Nghiên cứu tính toán cấu kiện bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn châu âu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN CẤU KIỆN BÊ TÔNG
CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV2021 - 64

S KC 0 0 7 6 1 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN CẤU KIỆN BÊ TƠNG CỐT THÉP
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

Mã số đề tài: SV2020-64

Chủ nhiệm đề tài: LÊ THỊ HUYỂN TRÂN

TP Hồ Chí Minh, 06/2021
1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN CẤU KIỆN BÊ TƠNG CỐT THÉP
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU
Mã số đề tài: SV2020-64
Thuộc nhóm ngành khoa học: QUI HOẠCH – KIẾN TRÚC – ĐÔ THỊ

SV thực hiện: Lê Thị Huyền Trân – MSSV : 17149160
Huỳnh Ngọc Tú Tú – MSSV : 17149167
Nguyễn Võ Tánh

– MSSV : 17149140

Dân tộc: Kinh
Lớp : 17149CL2 Khoa: Đào tạo chất lượng cao Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4
Ngành học: Cơng nghệ kỹ thuật cơng trình xây dựng
Người hướng dẫn: TS. Trần Tuấn Kiệt

TP Hồ Chí Minh, 06/2021
2


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..................................................1
1.1. Giới thiệu chung .....................................................................................................1
1.2. Tình hình nghiên cứu .............................................................................................1
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước .......................................................................1
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................................2
1.3. Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................2
1.4. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................3
1.5. Nhiệm vụ của đề tài ................................................................................................3
1.6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................3
1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................4
1.7.1. Ý nghĩa khoa học.................................................................................................4

1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn. ................................................................................................4
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU .........................5
2.1. Giới thiệu chung hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode). .................................5
2.2. Giới thiệu chung về tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép Eurocode 2 .......6
2.3. Một số kí hiệu và định nghĩa ..................................................................................9
2.4. Vật liệu .................................................................................................................12
2.4.1. Bê tông ..............................................................................................................12
2.4.2. Cốt thép .............................................................................................................15
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM ETABS ...............................17
3.1. Xây dựng mơ hình ETABS. .................................................................................17
3.2. Khai báo tải trọng và các trường hợp tổ hợp tải trọng. ........................................24
3.2.1. Khai báo tải trọng. .............................................................................................25
3.2.2. Khai báo trường hợp tổ hợp tải trọng. ...............................................................27
3.2.3. Gán tải trọng. .....................................................................................................28
3.3. Phân tích nội lực. ..................................................................................................32
3.3.1. Kiểm tra mơ hình và phân tích nội lực. .............................................................32
3.3.2. Xem thơng tin về nội lực ...................................................................................33
3.4. Tính tốn cốt thép. ................................................................................................36


3.4.1. Chọn tổ hợp tính tốn cốt thép ..........................................................................36
3.4.2. Tính tốn cốt thép. .............................................................................................37
CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN CHÂU
ÂU (EUROCODE 2) ...................................................................................................40
4.1. Phương pháp thiết kế ............................................................................................40
4.2. Khả năng chống cháy ...........................................................................................40
4.3. Thiết kế dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn eurocode 2 ..................................44
4.3.1. Uốn dẻo .............................................................................................................44
4.3.2. Cắt dọc ...............................................................................................................47
4.3.3. Chuyển vị ..........................................................................................................50

4.3.4. Dầm có bản cánh ...............................................................................................53
4.3.5. Quy tắc về khoảng cách và số lượng gia cố. .....................................................57
4.8. Bài tập vận dụng ...................................................................................................58
4.8.1. Thiết kế dầm theo Eurocode 2...........................................................................58
4.8.2. Thiết kế dầm bằng ETABS 18.1.1 theo Eurocode 2. ........................................65
4.9. Kết luận: ...............................................................................................................71
CHƯƠNG 5: . THIẾT KẾ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN CHÂU
ÂU (EUROCODE 2) ...................................................................................................72
5.1. Phương pháp thiết kế ............................................................................................72
5.2. Khả năng chống cháy ...........................................................................................72
5.3. Thiết kế cột ...........................................................................................................75
5.3.1. Phân tích kết cấu................................................................................................75
5.3.2. Mơ men thiết kế cột ...........................................................................................76
5.3.3. Chiều cao làm việc của cột ................................................................................78
5.3.4. Độ mảnh ............................................................................................................81
5.3.5. Thiết kế cột chống .............................................................................................82
5.3.6. Thiết kế cột uốn theo cả 2 trục ..........................................................................83
5.3.7. Cột không giằng ................................................................................................86
5.3.8. Quy tắc về khoảng cách và số lượng cố thép ....................................................86
5.4. Bài tập vận dụng ...................................................................................................88
5.4.1. Thiết kế cột theo Eurocode 2 .............................................................................88
5.4.2. Thiết kế cột bằng ETABS 19 theo Eurocode 2. ................................................92
5.5. Kết luận: .............................................................................................................100


CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI...................101
6.1. Kết luận. .............................................................................................................101
6.2. Hướng phát triển của đề tài. ...............................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................102

