Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD: Vũ Hoàng Hưng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI
BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
o0o
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP
THIẾT KẾ CỬA VAN PHẲNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
( ĐỀ SỐ 12 )
A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ :
• Bề rộng lỗ cống: L
o
= 10 m
• Cột nước thượng lưu: H
t
= 5.5 m
• Cột nước hạ lưu: H
h
= 0
• Cao trình ngưỡng:
∇
= 0
• Vật chắn nước đáy bằng gỗ, vật chắn nước bên bằng cao su hình chữ P
• Vật liệu chế tạo van:
- Phần kết cấu cửa: Thép CT3
- Trục bánh xe: Thép CT5.
- Bánh xe chịu lực: Thép đúc CT35└
- Ống bọc trục bằng đồng.
- Liên kết hàn : Que hàn E42
• Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: n
q
= 1.1 và của trọng lượng bản thân: n
g

= 1.1
• Độ võng giới hạn của dầm chính:
600
11
=
o
n
; của dầm phụ
250
11
=
o
n
(Tra bảng 4-1
trang 61 GT Kết cấu thép –ĐHTL).
• Cường độ tính toán của thép chế tạo van lấy theo thép CT3 Bảng 1-5 trang 10
Giáo trình Kết cấu thép:
- Ứng suất pháp khi kéo nén dọc trục: R
k,n
= 2140 daN/cm2.
- Ứng suất pháp khi uốn: R
u
= 2250 daN/cm2.
- Ứng suất cắt: R
c
= 1290 daN/cm2.
SVTH :Ngô Văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :1
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
B. NỘI DUNG THIẾT KẾ:
I. Bố trí tổng thể cửa van:

Để bố trí tổng thể cửa van cần sơ bộ xác định vị trí và các kích thước cơ bản
của dầm chính
Hình 1: Bố trí tổng thể của van phẳng.
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :2
HH HH
AA
Nh×n tõ h¹ luNh×n tõ h¹ luNh×n tõ thîng luNh×n tõ thîng lu
BB
cc cc
GG
Nh×n theo GNh×n theo G
ỏn mụn hc Kt cu thộp GVHD:V Hong Hng
1.
2. Thit k s b dm chớnh :
Thit k ca van phng trờn mt 2 dm chớnh.
Hỡnh 2: S v trớ dm chớnh.
* Xỏc nh nhp tớnh toỏn ca ca van:
- Chn khong cỏch t mộp cng ti tõm bỏnh xe: c = 0.25 m.
Nhp tớnh toỏn ca van l: L = L
o
+ 2c = 10 + 2
ì
0.25 = 10.5 m.
* Chiu cao ton b ca van l : H
v
= H
t
+
H
t

= 5,5 m: Chiu cao ct nc thng lu.
- vt cao an ton, s b ly = 0.3 (m).
H
v
= 5.5

+ 0.3 = 5.8 (m).
* V trớ hp lc ca ỏp lc thy tnh t cỏch ỏy van mt on :
Z =
3
H
=
5.5
3
= 1.83 m.
* Chn on cụng xụn phớa trờn a
1
- Theo yờu cu thit k: a
1


0,45
ì
H
v
= 0.45
ì
5.8= 2.61 m, chn a
1
= 2.6 m.

- hai dm chớnh chu lc nh nhau thỡ phi t cỏch u tng ỏp lc nc.
Vy khong cỏch hai dm chớnh l:
a = 2
ì
(H
v
- a
1
- Z) = 2
ì
(5.8 2.6 1.83) = 2.7 m.
SVTH :Ngụ vn Hunh 52CTL_3 Trang :3
0.0
2H
t
/3
Z = H
t
/3
W
h
v
Hình 2. Sơ đồ vị trí dầm chính
Bn mt
Dm trờn
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
* Đoạn công xôn phía dưới a
2

a

2
= H
v
– (a
1
+ a) = 5.8 – (2.6 + 2.7) = 0.5m.
* Khoảng cách từ dầm chính trên, dầm chính dưới đến tâm hợp lực: a
tr
; a
d
- Sơ bộ chọn : a
tr
= a
d
=
2
a
=
2.6
2
= 1.3 m.
 Lực tác dụng lên mỗi dầm chính.
- Tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn:
q
tc
= W/2 =
4
2
H
γ

= 10
×
2
5.5
4
= 75.625 kN/m.
- Tải trọng phân bố đều tính toán:
q = n q
tc
= 1.1
×
75.625= 83.189 kN/m.
Hình 3: Sơ đồ tính toán dầm chính.
 Xác định nội lực dầm chính: Mômen uốn tính toán lớn nhất:
M
max
=
22
0
L
Lq
×
×
-
8
2
0
Lq ×
=
83.189 10 10.5

