Đồ án tốt nghiệp tòa nhà cao ốc văn phòng 18 tầng Phú Mỹ Hưng Quận 7 Tp Hồ Chí Minh

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 48
MỤC LỤC
PHẦN 1: KIẾN TRÚC Trang 1
PHẦN 2: KẾT CẤU BÊN TRÊN
Chương I: CƠ SỞ THIẾT KẾ
I.1 Qui phạm Trang 11
I.2 Cơ sở thiết kế Trang 11
I.3 Vật liệu xây dựng Trang 11
I.4 Hình dạng công trình Trang 11
Chương II: THIẾT KẾ SÀN ỨNG LỰC TRƯỚC
Phần A : Giới thiệu Trang 12
Phần B : Lý thuyết tính toán tổn hao Trang 20
Phần C : Tính toán Trang 26
Phần D : Quy trình kỹ thuật thi công Trang 45
Chương III: TÍNH TOÁN CẦU THANG
III.1 Kích thước Trang 57
III.2 Vật liệu Trang 57
III.3 Tải trọng Trang 57
III.4 Tính toán các cấu kiện cầu thang Trang 59
Chương IV: THIẾT KẾ PHẦN KHUNG
IV.1 Cơ sở tính toán Trang 66
IV.2 Tải trọng tác động và các trường hợp tổ hợp Trang 66
IV.3 Tính toán tải trọng gió Trang 67
IV.4 Tính toán nội lực Trang 80
IV.5 Tính toán cốt thép khung trục D Trang 81
PHẦN 3: NỀN MÓNG
Chương I: ĐỊA CHẤT
I.1 Giới thiệu về công trình Trang 88

II.2 Điều kiện địa chất công trình Trang 88
Chương II: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI
II.1 Cơ sở tính toán Trang 91
II.2 Thiết kế móng cột C1 Trang 91
II.3 Thiết kế móng cột C2 Trang 108
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 49
II.4 Thiết kế móng cột C7 Trang 124
II.5 Thiết kế móng dưới lõi thang máy Trang 125
Chương III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÓNG BÈ TRÊN NỀN CỌC
III.1 Cơ sở tính toán Trang 140
III.2 Tính toán móng bè trên nền cọc Trang 140
Chương VI: THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
VI.1 Biện pháp thi công cọc khoan nhồi Trang 158
VI.2 Thiết kế thi công Trang 170

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 50





PHẦN 1
KIẾN TRÚC

1. CƠ SỞ THỰC HIỆN


- Căn cứ Nghị định số 16/2005/NĐ-CP, ngày 07/02/2005 của Chính Phủ về
quản lý dự án đầu tư xây dựng.
- Căn cứ nghị định số 209/2004/NĐ-CP, ngày 16/12/2004 về quản lý chất lượng
công trình xây dựng.
- Căn cứ thông tư số 08/2005/TT-BXD, ngày 06/05/2005 của Bộ Xây Dựng về
thực hiện Nghị định số 16/2005/NĐ-CP.
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 51
- Căn cứ vào các số liệu ghi nhận được tại hiện trường và các kết quả thí
nghiệm trong phòng của 105 mẫu đất nguyên dạng, công ty NAGECCO đã thành lập
báo cáo địa chất công trình cho toàn bộ khu vực cao ốc văn phòng thông qua 5 hình trụ
hố khoan.
- Căn cứ văn bản thỏa thuận về kiến trúc qui hoạch của Sở Quy hoạch Kiến trúc
Thành phố Hồ Chí Minh.
- Các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành của Việt Nam :

a. Tiêu chuẩn Kiến trúc:

- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam.
- Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 276-2003,
TCXDVN 323-2004).
- Những dữ liệu của kiến trúc sư.

b. Tiêu chuẩn kết cấu:

- Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 2737-1995
- Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 356-
2005
- Kết cấu gạch đá – Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 5573-1991
- Nhà cao tầng. Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối –
TCXD 198 :1997
- Móng cọc. Tiêu chuẩn thiết kế - TCXD 205 : 1998
- Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình - TCXD 45-78
- Tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất – TCXDVN 375-
2006

c. Tiêu chuẩn điện, chiếu sáng, chống sét:

- Việc lắp đặt vật tư, thiết bị sẽ tuân theo những yêu cầu mới nhất về quy
chuẩn, hướng dẫn và văn bản có liên quan khác ban hành bởi các cơ quan chức
năng, viện nghiên cứu và tổ chức tham chiếu những mục khác nhau, cụ thể như
sau:
+ NFPA – Hội chống cháy Quốc gia (National Fire
Protection Association).
+ ICCEC – Tiêu chuẩn điện Hội đồng tiêu chuẩn quốc tế (International

Code Council Electric Code).
+ NEMA – Hội sản xuất vật tư điện (National Electric Manufacturer
Association).
+ IEC – Ban kỹ thuật điện quốc tế (International Electric Technical
Commission).
+ IECEE – Tiêu chuẩn IEC về kiển định an toàn và chứng nhận thiết bị
điện.
- Luật định và tiêu chuẩn áp dụng:
+ 11 TCN 18-84 “Quy phạm trang bị điện”.
+ 20 TCN 16-86 “Tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân
dụng”.
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 52
+ 20 TCN 25-91 “Đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng
– Tiêu chuẩn thiết kế”.
+ 20 TCN 27-91 “Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng –
Tiêu chuẩn thiết kế”.
+ TCVN 4756-89 “Quy phạm nối đất và nối trung tính các
thiết bị điện”.
+ 20 TCN 46-84 “Chống sét cho các công trình xây dựng –
Tiêu chuẩn thiết kế thi công”.
+ EVN “Yêu cầu của ngành điện lực Việt Nam (Electricity
of Vietnam)”.
+ TCXD-150 “Cách âm cho nhà ở”.
+ TCXD-175 “Mức ồn cho phép các công trình công
cộng”.

d. Tiêu chuẩn về cấp thoát nước:

- Quy chuẩn “Hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình”.
- Cấp nước bên trong. Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 4513 – 1988).

- Thoát nước bên trong. Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 4474 – 1987).
- Cấp nước bên ngoài. Tiêu chuẩn thiết kế (TCXD 33-1955).
- Thoát nước bên ngoài. Tiêu chuẩn thiết kế (TCXD 51-1984).

e. Tiêu chuẩn về phòng cháy chữa cháy:

- TCVN 2622-1995 “Phòng cháy và chống cháy cho nhà và công trình – Yêu
cầu thiết kế” của Viện tiêu chuẩn hóa xây dựng kết hợp với Cục phòng cháy chữa
cháy của Bộ Nội vụ biên soạn và được Bộ Xây dựng ban hành.
- TCVN 5760-1995 “Hệ thống chữa cháy yêu cầu chung về thiết kế, lắpo đặt
và sử dụng”.
- TCVN 5738-1996 “Hệ thống báo cháy tự động – Yêu cầu thiết
kế”.

2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ


2.1. THIẾT KẾ KIẾN TRÚC

Công trình được xây dựng trong khu Phú Mỹ Hưng, Quận 7. Xung quanh
công trình đã có những khu dân cư hiện đại. Vì vậy tòa nhà cao ốc này là nơi làm
việc thuận lợi cho người sinh sống trong khu vực xung quanh mà không cần phải
vào trong tâm.
Hiện nay các tòa nhà văn phòng khu trung tâm trở nên hiếm và đắt đỏ. Vì vậy
các công ty có xu hướng thuê các văn phòng công ty ở những khu vực xa hơn.
Phú Mỹ Hưng là khu vực lý tưởng cho công trình xây dựng.

