End Length Offset trong SAP2000 và cách chọn Rigid Zone Factor

Dầm và cột trong mô hình Frame thường được nối tại giao điểm đường tim, trong khi cấu kiện thật có bề rộng và chiều cao. Vùng giao nhau này ảnh hưởng đến độ cứng của khung và vị trí lấy nội lực. End Length Offset giúp mô tả vùng đầu thanh có kích thước hữu hạn, nhưng khai báo không phù hợp có thể làm mô hình quá cứng hoặc khiến người đọc so sánh nội lực tại hai vị trí khác nhau.

Kỹ sư cần xác định riêng chiều dài offset, phần offset được coi là cứng và vị trí liên kết hoặc release. Bài này phát triển từ tài liệu nghiên cứu do người dùng cung cấp, giải thích hộp thoại thực tế và bổ sung ví dụ để kiểm tra mô hình dầm, cột, giằng và khung nhà xưởng.

1. Đọc hộp thoại Assign Frame End Length Offsets

Chọn Frame cần gán rồi vào Assign → Frame → End (Length) Offsets. Hình 1 đang chọn Automatic from Connectivity; hai trường End-I và End-J hiển thị Auto, còn Rigid Zone Factor được nhập 0.5.

Hộp thoại Assign Frame End Length Offsets với Automatic from Connectivity và Rigid Zone Factor 0.5 — Hình 1. Ảnh hộp thoại thực tế với chiều dài offset tự động và hệ số vùng cứng 0,5

1.1. Automatic from Connectivity

SAP2000 xác định chiều dài offset từ connectivity và kích thước tiết diện Depth (Major), Width (Minor). Vì vậy, Auto không phải số 0 và ảnh không cho biết chiều dài offset thực tế tại từng đầu thanh. Xem SAP2000 Help về Frame End Length Offsets.

Ví dụ: dầm đi qua tim hai cột có kích thước theo phương dầm lần lượt 0,60 m và 0,40 m. Trong giả thiết giao vuông góc, đúng tim, có thể dự kiến mặt cột cách joint khoảng 0,30 m và 0,20 m. Đây là kiểm tra hình học sơ bộ; phải đọc lại giá trị chương trình tính, đặc biệt khi có nhiều cấu kiện giao nút hoặc tiết diện xoay.

1.2. User Defined Lengths

Chọn phương án này khi muốn tự nhập User Defined Length Offset at End-I và End-J. Đầu I/J là hướng connectivity của thanh, không luôn tương ứng bên trái/phải hoặc dưới/trên màn hình.

Ví dụ: xác nhận đầu I phía cột rộng 0,60 m, đầu J phía cột rộng 0,40 m; với đơn vị mét, nhập 0.30 và 0.20. Nếu đảo I/J, phải kiểm tra lại các giá trị và những khai báo phụ thuộc đầu thanh.

1.3. Rigid Zone Factor và các nút xác nhận

Trường Rigid Zone Factor nhận giá trị từ 0 đến 1. Số 0.5 trong ảnh biểu thị tỷ lệ chiều dài của mỗi offset được coi là cứng cho uốn/cắt theo quy tắc phần tử; không phải nhân toàn bộ độ cứng dầm với 0,5.

Apply: áp dụng khai báo và giữ hộp thoại mở.
OK: áp dụng rồi đóng hộp thoại.
Close: đóng hộp thoại; không hoàn tác lần Apply đã thực hiện.
Reset Form to Default Values: đưa biểu mẫu về mặc định; cần xem lại các trường trước khi xác nhận, không coi đây là lệnh hoàn tác mô hình.

Ảnh không chứng minh 0,5 là mặc định của mọi phiên bản hoặc giá trị phù hợp mọi loại khung.

2. Phân biệt chiều dài tim đến tim và chiều dài thông thủy

Hình 2 thể hiện hai joint tại tim cột. Đoạn dầm từ joint đến mặt cột là offset đầu thanh; phần giữa hai mặt cột là chiều dài thông thủy.

Dầm giữa hai tim cột với offset ở đầu I và J cùng chiều dài thông thủy — Hình 2. Phân biệt chiều dài tim đến tim và vùng giữa các mặt gối trong mô hình

Với mô hình đang xét:

$L_c=L-(a_I+a_J)$

$L$ — tổng chiều dài phần tử theo trục, m.
$a_I$ , $a_J$ — chiều dài offset đầu I và J, m.
$L_c$ — chiều dài thông thủy giữa hai mặt offset, m.

Ví dụ: dầm có $L=6{,}00$ m, $a_I=0{,}30$ m, $a_J=0{,}20$ m. Chiều dài thông thủy bằng 5,50 m, bất kể chọn hệ số vùng cứng bằng 0, 0,5 hay 1.

