giao trinh thiet ke khung thep NCN hoang van quang

Chương 1 Khung ngang nhà công nghiệp không cầu trục Kết cấu cơ bản của nhà công nghiệp không cầu trục là các khung ngang, liên hệ với nhau bằng hệ giằng: hệ giằng mái, hệ giằng cột, hệ s

Ths Hoàng Văn Quang (chủ biên)

® Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật

Lời nói đầu

Để phục vụ cho việc thiết kế khung thép nhà công nghiệp có cầu trục sức nâng tương đối lớn, mái panen bê tông cốt thép, Bộ môn Công trình Thép - Gỗ -Trường Đại học Xây dựng đã xuất bản quyển “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp”, hiện đang được sử dụng làm tài liệu giúp sinh viên nghành xây dựng (chính qui và tại chức) làm đồ án môn học cũng như phục vụ cho các kỹ sư thiết

kế Theo sự phát triển của xã hội, nhiều công trình bằng thép như khung nhà công nghiệp, nhà công nghiệp có cầu trục sức nâng nhỏ, mái nhẹ lợp tôn được xây dựng ngày càng nhiều Mặt khác tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép mới TCXDVN 338:2005 được ban hành thay thế cho tiêu chuẩn cũ TCVN 5575:1991

Do vậy, việc biên soạn tài liệu hướng dẫn cách thiết kế các công trình khung thép nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn mới là cần thiết Tài liệu này cung cấp cho người đọc những kiến thức cơ bản về thiết kế khung thép, dùng để hướng dẫn làm đồ án kết cấu thép cho sinh viên hệ chính qui và tại chức ngành xây dựng, làm tài liệu tham khảo cho việc thiết kế khung bằng thép

- Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 338:2005

- Tải trọng và tác động – Tiêu chuấn thiết kế TCVN 2737-1995

- Các tiêu chuẩn thép cán nóng TCVN

- Kết cấu thép - cấu kiện cơ bản (sau đây gọi là sách Thép 1)

Xin cám ơn sự góp ý của GS.TS Đoàn định Kiến, PGS.TS Phạm văn Hội

và các đồng nghiệp thuộc Bộ môn Công trình Thép Gỗ Do hạn chế về thời gian

và trình độ nên không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình biên soạn, các tác giả mong nhận được các ý kiến đóng góp phê bình sách của bạn đọc Mọi ý kiến xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Công trình Thép - Gỗ, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải phóng Hà nội

Chương 1 Khung ngang nhà công nghiệp không cầu trục

Kết cấu cơ bản của nhà công nghiệp không cầu trục là các khung ngang, liên hệ với nhau bằng hệ giằng: hệ giằng mái, hệ giằng cột, hệ sườn tường, các

xà gồ đỡ tôn…tạo nên khối không gian chịu lực Do độ cứng theo phương ngang nhà nhỏ hơn độ cứng dọc nên cho phép tách khung ngang để tính Khung ngang gồm cột (đặc hoặc rỗng), dàn mái (hoặc dầm đặc) và móng Việc chọn giải pháp khung ngang bao gồm việc xác định sơ bộ kích thước cơ bản của khung và bố trí khung trên mặt bằng

§1.1 Sơ đồ khung ngang

1 Khung ngang

Theo nhiệm vụ, thiết kế khung ngang nhà công nghiệp không cầu trục một nhịp bao gồm cột và dàn mái dạng tam giác (có thể có cửa mái) Vì là dàn tam giác nên liên kết giữa dàn và cột là khớp, cột khung có tiết diện không đổi Tường nhà thường bằng gạch, có thể kết hợp giữa tường gạch (xây cao khoảng 1~1,5 mét ở phía dưới) và quây tôn ở phía trên

Sơ đồ khung như hình 1.1: cột liên kết ngàm tại mặt móng, dàn mái đặt trên đỉnh cột nên chiều cao H của cột bằng chiều cao h (từ mặt nền đến đỉnh cột) cộng thêm phần chôn cột hchôn (thường lấy hchôn = 1~1,2m)

H = h + hchôn

Trên mặt bằng có kích thước khung là nhịp (L) và bước(B) Nhịp khung được lấy theo yêu cầu sử dụng, là khoảng cách giữa 2 trục định vị theo phương ngang; bước khung là khoảng cách 2 khung theo phương dọc nhà Thông thường, tường bao che được đặt bên ngoài cột, trục định vị theo phương ngang nhà được lấy qua trục tường gạch (hình 1.2a) hoặc khi tường bao che bằng tôn thì lấy qua mép ngoài của tiết diện cột (hình 1.2b)

Để tính nội lực của khung (mô men, lực dọc ,lực cắt), phải đưa sơ đồ thực

của khung về sơ đồ tính: cột được thay bằng thanh (có chiều cao bằng H, có độ

cứng EΙ) đi qua trọng tâm cột, liên kết ngàm tại mặt móng; dàn thay bằng xà

ngang có độ cứng (EA) tương đương đặt tại mức cánh dưới, liên kết khớp với

cột

Hình 1.1 Sơ đồ thực và sơ đồ tính

Do đó nhịp tính toán Lt của khung tùy thuộc vào cách đặt trục định vị sẽ tính

được khoảng cách hai trọng tâm cột, thiên về an toàn có thể lấy Lt= L

Tại hai đầu nhà, để có chỗ đặt cột sườn tường, thường bố trí khung đầu

hồi lùi vào 500 mm so với trục định vị

Dàn vì kèo là kết cấu đỡ mái của nhà Khi lợp mái tôn, dàn vì kèo được

chọn dạng sơ đồ tam giác và liên kết khớp với cột Hình dáng của dàn có thể

chọn theo sơ đồ nút đầu dàn nhọn (hình 1.3a) hoặc nút đầu dàn cao 450mm

(hình 1.3b,c,d,e,g,h) Nút đầu dàn nhọn sẽ khó cấu tạo và bản mã sẽ lớn Để

khắc phục khuyết điểm này, ta dùng kiểu nút đầu dàn cao 450mm; khi này thanh

Khoảng cách nút ở cánh trên thường lấy trong khoảng 1,2~1,5m ; độ dốc mái i ≥ 0,2 (i = tgα, α là góc nghiêng của mái) Do đó ở đoạn giữa dàn, để đảm bảo khoang 1,2m ta bố trí thêm hệ thanh bụng phân nhỏ (hình 1.3 e,g,h)