2 2
×
×
-
2
83.189 10
8
×
= 1143.85 kNm.
 Lực cắt tính toán lớn nhất:
Q
max
=
2
0
qL
=
83.189 10
2
×
= 415.945 kN.
 Xác định chiều cao dầm chính: Dựa vào điều kiện kinh tế và điều kiện độ cứng đối
với dầm đơn, chịu lực phân bố đều, có tiết diện đối xứng:
- Theo điều kiện kinh tế: h
kt
=
3
ycb
Wk
λ

Trong đó: k = 1.5;
b
λ
= 120
yc
W
=
R
M
max
=
4
1143.85 10
2250
×
= 5083.78cm
3
.
→ h
kt
=
3
1.5 120 5083.78× ×
= 97.09cm.
- Theo điều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm:
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :4
0.25
Lo = 10m
0.25
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng

∑∑
∑ ∑
+
+
=
tc
q
tc
p
tctc
qnpn
qp
E
RLn
h
24
5
0
min
Trong đó: n
o
= 600, E = 2.1
×
10
6
daN/cm
2
q
tc
=75.625 kN/m, chọn n

p
= n
q
=1.1
→
2
min
6
5 2250 10.5 10 600 1
24 2.1 10 1.1
h
× × ×
= × ×
×
= 127.84 cm.
Do h
min
> h
kt
→h= h
min
=127.84 cm.
Chọn h = h
kt
= 130 cm.
→

h
b
=0.95 x 130 = 123.5 cm.

→

Chọn h
b =
124 cm. (bội số của 50 mm).
- Chiều dài bản bụng dầm chính

124
1,03
120
b b
b b
b b
h h
λ δ
δ λ
= → = = =
(cm),chọn
1(cm)
b
δ
=
.


2
415,945.10
1,5. 1,5. 0,4
.R 124.1290
b

b c
Q
h
δ
= = =
(cm)
Chọn
1(cm)
b
δ
=
- Xác định kích thước bản cánh:

0,02. 0,02.130 2,6(cm)
c
h
δ
= = =
,chọn
2,5(cm)
c
δ
=

- Vậy chiều cao chính xác của dầm là: h = h
b
+ 2.
c
δ
= 124 + 2.2,5 =

129(cm).
- Vậy kích thước sơ bộ của dầm chính là:
h = 129(cm) h
b
= 124(cm)


2,5(cm)
c
δ
=

2. Bố trí giàn ngang.
Để đảm bảo độ cứng ngang của cửa van, khoảng cách giữa các giàn ngang
B không nên lớn hơn 4m. Bố trí dàn ngang tuân theo điều kiện:
Bố trí các dàn ngang cách đều nhau.

10.5
2.625
4 4
L
B m= = =
< 4m
- Chọn B =2.65m
- Giàn ngang nằm trong phạm vi dầm chính không thay đổi tiết diện
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :5
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
- Số giàn ngang nên chọn lẻ để các kết cấu như dầm chính, giàn chịu trọng lượng
có dạng đối xứng. Ở đây bố trí 3 giàn ngang và 2 trụ biên
3. Bố trí dầm phụ dọc.

Dầm phụ dọc hàn chặt vào bản mặt và tựa lên các giàn ngang có thể tính
như dầm đơn, gối tựa là 2 giàn ngang và đỡ tải trọng của bản mặt truyền đến.
Dầm phụ được bố trí song song với dầm chính, càng xuống sâu dầm càng dầyvì
áp lực nước tăng. Dầm phụ chọn tiết diện chữ C đặt úp để tránh đọng nước.
Bố trí các dầm phụ dọc như hình 3.
Hình 4 : Bố trí các dầm dọc phụ.
4. Trụ biên.
Trụ biên ở hai đầu cửa van, chịu lực từ dầm chính, dầm phụ và lực đóng
mở van. Trụ biên gắn với gối tựa kiểu trượt hoặc bánh xe truyền lực lên trụ pin.
Các thiết bị treo,chốt giữ và móc treo cũng được nối với trụ biên. Tiết diện trụ
biên của cửa vantrên mặt thường có dạng chữ I. Để đơn giản cấu tạo chiều cao trụ
biên thường chọn bằng chiều cao dầm chính
5. Giàn chịu trọng lượng.
Giàn chịu trọng lượng bao gồm cánh hạ của dầm chính, cánh hạ của dàn
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :6
600500
5800
2.6 2.65 2.65 2.6
0.25
0.25
900
900
800
700
700700
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
ngang, được bổ sung thêm các thanh bụng xiên có tiết diện là các thép góc đơn
hoặc ghép.
6. Bánh xe chịu lực.
Để đóng mở cửa van cần bố trí kết cấu di chuyển cửa van bằng thanh trượt

