Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Kết Cấu Thép Theo AISC 360-16

Tài liệu nghiên cứu Thiết kế kết cấu thép của nhà công nghiệp một tầng, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM
• Đề tài: Thiết Kế Kết Cấu Thép Theo AISC 360-16 Tại Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP.HCM
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
• 1.1. Số liệu thiết kế
• 1.2. Kích thước khung ngang
• 1.3. Vai trò của hệ giằng
• 1.4. Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang
• 2. CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG, NỘI LỰC
• 2.1. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung
• 2.2. Nội lực khung và tổ hợp nội lực khung
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT
• 3.1. Xác định chiều dài tính toán
• 3.2. Kiểm tra tiết diện cột
• 3.3. Kiểm tra tiết diện tại chân cột
• 3.4. Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm
• 3.5. Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục x-X
• 3.6. Kiểm tra cột chịu nén uốn đồng thời
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ XÀ MÁI
• 4.1. Xác định chiều dài tính toán
• 4.2. Kiểm tra tiết diện xà mái
• 4.3. Kiểm tra tiết diện đầu xà
• 4.4. Xác định loại tiết diện
• 4.5. Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm
• 4.6. Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục x-X
• 4.7. Các độ bền uốn khả dụng
• 4.8. Kiểm tra dầm chịu uốn nén đồng thời
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế kết cấu thép theo AISC 360 16 tại GTVT

Tiêu chuẩn AISC 360-16, hay Specification for Structural Steel Buildings, là bộ quy phạm nền tảng do Viện Kết cấu Thép Hoa Kỳ (AISC) ban hành. Đây là tài liệu cốt lõi, được công nhận toàn cầu cho việc thiết kế và thi công các công trình thép. Tại Việt Nam, đặc biệt là trong môi trường đào tạo kỹ sư hàng đầu như Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM, việc giảng dạy và áp dụng tiêu chuẩn AISC ngày càng trở nên phổ biến. Điều này không chỉ giúp sinh viên tiếp cận với các phương pháp thiết kế tiên tiến mà còn đáp ứng yêu cầu của các dự án quốc tế. Việc thực hiện các đồ án môn học, điển hình như đề tài "Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng" của sinh viên Đinh Trọng Phúc, là minh chứng rõ nét cho định hướng này. Đồ án không chỉ là một bài tập học thuật mà còn là một công trình nghiên cứu thu nhỏ, áp dụng một cách bài bản các quy định của AISC 360-16 vào một công trình thực tế. Thông qua đó, các khái niệm phức tạp như phương pháp LRFD và ASD, cách xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng, hay quy trình kiểm tra ổn định kết cấu được cụ thể hóa. Quá trình này giúp sinh viên từ Khoa Công trình - ĐH GTVT TP.HCM nắm vững lý thuyết và có kỹ năng thực hành, sẵn sàng cho thị trường lao động yêu cầu chuyên môn cao. Việc sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu thép như SAP2000 trong đồ án cũng phản ánh xu hướng số hóa trong ngành, nơi các kỹ sư phải thành thạo công cụ để tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo độ chính xác.

1.1. Giới thiệu tiêu chuẩn AISC 360 16 và vai trò

Tiêu chuẩn AISC 360-16 là một hệ thống quy định toàn diện, bao gồm các yêu cầu về vật liệu, phương pháp thiết kế, tính toán các cấu kiện chịu lực, và thiết kế liên kết thép. Vai trò của nó là cung cấp một cơ sở kỹ thuật thống nhất, đảm bảo an toàn, hiệu quả và kinh tế cho các công trình sử dụng kết cấu thép theo tiêu chuẩn Mỹ. Đối với sinh viên và kỹ sư, việc nắm vững tiêu chuẩn này mở ra cơ hội làm việc trong các dự án lớn, có yếu tố nước ngoài, và nâng cao năng lực cạnh tranh chuyên môn.

