NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN HIỆU QUẢ CHO NHÀ NHỊP NHỎ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp. LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN HIỆU QUẢ CHO NHÀ NHỊP NHỎ Học viên: Trịnh Anh Tuấn _ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08, Khóa: K34- Kon Tum, Trường Đ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRỊNH ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN

HIỆU QUẢ CHO NHÀ NHỊP NHỎ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐÀO NGỌC THẾ LỰC

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trịnh Anh Tuấn

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Kết quả dự kiến 1

6 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP SÀN TRONG NHÀ DÂN DỤNG 3

1.1 Các giải pháp sàn sử dụng trong xây dựng 3

1.1.1 Sàn bê tông cốt thép toàn khối 3

1.1.2 Sàn bê tông dự ứng lực 4

1.1.3 Sàn liên hợp thép bê tông 5

1.1.4 Sàn bê tông cốt thép lắp ghép 6

1.1.5 Sàn bóng 7

1.1.6 U-boot Beton (Ubot Beton): 9

1.2 Các giải pháp sàn sử dụng cho nhà nhịp nhỏ 10

1.2.1 Giới thiệu nhà nhịp nhỏ 10

1.2.2 Giải pháp kết cấu sàn phù hợp cho nhà nhịp nhỏ 11

1.3 Kết luận chương 1 12

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP SÀN ĐỀ XUẤT CHO NHÀ NHỊP NHỎ 13

2.1 Cấu tạo giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ 13

2.2 Tính toán giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ 14

2.2.1 Mô tả sàn liên hợp và cấu tạo sàn liên hợp 14

2.2.2 Vật liệu sử dụng 16

2.2.3 Tải trọng tác dụng 20

2.2.4 Sự làm việc của sàn liên hợp 22

2.2.5 Xác định nội lực 25

2.2.6 Tính toán tiết diện 28

2.2.7 Tóm tắt quy trình thiết kế 39

2.3 Thiết kế sàn bê tông cốt thép toàn khối 39

2.3.1 Chọn sơ bộ chiều dày của sàn và vật liệu 39

2.3.2 Xác định tải trọng tác dụng lên sàn 39

2.3.3 Xác định nội lực 40

2.3.4 Tính toán cốt thép 41

2.4 Kết luận chương 2 42

CHƯƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 43

3.1 Ví dụ thiết kế giải pháp kết cấu sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ 43

3.1.1 Tính toán tấm tôn như cốp pha trong giai đoạn thi công 44

3.1.2 Tính toán sàn liên hợp trong giai đoạn sử dụng 51

3.2 Thiết kế sàn sử dụng kết cấu bê tông cốt thép 56

3.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên sàn 57

3.2.2 Xác định nội lực 58

3.2.3 Tính toán cốt thép 58

3.3 Đánh giá giải pháp sàn đề xuất với sàn bê tông cốt thép 59

3.4 Kết luận chương 3 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN HIỆU QUẢ

CHO NHÀ NHỊP NHỎ

Học viên: Trịnh Anh Tuấn _ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08, Khóa: K34- Kon Tum, Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHĐN

Tóm tắt - Hiện nay, giải pháp kết cấu bê tông cốt thép toàn khối (khung và sàn BTCT) vẫn

được sử dụng chủ yếu trong các công trình dân dụng và nhược điểm của giải pháp này là

việc thi công chậm và tốn nhiều ván khuôn cây chống cho việc thi công sàn Do đó, một

giải pháp kết cấu vừa đáp ứng được sự toàn khối, độ cứng tổng thể giống như sàn bê tông

cốt thép và đáp ứng được việc thi công nhanh, tiết kiệm là cần thiết Luận văn này đã

nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ (L ≤ 5m) bao gồm: Kết cấu sàn

sử dụng sàn liên hợp thép – bê tông Theo đó tấm tôn sẽ được bố trí với mục đích làm ván

khuôn sàn trong giai đoạn thi công và cốt thép tham gia chịu kéo trong giai đoạn sử dụng;

Sử dụng giải pháp tường chịu lực để thay thế kết cấu khung Tường được cấu tạo bởi gạch

không nung có lổ, phần lổ này sẽ được nhồi bê tông và bổ sung cốt thép từ móng để kết nối

với sàn đảm bảo độ toàn khối của hệ kết cấu Kết quả tính toán cho thấy được sự hiệu quả

của giải pháp kết cấu đề xuất so với kết cấu bê tông cốt thép truyền thống và tiềm năng ứng

dụng trong thực tế xây dựng hiện nay

Từ khóa – Sàn liên hợp, sàn bê tông cốt thép, gạch block

RESEARCH METHORD FOR EFFECTIVE SLAB STRUCTURE

FOR SMALL HOUSE Abstract – Currently, the solution of reinforced concrete structure (frame and

reinforced concrete slab) is still used mainly in civil works and the disadvantage of this

solution is the slow construction and use of many formwork for slab construction

Therefore, a structural solution has just met the whole, the overall hardness is like

reinforced concrete slab and fast construction, saving is necessary This thesis has studied

and proposed a solution of slab structure for small span houses (L ≤ 5m) including: The

slab structure using steel - concrete composite slab Accordingly, the deck slab will be

arranged with the purpose of making floor formwork in the construction phase and

reinforcement involved in pulling during the use period; Use load-bearing wall solution to

replace frame structure Walls are made of bricks with holes, this hole will be stuffed with

concrete and reinforced with reinforcement from the foundation to connect to the floor to

ensure the structural integrity of the structure Calculation results show the effectiveness of

the proposed structural solution compared to traditional reinforced concrete structures and

potential applications in actual construction today

Keywords – Composite slab, reinforced concrete slab, block brick

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Đặc trưng cơ học của bê tông theo Eurocode 4 16

Bảng 2.2 Hệ số an toàn đối với vật liệu 17

Bảng 2.3 Giá trị cường độ chịu nén trung bình fcm của bê tông ở tuổi 28 ngày theo Eurocode 4 18

Bảng 2.4 Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép theo TCVN 5574-2012 19

Bảng 3.1 So sánh hai phương án sàn về tải trọng tác dụng 59

Bảng 3.2 So sánh hai phương án sàn về vật liệu và nhân công 60

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối 3

Hình 1.2 Sàn bê tông cốt thép ứng lực trước 4

Hình 1.3 Cấu tạo sàn liên hợp điển hình 6

Hình 1.4 Sàn bê tông cốt thép lắp ghép 7

Hình 1.5 Kết cấu sàn Bubble Deck 8

Hình 1.6 Kết cấu sàn U-boot beton 9

Hình 1.7 Mặt bằng và mặt đứng nhà ống điển hình 11

Hình 1.8 Giải pháp sàn sườn toàn khối cho công trình 11

Hình 1.9 Giải pháp sàn liên hợp cho công trình dân dụng 12

Hình 2.1 Giải pháp kết hợp sàn liên hợp với tường chịu lực 13

Hình 2.2 Giải pháp gia cố tường chịu lực 14

Hình 2.3 Cấu tạo chi tiết liên kết sàn tường 14

Hình 2.4 Sàn liên hợp với tấm tôn bằng thép hình 15

Hình 2.5 Các kích thước của sàn và tấm tôn 15

Hình 2.6 Tải trọng tác dụng lên tôn 20

Hình 2.7 Các dạng liên kết điển hình trong sàn liên hợp 23

Hình 2.8 Sự làm việc của sàn liên hợp 23

Hình 2.9 Tiết diện phá hoại của các dạng phá hoại khác nhau 24

Hình 2.10 Sự làm việc giòn và làm việc dẻo 25

Hình 2.11 Phân phối lại momen tại vị trí gối trung gian 26

Hình 2.12 Phân phối lại momen tại vị trí gối (tính toán trên một nhịp chịu tải trọng phân bố đều) 26

Hình 2.13 Phân phối lại tải trọng tập trung 27

Hình 2.14 Tôn sóng bằng thép 28

Hình 2.15 Bề rộng hiệu quả 28

Hình 2.16 Chất tải cách nhịp 30

Hình 2.17 Phá hoại do thép tôn chảy dẻo 32

Hình 2.18 Phá hoại theo khả năng chịu lực của bê tông 32

Hình 2.19 Xác định momen giới hạn trong vùng momen âm M p Rd, 33

Hình 2.20 Phương pháp m-k 35

Hình 2.21 Các dạng phá hoại phụ thuộc vào nhịp của sàn 36

Hình 2.22 Phá hoại cắt trong bê tông 36

Hình 2.23 Phá hoại do chọc thủng 37

Hình 2.24 Tính toán momen quán tính, bê tông bị nứt và không bị nứt trong vùng momen dương 38