hoặc bánh xe chịu lực. Bánh xe được bố trí ở mặt sau trụ biên, bánh xe bên và
bánh xe ngược hướng nên dùng bánh xe cao su để giảm chấn động.:
7. Bánh xe bên.
Để khống chế cửa van không bị dao động theo phương ngang và đẩy về
phía trước, người ta thường bố trí các bánh xe bên. Đôi khi người ta kết hợp
sử dụng bánh xe chịu lực đồng thời làm bánh xe bên.
8. Vật chắn nước.
Vật chắn nước hai bên và vật chắn nước được sử dụng vật liệu bằng cao su
bố trí ở hai bên và dưới đáy cống dạng củ tỏi.
II. Tính toán các bộ phận kết cấu van.
1.Tính toán bản mặt:
L × H
v
× δ
bm
Bản mặt được bố trí thành 4 dãy cột,chỉ cần tính cho cột có bề rộng là B (vì B có
bề rộng lớn nhất,bề rộng 2 cột bên nhỏ hơn B). Các ô dầm được tính toán như
hình chữ nhật chịu tải trọng phân bố.

+ Chiều dày bản mặt được xác đinh theo công thức:
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :7
Hinh 5
26,5
19
33.5
40,5
47
52,5
3
10,5

γH
a
b
I
III
IV
V
VI
II
VII
VIII
2650
900
900
800
700
700
600
700
500
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
δ
bm
=
2
6
tb
b u
a P
m R

α
× × ×
×

Trong đó:
- a: cạnh ngắn của ô bản mặt (m)
- b: cạnh dài của ô bản mặt (m)
- p
tb
: cường độ áp lực nước trung tâm ô bản mặt, KN/m
2
-
α
: hệ số phụ thuộc tỷ số cạnh dài/cạnh ngắn (bảng 7.1 tr.190 GT)
- m
b
: hệ số điều kiện làm việc,m
b
= 1,25
- R
u
: cường độ tính toán khi chịu uốn của vật liệu làm bản mặt.
+ Để tính toán ta lập bảng tính toán như sau :
ô Z
i
P
i
a (m)
b(m) b/a α P
tb

δ (m)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
(I)
0,3 0
0,9
2,65
2,94
0,0625
3
0,0018
0,9 6
(II)
0,9 6
0,9
2,65
2,94
0,0625
10,5
0,0034
1,8 15
(III)
1,8 15
0,8
2,65
3,31
0,0625
19
0,004
2,6 23
(IV)

2,6 23
0,7
2,65
3,78
0,0625
26,5
0.0042
3,3 30
(V)
3,3 30
0,7
2,65
3,78
0,0625
33,5
0,0047
4 37
(VI)
4 37
0,7
2,65
3,78
0,0625
40,5
0.0051
4,7 44
(VII)
4,7 44
0,6
2,65

4,42
0,0625
47
0,0048
5,3 50
(VIII)
5,3 50
0,5
2,65
5,3
0,0625
52,5
0,0042
5,8 55
Bảng 1
Từ bảng kết quả trên và xét đến điều kiện ăn mòn ta chọn chiều dày bản mặt:

bm
δ
= 8 mm
2. Tính toán dầm phụ dọc.
Dầm phụ truyền lực lên dàn ngang. Dầm phụ dọc được tính như dầm liên
tục hoặc dầm đơn tùy thuộc cách bố trí dầm phụ. Dầm phải thỏa mãn điều kiện
cường độ và độ võng. Ở đây tính theo sơ đồ dầm liên tục chịu tải trọng phân bố
đều. Các dầm phụ có cùng kích thước mặt cắt,tính toán với dầm phụ chịu tải
trọng lớn nhất.
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :8
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
Hình 6:
Hình 7: Dầm liên tục chịu tải trọng phân bố đều.

Ta có: q
i
= p
i
b
i
= p
i
2
dt
aa +

daN/cm
2
Trong đó:
- a
t
: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm trên nó.
- a
d
: Khoảng cách từ dầm đang xét đến dầm dưới nó.
- p
i
: Áp lực thủy tĩnh tại trục dầm thứ i (daN/cm
2
).
Chiều dài dầm phụ: L

= 10,5 m.
+ Ta tính cho dầm phụ dọc thứ 2.

