LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG NGHIÊN CỨU ĐỘ CỨNG CHỐNG UỐN CỦA SÀN BUBBLEDECK

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học xây dựng
-------------------

Phạm trung dũng

NGHIÊN CứU Độ CứNG CHốNG UốN
CủA SàN BUBBLEDECK
Chuyên Ngành: xây dựng công trình dd & cn
Mã số: 60.58.20

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Cán bộ hướng dẫn:
Gs.ts nguyễn đình cống

Hà nội - 2009


LI NểI U
Nhu cầu xây dựng các công trình nhà cao tầng phục vụ mục đích làm nhà ở,
làm văn phòng cho thuê đang rất phát triển, có một xu hướng chung là các Kiến trúc
sư đều muốn tăng không gian sử dụng bằng cách kéo dãn khoảng cách các bước cột
lên đến mức 8m, 10m, 12m thậm chí 15m và sử dụng sàn phẳng để dễ dàng bố trí
không gian sử dung đối với công trình BTCT. Để đáp ứng yêu cầu này các kết cấu sư
đã nghiên cứu và ứng dụng nhiều giải pháp, có thể phân loại các giải pháp như sau:
cặp giải pháp kết cấu BTCT toàn khối và kết cấu BTCT lắp ghép, cặp giải pháp kết
cấu BTCT thường và kết cấu BTCT ứng lực trước. Bên cạnh các giải pháp mang tính
điển hình, để khắc phục nhược điểm của từng giải pháp có thêm xu hướng sử dụng
kết hợp như kết cấu BTCT bán lắp ghép, kết cấu BTCT toàn khối, lắp ghép, bán lắp
ghép kết hợp có hoặc không thép ứng lực trước. Giải pháp được nhiều người quan tâm

sử dụng nhất là giải pháp BTCT bán lắp ghép và không cần sử dụng cáp ứng lực
trước. Bản thân em qua công việc thực tế đã có sử dụng giải pháp kết cấu sàn rỗng
BubbleDeck, giải pháp này tận dụng ưu điểm của công nghệ lắp ghép và toàn khối,
phần BTCT đổ toàn khối là rất lớn tạo tính đồng nhất của hệ kết cấu. Hệ sàn
BubbleDeck sử dụng bóng rỗng tại vùng bê tông ít chịu lực nên giảm trọng lượng bản
thân của sàn, điều này dẫn đến tăng khoảng cách lưới cột, giảm kích thước cột, móng
cho công trình.
Lý thuyết tính toán của kết cấu này sử dụng lý thuyết cơ bản của kết cấu BTCT
kết hợp với tiêu chuẩn của Hà Lan và châu Âu áp dụng cho hệ sàn BubbleDeck. Việc
tính toán độ võng của sàn này hiện nay chưa có công thức tính toán theo tiêu chuẩn
Việt Nam, bằng việc tiến hành thí nghiệm khả năng làm việc chịu uốn và quy đổi tiết
diện tương đương của sàn BubbleDeck với sàn đặc tương đương, sử dụng công thức
tính độ võng bản đặc đàn hồi để tính độ võng của của loại kết cấu này. Kết quả thí
nghiệm sàn BubbleDeck kết hợp với lý thuyết tính quy đổi sẽ cho cách đánh giá về hệ
kết cấu sàn này. Được sự đồng ý của Giáo viên hướng dẫn và của khoa sau Đại học,
em đã chọn đề tài: Nghiên cứu độ cứng chống uốn của sàn BubbleDeck làm đề tài
luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp của mình.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới GS.TS.Nguyễn Đình Cống, người
đã tận tình hướng dẫn và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện
luận văn này. Cho phép em bày tỏ lòng biết ơn đến các giáo viên tham gia giảng dạy
khoá học, chân thành cảm ơn những nhận xét, những ý kiến đóng góp thiết thực của
-1 -


các giáo viên trong bộ môn Công trình bê tông cốt thép- Trường đại học Xây dựng và
các giáo viên trong hội đồng để luận văn được hoàn chỉnh hơn.
Hà nội, tháng 8 năm 2009.
Học viên

