ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGÔ QUANG TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT ĐAI
ĐẾN TỶ SỐ NÉN CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP
TRONG THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN KẾT CẤU
NHÀ NHIỀU TẦNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật 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: GS.TS. PHAN QUANG MINH

Phản biện 1: PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH
Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

Luận văn 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 11 tháng 03
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 và Công nghiệp – Đại học
Bách Khoa- ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, để phục vụ nhu cầu
ngày càng cao của con người, các công trình nhà nhiều tầng đã và
đang mọc lên tại khắp các đô thị trong cả nước.
Với các công năng khác nhau, có thể là chung cư, khách sạn,
văn phòng cho thuê… hoặc là những công trình phức hợp, đáp ứng
nhiều yêu cầu công năng. Nhà nhiều tầng góp phần giải quyết nhu
cầu về nơi làm việc, chỗ ở, khu vui chơi, mua sắm và tiết kiệm diện
tích đất quý giá, nhất là ở các thành phố lớn, nơi quỹ đất rất hạn chế.
Các tòa nhà nhiều tầng còn góp phần tạo kiến trúc cảnh quan, là điểm
nhấn của thành phố, góp phần thể hiện thành phố văn minh, giàu đẹp.
Tuy nhiên, trong thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng, theo tiêu
chuẩn thiết kế kháng chấn TCVN 9386:2012, tỷ số nén của cột không
được vượt quá 0.65. Điều đó làm tăng đáng kể kích thước của cột,
gây tốn kém trong xây dựng và khó khăn trong thiết kế giải pháp kiến
trúc.
Chính vì thế, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt đai đến tỷ
số nén của cột bê tông cốt thép trong thiết kế kháng chấn kết cấu nhà

nhiều tầng” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xét ảnh hưởng của cốt đai đến tỷ số nén của cột bê tông cốt
thép (BTCT) trong thiết kế kháng chấn kết cấu nhà nhiều tầng. Qua
đó đề xuất giảm tiết diện cột hợp lý khi xét đến yêu cầu đảm bảo tỉ số
nén trong thiết kế kháng chấn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Cột BTCT


2
+ Tỷ số nén của cột BTCT trong thiết kế kháng chấn nhà
nhiều tầng.
- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu ảnh hưởng của cốt đai đến
tỷ số nén của cột BTCT trong thiết kế kháng chấn kết cấu nhà nhiều
tầng.Đối tượng nghiên cứu: Nút khung có xuất hiện vết nứt
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kháng chấn và sự làm việc nhiều trục
của bê tông (hạn chế nở hông).
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Về ý nghĩa khoa học: Xét đến sự làm việc của bê tông cột khi
bị hạn chế nở hông trong thiết kế kháng chấn kết cấu nhà nhiều tầng.
- Về ý nghĩa thực tiễn: Thông qua việc giảm tỷ số nén của cột
BTCT có thể làm giảm kích thước tiết diện của cột BTCT.
6. Bố cục đề tài
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về thiết kế công trình chịu động đất
Chương 2: Sự làm việc của cột khi hạn chế nở hông trong thiết
kế kháng chấn nhà nhiều tầng.

Chương 3: Ảnh hưởng của cốt đai đến tỷ số nén của cột bê
tông cốt thép trong thiết kế kháng chấn kết cấu nhà nhiều tầng.
Kết luận và kiến nghị


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT
1.1. KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG ĐẤT
1.1.1. Định nghĩa và phân loại
Động đất là hiện tượng dao động rất mạnh nền đất xảy ra khi
một nguồn năng lượng lớn được giải phóng trong thời gian rất ngắn
do sự nứt rạn đột ngột trong phần vỏ hoặc trong phần áo của quả đất.
1.1.2 Thang đo động đất
a. Thang cường độ động đất (Earthquake Intensity)
Thang cường độ động đất được dùng để đánh giá sức mạnh
động đất theo cách định tính. Có nhiều thang cường độ động đất khác
nhau. Chúng được lập ra trên cơ sở các mức độ bị phá hoại của công
trình xây dựng lẫn bề mặt đất và phản ứng của con người khi chịu các
chấn động động đất. Chính vì thế các thang cường độ động đất mang
yếu tố chủ quan, phụ thuộc vào tính chất của môi trường tự nhiên,
chất lượng xây dựng công trình, mật độ dân cư, mức độ quen thuộc
của con người đối với tác động động đất.
Bảng 1.1 Bảng thang cường độ động đất MSK-64
Cấp
động đất
Cấp I

