Ứng dụng matlab để xây dựng một số chương trình tính toán kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) theo TCVN 5574 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ------------ NGUYỄN ĐỨC PHƯƠNG ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) THEO TCVN 5574-2012 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KHÁNH HÒA – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ------------ NGUYỄN ĐỨC PHƯƠNG ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) THEO TCVN 5574-2012 CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Mà SỐ: KHOÁ HỌC: 2011 - 2015 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Giáo viên hướng dẫn: Ths. LÊ THANH CAO KHÁNH HÒA - 2015 Đề tài tốt nghiệp Trang 1 Mục Lục MỤC LỤC Mở đầu ................................................................................................................. 3 Chương 1: Tổng quan 1.1. Khái niệm nén lệch tâm xiên ............................................................... 6 1.2. Nội lực để tính toán nén lệch tâm xiên ............................................... 6 1.3. Sự làm việc nén lệch tâm xiên ............................................................ 7 1.4. Ứng suất trong cốt thép ....................................................................... 9 1.5. Các trường hợp tính toán nén lệch tâm ............................................. 10 1.6. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 5574:2012 ............................ 11 1.7. Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5574-1991 .............................................. 12 1.8. Theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-99 ...................................................... 14 1.9. Các yêu cầu đặt ra đối với vấn đề tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên ............................................................................. 16 Chương 2: Nghiên cứu cách đọc dữ liệu vào chương trình Matlab từ kết quả phân tích nội lực của phần mềm Etabs 2.1. Nội lực tính toán nén lệch tâm xiên .................................................. 17 2.2. Viết chương trình để đọc nội lực vào Etabs ...................................... 17 Chương 3: Nghiên cứu cách tổ hợp nội lực cột tự động theo tiêu chuẩn hiện hành 3.1. Cách tổ hợp nội lực theo tiêu chuẩn .................................................. 20 3.2. Lập trình cách tổ hợp nội lực cột tự động ......................................... 21 Chương 4: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột 4.1. Công thức gần đúng tính toán cốt thép nén lệch tâm xiên ................ 24 4.2. Viết chương trình tính toán cốt thép nén lệch tâm xiên .................... 27 Chương 5: Xây dựng giao diện chương trình thiết kế 5.1 Sơ lược về lập trình giao diện người dùng(guide) trong Matlab ....... 32 5.2 Bắt đầu với theo tác Gui ..................................................................... 33 5.3 Thiết kế giao diện (Gui) ..................................................................... 36 5.4 Thực hiện hàm trong Guide ............................................................... 39 5.5 Lập trình các đối tượng chính ............................................................. 42 Chương 6: Kết luận Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 2 Mục Lục 6.1 Về chương trình tính gần đúng cốt thép ............................................. 46 6.2 Một số hướng phát triển của đề tài...................................................... 46 Chương 7: Tài liệu tham khảo .......................................................................... 47 Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 3 Mở đầu MỞ ĐẦU Bê tông cốt thép là một lĩnh vực nghiên cứu khó, tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên cũng vậy. Việc tính toán chính xác cấu kiện cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 5574:2012 là không đơn giản. Ở nước ngoài, việc tính toán thiết kế kết cấu cột bê tông cốt thép được thực hiện tự động bằng các phần mềm kết cấu dựa trên phươg pháp phần tử hữu hạn như SAP, ETABS . Các tiêu chuẩn thiết kế được đưa vào trong phần mềm giúp cho người kỹ sư thiết kế cũng như điều chỉnh các phương án nhanh chóng, chính xác Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép của Việt Nam chưa được đưa vào các phần mềm SAP, ETABS. Do đó, việc tính toán thiết kế kết cấu cột bê tông cốt thép theo TCVN được thực hiện bán tự động theo quy trình: Sử dụng các phần mềm kết cấu để tính toán nội lực, tổ hợp nội lực thủ công và tính toán cốt thép . Quy trình trên làm giảm năng suất thiết kế, đặc biệt là khó khăn trong việc thay đổi phương án thiết kế. Một số đề xuất được đưa ra nhằm sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế của nước khác thông qua các hệ số quy đổi để thiết kế tự động kết cấu cột, tuy nhiên kết quả không giống với TCVN . Ngoài ra, tiêu chuẩn của các nước trên thế giới cũng như một số nghiên cứu của các tác giả ở Việt Nam đã xây dựng được các công thức gần đúng để tính toán cấu kiện cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên. Tuy nhiên, sự phù hợp của các công thức gần đúng đó với tiêu chuẩn TCXDVN 5574:2012 là còn phải xem xét. Em xin chân thành cám ơn thầy Lê Thanh Cao đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đè tài này. Em cũng rất biết ơn các thầy, cô ở trường Đại học Nha Trang đã truyền đạt cho em thêm nhiều kiến thức trong 4 năm học vừa qua. Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 4 Mở đầu 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỂ TÀI: Thực tế tính toán thiết kế hiện nay phần lớn tính theo lệch tâm phẳng, điều này dẫn đến sai lệch trong thiết kế. Do đó, đưa đến yêu cầu là cần phải có môt chương trình mang tính ứng dụng cao với mức độ chính xác đảm bảo và phù hợp với tiêu chuẩn TCXDVN 5574:2012. Vì vậy cần phải cho ra đời một phần mềm tính thép sử dụng miễn phí với những tính năng dễ sử dụng và áp dụng theo tiêu chuẩn Việt Nam. Việc xây dựng chương trình máy tính để tổ hợp và tính toán cho cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên theo TCXDVN 5574:2012 giúp người sử dụng có thể hoàn thành tốt công việc một cách chính xác nhanh chóng. Và đây chính là lý do hình thành nên đề tài: “Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột bê tông cốt thép (BTCT) tự động bằng phần mềm MATLAB” 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: Xây dựng một chương trình tự động hoá việc lấy dữ liệu các phần tử cột từ các chương trình ETABS. tiến hành tổ hợp để tìm ra các nội lực nguy hiểm sau đó tính toán cốt thép và đưa ra các giải pháp lựa chọn cốt thép hợp lý. 3.ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: - Cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm. - Cấu trúc dữ liệu nội lực cột. 3.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU: - Nghiên cứu tập trung vào tổ hợp ba thành phần nội lực cơ bản trong tính toán kết cấu cột: Lực dọc, momen và lực cắt. - Kết cấu cột nghiên cứu là cột hình chữ nhật chịu nén lệch tâm phẳng, lệch tâm xiên. 4. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 4.1. CÁCH TIẾP CẬN: - Nghiên cứu cách đọc dữ liệu vào chương trình MATLAB từ kết quả phân tích nội lực của phần mềm ETABS. - Tìm hiểu cấu trúc dữ liệu nội lực kết cấu cột. - Xây dựng thuật toán tổ hợp nội lực cột tự động để tìm ra các tổ hợp nội lực dùng để thiết kế cốt thép. - Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột theo các trường hợp: đúng tâm, lệch tâm phẳng, lệch tâm xiên từ kết quả nội lực Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 5 Mở đầu 4.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Mô hình kết cấu một khung bê tông cốt thép cụ thể, thiết kế cốt thép cột theo cách thông thường. - Xây dựng thuật toán tổ hợp nội lực và thiết kế cốt thép theo TCVN. - So sánh kết quả tổ hợp nội lực tự động bằng chương trình với kết quả tổ hợp thủ công. - So sánh kết quả tính thép cột tự động với kết quả tính thép thủ công. 5.BỐ CỤC ĐỀ TÀI: Chương 1: Tổng Quan Chương 2: Nghiên cứu cách đọc dữ liệu vào chương trình MATLAB từ kết quả phân tích nội lực của phần mềm ETABS. Chương 3: Nghiên cứu cách tổ hợp nội lực cột tự động theo tiêu chuẩn hiện hành. Chương 4: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột theo các trường hợp: đúng tâm, lệch tâm phẳng, lệch tâm xiên. Chương 5: Xây dựng giao diện chương trình. Chương 6: Kết Luận Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 6 Chương I: Tổng quan CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. KHÁI NIỆM NÉN LỆCH TÂM XIÊN: - Nén lệch tâm xiên là trường hợp nén lệch tâm mà mặt phẳng uốn không chứa trục đối xứng của tiết diện. - Thực tế thường gặp ở tiết diện hình chữ nhật có hai trục đối xứng (tiết diện tròn không xảy ra nén lệch tâm xiên). - Gọi hai trục đối xứng của tiết diện là Ox và Oy. Góc giữa mặt phẳng uốn và trục Ox là o. N N Mx M o My o Hình 1.1. Sơ đồ nội lực nén lệch tâm xiên - Có thể phân mômen uốn M thành hai thành phần tác dụng trong hai mặt phẳng chứa trục Ox và Oy là Mx và My (Xem hình vẽ 1.1) Mx = M.cos My = M.sin - Trường hợp khi tính toán nội lực đã xác định và tổ hợp riêng Mx và My theo hai phương thì mômen tổng M là: M = M x2  M y2 - Góc hợp bởi véctơ của mômen tổng M và trục Ox (góc ) được xác định bởi: tgo = My Mx - Cột chịu nén lệch tâm xiên thường gặp trong các khung khi xét sự làm việc của cột đồng thời chịu uốn theo hai phương. - Tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm xiên thì cốt thép thường đặt theo chu vi và đối xứng qua hai trục. Trường hợp Mx  My thì nên làm cột vuông. 1.2. NỘI LỰC ĐỂ TÍNH TÓAN NÉN LỆCH TÂM XIÊN: - Nội lực để tính tóan nén lệch tâm xiên được lấy từ kết quả tổ hợp tải trọng, trong đó cần chú ý đến các bộ ba nội lực (N, Mx, My) sau: Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 7 Chương I: Tổng quan  Nmax và Mx, My tương ứng  Mxmax và N, My tương ứng  Mymax và N, Mx tương ứng  Mx&My đều lớn và N tương ứng M Mx hoặc e2x = y lớn. N N  Có độ lệch tâm e1x = - Trong mỗi bộ ba nội lực, cần xét đến độ lệch tâm ngẫu nhiên ea theo mỗi phương và ảnh hưởng uốn dọc theo từng phương. Hệ số uốn dọc theo từng phương i được tính theo công thức sau: i = 1 N 1 N thi ; Với vật liệu đàn hồi, Nthi =  2 EJ i loi2 . Với bê tông cốt thép , Nth tính theo công thức thực nghiệm. - Sơ đồ nội lực tính tính toán được đưa về thành lực N đặt tại điểm D có toạ độ là xeox và yeoy (Hình 1.2). Điểm E có thể nằm bên trong hoặc bên ngoài tiết diện, ở góc phần tư nào là phụ thuộc vào chiều tác dụng của Mx và My. - Sau khi xét độ lệch tâm ngẫu nhiên và uốn dọc thì mômen tác dụng theo 2 phương được tăng lên thành M x* và M *y : M x* = Nxeox ; M *y = Nyeoy . Cx Cx x eox Cy y eoy x x eox Cy E y y eoy x E y Hình 1.2. Sơ đồ nội lực với độ lệch tâm 1.3. SỰ LÀM VIỆC NÉN LỆCH TÂM XIÊN: - Với cấu kiện làm bằng vật liệu đàn hồi và đồng nhất chịu nén lệch tâm xiên, có thể dùng phương pháp cộng tác dụng để tính ứng suất: = My Mx N x y Jx Jy F Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 8 Chương I: Tổng quan Điều kiện bền là hạn chế ứng suất  không được vượt quá ứng suất cho phép hoặc cường độ tính toán của vật liệu. - Khi tính theo trạng thái giới hạn, do không thể tính riêng ứng suất của từng loại nội lực nên không thể dùng phương pháp cộng tác dụng mà phải xét tác dụng đồng thời của N, Mx , My. - Khi chịu nén lệch tâm xiên, tuỳ theo vị trí điểm đặt lực cũng như tương quan giữa nội lực & kích thước tiết diện và cách bố trí cốt thép mà có thể xảy ra trường hợp toàn bộ tiết diện chịu nén hoặc một phần tiết diện chịu nén & một phần tiết diện chịu kéo. - Với tiết diện có một phần chịu nén thì vùng nén có thể ở 1 trong 4 dạng (Hình 1.3). Trong đó:  Trục trung hoà là trục cách đỉnh chịu nén lớn nhất một đoạn xo  Giới hạn vùng nén là đường thẳng cách đỉnh chịu nén lớn nhất một đoạn x=xo ( = 0.80.85): đây là vùng bê tông chịu nén. X o X Xo X Vïng nÐn tÝnh ®æi Xo X X Xo Hình 1.3. Các dạng của vùng nén - Đến trạng thái giới hạn, ứng suất trong bê tông được xem là phân bố đều và đạt đến giá trị Rb. Ứng suất trong những cốt thép ở xa trục trung hoà có thể đạt đến Rs (kéo) hoặc Rsc (nén), trong khi đó những cốt thép ở gần trục trung hoà ứng suất bé hơn. - Tuỳ theo quan điểm tính toán mà các tiêu chuẩn ở các nước đưa ra các cách tính ứng suất trong thanh thép i khác nhau. Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 9 Chương I: Tổng quan 1.4. ỨNG SUẤT TRONG CỐT THÉP: 1.4.1 Theo quan điểm ứng suất: a) Với cốt thép chịu kéo (hoặc chịu nén ít hơn) As: Tiêu chuẩn TCXDVN 5574:2012 đưa ra công thức thực nghiệm xác định s: N  1  x / h0   1 Rs ; trong đó R 1   R   s =  2 As A's là hệ số thực nghiệm. Công thức này dùng cho bê tông có cấp bằng hoặc nhỏ hơn B30, cốt thép nhóm CI, AI, CII, AII, CIII, AIII (Rs  400) và chấp nhận khi x  ho. Khi x > ho thì lấy s = -Rs.  A s s s' A's Db a' x Tác giả Nguyễn Đình Cống [5], đề xuất công thức dùng trong trường hợp Rh0  x  h và Rs  400 như sau: ho h Hình 1.4. Ứng suất trong cốt thép i và i’  2( x   R h0 )   Rs ; s = 1  h   R h0   N b) Với cốt thép chịu nén nhiều hơn A’s: As Điều kiện để  s' đạt đến Rsc là: x  1a’ A's h 04 Phân tích kết quả thực nghiệm thấy rằng 1 phụ thuộc vào Rsc và thay đổi trong khoảng 1,52 (1 tăng khi Rsc tăng). Để đơn giản hoá, chấp nhận giá trị 1 = 2 cho mọi loại cốt thép (với Rsc  400Mpa) h 03 h 02 h01 1 2 3 4 c 1.4.2 Theo quan điểm biến dạng: Xuất phát từ biến dạng của bê tông tại mép vùng nén đã được quy định, dùng giả thiết tiết diện phẳng, khi biết vị trí trục trung hòa (biết x0) và vị trí của thanh hoặc hàng cốt thép thứ i (h0i) sẽ tính ra được biến dạng của nó là i (xem hình 1.5) i = Khi hoi  x0 c x0 x 0  1 A1  2 A2  3 A3  4 A4 Hình 1.5. Ứng suất trong cốt thép i được tính theo biến dạng i.  i  T thì i = Rs  i < T thì i = iRs , với T = Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Rs Es Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 10 Chương I: Tổng quan Với cốt thép chịu kéo: điều kiện để i = Rs là: x  ih0i (Với i = iT, T = c R c  s Es ) Đối với cốt thép chịu nén: điều kiện để  i' = Rsc là: x  2h0i (Với 2 =  c R  c  sc Es ) 1.5. CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN NÉN LỆCH TÂM Từ phân tích các trường hợp nén lệch tâm, người ta đưa ra các trường hợp tính toán. Trong việc này cũng có những quan điểm khác nhau. Một số nước Âu Mỹ phân chia ra hai trường hợp dựa vào vùng chịu nén: tiết diện chịu nén toàn bộ và tiết diện chịu nén một phần. Tiêu chuẩn thiết kế của Nga, Trung Quốc, Việt Nam phân chia ra hai trường hợp: nén lệch tâm lớn và nén lệch tâm bé dựa vào sự làm việc của cốt thép As, cũng tức là dựa vào giá trị của chiều cao vùng nén x. Khi x < Rh0: cốt thép As chịu kéo, ứng suất s đạt tới Rs, xảy ra phá hoại dẻo  trường hợp nén lệch tâm lớn. Khi x  Rh0: cốt thép As có thể chịu nén hoặc kéo mà ứng suất trong nó chưa đạt đến Rs hoặc Rsc, sự phá hoại bắt đầu từ bê tông vùng nén (phá hoại giòn)  trường hợp nén lệch tâm bé. Tiết diện làm việc theo trường hợp nào là phụ thuộc vào tương quan giữa M, N với kích thước tiết diện và sự bố trí cốt thép. Khi M tương đối lớn, tiết diện làm việc gần với trường hợp chịu uốn, có vùng nén và vùng kéo rõ rệt. Nếu cốt thép chịu kéo As không quá lớn thì sự phá hoại sẽ bắt đầu từ vùng kéo, ta có trường hợp nén lệch tâm lớn. Ngược lại, khi N tương đối lớn, phần lớn tiết diện chịu nén, sự phá hoại bắt đầu từ bê tông phía bị nén nhiều, có trường hợp nén lệch tâm bé. Tuy nhiên, trong tính toán thực hành, điều kiện để phân biệt các trường hợp nén lệch tâm chỉ là tương đối. Có một số trường hợp, với tiết diện và điểm đặt lực N đã cho, khi thay đổi cốt thép có thể chuyển sự làm việc của tiết diện từ nén lệch tâm lớn sang nén lệch tâm bé và ngược lại. Khi chuyển như vậy thì giá trị lực dọc tới hạn mà tiết diện chịu được Ngh thay đổi theo.( Tham khảo Tính Toán Tiết Diện Cột Bê Tông Cốt Thép của GS.Nguyễn Đình Cống ) Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 11 Chương I: Tổng quan 1.6. THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCXDVN 5574:2012 Theo tiêu chuẩn TCXDVN 5574:2012 [2], việc tính toán tiết diện tổng quát cần kiểm tra từ điều kiện: M  (RbSb - siSsi) Trong đó: - M: mômen trong cấu kiện chịu nén lệch tâm, là mômen do lực dọc N đối với trục song song với đường thẳng giới hạn vùng chịu nén và đi qua trọng tâm tiết diện các thanh cốt thép dọc chịu kéo nhiều nhất hoặc chịu nén ít nhất khi cấu kiện chịu nén lệch tâm. - Sb: mômen tĩnh của tiết diện vùng bê tông chịu nén đối với trục - Ssi: mômen tĩnh của diện tích thanh cốt thép dọc thứ i đối với trục - si: ứng suất trong thanh cốt thép dọc thứ i Chiều cao vùng chịu nén x và ứng suất si được xác định từ việc giải đồng thời các phương trình: RbAb - siAsi – N = 0 si =  sc,u  1     1  i  1.1 Ứng suất si kèm theo dấu được tính toán theo các công thức trên, khi đưa vào tính toàn cần thoả mãn điều kiện: Rsi  si  Rsci (Rsci: mang dấu âm) Ngoài ra, để xác định vị trí biên vùng chịu nén khi uốn xiên, phải tuân theo điều kiện bổ sung về sự song song của mặt phẳng tác dụng của mômen do nội lực và ngoại lực, còn khi nén và kéo lệch tâm xiên, phải tuân thủ thêm điều kiện: các điểm đặt của ngoại lực tác dụng dọc trục, của hợp lực nén trong bê tông và cốt thép chịu nén, và của hợp lực trong cốt thép chịu kéo (hoặc ngoại lực tác dụng dọc trục, hợp lực nén trong bê tông và hợp lực trong toàn bộ cốt thép) phải nằm trên một đường thẳng (Hình 1.6). Với: - Asi: diện tích tiết diện thanh cốt thép dọc thứ i - i: chiều cao tương đối vùng chịu nén của bê tông, i = x , trong đó h0i là h0i khoảng cách từ trọng tâm cốt thép thứ i đến trục đi qua điểm xa nhất của vùng chịu nén song song với đường thẳng giới hạn vùng chịu nén (Hình 1.6). - : đặt trưng vùng bê tông chịu nén, được xác định theo công thức:  =  - 0.008Rb ( = 0.85 đối với với bê tông nặng) - chỉ số i là sô thứ tự của thanh cốt thép đang xét (i = 1,2,...,n). Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 12 Chương I: Tổng quan h01 h02 h04 2 3 h07 h06 h05 s1 As1 s2 As2 s3 As3 Rb Ab s8 As8 1 h08 h03 I A 8 s4 As4 4 7 B 6 5 I s7 As7 s6 As6 s5 As5 C Hình 1.6. Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép trong trường hợp tổng quát tính toán tiết diện theo độ bền (Trong đó: I-I: là mặt phẳng song song với mặt phẳng tác dụng của mômen uốn, hoặc mặt phẳng đi qua điểm đặt của lực dọc và hợp của các nội lực kéo, nén A: điểm đặt hợp lực trong cốt thép chịu nén và trong bê tông vùng chịu nén B: điểm đặt của hợp lực trong cốt thép chịu kéo C: điểm đặt ngoại lực) 1.7. THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574-1991 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-1991 [3] chia ra 2 trường hợp lệch tâm để tính toán. - Trường hợp lệch tâm lớn: + Điều kiện lệch tâm lớn: khi chiều cao vùng nén x  0h0B (Với 0 = 0.4  0.62 phụ thuộc cường độ tính toán về kéo của cốt thép và mác chịu nén của bê tông nặng) + Cấu kiện được tính toán theo 2 điều kiện: M  RnFbZb + ’aiZ’aif’ai - aiZaifai RnFb + ’aif’ai - aifai – N = 0 Với M là mômen của lực dọc đặt lệch tâm N lấy đối với trục biên, trục này song song với đường thẳng giới hạn vùng nén và đi qua trọng tâm cốt thép chịu kéo xa nhất. Ngoài 2 điều kiện trên thì việc bố trí cốt thép, hình dáng và kích thước hình vùng bê tông chịu nén được xác lập từ điều kiện sau: điểm đặt lực dọc lệch tâm N, điểm đặt hợp lực vùng nén và điểm đặt hợp lực cốt thép vùng kéo phải nằm trên một đường thẳng - Các điểm N, B, A trên hình 1.7 (Giống TCXDVN 5574:2012). Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 13 Chương I: Tổng quan N f ai' h 0B t'i ti 1 ai Zb Z'ai 1 x B Z A fai Trôc biªn Hình 1.7. Sơ đồ tính toán cột chịu nén xiên (TCVN 5574-1991). Trong đó: 0: tương tự khi tính cấu kiện chịu uốn phẳng, được tra bảng phụ thuộc vào mác bê tông và cường độ tính toán về kéo của cốt thép. h0B: khoảng cách từ điểm xa nhất của vùng kéo đến trục biên Zb: khoảng cách từ trọng tâm diện tích vùng bê tông chịu lực nén Fb đến trục biên Zai và Z’ai: khoảng cách từ cốt thép chịu kéo và chịu nén thứ i đến trục biên Ứng suất trong cốt thép chịu kéo ai và trong cốt thép chịu nén ’ai lấy phụ thuộc khoảng cách ti, t’i tính từ trọng tâm của mỗi cốt thép đến đường thẳng giới hạn của vùng nén. Với cốt thép chịu kéo: + Khi ti  0.6(h0B – x) thì ai = Ra + Khi ti  0.6(h0B – x) thì ai = ti Ra 0.6 h0' B  x   Với cốt thép chịu nén: + Khi t’i  0.6x thì ’ai = R’a + Khi t’i  0.6x thì ’ai = t 'i R' a 0.6 x - Trường hợp lệch tâm bé: Cấu kiện chịu nén lệch tâm xiên trường hợp lệch tâm bé với tiết diện có 2 trục đối xứng x và y được tính toán kiểm tra theo điều kiện: N 1 1 1 1   N x N y N0 Trong đó: N: lực dọc tính toán khi tổng hợp tất cả các yếu tố tác động Nx, Ny: khả năng chịu lực của tiết diện khi xét riêng về nén lệch tâm trong phương x và y (nén lệch tâm phẳng) N0: khả năng chịu lực khi nén đúng tâm Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 14 Chương I: Tổng quan 1.8. THEO TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318 Tính toán cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên có thể tiến hành theo 3 quy trình sau: 1.8.1 Tính cột lệch tâm theo một phương với độ lệch tâm tương đương: Độ lệch tâm ex và ey của lực dọc trục được thay thế bằng độ lệch tâm tương đương e0x. Khi đó, cột chịu nén lệch tâm xiên được thiết kế như cột chịu nén lệch tâm 1 phương gồm lực dọc và độ lệch tâm e0x. Muy = Pu.ex và Mux = Pu.ey y §iÓm ®Æt t¶i ey x y ex x Hình 1.11. Xác định các số hạng: cột chịu tải hai trục. - Nếu ex e y  thì cột được thiết kế với lực dọc tính toán Pu và mômen uốn tính toán x y M0y = Pu.e0x, trong đó: e0x = ex + e y y x (*) Giá trị  được xác định như sau: + Nếu Pu  0.4 thì  = f c' Ag   0.5  Pu  f c' Ag   f y  40000   0.6  100000  + Nếu Pu > 0.4 thì  = f c' Ag  1.3  Pu  f c' Ag   f y  40000   0.5  100000  Trong đó: Pu: lực dọc tính toán, lb Mu: mômen uốn tính toán, lb.in ex, ey, e0x: độ lệch tâm của lực dọc, in f’c: độ bền nén của bê tông, psi fy: giới hạn chảy của cốt thép, psi Ag: diện tích của toàn bộ tiết diện, in2 x,y: kích thước các cạnh của tiết diện chữ nhật, in Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 15 Chương I: Tổng quan - Nếu phương trình ex e y  không thoả mãn  các giá trị x và y, ex và ey trong biểu x y thức (*) được thay thế cho nhau tương ứng. Quy trình này chỉ được dùng trong trường hợp tiết diện cột đối xứng theo hai phương và tỷ lệ kích thước của tiết diện x nằm trong khoảng từ 0.52.0. Cốt thép dọc y trong cột bố trí trên cả 4 mặt cột. 1.8.2 Phương pháp đường bao tải trọng: P (a) (b) MÆt ph¼ng Pn Pn My0 §õ¬ng bao t¶i träng M x0 MÆt cong tu¬ng t¸c Pn - Mnx-M ny (c)  My Mx Hình 1.12. Mặt cong tương tác Pn – Mnx – Mny và điểm mômen tính toán Quy trình này dùng phương pháp đường bao tải trọng để tính toán cột chịu nén lệch tâm xiên. Theo đó, mặt phẳng trung gian làm thành một góc  với mặt phẳng POMx, cắt mặt cong tương tác Pn – Mnx – Mny tại đường cong (c). Mặt phẳng  là mặt phẳng phá hoại và (c) là đường phá hoại đối với cột chịu nén đồng thời với mômen uốn.  = arctg M ny ex = arctg ey M nx Đường bao tải trọng là đường tạo thành giao diện giữa mặt phẳng Mnx – Mny tại cao độ Pn và mặt cong tương tác. Khi đó, phương trình tương tác của đường bao tải trọng như sau:  M nx   M nx 0    1  M ny  M  ny 0     2 1 Trong đó: Mnx = Pney (uốn phẳng) và Mnx0 = Mnx khi Mny = 0 (nén lệch tâm phẳng) Mny = Pnex (uốn phẳng) và Mny0 = Mny khi Mnx = 0 (nén lệch tâm phẳng) Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 16 Chương I: Tổng quan Giá trị 1 và 2 phụ thuộc vào kích thước cột, đường kính và sự phân bố cốt thép cột, đặc trưng ứng suất – biến dạng của vật liệu thép và bê tông, chiều dày lớp bê tông bảo vệ, kích cở và loại cốt thép đai. Khi 1 = 2 = , phương trình trên được viết thành:  M nx   M nx 0  M     ny M   ny 0    1   Theo các kết quả nghiên cứu của Bresler, giá trị  = 1.15  1.55 đối với tiết diện chữ nhật, giá trị  càng gần với giá trị thấp thì càng an toàn. 1.8.3 Phương pháp dùng phương trình tương tác Bresler: Độ bền của cột chịu nén lệch tâm xiên có thể tính toán và kiểm tra theo phương trình: 1 1 1 1    Pu Pnx Pny Pn 0 Trong đó: Pu: lực dọc tính toán Pnx: độ bền thiết kế theo lực nén dọc trục tương ứng với độ lệch tâm ex (với ey = 0) Pny: độ bền thiết kế theo lực nén dọc trục tương ứng với độ lệch tâm ey (với ex = 0) Pn0: độ bền thiết kế theo lực nén dọc trục tương ứng với độ lệch tâm ey = 0 và độ lệch tâm ey = 0 Phương trình này cũng tương tự như tính toán đối với cấu kiện lệch tâm bé trong TCVN 5574-1991, và tiêu chuẩn Trung Quốc GB 50010-2002. 1.9. CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA ĐỐI VỚI VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN: - Phải có sự kiểm tra lại đối với chương trình xây dựng mặt biểu đồ tương tác. Trong đề tài luận văn này, đường lối để kiểm tra là cũng xây dựng mặt biểu đồ tương tác nhưng đi theo một hướng khác trong việc định ra các biến để từ đó xác định vùng chịu nén. - Xây dựng sơ đồ khối chương trình tính gần đúng cốt thép để có thể áp dụng trong tính toán thực hành, để từ đó có thể xây dựng được một chương trình máy tính mang tính ứng dụng cao hơn (có thể tính gần đúng cốt thép và sau đó có thể kiểm tra lại cốt thép đã bố trí bằng các biểu đồ tương tác được vẽ ra bởi chương trình máy tính). - Một số đề xuất góp ý về các hệ số hiệu chỉnh trong công thức gần đúng để có thể áp dụng trong thực tế tính toán cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên. Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 17 Chương II: Nghiên cứu cách đọc dữ liệu vào chương trình MATLAB từ kết quả phân tích nội lực của phần mềm ETABS CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁCH ĐỌC DỮ LIỆU VÀO CHƯƠNG TRÌNH MATLAB TỪ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NỘI LỰC CỦA PHẦN MỀM ETABS 2.1 NỘI LỰC ĐỂ TÍNH TOÁN NÉN LỆCH TÂM XIÊN: - Khi tổ hợp nội lực để tính toán thông thường mỗi cột được xét it nhất hai tiết diện, mỗi tiết diện có khoảng 9 trường hợp tính toán, như vậy mỗi cột có ít nhất 18 trường hợp tính toán. Ngoài ra còn có các cặp tổ hợp đặc biệt. - Theo nguyên tắc thiết kế thì tiết diện cần phải đủ khả năng chịu tất cả các cặp nội lực có thể xảy ra.Tuy vậy, khi dùng công thức để tính toán thì khối lượng tính toán tăng lên nhiều. Để giảm nhẹ khối lượng cần tìm cách bỏ bớt một số cặp, chỉ chọn ra một số cặp thuộc loại bất lợp nhất để tính toán. Khi tiết diện đủ khả năng chịu được các cặp thuộc loại bất lợi nhất thì nó đủ khả năng chịu các cặp còn lại. - Việc chọn bao nhiêu cặp để tính toán không có quy định cụ thể, có thể là 2,3,4 hoặc nhiều hơn. Nói chung dùng càng nhiều cặp để tính toán thì độ tin cậy càng cao. 2.2 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ ĐỌC NỘI LỰC VÀO ETABS.  Tìm hiểu ngôn ngữ: Sử dựng các lênh hay nhóm lệnh để tiến hành đọc dữ liệu từ etabs mà mathlab.  Lệnh load: a. Chức năng: nạp file từ đĩa vào vùng làm việc b. Câu lệnh: load filename c. Giải thích: tập tin phải có dạng ma trận có nghĩ là số cột của hàng dưới phải bằng của hàng trên. Kết quả ta được một ma trận có số cột và số hàng chính là số cột và số hàng của tập tin văn bản trên  Lệnh Size: a. Chức năng: Cho biết số dồng và số cột của ma trận b. Cú pháp: d = size (x) [m,n] = size (x) m = size (x,1) n = size (x,2) c. Giải thích: x: tên miền d: tên vectơ có 2 phần tử, phần tử thứ nhất là số dòng , phần tử còn lại là số cột. m,n: biến m chứa số dòng, biến n chứa số cột Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 18 Chương II: Nghiên cứu cách đọc dữ liệu vào chương trình MATLAB từ kết quả phân tích nội lực của phần mềm ETABS  Lệnh For a. Chức nắng: Dùng để thực hiện 1 công việc cần lặp đi lặp lại theo một quy luật với số bước lặp xác định trước b. Cú pháp: For biến điều khiển=giá trị ban đầu:giá trị cuối, Thực hiện công việc; End c. Giải thích: Công việc chính của các câu lệnh cần thi hành, có thể có nhiều lệnh, kết thúc tệnh phải có dầu ‘;’  Lệnh IF… ELSEIF…ELSE: a. Cộng dụng: thực hiện lệnh thỏa điều kiện b. Cú pháp: if biểu thức luận lý 1 Thực hiện công việc 1; Elseif biểu thức luận lý 2 Thực hiện công việc 2 Else Thực hiện công việc 3; End c. Giải thích: Khi biểu thức luận lý 1 đúng thì thực hiện công việc 1 tương tự cho biểu thức 2. Nếu 2 biểu thức sai thì thực hiên công việc sau lệnh else Biểu thức luân lý là các phép so sánh ==, , = công việc chính là các lệnh cần thi hành, có thể có nhiều lệnh, kết thúc lệnh phai có dấu ‘;’  Sử dụng cấu trúc Handles: a. Chức năng: là một cấu trúc mà các trường của nó chính là các handle của các điều khiển trong GUIDE. Chúng ta vẫn dùng cấu trúc này để thiết lập các thuộc tính của các điều khiển trong GUI.  Lệnh Xlsread: a. Chức năng: Đọc file dữ liệu có đuôi ‘.xls, .xlsx’. b. Cú pháp: xlsread(C,'Column Forces','A3:N100000') c. Giải thích: c: đường dần ‘colum forces’: tên của sheet cần load 'A3:N100000': vùng dũ liệu trong sheet load - Và sử dụng một số lệnh cơ bản khác như: Abs, mod, max để tiến hành lọc và sử lý số liệu. Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 19 Chương II: Nghiên cứu cách đọc dữ liệu vào chương trình MATLAB từ kết quả phân tích nội lực của phần mềm ETABS - Sơ đồ quá trình đọc và xuất dữ liệu từ Etabs vào Mathlab:  CODE CHƯƠNG TRÌNH: - [NL,DD] = uigetfile('*.xlsx;*xls');% Load nội lực từ file - excel C=fullfile(DD,NL);%lấy đường dẫn và tên file gán vào biến C handles.unit_NL=xlsread(C,'Column Forces','A3:N100000') % Lưu vào Handles guidata(hObject,handles) %luu vào thu mục chung set(handles.C,'string',C);%hiển thị đường dẫn trên giao diện Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 20 Chương III: Nghiên cứu cách tổ hợp nội lực cột tự động theo tiêu chuẩn hiện hành. CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU CÁCH TỔ HỢP NỘI LỰC CỘT TỰ ĐỘNG THEO TIÊU CHUẨN HIỆN HÀNH. 3.1 CÁCH TỔ HỢP NỘI LỰC KHUNG THEO TIÊU CHUẨN: - Nội lực để tính tóan nén lệch tâm xiên được lấy từ kết quả tổ hợp tải trọng, trong đó cần chú ý đến các bộ ba nội lực (N, Mx, My) sau:  Nmax và Mx, My tương ứng  Mxmax và N, My tương ứng  Mymax và N, Mx tương ứng  Mx&My đều lớn và N tương ứng  Có độ lệch tâm e1x = M Mx hoặc e2x = y lớn. N N - Trong mỗi bộ ba nội lực, cần xét đến độ lệch tâm ngẫu nhiên ea theo mỗi phương và ảnh hưởng uốn dọc theo từng phương. Hệ số uốn dọc theo từng phương i được tính theo công thức sau: 1 i = 1 - Với vật liệu đàn hồi, Ncri =  2 EJ i loi2 N N cri ; . Với bê tông cốt thép , Ncr tính theo công thức thực nghiệm. - Sơ đồ nội lực tính tính toán được đưa về thành lực N đặt tại điểm D có toạ độ là xeox và yeoy (Hình 1.2). Điểm E có thể nằm bên trong hoặc bên ngoài tiết diện, ở góc phần tư nào là phụ thuộc vào chiều tác dụng của Mx và My. - Sau khi xét độ lệch tâm ngẫu nhiên và uốn dọc thì mômen tác dụng theo 2 phương được tăng lên thành M x* và M *y : M x* = Nxeox ; M *y = Nyeoy . Cx C Cx  x e o x y  y e o y E y x C  x e o x y  y e o y x E y Hình 1.2. Sơ đồ nội lực với độ lệch tâm Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 21 Chương III: Nghiên cứu cách tổ hợp nội lực cột tự động theo tiêu chuẩn hiện hành. - Tổ hợp nội lực cho cột khung không gian cần xét đến các trường hợp sau:  Nmax và Mx, My tương ứng  Mxmax và N, My tương ứng  Mymax và N, Mx tương ứng - Trong quá trình tính toán nội lực cần quy định dấu của Mx,My; khi tổ hợp cần chú ý đến dấu, Tuy vậy cột khung không gian thường được bố trí cốt thép đối xứng do đó khi tổ hợp chỉ cần tìm Mxmax và Mymax là những mômen lớn nhất về giá trị tuyệt đối mà không cần tìm giá trị lớn nhất của M dương và M âm. Nếu có dự kiến đặt cốt thép không đối xứng thì bắt buộc phải tổ hợp để tìm được các bộ ba nội lực với Mx, My có giá trị dương lớn nhất và giá trị âm nhỏ nhất 3.2 LẬP TRÌNH CÁCH TỔ HỢP NỘI LỰC CỘT TỰ ĐÔNG: - Sơ đồ quá trình tổ hợp nội lực trong Mathlab: Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 22 Chương III: Nghiên cứu cách tổ hợp nội lực cột tự động theo tiêu chuẩn hiện hành.  Code chương trình: - data=handles.unit_NL l=size(data,1) % Gán dữ liệu vào handles % Đọc kích thước file load vào for k=1:l for n=2:1:k+1 if mod(data(n,2),data(k,2))~=0,break,end %Tìm số trường hợp cột A(k)=data(k,2); % Số trường hợp tổ hơp cho một cột break end end t=size(A,2); %Đọc kích thước số trường hợp z=l/t; %Tất cả số cột của dự án for j=1:1:z h=((t*(j-1)+1):t*j); G=data(h,1); % Tến tầng F=data(h,3); %Tên Cột C=data(h,6); %Lực P D=data(h,10);%Mômen M2 E=data(h,11); %Mômen M3 C_x0=data(h,12); %Chiều rộng Cx C_y0=data(h,13); %Chiều cao Cy L1=data(h,14); %Chiều cao cột M=[C D E C_x0 C_y0 L1 G F]; % Ma trận M M=abs(M); Pmax(j)=max(abs(C)); % Giá trị Pmmax Mxmax(j)=max(abs(D)); %Giá trị Mxmax Mymax(j)=max(abs(E)); % Giá trị Mymax for x=1:1:t %Duyệt tìm Cx,Cy,L,Tầng,Tên cột từ Pmax,Mxmax,Mymax if M(x,1)==Pmax(j) Mx(j)=M(x,2); My(j)=M(x,3); Cx(j)=M(x,4); Cy(j)=M(x,5); L2(j)=M(x,6); G1(j)=M(x,7); F1(j)=M(x,8); Pmax=Pmax(:); Mx=Mx(:); My=My(:); Cx=Cx(:); Cy=Cy(:); L2=L2(:); G1=G1(:); Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 23 Chương III: Nghiên cứu cách tổ hợp nội lực cột tự động theo tiêu chuẩn hiện hành. - F1=F1(:); end if M(x,2)==Mxmax(j) Px1(j)=M(x,1); My1(j)=M(x,3); Cx1(j)=M(x,4); Cy1(j)=M(x,5); L3(j)=M(x,6); Mxmax=Mxmax(:); Px1=Px1(:); My1=My1(:); Cx1=Cx1(:); Cy1=Cy1(:); L3=L3(:); end if M(x,3)==Mymax(j) Px2(j)=M(x,1); Mx2(j)=M(x,2); Cx2(j)=M(x,4); Cy2(j)=M(x,5); L4(j)=M(x,6); Mymax=Mymax(:); Px2=Px2(:); Mx2=Mx2(:); Cx2=Cx2(:); Cy2=Cy2(:); L4=L4(:); end end end Tohop1=[Pmax Mx My Cx Cy L2 Px1 Mxmax My1 Cx1 Cy1 L3 Px2 Mx2 Mymax Cx2 Cy2 L4] % Tổ hơp nội lực lấy ra Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 24 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ CỐT THÉP CỘT 4.1. CÔNG THỨC GẦN ĐÚNG TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN: Phương pháp gần đúng dựa trên việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép. Nguyên tắc của phương pháp này được trình bày trong tiêu chuẩn thiết kế của nước Anh BS:8110 và của Mỹ ACI:318, dựa vào nguyên tắc đó để lập ra các công thức và điều kiện tính toán phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 5574:2012. Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy. Điều kiện để áp dụng phương pháp gần đúng là: C 0.5 x 2, cốt thép được đặt theo chu vi, phân bố đều hoặc mật độ cốt thép trên Cy cạnh b có thể lớn hơn. Tiết diện chịu lực nén N, moment uốn Mx, My, độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay. Sau khi xét uốn dọc theo hai phương, tính được hệ số x, y. Moment đã gia tăng Mx1; My1. Mx1= ye0yN ; My1= xe0xN Tùy theo tương quan giữa hai giá trị Mx1, My1 với kích thước các cạnh mà đưa về một trong hai mô hình tính toán (theo phương x hoặc y). Điều kiện và ký hiệu theo bảng sau: Mô hình Theo phương Mx Theo phương My Điều kiện M x1 M y1 > Cx Cy Ký hiệu h=Cy; b=Cx M1= Mx1; M2= My1 ea= eax+0.2eay M y1 Cx > M x1 Cy h= Cx; b= Cy M1= My1; M2= Mx1 ea= eay+0.2eax Giả thiết chiều dày lớp đệm a, tính h0= h–a; Z = h–2a; chuẩn bị các số liệu Rb; Rs; Rs’; R như đối với trường hợp nén lệch tâm phẳng. Tiến hành tính toán theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng: x1 = N Rbb Hệ số chuyển đổi m0 Khi: x1  h thì m0 = 1 – 0, 6 x h Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 25 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột x1 > h thì m0 = 0.4 Tính mômen tương đương (đổi nén lệch tâm xiên ra nén lệch tâm phẳng) M= M1+ m0M2 h b Độ lệch tâm: M ; e0= e1+ea N e1 = h 2 e= e0+ – a Tính toán độ mảnh theo hai phương:  x= l l0 x ;  y= 0 y iy ix = max(x;y) Dựa vào độ lệch tâm e0 và giá trị x1 để phân biệt các trường hợp tính toán. a) Trường hợp 1: Nén lệch tâm rất bé khi  = e0  0.3, tính toán gần như nén đúng tâm. h0 Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm  e = 1 (0.5   )(2   ) Hệ số uốn dọc phụ thêm khi xét nén đúng tâm: e =  + (1   ) 0.3 Khi   14 lấy  = 1 Khi 14 <  < 104 lấy  theo công thức sau:  = 1.028 – 0.00002882 – 0.0016 Diện tích toàn bộ cốt thép dọc As: Ast  N  Rb bh e Rs  Rb Cốt thép được chọn đặt đều theo chu vi (mật độ cốt thép trên cạnh b có thể lớn hơn). b) Trường hợp 2: Khi x1> Rh, tính toán theo trường hợp nén lệch tâm bé. Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 26 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột Ta phải lập chương trình để xác định chiều cao vùng nén x. Từ 2 điều kiện cân bằng, kết hợp với phương trình tính s đối với bê tông có cấp độ bền  B30, cốt thép Rs  365 MPa, ta có phương trình bậc 3 xác định x. Với mức độ gần đúng, có thể tính x theo công thức (2-10) được viết lại như sau: = + 1− 1 + 50 = ℎ ℎ Diện tích cốt thép As tính theo công thức: x Ne  Rb bx(h0  ) 2 Ast= kRsc z Hệ số k < 0.5 là hệ số xét đến vấn đề đặt cốt thép phân bố theo chu vi cho toàn bộ tiết diện. Quy định lấy k=0.4. c) Trường hợp 3: Khi x1  Rh0, tính toán theo trường hợp nén lệch tâm lớn. Khi 2a’  x1  Rh0, lấy x = x1 và tính As theo công thức sau: Ast = x  Ne  Rb bx h0   2  kRsc Z Trường hợp Rs = Rsc, dùng công thức: Ast= N (e  0.5 x1  h0 ) kRs Z Khi xảy ra x1 < 2a’, giả thiết để tính x1 là không đúng, không thể dùng giá trị x1, sử dụng công thức: Ast = Ne' N (e  Z )  kRs Z kRs Z Cốt thép được đặt theo chu vi, trong đó cốt thép đặt theo cạnh b có mật độ lớn hơn hoặc bằng mật độ theo cạnh h. Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 27 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột 4.2. VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CỐT THÉP LỆCH TÂM XIÊN: a. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN: Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 28 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 29 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột  CODE CHƯƠNG LỆCH TÂM XIÊN TRÌNH: - Rb=str2double(get(handles.Rb1,'string'));%Cấp độ bền BT Rs=str2double(get(handles.Rs1,'string'));%Cường độ thép Rsc=str2double(get(handles.Rsc1,'string'));% Cường độ thép Eb=str2double(get(handles.Eb1,'string'));%Modul đàn hồi BT csi=str2double(get(handles.csi1,'string'));% Csi a=str2double(get(handles.a1,'string'));%Lớp bảo vệ BT v=size(Tohop1,1)%Số trường hợp tính toán for i=1:1:v; M_x(i)=Tohop1(i,2);%Momen theo phương x M_y(i)=Tohop1(i,3);%Momen theo phuong y N(i)=Tohop1(i,1);%Lực dọc C_x(i)=Tohop1(i,4);%Chiều rộng C_y(i)=Tohop1(i,5);%Chiều cao L(i)=Tohop1(i,6);%chiều dài cột l0_x=L(i)*0.7;%chiều dài tính toán theo phương x landa_x=l0_x/(0.288*C_x(i)); Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Thanh Cao Sinh viên: Nguyễn Đức Phương Đề tài tốt nghiệp Trang 30 Chương IV: Xây dựng chương trình thiết kế cốt thép cột - l0_y=L(i)*0.7;%Chiều dài tính toán theo phương y landa_y=l0_y/(0.288*C_y(i)); e01_x=M_x(i)/N(i);% Độ lệch tâm tĩnh học theo phương x e_ax=max(L(i)/600,C_x(i)/30);%Độ lêch tâm ngẫu nhiên theo phương x e0_x=max(e01_x,e_ax);%Giá trị lệch tâm ban đầu e01_y=M_y(i)/N(i);% Độ lệch tâm tĩnh học theo phương y e_ay=max(L(i)/600,C_y(i)/30);% Độ lêch tâm ngẫu nhiên theo phương y e0_y=max(e01_y,e_ay);% Độ lệch tâm ban đầu if landa_x>28 zeta_x=(0.2*e0_x+1.05*C_x(i))/(1.5*e0_x+C_x(i)); I=(C_y(i)*C_x(i)^3)/12;%Momen quán tính theo phương x N_cr=(2.5*zeta_x*Eb*10^3*I)/(l0_x^2);%Lực nén tới hạn x nx=1/(1-N(i)/N_cr);%Độ mảnh elseif landa_x28 zeta_y=(0.2*e0_y+1.05*C_y(i))/(1.5*e0_y+C_y(i)); I=(C_x(i)*C_y(i)^3)/12;% Momen quán tính theo phương x N_cr=(2.5*zeta_y*Eb*10^3*I)/(l0_y^2);% Lực nén tới hạn x ny=1/(1-N(i)/N_cr); % Độ mảnh theo phương y elseif landa_yM1_y/C_y(i) h=C_x(i);%Chiều cao b=C_y(i);%Chiều rộng M1=M1_x;%Momen theo phương x M2=M1_y;%Momen theo phương y e_a=e_ax+0.2*e_ay;%Độ lệch tâm ngẫu nhiên else M1_x/C_x(i)[...]... bộ v ngc li Khi chuyn nh vy thỡ giỏ tr lc dc ti hn m tit din chu c Ngh thay i theo. ( Tham kho Tớnh Toỏn Tit Din Ct Bờ Tụng Ct Thộp ca GS.Nguyn ỡnh Cng ) Giỏo viờn hng dn: Ths Lờ Thanh Cao Sinh viờn: Nguyn c Phng ti tt nghip Trang 11 Chng I: Tng quan 1.6 THEO TIấU CHUN VIT NAM TCXDVN 5574: 2012 Theo tiờu chun TCXDVN 5574: 2012 [2], vic tớnh toỏn tit din tng quỏt cn kim tra t iu kin: M (RbSb - siSsi)... trong trng hp tng quỏt tớnh toỏn tit din theo bn (Trong ú: I-I: l mt phng song song vi mt phng tỏc dng ca mụmen un, hoc mt phng i qua im t ca lc dc v hp ca cỏc ni lc kộo, nộn A: im t hp lc trong ct thộp chu nộn v trong bờ tụng vựng chu nộn B: im t ca hp lc trong ct thộp chu kộo C: im t ngoi lc) 1.7 THEO TIấU CHUN VIT NAM TCVN 5574- 1991 Tiờu chun Vit Nam TCVN 5574- 1991 [3] chia ra 2 trng hp lch tõm... tớnh x theo cụng thc (2-10) c vit li nh sau: = + 1 1 + 50 = Din tớch ct thộp As tớnh theo cụng thc: x Ne Rb bx(h0 ) 2 Ast= kRsc z H s k < 0.5 l h s xột n vn t ct thộp phõn b theo chu vi cho ton b tit din Quy nh ly k=0.4 c) Trng hp 3: Khi x1 Rh0, tớnh toỏn theo trng hp nộn lch tõm ln Khi 2a x1 Rh0, ly x = x1 v tớnh As theo cụng thc sau: Ast = x Ne Rb bx h0 2 kRsc Z Trng hp Rs = Rsc, dựng. .. callback thc thi nhng lnh cha trong nú - Chỳng ta nờn s dng chc nng HELP ca Matlab tỡm hiu them tt c cỏch hm thc thi trong GUI, cỏch to v thao tỏc vi GUI 5.2 BT U THAO TC VI GUI: õy l phiờn bn Matlab R2010B, cỏc phiờn bn khỏc cng cú th thao tỏc tng t I KHI NG GUI - Thc hin khi ng Matlab n GUI theo hỡnh sau: + Khi ng Matlab t biu tng Matlab trờn mn hỡnh desktop + Trong ca s Comment Windowns gừ lnh guide... toỏn phự hp vi tiờu chun Vit Nam TCXDVN 5574: 2012 Xột tit din cú cnh Cx, Cy iu kin ỏp dng phng phỏp gn ỳng l: C 0.5 x 2, ct thộp c t theo chu vi, phõn b u hoc mt ct thộp trờn Cy cnh b cú th ln hn Tit din chu lc nộn N, moment un Mx, My, lch tõm ngu nhiờn eax, eay Sau khi xột un dc theo hai phng, tớnh c h s x, y Moment ó gia tng Mx1; My1 Mx1= ye0yN ; My1= xe0xN Tựy theo tng quan gia hai giỏ tr Mx1, My1... trong hai mụ hỡnh tớnh toỏn (theo phng x hoc y) iu kin v ký hiu theo bng sau: Mụ hỡnh Theo phng Mx Theo phng My iu kin M x1 M y1 > Cx Cy Ký hiu h=Cy; b=Cx M1= Mx1; M2= My1 ea= eax+0.2eay M y1 Cx > M x1 Cy h= Cx; b= Cy M1= My1; M2= Mx1 ea= eay+0.2eax Gi thit chiu dy lp m a, tớnh h0= ha; Z = h2a; chun b cỏc s liu Rb; Rs; Rs; R nh i vi trng hp nộn lch tõm phng Tin hnh tớnh toỏn theo trng hp t ct thộp i xng:... 1 Theo cỏc kt qu nghiờn cu ca Bresler, giỏ tr = 1.15 1.55 i vi tit din ch nht, giỏ tr cng gn vi giỏ tr thp thỡ cng an ton 1.8.3 Phng phỏp dựng phng trỡnh tng tỏc Bresler: bn ca ct chu nộn lch tõm xiờn cú th tớnh toỏn v kim tra theo phng trỡnh: 1 1 1 1 Pu Pnx Pny Pn 0 Trong ú: Pu: lc dc tớnh toỏn Pnx: bn thit k theo lc nộn dc trc tng ng vi lch tõm ex (vi ey = 0) Pny: bn thit k theo lc... lch tõm tnh hc theo phng x e_ax=max(L(i)/600,C_x(i)/30);% lờch tõm ngu nhiờn theo phng x e0_x=max(e01_x,e_ax);%Giỏ tr lch tõm ban u e01_y=M_y(i)/N(i);% lch tõm tnh hc theo phng y e_ay=max(L(i)/600,C_y(i)/30);% lờch tõm ngu nhiờn theo phng y e0_y=max(e01_y,e_ay);% lch tõm ban u if landa_x>28 zeta_x=(0.2*e0_x+1.05*C_x(i))/(1.5*e0_x+C_x(i)); I=(C_y(i)*C_x(i)^3)/12;%Momen quỏn tớnh theo phng x N_cr=(2.5*zeta_x*Eb*10^3*I)/(l0_x^2);%Lc... zeta_y=(0.2*e0_y+1.05*C_y(i))/(1.5*e0_y+C_y(i)); I=(C_x(i)*C_y(i)^3)/12;% Momen quỏn tớnh theo phng x N_cr=(2.5*zeta_y*Eb*10^3*I)/(l0_y^2);% Lc nộn ti hn x ny=1/(1-N(i)/N_cr); % mnh theo phng y elseif landa_yM1_y/C_y(i) h=C_x(i);%Chiu cao b=C_y(i);%Chiu rng M1=M1_x;%Momen theo phng x M2=M1_y;%Momen theo phng y e_a=e_ax+0.2*e_ay;% lch tõm ngu nhiờn else M1_x/C_x(i) ... V O TO TRNG I HC NHA TRANG NGUYN C PHNG NG DNG MATLAB XY DNG MT S CHNG TRèNH TNH TON KT CU Bấ TễNG CT THẫP (BTCT) THEO TCVN 5574- 2012 CHUYấN NGNH: XY DNG DN DNG V CễNG NGHIP M S: KHO... Cỏc trng hp tớnh toỏn nộn lch tõm 10 1.6 Theo tiờu chun Vit Nam TCXDVN 5574: 2012 11 1.7 Theo tiờu chun Vit Nam 5574- 1991 12 1.8 Theo tiờu chun M ACI 318-99 14 1.9 Cỏc yờu... nhiờn ea theo mi phng v nh hng un dc theo tng phng H s un dc theo tng phng i c tớnh theo cụng thc sau: i = N N thi ; Vi vt liu n hi, Nthi = EJ i loi2 Vi bờ tụng ct thộp , Nth tớnh theo cụng