Từ công trình thực tế, với các cấu kiện có kích thước hình học và các liên kết phức tạp, để tính toán nội lực các cấu kiện chịu lực thì việc đầu tiên kỹ sư thiết kế phải làm là lựa chọn sơ đồ tính, sơ đồ tính để đơn giản hóa các cấu kiện thực tế thành các phần tử cơ bản mà các nhà khoa học đã giả thiết và đưa ra các lý thuyết giải bài toán nội lực và kiểm tra khả năng chịu lực trong các sách chuyên ngành kỹ thuật ( sức bền vật liệu, cơ kết cấu...).

Trước kia kỹ sư phải tính tay nội lực các sơ đồ kết cấu đòi hỏi kỹ sư phải vận dụng đúng lý thuyết và cần rất nhiều thời gian để giải bài toán, ngày nay có máy tính và các phần mềm phân tích kết cấu rất mạnh từ các công ty nổi tiếng trên thế giới ( như phần mềm Sap2000, Etabs của CSI ) thì việc giải nội lực các sơ đồ kết cấu từ đơn giản đến phức tạp trở nên dễ dàng và nhanh chóng. Điều đó không chỉ giúp cho kỹ sư tự tin thiết kế nhiều công trình lớn mà còn giúp kỹ sư nghiên cứu, thử nghiệm, kiệm định các giải pháp và sơ đồ kết cấu để tạo ra các sản phẩm ứng dụng vào thực tế như sàn rỗng, sàn lắp ghép, nhà lắp ghép...

Quay trở lại câu chuyện, tại sao nhà xưởng có tiết diện chân cột thì bé mà đỉnh to thì đa số kỹ sư sẽ lựa chọn sơ đồ tính có chân cột liên kết khớp trong các phần mềm phân tích kết cấu như Sap2000, Etabs...

Nguyên nhân là khi lựa chọn giải pháp sơ đồ này thì nội lực khung sẽ dồn lên trên lớn hơn so với lựa chọn sơ đồ có chân cột là liên kết ngàm, điều đó giúp tăng hệ số an toàn hơn cho khung thép.

Điều nguy hiểm mà ít kỹ sư quan tâm đó chính là tiết diện chân cột trong sơ đồ lý tưởng sẽ có nội lực nhỏ ( Mô men uốn = 0 ), khi đó tiết diện chân cột có thể để rất nhỏ vẫn thỏa mãn, nhưng thực tế công trình có kích thước hình học và bố trí liên kết chân cột có bản bích vuông góc với trục cấu kiện và ốp thẳng với cấu kiện bê tông phía dưới thì tại vùng liên kết này để xoay lý tưởng như trong mô hình là không thể, tức là thực tế tại chân cột vẫn có Mô men uốn, mô men này phụ thuộc rất nhiều vào độ cứng tiết diện tại vị trí chân cột và đỉnh cột. Nếu tiết diện chân cột để quá nhỏ mặc dù tính toán trong sơ đồ khớp lý tưởng kiểm tra cột vẫn đảm bảo chịu lực, tuy nhiên trong thực tế chân cột liên kết loại đàn hồi, tức là sẽ có mô men uốn, ví dụ nếu để liên kết đó là ngàm ( cứng ) thì tại đó có mô men uốn, nếu mô men này lớn thì tiết diện chân cột có thể không đảm bảo chịu lực ( ví dụ ảnh kiểm tra bên dưới ).














Trong ví dụ trên, khi chân cột khai báo liên kết ngàm, tại đó M = 66 Tm do đó chân cột có tiết diện H500x200x8x12 không đảm bảo chịu lực ( vượt 18% ), trường hợp chân cột liên kết khớp tại đó M = 0 vì vậy cột đảm bảo khả năng chịu lực.
Tuy nhiên thực tế liên kết chân cột với móng là liên kết đàn hồi thì mô men chân cột sẽ nhỏ hơn chút so với trường hợp khai báo liên kết ngàm. Việc khai báo liên kết đàn hồi đối với kỹ sư còn nhiều mới mẻ và cần nhiều thời gian nghiên cứu, kiểm nghiệm trong tương lai.

Trong mô hình Sap2000, Etabs cho phép khai báo liên kết đàn hồi và phải nhập các thông số về hệ số độ cứng của liên kết đàn hồi. Việc tính hệ số này khá phức tạp, mặc dù tiêu chuẩn Việt Nam có hướng dẫn trong phụ lực G.4 nhưng kỹ sư chưa thể tự tin vận dụng.

Nếu các bạn chưa có file Excel tính toán kiểm tra kết cấu thép theo tiêu chuẩn mới nhất TCVN 5575-2024 thì có thể tải file Excel tham khảo của HatteSale nhé. Link tải ở bên dưới.



Cảm ơn các bạn đã theo dõi và chia sẻ bài viết này nếu thấy có ích cho cộng đồng xây dựng Việt Nam.