộng

gabarit

Bk

(mm)

Bề

rộng

đáy Kk

(mm)

Trọng

lượng

cầu

trục

G(T)

Trọng

lượng

xe con

Gxe (T)

Áp lực

Pmax

(kN)

Áp lực

Pmin

(kN)

31 1190 190 6110 5100 21.26 1,301 134 52.3

Tải trọng tác dụng lên khung ngang bao gồm áp lực đứng và lực hãm ngang xác định như sau :

3.4.1. Áp lực đứng của cầu trục :

Tải trọng thẳng đứng của bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục được xác

định bằng cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa của dầm và xếp các bánh xe của 2 cầu



trục sát nhau vào vị trí bất lợi nhất ,xác định được các tung độ �� của đường ảnh hưởng,từ đó

xác định được áp lực thẳng đứng lớn nhất và nhỏ nhất của các bánh xe cầu trục lên cột :

�� = �� ∗ �� ∗ ∑ �� =0.85*1.1*134*1.982=248.325 kN

�� = �� ∗ �� ∗ ∑ �� =0.85*1.1*52.3*1.982=96.921 kN

Trong đó. ∑ ��=1+0.15+0.832=2.32

Các lực �� , �� thông qua ray và dầm cầu trục sẽ truyền vào vai cột,do đó sẽ lệch tâm so với

trục cột là e=�� − 0.5ℎ ≈ 0.75m.Trị số của các moment lệch tâm tương ứng

� �� = �� . � =248.325*0.75=186.244 kNm

� �� = �� . � =96.921*0.75=72.683 kNm



Dmax lên cột trái

Dmax lên cột phải

3.4.2. Lực hãm ngang của cầu trục.

Lực hãm ngang tiểu chuẩn của một bánh xe cầu trục lên ray :

�� =

�.��(� � ��)

��=

�.��(�� .��)

�=4.33 kN

Lực hãm ngang của toàn cầu trục truyền lên cột đặt vào cao trình dầm hãm ( giả thiết cách vai cột

0,7m)

T=�� ∑ ��=0.85*1.1*4.33*1.982=8.024 kN



Lực hãm lên cột trái

Lực hãm lên cột phải



4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

Nội lực do tĩnh tải Nội lực do hoạt tải trái



Nội lực do hoạt tải phải Nội lực do hoạt tải chất đầy



Nội lực do gió phải Nội lực do gió trái



Nội lực do áp lực đứng Nội lực do áp lực đứng

của cầu trục lên cột trái của cầu trục lên cột phải



Nội lực do lực hãm ngang Nội lực do lực hãm ngang

của cầu trục lên cột trái của cầu trục lên cột phải



BẢNG THỐNG KÊ NỘI LỰC

(đơn vị : kN,kNm)

Tĩnh tảiHoạt tải

mái trái

Hoạt tải

mái phải

Hoạt tải

cả máiGió trái Gió phải Dmax trái Dmax phải

1 2 3 4 5 6 7 8 9 9' 10 10'

M 184.85 46.35 113.59 159.94 -372.70 38.10 -5.56 72.10 0.34 -0.34 -20.39 20.39

N -70.31 -31.69 -7.85 -39.54 35.45 40.29 -247.24 -98.01 -5.70 5.70 0.34 -0.34

V -42.20 -18.14 -18.14 -36.29 86.06 -3.26 -14.35 -14.35 -34.10 34.10 2.32 -2.32

M -131.68 -89.73 -22.49 -112.22 118.88 109.82 -113.18 -35.51 0.34 -0.34 -2.96 2.96

N -63.88 -31.69 -7.85 -39.54 35.45 40.29 -247.24 -98.01 -5.70 5.70 0.34 -0.34

V -42.20 -18.14 -18.14 -36.29 45.02 22.39 -14.35 -14.35 8.65 -8.65 2.32 -2.32

M -127.27 -89.73 -22.49 -112.22 118.88 109.82 73.07 37.17 0.34 -0.34 -2.96 2.96

N -57.58 -31.69 -7.85 -39.54 35.45 40.29 1.09 -1.09 -5.70 5.70 0.34 -0.34

V -42.20 -18.14 -18.14 -36.29 45.02 22.39 -14.35 -14.35 8.65 -8.65 2.32 -2.32

M -224.34 -131.46 -64.22 -195.69 207.96 170.36 40.06 4.17 0.34 -0.34 2.39 -2.39

N -55.61 -31.69 -7.85 -39.54 35.45 40.29 1.09 -1.09 2.32 -2.32 0.34 -0.34

V -42.20 -18.14 -18.14 -36.29 32.44 30.26 -14.35 -14.35 8.92 -8.92 2.32 -2.32

M -224.34 -131.46 -64.22 -195.69 207.96 170.36 40.06 4.17 2.25 -2.25 2.39 -2.39

N -48.55 -22.65 -19.11 -41.75 37.34 35.90 -14.03 -14.35 -0.68 0.68 2.35 -2.35

V -39.14 -28.65 -5.07 -33.72 30.25 35.35 3.20 1.05 -8.92 8.92 -0.01 0.01

M -27.80 6.23 -30.90 -24.67 49.20 -2.89 19.00 -2.75 2.25 -2.25 2.43 -2.43

N -45.81 -20.33 -19.11 -39.44 37.34 35.90 -14.03 -14.35 -0.68 0.68 2.35 -2.35

V -20.87 -13.25 -5.07 -18.32 18.06 17.37 3.20 1.05 -4.43 4.43 -0.01 0.01

M -27.80 6.23 -30.90 -24.67 49.20 -2.89 19.00 -2.75 2.25 -2.25 2.43 -2.43

N -45.81 -20.33 -19.11 -39.44 37.34 35.90 -14.03 -14.35 -0.68 0.68 2.35 -2.35

V -20.87 -13.25 -5.07 -18.32 18.06 17.37 3.20 1.05 -4.43 4.43 -0.01 0.01

M 46.08 20.36 20.36 40.73 -38.64 -38.64 -13.40 -13.40 2.25 -2.25 2.48 -2.48

N -41.74 -16.78 -19.11 -35.89 37.34 35.90 -14.03 -14.35 -0.68 0.68 2.35 -2.35

V 6.26 10.45 -5.07 5.38 -0.69 -10.30 3.20 1.05 2.48 -2.48 -0.01 0.01

Cuối xà

Xà 2

Đầu xà

Cuối xà

Cột

Chân

cột

Dưới

vai

Trên

vai

Đỉnh

cột

Xà 1

Đầu xà

T trái T phải Cấu

kiện

Tiết

diện

Nội

lực

Phương án chất tải



BẢNG TỔ HỢP NỘI LỰC

(đơn vị : kN,kNm)