Cấp II


Hậu quả tác động động đất

Cường
độ động
đất

Động đất không cảm thấy, chỉ có máy mới Cấp động
ghi nhận được.
đất nhẹ,
Động đất ít cảm nhận (Rất nhẹ). Trong không
trường hợp riêng lẻ, chỉ có người nào đang gây ảnh
hưởng lớn
ở trạng thái yên tĩnh mới cảm thấy được.


4
Cấp
động đất
Cấp III

Cấp IV
Cấp V
Cấp VI
Cấp VII
Cấp VIII
Cấp IX
Cấp X
Cấp XI


Cấp XII

Cường
độ động
đất
Động đất yếu. Ít người nhận biết được động đến nhà
đất. Chấn động được tạo ra như bởi xe ô tô và công
vận tải nhẹ chạy qua.
trình.
Động đất nhận thấy rõ. Nhiều người nhận
biết được động đất, cửa kính có thể kêu lạch
cạch.
Nhiều người ngủ bị thức tỉnh, đồ vật treo đu
đưa.
Đa số người cảm thấy động đất. Nhà cửa bị
rung nhẹ, lớp vữa bị rạn.
Hư hại nhà cửa. Đa số người sợ hãi, nhiều Cấp động
người khó đứng vững, nứt lớp vữa, tường bị đất
rạn nứt.
mạnh.Cần
Phá hoại nhà cửa. Tường nhà bị nứt lớn, được xét
mái hiên và ống khói bị rơi.
đến trong
Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị thiết kế
công trình
sụp đổ, nền đất có thể nứt rộng đến 10cm.
Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị
sụp đổ, nền đất có thể nứt rộng đến 1m.
Động đất gây thảm họa. Nhà, cầu, đập nước
Cấp động

và đường sắt bị hư hại nặng, mặt đất bị biến
đất có
dạng, vết nứt rộng, sụp đổ lớn ở núi.
mức độ
Thay đổi địa hình. Phá hủy mọi công trình ở
hủy diệt.
trên và dưới mặt đất, thay đổi địa hình trên
diện tích lớn, thay đổi cả dòng sông, nhìn
thấy mặt đất nổi sóng.
Hậu quả tác động động đất


5
b. Thang độ lớn động đất (Earthquake Magnitude)
Thang độ lớn động đất là thang đánh giá định lượng quy mô
động đất và độ lớn nứt gãy, dựa trên biên độ lớn nhất của các sóng
khối hoặc sóng mặt. Do vậy thang độ lớn động đất là một thang đánh
giá khách quan và định lượng theo các số liệu đo.
Bảng 1.2 Bảng thang độ lớn động đất Richter
Độ
Richter

Tác hại

Mô tả

Tần số xảy ra

Động đất thật nhỏ, không cảm
thấy được.


Không
Khoảng 8000
đáng
lần mỗi ngày
kể

2.0 - 2.9

Thường không cảm nhận nhưng
đo được.

Thật
nhỏ

Khoảng 1000
lần mỗi ngày

3.0 - 3.9

Cảm nhận được nhưng ít khi
gây ra thiệt hại.

Nhỏ

Khoảng 49000
lần mỗi năm

4.0 – 4.9


Rung chuyển đồ vật trong nhà.
Thiệt hại khá nghiêm trọng.

Nhẹ

Khoảng 6200
lần mỗi năm.

Trung
bình

Khoảng 800
lần mỗi năm.

Mạnh

Khoảng 120
lần mỗi năm.

Rất
mạnh

Khoảng 18 lần
mỗi năm.

