Excel tính toán bulon chân cột - Ứng dụng

 THIẾT KẾ LIÊN KẾT BULONG NEO VÀ BẢN ĐẾ VỚI BÊTÔNG  (Theo TCXDVN 338:2005 và TCXDVN 356:2005).

Bảng tính bulon chân cột theo TCXDVN 338:2005 và TCXDVN 356:2005

Các bạn có thể tham khảo tiêu chuẩn bằng cách vào tag TieuChuan trên website để tham khảo tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 338:2005 và TCXDVN 356:2005. Các phần chữ màu xanh dương trong bảng tính excell là phần nhập liệu. Lưu ý: các bạn nên tìm hiểu kỷ lý thuyết trước khi sử dụng bảng excel tính toán bulon chân cột, bảng tính chỉ hỗ trợ cho việc tính toán nhanh hơn. Ngoài ra các bạn có thể tham khảo thêm excel tính toán bản thang và các bảng excel tính toán khác.

Liên kết bu lông neo và bản đế với bê tông là một trong những phần quan trọng trong thiết kế móng cột thép hoặc móng thiết bị máy móc. Thiết kế đúng và đạt yêu cầu không chỉ đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu mà còn giúp công trình an toàn, bền vững trong quá trình khai thác. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách thiết kế liên kết bu lông neo và bản đế với bê tông theo đúng tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005 và TCXDVN 356:2005.

1. Cơ sở tiêu chuẩn áp dụng

• TCXDVN 338:2005 – Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế: Đề cập đến tính toán bản đế thép, cấu tạo bu lông neo và khả năng chịu lực của kết cấu thép.

• TCXDVN 356:2005 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế: Đề cập đến khả năng chịu nén, kéo, cắt của bê tông cũng như khả năng liên kết giữa bu lông neo và nền móng bê tông.

2. Mục đích của liên kết bu lông neo và bản đế

Liên kết giữa bản đế thép và bê tông thông qua bu lông neo nhằm:

• Truyền lực nén, lực kéo và mô men từ cột thép xuống móng.

• Định vị chính xác trục của cột thép.

• Chống xô lệch, lật hoặc xoay của cột trong quá trình sử dụng.

3. Cấu tạo liên kết bu lông neo và bản đế

3.1. Bản đế thép

• Bản đế thường làm bằng thép tấm (thép CT3, Q345…).

• Hình dạng: Vuông hoặc chữ nhật tùy theo mặt cắt của cột.

• Chiều dày bản đế tính toán dựa vào mô men uốn tại vùng tiếp xúc với bê tông.

3.2. Bu lông neo

• Bu lông neo có thể là loại thẳng, có neo móc hình J, L, hoặc dùng tấm neo hàn.

• Đường kính phổ biến: M20, M24, M30, M36.

• Cường độ vật liệu: Thép cường độ cao (≥ 5.6 hoặc 8.8 tùy yêu cầu thiết kế).

• Bu lông truyền lực kéo, cắt và giữ ổn định bản đế.

4. Tải trọng và nội lực tác dụng

Tải trọng truyền qua bản đế xuống móng bao gồm:

• Lực nén dọc trục (N): Do tải trọng bản thân, tải sử dụng, tải gió, động đất,...

• Lực cắt (Qx, Qy): Do lệch tâm hoặc tải ngang.

• Mô men uốn (M): Từ tải lệch tâm hoặc moment truyền từ thiết bị, kết cấu.

5. Nguyên tắc tính toán thiết kế

5.1. Kiểm tra bản đế

Theo TCXDVN 338:2005, bản đế được tính như bản chịu uốn trên nền đàn hồi hoặc như dầm ngàm hai đầu. Phải kiểm tra:

• Ứng suất nén dưới bản đế không vượt quá cường độ chịu nén tính toán của bê tông:

  $$\sigma \leq R_{btk}$$

• Chiều dày bản đế (t) đảm bảo chống uốn:

  $$t \geq \sqrt{\dfrac{6 \cdot M}{\phi \cdot b \cdot f_y}}$$

  Trong đó:

  • $M$: Mô men lớn nhất,

  • $b$: Bề rộng bản đế,

  • $f_y$: Cường độ chảy của thép,

  • $\phi$: Hệ số điều kiện làm việc.

5.2. Kiểm tra bu lông neo

Theo TCXDVN 356:2005, bu lông neo cần được kiểm tra:

a. Chịu lực kéo:

$$N \leq A_s \cdot f_y / \gamma$$

Trong đó:

• $A_s$: Diện tích cốt thép (bu lông),

• $f_y$: Giới hạn chảy của bu lông,

• $\gamma$: Hệ số an toàn.

b. Chiều sâu neo cắm (h):

Chiều sâu cắm bu lông vào bê tông phải đảm bảo không bị rút ra hoặc phá hủy hình nón bê tông:

$$h \geq \max\left( \dfrac{N}{\alpha \cdot f_{bt} \cdot d},\ h_{min} \right)$$

Trong đó:

• $f_{bt}$: Cường độ kéo của bê tông,

• $d$: Đường kính bu lông,

• $\alpha$: Hệ số neo,

• $h_{min}$: Chiều sâu cắm tối thiểu (theo bảng tiêu chuẩn).

c. Chịu lực cắt và mô men:

Khi liên kết chịu đồng thời kéo + cắt, hoặc mô men + nén, phải kiểm tra tổ hợp nội lực và điều kiện phá hoại tổng hợp.

6. Các yêu cầu cấu tạo

• Bản đế cần bố trí các tấm tăng cứng (gân) để tăng độ cứng uốn nếu chiều dày nhỏ.

• Bu lông neo phải có chiều dài ren đủ, có đai ốc hãm.

• Khoảng cách giữa các bu lông neo phải đảm bảo để tránh phá hoại cục bộ bê tông.

• Sử dụng vữa không co ngót (vữa grout) để đổ dưới bản đế giúp truyền lực đồng đều.

7. Các lỗi thường gặp và lưu ý

• Sử dụng bu lông neo không đủ chiều sâu cắm.

• Thi công bản đế không phẳng, không dùng vữa grout.

• Không kiểm tra đủ tổ hợp nội lực.

• Bố trí bu lông không đối xứng làm mất cân bằng lực.

8. Kết luận

Việc thiết kế liên kết bu lông neo và bản đế với bê tông cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định trong TCXDVN 338:2005 và TCXDVN 356:2005. Thiết kế đúng không chỉ đảm bảo khả năng chịu tải của công trình mà còn tránh được các sự cố nguy hiểm trong quá trình thi công và sử dụng.