Hình 2.25 Sơ đồ tính sàn bản loại dầm 40

Hình 2.26 Sơ đồ tính sàn bản kê bốn cạnh 41

Hình 3.1 Kích thước gạch block xây tường 43

Hình 3.2 Mặt cắt ngang một tấm tôn 44

Hình 3.3 Mặt bằng sàn 44

Hình 3.4 Mặt bằng bố trí tấm tôn 45

Hình 3.5 Mặt cắt cấu tạo sàn 45

Hình 3.6 Mặt cắt ngang bố trí kết cấu sàn 46

Hình 3.7 Sơ đồ tính tấm tôn lúc thi công 46

Hình 3.8 Sơ đồ tính tấm tôn lúc thi công 47

Hình 3.9 Kích thước tấm tôn 48

Hình 3.10 Sơ đồ tính toán độ võng gây ra do tải trọng bản thân 50

Hình 3.11 Sơ đồ tính sàn 51

Hình 3.12 Sơ đồ ứng suất tiết diện sàn liên hợp 52

Hình 3.13 Cấu tạo các chốt neo đầu sàn 54

Hình 3.14 Mặt bằng sàn 57

Hình 3.15 Bố trí hệ dầm sàn 57

Hình 3.16 Biểu đồ mô men trong sàn theo phương dọc nhà 58

Hình 3.17 Biểu đồ mô men trong sàn theo phương ngang nhà 58

Hình 3.18 Biểu đồ mô men trong dầm 58

Hình 3.19 Bố trí cốt thép sàn 59

Hình 3.20 Bố trí cốt thép dầm 59

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, công tác thiết kế thi công nhà dân dụng vẫn sử dụng những phương thức truyền thống như giải pháp sàn BTCT đổ toàn khối hay việc sử dụng một hệ lớn ván khuôn cây chống cho thi công sàn Những vấn đề này ảnh hưởng lớn đến giá thành công trình xây dựng cũng như thời gian hoàn thành công trình Do đó, cần có những phải pháp kết cấu, thi công mới hiệu quả hơn nhằm rút ngắn thời gian chi phí xây dựng

để đáp ứng nhu cầu lớn về nhà ở hiện nay Ý tưởng về giải pháp kết cấu sàn bán lắp ghép sử dụng tấm sàn deck (tấm tôn) vừa làm ván khuôn trong giai đoạn thi công và là cốt thép chịu kéo trong giai đoạn sử dụng của sàn kết hợp với hệ tường chịu lực sử dụng gạch block không nung, giải pháp này sẽ giải quyết các vấn đề thi công khi loại

bỏ hệ ván khuôn cây chống cũng như làm cho kết cấu sàn nhẹ hơn giúp giảm tải trọng cho móng và thuận tiện cho việc sử dụng kết cấu tường chịu lực thay thế cho giải pháp khung hiện nay

Như vậy, với quan điểm trên luận văn sẽ thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ”

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu các giải pháp kết cấu sàn sử dụng trong xây dựng hiện nay để từ đó

đề xuất giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ;

- Nghiên cứu tính toán, thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất;

- Thực hiện ví dụ tính toán cụ thể cho sàn đề xuất;

- So sánh với hệ sàn bê tông cốt thép để đánh giá tính hiệu quả của giải pháp sàn

đề xuất;

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ

- Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng gıải pháp kết cấu sàn hıệu quả cho nhà nhịp nhỏ

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các giải pháp kết cấu sàn sử dụng trong xây

dựng hiện nay để từ đó đề xuất giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ;

- Nghiên cứu tính toán, thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất và so sánh với hệ sàn

bê tông cốt thép để đánh giá tính hiệu quả của giải pháp sàn đề xuất

5 Kết quả dự kiến

- Đề xuất giải pháp cấu tạo sàn cho nhà nhịp nhỏ;

- Xây dựng trình tự tính toán thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất;

- Đánh giá tính hiệu quả của giải pháp sàn so với kết cấu sàn truyền thống

6 Bố cục đề tài

Mở đầu:

1 Tính cấp thiết của đề tài

2 Mục tiêu đề tài

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP SÀN TRONG NHÀ DÂN DỤNG Chương 2: CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP SÀN ĐỀ XUẤT CHO NHÀ NHỊP NHỎ

Chương 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP SÀN ĐỀ XUẤT VÀ SO SÁNH VỚI SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP

KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ

- TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP SÀN TRONG

CHƯƠNG 1

NHÀ DÂN DỤNG

Trong chương này tác giả thực hiện tổng quan các giải pháp sàn đang sử dụng trong thực tế xây dựng hiện nay từ đó có những đánh giá cụ thể để đề xuất giải pháp kết cấu sàn mới cho nhà nhịp nhỏ

1.1 Các giải pháp sàn sử dụng trong xây dựng

1.1.1. Sàn bê tông cốt thép toàn khối

Kết cấu sàn bêtông cốt thép toàn khối là kết cấu được đổ trược tiếp trên công trường tại vị trí thiết kế kết cấu Đối với loại kết cấu này phải chuẩn bị trước ván khuôn để chống đ , lắp ván khuôn, cây chống và đổ toàn khối tại vị trí thiết kế kết cấu

Hình 1.1 Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối

a Ưu điểm sàn bê tông cốt thép truyền thống

- Đơn giản trong tính toán và sự làm việc giữa kết cấu rõ ràng

- Độ cứng của hệ dầm sàn khi chịu tải ngang (động đất, gió) cũng như khả năng

liên kết sàn vào cột là đảm bảo kiểm soát được khi tính toán

- Khả năng chống cháy tốt

- Linh hoạt trong việc đáp ứng không gian kiến trúc

- Vật liệu bê tông chủ yếu làm từ vật liệu sẵn có như cát, đá…có khả năng chống

chịu cao đối với các xâm thực và xói mòn từ yếu tố môi trường bên ngoài, đảm bảo kết cấu bền vững cho công trình

- Do biện pháp thi công tương đối quen thuộc, việc lựa chọn nhà thầu thi công

cũng trở nên dễ dàng hơn

b Nhược điểm

Ra đời sớm nhất và được sử dụng phổ biến nhất, tuy nhiên,sàn bê tông cốt thép truyền thống vẫn tồn tại những hạn chế nhất định

- Hệ dầm sàn có tải trọng lớn làm tăng tải trọng xuống móng;

- Nhịp nhỏ, hệ thống lưới cột dày gây hạn chế khả năng mở rộng không gian

trong thiết kế

- Sàn có dầm nên không phẳng, khó cho việc thi công đường ống kỹ thuật, thẩm

mỹ và hạn chiều cao thông thủy

- Tiến độ thi công chậm chủ yếu là do công tác lắp ghép cốp pha và thép cho

dầm, sàn, phụ thuộc vào thời tiết

- Sàn có dầm nên việc thi công đường ống kỹ thuật sẽ khó khăn hơn

1.1.2. Sàn bê tông dự ứng lực

Bê tông ứng lực trước 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 Ứng suất trước thường được tạo ra cách kéo thép cường độ cao

Hình 1.2 Sàn bê tông cốt thép ứng lực trước

Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong bê tông cốt thép do biến dạng không tương thích giữa thép và bê tông là một điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là “ bê tông ứng suất trước” Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém như bê tông làm tăng khả năng chịu kéo vì ứng suất kéo xảy ra sau khi ứng suất nén bị vô hiệu Sự khác nhau cơ bản giữa bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước là ở chỗ trong khi bê tông cốt thép chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động thì bê tông ứng lực trước là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông cường độ cao và cốt thép cường độ cao Trong cấu kiện bê tông ứng lực trước, người ta đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng được các tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trong khi thép

có tính đàn hồi và cường độ chịu kéo cao thì bê tông là loại vật liệu giòn và có cường

độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén của nó Như vậy ứng lực trước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường độ sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau Chính vì vậy bê tông ứng lực trước đã trở thành một sự kết hợp lý tưởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cường

độ cao

a Ưu điểm

- Trọng lượng bản thân sàn được giảm nhẹ Bề dày sàn ƯLT giảm xuống còn

khoảng (65 80%) bề dày của sàn bê tông cốt thép bình thường với cùng kích thước nhịp và điều kiện tải trọng Khối lượng cốt thép cũng giảm mạnh nhưng bù vào đó giá thành thép cường độ cao rất lớn (gấp 3 – 4 lần thép xây dựng bình thường) nên chi phí

về cốt thép không thay đổi bao nhiêu Tuy vậy, việc giảm trọng lượng bản thân sẽ kéo theo việc giảm khối lượng vật tư cho nhiều kết cấu khác như cột, tường, móng… và đảm bảo có lợi cho kết cấu nhà ở vùng chịu động đất do lực quán tính ngang giảm mạnh cùng với khối lượng sàn

- Cho phép vượt nhịp lớn và tiến độ thi công sàn tăng nhanh, do sử dụng bê tông

mác cao kết hợp với phụ gia Một số công trình đã được xây dựng cho thấy tiến độ thi công trung bình 7 – 10 ngày/tầng cho diện tích xây dựng là 400 - 500 m2/sàn Công tác ván khuôn khá đơn giản, nhất là đối với loại sàn không dầm, được dùng chủ yếu trong các công trình nhà nhiều tầng có sàn ứng lực trước

- Sử dụng hệ thống sàn bê tông ứng lực trước hạn chế độ võng và nứt tại tải

trọng làm việc

b Nhược điểm

- Chỉ phù hợp cho những công trình yêu cầu vượt nhịp lớn, chịu tải trọng lớn

- Trong thiết kế cũng như thi công kết cấu bê tông dự ứng lực, trình độ nhân

công đòi hỏi cao hơn, công tác giám sát trong thi công dự ứng lực cũng cần được thực hiện chu đáo, tỉ mỉ hơn Các chi phí bổ sung còn có thể phát sinh phụ thuộc vào kinh nghiệm của kỹ sư và công nhân

1.1.3. Sàn liên hợp thép bê tông

Hình 1.3 thể hiện chi tiết cấu tạo sàn liên hợp Sàn liên hợp điển hình bao gồm các thành phần: lớp bê tông đổ tại chỗ trên tấm tôn thép định hình Tấm tôn thép định hình đóng vai trò như cốp pha đáy cho hệ sàn khi bê tông còn ướt Khi bê tông phát triển đạt đến cường độ cần thiết, lúc này lớp bê tông phía trên sẽ làm việc đồng thời với tấm tôn thép định hình, hình thành nên kết cấu sàn liên hợp Cốt thép sẽ được bố trí tại những tiết diện cần thiết để chống nứt cho bê tông Sàn liên hợp có thể được đ bởi hệ dầm bên dưới hoặc được gối lên tường