Trên khu vực Phú Mỹ Hưng, công trình mới cùng các tòa nhà hiện hữu sẽ tạo
thành điểm nhấn, thành một dấu hiệu của sự phát triển đô thị và góp phần tô điểm
cảnh quan quan của đô thị hiện đại.
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 53
Công trình có dạng hình chữ nhật, đối xứng nhau. Hai lối vào từ đường chính
dẫn vào khu đậu xe của tầng hầm và liên hoàn với hệ thống đường nội bộ có sẵn
bên hông công trình.
Giao thông đứng là hệ thống 8 thang máy đảm bảo phân bố lưu lượng người
hợp lý trong giờ cao điểm và 2 thang thoát hiểm thiết kế theo tiêu chuẩn phòng
cháy chữa cháy.
Cấp công trình: Công trình cấp 1, bậc chịu lửa cấp 1.
Bố trí mặt bằng kiến trúc:

Tầng
Hầm
2
Hầm
1
Trệt Lầu 1 Lầu 2 Lầu 3
Tầng
ĐH
Diện tích xây dựng – m
2

5631
3998
3634

3136
3399
3229
3399
DT văn phòng, đậu xe (hầm)
– m
2

4611,
8
3367 355 2289 2048 2048 2535
DT sảnh, hành lang – m
2



780
340
357
375
357
DT phụ trợ (cầu thang, thang
máy, vệ sinh) – m
2

327,5 505 675 506 506 506 506
Phòng kỹ thuật – m
2

691,7

Phòng bảo vệ – m
2
125,5
Phòng hội thảo – m
2
608
Showroom – m
2



416




Bếp – m
2



107

Garden – m
2
187


2.2. THIẾT KẾ KẾT CẤU

- Tòa nhà là một công trình có hình dạng là một hình chữ nhật đối xứng. Vì đây
là một công trình có chứa năng làm văn phòng làm việc nên yêu cầu giải pháp thiết
kế lựa chọn là hiện đại, đơn giản, thông thoáng, cơ động là linh hoạt tạo không gian
lớn.
- Để đáp ứng yêu cầu trên của công trình, ta đã lựa chọn giải pháp kết cấu phần
thân là loại cột, lõi vách bê tông cốt thép, sàn bê tông không dầm ứng lực trước
cùng tham gia chịu lực.
- Diện chịu tải của hệ cột tương đối lớn nên thiết kế chọn cột có diện tích
(1400x1400) mm; vách, lõi có chiều dày là 300 mm. Hệ sàn bê tông ứng lực trước
không dầm là 300 mm. Tầng hầm sử dụng hệ dầm sàn thông thường có chiều dày
sàn là 300, tiết diện dầm là (800x500) mm.
- Căn cứ theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, tải trọng tác động và hệ kết
cấu phần thân, ta sử dụng giải pháp móng cọc khoan nhồi có các tiết Ø1500 mm có
chiều dài 46 m, sức chịu tải dự kiến 790 tấn.
- Hệ kết cấu móng là hệ đài cọc cao 3 m kết hợp với hệ giằng móng cao 0.8 m sẽ
làm tăng độ cứng và sự làm việc tổng thể của kết cấu.
- Vật liệu sử dụng cho công trình như sau:
+ Bê tông cọc, tường vây dùng Mác 350.
+ Bê tông móng, đài, giằng dùng Mác 350.
+ Bê tông phần thân dùng Mác 350.
+ Cốt thép Ø < 10 dùng thép AI.

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 54
+ Cốt thép 10

Ø dùng thép AII.
- Vật liêu dùng cho sàn bê tông ứng lực trước :
- Bê tông sàn :
+ Cấp độ bền B25 : Cường độ chịu nén cho mẫu lăng trụ ở 28 ngày tuổi
'
c
f
= 0.8 x 35 = 28 (MPa)
+ Modul biến dạng đàn hồi :
28015000'15000 
cc
fE
=250998 (kG/cm
2
) = 25099.8 (MPa)
+ Trọng lượng riêng : w = 25 (kN/m
3
)
- Cáp sử dụng cho sàn Bê tông ứng lực trước tuân theo tiêu chuẩn ASTM
A416, sử dụng loại cáp ứng lực trước GRADE 270 7 sợi do VSL sản xuất có các
thông số sau : ([5])
+ Đường kính cáp : D
cáp

= 15.2 (mm)
+ Diện tích tiết diện cáp :
ps
A
= 140 (mm
2
)
+ Giới hạn bền của cáp :
pu
f
= 1860 (MPa)
+ Giới hạn chảy của cáp :
py
f
= 1670 (MPa)
+ Modul biến dạng đàn hồi :
ps
E
= 1.95 x 10
5
(MPa)
+ Cáp có tổn hao do chùng ứng suất sau 100 giờ là 3.5%.
+ Các thông số để thiết kế tổn hao do ma sát của cáp là :

15.0


, k = 0.001/1 m
- Thép sử dụng trong sàn : dùng thép AII có cường độ chịu kéo tính toán theo
trạng thái giới hạn thứ nhất là :

y
f
= 300 (MPa)
- Cốt thép miền trên :

= 14 (mm) ,
s
A
= 1.539 (cm
2
)
- Cốt thép miền dưới :

= 12 (mm) ,
s
A
= 1.131 (cm
2
)


2.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN


2.3.1 Nguồn cấp điện chính
Nguồn điện cung cấp cho tòa nhà từ công ty điện lực là nguồn điện 3 pha,
RYBN+ 50Hz. Nhu cầu điện tối đa ước tính là 4 MVA.

2.3.2 Lắp đặt máy biến thế và tủ đóng cắt cao thế H.V.

- Thiết kế sử dụng máy biến thế dầu 2 bộ, mỗi bộ có công suất là
2000 KVA.
- Tủ đóng cắt cao thế sẽ gồm cầu dao đóng cắt tự động loại chân không đặt
trong hộp kín, loại dùng cho ngoài trời và được đặt bên ngoài nhà cạnh máy biến
thế.

2.3.3 Đồng hồ đếm điện:

- Đặt đồng hồ đo đếm điện ở tất cả các mạch cấp điện chính tại tủ điện hạn thế.
- Phần chiếu sáng chung và nguồn cấp điện chung cho khu văn phòng cho thuê
sẽ được lắp đồng hồ đo tại phòng điện của mỗi tầng.