Không tự rút ngắn đường vẽ Frame rồi lại gán cùng offset mà chưa xem lại sơ đồ: có thể tính lặp kích thước vùng đầu. Với cấu kiện ngắn, đặc biệt chú ý tỷ lệ tổng offset so với chiều dài thanh.

3. Rigid Zone Factor thay đổi phần chiều dài linh hoạt

Trong trường hợp không có release làm thay đổi quy tắc tại đầu thanh, chiều dài linh hoạt cho uốn/cắt được biểu diễn:

$L_f=L-r(a_I+a_J)$

$L_f$ — chiều dài linh hoạt đối với uốn/cắt, m.
$L$ , $a_I$ , $a_J$ — các chiều dài đã định nghĩa tại mục 2, m.
$r$ — Rigid Zone Factor, không thứ nguyên.

Phần cứng bắt đầu từ joint về phía trong thanh; phần còn lại của offset vẫn linh hoạt. Chiều dài $L_f$ vì thế không luôn bằng $L_c$ , như Hình 3.

Ba sơ đồ cùng chiều dài offset nhưng hệ số vùng cứng bằng 0, 0.5 và 1 — Hình 3. Offset giữ nguyên nhưng phần cứng thay đổi theo Rigid Zone Factor

Với dầm 6,00 m và tổng offset 0,50 m, ta có:

$r$	Phần cứng đầu I (m)	Phần cứng đầu J (m)	$L_f$ (m)	$L_c$ (m)
0	0	0	6,00	5,50
0,5	0,15	0,10	5,75	5,50
1	0,30	0,20	5,50	5,50

Điểm cần nhớ: $r=0$ không xóa offset; vị trí lấy nội lực vẫn có thể nằm ở mặt gối. Muốn bỏ chiều dài offset, phải xem xét khai báo $a_I=a_J=0$ .

Cơ chế vùng cứng này không rút ngắn chiều dài linh hoạt cho biến dạng dọc trục và xoắn. Không dùng công thức $L_f$ để tự sửa độ cứng dọc trục của giằng. Quy tắc chiều dài, vùng cứng và ngoại lệ release được nêu trong CSI Analysis Reference Manual, chương The Frame Element, mục End Offsets và End Releases, trang in 129–132.

Tăng $r$ thường làm khung cứng hơn về uốn/cắt, nhưng không thể suy ra mọi chuyển vị hoặc mọi mô men sẽ giảm. Kết quả phụ thuộc sơ đồ, tải và phân phối độ cứng. Cũng không thay $L$ bằng $L_f$ trong mọi công thức dầm đơn giản để dự đoán chính xác mô hình có các đoạn cứng.

4. Nội lực tại mặt gối và ảnh hưởng của release

4.1. Nội lực đầu thanh không luôn nằm tại joint tim

Khi có end offset, SAP2000 xuất nội lực tại các mặt gối và các station trong chiều dài thông thủy; không xuất trong vùng offset. Station trong bảng được xác định bằng khoảng cách từ đầu I. Xem CSI, Frame Element Internal Forces Output Conventions.

Ví dụ vị trí: với $a_I=0{,}30$ m và $a_J=0{,}20$ m trên thanh dài 6,00 m, hai mặt offset tương ứng vị trí dọc thanh 0,30 m và 5,80 m. Không so mô men tại 0,30 m của mô hình có offset với mô men tại 0,00 m của mô hình không offset rồi kết luận toàn bộ chênh lệch do độ cứng.

Để minh họa ảnh hưởng vị trí, giả sử một đoạn dài 0,30 m không có tải phân bố, lực cắt không đổi 100 kN. Độ chênh mô men giữa hai tiết diện do cân bằng có độ lớn 30 kN·m. Chiều tăng hay giảm phụ thuộc dấu nội lực và hướng xét; không áp dụng một phép trừ cố định cho mọi đầu I/J.

4.2. Release được đặt tại mặt offset

Release đầu Frame nằm ở mặt gối, tức đầu của chiều dài thông thủy. Khi có release mô men hoặc lực cắt trong một mặt phẳng uốn, offset ở đầu tương ứng được xem là cứng đối với uốn/cắt trong mặt phẳng đó, như trường hợp $r=1$ . Đầu kia và mặt phẳng kia không tự đổi theo. Đây là ngoại lệ quan trọng của CSI Analysis Reference Manual, mục Effect upon End Releases.

Hình 4 minh họa release tại mặt cột. Khớp không bị biến thành liên kết mô men chỉ vì đoạn từ joint đến mặt cột là cứng; vị trí khớp và cánh tay đòn truyền lực mới là điều cần đọc đúng.