Mmax, N tư Mmin, Ntư Nmax, Mtư Mmax, N tư Mmin, Ntư Nmax, Mtư

1,4 1,5 1,7,9 1,4,6,8,10 1,5,7,9' 1,4,7,9M 344.79 -187.85 179.63 446.32 -155.89 324.10N -109.86 -34.86 -323.25 -158.16 -255.79 -333.54V -78.49 43.86 -90.65 -92.80 53.03 -118.46

1,5 1,7,9' 1,7,9 1,4,7,9' 1,4,7,9M -12.80 -245.20 -244.51 -357.42 -334.23N -28.43 -305.42 -316.82 -344.96 -327.11V 2.82 -65.21 -47.90 -101.49 -79.99

1,5 1,4 1,4 1,5,7,9 1,4,8,10'M -8.39 -239.49 -239.49 45.79 -192.16N -22.13 -97.13 -97.13 -29.83 -94.46V 2.82 -78.49 -78.49 -6.81 -89.87

1,5 1,4 1,4 1,5,7,9 1,4,8,10'M -16.38 -420.02 -420.02 -0.81 -394.55N -20.16 -95.15 -95.15 -20.64 -91.87V -9.77 -78.49 -78.49 -17.89 -85.69

1,5 1,4 1,4 1,5,7,9 1,4,8,10'M -16.38 -420.02 -420.02 0.91 -398.85N -11.21 -90.30 -90.30 -28.18 -101.15V -8.90 -72.86 -72.86 -17.07 -68.54

1,5 1,3 1,4 1,2,5,7,9 1,3,8,6,10 1,4,8,10'M 21.41 -58.70 -52.47 48.27 -62.87 -54.66N -8.47 -64.91 -85.25 -41.48 -45.73 -96.33V -2.81 -25.94 -39.19 -15.96 -8.85 -36.41

1,5 1,3 1,4 1,2,5,7,9 1,3,6,8,10 1,4,8,10'M 21.41 -58.70 -52.47 41.22 -62.87 -54.66N -8.47 -64.91 -85.25 -43.75 -45.73 -96.33V -2.81 -25.94 -39.19 -17.64 -8.85 -36.41

1,4 1,5 1,4 1,2,4 1,5,7,9' 1,4,8,10'M 86.81 7.45 86.81 101.06 -2.77 68.44N -77.62 -4.40 -77.62 -89.14 -20.14 -89.07V 11.64 5.57 11.64 20.51 6.29 12.06

Nội lựcTổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2Cấu

kiệnTiết diện

Dưới vai

Trên vai

Đỉnh cột

Cột

Chân cột

Xà

6.5m

Đầu xà

Cuối xà

Xà

10m

Đầu xà

Cuối xà



5. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CẤU KIỆN.

5.1. Thiết kế xà gồ mái

Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái và trọng lượng bản thân của xà gồ,lớp mái và xà gồ

chọn trước. Sau đó được kiểm tra lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của xà gồ.

Tấm lợp mái : chọn như sau :

- Các thông số kỹ thuật :

Số hiệu Chiều dày (mm) Trọng lượng 1 tấm (kN/m2) Diện tích 1 tấm (m2)

C10 - 1000 - 0.6 0.6 0.056 6

Xà gồ : ta chọn xà gồ hình chữ C,là loại xà gồ được chết tạo từ thép hình dập nguội

- Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ C

Tiết diện Ix

(cm4)

Wx

(cm3)

Iy

(cm4)

Wy

(cm3)

Trọng lượng

(kN/m)

Chiều dày

(mm)

Diện tích

(cm2)

8CS4105 774.19 77.419 156.50 12.09 0.0893 2.7 11.48

Tải trọng tác dụng lên xà gồ

- Tải trọng tác dụng lên xà gồ gôm : tải trọng tôn lợp mái,tải trọng bản thân xà gồ tải trọng do

hoạt tải sửa chữa mái :

- Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng

- là a=1.5m

Vậy khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là

1.51.51 m

cos8.53

Tĩnh tải

Vật liệu mái Hệ số vượt tải Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán

1 lớp tôn lợp mái 1.1 0.056(kN/m2) 0.062(kN/m2)

Xà gồ mái 8CS4105 1.05 0.0893(kN/m) 0.094(kN/m)

Hoạt tải : hoạt tải sữa chữa lấy ptc = 0.3 kN/m2 với hệ số vượt tải n= 1.3

tt 2p 0.3 1.3 0.39 kN / m

Tải trọng tác dụng lên xà gồ C(8CS4×105)

tcq 0.056 0.3 1.51 0.0893 0.627 kN / m

ttq 0.062 0.39 1.51 0.094 0.776 kN / m

Kiểm tra lại xà gồ đã chọn



Xà gồ dưới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sữa chữa được tính toán như cấu kiện

chịu uốn xiên.

Ta phân loại tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo 2 phương trục x-x tạo với phương

ngang một góc = 8.53 o.