Thông thường tấm tôn thép sẽ được bố trí sao cho phương của sườn tôn vuông góc với trục dầm hoặc gối đ như trên Hình 1.3 Cách bố trí này cho phép phân phối nội lực tốt nhất giữa các cấu kiện Việc tính toán và xác định nội lực của ô sàn liên hợp theo hai phương là tương đối phức tạp do sự làm việc phức tạp của tấm tôn và sự không đồng nhất của vật liệu

Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu liên hợp của châu Âu (Eurocode 4) hiện nay chỉ đề cập và chỉ dẫn cho việc tính toán sàn liên hợp theo phương của sườn tôn Sàn liên hợp trong tính toán coi như chỉ làm việc theo nhịp song song với sườn của tấm tôn thép

Cốt thép của ô sàn sẽ được bố trí theo cấu tạo thoả mãn các yêu cầu về chống nứt của Eurocode 4 cho phương vuông góc với sườn tôn

Hình 1.3 Cấu tạo sàn liên hợp điển hình

a Ưu điểm sàn liên hợp

- Trong hệ sàn này, tấm tôn hình dập nguội có tác dụng như một ván khuôn cố

định của sàn bê tông cốt thép đổ tại chỗ; không cần thiết phải lắp dựng và tháo ván khuôn, nên đã tiết kiệm được nhiều thời gian và nhân lực thi công

- Tấm tôn hình dập nguội, sau khi lắp dựng sẽ tạo ra ngay một sàn công tác với

các dầm thép đ tải trọng trong quá trình thi công, có thể không cần dùng cột chống

Vì không cần thời gian gián đoạn đợi bê tông đủ cường độ và tháo ván khuôn, cột chống nên trong cùng một thời điểm có thể thi công ở nhiều tầng sàn khác nhau

- Tấm tôn dập nguội có vai trò chịu lực như cốt thép chịu kéo, vì vậy giảm thời

gian thao tác lắp đặt cốt thép cho sàn

- Hình dáng sóng của tấm tôn hình cho phép tạo ra các ô dẫn trong sàn, các

đường ống có thể kết hợp và phân bố trong chiều sâu của ô này Điều này đã làm tăng chiều cao hiệu dụng cho mỗi tầng và giảm chiều cao của toàn nhà

- Các tấm thép tôn hình nguội mỏng và nhẹ, thuận tiện trong việc lắp đặt và

chuyên chở

- Sử dụng hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội có

khả năng tiết kiệm vật liệu, giảm đáng kể trọng lượng bản thân của sàn, và kết cấu phần trên, dẫn tới giảm tải cho móng

b Nhược điểm

- Cần có các biện pháp bảo vệ tấm tôn khỏi hiện tượng ăn mòn

- Việc tính toán thiết kế sàn liên hợp chưa có theo tiêu chuẩn Việt Nam và hiện

nay chủ yếu tham khảo theo tiêu chuẩn Eurocode 4

riêng lẻ này được vận chuyển đến công trường, cẩu lên vị thí thiết kế kết cấu và tiến hành ghép các cấu kiện lại với nhau

Ưu điểm: chất lượng cấu kiện được đảm bảo (do điều kiệu bảo dư ng cũng như

kiểm tra tốt lúc đổ), thời gian thi công nhanh (không mất thời gian đợi bêtông khô cứng), ít tốn ván khuôn, có thể công nghiệp hóa và cơ khí hóa để chế tạo hàng loạt

Nhược điểm: độ cứng kém hơn kết cấu bêtông cốt thép toàn khối, việc lắp ghép

các cấu kiện khó khăn và tốn kém giá thành mối nối cao

b Sàn bêtông cốt thép b n lắp ghép

Các cấu kiện chưa hoàn chỉnh được chế tạo sẵn, khi lắp ghép đặt thêm cốt thép, ghép ván khuôn và đổ tại chỗ phần còn lại cùng với mối nối Tuy nhiên, với loại kết cấu này cần phải lưu ý rằng liên kết giữa bêtông cũ và mới rất kém, chính vì vậy tại bề mặt tiếp xúc của chúng cần phải cấu tạo neo theo thiết kế hoặc cấu tạo cốt đai thòi ra

để tăng lực liên kết giữa chúng

Kết cấu bêtông cốt thép bán lắp ghép đã kết hợp một cách thành công ưu điểm của bêtông cốt thép toàn khối và lắp ghép Chính vì điều này sử dụng kết cấu bêtông cốt thép bán lắp ghép sẽ tiết kiệm và giảm lượng bêtông và cốt thép cần sử dụng

Hình 1.4 Sàn bê tông cốt thép lắp ghép

Ưu điểm: độ cứng cao, giảm bớt ván khuôn

Nhược điểm: việc sản xuất khá phức tạp và cần phải xử lý thật tốt mặt nối giữa

bêtông cũ và mới

1.1.5. Sàn bóng

Sàn Bubbledeck: là loại sàn sử dụng các quả bóng rỗng từ nhựa tái chế để thay thế phần bê tông không hoặc ít chịu lực ở giữa chiều cao tiết diện sàn Ở bên trên và bên dưới của quả bóng được gia cường bằng các lớp lưới thép được tính toán cụ thể Các quả bóng nhựa có vai trò giảm thiểu phần bê tông không cần thiết đối với khả năng chịu lực của kết cấu sàn, giảm nhẹ trọng lượng của sàn, cải thiện các khả năng cách âm, cách nhiệt

a Ưu điểm của công nghệ

Công nghệ này thi công không quá phức tạp, cho phép giảm 35% khối lượng bê tông so với sàn truyền thống Từ đó góp phần giảm được trọng lượng tổng thể của

công trình và tăng khả năng vượt nhịp Sàn có khả năng chịu lực theo hai phương, không dùng dầm nên giảm chiều cao xây dựng mỗi tầng, cải thiện khả năng cách âm, cách nhiệt cho sàn

BubbleDeck là công nghệ thi công tấm sàn phẳng, rỗng theo hai phương không dầm, ít cột và có khẩu độ vượt nhịp lớn Sàn BubbleDeck rất linh hoạt trong thiết kế,

có khả năng áp dụng cho nhiều loại mặt bằng công trình, có tính cách âm, cách nhiệt tốt và khả năng chống cháy nổ, tăng tác dụng chống động đất vượt trội

Hình 1.5 Kết cấu sàn Bubble Deck

Với công nghệ BubbleDeck, việc thi công tấm sàn có thể tiết kiệm tới 35% lượng

bê tông sàn so với sàn truyền thống, giảm thời gian lắp dựng mỗi sàn xuống 5 đến 7 ngày, giảm tải trọng bản thân tấm sàn cũng như tải trọng trên phần móng công trình, từ

đó giảm kích thước hệ kết cấu cột, vách, móng

Khả năng chịu động đất cũng là một trong những ưu điểm của BubbleDeck Lực động đất tác động lên công trình có giá trị tỷ lệ với khối lượng toàn công trình và khối lượng tương ứng ở từng cao độ sàn BubbleDeck, tấm sàn phẳng chịu lực theo hai phương, với ưu điểm giảm nhẹ trọng lượng bản thân, khi kết hợp với hệ cột và vách chịu lực sẽ trở thành một giải pháp hiệu quả chống động đất cho các công trình cao tầng

Tiết kiệm khối lượng bê tông thi công: 2,3 kg nhựa tái chế thay thế cho 230 kg bê tông/m và rất thân thiện với môi trường khi giảm lượng phát thải năng lượng và khí CO2, góp phần tích cực vào công tác bảo vệ môi trường

Phạm vi ứng dụng sàn BubbleDeck không giới hạn, từ nhà ở dân dụng, Nhà xưởng công nghiệp, Villa, khách sạn, cao ốc, Trường học cho đến khu bãi đậu xe đều đáp ứng tốt

b Nhược điểm của công nghệ

Đẩy nổi: Trong quá trình đổ bê tông, nếu không kiểm soát chất lượng cốp pha gỗ,

số lượng ty neo có thể gây ra hiện tượng xô lệch bóng hoặc đẩy nổi tấm sàn Điều này khiến chiều dầy sàn tăng hơn so với thiết kế, lớp bảo vệ bê tông đỉnh quả bóng mỏng

và ít nhiều ảnh hưởng đến sự làm việc của kết cấu

Rỗ đáy: Ở một vài công trình mới sử dụng BubbleDeck xuất hiện hiện tượng này,

khi tháo ván khuôn sẽ có 1 vài vị trí nhìn thấy đáy quả bóng – gọi hiện tượng này là rỗ (trong quá trình đổ bê tông đã bỏ bước đầm hoặc đầm dối) Gây thẩm mỹ không tốt và ảnh hưởng chút ít đến chất lượng sàn

Công nghệ sàn bóng có thể là công nghệ sàn lõi rỗng đổ tại chỗ đầu tiên được ứng dụng ở Việt Nam Thực tế đã ghi nhận thành công trong một số công trình trên khắp cả nước, tuy nhiên do chưa vượt qua được một số hạn chế mang tính bản chất của công nghệ như nêu trên nên có một số công trình có chất lượng xấu Chính vì vậy để phát huy hết ưu điểm của sàn bóng và tránh được các sự cố đáng tiếc thì phải lựa chọn được các nhà thầu có kinh nghiệm trong thiết kế và thi công, các sản phẩm bóng có chất lượng thật tốt

