Xác định chiều dài tính toán của cột trong khung thép nhiều tầng theo TCVN 5575:2012 và EN 1993-1-1

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019. 13 (5V): 65–74
XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA CỘT TRONG KHUNG
THÉP NHIỀU TẦNG THEO TCVN 5575:2012 VÀ EN 1993-1-1
Nguyễn Minh Tuyềna,∗, Nguyễn Như Hoànga
aKhoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng,
số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 19/10/2019, Sửa xong 31/10/2019, Chấp nhận đăng 31/10/2019
Tóm tắt
Phương pháp chiều dài tính toán là phương pháp được sử dụng phổ biến để kiểm tra điều kiện ổn định của cấu
kiện chịu nén. Trong đó, việc xác định chính xác chiều dài tính toán của cấu kiện giữ vai trò quan trọng và có
ảnh hưởng trực tiếp tới tính chính xác của kết quả. Trong bài báo, một nghiên cứu khảo sát chiều dài tính toán
của cột trong khung thép nhiều tầng theo hai tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 và EN 1993-1-1 được triển khai.
Bài báo gồm hai phần chính: phần một trình bày phương pháp xác định chiều dài tính toán theo hai tiêu chuẩn,
phần hai thực hiện một ví dụ bằng số. Từ kết quả khảo sát, nghiên cứu đề xuất một số hiệu chỉnh cho tiêu chuẩn
hiện hành của Việt Nam.
Từ khoá: kết cấu thép; phương pháp chiều dài tính toán; khung không có chuyển vị ngang; khung có chuyển vị
ngang; khung thép nhiều tầng; TCVN 5575:2012; EN 1993-1-1.
DETERMINATIONOF THE EFFECTIVE LENGTHOF STEEL COLUMNS INMULTI-STOREY FRAMES
ACCORDING TO TCVN 5575:2012 AND EN 1993-1-1
Abstract
The effective length method is a commonly used method to check the stability condition of compressive mem-
bers. Particularly, the accuracy of the calculated effective length plays an important role and directly affects
the final results. In this paper, a study on the effective length of steel columns according to TCVN 5575:2012
and EN 1993-1-1 is conducted. The paper consists of two main parts: the first part summarizes the procedures
to determinate the effective length based on two standards; the second part implements a numerical example.
From the observation of the results, the study proposes some adjustments to the current Vietnamese standard.
Keywords: steel structures; effective length method; sway frames; non-sway frames; multi-storey frames; TCVN
5575:2012; EN 1993-1-1.
https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(5V)-08 c© 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
1. Đặt vấn đề
Vật liệu thép kết cấu được sử dụng trong các công trình nhà cao và nhiều tầng do những ưu điểm
vượt trội so với vật liệu bê tông như khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao, trọng lượng nhẹ và giảm
thiểu hóa thời gian thi công. Trong kết cấu thép, điều kiện ổn định thường là một trong những điều
kiện khống chế thiết kế. Một số phương pháp kiểm tra ổn định của cột đã được đề xuất và đưa vào
trong các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành như phương pháp chiều dài tính toán [1–3] hoặc phương pháp
phân tích trực tiếp [2, 3]. Mặc dù nhiều phương pháp tiên tiến đã được đề xuất, phương pháp chiều
dài tính toán vẫn được áp dụng nhiều nhất trong thiết kế thực tế. Vì thế hiện nay, nhiều nghiên cứu
∗Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: tuyennm@nuce.edu.vn (Tuyền, N. M.)
65
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
về phương pháp chiều dài tính toán vẫn tiếp tục được triển khai [4–6]. Trong phương pháp này, việc
xác định chính xác chiều dài tính toán của cấu kiện giữ vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới kết
quả. Khảo sát sơ bộ nhận thấy có sự khác biệt giữa cách thức xác định chiều dài tính toán trong mỗi
tiêu chuẩn. Cụ thể trong tiêu chuẩn Việt Nam, cách xác định chiều dài tính toán của cột trong khung
nhiều tầng được quy định trong mục 7.5.2 [1] phụ thuộc vào đặc điểm của khung có hoặc không có
chuyển vị ngang, tuy nhiên [1] không đưa ra tiêu chí cụ thể để phân loại khung. [2] đề cập đến khái
niệm “braced frame” và “unbraced frame”, trong đó “braced frame” là những khung có kết cấu giằng
đảm bảo độ cứng theo một số quy định cụ thể, những trường hợp còn lại được xếp vào dạng “unbraced
frame”. [3] sử dụng thuật ngữ “sway frame” với tiêu chí phân loại dựa trên hệ số αcr.
Tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 [1] được biên soạn đã lâu và còn một số vấn đề bất cập, cần bổ
sung, sửa đổi. Theo chủ trương của Đề án hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật xây
dựng do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tháng 02/2018, nhiều nghiên cứu đã được triển khai [7–9].
Bên cạnh những nghiên cứu tìm hiểu về các tiêu chuẩn tiên tiến, việc nghiên cứu những vấn đề còn
tồn tại của tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành nhằm cập nhật, bổ sung cho phù hợp với tình hình chung
của thế giới là cần thiết.
