File excel tính toán kết cấu thép chiều dài cột thép, cột chịu nén, dầm thép

CHIỀU DÀI TÍNH TỐN CỦA CỘT THÉP NHÀ CƠNG NGHIỆP

Trong mặt phẳng khung

Điều kiện liên kết chân cột với móng:

Ngồi mặt phẳng khung
Ngàm

Ly = a

Cơng thức tính tốn:

+ a: khoảng cách 2 điểm cố kết (giằng) trên cột

Lx = μ.H
+ H = Hd + Htr: chiều cao cột

không cho cột dịch chuyển ra ngoài mặt phẳng khung.

H=
1000
+ μ: hệ số tra bảng theo K = H.Ixà/(Lxà.Ic)

(cm)
Vậy:

+ Ltt: nhịp tính tốn của khung
Ltt =

5000

(cm)

+ Lxà = Ltt/2
Lxà =

2500
(cm)
+ Ic: mô men quán tính của tiết diện cột
Tiết diện cột
h (cm)

bf (cm)

tw (cm)

tf (cm)

120

25
Ic =

1

1.2

=>
347240.448
(cm 4 )

+ Ixà: mơ men qn tính của tiết diện xà mái tại vị trí
cách nút khung 0,4.Lxà
Tiết diện xà mái
h (cm)

bf (cm)

tw (cm)

tf (cm)

100

25
Ixà =

1

1.2

223904.981

(cm 4 )

K=

0.258

=>
Có:

Tra bảng có:
Vậy:

Cơng thức tính tốn:

μ=
Lx =

1.442
1442.075

(cm)

Ly = a =

125

(cm)


TÍNH TỐN, KIỂM TRA LIÊN KẾT

CỘT - DẦM MÁI
Trường hợp tính tốn

Chi tiết

CT3

Nội lực

Vật liệu sử dụng

M=

299.9

(KNm)

N=

57.66

(KN)

V=

29.49

γb =

Các hệ số

γc =
βf =

Mác thép

CCT34

Bản bích
Lbb (cm) =

89

Tiết diện cột
h (cm) =
75
bf (cm) =

30
1.6

2100

daN/cm 2

bbb (cm) =

30

f=
fu =

2000

daN/cm

2

tbb (cm) =

3

tf (cm) =

3400

daN/cm 2

nv =

1

tw (cm) =

1

fv =

1160

daN/cm 2

Bu lông

Tinh

hw (cm) =

71.8

E=

2.06E+06

daN/cm 2

m

2

Φ24

Que hàn
fwf (daN/cm 2 ) =

1800

3200

daN/cm 2

d (mm)
nb (cái)

12

fws (daN/cm 2 ) =

1530

4000

2

2

0.9

Bu lơng

1

fvb =

8.8

ftb =

0.7
1

βs =

VietNam

fy =

(KN)

Kích thước

Quốc gia

fcb =

Ab (cm )

4.52

-

-

Abn (cm 2 )
daN/cm 2
Khả năng chịu lực của một bu lông

3.52

-

-

daN/cm

4350

+ Khả năng chịu nén (kéo) của một bu lông:

[N]tb = Abn.ftb =
14080

(daN)

+ Khả năng chịu cắt của một bu lông:
[N]vb = γb.fvb.Ab.nv =
13017.6

(daN)

N 42

+ Khả năng chịu ép mặt của một bu lông
Tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía:
(Σt)min =
(cm)
3
[N]cb = γb.d.(Σt)min.fcb =

28188

(daN)

Tính tốn , kiểm tra bu lơng trong liên kết
+ Kiểm tra bu lông chịu kéo

+ Kiểm tra bu lông chịu cắt

+ Khoảng cách từ hàng bu lông ngoài cùng tới tâm quay:

h1 =

+ Lực cắt tác dụng lên một bu lông:

(cm)

74

+ Khoảng cách từ tâm tiết diện cột (trục cột) đến tâm quay:
yb =
43.5
(cm)
Ta có:

Σhi2 =

Nb,max

[N]tb.γc

<

Đảm bảo

=

245.750

(daN)

13017.6

(daN)

Ta có:
10172.87

Kết luận:

V
nb

(cm 2 )

11820

+ Lực kéo lớn nhất trong bu lông xa nhất là:
Nb,max = (M + N.yb).h1 / (m.Σhi2) =
[N]tb.γc =
14080
Ta có:
Vậy:

Nvb =

[N]b,min = min( [N]vb; [N]cb ).γc =

(daN)

(daN)

Nvb

Vậy:

[N]b,min

<

Đảm bảo
Tính tốn , kiểm tra bề dày bản bích
Kết luận:

+ Theo lực kéo lớn nhất trong hàng bu lơng ngồi cùng:
+ Lực kéo trong các hàng bu lông tiếp theo:

t 1  1,1.

Hàng 1
Nb,max

Hàng 2
N2

Hàng 3
N3

Hàng 4
N4

Hàng 5

N5

10172.875

8523.219

6873.564

0.000

0.000

bo .m.N b , max

2.bbb  bo . f
bo .m. N i

2.bbb  bo . f

Hàng 6
N6

Hàng 7
N7

Hàng 8
N8

Hàng 9
N9

Hàng 10
N10

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

Chiều dày bản bích u cầu là:
tbb,yc = max(t1, t2) =

16

(cm)

Có:
Vậy:

bo =

Chọn chiều cao đường hàn:
Đường hàn theo chu vi cánh cột:

hf,f =

6

(mm)

hf,w =

6

(mm)

Đường hàn theo chu vi bụng cột:
Ta có:
Lf,1 (cm)
29

yf,1 (cm)

yf,2 (cm)

14

70.6

37.8

35.6

Iwf (cm4)
Wwf (cm3)

127496.5096 3372.923534

2.32

(cm)

(cm)

3

tbb,yc

<

(cm)
tbb

 M
N
w  

 Wwf
Awf




  V

 Awf





 



2

2

926.996

(daN/cm 2 )

(β.fw)min.γc = min(βf.fwf , βs.fws).γc =

1260

(daN/cm 2 )

τw

(β.fw)min.γc

Vậy:
Awf (cm2)
153.12



2.32

Ứng suất trong đường hàn:

Lw (cm)

(cm)

tbb =

Kết luận:
Đảm bảo
Tính tốn , kiểm tra đường hàn liên kết bản bích vào cột, dầm mái

Lf,2 (cm)

1.46

+ Theo tổng lực kéo trong các hàng bu lông:

t 2  1,1.

+ Khoảng cách 2 dãy bu lông là:



Kết luận:

Đảm bảo

<


LIÊN KẾT CHÂN CỘT LOẠI 2 - (LIÊN KẾT NGÀM, CHỈ CĨ BẢN ĐẾ)
Chi tiết CT3
Nội lực tính tốn chân cột
M=

(KNm)

-270

N=

Vật liệu sử dụng

(KN)

-32
43

γc =

Các hệ số

βf =

0.9

ψ=

1

115

Rbt =

9

f=
fu =

α=

h (cm) =

40

L (cm) =

60

daN/cm

2

bf (cm) =

30

50

2

3000
30000

daN/cm
VietNam

tw (cm) =

0.8

tf (cm) =

1.2

Wbđ (cm 3 ) =

Mác thép

CCT34

hw (cm) =

37.6

1900
3400

2100

+ Cường độ chịu nén tính tốn cục bộ của bê tơng móng:
Rb,loc = α.φb.Rb =
138.000
(daN/cm 2 )
Với:

2

Quốc gia

2.06E+06
Bu lông neo

fba =

daN/cm

B (cm) =
Abđ (cm 2 ) =

Es =

0.75

tbđ (cm ) =

5

daN/cm

2

Que hàn

fwf (daN/cm 2 ) =

1800

daN/cm

2

N 42

fws (daN/cm 2 ) =

1530

daN/cm
5.6

2

daN/cm

2

Xác định các thông số

σmin = N/Abđ + M/Wbđ =
ψ.Rb,loc =

σmax

-88.933

(daN/cm 2 )

a = L/2 - y1/3 =

19.881

39.281

(cm)

11

(cm)

31.96

(cm 2 )

(mm)

hf,w =

10

(mm)

Lf,2 (cm)

Lw (cm)

yf,1 (cm)

yf,2 (cm)

14.1

35.6

20.5

18.3

Ta có:

τw

Đảm bảo

(cm)

Lực kéo trong hàng bu lơng ngồi cùng:
ΣN1,bl = n1.ΣNbl/n =
33557.53347

(daN)

6 .M b1

B . f . c

184566.4341

(daNcm)

3.60

(cm)

Khoảng cách giữa tâm 2 bu lông đối xứng qua cánh cột:
Lb2 =
(cm)
12.2
Lực kéo trong 2 bu lông đối xứng qua cánh cột:
ΣN2,bl = 2.ΣNbl/n =
33557.533
(daN)
Mô men gây uốn bản đế:
Mb = ΣN2,bl.Lb2/4 =

Iwf (cm 4 )
Wwf (cm 3 )
50781.96533 2477.169041

Chiều dày bản đế yêu cầu:
t bđ , yc 

2

<

4.23

b. Do lực kéo của 2 bu lông đối xứng qua cánh cột:

29

(β.fw)min.γc = min(βf.fwf , βs.fws).γc =

(daNcm/cm)

(cm)

t bđ , yc 

Lf,1 (cm)

1107.44

5099.558

Khoảng cách tâm 2 hàng bu lơng ngồi cùng:
Lb1 =
51

Chiều dày bản đế yêu cầu:

10

2

6.M b

f . c

Mô men gây uốn bản đế:
Mb1 = ΣN1,bl.(Lb1 - h)/2 =

hf,f =

  V 
 
 
 A 
  wf 

(cm)

Số lượng bu lơng ở hàng ngồi cùng (1 phía):
n1 =

2

Ta có:

Awf (cm 2 )
185.6

10.6

+ Theo điều kiện chịu uốn do lực kéo trong bu lông neo

Đảm bảo
Đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế

Đường hàn theo chu vi bụng cột:

Tính chiều dày bản đế

a. Do lực kéo của hàng bu lơng ngồi cùng:

bu lơng
ϕ 36
32.64
(cm 2 )
Abl,yc
>

Chọn chiều cao đường hàn:
Đường hàn theo chu vi cánh cột:

Kết luận:

L/6

t bđ , yc 

Lực kéo trong cụm bu lông neo ở phía chịu nhổ nhiều hơn là:
ΣNbl = (M + N.a)/y =
67115.067
(daN)

 M
N
w  

W
A
wf
wf


>

e

Chiều dày bản đế yêu cầu:

Tính bu lông neo

Kiểm tra đường hàn:

(m)

(cm)

y = (Lb + L)/2 - y1/3 =

Kết luận:

(m)

0.1

 m2 m3 
 
Mb   .Rb,loc. 
 2 6. y2 

(cm)

Tính: m = 0,5.(L - 0,95h) =

Abl

8.438

L/6 =

Mô men gây uốn bản đế:

(cm)

Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén tới tâm cụm bu lông đối diện:

Diện tích bu lơng u cầu:
Abl,yc = ΣNbl / fba =

+ Độ lệch tâm của lực dọc

e=M/N=

2

(daN/cm )

6 .M b

b f . f . c

102350.4771

(daNcm)

3.46

(cm)

+ Kết luận
1134
(β.fw)min.γc

(daN/cm 2 ) Ta có:
Vậy:
Kết luận:

tbđ,yc =

4.23

(cm)

tbđ =

5

tbđ

>

(cm)
tbđ,yc

Đảm bảo

2

Abn (cm )
8.16

Chiều dài đoạn phân bố ứng suất nén tính đến tâm cụm bu lơng:

y2 = y1 - c =
19.756
(cm)

Khoảng cách từ tâm tiết diện cột tới trọng tâm vùng nén:

Vậy:

36

c=

2

(daN/cm )
=>
Đảm bảo

Chiều dài đoạn phân bố ứng suất nén:
y1 = (σmax.L)/(σmax+σmin) =
30.356

Có:

4

2

Ab (cm )
10.20

Khoảng cách từ tâm cụm bu lơng tới mép ngồi bản đế:

2

(daN/cm )

103.500
ψ.Rb,loc

<

4
Abl =

d (mm)

+ Theo điều kiện chịu uốn do ứng suất dưới bản đế

91.067

Khoảng cách tâm 2 cụm bu lông:
Lb =
38.8

Đã bố trí:

n (1 phía)

Có:

1.2

Ứng suất dưới bản đế:
σmax = N/Abđ + M/Wbđ =

Có:

Bu lơng neo

1.000

φb =

Bản đế

Tiết diện chân cột

B20

270000

Thép tấm

0.7

βs =

Rb =
Eb =

(KN)

V=

Kích thước

Bê tơng móng


LIÊN KẾT CHÂN CỘT LOẠI 2 - (LIÊN KẾT NGÀM, CHỈ CĨ BẢN ĐẾ)
Chi tiết CT3
Nội lực tính tốn chân cột
M=

Vật liệu sử dụng

(KNm)

3.1

N=

32

(KN)

V=

43

(KN)

γc =

Các hệ số

βs =

daN/cm

9

daN/cm 2

Eb =

270000

40

L (cm) =

60

30

tw (cm) =

0.8

3000

Quốc gia

daN/cm 2
VietNam

B (cm) =
Abđ (cm 2 ) =

tf (cm) =

1.2

Wbđ (cm 3 ) =

30000

Mác thép

CCT34

hw (cm) =

37.6

tbđ (cm ) =

2

2100

daN/cm 2

Que hàn

fwf (daN/cm 2 ) =

1800

3400

daN/cm 2

N 42

fws (daN/cm 2 ) =

1530

1
fba =
ψ=
2100
+ Cường độ chịu nén tính tốn cục bộ của bê tơng móng:
α=
φb =

138.000

daN/cm
5.6

2

daN/cm

2

σmin = N/Abđ - M/Wbđ =
ψ.Rb,loc =

σmax

Có:

Ab (cm 2 )
1.13
4
12
+ Độ lệch tâm của lực dọc

(daN/cm 2 )

n (1 phía)

d (mm)

e=M/N=

0.097

(m)

L/6 =

0.1

(m)

Có:

1.2
Xác định các thơng số

<

e
<
L/6
Tính chiều dày bản đế

Mơ men gây uốn bản đế:

-0.033

(daN/cm )

-2.100

(daN/cm 2 )

138
ψ.Rb,loc

(daN/cm 2 )
=>
Đảm bảo

M b  max .

m 2   max   min  m 3


.
2 
L
 6

9.658

Chiều dày bản đế yêu cầu:
t bđ , yc 

(cm)

6.M b

f . c

0.18

(cm)

+ Theo điều kiện chịu uốn do lực kéo trong bu lông neo

Lực kéo trong cụm bu lơng neo ở phía chịu nhổ nhiều hơn là:
ΣNbl = M/Lb + N/2 =
2398.969
(daN)

a. Do lực kéo của hàng bu lơng ngồi cùng:

Diện tích bu lơng yêu cầu:
Abl,yc = ΣNbl / fba =

Khoảng cách tâm 2 hàng bu lơng ngồi cùng:
Lb1 =
51

(cm)

Lực kéo trong hàng bu lơng ngồi cùng:
ΣN1,bl = n1.ΣNbl/n =
1199.484536

(daN)

Đã bố trí:

4

Có:

Abl =

Vậy:

Abl

Kết luận:

bu lơng
3.14

ϕ 12

>

(cm 2 )

Số lượng bu lơng ở hàng ngồi cùng (1 phía):
n1 =
2

(cm 2 )
Abl,yc

Đảm bảo

Đường hàn liên kết tiết diện cột vào bản đế

Chọn chiều cao đường hàn:
Đường hàn theo chu vi cánh cột:

Đường hàn theo chu vi bụng cột:

Mô men gây uốn bản đế:
Mb1 = ΣN1,bl.(Lb1 - h)/2 =

hf,f =

6

(mm)

hf,w =

6

(mm)

Chiều dày bản đế yêu cầu:
t bđ , yc 

Ta có:
Lf,1 (cm)

Lf,2 (cm)

Lw (cm)

yf,1 (cm)

yf,2 (cm)

29

14.1

36.4

20.3

18.5

Awf (cm2)
112.32



  V

A

 wf
2


 




Kết luận:

τw
Đảm bảo

0.65

(cm)

Khoảng cách giữa tâm 2 bu lông đối xứng qua cánh cột:
Lb2 =
(cm)
12.2

Mô men gây uốn bản đế:
Mb2 = ΣN2,bl.Lb2/4 =

2

62.15

(daN/cm 2 )

1134

(daN/cm 2 )

t bđ , yc 

6 .M b

b f . f . c

3658.427835

(daNcm)

0.62

(cm)

+ Kết luận
Ta có:

<

(daNcm)

b. Do lực kéo của 2 bu lông đối xứng qua cánh cột:

Chiều dày bản đế yêu cầu:

(β.fw)min.γc = min(βf.fwf , βs.fws).γc =
Ta có:

6 .M b1


B . f . c

6597.164948

Lực kéo trong 2 bu lông đối xứng qua cánh cột:
ΣN2,bl = 2.ΣNbl/n =
1199.485
(daN)

Iwf (cm4)
Wwf (cm3)
30745.3264 1514.548099

Kiểm tra đường hàn:
 M
N
w  

W
Awf
 wf

(daNcm/cm)

(cm)

Tính bu lơng neo

1.14

Abn (cm 2 )
0.79

+ Theo điều kiện chịu uốn do ứng suất dưới bản đế

2

Khoảng cách tâm 2 cụm bu lơng:
Lb =
38.8
Tính: m = 0,5.(L-0,95.h) =
11

50

Bu lông neo

1.000

Ứng suất dưới bản đế:
σmax = N/Abđ + M/Wbđ =

Bản đế

h (cm) =
bf (cm) =

2.06E+06
Bu lông neo

1

Với:

2

115

Es =

Rb,loc = α.φb.Rb =

B20

Rb =

f=
fu =

0.7

Tiết diện chân cột

Rbt =

Thép tấm

0.9

βf =

Kích thước

Bê tơng móng

(β.fw)min.γc
Vậy:
Kết luận:

tbđ,yc =

0.65

(cm)

tbđ =

2

tbđ

>

(cm)
tbđ,yc

Đảm bảo


LIÊN KẾT CHÂN CỘT LOẠI 2 - (LIÊN KẾT NGÀM, CHỈ CĨ BẢN ĐẾ)

Chi tiết CT3
Nội lực tính tốn chân cột
M=

(KN)

-32
43

γc =

Các hệ số

βf =

0.9

ψ=

1

βs =

115

daN/cm

2

h (cm) =

40

L (cm) =

60

Rbt =

9

daN/cm

2

bf (cm) =

30

Eb =

270000

2

0.8

B (cm) =
2
Abđ (cm ) =

3000

f=
fu =

Quốc gia

daN/cm
VietNam

tf (cm) =

1.2

Wbđ (cm ) =

Mác thép

CCT34

hw (cm) =

37.6

tbđ (cm ) =

2

α=

φb =

Với:

2

Que hàn

fwf (daN/cm 2 ) =

1800

3400

daN/cm

2

N 42

fws (daN/cm 2 ) =

1530

daN/cm
5.6

2

daN/cm

2

fba =

2100

138.000

(daN/cm )

2

σmin = N/Abđ - M/Wbđ =
ψ.Rb,loc =

σmax
<
Tính: m = 0,5.(L-0,95.h) =

Có:

(daN/cm 2 )

138
ψ.Rb,loc

(daN/cm 2 )
=>
Đảm bảo

Đường hàn theo chu vi bụng cột:

hf,f =

6

(mm)

hf,w =

6

(mm)

yf,1 (cm)

yf,2 (cm)

20.3

18.5

4

L/6

M b  max .

m 2   max   min  m 3



.
2 
L
 6

t bđ ,