2.3.4 Máy phát điện dự phòng:
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 55

- Bố trí lắp đặt máy phát điện Diesel dự phòng khoảng 1600 KVA, có điện áp
cung cấp 380/220V 50Hz 4 dây, vòng quay là 1500-1800 vòng/phút tại tầng hầm
2 để cung cấp điện cho tất cả những phụ tải điện cần thiết.
- Máy phát điện sẽ tự động chạy và phát điện cho tòa nhà qua bộ chuyển đội tự
động nếu hệ thớng điện lưới có sự cố và sẽ tự động chuyển đổi phụ tải trở về khi
hệ thống điện lưới ổn định. Khi mất điện những phụ tải an toàn sẽ chuyển sang
dùng máy phát điện trong vòng 10 giây, những phụ tải không ảnh hưởng đến sự
an toàn sẽ tự cắt và lần lượt theo thứ tự ưu tiên nối lại vào nguồn máy phát điện
khẩn cấp. Dung lượng của nguồn máy phát điện khẩn cấp và phụ tải sử dụng sẽ
được theo dõi để những phụ tải được nối lại không vượt quá dung lượng của máy
phát điện

2.3.5 Tủ đóng ngắt và phân phối điện hạ thế:

- Bố trí tủ đóng cắt điện thế có bộ chuyển mạch tự động để phân phối cho tòa
nhà.
- Lắp đặt đồng hồ đo đóng ngắt và rờle bảo vệ.
- Lắp đặt bộ tụ bù công suất. Công suất phản kháng của m64i bộ tụ bù không
vượt quá 50 KVAR.
- Dùng ống cáp dẫn điện, đặt trong vỏ kim loại để phân phối điện đến những
trung tâm phụ tải tại những cầu giao cách ly hoặc tủ phân phối.
- Hệ thống dây đi trong ống chôn kín sẽ được dùng trong suốt tòa nhà cho
chiếu sáng công cộng và nguồn động lực nhỏ ngoại trừ khu vực phòng máy và
trần giả.
- Hệ thống ống hộp luồn dây trục đứng được lắp đặt trong lòng ống trục đứng
trung tâm sẽ cấp điện động lực và chiếu sáng cho mỗi tầng.

2.3.6 Điện chiếu sáng:

Việc thiết kế những hệ thống chiếu sáng và lựa chọn thiết bị chiếu sáng có tầm
quan trọng đặc biết đối với tòa nhà này. Vì vậy thiết kế này đã sử dụng những loại
đèn có hiệu suất cao, tỏa ánh sáng mạnh và dùng bộ chấn lưu có hệ số công suất cao
và tiết kiệm năng lượng.

2.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP THOÁT NƯỚC


2.4.1. Hệ thống cấp nước

- Công trình là hạng mục trong quần thể các công trình đã có sẵn của Công ty Cổ
phần Cơ điện lạnh REE, nên hệ thống cấp nước sinh hoạt lấy từ bể nước ngầm hiện
hữu 1200 m

3
. Các sinh hoạt được cấp chủ yếu cho nhà vệ sinh ở các tầng và các còi
nước ở gara tầng hầm. Trên đường ống cấp nước vào mỗi khu vực đều lắp các van
khóa nước để cách ly khỏi hệ thống khi cần thiết.
- Căn cứ trên quy mô và mục đích sử dụng nước của công trình để xác định nhu
cầu sử dụng nước trong ngày:
+ Q
sinh hoạt
= 336 (m
3
/ngày)
+ Q
giải nhiệt ĐHKK
= 170 (m
3
/ngày)
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 56
- Kích thước đường ống cấp nước được tính toán theo đương lượng thiết bị sử
dụng. Vận tốc được giới hạn để không gây ồn cho tòa nhà: v
max
= 1.5 (m/s).
- Sử dụng 2 bơm (trong đó có 1 bơm dự phòng) để bơm nước từ bể nước
ngầm lên bể nước mái có dung tích 100 m
3
.

2.4.1. Hệ thống thoát nước

- Nước thải sinh hoạt có 2 loại là nước thải rửa và nước thải xí tiểu và được dẫn
theo đường ống riêng. Nước thải rửa được dẫn trực tiếp tới trạm xử lý nước trung
tâm. Nước thải xí tiểu được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại rồi dẫn tới trạm xử lý nước
thải trung tâm. Và cuối cùng, hệ thống nước thải sau khi được xử lý sẽ được dẫn ra
hệ thống thoát nước chung của thành phố trên đường Cộng hòa.
- Tại mỗi tầng, nước thải từ các thiết bị được thu về các ống nhánh sau đó đưa ra
ống đứng thoát nước. Các trục ống đứng được bố trí trong các hộp gainte. Nắp
thông tắc được bố trí tại đầu ống nhánh và chân ống đứng. Thiết kế và bố trí hệ
thống ống thông hơi dùng để ổn định và cân bằng áp suất trong thống thoát nước.
Kích thước các đường ống là đảm bảo và hợp lý.
- Hệ thống thoát nước mưa là dựa trên cơ sở số liệu cường độ mưa tại thành phố
Hồ Chí Minh và diện tích thu nước của công trình.
- Cường độ mưa được tính toán trong 5 phút và chu kì vượt quá cường độ tính
toán bằng 1 năm: q
5
= 496 (l/s/ha).

2.5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY


- Do yêu cầu và tầm quan trọng của công trình, thiết kế sử dụng giải pháp hệ
thống chữa cháy bao gồm cả hệ thống chữa cháy bằng nước và bằng bình chữa cháy.
-
Hệ thống chữa cháy bằng nước sử dụng vòi phun và sprinkler.
- Hệ thống chữa cháy bằng bình dùng để dập tắt các đám cháy mới phát sinh,
các đám cháy tại các khu vực không thể và không có hệ thống chữa cháy bằng nước.
Sử dụng 2 loại bình là bình bột hóa học ABC 4.5 kg và bình khí CO
2
loại 4.5 kg

.
2.6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

-
Sử dụng hệ thống báo cháy địa chỉ làm việc làm việc liên tục 24/24 giờ trong
ngày. Các đầu báo cháy được lắp đặt tại các nơi quan trọng trong tòa nhà.
- khi đám cháy xảy ra tại các nơi không có đầu báo cháy như ngoài nhà, phòng
vệ sinh … thì người sử dụng có thể ấn các nút nhấn báo cháy để chuyển hệ thống sang
trạng thái báo động.
- Để giao tiếp được với hệ thống báo cháy, tín hiệu từ các hệ thống khác như hệ
thống âm thanh công cộng, hệ thống quạt tạo áp cầu thang, hệ thống thông gió,…. phải
thông qua các module địa chỉ.






Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 57

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 58
PHẦN 2
KẾT CẤU BÊN TRÊN

CHƯƠNG I
CƠ SỞ THIẾT KẾ

I.1 QUI PHẠM

Những tiêu chuẩn sau đây được sử dụng trong quá trình tính toán thiết kế:
+ TCVN 2737-1995: Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động.
+ TCXDVN 5574-1991: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.
+ ACI 318-2005 : Building code requirements for structural concrete and
commentary.
+ PCA Notes on ACI 318-02

I.2 CƠ SỞ THIẾT KẾ

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt

SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 59
Hệ khung chịu lực chính cho toàn bộ công trình là hệ cột, vách và sàn ứng lực
trước, không sử dụng dầm kể cả dầm biên.
Công trình có mặt bằng hình chữ nhật. Ta sử dụng ứng lực trước căng sau không
dính cho kết cấu sàn nhịp lớn.
Ta tính toán hệ khung chịu lực chính là khung không gian, khai triển bản vẽ
thép khung theo hai khung phẳng.

I.3 VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Vật liệu xây dựng cần có cường độ cao, trọng lượng nhỏ, khả năng chống cháy tốt.
Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn. Nếu sử dụng các loại vật liệu trên tạo điều
kiện giảm được đáng kể tải trọng cho công trình, kể cả tải trọng đứng cũng như tải
trọng ngang do lực quán tính. Vật liệu có giá thành hợp lý
Trong điều kiện tại Việt Nam hay các nước thì vật liệu BTCT hoặc thép là các loại
vật liệu đang được các nhà thiết kế sử dụng phổ biến trong các kết cấu nhà cao tầng.