Ta có: q
2
tc
=
2
(a )
2
tr d
a
p
+
×

P
2
: cường độ áp lực tại vị trí điểm đang xét.
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :9
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
P
2
=
2
10 0,6 6h
γ
× = × =
(KN/m
2
), a
tr
= 0,9 (m), a

d
= 0,9 (m).
 q
2
tc
=
(0,9 0,9)
6
2
+
×
(KN/m).
→ Ta có bảng kết quả tính toán như sau:
Dầm phụ
P
i
(kN/m
2
)
a
t
(m) a
d
(m) b
i
(m) q
i
(kN/m)
1 0 0 0,9 0,45 0
2 6 0,9 0,9 0,9 5,4

3 15 0,9 0,8 0,85 12,75
4 30 0,7 0,7 0,7 21
5 37 0,7 0,7 0,7 25,9
6 44 0,7 0,6 0,65 28,9
7 55 0,5 0 0,25 13,75
Bảng 2.
Từ bảng trên, ta thấy dầm số 6 là dầm chịu lực lớn nhất ( 28,9 kN/m ),
và cách mặt nước 4,4 m. Vậy ta tính toán cho dầm này.
* Vẽ biểu đồ momen cho dầm số 6 chịu tại trọng phân bố q,
(với q = 28,9 KN/m, L = 10,5 m).
Ta có hình vẽ:
Hình 8.
Biểu đồ momen:
Hình 9: biểu đồ momen.
* Mô men uốn lớn nhất trong dầm phụ dọc:
max
22,59( . ) 225900( . )M kN m daN cm= =

* Mô men chống uốn theo yêu cầu của dầm phụ dọc:
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :10
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
max
225900
100,4
2250
yc
u
M
W
R

= = =n
( cm
3
).
Từ W
yc
, tra thép định hình chữ [ (có xét đến bản mặt tham gia chịu lực), ta chọn
thép chữ [ số hiệu N
0
16a có các đặc trưng sau:
h = 16 cm b
c
= 68 mm z
o
= 2 cm
F = 19,5 cm
2
J
x
= 823 cm
4
W
x
= 103 cm
3
Vì dầm phụ hàn vào bản mặt nên phải xét đến bản mặt cùng tham gia chịu lực
(hình 6), bề rộng của bản mặt tham gia chịu lực với dầm phụ lấy bằng giá trị nhỏ
nhất trong các giá trị sau đây:
b≤ b
c

+ 2c = b
c
+ 2×25
bm
δ
= 6.8+ 2× 25× 0.8 = 46.8 cm
b≤ 0.5(a
t
+ a
d
) = 0.5(70 + 60) = 65 cm
b≤ 0.3B = 0.3× 265 = 79.5 cm
( B: nhịp dầm phụ )
→ Chọn b = 45 cm
* Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ghép
+/ F = F
c
+ F
bm
= 19.5 + 45 x0.8 = 55.5 cm
2
+/
( ) 45 0.8 (16 0.8)
5.45( )
2 2 55.5
bm bm
c
F h
y cm
F

δ
+ × × +
= = =
×

+/ J
x
= J
c
+ J
bm
=
c
x
J
+
2
cc
yF ×
+
12
3
bm
b
δ
+
2
)
2
(

cbm
y
h
b −
+
δ
δ
Hình 10.
= 823+ 19.5× 5.45
2
+
3
2
45 0.8 16 0.8
45 0.8 ( 5.45)
12 2
× +
+ × × −
= 1717.409 cm
4
+/ W
xn
=
1717.409
127.688
13.45
x
xn
J
y

= =
cm
3
*Kiểm tra dầm phụ đã chọn:
max
max
225900
127.688
xn
M
W
σ
= =
= 1769.156 daN/cm
2
< R
u
= 2250 daN/cm
2

* Kiểm tra độ võng:
3 3
max
6
0
5 5 28.6 265 1 1 1
384 384 2.1 10 1717.409 520.416 250
tc
x
f q B

B EJ n
×
= × = × = < =
× ×
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :11
y
c
y
x
o
x
b
b
c
δ
β
µ
β
µ
β
µ
h
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
KL: Tiết diện dầm phụ [N
0
16a đã chọn ở trên là hợp lý.
3. Tính toán giàn ngang.
a. Sơ đồ tính toán (hình 11).
- Dàn ngang truyền lực lên dầm chính nên dầm chính là gối tựa của giàn
ngang.

- Tải trọng: Giàn ngang chịu tác dụng của áp lực nước. Biểu đồ áp lực
thủy tĩnh có dạng hình tam giác .
Để xác định nội lực trong các thanh giàn ta phải đưa tải trọng về tác dụng
vào mắt giàn. Gọi các điểm nút là 1; 2; 3; 4; 5 ; 6 ứng với các lực P
i
.
Xác định P
i
theo nguyên tắc phân phối đòn bẩy, áp lực nước phân bố giữa
hai mắt giàn được chuyển thành lực tập trung P
i
đặt tại mắt giàn. Để đơn giản,
biểu đồ áp lực nước được phân thành các hình tam giác và hình chữ nhật. (ở đây
áp lực nước phải nhân với bề rộng B =2,65m - khoảng cách giữa hai giàn
ngang )
Ví dụ: Xác định P
4
.
3
2
3
1
)(
2
1
57644
WWWWP +++=
Wi – Diện tích hình số i
Kết quả tính toán ghi trong bảng 7.5.
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :12