1.1.6. U-boot Beton (Ubot Beton):

Sử dụng các hộp định hình tạo rỗng Ubot xếp song song với nhau tạo nên hệ thống dầm chìm chữ I nằm chìm trong sàn, nhằm mục đích giảm trọng lượng bản thân sản và vượt nhịp lớn

a Ưu điểm

So với sàn truyền thống, hệ sàn nhẹ Ubot tiết kiệm số lượng và tiết diện cột, thuận tiện hơn trong việc bố trí cột một số công trình cần không gian mở như: trung tâm thương mại, hầm xe, tòa nhà dân dụng…

Tải trọng bản thân sàn Ubot nhỏ hơn 10% đến 30% so với hệ dầm sàn BTCTTT dẫn tới việc giảm tải trọng bản thân của toàn bộ công trình Do vậy, đây là giải pháp lý tưởng để tối ưu tiết diện lưới cột và tối ưu kích c phần móng

Hình 1.6 Kết cấu sàn U-boot beton

Giảm chiều dày sàn cũng như giảm chiều cao tổng thể của tòa nhà Cùng 1 chiều cao tổng thể, khi sử dụng sàn nhẹ Ubot có thể tăng số lượng tầng so với sàn truyền thống

Sàn Ubot cho phép khả năng vượt nhịp lớn và chịu tải cao đặc biệt phù hợp với các công trình yêu cầu kết cấu không gian mở

Sử dụng sàn Ubot có thể linh hoạt bố trí lưới cột, vị trí tường ngăn, kiến trúc sư được thoải mái trong sáng tạo thiết kế

Sàn Ubot có khả năng cách âm và cách nhiệt tốt, cũng như có khả năng chống cháy cao

Không cần sử dụng các thiết bị vận chuyển và nâng đ phức tạp

Việc thi công phần cốp pha nhanh gọn hơn do sàn phẳng và không có dầm

Gia công thép nhanh hơn do có ít chủng loại thép

b Nhược điểm

Giải pháp có giá thành tương đối cao do phải nhập các khối Ubot và tốn nhiều công lắp đặt tại hiện trường vì thép lớp trên, lớp dưới, thép ziczac chống cắt cho sàn và hộp nhựa là rời rạc không làm thành panel sẵn bị tăng thêm thời gian thi công tại hiện trường, kéo dài tiến độ thi công

Đổ bê tông sàn Ubot là phần bê tông dưới mặt hộp có thể không đồng đều, nếu đầm kỹ thì bê tông dâng cao lên vào trong phần rỗng của mặt dưới hộp gây nặng sàn, nhưng nếu đầm ít thì phần bê tông này mỏng hơn thiết kế gây yếu sàn và không đủ chịu lực treo thiết bị dưới trần.Phần bê tông lớp dưới mặt đáy hộp nhựa này cũng không được đầm mặt nên độ đặc chắc cũng không cao như yêu cầu thiết kế

1.2 Các giải pháp sàn sử dụng cho nhà nhịp nhỏ

1.2.1. Giới thiệu nhà nhịp nhỏ

Hiện nay các công trình nhà dân dụng phục vụ cho sinh hoạt của người dân chủ yếu là dạng nhà ống được xây dựng theo phạm vi khu đất mà chủ yếu nhịp không quá 5m điển hình như 5m 20m, 4,5m 20m (Hình 1.7)

Những công trình dân dụng như Hình 1.7 có đặc điểm chung là nhịp theo phương ngang nhà không quá lớn, chủ yếu là phát triển theo hướng dọc nhà nên có thể gọi chung là nhà nhịp nhỏ

Hình 1.7 Mặt bằng và mặt đứng nhà ống điển hình

1.2.2. Giải pháp kết cấu sàn phù hợp cho nhà nhịp nhỏ

Với đặc điểm kiến trúc của công trình như trong mục 1.2.1 và dựa vào đặc điểm,

ưu, nhược điểm các giải pháp sàn hiện nay (mục 1.1) Có thể nhận thấy một số giải pháp kết cấu phù hợp cho loại công trình này:

a Sàn bê tông cốt thép toàn khối

Đây là phương án kết cấu được sử dụng chủ yếu hiện nay do có nhiều ưu điểm phù hợp với điều kiện thi công ở Việt Nam và đơn giản trong tính toán, có độ tin cậy cao (Hình 1.8)

Hình 1.8 Giải ph p sàn sườn toàn khối cho công trình

Tuy nhiên, giải pháp này có nhược điểm là tốn ván khuôn, cột chống, nhân công gia công lắp dựng ván khuôn và cốt thép làm tăng thời gian thi công

b Sàn liên hợp bê tông cốt thép

Hiện nay, để giảm thời gian thi công, nhanh chóng đưa công trình vào sử dụng một giải pháp kết cấu được đưa ra là sử dụng kết cấu liên hợp sàn deck và hệ cột - dầm

thép tổ hợp (Hình 1.9) Giải pháp này chưa được phổ biến nên gây khó khăn cho việc lựa chọn nhà thầu để thi công

Hình 1.9 Giải pháp sàn liên hợp cho công trình dân dụng

Như vậy, mỗi giải pháp sàn đều tồn tại những khuyết điểm riêng của nó Do đó cần tìm một giải pháp sàn mới hiệu quả hơn nhằm khai thác các ưu thế của từng giải pháp kết cấu sàn Với quan điểm đó, giải pháp sàn đề xuất phải hiệu quả về mặt kết cấu, thi công và tiết kiệm chi phí xây dựng so với giải pháp sàn truyền thống hiện nay (sàn bê tông cốt thép toàn khối)

1.3 Kết luận chương 1

Trong chương này đã thực hiện các vấn đề sau:

+ Tổng quan các giải pháp sàn sử dụng trong xây dựng

+ Phân tích chọn giải pháp sàn cho nhà nhịp nhỏ

Qua tổng quan nhận thấy mỗi giải pháp kết cấu đều có ưu nhược điểm riêng Do vậy cần tìm một giải pháp tối ưu hơn phù hợp với nhà nhịp nhỏ nhằm khắc phục nhược điểm của hai giải pháp trên Chương 2 của luận văn sẽ phân tích để đề xuất giải pháp sàn mới cho nhà nhịp nhỏ

– CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP SÀN ĐỀ XUẤT CHƯƠNG 2

CHO NHÀ NHỊP NHỎ

Như đã phân tích trong chương 1, một giải pháp sàn hiệu quả về phương diện kết cấu, thi công và tiết kiệm chi phí xây dựng so với giải pháp sàn bê tông cốt thép toàn khối là cần thiết Trong chương này giải pháp kết cấu sàn trong nhà nhịp nhỏ được đề xuất Một quy trình tính toán được thực hiện để ứng dụng vào thực tế thiết kế

2.1 Cấu tạo giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ

Căn cứ vào nghiên cứu đánh giá tổng quát các giải pháp kết cấu sàn đang được

sử dụng trong thực tế xây dựng, giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ (nghiên cứu cho nhà có nhịp L ≤ 5m) được đề xuất bao gồm các bộ phận sau (Hình 2.1):

- Kết cấu sàn sử dụng sàn liên hợp thép – bê tông Theo đó tấm tôn sẽ được bố trí với mục đích làm ván khuôn sàn trong giai đoạn thi công và là cốt thép tham gia chịu kéo trong giai đoạn sử dụng;

- Các khung cốt thép bố trí vào các rãnh tôn, lúc đó có thể hiểu sự làm việc của sàn là sự làm việc của nhiều dầm chìm trong sàn và tăng độ cứng và an toàn cho sàn;

- Sử dụng giải pháp tường chịu lực để thay thế kết cấu khung Tường được cấu tạo bởi gạch không nung có lổ, phần lổ này sẽ được nhồi bê tông và bổ sung cốt thép

từ móng để kết nối với sàn đảm bảo độ toàn khối của hệ kết cấu

- Như vậy giải pháp sàn đề xuất đáp ứng được sự toàn khối, độ cứng tổng thể của sàn như sàn bê tông cốt thép và đáp ứng được việc thi công nhanh, tiết kiệm như giải pháp sàn lắp ghép Điều đó cho thấy giải pháp sàn đề xuất sử dụng trong thực tế là khả thi

Hình 2.1 Giải pháp kết hợp sàn liên hợp với tường chịu lực

L

B = 30

00 500 0

-T-êng x©y g¹ch block 190×190×390

Sµn liªn hîp dµy 10cm

Mãng

Hình 2.2 Giải pháp gia cố tường chịu lực

Hình 2.3 Cấu tạo chi tiết liên kết sàn - tường

2.2 Tính toán giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ

Phần tính toán sàn liên hợp được thực hiện theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (EC4) [1]

2.2.1. Mô tả sàn liên hợp và cấu tạo sàn liên hợp

Sàn liên hợp gồm tấm tôn hình dập nguội và tấm đan bằng bê tông cốt thép, tức

là với nghĩa một cấu kiện thép - bê tông liên hợp

T-êng x©y g¹ch block 190×190×390 ThÐp gia c-êng t-êng

Mãng bª t«ng cèt thÐp

T¶i träng sµn q

Cèt thÐp gia c-êng t-êng g¹ch

a Vai trò của tấm tôn

- Khi thi công, đóng vai trò như sàn công tác

- Khi đổ bê tông đóng vai trò như cốp pha cho vữa bê tông;