Mục tiêu của bài báo nhằm xác định chiều dài tính toán của cột khung nhà nhiều tầng theo hai tiêu
chuẩn TCVN 5575:2012 (gọi tắt là TCVN) và EN 1993-1-1 [3] (gọi tắt là EC). Cụ thể hơn, nghiên
cứu tiến hành khảo sát hệ số chiều dài tính toán của cột cho một bài toán cụ thể là một khung thép
8 tầng 3 nhịp và so sánh kết quả tính theo cả hai tiêu chuẩn trên và đề xuất một số điều chỉnh cho
TCVN 5575:2012.
2. Phương pháp xác định chiều dài tính toán cột trong khung nhiều tầng
2.1. Phân loại khung
Việc phân loại khung là vô cùng quan trọng do điều này quyết định đến các giả thiết trong các
bài toán giải tích khi thiết lập công thức xác định hệ số chiều dài tính toán của cột khung nhà nhiều
tầng, nhiều nhịp. [1] phân chia khung thành hai loại là khung có chuyển vị ngang và khung không
có chuyển vị ngang khi chịu tải trọng (Hình 1). Mục 5.2.1(4)B trong [3] đề cập tới khái niệm “sway
Tạp chí Khoa học Công ghệ Xây dựng NUCE 2019 
3 
khung có chuyển vị ngang và khung không có chuyển vị ngang khi chịu tải trọng (Hình 
1). Mục 5.2.1(4)B trong [3] đề cập tới khái niệm “sway mode failure”, được hiểu là 
khung sẽ được phân chia thành hai loại là “sway frame” và “non-sway frame”. Theo 
[10], “non-sway frame” là khung có chuyển vị tương đối giữa các tầng nhỏ. Như vậy, 
có thể hiểu các cặp khái niệm “khu g có chuyển vị gang” – “sway frame” và “khung 
không có chuyển vị ngang” – “non sway frame” là tương đương nhau về bản chất cơ 
học. Để thống nhất, những phần sau của bài báo chỉ sử dụng thuật ngữ “khung có chuyển 
vị ngang” và “khung không có chuyển vị ngang” khi phân loại khung. 
(a) Khung không có chuyển vị ngang (b) Khung có chuyển vị ngang 
Hình 1. Biến dạng của khung khi chịu tải trọng 
 Việc phân loại khung theo TCVN vẫn chỉ mang tính định tính trong khi EC có 
những tiêu chí định lượng cụ thể như trình bày trong Bảng 1, trong đó: acr là hệ số tăng 
thêm của tải trọng thiết kế gây ra bởi hiện tượng mất ổn định tổng thể trong giai đoạn 
đàn hồi ; Fcr là lực tới hạn đàn hồi ứng với dạng mất ổn định tổng thể dựa trên độ cứng 
đàn hồi ban đầu; FEd là tải trọng tính toán tác dụng lên kết cấu. Trong thực tế, kỹ sư khi 
thiết kế theo TCVN thường coi khung có bố trí giằng chéo là khung không có chuyển 
vị ngang và khung không có giằng chéo là khung có chuyển vị ngang. Nhưng khi sử 
dụng tiêu chí đánh giá theo EC, có thể xảy ra trường hợp khung mặc dù có bố trí giằng 
chéo nhưng vẫn được xếp vào dạng khung xoay. Một ví dụ cụ thể để minh họa cho 
trường hợp này được trình bày trong Mục 4. 
Bảng 1. Phân loại khung khi tính toán đàn hồi 
 TCVN 5575 :2012 EN 1993-1-1 
Điều khoản quy định Mục 7.5.2.3 Mục 5.2.1(3) 
Thuật ngữ Khung có chuyển vị ngang Sway Frame 
(a) Khung không có chuyển vị ngang
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 
3 
khung có chuyển vị ngang và khung không có chuyển vị ngang khi chịu tải trọng (Hình 
1). Mục 5.2.1(4)B trong [3] đề cập tới khái niệm “sway mode failure”, được hiểu là 
khung sẽ được phân chia thành hai loại là “sway frame” và “non-sway frame”. Theo 
[10], “non-sway frame” là khung có chuyển vị tương đối giữa các tầng nhỏ. Như vậy, 
có thể hiểu các cặp khái niệm “khung có chuyển vị ngang” – “sway frame” và “khung 
không có chuyển vị ngang” – “non sway frame” là tương đương nhau về bản chất cơ 
học. Để thống nhất, những phần sau của bài báo chỉ sử dụng thuật ngữ “khung có chuyển 
vị ngang” và “khung không có chuyển vị ngang” khi phân loại khung. 