1.2. Tầm quan trọng của việc áp dụng AISC tại ĐH GTVT TP.HCM

Việc tích hợp AISC 360-16 vào chương trình giảng dạy và các đồ án tốt nghiệp kết cấu thép tại Đại học GTVT TP.HCM có tầm quan trọng chiến lược. Nó giúp chuẩn hóa kiến thức của sinh viên theo tiêu chuẩn quốc tế, thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn ngành xây dựng hiện đại. Các giáo trình kết cấu thép ĐH GTVT được cập nhật liên tục để phản ánh những thay đổi trong tiêu chuẩn, đảm bảo sinh viên ra trường có đủ năng lực để tham gia vào các dự án thiết kế nhà xưởng thép hay nhà cao tầng phức tạp.

II. Thách thức chính khi thiết kế KCT theo AISC so với TCVN

Việc chuyển đổi từ hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) sang tiêu chuẩn AISC đặt ra nhiều thách thức cho kỹ sư và sinh viên. Thách thức lớn nhất nằm ở sự khác biệt về triết lý thiết kế và phương pháp luận. AISC 360-16 giới thiệu hai phương pháp chính là LRFD (Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng) và ASD (Thiết kế theo ứng suất cho phép), trong khi TCVN 5575:2012 chủ yếu dựa trên phương pháp trạng thái giới hạn. Phương pháp LRFD đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các hệ số tải trọng và hệ số sức kháng, vốn được xây dựng dựa trên các nghiên cứu xác suất phức tạp. Một thách thức khác là việc xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng. Tài liệu đồ án cho thấy, để tính toán tải trọng gió, cần tham chiếu TCVN 2737 nhưng phải áp dụng các hệ số khí động theo hướng dẫn của AISC, đòi hỏi sự kết hợp linh hoạt giữa hai hệ thống tiêu chuẩn. Hơn nữa, các yêu cầu về kiểm tra ổn định kết cấu, đặc biệt là ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của các cấu kiện thành mỏng, trong AISC thường chi tiết và nghiêm ngặt hơn. Điều này yêu cầu người thiết kế phải thực hiện các phân tích phức tạp hơn, thường phải có sự hỗ trợ của các phần mềm tính toán kết cấu thép chuyên dụng như ETABS hoặc SAP2000.

2.1. Phân biệt hai phương pháp thiết kế cốt lõi LRFD và ASD

Phương pháp LRFD (Load and Resistance Factor Design) dựa trên nguyên tắc đảm bảo sức kháng có hệ số của cấu kiện lớn hơn tổng tải trọng có hệ số tác động lên nó. Phương pháp này phản ánh chính xác hơn độ không chắc chắn của tải trọng và vật liệu. Ngược lại, phương pháp ASD (Allowable Stress Design) so sánh ứng suất thực tế do tải trọng tiêu chuẩn gây ra với một ứng suất cho phép. Đồ án môn học tại ĐH GTVT TP.HCM thường tập trung vào LRFD vì đây là phương pháp thiết kế hiện đại và phổ biến hơn trên thế giới.

2.2. Sự khác biệt cơ bản trong tổ hợp tải trọng với TCVN 5575 2012

So với TCVN 5575:2012, các tổ hợp tải trọng trong AISC 360-16 (thường kết hợp với tiêu chuẩn ASCE 7) có nhiều trường hợp hơn và các hệ số tải trọng cũng khác biệt. Ví dụ, tổ hợp cơ bản trong LRFD có thể là 1.2D + 1.6L, trong khi TCVN sử dụng các hệ số độ tin cậy khác nhau. Việc lựa chọn đúng tổ hợp nguy hiểm nhất để thiết kế dầm thép và thiết kế cột thép là một bước quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả cuối cùng.