- Khi làm việc nó đóng vai trò cốt thép lớp dưới của bản sàn

Hình 2.4 Sàn liên hợp với tấm tôn bằng thép hình

b Cấu tạo

Chiều dày của sàn liên hợp dao động từ 10 đến 40cm, nhịp từ 2 đến 4m khi không có các thanh chống tạm khi đổ bê tông và có thể đạt đến 7m khi có các thanh chống tạm

Chiều dày của tấm tôn dừng từ 0.75 đến 1.5mm Thường dùng từ 0.75 đến 1mm Chiều cao thông thường của mặt cắt từ 40 đến 80mm Để chống ăn mòn, các tấm tôn được mạ kẽm trên hai mặt

Giới hạn đàn hồi của tấm tôn khoảng 300N/mm2

Chiều dày toàn bộ của sàn liên hợp, h, không được nhỏ hơn 80mm Chiều dày của riêng phần bê tông, hc, trên các sườn của tấm tôn không được nhỏ hơn 40mm để tránh sự phá hoại giòn và đảm bảo lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép Nếu sàn làm việc liên hợp với dầm hoặc sử dụng như vách cứng, chiều dày tổng thể h không nhỏ hơn 90mm và hc không được nhỏ hơn 50mm

Tấm tôn có sườn đóng Tấm tôn có sườn mở

Hình 2.5 C c kích thước của sàn và tấm tôn

Kích thước tiêu chuẩn của các hạt cốt liệu trong bê tông phụ thuộc vào kích thước nhỏ nhất của cấu kiện và không được lớn hơn giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

- 0.4hc;

- bo/3, trong đó bo là bề rộng trung bình của sườn tấm tôn (là bề rộng nhỏ nhất đối với tấm tôn có sườn đóng), mục đích để hạt cốt liệu có thể chui vào các sườn;

- 31.5mm (kích thước mắt sàn rây cốt liệu)

Yêu cầu đối với gối tựa: gối tựa của sàn liên hợp phải có bề rộng nhỏ nhất là 75mm đối với các loại gối thường gặp như cánh của dầm thép hoặc dầm bê tông và 100mm đối với các loại gối ít gặp như gạch hoặc đá

2.2.2. Vật liệu sử dụng

a Bê tông

Bê tông sử dụng cho sàn liên hợp tuân theo các đề xuất trong tiêu chuẩn Eurocode 2 (EN 1992-1-1), mục 3.1 đối với bê tông thường hoặc Eurocode 2 (EN 1992-1-1), mục 11.3 đối với bê tông nhẹ

Bê tông sử dụng trong kết cấu liên hợp được quy định bởi tiêu chuẩn Eurocode 4

có lớp độ bền bê tông không thấp hơn C20/25, không cao hơn C50/60 đối với bê tông thường và không thấp hơn LC22/20, không cao hơn LC60/66 đối với bê tông nhẹ

Bảng 2.1 Đặc trưng cơ học của bê tông theo Eurocode 4

cm cm

cc: hệ số kể đến ảnh hưởng do tác động lâu dài lên sức bền nén và tác động bất lợi của tải trọng Giá trị của cc dao động từ 0,8 ~ 1,0 tùy theo quy định từng nước (các thành viên sử dụng Eurocodes) Có thể dùng cc 1,0

Bảng 2.2 Hệ số an toàn đối với vật liệu

c: hệ số an toàn cho vật liệu bê tông lấy theo bảng 1.2;

ct: hệ số kể đến ảnh hưởng do tác động lâu dài lên sức bền kéo và tác động bất lợi của tải trọng Giá trị của ct tùy theo quy định của từng nước thành viên Có thể dùng ct 1,0;

,0,05

ctk

f : giá trị dưới của sức bền đặc trưng khi kéo, lấy theo bảng 1.1

+ Mô đun đàn hồi E cm

Mô đun đàn hồi E cm của bê tông phụ thuộc mô đun đàn hồi các vật liệu thành phần Giá trị của E cm trong Bảng 2.1 là cho bê tông cốt liệu đá thạch anh ở tuổi 28 ngày Đối với cốt liệu đá vôi và đá sa thạch mô đun đàn hồi giảm tương ứng là 10% và 30% Đối với cốt liệu từ đá bazan thì E cm trong Bảng 2.1 được tăng 20%

+ Sự co ngót và từ biến của bê tông

Khi tính toán kết cấu liên hợp có thể phải xét đến sự co ngót của bê tông Sự co ngót của bê tông được xét đến và quyết định bởi các yếu tố như độ ẩm môi trường, kích thước của cấu kiện và sự liên hợp của cấu kiện

Sự co ngót được xác định qua các hệ số co ngót như sau:

- bằng 3.10-4 trong môi trường khô ở trong hoặc ngoài công trình (trừ các cấu kiện được nhồi bê tông);

- bằng 2.10-4 trong các môi trường khác và cho các cấu kiện nhồi bê tông Các giá trị trên dùng cho bê tông có khối lượng riêng trung bình thông thường, đối với bê tông nhẹ các giá trị trên được nhân lên 1,5 lần

Khi tính toán cấu kiện liên hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra về độ võng, nứt) có thể xét đến ảnh hưởng của co ngót bê tông

+ So s nh đặc trưng cường độ bê tông theo hai tiêu chuẩn Eurocode 2, Eurocode

4 và TCVN 5574:2012 [3]

Theo nội dung trình bày của các tiêu chuẩn thiết kế, cách thành lập các cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán theo Eurocode 2, Eurocode 4 và TCVN 5574:2012

có những điểm khác nhau Vì vậy dựa vào các thông số này để so sánh cấp độ bền (Mác) bê tông giữa hai tiêu chuẩn là khó khăn Tuy nhiên cả hai tiêu chuẩn đều dựa vào cường độ trung bình của các maauc thí nghiệm để thành lập nên các thông số cường độ để dùng cho thiết kế Các giá trị thí nghiệm của các mẫu đều tồn tại khách quan không phụ thuộc vào các hệ số của phương pháp tính ( an toàn vật liệu, điều kiện làm việc…) theo từng tiêu chuẩn Vì vậy để so sánh cấp độ bền của các Mác bê tông ta dùng trực tiếp cường độ trung bình của các mẫu chịu nén Tuy nhiên, để thống nhất với các tiêu chuẩn Việt Nam ta chuyển đổi tất cả các giá trị trung bình của mẫu chịu nén hình trụ của Eurocode 4 thành mẫu lăng trụ Cách chuyển đổi như sau: ví dụ với mác C20/25, 20 là cường độ chịu nén đặc trưng f ck của mẫu hình trụ tuổi 28 ngày, N/mm2, 25 là f ck của mẫu lập phương ở tuổi 28 ngày, gần đúng ta có hệ chuyển đổi cường độ giữa hai loại mẫu là 25:20=1,25 Dựa theo bảng cường độ bê tông EC2 ta có

các trị số cường độ trung bình của mẫu chịu nén f cm của bê tông ở tuổi 28 ngày cho mẫu lập phương bằng cách nhân các giá trị của fcm trong bảng với các giá trị chuyển đổi cường độ giữa hai loại mẫu

Bảng 2.3 Giá trị cường độ chịu nén trung bình f cm của bê tông ở tuổi 28 ngày theo Eurocode 4

So sánh các giá trị cường độ trung bình của các mẫu thử theo TCVN 5574-2012

và của Eurocede 4, một cách gần đúng chấp nhận được (sai số ≤ 1%) ta có thể so sánh tương đương như sau [5]:

Lớp độ bền C20/25 Eurocode – tương đương cấp B25 (M350) của TCVN

Lớp độ bền C25/30 Eurocode – tương đương cấp B30 (M400) của TCVN

Lớp độ bền C30/37 Eurocode – tương đương cấp B35 (M450) của TCVN

Lớp độ bền C35/45 Eurocode – tương đương cấp B45 (M600) của TCVN

Như vậy cần lưu ý rằng theo quy định của Eurocode 4 thì để chế tạo kết cấu liên hợp thép-bê tông chỉ dùng cho bê tông có Mác 350 trở lên theo TCVN

b Cốt thép

Theo Eurocode 4: Cốt thép hoặc lưới thép sử dụng cho sàn liên hợp phải có khả năng chịu uốn và dãn dài tuân theo tiêu chuẩn EN 10080 Yêu cầu này áp dụng cho cốt thép chịu mô men âm tại gối liên tục hoặc công xôn, thép gia cường cho lỗ mở trên sàn, cốt thép tăng cường khả năng chống cháy cho sàn

Tiêu chuẩn EN 10080 đưa ra ba mác thép S220, S400 và S500 Các con số trong

mác thép biểu thị giới hạn đàn hồi f sk(N/mm2) của từng loại Theo quy định của Eurocode 4, các loại thép sử dụng cho kết cấu bê tông cốt thép và kết cấu liên hợp phải thoả mãn điều kiện:

( )5%

f là sức bền kéo đứt của thanh thép

Mô đun đàn hồi của cốt thép E a 210kN/mm2

Theo TCVN 5574-2012 quy định dùng thép thanh cho kết cấu bê tông cốt thép,

kí hiệu, cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu kéo tính toán khi tính toán

theo trạng thái giới hạn thứ 2 R s,ser của chúng nêu ở bảng sau:

Thép thanh dùng cho kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN 5574-2012

