Tính toán cột bê tông cốt thép sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574 2012 và tiêu chuẩn nga SP 63 13330 2012

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
,

NGUYỄN MINH TRÍ

TÍNH TOÁN CỘT BÊ TÔNG
CỐT THÉP SỬ DỤNG THÉP CB500 THEO
TIÊU CHUẨN TCVN 5574-2012
VÀ TIÊU CHUẨN NGA SP 63.13330.2012

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình
dân dụng vàCông nghiệp
Mãsố:
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: GS.TS. PHAN QUANG MINH

Phản biện 1: PGS.TS. PHẠM THANH TÙNG

Phản biện 2: TS. NGUYỄN VĂN CHÍNH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc

sĩ chuyên ngành kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công
nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07
tháng 07 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 Xây dựng dân dụng & Công nghiệp,
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1

MỞ ĐẦU
1. Tên đề tài:
Tính toán cột BTCT sử dụng thép CB500 theo tiêu chuẩn
TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012.
2. Lý do chọn đề tài:
Kết cấu cột bê tông cốt thép là một dạng kết cấu đặc biệt
quan trọng trong kết cấu bê tông cốt thép đã và đang được sử dụng
rộng rãi trong xây dựng nhàvàcông trì
nh.
Cột BTCT trong kết cấu nhà cao tầng thường phải chịu nội
lực lớn nên nếu có thể sử dụng thép có cường độ lớn hơn CIII là hiệu
quả hơn về mặt kinh tế và dễ thi công hơn.
Theo TCVN 5574:2012 mặt dù được xuất bản năm 2012
nhưng thực chất nó được chuyển ngang từ tiêu chuẩn TCVN 3562005 với toàn bộ nội dung bên trong được giữ nguyên. Bản thân tiêu
chuẩn TCVN 356-2005 được được chuyển dịch từ tiêu chuẩn Nga
hơn 30 năm trước SNIP 2.03.01-84*. Nghĩa là chung ta đang sử dựng
tiêu chuẩn quá cũ so với sự thay đổi khoa học và công nghệ trên thế

giới. Điều này gây nhiều bất cập trong quá trình thiết kế. Hơn nữa
TCVN 5574-2012 đang sử dụng các loại thép như CIII, AIII....Cường
độ chịu nén tính toán không vượt quá 365MPa nên việc sử dụng các
cốt thép có cường độ cao hơn CIII, AIII có thể không hiệu quả. Điều
này đi ngược với xu hướng chung của thế giới là sử dụng các vật liệu
có cường độ cao trong kết cấu công trình. Tiêu chuẩn hiện hành của
Nga SP 63.13330.2012 cho phép sử dụng cường độ chịu nén tính
toán của cốt thép có thể lấy lớn hơn 365 MPa nên sẽ được nghiên cứu
ứng dụng trong luận án này.
Chính vì thế việc nghiên cứu sâu hơn về loại cấu kiện này đã
và đang trở nên cấp thiết đối với các nhà thiết kế Việt Nam. Trong đó,


2

tính toán cột BTCT có sử dụng thép CB500 theo TCVN 5574-2012
và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012.
3. Mục đích của đề tài:
- So sánh TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP
63.13330.2012 về các đặc trưng về vật liệu BTCT.
- So sánh quy trình tính toán cột BTCT theo TCVN 55742012 vàtiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012
4. Mục tiêu:
- Đánh giá khả năng chịu lực của cột BTCT theo TCVN
5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012 khi sử dụng thép
CB500.
- Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng thép CB500.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Cột bê tông cốt thép có sử dụng thép
CB500
- Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế

(TCVN 5574-2012) và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012.
6. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu là khảo sát số theo tiêu chuẩn theo
TCVN 5574-2012 và tiêu chuẩn Nga SP 63.13330.2012.
7. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:
Cơ sở khoa học: Sự làm việc đồng thời giữa bê tông và cốt
thép trong cấu kiện chịu nén BTCT.
Cơ sở thực tiễn: Đánh giá tính hiệu quả khi sử dụng cốt thép
CB500 trong thiết kế cột BTCT nhà cao tầng.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU NÉN
1.1. KHÁI NIỆM
- Trong cấu kiện chịu nén, lực nén N tác dụng theo phương
trục dọc của cấu kiện.
- Khi lực N đặt đúng vào trọng tâm tiết diện ngang của cấu
kiện (tức là trùng với trục dọc), xảy ra trường hợp chịu nén trung tâm.
Cấu kiện chịu nén trung tâm thường gặp là thanh nén của dàn mái.
- Khi lực N đặt lệch so với trọng tâm tiết diện, xảy ra trường
hơp chịu nén lệch tâm. Cấu kiện chịu nén lệch tâm thường gặp là cột
của khung nhà, thân vòm mái nhà v…v…mà ở đó phương của lực
nén không trùng với trục hình học của cấu kiện. Cấu kiện chịu nén
lệch tâm tương đồng với cấu kiện vừa chịu mô men M, vừa chịu lực
dọc N như được thể hiện trên Hình 1.1. Độ lệch tậm của lực dọc là
e0=M/N.

