Nghiên cứu sự phân bố ứng suất dưới bản để thiết kế chân cột thép dùng diện tích hữu hiệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

BÙI PHƯỚC HẢO

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI
BẢN ĐẾ VÀ THIẾT KẾ CHÂN CỘT THÉP
DÙNG DIỆN TÍCH HỮU HIỆU

Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Quang Hưng

Phản biện 1

:

TS. Đặng Công Thuật

Phản biện 2

:

TS. Trần Anh Thiện

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp họp tại
Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 27 tháng 01 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
- Thư viện Khoa Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công
nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khi tính toán thiết kế kết cấu thép trong công trình xây dựng,
chân cột là bộ phận quan trọng phải có đủ độ cứng và bền để truyền
tải lực dọc, tiếp nhận tải trọng của toàn bộ công trình truyền xuống
móng, ngoài ra liên kết cùng hệ giằng, kèo,...tạo độ cứng chắc chắn
cho công trình. Vì thế chân cột thép nếu không được thiết kế cẩn thận,
lắp dựng đúng cách, thì khi đó cột rất có khả năng sẽ nhổ bu lông neo
và gây đổ cột dưới tác dụng của gió.
Chân cột thép thường có cấu tạo gồm bản đế liên kết neo vào
móng bê tông cốt thép, được thiết kế với nhiều quan điểm khác nhau.
Đối với cột có tải trọng không lớn, một số tiêu chuẩn như AISC cho
phép thiết kế với quan niệm rằng ứng suất dưới bản đế phân bố đàn
hồi tuyến tính, hoặc là chấp nhận móng bê tông chảy dẽo và phân
phối lại ứng suất tương tự như tiết diện bêtông cốt thép. Tuy nhiên

bản đế chân cột luôn có độ mềm nhất định do bề dày hạn chế, phần
tiết diện chân cột thép tiếp xúc với bản đế cũng rất nhỏ (chẳng hạn tiết
diện cột chữ H) do vậy ứng suất phân bố ngay dưới bản đế thường
phân bố không đều và bị giới hạn trong một vùng nhất định xung
quanh tiết diện cột. Một số tiêu chuẩn như Eurocode 3 sử dụng phần
diện tích này gọi là diện tích hữu hiệu để thiết kế chân cột. Phương
pháp này đơn giản và tỏ ra sát với thực tế làm việc của chân cột hơn.
Vậy việc nghiên cứu sự phân bố ứng suất dưới bản đế ứng với
một số trường hợp chịu lực khác nhau và thiết kế chân cột thép dùng
phương pháp diện tích hữu hiệu là vấn đề thực sự cần thiết, bởi vì
phương pháp này đơn giản và sát với thực tế làm việc của chân cột hơn.
Ngoài ra, đề tài còn giúp thiết lập các cơ sở, chỉ dẫn cho các kỹ sư trong
việc thiết kế cột thép nhà công nghiệp một cách tin cậy và hiệu quả.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu sự phân phối ứng suất dưới bản đế ứng với một
số trường hợp chịu lực khác nhau.
Dựa trên kết quả nghiên cứu và một số quy định của Eurocode
3 để thiết kế chân cột thép dùng phương pháp diện tích hữu hiệu


2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên Đối tượng nghiên cứu: Chân cột thép.
Phạm vi nghiên cứu: Phân phối ứng suất dưới bản đế và thiết
kế chân cột thép dùng diện tích hữu hiệu theo tiêu chuẩn Eurocode 3.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp lý thuyết: Thu thập tài liệu, tổng hợp các văn
bản, tìm hiểu và xây dựng lý thuyết tính toán. Trong đó có kế thừa,
vận dụng các kết quả nghiên cứu đã thực hiện trước đây và xây dựng
lý thuyết tính toán.