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng tra mác bê tông ....................................................................................13
Bảng 2.2: Các quy trình hàn cho phép và các ví dụ áp dụng ........................................15
Bảng 2.3: Bảng diện tích cốt thép ( mm 2 ) ......................................................................16
Bảng 4.1: Quy trình thiết kế dầm ..................................................................................41
Bảng 4.2: Kích thước và khoảng cách trục tối thiểu đối với dầm làm bằng bê tông cốt
thép chịu lửa ..................................................................................................................42
Bảng 4.3:Moment uốn và hệ số cắt cho dầm ................................................................44
Bảng 4.4: Giá trị K’ .......................................................................................................46
Bảng 4.5: Tỷ số z/d cho gia cố riêng lẻ mặt cắt hình chữ nhật .....................................46
Bảng 4.6: Tỷ lệ phần trăm tối thiểu của gia cố cần thiết ...............................................46
Bảng 4.7: Khả năng cắt tối thiểu và tối đa của thanh chống bê tông khi chịu áp lực ...48
Bảng 4.8: Khả năng chịu cắt dọc của thanh chống bê tơng trong dầm có bản cánh .....55
Bảng 4.9: Giá trị của  w ,min ...........................................................................................55
Bảng 5.1: Quy trình thiết kế cột. ...................................................................................73
Bảng 5.2: Kích thước cột tối thiểu và khoảng cách trục để chống cháy .......................74
Bảng 5.3: Kích thước vách bê tơng cốt thép tối thiểu và khoảng cách trục để chịu tải
cho khả năng chống cháy ..............................................................................................75
Bảng 5.4: Hệ số chiều dài hiệu dụng F đối với cột có giằng .........................................81
Bảng 5.5: Giá trị cho tiết diện hình chữ nhật ................................................................84


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu .........................................................................6
Hình 2.2: Sơ đồ Tiêu chuẩn thiết kế cấu kiện bê tơng (Eurocode 2) ..............................7
Hình 2.3:Luật ứng suất – biến dạng tính tốn của bêtơng theo Eurocode 2 .................12
Hình 2.4: Biểu đồ ứng suất-biến dạng của cốt thép ......................................................15
Hình 4.1:Mặt cắt thông qua thành phần cấu trúc, cho thấy khoảng cách trục danh nghĩa
a và asd ...........................................................................................................................43

Hình 4.2: Khối ứng suất hình chữ nhật được đơn giản hóa cho bê tơng lên đến cấp
C50/60 từ Eurocode 2 ....................................................................................................43
Hình 4.3: Quy trình xác định cốt thép chịu uốn ............................................................45
Hình 4.4: Phương pháp nghiêng thanh chống ...............................................................48
Hình 4.5: Quy trình xác định cốt thép chịu cắt dọc .......................................................49
Hình 4.6: Tỷ lệ nhịp cơ bản trên chiều sâu hiệu quả .....................................................50
Hình 4.7: Xác định cường độ thép ................................................................................51
Hình 4.8: Quy trình đánh giá chuyển vị của dầm ..........................................................52
Hình 4.9: Định nghĩa lo để tính tốn chiều rộng bản cánh hiệu dụng ...........................53
Hình 4.10: Thơng số chiều rộng bản cánh hiệu quả ......................................................53
Hình 4.11: Quy trình xác định khả năng chịu uốn của dầm có bản cánh ......................54
Hình 4.12: Đặt cốt thép căng trong tiết diện bản cánh ..................................................55
Hình 4.13: Các ký hiệu cho kết nối giữa bản cánh và bản bụng ...................................56
Hình 4.14: Quy trình xác đinh khả năng chịu cắt dọc của dầm có bản cánh ................57
Hình 4.15: Tiết diện dầm ...............................................................................................58
Hình 4.17: Mặt cắt dầm .................................................................................................59
Hình 4.18: Khối ứng suất và lực trong dầm ..................................................................59
Hình 4.18 Tiết diện dầm ................................................................................................60
Hình 4.19: Sơ đồ tính của dầm ......................................................................................60
Hình 4.20: Mặt bằng dầm sàn........................................................................................61
Hình 4.21: Mặt cắt dầm .................................................................................................61
Hình 4.23: Mặt cắt sàn A-A ..........................................................................................61
Hình 4.23: Sơ đồ tính của dầm ......................................................................................62
Hình 4.24: Phát triển vết nứt trong dầm. .......................................................................63
Hình 4.25: Biểu đồ lực cắt .............................................................................................63


Hình 5.1: Mặt cắt tiết diện cột thể hiện khoảng cách a .................................................73
Hình 5.2: Momen uốn thiết kế .......................................................................................76
Hình 5.3: Lưu đồ thiết kế cho cột có giằng ...................................................................77

Hình 5.4: Chiều dài tính tốn cho các cột đơn lẻ ..........................................................78
Hình 5.5: Lưu đồ cho các cột mảnh (phương pháp độ cong danh nghĩa). ....................80
Hình 5.6: Tính tốn hệ số C...........................................................................................82
Hình 5.7: Sơ đồ ứng suất cho cột ..................................................................................82
Hình 5.8: Biểu đồ biến dạng cho cột .............................................................................82
Hình 5.9: Biểu đồ thiết kế cột cho cột hình chữ nhật 𝑑2/ℎ = 0.05 .............................84
Hình 5.10: Biểu đồ thiết kế cột cho cột hình chữ nhật 𝑑2/ℎ = 0.10 ...........................85
Hình 5.11: Biểu đồ thiết kế cột cho cột hình chữ nhật 𝑑2/ℎ = 0.15 ...........................85
Hình 5.12: Biểu đồ thiết kế cột cho cột hình chữ nhật 𝑑2/ℎ = 0.20 ...........................85
Hình 5.13: Biểu đồ thiết kế cột cho cột hình chữ nhật 𝑑2/ℎ = 0.25 ...........................86
Hình 5.14: Tiết diện cột .................................................................................................88
Hình 5.15: Biểu đồ thiết kế cho cột ...............................................................................89
Hình 5.16: Mặt cắt cột ...................................................................................................89
Hình 5.17: Tiết diện cột .................................................................................................90
Hình 5.18: Biểu đồ thiết kế cột ......................................................................................91
Hình 5.19: Mặt cắt cột ...................................................................................................92
Hình 5.20: Mơ hình ETABS ..........................................................................................93
Hình 5.21: Mơ hình kiểm tra thép .................................................................................97
Hình 5.22: Thép cột tầng 3 ............................................................................................98