I.4 HÌNH DẠNG CÔNG TRÌNH


I.4.1 THEO PHƯƠNG NGANG

Nhà cao tầng cần có mặt bằng đơn giản, tốt nhất là lựa chọn các hình có tính chất
đối xứng cao. Trong các trường hợp ngược lại công trình cần được phân ra các phần
khác nhau để mỗi phần đều có hình dạng đơn giản.
Các bộ phận kết cấu chịu lựu chính của nhà cao tầng như vách, lõi, khung cần
phải được bố trí đối xứng. Trong trường hợp các kết cấu này không thể bố trí đối
xứng thì cần phải có các biện pháp đặc biệt chống xoắn cho công trình theo phương
đứng.

Hệ thống kết cấu cần được bố trí làm sao để trong mỗi trường hợp tải trọng sơ đồ
làm việc của các bộ phận kết cấu rõ ràng mạch lạc và truyền tải một cách mau
chóng nhất tới móng công trình.
Tránh dùng các sơ đồ kết cấu có các cánh mỏng và kết cấu dạng congson theo
phương ngang vì các loại kết cấu này rất dễ bị phá hoại dưới tác dụng của động đất
và gió bão.

I.4.2 THEO PHƯƠNG ĐỨNG

Độ cứng của kết cấu theo phương thẳng đứng cần phải được thiết kế đều hoặc
thay đổi đều giảm dần lên phía trên.
Cần tránh sự thay đổi đột ngột độ cứng của hệ kết cấu ( như làm việc thông tầng,
giảm cột hoặc thiết kế dạng cột hẫng chân cũng như thiết kế dạng sàn dật cấp).
Trong các trường hợp đặc biệt nói trên người thiết kế cần phải có các biện pháp
tích cực làm cứng thân hệ kết cấu để tránh sự phá hoại ở các vùng xung yếu.




Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 60

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ SÀN ỨNG LỰC TRƯỚC


PHẦN A: GIỚI THIỆU MỘT SỐ NÉT TỔNG QUAN VỀ SÀN
BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

I. ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG SÀN

Sở dĩ hệ thống sàn thường được quan tâm nhiều nhất khi áp dụng công nghệ ứng lực
trước (ULT)
Là do : đó là bộ phận kết cấu có chi phí đáng kể nhất, chiếm không dưới 50% tổng
chi phí kết cấu toàn nhà tính trên một đơn vị diện tích sàn. Việc sử dụng bêtông cốt thép
ULT sẽ có tác động thuận lợi vào giá thành công trình theo hai hướng:
- Thứ nhất, trọng lượng bản thân sàn được giảm nhẹ. Bề dày sàn ULT giảm xuống
còn khoảng (65÷80%) bề dày của sàn bêtông cốt thép thường với cùng kích thước nhịp
và điều kiện tải trọng .Khối lượng cốt thép cũng được 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 nhiên. Tuy vậy, việc giảm trọng lượng bản thân sàn sẽ
kéo theo việc giảm khối lượng vật tư cho nhiều kết cấu khác như cột, tường, móng …
Và từ đó có thể giảm chiều cao tầng nhà ,giảm thành phần động của tải trọng gió và tải
trọng động đất lên công trình, giảm độ võng và loại trừ các vết nứt trên sàn; làm được
các sàn khẩu độ lớn, tăng diện tích sử dụng, dễ bố trí và ngăn chia phòng, có thể không
cần đến trần treo, thuận lợi khi thay đổi chức năng sử dụng của công trình.
- Thứ hai, tiến độ thi công sàn tăng nhanh, do sử dụng bêtông 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 cho diện tích xây dưng 400÷500 m
2
/sàn. Công tác ván khuôn khá đơn giản, sau
khi thi công kéo căng tạo ULT có thể tháo dỡ ván khuôn, thi công thuận lợi, tốc độ
nhanh.
Tuy nhiên khi thi công gặp khó khăn ở những nơi thay đổi cốt cao độ của sàn (như
WC, ban công, lôgia…)
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 61

II. CÁC DẠNG SÀN SÀN BÊTƠNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Sàn bê tơng ứng lực trước căng sau được sử dụng trong nhà cao tầng hiện đại
thường là: sàn có dầm bản rộng một phương (hình 1.a), sàn có dầm bản rộng hai
phương (hình 1.b) sàn bản phẳng khơng dầm (hình 1.c), sàn lưới (hình 1.d), sàn nấm
(sàn có bản đệm đầu cột). Việc lựa chọn dạng sàn thích hợp cho trường hợp cụ thể
thường xuất phát từ độ lớn của nhịp sàn và tải trọng tác dụng lên sàn.
Tuy nhiên, trong nhà cao tầng tải trọng tác dụng lên sàn thường ở mức trung bình,
do vậy việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn thường chủ yếu được quan tâm từ yếu tố độ
lớn nhịp sàn.

a. Sàn loại bản một phương b. Sàn loại bản hai phương

d. Sàn lưới
c. Sàn không dầm
e. Sàn nấm

Hình 1. Các loại bản sàn

Sàn bê tơng ứng lực trước căng sau trong nhà cao tầng có thể là loại có bám dính
hoặc khơng bám dính. Bê tơng dùng cho sàn bê tơng ứng lực trước căng sau theo
TCXDVN 5574-1991 quy định thì sử dụng cáp thép K7 (theo ACI-T12) có đường
kính 6, 9, 12, 15 mm và cáp K19 (theo ACI-T15) có đường kính 14 mm.
Cốt thép kéo căng thường sử dụng loại cốt thép xoắn 7 sợi có đường kính 12,7mm
hoặc 15,2 mm. Cốt thép kéo căng khơng bám dính thường là loại có vỏ bọc được chế
tạo sẵn. Cốt thép kéo căng có bám dính dùng trong sàn bê tơng ứng lực trước căng sau
để trần và thường được bố trí thành từng bó
53

thanh trong ống thép xoắn hình dẹt.
Neo ứng lực trước được lựa chọn phù hợp với cơng nghệ và loại cốt thép kéo căng
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 62
được sử dụng. Đối với cốt thép kéo căng dạng thép xoắn 7 sợi thì neo ứng lực trước là
loại neo kẹp.

Sàn loại bản một phương.

e
s
1
Diện truyền tải 1 sợi

a. Bản một nhịp
s

1
kl
Điểm uốn
h

b. Bản liên tục
Hình 2. Bản một phương
 Hàm lượng cốt thép thường tối thiểu trong sàn liên tục m = 0.004A

Sàn nấm
Trong nhà cao tầng sàn nấm bê tơng ứng lực trước căng sau thường có hai dạng:
sàn bản phẳng và sàn phẳng có bản đệm đầu cột.