Hình 1.3 Các sơ đồ dàn vì kèo

2.1 Hệ giằng

Hệ giằng là bộ phận rất quan trọng của kết cấu nhà, chúng có các tác dụng:

- Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian cho nhà;

- Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi lên tường đầu hồi;

- Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột…

- Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công

Hệ thống giằng của nhà kho được chia làm hai nhóm:

2.1.1 Hệ giằng ở mái:

Hệ giằng ở mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dưới dàn trở lên Chúng bao gồm: hệ giằng cánh trên, hệ giằng cánh dưới và hệ giằng đứng (hình 1.4)

từ một thép góc hoặc thanh thép tròn, tiết diện thường lấy theo độ mảnh cho phép Các dàn còn lại được liên kết vào các khối cứng bằng xà gồ

Thanh chống dọc nhà dùng để cố định những nút quan trọng của dàn như nút đỉnh nóc (bắt buộc), nút đầu dàn, nút chân cửa trời Những thanh chống dọc này còn cần thiết để bảo đảm cho độ mảnh của cánh trên trong quá trình dựng lắp không vượt quá 220 nên phải làm bằng thép góc

b) Hệ giằng cánh dưới:

Hệ giằng cánh dưới cũng gồm các thanh chéo chữ thập và các thanh chống dọc (đặt trong mặt phẳng cánh dưới của dàn) Chúng được đặt tại các vị trí có giằng cánh trên, nghĩa là ở hai đầu khối nhiệt độ và ở khoang giữa nhà Nó cùng với giằng cánh trên tạo nên các khối cứng không gian bất biến hình Hệ giằng cánh dưới tại đầu hồi nhà dùng làm gối tựa cho cột sườn tường, chịu tải gió thổi lên tường hồi, còn gọi là dàn gió Tiết diện các thanh giằng cánh dưới cũng được chọn tương tự như thanh giằng cánh trên.Trong nhà công nghiệp không có cầu trục không cần bố trí hệ giằng cánh dưới theo phương dọc nhà

m sẽ làm hai lớp giằng chéo Khi bước cột lớn, để giảm độ mảnh của thanh giằng, hệ giằng cột được làm ở dạng cổng (hình 1.5) Thanh giằng chéo phía dưới liên kết với cột ở vị trí chân cột; đôi khi để tiện cho việc bảo quản, người ta liên kết tại mặt nền nhà Theo tiết diện cột, giằng cột khung nhà công nghiệp không có cầu trục được đặt tại vị trí giữa tiết diện

Hình 1.5 Bố trí hệ giằng cột a) hệ giằng chữ thập, b) hệ giằng cổng

Một hệ gồm có hai cột, hệ giằng cánh trên, cánh dưới, giằng đứng dàn và các thanh giằng cột tạo thành một khối cứng Trong một khối nhiệt độ, cần có ít nhất một khối cứng để các cột khác tựa vào khối cứng đó bằng các thanh chống dọc

Khối cứng phải đặt vào khoang giữa chiều dài của khối nhiệt độ để không cản trở biến dạng do nhiệt của các kết cấu dọc nhà Khi khối nhiệt độ quá dài, một khối cứng không đủ để giữ ổn định cho toàn bộ các khung thì dùng hai khối

cứng sao cho khoảng cách từ đầu hồi đến trục tâm cứng không quá 75m và khoảng cách giữa trục hai khối cứng không quá 50m

Trong hệ khung nhà công nghiệp không có cầu trục, có thể cho phép bố trí hệ giằng cột ở hai đầu hồi để truyền tải trọng gió đầu hồi một cách nhanh chóng Khi này thanh giằng chéo làm từ thanh thép tròn đường kính 20~25mm Các thanh này tương đối mảnh nên không gây ứng suất nhiệt độ đáng kể, các

xà gồ liên kết với khung bằng các lỗ hình ô van để có thể biến dạng tự do khi dãn nở

§1.2 Tính toán khung ngang

1 Tải trọng tác dụng lên khung ngang

Các tải trọng tác dụng lên khung ngang là: tải trọng thường xuyên do trọng lượng của kết cấu chịu lực, trần treo và kết cấu bao che, tải trọng tạm thời do hoạt tải sửa chữa mái, tải trọng gió

1.1.Tĩnh tải mái

a) Trọng lượng mái:

- Tôn lợp mái ; chiều dày của tôn lầy từ 0,3 mm đến 0,8 mm, bề rộng 900~1200mm; với trọng lượng riêng của thép là 7,85 tấn/m3 và do độ lượn sóng của tôn nên thiên về an toàn, lấy tải trọng tiêu chuẩn c

m

g do mái khoảng 6~10 daN/m2 mặt mái; hệ số độ tin cậy n = 1,1

- Trọng lượng xà gồ thép :Trọng lượng xà gồ gxago lấy theo tính toán

xà gồ Xà gồ thép có hai dạng: làm từ thép U cán nóng hoặc thép dập nguội

- Trọng lượng trần treo: trần thạch cao khoảng 15 daN/m2

b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng

Theo công thức kinh nghiệm:

L 2,1

d = α daN/m2 mặt bằng Trong đó : L- nhịp dàn (m); αd -hệ số trọng lượng bản thân dàn, lấy bằng 0,5 đến 0,7 với dàn nhịp 18 đến 30m; 1,2- hệ số kể trọng lượng các thanh giằng

c) Trọng lượng của kết cấu bao che:

Khi kết cấu bao che là tường gạch tự mang, trọng lượng của chúng coi như không tác dụng vào khung Nếu bước nhà lớn, phải bố trí thêm hệ sườn tường (gồm cột và dầm sườn tường) để đỡ tường sao cho diện tích mỗi mảng tường khoảng 12~18 m2 Khi kết cấu bao che là tôn thì phải dùng xà gồ đỡ tôn, trọng lượng tường tôn và xà gồ đỡ tôn gây lực nén và mô men uốn cho cột (do tôn, xà gồ đặt lệch tâm so với trục cột) Gần đúng cho phép bỏ qua mô men uốn lệch tâm này

1.2 Hoạt tải mái

Hoạt tải sửa chữa (mái tôn) tiêu chuẩn pc = 30 daN/m2; hệ số độ tin cậy n=1,3 Theo qui định, giá trị hoạt tải này phân bố trên mặt bằng nhà