Phạm Trung Dũng

-2 -


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

Môc lôc
Lời nói đầu ………………………………………………………………….…….. 1
Chương I: Tổng Quan……………………………………………………………………. 5
I.1. Giới thiệu về sàn BubleDeck…………………………………………............... 5
I.2. Tình hình sử dụng sàn BubbleDeck trên thế giới và Việt Nam……………….. 15
I.3. Lý thuyết tính toán độ cứng chống uốn của dầm ………………………………18
I.3.1. Theo TCXDVN 356-2005…………………………………………………... 18
I.3.1.1.Đại cương về tính toán độ võng…………………………………………….. 18
I.3.1.2.Độ cong và độ cứng chống uốn.…………………………………………….. 18
I.3.2. Theo TCXD 5574-1991…………………………………………………….. 25
I.3.3. Theo Tiêu chuẩn xây dựng Hoa kỳ ACI…………………………................. 27
I.3.3.1.Độ cứng chống uốn và mômen quán tính.………………………………….. 27
I.3.3.2.Mômen quán tính hiệu dụng…….………………………………………….. 29
I.3.4. Kết luận………………….………………………………………………….. 31
Chương II: Nghiên cứu thực nghiệm độ cứng chống uốn của sàn BubbleDeck
II.1.

Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm …………………………………………. 32

II.2.

Địa điểm, thời gian, thành phần tham gia thực nghiệm…………………….. 32

II.3.

Sơ đồ thực nghiệm, sơ đồ chất tải, biện pháp gia tải ………………………. 32

II.4.

Dụng cụ và thiết bị đo tiến hành thực nghiệm ……. ………………………. 35

II.5.

Quy trình thực nghiệm……………………… ……. ………………………. 36

II.6.

Kết quả đo chuyển vị biến dạng…………...…………………....................... 38

Chương III: Thiết lập công thức tính độ cứng của sàn Bubbledeck …………… ……. 47
III.1. Lý thuyết tính toán……………… ……………………………… ………… 47
III.1.1 Phương pháp giải tích………………………………………………………. 47
III.1.2 Phương pháp gần đúng……………………………………………………… 48
III.1.3 Phương pháp phần tử hữu hạn……………………………………. ……….. 49
-3-


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

III.2. Thiết lập công thức tính độ cứng chống uốn của sàn BubbleDeck ………. 50

III.2.1 Phương pháp:……………………………………………………. ………... 50
III.2.2 Khi chưa nứt……………………………………………..…………………. 52
III.2.3 Khi có xuất hịên vết nứt…………………………………………..… ……… 54
III.3. Tính toán độ võng theo lý thuyết với sàn BubbleDeck sử dụng trong thí nghiệm
III.3.1 Khi sàn chưa xuất hiện vết nứt…………………………………. ………… 55
III.3.2 Khi sàn có xuất hiện vết nứt…………………………………. ... ………… 58

III.4

Tính toán sàn thí nghiệm bằng pp PTHH, so sánh với cách tính đề nghị …61

III.5

Kết luận ………………………………………………..………………… 68

Kết luận và kiến nghị……………………………….. ………………….. ……. 70
Tài liệu tham khảo……………………………….. ……………………............. 71

-4-


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Chương I.

Phạm Trung Dũng

Tổng quan

I.1. Giới thiệu về sàn bubbledeck

Giải pháp xây dựng cải thiện triệt để thiết kế công trình và hiệu quả đồng thời giảm
giá thành công trình:
Bubble Deck là một giải pháp
mang tính cách mạng loại bỏ
phần bê tông không tham gia chịu
lực giữa tấm sàn, dẫn đến việc
giảm đáng kể trọng lượng bản
thân kết cấu. Bubble Deck dựa
trên kỹ thuật sáng chế mới kết
hợp trực tiếp giữa không khí và
thép. Phần khuôn rỗng bên trong
quả bóng ở phần giữa tấm tiết kiệm đến 35% trọng lượng bản thân sàn.
Sự tham gia của các quả bóng nhựa tái chế đóng vai trò như những tấm khuôn rỗng, cho
phép tăng 1,5 lần khoảng cách lưới cột công trình. Sự tổ hợp hợp lý của những quả bóng
này với tấm sàn phẳng được mở rộng theo cả hai hướng; tấm sàn liên kết trực tiếp với cột
mà không cần dầm, dẫn đến giảm giá thành công trình và đem lại những lợi ích sau:
+ Sự linh hoạt trong thiết kế: dễ dàng đáp ứng được các yêu cầu phức tạp về không
gian tổ hợp cho công trình (kể cả những ô bản cong).
+ Giảm tĩnh tải: 35% trọng lượng sàn được hạ thấp dẫn đến giảm đáng kể kích
thước móng.
+ Mở rộng bước cột: tăng
50% khoảng vượt của cột so với hệ
kết cấu thông thường.
+ Xóa bỏ hệ dầm bên trong
công trình: dẫn đến việc sản xuất,
lắp dựng nhanh hơn và rẻ hơn.
+ Xóa bỏ hệ tường chịu lực:
có thể thay thế các lớp bao che bên
-5 -