5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI
5.1. Ý nghĩa khoa học
Đề xuất chỉ dẫn thiết kế chân cột thép bằng phương pháp
diện tích hữu hiệu theo tiêu chuẩn Eurocode 3.
5.2. Tính thực tiễn của đề tài
Các vấn đề đã nghiên cứu trong luận văn còn tương đối mới,
có giá trị thực tiễn cao, nội dung của luận văn có ý nghĩa khoa học và
thực tiễn không chỉ trong nước mà còn cả trên thế giới. Do đó, kết
quả nghiên cứu của luận văn có thể được sử dụng:
+ Tài liệu tham khảo cho sinh viên khối ngành xây dựng tại
các trường đại học, cao đẳng và làm tài liệu phục vụ cho những đối
tượng có xu hướng nghiên cứu những đề tài tương tự.
+ Kết quả nghiên cứu có đưa ra lời khuyên khi thiết kế chân
cột thép nên có thể dùng làm tài liệu cho các công ty tư vấn thiết kế
xây dựng.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, lời cam đoan, danh mục các ký hiệu, các
chữ viết tắt, danh mục các bảng, danh mục các hình, tóm tắt luận văn,
kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục thì trong luận văn
gồm có 3 chương như sau:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CỘT THÉP VÀ CHÂN CỘT THÉP
Chương 2: SỰ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI BẢN ĐẾ VÀ TÍNH
TOÁN CHÂN CỘT THÉP BẰNG DIỆN TÍCH HỮU HIỆU
Chương 3: MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT CỤ THỂ


3
CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA

NHÀ CAO TẦNG CHỊU ĐỘNG ĐẤT
1.1. TỔNG QUAN VỀ CỘT THÉP
1.1.1. Đặc điểm chung
1.1.2. Chiều dài tính toán và cấu tạo của cột
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHÂN CỘT THÉP
1.2.1. Sơ đồ liên kết trong mô hình phân tích kết cấu
1.2.2. Chân cột liên kết khớp với móng
1.2.3. Chân cột liên kết ngàm với móng
1.3. BẢN ĐẾ CHÂN CỘT THÉP
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BẢN ĐẾ HIỆN
HÀNH
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chân cột làm nhiệm vụ truyền tải trọng từ cột xuống móng.
Cấu tạo chân cột cần đảm bảo để tải trọng được truyền đều, để cột
làm việc đúng với sơ đồ tính và thuận tiện cho quá trình thi công lắp
dựng. Ứng suất nén thiết kế trong móng bê tông nhỏ hơn nhiều so với
trong cột thép. Vì thế, cần thiết phải có bản đế phù hợp bên dưới cột
để phân bố đều tải trọng từ cột xuống móng ở bên dưới.
Liên kết bản đế cột là một trong những liên kết quan trọng
trong kết cấu thép: được thiết kế để đỡ trọng lực, mômen uốn và lực
cắt. Hai lực nén trên bê tông và lực căng trong bulông neo kháng
moment uốn bên ngoài gây ra bởi cố định bản đế cột trong móng. Hai
phương pháp tiếp cận phổ biến được áp dụng đối với thiết kế bản đế
chịu tải dọc trục và moment uốn. Phương pháp thứ nhất là dựa trên
trạng thái đàn hồi của vật liệu và của tất cả các thành phần liên kết;
phương pháp còn lại là dựa trên các chế độ phá hoại do các ứng suất
và biến dạng sau đàn hồi.