Hình 1.1. Sơ đồ cấu kiện chịu nén lệch tâm

- Các giá trị của nội lực M và N nhận được từ việc tính toán hệ
kết cấu theo các phương pháp của môn cơ học kết cấu hoặc sức bền
vật liệu. Do vậy, e0=M/N được gọi là độ lệch tâm tĩnh học. Tuy nhiên,
cónhững lý do mà trong thiết kế kết cấu bêtông cốt thép người ta còn
phải xét đến độ lệch tâm ngẫu nhiên ea.


4

- Đối với những cấu kiện của kết cấu siêu tĩnh, độ lệch tâm của
lực dọc (dùng để tính toán tiết diện) e0 = M/N nhưng không được nhỏ
hơn ea . Đối với kết cấu tĩnh định, độ lệch tâm của lực dọc (dùng để
tính toán tiết diện) là độ lệch tâm tĩnh học cộng với độ lệch tâm ngẫu
nhiên. Như vậy ngay cả khi người thiết kế đặt lực N vào đúng tâm
tiết diện cấu kiện thì vẫn phải cộng thêm độ lệch tâm ngẫu nhiên để
cho cấu kiện trở thành chịu nén lệch tâm. Tuy vậy đối với những cấu
kiện có độ lệch tâm và độ mảnh nhỏ đến một mức nào đó, người ta
vẫn tính toán như giống như đối với cấu kiện chịu nén trung tâm.
1.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO
- Hình dáng tiết diện ngang của cấu kiện chịu nén thường gặp
là vuông, chữ nhật, chữ I, tròn và vành khuyên; trong số đó tiết diện
chữ I thường chỉ dùng cho cột lắp ghép. Trong một số trường hợp,
người ta còn dùng tiết diện hình chữ thập ( + ). Đối với tiết diện chữ
nhật và chữ I, cạnh lớn (hay chiều cao) của tiết diện thường nằm theo
phương tác dụng của mô men.
1.3. SỰ LÀM VIỆC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM
1.3.1. Ảnh hưởng của uốn dọc
- Lực dọc đặt lệch tâm sẽ làm cho cấu kiện có chuyển vị theo
phương thẳng góc với trục của nó. Độ lệch tâm e0 ban đầu sẽ tăng lên
thành ηe0 với

η  1 (Hình 1.2). η được gọi là hệ số uốn dọc.

Hình 1.2. Hiện tượng uốn dọc


5

- Chiều dài tính toán l0 được xác định theo công thức

l0 =  .l

(1.4)

Trong đó:
 là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến dạng của cấu kiện khi bị
mất ổn định.
- Với các liên kết lý tưởng như trên Hình 1.3 hệ số  cho ở
Hình 1.3.

Hình 1.3. Hệ số ψ ứng với các liên kết lý tưởng
- Với các liên kết thực tế cần phân tích sơ đồ biến dạng để xác
định 
- Với khung nhà nhiều tầng có liên kết cứng giữa dầm và cột,
kết cấu sàn đổ toàn khối: Khung có từ 03 nhịp trở lên thì lấy  =0,7
- Với khung nhà nhiều tầng có kết cấu sàn lắp ghép:
+ Khung một nhịp  = 1, 2 đối với tầng một,  = 1,5 đối với
các tầng trên
+ Khung có từ 03 nhịp trở lên  = 1
1.3.2. Trạng thái ứng suất ở giai đoạn phá hoại của cấu
kiện chịu nén lệch tâm

- Nhiều kết quả thí nghiệm đã chứng tỏ rằng ứng suất trong bê
tông và cốt thép ở giai đoạn phá hoại phụ thuộc rất nhiều vào độ lệch
tâm của lực dọc và lượng cốt thép bố trí ở hai mép của tiết diện cấu
kiện như được thể hiện trên Hình 1.4.