Hình 11
P
1
5
7
8
9
2
1
4
3
P
4
P
3
P
5
P
6
∇
P
2
W
1
W
3
W
5
W
2

W
4
W
6
W
7
4
6
7
8
5
1
2
3
γ nH. B
9
1300
13001350
500
1350
5800
300
6
ỏn mụn hc Kt cu thộp GVHD:V Hong Hng
Bảng 7-5
W
1
W
2
W

3
W
4
W
5
W
6
W
7
W
8
W
9
13,2
5
34,45 22,393 82,283 24,148 130,579 24,148 66,25 3,313
P
1
P
2
P
3
P
4
P
5
P
6
4,42 33,523 81,345 130,579 115,618 35,334
Kim tra li:

2 2
1 1
400,719 . . . . .10.5,5 .2,65 400,812
2 2
i
P P KN n H B KN

= = = =

b. Xác định nội lực trong các thanh giàn.
Dựng phng phỏp tỏch mt ta s xỏc nh c ni lc trong cỏc thanh dn nh
sau:
SVTH :Ngụ vn Hunh 52CTL_3 Trang :13
Ký hiu
thanh gin
Ni lc (kN)
Trng thỏi
ni lc
1-2 8.9 Chu kộo
2-3 8.9 Chu kộo
3-4 42.69 Chu kộo
4-5 13.70 Chu kộo
5-6 13.70 Chu kộo
1-7 9.94 Chu nộn
7-8 47.66 Chu nộn
8-9 40.13 Chu kộo
9-6 37.90 Chu nộn
2-7 33.52 Chu nộn
3-7 37.71 Chu kộo
3-8 98.11 Chu nộn

4-8 114.56 Chu nộn
4-9 74.45 Chu nộn
5-9 115.62 Chu nộn
6-9 37.90 Chu nộn
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
Bảng 3.
Chiều dài các thanh.
Thanh 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 1-7 7-8 8-9 9-6
Chiều
dài(m) 1.3 1.3 1.35 1.35 0.5 1.45 1.45 2.7 1.38
Thanh 2-7 3-7 3-8 4-8 4-9 5-9 6-9
Chiều
dài(m) 0.65 1.45 1.29 1.87 1.87 1.29 1.38
 Chọn tiết diện thanh dàn và kiểm tra lại tiết diện chọn:
• Chọn tiết diện cho thanh cánh thượng:
Thanh cánh trên thường dùng tiết diện chữ I. Thanh cánh thượng của dàn
ngang ngoài lực chịu lực dọc (thường là chịu kéo) còn chịu uốn do tải trọng
ngang trực tiếp của áp lực nước cho nên ta tính thanh cánh thượng như thanh
chịu lực lệch tâm có kể cả phần bản mặt cùng tham gia chịu lưc.
Chọn thanh 2-3 để tính toán vì thanh có lực dọc N= 42.69 kN lớn nhất thanh
cánh thượng.vµ chiÒu dµi lín: l
3-4
= 135 cm.
Mômen uốn:
2
34
max
.
8
tb

q l
M =

3 4
4 4
. . 10 2.3 2.65 60.95( / )
. . 10 3.65 2.65 96.725( / )
q H B kN m
q H B kN m
γ
γ
= = × × =
= = × × =
=>
3 4
78.84( / )
2
tb
q q
q kN m
+
= =
. 1.1 76.84 84.524( / )
tt q tb
q n q kN m= = × =
+ Vẽ biểu đồ nội lực chúng ta tìm được giá trị mômen lớn nhất tại mặt cắt giữa
nhịp có trị số :
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :14
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
2 2

34
max
. 84.524 1.35
19.26
8 8
tt
q l
M
×
= = =
(kN.m).
Hình 16.
+ Xác định đặc trưng hình học của dầm
4
3
max
yc
19.26 10
w 85.6
2250
u
M
cm
R
×
= = =
Chọn tiết diện thanh cánh thượng là thép: I N
0
16.
+ Thép I N

0
16 có các đặc trưng hình học như sau:
h = 16cm, b
c
=8.1cm, F=20.2 cm
2
, J
x
=873cm
4
, W
x
=109cm
3
.
Yc
0.8
16
Xo
b = 48.1
8.1
X
Hình 17.
Kiểm tra tiết diện đã chọn khi có sự tham gia chịu lực của bản mặt:
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :15
1.35 m
M
q
tt
=84.524