1.3 Hoạt tải gió

Theo địa điểm xây dựng (vùng gió) tra bảng áp lực gió có giá trị áp lực gió tĩnh tiêu chuẩn W0 (ở độ cao 10m) Có 5 vùng gió (I,II,III, IV,V) trên lãnh thổ Việt nam; đối với vùng ảnh hưởng của bão được đánh giá là yếu (ký hiệu thêm chữ A sau số hiệu vùng gió), giá trị Wo được giảm đi 10 daN/m2 đối với vùng I-A, 12 daN/m2 đối với vùng II-A và 15 daN/m2 với vùng III-A Khi độ cao lớn hơn 10m thì phải nhân thêm với hệ số độ cao k (tuỳ theo dạng địa hình A, B,C) Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió n = 1,2

Tải trọng gió tác dụng lên khung gồm:

- Gió thổi lên mặt tường dọc, được chuyển về thành phân bố đều trên cột khung

- Gió trong phạm vi mái, từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên, được chuyển

về thành lực tập trung nằm ngang đặt tại cao trình cánh dưới vì kèo

Tải trọng gió phân bố lên cột được tính theo công thức:

- Phía đón gió: q = n.Wo.k.Ce.B daN/m ;

- Phía hút gió: q’ = n.Wo.k.Ce3.B daN/m

Trong đó B (m) là bước khung; Ce,Ce3 – hệ số khí động phía đón gió và phía hút gió lấy theo phụ lục 1

Trên mặt mái, hệ số k có thể lấy không đổi, là giá trị ứng với độ cao đỉnh mái Hệ số khí động ở hai mặt mái (Ce1 và Ce2) phụ thuộc vào góc dốc (α) và tỷ

số h1/L; khi hệ số này mang dấu dương thì chiều của Ce.Wo hướng vào mái (có phương vuông góc với mặt mái), khi mang dấu âm thì chiều gió hướng ra ngoài

Do phương của gió là vuông góc với mặt mái nên phân tích gió thành hai thành phần: thành phần ngang S gây chuyển vị ngang cho khung và thành phần đứng gây kéo hoặc nén cho cột

Lực tập trung nằm ngang của gió mái tính bằng công thức:

.h.C.B.k.W.nsin.l

C.B.k.W.n

S= o ∑ i mái α = 0 ∑ i i (daN) Lực gây kéo Ngió cho khung của gió bốc tác dụng ở nửa mái là:

2

L.C.B.k.W.ncos.C.l

B.k.W.n

Ngió = o mái e α = 0 e (daN)

Trong đó: hi là chiều cao của từng đoạn có các hệ số khí động Ci , lmái - chiều dài nửa mái

Khi hệ số khí động của hai nửa mái Ce1 và Ce2 khác nhau, hai cột khung

sẽ chịu lực kéo khác nhau

Khi mái nhà có góc nghiêng α >100và hệ số khí động có dấu âm thì ở phần gần đỉnh và phần mép mái có bề rộng 1,5m sẽ chịu thêm áp lực gió cục bộ (tăng gấp 1,5~2 lần) nên tại đây cần tăng cường liên kết tấm mái với xà gồ và cần có biện pháp gia cường cho xà gồ mái

2 Tính toán xà gồ mái

2.1 Xà gồ dùng thép cán nóng

Xà gồ là cấu kiện chịu uốn xiên nên tiết diện thường dùng là thép cán chữ

U (vì có độ cứng tương đối lớn theo cả hai phương) Thông thường dùng xà gồ đơn giản Gọi q là tải trọng tác dụng lên xà gồ do tĩnh tải và hoạt tải mái thì

)n.gg(

xago+

=

Trong đó:

- tải trọng g do trọng lượng tấm mái và hoạt tải mái pc

d)

cos

n.gn.p(g

c m p

c

α+

=(vì c

Do xà gồ có độ cứng quanh trục y-y là nhỏ nên người ta thường cấu tạo

hệ giằng xà gồ bằng thép tròn φ= 18~22 mm Trị số mô men uốn Mx và My:

8

B.qM

2 y

x = ,

My phụ thuộc vào số điểm giằng trên xà gồ (hình 1.6)

MW

M

γ

≤+

ở đây f và γc là cường độ tính toán của thép và hệ số điều kiện làm việc Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo thì kiểm tra theo công thức :

c y

y x

W.2,1

MW

.12,1

M

γ

≤+

=σ

Độ võng Δ của xà gồ kiểm tra theo công thức :

2 y

2 x

Trong đó:

y

3 c x x

I

E.384

B.q.5

I

E.384

B.q.5

Với trường hợp dùng một thanh giằng xà gồ ở giữa nhịp thì cần kiểm tra

độ võng của xà gồ tại điểm giữa nhịp (tại đó Δx = 0, chỉ có Δy lớn nhất) và tại điểm cách đầu xà gồ một khoảng z = 0,421.B/2 = 0,21B (tại đây có Δx lớn nhất):

I

E.384

B.q.1,3

B =Δ

Ngoài ra, cần kiểm tra xà gồ chịu tải trọng gió, hệ số khí động trên mặt mái lớn nhất Ce = - 0,7 (khi gió thổi vào đầu hồi nhà), tải gió có chiều theo trục y-

y (vuông góc với mặt mái) nên chỉ gây uốn quanh trục x-x Vì tải gió ngược chiều với tĩnh tải nên khi tính tải gió vào xà gồ cần phải trừ đi thành phần qy của tĩnh tải mái (hệ số độ tin cậy 0,9):

−α

cos

d.n.k.W.C

xago

c m o

e

8

B.qM

2 gió gió = ; c

x

gió

.W

x

3 c gió

Về mặt lý thuyết, cần kiểm tra bền của xà gồ với tổ hợp tĩnh tải, tải trọng gió và hoạt tải mái Thực tế sử dụng có thể bỏ qua tổ hợp này vì khi gió bão thường không có hoạt tải mái

Khi tấm mái được liên kết chặt vào xà gồ thì có thể coi như xà gồ không bị võng theo phương trục x (Δx=0), khi đó chỉ còn độ võng Δy

2.2 Xà gồ dùng thép dập nguội

Hiện nay trong xây dựng, xà gồ bằng thép dập nguội được sử dụng tương đối rộng rãi Người ta chế tạo bằng cách dập nguội bản thép mạ kẽm (có giới hạn chảy từ 450 daN/cm2), dày 1,5~2,4 mm, thành tiết diện hình chữ Z (đối xứng qua tim) hoặc chữ C (có một trục đối xứng) Các kích thước và đặc trưng hình học của hai loại xà gồ do hãng BHP sản xuất trình bày ở bảng 1.2 và 1.3

