KCNTCT THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

1. M T S ðI U CH NH TRONG THI T K K T C U
BÊ TÔNG C T THÉP B NG PH N M M SAP2000
ð PHÙ H P V I TIÊU CHU N VI T NAM
APPLICATIONS OF THE DESIGN STANDARD OF VIETNAM
FOR DESIGNING THE REINFORCED CONCRETE STRUCTURE
BY THE SAP2000 SOFTWARE
NGUY N TH C VŨ
Trư ng ð i h c Bách khoa, ð i h c ðà N ng
TÓM T T
Nhi u năm qua, ph n m m phân tích - thi t k k t c u SAP c a công ty CSI (Computers and Structures
Inc, M ) t version ñ u tiên năm 1970 ñ n version SAP2000 hi n nay, ñã kh ng ñ nh ñư c tính chính xác
và tính ưu vi t. Vi t Nam, ph n m m SAP2000 ñư c s d ng r ng rãi nh nh ng tính năng cao c p và
giao di n ñ ho rõ ràng. Tuy nhiên, vì là ph n m m do nư c ngoài l p trình d a trên tiêu chu n thi t k
c a m t s nư c phương Tây, nên trư c nay ta không s d ng ñ n tính năng thi t k c a SAP2000 mà
ch s d ng tính năng phân tích, sau ñó xu t k t qu n i l c ñ ñưa vào các chương trình thi t k riêng
bi t, ñi u này m t nhi u th i gian và d có nh ng sai sót. Bài báo trình bày m t phép chuy n ñ i tính năng
thi t k k t c u bê tông c t thép c a SAP2000 ñư c áp d ng tính toán theo tiêu chu n Vi t Nam.
ABSTRACT
In recent years, designing and analyzing structures using SAP2000 software of CSI (Computers and
Structures, Inc) have recorded in noticeable achievements. However, this software is commonly used in
Vietnam with force-displacement diagrams only, because of the next design steps applied by the formatting
programs of foreign. In this paper, the real functions of reinforced concrete with the design standard of
Vietnam are introduced for facilities in designs.
1. Cơ s lý thuy t
So sánh tiêu chu n thi t k k t c u bê tông c t thép c a Vi t Nam và các tiêu chu n c a nư c
ngoài ñư c s d ng trong ph n m m SAP2000, d dàng nh n th y tiêu chu n CSA-A23.3-94 (CSA 1994)
có nhi u ñi m tương ñ ng v i tiêu chu n Vi t Nam, bài báo này s tóm t t tiêu chu n CSA 1994, t ñó
tìm ra s th ng nh t c a hai tiêu chu n b ng vi c thay ñ i các tham s tính toán.
1.1. Thi t k d m
D m ñư c tính toán theo c u ki n ch u u n, ch u tác d ng c a moment M:
- Chi u cao vùng nén: 2
1
2.
. '. .c c
M
a d d
f bα ϕ
= − − (1.1)
v i: 0,6cϕ = ; 1 0,85 0,0015. 'cfα = − (h ñơn v N-mm-s)
d: chi u cao làm vi c c a ti t di n.
b: b r ng c a ti t di n.
'cf : cư ng ñ ch u nén c a bê tông.
- Chi u cao cân b ng c a vùng nén 1.b ba cβ=
v i:
700
700
b
y
c
f
=
+
; yf : cư ng ñ ch u kéo c a c t thép.
- Trư ng h p ba a≤ : tính c t ñơn
. .( )
2
s
s y
M
A
a
f dϕ
=
−
(1.2)
v i: 0,85sϕ =