4

CHƯƠNG 2

SỰ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI BẢN ĐẾ VÀ TÍNH
TOÁN CHÂN CỘT THÉP DÙNG DIỆN TÍCH HỮU HIỆU
2.1. PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI BẢN ĐẾ
Xét bản đế như hình vẽ chịu lực dọc trục N. Ứng suất dưới
bản đế thường phân bố không đều, ứng suất ở vùng gần chân cột sẽ
lớn hơn ứng suất vùng biên. Tùy thuộc vào độ cứng của bản đế mà sự
chênh lệch này lớn hay bé. Khi bản đế mỏng, độ cứng bản đế bé thì
ứng suất σmax lớn hơn nhiều so với ứng suất trung bình σ m=N/(ab).
Khi chiều dày bản đế lớn, bản đế dường như cứng tuyệt đối, biến
dạng rất bé thì ứng suất dưới bản đế dường như phân bố đều,
σmax≅σm.
2.2. DIỆN TÍCH HỮU HIỆU VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU ÉP
MẶT CỦA BÊ TÔNG
2.3. TÍNH CỘT CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM
2.3.1. Kiểm tra khả năng chịu ép mặt của bê tông móng.
2.3.2. Kiểm tra bền bản thép đế
2.4. TÍNH CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM
2.4.1. Bản đế chân cột chịu nén lệch tâm–phương pháp
thành phần
2.4.2. Trường hợp lực nén lệch tâm bé
2.4.3. Trường hợp lực nén lệch tâm lớn
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Ứng suất dưới bản đế thường phân bố không đều, ứng suất ở
vùng gần chân cột sẽ lớn hơn ứng suất vùng biên. Tùy thuộc vào độ
cứng của bản đế mà sự chênh lệch này lớn hay bé. Sự phân bố ứng
suất dưới bản đế không những phụ thuộc vào bề dày bản đế mà còn
phụ thuộc vào kích thước móng bê tông đỡ cột, cấu tạo chân cột. Để
đơn giản trong tính toán, Eurocode 3 quan niệm rằng chỉ một phần

5
diện tích móng dưới chân cột tham gia chịu lực – gọi là diện tích hữu
hiệu.
Khi cột chịu nén đúng tâm với lực nén thiết kế NEd thì ứng
suất dưới bản đế trong phạm vi diện tích hữu hiệu được coi là phân
bố đều, do đó việc tính toán bao gồm kiểm tra khả năng chịu ép mặt
của bê tông móng và kiểm tra bền bản thép đế.
Khi chân cột chịu tác dụng đồng thời của lực dọc và mômen
uốn, tùy thuộc vào chiều lực dọc, tương quan độ lớn giữa lực dọc và
mômen mà có thể xảy ra các trường hợp như sau:
+ Lệch tâm bé: toàn bộ chân đế chịu nén.
+ Lệch tâm lớn: một phần chân đế chịu kéo, phần còn lại
chịu nén.
+ Toàn bộ chân đế chịu kéo.
 Trong trường hợp lực nén lệch tâm bé: Để toàn bộ chân cột chịu
nén thì cần thỏa mãn điều kiện: e < Zc,r
Lực nén giới hạn cánh phải Fc,r,Rd lấy bằng giá trị bé nhất trong các
giá trị sau:
Giá trị 1: Khả năng chịu lực giới hạn của vùng bê tông nén
hữu hiệu dưới cánh phải Fc,pl,Rd: Fc,pl,Rd=Aeff,r x fjd (Aeff,r – phần diện
tích hữu hiệu bên dưới cánh phải)
Giá trị 2: Khả năng chịu lực giới hạn khi nén của tiết diện
cánh phải cột kết hợp với bụng cột Fc,fc,Rd; có nghĩa là cánh phải cột
kết hợp với 1 phần bụng cột tạo nên tiết diện chữ T và chịu được một
lực nén giới hạn là Fc,fc,Rd
 Trong trường hợp lực nén lệch tâm lớn: Phần bên trái chân cột
chịu kéo và phần phải chịu nén, để trường hợp này xảy ra thì cần thỏa
mãn điều kiện: e ≥ Zc,r

Cách xác định FC,r,Rd giống trường hợp lệch tâm bé.


6
Lực kéo giới hạn cánh trái Ft,l,Rd lấy bằng giá trị bé nhất trong
các giá trị sau:
Giá trị 1: Khả năng chịu kéo ngang Ft,wc,Rd của bụng cột
dưới tác dụng của cánh trái cột.
Giá trị 2: Khả năng chịu uốn Ft,pl,Rd của bản đế bên dưới
cánh kéo của cột.