(a) Khung không có chuyển vị ngang (b) Khung có chuyển vị ngang 
Hình 1. Biến dạng của khung khi chịu tải trọng 
 Việc phân loại khung theo TCVN vẫn chỉ mang tính định tính trong khi EC có 
những tiêu chí định lượng cụ thể như trình bày trong Bảng 1, trong đó: acr là hệ số tăng 
thêm của tải trọng thiết kế gây ra bởi hiện tượng mất ổn định tổng thể trong giai đoạn 
đàn hồi ; Fcr là lực tới hạn đàn hồi ứng với dạng mất ổn định tổng thể dựa trên độ cứng 
đàn hồi ban đầu; FEd là tải trọng tính toán tác dụng lên kết cấu. Trong thực tế, kỹ sư khi 
thiết kế theo TCVN thường coi khung có bố trí giằng chéo là khung không có chuyển 
vị ngang và khung không có giằng chéo là khung có chuyển vị ngang. Nhưng khi sử 
dụng tiêu chí đánh giá theo EC, có thể xảy ra trường hợp khung mặc dù có bố trí giằng 
chéo nhưng vẫn được xếp vào dạng khung xoay. Một ví dụ cụ thể để minh họa cho 
trường hợp này được trình bày trong Mục 4. 
Bảng 1. Phân loại khung khi tính toán đàn hồi 
 TCVN 575 :2012 EN 1 93-1-1 
Điều khoản quy định Mục 7.5.2.3 Mục 5.2.1(3) 
Thuật ngữ Khung có chuyển vị ngang Sway Frame 
(b) Khung có chuyển vị ngang
Hình 1. Biến dạng của khung khi chịu tải trọng
66
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
mode failure”, được hiểu là khung sẽ được phân chia thành hai loại là “sway frame” và “non-sway
frame”. Theo [10], “non-sway frame” là khung có chuyển vị tương đối giữa các tầng nhỏ. Như vậy, có
thể hiểu các cặp khái niệm “khung có chuyển vị ngang” – “sway frame” và “khung không có chuyển
vị ngang” – “non sway frame” là tương đương nhau về bản chất cơ học. Để thống nhất, những phần
sau của bài báo chỉ sử dụng thuật ngữ “khung có chuyển vị ngang” và “khung không có chuyển vị
ngang” khi phân loại khung.
Việc phân loại khung theo TCVN vẫn chỉ mang tính định tính trong khi EC có những tiêu chí
định lượng cụ thể như trình bày trong Bảng 1, trong đó: αcr là hệ số tăng thêm của tải trọng thiết kế
gây ra bởi hiện tượng mất ổn định tổng thể trong giai đoạn đàn hồi; Fcr là lực tới hạn đàn hồi ứng với
dạng mất ổn định tổng thể dựa trên độ cứng đàn hồi ban đầu; FEd là tải trọng tính toán tác dụng lên
kết cấu. Trong thực tế, kỹ sư khi thiết kế theo TCVN thường coi khung có bố trí giằng chéo là khung
không có chuyển vị ngang và khung không có giằng chéo là khung có chuyển vị ngang. Nhưng khi sử
dụng tiêu chí đánh giá theo EC, có thể xảy ra trường hợp khung mặc dù có bố trí giằng chéo nhưng
vẫn được xếp vào dạng khung xoay. Một ví dụ cụ thể để minh họa cho trường hợp này được trình bày
trong Mục 3.
Bảng 1. Phân loại khung khi tính toán đàn hồi
Điều khoản quy định
TCVN 5575:2012 EN 1993-1-1
Mục 7.5.2.3 Mục 5.2.1(3)
Thuật ngữ
Khung có chuyển vị ngang khi chịu tải Sway Frame
Khung không có chuyển vị ngang khi chịu tải Non-Sway Frame
Tiêu chí phân loại
Tại các nút không có liên kết chống chuyển vị ngang αcr = Fcr/FEd < 10
Các nút khung có liên kết chống chuyển vị ngang αcr = Fcr/FEd ≥ 10
2.2. Chiều dài tính toán cột khung thép nhiều tầng
Chiều dài tính toán của cột được xác định theo công thức:
l0 = µl (1)
trong đó µ là hệ số chiều dài tính toán; l là chiều dài hình học của cột, từng đoạn của nó hoặc chiều
cao của tầng.
Cách xác định hệ số chiều dài tính toán theo TCVN được quy định tại mục 7.5.2.3 [1]. Ngược lại,
EC không cung cấp công thức để xác định hệ số chiều dài tính toán của cột. Quy trình tính toán cùng
bảng tra được ban hành trong tài liệu NCCI số SN008a [11]. Phương pháp trình bày trong [11] hoàn
toàn giống phương pháp đã được trình bày trong Phụ lục E của [2]. Công thức cụ thể để xác định hệ
số chiều dài tính toán theo TCVN và EC được tổng hợp và trình bày trong Bảng 2.
Các hệ số p và n trong TCVN được xác định theo Bảng 3, trong đó: n1 = (Ib1lc)/(l1Ic); n2 =
(Ib2lc)/(l2Ic); p1 = (Ii1lc)/(l1Ic); p2 = (Ii2lc)/(l2Ic); l, l1, l2 là các nhịp khung; Ic, lc là mômen quán
tính và chiều dài của cột khảo sát, Ib, Ib1, Ib2 là mômen quán tính của xà liên kết với đầu trên của cột;
Ii, Ii1, Ii2 là mômen quán tính của xà liên kết với đầu dưới cột; k là số nhịp.