2. - Trư ng h p ba a> : tính c t kép
1
1
. . '. . .( )
2'
( . ' . . ').( ')
b
c c b
s
s s c c
a
M f b a d
A
f f d d
ϕ α
ϕ ϕ α
− −
=
− −
(1.3)
1
1
. . '. . .( ). . '. . 2
. . .( ')
b
c c b
c c b
s
s y s y
a
M f b a df b a
A
f f d d
ϕ αϕ α
ϕ ϕ
− −
= +
−
(1.4)
1.2. Thi t k c t
C t ñư c tính toán theo c u ki n ch u nén l ch tâm (nén - u n hai phương):
- H s tăng moment do u n d c: 1,0
1
.
m
b
m c
C
P
P
δ
ϕ
= ≥
−
(1.5)
v i: 0,75mϕ = ;
2
2
.
( )
c
EI
P
kL
π
= ; (1.6)
0,25. c gEI E I= ; 0,6 0,4. 0,4a
m
b
M
C
M
= + ≥
- V bi u ñ tương tác P-M d a vào sơ ñ ng su t c a ti t di n
Hình 1. Sơ ñ ng su t trong ti t di n c t
Bi u ñ tương tác ñư c v v i các giá tr hàm lư ng c t thép gi thi t t 1% ñ n 6% và d a vào
cách b trí c t thép trong ti t di n c t.
- Tính toán lư ng c t thép c n thi t, tương ng v i m t tương tác có ch a ñi m thi t k .
1.3. So sánh v i tiêu chu n Vi t Nam
- Công th c (1.1) tương t công th c xác ñ nh h0 n u thay 1. '.c cfα ϕ b ng Rn.
- Công th c (1.2), (1.3), (1.4) tương t các công th c xác ñ nh di n tích c t thép Fa và F'a n u thay
.s yfϕ b ng Ra.
T ñó ta rút ra ñư c các giá tr cư ng ñ bê tông và c t thép 'cf , yf tương ng v i giá tr cư ng
ñ bê tông và c t thép theo tiêu chu n Vi t Nam như sau:
B ng 1. Giá tr 'cf tương ng v i mác bê tông theo TCVN
Mác Bê tông 150 200 250 300 350 400 500 600
Rn (kg/cm2
) 65 90 110 130 155 170 215 250
f'c (kg/cm2
) 130.39 182.22 224.40 267.26 321.85 355.16 457.85 540.81
Hình 2. Bi u ñ tương tác P-M

3. B ng 2. Giá tr yf tương ng v i lo i c t thép theo TCVN
Lo i thép AI AII AIII CI CII CIII
Ra (kg/cm2
) 2100 2700 3600 2000 2600 3400
fy (kg/cm2
) 2470.59 3176.47 4235.29 2352.94 3058.82 4000.00
- Công th c (1.5) tương t công th c xác ñ nh η n u thay .m cPϕ b ng thN và cho 1mC = .
T ñó ta tìm ñư c h s k trong công th c (1.6) tuỳ thu c vào mác bê tông và hàm lư ng c t thép
gi thi t trong ti t di n c t như sau:
B ng 3: Giá tr k tương ng v i mác bê tông và hàm lư ng c t thép
Mác bê tông
Hàm lư ng µgt
150 200 250 300 350 400 500 600
1.0% 0.73 0.75 0.77 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83
1.5% 0.64 0.67 0.69 0.71 0.72 0.73 0.75 0.76
2.0% 0.58 0.61 0.63 0.65 0.66 0.68 0.69 0.71
2.5% 0.54 0.56 0.59 0.60 0.62 0.63 0.65 0.66
3.0% 0.50 0.53 0.55 0.57 0.58 0.59 0.61 0.62
3.5% 0.47 0.50 0.52 0.53 0.55 0.56 0.58 0.59
4.0% 0.45 0.47 0.49 0.51 0.52 0.53 0.55 0.56
4.5% 0.43 0.45 0.47 0.49 0.50 0.51 0.53 0.54
5.0% 0.41 0.43 0.46 0.47 0.48 0.49 0.51 0.52
5.5% 0.39 0.41 0.43 0.45 0.46 0.47 0.49 0.50
6.0% 0.38 0.40 0.42 0.43 0.44 0.46 0.47 0.48
2. Thi t k k t c u bê tông c t thép b ng SAP2000 theo TCVN
Nh p s li u cho SAP2000 ñ phân tích và thi t k k t c u bê tông c t thép theo TCVN ta c n lưu
ý m t s ñi m sau:
- Khai báo v t li u (Define Material): nh p giá tr f'c và fy theo b ng 1 và b ng 2 tuỳ theo mác
bê tông và lo i c t thép ñư c s d ng trong h .
- Khai báo ti t di n (Define Frame Section) chia làm hai lo i:
+ Ti t di n d m (Element Class: Beam): khai báo chi u dày a.
+ Ti t di n c t (Element Class: Column): khai báo a, cách b trí c t thép.
- Khai báo t h p t i tr ng (Define Load Combination): theo TCVN, ch n các t h p thích h p
ñ thi t k k t c u bê tông c t thép (ch n Use for concrete design).
- Ch n tiêu chu n thi t k (Option Preference Concrete) là CSA-A23.3-94.
- Sau khi phân tích (Analyze Run) và thi t k (Design Start design) c n ch n các thanh ñ ng
trong h ñ khai báo l i h s k (Design Redefine), giá tr h s k ñư c l y theo b ng 3 (nên ch n µgt =
1,5%), khai báo h s Cm = 1. Ch y l i chương trình thi t k (Design Start design) l n n a.