< 2.0

5.0 – 5.9

6.0 – 6.9

7.0 – 7.9

Có thể gây thiệt hại nặng cho
những công trình không theo
tiêu chuẩn kháng chấn. Thiệt hại
nhẹ cho những công trình tuân
theo tiêu chuẩn kháng chấn.
Có sức tiêu hủy mạnh trong
những vùng đông dân trong chu
vi 180km bán kính.
Có sức tàn phá nghiêm trọng
trên diện tích lớn.


6

8.0 – 8.9

9.0 – 9.9

> 10

Có sức tàn phá vô cùng nghiêm
trọng trên diện tích lớn trong
chu vi hàng trăm km bán kính.
Sức tàn phá vô cùng lớn.
Gây ra hậu quả khủng khiếp cho
trái đất

Cực

mạnh
Cực
kỳ
mạnh
Kinh
hoàng

Khoảng 1 lần
mỗi năm.
Khoảng 20 lần
mỗi năm.
Cực hiếm.

1.2. TÁC HẠI CỦA ĐỘNG ĐẤT
1.3. QUAN NIỆM HIỆN ĐẠI TRONG THIẾT KẾ CHỊU ĐỘNG
ĐẤT
1.3.1. Quan niệm thiết kế công trình chịu động đất

Hình 1.13. Các quan niệm mới và quan niệm cũ trong thiết kế công
trình chịu động đất


7
1.3.2. Các tiêu chí cần tuân theo
a. Các trạng thái giới hạn cực hạn
b. Các trạng thái hạn chế hư hỏng
1.3.3. Các biện pháp cụ thể
a. Thiết kế
b. Hệ móng
c. Kế hoạch đảm bảo chất lượng

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
1.4.1 Phân loại các phương pháp tính toán

Hình 1.14. Các phương pháp tính toán kết cấu chịu động đất
1.4.2 Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương
a. Phạm vi áp dụng
b. Lực cắt đáy
c. Phân bố lực động đất nằm ngang


8
d. Vị trí tác động của tải trọng động đất theo phương ngang
và giá trị momen xoắn
1.4.3 Phương pháp phân tích phổ phản ứng dạng dao động
a. Phạm vi áp dụng
b. Quy trình tính toán
c. Tổ hợp các phản ứng dạng dao động
d. Hiệu ứng xoắn
1.5 THIẾT KẾ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG THIẾT
KẾ KHÁNG CHẤN THEO EN 1992-1-1
1.5.1 Các cấp dẻo kết cấu
1.5.2 Thiết kế cho trường hợp cấp dẻo trung bình
a. Vật liệu và kích thước hình học của cột
b. Hệ quả tác động thiết kế với cột
c. Kiểm tra và cấu tạo cột theo trạng thái giới hạn
1.5.3 Thiết kế cho trường hợp cấp dẻo cao
a. Vật liệu và kích thước hình học của cột
b. Hệ quả tác động thiết kế với cột
c. Kiểm tra và cấu tạo cột theo trạng thái giới hạn
1.5.4 Các yêu cầu về neo và mối nối trong thiết kế kháng

chấn
a. Tổng quát
b. Neo cốt thép
c. Nối các thanh thép
1.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương này của luận văn chủ yếu trình bày khái niệm về động
đất, ảnh hưởng của động đất đến con người, vật chất và đối với công
trình xây dựng. Quan niệm mới trong thiết kế công trình chịu động
đất, đó là thay đổi cơ bản trong mục tiêu thiết kế kháng chấn từ việc