M
max
=19.26
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
2
3
2 2 4
3
max
( )
50.δ 8.1 50 0.8 48.1
20.2 48.1 0.8 58.68( )
48.1 0.8 (8 0.4)
5.51( )
58.68
48.1 0.8
(873 5.51 20.2) ( 2.89 48.1 0.8) 1809.71( )
12
1809.71
133.95( )
13.51
4
σ
c bm
c
x
x
x
xn
x

b b cm
F cm
y cm
J cm
J
W cm
y
N M
F W
+
= + = + × =
= + × =
× × +
= =
×
= + × + + × × =
= = =
=> = + =
2 4
2 2
2.69 10 19.29 10
58.68 133.95
1512.89( / ) 2250( / )
u
daN cm R daN cm
× ×
+
= < =

Thoả mãn điều kiện về cường độ

=> Chọn thép I N
0
16 cho tất cả các thanh cánh thượng.
• Chọn tiết diện thanh cánh hạ:
Thanh 8-9 là thanh bất lợi nhất.vì thanh này có nội lực lớn trong các
thanh cánh hạ .
L
8-9
= 2.7 m , N
8-9
= 40.13 (kN).
+ Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có :

Rm
F
N
.
.
≤=
ϕ
σ
⇒
F
yc
=
mR
N

ϕ
Giả thiết:

6,0100
==>=
ϕλ
gt
(Tra bảng 5-1).
-
2
2
/
/ /
40.13 10
3.125( )
. 2140 0.6
270
2.7( )
λ 100
y c
k
y c y c
x
x y
gt
N
F cm
R
l
r r cm
φ
×
= = =

×
= = = =
+ Chọn tiết diện thanh cánh hạ tiết diện chữ T được ghép bởi hai thép góc
không đều cạnh 2L 75x50x6.
Tra bảng ta có :
F
1
= 7.25 cm
2
; r
x1
= 2.38 cm; r
y1
= 2.15 cm với
8mm
δ
=
-Kiểm cho tiết diện vừa chọn:
Độ mảnh thực của thép:
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :16
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
max
270
λ 113.45
2.38
λ λ 126
270
λ 126
2.15
x

x
x
y
y
y
y
l
r
l
r

= = =


=> = =


= = =


Tra bảng 5-1 ta được ϕ
min
= 0.42.
2
2 2
min
40.13 10
σ 658.95( / ) 2140( / )
. 0.42 7.25 2
k

N
daN cm R daN cm
F
φ
×
=> = = = < =
× ×

Vậy ta chọn thép góc 2L 75x50x6 , cho tất cả các thanh cánh hạ.
• Chọn tiết diện thanh bụng:
Tính cho thanh bụng 4-8 thanh này có lực nén lớn nhất .
N
4 -8
= 114.56 (kN)
L
4 - 8
= 1.87 (m).
+ Xuất phát từ điều kiện ổn định ta có :

n
R
F
N
≤=
.
σ
ϕ
=> F
yc
=

n
R
N
.
ϕ
Giả thiết
6,0100λ
==>=
ϕ
gt
(Tra bảng).
2
2
/
114.56 10
8.92( )
. 2140 0.6
y c
N
F cm
R
ϕ
×
= = =
×
/ /
187
1.87( )
λ 100
y c y c

x y
gt
l
r r cm= = = =
Chọn thanh bụng cú mặt cắt chữ T ghép bởi 2 thép góc đều cạnh 2L56x4,
có các đặc trưng:

2
1
4.96( ); 1.95( ); 2.86( ) ; δ 8mm
x y
F cm r cm r cm
= = = =
- Kiểm tra tiết diện vừa chọn:
Tra b¶ng ta có:
min
0.636
φ
=
=>
2
2 2
114.56 10
1815.78( / ) 2250( / )
0.636 4.96 2
n
daN cm R daN cm
σ
×
= = < =

× ×
Kết quả thỏa m·n.
Vậy ta chọn thép góc 2L 56x4, cho tất cả các thanh bụng.
Tổng hợp các thanh thép được dùng trong giàn như bảng sau .
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :17
0
max
0
187
λ 96
1.95
λ λ 96
187
λ 65.4
2.86
x
x
x
x
y
y
y
l
r
l
r

= = =



=> = =


= = =


Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
Ký hiệu
thanh giàn
Loại thộp
Trạng thái nội
lực
1-2 I N
0
16 Chịu kéo
2-3 I N
0
16 Chịu kéo
3-4 I N
0
16 Chịu kéo
4-5 I N
0
16 Chịu kéo
5-6 I N
0
16 Chịu kéo
1-7 2L 75x50x6 Chịu nộn.
7-8 2L 75x50x6 Chịu nộn
8-9 2L 75x50x6 Chịu kéo