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung
Hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode) là hệ thống tiêu chuẩn về thiết kế kết
cấu cơng trình được Uỷ ban Tiêu chuẩn hố Châu Âu (CEN) ban hành, áp dụng cho các
nước thuộc Liên minh Châu Âu EU và đang được nhiều nước trên thế giới đưa vào sử
dụng. Bộ tiêu chuẩn Châu Âu Eurocodes (EC) bao gồm 10 tiêu chuẩn, từ Eurocode 0

đến Eurocode 9.
Trong quá trình hội nhập hiện nay, việc tiếp cận, đồng bộ hài hòa với tiêu chuẩn
quốc tế là một trong những nhiệm vụ quan trọng đối với ngành xây dựng trên thế giới
nói chung và ngành xây dựng tại Việt nam nói riêng. Tại Việt nam, các đối tượng tiếp
cận gồm nhiều chuyên gia xây dựng, giảng viên, kỹ sư, … và sinh viên những ngành
liên quan.
Với vai trò là sinh viên, trong bài báo cáo nghiên cứu khoa học này nhóm tác giả
xin nghiên cứu một phần liên quan đến tính tốn cấu kiện dầm, cột bê tông cốt thép theo
tiêu chuẩn Châu Âu, cụ thể là Eurocode 2.
Bài báo cáo bao gồm 3 phần lớn:
− Tổng quan về hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode.
− Tìm hiểu nghiên cứu cách tính tốn dầm bê tơng cốt thép theo Tiêu chuẩn Châu
Âu Eurocode 2.
− Tìm hiểu nghiên cứu cách tính tốn cột bê tơng cốt thép theo Tiêu chuẩn Châu
Âu Eurocode 2.
1.2. Tình hình nghiên cứu
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Hệ thống tiêu chuẩn thiết kế Châu Âu Eurocode đang được nhiều nước trên thế
giới nghiên cứu, áp dụng. Một số nghiên cứu nổi tiếng trên thế giới như sau:
− W.H. Mosley, Ray Hulse, J.H Bungey, “Reinforced Concrete Design: to
Eurocode 2”, 7thedition, Macmillan, 2012 (Cuốn sách này cung cấp giới thiệu đơn giản
về các nguyên tắc và phương pháp thiết kế kết cấu bê tông);
− Threlfall, A.J., Designed and

detailed

(Eurocode

2:2004), Concrete

Society/British Cement Association, Blackwater, 2009 (Mục đích là chỉ ra cách áp dụng
1


các nguyên tắc thiết kế trạng thái giới hạn cho Eurocode 2: 2004 bằng một ví dụ làm
việc đơn giản cho khung nhà bê tông cốt thép);
− Krauthammer, T., Bazeos, N., and Holmquist, T. (1986). Modified SDOF
analysis of RC box-type structures. Journal of Structural Engineering, 112(4): 726-744
(Một nghiên cứu về cơng trình chịu động đất, dựa trên một cơng trình được mô phỏng
chịu tác động tổng hợp của lực cắt, uốn và nén trên mặt phẳng với phản ứng của cả cơng
trình)
− Park, R. and Paulay, T. (1975). Reinforced concrete structures. John Wiley &
Sons (Đưa ra lý thuyết cơ bản về ứng xử của các phần tử kết cấu bê tông cốt thép. Nhấn
mạnh hành vi ở tải trọng cuối cùng, và đặc biệt, các khía cạnh của thiết kế địa chấn của
kết cấu bê tông cốt thép. Dựa trên tiêu chuẩn của Mỹ, nhưng cũng kiểm tra thực nghiệm
của châu Âu)
− Krauthammer, T. (2003). AISC research on structural steel to resist blast and
progressive collapse. in Proceedings of AISC Steel Building Symposium: Blast and
Progressive Collapse Resistance, New York City, NY (Tài liệu này cố gắng cung cấp
một cái nhìn tổng quan về việc sử dụng các phương pháp xác xuất trong kỹ thuật kết
cấu)
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Việt Nam đã tiếp cận và có nhiều bước nghiên cứu tính tốn thiết kế liên quan đến hệ
thống tiêu chuẩn thiết kế Châu Âu Eurocode như sau:
− Thiết kế kết cấu bê tông – (Phần 1-2: Quy định chung – Thiết kế kết cấu chịu
lửa) - Viện khoa học công nghệ xây dựng, EN 1992-1-2:2004+AC:2008: Đưa ra những
tiêu chí và phương pháp thiết kế chung nhằm đáp ứng các yêu cầu về độ bền, ổn định,
khả năng chịu lửa, và tuổi thọ cơng trình.
− Trần Đức Nghĩa, Nguyễn Ngọc Tình, Phạm Việt Tiến- Khoa xây dựng Trường
đại học xây dựng miền Trung, Tính tốn cơng trình chịu tải trọng động đất theo