4. 3. Ví d tính toán, ki m tra
Hình 3. Sơ ñ tính và t i tr ng tác d ng c a h khung
H khung b ng bê tông M.250#, c t thép lo i AII, có kích thư c ti t di n và ch u t i tr ng tác
d ng như hình 3.
V i s li u c a h , ta khai báo v t li u có fc' = 224,4 kg/cm2
; fy = 3176,47kg/cm2
.
Gi thi t hàm lư ng c t thép µgt = 1,5%, ta có giá tr h s k = 0,69.
K t qu tính c t thép c a SAP2000 như sau: (so sánh v i k t qu tính b ng FBTW)
1T 4T6T 7T 3T 1T
T/m0,8 T/m0,8
T/m2,4 2,4T/m T/m1,6
T5 2,4T/m TT T/m4 2,4 7 T21,6T/m
5T T/m2,4 T/m2,44T 7T T2T/m1,6
1m 3,6m 3,6m 2,4m 1m
0,9m3,9m3,6m3,6m
3,9m
2,4m3,6m1m 3,6m
0,9m
1m
0,8
T/m1,1
3,2TT
T/m1,13T
4
3,6m
0,7T/m
3,6m
2,40,7T/m
T
2,4T
1,6T4T
T TT/m3T/m1,1 1,1
T2,4 T/m3T/m1,1 T
1,1
T0,8
1,6T4 T/m0,7
T
Tĩnh t i Ho t t i ñ ng
3,6m1m 3,6m 2,4m 1m
3,9m0,9m3,6m3,6m
0,28T/mT/m0,21
0,32T/m
0,64
0,36T/m
T
T/m0,24
0,27T/m
T
0,48
3,9m
1m3,6m1m 3,6m 2,4m
0,9m3,6m3,6m
0,64T
0,48T
T/m0,28
T/m0,32
T/m0,36
T/m0,21
0,24T/m
0,27T/m
Gió bên trái Gió bên ph i

5. Hình 4. K t qu b trí c t thép khung tính b ng SAP2000(4a) và FBTW(4b)
4. K t lu n
Qua ví d ñi n hình trên (và r t nhi u ví d khác, k c h khung không gian, mà không th trình
bày h t do khuôn kh bài vi t có h n), tác gi nh n th y r ng vi c tính toán thi t k k t c u bê tông c t
thép b ng cách khai thác ph n m m SAP2000 như trình bày trên cho k t qu trong d m r t chính xác
(100%), còn trong c t thì sai s m c dư i 5% - m t m c sai s có th ch p nh n ñư c trong th c t tính
toán các công trình xây d ng ph bi n. Vi c áp d ng các h s tính toán cũng tương ñ i ñơn gi n d th c
hi n, và như v y ta có th khai thác ñ y ñ tính năng c a m t trong nh ng ph n m m tính k t c u ưu vi t
nh t trên th gi i hi n nay. Bài vi t này là k t qu c a bư c ñ u nghiên c u v v n ñ này, tác gi mong
nh n ñư c nhi u s ñóng góp t các nhà chuyên môn ñ k t qu có ñ chính xác cao hơn.
TÀI LI U THAM KH O
[1] Ngô Th Phong, K t c u Bê tông c t thép, Nhà xu t b n Khoa h c và K thu t, 1995.
[2] Arthur H.Nilson, Design of Concrete Structures, The McGraw-Hill Companies Inc, 1997.
[3] Nguy n Vi t Trung, Thi t k k t c u Bê tông c t thép hi n ñ i, Nhà xu t b n Giao thông V n t i,
2000.
[4] Computers and Structures Inc, SAP2000 Concrete Design manual, 2000.
Hình 4a Hình 4b