Khi uốn và dập nguội, cấu trúc tinh thể thép biến đổi, cả ứng suất chảy và ứng suất bền đều tăng cao, thép trở nên cứng hơn Việc tính toán xà gồ dập nguội tương đối phức tạp, theo lý thuyết thanh thành mỏng, vì sau khi ứng suất trong bản mỏng đạt giá trị tới hạn, tấm bị oằn nhưng không bị phá huỷ, vẫn còn khả năng chịu thêm lực Tải trọng đặt thêm vào sẽ gây ra sự phân bố lại ứng suất và cấu kiện vẫn chịu được tải trọng, do đó phải tính bề rộng hữu hiệu (nhỏ hơn bề rộng thực tế) của từng tiết diện

Để liên kết tấm mái vào xà gồ hiện nay có hai loại Loại phổ thông là bắt vít tự khoan, tự tạo ren; loại liên kết này tạo nên độ cứng cho hệ thống tấm lợp

và phần nào tạo kiềm chế xoắn cho xà gồ Loại thứ hai, xuất hiện sau, dùng đai gắn: các đai này liên kết với xà gồ bằng 2 vít, khi này tấm tôn không liên kết trực tiếp vào xà gồ mà ấn chặt múi sóng cao của tấm tôn vào các đai (do đó đai ẩn kín trong sườn cao của tấm nên còn gọi là liên kết âm) Loại liên kết này cho phép tấm lợp di chuyển xoay và trượt (khi có biến dạng của xà gồ và co dãn nhiệt) Loại liên kết này tạo độ cứng bên không đáng kể nên xà gồ cần có giằng

để kiềm chế chuyển vị bên và kiềm chế xoắn

Hiện nay Việt nam chưa có quy phạm để tính các cấu kiện thanh thành mỏng nên sau đây xin giới thiệu phương pháp thực hành chọn xà gồ dập nguội của hãng BHP theo quy phạm của Úc (lưu ý rằng theo các tiêu chuẩn của các nước khác nhau, cách tính xà gồ dập nguội cũng khác nhau) Theo tài liệu này, tấm mái phải được bắt chặt vào xà gồ bằng các vít tạo ren; để tránh phá cục bộ cánh dầm, xà gồ không kê trực tiếp vào dàn mà đặt cách mặt thanh cánh 10mm, liên kết bằng bu lông cường độ cao vào chi tiết (con bọ) chờ sẵn (hình 1.7) Khi chịu tải trọng gió bốc, cánh trên xà gồ (được liên kết vào tấm mái) sẽ chịu kéo, còn cánh dưới chịu nén thì không được giằng Khi chịu tải thẳng đứng,

sự chịu tải sẽ ngược lại Gọi hai trường hợp chịu tải này là tải hướng ra và hướng vào xà gồ (hình 1.7) Kích thước cấu tạo liên kết xà gồ được lấy theo bảng 1.1

a) Cấu tạo liên kết xà gồ b) Tải hướng ra c) Tải hướng vào

Hình 1.7 Sơ đồ tải tác dụng trên xà gồ

Bảng 1.1 Kích thước cấu tạo liên kết xà gồ

kích thước danh nghĩa Tiết diện danh

nghĩa

t (mm) khe hở

đường kính lỗ

Bảng 1.2 Đặc trưng tiết diện -Tiết diện chữ C

Kích thước (mm)

Mô men quán tính

Tâm uốn (mm)

Trọng tâm (mm)

C10015 322,5 1,5 102 51 13,5 2,58 0,533 0,111 -40,01 16,08 C10019 408,5 1,9 102 51 14,5 3,25 0,667 0,141 -40,28 16,18 C15015 442,5 1,5 152 64 15,5 3,54 1,598 0,235 -46,82 18,40 C15019 560,5 1,9 152 64 16,5 4,46 2,009 0,297 -47,07 18,49 C15024 708,0 2,4 152 64 18,5 5,62 2,527 0,382 -47,93 18,82 C20015 555,0 1,5 203 76 15,5 4,44 3,509 0,393 -51,54 19,89 C20019 712,5 1,9 203 76 19 5,68 4,485 0,524 -53,56 20,80 C20024 900,0 2,4 203 76 21 7,15 5,659 0,675 -54,39 21,03 C25019 807,5 1,9 260 73 18,5 6,43 7,585 0,557 -48,46 18,10 C25024 1020,0 2,4 260 73 20,5 8,10 9,577 0,716 -49,21 18,39 C30024 1260,0 2,4 300 96 27,5 10,01 16,919 1,504 -65,97 24,99

Bảng 1.3 Đặc trưng tiết diện - Tiết diện chữ Z

Diện

Khối lượng mét dài

Để chọn xà gồ, dựa vào tải trọng tác dụng (daN/m) do tải thẳng đứng q (tải hướng vào - không bao gồm trọng lượng của xà gồ) hoặc do tải trọng gió (tải hướng ra) để tra các bảng sẽ có số hiệu và khoảng cách hai xà gồ Với tải trọng hướng ra, tiết diện xà gồ sẽ phụ thuộc vào số lượng điểm giằng xà gồ; khi tải trọng hướng vào (cánh trên chịu nén) thì không phụ thuộc vào số điểm giằng

Ví dụ 1.1:

Chọn số hiệu xà gồ của mái lợp tôn (dày 0,51 mm), dàn tam giác có góc nghiêng đầu dàn α=150, khoảng cách hai xà gồ theo phương ngang d=1,2m, bước dàn B= 6m ; áp lực gió tiêu chuẩn W0= 125 daN/m2, hệ số độ cao của áp lực gió tại cao trình đỉnh dàn k= 0,92, hệ số khí động ở mặt mái Ce = - 0,7

Vật liệu thép CCT34 có f =2100 daN/cm2; hệ số độ tin cậy γc = 1

Tải trọng tính toán tác dụng lên xà gồ do tải trọng tôn, hoạt tải và trọng lượng bản thân xà gồ:

(30.1,3 8,28.1,1).1,2 8,59.1,1 67,18

4,17259,0.18,67

2,1.2,1.92,0.125.7,0

0,9.(8,28.1,2 8,59).0,966 83,89

966,0

2,1.92,0.125.7,0

qc

Vì qgió > qy nên cần kiểm tra xà gồ chịu gió

Sử dụng một thanh giằng xà gồ φ =20 mm đặt ở giữa nhịp xà gồ

Các giá trị mô men uốn:

Kiểm tra bền:

114246

,6

19588

,34

29200

=+

=

σ daN/cm2 < 2100 1 daN/cm2 Kiểm tra võng:

- Tính tải trọng tiêu chuẩn:

53,5459,82,1.966,0

830

1174.10.1,2.384

600.5267,0.5

600.1412,0

600.5442,0.1,3

1385

14149

5,4678

6.89,103

4,13438

,34

1174.10.1,2.384

600.8389,0.5

9,102,1.28,8.(

9,0966,0

2,1.92,0.125.7,0

1304.10.1,2.384

600.8189,0.5

3

Δ

Kết luận: dùng xà gồ C12, vít bắt tôn: 6~8 chiếc /m2

b) Dùng xà gồ dập nguội:

Từ giá trị tải trọng gió (có chiều hướng ra khỏi mái) qgió = 1,039 kN/m, nhịp

6000 mm và theo sơ đồ có một thanh căng ở giữa, tra bảng S200 sẽ có số hiệu

xà gồ C20015 (xem phụ lục 3)

3 Tính nội lực khung

Từ sơ đồ tính, dùng các phương pháp của cơ học kết cấu (phương pháp lực hoặc phương pháp chuyển vị) để tìm nội lực khung cho từng trường hợp tải trọng rồi tiến hành tổ hợp nội lực

- Với tải trọng thẳng đứng tác dụng trên mái (tĩnh và hoạt tải mái): vì là khung một nhịp nên thường cấu tạo để điểm đặt của phản lực mái đặt đúng trọng tâm tiết diện cột Do đó tĩnh tải và hoạt tải mái (chất toàn bộ trên mái) chỉ gây lực dọc N (nén) cho cột

2

L.B)

qn.p(

N= c p + m Trong đó qmlà tổng tải trọng mái tính toán (do tấm mái, xà gồ, trọng lượng dàn giằng qui ra mặt bằng nhà)

- Với tải trọng gió: gần đúng, có thể coi xà ngang có độ cứng là vô cùng (EA = ∞)

Thường dùng phương pháp chuyển vị để tìm nội lực Khung có một bậc siêu tĩnh, ẩn số là chuyển vị ngang Δ ở đỉnh khung Hệ cơ bản như hình 1.8 bằng cách đặt thêm liên kết loại một ngăn cản chuyển vị ở đỉnh cột

Phương trình chính tắc : r11.Δ + R1P = 0

trong đó r11 và R1P là phản lực (lực trục) ở liên kết thêm vào do chuyển vị

Δ =1 và do tải trọng gió gây ra trong hệ cơ bản

Hình 1.8 Hệ cơ bản và các biểu đồ mô men

Để tìm r11, cho Δ =1 và vẽ biểu đồ mô men đơn vị M1, giá trị mô men ở chân cột bằng 2c

H

E3

= , lực cắt 3c

H

E3

3

c 11

H

.E6H

E3.2

A = và

8

H.q

M0 , 2

B = Lực cắt ở đỉnh cột trái và đỉnh cột phải trong hệ cơ bản

R

−

=

Cuối cùng tìm được mô men và lực cắt của khung:

Mô men của khung: 0

P

1 MM

M= Δ+ ;

Lực cắt của khung: 0

P

Q.Q

Trọng lượng tôn và xà gồ mái: 18 daN/m2 mái, trần treo thạch cao 15 daN/m2, ng= 1,1

Địa điểm xây dựng: ngoại thành Hà nội, vùng tương đối trống trải

- hoạt tải mái pc = 30 daN/m2, np = 1,3

* Tính tải gió tác dụng lên cột và mái:

Địa điểm xây dựng tại Hà nội, áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 95 daN/m2, vùng tương đối trống trải (địa hình B), tra bảng có được hệ số kể đến sự thay đổi áp lực k:

- tại đỉnh cột k ≈ 0,98, tại đỉnh mái k = 1,05

Dựa vào tỉ số H/L = 9/21 = 0,428 và tỉ số 65/21 = 3,095 , góc α = 200 tra bảng có các hệ số: Ce = +0,8; Ce3 = -0,5; Ce1 = -0,4; Ce2 = -0,4

Gió tác dụng lên cột:

- phía gió đẩy : q = 1,2.95.0,98.0,8.6,5 = 580,944 daN/m

- phía gió hút : q’ = 1,2.95.0,98.0,5.6,5 = 363,09 daN/m

Gió tác dụng trên mái:

- thành phần ngang ở nửa mái:

- Do tải trọng trên mái và tường :

Tải trọng mái qui ra mặt bằng nhà (do trọng lượng xà gồ, tôn; trọng lượng bản thân dàn giằng, trần treo):

2,541,1.151,1.12,159397,0

1,1.18

21.5,6.2,54

Nt

- Do hoạt tải mái:

75,26612

21.5,6.3,1.30

Nh

Lực nén do trọng lượng tường tôn (cao 7m):

Ntư = 1,1.12.7.6,5 = 600,6 daN Tổng lực nén cột:

Nm = 3699,15 + 2661,75 + 600,6 = 6961,4 daN

- Do tải trọng gió

Tính hệ số của phương trình chính tắc:

r11 = 6.EΙc/H3 ;

( ) H

8

1,283286

,118886

,1188H

.09,363944,580.8

3

I

E

H.59I

E.6

H.8

)H.1,2832

−

=Δ Giá trị mô men và lực cắt ở chân cột trong hệ cơ bản:

2 2

o

A H 72,618.H

8

944,580

B H 45,38.H

8

09,363

H.09,363H.944,580.8

.618,249H

.618,72I

E

H.59.H

I

E.3

c

4 2

c

78,18012H

.38,222H

.38,45I

E

H.59.H

I

E.3

c

4 2

c

81,4860H

.09,540H.09,363I

E

H.59.H

I

E.3Q

c

4 3

c

Lực dọc trong cột N = Nm + Ngió = 6961,4 – 3267,81 = 3693,59 daN

Lực dọc (nén) của cột do tĩnh tải (3699,15+600,6 = 4299,75 daN) lớn hơn lực kéo do gió (3267,81daN) nên cột không bị kéo nhổ