9-6 2L 75x50x6 Chịu nén
2-7 2L 56x4 Chịu nén
3-7 2L 56x4 Chịu kộo
3-8 Dầm chính Chịu nộn
4-8 2L 56x4 Chịu nén
4-9 2L 56x4 Chịu nén
5-9 Dầm chính Chịu nén
6-9 2L 56x4 Chịu nén
Bảng 4-Bảng tổng hợp thép.
3. Tính toán dầm chính.
a. Xác định tải trọng tác dụng lên dầm chính.
Từ việc sơ bộ lựa chọn vị trí kích thớc cơ bản dầm chính,kiểm tra điều kiện
tan θ =
2
a
h
=
0,5
1,29
suy ra θ =
0 '
21 11
< 30
O
không thỏa mãn
Ta điều chỉnh a
tr
≠ a
d
:

Điều chỉnh a
2
= 0,85 suy ra θ =30
o
33
,
thỏa mãn
Nhng a
d
= 1,37 m và a
tr
= 1,08 m
Chênh lệch
1,37 1,08
21,17%
1,37
−
=
> 5%
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :18
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
Vậy nên ta không điều chỉnh a
tr
và a
d
và phải khắc phục bằng cách đục lỗ ở
bản bụng dầm chính dới.
W
n
a

1
a
t
+
a
d
a
2
H
+ Tải trọng tác dụng lên dầm chính trên :
q
tr
=
2
1,37 1,
1,33 10.5,5
.
33
. 74,505 /
2
d
n
tr d
a
a a
W kN m= =
+ +
+ Tải trọng tác dụng lên dầm chính dới :
q
d

=
2
1,37 1,
1,37 10.5,5
. . 76,7 /
33
45
2
tr
tr d
n
a
k m
a a
W N
+
= =
+

với W
n
=
2
.
2
n t
H
γ
: hợp lực áp lực nước.
W

n
a
t
a
d
Vậy chọn tải trọng q = 76,745 kN/m để tính toán kích thước cho dầm.
b. Sơ đồ tính toán.
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :19
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
c. Xác định kích thước tiết diện dầm chính.
+ Lựa chọn sơ bộ kích thớc mặt cắt ngang :
4
3
max
1160,775.10
5159 .
2250
yc
M
W cm
R
= = =
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :20
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
+ Thiết kế dầm thộp ghộp tổ hợp.
h
h
b
b
c

c
b
c

Theo điều kiện kinh tế:

3
ycbkt
Wkh
λ
=
Trong đó: lấy
1,5; 120
b
k
λ
= =
3
1,5.120.5159 97,56 .
kt
h cm= =
+ Theo diều kiện độ cứng, chiều cao nhỏ nhất của dầm :
min
5 . .
. .
24
tc
o
R L n q
h

E q
=
Trong đó: n
o
= 600; E = 2,1.10
6
daN/cm
2
; q
tc
= 76,745 kN/m;
chọn
.1,1
==
qP
nn

2
min
6
5 2250.10,5.10 .600 1
. . 128 .
24 2,1.10 1,1
h cm= =
h
kt
< h
min
= 128 (cm)
Vậy chọn sơ bộ chiều cao dầm chính h = 128 (cm)

Do dầm chớnh của phần bản mặt được hàn chặt vào nờn thực tế ta cú thể
chọn
max min
(0,8 0,9) ( ; )
kt
h h h h= ÷
chọn h = 0,9.128 = 115.2= 115.2 (cm)
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :21
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
+ Chiều cao bản bụng dầm chớnh :
h
b
= 0,95.h = 0,95.115,2 = 109.44(cm)
⇒
chọn h
b
= 110(cm)
+ Chiều dài bản bụng dầm chính :
110
0.917( )
120
b b
b b
b b
h h
cm
λ δ
δ λ
= → = = =
422,1.100

1,5. 1,5. 0,41( )
. 120.1290
b
b c
Q
cm
h R
δ
= = =
Chọn
1 ( )
b
cm
δ
=
+ Xác định kích thước bản cánh :
0,02. 0,02.128 2,56 ( )
c
h cm
δ
= = =
Chọn
2,5( )
c
cm
δ
=
.
+ Vậy chiều cao chính xác của dầm là:
2. 110 2.2,5 115 ( )

b c
h h cm
δ
= + = + =
+ Khoảng cách trung tâm giữa 2 bản cánh là

110 2,5 112,5 ( )
c b c
h h cm
δ
= + = + =
+ ChiÒu rộng của bản cánh:
2 2
2. 2.185726
11.73 ( )
. 2,5.112,5
c c
c
c c
F J
b cm
c h
δ δ
= = = =
Với
3 3
4
. 115 1.110
. 5159. 185726 ( )
2 12 2 12