Tải trọng tác dụng theo các phương x-x và y-y

tc tc 0

xq q cos 0.627 cos8.53 0.62 kN / m

tc tc 0

yq q sin 0.627 sin8.53 0.093 kN / m

tt tt 0

xq q cos 0.776 cos8.53 0.767 kN / m

tt tt 0

yq q sin 0.776 sin8.53 0.115 kN / m

- Theo điều kiện bền

yx

x y c

x y

MMf

W W

Với c = 1 hệ số điều kiện làm việc

2f 21 kN/cm -cường độ của thép xà gồ

Xà gồ tính toán theo 2 phương đều là dầm đơn giản đầu tựa lên xà ngang moment đạt giá trị

lớn nhất ở giữa nhịp.

Ta có:

tt 2 2 2

x

x

q B 0.767 600 10M 345.15 kNcm

8 8

tt 2 2 2

y

y

q B 0.115 600 10M 12.93 kNcm

32 32



2 2

x y c

345.15 12.935.227kN / cm f 21kN / cm

77.419 12.09

Độ võng:

315.10

B B 200

ta có :

tc 4 2 4

xy 4

x

q B5 5 0.62 10 6000.669 cm

384 EI 384 2.1 10 774.19

3 30.6691.11 10 5 10

B 600

Vậy xà gồ đảm bảo được điều kiện độ võng.

5.2. Thiết kế tiết diện cột

5.2.1. Xác định chiều dài tính toán

Chọn phương án cột tiết diện không đổi,với tỷ số độ cứng của xà và cột giả thiết bằng nhau ,ta

có :

� = ��

��:�

��ộ�

��=1.

�,�

�� = 0.297

Ta có :

µ=�� .��

�� .��= 1.4

vậy chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột xác định theo công thức :

��=µ.H=1.4*9.8=13.5

Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt khung phẳng �� lấy bằng khoảng cách giữa các

điểm cố định không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà ( dầm cẩu trục,giằng cột,xà ngang…). Giả

thiết bố trí giằng cột dọc nhà bằng thép hình chữ C tại cào trinh +4.1m,tức là khoảng cách giữa phần

cột tính từ mặt móng đến dầm hãm,nên �� = 4.1�

5.2.2. Chọn và kiểm tra tiết diện.

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán :

N= -327.11kN

M= -334.23 kNm

V= -79.99 kN

Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4,7,9 gây ra.

Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng :

ℎ = ��

��÷

�

�� =(0.65 ÷ 0.49) m vậy ta chọn h=60cm

Bề rộng tiết diện cột chon theo các điều kiến cấu tạo và độ cứng

��=(0.3 ÷ 0.5)ℎ= (0.18 ÷ 0.3)�

��=��

��÷

�

�� = (0.205 ÷ 0.1367) m chọn ��=25 cm



Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sợ bộ như sau :

��=�

��1,25 + (2.2 ÷ 2.8)

�

� ��=

��.��

��∗��1,25 + (2.2 ÷ 2.8)

��.��∗��

��.��∗��=(77.828÷93.744) cm2

Bề dày bản bụng :

��=��

��÷

�

��ℎ ≥0.6cm chọn ��=0.8 cm

Tiết diện cột chọn như sau

- Bản cánh : (1.2*25) cm

- Bản bụng : (0.8*57.6) cm

Tính các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn :

A=0.8*57.6+2(1.2*25)=106.08 ��

��=�.��∗�.��

��− 2 �

�.�∗(�.�� ∗��)∗�.��

��=64609 ��

��=�.��∗�.��

�� + 2*

�.��.�.��

�� = 3127 �� =

�∗��

��= 2153.633 ��

�� = ��

�= �

��

��.��= 24.679 �� = �

��

�= �

��

��.��= 5.429 ��

�� =��

��=

��.��∗��

��.��= 55.59 < [�]=120 �� =

��

��=

�.�∗��

�.��=75.52< [�]=120

�� = ��

�=55.59 *�

��

�.�∗�� =1.7579 �� = ��

�= 75.52 *�

��

�.�∗�� =2.388

2

x 5.033334.23 10 106.08

W 327.1 2153.6331x

M Am

N

Tra bảng IV.5 phụ lục –với loại tiết diện số 5

Với w/ 0.5; (1.75 0.1 ) 0.02(5 ) xf x xA A m m

= (1.75-0.1*5.033)-0.02(5-5.033)*1.7579= 1.363

Với w/ 1; (1.9 0.1 ) 0.02(6 ) xf x xA A m m

=(1.9-0.1*5.033)-0.02(6-5.033)*1.7579= 1.28273

Với w

1.2*25/ 0.651

0.8*57.6fA A nội suy ta có =1.28273

Từ đó . 1.28273*5.033 6.456 20e xm m không cần kiểm tra bền

Với x =1.7579 và em =6.456 ,tra bảng IV.3 phụ lục,nội suy ta có e =0.1806

Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung được kiểm tra theo công thức sau

2 2327.1117.074( / ) 21( / )

0.1806 106.08x c

e

NkN cm f kN cm

A

- Để kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung cần tính trị số moment ở

đoạn 1/3 cột dưới kể từ phía có moment lớn hơn. Vì cặp nội lực dừng để tính toán cột là tiết diện ở

dưới vai và do các trường hợp tải trọng 1,4,8,10 gây ra nên trị số của moment tại tiết diện chân cột

tương ứng là:



184.85+0.9*(159.94-5.56+0.34)=324.1 kN.m

Vậy trị số của moment tại 1/3 chiều cao cột dưới,kể từ tiết diện vai cột:

M = 324.1 ( 334.23)

334.23 114.7873

kNm

Do đó: ´M =max( M ;2

M)=max(-114.787;-167.115)=-167.115 kNm

Tính độ lệch tâm tương đối theo ´M :

2´ 167.115 10 106.08

. 2.516W 327.1 2153.633 1

x

x

M Am

N

Do xm =2.516 < 5 nên ta có 1 x

cm

;