Bảng 2.4 Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép theo TCVN 5574-2012

c Tôn định hình bằng thép của sàn liên hợp

Ở đây chỉ nêu ra các tôn định hình phù hợp với Tiêu chuẩn Châu Âu EN, 10147 với các giá trị tiêu chuẩn của giới hạn đàn hồi của vật liệu thép cơ bản fyp từ 220 đến

350 N/mm2 Nói chung chiều dày của tấm tôn này từ 0,7 đến 1,5mm, mỗi mặt đều được bảo vệ chống ăn mòn bởi một lớp kẽm dày khoảng 0,02mm có thể sơn bổ sung sau mạ kẽm Mô hình làm việc hoàn toàn đàn hồi dẻo với mô đul đàn hồi Ea = 210kN/mm2 các giá trị áp dụng cho thép kết cấu hoàn toàn có thể áp dụng cho vật liệu dùng chế tạo tôn định hình Như vậy khi thiết kế sàn liên hợp ở Việt Nam cần chọn các loại tôn thỏa mãn các yêu cầu nêu trên

2.2.3. Tải trọng tác dụng

a Tấm tôn thép sử dụng như cốp pha khi thi công

Khi tính toán tấm tôn cần để ý đến tác dụng của các thanh chống sàn tạm thời (nếu có) trong quá trình thi công Ngoài ra còn cần kể đến tác dụng của các gờ đến khả năng chịu lực và các đặc trưng của tiết diện ngang của tôn, ví dụ giảm tiết diện tôn tại các vị trí có gờ và có lỗ

Tải trọng

Khi tính toán ở trạng thái giới hạn về cường độ, người thiết kế cần chú ý đến các tác dụng đồng thời của tải trọng tác dụng lên tôn Các tải trọng tác dụng lên tôn gồm: Tải trọng bản thân của bê tông và của tôn thép;

Tải trọng thi công;

Tải trọng do chất vật liệu làm kho tạm thời;

Hiệu ứng tăng chiều dày bê tông để bù lại độ võng tôn

Tải trọng thi công bao gồm trọng lượng công nhân và trọng lượng thiết bị đổ bê tông có kể đến sự va chạm hoặc sự rung động trong quá trình thi công EC4 đưa ra tải trọng 1,5 kN m / 2 trong phạm vi diện tích bất kì 3m 3m (hoặc là cả nhịp nếu nhịp nhỏ hơn 3m) để kể đến tác động của tải trọng thi công và trọng lượng dư ra của bê tông Phần diện tích còn lại chịu tác động của tải trọng có giá trị là 0,75 kN m / 2 Các tải trọng này được bố trí sao cho xuất hiện momen uốn và lực cắt lớn nhất (Hình 2.6)

a)Tải trọng thi công 1,5kN/m 2 , b) Tải trọng thi công 0,75kN/m 2 , c) Trọng lượng bản thân

Hình 2.6 Tải trọng tác dụng lên tôn

Người thiết kế cần chú ý thêm các tác động có thể có trong khi tính toán Ví dụ, cần chứng minh bằng thí nghiệm hoặc bằng tính toán rằng, khi không có bê tông, tấm tôn có thể chịu được lực là 1kN trên một diện tích vuông có cạnh 300mm, hoặc chịu được tải trọng phân bố tuyến tính vuông góc với sườn tôn có giá trị là 2kN/m trên bề rộng là 0,2m Tải trọng này tương tự trọng lượng của một công nhân

Độ võng

Khi tính toán theo trạng thái giới hạn về sử dụng, độ võng của tôn dưới trọng lượng bản thân tôn cộng với trọng lượng vữa bê tông nhưng loại trừ tải trọng thi công, nhỏ hơn hoặc bằng L/180 hoặc 20mm (L là nhịp tính toán giữa các gối tựa)

Nếu độ võng giữa nhịp của tôn dưới tác dụng của trọng lượng bản thân tôn và trọng lượng của vữa bê tông lớn hơn L/250 hoặc 20mm, thì cần phải tính đến hiệu ứng tăng chiều dày bê tông trong tính toán tấm tôn thép, ví dụ giả thuyết rằng chiều dày của phần bê tông tăng thêm 0,7 trên toàn bộ nhịp sàn

Độ võng sẽ giảm rất nhiều nếu dùng các thanh chống tạm thời, các thanh chống này được coi như các gối tựa

b Sàn làm việc liên hợp

Việc tính toán này ở trạng thái sàn làm việc liên hợp sau khi dở bỏ tất cả các thanh chống

Các tải trọng tác dụng

Trọng lượng bản thân (tôn, thép, bê tông);

Các tải trọng thường xuyên khác (trọng lượng các cấu kiện không chịu lực); Phản lực thay đổi do d bỏ các thanh chống nếu có trong quá trình đổ bê tông;

Do tác dụng của từ biến, co ngót, chuyển vị gối tựa;

Tác động của khí hậu (nhiệt độ, gió…) tùy từng trường hợp;

Độ võng cho phép lấy theo EC3, bằng L/250 khi chịu tác dụng đồng thời của tất

cả các tải trọng lên sàn liên hợp, bằng L/300 khi chịu tác dụng của tải trọng sử dụng và tất cả các biến dạng phụ thuộc thời gian Trong trường hợp công trình nhà có các cấu kiện xây dựng dễ nứt, v (gạch lát, vách ngăn…), độ võng cho phép lấy bằng L/350 khi chịu tác dụng của tải trọng sử dụng và tất cả các biến dạng phụ thuộc thời gian Trong trường hợp công trình nhà có các cấu kiện xây dựng dễ nứt, v (gạch lát, vách ngăn…), độ võng cho phép lấy bằng L/350 khi chịu tác dụng của tải trọng sử dụng và tất cả các biến dạng phụ thuộc thời gian

Không cần đưa độ võng của tôn gây ra bởi trọng lượng tôn và trọng lượng vữa bê tông vào trong tính toán độ võng của sàn liên hợp Thực ra độ võng này đã có, khi ta thực hiện phần xây dựng vách ngăn, lát gạch, lắp khung cửa ra vào và khung cửa sổ…

và không có ảnh hưởng bất lợi đến những cấu kiện đó Hơn nữa, đáy sàn thường được lắp trần giả che những độ võng quá lớn Khi độ võng có ảnh hưởng đến thẩm mỹ thì cần phải cộng thêm độ võng của tôn vào độ võng của sàn liên hợp

Trong thực tế, ta có thể gặp hai trường hợp sau: nhịp trung gian của sàn liên tục

và nhịp biên của sàn liên tục hoặc nhịp của sàn đơn giản (tĩnh định)

Đối với nhịp trung gian, thể xác định độ võng bằng các phương pháp gần đúng:

- Momen quán tính được lấy bằng giá trị trung bình của tiết diện có tính đến vết nứt của bê tông và của tiết diện không nứt

- Với bê tông có trọng lượng thể tích thông thường, ta có thể sử dụng giá trị trung bình của hệ số qui đổi tương đương n = Ea/Ec đối với tác động dài hạn và tác động ngắn hạn

Độ trượt ở đầu nhịp

Với nhịp biên, độ trượt có thể ảnh hưởng tương đối lớn đến độ võng Khi sàn liên hợp không làm việc dẻo, sự trượt và sự phá hoại có thể trùng nhau, điều đó dẫn đến phải xem độ trượt như một trạng thái giới hạn về cường độ, trong khi đó với sự làm việc bán dẻo, độ trượt có ảnh hưởng đến giá trị của độ võng

Theo EC4 thì không cần kể đến sự trượt ở đầu nhịp khi giá trị của nó nhỏ hơn 5mm

Nếu bằng thí nghiệm điển hình thấy rằng đối với sàn liên hợp không có neo ở đầu nhịp, để đạt độ trượt ban đầu là 5mm thì tải trọng tác dụng bằng 1,2 lần tải trọng tính toán theo trạng thái giới hạn về sử dụng, thì có thể loại trừ độ trượt ở đầu nhịp bằng cách sử dụng neo (chốt, thép góc cán nguội…)

Vết nứt bê tông

Bề rộng vết nứt của bê tông trong vùng momen âm của sàn liên tục có thể được kiểm tra theo EC2 Thực tế, với những công trình nhà thông thường không chịu những tác động ăn mòn như độ ẩm cao, không khí có chất gây rỉ…, ta chấp nhận độ vết nứt 0,3mm Nếu vượt qua giới hạn này thì cần phải bố trí thép chống nứt tính toán theo phương pháp quen thuộc của bê tông cốt thép

Khi sàn liên tục tính toán như sàn có nhịp đơn giản, diện tích của cốt thép chống nứt không được nhỏ hơn 0,2% diện tích tiết diện ngang của phần bê tông nằm trên sườn tôn trong trường hợp thi công không sử dụng thanh chống và là 0,4% trong trường hợp thi công có sử dụng thanh chống

2.2.4. Sự làm việc của sàn liên hợp

a C c định nghĩa về sự làm việc của sàn liên hợp

Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, tấm sàn bị biến dạng uốn và sinh ra ứng suất trượt tại bề mặt giữa thép và bêtông:

- Nếu liên kết giữa phần bê tông và tấm tôn thép đảm bảo cho biến dạng dọc giữa tấm tôn và phần bê tông tiếp xúc với tấm tôn là bằng nhau thì ta có liên kết hoàn toàn giữa bê tông và tấm tròn;