Sàn bản phẳng
Là dạng sàn gồm một bản phẳng khơng dầm tựa trực tiếp lên các cột. Sàn bản
phẳng có thể có hoặc khơng có hệ thống dầm bao quanh. Sàn bản phẳng khơng dầm
thích hợp với trường hợp nhịp trong khoảng 6,5m  9m và hoạt tải khơng lớn hơn 5
kN/m
2
. Loại sàn này thường gặp trong các cơng trình nhà ở cao tầng hiện đại, cũng
có trường hợp là cơng sở, văn phòng, nhà cho th sử dụng với nhiều mục đích
khác nhau
Thơng thường đối với kết cấu sàn bản phẳng bê tơng ứng lực trước căng sau
chiều dày của sàn được lựa chọn ở mức
45
1
40
1

nhịp thơng thuỷ của sàn. Như vậy

chiều dày của sàn đối với trường hợp nhịp trung bình thường nằm trong khoảng 160
mm  240 mm. Sàn bản phẳng bê tơng ứng lực trước căng sau là loại sàn có chiều
cao kết cấu nhỏ nên có thể giảm bớt chiều cao của cơng trình, hoặc tăng chiều cao
hiệu dụng trong cơng trình. Ngồi ra đây là loại sàn dễ thi cơng, cơng tác cơpha, cốt
thép đơn giản, tạo điều kiện để giảm thời gian thi cơng, giảm giá thành cơng trình.
Nói chung loại sàn bản phẳng bê tơng ứng lực trước căng sau là loại được ưu
chuộng và hiện đang được sử dụng phổ biến trên thế giới.
Trong trường hợp này tốt hơn là nên sử dụng sàn phẳng khơng dầm có bản
đệm đầu cột như được thể hiện trên hình 2. Loại sàn khơng dầm có bản đệm đầu cột
có ưu điểm là khả năng vượt nhịp lớn, chiều cao sàn nhỏ, khơng có hệ dầm ngăn
cản đường đi của các ống kỹ thuật. Cơng tác cơpha, cốt thép cho loại sàn này tương
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 63
đối đơn giản, thuận lợi cho công tác thi công, giảm thời gian thi công công trình,
giảm giá thành xây dựng. Sàn phẳng không dầm có bản đệm đầu cột thích hợp cho
trường hợp sàn nhịp lớn (lớn hơn 9m) hoặc sàn có nhịp trung bình nhưng chịu tải
trọng lớn. Chiều dày bản sàn được lựa chọn vào khoảng
50
1
45
1

độ lớn của nhịp.
Độ dày bản đệm vào khoảng 1,5 ÷ 2 độ dày bản sàn. Kích thước bản đệm thường
chọn xấp xỉ 1/6 nhịp sàn.
Các công trình cao tầng sử dụng sàn phẳng không dầm có bản đệm đầu cột
thường là công sở, nhà cho thuê, nhà sử dụng đa chức năng, Đặc điểm của các
công trình loại này là cần có các không gian sử dụng lớn, có hệ thống kỹ thuật phức

tạp. Hệ thống kỹ thuật thường được treo lên phía dưới sàn và được che phủ bởi hệ
thống trần treo. Kết cấu sàn phẳng không dầm có bản dệm đầu cột là kết cấu có khả
năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật này.
Sàn phẳng không dầm có bản đệm đầu cột được đánh giá cao về tính hiệu quả
của nó và đang được sử dụng phổ biến trong các nhà cao tầng hiện đại trên thế giới.

Sàn có dầm bản rộng
Thông thường các dầm bản rộng được bố trí theo một phương. Cách cấu tạo này
đã biến sàn hai phương thành một hệ thống kết cấu mà bản sàn chịu lực theo một
phương còn phương kia là phương chịu lực của các dầm. Do có bản rộng lại được
tạo ứng lực trước nên chiều cao dầm có thể giảm xuống và do vậy tổng chiều cao
của kết cấu sàn cũng sẽ bé đi. Ngoài ra, do bản dầm rộng nên nhịp thông thuỷ của
bản sàn cũng được giảm đi, tạo điều kiện để giảm chiều dày của bản sàn.
Dầm bản rộng có thể được chia ra làm hai loại: dầm khung bản rộng va dầm sàn
bản rộng.
Dầm khung bản rộng là các dầm bản rộng liên kết các cột như được thể hiện trên
hình 3. Trong trường hợp này dầm bản rộng vừa đóng vai trò dầm đỡ sàn, vừa đóng
vai trò dầm của khung chịu lực. Cũng như sàn phẳng có bản đệm đầu cột, sàn có
dầm khung bản rộng được sử dụng hiệu quả cho trường hợp nhịp lớn hoặc sàn nhịp
trung bình chịu tải trọng lớn. Loại sàn này có ưu điểm là chiều cao kết cấu sàn
không quá lớn, cốt thép và côpha đơn giản, dễ thi công. Dầm được bố trí theo một
phương nên có thể lắp đặt các ống kỹ thuật theo phương này dễ dàng. Ngoài ra cách
bố trí dầm theo một phương làm cho sàn có cấu tạo và sơ đồ làm việc đơn giản hơn
là cấu tạo theo hai phương. Chiều cao của dầm thường được lựa chọn vào khoảng
30
1
25
1

độ lớn nhịp.

Dầm sàn bản rộng chỉ làm nhiệm vụ đỡ sàn như được thể hiện trên hình 2. Loại
kết cấu sàn như thế này được sử dụng phổ biến trong nhiều công trình cao tầng hiện
đại xây dựng vào những năm cuối của thế kỷ XX. Các công trình này có mặt bằng
kết cấu gồm lõi cứng ở trung tâm và hệ khung bao quanh. Khoảng cách giữa lõi
cứng và khung biên thường khá lớn, việc sử dụng sàn nấm hoặc sàn dầm khung bản
rộng trong trường hợp này tỏ ra không kinh tế. Với việc bố trí các dầm bản rộng
theo cách như được thể hiện trên hình 4, sơ đồ làm việc của sàn trở nên đơn giản.
Kết cấu sàn có dầm sàn bản rộng nhìn chung có chiều cao không lớn và trọng lượng
tương đối nhỏ. Chiều cao của dầm thường được lựa chọn bằng
30
1
25
1

độ lớn nhịp,
khoảng cách giữa các dầm vào khoảng 3m  6m. Bản sàn có thể được tạo ứng lực
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 64
trước hoặc không tạo ứng lực trước, hệ thống dầm bản rộng cần được tạo ứng lực
trước để giảm bớt chiều cao tổng cộng và trọng lượng của sàn.

Một số loại sàn khác
Loại sàn có dầm bản rộng như được thể hiện trên có nhược điểm là khó bố trí các
ống kỹ thuật có kích thước lón theo phương vuông góc với các dầm. Để khắc phục
khó khăn này người ta đã thiết kế hệ sàn đặc biệt như được thể hiện trên hình 6. Đây
là loại kết cấu sàn hiện đại đang được quan tâm trong xây dựng nhà cao tầng. Chiều
cao dầm và khoảng cách giữa các dầm tương tự như trường hợp sàn có dầm bản
rộng.

Các ưu điểm nổi bật của loại sàn này bao gồm: có khả năng vượt nhịp lớn, dễ bố
trí các hệ thống kỹ thuật, dễ thi công kể cả công tác côpha, cốt thép và công tác ứng
lực trước. Với các sàn loại này có thể bố trí các neo kéo căng ở ngay trong nhà nên
thuận lợi cho thi công và dễ cho công tác bảo vệ neo về sau.
Trường hợp sàn nhà cao tầng có nhịp quá lớn không thích hợp cho các loại sàn
được giới thiệu trên đây thì có thể sử dụng giải pháp chia ô nhỏ, thường được gọi là
sàn ô cờ. Sàn ô cờ là loại sàn thích hợp với trường hợp nhịp lớn và tải trọng lớn.
Một giải pháp khác cũng đã được dùng trong trường hợp sàn có nhịp quá lớn, đó là
bố trí các dầm khung bản rộng theo một phương, theo phương kia bố trí các dầm
nhỏ đặt gần nhau. Các dầm khung bản rộng đóng vai trò các dầm chính, các dầm
nhỏ là dầm phụ tựa lên các dầm chính. Hệ thống dầm chính và dầm phụ được tạo
ứng lực trước để giảm bớt độ cao, còn bản sàn do các dầm phụ được bố trí dày nên
chỉ cần có chiều dày nhỏ, có thể là bản sàn bê tông ứng lực trước căng sau, hoặc bê
tông cốt thép thông thường.

