so sánh cách tính cấu kiện chịu nén bằng thép

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
i

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iii
KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v

CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU 2
1.1. Vấn đề thực tiễn 2
1.2. Giới thiệu tổng quan về hệ thống các tiêu chuẩn : 4
1.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam : 4
1.2.2. Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn Mỹ AISC 5
1.2.3. Giới thiệu chung hệ thống tiêu chuẩn Anh BS 5950 6
1.2.4. Giới thiệu chung về hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu. 7
1.3. Mục tiêu và nội dung của đề tài 11
CHƯƠNG II – CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 12
2.1. Nguyên tắcchung dùng trong thiết kế 12
2.1.1.Các nguyên tắc cơ bản thiết kế theo TCXDVN 338:2005 12
2.1.2. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản theo Tiêu chuẩn Mỹ AISC/ASD 12
2.1.3. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản theo Tiêu chuẩn Anh BS5950:PART1:2000.13
2.1.4. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1993-1-1:2005 15
2.1.5. Nhận xét chung về các phương pháp thiết kế 15
2.2.Tải trọng kế sử dụng trong thiết kế 17
2.2.1.Tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam 17
2.2.2. Tải trọng thiết kế theo Tiêu chuẩn Mỹ 18
2.2.3. Tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn Anh 23
2.2.4 Tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn châu Âu: 26
2.2.5 Nhận xét chung về tải trọng thiết kế: 31

2.3. Vật liệu thép sử dụng theo các tiêu chuẩn thiết kế 33
2.3.1 Vật liệu thép theo tiêu chuẩn Việt Nam 33
2.3.2 Vật liệu thép theo Tiêu chuẩn Mỹ 34
2.3.3 Vật liệu thép theo tiêu chuẩn Anh 37
2.3.4 Vật liệu thép theo tiêu chuẩn Châu Âu 39
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
ii

2.3.5 Nhận xét chung về sử dụng vật liệu trong các tiêu chuẩn 40
CHƯƠNG III. CẤU KIỆN CHỊU NÉN 42
3.1. Tính toán cấu kiện chịu nén theo TCXDVN 338:2005 42
3.1.1 Những quan niệm tính toán cơ bản nhất 42
3.1.2. Độ mảnh và chiều dài tính toán 42
3.1.3. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm 43
3.1.4. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm 44
3.1.5. Tính toán kể đến yếu tố độ mảnh của tiết diện (tính ổn định cục bộ) 50
3.2. Tính toán cấu kiện chịu nén theo Tiêu chuẩn Mỹ AISC/LRFD 54
3.2.1 Những quan niệm tính toán cơ bản nhất 54
3.2.2. Độ mảnh và chiều dài tính toán 56
3.2.3. Cường độ nén với độ cong do uốn không xét đến ổn định cục bộ 57
3.2.4. Cường độ nén với do oằn xoắn bên không xét đến ổn định cục bộ 57
3.2.5. Tính toán kể đến yếu tố độ mảnh của tiết diện (tính toán ổn định cục bộ) 58
3.2.6. Cấu kiện tiết diện chữ I, H chịu nén uốn 60
3.3. Tính toán cấu kiện chịu nén theo tiêu chuẩn Anh BS5950 62
3.3.1 Những quan niệm tính toán cơ bản nhất 63
3.3.2. Độ mảnh và chiều dài tính toán 65
3.3.3. Khả năng nén với của cột: 66
3.3.4. Khả năng chịu ổn định do oằn bên kèm xoắn 67
3.3.5. Tính toán kể đến yếu tố độ mảnh của tiết diện (tính ổn định cục bộ) 70

3.3.6. Cấu kiện chịu nén uốn 72
3.4. Tính toán cấu kiện chịu nén theo tiêu chuẩn EN 1993-1-1:2005 77
3.4.1 Phân lớp tiết diện 77
3.4.2 Tính toán độ bền 80
3.4.3 Tính toán ổn định của cấu kiện theo EN 1993-1-1:2005: 83
3.5 So sánh tóm tắt tính toán cột thép lệch tâm 2 phương 92
3.6 Lập chương trình tính cột thép hình tiết diện I, H chịu nén, nén lệch tâm theo
tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005 95
CHƯƠNG IV. MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TOÁN 96
4.1. Ví dụ tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm (tiết diện đặc chắc) 96
4.1.1 Tính toán theo TCXDVN 338:2005 96
4.1.2. Tính toán theo tiêu chuẩn Mỹ AISC/LRFD 97
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
iii

4.1.3. Tính toán theo tiêu chuẩn Anh BS5950:Part 1: 2000 98
4.1.4. Tính toán theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1993-1-1:2005 99
4.2. Ví dụ tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm (tiết diện mảnh) 100
4.2.1. Tính toán theo TCXDVN 338:2005 100
4.2.2. Tính toán theo tiêu chuẩn Mỹ AISC/LRFD 101
4.2.3. Tính toán theo tiêu chuẩn Anh BS5950 102
4.2.4. Tính toán theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1993-1-1:2005 103
4.3 Nhận xét: 104
4.4. Ví dụ tính toán cấu kiện chịu lệch tâm theo một phương chính 105
4.4.1 Tính toán theo TCXDVN 338:2005 105
4.4.2. Tính toán theo tiêu chuẩn Mỹ AISC/LRFD 107
4.4.3. Tính toán theo tiêu chuẩn Anh BS5950 109
4.4.4 Tính toán theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1993-1-1:2005 111
4.4.5. Nhận xét: 113

4.5. Ví dụ tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm theo hai phương: 113
4.5.1. Tính toán theo TCXDVN 338:2005 113
4.5.2. Tính toán tiêu chuẩn Mỹ AISC/LRFD 115
4.5.3. Tính toán theo tiêu chuẩn Anh BS5950:Part 1: 2000 117
4.5.4. Tính toán theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1993-1-1:2005 118
4.5.5 Tính toán với một số ví dụ khác: 120
4.5.6 Nhận xét: 122
CHƯƠNG V. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 122
5.1. Nhận xét 122
5.2 Kết luận 126

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng II.1 – Các trạng nhóm thái giới hạn theo BS 5950 13
Bảng II.2 - Hệ số an toàn tải trọng 

14
Bảng II.3 - Hoạt tải phân bố đều theo ASNI A58.1-1982 18
Bảng II.4 - Tải trọng tập trung theo ASNI A58.1-1982 19
Bảng II.5 - Hệ số áp lực Cq 20
Bảng II.6 - Hệ số tổng hợp C
e
(độ cao, địa hình, xung của gió) 21
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
iv

Bảng II.7 – Áp lực gió q
s
tại chiều cao 10m (33ft) 21
Bảng II.8 - Hệ số tầm quan trọng I (để tính tải trọng gió ) 22

Bảng II.9 - Hệ số tổ hợp tải trọng cơ bản theo một số tiêu chuẩn 22
Bảng II.10 - Trị số của tải trọng áp đặt ( hoạt tải) 23
Bảng II.11 - Hệ số S
2
24
Bảng II.12 - Bảng tổ hợp tải trọng theo BS 6399 26
Bảng II.13 – Phân hạng tải trọng sử dụng 27
Bảng II.14 – Tải trọng áp đặt trên sàn, ban công, cầu thang 28
Bảng II.15 - Tổ hợp tải trọng 29
Bảng II.16 - Cường độ tính toán của thép cán nóng và thép ống 33
Bảng II.17 - Cường độ tiêu chuẩn f
y
, f
u
và cường độ tính toán của thép các bon (TCVN
5709 : 1993) . Đơn vị tính : N/mm
2
33
Bảng II.18 - Cường độ tiêu chuẩn f
y
, f
u
và cường độ tính toán của thép hợp kim thấp
(TCVN 5709 : 1993) . Đơn vị tính : N/mm
2
34
Bảng II.19 – 16 loại thép được chấp thuận sử dụng theo AISC 35
Bảng II.20 - Cường độ tính toán của thép 38
Bảng II.21 – giá trị danh nghĩa của giới hạn bền f
u

và giới hạn chảy f
y
cho thép kết cấu
cán nóng 39
Bảng II.22 – giá trị danh nghĩa của giới hạn bền f
u
và giới hạn chảy f
y
cho tiết diện
rỗng 40
Bảng II.23 - Bảng danh sách tên thép theo các tiêu chuẩn 41
Bảng III.1 – Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu nén 42
Bảng III.2 - Hệ số  43
Bảng III.3 – Các hệ số: c
1
; c
x
; c
y
; n
c
45
Bảng III.4 – Giá trị M 47
Bảng III.5 – Hệ số

và

49
Bảng III.6 – giá trị giới hạn [h
w

/t
w
] 51
Bảng III.7 – Giá trị giới hạn [b
o
/t
f
] 53
Bảng III.8 – Giá trị giới hạn của [b
o
/ t
f
] 54
Bảng III.9 - Tỷ số giới hạn bề rộng và bề dày của phần tử chịu nén 55
Bảng III.10: Độ mảnh cho phép 63
Bảng III.11 - Tỷ số giới hạn bề rộng và bề dày của tiết diện không phải hình ống tròn
hay chữ nhật 64
Bảng III.12 – Phân loại đường cong kết cấu 66
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
v

Bảng III.13 – Giá trị của 
LO
đối với thép hình cán nóng và tổ hợp hàn 67
Bảng III.13-1: Hệ số mômen cân bằng m
LT
cho đường cong oằn xoắn bên 75
Bảng III.13-2: Hệ số mômen cân bằng m cho đường cong uốn 76
Bảng III.14. Tỷ số bề rộng trên bề dày lớn nhất của bộ phận chịu nén 78

Bảng III.15 - Tỷ số bề rộng trên bề dày lớn nhất của bộ phận chịu nén 79
Bảng III.16. Hệ số không hoàn chỉnh đối với các dạng đường cong 84
Bảng III.17. Chọn đường cong oằn cho tiết diện 85
Bảng III.18. Hệ số không hoàn chỉnh với các dạng đường cong oằn bên kèm xoắn 87
Bảng III.19. Giới thiệu về các loại đường cong oằn 87
Bảng III.20. Giá trị các hệ số C1, C2 và C3 89
Bảng III.21. Giới thiệu về các loại đường cong oằn sử dụng ở công thức (3.104) 90
Bảng III.22. Hệ số điều chỉnh k
c
90
Bảng III.23: Giá trị N
Rk
= f
y
A
i
, M
i
,R
k
= f
y
W
i
và W
i,Ed
91
Bảng III.24: Hệ số tương tác k
ij
cho cấu kiện không chịu biến dạng xoắn 91