III. Quy trình phân tích khung thép theo AISC 360 16 trên SAP2000

Ứng dụng phần mềm tính toán kết cấu thép là bước không thể thiếu trong quy trình thiết kế hiện đại. Đồ án tại ĐH GTVT TP.HCM đã sử dụng SAP2000 để mô hình hóa và phân tích khung ngang của nhà công nghiệp, tuân thủ nghiêm ngặt AISC 360-16. Quy trình bắt đầu bằng việc xây dựng mô hình hình học 2D cho khung ngang với các kích thước đã được tính toán sơ bộ. Vật liệu thép (ví dụ CCT34) với các đặc trưng cơ học như modul đàn hồi E và cường độ chảy fy được khai báo. Tiếp theo, các tiết diện cột và dầm, thường là tiết diện chữ I có sự thay đổi (tiết diện vát), được định nghĩa chính xác. Giai đoạn quan trọng nhất là gán tải trọng. Các trường hợp tải trọng riêng biệt được tạo ra, bao gồm tĩnh tải (trọng lượng bản thân, tải mái), hoạt tải mái, tải trọng cầu trục (áp lực đứng Dmax, Dmin và lực hãm ngang T), và tải trọng gió theo hai phương. Sau đó, các tổ hợp tải trọng theo phương pháp LRFD được thiết lập. Phần mềm sẽ tự động phân tích để tìm ra các cặp nội lực (mô men, lực dọc, lực cắt) nguy hiểm nhất tại từng tiết diện. Kết quả nội lực này là cơ sở để tiến hành kiểm tra và thiết kế cột thép và dầm thép trong các chương sau. Ngoài ra, việc kiểm tra chuyển vị ngang và đứng của khung cũng được thực hiện trực tiếp trên SAP2000 để đảm bảo công trình đáp ứng yêu cầu về điều kiện sử dụng.

3.1. Thiết lập mô hình và khai báo vật liệu theo tiêu chuẩn Mỹ

Trong SAP2000, người dùng cần chọn thư viện vật liệu và tiết diện theo tiêu chuẩn AISC. Việc khai báo đúng loại thép và các đặc trưng của nó là yếu tố tiên quyết để đảm bảo kết quả phân tích chính xác. Mô hình khung được dựng với các phần tử thanh (Frame elements), và các điều kiện liên kết (ngàm tại chân cột, liên kết cứng tại nút khung) được định nghĩa rõ ràng.

3.2. Gán các trường hợp tải trọng và tổ hợp nội lực theo LRFD

Việc gán tải trọng và tổ hợp tải trọng phải tuân thủ chặt chẽ các quy định. Tải trọng gió được tính toán và quy về tải phân bố trên cột và mái. Tải cầu trục được mô hình hóa thành các lực tập trung tại vai cột. Sau khi có các trường hợp tải đơn lẻ, các tổ hợp bao (Envelope) được tạo ra để tìm giá trị nội lực lớn nhất và nhỏ nhất, phục vụ cho việc kiểm tra tiết diện ở bước tiếp theo.

IV. Phương pháp thiết kế cột và dầm thép tuân thủ AISC 360 16

Sau khi có kết quả nội lực từ SAP2000, bước tiếp theo là kiểm tra khả năng chịu lực của các cấu kiện. AISC 360-16 cung cấp một quy trình chi tiết để thiết kế cột thép và thiết kế dầm thép. Đối với cột, cấu kiện chịu nén uốn đồng thời, việc kiểm tra phải dựa trên công thức tương tác. Trước hết, cần xác định khả năng chịu nén đúng tâm (φcPn) và khả năng chịu uốn (φbMn) của tiết diện. Khả năng chịu nén phụ thuộc vào độ mảnh của cột và được xác định thông qua ứng suất tới hạn oằn (Fcr). Khả năng chịu uốn phụ thuộc vào điều kiện giằng chống uốn xoắn bên và độ mảnh của cánh nén và bản bụng. Công thức tương tác trong Chương H của AISC sẽ kết hợp các hiệu ứng này để đảm bảo tiết diện đủ an toàn. Đối với dầm mái (xà mái), quy trình cũng tương tự nhưng trọng tâm là khả năng chịu uốn. Cần kiểm tra điều kiện ổn định kết cấu tổng thể (mất ổn định do uốn xoắn bên) và ổn định cục bộ (cánh và bụng bị oằn cục bộ). Đồ án đã thực hiện kiểm tra chi tiết tại các vị trí nguy hiểm như chân cột, vai cột, và nách khung, nơi có mô men uốn và lực dọc lớn. Các tính toán này cho thấy tiết diện đã chọn ban đầu là hợp lý và đủ khả năng chịu lực theo yêu cầu của tiêu chuẩn AISC.

