Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
1
Phần 4
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÊ TÔNG
CỐT THÉP

Sau khi xây dựng xong mô hình và tính toán, có thể lấy các cấu kiện bê tông cốt thép tại
công trình kết cấu đã tính toán nội lực để thiết kế cốt thép hoặc thiết kế cốt thép cho từng cấu
kiện độc lập, không liên quan đến kết quả tính toán nói trên.

Như đã giới thiệu tại phần “ Giới thiệu tổng quát”, Robot Structural Analysis
Professional có các mô đun tính toán thiết kế độc lập như vỏ, sàn, vách cứng, khung thép,
khung BTCT, v.v Tuy nhiên một công trình kiến trúc, nhà xưởng hoặc cầu đường là kết hợp
các mô đun.

Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép gồm hai việc chính là tính toán và cấu tạo.
Quy trình thường theo bảy bước như sau:
1. Bước 1: Mô tả, giới thiệu kết cấu.
• Trình bày về vị trí, nhiệm vụ, đặc điểm của kết cấu, lựa chọn phương án, thể hiện
mặt bằng kết cấu, hình dáng và các kích thước cơ bản của kết cấu.
2. Bước 2: Chọn sơ bộ kích thước các bộ phận.
• Sơ bộ chọn các kích thước của các bộ phận chính như chiều dày bản sàn, chiều dày
tường, kích thước dầm, cột…
• Chọn vật liệu như chọn loại bê tông, cấp độ bền của bê tông, nhóm cốt thép, loại
cốt thép… căn cứ vào đặc điểm kết cấu, khả năng cung cấp vật liệu, khả năng thi
công.
3. Bước 3: Lập sơ đồ tính toán.
• Trong bước này kết cấu thực được mô hình thành các sơ đồ tính. Các liên kết thực
tế được chuyển thành các liên kết lý thuyết. Các liên kết lý thuyết phải lựa chọn
hợp lý trên cơ sở phân tích khả năng ngăn cản chuyển vị của nó.

• Trình đơn: Tools  Job Preferences hoặc Tools  Units and Formats.
• Thanh công cụ:
.
2. Hộp thoại hiện ra để thực hiện công việc.

Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
3
3. Tại dòng đầu tiên, đặt tên tiêu chuẩn mới là BTCT-VN.

4. Nhấn chuột vào mục Units and Formats, nội dung hộp thoại trở thành như hình dưới.
5. Zero format: độ chính xác (số chữ số tập phân). Xóa số cũ và gõ số mới nếu cần.
6. Default units: các đơn vị mặc định. Ở Việt Nam, chúng ta chọn Metric.

7. Hộp thoại tiếp theo hiện ra để khẳng định. Nhấn Yes, toàn bộ các đơn vị chuyển về hệ
mét.

Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
4
8. Nhấn vào dấu + tại Units and Formats, các thông số đ o lường hiện ra. Nhấn vào tên
mục thấy các loại thông số hiện ra với các đơn vị hệ mét. Có thể để nguyên hoặc thay
đổi. Ví dụ đại lượng lực tác dụng có các đơn vị như hình dưới.

IV.1.2 Thiết lập cơ sở dữ liệu – Databases
Để chọn vật liệu phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam, chúng ta phải thiết lập cơ sở dữ liệu
phù hợp. Hiện nay chúng ta đang dùng các tiêu chuẩn dựa theo tiêu chuẩn Nga nên chúng ta
đưa tệp cơ sở dữ liệu vào như trình bày dưới đây.
1. Tại hộp thoại Job Preferences nhấn mục Databases, hộp thoại có các thông số mặc
định như hình dưới.

dự án (chuyển sang ô bên phải).
5. Nhấn nút Set as Current để lấy làm tiêu chuẩn hiện hành.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
7

6. Nhấn OK trở lại hộp thoại trước. Nhấn mũi tên
tại các ô tương ứng để chọn mã tiêu
chuẩn như hình dưới.
• Steel/aluminum structures: kết cấu thép/nhôm, chọn SNiP II 23-81.
• Steel connection: thép nối góc.
• RC structures: kết cấu bê tông cốt thép, chọn SNiP 2.03.01-84.
• Timer structures : kết cấu gỗ.
• Geotecnical: địa kỹ thuật.