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

ngoài bằng các vật liệu nhẹ (kính).
+ Thân thiện với môi trường: giảm thiểu các chất thải cacbon và năng lượng.
Diện tích sàn tổng thể được chia thành các cấu kiện nhỏ có thể rộng 3m hoặc 2,4m phụ
thuộc vào mặt bằng công trình, các cấu kiện được sản xuất hàng loạt với công nghệ riêng.
Những cấu kiện này bao gồm các lưới thép trên và dưới, với kích thước phụ thuộc vào dạng
công trình cụ thể, hệ lưới được liên kết với nhau và với hệ lưới thép đứng, hệ bóng rỗng đặt
giữa hệ lưới thép trên và dưới để cố định vị trí. Đối với sàn Bubble Deck loại B, người ta
tiến hành đổ trước một lớp bê tông mỏng phía dưới (thường dày 5 6 cm), đóng vai trò
như tấm ván khuôn cố định đỡ các lớp cốt thép và bóng rỗng ở trên.
Trên công trường, các cấu kiện đơn lẻ sẽ được nối với nhau bởi hệ cốt thép rời rạc đặt
chính giữa nơi liên kết giữa các tấm sàn. Các tấm nối rời rạc được chèn trên lớp bóng rỗng
mục đích tạo thành các tấm nối buộc chặt với lưới thép trên để liên kết các cấu kiện với
nhau. Sau khi bê tông đông cứng, sẽ tạo ra hệ kết cấu liên tục trên toàn bộ bản sàn; các tấm
nối thừa sẽ được loại bỏ để tạo ra tấm sàn liền.
Bubble Deck đã được áp dụng thành công rộng rãi ở châu Âu. ở Đan Mạch và Hà Lan
trong vòng 7 năm trở lại đây trên 1 triệu mét vuông sàn Bubble Deck được thi công ở nhiều
công trình cao tầng.
Nguyên tắc cấu tạo cơ bản của sàn BubbleDeck
Sàn Bubble Deck là loại kết cấu sàn rỗng làm việc theo hai phương trong đó các quả bóng
nhựa có vai trò giảm thiểu lượng bê tông ở vùng không cần
thiết.
Bằng cách phối hợp lỗ rỗng tạo ra do trái bóng và bố trí các
lưới thép, kết cấu bê tông có thể được tối ưu hóa việc sử
dụng đồng thời các vùng chịu mô men uốn và vùng chịu
cắt.

+ Lưới thép trên.
+ Bóng rỗng bằng nhựa tái chế.
+ Lưới thép dưới (đổ lớp bê tông 60mm tùy chọn).
Ưu điểm trong lắp dựng của Bubble Deck chính là kết quả của phối hợp đặc tính hình học
của hai chi tiết cơ bản: lưới thép và bóng nhựa rỗng.
-6 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

Lưới thép có nhiệm vụ phân bổ và định vị các trái bóng tại những vị trí chính xác, các trái
bóng định hình thể tích lỗ rỗng và định dạng lưới thép. Khi tiến hành đổ bê tông phủ kín
lưới thép và bóng nêu trên, ta có được tấm sàn rỗng toàn khối triệt để làm việc theo 2
phương.
Các tấm sàn tiêu chuẩn
Tấm sàn Chiều

Kích

Bước cột

Chiều dài Bước cột

Khối

tiêu

thước

(nhiều

lượng sàn lượng BT

bóng

nhịp)

công xôn (một
lớn nhất nhịp)

hoàn

đổ tại chỗ

(mm)

(m)

(m)

thành

(m3/m2)

dày sàn

chuẩn
(mm)

(m)