TCVN:9386-2012 và theo tiêu chuẩn Eurocode 8, 2017 (Tác giả đã nghiên cứu được sự
khác biệt được khi dùng TCVN và Eurocode để đưa ra số liệu tối ưu trong việc áp dụng
tại Việt nam)
1.3. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam trước đây được hình thành qua nhiều
năm, chủ yếu dựa trên sự chuyển dịch từ các tiêu chuẩn của Liên Xô. Sự hình thành các
2


tiêu chuẩn 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. Trong bối cảnh nước ta đang trong quá trình hội nhập đầy đủ
vào nền kinh tế thế giới, 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 thế giới.
Ngành xây dựng ở Việt Nam trong điều kiện tiếp xúc với các công ty nước ngoài,
việc nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế khác tiêu chuẩn Việt nam (TCVN) là một điều cần
thiết.
1.4. Mục tiêu của đề tài
− Nghiên cứu tổng quan về Hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode.
− Việc nguyên cứu để đưa ra được những vấn đề cơ bản về nguyên lý làm việc của
bê tông cốt thép, những nguyên tắc chung về tính tốn và cấu tạo cấu kiện bê tơng cốt
thép, đồng thời đi sâu vào thiết kế các cấu kiện bê tông cốt thép theo Tiêu chuẩn châu
Âu.
− Tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp tác trao đổi dịch vụ xây dựng giữa các tổ
chức, cá nhân trong và ngoài nước.
1.5. Nhiệm vụ của đề tài
− Tổng quan về hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode.
− Tìm hiểu nghiên cứu cách tính tốn dầm bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn Châu

Âu Eurocode 2.
− Tìm hiểu nghiên cứu cách tính tốn cột bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn Châu Âu
Eurocode 2.
1.6. Phương pháp nghiên cứu
− Tham khảo tài liệu, sách vở báo chí, các cơng trình nghiên cứu cả trong và ngồi
nước.
− Phương pháp phân tích, so sánh và tổng hợp: tìm hiểu nghiên cứu phân tích cách
tính toán cấu kiện theo tiêu chuẩn Eurocode, so sánh với TCVN và tổng hợp kết quả.
− Phạm vi nghiên cứu: từ sách vở, báo chí, cơng trình nghiên cứu diễn đàn trực
tuyến liên qua tiêu chuẩn Châu Âu.
3


− Học tập một số phương pháp tính tốn thiết kế của các nền xây dựng phát triển
trên thế giới.
1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.7.1. Ý nghĩa khoa học.
Hệ thống Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam được hình thành qua nhiều năm, chủ
yếu dựa trên sự chuyển dịch các tiêu chuẩn của Liên Xô, Anh Quốc, Hoa Kỳ, ISO, Trung
Quốc…Sự hình thành các tiêu chuẩn xuất phát từ nhu cầu thực tế đòi hỏi qua các thời
kỳ mà chưa có sự đồng bộ và thống nhất ngay từ đầu. Trong bối cảnh nước ta đang trong
quá trình hội nhập đầy đủ vào nền kinh tế thế giới, một trong những nhiệm vụ rất quan
trọng của ngành xây dựng và cũng là địi hỏi của q trình hội nhập và dỡ bỏ rào cản kỹ
thuật, soát xét và xây dựng hệ thống tiêu chuẩn xây dựng đồng bộ, hiện đại, hài hòa 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.
1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn.
− Thúc đẩy sự tìm tịi, học hỏi kiến thức của người kỹ sư dân dụng tương lai.
− Đóng góp các kết quả thực nghiệm vào nguồn tài liệu; hỗ trợ cho công tác nghiên
cứu và áp dụng các Tiêu chuẩn Châu Âu trong lĩnh vực kết cấu, nền móng và vật liệu

xây dựng ở Việt Nam.

4


CHƯƠNG 2:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

2.1. Giới thiệu chung hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode).
Hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocodes) là một bộ tiêu chuẩn về kết cấu cơng
trình do Tiểu ban kỹ thuật CEN/TC250 soạn thảo và được Uỷ ban Tiêu chuẩn hoá Châu
Âu (CEN) ban hành để áp dụng chung cho các nước thuộc Liên minh châu Âu EU. Bắt
đầu từ năm 1975, Uỷ ban của Liên minh châu Âu đã quyết định một chương trình hành
động trong lĩnh vực xây dựng, trong đó đối tượng của chương trình là loại bỏ rào cản kỹ
thuật trong thương mại và tiến tới hài hoà các quy định kỹ thuật. Trong khn khổ của
chương trình, một loạt các quy tắc kỹ thuật hài hoà trong thiết kế xây dựng đã được hình
thành để thay thế cho các quy tắc trong tiêu chuẩn quốc gia các nước thành viên. Đến
giữa năm 1980, những tiêu chuẩn đầu tiên về kết cấu cơng trình thuộc hệ thống tiêu
chuẩn Eurocodes đã ra đời và được cơng bố chính thức. Cho đến nay các tiêu chuẩn này
phát triển thành hệ thống bao gồm 10 tiêu chuẩn chính, chia thành 4 nhóm:
− Nhóm 1 - Cơ sở thiết kế kết cấu: EN 1990 (Eurocode 0);
− Nhóm 2 - Các tác động lên kết cấu cơng trình: EN 1991 (Eurocode 1);
− Nhóm 3 - Các yêu cầu thiết kế cụ thể cho từng loại kết cấu: EN 1992 và EN
1996 và EN 1999 (Eurocode 2 ữ Eurocode 6 và Eurocode 9);
− Nhóm 4 - Thiết kế địa kỹ thuật và kháng chấn cho cơng trình: EN 1997 và EN
1998 (Eurocode 7 và Eurocode 8).
Các tiêu chuẩn Eurocodes đều được chia thành các phần: các quy định chung yêu
cầu cụ thể đối với từng dạng kết cấu. Bao gồm:
− Eurocode 0 (EN 1990): cơ bản về phân tích kết cấu.