b b
c y c
h h
J W cm
δ
= − = − =
Thông thường

b
c
= (
1 1
5 3
÷
)h , chọn


30 ( )
c
b cm=
+ Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh

R
b
bc
c
2100
.
30
δ

δ
−
≥
30 1 2100
4 0,93
30 2250
−
⇒ ≥ =
(t/m điều kiện)
+ Vậy kích thước của dầm chính là:
h = 115 cm b
c
= 30 cm h
b
= 110 cm
2.5
c
cm
δ
=

b
1cm
δ
=
d. Kiểm tra tiết diện chọn.
+ Kể đến một phần bản mặt tham gia chịu lực
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :22
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
b = b

c
+ 50
bm
δ
= 30 + 50.0,8 = 70 cm
(I)
(II)
(III)
(IV)
8
25
1100
25
1150
Xo
x
10
y
y
max
y
min
b = 700
300
+ Kiểm tra cờng độ :
- ứng suất pháp :
max
max max
. 0,85.
x

M
y R
J
σ
=
≤

- gọi XoY là trục ban đầu :
- Diện tích F = F
I
+ F
II
+ F
III
+ F
IV
= 0,8.70 + 2.2,5.30 + 1.110 = 316 cm
2
- y
c
=
70.0,8.0,4 30.2,5.2,05 1.110.58,3 30.2,5.114,55
48,04
316
x
S
F
+ + +
= =
cm

- J
X
=J
X
I
+ I
X
II
+ J
X
III
+ J
IV
X
=
( )
3 3 3 3
2 2 2
2 4
70.0,8 30.2,5 30.2,5 1.110
47,64 .70.0,8 45,99 .30.2,5 66,51 .30.2,5
12 12 12 12
10,26 .1.110 740072,63 cm
+ + + + + +
+ =

- Suy ra
4
max
1160,775.10

.67,76 1062,79 0,85. 1912,5
740072,63
u
R
σ
= = < =
- ứng suất tiếp :
0
0
max
max
max
.
.
X
c
X b
SQ
R
J
δ
τ
≤
=
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :23
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng

(I)
(II)
(III)

(IV)
8
25
550
25
600
Xo
x
10
y
y
max
y
min
b = 700
300
Với : S
X0
là mụ men tĩnh của nửa tiết diện đối với trục trung hũa tại cắt
đầu dầm cú chiều cao h
0

J
X0
là mụ men quỏn tớnh của tiết diện tại đầu dầm cú chiều cao h
0
h
0
là chiều cao dầm tại mặt cắt đầu dầm :
h

0
=0,5h=0,5.115=57.5cm chọn h
0
= 60cm
- gọi X
0
y là trục ban đầu :
- Diện tớch F = F
I
+ F
II
+ F
III
+ F
IV
= 0,8.70 + 2.2,5.30 + 1.60 = 266 cm
2
- y
c
=
70.0,8.0,4 30.2,5.2,05 1.110.58,3 30.2,5.114,55
48,04
316
x
S
F
+ + +
= =
cm
- J

X
=J
X
I
+ I
X
II
+ J
X
III
+ J
IV
X
=
( )
3 3 3 3
2 2 2
2 4
70.0,8 30.2,5 1.55 30.2,5
23,42 .70.0,8 21,77 .30.2,5 6,98 .1.55
12 12 12 12
35,73 .30.2,5 178633,56 cm
+ + + + + +
+ =
- S
xo
max
= 1.34,48
2
/2+2,5.30.35,73 = 3274,19(cm

3
)
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :24
Đồ án môn học Kết cấu thép GVHD:Vũ Hoàng Hưng
Suy ra
2 2
max
.3274,19
773,67 / 1290 /
178633,56.1
4221,1.100
c
daN cm daN cmR
τ
= < ==
Tiết diện đó chọn thỏa món điều kiện cờng độ.
+ Kiểm tra độ vừng :
3
3
max
6
0
.
5 5 76,745.1050 1 1 1
. .
384 . . 384 0,8.2,1.10 .740072,63 1074 600
tc
tc
x
f q L

L E J n
α
= = = ≤ =

 Dầm chính thỏa mãn điều kiện độ võng.
e. Tính liên kết giữa bản cánh và bản bụng của dầm.
h
gx
c
dh
RJ
SQ
h
×
×=
β
2
1
0
0
max
≥
b
δ
2
1
Trong đó:
+
β
= 0.7 đối với hàn tay hoặc nửa tự động nhiều lượt.

+
0
c
S
: Mô men tĩnh của bản cánh tiết diện gối dầm với trục X
+
0
x
J
: Mô men quán tính của tiết diện gối đối với trục X
+
h
g
R
: Cường độ của đường hàn góc (1045 daN/cm
2
) - Hàn tiên tiến
Hình 9.
Ta có:
SVTH :Ngô văn Huỳnh 52CTL_3 Trang :25
56
4
24
1
x
4