Trọng

(Kg/m2)
BD230

230

180

5 8.1

2.8

5 6.5

4.26

0.112

BD280

280

225

7 10.1 3.3

6 7.8

5.11

0.146

BD340

340

270

9 12.5 4.0

7 9.5

6.22

0.191

BD390

390

315

11

4.7

9 10.9 6.92

0.219

5.4

10

7.95

0.252

9.09

0.298

10.30

0.348

14.4
BD450

450

360

13
16.4

BD510

510

410

15

12.5
6.1

18.8
BD600

600

500

16

11
13.9

7.2

21.0

12
15.0

ví dụ Cấu tạo bóng NHựA D=270mm
Chiều dày nhụa
t=2mm

Chiều cao chân

-7 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

Các tấm Bubble Deck tiêu chuẩn được thiết kế sẵn để phù hợp các dạng công trình xây
dựng, chiều dài bước cột, tải trọng tác dụng và cách bố trí các cột. Bảng sau đây được tổng
hợp trên cơ sở phân tích tính toán chi tiết với các thông số: chiều dày lớp bê tông bảo vệ
cho lớp cốt thép dưới cùng là 20mm (khả năng kháng lửa trong 1 giờ); tải trọng động
3+1 kN/m2, tĩnh tải 1.5 kN/m2 và giá trị lớn nhất tải trọng phân bố của tường trọng lượng
nhẹ bao ngoài là 6 kN/m. Khối lượng sàn sau khi hoàn thành và trọng lượng bê tông đổ tại
chỗ trên 1m2 sàn tổ hợp bởi các tấm lắp ghép có kích thước 3 x 9 m với khối lượng cốt thép
tổng cộng là 35kg/m2.
Hiệu quả sử dụng Bubble Deck
Ưu thế chính của các quả bóng là giảm trọng lượng của tấm sàn. Trọng lượng bản thân của
sàn Bubble Deck giảm 1/3 lần so với tấm sàn đặc có cùng độ dày và không ảnh hưởng đến
khả năng chịu uốn và độ cứng của tấm sàn.
Giá trị gia tăng sử dụng bê tông: So với tấm sàn đặc, một tấm sàn Bubble Deck có khả
năng chịu lực gấp đôi với 65% lượng bê
tông và có cùng khả năng chịu lực với
50% lượng bê tông.
* Các dạng Bubble Deck

a. Dạng A (sàn toàn khối):
Tấm Bubble Deck đơn giản được cấu tạo
bởi lưới thép dưới, quả bóng và lưới thép
trên sau đó sẽ được đổ bê tông tại công
trường trên hệ ván khuôn truyền thống.
b. Dạng B (bán lắp ghép):
Tấm Bubble Deck bán lắp ghép có phần dưới của trái bóng và lưới thép dưới được đổ bê
tông tại xưởng, phần bê tông đúc sẵn này sẽ thay thế cho ván khuôn tại công trường.
c. Dạng C (tấm lắp ghép hoàn thiện):
Tấm Bubble Deck dưới dạng các tấm đúc
sẵn toàn khối có thể được cung cấp để thực
hiện lắp ghép tại công trường.

-8 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

*Thiết kế bubble deck
Cấu tạo cơ bản sàn Bubble Deck

Chiều
TT

dày Đường kính

sàn

bóng

(mm)

(mm)

1

230

2

Số

lượng Bê tông

Cốt thép

Trọng
lượng

bóng / m2

(m3 / m2)

(kg / m2)

180

25

0.148

22.9

370

280

225

16

0.184

23.4

460

3

340

270

11.1

0.220

27.1

550

4

390

315

8.16

0.256

28.2

640

5

450

360

6.25

0.292

36.4

730

(kg / m2)

Chỉ dẫn thiết kế.
Bubble Deck là tấm sàn lõi rỗng làm việc theo 2 phương, được thiết kế theo phương pháp
quy định cho tấm sàn đặc theo tiêu chuẩn thiết kế công trình bê tông cốt thép DIN 1045
(1988) hoặc DIN 1045 (2001).
* Quy trình thiết kế sàn Bubble Deck:
Dựa trên tải trọng đã tính toán, căn cứ vào hồ sơ kiến trúc, lập sơ đồ tính hệ kết cấu như
sau:
+ Toàn bộ hệ kết cấu công trình được tính theo sơ đồ làm việc không gian, bao gồm
cả dầm, sàn, cột.
+ Tất cả kết cấu sàn đổ toàn khối cùng với mũ cột, mũ vách để thép chờ nên coi tấm
sàn liên kết cứng với các gối kê, tấm sàn có bóng quy về phần tử vỏ mỏng, tấm sàn rỗng
-9 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

quy về vật liệu tương đương theo hướng dẫn được chuyển giao của Bubble Deck
International Đan Mạch bằng phần mềm chuyên dụng.
+ Dùng chương trình SAFE 8.08 để tính toán nội lực của hệ sàn nhà với độ cứng
của sàn Bubble Deck quy đổi theo độ cứng của sàn BTCT thông thường.
*. Các số liệu cho thiết kế Bubble Deck tuân theo bảng sau đây:
Khoảng cách mắt lưới chứa quả bóng có thể thay đổi. Sự giảm tải trọng phụ thuộc vào số
lượng bóng trên mỗi mét vuông sàn.
Số liệu