− Eurocode 1 (EN 1991): Tải trọng lên kết cấu.
− Eurocode 2 (EN 1992): Thiết kế kết cấu bê tông.
− Eurocode 3 (EN 1993): Thiết kế kết cấu thép.
− Eurocode 4 (EN 1994): Thiết kế kết cấu liên hợp bêtông-thép.
− Eurocode 5 (EN 1995): Thiết kế kết cấu gỗ.
− Eurocode 6 (EN 1996): Thiết kế kết cấu gạch đá.
− Eurocode 7 (EN 1997): Thiết kế nề móng.
− Eurocode 8 (EN 1998): Thiết kế chống động đất.
− Eurocode 9 (EN 1999): Thiết kế kết cấu nhôm.
5


Hình 2.1: Hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu
2.2. Giới thiệu chung về tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Eurocode 2
Tiêu chuẩn kết cấu Bê tông cốt thép Eurocode 2 (EN 1992) nằm trong Hệ thống
tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode), dùng để thiết kế nhà và công trình bằng bê tơng, bê
tơng cốt thép và bê tơng cốt thép ứng suất trước. Tiêu chuẩn này tuân theo các nguyên
tắc và các yêu cầu về an toàn và sử dụng của kết cấu, các cơ sở thiết kế và kiểm tra kèm
theo trong hệ thống.
Eurocode 2 chỉ liên quan đến các yêu cầu về độ bền, sử dụng, tuổi thọ và khả
năng chịu lửa của kết cấu bê tông. Những vấn đề khác không được đề cập đến ví dụ như
cách âm, cách nhiệt. Sơ đồ hệ thống tổng quan về tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép
Eurocode 2 được thể hiện trong sơ đồ bên dưới:

6


Hình 2.2: Sơ đồ Tiêu chuẩn thiết kế cấu kiện bê tông (Eurocode 2)
Tiêu chuẩn thiết kế cấu kiện bê tông (Eurocode 2) gồm 4 phần nhỏ như sau:
− Phạm vi phần 1.1 trong Eurocode 2 nêu ra các quy tắc chung dành cho thiết kế

kết cấu bê tông, bê tông cốt thép và bê tông ứng suất trước được chế tạo từ cốt liệu nhẹ
và một số quy tắc cụ thể cho kết cấu nhà. Những vấn đề riêng của các loại nhà đặc biệt
(ví dụ như kết cấu nhà siêu cao tầng). Các thành phần bê tông không mịn, bê tơng khí
được chế tạo với cốt liệu nặng hoặc có chứa các phần thép chịu lực (xem Eurocode 4
đối với cấu kiện liên hợp thép- bê tông).

7


− Phạm vi phần 1.2 trong Eurocode 2: Thiết kế kết cấu chống cháy, nêu ra định
hướng cho khả năng chống cháy của kết cấu bê tông, các phương pháp kỹ thuật chữa
cháy khác kèm theo trong tiêu chuẩn.
− Phần 2 trong Eurocode 2: Cầu, áp dụng các quy tắc về bê tông trong phần 1.1 về
thiết kế bê tông để thiết kế kết cấu cầu.
− Phần 3 trong Eurocode 2: Các cấu trúc giữ và chứa chất lỏng, áp dụng các quy
tắc về bê tông trong phần 1.1 về thiết kế cấu trúc giữ chất lỏng và thay thế cho tiêu chuẩn
Anh BS 800716.
Phần 1.1 (quy tắc chung và quy tắc cho kết cấu nhà) là phần có liên quan chặt chẽ
và trực tiếp đến thiết kế kết cấu các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp bằng bê tơng
cơt thép. Nhìn chung ngun tắc tính tốn và thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
theo tiêu chuẩn EN 1992 khá tương đồng với tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam. Khi
sử dụng tiêu chuẩn Châu âu này để tình tốn thiết kế, cần lưu ý một số nội dung chủ yếu
sau đây:
Phương pháp tính tốn và thiết kế của tiêu chuẩn Eurocode 2 được xây dựng trên
cơ sở phương pháp giới hạn, trong đó có trạng thái giới hạn độ bền (trạng thái giới hạn
I) và trạng thái giới hạn sử dụng (trạng thái giới hạn II). Mà phương pháp giới hạn nầy
đã được thực hiện ở nước ta từ những năm 1960 từ trong các tiêu chuẩn của Liên Xô cũ
nên các kỹ sư Việt nam dễ dàng tiếp cận được nội dung và quy trình tính tốn của tiêu
chuẩn này.
Ngun tắc xác định các đặc trung vật liệu hồn tồn tương thích với tiêu chuẩn

