Tính toán cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
TÍNH TOÁN CỘT BÊTÔNG CỐT THÉP
CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN THEO TCVN356-2005
Tác giả: Võ Anh Vũ - X04A2
Nguyễn Duy Hưng - X04A1

1.
MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Tính toán kiểm tra khả năng chòu lực của cột bê tông cốt thép chòu nén lệch tâm xiên.
Đối với cột chòu nén lệch tâm xiên, ứng với mỗi trường hợp nội lực (gồm phương, chiều
và độ lớn của lực dọc, mômen), cột sẽ có khả năng chòu lực khác nhau. Sự làm việc của cột
tùy thuộc vào tương quan giữa các thành phần nội lực với tiết diện và cách bố trí cốt thép. Gọi
M
xmax
và M
ymax
là khả năng chòu mômen theo phương x và phương y của cột. M
xmax
và M
ymax

phụ thuộc vào M
x
và M
y
là nội lực trong hệ và độ lệch tâm theo phương x và y.
Trong bài toán thiết kế, ta phải đơn giản hóa sự làm việc phức tạp này của cột với những
giả thiết thiên về an toàn.
Mục đích của đề tài này là đi kiểm tra mức độ làm việc của cột dựa trên những tính
toán chi tiết hơn. Đồng thời thể hiện sự làm việc của từng thanh thép đặt trong cột khi bê
tông đạt đến trạng thái làm việc giới hạn. Đây là cơ sở để ta có những nhận đònh về sự làm

việc, về sự phá hoại của vật liệu bê tông cốt thép.
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Quá trình tính toán được xây dựng trên cơ sở lý thuyết làm việc của vật liệu (sức bền vật
liệu), dựa trên các quy đònh trong tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005; tham khảo và dựa vào tài
liệu “Tính toán tiết diện cột bê tông cốt thép” của GS. Nguyễn Đình Cống, Nxb Xây Dựng
2006.
3. QUAN ĐIỂM TÍNH TOÁN
Tính toán theo quan điểm biến dạng. Xem tiết diện bò phá hoại khi biến dạng của vật
liệu vượt quá giới hạn cho phép. Sơ đồ tính là sơ đồ biến dạng. Từ sơ đồ biến dạng suy ra sơ
đồ ứng suất và dùng sơ đồ ứng suất để lập công thức. Giới hạn biến dạng cho phép được dùng
ở đây là
0
00
2 đối với bê tông trên tiết diện chòu nén hoàn toàn, với tiết diện có một phần kéo
và một phần nén thì giá trò cho phép là
0
00
3 .
Để tính các giới hạn chòu lực của cột, ta xem cột phát huy hết khả năng chòu lực nghóa là
tại mép nén nhất, biến dạng của bê tông đạt cực hạn (
0
00
2 ,
0
00
3 ). Với giả thiết tiết diện
phẳng và tính toán được vò trí đường trung hòa, ta nội suy được biến dạng tại bất cứ vò trí nào
trên tiết diện . Biến dạng tính được vừa là biến dạng của thép, vừa là biến dạng của bê tông
tại vò trí i. Dựa vào quan hệ ứng suất và biến dạng ta tính toán được ứng suất trong bê tông lúc
đó. Từ đó suy ra khả năng chòu tải cực hạn của tiết diện.

ε
i
3.1 Tính khả năng chòu lực dọc lớn nhất
()
=−σ
∑
max b b si si
NR.A .a
Điều kiện để tiết diện không bò phá hoại do lực dọc là:
≤
max
NN
3.2. Tính khả năng chòu mômen lớn nhất
()
=−σ
∑
max b b si si
M R .S .S
Điều kiện để tiết diện không bò phá hoại do mômen là:
=+≤
*2 *2
xy m
MMMM
ax

116
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
Trong đó , là giá trò mômen có tính đến ảnh hưởng của uốn dọc (thông qua
∗
x

M
∗
y
M
η
) và
ảnh hưởng của lệch tâm ngẫu nhiên .
a
e
∗
x
M , được tính như sau:
∗
y
M
∗
=η
xx0x
MeN N
∗
=η
yy0y
Me
η=
−
x
x
cr
1
N

1
N
η=
−
y
y
cr
1
N
1
N
(uốn dọc)
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
x
0x
M
lH
emax20;;;
600 30 N

⎛
=
⎜
⎝⎠
y
0y
M

lB
emax20;;;
600 30 N
⎞
⎟

(lệch tâm ngẫu nhiên)
3.3. Lực tới hạn về điều kiện ổn đònh cho cấu kiện
x
cr
N và
y
cr
N :
⎡⎤
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
⎢⎥
⎜⎟
=+
+α,1J
⎡
⎤
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
δ
ϕ
+

⎢⎥
⎜⎟
⎜⎟
ϕ
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
xx
bb
x
cr s s
x2
e01
p
C.E
J
0,11
N0
l
0,1
;
⎢
⎥
⎜⎟
⎢
⎥
⎜⎟
=++α
⎢
⎥

⎜⎟
δ
ϕ
+
117
⎢
⎥
⎜⎟
⎜⎟
ϕ
⎢
⎥
⎝⎠
⎣
⎦
y
yy
bb
cr s s
y2
e01
p
J
C.E
0,11
,1J
l
0,1
4
.l

N0

- Lấy : bê tông hạt nhỏ nhóm A. =
b
C6,
- : lấy theo cấp độ bền chòu nén bê tông.
b
E
- : thiên về an toàn. ϕ=
1
2
- : chiều dài tính toán. =μ
0
l
-
⎛⎞
δ= − −
⎜⎟
⎝⎠
x
x
00
eb
el
Max ;0,5 0,01 0,01R
HH

-
⎛⎞
δ= − −

⎜⎟
⎝⎠
x
y
00
eb
el
Max ;0,5 0,01 0,01R
BB

- : cốt thép không ứng lực trước. ϕ=
p
1
- α=
s
s
b
E
E

- : moment quán tính của tiết diện cốt thép đối với trục x
x
s
J
π
⎛⎞
=φ+
⎜⎟
⎝⎠
∑

x4
si
J.
64
ii
a.y
- : moment quán tính của tiết diện cốt thép đối với trục y
y
s
J
π
⎛⎞
=φ+
⎜⎟
⎝⎠
∑
y4
si
J.a
64
ii
.x
x, y trong công thức trên là tọa độ của trọng tâm thanh cốt thép thứ i dối với hệ trục tọa
độ tại tâm tiết diện.
Khi điều kiện ổn đònh không đảm bảo hoặc , chương trình sẽ ngừng,
không tính toán và báo cho người dùng, yêu cầu tăng tiết diện hoặc mác bê tông.
>
x
cr
NN >

y
cr
NN
3.4. Tính toán cốt đai
Tính khả năng chống cắt Q
xmax
và Q
ymax
của tiết diện:
() ()
=+
xmax
bx swx
QQQ
() ()
=
+
ymax
by swy
QQQ
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
Tính : khả năng chòu cắt của bê tông:
b
Q
()
()
ϕ+ϕ+ϕ
=
2
b2 f n bt 0

bx
1R.
Q
c
b.h

()
(
)
ϕ+ϕ+ϕ
=
2
b2 f n bt 0
by
1R.
Q
c
b.h

Trong đó: , ϕ=
b2
2,00 ϕ=
f
0

⎛⎞
ϕ=
⎜⎟
⎝⎠
n

bt o
N
min 0,1 ;0,5
Rbh


()
ϕ+ϕ+ϕ
=
2
b2 f n bt 0
sw
1R
c
q
.b.h

=
sw w
sw
R.f.n
q
s

Tính khả năng chòu cắt của cốt đai:
=
∑
sw sw
Qq.c
Kiểm tra phá hoại giòn:

Cốt đai phải chòu lực cắt không ít hơn khả năng chòu cắt tối thiểu của bê tông:
()
ϕ+ϕ+ϕ
≥=
b3 f n bt
bmin
sw
0
1.
Q
q
2h 2
R.b

4 CÁC TÍNH TOÁN BỔ TR
Để kiểm tra các điều kiện cho tiết diện làm việc bình thường như vừa trình bày ở trên,
yêu cầu phải biết một số giá trò như: vò trí đường trung hòa, diện tích vùng bê tông chòu nén
, khoảng cách từ trục đi qua mép nén nhất đến trục đi qua trọng tâm cốt thép I,… Phần
này trình bày các tính toán cụ thể đó:
b
A
0i
h
4.1. Tính toán trục trung hòa
Xác đònh đường trung hòa từ phương trình:
+−=
y
x
xy
M

M
N
yx
JJF
0

Đặt các giá trò H
TH
và B
TH
là khoảng cách từ mép nén nhất đến giao điểm trục trung hòa
với các cạnh cắt nhau tại mép nén nhất (xem hình 2)
Có tất cả 20 trường hợp trục trung hòa (xem hình 7) sẽ xét sau đây. Đặt tên các trường
hợp như sau: chữ số La Mã đầu tiên ký hiệu cho mép nén nhất, chữ số thứ 2 chỉ các dạng
vùng nén (vùng nén được gạch chéo):


1 2 3

4
5
Hình 1. Các trường hợp đường trung hòa với mép I nén nhất
Xét 5 trường hợp tiết diện có mép nén là mép I (như hình vẽ), tính được các giá trò:
⎡
⎤
=− +
⎢
⎥
⎣
⎦

y
x
TH
yx
J
M
BN
B
2MF J2
H
.
(IV-1a)
⎡
⎤
=+ −
⎢
⎥
⎢
⎥
⎣
⎦
y
x
TH
xy
M
J
HN
H
2MF J2

B
.
(IV-1b)
118
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
Điều kiện để toàn tiết diện chòu nén (trường hợp 5):
⎛⎞
θ≥ + θ+ θ
⎜
++
⎝⎠
22
TH
22 22
HB
Hcos B H cos sin
BH BH
⎟
(IV-2a)
Các trường hợp từ 1 đến 4 có:
⎛
θ< + θ+ θ
⎜
++
⎝⎠
22
TH
22 22
HB
Hcos B H cos sin

BH BH
⎞
⎟
H
(IV-2b)
Trường hợp I-1:
Mép nén là mép I, tiết diện có phần kéo và phần nén (điều kiện IV-2b)
<
TH
H
<
TH
BB
B
TH
H
θ
x
y
I
III
II
IV
u
v
u
v
A
θ
α

α
−
θ
h
A
B
H
TH

Hình 2
Ban đầu tọa độ trọng tâm các cốt thép được tính trong hệ tọa độ (x,y) (xem hình trên)
Chuyển tọa độ trọng tâm các thép dọc về hệ tọa độ (u, v) như hình vẽ.
Công thức: =−
C
B
ux
2
;
=
+
C
H
v
2
y (III-3)
Theo hình vẽ, ta dễ dàng chứng minh được giá trò khoảng cách từ điểm A trên tiết diện
đến trục U-U là:
=+ α−
22
A

huv.cos(θ) (IV-4)
Khoảng cách từ từ điểm A đến trục V-V là
=
−
Amax
wh h
A
(IV-5)
Diện tích vùng chòu nén:
=
bTH
1
AHB
2
TH
(IV-6)
Tọa độ trọng tâm C của tiết diện: =
TH
B
u
3
, =
TH
H
v
3
, thế giá trò này vào IV-4, IV-5 ta
được h
C
và w

C
. (IV-7a, IV-7b)
Từ đó tính được , =
bbb
SA.W
=
isi
SA.W
i

Trường hợp I-2:
Mép nén vẫn là mép I, tiết diện có phần kéo và phần nén (điều kiện IV-2b)
<
TH
HH
>
TH
BB
119
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
B
TH
B
H
TH
H
x
y
I
III

II
IV
u
v
u
v
A
h
A

Hình 3
Công thức IV-3 vẫn đúng trong trường hợp này.
Diện tích vùng chòu nén:
()
=
−
bTH
B
A2.HB.tan
2
θ (IV-8)
Tọa độ trọng tâm C của tiết diện:
()
⎡
⎤
θ
=
+−θ
⎢
⎥

⎣
⎦
32
CTH
b
1B.tan B
uH
A6 2
B.tan
,
()
⎡⎤
θ
⎛⎞
=− θ+−θ
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
2
2
CTH TH
b
11 2Btan B
vH BtanHBtan
A2 3 2
, thế giá trò này vào IV-4, IV-5 ta được
h
C
và w

C
. (IV-9a, IV-9b)
Từ đó tính được , =
bbb
SA.W
=
isi
SA.W
0
H
i

Trường hợp I-3:
Mép nén là mép I ( , ), tiết diện có phần kéo và phần nén (điều kiện III-
2b).
>
x
M0 >
y
M
>
TH
H
<
TH
BB
B
TH
B
H

TH
H
x
y
I
III
II
IV
u
v
u
v
A
h
A

Hình 4
Công thức III-3 vẫn đúng trong trường hợp này.
Diện tích vùng chòu nén:
()
=
−
bTH
H
A2.BH.cotan
2
θ (IV-10)
Tọa độ trọng tâm C của tiết diện:
120
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

121
()
⎡⎤
θ
⎛⎞
=− θ+−θ
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
2
2
CTH TH
b
11 2Hcotan H
uB HcotanBHcotan
A2 3 2
,
(
⎡
θ
=+−
⎢
⎣⎦
32
CTH
b
1H.cotan H
vB
A6 2

)
⎤
θ
⎥
H.cotan
, thế giá trò này vào III-4, III-5 ta được h
C
và w
C
.
(IV-11a, IV-11b)
Từ đó tính được
=
bbb
SA.W =
isi
SA.W
H
,
i

Trường hợp I-4:
Mép nén là mép I, tiết diện có phần kéo và phần nén (điều kiện IV-2b)
>
TH
H
>
TH
BB
B

TH
B
H
TH
H
x
y
I
III
II
IV
u
v
u
v
A
h
A

Hình 5
Công thức III-3 vẫn đúng trong trường hợp này.
Diện tích vùng chòu nén:
() ()
=
−− θ−−
2
TH TH
bTH TH
BH
11

AHHcotanB
22 2
θBtan(IV-12)
Tọa độ trọng tâm C của tiết diện:
()
()
()
⎡⎤
⎛⎞
=−−−−θ−
⎢⎥
⎜⎟
⎝⎠
⎣⎦
2
CTH
b
1BH 1
uBBHHcotan.B.H
A2 3
b
A
,
()
()
(
⎡⎤
⎛⎞
=−−−−θ−
⎢⎥

⎜⎟
⎝⎠
⎣⎦
2
CTH
b
1HB 1
vHHBBtan.B.H
A2 3
)
b
A
, thế giá trò này vào IV-4, IV-5 ta được
h
C
và w
C
. (IV-13a, IV-13b)
Từ đó tính được
=
bbb
SA.W =
isi
SA.W,
i

Trường hợp I-5:
Mép nén là mép I , toàn tiết diện chòu nén (điều kiện IV-2a)
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
B

H
x
y
I
III
II
IV
u
v
u
v
A
h
A

Hình 6
Công thức III-3 vẫn đúng trong trường hợp này.
Diện tích vùng chòu nén:
=
b
AH.B (IV-14)
Tọa độ trọng tâm C của tiết diện:
=
C
B
u
2
, =
C
H

v
2
, thế giá trò này vào III-4, III-5 ta được h
C
và w
C
. (IV-15a, IV-15b)
Từ đó tính được
=
bbb
SA.W =
isi
SA.W,
i

Khi dấu mômen thay đổi, mép nén nhất cũng thay đổi. Ta thực hiện phép đổi trục:
xoay hệ trục (uv) sao cho gốc tọa độ đặt tại mép nén nhất và mép đối diện nằm ở góc
phần tư thứ nhất của hệ trục (xem hình). Đưa các trường hợp II, III, IV về trường hợp I,
các công thức từ I-1 đến I-15 không cần thiết lập lại.
Khi thay đổi mép nén, để tính B
TH
và H
TH
ta dùng các công thức: (III-1a và III-1b
với giá trò của M thay bằng trò tuyệt đối)
⎡⎤
=− +
⎢
⎣⎦
y

x
TH
x
y
J
M
BN
B
2FJ
M
⎥
H
.
2
(III-1’a)
⎡⎤
=+ −
⎢
⎢⎥
⎣⎦
y
x
TH
xy
M
J
HN
H
2MF J2
⎥

B
.
(III-1’b)
122
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
Hình 7. LIỆT KÊ 20 TRƯỜNG HP ĐƯƠNG TRUNG HÒA VÀ CÁCH ĐẶT TÊN
1 2 3 4 5
I
v
u

v
u

v
u

v
u

v
u

II
v
u

v
u

v
u

v
u

v
u

III
v
u

v
u

v
u

v
u

v
u

IV
v
u

v

u

v
u

v
u

v
u

I: , 0 II: >
x
M0 >
y
M
<
x
M0, 0 III: >
y
M
<
x
M0,
<
y
M >
x
M00 IV: ,
<

y
M0
1: , <
TH
HH
<
TH
BB 2:
<
TH
HH, B 3: , >
TH
B >
TH
HH
<
TH
BB 4: , >
TH
HH >
TH
BB
123
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
4.2. Tính toán ứng suất pháp
Xác đònh ứng suất của thép và bê tông theo quan điểm biến dạng với giả thiết mặt biến
dạng phẳng:
Đặt là biến dạng của mép bê tông chòu kéo nhất hoặc nén ít nhất. Tương ứng, biến
dạng tại vò trí trọng tâm thanh thép thứ i được tính:
ε

c
()
ε
ε= −
c
ioi
o
hx
x
o
i

Ứng suất trong thanh thép thứ i:
σ= ε
is
E
Cho ε=
0
00
c
2 đối với tiết diện hoàn toàn chòu nén và
ε
=
0
00
c
3, 5 đối với tiết diện vừa
có vùng kéo, vừa có vùng nén. Tính được các giá trò
σ
i

lúc này. Từ đó tính được giá trò lớn
nhất cho phép của M và N:
=−σ
∑
max b b i si
MRS S
=−σ
∑
max b b i si
NRA a
Xác đònh tỷ lệ làm việc của kết cấu:
+
*2 *2
x
max
MM
M
x
và
max
N
N
.
W
8
W7
W
6
W
5