7
CHƯƠNG 3
MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT CỤ THỂ
3.1. TÍNH TOÁN CHÂN CỘT ĐƠN GIẢN CHỊU NÉN
ĐÚNG TÂM
Tính toán sức chịu tải của chân cột chịu nén đúng tâm được
thể hiện như hình 3.1. Cột dùng thép HE 200 B, bản đế có bề dày
t=30mm và khối móng bê tông có kích thước là 850 x 850 x 900mm.
Thép mác S235 và loại bê tông mác C20/25. Hệ số an toàn vật liệu là
γM0 = 1,15 và γc = 1,50 [6].

Hình 3.1: Thông số thiết kế chân cột
Đối với mặt cắt hữu hiệu của khối móng, giá trị cực tiểu a1 và b1
được tính:
a + 2 x ar = 340 + 2 x 255 = 850 mm
5 x a = 5 x 340 = 1700 mm
a1 =b1 =min {
} =850mm

a + h = 340 + 900 = 1240 mm
5 x b1 =5 x 580 = 4250 mm
Và, từ điều kiện b1=a1=850mm > a=340mm. Và vì thế:


8
a1 x b1
850 x 850
kj =√
=√
=2,5
axb
340 x 340
Khả năng chịu tải của bê tông bên dưới bản đế:

f jd 

 j xFRd ,u
beff xleff



 j xAco xf cd x
Aco

Ac1
Aco
20
  j xf cd xk j  0,67 x x2,5  22,3MPa
1,5

Tấm cứng có chiều rộng hữu hiệu c, bao quanh cột có tiết diện H:
c=tx√

fy
3 xfjd xγMO

235
=30x√
=52,4mm
3x22,3 x 1,15

Hình 3.2: Vùng diện tích hữu hiệu bên dưới bản đế
Diện tích hữu hiệu dưới tấm đế của tiết diện chữ H được tính như
sau:
Aeff =min(b;bc +2c)× min(a;hef +2c) - max[min(b;bc +2c) tw -2c;0] ×max(hc -2tf -2c;0)
Aeff =(200+2×52.4)×(200+2×52.4)(200+2×52.4-9-2×52.4)×(200-2×15-2×52.4)
=80449mm2


9
Khả năng chịu lực nén của chân cột: NRd=Aeff x fjd=80449 x
22.3=1794x103N

Hình 3.3: Bản vẽ thiết kế chân cộtTrường hợp 1: (Thông số từ ví dụ
3.1) Thay đổi bề dày bản đế từ t=30mm  t=18mm
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp sức chịu nén của chân cột NRd ứng với mỗi
chiều dày bản đế t (từ t=18mm t=36mm), khảo sát với bê tông mác
C20/25 và bê tông mác C40/50

10
Từ bảng 3.1, ta vẽ được biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của
chiều dày bản đế đến khả năng chịu lực nén của chân cột NRd như
hình 3.4:

Hình 3.4: Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu nén của chân cột NRd với
từng chiều dày bản đế.khảo sát C20/25 và C40/50
Trường hợp 2: (Thông số từ ví dụ 3.1) Thay đổi mác bê tông từ
C20/25  C25/30
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp sức chịu nén của chân cột NRd ứng với mỗi
loại mác bê tông (từ C20/25 C50/60), khảo sát với t=30mm và
t=18mm

Từ bảng 3.2, ta vẽ được biểu đồ ảnh hưởng của mác bê tông đến khả
năng chịu lực nén của chân cột NRd như hình 3.5.


11

Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu nén của chân cột
NRd với từng mác bê tông (C16/20→C50/60), khảo sát t=30mm và
t=18mm
Nhận xét: Trong trường hợp chân cột chịu nén đúng tâm được khảo
sát như ví dụ 3.1. Trong hình 3.4, ảnh hưởng của độ dày tấm đế lên
khả năng chịu lực của chân cột được khảo sát → khi chiều dày bản
đế càng tăng thì khả năng chịu lực nén của chân cột cũng tỉ lệ thuận
tăng theo. Tuy nhiên, cần phải lưu ý là khả năng chịu lực nén của
chân cột sẽ bị giới hạn, không thể tăng mãi, chẳng hạn không thể
vượt qua khả năng chịu lực nén của tiết diện thân cột. Khả năng chịu