hiện hành của Việt nam. Ví dụ như các quy định về cấp độ bền và hệ số an tồn riêng
có ý nghĩa tương tự như cấp độ bền và hệ số tin cậy trong tiêu chuẩn Việt nam hiện
hành. Mẫu thử cường độ bê tông theo EN 1992 giống như thử theo tiêu chuẩn Việt Nam
(khối vuông 150x150x150mm), đồng thời chấp nhận cả mẫu hình trụ 150x300mm.
Để hỗ trợ quá trình làm quen với tiêu chuẩn thiết kế Eurocode 2, những điểm khác biệt
chính được liệt kê dưới đây:
1. Eurocode 2 thường đưa ra lời khuyên trên cơ sở hiện tượng (ví dụ: uốn, cắt, ...)
chứ khơng phải bởi kết cấu các loại như trong BS 8110 (ví dụ: dầm, sàn, cột, ...).
2. Thiết kế dựa trên sức mạnh đặc trưng của hình trụ khơng phải hình khối những
điểm mạnh.

8


3. Eurocode không cung cấp các công thức dẫn xuất (ví dụ: để uốn, chỉ các chi tiết
của khối ứng suất được thể hiện).
4. Đơn vị cho ứng suất là mega pascal, MPa (1 MPa = 1 N / mm2).
5. Eurocode 2 sử dụng dấu phẩy cho dấu thập phân. Do đó để tránh nhầm lẫn,
khơng nên dùng dấu phẩy để ngăn cách bội số của một nghìn.
6. Một phần nghìn được thể hiện là ‰.
7. Hệ số riêng phần đối với cốt thép là 1,15. Tuy nhiên, cường độ chảy đặc trưng
của thép đáp ứng các yêu cầu của BS 4449 sẽ là 500 MPa.
8. Eurocode 2 được áp dụng cho gia cố thép có gân với đặc tính năng suất từ 400
đến 600 MPa.
2.3. Một số kí hiệu và định nghĩa
Các kí hiệu và định nghĩa sau được sử dụng cho bài báo cáo này.
Ký hiệu

Định nghĩa

Giá trị

Ac

Diện tích mặt cắt ngang của bê tơng

As

Diện tích thép chịu kéo

As2

Diện tích thép chịu nén

As , prov

Diện tích thép chịu kéo được cung cấp

As,req’d

Diện tích thép chịu kéo cho phép

beff
bt

bmin
bw

Chiều rộng bản cánh hiệu dụng
Chiều rộng trung bình của vùng chịu kéo

Chiều rộng của dầm hoặc dầm phụ
Chiều rộng của mặt cắt hoặc chiều rộng của
bản bụng trên dầm có bản cánh

d

Chiều cao hiệu dụng

d2

Chiều cao hiệu dụng để gia cố nén

f cd

Giá trị thiết kế của cường độ nén bê tông

f ck

Cường độ xi lanh đặc trưng của bê tơng
Giá trị trung bình của cường độ dọc trục

f ctm

 cc f ck /  c với f ck  C50/60

0.30 f ck (2/3) với f ck  C50/60
(Bảng 3.1, Eurocode 2)

9

Ký hiệu
hf

K

Định nghĩa

Giá trị

Chiều dày bản cánh
Hệ số cần xét đến của các hệ kết cấu khác nhau Xem Bảng NA.4 trong UK
Natinal Annex

leff

Nhịp hiệu dụng của thành phần phụ

l0

Khoảng cách giữa các điểm có moment bằng 0

Xem Mục 5.3.2.2 (1)

l/d

Hệ số nhịp trên chiều sâu

M

Moment thiết kế theo ULS

x

Chiều cao của trục trung hòa

(d−z)/0.4

Giá trị giới hạn của chiều cao trục trung hòa

(δ−0.4)d với δ ≤ 1.0

xmax

z

Cánh tay đòn
Hệ số xét các ảnh hưởng lâu dài đến cường độ 0.85 cho tải trọng uốn và

 cc

nén và các ảnh hưởng bất lợi do cách tác dụng dọc trục
của tải trọng

δ
m
0

1.0 cho tải khác

Tỷ số giữa mômen phân bố lại và mômen uốn đàn hồi
1.15 đối với thép (  s )

Hệ số do tính chất vật liệu

1.5 đối với bê tông (  c )
Tỷ lệ gia cố tham chiếu

f ck /1000

Lực căng gia cố ở giữa nhịp để chống lại mô

ρ

men do tải trọng thiết kế (hoặc tại giá đỡ cho nhật)
công xôn)
Lực nén gia cố ở giữa nhịp để chống lại mô

'

As / bd (đối với dầm chữ

As2 / bd

men do tải trọng thiết kế (hoặc tại giá đỡ cho
công xôn)

1/r0

Độ cong tham chiếu

1/r

Độ cong

εyd /(0.45d)
K r K φ 1/r

a

Khoảng cách trục

A

Hệ số xác định độ mảnh giới hạn

Ac

Diện tích tiết diện của bê tơng

10

1/(1 + 0.2φef )
bh


Ký hiệu

Định nghĩa

Giá trị

As

Tổng diện tích cốt thép dọc

B

Hệ số xác định độ mảnh giới hạn

c

Hệ số phụ thuộc vào sự phân bố độ cong

10 (cho mặt cắt ngang
không đổi)