4 Tính nội lực dàn

Tải trọng trên mái được đưa về thành lực tập trung đặt tại các nút dàn; giá trị của lực bằng giá trị tải nhân với diện chịu tải Giả thiết các nút dàn là khớp nên trong các thanh dàn chỉ có lực dọc kéo, nén Để tìm nội lực của thanh dàn, dùng các phương pháp của cơ học kết cấu như phương pháp tách nút, phương pháp mặt cắt, phương pháp vẽ giản đồ Crêmôna, dùng chương trình tính của máy tính PC Khi có tải trọng tập trung đặt ở ngoài nút, chúng sẽ gây mô men uốn cục bộ cho thanh cánh, giá trị mô men tính gần đúng bằng 90% của mô men khi coi khoang dàn là dầm đơn giản

Phải tính nội lực của thanh dàn do từng trường hợp tải trọng: tĩnh tải mái, hoạt tải mái (chất toàn bộ trên mái) và gió tác dụng trên mái Sau đó tiến hành tổ hợp nội lực để tìm ra lực tính toán dùng để chọn tiết diện thanh Hai hoạt tải tác dụng lên dàn (hoạt tải sửa chữa mái và gió) có chiều ngược nhau nên nội lực

mái hoặc do gió) Theo qui định, khi kể đến gió bốc, hệ số độ tin cậy của tĩnh tải mái lấy bằng 0,9 (không phải hệ số tổ hợp của tổ hợp cơ bản 2), tức là lấy nội lực do tĩnh tải mái (với hệ số độ tin cậy ban đầu n=1,1) chia cho 1,1 rồi nhân với 0,9

Vì dàn kèo đối xứng nên chỉ cần lập tổ hợp cho các thanh ở một nửa dàn,

do đó phải xét trường hợp gió tác dụng từ trái sang phải và gió tác dụng từ phải sang trái (khi hệ số khí động trên hai nửa mái khác nhau) Theo TCXD 2737-

1995, hệ số khí động trên các mặt mái khi gió thổi vào đầu hồi nhà là Ce = - 0,7

* Cách vẽ giản đồ Crêmôna:

- Bước 1 : vẽ chính xác sơ đồ dàn theo tỷ lệ nào đó (chung một tỷ lệ cho

cả hai phương ngang và phương đứng); nếu vẽ sai sơ đồ dàn (không theo tỷ lệ) thì kết quả nội lực sẽ sai;

- Bước 2: vẽ các lực đặt tại nút;

- Bước 3: tính phản lực gối bằng cách lấy mô men của các lực với gối trái

và gối phải sẽ có phản lực ở gối phải và gối trái;

- Bước 4: ghi ký hiệu các miền, mỗi miền bên trong dàn giới hạn bởi 3 thanh dàn, miền bên ngoài dàn giới hạn bởi hai lực Thông thường các miền bên trong ghi bằng số 1,2,3,4… các miền ngoài ghi bằng chữ a,b,c,d…Như vậy mỗi lực đặt tại nút dàn sẽ được đọc bằng hai chữ ở hai miền ở sát với lực (ví dụ ab,bc…), nội lực của thanh được đọc bằng hai số ở hai miền bên cạnh thanh (ví

dụ 12, 23, a1,d3…);

- Bước 5: trên trục có phương cùng với phương ngoại lực, lần lượt đặt các véc tơ lực ab, bc, cd…theo tỷ lệ tùy chọn Chiều của véc tơ lực theo chiều tác dụng của lực;

- Bước 6: vẽ giản đồ bằng cách bắt đầu từ nút có hai thanh, xuất phát từ các điểm đã biết của véc tơ ngoại lực, kẻ đường song song với véc tơ lực của hai thanh dàn, tức là kẻ đường song song với hai thanh dàn, hai đường này sẽ cắt nhau tại một điểm để đa giác lực khép kín Tiếp tục vẽ như thế với nút thứ hai (có 2 thanh chưa biết) cho đến hết các nút dàn;

- Bước 7: đọc giá trị nội lực thanh Véc tơ nội lực thanh nào đó phải đọc theo chiều kim đồng hồ quanh nút mà nó qui tụ, giá trị bằng khoảng cách giữa 2 điểm trên giản đồ nhân với tỷ lệ của lực; dấu của nó lấy dấu dương nếu chiều véc tơ lực hướng ra khỏi nút qui tụ thanh đó, lấy dấu âm nếu chiều véc tơ hướng vào nút

Ví dụ 1.3:

Xác định nội lực tính toán cho các thanh của dàn tam giác có nhịp L = 18m; góc nghiêng đầu dàn α = 150; bước dàn B=6m; áp lực gió tiêu chuẩn W0 = 95daN/m2, dạng địa hình B; cao trình đỉnh mái Hđỉnh dàn = 8m Vật liệu thép CCT34 có f = 2100 daN/cm2; hệ số độ tin cậy γc = 1

Trọng lượng tôn, xà gồ và hệ giằng: 18 daN/m2 mặt mái; trần treo thạch cao 15 daN/m2 mặt bằng

Lời Giải:

a) Lựa chọn sơ đồ hệ thanh bụng của dàn:

Trên cơ sở số liệu hình học ở trên ta có thể chọn sơ đồ dàn như hình vẽ dưới đây:

Hình 1.9 Sơ đồ dàn cho ví dụ 1.3 b) Xác định tải trọng tác dụng trên dàn:

b.1 Tải trọng thường xuyên: còn được gọi là tĩnh tải, bao gồm trọng lượng các

lớp mái (gm) và trọng lượng các kết cấu mái (gd)

* Trọng lượng các lớp mái: tôn, xà gồ và hệ giằng:

gtcm = 18 daN/m2 mặt mái (khi đưa về tải trọng tập trung tại nút cần lưu ý đến góc nghiêng của mái)

Tải trọng tính toán được lấy với hệ số vượt tải trung bình ng=1,1 ta có:

gm = 18.1,1 = 19,8 daN/m2 mặt mái

* Trọng lượng bản thân của dàn:

gd = 1,2.ng.αd.L (αd hệ số trọng lượng bản thân dàn lấy bằng 0,6)

gd = 1,2.1,1.0,6.18 = 14,26 daN/m2 mặt bằng

* Tải trọng thường xuyên tại nút dàn:

g = (gm/cosα + gd) = (19,8/cos150 + 14,26) = 34,76 daN/m2 mặt bằng

Theo sơ đồ cấu tạo dàn với khoảng nút cánh trên được chia đều d = 1,5m nên ta

có tải trọng thường xuyên tập trung tại nút dàn:

* Hoạt tải sửa chữa mái:

Hoạt tải sửa chữa mái được lấy theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, với mái nhẹ ptc = 30 daN/m2 mặt bằng

Tải trọng tính toán được lấy với hệ số vượt tải np=1,3 ta có:

Hoạt tải sửa chữa mái có thể có trên nửa trái, nửa phải hoặc trên cả dàn Với sơ

đồ dàn tam giác chỉ cần tính với hoạt tải trên toàn dàn

Từ đó ta có sơ đồ hoạt tải sửa chữa mái tác dụng trên dàn như hình vẽ dưới đây:

Hình 1.11 Sơ đồ hoạt tải sửa chữa mái tác dụng trên dàn

Phản lực đầu dàn:

W0 - Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn, theo đề bài W0 = 95daN/m2

n - hệ số độ tin cậy của tải trọng gió (hệ số vượt tải), n = 1,2

k - hệ số kể đến sự thay đổi của áp lực gió theo chiều cao và dạng địa hình được lấy theo TCVN 2737-1995, để đơn giản và an toàn hơn lấy k theo cao trình đỉnh mái Hđỉnh dàn = 8m -> k = 0,952 (bảng 5, TCVN 2737-1995)

Ci - hệ số khí động của mặt phẳng chịu tác dụng của tải trọng gió được lấy theo TCVN 2737-1995 Do bài toán được dùng để xác định nội lực dàn nên hệ số Ci

được lấy lớn nhất theo trường hợp gió thổi dọc nhà, khi đó trên hai mặt mái đều được lấy Ci = -0,7 (sơ đồ 2, bảng 6, TCVN 2737-1995)

B - bước khung, theo đề bài B = 6m

W7 = W.(d/cosα)/2 = 455,8.(1,5/cos150)/2 = 353,91 y 354 daN

Từ đó ta có sơ đồ tải trọng gió tác dụng trên dàn như hình vẽ dưới đây:

- Với tải trọng thường xuyên (các Gi) tác dụng trên toàn dàn Dàn có sơ

đồ đối xứng và tải trọng đối xứng, chỉ cần vẽ cho nửa dàn đến khi xuất hiện tính chất đối xứng (xem hình vẽ)

- Với hoạt tải sửa chữa mái (các Pi) tác dụng trên toàn dàn Áp dụng đồ giải cho trường hợp các Gi, sử dụng tỉ số giữa hai tải trọng p/g ta sẽ thu được đồ giải cho trường hợp hoạt tải sửa chữa mái (xem hình vẽ)

- Với tải trọng gió (các Wi) cũng tương tự như trên, chỉ cần vẽ cho nửa dàn đến khi xuất hiện tính chất đối xứng (xem hình vẽ)

Hình 1.13 Đồ giải Crêmona do tĩnh tải

Hình 1.14 Đồ giải Crêmona do hoạt tải sửa chữa mái

Hình 1.15 Đồ giải Crêmona do tải trọng gió

Kết quả tính toán nội lực các thanh dàn được ghi thành bảng như dưới đây Do

dàn có sơ đồ đối xứng nên chỉ cần lập cho các thanh nửa dàn trái

Hình 1.16 Sơ đồ ký hiệu thanh dàn

c.2 Tổ hợp nội lực:

Việc tổ hợp nội lực được tiến hành bằng cách cộng các giá trị có dấu thích hợp

do các tải trọng tạm thời với trị số do tải trọng thường xuyên theo bảng nội lực

để được trị số lớn nhất về kéo và nén Nguyên tắc tổ hợp được áp dụng theo

quy định trong TCVN 2737-1995

Nội lực tính toán của thanh dàn sau khi tổ hợp được lấy theo bảng dưới đây

Bảng tổ hợp nội lực các thanh dàn

Nội lực tính toán - daN

§1.3 Tính toán cột

1 Chiều dài tính toán của cột

Trong mặt phẳng khung lx : Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung của cột nhà một nhịp (tiết diện không đổi) lấy bằng 2.H

Ngoài mặt phẳng khung ly : Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung ly

bằng khoảnh cách hai điểm giằng cột

Cho tiết diện chữ Ι thì

( )

f

E 1,036

M)

8,2

~2,2(25,1

NA

c yc

Dựa vào Ayc và các điều kiện cấu tạo trên để định ra kích thước tiết diện cột và kiểm tra tiết diện vừa chọn về bền và ổn định ( tổng thể và cục bộ)

Kiểm tra ổn định tổng thể cột theo hai phương: trong mặt phẳng uốn (quanh trục x-x) và ngoài mặt phẳng uốn (quanh trục y-y)

* Ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung kiểm tra theo công thức:

c e

.A

N

γ

≤ϕ trong đó ϕe – tra theo bảng II.2 phụ lục II (sách Kết cấu Thép), phụ thuộc

độ mảnh qui ước λx và độ lệch tâm tính đổi me của cột ( me = η.m – m độ lệch tâm tương đối m = e/ρ):

c e

W

A.N

M

e

ρη

MA

N

γ

≤Ι

±

=

trong đó y- khoảng cách từ trục x đến mép tiết diện (y=h/2 với tiết diện đối xứng);

An , Ιnx- diện tích tiết diện thực và mô men quán tính của tiết diện thực đối với trục x-x

* Ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung kiểm tra theo công thức:

c y

.A c

ϕ

=σ

Trong đó hệ số c kể đến ảnh hưởng của mô men uốn Mx và hình dáng tiết diện đến ổn định của cột theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn (phương ngoài mặt phẳng uốn) Để tính hệ số c, cần tính giá trị mô men M là giá trị mô men ở chân cột (nhưng không nhỏ hơn mô men ở tiết diện cách ngàm 1/3 chiều dài cột) Tính độ lệch tâm tương đối mx

A

W.N

c

α+

β

= Khi mx ≥ 10 :

b

y

x.m1

1c

ϕ

ϕ+

=

Khi 5 〈 mx 〈 10 : c = c5.(2-0,2.mx)+c10.(0,2.mx-1)

Các hệ số α, β, ϕb – theo chỉ dẫn sách tiêu chuẩn thiết kế Kết cấu Thép

Hệ số uốn dọc ϕy đối với trục y-y của tiết diện tra bảng, phụ thuộc độ mảnh λy= ly/iy

Khi

f

E.14,3c

y〉λ =

λ , tiết diện chữ Ι có hai trục đối xứng, yêu cầu c < cmax

2 2

max

h.N

M

16)1(1

2c

−+δ+

h.A

Ι+Ι

=

y 2 c

t h.A.156,0

=

i i

t 0,433 b t

ở đây: bi và ti là bề rộng và chiều dày các bản (cánh, bụng) của tiết diện;

hc là khoảng cách giữa trục hai cánh

* Kiểm tra ổn định cục bộ:

Ổn định cục bộ của bản cánh cột phải được thoả mãn ngay từ khi cấu tạo tiết diện ban đầu như đã nêu ở trên

Ổn định cục bộ của bản bụng cột tiết diện chữ Ι: tỷ số giữa chiều cao tính toán và chiều dày bản bụng hw/tw không được vượt quá giới hạn sau:

Khi m = 0:

f

E 15,03,1t

MA

NΙ+

=

x

y

MA

NΙ+

=

w

w.ht

42

E)

1.2(

35,4t

h

2 2

w

β+α+α

−σ

−α

=

α 1,4.2 1 Khi 0,5 < α < 1, nội suy tuyến tính giữa các giá trị được tính với α= 0,5 và

Nếu giá trị thực tế của hw/tw vượt quá [hw/tw] thì coi như phần bản bụng ở giữa tiết diện coi như bị mất ổn định, không tham gia chịu lực; khi đó phải kiểm tra lại ổn định tổng thể cột với diện tích A, mô men quán tính Ι … chỉ gồm hai bản cánh và hai phần bản bụng tiếp giáp với hai cánh, mỗi phần rộng 0,85.tw.[

hw/tw]

Khi bản bụng cột có hw/tw ≥

f

E.3,

2 thì phải gia cường bằng các sườn cứng ngang đặt cách nhau (2,5~3).hw, kích thước sườn ngang:

M = 31000 daNm; N = 5200 daN; V = 4800 daN

Chiều dài cột H=8m; chiều dài tính toán của cột: trong mặt phẳng khung lx = 16m, ngoài mặt phẳng khung ly= 4m (bố trí giằng cột làm 2 lớp và các thanh chống dọc) Vật liệu thép CCT34 có f =2100 daN/cm2 (khi chiều dày t ≤ 20 mm),

hệ số điều kiện làm việc γc= 1

Lời giải:

* Sơ bộ chọn tiết diện cột

Chọn tiết diện cột dạng chữ H đối xứng Chiều cao tiết diện cột h chọn trong khoảng (1/10~1/20)H, chọn h= 40 cm

Diện tích yêu cầu của tiết diện:

5200.40

3100000

7,225,1.1.2100

- bản bụng: chiều dày tw = 0,8 cm, chiều cao hw = 37,6 cm

Diện tích tiết diện: A = 2.30.1,2 + 0,8.37,6 = 102,08 cm2

* Kiểm tra tiết diện vừa chọn:

Trọng lượng bản thân cột Gc = 1,1.102,08.10-4.78,5.8 = 7,0517 kN

(hệ số 1,1 kể đến trọng lượng các chi tiết cấu tạo của cột)

Lực dọc tính toán N = 5200 + 705,17 = 5905,17 daN

Độ lệch tâm của lực dọc: e = 31000 : 5905,17 = 5,25 m = 525 cm

Các đặc trưng hình học:

39,3065012

6,37.8,2940

08,102

39,30650

6,540112

8,0.6,3712

30.2,1

08,102

6,5401

52,153240

39,30650.2

33,17

1600

x = =

27,7

400

y = =λ

92,210.1,2

2100

33,

10.1,2

2100

08,102.525

a) Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng uốn:

Vì m > 20 (tức là ảnh hưởng của mô men lớn hơn rất nhiều so với ảnh hưởng của lực dọc) nên cột không cần kiểm tra ổn định mà chỉ cần kiểm tra bền trong mặt phẳng uốn theo công thức:

52,1532

310000008

,

102

17,

=

b) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng uốn:

Mô men để tính hệ số c: M =M= 31000 daNm

2100

10.1,2.14,3

6

λ > λy nên không cần tính cmax

Tính độ lệch tâm tương đối mx: mx = m, rõ ràng mx > 10 nên hệ số c tính theo công thức:

b

y

x.m1

1c

ϕ

ϕ+

Ở đây: hệ số ϕy là hệ số uốn dọc khi coi cột nén đúng tâm, hệ số ϕd là hệ

số kiểm tra ổn định tổng thể dầm khi coi cột là dầm

Tính ϕy: vì λy =1,74< 2,5 nên

2100.53,5073,01

.E

f.53,5073,0

f f

3 w 2

f f

w o

t

b

t

a1.b.h

t

l

8 ; với lo = 4 m (khoảng cách hai điểm giằng dọc cột) ; hf – khoảng cách trọng tâm hai bản cánh: hf = 38,8 cm; a = 0,5.hf = 19,4 cm;

2,1.30

8,0.4,191.30.8,38

8,0.4008

3 2

40.39,30650

6,5401

304,2f

E.l

h

2 2

o x

Ιψ

=ϕVậy ϕb = 0,68+0,21.ϕ1 ≤ 1; ϕb = 0,68+0,21.4,06 = 1,53 Lấy ϕb=1

1

845,0.97,341

,102.845,0.0327,0

17,

10.1,2)

92,2.1,036,0(t

8,030t

bf

o = − = < 20,6 Bản cánh ổn định cục bộ

Ổn định cục bộ của bản bụng: vì cột có mô men uốn trong mặt phẳng có

độ cứng lớn nhất (Ιx > Ιy) và điều kiện ổn định tổng thể của cột được quyết định bởi điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn nên cần phải tính hệ số α và ứng suất tiếp trung bình τ

Ứng suất pháp tại mép biên bản bụng:

3,19592

6,37.39,30650

310000008

,102

17,5905

=+

=

6,18432

6,37.39,30650

310000008

,102

17,5905

94,13

,1959

)6,1843(3,1959

=

−

−

=α

Ứng suất tiếp trung bình: 159,6

8,0.6,

6,159)

194,1.2.(

4,1)

1.2.(

4,

σ

τ

−α

,0.494,194,12.3,1959

10.1,2)

194,1.2(

35,

4

t

2 2

6 w

++

hw/tw = 47 < 72,7

2100

10.1.2.3,2

6

= ; không cần đặt sườn ngang

2.2 Thiết kế cột rỗng

Cấu tạo thân cột rỗng từ các nhánh (thường là bằng thép hình) đặt cách

xa nhau một khoảng rồi liên kết với nhau bằng bản giằng hoặc thanh giằng Trong nhà xưởng không có cầu trục, dạng phổ biến của cột rỗng là dùng bản giằng, nhánh từ hai thép chữ U (hình 1.18)