Đ/vị

Các chỉ tiêu

Đường kính bóng

cm

18.00

22.50

27.00

31.50

36.00

40.50

45.00

K.cách mắt lưới tối thiểu

cm

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

Số lượng bóng tối đa

1/m2

25.00

16.00

11.11

8.16

6.25

4.94

4.00

Chiều dày sàn tối thiểu

cm

23.00

28.00

34.00

40.00

45.00

52.00

58.00

0.08

0.15

0.26

0.41

0.61

0.87

1.19

1.91

2.39

2.86

3.34

3.82

4.29

4.77

Hệ số độ cứng chống uốn -

0.88

0.87

0.87

0.88

0.87

0.88

0.88

Hệ số chịu cắt

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

Giảm tải do mỗi quả kN
bóng
Giảm tải tối đa trên 1m2

kN/m
2

-

Điểm nổi bật sàn bubble deck
1. Thiết kế

-10 -

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

I. Việc sử dụng Bubble Deck giúp cho thiết kế kiến trúc linh hoạt hơn

dễ dàng lựa

chọn các hình dạng, phần mái đua và độ vượt nhịp/diện tích sàn lớn hơn với ít điểm
gối tựa (cột, vách) hơn

không dầm, không tường chịu tải và ít cột làm cho thiết kế

nhà khả thi và dễ thay đổi. Cũng có thể dễ dàng thay đổi phần thiết kế nội thất trong
suốt

vòng đời

của công trình.

Mặt cắt của Bubble Deck cũng tương tự như những tấm sàn rỗng theo một phương thông
thường đã được sử dụng hơn 40 năm qua. Tuy nhiên kết cấu của những tấm sàn loại này có
nhược điểm là chỉ chịu lực theo một phương nên cần có dầm hoặc tường làm gối tựa suốt
chiều dài ở cả hai đầu tấm sàn, vì thế khó thay đổi kết cấu của tòa nhà.
Ưu điểm:
+ Giảm trọng lượng.
+ Tăng khả năng chịu lực.
+ Độ vượt nhịp lớn.
+ ít cột (lưới cột có thể thưa hơn).

+ Không cần dầm dưới trần, không cần mũ cột.
2. Kỹ thuật
a. Khả năng chịu lực.
Một tấm sàn đặc gặp rất nhiều vấn đề khi phải vượt nhịp lớn do ảnh hưởng của trọng lượng
bản thân. Bubble Deck đã giải quyết vấn đề này khi giảm 35% lượng bê tông trong tấm sàn
nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực tương ứng. Vì
vậy, khi có cùng khả năng chịu lực, một tấm sàn
Bubble Deck chỉ cần sử dụng 50% lượng bê tông so
với một tấm sàn đặc, hoặc cùng độ dày tấm sàn
Bubble Deck có khả năng chịu tải gấp đôi sàn đặc
nhưng chỉ tiêu thụ 65% lượng bê tông. Bubble Deck
có khả năng chịu lực cắt xấp xỉ 65% khả năng sàn đặc
với cùng chiều cao. Trong tính toán thường sử dụng hệ
số 0.6 để thể hiện mối tương quan này. Trong những
vùng chịu lực phức tạp (khu vực quanh cột, vách, lõi),

-11 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

có thể bớt các quả bóng để tăng khả năng chịu lực cắt cho bản sàn.
b. Khả năng chịu động đất.
Lực động đất tác dụng lên công trình có giá trị tỉ lệ với khối lượng toàn công trình và khối
lượng tương ứng ở từng độ cao sàn. Bubble Deck, tấm sàn phẳng chịu lực theo hai phương,
với ưu điểm giảm nhẹ trọng lượng bản thân, khi kết hợp với hệ cột vách chịu lực sẽ trở
thành một giải pháp hiệu quả chống động đất cho các công trình cao tầng.
c. Khả năng vượt nhịp.

Đồ thị mô tả mối quan hệ khả năng vượt nhịp chiều dày sàn tương ứng với khả năng
chịu mô men cho từng loại tấm sàn. Qúa trình xác định nhịp lớn nhất mà tấm sàn Bubble
Deck có thể vượt qua dựa trên tiêu chuẩn British Standard 8110 và Eurocode 2, có bổ sung
hệ số 1.5 để kể đến việc giảm nhẹ bản thân sàn so với sàn đặc truyền thống. Tỉ số giữa
nhịp/chiều cao tính toán của tấm sàn L/d 30 đối với sàn đơn, L/d 39 đối với sàn liên
tục, L/d 10.5 đối với sàn ngàm một phương.

.
d.Kết hợp với giải pháp căng sau.
Khi cần vượt nhịp lớn (trên 15m) nên dùng giải
pháp Bubble Deck ứng lực trước, thực hiện căng
sau (PT). Khi vượt nhịp lớn, tấm sàn Bubble Deck
thông thường sẽ không gặp khó khăn về khả năng
chịu lực nhưng cần hạn chế về độ võng lớn, vì vậy
phải thực hiện giải pháp PT. Bubble Deck
International vừa hoàn thành 32,000m2 sàn khu vực phát thanh và truyền hình cho trung
tâm truyền thông Đan Mạch với kết cấu sàn ứng lực trước căng sau dày 390mm, khẩu độ
vượt nhịp trên 16m. Các dây cáp ứng lực trước đặt cách nhau 3m cũng được chôn dễ dàng
vào khe hở giữa các quả bóng của tấm sàn.
-12 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

3. Phương pháp
Sản xuất và thực hiện:
+ Nâng cao chất lượng nhờ quá trình sản xuất công xưởng hóa.
+ Giảm khối lượng thi công tại công trường, không đòi hỏi nhiều công nhân tay

nghề cao.
+ Lắp dựng đơn giản, dễ dàng.
+ Không cần nhiều không gian kho bãi.
+ Hệ giáo lắp dựng nhẹ và ít tốn kém.
+ Giảm thiểu rác thải trên công trường.
4. Hiệu quả kinh tế
+ Tiết kiệm vật liệu (tấm sàn, cột,
vách, móng) đến 50% so với sàn bê tông
thông thường.
+ Tránh được việc gia công, lắp đặt
cốt thép ngay tại công trình.
+ Giảm mạnh chi phí vận chuyển.
+ Lắp dựng đơn giản.
+ Bố trí mặt bằng linh hoạt.
+ Chi phí cho việc sửa chữa, thay đổi thấp.
+ Tuổi thọ công trình cao.
Kết hợp với các ưu điểm trên có thể tiết kiệm đến 2-10% chi phí cho toàn bộ công trình.
5. Thân thiện môi trường
+ Tiết kiệm đến 50% lượng vật liệu xây dựng 1kg nhựa thay thế hơn 100kg bê
tông.
+ Tiêu thụ ít năng lượng cả trong sản xuất, vận chuyển và thực hiện.
+ ít khí thải trong sản xuất và vận chuyển, đặc biệt là lượng CO2.
+ Không sản sinh ra chất thải tái sử dụng 100%.

-13 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

+ Môi trường xã hội tốt hơn: cải thiện điều kiện làm việc, thời gian xây dựng ngắn
ít ảnh hưởng tới xung quanh, ít tiếng ồn trong sản xuất, vận chuyển và lắp dựng.
+ Giảm thiểu rác thải sinh ra tại công trình xây dựng.
6. Đặc điểm nổi bật của sàn Bubble Deck
Hình ảnh so sánh các đặc điểm đặc trưng của sàn Bubble Deck so với sàn thông thường
truyền thống khác. Bên trái là kết cấu sàn truyền thống, bên phải là kết cấu sàn Bubble
Deck. Hình ảnh chỉ rõ rằng khi sử dụng sàn Bubble Deck thì yêu cầu về mặt kiến trúc dễ
được thỏa mãn hơn về không gian:

Đây là loại kết cấu sàn sử dụng vật liệu hiệu quả cao, phần bê tông không hoặc ít tham gia
chịu lực được thay bằng các quả bóng nhựa rỗng làm giảm trọng lượng bản thân đến 35%.
Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật:

-14 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

I.2. Tình hình sử dụng hệ kết cấu sàn Bubble deck
I.2.1. Trên thế giới:
-

Hiện tại đã có hơn 30 nước trên thế giới sử dụng sàn Bubble Deck trong xây dựng
các công trình dân dụng và công nghiệp.

-

Do trình độ khoa học công nghệ trong xây dựng phát triển nên các công trình đều
sử dụng lắp ghép với việc sản xuất các tấm trong nhà máy và vận chuyển ra công
trường lắp đặt.
( một số hình ảnh chế tạo, vân chuyển, lắp đặt hệ kết cấu sàn BubbleDeck trên thế
giới).

(hình ảnh chế tạo tấm sàn Bubble Deck tại nhà máy)

(hình ảnh vận chuyển và cẩu lắp Bubble Deck )

-15 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

(hình ảnh thi công sàn Bubble Deck trên công trường)
I.2.2.Tại Việt Nam:
-

Do công nghệ chế tạo tấm loại B phức tạp nên hiện tại các công trình ở Việt Nam sử
dung hệ sàn Bubble Deck đổ tại chỗ và bước đầu được áp dụng rộng rãi.

-

Công nghệ sàn BubbleDeck đã được công ty cổ phần kết cấu không gian Tadits liên
doanh với công ty BubbleDeck International từng bước áp dụng vào Việt Nam.
( một số hình ảnh chế tạo, vân chuyển, lắp đặt, thi công hệ kết cấu sàn BubbleDeck
tại Việt Nam).

-16 -


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

-17 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

I.3. Lí THUYT TNH TON CNG CHNG UN CA DM
I.3.1.Theo tiờu chun xõy dng Vit Nam 356-2005
I.3.1.1. i cng v tớnh toỏn vừng.
Tớnh toỏn vừng thuc trng thỏi gii hn th hai v iu kin s dng bỡnh
thng. Mc tiờu ca vic tớnh toỏn l xỏc nh vừng f ca cu kin trng thỏi hot
ng bỡnh thng v kim tra iu kin (1-1).
f fu

(1-1)

fu - vừng gii hn (cho phộp) ca cu kin.
tớnh toỏn vừng f cn da vo cỏc phng phỏp v cụng thc ca c hc kt
cu m trc ht l phi xỏc nh c cong. cong ny ph thuc vo ni lc v
cng chng un B ca cu kin.
Ni lc dựng xỏc nh cong l ni lc do ti trng tiờu chun gõy ra trong ú

phõn bit phn tỏc dng di hn v phn tỏc dng ngn han.
cong ca cu kin c xỏc nh trong tng phn ca cu kin ph thuc vo
trng thỏi ú cú hay khụng cú cỏc khe nt.
Vic tớnh toỏn, kim tra vừng thng l cn thit i vi cỏc cu kin lp ghộp
cú s tnh nh, cú chiu cao tit din tng i bộ (do s dng vt liu cú cng
tng i cao). Vi cỏc cu kin ton khi, cú s siờu tnh, thng ch cn kim tra
vừng trong cỏc trng hp cú yờu cu cao (giỏ tr fu khỏ bộ). Tiờu chun thit k
TCXDVN 356-2005 cho phộp khụng cn tớnh toỏn kim tra v bin dng ( vừng) nu
qua thc nghim hoc thc t s dng cỏc kt cu tng t ó khng nh c kt cu cú
cng chng un giai on s dng.
I.3.1.2. cong v cng chng un
1. Khỏi nim v ng cong
Xột cu kin chu un, nộn lch tõm hoc kộo lch tõm. Do tỏc dng ca momen M
m cu kin b cong. Ly hai im A, B gn nhau trờn trc cu kin, k t A v B hai
ng vuụng gúc vi trc, chỳng gp nhau ti im O. Gi O l tõm cong, r = OA l bỏn
kớnh cong v 1/r l cong (hỡnh 1.1a).
V tng quan hỡnh hc, xỏc nh 1/r da vo cỏc bin dng ca cỏc th ngoi
cựng (hỡnh 1.1.b).

-18 -


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng
O

b

r

ho

h

s

t

(a) Dầm võng

Hình 1.1 Sơ đồ xác định độ cong

Khi bờ tụng cha b nt:
1 b + t
=
r
h

Khi bờ tụng ó b nt:

1 b + s
=
r
h0

b , t , s , ln lt l bin dng ca mộp bờ tụng chu nộn, mộp bờ tụng chu kộo khi

cha nt v ca ct thộp chu kộo khi bờtụng ó b nt. Cỏc bin dng ny c xỏc nh
ph thuc vo ni lc, kớch thc hỡnh hc ca tit din v c trng c hc ca vt liu.

