THUYẾT MINH CHUYÊN ĐỀ BUBBLEDECK KẾT HỢP DỰ ỨNG LỰC

Đối với nhà nhiều tầng, do công trình chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn lên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn lên chi ph

Trang 2

SVTH: PHAN MINH TOÀN – MSSV: 0851031332 TRANG : 2

Trang 3

- Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và các thành phố khác trong những năm qua đã có những bước đột phá trong việc xây dựng các khu chung cư cao tầng và nhà làm việc Trong công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, sàn nhà là bộ phận chiếm tỷ lệ lớn, chịu lực phức tạp và có cấu tạo rất đa dạng Khi công trình ít tầng thì giá thành chi phí cho sàn chiếm một tỷ lệ lớn Đối với nhà nhiều tầng, do công trình chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn lên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn lên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn nên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như cột, tường sẽ tăng song chi phí cho sàn vẫn chiếm tỷ lệ cao Sở dĩ như vậy

là do sàn có tác động trực tiếp đến các bộ phận chịu lực khác như cột, dầm, tường Sàn cũng có ảnh hưởng đến chiều cao tầng, đến khối lượng trát, ốp lát Theo con số thống kê của công ty VSL thì với công trình cao khoảng 40 tầng, trọng lượng sàn chiếm đến 50% trọng lượng toàn công trình Do vậy, việc nghiên cứu để giảm nhẹ trọng lượng sàn để có thể giúp công trình vượt được nhịp lớn có ý nghĩa rất quan trọng

- Do đó vấn đề đặt ra cho ngành xây dựng (ngành trực tiếp tạo ra sản phẩm xây dựng) và các ngành liên quan phải không ngừng phát triển cải tiến kỹ thuật để tạo nên những công nghệ mới phục vụ xây dựng công trình Ngoài các công nghệ hiện tại như sàn BubbleDeck và sàn Dự ứng lực để vượt những nhịp lớn ngành xây dựng phải tìm ra giải pháp kết cấu mới để tăng nhịp công trình hiệu quả hơn đồng thời giảm chi phí xây dựng do các công nghệ hiện tại không đáp ứng hoặc tỏ ra không kinh tế khi áp dụng, hoặc nếu áp dụng được thì không đảm bảo yêu cầu về mặt kiến trúc (do yêu cầu giấu dầm để đạt được sự tiện lợi trong bố trí kiến trúc) Đây cũng chính là

lý do sinh viên tìm hiểu về đề tài này Trong khuôn khổ thời gian thực hiện và kiến thức của sinh viên có hạn chắc chắn không tránh khỏi sai sót cũng như những vấn đề chưa giải quyết được, sinh viên sẽ tìm hiểu sau

1.2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

- Yêu cầu đòi hỏi kết cấu sàn vượt nhịp lớn do đó sinh viên tập trung vào 2 yếu tố chính cần quan tâm để giải quyết yêu cầu đó

+ Thứ nhất để vượt được nhịp lớn thì tải trọng bản thân phải nhỏ

+ Thứ hai là với những cấu kiện nhịp lớn thì yêu cầu về độ võng phải đảm bảo

- Khi giải quyết được 2 điểm này thì đồng nghĩa với việc vấn đề vượt nhịp được giải quyết để đưa

ra được kết cấu theo yêu cầu đặt ra

- Dựa vào điều kiện công nghệ xây dựng hiện tại sinh viên thấy được rằng công nghệ về BubbleDeck có những đặc tính, ưu điểm thỏa mãn được yếu tố thứ nhất là trọng lượng bản thân nhỏ Cùng với công nghệ dự ứng lực sẽ thỏa mãn yêu cầu yếu tố thứ 2 Do đó sinh viên kết hợp

2 công nghệ trên với nhau để giải quyết yêu cầu vượt nhịp của công trình mà với từng công

Trang 4

nghệ riêng rẻ sẽ không đáp ứng tốt Ở đây sinh viên không phủ nhận vai trò và những thành tựu

mà 2 công nghệ nói trên đạt được mà chỉ là kết hợp chúng lại với nhau để đạt hiệu quả cao hơn

- Để hiểu rõ và chi tiết hơn về ưu nhược điểm của 2 công nghệ Dự ứng lực và BubbleDeck để làm

rõ cho những lập luận phía trên xem tài liệu đính kèm

( Phụ Lục 1: Công nghệ BubbleDeck)( Phụ Lục 2: Công nghệ Dự ứng lực)

- Ở đây sinh viên chỉ nêu ra những nét cơ bản về 2 công nghệ trên và đưa ra những phân tích mang tính tổng quát liên hệ trực tiếp tới đề tài mà không nhắc tới những ưu điểm chi tiết của từng công nghệ