6

Hình 1.4. Ứng suất trong BT và CT của cấu kiện chịu nén lệch tâm
- Khi độ lệch tâm nhỏ, toàn bộ tiết diện chịu nén, trên phần lớn
tiết diện ứng suất trong bê tông đạt đến giá trị cường độ Rb, phần còn
lại có ứng suất nén không lớn (Hình 1.4a) hoặc có ứng suất kéo
không lớn (Hình 1.4b). Ứng suất trong cốt thép As' đạt tới giới hạn
chảy σy , còn ứng suất trong cốt thép As chỉ đạt tới σs <  y . Khi đó
xảy ra ξ  ξR. Thay đổi độ lớn bé của As và As' sẽ làm thay đổi chút
ít hình ảnh của biểu đồ ừng suất ở giai đoạn phá hoại.
- Khi độ lệch tâm lớn, ứng với ξ  ξR, sự phá hoại bắt đầu từ
vùng chịu kéo, ứng suất trong cốt thép As đạt tới giới hạn chảy σy,
khe nứt trong vùng kéo phát triển, vùng chịu nén bị thu hẹp và khi
ứng suất trong bê tông vùng nén đạt tới giá trị Rb thì cấu kiện bị phá
hoại (Hình 1.4c).
- Từ những nghiên cứu thực nghiệm như trên, khi tính toán
cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm, người ta thường chia ra
hai tường hợp: lệch tâm bé và lệch tâm lớn.
- Khi xảy ra lệch tâm lớn, x  ξRh0 là chiều cao quy ước của
vùng bê tông chịu nén, tương ứng với biểu đồ ứng suất hình chữ nhật.


7

Thực ra vị trí của thớ bê tông có ứng suất bằng không, tương ứng với
biểu đồ ứng suất hình cong, cách mép chịu nén lớn nhất là x0 > x.
- Khi xảy ra lệch tâm bé, x > ξRh0. Nếu độ lệch tâm tương đối
bé, có thể xảy ra x  h0, khi đó cốt thép As chịu nén và nếu cốt thép
không nhiều quá thí ứng suất σs sẽ đạt đến giới hạn chảy σy . Nếu độ
lệch tâm tương đối lớn, x nhỏ, cốt thép As chịu kéo hoặc chịu nén
nhưng chưa đạt đến giới hạn chảy và cần phải được tính toán. Người
ta chấp nhận rằng khi x nằm trong trong khoảng từ 0 đến ξRh0 thì σs
= +Rs , khi x  h0 thìσs = - Rsc , khi h0 > x > ξRh0 thì ứng suất σs
biến đổi tuyến tính từ -Rsc đến + Rs .
1.4. CÁC CÔNG TRÌNH BTCT XÂY DỰNG Ở NHA TRANG
VÀ CÁC LOẠI THÉP SỬ DỤNG CHO CỘT, VÁCH
1. Khách sạn Nha Trang Palace 15 tầng số 9 Yersin - Nha Trang:
thép sử dụng cho cột vách là thép AIII
2. Bệnh viện Tâm Trí Nha Trang: thép sử dụng cho cột vách là thép
AIII
3. HàQuang Center 49 tầng : thép sử dụng cho cột vách là thép
CB400
4. Khách sạn Golden Gate : thép sử dụng cho cột vách là thép
CB400
5. Căn hộ cao cấp CT2 Khu đô thị VCN Phước Hải thép sử dụng cho
cột vách là thép CIII


8

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO TIÊU
CHUẨN 5574:2012 VÀ SP 63.13330.2012
2.1. VẬT LIỆU

2.1.1. Bêtông
- Tiêu chuẩn 5574:2012 cho các giá trị cường độ tiêu chuẩn và
cường độ tính toán của bê tông ứng với cấp độ bền từ B3.5 đến B60
còn tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 cho các giá trị cường độ ứng với
cấp độ bền từ B3,5 đến B100.
- Giá trị chiều cao tương đối giới hạn của vùng bê tông chịu
nén R theo 2 tiêu chuẩn được xác định như sau:
• Tiêu chuẩn 5574:2012

R =

xR
=
h0


R  
1 + s 1 − 
 sc.u  1,1 

(2.1)