9
bảo vệ công trình sang bảo vệ trực tiếp sinh mạng con người và tài
sản, của cải vật chất xã hội. Với cách thức thiết kế theo quan niệm
mới, cho phép hạn chế được hư hỏng ở công trình khi chịu các trận
động đất trung bình và có các chuyển vị không đàn hồi lớn nhưng
không bị sụp đổ khi chịu các trận động đất mạnh và rất mạnh.
Ngoài ra, các biện pháp tính toán kết cấu chịu động đất cũng
được nêu lên sơ lược. Căn cứ theo tính chất của tác động động đất lên
công trình và các đặc tính của hệ kết cấu chịu lực của công trình xây
dựng, ta có bốn nhóm phương pháp tính toán (tĩnh tuyến tính, động
tuyến tính, tĩnh phi tuyến và động phi tuyến); giới thiệu một số
phương pháp tính toán kết cấu chịu động đất.
Đối với công trình chịu động đất, khi thiết kế cột bê tông cốt
thép trong thiết kế kháng chấn theo EN 1992-1-1, tùy vào cấp dẻo
của kết cấu là cấp dẻo thấp, cấp dẻo trung bình, cấp dẻo cao thì các
yêu cầu về vật liệu, kích thước hình học, hệ quả tác động thiết kế,
kiểm tra và cấu tạo theo trạng thái giới hạn của cột cũng có sự khác
biệt. Ngoài ra trong thiết kế công trình kháng chấn cần phải tuân
cũng như các yêu cầu về neo và mối nối như đã trình bày ở trên.



10
CHƯƠNG 2
SỰ LÀM VIỆC CỦA CỘT KHI HẠN CHẾ NỞ HÔNG TRONG
THIẾT KẾ KHÁNG CHẤN NHÀ NHIỀU TẦNG
2.1. BÊ TÔNG HẠN CHẾ NỞ NGANG (HIỆN TƯỢNG BÓ BÊ
TÔNG)
2.1.1 Cường độ nén của bê tông
Theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1992-1-1:2004 cường độ chịu
nén của bê tông được biểu thị bằng cấp độ bền của bê tông. Cấp độ
bền được dựa trên cường độ đặc trưng fck của mẫu trụ hoặc khối
vuông fck, cube ở 28 ngày tuổi với giá trị lớn nhất là C90/105.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông gồm:
- Chất lượng và lượng xi măng;
- Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần cốt liệu;
- Tỉ lệ nước - xi măng;
- Chất lượng của việc nhào, trộn vữa bê tông, độ đầm chắc của
bê tông khi đổ khuôn và điều kiện bảo dưỡng.
2.1.2 Khái niệm về bó bê tông
Khi thành phần kết cấu bê tông chịu tải trọng nén lớn, bê tông có
khuynh hướng nở ngang theo các phương vuông góc với phương tác
động lực. Trong các cốt đai, thép giằng hình thành các ứng suất kéo,
và do đó tạo nên một ứng suất nén bù trong vùng bê tông bị ép
ngang. Trạng thái ứng suất nén ba phương hình thành trong vùng bê
tông bị ép ngang gây ra do cốt đai thép giằng làm tăng cường độ và
tính dẻo của kết cấu BTCT. Phần bê tông chịu ảnh hưởng có lợi này
của cốt thép ngang được gọi là phần bê tông bị bó. Áp lực bó hoặc áp
lực cản trở biến dạng ngang của bê tông tỷ lệ thuận với ứng suất kéo
trong cốt thép đai và gia tăng cùng với biến dạng nở ngang của bê

tông. Hiện tượng bó này có thể được xem là thụ động, bởi vì khi bê


11
tông không bị nở ngang thì trong cốt thép đai sẽ không tồn tại bất kì
ứng suất nào.
Các thông số ảnh hưởng đến bó bê tông cốt thép là:
- Hàm lượng cốt thép ngang (w);
- Cường độ chảy của thép đai (fyw);
- Cường độ chịu nén của bê tông (fc);
- Khoảng cách giữa các lớp cốt đai (s);
- Cách thức cấu tạo cốt đai;
- Cốt thép dọc.
2.1.3. Bê tông hạn chế nở hông theo Tiêu chuẩn EN1992-11-2004
2.1.4 Mô hình Mander về quan hệ (-) của bê tông bị bó

Hình 2.5. Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông hạn chế nở
ngang và không hạn chế ngang trong trường hợp bị nén.
2.2. KHÁI NIỆM TỈ SỐ NÉN CỦA CỘT THEO TCVN
9386:2012
Theo TCVN 9386:2012 tỉ số nén của cột hay còn được gọi là
lực dọc thiết kế quy đổi d được xác định theo công thức:


12

d 

N ed
Ac . f cd


(2.15)

Tùy vào cấp dẻo của kết cấu:
+ Đối với thiết kế cho trường hợp cấp dẻo trung bình: Trong các
cột kháng chấn chính, giá trị của lực dọc thiết kế quy đổi d không được
vượt quá 0,65.
+ Đối với thiết kế cho trường hợp cấp dẻo cao: Trong các cột
kháng chấn chính, giá trị của lực dọc thiết kế quy đổi d không được
vượt quá 0,55.
2.3 CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TỶ SỐ NÉN
2.3.1 Lựa chọn tiết diện hợp lí
2.3.2 Lựa chọn cường độ nén bê tông hợp lí
2.3.3 Ảnh hưởng của cốt đai đến hạn chế tỉ số nén
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong Chương 2 này, tác giả đã trình bày khái niệm bó của bê
tông, các thông số ảnh hưởng đến bó bê tông cốt thép, mô hình
Mander về quan hệ (-) của bê tông hạn chế nở ngang.
Các khái niệm, công thức tính toán của tỉ số nén cột bê tông
cốt thép trong thiết kế kháng chấn nhà nhiều tầng cũng được tổng
hợp và phân tích. Tùy vào thiết kế cho từng trường hợp cấp dẻo mà
giá trị lực dọc thiết kế quy đổi d được tính toán trong cột kháng chấn
chính không được vượt quá 0.65 cho trường hợp cấp dẻo trung bình và
không được vượt quá 0,55 vói trường hợp thiết kế cấp dẻo cao.
Các giải pháp hạn chế tỉ số nén cũng được đề xuất: cần phải
lựa chọn cường độ nén bê tông, tiết diện cột phù hợp, sao cho vừa
thỏa mãn điều kiện hạn chế tỉ số nén, vừa dung hòa các yêu cầu về
kiến trúc, kết cấu lại vừa tính kinh tế. Ngoài ra, việc xét đến ảnh



13
hưởng của cốt đai cũng góp phần hạn chế tỉ số nén của cột bê tông
cốt thép trong thiết kế kháng chấn nhà nhiều tầng.
Từ lý thuyết trong chương 2, tác giả áp dụng các cho các ví dụ
tính toán, qua đó khảo sát tỷ số nén của cột bê tông cốt thép có xét
đến ảnh hưởng của cốt đai.


14
CHƯƠNG 3
ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT ĐAI ĐẾN TỶ SỐ NÉN CỦA
CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG THIẾT KẾ KHÁNG
CHẤN KẾT CẤU NHÀ NHIỀU TẦNG
Từ lý thuyết trong Chương 2, để xét đến ảnh hưởng của cốt đai
đến tỷ số nén của cột bê tông cốt thép trong thiết kế kháng chấn nhà
nhiều tầng. Tác giả tiến hành lựa chọn hai loại mô hình tiết diện cột
để tính toán:
- Tiết diện cột vuông BTCT có kích thước 1mx1m;
- Tiết diện cột tròn BTCT có đường kính 1m.
Sau đó tiến hành tính toán các bước chính sau:
- Bước 1: Tính toán tỉ số nén của cột khi chưa kể đến hiệu ứng
bó của bê tông;
- Bước 2: Tính toán tỉ số nén của cột khi kể đến hiệu ứng bó
của bê tông;
- Bước 3: Thay đổi các thông số thép đai, thông qua việc xét
đến hiệu ứng bó của bê tông, tính toán khảo sát sự thay đổi tỉ số nén
của cột;
- Bước 4: Sau khi giữ nguyên tỉ số nén ở mức hạn chế, không
vượt quá 0,65 đối với cấp dẻo trung bình, xét đến hiệu ứng bó của bê
tông, tiến hành thay đổi các thông số cốt đai qua đó lựa chọn lại tiết

diện cột.
Từ các kết quả tính toán được, tiến hành vẽ biểu đồ so sánh,
đưa ra kết luận ảnh hưởng của cốt đai đến tỷ số nén của cột bê tông
cốt thép trong thiết kế kháng chấn nhà nhiều tầng.
3.1 KHẢO SÁT TỶ SỐ NÉN CỦA CỘT BTCT CÓ XÉT ĐẾN
ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT ĐAI CHO TRƯỜNG HỢP CỘT
VUÔNG KÍCH THƯỚC 1mx1m
3.1.1. Mô hình phân tích
Xét cột bê tông cốt thép kích thước 1mx1m chịu tác dụng của