Các hệ số η1 và η2 trong EC được xác định theo công thức sau:
η1 =
Kc + Kc1
Kc + Kc1 + Kb11 + Kb12
(2)
67
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
η2 =
Kc + Kc2
Kc + Kc2 + Kb21 + Kb22
(3)
trong đó Kc và Kci là độ cứng đơn vị của cột (= EIc/L); Kbi j là độ cứng đơn vị của dầm (Hình 2).
Trường hợp dầm xuất hiện lực nén dọc trục, Kbi j được xác định theo Bảng 4, trong đó: Nb là giá trị
lực nén dọc trục trong dầm, Nb,cr là lực tới hạn của dầm khi chịu nén. Các trường hợp khác được trình
bày cụ thể trong [11].
Bảng 2. Hệ số chiều dài tính toán µ của cột khung nhà nhiều tầng
TCVN EC
Khung không có
chuyển vị ngang
√
1 + 0,46(p + n) + 0,18pn
1 + 0,93(p + n) + 0,71pn
0,5 + 0,14(η1 + η2) + 0,055(η1 + η2)2
Khung có chuyển
vị ngang
Khi n ≤ 0,2:
(p + 0,68)
√
n + 0,22√
0,68p(p + 0,9)(n + 0,08) + 0,1n
√
1 − 0,2(η1 + η2) − 0,12η1η2
1 − 0,8(η1 + η2) + 0,6η1η2Khi n > 0,2:
(p + 0,63)
√
n + 0,28√
pn(p + 0,9) + 0,1n
Bảng 3. Công thức xác định hệ số p và n của khung nhiều tầng nhiều nhịp
Khung không có
chuyển vị ngang
Khung có chuyển vị ngang
Cột biên Cột giữa
Tầng trên cùng
n = n1 + n2 n =
Iblc
2lIc
; n =
k(n1 + n2)
k + 1
;
p = 0,5(p1 + p2) p =
Iilc
2lIc
p =
k(p1 + p2)
k + 1
Tầng giữa
n = 0,5(n1 + n2) n =
Iblc
2lIc
; n =
k(n1 + n2)
k + 1
;
p = 0,5(p1 + p2) p =
Iilc
2lIc
p =
k(p1 + p2)
k + 1
Tầng dưới cùng
n = 0,5(n1 + n2) n =
Iblc
2lIc
; n =
k(n1 + n2)
k + 1
;
p = p1 + p2 p =
Iilc
lIc
p =
2k(p1 + p2)
k + 1
Trường hợp đặc biệt
đầu trên khớp, đầu dưới ngàm:
p = 50; n = 0
đầu trên ngàm, đầu dưới khớp:
n = 50; p = 0
68
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Bảng 4. Công thức xác định độ cứng đơn vị của dầm khi có lực nén dọc trục
Liên kết đầu dầm đối diện Độ cứng đơn vị của dầm Kbi j
Ngàm 1,0
Ib
L
(
1 − 0,4 Nb
Nb,cr
)
Khớp 0,75
Ib
L
(
1 − 1,0 Nb
Nb,cr
)
Xoay cùng chiều với nút đối diện
1,5
Ib
L
(
1 − 0,2 Nb
Nb,cr
)
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 
6 
nén. Các trường hợp khác được trình bày cụ thể trong [7]. 
Bảng 4. Công thức xác định độ cứng đơn vị của dầm khi có lực nén dọc trục 
Liên kết đầu dầm đối diện Độ cứng đơn vị của dầm Kbij 
Ngàm 
Khớp 
Xoay cùng chiều với nút đối diện 
Xoay bằng nhưng ngược chiều với nút đối diện 
Hình 2. Các hệ số phân phối h1 và h2 của cột liên tục 
 Về mặt bản chất, các hệ số n và h1 kể đến khả năng cản trở chuyển vị xoay của 
dầm tại nút đầu trên cột (nút 1), còn p và h2 của nút đầu dưới cột 9 (nút 2). Công thức 
xác định chiều dài tính toán trong TCVN thiết lập cho trường hợp độ cứng đơn vị của 
cột tại các tầng là như nhau, trong đó công thức trong EC có kể đến sự thay đổi độ cứng 
đơn vị tại các tầng cũng như ảnh hưởng của lực nén trong dầm, sự làm việc đồng thời 
của bản sàn bê tông. Bên cạnh đó, với trường hợp khung nhiều nhịp có chuyển vị ngang, 
, r
1,0 1 0,4b b
b c
I N
L N
æ ö
-ç ÷ç ÷
è ø
, r
0,75 1 1,0b b
b c
I N
L N
æ ö
-ç ÷ç ÷
è ø
, r
1,5 1 0,2b b
b c
I N
L N
æ ö
-ç ÷ç ÷
è ø
, r
0,5 1 1,0b b
b c
I N
L N
æ ö
-ç ÷ç ÷
è ø
Kc
1
2
Kb12
Kc1
Kc2
Kb22
Kb11
Kb21
1
2
L
Xoay bằng nhưng ngược chiều với nút đối diện
0,5
Ib
L
(
1 − 1,0 Nb
Nb,cr
)
 í 
6 
. t t ì ... 9 
8 
Bảng 5. Sơ đồ của 5 trường hợp khảo sát 
Trường hợp Liên kết chân cột Tiết diện giằng Sơ đồ khung 
Trường hợp 1 Ngàm 2 L70´6 
Trường hợp 2 Ngàm (không sử dụng giằng) 
Trường hợp 3 Khớp 2 L70´6 
Trường hợp 4 Khớp (không sử dụng giằng) 
Trường hợp 5 Khớp 2 L60´5 
3.2. Phân loại khung 
 TCVN không đưa ra tiêu chí cụ thể để phân loại khung. Trong nghiên cứu này, 
những khung có bố trí thanh giằng được coi là khung không có chuyển vị ngang, ngược 
lại những khung không bố trí thanh giằng coi là khung có chuyển vị ngang. Để xác định 
hệ số acr dùng trong phân loại khung theo EC, nghiên cứu sử dụng tính năng phân tích 
ổn định đàn hồi (linear buckling analysis) của phần mềm phân tích kết cấu SI 
a, b,
c, d,a, b,
c, d,
a, b,
c, d,
a, b,
c, d,
a, b,
c, d,
70
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
thanh giằng coi là khung có chuyển vị ngang. Để xác định hệ số αcr dùng trong phân loại khung theo
EC, nghiên cứu sử dụng tính năng phân tích ổn định đàn hồi (linear buckling analysis) của phần mềm
phân tích kết cấu CSI SAP2000. Giá trị “buckling factor” thu được sau khi phân tích bằng tỷ số giữa
lực tới hạn và lực tác dụng [12] hay chính là hệ số αcr. Kết quả phân loại năm trường hợp khung đang
xét được trình bày trong Bảng 6.
Bảng 6. Kết quả phân loại khung
Trường hợp
TCVN EC
Bố trí giằng Loại khung αcr Loại khung
Trường hợp 1 Có Không có chuyển vị ngang 16,86 > 10 Không có chuyển vị ngang
Trường hợp 2 Không Có chuyển vị ngang 3,55 < 10 Có chuyển vị ngang
Trường hợp 3 Có Không có chuyển vị ngang 11,56 >10 Không có chuyển vị ngang
Trường hợp 4 Không Có chuyển vị ngang 1,32 < 10 Có chuyển vị ngang
Trường hợp 5 Có Không có chuyển vị ngang 9,57 < 10 Có chuyển vị ngang
Từ Bảng 6 có thể thấy việc phân loại theo TCVN và EC đa số cho kết quả thống nhất nhau. Riêng
trường hợp 5, TCVN xếp trường hợp này thuộc dạng khung không có chuyển vị ngang nhưng EC lại
quy định khung thuộc dạng có chuyển vị ngang.
3.3. Xác định hệ số chiều dài tính toán
Hệ số chiều dài tính toán theo TCVN và theo EC của cột biên và cột giữa theo từng tầng tương
ứng với năm trường hợp được xác định dựa vào các công thức trình bày trong Bảng 2 và 3. Chi tiết
tính toán được trình bày trong Phụ lục A. Giá trị hệ số chiều dài tính toán trong năm trường hợp thể
hiện trong Hình 4. Chênh lệch tương đối của kết quả khi tính theo hai tiêu chuẩn được xác định bằng
công thức (4) và trình bày trong Bảng 7:
δ =
∣∣∣∣∣µEC − µTCVNµEC
∣∣∣∣∣ (4)
trong đó µEC và µTCVN là hệ số chiều dài tính toán của cột tương ứng theo EC và TCVN.
Bảng 7. Chênh lệch tương đối hệ số chiều dài tính toán giữa hai tiêu chuẩn
Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3 Trường hợp 4 Trường hợp 5
Tầng Cột biên Cột giữa Cột biên Cột giữa Cột biên Cột giữa Cột biên Cột giữa Cột biên Cột giữa
1 6% 8% 3% 9% 6% 9% 12% 16% 72% 67%
2 12% 17% 3% 13% 12% 17% 3% 13% 59% 50%
3 11% 16% 2% 14% 11% 16% 2% 14% 60% 51%
4 11% 16% 2% 14% 11% 16% 2% 14% 60% 51%
5 11% 16% 2% 14% 11% 16% 2% 14% 60% 51%
6 11% 16% 2% 14% 11% 16% 2% 14% 60% 51%
7 11% 16% 2% 14% 11% 16% 2% 14% 60% 51%
8 14% 17% 17% 5% 14% 17% 17% 5% 55% 48%
Căn cứ trên kết quả khảo sát, một số kết luận được rút ra như sau:
- Trường hợp 1 và trường hợp 3, theo cả hai tiêu chuẩn, khung đều được xếp vào dạng khung
không có chuyển vị ngang. Giá trị hệ số chiều dài tính toán trong hai trường hợp này đều có giá trị
71
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 
11 
Hình 4. Hệ số chiều dài tính toán cột theo tầng tương ứng 
Bảng 8. Chênh lệch tương đối hệ số chiều dài tính toán giữa hai tiêu chuẩn 
 Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3 Trường hợp 4 Trường hợp 5 
Tầ
ng
Cộ
t b
iê
n 
Cộ
t g
iữ
a 
Cộ
t b
iê
n 
Cộ
t g
iữ
a 
Cộ
t b
iê
n 
Cộ
t g
iữ
a 
Cộ
t b
iê
n 
Cộ
t g
iữ
a 
Cộ
t b
iê
n 
Cộ
t g
iữ
a 
1 6% 8% 3% 9% 6% 9% 12% 16% 72% 67% 
2 12% 17% 3% 13% 12% 17% 3% 13% 59% 50% 
3 11% 16% 2% 14% 11% 16% 2% 14% 60% 51% 
Hình 4. Hệ số chiều dài tính toán cột theo tần t
nhỏ hơn 1,0. Về mặt tổng thể, giá trị hệ số chiều dài tính toán khi tính theo TCVN lớn hơn kết quả thu
được khi tính theo EC. Hơn nữa, sự thay đổi hệ số chiều dài tính toán theo từng tầng khá tương đồng
nhau. Cụ thể, trong trường hợp 1, hệ số chiều dài tính toán của cột tầng 1 là nhỏ nhất, các tầng giữa
có giá trị như nhau, tầng trên cùng có giá trị nhỏ hơn tầng giữa nhưng lớn hơn tầng 1.
- Trường hợp 2 và trường hợp 4, khung được xếp vào dạng khung có chuyển vị ngang. Giá trị hệ
số chiều dài tính toán trong hai trường hợp này lớn hơn 1,0. Sự thay đổi hệ số chiều dài tính toán giữa
tầng 1 và các tầng trung gian cũng tương tự như trong trường hợp 1 và 3. Sự khác biệt thể hiện ở tầng
trên cùng. Nếu như theo EC, chiều dài tính toán của cột tầng trên cùng nhỏ hơn các tầng trung gian
thì theo TCVN, chiều dài tính toán các tầng này là bằng nhau.
- Trong trường hợp 5, kết quả phân loại khung theo hai tiêu chuẩn không thống nhất. TCVN
5575:2012 xếp khung trong trường hợp thuộc dạng khung không có chuyển vị ngang. Theo EC, do hệ
số αcr có giá trị 9,57 < 10, khung được xếp vào dạng khung có chuyển vị ngang. Điều này dẫn đến kết
quả tính theo hai tiêu chuẩn có sự chênh lệch lớn. Nếu như các trường hợp khác, chênh lệch kết quả
giữa hai tiêu chuẩn đều dưới 20% thì trong trường hợp 5, chênh lệch dao động từ 48% đến 72%.
- Trong thiết kế thực tế, việc sai khác trong phân loại khung giữa hai tiêu chuẩn có thể dẫn tới kết
quả thiết kế đảm bảo hoặc không đảm bảo điều kiện chịu lực. Chính vì thế, việc cần có tiêu chí rõ
ràng để phân loại khung theo TCVN là cần thiết.
72
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
4. Đề xuất hiệu chỉnh Tiêu chuẩn Việt Nam
Theo Bảng 3, tồn tại sự không thống nhất trong công thức xác định giá trị n cho hai trường hợp
khung có và không có chuyển vị ngang. Đối với khung không có chuyển vị ngang, giá trị hệ số n
của tầng trên cùng gấp đôi giá trị hệ số n các tầng giữa và giá trị hệ số p của tầng dưới cùng gấp đôi
giá trị hệ số p các tầng giữa đối với cả hai trường hợp khung không có chuyển vị ngang và khung có
chuyển vị ngang. Điều này giải thích tại sao trong trường hợp 1 và 3, hệ số chiều dài tính toán cột tầng
giữa lớn hơn tầng trên cùng. Đối với khung có chuyển vị ngang, công thức tính hệ số n của tầng giữa
và tầng trên cùng giống nhau dẫn đến hệ số chiều dài tính toán cột tầng giữa và tầng trên cùng theo
TCVN bằng nhau. Theo EC trong hai trường hợp 2 và 4, hệ số chiều dài tính toán tầng giữa vẫn lớn
hơn tầng trên cùng (Hình 4(b) và 4(d)).
Bảng 8. Đề xuất hiệu chỉnh công thức trong Tiêu chuẩn Việt Nam
Công thức gốc Công thức hiệu chỉnh
Cột biên n =
Iblc
2lIc
n =
Iblc
lIc
Cột giữa n =
k(n1 + n2)
k + 1
n =
2k(n1 + n2)
k + 1
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 
13 
tại sao trong trường hợp 1 và 3, hệ số chiều dài tính toá cột tầng giữa lớn hơn tầng trên 
cùng. Đối với khung có chuyển vị ngang, công thức tính hệ số n của tầng giữa và tầng 
trên cùng giống nhau dẫn đến hệ số chiều dài tính toán cột tầng giữa và tầng trên cùng 
theo TCVN bằng nhau. Theo EC trong hai trường hợp 2 và 4, hệ số chiều dài tính toán 
tầng giữa vẫn lớn hơn tầng trên cùng (Hình 4(b) và Hình 4(d)). 