Bảng III.25: Hệ số tương tác k
ij
cho cấu kiện chịu biến dạng xoắn 92

KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
a) Các đặc trưng hình học
A diện tích tiết diện nguyên
A
n
diện tích tiết diện thực
A
f
diện tích tiết diện cánh
A
w
diện tích tiết diện bản bụng
A
eff
diện tích hiệu dụng của tiết diện khi tính toán tiết diện mảnh
b chiều rộng
b
f
chiều rộng cánh
b
o
chiều rộng phần nhô ra của cánh
h chiều cao của tiết diện
h
w
chiều cao của bản bụng

b
cf
bề rộng của cánh cột (tiêu chuẩn Mỹ)
b
e
bề rộng giảm để tính toán diện tích hiệu dụng
b
f
bề rộng cánh
b
fc
bề rộng cánh nén
d tổng chiều cao của tiết diện
h
0
khoảng cách giữa hai tâm cánh
t bề dày của bản
t
f
bề dày của bản cánh
t
w
bề dày của bản bụng
B bề rộng tiết diện (tiêu chuẩn Anh)
b chiều dài tính toán của cánh
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
vi

D chiều cao tiết diện

d chiều cao tính toán của bản bụng
b bề rộng tiết diện (tiêu chuẩn EN)
h chiều cao tiết diện
d chiều cao tính toán của bản bụng
i
x
, i
y
bán kính quán tính của tiết diện tương ứng các trục x-x, y-y
i
min
bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện
r
ib
bán kính quán tính của bộ phận của cấu kiện tổ hợp
r
ts
bán kính quán tính tính toán sử dụng trong việc xác định L
r
đối với
trạng thái giới hạn oằn bên kèm xoắn cho trục uốn chính đối với tiết diện hình dạng I
đối xứng hai phương và tiết diện máng (C)
r
x
, r
y
bán kính quán tính của tiết diện tương ứng các trục x-x, y-y
I
f
mômen quán tính của tiết diện nhánh

I
m
, I
d
mômen quán tính của thanh cánh và thanh xiên của giàn
g và dọc
I
t
mômen quán tính xoắn
I
p
mômen quán tính ban đầu của cấu kiện
I
x
, I
y
các mômen quán tính của tiết diện nguyên đối với các trục tương ứng
x-x và y-y
I
nx
, I
ny
các mômen quán tính của tiết diện thực đối với các trục tương ứng x-
x và y-y
L chiều cao của thanh đứng, cột hoặc chiều dài nhịp dầm
l
o
chiều dài tính toán của cấu kiên chịu nén
L
b

chiều dài của các điểm mà hoặc là giằng ngăn cản chuyển vị ngang
hoặc là giằng ngăn cản xoắn tiết diện.
L
p
chiều dài không giằng ngang giới hạn đối với trạng thái giới hạn uốn.
L
E
chiều dài tính toán của cấu kiên chịu nén (tiêu chuẩn Anh)
l
x
, l
y
chiều dài tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với
các trục tương ứng x-x, y-y
S mômen tĩnh
s bước lỗ bulông
t
f
, t
w
chiều dày của bản cánh và bản bụng
u khoảng cách đường lỗ bu lông
W
nmin
môđun chống uốn (mômen kháng) nhỏ nhất của tiết diện thực đối với
trục tính toán
W
x
, W
y

môđun chống uốn (mômen kháng) của tiết diện nguyên đối với
trục tương ứng x-x, y-y
W
nx,min
, W
ny,min
môđun chống uốn (mômen kháng) nhỏ nhất của tiết diện thực
đối với các trục tương ứng x-x, y-y
S
xt
, S
xx
môđun tiết diện đàn hồi đối với cánh chịu kéo và nén tương ứng (tiêu
chuẩn Mỹ)
S
x
, S
y
môđun tiết diện đàn hồi đối với các trục chính (tiêu chuẩn Mỹ)
Z
x
, Z
y
môđun tiết diện dẻo đối với các trục chính
S
x
, S
y
môđun tiết diện dẻo đối với các trục chính (tiêu chuẩn Anh)
Z

x
, Z
y
môđun tiết diện đàn hồi đối với các trục chính (tiêu chuẩn Anh)
b) Ngoại lực và nội lực
M
x
, M
y
mômen uốn đối với các trục tương ứng x-x, y-y
M
t
mômen xoắn cục bộ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
vii

M
p
mômen uốn dẻo (tiêu chuẩn Mỹ)
M
r
mômen uốn yêu cầu khi sử dụng tổ hợp tải trọng LRFD hoặc ASD
(tiêu chuẩn Mỹ)
M
b
mômen khi tính oằn xoắn bên
N tải trọng thiết kế dọc trục
P
c

lực nén dọc trục kể đến hệ số giảm 
P
n
lực nén dọc trục
P
r
khả năng chịu nén của vật liệu
Fc tải trọng thiết kế dọc trục (tiêu chuẩn Anh)
F
v
lực cắt của cấu kiện
P
c
khả năng chịu nén của vật liệu
P
v
khả năng chịu cắt của vật liệu
F
Ed
tải trọng thiết kế trên kết cấu
F
cr
lực nén đàn hồi tới hạn
N
Ed
giá trị thiết kế của lực dọc
N
pl,Rd
khả năng chịu nén khi thiết kế dẻo của tiết diện
N

Rd
khả năng chịu nén của tiết diện
N
c,Rd
khả năng chịu nén của tiết diện khi nén thuần tuý
N
Rk
giá trị đặc trưng cho khả năng chịu nén
N
cr,y
lực tới hạn đàn hồi trục y-y
N
cr,z
lực tới hạn đàn hồi trục z-z
M
y,Ed
mô men uốn thiết kế trục y-y
M
z,Ed
mô men uốn thiết kế trục z-z
M
y,Rd
khả năng chịu mô men uốn thiết kế trục y-y
M
z,Rd
khả năng chịu mô men uốn thiết kế trục z-z
M
Ed
mô men tăng thêm do việc di chuyển tâm của diện tích hiệu dụng A
eff

so với tâm của tiết diện ban đầu
M
c,Rd
khả năng chịu uốn của tiết diện đối với 1 trục chính
M
y,Rk
giá trị đặc trưng khả năng chịu uốn phương trục y-y
M
z,Rk
giá trị đặc trưng khả năng chịu uốn phương trục z-z
V
Ed
lực cắt thiết kế
V
c,Rd
khả năng chịu cắt
V
pl,Rd
khả năng chịu cắt khi tính toán dẻo
W
pl
môđun dẻo của tiết diện
W
el,min
môđun đàn hồi nhỏ nhất của tiết diện
W
eff,min
môđun hiệu dụng nhỏ nhất của tiết diện
V lực cắt

c) Cường độ và ứng suất
E môđun đàn hồi theo TCXDVN 338:2005 (2100.000 MPa)
E môđun đàn hồi của thép theo tiêu chuẩn Mỹ (199.955 MPa)
E môđun đàn hồi của thép theo tiêu chuẩn Anh (205.000 MPa)
f
y
cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép
f
u
cường độ tiêu chuẩn của thép theo sức bền kéo đứt
f cường độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy
f
th
cường độ tính toán chịu kéo của sợi thép cường độ cao
F
bw
ứng suất uốn ở điểm xem như về hướng trục x (trục chính)
F
bz
ứng suất uốn ở điểm xem như về hướng trục y
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
viii

F
cr
ứng suất tới hạn
F
cry
ứng suất tới hạn về trục vuông góc trục chính

F
crz
ứng suất oằn xoắn tới hạn
F
e
ứng suất đàn hồi tới hạn
F
ex
ứng suất uốn đàn hồi hướng trục chính
F
ey
ứng suất uốn đàn hồi hướng trục vuông góc trục chính
F
ez
ứng suất oằn xoắn đàn hồi
F
y
ứng suất chảy tối thiểu xác định của loại thép được sử dụng
p
y
cường độ thiết kế của thép (TC Anh)
p
c
cường độ chịu nén của tiết diện
p
b
cường độ uốn của thép (khi tính oằn bên kèm xoắn)
G môđun trượt
G môđun cắt đàn hồi của thép tiêu chuẩn Mỹ (77.200 Mpa)
 ứng suất pháp

 ứng suất tiếp
d) Kí hiệu các thông số
c
1
, c
x
, c
y
các hệ số dùng để kiểm tra bền của dầm chịu uốn trong một mặt
phẳng chính hoặc trong hai mặt phẳng chính khi có kể đến sự phát triển của biến dạng
dẻo
e độ lệch tâm của lực
m độ lệch tâm tương đối
m
e
độ lệch tâm tương đối tính đổi
n, p,  các thông số để xác định chiều dài tính toán của cột

c
hệ số điều kiện làm việc của kết cấu

M
hệ số độ tin cậy về cường độ

Q
hệ số độ tin cậy về tải trọng
 hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện
 độ mảnh của cấu kiện ( = l
o
/i )


độ mảnh qui ước (
/
f E
 
 )

w

độ mảnh qui ước của bản bụng (


/ /
w
w w
h t f E

 )

x
, 
y
độ mảnh tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với
các trục tương ứng x-x, y-y

p
hệ số độ mảnh giới hạn của đối với cấu kiện đặc chắc (tiêu chuẩn
Mỹ)


pf
hệ số độ mảnh giới hạn của đối với cánh đặc chắc

pw
hệ số độ mảnh giới hạn của đối với bụng đặc chắc

r
hệ số độ mảnh giới hạn của đối với cấu kiện không đặc chắc

pf
hệ số độ mảnh giới hạn của đối với cánh không đặc chắc

pw
hệ số độ mảnh giới hạn của đối với bụng không đặc chắc

L0
độ

mảnh giới hạn (khi tính ở trạng thái oằn xoắn bên)

LT
độ

mảnh tính toán (khi tính ở trạng thái oằn xoắn bên)

0
độ

mảnh giới hạn (khi tính toán cấu kiện chịu nén)
 hệ số chiều dài tính toán của cột

 hệ số uốn dọc

b
hệ số giảm cường độ tính toán khi mất ổn định dạng uốn xoắn
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
ix


e
hệ số giảm cường độ tính toán khi nén lệch tâm, nén uốn
 hệ số để xác định hệ số 
b
khi tính toán ổn định của dầm (Phụ lục E)
Cw Hằng số cong vênh (tiêu chuẩn Mỹ)
J Hằng số xoắn (tiêu chuẩn Mỹ)
Q hệ số giảm khi cấu kiện chịu nén mảnh (tiêu chuẩn Mỹ)
Q
a
hệ số giảm bản bụng mảnh chịu nén
Q
s
hệ số giảm bản cánh mảnh chịu nén

b
hệ số giảm tính toán khi chịu uốn

c
hệ số giảm tính toán khi chịu nén
H hằng số cong vênh (tiêu chuẩn Anh)

u hệ số oằn của tiết diện
x chỉ số xoắn của tiết diện

f
hệ số tải trọng tổng thể
 hằng số (275/p
y
)
0.5
m hệ số xét đến mômen cân bằng

M0
hệ số xét đến hình dạng tiết (tiêu chuẩn EN)