Trong đó:

 - đặc trưng tính chất biến dạng của vùng bê tông chịu nén
 =  − 0,008Rb

(2.2)

 = 0,85 với bê tông nặng; Rb tính bằng MPa;

Rs – cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép (MPa)
sc.u - ứng suất giới hạn của cốt thép ng vùng bê tông chịu
nén
sc.u = 500MPa đối với tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm
thời dài hạn và ngắn hạn; sc.u = 400MPa đối với tải trọng tác dụng
ngắn hạn và tải trọng đặc biệt.
Bảng 1 cho các giá trị  R tương ứng với các cấp độ bền của bê tông
vànhóm thép, có kể tới hệ số điều kiện làm việc b2 của bê tông.


9

• Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012.
Giá trị R được xác định theo công thức

R =

xR
=
h0

0,8

(2.3)


1 + s , el
 b2

Trong đó:

 s,el – biến dạng tỷ đối của cốt thép chịu kéo khi ứng suất
bằng Rs;

 s ,el =

Rs
Es

(2.4)

 b 2 – biến dạng tỷ đối của bê tông chịu nén khi ứng suất
bằng Rb được lấy như sau:
+ Khi chịu tác dụng của tải trọng ngắn hạn:
Đối với bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60 trở xuống:

 b 2 = 0,0035
Đối với bê tông cường độ cao có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến
B100 thì b 2 lấy theo nội suy tuyến tính từ 0,0033 ứng với B70 đến
0,0028 ứng với B100;
+ Khi chịu tác dụng của tải trọng dài hạn  b 2 được lấy theo
bảng 2:
Bảng 2.2. Giá trị  b 2
Độ ẩm tương đối
của không khí xung
quanh, %
Cao hơn 75
Từ 40 đến 75
Thấp hơn 40

Biến dạng tỷ đối của bê tông khi có
tác dụng dài hạn của tải trọng  b 2 .103
Bê tông chịu nén
4,2
4,8
5,6

Bê tông chịu kéo
0,27
0,31
0,36


10

Bảng 2.2 áp dụng cho bê tông có cấp độ bền chịu nén từ B60
trở xuống. Đối với bê tông cường độ cao có cấp độ bền chịu nén từ
B70 đến B100 thì giá trị

trong bảng cần nhân thêm với hệ số

(270-B)/210.
Đối với bê tông nặng có cấp độ bền chịu nén từ B70 đến
B100 và bê tông hạt nhỏ thì trên tử số của công thức (2.3) thay 0,8
bằng 0,7.
Nếu lấy  b 2 = 0,0035 vàEs = 2.105 MPa thì công thức (2.3)
trở thành:

R =

xR
0,8
=
h0 1 + Rs
700

(2.5)

Bảng 2.3 cho một số giá trị của R ứng với một số nhóm cốt thép.
Bảng 2.3. Hệ số R tương ứng với một số nhóm thép
Nhóm cốt CB240-T
thép

CB300

CB400-V

CB500-V

Hệ số R

0,577

0,533

0,493

0,615

2.1.2. Cốt thép

• Tiêu chuẩn 5574:2012
- Tiêu chuẩn 5574:2012 quy định các loại thép làm cốt (cốt
thép không căng) cho kết cấu bê tông cốt thép phải đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật theo TCVN 1651:1985, có các loại cốt thép tròn trơn CI và
cốt thép có gân CII, CIII, CIV. Ngoài ra trong tiêu chuẩn này còn kể
đến các loại thép nhập khẩu từ Nga, gồm cốt thép thanh cán nóng
tròn trơn nhóm A-I, có gờ nhóm A-II, Ac-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI.
- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn của một số loại thép thanh
cho ở bảng 4.