- Nếu tồn tại sự trượt tương đối giữa tấm tôn và bê tông dọc theo bề mặt tiếp xúc,

ta có liên kết không hoàn toàn Sự trượt dọc tương đối giữa thép và bê tông trên một đơn vị chiều dài (sự trượt dọc đơn vị) được gọi là sự trượt giữa tôn và bê tông

a) Liên kết cơ học b) Neo ở đầu sàn c) Liên kết bằng ma sát

Hình 2.7 Các dạng liên kết điển hình trong sàn liên hợp

Để hạn chế sự trượt giữa hai loại vật liệu, cần phải đảm bảo liên kết giữa tôn và

bê tông bằng một hoặc nhiều biện pháp sau (Hình 2.7):

a) Liên kết cơ học bằng cách tạo biến dạng trước cho tấm tôn (tạo các gờ chìm hoặc gờ nổi);

b) Tôn có sườn đóng tạo liên kết bằng ma sát;

c) Neo ở đầu sàn bằng chốt hàn hoặc loại liên kết cục bộ khác để liên kết giữa

bê tông và tấm tôn thép;

Ta phân biệt hai dạng trượt ở bề mặt tiếp xúc thép – bê tông (Hình 2.8)

Hình 2.8 Sự làm việc của sàn liên hợp

- Trượt cục bộ rất nhỏ, không nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng làm phân bố lại nội lực liên kết;

- Trượt tổng thể lớn của bề mặt tiếp xúc, có thể đo được và nhìn thấy được, phụ thuộc vào loại liên kết giữa thép và bê tông

Ta phân biệt ba dạng làm việc:

- Tương tác hoàn toàn giữa bê tông và thép: trượt tổng thể ở bề mặt liên kết thép

– bê tông bằng không, sự truyền lực cắt dọc là hoàn toàn và tải trọng cực hạn P u là lớn nhất Hiệu ứng liên hợp là hoàn toàn Sự phá hoại có thể là giòn, nếu xảy ra đột ngột hoặc là dẻo nếu xảy ra từ từ;

- Tương tác bằng không giữa bê tông và thép: trượt tổng thể ở bề mặt tiếp xúc thép – bê tông không bị ngăn cản và không có sự truyền lực cắt dọc Tải trọng cực hạn

là nhỏ nhất và hiệu ứng liên hợp rất yếu Sự phá hoại xảy ra từ từ;

- Tương tác không hoàn toàn giữa bê tông và thép: trượt tổng thể ở bề mặt tiếp xúc thép – bê tông khác không nhưng có giới hạn Lực cắt dọc được truyền không hoàn toàn, tải trọng cực hạn có giá trị trung gian Sự phá hoại có thể giòn hoặc dẻo; Trong ba dạng làm việc, ta chú ý rằng độ cứng của cấu kiện, nói cách khác độ cứng của đường cong P- ở phần đầu của đường cong, là không giống nhau Độ cứng lớn nhất của sàn ứng với tương tác hoàn toàn và nhỏ nhất khi tương tác bằng không

Có ba dạng liên kết giữa thép và bê tông:

- Liên kết lý – hóa: nhỏ, luôn luôn tồn tại với bất kì dạng tôn nào;

- Liên kết bằng ma sát: xuất hiện khi sự trượt cục bộ nhỏ xảy ra;

- Liên kết bằng neo: làm việc sau khi xuất hiện trượt dọc cục bộ và phụ thuộc và hình dạng bề mặt liên kết

Từ O đến Pf, liên kết giữa thép và bê tông chủ yếu là liên kết lí – hóa Độ cứng ban đầu của cấu kiện trong ba dạng làm việc là gần giống nhau

Sau tải trọng gây ra những vết nứt đầu tiên của bê tông, liên kết ma sát và liên kết neo bắt đầu có tác dụng vì trượt cục bộ nhỏ đã xảy ra

b C c dạng ph hoại

Sự phá hoại sàn liên hợp có sử dụng tấm tôn sóng có thể xảy ra theo một trong các dạng phá hoại sau (Hình 2.9 thể hiện một sàn liên hợp trên hai gối tựa đơn giản):

Hình 2.9 Tiết diện phá hoại của các dạng phá hoại khác nhau

- Dạng phá hoại I: Phá hoại do momen ở giữa nhịp: xảy ra với những sàn nhịp

lớn và có bậc liên kết cao giữa bê tông và thép Phá hoại theo tiết diện I

- Dạng phá hoại II: Phá hoại do trượt dọc: xảy ra khi đạt tới khả năng chịu lực

giới hạn của liên kết giữa bê tông và thép Phá hoại theo tiết diện II dọc theo chiều dài trượt L s

- Dạng phá hoại III: Phá hoại do trượt ngang tại các vị trí các gối tựa dưới tác dụng của lực cắt: dạng phá hoại này xảy ra với sàn có nhịp bé, dày và chịu tải lớn Phá hoại xảy ra theo tiết diện III

Sự phá hoại sàn liên hợp xảy ra theo hai dạng làm việc:

- Dàng phá hoại làm việc giòn: sự phá hoại xảy ra đột ngột, nói chung không có

biến dạng lớn;

- Dạng phá hoại làm việc dẻo: sự phá hoại xảy ra từ từ kèm theo biến dạng lớn,

có những dấu hiệu báo trước

ChiÒu dµi tr-ît däc Ls

I

II III

Dạng phá hoại giòn hoặc dẻo phụ thuộc vào tính chất của liên kết giữa thép và bê tông Sàn với tấm tôn có sườn mở nói chung làm việc giòn, sàn với tấm tôn có sườn đóng nói chung làm việc dẻo Có thể cải thiện tính chất làm việc của tôn bằng các biện pháp tác động cơ học như tạo gờ và tạo lỗ trên tôn hoặc hình đuôi én Các chi tiết neo như chốt, thép góc… cũng ảnh hưởng đến dạng phá hoại Đối với sàn liên hợp làm việc giòn ta tính với hệ số an toàn cao hơn

Hình 2.10 thể hiện hai dạng làm việc Phá hoại giòn xảy ra rõ ràng là với tải trọng lớn

Hình 2.10 Sự làm việc giòn và làm việc dẻo

2.2.5. Xác định nội lực

a Tấm tôn thép sử dụng như cốp pha khi thi công

Để xác định nội lực, EC4 đưa ra phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính Sở dĩ như vậy là vì tôn sóng là cấu kiện thành mỏng (loại tiết diện 4) bị mất ổn định cục bộ ngay trong giai đoạn làm việc đàn hồi Nội lực tại các tiết diện có thể được xác định khi xem độ cứng là không đổi dọc theo chiều dài tấm tôn và bỏ qua sự thay đổi độ cứng do mất ổn định cục bộ thành của tấm tôn tại những vùng chịu nén Momen quán tính được tính với toàn bộ tiết diện ngang của tấm tôn Sự đơn giản hóa này chỉ được

áp dụng khi phân tích tổng thể để xác định nội lực

b Sàn làm việc liên hợp

Ta có thể sử dụng hai phương pháp phân tích sau:

- Phân tích đàn hồi tuyến tính không giảm và cũng không phân bố lại momen trên gối tựa trung gian nếu ta đã kể đến vết nứt của bê tông trong tính toán; và phân tích đàn hồi tuyến tính có giảm và phân bố lại momen trên gối tựa trung gian nếu ta không kể đến vết nứt của bê tông Trong trường hợp này, độ giảm momen tối đa là 30% của momen trên gối tựa;

- Phân tích dẻo, với điều kiện là phải chứng minh được rằng tại các vị trí xuất hiện khớp dẻo, khả năng xoay của tiết diện phải đủ;

T¶i träng P

§é vâng Lµm viÖc gißn

Lµm viÖc dÎo

Việc áp dụng phương pháp phân tích tuyến tính phù hợp với trạng thái giới hạn

về sử dụng và trạng thái giới hạn về cường độ Còn phương pháp phân tích dẻo, do bản chất của phương pháp, chỉ có thể dùng cho trạng thái giới hạn về cường độ

Cách tính toán sàn theo phương pháp đàn hồi

Hình 2.11 minh họa cách tính sàn liên tục theo phương pháp đàn hồi với sự phân

bố lại 30% momen gối

Hình 2.12 giới thiệu một phương pháp cho phép xác định nhanh chóng sự gia tăng phản lực gối tựa biên và momen ở nhịp thu được từ sự phân bố lại này

Hình 2.11 Phân phối lại momen tại vị trí gối trung gian

Hình 2.12 Phân phối lại momen tại vị trí gối (tính toán trên một nhịp chịu tải trọng phân bố đều)

L

Nếu Msd red, là momen giảm yếu thì Msd red, 0,7 Msd;

P tương ứng với tổng tải trọng trên nhịp bên trái, bằng p.L;

,2

-Giá trị của z tương ứng với tiết diện có momen lớn nhất M (sau khi đã phân s

phối lại) được tìm từ điều kiện sau:

22

Chiều rộng hữu ích của sàn với tải trọng tập trung và tuyến tính

- Khi tải trọng phân bố đều (thường gặp), chiều rộng hữu ích là chiều rộng của sàn

- Khi tải trọng tập trung song song với nhịp của sàn, chúng có thể được coi là

phân bố trên một chiều rộng b m, được tính đến mép trên sóng tôn như Hình 2.13 và

Trong đó: h f – chiều dày các lớp sàn

L p là khoảng cách từ tâm tải trọng đến gối tựa gần nhất và L là nhịp

Chiều rộng của sàn được coi như hữu ích cho phân tích tổng thể và cho độ bền như sau:

Để đảm bảo phân bố tải trọng tập trung hoặc tải phân bố tuyến tính trên bề rộng tính toán, cần phải bố trí cốt thép ngay trên tôn hoặc trong bê tông nằm trên tôn Cốt thép này được tính toán theo momen uốn, theo các nguyên tắc của bê tông cốt thép Ta

có thể bố trí cốt thép cấu tạo không cần tính toán nếu tải trọng sử dụng không vượt quá 7,5kN với tải trọng tập trung và 5,0kN/m2 với tải trọng phân bố Cốt thép cấu tạo này phải có diện tích ít nhất là 0,2% diện tích của bê tông nằm trên sườn tôn Chiều dài neo nhỏ nhất phải được dự kiến trên bề rộng tính toán

2.2.6. Tính toán tiết diện

a Kiểm tra tôn sóng khi thi công ở trạng th i giới hạn về cường độ

Việc kiểm tra tôn sóng khi thi công không phải là vấn đề riêng của EC4, lý thuyết tính toán thanh thành mỏng nói chung được trình bày kĩ ở chương 4 tập 2 phần 1.3 của EC3 Ta chỉ đề cập ở đây nguyên tắc tính toán có liên quan đến tấm tôn khi thi công

Với tấm tôn thành mỏng, vấn đề ổn định của tiết diện chịu nén là quan trọng Khi

đó cần sử dụng khái niệm bề rộng hiệu quả, tức là không phải bề rộng toàn bộ của tiết diện

Trường hợp chất tải khi thi công là một trong những trường hợp nguy hiểm Tấm tôn là cấu kiện thành mỏng phải chịu tải trọng trong quá trình thi công và trọng lượng của vữa bê tông

Với tấm tôn sóng như trên Hình 2.14, ta có thể chia ra làm nhiều phần bề rộng b pi

Hình 2.14 Tôn sóng bằng thép

Ta tính bề rộng hiệu quả b eff = b pi cho mỗi thành mỏng chịu nén (Hình 2.15,

phần ở giữa bị mất ổn định khi nén đều) Với những thành mỏng chịu kéo, toàn bộ bề rộng là hiệu quả

Hình 2.15 Bề rộng hiệu quả

Hệ số giảm bề rộng được tính toán theo công thức 3.10 trong trường hợp thành

mỏng chịu ứng suất phân bố đều c (cánh của tiết diện)

Kí hiệu:

c - ứng suất nén hiệu quả trên tiết diện hiệu quả, bằng tính toán ban đầu với toàn

bộ tiết diện, sau đó lặp đi lặp lại cho đến khi tìm được tiết diện hiệu quả cuối cùng;

com – bằng tích của c a;

a – hệ số an toàn vật liệu cho thép, thường a =1, trừ trường hợp kiểm tra ổn định

của phần thép (oằn, cong vênh) được điều chỉnh bằng hệ số Rd =1,10, hoặc hệ số M1

khi tính tấm tôn

k - hệ số ổn định, lấy bằng 4,0 theo nghiên cứu lý thuyết

Sau khi ta tính độ mảnh của thành mỏng dưới tác dụng của com và tính độ mảnh cho phép tương ứng với giới hạn đàn hồi f y :

- không được lớn hơn 1 toàn bộ thành mỏng là hiệu quả nếu pd 0,673.

Chi tiết sườn cứng

Chi tiết sườn cứng R như trên hình 3.11 chỉ được coi như chi tiết phân chia thành mỏng thành nhiều phần nếu đảm bảo độ cứng cần thiết Để kiểm tra độ cứng của chi tiết này, ta sử dụng công thức:

s s

Trong đó: I s – momen quán tính của sườn cứng;

A s – diện tích hiệu quả của sườn cứng eff.12 eff.22

2

t

b p – bề rộng lớn nhất trong hai thành mỏng hai bên sườn cứng

Trong trường hợp điều kiện trên không được đảm bảo, phải tính gộp cả hai thành mỏng hai bên sườn cứng (sườn chưa đủ độ cứng để phân chia thành hai bản riêng) Một lưu ý là phải kể độ cứng hiệu quả của sườn cứng vào trong độ cứng tiết diện

Toàn bộ tiết diện hiệu quả là tổng của các tiết diện hiệu quả thành phần và toàn

bộ momen quán tính hiệu quả là tổng của các momen quán tính thành phần của từng thành mỏng của tấm tôn sóng

Momen giới hạn tính toán, ở trạng thái giới hạn về phá hỏng, được tính theo công thức sau:

Weff

ap

Trong đó: Weff - mô đun chống uốn hiệu quả của tôn sóng được tính từ tiết diện

hiệu quả của tôn

ap- hệ số an toàn vật liệu của tôn sàn, ap 1,1Chú ý: tiết diện tính toán (tiết diện thực) phải được tính toán như sau:

- Tiết diện thực tính theo bề dày của tôn bằng cách trừ đi bề dày của phần mạ

kẽm (nói chung khoảng 0,04 mm);

- Tiết diện thực của sườn cứng ngang;

- Tiết diện hiệu quả sau khi trừ đi phần mất ổn định cục bộ, như đã tính ở trên, đối với những phần tiết diện chịu nén

Việc tính toán tấm tôn trong quá trình thi công khá phức tạp

b Tính to n tấm tôn sóng khi thi công theo trạng th i giới hạn về sử dụng

Việc tính toán độ võng được thực hiện bằng cách lấy momen quán tính hiệu quả

của tiết diện hiệu quả của tôn như trình bày ở mục a Độ võng của một tấm tôn chịu tải

trọng phân bố đều, chất cách nhịp (Hình 2.16) được tính theo công thức:

Trong đó: L – nhịp của tôn bằng khoảng cách giữa các gối;

k – hệ số lấy như sau:

k=1,00 đối với tấm tôn tựa đơn giản trên hai gối;

k=0,41 đối với tấm tôn liên tục hai nhịp bằng nhau (3 gối) k=0,52 đối với tấm tôn liên tục ba nhịp bằng nhau;

k=0,49 đối với tấm tôn liên tục bốn nhịp bằng nhau;

Hình 2.16 Chất tải cách nhịp

c Kiểm tra tiết diện theo trạng th i giới hạn ph hoại khi sàn làm việc liên hợp

Kiểm tra khả năng chịu uốn của sàn liên hợp, dạng phá hoại I

Dạng phá hoại này xảy ra khi tấm tôn bị chảy dẻo hoặc khi các thớ bê tông đạt

đến giới hạn chịu nén dưới tác dụng của momen lớn nhất Dạng phá hoại này xảy ra với hệ có liên kết chắc chắn giữa tôn và bê tông hoặc đối với hệ nhịp lớn

Trong vùng momen dương, có thể kể đến sự làm việc của cốt thép (kể cả cốt thép

bố trí chống cháy), trong khả năng chịu lực của sàn liên hợp

Để tính toán khả năng chịu lực trong trường hợp này, có thể liên hệ đến sự làm việc của dầm liên hợp, ở đây chỉ nêu những điểm cơ bản khi tính toán sàn liên hợp

Ta lí tưởng hóa sự làm việc của vật liệu bằng biểu đồ cứng dẻo Thép tôn chịu ứng suất đạt đến giới hạn đàn hồi yp

Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng momen dương – trục trung hòa dẻo nằm trong vùng bê tông của sườn tôn, phá hoại theo khả năng chịu lực của tôn

Coi rằng khả năng chịu lực của bê tông chịu kéo là bằng không Ta xác định N p , hợp lực ngang của tôn thép từ các đặc trưng của phần tiết diện thép; lực N p được cân bằng bởi N cf, hợp lực ngang của phần bê tông, tính theo các đặc trưng của bê tông Sau

đó, ta xác định cánh tay đòn z Momen giới hạn được tính:

A p – diện tích thép tương ứng với bề rộng b

d p – vị trí trục trung hòa của tôn thép

Hình 2.17 Phá hoại do thép tôn chảy dẻo

Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng momen dương – trục trung hòa dẻo nằm trong sườn tôn, phá hoại theo theo khả năng chịu lực của bê tông

Trục trung hòa dẻo nằm trong phần tiết diện thép, có một phần tiết diện tôn chịu nén để đảm bảo cân bằng lực theo phương ngang

Như trên Hình 2.17, biểu đồ ứng suất có thể chia làm hai biểu đồ, mỗi biểu đồ dùng để tính một phần của momen giới hạn M p Rd,

- Biểu đồ thứ nhất tương ứng với cân bằng lực N cf Cánh tay đòn z được xác định

từ phân bố tiết diện của tôn, phụ thuộc vào đặc trưng hình học của tiết diện tôn sóng

Ta có thể tính z bằng phương pháp gần đúng

- Biểu đồ thứ hai tương ứng với phần tự cân bằng trong tiết diện tôn Phần tự cân

bằng này cho momen phụ thêm Mpr của tôn

- Từ điều kiện cân bằng ngang, hợp lực ngang trong phần thép có giá trị là Ncf , bằng hợp lực của phần bê tông Ta có Ncf A fp yp là hợp lực kéo lớn nhất trong tôn Điều đó dẫn đến tiết diện tôn có một phần chịu nén, phần chịu nén này được cân bằng bởi một phần chịu kéo Phần chịu nén và phần chịu kéo đó tương ứng với biểu đồ ứng suất thứ hai và nếu tôn giữ được ổn định cục bộ, ta sẽ có phần momen phụ thêm Mpr

của riêng tôn Mpr phụ thuộc vào phân bố hình học của tiết diện tôn: ta không thể đưa