15
tải trọng thẳng đứng: N=1895.104(N). Cột được làm bằng bê tông cấp
độ bền C35/45 có cường độ đặc trưng fck=35(MPa); sử dụng cốt thép
đai, cốt thép giằng nhóm B có fyh=400(MPa), đường kính bằng
10mm, khoảng cách cốt đai 150mm.

Hình 3.1 Hình vẽ chi tiết mặt cắt cột vuông kích thước 1mx1m
3.1.2. Tính toán tỷ số nén của cột khi chưa kể đến hiệu ứng
bó của bê tông
Lúc này xem biến dạng tương đối của bê tông chưa vượt quá
0,0035. Nên có thể xem toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của tiết diện
cột tham gia chịu lực nén.
Giá trị lực dọc thiết kế quy đổi:

3.1.3. Tính toán tỷ số nén của cột khi kể đến hiệu ứng bó
của bê tông
Lúc này giả thiết biến dạng tương đối của bê tông cu=0,0035
trên toàn bộ tiết diện ngang của cột. Hiện tượng bong tróc bê tông
xảy ra (Theo TCVN 9386:2012), do đó phần bê tông bảo vệ bên



16
ngoài cốt đai không tham gia chịu lực. Tính toán cường độ chịu nén
đặc trưng fck,c của bê tông khi xuất hiện hiệu ứng bó cột.
Qua tính toán, giá trị lực dọc thiết kế quy đổi d,c khi kể đến
hiệu ứng bó cột không cải thiện được nhiều 0,61 so với 0,65 (giảm
6,15%).
3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của cốt đai đến tỷ số nén của cột
BTCT hình vuông 1mx1m khi xét đến hiệu ứng bó bê tông
a. Điều chỉnh thông số thép đai
Bảng 3.5 Bảng tổng hợp thông số thép đai điều chỉnh
STT

Ø

nx

ny

st

(mm)

(nhánh

(mm)

(mm)


1

150

2

125

3

10

6

6

100

4

75

5

50

6

150


7

125

8

10

11

11

100

9

75

10

50

11

150

12

125


13

12

6

6

100

14

75

15

50


17
b. Khảo sát giá trị tỉ số nén cột vuông BTCT khi kể đến hiệu
ứng bó của bê tông
Khảo sát với mô hình phân tích ở (Mục 3.1.1), xét tiết diện cột
không đổi kích thước 1mx1m. Thay đổi các thông số thép đai, thông
qua việc xét đến hiệu ứng bó của bê tông, tính toán khảo sát sự thay
đổi tỉ số nén của cột. Qua tính toán, ta được kết quả tổng hợp ở (Bảng
3.8) và (Hình 3.6) như sau:
Bảng 3.8 Bảng tổng hợp so sánh sự ảnh hưởng khi thay đổi các thông
số cốt đai đến tỉ số nén cột BTCT vuông kích thước 1mx1m
Bước cốt

đai (mm)
150
125
100
75
50

% Tỉ số nén giảm xuống khi xét đến hiệu ứng bó bê
tông (νd,c so với νd)
Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 1
(d10, n x=ny=6) (d10, nx=ny=11) (d12, nx=ny=6)
5.73
9.50
12.98
16.82
23.57

15.58
19.20
22.52
29.30
38.18

11.62
14.30
19.20
23.57
32.66


Hình 3.6 Biểu đồ so sánh sự ảnh hưởng khi thay đổi các thông số cốt
đai đến tỉ số nén BTCT vuông kích thước 1mx1m