4.1. Quy trình kiểm tra và thiết kế cột thép chịu nén uốn đồng thời

Quy trình thiết kế cột thép bao gồm các bước: (1) Xác định nội lực yêu cầu (Pu, Mu) từ phân tích kết cấu. (2) Tính toán khả năng chịu nén thiết kế φcPn. (3) Tính toán khả năng chịu uốn thiết kế φbMnx và φbMny. (4) Áp dụng công thức tương tác của AISC: Nếu Pr/Pc < 0.2, dùng công thức Pr/(2Pc) + (Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ 1.0. Nếu Pr/Pc ≥ 0.2, dùng công thức Pr/Pc + 8/9 (Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ 1.0. Đây là bước kiểm tra cốt lõi để đảm bảo an toàn cho cột.

4.2. Tính toán sức kháng uốn và kiểm tra ổn định cho dầm thép

Đối với thiết kế dầm thép, sức kháng uốn danh nghĩa Mn được xác định dựa trên trạng thái giới hạn có thể xảy ra: chảy dẻo, mất ổn định uốn xoắn bên (LTB), hoặc mất ổn định cục bộ của cánh nén (FLB) và bản bụng (WLB). Chiều dài không được giằng của cánh nén (Lb) là thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến LTB. Việc bố trí các xà gồ và hệ giằng mái hợp lý sẽ giúp tăng đáng kể khả năng chịu uốn của dầm.

V. Case Study Đồ án kết cấu thép theo AISC tại GTVT HCM

Đồ án "Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp một tầng theo AISC 360-16" là một case study điển hình về việc áp dụng kết cấu thép theo tiêu chuẩn Mỹ trong môi trường học thuật tại Việt Nam. Công trình có nhịp 18m, bước cột 7m và sử dụng cầu trục 16 tấn. Sinh viên đã thực hiện đầy đủ các bước từ việc lựa chọn sơ bộ kích thước, xác định tải trọng, mô hình hóa bằng SAP2000, đến kiểm tra chi tiết các cấu kiện. Kết quả phân tích từ đồ án tốt nghiệp kết cấu thép (môn học) này cho thấy các tiết diện cột và dầm được lựa chọn ban đầu đều thỏa mãn các yêu cầu khắt khe của AISC 360-16. Ví dụ, tiết diện tại chân cột được kiểm tra và cho kết quả tỷ số tương tác là 0.408 < 1.0, chứng tỏ cột đủ khả năng chịu lực. Tương tự, dầm mái cũng thỏa mãn điều kiện chịu uốn nén đồng thời. Ngoài việc thiết kế các cấu kiện chính, đồ án còn đề cập đến vai trò của hệ giằng trong việc đảm bảo ổn định kết cấu tổng thể và bố trí các liên kết bu lông cường độ cao hoặc liên kết hàn tại các vị trí quan trọng. Đây là bài học kinh nghiệm quý báu, giúp sinh viên Khoa Công trình - ĐH GTVT TP.HCM hiểu rõ sự liên kết giữa lý thuyết tiêu chuẩn và ứng dụng thực tế, đặc biệt trong bối cảnh các dự án thiết kế nhà xưởng thép ngày càng yêu cầu tuân thủ các quy phạm quốc tế.

5.1. Phân tích kết quả kiểm tra tiết diện từ đồ án mẫu

Các bảng tính toán trong thuyết minh đồ án cho thấy việc kiểm tra được thực hiện một cách chi tiết. Mỗi tiết diện nguy hiểm đều được xác định cặp nội lực tương ứng và so sánh với khả năng chịu lực tính toán theo AISC. Các thông số như chiều dài tính toán, điều kiện biên, và các hệ số liên quan đều được lựa chọn cẩn thận, thể hiện sự am hiểu sâu sắc về tiêu chuẩn của người thực hiện.