ở trên : =1 vì 42,1.10

3.14 3.14 99 75.5221

c y

E

f

theo bảng 2.1 ta có: 0,65 0.05 0.65 0.05 2.516 0.7758xm

từ đó: 1

0.33881 1 0.7758 2.516x

cm

với y =75.52 tra bảng phụ lục IV.2, nội suy ta có y =0.746

Do vậy điều kiện ổn định tổng thể của cột theo phương ngoài mặt phưởng được kiểm tra theo công

thức sau:

2327.1112.2 21( / )

0.3388*0.746*106.08y c

y

Nf kN cm

c A

Điều kiện ổn định cục bộ của các bản cánh và bản bụng cột được kiểm tra như sau: - Với bản cánh cột :

420.5.(25 0.8) 2,1.10

10.08 (0.36 0.1 1.7579) 16.9431.2 21

o o

f f

b bcm

t t

Ở trên ,vì 0.8< x =1.7579 < 4 nên tính theo công thức (0.36 0.1 )ox

f

b E

t f

- Với bản bụng cột : do xm =5.033 > 1; x =1.7579 <2 và khả năng chịu lực của cột được quyết

định bởi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn ( x y ) nên ta có.

42 2w

w

2,1.10(1.3 0.15 ) (1.3 0.15 1.7579 ) 55.768

21x

h E

t f

Ta có 4

w

w

57.6 2,1.1072 3.1 98

0.8 21

h

t



4

w

w

57.6 2,1.1072 2.3 73

0.8 21

h

t

vậy ta không cần đặt vách cứng

Tuy nhiên w w

w w

57.672 55.768

0.8

h h

t t

, do vậy bản bụng cột bị mất ổn định cục bộ,coi

như chỉ còn phần bản bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn lại làm việc.Bề rộng của phần

bụng cột này là

w1 w

w

0.85 0.85*0.8*55.768 37.922h

C tt

Diện tích tiết diện cột ,không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ:

A´=2*1.2*25+2*0.8*37.922=120.6752 2cm > 106.08 2cm

Không cần kiểm tra lại điều kiện ổn định tổng thể

Chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cột trong tổ hợp tĩnh tải và tải trọng gió trái tiêu chuẩn là

0.017781 0.049402 0.031621x m

0.031621 0.968 1

9.8 300 300x

H

vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu.

5.3. Thiết kế tiết diện xà ngang.

5.3.1. Đoạn xà 6.5m ( tiết diện thay đổi)

Từ bảng tổ hợp chọn cặp nội lực tính toán

N= -90.3 kN

M= -420.02 kN.m

V= 72.86kN

Đây là cặp nội lực tại tiết diện đầu xà,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4 gây ra.

Momen chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang :



2yc 3

x

c

M 420.02 10W 2000.095 cm

f 21 1

Chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu:

yc

x

w

W 2000.095h k (1.15 1.2) 57.5 60.001 cm

t 0.8

Chọn h=60cm Kiểm tra lại bề dày bản bụng từ điều kiện chịu cắt :

w

w v c

3 V 3 72.86t 0.8cm 0.152 cm

2 h f 2 60 12 1

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang :

3 3ycyc yc 2w w

f f f x 2 2

f

t hh 2 60 0.8 57.6 2A b t W 2000.095 27.34 cm

2 12 h 2 12 58.8

Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ kích thước tiết diện của bản cánh được chọn là

f

f

t 1.2 cm

b 25 cm

Tính lại các đặc trưng hình học

2

w w f f

3 33 3f w w 4f

x

3x

x

2

x

x

A t h 2t b 0.8 * 57.6 2 *1.2 * 25 106.08 cm

0.5 b t h 0.5 * 25 0.8 * 57.6b h 25 * 60I 2 2 64608.998 cm

12 12 12 12

2I 2 * 64608.998W 2153.633 cm

h 60

M A 420.02 *10 106.08m * 22.91

N W 90.3 2153.633

Do mx=22.91>20 => * 20;( 1)e xm m kiểm tra bền theo công thức sau

2

2

x c

n x

N M 90.3 420.02 *1020.35 f 21 kN / cm

A W 106.08 2153.633

Tại tiết diện đầu xà có momen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại

chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo:

2 2

td 1 1 c3 1.15f

Trong đó:



22w

1

x

hM 420.02 10 57.6* 18.723 kN / cm

W h 2153.633 60

3

f

60 1.2S 25 *1.2 * 882 cm

2

2f

1

x w

VS 72.86 * 8821.243 kN / cm

I t 64608.998 * 0.8

Vậy 2 2 2

td c18.723 3 *1.243 18.846 1.15f 24.15 kN / cm

Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng

4

0

f

4

w

w

b 0.5 (25 0.8) 1 E 2.1 1010.08 0.5 15.81

t 1.2 2 f 21

h 57.6 E 2.1 1072 5.5 5.5 174

t 0.8 f 21

Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp nén ( không phải đặt sườn dọc)

4

w

w

h 57.6 E 2.1 1072 3.2 3.2 101

t 0.8 f 21

Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp pháp và ứng suất tiếp (không

phải kiểm tra các ô bụng)

Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu



5.3.2. Đoạn xà 10m ( tiết diện không đổi) Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán

M 101.06(kNm)

N 89.14(kN)

V 20.51(kN)

Đây là cặp nội lực tại tiết diện dưới vai,trong tổ hợp nội lực do các trường hợp 1,4 gây ra tại cuối xà.