III. KHÁI QUÁT CHUNGVỀ THIẾT KẾ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG SUẤT
TRƯỚC CĂNG SAU

1.Tổng quan

Ứng suất trước kéo sau là một phương pháp gia cường bê tông hoặc các vật liệu
khác với những sợi thép cường độ cao, thường gọi là các gân (tendon). Việc ứng
dụng ứng suất trước được áp dụng vào nhiều công trình khác nhau cả dân dụng và
cầu đường. Trong nhiều trường hợp, ứng suất trước kéo sau cho phép xây dựng
các công trình mà nếu như dùng các cách khác không thể đạt được vì hoặc những
sự ràng buộc vị trí hoặc những yêu cầu kiến trúc.
Mặc dù hệ thống ứng suất trước kéo sau yêu cầu kiến thức và sự thành thạo
chuyên dụng lắp dựng, nhưng khái niệm thì lại dễ để giải thích. Tưởng tượng có
một loạt các khối làm bằng gỗ với những lỗ khoan xuyên qua chúng, trong lỗ đó
một băng cao su được luồn qua. Nếu như giữ những đầu mút của băng cao su, thì

những khối gỗ sẽ lún xuống. ứng suất trước kéo sau có thể được thể hiện bởi việc
síêt các dây cao su để các khối ép vào nhau và thẳng lại. Việc siết chặt băng cao su
có thể so sánh với cốt thép(gân -tendon) ứng suất trước kéo sau được kéo căng bởi
những kích thủy lực và được giữ ở trong đặt bởi những thiết bị neo dạng nêm.

2.Những lợi ích

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 65
Để hoàn toàn đánh giá những lợi ích của ứng suất trước kéo sau, cần phải sử
dụng một ít kiến thức về bê tông. Bê tông chịu nén rất khoẻ nhưng chịu kéo rất kém,
và sẽ nứt khi có các lực kéo. Trong các công trình xây dựng thông thường, nếu một
tải trọng như những ô tô trong một ga ra đỗ xe đặt lên một sàn hoặc hệ dầm thì
chúng sẽ có khuynh hướng võng hoặc vồng lên. Thậm chí một sự gia tải thông
thường sẽ đủ gây ra rạn nứt. Các thanh thép gia cường thường được đặt vào trong
bê tông để hạn chế vết nứt, các thanh thép dạng này được gọi là các thanh thép "bị
động", tuy nhiên, nó không hề chịu lực cho đến khi bê tông bắt đầu võng đủ mức
gây ra nứt
Những cốt thép ứng lực trước , mặt khác, được xem như là “chủ động” vì nó
được kéo trước, cốt thép có hiệu quả gia cường dù bê tông có thể không bị nứt đi
nữa. Những kết cấu ứng lực trước có thể được thiết kế để có sự làm cực tiểu hoá
võng và nứt, thậm chí ngay cả khi chất đầy tải trọng.

3. Những lợi thế và ứng dụng

Các ứng dụng của ứng suất trước kéo sau có trong gần như tất cả các khia cạnh
của xây dựng. Trong các công trình xây dựng, ứng suất trước kéo sau cho phép xây
dựng các nhịp dài hơn, bản mỏng hơn với ít dầm hơn. Bản có chiều dài mỏng hơn

sẽ tốn ít Bê tông hơn. Ngoài ra phải nó có nghĩa là công trình sẽ giảm chiều cao xây
dựng cho cùng chiều cao tầng nhà. Như vây ứng suất trước có thể cho phép giảm
đáng kể trọng lượng công trình so với các công trình be tông cốt thép thông thường
với cùng số tầng nhà. Điều này giảm bớt tải trọng xuống móng và rất có lợi trong
các vùng có động đất lớn. Một công trình thấp hơn có thể dẫn tới tiết kiệm các hệ
thống cơ khí kỹ thuật. Lợi ích nữa của ứng suất trước là dầm và sàn có thể liên tục,
một dầm có thể chạy từ đầu này đất dầu kia của tòa nhà. Về mặt kết cấu, điều này
hiệu quả hơn nhiều so với một dầm chỉ chạy từ cột này đến cột kia.

Ứng suất trước được lựa chọn cho những kết cấu để đỗ xe vì chúng cho phép bố
trí tính linh hoạt các cột và xây những cấu hình dốc thoai thoải. Kết cấu đỗ xe ứng
suất trước có thể là hoặc những kết cấu đỗ xe đơn thuần hoặc có một hay nhiều
tầng là văn phòng hoặc nhà ở. Trong những vùng nơi có đất sét trương nở hoặc đất
có sức chịu tải kém, sàn trên nền ứng suất trước và móng bè sẽ giảm các vấn đề về
nứt và độ lún lệch. ứng suất trước còn cho phép những cây cầu xây dựng theo các
yêu cầu hình về hình học , kể cả những đường cong phức tạp, có độ cao và độ dốc
thay đổi.ứng suất trước còn cho phép các nhịp cầu cực lớn được xây dựng mà
không cần sử dụng các gối đỡ trung gian. Điều
này làm giảm tối thiểu các tác động môi trường và
tránh đánh rơi vật liệu và nước xuống dưới đường
đi ở phía dưới. Trong các sân vận động, ứng suất
trước cho phép các kiến trúc nhịp lớn rất sáng tạo.
Các neo ứng suất trước trong đất và đá được sử
dụng trong các hầm và ổn định mái dốc. ứng suất
trước còn có thể sử dụng trong các bể chứa để
tránh nứt.

4.Các thuật ngữ
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt

SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 66

Một " gân " ứng suất trước được định nghĩa là một bộ lắp ghép đầy đủ gồm có
neo , các sợi ứng suất trước(prestressing strand) hay các thanh ứng suất trước(bar),
ống bọc ngoài(duct), mỡ bôi trơn(grease) bao quanh các thanh thép ứng suất trước.
Có 2 kiểu chính ứng suất căng sau: kết dính (có ma sát), không kết
dính (không có ma sát).
Một gân không kết dính là cốt thép ứng suất trước không được kết dính với bê
tông ngoại trừ tại các neo. Một gân của một bó đơn monostrand gồm bảy sợi mà
được bôi trơn với mỡ và được bọc bởi vỏ bảo vệ nhựa. Neo gồm có một vỏ bằng sắt
và một hình nón, cái nêm 2 mảnh gắn chặt lấy các sợi.
Trong những hệ kết dính, các ống được nhúng vào trong bê tông. Các sợi được
kéo với một kích thuỷ lực lớn nhiều sợi kéo và neo trong một thiết bị neo chung.
Sau đó, ống được làm đầy một vữa lỏng trong kẽ hở ở bảo vệ sự ăn mòn cho các sợi
và liên kết gân với bê tông xung quanh ống. Hệ kết dính thường được sử dụng nhiều
trong cầu, đường. Trong kết cấu nhà cửa, chỉ được sử dụng trong các dầm chịu tải
trọng rất nặng.