C

Hệ số xác định độ mảnh giới hạn

d

Chiều sâu hiệu dụng

e2

Độ lệch tâm bậc 2

ei

Độ lệch tâm hình học

Es

Moodun đàn hồi của thép dọc

200GPa

fcd

Cường độ nén thiết kế của bê tông

αcc fck /γC

fck

Cường độ đặc trưng của mẫu trụ

1.7 − rm
(1/r)l0 /c

l

Chiều cao thực của cột

l0

Chiều cao tính tốn

Kr

Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào tải trọng

Kφ

Hệ số tính đến vấn đề từ biến

M01 , M02 Momen tương ứng tại đầu cột
M2

Momen danh nghĩa thứ 2

M0e

Momen đương lượng đầu tiên

MEd

Momen thiết kế tới hạn

MEqp

Mômen uốn bậc nhất khi chịu tải gần như vĩnh

NEd e2
0.6M02 + 0.4M01 ≥ 0.4M02

viễn
n

Lực dọc trục tương đối

NEd /(Ac fcd )

nbal

Giá trị của n tại momen cực đại của lực cản

nu

Hệ số gia cố cột

Ned

Lực dọc tới hạn

rm

Tỉ số momen

0.4
1+ω

M01 /M02

x

Chiều cao làm việc của thép dọc

z

Cách tay đòn

11

(d − z)/0.4


Định nghĩa

Ký hiệu
αcc

Giá trị

Hệ số tính đến các ảnh hưởng lâu dài do tác 0,85 đối với tải trọng uốn
dụng của tải trọng đối với cường độ nén và bất và dọc trục. 1,0 cho các
hiện tượng khác (Từ UK

lợi

NA)
β

0.35 + fck /200 − λ/150

Hệ số

εyd

Giá trị thiết kế của biến dạng trong cốt thép

fyd /Es

2.4. Vật liệu
2.4.1. Bê tông
2.4.1.1. Cường độ chịu nén của bê tơng
Trình tự thí nghiệm nén
Hai loại mẫu phổ biến cho thí nghiệm nén:
- Lăng trụ tròn (cylinders): tỉ lệ h/d = 2 (h chiều cao, d đường kính). Kích thước
mẫu thơng dụng nhất: d=16cm, hoặc có thể d=11cm. Ngồi ra cịn có kích thước d=22cm
cho những bê tơng có kích thước cốt liệu lớn, nhằm đảm bảo mẫu nén là đồng đều
(homogeneious) theo lý thuyết Cơ học Môi trường liên tục. Mẫu lăng trụ trịn là mẫu
chuẩn cho các thí nghiệm địi hỏi độ chính xác cao (ví dụ, cho mục đích nghiên cứu).
- Khối vuông (cubes): cho kết quả không thực tế bằng mẫu lăng trụ. Do tỉ lệ h/d
thấp (=1), ảnh hưởng của độ ma sát giữa mẫu và mặt máy nén lớn. Do đó, kết quả trên
mẫu khối vng ln lớn hơn kết quả trên mẫu lăng trụ tròn, và thường phải nhân với
một hệ số chỉnh sửa để có giá trị thực tế. Kích thước mẫu vng thơng dụng là 14 hay
20 cm.

Hình 2.3:Luật ứng suất – biến dạng tính tốn của bêtơng theo Eurocode 2
12


Cường độ đặc trưng fck
Trong một loại mẫu, kết quả trung bình của ứng suất cao nhất có được gọi là
cường độ trung bình (fcm), như hình trên.
Cường độ đặc trưng (fck) là cường độ ở đó 95% các mẫu thí nghiệm có kết quả
bằng hoặc cao hơn giá trị này.

Với bê tông thường, Eurocode 2 cho sử dụng mối liên hệ:
𝑓𝑐𝑘 = 𝑓𝑐𝑚 − 8 𝑀𝑃𝑎
Cách gọi tên bê tông trong Eurocode 2
Cấp độ bền bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode 2 được ký hiệu là C, ví dụ C30/37
trong đó 30 là trị số tính bằng MPa của cường độ chịu nén đặc trưng mẫu trụ tuổi 28
ngày fck (fck = 30 MPa) và 37 là trị số cường độ chịu nén đặc trưng mẫu lập phương cũng
28 ngày tuổi fck, cub (fck, cub = 37 MPa). Khái niệm cường độ đặc trưng trong tiêu chuẩn châu
Âu Eurocode 2 cũng giống như BS 8110 hay TCXDVN 356:2005, nghĩa là các yêu cầu
đảm bảo về cường độ fck với xác suất đảm bảo lớn hơn 95%.
Bảng 2.1: Bảng tra mác bê tơng
fck
(MPa)

fck,cube
(MPa)

fcm
(MPa)

fcm,cube
(MPa)

fctk,0.05
(MPa)

fctm
(MPa)

Ecm
(GPa)

C12/15

C16/20

C20/25

C25/30

C30/37

C35/45

C40/50

C45/55

C50/60

12

16

20

25

30

35

40

45

50

15

20

25

30

37

45

50

55

60

20

24

28

33

38

43

48

53

58

25

30

35

39.6

46.87

55.29

60

64.78

69.6

1.1

1.3

1.5

1.8

2

2.2

2.5

2.7

2.9

1.6

1.9

2.2

2.6

2.9

3.2

3.5

3.8

4.1

27

29

30

31

32

34

35

36

37

Ví dụ: Bê tơng cấp C30/37, có cường độ đặc trưng chịu nén fck là 30 MPa, cường độ đặc
trưng chịu nén mẫu lập phương fck, cube bằng 37 MPa. Để đánh giá, tất cả các mẫu lập
phương được lưu 28 ngày theo quy định của tiêu chuẩn áp dụng.
Cường độ tính tốn fcd
Cường độ tính tốn fcd: fcd = fck / cc