11

Bảng 2.4. Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn của thép
thanh
Nhóm thép thanh

Giá trị Rsn (MPa)

CI, A-I

235

CII, A-II

295

CIII, A-III

390

CIV, A-IV

590

A-V

788

A-VI

980

- Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Rs được xác định
theo công thức:

Rs =

Rsn

(2.6)

s

Trong đó  s hệ số độ tin cậy của cốt thép, được lấy theo bảng
5 vàRs được lấy theo bảng 6.
Bảng 2.5. Hệ độ tin cậy của cốt thép

 s hi tính toán kết cấu theo các
Nhóm thép thanh

Thứ nhất

Thứ hai

1,05

1,00

6 ÷8

1,10

1,00

10 ÷40

1,07

1,00

1,15

1,00

CI, A-I, CII, A-II
CIII, A-III có
đường kính,
mm
CIV, A-IV, AV

TTGH


12

Bảng 2.6. Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính theo
TTGH thứ nhất (MPa)
Nhóm thép thanh

Cường độ chịu kéo, MPa

Cường độ chịu
nén
cốt thép cốt thép ngang (cốt thép đai,
Rsc
dọc
cốt thép xiên) Rsw
Rs

CI, A-I

225

175

225

CII, A-II

280

225

280

A-III có đường kính, Từ 6 đến
mm
8

335

285*

355

CIII, A-III có đường Từ 10

365

290*

365

510

405

450**

đến 40

kính, mm
CIV, A-IV

** Các giá trị Rsc nêu trên được lấy cho kết cấu làm từ bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ,
bê tông nhẹ khi kể đến trong tính toán các tải trọng lấy theo 2a trong Bảng 15 của
[2]; khi kể đến các tải trọng lấy theo mục 2b trong Bảng 15 của [2] thì giá trị R sc =
400 MPa.

Giá trị mô đun đàn hồi Es của một số loại cốt thép cho trong
bảng 7.
Bảng 2.7. Mô đun đàn hồi của một số loại cốt thép
Nhóm cốt thép

Es.10-4, MPa

CI, A-I, CII, A-II

21

CIII, A-III

20

CIV, A-IV, A-V, A-VI vàAT-VII

19

• Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012
- Tiêu chuẩn SP.63.13330:2012 quy định các loại thép làm cốt

(cốt thép không căng) cho kết cấu bê tông cốt thép phải đảm bảo yêu
cầu của các tiêu chuẩn: Thép thanh cán nóng trơn với đường kính từ
6 mm đến 40 mm theo TCVN 1651-1:2008 vàthép thanh cán nóng
có gân với đường kính từ 6 mm đến 50 mm theo TCVN 1651-2:2008.


13

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn của một số loại thép thanh
được cho ở bảng 8.
Bảng 2.8. Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của cốt thép Rsn và
cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép đối với TTGH thứ hai
Rs,ser (MPa)
Loại cốt
thép
Thép thanh
CB240-T
CB300-T
CB300-V
CB400-V
CB500-V

Tiêu chuẩn
TCVN
1:2008

1651-

TCVN
2:2008

1651-

Đường kính danh
nghĩa, mm
6 ÷40

Rsn và
Rs,ser
240
300
300

6 ÷50

400
500

- Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép Rs cũng được xác
định theo công thức (2.6). Trong đó  s hệ số độ tin cậy của cốt thép,
lấy bằng 1,15 đối với các TTGH thứ nhất và bằng 1,0 đối với các
TTGH thứ hai.
- Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Rsc lấy bằng cường
độ chịu kéo tính toán Rs, nhưng không lớn hơn giá trị ứng với biến
dạng co ngắn của bê tông bao quanh cốt thép chịu nén: khi có tác
dụng ngắn hạn của tải trọng – không lớn hơn 400MPa, khi có tác
dụng dài hạn của tải trọng - không lớn hơn 500MPa.
- Giá trị tính toán của cường độ chịu kéo của cốt thép Rs và
cường độ chịu nén tính toán Rsc (đã được làm tròn) đối với các
TTGH thứ nhất được cho trong bảng 9.

14

Bảng 2.9. Cường độ tính toán chịu kéo và chịu nén của cốt thép
đối với các TTGH thứ nhất (MPa)
Loại
cốt
thép
Tiêu chuẩn
Thép thanh
CB240-T
CB300-T
CB300-V
CB400-V
CB500-V

TCVN 16511:2008
TCVN 16512:2008

Cường độ tính toán của cốt
thép
Khi kéo, Rs

Khi nén , Rsc

210

210

260

260

260

260

350

350

435

435 (400)