5.Các phần tử quan trọng

Có một vài phần tử quan trọng trong một hệ kéo ứng suất trước. Trong các kết
cấu không kết dính, vỏ nhựa đóng vai trò như sự ngăn cách giữa bê tông và các sợi
ứng suất trước. Nó cũng bảo vệ sự phá hoại gây ra bởi thi công cũng như sự ăn mòn
hoá học xảy ra đối với các bó thép. Vật liệu lớp bọc ngoài của bó sợi giảm ma sát
giữa các bó và các ống đồng thời bảo vệ cho khỏi bị ăn mòn. Các neo cũng là một
phần tử quan trọng nữa, đặc biệt là trong các hệ không kết dính. Sau khi bê tông
đông cứng đạt đủ cường độ, các nêm được chèn vào bên trong các vỏ neo(anchor
casing) và các sợi thép được kéo ứng suất. Khi kích nhả các sợi thép ra, các sợi thép
co lại một chút và kéo các nêm vào neo. Chính điều này tạo ra sự khoá chặt trong

các sợi thép. Như vậy, nêm luôn giữ lực tác dụng vào các gân và truyền vào bê
tông xung quanh. Trong các môi trường ăn mòn, neo và các đuôi thép trần thường
được bọc bằng các mũ phủ để tăng sự bảo vệ.

6.Quá trình thi công

Trong các công trình xây dựng nhà cửa và bản trên nền đất, các gân không kết
dính thường được làm sẵn tại nhà máy và đem tới công trường để lắp đặt. Các gân
được đặt theo bản vẽ về khoảng cách, và mặt cắt (profile) và chỗ nào chúng được
kéo ứng suất. Sau khi bê tông được đổ xong và đảm bảo cường độ khoảng 3000 đến
3500 psi(pound per square inch) các gân được kéo và neo lại. Các gân, giống như
các băng cao su, muốn trở về độ dài ban đầu, nhưng bị ngăn lại bởi các neo. Trên
thực tế, các gân sẽ giữ nguyên ứng suất và gây ra các lực nén tác động vào bê tông.
Lực nén do kéo trước sẽ chống lại các lực kéo sinh ra do tải trong ngoài tác động
vào(ô tô, người, trọng lượng của dầm) điều này sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu
tải của bê tông. Vì bê tông ứng lực trước kéo sau được đổ tại chỗ tại công trường,
cho nên không có giới hạn về hình dáng có thể được tạo ra. Các vòm cong, và các
bản có các cạnh phức tạp vẫn thường có thể thi công được.
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 67
Kết cấu sàn bản phẳng bê tông ứng lực trước căng sau được sử dụng hiệu quả
cho trường hợp sàn có nhịp trung bình (6,5m – 9 m), nhưng cũng có thể sử dụng
cho trường hợp nhịp lớn hơn.
Trong thực tế kết cấu sàn bê tông ứng lực trước căng sau thường có hai loại: có
bám dính và không bám dính, thường gọi là công nghệ có bám dính và công nghệ
không bám dính. Công nghệ có bám dính tức là sau khi kéo căng cốt thép tạo ứng
lực trước thì tiến hành bơm vữa vào ống đặt cốt thép kéo căng để tạo ra sự liên kết
giữa cốt thép kéo căng và bê tông sàn. Công nghệ không bám dính tức là sau khi

kéo căng, cốt thép căng chỉ được neo giữ bằng hệ thống neo mà không có sự liên
kết với bê tông sàn bằng vữa như trong trường hợp có bám dính.
Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước căng sau không bám dính thường sử dụng
các thanh cốt thép kéo căng dạng đơn. Các thanh cốt thép kéo căng này có thể được
cách ly với bê tông bằng cách đặt vào trong các ống có chất chống bám dính, nhưng
cũng có thể sử dụng loại cốt thép có vỏ bọc và chất bôi trơn được chế tạo sẵn. Hiện
nay loại cốt thép dạng xoắn có vỏ bọc và chất bôi trơn – chống ăn mòn đang được
sử dụng phổ biến. So với công nghệ có bám dính thì công nghệ không bám dính có
ưu điểm là phát huy được tối đa độ lệch tâm của cốt thép căng, cốt thép căng được
phủ lớp chống ăn mòn vĩnh cửu, dễ thi công và thi công nhanh, giảm tổn hao do ma
sát trong khi kéo căng, không cần công đoạn bơm vữa. Nhược điểm của kết cấu
không bám dính là khó phát huy đầy đủ khả năng làm việc của cốt thép căng khi
chịu lực phá hoại và phải có biện pháp chống ăn mòn và chống cháy tốt. Trường
hợp sử dụng công nghệ căng sau không bám dính người thiết kế phải đề ra các biện
pháp chống ăn mòn cho cốt thép kéo căng và các đầu neo.
Trong sàn bê tông ứng lực trước căng sau có bám dính các thanh cốt thép kéo
căng được bố trí thành từng bó và được đặt trong các ống thép hình ô-van, còn neo
ứng lực trước cho công nghệ này là loại neo dẹt. Sử dụng ống đặt cốt thép kéo căng
hình ô-van và neo ứng lực trước dạng dẹt là biện pháp để sử dụng khả năng tối đa
chiều cao hiệu quả của cốt thép kéo căng. So với công nghệ không bám dính thì
công nghệ có bám dính có ưu điểm là phát huy được cao hơn khả năng làm việc của
cốt thép kéo căng khi chịu uốn cực hạn, hạn chế được ảnh hưởng do hư hỏng cục bộ
các cốt thép kéo căng, thích hợp cho các công trình có yêu cầu chống động đất và
chống cháy cao.
Phương pháp thiết kế sàn bản phẳng được giới thiệu trong tài liệu này phù hợp
với Tiêu chuẩn ACI 318-2005.

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 68







PHẦN B: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TỔN HAO ỨNG SUẤT

I. Tổng quan về tổn hao ứng suất

Theo tiêu chuẩn ACI 318-2005 tổn hao ứng suất trong quá trình căng cáp ứng lực
thường có các dạng tổn hao sau:
- Tổn hao ứng suất do biến dạng đàn hồi của bêtông (Elastic shortening of concrete
:ES)
- Tổn hao ứng suất do chùng ứng suất (Relaxation of tendons :R)
- Tổn hao ứng suất do từ biến của bêtông (Creep of concrete :CR)
- Tổn hao ứng suất do co ngót của bêtông (Shrinkage of concrete:SH)
- Tổn hao ứng suất do ma sát (friction losses :F)
- Tổn hao ứng suất do tụt neo (Anchorage seating loss :A)
Tổng ứng suất tổn hao :

pApFpSHpCRpRpESpT
fffffff



II. Tổn hao do biến dạng đàn hồi của bêtông

Khi kéo 1 bó sợi ứng lực trước sẽ gây ra ứng lực nén trong bêtông do đó sẽ làm
giảm chiều dài cấu kiện. Độ giảm chiều dài và sự tác dụng của ứng suất xảy ra đồng
thời và không có lực tổn hao trong các bó sợi riêng biệt trước và sau khi kéo .Lực
nén trong bó sợi bằng với lực nén trong bêtông.Khi một bó sợi thứ 2 được kéo ,biến
dạng đàn hồi gây bởi bó đó làm giảm lực trong bó thứ nhất.
Trong phương pháp căng sau ,giá trị tổn hao ứng suất do biến dạng đàn hồi bằng
không nếu tất cả các sợi cáp được kéo căng cùng lúc và bằng ½ giá trị tính toán của
tổn hao ứng suất do biến dạng đàn hồi trong phương pháp căng trước nếu một số
các sợi được liên tiếp kéo căng và cả trong trường hợp kéo căng hai sợi cùng lúc.
 



n
j
j
pESpES
f
n
f
1
1

Trong đó j là số thanh căng cùng lúc
Giá trị tồn hao ứng suất do biến dạng đàn hồi của bêtông trong phương pháp
căng trước :
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 69
e
PiPi

Hình :Biến dạng đàn hồi của bêtông


Theo định luật Hooke ,biến dạng dọc trục của một đơn vị chiều dài cấu kiện
bêtông:
cc
i
c
c
ES
EA
P
E
f
.