lực nén của tiết diện thân cột thép HE200B, S235:Npl,Rd=1596kN
Trong hình 3.4, khi khảo sát đối với bê tông mác C20/25, thì
các bản đế có chiều dày từ t=18mm→ t=26mm là có NRd < Npl,Rd vì
thế trong ví dụ này ta có thể dùng bản đế có t=18mm→ t=26mm để
thiết kế. Còn đối với bê tông mác C40/50 do sức chịu lực nén của
chân cột NRd < Npl,Rd nên phải thiết kế với chiều dày t>18mm. Qua
đó, có thể nhận thấy sức chịu lực nén của chận cột không những phụ
thuộc vào chiều dày bản đế t mà còn phụ thuộc vào loại mác bê tông.
Trong hình 3.5 tiến hành khảo sát sức chịu nén của chân cột
theo từng mác bê tông với t=18mm và t=30mm → khi mác bê tông
càng tăng thì khả năng chịu lực nén NRd của chân cột cũng tỉ lệ thuận
tăng theo, có thể nhận thấy ở chiều dày t=18mm từ C16/20→C35/45


12
có NRd < Npl,Rd, còn t=30mm từ mác C16/20→C50/60 có NRd > Npl,Rd,
do đó chỉ có thể thiết kế với bản đế có chiều dày nhỏ hơn 30mm.
3.2. CỘT CHỊU NÉN – UỐN ĐỒNG THỜI
Ví dụ này tính mômen uốn giới hạn mà chân cột chịu được
khi cho trước lực nén như hình 3.6. Cột HE 200 B chịu lực nén
FSd=500kN. Khối móng bê tông có kích thước 1250x1250x1000mm,
mác C25/30. Bản đế có bề dày 30mm, mác S235. Các hệ số an toàn
Mc = 1,50; Ms = 1,15; M0 = 1,15 và M2 = 1,25. Giữa bản đế và bê
tông được liên kết với nhau thông qua 4 đầu đinh có đường kính
22mm và độ sâu đặt vào móng bê tông hiệu quả heff là 150mm.
Đường kính đầu đinh là 40mm, gia cố thêm cho mỗi đầu đinh bao
gồm 2 chân, đường kính 12mm cho mỗi bên của đinh [6].

Hình 3.6: Thông số thiết kế chân cột

13
Trường hợp 1: (Thông số từ ví dụ 3.2) Thay đổi bề dày bản đế từ
t=30mm  t=18mm
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp mômen chịu uốn giới hạn của chân cột MRd
ứng với mỗi loại chiều dày bản đế t (từ t=18mm t=36mm)

Từ bảng 3.3, ta vẽ được biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của chiều dày
bản đế đến mômen chịu uốn giới hạn của chân côt MRd như hình 3.8:

Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ giữa mômen chịu uốn giới hạn của chân
cột MRd với từng chiều dày bản đế t, khảo sát C20/25 và C40/50
Trường hợp 2: (Thông số từ ví dụ 3.2) Thay đổi mác bê tông từ
C25/30  C35/45


14
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp mômen chịu uốn giới hạn của chân cột MRd
ứng với mỗi loại mác bê tông (từ C16/20 C50/60)

Từ bảng 3.4, ta vẽ được biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của chiều dày
bản đế đến khả năng chịu uốn giới hạn của chân côt MRd như hình
3.9:

Hình 3.9: Biểu đồ quan hệ giữa mômen chịu uốn giới hạn của chân
cột MRd với từng mác bê tông (từ C16/20 C50/60)
Nhận xét: Trong trường hợp chân cột chịu nén –uốn đồng thời được
khảo sát theo như ví dụ 3.2.
Trong hình 3.8, ảnh hưởng của độ dày tấm đế lên khả năng
chịu uốn giới hạn MRd của chân cột được khảo sát cho C20/25 và

C40/50→ khi chiều dày bản đế càng tăng lên thì mômen chịu uốn
giới hạn của chân cột cũng tỉ lệ thuận tăng theo. Tuy nhiên, cần phải


15
lưu ý là khả năng mômen chịu uốn giới hạn MRd của chân cột sẽ bị
giới hạn, không thể tăng mãi, chẳng hạn không thể vượt qua độ bền
giới hạn chịu uốn của cột. Độ bền giới hạn chịu uốn của cột thép HE
200 B, S235: Mpl,Rd=151kNm
Trong hình 3.8, khi khảo sát đối với bê tông mác C20/25, thì
các bản đế có chiều dày từ t=18mm→ t=36mm là có MRd < Mpl,Rd vì
thế trong ví dụ này ta có thể dùng bản đế có t=18mm→ t=36mm để
thiết kế. Còn trường hợp với bê tông mác C40/50 thì các bản đế có
chiều dày từ t=18mm→ t=26mm có MRd < Mpl,Rd nên phải thiết kế
với chiều dày t<26mm. Qua đó, có thể nhận thấy mômen chịu uốn
giới hân của chận cột không những phụ thuộc vào chiều dày bản đế t
mà còn phụ thuộc vào loại mác bê tông. Khi mác bê tông càng cao,
thì sẽ làm cho bản đế trở nên mỏng hơn.
Trong hình 3.9, tiến hành khảo sát mômen chịu uốn giới hạn
MRd của chân cột theo từng mác bê tông được khảo sát cho chiều dày
bản đế t=18mm và t=30mm → khi mác bê tông càng tăng thì mômen
chịu uốn giới hạn MRd của chân cột cũng tỉ lệ thuận tăng theo, có thể
nhận thấy ở chiều dày t=18mm từ C16/20→C50/60 có MRd < Mpl,Rd,
còn t=30mm từ mác C16/20→C50/60 có MRd < Mpl,Rd, do đó chỉ có
thể thiết kế với bản đế có chiều dày t >18mm.
3.3. CHÂN CỘT CÓ SƯỜN GIA CƯỜNG
Tính toán moment giới hạn của chân cột được thể hiện như
hình 3.10. Dùng cột loại HE 200 B, chịu một lực nén dọc trục
FSd=1100kN. Khối bê tông có kích thước 1600x1600x1000mm, mác
C16/20. Bản đế có bề dày 30mm, thép loại S235, và các hệ số an toàn

Mc=1,5; M0=1,15; M2=1,25 [6].
Trường hợp 1: (Thông số từ ví dụ 3.3) Thay đổi bề dày bản đế
t=30mm t=20mm


16
Bảng 3.5: Bảng tổng hợp mômen chịu uốn giới hạn của chân cột MRd
ứng với mỗi loại chiều dày bản đế t (từ t=18mm  t=36mm)

Bảng 3.6: Bảng tổng hợp mômen chịu uốn giới hạn của chân cột
MRd
ứng với mỗi loại chiều dày bản đế t (từ t=18mm  t=36mm)


17
Từ bảng 3.5 và bảng 3.6, ta vẽ được biểu đồ ảnh hưởng của chiều
dày bản đế đến khả năng chịu uốn của chân cột MRd như hình 3.12.

Hình 3.12: Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu uốn của chân cột MRd với
chiều dày bản đế, khảo sát C16/20 và C40/50
Trường hợp 2: (Thông số từ ví dụ 3.3) Thay đổi mác bê tông từ
C16/20C40/50
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp mômen chịu uốn giới hạn của chân cột MRd
ứng với từng loại mác bê tông (từ C16/20  C50/60), khảo sát

t=30mm


18
Bảng 3.8: Bảng tổng hợp mômen chịu uốn giới hạn của chân cột MRd

ứng với từng loại mác bê tông (từ C16/20  C50/60), khảo sát
t=18mm

Từ bảng 3.7 và bảng 3.8, ta vẽ được biểu đồ ảnh hưởng của mác bê
tông đến khả năng chịu uốn giới hạn của chân cột MRd như hình 3.13.

Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ giữa mômen chịu uốn giới hạn của chân
cột MRdvới từng loại mác bê tông C16/20→C50/60


19

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Đối với cột có tải trọng không lớn, một số tiêu chuẩn như
AISC cho phép thiết kế với quan niệm rằng ứng suất dưới bản đế
phân bố đàn hồi tuyến tính, hoặc là chấp nhận móng bê tông chảy
dẻo và phân phối lại ứng suất tương tự như tiết diện bêtông cốt thép.
Tuy nhiên, bản đế chân cột luôn có độ mềm nhất định do bề dày hạn
chế, phần tiết diện chân cột thép tiếp xúc với bản đế cũng rất nhỏ
(chẳng hạn tiết diện cột hình chữ H) do vậy ứng suất phân bố ngay
dưới bản đế thường phân bố không đều và bị giới hạn trong một
vùng nhất định xung quanh tiết diện cột. Một số tiêu chuẩn như
Eurocode 3 sử dụng phần diện tích này gọi là diện tích hữu hiệu để
thiết kế chân cột. Phương pháp này đơn giản và sát với thực tế làm
việc của chân cột hơn.
Với đề tài: “Nghiên cứu sự phân bố ứng suất dưới bản đế và
thiết kế chân cột thép dùng diện tích hữu hiệu” đã trình bày được:
tổng quan việc phân bố ứng suất dưới bản đế như đối với bản đế
mềm, độ cứng bản đế bé thì ứng suất σ max lớn hơn nhiều so với ứng

suất trung bình, khi bản đế lớn thì bản đế dường như cứng tuyệt đối,
biến dạng rất bé thì ứng suất dưới bản đế dường như phân bố đều. Đề
tài cũng đã trình bày được phương pháp xác định vùng diện tích hữu
hiệu quanh tiết diện cột H thông qua lý thuyết và một số khảo sát
tính toán cụ thể. Qua đề tài, có thể nhận thấy sức chịu nén giới hạn
của chân cột và mômen chịu uốn giới hạn của chân cột phụ thuộc
vào chiều dày bản đế và loại bê tông.
2. KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài đã khảo sát sức chịu nén giới hạn của chân cột và
mômen chịu uốn giới hạn của chân cột phụ thuộc vào chiều dày bản


20
đế và loại bê tông. Đề tài thực hiện khảo sát với việc cho thay đổi
chiều dày bản đế và các loại mác bê tông khác nhau, tuy nhiên chưa
khảo sát việc thay đổi mác thép và kích cỡ khối bê tông. Bên cạnh
đó, cần khảo sát độ dày của bản đế ảnh hưởng như thế nào đến miền
chịu nén của bê tông. Cũng kiến nghị sử dụng tài liệu tham khảo tài
liệu số [3] trong danh mục tài liệu tham khảo và tiêu chuẩn Eurocode
3 để thực hiện nghiên cứu tiếp theo.
Hướng nghiên cứu của đề tài là sử dụng phương pháp lý
thuyết: Thu thập tài liệu, tổng hợp các văn bản, tìm hiểu và xây dựng
lý thuyết tính toán. Trong đó có kế thừa, vận dụng các kết quả nghiên
cứu đã thực hiện trước đây và xây dựng lý thuyết tính toán. Tuy
nhiên cần thực hiện thêm phương pháp nghiên cứu số học: Lập mô
hình bằng phần mềm ABAQUS, tính toán và phân tích sự phân phối
ứng suất dưới bản đế và dựa vào các nghiên cứu, tiêu chuẩn có sẵn
để lập nên các chỉ dẫn thiết kế chân cột thép bằng phương pháp diện
tích hữu hiệu theo tiêu chuẩn Eurocode 3 để có được sự hiểu biết rõ
hơn về trạng thái làm việc của bản đế thép. Từ đó, có thể so sánh kết

quả của quá trình tính toán với kết quả tính toán của việc mô phỏng
mô hình bằng phần mềm, xem kết quả có tương đồng với nhau hay
không?