Giá trị Rsc trong ngoặc đơn được sử dụng chỉ khi tính toán chịu tải
trọng tạm thời ngắn hạn.
- Giá trị mô đun đàn hồi của cốt thép Es khi kéo vàkhi nén lấy
như nhau và bằng 2,0.105 MPa đối với cốt thép thanh theo TCVN
1651-1:2008 vàTCVN 1651-2:2008.
2.2. QUY TRÌNH TÍNH TOÁN
2.2.1. Yêu cầu chung về tính toán độ bền
- Tiêu chuẩn 5574:2012 yêu cầu cấu kiện bê tông cốt thép phải
được tính toán trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện theo nội
lực tới hạn.
- Tiêu chuẩn SP.63.13330.2012 yêu cầu phải tính toán độ bền
các tiết diện thẳng góc của các cấu kiện bê tông cốt thép cần được
tiến hành trên cơ sở mô hình biến dạng phi tuyến.
+ Tính toán tiết diện thẳng góc được tiến hành theo các điều

kiện:

 b ,max   b ,u
 s ,max   s ,u
Trong đó:

(2.7)


15

b,max là biến dạng tương đối của thớ bê tông chịu nén nhiều
nhất trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện do tác dụng của tải trọng
ngoài;
s,max là biến dạng tương đối của thanh cốt thép chịu kéo
nhiều nhất trong tiết diện thẳng góc của cấu kiện do tác dụng của tải
trọng ngoài;
b,u là giá trị giới hạn của biến dạng tương đối của bê tông
chịu nén;
s,u là giá trị giới hạn của biến dạng giãn dài tương đối của
cốt thép lấy bằng:
0,025 đối với cốt thép có giới hạn chảy thực tế
0,015 đối với cốt thép có giới hạn chảy quy ước
+ Cho phép tiến hành tính toán trên cơ sở nội lực giới hạn đối
với các cấu kiện bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I có
cốt thép nằm ở biên vuông góc với mặt phẳng uốn của cấu kiện khi
có tác dụng của nội lực trong mặt phẳng đối xứng của tiết diện thẳng
góc.
+ Khi tính toán các cấu kiện chịu nén lệch tâm cần kể đến
ảnh hưởng của uốn dọc lên khả năng chịu lực của chúng, thông

thường bằng cách tính kết cấu theo sơ đồ biến dạng. Cho phép tính
toán kết cấu theo sơ đồ không biến dạng, nhưng kể đến ảnh hưởng
của uốn dọc cấu kiện đến độ bền của nó khi độ mảnh l0 / i  14 bằng
cách nhân độ lệch tâm ban đầu eo với hệ số .
+ Đối với các cấu kiện bê tông cốt thép mà nội lực giới hạn
về độ bền nhỏ hơn nội lực giới hạn về hình thành vết nứt thì diện tích
tiết diện cốt thép dọc chịu kéo cần phải tăng thêm không ít hơn 15%
so với diện tích cốt thép yêu cầu từ tính toán độ bền, hoặc được xác


16

định từ tính toán độ bền chịu tác dụng của nội lực giới hạn về hình
thành vết nứt.
2.2.2. Độ lệch tâm ngẫu nhiên ban đầu
• Tiêu chuẩn 5574:2012
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trong mọi trường hợp được lấy
không nhỏ hơn:
- 1/600 chiều dài cấu kiện hoặc khoảng cách giữa các tiết diện
của nó được liên kết chặn chuyển vị;
- 1/30 chiều cao của tiết diện cấu kiện.
• Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012:
Độ lệch tâm ngẫu nhiên ea trong mọi trường hợp được lấy
không nhỏ hơn:
- 1/600 chiều dài cấu kiện hoặc khoảng cách giữa các tiết diện
của nó được liên kết chặn chuyển vị;
- 1/30 chiều cao của tiết diện cấu kiện.
- 10mm.
2.2.3. Hệ số kể đến ảnh hưởng của uốn dọc
• Tiêu chuẩn 5574:2012

Giá trị hệ số xét ảnh hưởng của độ cong đến độ lệch tâm eo
của lực dọc, được xác định theo công thức:

=

1

(2.8)

N
1−
N cr

Trong đó:
Ncr – lực tới hạn quy ước, được xác định theo công thức:

N cr =

6,4 Eb
l02

 SI

 + I s 
 l


(2.9)

17

Với: lo – chiều dài tính toán của cấu kiện;
Eb – mô đun đàn hồi của bê tông;
I - mô men quán tính của tiết diện lấy đối với trục qua trọng
tâm và vuông góc với mặt phẳng uốn;
Is - mô men quán tính của diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu
lực lấy đối với trục trên;