+ Sàn BubbleDeck là loại sàn rỗng với khoảng giữa được đặt các quả bóng nhựa tái chế nhằm thay thế cho phần bê tông không hoặc ít chịu lực ở chính giữa, từ đó giảm được trọng lượng bản thân sàn nên có thể vượt được nhịp lớn nhưng gặp vấn đề phát sinh về vết nứt do độ võng lớn đồng thời do là sàn rỗng nên khả năng chịu và truyền tải trọng ngang nhỏ

+ Dự ứng lực là truyền những lực trước vào kết cấu để cân bằng 1 phần hoặc toàn bộ trọng lượng bản thân nên cũng vượt được những nhịp lớn nhưng do là sàn đặc và dày nếu là sàn phẳng không dầm và không mũ cột kéo theo trọng lượng bản thân lại lớn Điều này hoàn toàn không mâu thuẫn với lập luận dự ứng lực đã cân bằng trọng lượng bản thân thì trọng lượng bản thân lớn không có ý nghĩa Do khi trọng lượng bản thân sàn lớn để cân bằng được hết tải trọng này thì cần cung cấp lực truyền lớn, mà chiều dày bêtông có hạn ứng suất trong bêtông sẽ không thỏa mãn ứng suất cho phép

 Từ những điều này sinh viên đưa ra giải pháp sàn BubbleDeck kết hợp với dự ứng lực

1.3 PHÂN TÍCH VỀ SÀN BUBBLEDECK KẾT HỢP DỰ ỨNG LỰC

1.3.1 Tại sao khi thêm cáp vào sàn BubbleDeck thì lại vượt được nhịp lớn.

Bản chất của cáp chính là lực, ứng suất trước là truyền vào kết cấu một lực trước khi nó làm việc, lực này có chiều ngược với chiều tác dụng của ngoại lực Khi tác dụng lực vào kết cấu nó

sẽ cân bằng 1 phần tải trọng, kết cấu sẽ chuyển vị ngược với chuyển vị do ngoại lực Từ đó giảm

độ võng mà trong kết cấu nhịp lớn độ võng đóng vai trò quan trọng để kết cấu sử dụng bình thường

Ví dụ: Tấm sàn ABCD (như hình vẽ) được đỡ trên 4 gối tựa là 4 cột xung quanh Khi chịu tải

trọng tác dụng lên tấm sàn, các dầm xung quanh và tấm sàn sẽ bị võng, độ võng lớn nhất sẽ ở giữa sàn Nhưng khi thêm cáp vào dầm thì kết cấu dầm sẽ được lực từ cáp (giống như 1 bàn tay

vô hình) nâng đỡ Từ đó sẽ làm giảm độ võng của sàn là điều chắc chắn Với những “bàn tay”

vô hình này kết hợp với trọng lượng nhẹ của sàn BubbleDeck sẽ giảm được độ võng đáng kể cho công trình từ đó nhịp của kết cấu sẽ tăng lên

Trang 5

Ví dụ: Tấm sàn ABCD có kích thước 2 chiều tương đương nhau nhưng do chỉ có dầm theo

phương y là AB và CD nên bản chất làm việc không phải sàn 2 phương mà là 1 phương (Phương X) Cáp ở đây đóng vai trò tương tự

Hình 1: Tấm sàn ABCD

Trang 6

1.4 NỘI DUNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1.4.1 Giới thiệu về 2 công nghệ.

1.4.1.1 Sàn BubbleDeck: ( xem chi tiết - Phụ Lục 1)

- BubbleDeck là một công nghệ sàn mang tính cách mạng trong xây dựng khi sử dụng các quả bóng bằng nhựa tái chế để thay thế phần bê tông không tham gia chịu lực ở thớ giữa của bản sàn, làm giảm đáng kể trọng lượng bản thân kết cấu và tăng khả năng vượt nhịp thêm khoảng 50% Bản sàn BubbleDeck phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp với hệ cột, vách, lõi chịu lực có nhiều ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế:

- Tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, có khả năng thích

nghi với nhiều loại mặt bằng

- Giảm trọng lượng bản thân kết cấu- tới 35%, từ đó

giảm kích thước hệ kết cấu móng

- Tăng khoảng cách lưới cột, giảm hệ tường, vách

chịu lực

- Giảm thời gian thi công và các chi phí dịch vụ kèm

theo

- Tiết kiệm khối lượng bê tông – 2.3 kg nhựa tái chế

thay thế 230 kg bê tông/m3 (BD280)