IV.1.4 Kết thúc tạo tiêu chuẩn
1. Sau khi đã tạo xong các thiết lập cần thiết, nhấn OK, kết thúc lệnh.
2. Các tiêu chuẩn này được tồn tại, có thể sử dụng cho các dự án khác.
3. Khi tạo dự án mới, ra lệnh Job Preferences.
4. Nhấn chọn tiêu chuẩn cần dùng.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
8

5. Nhấn OK, kết thúc lệnh.
IV.2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHO TOÀN BỘ CÁC CẤU
KIỆN TRONG CÔNG TRÌNH
Việc xây dựng công trình và đặt tải và tính toán đã được giới thiệu tại các phần trước. Tại
đây chúng ta lấy mô hình đã dựng và tính toán kết cấu để tính toán bê tông cốt thép.
Đối với các cấu kiện trong công trình có hai phần tính toán:


Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
10
2. Buckling with respect to Y axis: biến dạng cong dọc theo trục Y gồm có:
• Member length ly: độ dài của cấu kiện ly. Chọn một trong các phương án cho độ
dài:
o  in axis: trên trục.
o  real: giá trị thực. Cho giá trị tại ô bên cạnh.
o  coeff.: cho hệ số so với độ dài L
0
. Gõ số tại ô bên cạnh.
• Bukling length coefficient: hệ số độ dài bị uốn. Có hai cách cho giá trị:
o Gõ giá trị khác tại Ky.
o Nhấn nút , bảng các giá trị theo hình ảnh hiện ra.

3. Buckling with respect to Z axis: biến dạng cong dọc theo trục Z, tương tự như trục Y.
4. Maximum node displacement: chuyển vị tối đa của nút. Các giá trị mặc định.
5. Additional setting: các thiết lập thêm.
• Đối với qui phạm SNiP 2.03.01-84, nút này không kích hoạt.
• Đối với các qui phạm khác ví dụ ACI 318-08, nút này kích hoạt.
• Nhấn nút này, hộp thoại hiện ra để đặt thiết lập thêm.

• Moment Magnification: khuyếch đại mô men. Chọn một trong các phương án
và cho giá trị.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
11
o  Magnifers: hệ số khuyếch đại.
o  Design forces to critical forces ratio: tỷ số lực thiết kế và lực giới hạn. Gõ

•  according to structure geometry: theo kích thước của mô hình kết cấu. Nếu
chọn phương án này, các giá trị trên không kích hoạt.
5. Admissible deflection: độ lệch cho phép. Xác định độ lệch lớn nhất được tính theo qui
phạm đã chọn.
• Có đánh dấu, chọn một trong các phương án:
o  Absolute: cho giá trị tuyệt đối tại ô f =.
o  Relattive: cho giá trị bằng số phần của độ dài dầm. Cho giá trị tại f = L/ giá
trị trong ô.

• Trong qui phạm SNiP 2.03.01-84 không kích hoạt thông số này.

Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
13
6.  T beam (slab considered): có đánh dấu, dầm có tiết diện chữ T gồm các thông số:
• Maximum slab widths: bề rộng lớn nhất của các cánh dầm. Có 2 phương án cho
bề rộng cánh:
o  b1=: cho giá trị b1 và b2 tính bằng m. Hai giá trị này có thể bằng nhau hoặc
khác nhau (hình dưới bên trái).
o  b1,2=: cho giá trị b1và b2 bằng nhau và bằng một số nhân với bề dầy cánh.
Cho hệ số tại ô nhập liệu (hình dưới bên trái).

•  Simple bending, N=0: có đánh dấu, uốn đơn.
• Hình dưới minh họa các lực và mô men giảm tải tại trọng tâm của tiết diện dầm
chữ T có tấm sàn bên trên. IV.2.1.2 Khởi động chương trình tính toán cốt thép yêu cầu
cho cột và dầm trong kết cấu
1. Ra lệnh bằng một trong các cách sau:

thoại tiếp theo hiện ra (hình dưới bên phải).
2. Có thể thay đổi các giá trị tại đây. Các thông số được trình bày tại phần “Tạo thiết lập
tính toán BTCT” bên dưới.

3. Có thể tạo thiết lập mới như trình bầy dưới đây.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
16
IV.2.1.5 Tạo thiết lập tính toán BTCT mới
1. Tại hộp thoại Calculation Parameters, nhấn nút .

2. Hộp thoại như trên hiện ra. Mỗi qui phạm có các thông số khác nhau. Tôi trình bày theo
qui phạm SNiP 2.03.01-84 và ACI 318-08 thành hai mục nhỏ dưới đây. Tất nhiên,
chúng ta chỉ được chọn một trong các qui phạm để thiết kế.
IV.2.1.5.1 Thiết lập theo qui phạm SNiP 2.03.01-84

1. Parameter set: tên thiết lập, mặc định là set1, có thể gõ tê n khác ví dụ TCVN-95
như hình dưới.

Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
17
2. General: thông số chung gồm:
• Concete: bê tông, có các thông số:

o As in a structure model : có đánh dấu, các thông số này như đã thiết lập
trong mô hình kết cấu. Ví dụ lúc tạo tiết diện dầm đã thiết lập thông số này
rồi. Nếu không đánh dấu, có thể chọn lại các thông số dưới đây.
o Material: vật liệu. Tại đây hiện ra qui phạm vật liệu đã chọn khi tạo tiêu
chuẩn thiết kế.

o Internal: trong nhà.
o External: ngoài trời.
o Ground-variable water level: dưới đất ngập nước.