=

Es
với Es là mô đun đàn hồi của cốt thép;
Eb

S – hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lệch tâm

0,11

S=
0,1 +

e
+ 0,1
p

(2.10)

e – hệ số,

l
 e0

;  min = 0,15 − 0,01 0 − 0,01Rb  (2.11)
h
h


 e = max 

(Rb tính bằng MPa)
p – hệ số, với kết cấu BTCT thường lấy p =1

l – hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn

l = 1 + 

M l + Nl y
1+ 
M + Ny

(2.12)

y – khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép chịu kéo, với
tiết diện chữ nhật y = 0,5h;
Ml, Nl – nội lực do tải trọng tác dụng dài hạn;

 - hệ số phụ thuộc loại bê tông, với bê tông nặng  = 1
Trong công thức (2.12) khi màMl vàM ngược dấu nhau thì Ml
được lấy giá trị âm, lúc này nếu tính được l < 1 thì phải lấy l = 1

để tính Ncr.


18

Cho

phép

bỏ

qua

ảnh

hưởng

của

uốn

dọc

khi

l0 / i  14(l0 / h  4) với i, h là bán kính quán tính của tiết diện và
cạnh của tiết diện chữ nhật theo phương mặt phẳng uốn.
•

Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012:

Giá trị hệ số kể đến ảnh hưởng của uốn dọc lên khả năng
chịu lực của cấu kiện, được xác định theo công thức:

1

=
1−

N
N cr

(2.13)

Trong đó:
Ncr – lực tới hạn quy ước, được xác định theo công thức:

N cr =

 2D
l02

(2.14)

Với

lo – chiều dài tính toán của cấu kiện;
D – độ cứng của cấu kiện ở giai đoạn giới hạn về cường độ,
được xác định theo các chỉ dẫn về tính toán biến dạng. Cho phép xác
định D theo công thức:

D = kb Eb I + k s Es I s

(2.15)

trong đó:
Eb, Es – mô đun đàn hồi của bê tông và của cốt thép;
Ib, Is – mô men quán tính của diện tích tiết diện bê tông và
của toàn bộ cốt thép dọc đối với trục đi qua trọng tâm của tiết diện
ngang;

kb =

0,15
l (0,3 +  e )

(2.16)

k s = 0,7
l – hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài hạn


19

l = 1 +

M 1l
nhưng không lớn hơn 2
M1

(2.17)

M1, M1l – mô men đối với trục đi qua trọng tâm cốt thép chịu
kéo lớn nhất hoặc cốt thép chịu nén bé nhất (khi toàn bộ tiết diện chịu
nén) đồng thời thẳng góc với mặt phẳng uốn của toàn bộ tải trọng và
của tải trọng thường xuyên cộng với tải trọng dài hạn;

e – giá trị độ lệch tâm tương đối của lực dọc

e =

e0
h

(2.18)

e lấy không nhỏ hơn 0,15 và không lớn hơn 1,5.
Với tiết diện chữ nhật D được viết lại theo công thức:
2
 0,0125
 h0 − a '  
 
D = Ebbh 
+ 0,175 
h
l (0,3 +  e

 
3

Cho

phép

bỏ

qua

ảnh

hưởng

của

(2.19)
uốn

dọc

khi

l0 / i  14(l0 / h  4) với i, h là bán kính quán tính của tiết diện và
cạnh của tiết diện chữ nhật theo phương mặt phẳng uốn.
CHƯƠNG 3
THÍ DỤ TÍNH TOÁN
Tính toán 4 thí dụ, trong đó thí dụ 1 và 2 là bài toán kiểm tra
và bài toán thiết kế cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm lớn còn thí
dụ 3 và 4 là bài toán kiểm tra và bài toán thiết kế cho trường hợp cột
chịu nén lệch tâm bé.
3.1. THÍ DỤ 1
Cho khung nhà 3 tầng, 1 nhịp, sàn lắp ghép, cột BTCT tiết diện

chữ nhật b = 400mm, h = 500mm, chiều dài cột l = 6m, a = a’=


20

50mm. Bê tông cấp độ bền chịu nén B25, cốt thép dọc chịu lực
CB500–V. Cốt thép dọc chịu lực đã tính được

As = As' = 1232mm2 (2 28) . Kiểm tra khả năng chịu lực của cột
với cặp nội lực tính toán M = 213 kNm, N = 700 kN, trong đó nội lực
do tải trọng dài hạn gây ra là Ml = 130 kNm, Nl = 620 kN.
3.2. THÍ DỤ 2
Cho khung nhà 3 tầng, 1 nhịp, sàn lắp ghép, cột BTCT tiết diện
chữ nhật b = 400mm, h = 400mm, chiều dài cột l = 4,8m; a = a’=
50mm. Bê tông cấp độ bền chịu nén B25, cốt thép dọc chịu lực
CB500 –V. Cột chịu cặp nội lực tính toán M = 270 kNm, N = 1000
kN, trong đó nội lực do tải trọng dài hạn gây ra là Ml = 150 kNm, Nl
= 800 kN. Yêu cầu tính toán cốt thép đối xứng.
3.3. THÍ DỤ 3
Cho khung nhà nhiều tầng, 3 nhịp, dầm liên kết cứng với cột,
sàn toàn khối, cột BTCT tiết diện chữ nhật b = 400mm, h = 500mm,
chiều dài cột l = 6m, a = a’= 50mm. Bê tông cấp độ bền chịu nén
B25, cốt thép dọc chịu lực CB500 –V. Cốt thép dọc chịu lực đã tính
được As = As' = 1847mm2 (3 28) . Kiểm tra khả năng chịu lực của
cột với cặp nội lực tính toán M = 303 kNm, N = 2200 kN, trong đó
nội lực do tải trọng dài hạn gây ra là Ml = 230 kNm, Nl = 2100 kN.
3.4. THÍ DỤ 4
Cho khung nhà 3 tầng, 1 nhịp, sàn lắp ghép, cột BTCT tiết diện
chữ nhật, cột BTCT tiết diện chữ nhật b = 400mm, h = 600mm, chiều
dài cột l = 6,5m, a = a’= 40mm. Bêtông cấp độ bền chịu nén B20,

cốt thép dọc chịu lực CB500 –V. Cột chịu cặp nội lực tính toán M =
260 kNm, N = 1800 kN, trong đó nội lực do tải trọng dài hạn gây ra
làMl = 120 kNm, Nl = 1600 kN. Yêu cầu tính toán cốt thép đối xứng.


21

3.5. BẢNG SO SÁNH KẾT QUẢ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP
TÍNH TOÁN THEO 2 TIÊU CHUẨN
a. Trường hợp bài toán thiết kế:
•

•

Tính toán theo tiêu chuẩn 5574:2012

Tính toán theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012

b. Trường hợp bài toán kiểm tra:
•

Tính toán theo tiêu chuẩn 5574:2012


22

Tính toán theo tiêu chuẩn SP 63.13330.2012

Nhận xét:
Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 tính được hệ số  nhỏ hơn khi

tính theo TCVN 5574:2012. Tiêu chuẩn SP 63.13330.2012 thiên về
an toàn hơn so với TCVN 5574:2012.
Đối với trường hợp bài toán thiết kế khi tính toán theo tiêu
chuẩn Nga SP 63.13330.2012 thì sẽ cho số lượng cốt thép ít hơn là
khi tính toán theo TCVN 5574-2012.
TH

Tí
nh toán theo tiêu
chuẩn SP 63.13330.2012

Tí
nh toán theo tiêu
chuẩn 5574:2012

Chênh
lệch
%

2

As' =1676,9mm2

As' =2007mm2

16,45%

4

As' =659,6mm2

As' =924,1mm2

28,62%


23

Biểu đồ 3.1. So sánh hàm lượng cốt thép tính toán theo 2 tiêu
chuẩn
A's (mm2)

2500

2000
TCVN 5574-2012

1500

TC SP 63.13330.2012

1000

500

0
TH2

TH4

Đối với trường hợp bài toán kiểm tra khi tính toán theo tiêu
chuẩn Nga SP 63.13330.2012 thì khả năng chịu lực của cột sẽ hơn là
khi tính toán theo TCVN 5574-2012.
TH
1
3

Tính toán theo tiêu chuẩn SP
63.13330.2012

Ne=487 kN
Ne=837 kN

Tính toán theo tiêu chuẩn
5574:2012

Ne=452 kN
Ne=800,9 kN

Chênh
lệch
%
7,2%
4,3%

Biểu đồ 3.2. So sánh khả năng chịu lực theo 2 tiêu chuẩn
900

[Ne] (kN)

800
700
600

TCVN 5574-2012

500
400

TC SP 63.13330.2012

300
200
100
0
TH1

TH3