- Rất thân thiện với môi trường khi giảm lượng phát

thải năng lượng và cácbon Hình 1: Sàn BubbleDeck

- BubbleDeck đã rất thành công tại Châu Âu từ những năm đầu thành lập Trong bảy năm qua, tại Đan Mạch và Hà Lan, hơn một triệu m2 sàn sử dụng công nghệ BubbleDeck đã được thi công, ứng dụng cho tất cả các toà nhà văn phòng, bệnh viện, trường học, nhà ở, nhà để xe và các công trình công cộng khác

1.4.1.2 Dự ứng lực: ( xem chi tiết - Phụ Lục 2)

- Xét một dầm đơn giản kê lên gối tựa 2 đầu khớp, ta đặt vào một lực nén trước N (Hình 5.1a) và

tải trọng sử dụng P (Hình 5.1b) Dưới tác dụng cuả tải trọng P, ở vùng dưới của dầm xuất hiện ứng suất kéo Nhưng do ảnh hưởng của lực nén N, trong vùng dưới đó lại suất hiện ứng suất nén Ứng suất nén trước này sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng xuất kéo do tải trọng sử dụng P gây

ra Để cho dầm không bị nứt, ứng suất tổng cộng trong vùng dưới không được vượt quá cường

độ chịu kéo Rk của bêtông Để tạo ra lực nén trước người ta căng cốt thép rồi gắn chặt nó vào

bê tông thông qua lực dính hoặc neo Nhờ tính chất đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ

tạo nên lực nén trước N.

Trang 7

Hình 1: Sự làm việc của dầm bê tông ƯLT

- Vậy bê tông ứng lực trước (BT ULT) là bê tông, trong đó thông qua lực nén trước để tạo ra và phân bố một lượng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra Với các cấu kiện BT ULT, ứng suất thường được tạo ra bằng cách kéo thép cường độ cao

1.4.2 Quy trình tính toán thiết kế sàn BubbleDeck kết hợp dự ứng lực.

- Sinh viên dựa vào các tài liệu hướng dẫn thiết kế sàn BubbleDeck, dự ứng lực và các tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế của các nước Anh, Úc, Đức, Châu Âu, ACI…sinh viên đưa ra quy trình tính toán thiết kế cho sàn BubbleDeck kết hợp dự ứng lực như sau:

+ Xem xét tổng quan về kết cấu cần thiết kế ( ở đây là kết cấu sàn ): xem xét tất cả các yếu

tố có thể ảnh hưởng tới kết cấu như kiến trúc, MEP,…

+ Tổng hợp các thông số và số liệu thiết kế: kích thước, vật liệu, tải trọng…

+ Dựa vào kích thước kết cấu, tải trọng,… sơ bộ chọn chiều dày sàn

+ Chọn bề rộng sàn đặc ( xem như dầm )

+ Chia dãy kết cấu sàn thành dãy trên cột và giữa nhịp

+ Sơ bộ cáp đặt trong dầm: Dựa vào phần trăm (%) cân bằng với trọng lượng bản thân; bố trí vị trí cáp trên mặt bằng

- Mô hình kết cấu vào phần mềm:

o Bước đầu mô hình hình dạng, kích thước kết cấu, tải trọng và giải nội lực với tải trọng bản thân kết cấu ( chưa kể tới ảnh hưởng của cáp )

+ Dựa vào biểu đồ nội lực kết cấu do trọng lượng bản thân đưa ra biểu đồ cáp hợp lý nhất ( Do biểu đồ cáp đặt theo biểu đồ nội lực )

+ Giải lại mô hình ( có kể tới ảnh hưởng của cáp )

+ Lọc lại nội lực và chọn nội lực tính toán chi tiết

+ Tính toán chi tiết:

o Sàn BubbleDeck: ( Phụ lục 3 )

o Dự ứng lực: ( Phụ lục 4 )

o Nếu thỏa thì tiếp tục bước tiếp theo, không thỏa quay lại chọn lại kích thước kết cấu, thông số tính toán và tính toán lại

+ Cấu tạo chi tiết theo kết quả tính toán → Thể hiện thành bản vẽ

+ Kiểm tra lại các kết quả tính toán và cấu tạo, chỉnh sửa nếu cần

+ Hoàn thành thiết kế

Trang 8

SƠ ĐỒ KHỐI QUY TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN BUBBLEDECK

KẾT HỢP DỰ ỨNG LỰC

Trang 10

1.4.3 Áp dụng tính toán cho sàn tầng điển hình (tầng 2).

1.4.3.1 Thiết kế sàn tầng 2 :

- Thiết kế sàn tầng 2 với kích thước 50m x 27m = 1350 (m2)

- Với thông tầng ở giữa diện tích 5,9m x 9m = 53,1 (m2)

Nhịpm

Trọng lượng kg/m2

Bê tông ở công trường

Trang 11

Nhịp trong đồ án là: 9m x 10m nên sinh viên chọn sàn BD280

1.4.3.3 Các thông số về vật liệu và BubbleDeck

- Sàn bê tông BubbleDeck đã được cấp Chứng nhận kỹ thuật Hà Lan CUR 86, có giá trị tương đương với Chứng nhận của Tiêu chuẩn Xây dựng Công nghệ sàn bê tông BubbleDeck đã được công nhận tại nhiều quốc gia có nền xây dựng phát triển

- Về cơ bản, sàn bê tông BubbleDeck được tính toán tương tự như sàn Bê tông thông thường Sự khác biệt nằm ở các thông số kỹ thuật

- Sàn có thể đưa về tiết diện tương đương để kiểm tra

Hình 1: Tiết diện tương đương

- Đặc trưng của sàn BubbleDeck là có những quả bóng với kích thước quy định với chiều dày mỗi sàn Thép sàn được hàn lại thành lưới với nhiệm vụ thứ nhất là chịu lực và thứ 2 là kẹp bóng

- Công nghệ sàn bê tông BubbleDeck là công nghệ bán lắp ghép nhưng trong chuyên đề sinh viên

sử dụng loại lắp ghép và đổ be6tong tại công trường nên làm việc như sàn toàn khối, với ưu điểm nhẹ nên khi kết hợp làm việc với vách, lõi của công trình sẽ thành một giải pháp hiệu quả chống động đất

 Các thông số này được quy định như là đặc trưng về công nghệ của sàn bê tông BubbleD

- Mô dul đàn hồi của vật liệu sàn bê tông BubbleDeck tương ứng gồm Bóng và Bê tông so với sàn

bê tông đặc với cùng mác bê tông:

Trang 12

- Cường độ tính toán của bê tông khi kéo dọc trục: Rbt = 1,2 MPa

- Môđun đàn hồi: Eb = 3,25×104 MPa

- Môđun đàn hồi của bê tông sàn BubbleDeck:

c = 24 MPa (cường độ đặc trưng của bê tông);

fci = 19,2 Mpa (cường độ của bê tông lúc kích cáp);

Trang 13

• Cường độ chảy 1670 MPa

Chiều dày

Tĩnh tải tiêu chuẩn

Hệ số vượt tải

Tĩnh tảitính toán(kN/m3) (mm) (kN/m2) (kN/m2)1

Hoạt tảitính toánPhần dài

hạn

Phần ngắn hạn

Trang 14

Thang, sảnh, hành lang 1.00 2.00 3.00 1.20 3.60

1.4.3.5 Chia dãy sàn tầng 2

Hình 1 : Chia dãy trên cột và giữa nhịp

Hình 1 : Mô hình sàn theo vật liệu

SVTH: PHAN MINH TOÀN – MSSV: 0851031332TRANG : 14

Trang 15

1.4.3.6 Nội lực sàn do trọng lượng bản thân sàn (chưa kể ảnh hưởng của cáp)

- Kết quả nội lực được kết xuất từ mô hình sàn trong phần mềm Safe Version 12.3.0

Hình 1 : Momen TLBT sàn dãy A (theo phương Y)

Hình 1 : Momen TLBT sàn dãy B (theo phương X)

- Từ biểu đồ momen các dãy theo phương X và Y ta có thể sơ bộ xác định được biểu đồ cáp trong sàn ( do đặt cáp theo biểu đồ momen)

- Hàm lượng cốt thép thường trong kết cấu sàn ứng lực trước được bố trí nhằm đảm bảo khả năng chống nứt, đủ kẹp bóng và khả năng chịu lực của kết cấu Do thép ứng lực được căng sau và

Trang 16

căng trong ống gen (công nghệ không bám dính) nên cốt thép thường trong bản chọn với hàm lượng 0,002Ab

- Cốt thép thường chọn loại có đường kính D ≥ 12 mm, khoảng cách không lớn hơn 2×h hoặc 30 cm

1.4.3.7 Cấu tạo và sơ bộ cáp

a) Các yêu cầu về cấu tạo cáp

- Lớp bảo vệ tối thiểu để chống ăn mòn cốp thép là = 25 mm

- Phương truc A-D: cáp nằm dưới

- Khoảng cách từ trọng tâm cáp tới mép ngoài bê tông a = (25+32+12/2) = 63 mm

- Độ lệch tâm của cáp tính từ trọng tâm cáp tới trọng tâm sàn 140mm-63mm= 77 mm

- Độ chùng lớn nhất nhịp giữa f = 77+77 = 154 mm

- Độ chùng lớn nhất nhịp biên f = 77+77/2 = 115,5 mm

- Phương truc 1-6: cáp nằm trên a = (25+24+12/2+20) = 75 mm

- Độ lệch tâm của cáp tính từ trọng tâm cáp tới trọng tâm sàn 140-75 = 65

- Tổn hao ngay sau khi căng:

- Hao ứng suất do ma sát thông số nhà sản xuất 2,5%/10m dài;

Trang 17

- Biến dạng neo 6mm.

- Tổn hao trong quá trình sử dụng:

- Do từ biến, co ngót của bê tông, trùng ứng suất có thể lấy sơ bộ khoảng 16-18% Trong đồ án sinh viên tham khảo tài liệu của công ty Freyssinet lấy bằng 150Mpa:

- Do các nhịp theo phương x bằng nhau và các nhịp thep phương y bằng nhau nên sinh viên sơ bộ

số lượng cáp cho 2 khung theo phương x và y

- Ta có trọng lượng bản thân tiêu chuẩn của sàn là: sàn đặc dày 280mm: 7 KN/m2

- Trọng lượng bản thân tiêu chuẩn của sàn BubbleDeck 280mm: 4,6 KN/m2

- Ứng suất kéo cáp là: 0,8 x fu= 0,8 x 1860 = 1488 Mpa

- Lực kéo tối đa của 1 sợi cáp: 140 x 1488 = 208320 N = 208,3 KN

f) Sơ bộ chọn cáp theo phương y (nhịp 9m)

- Tải trọng phân bố trên dãy theo phương y là: 7 x 3 + 4,6 x 7 = 53,2 KN/m

- Chọn 24 sợi bố trí.(6 bó cáp, mỗi bó 4 sợi) Bố trí ở phần sàn đặc

g) Sơ bộ chọn cáp theo phương x.

- Tải trọng phân bố trên dãy theo phương y là: 7 x 3 + 4,6 x 6 = 48,6 KN/m

- Tải trọng cân bằng là 90%TLBT  q= 0,9 x 48,6 = 43,74 KN/m

Trang 18

- Chọn bố trí 24 sợi bố trí.(6 bó cáp, mỗi bó 4 sợi) Bố trí ở phần sàn đặc.

- Sinh viên chọn bố trí số cáp nhỏ hơn nhiều so với tính toán sơ bộ là vì trong quá trình tính toán

sơ bộ phần tải trọng cân bằng theo từng phương đã kể tới 2 lần

Hình 1: Mặt bằng bố trí cáp sàn tầng 2

1.4.3.8 Mô hình và phân tích nội lực (có kể tới ảnh hưởng của cáp).

- Sử dụng phần mền safe 12.3.0 để tính toán nội lực với các bước sau.

a) Xây dựng mô hình

Trang 20

c) Vẽ các dải trên cột như đã phân tích

Hình 1 : Sơ đồ chia dãy của sàn theo 2 phương X, Y

Hình 1 : Sơ đồ bố trí cáp

- Number of Stands : số cáp trong 1 bó

Trang 21

Hình 1 : Khai báo cáp

- Trong mục Tendon load data khai báo

+ Tendon Jacking Stress : ứng xuất căng ban đầu

+ Tendon Jacking Force : lực căng ban đầu

- Trong mục Tendon loss data(tổn hao ứng suất) ta chọn khai báo tổn hao dạng (Base on fixed Stress Value)

+ Stress loss : tổn hao ngắn hạn khi truyền ứng suất trước (bằng phần mềm tự tính)

+ long time loss : tổn hao dài hạn tham khảo công ty Freyssinet là 150MPa

Hình 1 : Khai báo tổn hao

- Hình dạng cáp, trong bảng “Tendon vertical profile” khai báo các thông số cáp như bảng sau cho từng nhịp của từng dải

Trang 22

Hình 1 : Khai báo biểu đồ cáp

- Thông số hình học cáp của từng dải được bố trí theo biểu đồ momen là hiệu quả nhất, nhưng sẽ gặp khó khăn trong thi công nên quỹ đạo cáp ở trên gối sẽ có hình 1 parabol đảo Từ đó ta có biểu đồ cáp như sau Do các nhịp theo mỗi phương là đều nhau nên bố trí cáp cho từng dãy cũng tương tự nhau theo từng phương Trong đó những bó cáp gần lõi sẽ có quỹ đạo khác với các nhịp khác do ở đây momen âm tập trung cả dãy trên cột và giữa nhịp nên quỹ đạo cáp sẽ được

bố trí theo trục trung hòa hoặc vồng lên theo biểu đồ momen Trong trường hợp này sinh viên chọn quỹ đạo cáp gần lõi bố trí có độ vồng để có lợi cho khả năng chịu lực của kết cấu

d) Tổ hợp nội lực

- Tham khảo mục 9.2 tiêu chuẩn ACI 318-08 thì khi phân tích sự làm việc của sàn ƯLT thì tuỳ theo từng giai đoạn làm việc của sàn ứng lực trước mà chúng ta tính toán kiểm tra với các “ tổ hợp tải trọng sau”

+ Tính toán giai đoạn truyền ƯLT

Trong đó:

+ SW : tải tiêu chuẩn chỉ xét đến trọng lượng bản thân sàn

Trang 23

+ PT-TRANFER : tải trọng do ứng lực trước gây ra sau khi đã trừ tổn hao ngắn hạn+ DL : tĩnh tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn

+ PT-FINAL : tải trọng do ứng lực trước gây ra sau khi đã trừ tổng tổn hao ứng suất+ LL : hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn

e) Giá trị nội lực của dãy

 Giai đoạn truyền: (SW+PT-TRANFER)

Hình 1 : Mômen các dãy

Trang 25

Hình 1: Lực cắt các dãy

1.4.3.9 Lọc ra dãy nội lực max và chọn kiểm tra ứng suất

a) Giai đoạn ngay sau khi truyền

Kiểm tra với tổ hợp GD-TRUYEN = ( SW+PT-TRANFER)

 Kiểm tra ứng suất cho dải trên cột (sàn đặc dày 280mm)(dãy trên cột trục B trong mô hình)

Hình 1: Momen dãy trên cột Max

Trang 26

' cif

= 0,6.19,2= 11,52 MPa+ Ứng suất kéo cho phép

' ci

0, 25 f = 0, 25 19, 2 = 1,1

MPa+ P = 187,2.24 = 4492,8 Kn (do giai đoạn sau khi truyền lực P tổn hao 10%)(MSW+

Kiểm tra ứng suất nén

 Kiểm tra ứng suất cho dải giữa nhịp (sàn BubbleDeck dày 280mm)

Hình 1: Momen dãy giữa nhịp max

(Msw+ MPT*)max = 90,28 kNm

Trang 27

Hình 1: Cấu tạo sàn BubbleDeck

 Do đó tính toán kiểm tra ứng suất trong bêtông như thông thường

 Tính cho phần bê tông phía trên bóng.

- Kiểm tra với tổ hợp GD-SUDUNG = ( DL+LL+PT-FINAL)

 Kiểm tra ứng suất cho dải trên cột (sàn đặc dày 280mm)(dãy trên cột trục B trong mô hình)

Trang 28

Hình 1: Momen dãy CSA7

= 0,45.24= 10,8 MPa+ Ứng suất kéo cho phép

' c

0,5 f =0,5 24 2, 45=

MPa+ P = 160.24 = 3840 kN (Giai đoạn sử dụng đã trừ 20% tổn hao)+ (MDL+ MPT*)min = -242,8 kNm

Trang 29

 Kiểm tra ứng suất cho dải giữa nhịp (sàn BubbleDeck dày 280mm)

Hình 1: Momen dãy MSA6

 Do đó tính toán kiểm tra ứng suất trong bêtông như thông thường

 Tính thép cho sàn BubbleDeck (theo trạng thái giới hạn thứ nhất)

- Thép theo phương Y tính thép cho mặt cắt sau:

- Mặt cắt chọn tính thép cho dải giữa nhịp (thuộc dải MSA6) có Mmax = 170 KNm

- Mô men Mmin = -65,7 KNm Tính toán được rồi bố trí cho 1/2 L nhịp ở giữa

- Thép théo phương X tính thép cho hai mặt cắt sau:

- Mặt cắt chọn tính thép cho dải giữa nhịp (thuộc dải MSB6) có Mmax = 171 KNm Mô men Mmin = -123,3 KNm Tính toán được rồi bố trí cho 1/2 L nhịp ở gữa

- Căn cứ vào cấp độ bền của bê tông (B30) và nhóm cốt thép, ta đã tra được cường độ tính toán của bê tông và cốt thép sử dụng:

Rb = 17 MPa

Rs = Rs’ = 425 MPa

Trang 30

Hình 1 : Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện

bê tông cốt thép chịu uốn khi tính toán theo độ bền

- Ta thấy nội lực giữa nhịp của 2 dãy gần bằng nhau nên sinh viên chọn nội lực lớn hơn tính toán

và bố trí lưới thép đều cho theo 2 phương

- Giả thiết a = 4 cm, ta tính được ho = 28 - 4 = 24 cm

- Theo điều 6.2.2.3 giá trị ξR được tính theo công thức:

R

sR sc,u

σsR = 425 MPa+ σsc,u – ứng suất giới hạn của cốt thép ở vùng chịu nén:

Trang 31

2 BubbleDeck 0

- Ta nội suy được:

- Lưới thép sàn BubbleDeck theo phương còn lại tương tự do Moment theo 2 phương tương đương nhau

Trang 32

1.4.3.10 Tính toán cốt thép thường gia cường sàn.

- Giai đoạn truyền ( tranfer ) và giai đoạn sử dụng ( service ) ứng suất trong bê tông thỏa ứng suất kéo và nén cho phép nên không cần phải tính toán bố trí cốt thép thường chịu ứng suất Giai đoạn sử dụng không phát sinh ứng suất kéo trong bê tông nên không cần tính toán cốt thép, Đặt thép

1.4.3.11 Cốt thép thường cấu tạo.

- Cốt thép thường được bố trí trong cấu kiện bê tông ứng lực trước nhằm:

- Tăng khả năng chịu mômen uốn trong cấu kiện;

- Hạn chế vết nứt do uốn;

- Hạn chế các vết nứt do co ngót và chênh lệch nhiệt độ

- Theo mục 18.9.2 và 18.9.3 ACI 318M-08 yêu cầu diện tích cốt thép tối thiểu, trừ trường hợp

tính theo 2 công thức dưới đây, cần thỏa mãn điều kiện:

A = 0, 4%A

- Trong đó: Act là diện tích của phần diện tích chịu kéo tính từ mép chịu kéo đến trục đi qua trong tâm tiết diện ngang

- Đối với sàn 2 phương ứng lực trước, lượng cốt thép tối thiểu được tính như sau:

- Ở vùng chịu momen âm ở trên gối tựa, diện tích cốt thép tối thiểu mỗi phương là: As=0,00075Acf

, trong đó Acf là tiết diện mặt cắt ngang lớn nhất của dải dầm bản trong 2 khung tương đương Các cốt thép này yêu cầu bố trí trong khoảng cách từ 1,5h từ mép cột về hai phía và có ít nhất 4 thanh thép theo mỗi phương Các thanh thép phải được kéo qua gối tựa 1/6 chiều dài của nhịp thông thủy Khoảng cách giữa các thép thường không quá 300mm

1.4.3.12 Tính toán cốt thép thường gia cường cho phần sàn đặc (xem như dầm).

Hình 1 : Nội lực dãy CSB6 (trên cột).

Trang 33

Hình 1 : Nội lực dãy CSA7 (trên cột)

- Dựa vào nội lực 2 dãy sinh viên chọn nội lực dãy lớn hơn ( dãy CSB6 ) để tính toán cốt thép và

bố trí chung cho dãy trên cột cả mặt bằng

- Như sinh viên đã trình bày trong phần đầu ta có thể xem dãy trên cột làm việc như dầm nên sinh viên tính toán cốt thép như tính cho dầm Do hạn chế kiến thức về tính toán dầm dự ứng lực nên trong chuyên đề này sinh viên tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam

1.4.3.13 Kiểm tra cường độ chịu uốn

- Tính toán ở giai đoạn giới hạn với các tổ hợp sau:

Trang 34

+ DL – tĩnh tải tiêu chuẩn;

+ LL – hoạt tải tiêu chuẩn;

+ HPT – thành phần thứ cấp của ứng lực trước

+ Các momen thứ cấp này được tạo ra bởi các phản lực gây ra tại các gối dầm và chúng không phụ thuộc vào các tải trọng đặt giữa các gối nên đường momen thứ cấp luôn luôn là đường thẳng giữa các gối Và cách đơn giản để tính momen thứ cấp là ta lấy momen cân bằng của cáp trừ cho thành phần sơ cấp thì ta sẽ thu được thành phần thứ cấp

- Tổ hợp 1: 1,4*DL + 1,0*HPT để kiểm khả năng chịu lực Với Mu = 683,39 kN.m

Trang 35

1.4.3.14 Kiểm tra điều kiện đảm bảo khả năng chịu lực:

ε

ε ε

Hình 1 Sơ đồ ứng suất để xác định momen giới hạn

- Điều kiện đảm bảo khả năng chịu lực của cấu kiện theo ACI 318-08:

1 0,85

β =

(

' c

f ≤30

MPa)

- Từ những công thức trên ta có bảng kiểm tra cường độ chịu lực các tiết diện nguy hiểm

Bảng 1-3 Bảng kiểm tra khả năng chịu lực

Trang 36

1.4.3.15 Kiểm tra khả năng chịu lực cắt

a) Trạng thái phá hoại của sàn 2 phương do lực cắt.