Momen chống uốn cần thiết của tiết diện xà ngang :

2yc 3

x

c

M 101.06 10W 481.23 cm

f 21 1

Chọn sơ bộ bè day bản bụng là 0.6cm,chiều cao của tiết diện xà xác định từ điều kiện tối ưu về chi phí vật liệu :

yc

x

w

W 481.23h k (1.15 1.2) 32.568 33.984 cm

t 0.6

Chon h=40cm

Diện tích tiết diện cần thiết của bản cánh xà ngang :

3 3ycyc yc 2w w

f f f x 2 2

f

t hh 2 30 0.8 * 27.6 2A b t W 481.23 * * 14.026 cm

2 12 h 2 12 28.8

Theo các yêu cầu cấu tạo và ổn định cục bộ kích thước tiết diện của bản cánh được chọn là

f

f

t 1.2 cm

b 25 cm

Tính lại các đặc trưng hình học

2

w w f f

3 33 3f w w 4f

x

3x

x

2

x

x

A t h 2t b 0.8 * 27.6 2 *1.2 * 25 82.08 cm

0.5 b t h 0.5 * 25 0.8 * 27.6b h 25 * 30I 2 2 13850.4384 cm

12 12 12 12

2I 2 *13850.4384W 923.363 cm

h 30

M A 101.06 *10 82.08m * 10.078

N W 89.14 923.363

Với w

1.2*25/ 0.99734

0.8 37.6fA A

và =1.7579 nội suy ta có = 1.035

Từ đó . 1.035*10.078 10.428 20e xm m không cần kiểm tra bền



Tại tiết diện đầu xà có momen uốn và lực cắt cùng tác dụng nên cần kiểm tra ứng suất tương đương tại

chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng theo:

2 2

td 1 1 c3 1.15f

Trong đó:

2

2w1

x

hM 101.06 *10 27.6* 19.32 kN / cm

W h 481.23 30

3

f

30 1.2S 25 *1.2 * 432 cm

2

2f

1

x w

VS 20.51* 4320.7996 kN / cm

I t 13850.4384 * 0.8

Vậy 2 2 2

td c19.32 3 0.7996 19.37 1.15f 24.15 kN / cm

Do tiết diện xà đ chọn có kích thước nhỏ hơn đoạn 6.5 m nên không cần kiểm tra ổn định cục bộ của

bản cánh và bản bụng

6. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT.

6.1. Vai cột:

Với chiều cao tiết diện cột là h=60cm,xác định được moment uốn và lực cắt tại chỗ liên kết công-xôn

tại vai cột với bản cánh cột.

max dct

max dct

M D G h 248.325 6.3 * 1 0.6 101.85 kNm

V D G 248.325 6.3 254.625 kN

Bề rộng bản cánh dầm vai chọn bằng bề rộng cánh cột dv

fb 25 cm giả thiết bề rộng của sườn gối

dầm cẩu trục dct

b 25 cm .Chọn sơ bộ bề dày các bản cánh dầm vai dv

ft 1.2 cm . Từ đó bề dày

bản bụng dầm vai xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ do phản lực dầm cầu trục truyền vào.



dv max dct

w dv

dct f c

D G 248.325 6.3t 0.44 cm

b 2t f 25 2 *1.2 * 21*1 chon dv

wt 0.8 cm

Chiều cao của dầm vai xác định sơ bộ từ điều kiện bản bụng dầm vai đủ khả năng chịu cắt.

dv

w dv

w v c

3 V 3 * 254.625h 39.785 cm

2 t f 2 * 0.8 *12 *1 chọn

dv

wh =47.6 cm

Các đặc trưng hình học của tiết diện dầm vai:

3 33 3

f w w 4f

x

3xx

dv 3

f

0.5 b t h 0.5 25 0.8 47.6b h 25 * 50I 2 2 42918.812 cm

12 12 12 12

2I 2 * 42918.812W 1716.75 cm

h 50

50 1.2S 25 *1.2 * 732 cm

2

Trị số của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng dầm vai

dv 2

2w1 dv dv

x

hM 101.82 *10 * 47.65.648 kN / cm

W h 1716.75 * 50

dv

2f1 dv dv

x w

VS 254.625 * 73224.15 kN / cm

I t 42918.812 * 0.8

2 2 2 2 2

td 1 1 c3 5.648 3 * 5.428 10.968 1.15f 24.15 kN/cm

Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bụng dầm vai:

Bản cánh

0 0

dv

f f

b b0.5 * (25 0.8) 1 E 1 2100010.083 15.811

t 1.2 t 2 f 2 21

Bản bụng dv

w

dv

w

h 47.6 E 2100059.5 2.5 2.5 79.057

t 0.8 f 21

Chọn chiều cao đường hàn lien kết dầm vai vào cột f

h 0.6cm

Chiều dài tính toán của các đừng hàn lien kết dầm vai với bản cánh cột xác định như sau:

- Phía trên cánh ( 2 đường hàn ): wl 25 1.2 23.8 cm

- Phía dưới cánh ( 4 đường hàn): wl 0.5 * (25 0.8) 1.2 10.9 cm

- ở bản bụng ( 2 đường hàn ) : wl 47.6 1.2 46.4 cm

Diện tích tiết diện và moment chống uốn của các đường hàn trong lien kết ( coi lực cắt chỉ do các

đường hàn lien kết ở bản bụng chịu ).



2

wA 2 * 0.6 * 47.6 57.12 cm

3 3 3

2 2

w

2

23.8 * 0.6 2 *10.9 * 0.6 0.6 * 46.4 2W 2 23.8 * 0.6 * 25 2 *10.9 * 0.6 * 23.8 *

12 12 12 50

853.189 cm

Khả năng chịu lực cắt của các đường hàn trong liên kết:

2 2

td w cmin

w w

M Vf

W A

2 222

td w cmin

101.85 *10 254.62512.743 f (0.7 *18) *1 12.6 kN / cm

853.189 57.11

Kích thước của cặp sườn gia cường cho bụng dầm vài lấy như sau:

- Chiều cao : dv

s wh h 47.6 cm

- Bề rộng: s

476b 40 55.86 mm

30chọn

sb 6cm

- Bề dày : s s

f 21t 2b 2 * 6 * 0.38 cm

E 21000 chọn

st 0.6 cm



6.2. Chân cột

6.2.1. Tính toán bản đế.

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực tính toán tại tiết diện chân cột:

N= -158.16 kN

M= -446.32 kNm

Q= -92.8 kN

Căn cứ vào kích thước tiết diện cột đã chọn,dự kiến chọn phương án cấu tạo chân cột cho trường hợp

có vùng kéo trong bê tong móng với 4 bu long neo ở một phía chân cột.Từ đó xác định bề rộng của

bản đế:

bd 1

B b 2c 30 2 6 42 cm chän c1 = 6(cm)

Chiều dài bản đế xác định từ điều kiện chịu ép cục bộ của bê tông móng

2

bd

bd b,loc bd b,loc bd b,loc

N N 6ML

2B R 2B R B R

Trong đó: b,loc

R - cường độ chịu nén tính toán cục bộ của bê tông:

b,loc b bR R

1 - hệ số khi mác bê tông không quá B25.

b

- hệ số tăng cường độ của bê tông khi chịu nén cục bộ:

Am 1.53b A

bd

chọn b

1.2

Am : Diện tích mặt móng.

Abd : Diện tích bề mặt bản đế.

2R R 1 1.2 1.15 1.38 kN/cmb,loc b b

0.75 khi ứng suất trong bê tông móng phân bố không đều

2 26*446.32*10

L 81.86 cmbd

158.16 158.16

2 * 42 * 0.75 *1.33 2 * 42 * 0.75 *1.33 42 * 0.75 *1.33

Theo cấu tạo và khoảng cách bố trí bulông neo,chiều dài của bản đế với giả thiết c2= 11.2(cm),và bề

dày của dầm đế là 0.8cm

bd dd 2

L h 2t 2c 60 2 * 0.8 2 *11.2 84cm

Tính lại ứng suất phản lực của bê tông móng phía dưới bản đế:



2

2

max b,loc2 2

bd bd bd bd

2

N 6M 158.16 6 * 446.32 *100.948 kN / cm R 0.75 *1.33

B L B L 42 * 84 42 * 84

0.9975 kN / cm

22

min 2 2

bd bd bd bd

N 6M 158.16 6*446.32*100.859 kN / cm

B L B L 42 84 42 84

Bề dày của bản đế chân cột được xác định từ điều kiện chịu uốn của bản đế do ứng suất phản lực trong

bê tông móng.Xét các ô bản đế:

Ô 1 ( bản kê 3 cạnh)

2 1 2

22

a d 30 cm b 20.60.687

a 30b 20.6 cm

tra bảng nội suy ta có: b

0.08618

2 2

1 b 1 1M d 0.08618 * 0.53 * 30 41.108 kNcm

Ô 2 ( bản kê 2 cạnh)

2 2 2

22

a d 25.365 cm b 12.1970.48

a 25.365b 12.197 cm

tra bảng nội suy ta có: b

0.06

2 2

1 b 2 1M d 0.06 * 0.9975 * 25.365 38.506 kNcm

Vậy bề dày của bản đế xác định như sau:

max

bd

c

6M 6 * 41.108t 3.427 cm

f 21 1 vậy chọn tbd=3.6

6.2.2. Tính toán dầm đế.

Kích thước của dầm đế chọn như sau:

- Bề dày: td® = 0.8(cm)

- Bề rộng : bd® = Bbd = 42(cm)

- Chiều cao : hd® phụ thuộc vào đường hàn lien kết dầm đế vào cột phải đủ khả năng truyền lực

do ứng suất phản lực của bê tông móng:

Lực truyền vào một dầm đế do ứng suất phản lực của bê tông móng:

dd

N 15.6 13.2 * 42 * 0.53 641.088 kN

Theo cấu tạo ,chọn chiều cao của đường hàn vào cột là hf = 0.6cm.qua đó xác định được chiều dài tính

toán của 1 đường hàn liên kết dầm đế vào cột.



dd

w

f w min c

N 641.088l 1 43.4 cm

2h ( f ) 2 * 0.6 * 0.7 *18 *1

Vậy ta chọn hdd = 44cm

6.2.3. Tính toán sườn A

Sơ đồ tính sườn là dầm công-son ngàm vào bản bụng cột bằng 2 đường hàn liên kết,ta có:

s

q 0.265 * 2 *13.2 6.996 kNcm

2 2

s s

s

q l 6.996 * 20.6M 1484.411 kNcm

2 2

s s s

V q l 6.996 * 20.6 144.1126 kN

Chọn bề dày sườn ts = 0.8cm,chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:

s

s

s c

6M 6 *1484.411h 23.02 cm

t f 0.8 * 21*1 chọn

sh =28

Kiểm trả lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tường

2 2

2 2 2

td 1 1 c2

6 *1484.411 144.11263 3 18.05 1.15f 24.15 kN / cm

0.8 * 28 0.8 * 28

Theo cấu tạo ,chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột hf =0.6cm . Diện tích tiết diện và

moment chống uốn của các đường hàn này là:

2

wA 2*0.6* 28 1 32.4 cm

2

3

x

0.6 * 28 1W 2 * 145.8 cm

6

Khả năng chịu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:

2 2 2 2

2s std w min c

w w

M V 1484.411 144.112611.11 ( f ) 12.6 kN / cm

W A 145.8 32.4



6.2.4. Tính toán sườn B

Tường tự trên,với bề rộng tiết diện truyền tải vào sườn là 1.5ls=1.5*14.8=22.2 cm,ta có:

s

q 0.9975 * 21.8 21.7455 kN/cm

2 2

s s

s

q l 21.7455 * 22.2M 2381.567 kNcm

2 2

s s s

V q l = 21.7455 *14.8 321.8334 kN

Chon bề dày sườn ts=0.8 cm.Chiều cao của sườn xác định sơ bộ từ điều kiện chịu uốn:

s

s

s c

6M 6 * 2381.567h 29.16 cm

t f 0.8 * 21*1 chọn

sh = 36 cm

Kiểm trả lại tiết diện sườn đã chọn theo ứng suất tường

2 2

2 2 2

td 1 1 c2

6 * 2381.567 321.83343 3 23.76 1.15f 24.15 kN / cm

0.8 * 36 0.8 * 36

Theo cấu tạo ,chiều cao đường hàn liên kết sườn A vào bản bụng cột hf =0.6cm . Diện tích tiết diện và

moment chống uốn của các đường hàn này là:

2

wA 2 * 0.8 * (36 1) 42 cm

2

3

x

0.8 * 36 1W 2 * 245 cm

6

Khả năng chịu lực của các đường hàn này được kiểm tra theo công thức:

2 2 2 2

2s std w min c

w w

M V 2381.567 321.83312.38 ( f ) 12.6 kN / cm

W A 245 42

6.2.5. Tính toán bu lông neo

Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực ở chân cột gây kéo nhiều nhất cho các bu lông neo:

N= -34.86 kN

M= 187.85 kNm

Q= 43.86 kN

Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trong 1,5 gây ra. Chiều dài vùng bê tông

chịu nén dưới bản đế là c=49.6 cm. chọn khoảng cách từ méo biên bản đế chân cột đến tâm bu lông

neo là 6cm.

bdL c 84 49.6

a 25.467 cm2 3 2 3

bd

c 49.6y L 6 84 6 61.467 cm

3 3

Tổng lực kéo trong thân các bulông neo ở một phía chân cột:



2

1

M Na 187.85 *10 34.86 * 25.467T 291.167 kN

y 61.467

Chọn thép bu lông neo mác 09Mn2Si, tra bảng ta có fba = 190 N/mm2.Diện tích tiết diện cần thiết của

một bulông neo:

yc 21

bn

1 ba

T 291.167A 3.83 cm

n f 4 19

Chọn bu lông 27 có Abn =4.59 cm2

Tính lại tổng lực kéo trong thân các bulông neo ở một phía chân côt:

2

2

b

M N 187.85 *10 34.86T 292.065 kN

L 2 68.4 2

Ở trên lấy dấu trừ vì N là lực nén. Do T2 < T1 nên đường kính bu lông neo đã chọn là đạt yêu cầu.

6.2.6. Tính toán các đường hàn liên kết cột vào bản đế.

Các đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế được tính toán trên quan niệm mômen và lực dọc do

các đường hàn ở bản cánh chịu,còn lực cắt do các đường hàn ở bản bụng chiu. Nội lực để tính toán

đường hàn chọn trong bảng tổ hợp nội lực chính là cặp đã dùng để tính toán bu lông neo. Các cặp khác

không nguy hiểm bẳng.

Lực kéo trong bản cánh cột do moment và lực dọc phân vào theo:

2

k

M N 187.85 * 10 34.86N 295.653 kN

h 2 60 2

Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn liên kết ở một bản cánh cột ( kể cả các đường hàn liên kết

dầm đế vào bản đế)

1w

44 1 28 0.6 44 28l 2 1 2 1 2 1 80.4 cm

2 2 2

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản cánh cột theo.

yc kf

1w w cmin

N 295.653h 0.2918 cm

l f 80.4 *12.6 *1

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết ở bản bụng cột theo.

yc

f

2w w cmin

V 43.86h 0.031 cm

l f 2 * (57.6 1) *12.6 *1

Kết hợp cấu tạo chọn hf = 0.6

6.3. Liên kết cột với xà ngang

Cặp nội lực dùng để tính toán liên kết là cặp gây kéo nhiều nhất cho các bu lông tại tiết diện đỉnh

cột.từ bảng tổ hợp ta chọn

N= -91.87 kN

M= 394.55 kNm

Q= -85.69 kN



Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trong 1,4,7,9 gây ra

Trình tự tính toán như sau:

6.3.1. Tính toán bulông liên kết

Chọn bulông cường độ cao cấp bền 8,8. Đường kính bulông dự kiến là d=20 mm, bố trí bulông thành

2 dãy với khoảng cách giữa các bu lông tuân thủ các quy định trong bảng I.13 phụ lục.

Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước như sau:

s w

s

s s s

t 0.8 t 0.8 cm

l 9 cm Phô thuéc vµo kÝch thíc mÆt bÝch

h 1.5l 15 9 13.5 h 15 cm

Khả năng chịu kéo của một bu lông:

tb bntbN f A 40 3.03 121.2 kN

Trong đó:

tbf cường độ tính toán chịu kéo của bê bulông

tbf = 400N/mm2

bn

A diện tích tiết diện thực của thân bulông bn

A =3.03 cm2.

Khả năng chịu trượt của một bulông cường độ cao.

hb b1 fb

b 2

0.25N f A n 0.7 110 3.8 1 1 43.029 kN

1.7

Trong đó:

fhb – cường độ tính toán chịu kéo của vật liệu bulông cường độ cao trong liên kết ma sát,

hb ubf 0.7f

2 2

ubf 1100 N/mm 110 kN/cm - cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của vật liệu bulông với

mác thép 40Cr.

A- Diện tích tiết diện của thân bulong ,

2

2dA 3.8 cm

4

b1

- hệ số điều kiện làm việc của liên kết

b1

= 1 do số lương bulông n =20 > 10

;b2

- hệ số ma sát và hệ số tin cậy của liên kết,với giả thiết là gia công bề mặt cấu kiện nên

0.25 ;b 2

1.7

nf – số lượng mặt ma sát của liên kết nf = 1

Lực kéo tác dụng vào một bulông ở dãy ngoài cùng do moment và lực dọc phân vào ( do moment có

dấu âm nên coi tâm quay trùng với dãy bulong phía trong cùng

2

1

bmax 2 2 2 2 2 2 2 2 2

i

Mh N 394.55 *10 * 59 91.87N 106.81 kN

2 h n 2 7 14 21 28 35 42 49 59 16



Do Nbmax

=106.81kN < N 121.2 kNtb nên các bulông đủ khả năng chịu lực.

Kiểm tra khả năng chịu cắt của các bulông

cb

V 85.695.356 N 43.029 kN

n 16

6.3.2. Tính toán mặt bích

Bề dày của mặt bích xác định từ điều kiện chịu uốn.

1 bmax

1

b N 10 *106.81t 1.1 1.1* 1.326 cm

b b f 25 10 * 21

Vµ

1 i

1

10 *106.81* 7 14 21 28 35 42 49 59b Nt 1.1 1.1* 1.992 cm

b h f 59 * 25 42 * 21

- Trong đó: i

i bmax

1

hN N

h- lực kéo tác dụng lên 1 bulông ở dãy thứ i

b – bề rộng của mặt bích thường lấy bằng bề rộng của bản cánh cột

Chọn t = 2 (cm)

6.3.3. Tính toán đường hàn tiết diện cột ( xà ngang ) với mặt bích

Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh ngoài ( kể cả sườn ).

wl 4 * (12.1 1) 2 * (9 1) 60.4 cm

Lực kéo trong bản cánh ngoài do moment và lực dọc phân vào:

2

k

M N 394.55 10 91.87N 611.648 kN

h 2 60 2

Vậy chiều cao cần thiết của các đường hàn này:

yc kf

w w cmin

N 611.648h 0.8 cm

l f 60.4 * 0.7 *18 1

Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết bản bụng cột với mặt bích ( coi như các đường hàn

này chịu lực cắt lớn nhất ở đỉnh cột xác định từ bảng tổ hợp nội lực ).

yc

f

w w cmin

V 85.69h 0.057 cm

l f 2 * 60.4 1 * 0.7 *18 *1

Kết hợp cấu tạo,chọn chiều cao đường hàn là hf = 0.8cm



6.4. Mối nối đỉnh xà

Từ bảng tổ hợp ta chọn tổ hợp lực gây kéo nhiều nhất

M 86.81kNm

N 77.62kN

V 11.64kN

Đây là cặp nội lực trong tổ hợp nội lực do các trường hợp tải trong 1,4 gây ra

Chọn bulông cường độ cao cấp bền 8,8. Đường kính bulông dự kiến là d=20 mm, bố trí bulông thành

2 dãy với khoảng cách giữa các bu lông tuân thủ các quy định trong bảng I.13 phụ lục.

Phía cánh ngoài của cột bố trí một cặp sườn gia cường cho mặt bích, với kích thước như sau:

- Bề dày: ts=0.8cm

- Chiều cao : hs= 9 cm

- Bề rộng : s sl =1.5 h =1.5 9 =13.5 cm

Chọn ls= 15cm

- Lực kéo tác dụng vào một bulông ở dãy dưới cùng do moment và lực dọc phân vào (do

moment có dấu dương nên coi tâm quay trùng với dãy bulông phía trên cùng)

1

bmax 2

i

2

2 2 2 2

Mh Ncos V sinN

2 h n n

86.81*10 * 39 77.62 * 0.9889 11.64 * 0.1551.708 kN

2 * (10 19.5 29 39 ) 10 10

bmax tb

N = 51.708 < [N] = 98 kN

- Khả năng chịu cắt của một bulông

cb

Nsin Vcos 77.62 * 0.15 11.64 * 0.9880.014268 N 35.56 kN

n 10

Bulông đủ khả năng chịu cắt.

- Bề dày của mặt bích xác định từ điều kiện sau:

1 max

1

b N 10 * 51.708t 1.1 1.1 0.839 cm

b b f 25 10 * 21

1 i

1

10 * 51.708 * 10 19.5 29 39b Nt 1.1 1.1* 0.98 cm

(b h )f 39 * 25 39 * 21

Chọn t = 2 (cm)

- Tổng chiều dài tính toán của các đường hàn phía cánh dưới

wl 4 * (12.1 1) 2 * (9 1) 60.4 cm

- Lực cắt trong bản cánh dưới do moment ,lực dọc và lực cắt gây ra:



k

2

M Ncos V sinN

h 2 2

86.81*10 77.62 * 0.988 11.64 * 0.15250.149 kN

30 2 2

- Chiều cao cần thiết của đường hàn này:

yc kf

w w cmin

N 250.149h 0.3287 cm

l f 60.4 * 0.7 *18 *1

- Chiều cao cần thiết của đường hàn liên kết bản bụng với xà mặt bích:

yc 4

f

w w cmin

Nsin V cos 77.62 * 0.15 11.64 * 0.988h 1.875 *10 cm

l f 60.4 * 0.7 *18 *1

Kết hợp cấu tạo ,chọn chiều cao đường hàn trong liên kết là hf = 0.7cm



6.5. Mối nối xà

- Việc tính toán và cấu tạo mối nối xà thực hiện tương tự như trên. Do tiết diện xà ngang tại vị

trí nối giống như tại đỉnh mái và nội lực tại chỗ nối xà nhỏ hơn nên không cần tính toán kiểm

tra mối nối. Cấu tạo liên kết như sau:

6.6. Liên kết bản cánh với bản bụng cột và xà ngang

Lực cắt lớn nhất trong xà ngang tại tiết diện đầu xà là Vmax = 72.86 (KN).chiều cao cần thiết của

đường hàn liên kết giữa bản cánh và bản bụng xà ngang:

yc max f

f

x f cmin

V S 72.86*432h 0.09 cm

2I f 2 *13850.4384*0.7 *18 *1

Kết hợp cấu tạo,chon chiều cao đường hàn hf= 0.6cm

- Lực cắt lớn nhất trong cột là tại tiết diện chân cột Vmax = -118.46 (kN), chiều cao cần thiết của

đường hàn liên kết giữa bản cánh và bản bụng cột:

yc max f

f

x w min c

V S 118.46*882h 0.064 cm

2I ( f ) 2 * 64609 * 0.7 *18 *1

Chọn hf= 0.6cm

Thuyết Minh Đồ án Kết Cấu Thép - Nguyễn Đình Huy Hoàng - Thầy Nguyễn Văn Lĩnh

Education

Transcript of Thuyết Minh Đồ án Kết Cấu Thép - Nguyễn Đình Huy Hoàng - Thầy Nguyễn Văn Lĩnh