18
c. Khảo sát tiết diện cột vuông BTCT khi kể đến hiệu ứng bó
của bê tông
Trong thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng, trong điều kiện ở Việt
Nam, tỷ số nén của cột không được vượt quá 0,65 đối với cấp dẻo
trung bình. Sau khi giữ nguyên tỉ số nén ở mức hạn chế, khi xét đến
hiệu ứng bó của bê tông, thay đổi các thông số cốt đai tác giả tiến
hành lựa chọn lại tiết diện cột. Qua tính toán, ta được kết quả tổng
hợp ở (Bảng 3.11) và (Hình 3.7) như sau:
Bảng 3.11 Bảng tổng hợp tỉ lệ phần trăm kích thước cột điều chỉnh
lại giảm xuống so với tiết diện cột ban đầu 1mx1m
Bước cốt
đai (mm)
150
125
100
75
50

% Tiết diện cột lựa chọn lại giảm xuống khi xét đến
hiệu ứng bó bê tông (ađiều chỉnh so với aban đầu)
Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 1
(d10, nx=ny=6) (d10, nx=ny=11) (d12, n x=ny=6)

2.50
4.50
6.50
9.50
13.50

7.50
10.00
12.50
17.50
23.50

6.00
7.50
10.00
13.00
19.50

Hình 3.7 Biểu đồ tỉ lệ phần trăm kích thước cột điều chỉnh lại
giảm xuống so với tiết diện cột ban đầu


19
3.2 KHẢO SÁT TỶ SỐ NÉN CỦA CỘT BTCT CÓ XÉT ĐẾN
ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT ĐAI CHO TRƯỜNG HỢP CỘT
TRÒN ĐƯỜNG KÍNH 1m
3.2.1. Mô hình phân tích
Xét cột tròn bê tông cốt thép đường kính 1m chịu tác dụng của
tải trọng thẳng đứng: N=1490.104(N). Cột được làm bằng bê tông cấp
độ bền C35/45 có cường độ đặc trưng fck=35(MPa). Cốt thép đai

nhóm B có fyh=400(MPa), đường kính bằng 10(mm), khoảng cách
cốt đai 150mm.

Hình 3.8 Hình vẽ chi tiết mặt cắt cột tròn đường kính 1m
3.2.2. Tính toán tỉ số nén của cột khi chưa kể đến hiệu ứng
bó của bê tông
Lúc này xem biến dạng tương đối của bê tông chưa vượt quá
0,0035. Nên có thể xem toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của tiết diện
cột tham gia chịu lực nén.Giá trị lực dọc thiết kế quy đổi:


20
3.2.3. Tính toán tỉ số nén của cột khi kể đến hiệu ứng bó của bê
tông
Tính toán cường độ chịu nén đặc trưng fck,c của bê tông khi
xuất hiện hiệu ứng bó cột. Giá trị lực dọc quy đổi khi xét đến hiệu
ứng bó cột trong trường hợp này bằng 0.53
3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của cốt đai đến tỷ số nén của cột
BTCT hình vuông đường kính 1m khi xét đến hiệu ứng bó
a. Điều chỉnh thông số thép đai
Bảng 3.16: Bảng tổng hợp thông số thép đai điều chỉnh
STT

Ø

sh

(mm)

(mm)


1

150

2

125

3

10

100

4

75

5

50

6

150

7

125


8

12

100

9

75

10

50

11

150

12

125

13

14

100

14


75

15

50


21
b. Khảo sát giá trị tỉ số nén cột tròn khi kể đến hiệu ứng bó
của bê tông
Khảo sát với mô hình phân tích ở (Mục 3.2.1), xét tiết diện cột
tròn đường kính 1m. Thay đổi các thông số thép đai, thông qua việc
xét đến hiệu ứng bó của bê tông, tính toán khảo sát sự thay đổi tỉ số
nén của cột tương tự (Mục 3.2.3). Kết quả tính toán được tổng hợp tại
(Bảng 3.18) và biểu đồ (Hình 3.12):
Bảng 3.18 Bảng tổng hợp so sánh sự ảnh hưởng khi thay đổi
các thông số cốt đai đến tỉ số nén cột BTCT tròn đường kính 1m
Bước cốt
đai (mm)
150
125
100
75
50

% Tỉ số nén giảm xuống khi xét đến hiệu ứng bó bê
tông (νd,c so với νd)
Trường hợp 1
(d10)


Trường hợp 2
(d12)

Trường hợp 1
(d14)

18.85
19.91
21.43
23.79
27.96

21.14
22.54
24.51
27.50
32.57

23.61
25.34
27.73
31.26
37.03

Hình 3.12 Biểu đồ so sánh sự ảnh hưởng khi thay đổi các
thông số cốt đai đến tỷ số nén cột BTCT tròn đường kính 1m


22


c. Khảo sát tiết diện cột tròn BTCT khi kể đến hiệu ứng bó
của bê tông
Tính toán dựa trên việc giữ nguyên tỷ số nén ở mức giá trị giới
hạn đối với cấp dẻo trung bình d,c là 0,65. Tiến hành thay đổi các
thông số thép đai, ta tính toán ngược lại để lựa chọn tiết diện cột
BTCT phù hợp. Kết quả tính toán được tổng hợp trong (Bảng 3.20)
và biểu đồ (Hình 3.13)
Bảng 3.20 Bảng tổng hợp tỉ lệ phần trăm kích thước cột điều
chỉnh lại giảm xuống so với tiết diện cột ban đầu
Bước cốt
đai (mm)
150
125
100
75
50

% Tiết diện cột lựa chọn lại giảm xuống khi xét đến
hiệu ứng bó bê tông (ađiều chỉnh so với aban đầu)
Trường hợp 1
(d10)

Trường hợp 2
(d12)

Trường hợp 1
(d14)

9.50

10.00
11.00
12.50
15.00

11.00
11.50
13.00
15.00
18.50

12.50
13.50
15.00
17.50
21.50

Hình 3.13 Biểu đồ tỉ lệ phần trăm kích thước cột điều chỉnh
lại giảm xuống so với tiết diện cột ban đầu


23
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Tỷ số nén trong cột bê tông cốt thép không chỉ phụ thuộc vào
lực dọc, tiết diện ngang của bê tông, cường độ tính toán của bê tông
mà còn phụ thuộc vào cấu tạo cốt đai trong cột. Cấu tạo này bao gồm
đường kính cốt đai, số lượng cốt đai được gia cường và khoảng cách
giữa các lớp cốt đai.
Khi xét đến ảnh hưởng của cốt đai đến sự làm việc của cột bê
tông cốt thép, hay còn gọi là hiệu ứng bó bê tông, cường độ chịu nén

của bê tông tăng lên, qua đó làm giảm đáng kể tỷ số nén.
Đối với kết cấu nhà nhiều tầng chịu tải trọng động đất, yêu cầu
cơ bản của cấu tạo tiết diện là hạn chế tỷ số nén trong cột. Bằng việc
kể đến hiệu ứng bó bê tông do cốt đai gây ra, có thể giảm bớt kích
thước tiết diện cột một cách đáng kể mà không vi phạm yêu cầu về tỷ
số nén.
Các phân tích trong chương này cho thấy, bằng việc sử dụng
các biện pháp tăng hiệu quả của hiệu ứng bó của bê tông như: Tăng
đường kính cốt đai, bố trí thêm giằng, giảm khoảng cách giữa các lớp
cốt đai hoặc sử dụng đồng thời các giải pháp trên, người thiết kế có
thể lựa chọn tiết diện cột giảm đáng kể so với tiết diện cột ban đầu
khi chưa xét đến hiệu ứng bó, góp phần có thêm các phương án lựa
chọn trong thiết kế kiến trúc. Tiết diện giảm xuống, cũng góp phàn
tiết kiệm được vật liệu bê tông, hoặc bổ sung cho dầm để khung cứng
hơn, chịu được tải trọng ngang tốt hơn.