Trong đó: cc là hệ số an tồn, hiểu cách khác đó là xác suất xuất hiện của các tải trọng.
13


• Tải trọng thường: cc=1.5
• Tải trọng động đất: cc=1.2
Modun đàn hồi của bê tông
Modun đàn hồi Ecm của bê tơng có thể được xác định bằng cơng thức thực
nghiệm như sau:
𝑓

E𝑐𝑚 = 22000( 𝑐𝑚)0.3 , MPa
10

Trong đó: fcm được tra trong bảng 2.1
Co ngót của bê tơng
Co ngót của bê tơng được chia ra làm 2 loại:
• Co ngót của bê tơng do nhiệt (thermal shrinkage): co ngót do nhiệt độ của
bê tơng thơng thường có thể bỏ qua
• Co ngót do bay hơi của nước (hydraulic shrinkage): do lượng nước thừa
sau q trình đổ bê tơng khơng tham gia vào phản ứng với xi măng. Lượng nước này
bốc hơi gây ra co ngót, có thể dẫn đến các vết nứt nếu khơng có các biện pháp hạn chế.
1.4.1.2. Cường độ chịu kéo của bê tơng
Việc thí nghiệm kéo trực tiếp trên vật liệu bêtông khá phức tạp. Để đơn giản
hố, cường độ chịu kéo cịn có thể được tính gần đúng từ cường độ chịu nén trung bình
theo cơng thức sau:
f𝑐𝑡𝑚 = 0.3 × 𝑓𝑐𝑘 2/3 với bê tơng có mác ≤ 𝐶50/60
f𝑐𝑡𝑚 = 2.12 × ln(1 +

𝑓𝑐𝑚

10

) với bê tơng có mác > 𝐶50/60

1.4.1.3. Trọng lượng riêng của bê tơng
Bê tơng và bê tơng cốt thép có trọng lượng riêng theo Eurocode 1, phần 1-1
được thể hiện trong bảng sau:
Trọng lượng riêng (kN/m3)

Vật liệu
Bê tông thường

24

Bê tông cốt thép thường

25

Bê tông cốt thép ướt

26

14


2.4.2. Cốt thép
Sự làm việc của cốt thép được quuy định bới các đặc trưng sau: Cường độ chảy
dẻo (fyk), cường độ chảy dẻo thực tế lớn nhất (fyk, max), cường độ chịu kéo (ft), tính dẻo
(euk và ft/fyk), tính dễ uốn, kích thước và sai số tiết diện, …
Giới hạn chảy fyk (hoặc 0,2 % ứng suất phá hoại, f0,2k) và cường độ kéo ftk được định

nghĩa tương ứng như giá trị đặc trưng của tải trọng chảy dẻo và tải trọng đặc trưng tối
đa trong sự kéo một phương dọc trục, chia cho diện tích mặt cắt ngang danh định được
thể hiện như hình dưới với loại thép gia cơng nguội:

Hình 2.4: Biểu đồ ứng suất-biến dạng của cốt thép
Cốt thép cần phải có độ dẻo thích hợp, như được định nghĩa là tỷ lệ giữa cường độ kéo
và giới hạn chảy (ft/fyk). k, và độ kéo dài ở lực tối đa, εuk.
Môđun đàn hồi của thép E=200 000MPa (kéo, nén)
Các quy trình hàn đối với cốt thép phải phù hợp với bảng sau:
Bảng 2.2: Các quy trình hàn cho phép và các ví dụ áp dụng
Tải trọng

Các thanh chịu

Phương pháp hàn

kéo

Hàn chảy giáp mối

Chủ yếu
là tải

1

Các thanh chịu nén1

Mối hàn đối đầu

Hàn hồ quang bằng điện cực kim

Mối hàn đối đầu với f ³ 20 mm, mối hàn

loại theo phương pháp thủ cơng

đối đầu có bản đệm, mối hàn chồng, mối

và hàn hồ quang bằng điện cực

hàn hình chữ thập3, mối hàn với các cấu
kiện thép khác

kim loại với que hàn lấp đầy

trọng tĩnh

Mối hàn đối tiếp có bản đệm, mối hàn

15


Tải trọng

Các thanh chịu

Phương pháp hàn

kéo

Các thanh chịu nén1

1

chồng, mối hàn hình chữ thập và mối hàn
Hàn hồ quang tích cực bằng điện
cực kim loại

với các cấu kiện thép khác

2

-

Mối hàn đối tiếp, mối hàn với các thép

Hàn bằng ma sát

khác

Hàn điểm điện trở (với máy hàn
một điểm)

Mối hàn chồng Mối hàn hình chữ thập

Hàn chảy giáp mối

Mối hàn đối đầu

Không chủ

Hàn hồ quang bằng điện cực kim

yếu là tải

loại theo phương pháp thủ công

trọng tĩnh

Mối hàn với f ³ 20 mm

Hàn hồ quang tích cực bằng điện
cực kim loại2

-

-

Mối hàn đối đầu với f ³ 14
mm
Mối hàn đối đầu với f ³ 14

Bảng 2.3: Bảng diện tích cốt thép ( mm 2 )

Ví dụ: 6∅25 = 2946 ( mm 2 )

16

mm