- Như chúng ta đã biết dạng phá hoại dầm do lực cắt thể hiện qua các vết nứt xiên bởi ứng suất uốn và cắt gây ra Vết nứt này bắt đầu tại mặt chịu kéo của dầm và mở rộng theo đường chéo tới vùng chịu nén gần tải trọng tập trung

- Trong trường hợp bản hoặc móng hai phương, hai cơ chế hư hỏng do lực cắt thể hiện Hình bên dưới có thể xảy ra

+ Lực cắt phá hoại một phương hay phá hoại dầm có liên quan đến vết nứt kéo dài qua toàn

bộ chiều rộng của kết cấu như hình 1.36(a)

+ Lực cắt phá hoại theo hai phương hay gọi là phá hoại do chọc thủng có liên quan đến sự phá hoại quanh bề mặt hình nón cụt hay hình chóp xung quanh cột như Hình 1.12(b)

b) Kiểm tra khả năng chịu cắt.

- Theo mục 6.2.5.4 của TCXDVN 356 – 2005 , kết cấu dạng bản (không đặt cốt thép ngang) chịu

tác dụng của lực phân bố đều trên một diện tích hạn chế cần được tính toán chống nén thủng theo điều kiện:

F < α

Rbtumh0

Trong đó:

+ F là lực nén thủng;

+ α là hệ số, đối với bê tông nặng: α = 1,0;

+ um là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi

bị nén thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện

Trang 37

- Khi xác định um và F giả thuyết rằng sự nén thủng xảy ra theo mặt nghiêng của tháp có đáy nhỏ

là diện tích chịu tác dụng của lực nén thủng, còn các mặt bên nghiêng một góc

045

so với phương ngang

- Trong chuyên đề này sinh viên không kiểm tra lại chọc thủng sàn ( do đồ án sinh viên đã kiểm tra với sàn dày 250mm và thỏa chọc thủng Do đó với chuyên đề sàn tại vị trí cột có chiều dày 280mm đồng thời tải trọng sàn BubbleDeck kết hợp dự ứng lực nhỏ hơn nhiều so với sàn đặc dự ứng lực nên điều kiện chọc thủng sàn sẽ thỏa Mặc dù điều kiện chọc thủng thỏa nhưng cũng cần bố trí thêm thép đai chống cắt tại đầu cột để tăng khả năng chống cắt cho vùng trên cột

Hình 1 : bố trí thép chịu cắt vùng trên cột

- Khi bê tông bị nén cục bộ, cường độ chịu nén được tăng lên do những phần xung quanh không trực tiếp chịu nén có tác dụng cản trở biến dạng ngang của phần trực tiếp chịu lực Ứng suất nén cho phép của bê tông ngay sau khi neo phải thoả mãn điều kiện:

+ A2 – diện tích chịu nén tính toán, có hình dạng tương tự như diện tích Ag

su b

PP

Trang 38

Quỹ đạo ứng suất nén chính

Lực kéo ngangQuỹ đạo ứng suất nén chính

Hình 1 : Sự phân bố ứng suất tạo vùng neo

- Lực kéo tổng hợp của ứng suất kéo ngang Tburst có thể xác định theo mô hình thanh chống giằng hoặc phân tích theo lý thuyết đàn hồi Tiêu chuẩn ACI 318 cho phép sử dụng công thức gần đúng sau:

P

P/2 P/2

dburst

Tburst

Hình 1 Xác định lực kéo ngang T burst

- Diện tích cốt thép ngang tính toán là:

Trang 39

burst s

s

TA

- Độ võng tổng cộng của sàn = độ võng dài hạn của tải ngắn hạn + độ võng ngắn hạn của tải ngắn hạn

a) Độ võng tức thời tại giữa ô bản (độ võng do tải ngắn hạn)

Xét tổ hợp TH_VONG1 = 0,7LL

b) Độ võng do tác dụng của tải dài hạn (độ võng do tải dài hạn)

+ Giả sử có 30% hoạt tải sử dụng là dài hạn

+ Xét tổ hợp TH_VONG2 = DL + 0,3HT + PT-FINAL

Trang 40

+ Kể đến ảnh hưởng của từ biến

Định dạng
Số trang	245
Dung lượng	17,51 MB