V
V
U
U
h0
4
h03
h02
h
o
1
x
0
x
n
87654
3
2
1
C
W
c

Hình 8
124
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
5. LÝ LUẬN DỰA TRÊN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Trên Detail Report, chương trình đã trình bày giá trò ứng suất trong từng thanh cốt thép
khi bê tông phát huy hết khả năng chòu lực của nó (theo điều kiện biến dạng đã trình bày ở
trên). Qua phân tích cho ta thấy với mỗi trường hợp tải, sự phá hoại sẽ bắt đầu từ bê tông (phá

hoại giòn) hay bắt đầu từ sự chảy dẻo của thép kéo (ứng suất trong thép vùng kéo đạt đến
) hay chảy dẻo thép vùng nén (ứng suất trong thép vùng nén đạt đến ). Tiết diện làm
việc theo trường hợp nào là phụ thuộc tương quan giữa M
S
R
S
R'
x
, M
y
, N với kích thước tiết diện, với
sự bố trí cốt thép.
6. SỰ LÀM VIỆC CỦA CHƯƠNG TRÌNH
6.1. Cài đặt
Chương trình được nén thành 01 file .exe, chỉ cần chạy file Setup.exe, chọn thư mục cài
đặt là được.
Để khởi động chương trình, ta kích hoạt file XColumn.exe trong thư mục vừa cài đặt.
Trên màn hình chính của chương trình:
Vào Column > New Column để tạo cột mới. File cột mới sẽ được lưu thành file
có dạng *.col.
Vào Column > Open Column để mở một file cột đã lưu trước đó (file có dạng
*.col).
Sau đây trình bày cách khai báo để tính toán một cột mới, việc mở 1 file cột cũ và sửa
đổi trên nó được thực hiện tương tự.
6.2. Tạo cột mới
Vào Column > New Column, hộp thoại Column xuất hiện. Chức năng của hộp thoại này
là để khai báo các dữ liệu đầu vào cho chương trình. Gồm 3 trang:
- Trang 1: Khai báo chung
- Trang 2: Tiết diện
- Trang 3: Nội lực

Di chuyển giữa các trang sử dụng các nút “Tiến”, “Lùi” hoặc chọn trực tiếp vào thẻ phía
trên.
6.3.
Nhập dữ liệu đầu vào trực tiếp trên 3 tab của form Column
6.3.1. Tab “Khai báo chung”
Các dữ liệu nhập sẽ được ghi vào báo cáo do chương trình xuất ra.
Chức năng “Nhận dữ liệu từ SAP” được trình bày trong phần bên dưới.

125
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

Hình 9. Khai báo chung

6.3.2 Trang “Tiết diện”:
Các dữ liệu nhập trên trang “Tiết diện” gồm kích thước tiết diện và các thông số cấu tạo
tiết diện, bê tông, cốt dọc, cốt đai,… cụ thể trên hình 10.
Ngay khi có tiết diện và đặt cốt thép, chương trình sẽ tính ngay khoảng cách giữa các cốt
thép, người dùng điều chỉnh để có lựa chọn hợp lý tránh việc cốt thép đặt quá sít nhau, khó
khăn cho việc đổ bê tông.
Khung nhìn phía bên phải trang “Tiết diện” có chức năng xem trước sơ đồ liên kết tương
ứng với hệ số liên kết được chọn và xem tiết diện sau khi khai báo xong. Chức năng này rất
tiện lợi cho việc kiểm tra dữ liệu nhập có đúng ý người dùng không. Phía góc trái của khung
nhìn có thể hiện hàm lượng thép (mu) và tổng số thép bố trí.

126
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

Hình 10. Trang Tiết diện
6.3.3 Trang “Nội lực”:
Nội lực được trình bày dưới dạng Sheet do đó có thể Copy, Paste trực tiếp từ chương

trình khác sang.

127
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
6.4. Phân tích
Sau khi nhập đầy đủ các số liệu về tiết diện, nội lực,… ta chọn nút “Phân tích” trên
trang “Nội lực” để chương trình phân tích tiết diện.
Hộp thoại Save xuất hiện yêu cầu chọn tên file và đòa chỉ lưu file. Chương trình sẽ xuất
ra tại vò trí chọn 3 file báo cáo kết quả xử lý:
- <tên file>.col: file chứa dữ liệu đầu vào của cột vừa tạo (được dùng để mở lại, sửa
đổi và phân tích lần sau).
- <tên file>_DetailReport.xls: file báo cáo chi tiết của chương trình: phân tích sự làm
việc của từng thanh cốt thép khi bê tông đạt đến trạng thái giới hạn về biến dạng.
- <tên file>_SummaryReport.xls: file báo cáo tóm tắt, thể hiện mức độ làm việc của
cột với các tổ hợp tải khác nhau.
6.5
Chức năng nhập dữ liệu từ SAP
Thay vì phải nhập toàn bộ kích thước tiết diện, số liệu tải trọng vào chương trình ta có
thể sử dụng chức năng “Nhận dữ liệu từ SAP”.
6.5.1. File SAP
Để nhập vào chương trình cần có 1 file Excel xuất ra từ SAP với các Sheet bắt buộc là:
- Connectivity – Frame
- Frame Props 01 – General
- Frame Section Assignments
- Element Forces – Frames
Trong đó file SAP là bản phân tích nội lực một mô hình khung với các tiết diện dự kiến
cấu tạo giống nhau có cùng một tên. Ví dụ “COTB1”.
6.5.2. Thực hiện
Chọn nút “Nhận dữ liệu từ SAP” trên trang “Khai báo chung”
Chương trình yêu cầu nhập tên tiết diện (đúng với tiết diện đã khai báo trong SAP).

Chương trình yêu cầu nhập chiều cao cột cầân phân tích. Vì một tiết diện cột có thể bố trí
cho các cột có chiều cao khác nhau, chương trình chỉ xử lý với 1 chiều cao duy nhất.
Chương trình yêu cầu nhập hệ số k (đơn vò %):
Việc tính toán thông thường chỉ xét đến 5 tổ hợp nguy hiểm nhất là M
xmax
, M
ymax
,
N
max
, e
xmax
, e
ymax
. Ở đây ta xét trên phạm vi rộng hơn, tính toán nhiều trường hợp tải hơn: xét
tất cả các tổ hợp tải có M
x
> k*M
xmax
, M
y
> k*M
ymax,
N > k*N
max
, e
x
> k*e
xmax
, e

y
> k*e
ymax
.
Như vậy muốn tính càng nhiều tổ hợp tải thì ta nhập hệ số k càng nhỏ. K phải nămg trong
phạm vi từ 0 đến 100%.
Hộp thoại Open cho ta chỉ đònh file SAP cần xử lý.
Việc nhập dữ liệu sẽ cho ta các tổ hợp tải thỏa điều kiện với k nói trên và kích thước tiết
diện. Người dùng chỉ còn chọn cốt thép, chọn vật liệu và phân tích tương tự như trên.
6.6. Chức năng mở file cũ
Trong màn hình chính của chương trình chọn Column > Open Column
Hộp thoại Save xuất hiện. Chọn file *.col đã lưu từ trước để mở. Chương trình sẽ đọc tất
cả các dữ liệu đầu vào đã nhập từ trước. Người dùng có thể sửa chữa trực tiếp trên dữ liệu
nhập đó và lưu thành file mới.
6.7. Hình thức của báo cáo
6.7.1. Báo cáo tổng thể
- Trình bày các số liệu đầu vào ở đầu báo cáo gồm tiết diện, số tổ hợp tải, …
128
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
- Trình bày các giá trò nội lực cực hạn tiết diện chòu được tương ứng mỗi trường hợp tải
trọng và so sánh nó với nội lực dự kiến phát sinh. Đưa ra các cảnh báo cho người
dùng.
6.7.2. Báo cáo chi tiết
- Gồm toàn bộ nội dung như báo cáo tổng thể.
- Thể hiện ứng suất trong cốt thép khi bê tông phát huy hết khả năng làm việc (về
biến dạng).
- Đánh dấu các thanh thép phát huy hết khả năng chòu lực (cường độ đạt đến giới hạn
chảy).

Hình 11. Đánh dấu các thép đạt đến chảy dẻo

6.8. Các cảnh báo cho người dùng
- Khi tiết diện thiết kế không đủ khả năng chòu nội lực nào, tại tổ hợp tải nào, chương
trình sẽ bôi đỏ và gạch ngang tại vò trí đó trong báo cáo tóm tắt (Summary Report)
và không thực hiện việc phân tích trong báo cáo chi tiết (Detail Report)
- Khi tiết diện được đặt cốt đai vi phạm điều kiện phá hoại giòn, chương trình sẽ
ngừng tính và đưa cảnh báo.
- Khi tiết diện mất ổn đònh, chương trình sẽ ngừng tính và đưa ra cảnh báo.
129
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

Hình 12. Cảnh báo vượt khả năng chòu tải trong báo cáo tóm tắt


Hình 13. Đai không đảm bảo điều kiện phá hoại giòn


Hình 14. Cảnh báo cột bò mất ổn đònh.

130
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

Hình 15. Khi cột mất ổn đònh, chương trình không phân tích tiếp (trong BC Chi tiết)

Hình 16. Bôi vàng thép đạt đến chảy dẻo
7. CÔNG CỤ TÍNH
Lập trình với ngôn ngữ Visual Basic 6.0, kết hợp VB trong Excel (Macros).
Một số câu lệnh tiêu biểu sử dụng trong chương trình:
131
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
7.1. VB6.0 làm việc với Excel

- Tham chiếu thư viện đối tượng Excel vào VB6.0: Project > References, chọn
Microsoft Excel 11.0 Object Library
- Mở một file Excel, ví dụ mở file Section.xls trong thư mục Database là thư mục con
của thư mục cài đặt:
Workbooks.Open FileName:= App.Path & "\Database\Section.xls"
- Cho Excel làm việc trong chế độ ẩn:
excel.Application.Visible = False
- Đóng một cửa sổ Excel, ví dụ đóng cửa sổ Section.xls và không lưu các thay đổi trên
file.
excel.Windows("Section.xls").Close savechanges =
xlDoNotSaveChanges
- Nhập giá trò từ VB6.0 vào bảng tính Excel hiện hành, ví dụ gán giá trò của biến PhiW
vào ô “F30” của sheet “Input” trong bảng tính excel hiện hành.
ActiveWorkbook.Sheets("Input").Range("F30").Value = PhiW
Phương pháp làm việc của chương trình là nhận các giá trò nhập từ VB6.0 và đưa vào
các bảng tính Excel, gọi Macros trong Excel xử lý và lấy giá trò trở lại VB6.0.
Dữ liệu xử lý và dữ liệu nhập cũng được lưu ra các file Excel với hình thức là các báo
cáo và file *.col
Với cách thức làm việc như trên người lập trình có thể lợi dụng khả năng về giao diện
tốt và nhiều ưu điểm mạnh khác của VB6.0, vừa lợi dụng được cấu trúc dữ liệu dạng bảng,
khoa học, dễ xử lý trong Excel. Tuy nhiên có nhược điểm là tốc độ xử lý có chậâm hơn đôi
chút.
7.2. Dùng biểu dồ trong Excel như là hình vẽ mặt cắt tiết diện
- Trong Excel ta vẽ biểu đồ dựa vào kích thước tiết diện người dùng nhập và tọa độ
trọng tâm các cốt thép tính toán được:
Sub DrawChart()
Dim CurrentChart As Chart, Fname$
Dim i As Integer
Sheet3.Unprotect
Sheet3.Calculate_PositionOfSteel

DeclareSection
Sheets("CalculateSection").Select
ActiveSheet.ChartObjects("Chart 2").Activate
For i = 1 To 2 * (S1 + S2) - 4
ActiveChart.PlotArea.Select
ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries
ActiveChart.SeriesCollection(i + 2).XValues =
"=CalculateSection!R" & CStr(i + 8) & "C6"
ActiveChart.SeriesCollection(i + 2).Values =
"=CalculateSection!R" & CStr(i + 8) & "C7"
ActiveChart.SeriesCollection(i + 2).Name =
"=CalculateSection!R" & CStr(i + 8) & "C5"
ActiveChart.SeriesCollection(i + 2).Select
ActiveChart.SeriesCollection(i + 2).ApplyDataLabels
AutoText:=True, LegendKey:= _
False, ShowSeriesName:=True, ShowCategoryName:=False,
ShowValue:=False, _
ShowPercentage:=False, ShowBubbleSize:=False
With Selection.Border
.Weight = xlThin
.LineStyle = xlNone
End With
With Selection
132
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
.MarkerBackgroundColorIndex = 3
.MarkerForegroundColorIndex = 3
.MarkerStyle = xlCircle
.Smooth = False
.MarkerSize = 8

.Shadow = False
End With
Next i
ActiveChart.Axes(xlValue).AxisTitle.Characters.Text = "H=" &
CStr(H)
ActiveChart.Axes(xlCategory).AxisTitle.Characters.Text = "B="
& CStr(B)
ActiveChart.Shapes("Text Box 1").Select
Selection.Characters.Text = "Total: " & CStr(2 * (S1 + S2) -
4) & " (phi" & CStr(Phi) & ")"
ActiveChart.Shapes("Text Box 2").Select
Selection.Characters.Text = Sheets("Input").Range("F28").Text
& "%"
'***Plot Chart & import into a form***
Set CurrentChart =
Sheets("CalculateSection").ChartObjects("Chart 2").Chart
Fname = ThisWorkbook.Path & "\temp\temp.gif"
With CurrentChart
.PlotArea.Width = 250
.PlotArea.Height = 250
.Export Filename:=Fname, FilterName:="GIF"
End With
Sheets("CalculateSection").Range("K1") = 1
End Sub
Với đoạn mã lập trình trên, Excel sẽ vẽ được biểu đồ mô tả mặt cắt ngang tiết diện và
in ra thành file *.gif
Chương trình chỉ việc tải hình đó vào form với câu lệnh:
picSection.Picture = LoadPicture(App.Path &
"\database\temp\temp.gif")
Application.ScreenUpdating = True