5.2. Vai trò của hệ giằng và các giải pháp thiết kế liên kết thép

Mặc dù đồ án tập trung vào khung chính, phần cấu tạo chung đã nhấn mạnh vai trò của hệ giằng mái và giằng cột. Chúng có tác dụng đảm bảo sự bất biến hình theo phương dọc nhà và giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng cho các cấu kiện chịu nén. Bên cạnh đó, các giải pháp thiết kế liên kết thép, dù không được tính toán chi tiết trong phạm vi đồ án này, là bước tiếp theo cực kỳ quan trọng để hiện thực hóa thiết kế từ bản vẽ ra thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG 1. Số liệu thiết kế: 1. Dữ liệu thiết kế: Thiết kế nhà công nghiệp một tầng, một nhịp bằng thép có cầu trục, mặt bằng hình chữ nhật.Tôn Mái la 2 Xà Gò Mái b — ee — == DAMCAU TRUC (DAM BON) lk L Ộ ọ Hinh 1.

Kich thước chính của khung Trong đó: - _ Chiều dài nhịp nhà L :18m - Sức trục Q :T6T - Cao độ đỉnh ray :8.7m - Khu vuc tinh gió :V.B -_ Chiều dải nhà : 60 m - Bước cột :68m - - Độ đốc mái :20 % - _ Cầu trục làm việc ở chế độ trung bình. - _ Hai móc cầu, móc câu mềm. - _ Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16 - Tai trong lấy theo TCVN 2737-2020: Tải trọng và tác động -_ Cột liên kết với móng ở cao trình +0.000 m, mái lợp bằng tôn. s* Xác định nhịp cầu trục: Do sức trục Q = 16 T và chiều đài nhịp nhà L = 18m Chọn nhịp cầu trục Lựu= 16.5 (m) SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 8 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN Tra catalouge cau trục ta CÓ: Bang 1.1 Số liệu cẩu trục Chiêu | k/c | Barong | K/cbanh| Tene | Trong | AP | AP Nhip Lk | cao câu d lượng | luongxe | lực lực Zmin cau trục xe Kx x | (m) trục Hk (mm) | B.

Vật liệu Chon các loại vật liệu cụ thể như sau: - Thép loai :CCT34 - Cường độ tính toán: fy = 22 KN/cm2 =220000 KN/m2, y, = 1 - Tôn mái và tôn tường: Tôn ASEM, dày 0.01 mm - Que hàn N42 hoặc tương đương: f¡ = 1800 (daN/cm? ) - Phương pháp hàn bán tự động, phương pháp kiểm tra thông thường. Tiêu chuẩn áp dụng — - TCVN 2737 — 1995: Tải trọng và tác động — Tiêu chuẩn thiết kẻ. - TCVN 5575 — 2012: Thiết kế kết cầu thép — Tiêu chuẩn thiết kế - Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16 1. Kích thước khung ngang 1.

Bồ trí lưới cột - Theo phương dọc nhà bố trí với bước 7 m, công trình có tổng công 12 bước giàn. - Theo phương ngang nhà bồ trí cột có nhịp: 18 m. - Công trình có chiều dài 70 m nhỏ hơn 200m nên không bồ trí khe nhiệt.9 6 VA |« | Âm: ý | | | | SSS SSS L + + + + +. + + + o © © © © © © © © 9 9 SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 9 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN Hinh 1.

Mat bang lưởi cột 1. Kích thước theo phương đứng - Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: Hy = Hx + b, Trong đó: + bu = 0,2m là khoảng cách khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang. + Hk=1140m là chiều cao của cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao nhất của câu trục). Độ võng giả thiết của xà mái f=200mm Do đó Ha = 1,14 +0,2 = 1,34m Chọn Ha = 1,34m - Chiều cao của cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = Hi + He + H3 Trong do: + H:=H;= 8.7m là cao trình đỉnh ray.

+ Ha=0 là khoảng cách phần cột chôn dưới nên, theo đề xem cột được liên kết với móng ở cao trình + 0,000 m. - Dam dan: +Chien cao cam dan » x 7 = (0.875)(m) 10° 8 =(n10 "8 voi B=6m là bước cột theo phương dọc nhà. + Bè rộng dầm dẫn b = (0.5) x hg, = (0,3 + 0,5) x 0,7 = (0,21 + 0,35)(m) Chọn b = 350mm. + Bề dày bản bụng: TT 2a) X =“(Ta x 0,7 = (0,007 + 0,01)(m) Đề đảm bảo điều kiện chồng gi, nên chọn t„ > 6 (mm).

Chon bé day ty = 10mm. + Bé day ban canh: SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 10 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN te= (2+ 5) xb = (L+ FZ) x 0,35 = (0,01 + 0,0125)(m) Chọn bề day t} = 12mm. - Chiều cao thực của cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dưới vì kèO: Ae = He + hae + hy Trong do: + h= 0,2 (m) là chiều cao của ray và đệm ray. - Chiều cao của phần cột dưới từ mặt móng đến mặt trên của vai cột: Hea = Hy — Nae — h- + H3 = H — He, = 10,04 — 2,24 = 7,Bm 1.

Kích thước theo phương ngang 1. Tiá diện cót †——† =T Hinh 1.3 Ki hiéu kích thước cột + Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: h= (= + ¬ xH= (= + = x12=(0,56+0.669)(m) Chon chiéu cao h = 560mm. +Bé rong tiết diện cột: ‘i = (0,3 + 0,5) xh = (0,3 + 0,5) x 0.56 = (0,168 + 0,28)(m) b=(2++)xH=(2++ G 58) (5 ›ạ) X 12 = (0,334 + 0,502)(m) Chọn bê rộng b = 400mm. + Bề dày bản bụng: tw=( + 5) xh=(n# ~) x 0,56 = (0,0056 + 0,008)(m) Dé dam bao diéu kién chéng gi, nén chon tw > 6 (mm).

SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 11 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN Chon bé day tw = 8mm. + Bề dày bản cánh: tr=_ (+ y1 „1 sa) xb =_ ( y1 + „122) x 0,4 _= (0.011 Vị+ 0,014)(m) Chon bé day t = 12mm. Vay tiết diện cột như sau: Tiết diện cột h (mm) b (mm) tw (mm) te (mm) dc Tai dinh cot 560 400 8 12 la. Tiết diện cột tại chân cột và đỉnh cột 1.

Tiết diện xà mái i] a TF N <= tw a 2 tw EEEẼ L¬—‡ p24} Hinh 1. Tiét điện xà mái tại mút khung và định khung + Chiêu cao tiết diện nách khung: L _ 18 hy = 0 _ 0,45m Chon h; = 600mm. + Bề rộng tiết diện nách khung: b = (0.18 + 0,45)(m) SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 12 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN Chon b = 400mm. + Chiéu cao tiét dién xa dinh khung: hy = (0,5 +1) xh, = (0,5 +1) x 0,6 = (0,3 + 0,6)(m) Chọn ha = 400mm.

+ Chiều dày bản bụng tiết diện: 1 1 {f= Zoo7 79)Xb = (appt =) x 600 = (6+ 8.57)(mm) ty 2 6(mm Chon tw = 8mm.29)(mm) Chon te = 12mm. + Vi tri thay đôi tiết điện xà mái cách đầu cột một đoạn: La = (0,35 + 0,4) x = = (0,35+ 0,4) x= = (315 + 3. Vậy tiết diện xà mái như sau: Tiết diện xà mái h(mm) | b(mm) t„ (mm) t (mm) Tại nách khung (đầu cột) 560 400 8 12 Cách đầu cột đoạn 4.500mm dénfae dinh 4 00 4 00 8 12 Hinh 1.6 3D tiét dién dam mdi thay déi tiét điện 1. Tiết diện vai cót + Khoảng cách từ trục định vị đến trục Tay của cầu trục: L-L 18-16.