3. Logitudinal reinforcement: cốt thép dọc gồm:

• Steel: thép gồm:
o Database: cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu này đã chọn khi thiết lập tiêu chuẩn
thiết kế.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
19
o Grade: nhóm thép. Nhấn mũi tên chọn như hình dưới. Nhóm A-II có đường
kính từ 10mm trở lên.
o Deformed: thép hình.
o Characteristic Strength: ứng suất đặc trưng. Giá trị này tự động hiện ra phụ
thuộc vào loại thép được chọn.
• Diameters of reinforcing bars: đường kính thanh cốt thép, gồm:

o top/along b: thép lớp trên hoặc dọc theo cạnh cạnh b của tiết diện.
o bottom/along h: thép lớp dưới hoặc dọc theo cạnh cạnh h của tiết diện. Nhấn
nút , chọn.

o  The sam diameter in both directions: có đánh dấu, đường kính thép hai
cạnh giống nhau.
• Cover: lớp bê tông áo (bảo vệ). Cho các giá trị tại:
o Clear Cover: lớp bảo vệ tính từ mép thanh thép.
o To axis: tính đến tim thanh thép (xem hình minh họa bên phải).

4. Transversal reinforcement: cốt thép ngang (cốt đai) gồm:

• Seismic risk: nguy cơ động đất, nhấn chọn:

o low: thấp.
o medium: trung bình.
o high: cao.
2. Logitudinal reinforcement: cốt thép dọc. Các thông số giống như SNiP 2.03.01-
84, chỉ khác đơn vị đo (hình dưới bên trái).
3. Transversal reinforcement: cốt thép ngang (cốt đai). Các thông số giống như SNiP
2.03.01-84, chỉ khác đơn vị đo (hình dưới bên phải).

4. Nhấn OK, kết thúc hộp thoại này, trở lại hộp thoại trước.
5. Tên thiết lập được đưa vào danh sách.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
22

IV.2.1.5.3 Gán thiết lập cho các thành viên kết cấu
1. Tại hộp thoại Calculation Parameters, nhấn chọn tên thiết lập.
2. Nhấn chuột tại Lines/bars chọn thanh bằng một trong các cách sau:
• Nhấn chọn trực tiếp các thanh trên bản vẽ (giữ phím Ctrl để chọn nhiều thanh một
lúc).
• Gõ số hiệu thanh cách nhau dấu cách.

• Chọn đối tượng theo tên của tiết diện. Tất cả các thanh có tiết diện trong danh sách
được chọn.

3. Nhấn Apply, cập nhật. Nhấn Close, kết thúc lệnh.
Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
23

• Nhấn Close, đóng hộp thoại, trở lại hộp thoại trước.

5. List of cases: danh sách tải trọng gồm có
• ULS ( ultimate limit state) : tổ hợp tải trọng điều kiện chịu tải giới hạn nguy hiểm
nhất của kết cấu thép và bê tông cốt thép.
o Gõ số hiệu tải trọng hoặc nhấn nút , hộp thoại hiện ra để chọn tải trọng
hoặc tổ hợp tải trọng. Có thể chọn tải trọng đơn lẻ hoặc tổ hợp.

Autodesk Robot Structural Analysis – Tính toán cốt thép cho các cấu kiện
Nguyễn Văn Thiệp
25
o Simple: các tải trọng đơn lẻ. Nhấn tên tải trọng, nhấn nút hai mũi tên để đưa
vào danh sách tính toán (hình dưới bên trái).
o Combin.: tổ hợp tải trọng. Nhấn tên tổ hợp tải trọng, nhấn nút hai mũi tên để
đưa vào danh sách tính toán (hình dưới bên phải).

o Nhấn Close, kết thúc chọn.
• SLS (serviceability limit state): tổ hợp tải trọng kiểm tra điều kiện trạng thái giới
hạn sử dụng. Làm tương tự như ULS.
• ALS: tổ hợp tải trọng kiểm tra điều kiện giới hạn chịu tải ngẫu nhiên. Làm tương tự
như ULS.
6. Calculate Beams: tính toán dầm. Chọn một trong hai phương án phân đoạn:
• in  point(s): trong bao nhiêu điểm. Cho số điểm tại ô bên cạnh.
• every  (m): mỗi đoạn bao nhiêu mét. Cho số mét tại ô bên cạnh.

7. Nhấn nút Calculate , bắt đầu tính toán.
8. Quá trình tính toán diễn ra, kết quả có thông báo như hình dưới. Tại đây cho biết các
thanh được tính toán đạt yêu cầu và số thanh ở trạng thái cảnh báo: