Nhà công nghiệp, nhà xưởng, nhà máy, xí nghiệp: khung nhà công nghiệp là toàn bộ bằng thép khi nhà cao, cần trục nặng, hoặc có thể là hỗn hợp cột bê tông cốt thép, dàn, và dầm thép.Nhà nhịp lớn: là những loại nhà do yêu cầu sử dụng phải có nhịp khá lớn từ 30 40m như nhà biểu diễn, nhà thi đấu thể dục thể thao, nhà triển lãm, nhà chứa máy bay…dùng kết cấu thép là hợp lý nhất. Có những trường hợp nhịp đặc biệt lớn trên 100m thì kết cấu thép là duy nhất áp dụng được.Khung nhà nhiều tầng: đặc biệt là các loại nhà kiểu tháp ở thành phố. Nhà trên 15 tầng thì dùng kết cấu thép có lợi hơn bê tông cốt thép.Cầu đường bộ, đường sắt: làm bằng thép khi nhịp vừa, nhịp lớn, khi cần thi công nhanh. Cầu treo bằng thép có thể vượt nhịp trên 1000m.Kết cấu tháp cao: cột điện, ăng ten: như các loại cột điện, cột ăng ten vô tuyến, hoặc một số loại kết cấu đặc biệt như kết cấu tháp khoan dầu.Kết cấu bản: như các loại bể chứa dầu chứa khí các thiết bị lò cao của nhà máy hóa chất, nhà máy hóa dầu.Đối với nhiều nước trên thế giới, thép là vật liệu quý và hiếm vì thép cần dùng cho mọi ngành của nền kinh tế quốc dân.
Trang 1I Thiết kế tiết diện cột
CCT34
γc = 0.95
1 Xác định chiều dài tính toán
Tiết diện cột vát
Trong mặt phẳng khung
Tỷ số độ cứng của xà và cột giả thuyết I d = I cot
Chân cột khớp
3.238
0.117
Hệ số chiều dài tính toán bổ sung (Bảng D7/98 TCVN 5575-2012)
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng
2 Chọn sơ bộ tiết diện
Cặp nội lực tính toán
Chọn sơ bộ tiết diện
Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng:
Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ
7592
TÍNH KHUNG ZAMIL KHÔNG CẦU TRỤC THEO TCVN 5575 - 2012
μ = 2sqrt(1+0.38/n) =
Chiều dài nhà :
Nhịp khung ngang L =
Bước cột B=
Chiều cao đỉnh cột H =
Độ dốc i =
Vật liệu thép mác
Môdun đàn hồi E =
0.234
mm
Giả thuyết tỉ số I min /I max =
lx = μμ1H =
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng
375
Chọn h =
500
cot
d
I H n
I L
15 20
1.25 (2.2 2.8)
yc
c
A
Trang 2÷ mm2
9475
Bề rộng tiết diện cột chọn theo điều kiện cấu tạo và độ cứng:
Bề dày bản bụng
9.00 12.86
Đảm bảo điều kiện truyền lực giữa cánh và bụng không gây ứng suất phụ phát sinh lớn
Tiết diện cột đã chọn I900x250x8x10
3 Xác định đặt trưng hình học của tiết diện đã chọn:
Diện tích tiết diện vùng cánh Af = bftf = 2500 mm2
Diện tích tiết diện vùng bụng Aw = hwtw = 7040 mm2
Diện tích tiết diện A = 2Af + Aw = 12040 mm2
Mooment quán tính xung quanh trục x
1444481333 mm4 Mooment quán tính xung quanh trục y
Moment chống uốn xung quanh trục x
Wx = Ix/(0.5h) = 3209959 mm3
Moment chống uốn xung quanh trục y
Wy = Iy/(0.5h) = 57954 mm3
Bán kính quán tính theo 2 phương x,y
Độ mãnh theo 2 phương x,y
mm
bf = (0.3 ÷ 0.5)h =
mm
Chọn tf =
Chọn bf =
Chọn tw =
mm
346
1 1
20 30
b l
70 100
w
1.25 (2.2 2.8)
yc
c
A
f f
f
E
2
w
f f f w w
f f w w
x x
I r A
y y
I r A
x x
l r
Trang 3Kiểm tra điều kiện độ mãnh theo 2 phương
Kiểm tra:
Độ mãnh quy đổi
Theo phương x
Theo phương y
Độ lệch tâm tương đối m = mx
Độ lệch tâm quy đổi m e
me = ηmx = 23.497 > 20 Kiểm tra bền
với: η - hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện (Bảng D9/101 TCVN 5575-2012)
Kiểm tra bền
Ta có:
Kiểm tra: OK
4 Kiểm tra ổn định tổng thể.
a Trong mặt phẳng
Trong đó:
φe : hệ số uốn dọc khi nén lệnh tâm (Bảng D10/104 TCVN 5575-2012)
Ta có:
Kiểm tra: OK
b Ngoài mặt phẳng
Thỏa mãn
19.244
113.9
96.7
3.603
3.058
x x x
l r
y y y
l r
x x
f E
y y
f E
W
x
x
m
N
e
N f A
N f
W
y x
c
x y
M M N
f
Trang 4Trong đó:
φy - hệ số uốn dọc khi nén đúng tâm (bảng D8/100 TCVN 5575-2012)
c - hệ số xét ảnh hưởng của moment uốn và hình dạng tiết diện
Ta có: Moment quy ước M'
với: M1, M2: moment ở hai đầu cột(đoạn cột) trong cùng tổ hợp tải trọng kiểm tra cột M(ngang) - moment uốn tại 1/3 chiều cao cột kể từ phía có moment lớn hơn
Mngang = 375.63 kNm
Độ lệch tâm tương đối m' = m'x, được tính với giá trị moment quy ước
Hệ số được tính theo công thức
Hệ số α, β tra bảng 16/33 TCVN 5575-2012
-0.114
Ta có:
Kiểm tra:
5 Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng
a Bản cánh
3.603
22.78
Khi độ mãnh quy ước < 0.8 hoặc > 4 thì lấy = 0.8 hoặc 4
Suy ra hệ số c =
OK
12.83
c = 1/[1+(φy/φb)m'x]
λc = 3.14sqrt(E/f) =
kNm
375.63
Tiết diện chữ I, có
10 ≤
y
N f
' '
W
x
x
m N
x
0.8x 4 (0.36 0.1 )
o
x f
o f
b t
w
2
f
f f f
Trang 5-Ta có:
Kiểm tra:
b Bản bụng
Theo bảng 33/50 TCVN 5575-2012
Ta có:
hw/tw = (1.2+0.35λ1)sqrt(E/f) nhưng không lớn hơn 3.1sqrt(E/f))
Kiểm tra:
Bản bụng của cột bị mất ổn định cục bộ,coi như chỉ có phần bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn làm việc
Bề rộng của phần bụng cột:
529.22
Diện tích tiết diện cột, không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ:
A' > A Không cần kiểm tra lại điều kiện ổn định tổng thể
c Kiểm tra chuyển vị ngang tại đỉnh cột (mục 5.3.3, 5.3.4/13 TCVN 5575 - 2012)
Nhà không có cầu trục tường bao che bằng tole
Δx ≤ H/100
Ta có:
Δx = 0.0695 H/100 = 0.075
Kiểm tra:
12.100
OK
Cần gia cường bảng bụng, sườn ngang
A' = 2bftf + 2C1tw =
77.83
≥ 1
110
OK
o f
b t
w
2
f o
b
w w
h t
w w
h
w
w
0.85 h
t
Trang 6kN kNm kN
Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ
TÍNH KHUNG ZAMIL KHÔNG CẦU TRỤC THEO TCVN 5575 - 2012
Trang 9Lưu ý: Tính φ b =?
M1, M2: moment ở hai đầu cột(đoạn cột) trong cùng tổ hợp tải trọng kiểm tra cột 890 mm
Đối với dầm hàn tiết diện chữ I:
2.294
Dạng tải trọng:
1.847 > 0.85
ψb = 0.68 + 0.21ψ1, nhưng không lớn hơn 1
ψ = 1.14ψ1 = Phân bố đều
Bề rộng bản cánh bf = Khoảng cách giữa 2 điểm cố kết l0 = ly =
Khoảng cách giữa trọng tâm hai cánh hfk =
Chiều dày bản bụng t = tw = Chiều dày bản cánh t1 = tf =
a = 0.5hfk =
ψ1 = 2.25 +0.07α =
ψ = 1.3ψ1 =
2
3 w 3
fk f f f
2
1
0
y fk
x
Trang 10Xét tỷ số:
72.73
Ta có: hw/tw > 2.3sqrt(E/f)
Kiểm tra:
Bề rộng sườn:
mm Bản bụng của cột bị mất ổn định cục bộ,coi như chỉ có phần bụng cột tiếp giáp với 2 bản cánh còn làm việc
Chọn bs = 70 mm
Bề dày sườn:
mm
Khoảng cách sườn: a = (2.5 ÷ 3)hw = 2200 ÷ 2640 mm
4.43
69.33
Cần gia cường cho bản bụng cột bằng các cặp sườn ngang(vách cứng)
2.3 E
w 40 30
s
h
b mm
2
s s
f
E