Trong đó :


i
P
:Lực nén trong thanh căng sau khi khóa neo

:
c
A
Diện tích tiết diện ngang của bêtông

:
c
E
Module đàn hồi của bêtông (
)(.4700
'
MPafE
cc

) hoặc có thể lấy
theo bảng tra.
Ứng suất tổn hao do biến dạng đàn hồi :
cs
c
i
cc
iS
ESspES
fn
A
Pn

EA
PE
Ef .
.
.
.
. 


Trong đó:

s
E
:Module đàn hồi của cốt thép

cs
f
:Ứng suất trong bêtông tại trọng tâm của thanh căng do ứng suất
trước :

c
D
c
i
cs
I
eM
r
e
A

P
f
.
1.
2
2











-
e
:Độ lệch tâm;
bv
a
h
e 
2

- r :Bán kính quán tính của tiết diện ;
c
c
A

I
r 

- MD :Momen tải trọng bản thân
8
.
2
lw
M
D


-
c
I
:Momen quán tính của tiết diện
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 70

c
s
E
E
n 


III.Tổn hao do hiện tượng chùng ứng suất trong cốt thép ứng suất trước

Công thức tính toán tổn hao ứng suất do chùng ứng suất :
















 55.0.
10
loglog
'
12
'
py
pi
pipR
f
f
tt
ff

Trong đó:

21
;tt
:Thời gian (giờ) ở đầu và cuối giai đoạn đang xét ,tính từ lúc buông
cốt thép

'
pi
f
:Ứng suất trong cốt thép ở thời điểm
1
t
;có kể đến các ứng suất hao
trước đó

py
f
:Giới hạn đàn hồi qui ước (ứng với độ dãn dài 1%)
Ngoài ra tổn hao ứng suất do chùng ứng suất trong cốt thép ứng suất trước còn
được xác định theo công thức :
 
 
CfffJKf
pCRpSHpESrepR
.


Trong đó:

:;; CJK
re
là các đại lượng được cho trong các bảng sau ứng với một số
loại cốt thép kéo căng thường gặp trong thực tế.

Bảng tra các giá trị của
re
K
và J

Loại cốt thép kéo căng
re
K

(Mpa)
J
Cốt thép dạng xoắn hoặc sợi (270) độ chùng cấp1,
)(1862 MPaf
pu


138 0.15
Cốt thép dạng xoắn hoặc sợi (250) độ chùng cấp1,
)(1724 MPaf
pu


127 0.14
Cốt thép dạng sợi (240);(235) độ chùng cấp 1,
)(1655 MPaf

pu

;
)(1620 MPaf
pu


121 0.13
Cốt thép dạng xoắn (270) độ chùng cấp2,
)(1862 MPaf
pu


34 0.04
Cốt thép dạng sợi (250) độ chùng cấp2,
)(1724 MPaf
pu


32 0.037
Cốt thép dạng sợi (240);(235) độ chùng cấp 2,
)(1655 MPaf
pu

;
)(1620 MPaf
pu


30 0.035

Cốt thép dạng thanh (145);(160) độ chùng cấp 1,
)(1000 MPaf
pu

;
)(1103 MPaf
pu


41 0.05

Bảng tra các giá trị của C

Tỉ số
pu
pi
f
f

Cốt thép dạng xoắn hoặc sợi
Có độ chùng cấp 1(bình thường)
Cốt thép dạng thanh hoặc dạng
xoắn, sợi có độ chùng cấp 2 (nhỏ)
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 71

0.8

1.28
0.79

1.22
0.78

1.16
0.77

1.11
0.76

1.05
0.75 1.45 1.00
0.74 1.36 0.95
0.73 1.27 0.90
0.72 1.18 0.85
0.71 1.09 0.80
0.70 1.00 0.75
0.69 0.94 0.70
0.68
0.89
0.66
0.67 0.83 0.61
0.66 0.78 0.57
0.65 0.73 0.53
0.64
0.68
0.49
0.63 0.63 0.45

0.62 0.58 0.41
0.61
0.53
0.37
0.60
0.49
0.33

IV.Tổn hao ứng suất do từ biến của bêtông

Công thức dùng để xác định tổn hao ứng suất do từ biến của bêtông :







__

csdcs
c
s
CRpCR
ff
E
E
Kf

Trong đó :


6.1

CR
K
:Đối vớicấu kiện căng sau

2

CR
K
:Đối vớicấu kiện căng trước

_
cs
f
:Ứng suất trong bêtông ngay sau khi buông cốt thép.

_
csd
f
:Ứng suất trong bêtông do tải trong thường xuyên gây ra sau khi việc
tạo ứng lực kết thúc
c
SD
csd
I
eM
f
.

_


Với : -
SD
M
: Momen do tải trọng thường xuyên gây ra
-e :Độ lệch tâm
-
c
I
:Momen quán tính của tiết diện
12
3
bh
I
c



cs
EE ;
:Module đàn hồi của cốt thép ứng lực và module đàn hồi của bêtông.

V.Tổn hao ứng suất do co ngót của bêtông
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Khóa 2003 GVHD: Trần
Tuấn Kiệt
SVTH: Trần Đỗ Dũng MSSV:03114030
Trang 72

Tổn hao ứng suất do co ngót của bêtông được xác định theo công thức :
 
RH
S
V
EKxf
sSHpSH









100 06.01 102.8
6

Trong đó :

s
E
: Module đàn hồi của cốt thép ứng lực (Mpa)

S
V
: Tỷ số Thể tích bêtông / Diện tích bề mặt của bêtông. Thông thường
trong tính toán người ta thường dùng tỉ số giữa tổng diện tích tiết diện
bêtông với chu vi tiết diện .

 RH :Độ ẩm tương đối (%)

SH
K
:Hệ số phụ thuộc vào thời gian .Thông thường đối với cấu kiện căng
trước
-
SH
K
=1.0 khi sử dụng phương pháp căng trước.
-
SH
K
:Khi sử dụng phương pháp căng sau thì nó được xác định dựa vào
bảng tra sau.

Thời gian từ
lúc kết thúc
công tác bảo
dưỡng ẩm đến
lúc tạo
ULT,(ngày)





1

3





5





7





10





20

30





60
SH
K

0.92 0.85 0.80 0.77 0.73 0.64 0.58 0.45

VI. Tổn hao ứng suất do ma sát

- Một phần của lực căng bị mất mát do ma sát tiếp xúc giữa các bó sợi và ma sát
giữa ống bọc ngoài đối với các bó sợi không bám dính và ma sát giữa vữa đối với
các bó sợi bám dính. Độ cong cũng làm tăng ma sát gây nên ngoài các yếu tố ma sát
trên còn có ma sát do độ cong.
- Công thức xác định tổn hao ứng suất do ma sát :
 
LKff
pipF



Trong đó :


ps
i
pi
A
P
f 
:Ứng suất trong thanh căng sau khi khóa neo
-
i
P
:Lực nén trong thanh căng
-
ps
A
:Diện tích cốt thép kéo căng