Release mô men đặt tại mặt offset thay vì tại joint tim cột — Hình 4. Release ở mặt offset và đoạn truyền lực từ mặt liên kết về joint

Ví dụ: đầu I có offset 0,30 m, nhập $r=0$ và release $M_3$ . Trong mặt phẳng uốn tương ứng, không được kết luận toàn bộ 0,30 m này vẫn mềm chỉ dựa vào giá trị $r=0$ . Release tại mặt liên kết vẫn cho mô men được giải phóng ở đó, trong khi lực tại mặt liên kết có thể tạo mô men quy về joint qua cánh tay đòn.

5. Phân biệt End Length Offset với lệch tâm hình học

Ba khai báo sau giải quyết các vấn đề khác nhau:

Khai báo	Vấn đề chính	Ví dụ
End Length Offset	Vùng đầu dọc trục, mặt gối và phần cứng	Dầm đi từ tim cột đến mặt cột
Frame Joint Offset	Đầu Frame lệch khỏi joint theo các thành phần tọa độ	Dầm gắn lệch tim cột hoặc khác cao độ
Insertion Point hoặc Cardinal Point	Đặt vị trí tiết diện so với đường tham chiếu	Các dầm khác chiều cao nhưng cùng cao độ mép trên

Ví dụ: cần đặt mép trên dầm thép đúng cao độ sàn thì xem xét Insertion Point; không tăng End Length Offset để “nâng dầm”. Cần mô tả đầu dầm lệch ngang 0,15 m so với joint thì xem xét Joint Offset và cách biến đổi độ cứng, thay vì nhập 0,15 m vào End-I rồi cho rằng đã tạo đúng lệch tâm.

Hộp thoại Insertion Point có tùy chọn ảnh hưởng đến biến đổi độ cứng; vì vậy cần xác định thay đổi chỉ phục vụ hiển thị hay có tác động đến mô hình phân tích. Xem SAP2000 Help về Frame Insertion Point.

End Length Offset cũng không phải chiều dài tính toán ổn định $KL$ , chiều dài không giằng hay chiều dài khớp dẻo. Không tự lấy $L_f$ thay cho các chiều dài thiết kế này.

6. Chọn giả thiết cho dầm, cột, giằng và khung nhà xưởng

Tài liệu Word gốc nêu các khoảng hệ số gợi ý theo loại cấu kiện. Các khoảng đó không nên được coi là quy định của CSI hoặc tiêu chuẩn thiết kế. Cách thực hành hữu ích hơn là xác định cấu tạo nút và lập trường hợp so sánh.

Trường hợp	Cách kiểm soát
Dầm và cột bê tông toàn khối	Kiểm tra offset tự động; chọn vùng cứng phù hợp giả thiết nút, độ cứng nứt và phân tích độ nhạy
Khung thép liên kết mô men	Xem biến dạng liên kết và panel zone; không chọn hệ số chỉ từ kích thước tiết diện
Dầm thép liên kết khớp hoặc bán cứng	Khai báo release hoặc độ cứng quay đúng vị trí; kiểm tra ngoại lệ ở mục 4
Dầm phụ kê trên dầm chính	Xác định vị trí gối và khả năng truyền mô men thực tế; Auto chưa chứng minh đúng sơ đồ
Giằng, thanh giàn, thanh treo	Kiểm tra chiều dài thực, lệch tâm bản mã và releases; không dùng vùng cứng để sửa độ cứng dọc trục
Xà gồ hoặc thanh đỡ vách	Dùng sơ đồ liên kết, liên tục và nối chồng phù hợp; không tăng offset để giảm võng tùy ý
Kèo nhà xưởng có haunch	Mô tả biến thiên tiết diện hoặc vùng haunch phù hợp; tránh kể hai lần cùng tác dụng tăng cứng

CSI có ví dụ ETABS đề xuất $r=0{,}5$ cho khung bê tông và so sánh các mô hình panel zone với rigid offsets. Ví dụ cũng có phương án kết hợp offset cứng với panel zone được mô hình hóa riêng; vì vậy không thể kết luận $r=1$ sai trong mọi trường hợp. Xem CSI Knowledge Base, Panel zone and rigid offset.

Đây là tham khảo cơ chế, không phải bằng chứng rằng mọi khung SAP2000 phải chọn 0,5. Không chuyển nguyên các quy tắc tự động riêng của ETABS sang SAP2000 mà chưa đối chiếu phiên bản.

7. Quy trình kiểm tra và ví dụ khai báo

Hình 5 trình bày trình tự từ xác định cấu tạo đến kiểm tra kết quả. Nên chia group cấu kiện chính và thanh phụ để tránh gán đại trà.

Quy trình xác định hình học nút, khai báo offset, xét release và kiểm tra độ nhạy — Hình 5. Kiểm soát giả thiết vùng đầu thanh trước khi dùng kết quả thiết kế

Xác định hình học nút. Kiểm tra tim cấu kiện, mặt liên kết, tiết diện xoay, vùng haunch và lệch tâm.
Kiểm tra đơn vị và I/J. Hiển thị trục local hoặc thông tin connectivity của các thanh đại diện.
Chọn Auto hoặc User Defined. Với Auto, đọc lại offset thực tế; với nhập tay, kiểm tra từng đầu và chiều dài thông thủy.
Kiểm tra release và độ cứng liên kết. Đọc cùng Joint Offset, Insertion Point và panel zone nếu có.
Chọn hệ số có cơ sở. Ghi rõ giả thiết, không lấy trạng thái trong ảnh làm mặc định cho toàn công trình.
Chạy so sánh độ nhạy. Giữ nguyên tải, vật liệu, liên kết và các thông số khác để nhận biết tác động của vùng cứng.
So sánh cùng vị trí. Kiểm tra chuyển vị, drift, chu kỳ và nội lực tại station tương ứng.

Ví dụ nhập tay: dầm không có release, $L=6{,}00$ m, $a_I=0{,}30$ m, $a_J=0{,}20$ m. Chọn User Defined Lengths, nhập 0.30, 0.20 trong đơn vị mét và 0.5 cho Rigid Zone Factor. Trước khi chạy, kiểm tra $L_c=5{,}50$ m và $L_f=5{,}75$ m.

Để so sánh, có thể lập các trường hợp sau; bảng chỉ định cấu hình, không tạo kết quả giả:

Trường hợp	$a_I$ (m)	$a_J$ (m)	$r$	Mục đích
A	0	0	0	Tham chiếu mô hình theo tim
B	0,30	0,20	0	Giữ mặt offset, không thêm phần cứng theo quy tắc thông thường
C	0,30	0,20	0,5	Kiểm tra giả thiết vùng cứng một phần
D	0,30	0,20	1	Trường hợp biên để đánh giá độ nhạy, không tự coi là phương án thiết kế

So sánh B với C hoặc D khi muốn khảo sát tác động tăng vùng cứng và giữ cùng mặt xuất nội lực. Khi so với A, phải kể đến việc station đầu thanh đã đổi. Nếu có release, phân tích bảng này theo ngoại lệ tại mục 4, không dùng như phép so sánh “mềm hoàn toàn” và “cứng hoàn toàn” đơn giản.

8. Các lỗi cần loại trước khi chốt mô hình

Lỗi	Việc cần làm
Hiểu 0,5 là giảm 50% độ cứng dầm	Đọc lại tỷ lệ chiều dài offset được coi là cứng
Hiểu $r=0$ là offset bằng 0	Kiểm tra riêng chiều dài offset và hệ số vùng cứng
Nhập nhầm đầu I/J hoặc đơn vị	Đối chiếu connectivity và kích thước mặt nút
Tăng $r$ chỉ để drift đạt	Kiểm tra cấu tạo, độ cứng liên kết và các giả thiết khác
So mô men mặt cột với mô men tim cột	Quy về cùng vị trí và cùng quy ước dấu
Bỏ qua ảnh hưởng release	Kiểm tra mặt đặt release và xử lý offset trong mặt phẳng tương ứng
Mô hình haunch hoặc panel zone rồi tăng cứng trùng lặp	Xác định phần biến dạng mỗi thành phần đang đại diện

Khi chốt thuyết minh, ghi rõ cách xác định offset, giá trị hệ số vùng cứng và cách xử lý release. Kiểm tra độ nhạy giúp đánh giá giả thiết, nhưng không thay thế cơ sở cấu tạo. Chuyển vị nhỏ hơn hoặc mô men tại một station nhỏ hơn chưa chứng minh mô hình sát thực tế hơn.

Tài liệu tham khảo

Tài liệu người dùng cung cấp: Nghiên cứu thực hành End Length Offset trong SAP2000, phiên bản ghi trong tài liệu 23/05/2026.
Ảnh Assign Frame End Length Offsets do người dùng cung cấp, dùng để đối chiếu tên trường và trạng thái khai báo.
CSI, SAP2000 Help — Frame End Length Offsets.
CSI, Analysis Reference Manual, chương VII The Frame Element, các mục End Offsets, End Releases, trang in 127–132.
CSI, Frame Element Internal Forces Output Conventions.
CSI, SAP2000 Help — Frame Insertion Point.
CSI Knowledge Base, Panel zone and rigid offset, ví dụ ETABS dùng để tham khảo cơ chế vùng nút.