M1
hệ số xét đến tính không ổn định của cấu kiện khi kiểm tra
 hệ số giảm tuỳ theo đường cong oằn phù hợp

y
hệ số giảm tuỳ theo đường cong oằn (trục y-y)

z
hệ số giảm tuỳ theo đường cong oằn (trục z-z)
k
ij
các hệ số tương tác
 hệ số phụ thuộc vào f
y
C
my,mz,mLT

hệ số mô men phân bố cân bằng
C
1
hệ số điều chỉnh theo biểu đồ mô men phân bố
C
m
hệ số điều chỉnh khi biểu đồ mô men phân bố tuyến tính
C
n
hệ số điều chỉnh khi biểu đồ mô men phân bố phi tuyến
I
w
hằng số cong vênh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC: CHƯƠNG TRÌNH MATLAB TÍNH CỘT THÉP HÌNH CHỮ I
CHỊU NÉN LỆCH TÂM HAI PHƯƠNG THEO TCXDVN 338:2005











LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
2

Chương I: PHẦN MỞ ĐẦU
1.1. Vấn đề thực tiễn
Cùng với việc mở cửa hội nhập với nền kinh tế thế giới và việc Việt Nam gia
nhập vào Tổ chức thương mại thế giới (WTO) thì nền kinh tế Việt Nam nói chung và
ngành xây dựng nói riêng đang từng bước hoà nhập tìm tiếng nói chung để cùng nhau
phát triển. Việc sử dụng các Tiêu chuẩn tính toán kết cấu thép của các nước tiên tiến
như Anh (BS5950), Mỹ(AISC/ASD) . . . đã được chính phủ cho phép triển khai song
song với các Tiêu chuẩn tính toán kết cấu thép hiện hành (TCXDVN 338 : 2005).
Đồng thời, vấn đề tính toán kết cấu thép hiện nay cần phải được chú ý quan tâm nhiều,
bởi vì cùng với xu hướng phát triển ngày càng nhanh của xã hội, các công trình xây
dựng có số tầng ngày càng nhiều, bước nhịp ngày càng lớn, nhiều công trình có nhịp
rất lớn (nhà biểu diễn, sân bay, sân vận động . . .) nhằm đáp ứng nhu cầu cao về công
năng sử dụng, yêu cầu thẩm mỹ của con người. Kết cấu sử dụng trong công trình hiện
nay không còn đơn thuần là bêtông hoặc là thép mà có thể là sự phối hợp giữa thép và
bêtông (thép chịu lực, bêtông để chống cháy và bảo vệ) hoặc là sự tổ hợp giữa thép và
bêtông (vật liệu composite) để tận dụng tối đa ưu điểm của từng loại vật liệu. Trong
bối cảnh như vậy, việc giải quyết bài toán kết cấu thép theo các Tiêu chuẩn khác nhau
là một vấn đề rất đáng được quan tâm. Tuy vậy, việc áp dụng các Tiêu chuẩn nước
ngoài để tính toán kết cấu thép ở đối với các kỹ sư Việt Nam còn khá mới mẻ và khó
khăn.
Từ thực tế sử dụng cho thấy, hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam được hình
thành qua nhiều năm, chủ yếu dựa trên sự chuyển dịch từ các tiêu chuẩn Liên Xô, Anh
Quốc, Mỹ, ISO, Trung Quốc … Sự hình thành khá đa dạng này xuất phát từ nhu cầu
thực tế đòi hỏi qua các thời kỳ mà chưa có sự đồng bộ và hệ thống ngay từ đầu. Khi
gia nhập WTO, Việt Nam phải dỡ bỏ các rào cản (barries ) gồm rào cản thuế quan, rào
cản kỹ thuật ( tiêu chuẩn kỹ thuật), rào cản về thể chế kinh doanh. Trong hiệp định về
rào cản kỹ thuật trong thương mại (TBT – Agreement on technical Barries to trade)
của WTO còn có “Quy trình biên soạn, chấp nhận và áp dụng tiêu chuẩn” được áp
dụng cho tất cả các thành viên. Thông điêp mà WTO gửi đến tất cả các nước thành

viên là “Thương mại toàn cầu cần tới những tiêu chuẩn toàn cầu”. Một trong những
nhiệm vụ rất quan trọng của ngành Xây dựng và cũng là đòi hỏi của quá trình hội nhập
là dỡ bỏ rào cản kỹ thuật, soát xét và xây dựng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng đồng bộ,
hiện đại, hài hoà và tiệm cận với tiêu chuẩn quốc tế, tạo điều kiện cho quá trình hội
nhập của ngành Xây dựng với các nước trong khu vực và trên thế giới.
Như vậy, để quản lý tốt chất lượng công trình, nâng cao hiệu quả của các dự án
đầu tư trong nền kinh tế hội nhập, cần thiết phải có hệ thống văn bản quy chuẩn, tiêu
chuẩn xây dựng đồng bộ thống nhất, hiện đại và hội nhập với khu vực và quốc tế. Để
đảm bảo được điều này chúng ta phải soát lại hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện có,
đồng thời bổ sung hoặc huỷ bỏ những tiêu chuẩn đã quá cũ không còn phù hợp. Từ
những năm 2001 – 2003, dưới sự chỉ đạo trực tiếp của lãnh đạo Bộ Xây dụng, trên cơ
sở kết quả đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước “nghiên cứu xây dựng đồng bộ hệ
thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam đến năm 2010 theo hướng đổi mới, hội nhập”,
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
3

Bộ xây dựng đã hình thành định hướng cho hệ thống Quy chuẩn và Tiêu chuẩn xây
dựng Việt Nam. Theo đó, việc hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam bao
gồm nghiên cứu và áp dụng các tiêu chuẩn châu Âu trong lĩnh vực kết cấu, nền móng
và vật liệu xây dựng. Bước thứ hai là phải đổi mới biên soạn nội dung tiêu chuẩn, Bộ
Xây dưng phấu đấu dầu năm 2010 sẽ hoàn thành đồng bộ các tiêu chuẩn.
Trong định hướng xây dựng đồng bộ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
đến năm 2010 theo hướng đổi mới, hội nhập thì lĩnh vực kết cấu thép cũng không
ngoại trừ. Kết cấu thép là loại kết cấu chủ yếu trong xây dựng hiện đại. Trong những
năm qua, hàng nghìn công trình công nghiệp, dân dụng đã dược xây dựng mà phần lớn
được làm bằng thép. Thực tế cho thấy, khi xây dựng các công trình lớn mà nguồn vốn
xây dựng công trình như ODA, và các nguồn vốn khác từ nước ngoài đầu tư vào Việt
Nam, chủ đầu tư yêu cầu người thiết kế sử dụng tiêu chuẩn quy phạm của nước ngoài,
trong đó có Quy phạm Mỹ, tiêu chuẩn Anh, tiêu chuẩn Châu Âu…Mặt khác các tiêu

chuẩn này còn được nhiều nước trên thế giới và trong khu vực ASEAN khai thác và
biên soạn thành tiêu chuẩn riêng cho nước mình. Việc áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài
được Bộ Xây dựng thể chế hoá theo “quy chế áp dụng tiêu chuẩn xây dựng nước ngoài
trong hoạt động xây dựng ở Việt Nam”, ban hành kèm theo quyết định 09/2005/QĐ-
BXD ngày 7 tháng 4 năm 2005.
Việc nghiên cứu chỉnh sửa tiêu chuẩn kết cấu thép của Việt Nam cũng đã trải
qua nhiều thời kỳ. Từ năm 1963-1971: Tiêu chuẩn và quy phạm kỹ thuật thiết kế kết
cấu thép do UBKT cơ bản nhà nước ban hành, dựa theo Tiêu chuẩn HuTy 121-55 của
Liên Xô (tính theo lý thuyết ứng suất cho phép). Từ năm 1972-1990: Kết cấu thép,
Tiêu chuẩn thiết kế - TCXD 09-72 do UBKT cơ bản nhà nước phê chuẩn, dựa theo
tiêu chuẩn CHuП IIB – 3.62 của Liên Xô (tính theo lý thuyết trạng thái giới hạn). Từ
1991 – 6/2005: TCVN 5575 – 1991 - Kết cấu thép - Tiểu chuẩn thiết kế, do Bộ Xây
dựng ban hành, dựa theo CHuП II-23-81* của Liên Xô, có tham khảo một số điều của
Eurocode3, của tiêu chuẩn của Trung Quốc . . .
Vấn đề đặt ra là các tiêu chuẩn: tiêu chuẩn Việt Nam (TCXDVN 338 : 2005 "
Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế") ; tiêu chuẩn Mỹ (AISC) ; tiêu chuẩn Anh (BS
5950) và tiêu chuẩn châu Âu (Eurocodes) có các quy định rất khác nhau vể tải trọng,
tổ hợp tải trọng; Về vật liệu và các điều kiện sử dụng; Về nguyên lý và công thức tính
toán; Và cả về ký hiệu và cách thể hiện. Điều đó khiến cho việc trao đổi, đánh giá, áp
dụng một cách linh hoạt giữa các tiêu chuẩn trong quá trình áp dụng rất khó triển khai.
Vì vậy để hội nhập nhanh, sử dụng có hiệu quả các công nghệ xây dựng hiện đại . . .
cần có sự tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích một cách toàn diện sự tương quan, giống
nhau và khác nhau giữa các tiêu chuẩn nhằm áp dụng một cách phù hợp và linh hoạt
trong quá trình sử dụng thực tế.
Việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp thiết kế kết cấu thép của các tiêu chuẩn
nước ngoài trong điều kiện Việt Nam như thế nào là đúng, trong những trường hợp
nào thì hợp lý và áp dụng như thế nào để đồng bộ là rất cần thiết. Trong phạm vi đề tài
“ SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP THEO TIÊU
CHUẨN VIỆT NAM VỚI MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KHÁC ” (theo TCXDVN
338:2005, AISC/LRFD, BS5950:Part 1: 2000 & EN 1993-1-1:2005) nhằm giúp người

thiết kế có sự hiểu biết cơ bản và sử dụng một cách đúng đắn khi thiết kế cấu kiến chịu
nén và nén lệch tâm. Mặt khác, đề tài cũng góp phần vào việc hoàn thiện dần tiêu
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
4

chuẩn thiết kế kết cấu thép nói riêng, cũng như hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt
Nam trong điều kiện nền kinh tế hội nhập.
1.2. Giới thiệu tổng quan về hệ thống các tiêu chuẩn :
1.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam :
Bộ Xây dựng Việt Nam đã có quyết định số 408/1996/BXD-KHCN, ngày 26
tháng 6 năm 1996 xuất bản tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng lần thứ nhất. Những tiêu
chuẩn được in trong tuyển tập có giá trị áp dụng toàn ngành xây dựng không phân biệt
thành phần kinh tế và vùng lãnh thổ. Đây là một bộ tiêu chuẩn dựa trên hệ thống tiêu
chuẩn của Liên Xô có đầy đủ các tiêu chuẩn như xác định tải trọng, qui cách vật liệu,
tính toán kết cấu .v v
Tuyển tập được chia thành 11 tập xếp theo thứ tự từ 1 đến 11, nội dung của mỗi
tập được sắp xếp theo các cụm công việc (như thiết kế, thi công, sản xuất vật liệu xây
dựng, phương pháp thử .v v ) để tiện cho người sử dụng, dễ tìm kiếm. Tuy nhiên, mỗi
tiêu chuẩn ở các tập đều có sự liên hệ mật thiết với nhau.
Tập 1: Những vấn đề chung.
Tập 2: Quy hoạch, khảo sát xây dựng.
Tập 3: Kết cấu xây dựng.
Tập 4: Nhà ở và công trình công cộng, công trình công nghiệp.
Tập 5: Công trình nông nghiệp, giao thông, thuỷ lợi.
Tập 6: Hệ thống kỹ thuật cho nhà ở và công trình công cộng.
Tập 7: Quản lý chất lượng, thi công và nghiệm thu.
Tập 8: Vật liệu xây dựng, sản phẩm cơ khí xây dựng.
Tập 9: Bảo vệ công trình, an toàn vệ sinh môi trường.
Tập 10: Phương pháp thử vật liệu thép, bê tông, gỗ, cốt liệu xây dựng, gạch.