7.3. Tính toán các trường hợp đường trung hòa
Để tính toán 20 trường hợp đường trung hòa: lập sẵn 20 sheet excel dùng tính 20 trường
hợp đường trung hòa đó. Xét điều kiện xem dạng nội lực trong kết cấu tương ứng với dạng
đường trung hòa nào thì dùng sheet đó để tính toán các thông số liên quan.
7.4. Đưa ra cảnh báo cho người dùng
Xét các điều kiện toán học, khi vi phạm các điều kiện đặt sẵn, chương trình sẽ đưa ra
cảnh báo bằng cách Format báo cáo khác đi để người dùng dễ nhận biết.
Ví dụ: xử lý kết quả khi tiết diện bò mất ổn đònh:
If Sheets("CalculateMmaxNmax").Range("AC8").Value < 1 Or
Sheets("CalculateMmaxNmax").Range("AD8").Value < 1 Then
'Bao ngay ket qua bi vuot gia tri N(crack)
'Xu ly reportDetail
Sheets("ReportDetail").Select
Range("B" & CStr(30 + i * (18 + No))) = "N > N(cr), CAU KIEN
BI MAT ON DINH, CAN TANG TIET DIEN!"
Range("A" & CStr(30 + i * (18 + No)) & ":H" & CStr(30 + i *
(18 + No))).Select
Selection.Font.Bold = True
With Selection.Interior
.ColorIndex = 3
.Pattern = xlSolid
End With
Selection.Font.ColorIndex = 2
133
Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007
Range("D" & CStr(46 + i * (18 + No)) & ":D" & CStr(47 + i *
(18 + No))).ClearContents

'Xu ly reportSummary
Sheets("ReportSummary").Select

Range("C" & CStr(31 + i) & ":O" & CStr(31 + i)).ClearContents
Range("B" & CStr(31 + i)) = "N > N(cr), CAU KIEN BI MAT ON
DINH, CAN TANG TIET DIEN!"
Range("A" & CStr(31 + i) & ":O" & CStr(31 + i)).Select
Selection.Font.Bold = True
With Selection.Interior
.ColorIndex = 3
.Pattern = xlSolid
End With
Selection.Font.ColorIndex = 2
End If
Next i
On Error Resume Next

'Dieu chinh font chu
Sheets("ReportSummary").Select
Range("D9:D27").Select
Selection.NumberFormat = "General"
Range("D20:D21").Select
Selection.NumberFormat = "0.00E+00"
Range("D12").Select
Selection.NumberFormat = "0.00E+00"
Range("D15").Select
Selection.NumberFormat = "0.00"
Range("A31:O34").Select
Application.Goto Reference:="R31:R65536"
With Selection.Font
.Name = "Arial"
.Size = 8
.Strikethrough = False

.Superscript = False
.Subscript = False
.OutlineFont = False
.Shadow = False
.Underline = xlUnderlineStyleNone
.ColorIndex = xlAutomatic
End With
Selection.NumberFormat = "0.00"
Range("D12,D18").Select
Range("D18").Activate
Selection.NumberFormat = "0.00E+00"
Range("D15:D16").Select
Selection.NumberFormat = "0.00"
Range("A30:A65500").Select
Selection.NumberFormat = "@"

Sheets("ReportDetail").Select
Cells.Select
Range("A29").Select
Application.Goto Reference:="R29:R65536"
With Selection.Font
.Size = 8
.Strikethrough = False
.Superscript = False
.Subscript = False
.OutlineFont = False
.Shadow = False
.ColorIndex = xlAutomatic
End With
134

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
Selection.NumberFormat = "0.00"
Range("G31").Select
Application.Goto Reference:="R31C7:R65536C7"
Selection.NumberFormat = "0.00000"
Range("C30:C65500").Select
Selection.NumberFormat = "@"
7.5. Nhận dữ liệu từ SAP
Mở file Excel xuất từ SAP, tìm các giá trò sẵn có trên những Sheet có tên biết trước và
sắp xếp chúng lại, chọn ra các tổ hợp tải nguy hiểm với hệ số k.
8. ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG TRÌNH
- Về phương diện lý thuyết: số liệu chương trình cung cấp cho người dùng cái nhìn
chi tiết hơn về sự làm việc của vật liệu.
- Áp dụng tiêu chuẩn thiết kế mới: TCXDVN 356:2005
- Giao tiếp với người dùng khá thân thiện, trực quan.
- Có những biện pháp giúp người dùng kiểm soát được dữ liệu nhập, việc nhập dữ
liệu tải trọng khá thuận tiện, đặc biệt có khả năng nhận dữ liệu từ phần mềm
phân tích nội lực.
- Việc tính toán khá chặt chẽ, đưa ra các cảnh báo cần thiết cho người dùng.
- Báo cáo kết quả trình bày tốt, đònh dạng sẵn, có thể in ngay.
- Khả năng tính toán còn chậm.
9. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
- Giải bài toán thiết kế và kiểm tra ngay kết quả thiết kế được.
- Mở rộng chương trình ra những quan niệm tính toán khác nhau để có sự so sánh.
- Xuất kết quả thiết kế sang AutoCad. (sử dụng VB ta hoàn toàn có thể xuất bản
vẽ AutoCad từ các dữ liệu thiết kế).
- Mở rộng sang việc phân tích các cấu kiện khác: dầm, móng,…
- Xuất nhập với các phần mềm tính toán kết cấu khác.

135