Chon Lv =700 (mm) SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 13 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN Trong do: Ne la chiều cao tiết diện cột; khoảng cách từ trục ray đến mép ngoàải cùng của vai cột lay bang 100mm. Chon Ly = 700mm + Khoảng cách a từ mép ngoài cột tới trục định vị cột, phụ thuộc vào sức truc Q. ®© Khi sức trục Q <30T lay a= 0 e©_ Khi sức trục 30T <Q <75T lấy a = 250mm e©_ Khi sức trục Q> 75T lấy a = 500mm. Cau trục có sức trục Q=16T lấy a=0 tuy nhiên không thỏa điều kiện Zmin=180mm do đó chọn a = 190mm.

+ Kích thước tiết diện vai cột chọn sơ bộ theo các công thức kinh nghiệm như cột và dầm mái. - _ Chiều cao dầm tại điểm đặt lực cầu trục: h=350mm - _ Chiều cao dam tại vị trí liên kết với cột: h=600mm - _ Chiều rộng tiết diện dầm: b=400mm - _ Chiều dày bản bụng tiết diện dầm: t„= 8mm - _ Chiều dày bản cánh tiết điện dầm: t= 10mm Hình 1. Kích thước vai cột 1. Tiết diện cửa trời Thông thường, bề rộng cửa trời trong khoảng nhịp nhà và chiều cao cửa trời bằng một nửa bề rộng.

- Chiều cao tiết điện cột và dầm mái cửa trời 1a h= 200 (mm). SVTH: Đinh Trọng Phúc LỚP: CD20B MSSV:2051110386 Trang: 14 DAMH: KET CAU THEP THEO AISC GVHD: TS.NGUYEN VAN HIEN - Bề rộng bán cánh cột và dầm mái cửa trời là bf =100 (mm). - Bề dày bản bụng của cột va dam mái cửa trời là tw =8 (mm). - Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời tF =10 (mm).

Tiết diện dầm, cột cửa trời là: I-200 x 100 x 8 x 10. Vai trò của hệ giằng Hé giang la bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cau khong gian, có các tác dụng: - Báo đảm sự bắt biến hình theo phương dọc nhà 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 thôi lên tường đầu hồi, lực hãm cầu trục, động đất. - Bảo đảm ôn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho các cầu kiện chịu nén của kết cầu: thanh dàn, cột. - Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công.

Hệ giằng cột Dọc theo chiều dài nhà, hệ giằng cột được bố trí giữa khối nhà và ở 2 đầu hồi nhà để truyền tải trọng gió một cách nhanh chóng. Hệ giằng cột trên được bồ trí từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, hệ giang cột dưới được bồ trí từ mặt nền đến mặt dầm vai. Theo tiết diện cột, hệ giang cột được đặt vào giữa bản bung cột. Do sức trục Q = 16T nên ta chọn tiết diện thanh giằng làm từ thanh thép tròn $18.

Chon tiét diện thanh chống dọc nhà theo độ mảnh Amax < 200, chon 2C20. Khi bồ trí hệ giằng cột không được vượt quá các kích thước giới hạn sau: khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng gần nhất không lớn hơn 75 m, khoảng cách hệ giằng trong một khối nhiệt độ không lớn hơn 50 m (Mục LI. Hé giang mai Hé giang mai duoc bé tri & hai gian đầu nhà và ở chỗ có hệ giằng cột. Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng xiên và thanh chồng, trong đó yêu cầu cầu tạo thanh chống có độ mảnh 2„„„.

Thanh giằng xiên làm từ thép tròn tiết điện Q18, thanh chống chọn 2C20. Theo chiều cao tiết diện xà, giằng mái bồ trí lệch lên phía trên (đề giữ ôn định cho xà khi chịu tái bình thường — cánh trên của xà chịu nén). Khi khung chịu tải gió, cánh dưới của xà chịu nén nên phải gia cường bằng các thanh giằng chỗng xiên (liên kết lên xà go), cách 3 bước xà gồ lại bố trí một thanh chống xiên. Tiết diện thanh chống chon L50x5, điểm liên kết với xà gồ cách xà 800 mm.