Tập 11: Phương pháp thử thuỷ tinh, chất dẻo, đát xây dựng, nước không khí.
Tuyển tập được xuất bản với sự hỗ trợ, giúp đỡ của Dự án “ Tăng cường năng
lực quản lý và điều phối nghiên cứu khoa học, biên soạn tiêu chuẩn và đảm bảo chất
lượng xây dựng ở Việt Nam” của Bộ Xây dựng do cơ quan ODA của Vương Quốc
Anh tài trợ, và có sự đóng góp tích cực của nhiều chuyên gia làm nhiệm vụ biên tập và
hiệu đính nội dung.
Ngày 31 tháng 5 năm 2005, Bộ Xây dựng Việt Nam đã có quyết định số
17/2005/QĐ-BXD về việc ban hành TCXDVN 338:2005 “Kết cấu thép – Tiêu chuẩn
thiết kế”. Tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005 thay thế tiêu chuẩn TCVN 5575:1991 dùng
để thiết kế kết cấu thép của nhà và công trình. Tiêu chuẩn này không dùng để thiết kế
kết cấu thép của cầu, đường hầm giao thông, đường ống dưới đất. Về bản chất phương
pháp tính toán, TCXDVN 338:2005 không khác TCVN 5575:1991, chỉ khác về thuật
ngữ và bổ sung thêm một số loại thép được sử dụng trong xây dựng tại Việt Nam như
thép của Mỹ, Anh, Úc, Nhật Bản, Trung Quốc. Nội dung gồm các phần sau:
Phần 1 – Nguyên tắc chung
Phần 2 – Tiêu chuẩn trích dẫn.
Phần 3 – Cơ sở thiết kế kết cấu thép.
Phần 4 - Vật liệu của kết cấu thép và liên kết
Phần 5 – Tính toán các cấu kiện.
Phần 6 – Tính toán liên kết.
Phần 7 – Tính toán kết cấu thép theo độ bền mỏi.
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
5

Phần 8 – Các yêu cầu kỹ thuật và các cấu tạo khác khi thiết kế cấu kiện kết cấu
thép.
Phần 9 – Các yêu cầu kỹ thuật và cấu tạo khác khi thiết kế nhà và công trình.
1.2.2. Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn Mỹ AISC
Quy định kĩ thuật về thiết kế kết cấu thép của AISC và AASHTO. Về thiết kế

kết cấu thép, nước Mỹ có hai Tiêu chuẩn được chấp nhận rộng rãi. Đó là Quy định kĩ
thuật về thiết kế kết cấu thép của Viện AISC (American Institute of Steel
Construction) áp dụng cho nhà cửa và Quy định kỹ thuật của AASHTO (American
Asociation of State Highway and Transportation Officials) dùng cho cầu trên đường
ôtô.
Cả hai Quy định đều có phương pháp tính theo ứng suất cho phép và tính theo
hệ số tải trọng, hệ số độ bền. Theo phương pháp ứng suất cho phép, ứng suất giới hạn
không đựoc vượt quá giá trị ứng suất cho phép (bằng ứng suất chảy nhân với hệ số 0,6
đến 0,67). Phương pháp hệ số tải trọng thì tải trọng tính toán được tăng lên bằng hệ số
1,2 – 1,6, hệ số chịu lực bằng 0.75 - 0,9 còn ứng suất giới hạn thì chính là giới hạn
chảy. Cùng một loại thép thì nói chung AASHTO quy định ứng suất cho thép nhỏ hơn,
có nghĩa là an toàn hơn.
Luận văn này nghiên cứu về cách thiết kế kết cấu thép theo phương pháp ứng
suất cho phép của Quy định kỹ thuật của AISC/ASD . Tên đầy đủ là Quy định kỹ thuật
để thiết kế nhà thép theo phương pháp ứng suất cho phép và phương pháp thiết kế dẻo
(Specification for Structural Steel Buildings-Allowable Stress Design and Plastic
Design), (sau đây được gọi ngắn gọn là Tiêu chuẩn AISC). Tiêu chuẩn này do Viện
kết cấu thép Mỹ (American Institute of Steel Construction, viết tắt là AISC) biên soạn
và xuất bản năm 1989 để sử dụng thiết kế nhà khung thép. Từ năm 1993, một số
phương pháp khác được AISC ban hành là phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng
và hệ số độ bền (Load and Resistance Factor Design). Cả hai phương pháp này hiện
được sử dụng song hành, tuỳ theo sự lưa chọn của người thiết kế. Cũng như mọi Tiêu
chuẩn khác của Mỹ, Tiêu chuẩn này không có tính bắt buộc mà chỉ mang tính chất
thông tin giúp cho người kỹ sư trong công việc của mình. Người sử dụng chịu hoàn
toàn trách nhiệm về độ an toàn của công trình khi chọn cách tính theo Quy định này.
Tương ứng với mỗi vật liệu, ứng suất cho phép không có giá trị nhất định mà thay đổi
theo trạng thái làm việc. Ứng suất cho phép khi chịu kéo là F
t
bằng 0,60 F
y

(F
y
là giới
hạn chảy của thép). Ứng suất cho phép khi uốn là F
b
bằng 0,6 đến 0,67 của F
y
, tuỳ theo
loại cấu kiện là đặc chắc hay không đặc chắc. Ứng suất cho phép khi nén bằng F
y
nhân
với hệ số uốn dọc tuỳ thuộc theo độ mảnh của cấu kiện. Vấn đề phức tạp nhất trong
tính toán kết cấu thép là xác định đúng ứng suất cho phép. Sau khi xác định được ứng
suất cho phép thì chỉ so sánh nó với ứng suất làm việc tính bằng các công thức thông
thường của SBVL. Trong các công thức tính toán, các nội lực gây ra bởi tải trọng làm
việc, không có hệ số vượt tải . Điểm rất đặc biệt của Quy định AISC so với tiêu chuẩn
thiết kế Việt Nam là đã phân chia ra các loại cấu kiện có tiết diện đặc chắc, không đặc
chắc và tiết diện mảnh. Với tiết diện đặc chắc thì được phép sử dụng hết khả năng cho
phép của vật liệu. Quy định AISC chấp nhận việc cong vênh cục bộ của tiết diện, tức
là cho phép một số bộ phận của tiết diện không làm việc , bù lại sẽ giảm ứng suất cho
phép đi để giữ nguyên độ an toàn. Do đó nhiều quy định cấu tạo về độ mảnh bụng dầm
hay cánh dầm, bụng cột hay cánh cột khác xa nhiều so với Tiêu chuẩn của ta. Ví dụ, tỉ
số giữa bề cao và bề dày bản bụng của dầm theo TCVN thì tối đa là 100, quá trị số này
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
6

thì phải có sườn gia cường; theo AISC thì tỉ số này có thể tới 320 mà không cần sườn.
Những quy định như vậy rất có lợi trong việc giảm tổng trọng lượng thép khi thiết kế
tạo thuận lợi cho chế tạo tự động hoá.

Trong các lĩnh vực riêng, nước Mỹ có các Tiêu chuẩn chuyên ngành. Về kết
cấu thép, có các Tiêu chuẩn thông dụng được chấp nhận rộng rãi như sau: Về kết cấu
hàn, có Tiêu chuẩn hàn (1996) của AWS American Welding Society; về thiết kế nhà
tiền chế, có Chỉ dẫn về thiết kế nhà thép (1996) của MBMA Metal Building
Manufacturers Association; về kết cấu thép tạo hình nguội, có sách chỉ dẫn (1989) của
AISI American Iron and Steel.
Có thể nhận xét rằng các tiêu chuẩn về thiết kế và chế tạo kết cấu thép của Mỹ
có nhiều điểm khác so với của Việt Nam, có chỗ khác rất nhiều (như trên đã nói) ví
dụ: về tải trọng gió lên công trình, nói chung là gây nội lực nhỏ hơn; về số lượng tổ
hợp tải trọng tính toán, giảm hơn so với Tiêu chuẩn Việt Nam; về thiết kế kết cấu, nói
chung tổ hợp tải trọng lớn hơn, nhưng cho phép kể cả góc xoay tại nút và ổn định cục
bộ vào tính toán kết cấu chịu lực, nên tổng chi phí vật liệu cuối cùng có thể tiết kiệm
hơn, cũng có trường hợp lại tốn vật liệu hơn hẳn. Vì vậy khi thiết kế công trình, chỉ
nên dùng một hệ thống Tiêu chuẩn, không nên dùng lẫn lộn cả hai, sẽ dẫn đến những
kết quả phi lí.
1.2.3. Giới thiệu chung hệ thống tiêu chuẩn Anh BS 5950
Tiêu chuẩn Anh BS 5950 là một bộ tiêu chuẩn lớn, mang tên:”Kết cấu thép sử
dụng cho nhà “ ( Structural use of steelwork in building) thực tế là gồm các Tiêu
chuẩn về thiết kế, chế tạo, dựng lắp, phòng cháy cho các loại kết cấu thép, được biên
soạn bởi Ban kĩ thuật thuộc Ban tiêu chuẩn xây dựng công trình và nhà ( gồm các
thành viên Hiệp hội kết cấu thép Anh, Ban đường sắt, Bộ môi trường, Học viện kết
cấu thép, Học viện kỹ sư kết cấu, Học viện kỹ sư xây dựng, Học viện kiến trúc sư
Hoàng Gia,…) và được phát hành bởi Viện tiêu chuẩn Anh (British Standard Institute)
BSI. Đó là bộ tiêu chuẩn quốc gia duy nhất ở nước Anh. Trong các nước Tây Âu, Anh
là nước đi sớm nhất về việc dùng phương pháp thiết kế theo trạng thái giới hạn. Tiêu
chuẩn BS 5950 sử dụng phương pháp này, đã được cải biên thay thế theo các năm.
Bản BS có các phiên bản năm 1985, 1990, và 2000. Phiên bản năm 2000 là bản tiêu
chuẩn có cơ sở lý luận vững chắc, được hỗ trợ bởi nhiều bảng tính sẵn và tài liệu
hướng dẫn kèm theo, là cơ sở chính để các nước Châu Âu biên soạn ra tiêu chuẩn
Eurocode về kết cấu thép. Điểm đặc biệt khi tính toán theo tiêu chuẩn BS 5950 là ứng

suất cho phép khi tính toán lấy theo cường độ chảy của thép và hệ số độ mảnh ; Khi
tính toán có kể đến cả yếu tố mômen và xoắn, được phép giảm ứng suất cho phép đi,
tiết diện mảnh thì còn phải giảm ứng suất cho phép đi nhiều nữa. Cũng như tiêu chuẩn
AISC, tiêu chuẩn BS 5950 cũng cho phép kể đến biến dạng và ổn định cục bộ vào
trong tính toán kết cấu (khác so với tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005), nên sẽ có nhiều
trưòng hợp tiết kiệm thép hơn TCXDVN. Trên thế giới, tiêu chuẩn BS 5950 được biết
đến và được chấp nhận sử dụng phổ biến nhất, đặc biệt là trong khối các nước châu Âu
(ở châu Á có các nước như Singapore, Thái Lan, Malaysia, Hồng Công.v.v. cũng sử
dụng tiêu chuẩn này).
Tiêu chuẩn BS 5950:2000 là một bộ tiêu chuẩn lớn, gồm 9 phần được xuất bản
riêng rẽ:
- Phần 1: Quy định thiết kế kết cấu đơn giản và liên tục ( tiết diện cán nóng).
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
7

- Phần 2: Quy định kỹ thuật đối với vật liệu, chế tạo và dựng lắp (tiết diện cán nóng).
- Phần 3: Thiết kế kết cấu hỗn hợp.
- Phần 4: Quy định thiết kế sàn với bản sàn thép.
- Phần 5: Tiêu chuẩn thiết kế tiết diện tạo hình nguội.
- Phần 6: Tiêu chuẩn thiết kế tấm lợp, tấm sàn và tấm tường loại nhẹ.
- Phần 7: Tiêu chuẩn kĩ thuật đối với vật liệu và chế tạo ( tiết diênh tạo hình nguội).
- Phần 8: Quy định thiết kế chống cháy.
- Phần 9: Tiêu chuẩn thiết kế vỏ bọc chịu lực.
Mục đích của BS 5950 là xác định tiêu chí chung cho việc thiết kế kết cấu thép
nhà và các công trình liên quan, và chỉ dần cho người thiết kế các phương pháp thực
hiện tiêu chí này. Phần một, ký hiệu đầy đủ là BS 5950-1:2000, do Uỷ ban Chính sách
các Tiêu chuẩn Anh ban hành và có hiệu lực từ 15 tháng 8 năm 2001, thay thế cho tiêu
chuẩn cũ BS 5950-1: 1990. Phần 1 áp dụng cho việc thiết kế kết cấu đơn giản và liên
tục bằng cấu kiện cán nóng, thực tế là phần lớn các kết cấu nhà được xây dựng hiện

tại. BS 5950 không xét thiết kế chịu động đất. Tập tiêu chuẩn BS 5950-1:2000 gồm có
7 chương:
Chương 1: Đại cương;
Chương 2: Thiết kế theo trạng thái giới hạn;
Chương 3: Các tính chất của vật liệu và đặc trưng tiết diện;
Chương 4: Thiết kế các cấu kiện;
Chương 5: Kết cấu liên tục;
Chương 6: Liên kết;
Chương 7: Thử nghiệm bằng gia tải.
1.2.4. Giới thiệu chung về hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu.
Tiêu chuẩn châu Âu Eurocodes là bộ tiêu chuẩn về kết cấu công trình
(Structural Eurocodes) do tiểu ban kỹ thuật CEN/TC250 soạn thảo và được Uỷ ban
châu Âu về tiêu chuẩn hoá (Comité Européen de Normalisation – CEN) ban hành để
áp dụng chung cho các nước thuộc liên minh Châu âu ( EU). Từ năm 1975, Uỷ ban
cộng đồng châu Âu (The European Community) đã quyết định một chương trình hành
động trong lĩnh vực xây dựng, trong đó đối tượng của chương trình là loại trừ những
rào cản kỹ thuật trong thương mại và tiến tới hài hoà các quy định kỹ thuật. Trong
khuôn khổ của chương trình, một loại các quy tắc kỹ thuật trong thiết kế xây dựng đã
được hình thành để thay thế cho các quy tắc tiêu chuẩn quốc gia các nước thành viên.
Năm 1988 trong khuôn khổ của văn bản định hướng DI 89/106 ngày
01/12/1988 của Ban Tiêu chuẩn hoá Châu Âu đưa ra ý tưởng phải xây dựng hệ thống
tiêu chuẩn xây dựng dùng chung cho châu Âu.
Tiêu chuẩn châu Âu mang tên EUROCODES là tiêu chuẩn mà các nước châu
Âu thống nhất về quan niệm, về định hình kích thước kết cấu nhà cửa và công trình
xây dựng liên quan đến vật liệu sử dụng, biện pháp thi công và công tác kiểm tra chất
lượng. Việc xây dựng và áp dụng EUROCODES được sự bảo trợ của hội đồng châu
Âu (CEE), phù hợp với thị trường xây dựng ở châu lục này.
Vào năm 1990, hội đồng châu Âu giao cho ban tiêu chuẩn hoá châu Âu (CEN)
soạn thảo EUROCODES và ban hành qui phạm. Ban thư ký soạn thảo nằm tại Anh
quốc và có chín tiểu ban soạn thảo chi tiết.

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
8

Toàn bộ EUROCOES được chia thành nhiều phần, công việc được tiến hành
trên 57 lĩnh vực. Năm 1993 Ban tiêu chuẩn hoá châu Âu đã tuyển chọn xong các lĩnh
vực chủ yếu. Năm 1994 thành lập các ban xây dựng Hồ sơ thuộc các quốc gia (DAN)
để tiến hành chuyển dịch những tài liệu theo ngôn ngữ của các nước thành viên.
Thời kỳ đầu, Ban tiêu chuẩn hoá châu Âu thoả thuận với hội đồng châu Âu gọi
EUROCODES là tiêu chuẩn sơ bộ của châu Âu (ENV). Điều này có nghĩa tiêu chuẩn
này mới là tiêu chuẩn thực nghiệm. Những tiêu chuẩn này có giá trị (về lý thuyết)
trong ba năm (và thường là kéo dài thêm một thời hạn hai năm nữa). Thời hạn này tạo
cơ hội cho Tiêu chuẩn châu Âu xâm nhập trong các dự án xây dựng. Trong thời kỳ
này, đồng thời với việc áp dụng tiêu chuẩn châu Âu, các tiêu chuẩn riêng của quốc gia
thành viên vẫn có giá trị sử dụng. Hết thời kỳ sơ bộ thì mọi tiêu chuẩn riêng biệt của
quốc gia thành viên nào trái với các điều khoản của EUROCODES sẽ không được
tuân thủ trong các thành viên của cộng đồng.
Tại nước Pháp, khi tiêu chuẩn châu Âu được coi là tiêu chuẩn thực nghiệm thì
kèm với từng tiêu chuẩn châu Âu, có một tài liệu chỉ dẫn sử dụng trong quốc gia
(DAN). Tài liệu này chỉ rõ điều gì tiêu chuẩn của quốc gia khác với tiêu chuẩn châu
Âu trong thời kỳ tiêu chuẩn châu Âu mới là tiêu chuẩn sơ bộ. Những điều sai khác
được trình bày dưới ba dạng: Cần có giải thích, cần bổ sung thêm nữa và không có
hiệu lực. Tiêu chuẩn mà Pháp công bố là Tiêu chuẩn châu Âu cùng nhất trí và kèm
theo tài liệu chỉ dẫn sử dụng trong quốc gia. Thường tài liệu chỉ dẫn sử dụng trong
quốc gia được trình bày tách riêng nhưng đính liền với tài liệu EUROCODES.
Hệ thống tiêu chuẩn châu Âu về kết cấu công trình xây dựng bao gồm các tiêu
chuẩn chính và các tiêu chuẩn khác tham chiếu theo các tiêu chuẩn chính. Các tiêu
chuẩn chính bao gồm:
- Eurocode 0: Cơ sở thiết kế
- Eurocode 1: Các tác động lên kết cấu

- Eurocode 2: Thiết kế kết cấu bê tông
- Eurocode 3: Thiết kế kết cấu thép
- Eurocode 4: Thiết kế kết cấu hỗn hợp thép – bê tông
- Eurocode 5: Thiết kế kết cấu gỗ
- Eurocode 6: Thiết kế kết cấu khốI xây gạch đá
- Eurocode 7: Thiết kế địa kỹ thuật
- Eurocode 8: Quan niệm và cách xác định kích thước các kết cấu để chống lại động
đất.
- Eurocode 9: Thiết kế kết cấu hợp kim nhôm
Đặc điểm chung của hệ thống các tiêu chuẩn nói trên là: (1) Mỗi tiêu chuẩn chia
thành một số phần, trong đó phần chung nói về các quy định chung, các phần riêng nói
về các chuyên đề cụ thể (tổng cộng 58 phần trong bộ tiêu chuẩn Eurocodes); (2)
nguyên tắc biên soạn tiêu chuẩn là chỉ nêu những yêu cầu, không quy định cứng nhắc
và quá chi tiết (như các tiêu chuẩn của Việt Nam hiện nay), tạo điều kiện cho người sử
dụng có thể tiếp cận theo nhiều phương diện khác nhau; (3) Phụ lục quốc gia bao gồm
các thông số theo yêu cầu của tiêu chuẩn sẽ do mỗi quốc gia nghiên cứu và lựa chọn.
Tiêu chuẩn EN 1990 (những cơ sở thiết kế kết cấu) đưa ra nguyên tắc độ tin
cậy, các trường hợp tổ hợp tải trọng và hệ số tổ hợp đối với kết cấu nhà và công trình.
Tiêu chuẩn EN 1991 (tác động lên kết cấu) bao gồm :
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
9

- EN 1991-1-1 : Tải trọng bản thân, hoạt tải,
- EN 1991-1-2 : Tác động lên kết cấu tiếp xúc với lửa,
- EN 1991-1-3 : Tải trọng tuyến,
- EN 1991-1-4 : Tải trọng gió,
- EN 1991-1-5 : Tác động của nhiệt,
- EN 1991-1-6 : Tác động trong quá trình thi công,
- EN 1991-1-7 : Tác động do va đập và nổ,

- EN 1991-2 : Tải trọng lưu thông trên cầu),
- EN 1991-3 : Tác động của cầu trục và máy móc và
- EN 1991-4 : Tác động lên silô và bồn bể.
Tiêu chuẩn EN 1992 : Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép bao gồm:
- EN 1992-1-1 : Nguyên tắc chung,
- EN 1992-1-2 : Thiết kế kết cấu chịu lửa,
- EN 1992 – Cầu bê tông cốt thép,
- EN 1992-3 : Kết cấu tường cứng và bể chứa chất lỏng.
Tiêu chuẩn EN 1993 : Thiết kế kết cấu thép bao gồm:
- EN 1993-1-1 : Nguyên tắc chung,
- EN 1993-1-2 : kết cấu chịu lửa,
- EN 1993-1-3 : Cấu kiện thép tạo hình nguội,
- EN 1993-1-4 : Thép không gỉ
- EN 1993-1-5 : Cấu kiện tấm,
- EN 1993-1-6 : Độ bền và ổn định của kết cấu vỏ,
- EN 1993-1-7 : Độ bền và ổn định của kết cấu từ thép tấm chịu tải trọng ngang),
- EN 1993-1-8: Thiết kế mối nối.
- EN 1993-1-9 : Độ bền mỏi của kết cấu thép,
- EN 1993-1-10: Lựa chọn vật liệu có tính bền dai,
- EN 1993-1-11 : Thiết kế kết cấu với bộ phận chịu kéo bằng thép,
- EN 1993-1-12 : Các nguyên tắc bổ sung cho phép cường độ cao,
- EN 1993-2 : Cầu thép,
- EN 1993-3 : Tháp, trụ, ống khói,
- EN 1993-4 : Silô, bể chứa và đường ống khói),
- EN 1993-5 : Cọc và ván cừ),
- EN 1993-6 : Kết cấu đỡ cầu trụ),
Tiêu chuẩn EN 1994 : Thiết kế kết cấu hỗn hợp thép – bê tông bao gồm:
- EN 1994-1-1: Nguyên tắc chung
- EN 1994-1-2: Kết cấu chịu lửa
- EN 1994-1-3: Cầu

Tiểu chuẩn EN 1995 : Thiết kế kết cấu gỗ bao gồm :
- EN 1995-1-1: Nguyên tắc chung
- EN 1995-1-2: Kết cấu chịu lửa
- EN 1995-2 : Một số nội dung bổ sung cho EN 1995-1-1
Tiêu chuẩn EN 1996 : Thiết kế kết cấu gạch đá bao gồm:
- EN 1996-1-1 : Nguyên tắc chung,
- EN 1996-1-2 : Kết cấu chịu lửa,
- EN 1996-2 : Những vấn đề thiết kế, lựa chọn vật liệu và thi công khối xây,
- EN 1996-3 : Phương pháp tính toán đơn giản cho khối xây không cốt thép.
Tiêu chuẩn EN 1997 : Thiết kế địa kỹ thuật bao gồm:
- EN 1997-1: Thiết kế địa kỹ thuật,
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
10

- EN 1997-2 : Khảo sát và thí nghiệm đất nền,
- EN 1997-3 : Thiết kế dựa vào thí niệm hiện trường.
Tiêu chuẩn EN 1998 : Thiết kế kết cấu chịu động đất bao gồm:
- EN1998-1 : Nguyên tắc chung,
- EN 1998 : Cầu,
- EN 1998-3 : Đánh giá và sửa chửa nhà,
- EN 1998-4 : Silô, bồn bể và đường ống,
- EN 1998-5 : Móng, kết cấu tường chắn và vấn đề địa kỹ thuật,
- EN 1998-6 : Tháp,trụ và ống khói.
Tiêu chuẩn EN 1999 : Thiết kế kết cấu nhôm bao gồm:
- EN 1999-1-1 : Nguyên tắc chung
- EN 1999-1-2 : Kết cấu chịu lửa,
- EN 1999-2 : Mỏi của kết cấu.
Theo lộ trình đã được quyết định, đến năm 2010 toàn bộ các nước trong Liên
minh châu Âu sẽ áp dụng thống nhất tiêu chuẩn Eurocode trong lĩnh vực thiết kế xây

dựng( Anh Quốc áp dụng từ 2007, thay thế toàn bộ tiêu chuẩn mang mã hiệu BS bằng
tiêu chuẩn eurocode mang mã hiệu BS EN; Pháp thay thế tiêu chuẩn NF bằng NF EN).
Cho đến nay tất cả các nước trong Liên minh châu Âu(EU) đã thống nhất áp dụng hệ
thống tiêu chuẩn Eurocode. Đó là các nước Anh, Áo, Ba Lan, Bỉ, Bồ Đào Nha, Cộng
Hoà Séc, Đan Mạch, Đức, Estonia, Litva, Luxembua, Na Uy, Malta, Hà Lan, Hungary,
Hy Lạp, Italia, Pháp, Phần Lan, Síp, Slovakia, Tây ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sĩ. Quá
trình chuyển dịch và áp dụng ở các nước được thống nhất vào năm 2010, tuy nhiên cho
đến nay chưa có nước nào hoàn thành chuyển dịch bộ hệ thống tiêu chuẩn Eurocode,
thậm chí cả Anh Quốc và Pháp. Tại Anh Quốc, theo “Chiến lược quốc gia áp dụng
Eurocodes” của văn phòng Phó Thủ Tướng Anh, việc nghiên cứu các phục lục quốc
gia và chuẩn bị cho việc áp dụng tiêu chuẩn Eurocodes cũng mất hơn 15 năm với kinh
phí ước tính lên tới hơn 10 trệu bảng Anh (khoảng 300 tỷ đồng Việt Nam ). Nhiều
nước khác trên thế giới cũng đặt biệt quan tâm đến các tiêu chuẩn châu Âu Eurocodes
như Nga, Ucraina, Bungari, Nhật Bản, Trung Quốc, Malaysia, Singapore, Việt Nam,
các nước trong vùng Caribe, Vào tháng 11/2006, tại Singapore dã diễn ra Hội nghị
quốc tế về việc áp dụng Eurocodes, trong đó có thảo luận nhiều về Eurocode 7 (Thiết
kế địa kỹ thuật).
Khi áp dụng hệ thống tiêu chuẩn Eurocodes, ngoài nội dung tiêu chuẩn đã được
thống nhất, phần phụ lục Quốc gia (National Annex) kèm theo tiêu chuẩn có vai trò
hết sức quan trọng đối với mỗi nước. Trong phụ lục này, các thông số tính toán và
thiết kế phải được nghiên cứu và lựa chọn phù hợp với điều kiện tự nhiên, vật liệu và
trình độ công nghệ của mỗi nước. Do đó, dây không đơn thuần chỉ là việc dịch thuật
mà còn là nhiệm vụ nghiên cứu hết sức phức tạp, khối lượng công việc rất lớn, đòi hỏi
sự dầu tư trí tuệ và nguồn lực để hoàn thành các công việc nghiên cứu, chuyển dịch,
phổ biến và áp dụng Eurocodes ở mỗi nước.
Ngoài những tiêu chuẩn chủ yếu về kết cấu xây dựng nói trên, có hơn 100 tiêu
chuẩn châu Âu khác về vật thí liệu, thí nghiệm, thi công, quản lý chất lượng cũng được
tham chiếu theo các tiêu chuẩn Eurocodes. Có thể nêu ra đây một số tiêu chuẩn : EN
197 (Xi măng; gồm 4 phần cho việc đánh giá phù hợp chất lượng); EN 196 ( Các
phương pháp thí nghiệm xi măng; gồm 21 phần); EN 10080 (Thép làm cốt cho bê

tông); EN 206-1( Bê tông. Điều kiện kỹ thuật, tính năng, sản xuất và sự phù hợp ); EN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
11

12620 (Cốt liệu cho bê tông); EN 933 (Thí nghiệm các tính chất chung của cốt liệu );
EN 12350 (Thí nghiệm bê tông tươi; gồm 7 phần); EN 10025 ( Sản phẩm thép cấu
cán nóng, gồm 6 phần); EN 1090 (Thi công kết cấu thép); EN 1536 (Thi công địa kỹ
thuật đặc biệt. Cọc khoan nhồi ); EN 1538 ( Thi công địa kỹ thuật đặc biệt. Tường
trong đất ( Diaphragm); ENISO 22476 ( Khảo sát và thí nghiệm địa kỹ thuật); EN 473
( Thí nghiệm không phá hoại. Phân loại và cấp chứng chỉ cho người thí nghiệm NDT.
Nguyên tắc chung); ….
Theo kế hoạch, ở nước ta một số tiêu chuẩn Eurocodes đang được Bộ xây dựng
cho nghiên cứu và chuyển dịch thành tiêu chuẩn Việt Nam. Phương pháp chung để
chuyển dịch là: chấp nhận và chuyển dịch nguyên văn toàn bộ nội dung của tiêu chuẩn
( theo nguyên tắc chung đã được các nước châu Âu chấp thuận); nghiên cứu và đưa ra
các thông số để thành lập các Phụ lục Quốc gia, trong đó có việc soát xét lại các
TCVN hoặc TCXDVN đã ban hành (một số tiêu chuẩn Việt Nam đã chuyển dịch từ
tiêu chuẩn ISO, tương thích với các tiêu chuẩn được trích dẫn trong Eurocodes).
1.3. Mục tiêu và nội dung của đề tài
Xuất phát từ yêu cầu xây dựng đồng bộ hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
theo hướng đổi mới, hội nhập; và từ yêu cầu thực tế thiết kế gặp nhiều khó khăn khi
chưa hiểu rõ các tiêu chuẩn nước ngoài nên áp dụng chúng một cách máy móc, thiếu
tính đồng bộ, thống nhất. Do đó đề tài này nhằm khảo sát phân tích về quan niệm, về
phương pháp xác định tải trọng, về sử dụng vật liệu, và khảo sát phương pháp tính
toán cấu kiện của các tiêu chuẩn: TCXDVN 338:2005; Tiêu chuẩn Mỹ AISC/ASD,
AISC/LRFD, Anh BS5950 : part 1:2000 và Châu Âu EN 1993 – 1- 1: 2005 và ứng
dụng vào tính toán cụ thể. Trên cơ sở đó, rút ra kiến nghị cách sử dụng một số tiêu
chuẩn nước ngoài vào điều kiện Việt Nam như thế nào là hợp lý và đồng bộ. Việc làm
này cũng giúp người thiết kế hiểu và áp dụng đúng trong tính toán thiết kế, phù hợp

với yêu cầu cụ thể của công trình. Do điều kiện thời gian và khuôn khổ giới hạn, Luận
văn chỉ nghiên cứu chủ yếu về cấu kiện tiết diện chữ I chịu nén lệch tâm và nén uốn.
Nội dung bao gồm:
Chương 1 Phần mở đầu
Chương 2. Các cơ sở thiết kế kết cấu thép
Chương 3. Cấu kiện chịu nén (đúng tâm và lệch tâm)
Chương 4. Một số ví dụ tính toán so sánh, áp dụng
Chương 5. Kết luận và kiến nghị








LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
12

Chương II – CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP
2.1. Nguyên tắcchung dùng trong thiết kế
2.1.1.Các nguyên tắc cơ bản thiết kế theo TCXDVN 338:2005
a. Trạng thái giới hạn theo TCXDVN 338:2005
Tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005 sử dụng phương pháp tính toán kết cấu theo
trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn là trạng thái mà khi vượt quá thì kết cấu không
còn thoả mãn các yêu cầu sử dụng hoặc dựng lắp. Các trạng thái giới hạn gồm:
Trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực (KNCL) là trạng thái mà kết cấu
không còn đủ khả năng chịu lực, sẽ bị sụp đổ hoặc hư hỏng, làm nguy hại đến sự an
toàn của con người, của thiết bị. Đó là các trường hợp: Kết cấu không đủ độ bền (phá

hoại bền), hoặc kết cấu bị mất ổn định, hoặc kết cấu bị phá hoại dòn, hoặc vật liệu kết
cấu bị chảy dẻo.
Trạng thái giới hạn về sử dụng (GHSD) là trạng thái mà kết cấu không còn sử
dụng bình thường được nữa do bị biến dạng quá lớn hoặc do hư hỏng cục bộ. Các
trạng thái giới hạn này gồm: trạng thái giới hạn về độ võng và biến dạng làm ảnh
hưởng đến sử dụng bình thường của thiết bị máy móc, của con người hoặc làm hỏng
sự hoàn thiện của kết cấu, sự rung động quá mức, sự han gỉ quá mức.
b. Hệ số tin cậy theo TCXDVN 338:2005
Khi tính toán kết cấu sử dụng các hệ số tin cậy như sau:
- Hệ số độ tin cậy về cường độ vật liệu 
M
(xem mục 2.3.1).
- Hệ số độ tin cậy về tải trọng 
Q
. Khi tính toán theo giới hạn về KNCL, sử dụng tải
trọng tính toán là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số 
Q
(gọi là hệ số vượt tải hoặc hệ
số tin cậy tải trọng). Khi tính toán theo trạng thái giới hạn về sử dụng và tính toán về
mỏi thì dùng tải trọng tiêu chuẩn.
- Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu (ĐKLV) 
C
. Khi kiểm tra KNCL của các kết
cấu thuộc những trường hợp nêu trong bảng 3 TCXDVN 338:2005, cường độ tính toán
của thép và của liên kết phải được nhân với hệ số ĐKLV để kể đến sự làm việc bất lợi
của kết cấu so với bình thường.
2.1.2. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản theo Tiêu chuẩn Mỹ AISC/ASD
Theo Tiêu chuẩn AISC/ASD áp dụng phương pháp thiết kế theo ứng suất cho
phép (cũng còn gọi là thiết kế theo ứng suất làm việc). Cơ sở của phương pháp này là
như sau: Mọi cấu kiện, và các liên kết phải được chọn kích thước sao cho ứng suất gây

bởi tải trọng làm việc không vượt quá ứng suất cho phép đã quy định trước. Tiêu
chuẩn ấn định giá trị ứng suất cho phép để có một độ an toàn trước khi đạt tới một ứng
suất giới hạn không vượt quá, như là ứng suất chảy tối thiểu của thép, hoặc ứng suất
oằn (vì tại các ứng suất này thì xảy ra phá hoại). Ứng suất cho phép lấy bằng ứng suất
giới hạn ( như giới hạn chảy F
y
hoặc ứng suất tới hạn F
cr
), chia cho hệ số an toàn FS
(factor of safety). Hệ số an toàn đảm bảo một lượng dự trữ về khả năng chịu lực cho
kết cấu. Cần có dự trữ khả năng chịu lực để xét đến khả năng quá tải (tải trọng vượt
quá tải trọng dự kiến khi sử dụng bình thường còn gọi là tải trọng làm việc) và khả
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
13

năng chịu lực bị hạ thấp do kích thước thép bị thiếu hụt hoặc do cường độ của thép sử
dụng trong kết cấu thực tế có thể thấp hơn giá trị tối thiểu đã quy định.
Để xác định hệ số an toàn FS, cần xét đến nhiều yếu tố. Đương nhiên là độ bền
tối thiểu phải lớn hơn ứng suất gây bởi tải trọng lớn nhất một lượng nào đó. Giả thiết
ứng suất thực tế (hoặc tải trọng thực tế, cũng vậy) vượt quá ứng suất thiết kế S ( hoặc
là tải trọng sử dụng ) một lượng S, và độ bền thực tế là nhỏ hơn độ bền danh nghĩa R
một lượng R. Kết cấu muốn an toàn thì ít nhất phải có:

R R S S
    
hoặc
(1 ) (1 )
R S
R S

R S
 
   (2.1)
Hệ số an toàn chính là tỷ số của cường độ độ bền danh nghĩa trên ứng suất thiết kế
(Ứng suất làm việc)

1 /
1 /
R S S
FS
S S R
 
 
 
(2.2)
Phương trình này cho thấy ảnh hưởng của việc quá tải S/S và việc chịu lực kém
R/R, chứ chưa xét các yếu tố khác. Nếu giả thiết rằng sự quá tải ngẫu nhiên S/S có
thể lớn hơn giá trị danh nghĩa 40% và giả thiết sự chịu lực kém R/R có thể nhỏ hơn
giá trị danh nghĩa 15% sẽ có hệ số an toàn:

1 0,4
1,65
1 0,15
R
FS
S

  

(2.3)

Tiêu chuẩn AISC dùng FS = 1,67 là giá trị cơ bản của thiết kế theo ứng suất cho
phép, ứng suất cho phép là ứng suất giới hạn chia cho hệ số an toàn FS, tức là F
y
/1,67
= 0,67F
y
(dùng cho dầm và cấu kiện chịu kéo). Với các trường hợp khác (cột, liên kết,
v.v.) thì dùng các giá trị FS khác. Điều A5.2. của Tiêu chuẩn AISC có một quy định
quan trọng sau: ứng suất cho phép có thể được tăng thêm 1/3 so với giá trị thông
thường nếu trong tổ hợp tải trọng tính toán có tải trọng gió (hoặc động đất).
2.1.3. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản theo Tiêu chuẩn Anh BS5950:PART 1:2000
a. Thiết kế theo trạng thái giới hạn
BS 5950 áp dụng phương pháp thiết kế theo trạng thái giới hạn. Theo phương
pháp này, một số tiêu chí được chọn ra để đánh giá việc thực hiện công năng của kết
cấu và được kiểm tra xem có thoả mãn không.
Các tiêu chí được chia ra làm hai nhóm là nhóm trạng thái cực hạn (phá huỷ) và
nhóm trạng thái sử dụng. Sự phân chia này, qui định theo bảng II.1 sau đây:
Bảng II.1 – Các trạng nhóm thái giới hạn theo BS 5950
Trạng thái giới hạn về phá huỷ Trạng thái giới hạn về sử dụng
- Độ bền chịu lực ( bị phá hoại, bị oằn, bị
chảy dẻo);
- Ổn định lật đổ;
- Phá hoại về mỏi;
- Phá hoại về giòn.
- Độ võng;
- Sự rung;
- Độ lâu bền, sự ăn mòn.
b. Hệ số an toàn
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004

14

Hệ số an toàn được dùng trong thiết kế để xét đến các sự biến động của tải
trọng, của vật liệu v.v…, mà sự biến động này không thể đánh giá một cách chính xác
được. Hệ số an toàn phải bao quát được các vấn đề:
- Do biến động của tải trọng;
- Các tổ hợp có thể có của tải trọng (hoặc do cách tác dụng của tải trọng);
- Ảnh hưởng của phương pháp thiết kế;
- Ảnh hưởng của phương pháp chế tạo, lắp dựng;
- Do biến động của vật liệu;
Hệ số an toàn có thể áp dụng vào toàn bộ một thiết kế (gọi là hệ số an toàn
chung) hoặc vào nhiều mục của thiết kế (gọi là hệ số an toàn bộ phận). Phương pháp
ứng suất cho phép chỉ dùng một hệ số an toàn chung duy nhất, còn phương pháp trạng
thái giới hạn thì dùng nhiều hệ số an toàn bộ phận. Đây là hệ số an toàn thông dụng
nhất trong thiết kế kết cấu thép:
1)Hệ số an toàn tải trọng



.
Hệ số này được nhân với tải trọng tiêu chuẩn (tải trọng danh nghĩa) để thành tải
trọng tính toán (tải trọng đã gia tăng). Hệ số 
f
xét sự biến động về giá trị của tải trọng,
các tổ hợp tải trọng và xét cả phương pháp thiết kế . Nó được viết thành tích số của các
hệ số.

f
= 
11

. 
12
. 
ps
. 
pm
= 
1
. 
p
(2.4)
Trong đó :
- 
11
xét sự sai khác cỏ thể có của tải trọng so với giá trị quy định;
- 
12
xét xác suất xuất hiện đồng thời nhiều tải trọng với giá trị lớn nhất quy định; tích
hai hệ số này 
1
gọi là hệ số tải trọng;
- 
ps
xét đến sự sai khác của kết cấu so với mô hình tính toán;
- 
pm
xét đến sự sai khác của vật liệu kết cấu với giả thiết vật liệu dùng trong tính toán.
Tích của hai hệ sô này 
p
được gọi là hệ số kết cấu.

Các giá trị của 

được cho trong Bảng II.2 dưới đây (trích từ bảng 2, BS 5950).
Bảng II.2 - Hệ số an toàn tải trọng 


STT Các trường hợp tải trọng Hệ số an toàn
1 Tải trọng tĩnh 1,4
2 Tải trọng tĩnh chống lực bốc lên hay lật đổ 1,0
3 Hoạt tải (còn gọi là tải trọng áp đặt ) 1,6
4 Tải trọng gió 1,4
5 Tải trọng kết 1+3+4 (đồng thời) 1,2
2)Hệ số an toàn cường độ vật liệu

m
.
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
15

Hệ số này được lấy bằng 1,0. Lấy 
m
=1 không có nghĩa là không có dự trữ an toàn cho
độ bền vật liệu, mà thực ra dự trữ này đã được xét khi quy định cường độ tính toán của
vật liệu. Quả vậy, hệ số này có thể viết thành :

m
= 
m1
x 

m2
(2.5)
Trong đó : 
m1
,
m2
là hệ số an toàn bộ phận của vật liệu, xét sự biến động của tính chất
vật liệu và cả phương pháp chế tạo và dựng lắp. Giá trị của các hệ số này được đưa
vào giá trị của cường độ tính toán của thép P
y
(được xét tại mục 2.3.3 dưới đây).
2.1.4. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1993-1-1:2005
a. Thiết kế theo trạng thái giới hạn
EN 1993 – 1- 1:2005 quy định tính toán kết cấu thép theo trạng thái giới hạn.
Kết cấu được thiết kế sao cho không vượt quá trạng thái giới hạn của nó. Các trạng
thái giới hạn về khả năng chịu lực (trạng thái giới hạn thứ nhất) là các trạng thái kết
cấu không còn đủ khả năng chịu lực, sẽ bị phá hoại, sụp đổ hoặc hư hỏng do biến
dạng quá lớn hoặc do hư hỏng cục bộ làm nguy hại đến sự an toàn của con người, của
công trình; Trạng thái giới hạn về độ võng và biến dạng gồm:
1- Do sự rung động quá mức, sự han gỉ quá mức dẫn đến việc hạn chế sử dụng
công trình.; 2 - Làm hỏng sự hoàn thiện của kết cấu; 3 - Làm ảnh hưởng đến việc sử
dụng bình thường của thiết bị máy móc, của con người.
b. Hệ số tin cậy
Theo Eurocode3 khi tính toán kết cấu thép sử dụng hệ số tin cậy sau:
- 
f
, 
Sd
: Hệ số an toàn về tải trọng;
- 

f
xét sự sai khác có thể có của tải trọng thực tế so với giá trị quy định;
- 
Sd
xét đến sự sai khác của kết cấu thực tế so với mô hình dùng trong tính toán;

F
= 
f
. 
Sd
(2.6)
- 
m
, 
Rd
: Hệ số an toàn vật liệu. Xét đến sự biến động của tính chất vật liệu và sức
chịu của kết cấu khi vật liệu của kết cấu thực sai khác với vật liệu của mô hình tính
toán.

M
= 
m
. 
Rd
(2.7)
Các hệ số độ tin cậy của vật liệu và tải trọng được lấy theo quy định của tiêu chuẩn từ
EN 1992 đến EN 1999.
2.1.5. Nhận xét chung về các phương pháp thiết kế
a. Về phương pháp thiết kế:

Cả ba tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005, BS5950:Part 1:2000 và Eurocode 3 đều
quy định thiết kế kết cấu thép theo trạng thái giới hạn (bao gồm trạng thái giới hạn về
khả năng chịu lực và trạng thái giới hạn về điều kiện sử dụng).
Anh là một trong những nước đầu tiên ở châu Âu áp dụng phương pháp thiết kế
kết cấu theo trạng thái giới hạn. Tiêu chuẩn BS năm 1964 còn áp dụng phương pháp
thiết kế theo ứng suất cho phép, đến phiên bản BS 5950 thứ nhất năm 1985 đã chuyển
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
16

sang thiết kế trạng thái giới hạn. Liên xô từ năm 1955 đã sử dụng phương pháp này và
Việt Nam đã sử dụng từ năm 1962. Về ý tưởng chung, các phương pháp thiết kế theo
trạng thái giới hạn của các nước đều tương đồng, tuy cách thể hiện và nội dung cụ thể
có đôi chỗ khác nhau. BS chọn ra một số tiêu chí lớn để đánh giá việc thực hiện công
năng của kết cấu và kiểm tra các tiêu chí đó xem có thoả mãn không. TCVN gọi trạng
thái giới hạn là trạng thái mà kết cấu không thể thoả mãn những yêu cầu đặt ra đối với
công trình khi sử dụng, và chia các trạng thái giới hạn ra thành hai nhóm: nhóm trạng
thái giới hạn thứ nhất và nhóm trạng thái giới hạn thứ hai. Thực chất, không có sự
khác nhau giữa các tiêu chuẩn.
Tiêu chuẩn AISC/ASD áp dụng phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép.
Cơ sở của phương pháp này là: Mọi cấu kiện và các liên kết phải được chọn kích
thước sao cho ứng suất gây bởi tải trọng làm việc không vượt quá ứng suất cho phép
đã quy định trước. Tiêu chuẩn ấn định giá trị ứng suất cho phép để có một độ an toàn
trước khi đạt tới một ứng suất giới hạn không được vượt qua như là ứng suất chảy tối
thiểu của thép, hoặc ứng suất oằn vì tại các ứng suất này thì xảy ra phá hoại. Từ năm
1993, một phương pháp khác được AISC ban hành là phương pháp thiết kế theo hệ số
tải trọng và hệ số độ bền (Load and Resistance Factor Design). Cả hai phương pháp
này được sử dụng song hành, tuỳ theo sự lựa chọn của người thiết kế.
b. Về hệ số an toàn
Các tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005, BS 5950, Eurocode3 đều sử dụng hệ số độ

tin cậy về tải trọng và hệ số an toàn về vật liệu. Còn Tiêu chuẩn Mỹ AISC/ASD sử
dụng một hệ số an toàn chung duy nhất FS (factor of safety ).Ứng suất cho phép lấy
bằng ứng suất giới hạn (như giới hạn chảy F
y
hoặc ứng suất giới hạn F
cr
),chia cho một
hệ số an toàn FS (factor of safety). Hệ số an toàn đảm bảo một lượng dự trữ về khả
năng chịu lực cho kết cấu và cấu kiện. Cần có dự trữ khả năng chịu lực để xét đến khả
năng quá tải ( tải trọng vượt quá tải trọng dự kiến khi sử dụng bình thường) và khả
năng chịu lực kém do kích thước tiết diện bị thiếu hụt hoặc do cường độ của thép sử
dụng thực tế có thể thấp hơn giá trị tối thiểu đã quy định.
Một đặc điểm của phương pháp trạng thái giới hạn là có nhiều hệ số an toàn
(HSAT) bộ phận thay vì một HSAT duy nhất như của phương pháp ứng suất cho phép.
Mỗi hệ số an toàn bộ phận lại có thể là tích của nhiều HSAT bộ phận khác. BS sử
dụng hệ số an toàn như: HSAT về tải trọng 
f
xét đến sự biến động của tải trọng.
Trong TCXDVN, HSAT về tải trọng được gọi là hệ số tin cậy về tải trọng 
Q
hay còn
gọi là hệ số vượt tải. Hệ số này không bao gồm hệ số tổ hợp tải trọng. HSAT tải trọng
của BS lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn Việt Nam, ví dụ tĩnh tải là 1,4 so với 1,1; hoạt
tải là 1,2 hoặc 1,3; gió là 1,4 so với 1,2. Hệ số an toàn về tải trọng theo tiêu chuẩn
Eurocode thì với tải trọng thường xuyên (trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng
thường xuyên sử dụng …) là 1,0 đến 1,35; với tải trọng thay đổi theo thời gian ( tải
trọng gió, tải trọng tuyết …) là 1,5; Hệ số an toàn về cường độ vật liệu 
m
được lấy
bằng 1, do lượng an toàn dự trữ đã được xét khi quy định cường độ tính toán của vật

liệu. HSAT về vật liệu 
M
theo TCXDVN được lấy từ 1,05 hoặc 1,10 tùy loại thép.
Tiêu chuẩn Việt Nam còn có các hệ số an toàn nữa là hệ sô điều kiện làm việc của kết
cấu 
c
, hệ số an toàn về chức năng công trình, mà BS không có.
Nếu tính tổng hợp các hệ số an toàn thì HSAT theo TCXDVN nhỏ hơn theo
BS. Có nghĩa là với cùng một loại vật liệu thép và cùng một tải trọng danh nghĩa phải
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT SO SÁNH CÁCH TÍNH CẤU KIỆN CHỊU NÉN BẰNG THÉP
HỌC VIÊN: NGUYỄN THÀNH NGỌC – CHXD2004
17

chịu thì kết cấu tính toán theo TCXDVN cần ít vật liệu hơn, tức là tiết kiệm hơn so với
tính toán theo BS. Hoặc nói theo cách khác, tính toán theo BS thì độ an toàn lớn hơn.
2.2.Tải trọng kế sử dụng trong thiết kế
2.2.1.Tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam
Tải trọng dùng trọng thiết kế được lấy theo TCVN 2737:1995 hoặc tiêu chuẩn
thay thế tiêu chuẩn trên (nếu có).
Khi tính kết cấu theo các tới hạn về khả năng chịu lực thì dùng tải trọng tính
toán là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số độ tin cậy về tải trọng 
Q
. Khi tính kết cấu
theo trạng thái tới hạn về sử dụng và tính toán về mỏi thì dùng trị số của tải trọng tiêu
chuẩn. Các trường hợp tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời (dài hạn, ngắn hạn
và đặt biệt ) tuỳ theo thời gian tác dụng của chúng:
Tải trọng và tác động thường xuyên bao gồm : Trọng lượng bản thân của kết
cấu chịu lực, trọng lượng của một bộ phận nhà hoặc công trình được đỡ bằng các kết
cấu chịu lực, trọng lượng và áp lực của đất, tác dụng của ứng suất trước, ứng lực tạo ra
do việc khai thác mỏ.

Tải trọng tạm thời dài hạn gồm có: trọng lượng vách ngăn tạm thời, trọng lượng
phần đất và bê tông đệm dưới thiết bị, trọng lượng của máy móc và thiết bị cố định,
trọng lượng của chất lỏng và các vật liệu rời trong các thùng chứa, tải trọng lên sàn của
các nhà kho, trọng lượng của sách trong thư viện, tác dụng dài hạn do nhiệt độ của các
thiết bị, trọng lượng của các lớp bụi sản xuất bám vào kết cấu, trọng lượng của nước
trên mái có cách nhiệt bằng nước, ứng lực trước trong các kết cấu ứng suất trước …
Tải trọng tạm thời ngắn hạn gồm có : trọng lượng người, vật liệu sữa chữa, phụ
kiện, dụng cụ và đồ gá lắp trong phạm vi phục vụ và sữa chữa thiết bị; tác dụng của
cầu trục; tác dụng của gió, trọng lượng của người, đồ đạc…
Tải trọng đặc biệt gồm có: tác động của động đất, của vụ nổ lên công trình, tải
trọng do vi phạm quá trình công nghệ, do thiết bị trục trặc, hư hỏng tạm thời, tác động
của biến dạng nền gây ra do thay đổi cấu trúc đất nền, tác động do biến dạng của mặt
đất ở vùng có nứt đất, do ảnh hưởng của việc khai thác mỏ và do hiện tượng caxtơ.
Các hệ số vượt tải là nhằm kể đến sự xê dịch sai khác của trị số tải trọng hoặc
kể đến sự vượt quá điều kiện sử dụng bình thường của kết cấu.
Tác dụng đồng thời của một số tải trọng đạt giá trị cực đại thường ít xảy ra. Vì
vậy ở các tổ hợp tải trọng cần phân biệt tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt để nhân các
hệ số này tương ứng với xác xuất xảy ra của chúng.
Tổ hợp cơ bản bao gồm tất cả các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời dài
hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn gây bất lợi cho kết cấu hoặc bộ phận kết cấu. Các tổ
hợp tải trọng tính toán được biểu diễn bằng công thức sau:
CBI : n
g
G + n
pi
P
i
và CBII : n
g
G + 0,9 n

pi
P
i
(2.6)
Trong đó : G – tĩnh tải (hoặc tải trọng thường xuyên) với n
g
- hệ số vượt tải của
tĩnh tải G
P
i
Hoạt tải thứ i với n
pi
- hệ số vượt tải tương ứng với hoạt tải P
i