Dựa trên quan sát sự bất đồng trê , n hiên cứu đề xuất công thức hiệu chỉnh để 
xác định hệ số n cho tầng trên cùng trong trường hợp hung có chuyển vị ngan hư 
trình bày trong Bảng 9. 
Bảng 9. Đề xuất hiệu chỉnh công thức trong Tiêu chuẩn Việt Nam 
 Công thức gốc Công thức hiệu chỉnh 
Cột biên 
Cột giữa 
 Sử dụng công thức đề xuất, xác định lại hệ số chiều dài tính toá cho hai trường 
hợp 2 và 4. Kết quả được thể hiện trong Hình 5. Có thể nhận thấy kết quả sau khi hiệu 
chỉnh khá tương đồng với kết quả tính theo EC và các trường hợp khác. 
Hình 5. Hệ số chiều dài tính toán cột sau khi hiệu chỉnh 
5. Kết luận và kiến nghị 
 Bài báo trình bày cách xác định hệ số chiều dài tính toán của cột trong khung thép 
nhà nhiều tầng, nhiều nhịp theo tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 và EN 1993-1-1. Thông 
qua việc khảo sát hệ số chiều dài tính toán trong năm trường hợp khung cụ thể, bài báo 
2
b c
c
I ln
lI
= b c
c
I ln
lI
=
1 2( )
1
k n nn
k
+
=
+
1 22 ( )
1
k n nn
k
+
=
+
Hình 5. Hệ số chiều dài tính toán cột sau khi hiệu chỉnh
Dựa trên quan sát sự bất đồng trên, nghiên cứu đề xuất công thức hiệu chỉnh để xác định hệ số n
cho tầng trên cùng trong trường hợp khung có chuyển vị ngang như trình bày trong Bảng 8. Sử dụng
công thức đề xuất, xác định lại hệ số chiều dài tính toán cho hai trường hợp 2 và 4. Kết quả được thể
hiện trong Hình 5. Có thể nhận thấy kết quả sau khi hiệu chỉnh khá tương đồng với kết quả tính theo
EC và các trường hợp khác.
5. Kết luận và kiến nghị
Bài báo trình bày cách xác định hệ số chiều dài tính toán của cột trong khung thép nhà nhiều tầng,
nhiều nhịp theo tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 và EN 1993-1-1. Thông qua việc khảo sát hệ số chiều
dài tính toán trong năm trường hợp khung cụ thể, bài báo đã đề xuất một hiệu chỉnh trong quy trình
xác định chiều dài tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam. Kết quả của nghiên cứu là tài liệu tham khảo
hữu ích cho các kỹ sư thiết kế khi xác định chiều dài tính toán của cột thép nhà nhiều tầng. Hơn thế
nữa, ví dụ tính toán bằng số cũng chỉ ra việc thiếu tiêu chí phân loại khung rõ ràng ảnh hưởng lớn tới
kết quả xác định hệ số chiều dài tính toán.
73
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Trong tương lai, nghiên cứu có thể mở rộng triển khai so sánh tiêu chuẩn Việt Nam với các tiêu
chuẩn khác trên thế giới như tiêu chuẩn Nga hiện hành, tiêu chuẩn Hoa Kỳ. . . Bên cạnh đó, việc xây
dựng tiêu chí phân loại khung cũng là một vấn đề cần quan tâm nghiên cứu.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được thực hiện với sự hỗ trợ của trường Đại học Xây dựng thông qua Đề tài Khoa
học và Công nghệ cấp trường mã số 95-2019/KHXD.
Tài liệu tham khảo
[1] TCVN 5575:2012. Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt Nam.
[2] BS 5950-1:2000. Structural use of steelwork in building: code of practice for design – Rolled and welded
section. British Standards Institution, London.
[3] EN 1993-1-1:2005+A1:2014. Eurocode 3. Design of steel structures. General rules and rules for build-
ings. European Committee for Standardization.
[4] Webber, A., Orr, J. J., Shepherd, P., Crothers, K. (2015). The effective length of columns in multi-storey
frames. Engineering Structures, 102:132–143.
[5] C´oric´, S. (2016). Parametric stability analysis of steel frame structures. Zbornik radova 4. međunarodne
konferencije Savremena dostignuc´a u građevinarstvu, 30:323–330.
[6] Vũ, Q. A. (2011). Xác định hệ số chiều dài tính toán cho cột trong khung thép có xét đến độ đàn hồi của
liên kết. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (3):14–22.
[7] Long, L. M. (2019). Định hướng các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và kết cấu thép. Hội thảo khoa
học toàn quốc lần thứ 31 về Định hướng phát triển hệ thống tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, 7–22.
