File excel tính toán kết cấu thép (file excel đính kèm)

TÍNH KHUNG ZAMIL KHÔNG CẦU TRỤC THEO
I. Thiết kế tiết diện cột
Chiều dài nhà :
m
82.5
Nhịp khung ngang L =
m
32
Bước cột B=
m
7.5
Chiều cao đỉnh cột H =
m
7.5
Độ dốc i =
%
15
Vật liệu thép mác
CCT34
MPa
f=
210
γc =
0.95
Môdun đàn hồi E =
MPa
210000
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

n

Id H

I cot L

0.234

Chân cột khớp
μ = 2sqrt(1+0.38/n) =
3.238
Giả thuyết tỉ số I min /I max =
0.117
Hệ số chiều dài tính toán bổ sung (Bảng D7/98 TCVN 5575-2012)
μ1 =
1.625
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng
lx = μμ1H =
m
39.47
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng
ly =
4.5
m
2. Chọn sơ bộ tiết diện
Cặp nội lực tính toán
Đỉnh cột
Chân cột
N=

kN
N=
109.82
M=
kNm
M=
563.44
V=
kN
V=
75.13
Chọn sơ bộ tiết diện
Chiều cao tiết diện cột chọn từ điều kiện độ cứng:
1 1
h  (  )H 
15 20

375

500

mm

Chọn h =
mm
900
Diện tích tiết diện cần thiết của cột xác định sơ bộ
7592
N
M

Ayc 



1.25  (2.2  2.8)


f c 
Nh 

116.2
0
75.13


Ayc 

N
f c

M

1.25  (2.2  2.8) Nh  

2
÷
mm
9475
Bề rộng tiết diện cột chọn theo điều kiện cấu tạo và độ cứng:

bf = (0.3 ÷ 0.5)h =
270
450
mm
1 1
b f  (  )l y 
150
225
mm
20 30
Chọn bf =
250
mm
Bề dày bản bụng
1
1
9.00
tw  ( 
)h  6mm
mm
70 100
12.86
Chọn tw =
mm
8
Đảm bảo điều kiện truyền lực giữa cánh và bụng không gây ứng suất phụ phát sinh lớn
tw ≤ tf ≤ 3tw
mm
8
24

f

E
Chọn tf =
t f  bf

7.91

mm

10

mm

Tiết diện cột đã chọn I900x250x8x10
3. Xác định đặt trưng hình học của tiết diện đã chọn:
mm2
Diện tích tiết diện vùng cánh Af = bftf =
2500
Diện tích tiết diện vùng bụng Aw = hwtw = 7040
Diện tích tiết diện A = 2Af + Aw =
12040
Mooment quán tính xung quanh trục x

 b f t 3f  h  t f 2  t h3
w w
I x  2I f  I w  2 



 Af  
 12  2 
 12

mm2
mm2

4
1444481333 mm

Mooment quán tính xung quanh trục y

t f b3f

hwtw3
I y  2I f  I w  2


12
12
Moment chống uốn xung quanh trục x
Wx = Ix/(0.5h) =
Moment chống uốn xung quanh trục y
Wy = Iy/(0.5h) =
Bán kính quán tính theo 2 phương x,y
I
rx  x 
A
ry 

Độ mãnh theo 2 phương x,y

x 

Iy
A



lx

rx

26079213 mm4

3209959

mm3

57954

mm3

346

mm

47

mm

x 

lx

rx

y 

ly
ry



113.9
96.7

Kiểm tra điều kiện độ mãnh theo 2 phương

  max(x , y )     120

Kiểm tra:
Thỏa mãn
Độ mãnh quy đổi
Theo phương x
f
x  x

Theo phương y

y  y



3.603

f

E

3.058

E

Độ lệch tâm tương đối m = mx
M A
mx  .

19.244
N Wx
Độ lệch tâm quy đổi m e
me = ηmx =
Kiểm tra bền
23.497
> 20
với: η - hệ số ảnh hưởng của hình dạng tiết diện (Bảng D9/101 TCVN 5575-2012)
η=
1.221
Kiểm tra bền

M
N M
   x  y  f c
A Wx Wy
Ta có:
σ=
184.65
MPa
fγc =
199.5
MPa
Kiểm tra:
OK
4. Kiểm tra ổn định tổng thể.
a. Trong mặt phẳng
N
x 
 f c
e A
Trong đó:
φe : hệ số uốn dọc khi nén lệnh tâm (Bảng D10/104 TCVN 5575-2012)
φe =
Ta có:
σx =

153.60

0.0594
Mpa

fγc =
199.5 Mpa
Kiểm tra:
OK
b. Ngoài mặt phẳng
N
y 
 f c
c y A


y 

N
c y A

 f c

Trong đó:
φy - hệ số uốn dọc khi nén đúng tâm (bảng D8/100 TCVN 5575-2012)
φy =

0.607

c - hệ số xét ảnh hưởng của moment uốn và hình dạng tiết diện
Moment quy ước M'

Ta có:

375.63

kNm

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
M1 =
kNm
563.44
M2 =
kNm
0.00
Mngang =
kNm
375.63
Độ lệch tâm tương đối m' = m'x, được tính với giá trị moment quy ước
M' A
'
m

.

10 ≤
12.83
x
N Wx
c = 1/[1+(φy/φb)m'x]
Hệ số được tính theo công thức
Hệ số α, β tra bảng 16/33 TCVN 5575-2012
α=
c5 =

β=
c10 =
λc = 3.14sqrt(E/f) =
φc =

-

Suy ra hệ số c =
Ta có:
σy =

132.0

0.114
Mpa

fγc =
199.5 Mpa
OK
Kiểm tra:
5. Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng
a. Bản cánh

x 

bo b f  tw  bo 

 
tf
2t f

 t f 

3.603
Tiết diện chữ I, có 0.8  x  4

 bo 
E

22.78
   (0.36  0.1x )
t
f
 f 
Khi độ mãnh quy ước < 0.8 hoặc > 4 thì lấy = 0.8 hoặc 4

 bo 
 
 t f 


 bo 
 
 t f 
Ta có:

-

bo b f  tw



tf
2t f

Kiểm tra:
b. Bản bụng

12.100

OK

hw  hw  Theo bảng 33/50 TCVN 5575-2012
 
tw  tw 

Ta có:
mx =

19.244

≥1

1  x 

3.603

≥2

hw/tw = (1.2+0.35λ1)sqrt(E/f) nhưng không lớn hơn 3.1sqrt(E/f))
 hw 
 

 tw 
hw

tw

77.83
110

Cần gia cường bảng bụng, sườn ngang
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:

h 
C1  0.85tw  w  
 tw 

529.22

Diện tích tiết diện cột, không kể đến phần bản bụng bị mất ổn định cục bộ:
mm2
A' = 2bftf + 2C1tw =
13467
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
OK
Kiểm tra:


G CẦU TRỤC THEO TCVN 5575 - 2012

kN
kNm
kN




g kiểm tra cột

Lưu ý: Tính φ b =?
Khoảng cách giữa 2 điểm cố kết l0 = ly =

4.5

m

Chiều dày bản cánh t1 = tf =

10

mm

Chiều dày bản bụng t = tw =

8

mm

Bề rộng bản cánh bf =

250
890

mm
mm

445

mm

0.625

≤ 40

Khoảng cách giữa trọng tâm hai cánh hfk =
a = 0.5hfk =
Đối với dầm hàn tiết diện chữ I:

 lt
  8 o f
h b
 fk f

0.1 ≤

Dạng tải trọng:
Cánh trên
Cánh dưới





2

 atw3
1  3
 bf t f


 


ψ1 = 2.25 +0.07α =
Phân bố đều
ψ = 1.14ψ1 =
ψ = 1.3ψ1 =

2.294
2.615
2.982

2

I h  E
1   y  fk   1.847 > 0.85
I x  l0  f
ψb = 0.68 + 0.21ψ1, nhưng không lớn hơn 1
φb =

1.000


Xét tỷ số:
2.3

E

f

72.73

Ta có:
hw/tw > 2.3sqrt(E/f)
Kiểm tra:Cần gia cường cho bản bụng cột bằng các cặp sườn ngang(vách cứng)
Bề rộng sườn:
h
mm
bs  w  40mm 
69.33
với 2 bản cánh còn30làm việc
Chọn bs =

mm
70
Bề dày sườn:
mm
f
4.43
ts  2bs

E
Chọn ts =
mm
6
2640 mm
Khoảng cách sườn: a = (2.5 ÷ 3)hw = 2200
÷
Chọn a =

2200

mm