[8] Long, L. M. (2019). Định hướng hệ thống tiêu chuẩn quốc gia ngành xây dựng, danh mục tiêu chuẩn cốt
lõi, lộ trình thực hiện. Bộ Xây dựng-Hội thảo định hướng hệ thống tiêu chuẩn quốc gia ngành xây dựng.
[9] Tuấn, V. A., Hòa, N. Đ., Hiếu, N. T. (2019). Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5575:2012 - Thực
tế và định hướng. Hội thảo khoa học toàn quốc lần thứ 31 về Định hướng phát triển hệ thống tiêu chuẩn
Xây dựng Việt Nam, 74–84.
[10]  /pmoze/ESDEP/master/wg14/l0800.htm. Truy cập ngày 28/10/2019.
[11] Oppe, M., Muller, C., Iles, C. (2005). NCCI: buckling lengths of columns: rigorous approach SN008a-
EN-EU. Access Steel, London.
[12] CSI Analysis Reference Manual (2017). Tài liệu kỹ thuật. Computers and Structures, Inc. USA.
Phụ lục A. Bảng xác định chiều dài tính toán của cột theo TCVN và EC
Trường hợp Cột Tiêu chuẩn Hệ số Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4 Tầng 5 Tầng 6 Tầng 7 Tầng 8
1
Biên
TCVN
n 0,208 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,374
p 50 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
µ 0,687 0,926 0,926 0,926 0,926 0,926 0,926 0,899
EC
η1 0,772 0,782 0,782 0,782 0,782 0,782 0,781 0,644
η2 0 0,772 0,782 0,782 0,782 0,782 0,782 0,781
µ 0,647 0,829 0,832 0,832 0,832 0,832 0,832 0,791
Giữa
TCVN
n 0,416 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,748
p 50 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374
µ 0,668 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,836
EC
η1 0,629 0,641 0,642 0,642 0,642 0,642 0,642 0,475
η2 0 0,629 0,641 0,642 0,642 0,642 0,642 0,642
µ 0,616 0,749 0,752 0,752 0,752 0,753 0,753 0,712
74
Tuyền, N. M. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Trường hợp Cột Tiêu chuẩn Hệ số Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4 Tầng 5 Tầng 6 Tầng 7 Tầng 8
2
Biên
TCVN
n 0,208 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
p 50 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
µ 1,537 2,345 2,345 2,345 2,345 2,345 2,345 2,345
EC
η1 0,772 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,642
η2 0 0,772 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781
µ 1,487 2,273 2,298 2,298 2,299 2,300 2,300 2,010
Giữa
TCVN
n 0,624 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561
p 50 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561
µ 1,208 1,520 1,520 1,520 1,520 1,520 1,520 1,520
EC
η1 0,629 0,641 0,641 0,641 0,641 0,641 0,640 0,472
η2 0 0,629 0,641 0,641 0,641 0,641 0,641 0,640
µ 1,326 1,756 1,772 1,772 1,772 1,772 1,772 1,595
3
Biên
TCVN
n 0,208 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,374
p 0 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
µ 0,958 0,926 0,926 0,926 0,926 0,926 0,926 0,899
EC
η1 0,772 0,782 0,782 0,782 0,782 0,782 0,781 0,644
η2 1 0,77 0,782 0,782 0,782 0,782 0,782 0,781
µ 0,904 0,829 0,832 0,832 0,832 0,832 0,832 0,791
Giữa
TCVN
n 0,416 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,748
p 0 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374
µ 0,927 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,836
EC
η1 0,629 0,641 0,642 0,642 0,642 0,642 0,642 0,475
η2 1 0,629 0,641 0,642 0,642 0,642 0,642 0,642
µ 0,854 0,749 0,752 0,752 0,752 0,753 0,753 0,712
4
Biên
TCVN
n 0,208 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
p 0 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
µ 3,052 2,345 2,345 2,345 2,345 2,345 2,345 2,345
EC
η1 0,772 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,642
η2 1 0,772 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781
µ 3,482 2,273 2,298 2,298 2,299 2,300 2,300 2,010
Giữa
TCVN
n 0,624 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561
p 0 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561 0,561
µ 2,398 1,520 1,520 1,520 1,520 1,520 1,520 1,520
EC
η1 0,629 0,641 0,641 0,641 0,641 0,641 0,640 0,472
η2 1 0,629 0,641 0,641 0,641 0,641 0,641 0,640
µ 2,839 1,756 1,772 1,772 1,772 1,772 1,772 1,595
5
Biên
TCVN
n 0,208 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,374
p 0 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187
µ 0,958 0,926 0,926 0,926 0,926 0,926 0,926 0,899
EC
η1 0,772 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,641
η2 1,00 0,770 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781 0,781
µ 3,482 2,274 2,298 2,297 2,298 2,298 2,297 2,007
Giữa
TCVN
n 0,416 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,748
p 0 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374
µ 0,927 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,873 0,836
EC
η1 0,629 0,641 0,640 0,641 0,641 0,640 0,641 0,472
η2 1 0,629 0,641 0,640 0,641 0,641 0,640 0,641
µ 2,839 1,757 1,773 1,772 1,773 1,772 1,772 1,595
75