2 cong thnh phn v cong ton phn.
Ti trng lờn cu kin c phõn thnh tỏc dng ngn hn v tỏc dng di hn. Tỏc
dng di hn ca ti trng lm bờtụng b t bin, lm tng cỏc bin dng. ng vi mi tỏc
1

dng ca mt loi ti trng xỏc nh c cong thnh phn . Ch s i = 1, 2, 3, 4
r i
th hin tỏc dng ca loi ti trng. cong ton phn 1/r l tng ca cỏc cong thnh
phn:
1
1
=
r
r i

Tu theo cỏc loi ti trng cú th t lờn cu kin v tỏc dng ca chỳng m cú
cỏch ly tng khỏc nhau.
-19 -


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

3. Độ cong đoạn cấu kiện không nứt
Toàn bộ cấu kiện hoặc từng đoạn của cấu kiện được xem là không có khe nứt thẳng
góc khi thoả mãn điền kiện

M r ≤ M cr
Trong đó:

Mcr : khả năng chống nứt;
Mr : mômen do ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện đang xét đối

với trục song song với trục trung hoà và đi qua điểm lõi xa vùng kéo
Với cấu kiện chịu uốn : Mr =M
Trong các đoạn như vậy độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo
lệch tâm được xác định theo công thức:
1 1 1
=  + 
r  r 1  r 2

(1-2)

1
  − độ cong do tải trọng tạm thời ngắn hạn:
 r 1

M 1*
1
  =
 r 1 ϕb1 Eb I red

(1-3)

1
  − độ cong do tải trọng tác dụng dài hạn (tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm
 r 2

thời dài hạn):

M 2*
1
=
 
 r  2 ϕb 2 Eb I red

(1-4)

M 1* , M 2* - mômen do ngoại lực tương ứng (ngắn hạn và dài hạn) đối với trục vuông góc với

mặt phẳng tác dụng của mômen và đi qua trọng tâm tiết diện thay đổi.
Eb – mômen đàn hồi của bêtông.
Ired – mômen quán tính của tiết diện quy đổi, xác định theo công thức

I red = I b + I 'b + α I s + α I ' s
ϕb1 - hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bê tông, lấy như sau:

+ Đối với bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ, bêtông nhẹ có cốt liệu nhỏ đặc chắc, bêtông
tổ ong, lấy ϕb1 = 0,85.
+ Đối với bê tông nhẹ có cốt liệu nhỏ xốp và bê tông rỗng: ϕb1 = 0,7.

-20 -


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

ϕb 2 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bêtông đến cấu kiện không có khe

nứt, lấy như sau:
+ Đối với bê tông nặng, bêtông nhẹ, bêtông rỗng, bêtông tổ ong:
-

Khi độ ẩm môi trường từ 40 đến 75%: ϕb 2 = 2.

-

Khi độ ẩm dưới 40%:

ϕb 2 = 3,0.

+ Đối với bê tông nhỏ hạt, nhóm A: ϕb 2 = 2,6 và 3.9; nhóm B = ϕb 2 =3,0 và 4,5:
nhóm C: ϕb 2 = 2,0 và 3,0 ứng với các độ ẩm như đã nêu.
Ghi chú:
- Khi độ ẩm luôn cao hơn 75% và bêtông ở trạng thái bão hoà nước giá trị ϕb 2 đựơc
lấy bằng giá trị đã cho nhân với 0.80.
- Khi bêtông thay đổi luân phiên trạng thái bão hoà nước – khô, giá trị ϕb 2 cần nhân
với 1,2.
4. Độ cong đoạn cấu kiện có khe nứt.
Trong các đoạn có khe nứt thẳng góc trong vùng bê tông chịu kéo, độ cong toàn
phần

1
được xác định theo công thức (1-5):
r
1 1 1 1
=   −  + 
r  r 1  r 2  r 3

(1-5)

1
  - độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng dùng để tính toán độ võng;
 r 1
1
  - độ cong ban đầu do tác dụng ngắn hạn của phần tải trọng dài hạn (thường xuyên và
 r 2

tạm thời dài hạn);
1
  - độ cong do tác dụng dài hạn của phần tải trọng dài hạn.
 r 3

Các độ cong thành phần (1/r)i của cấu kiện có tiết diện chữ nhật, chữ T, chữ I (hình
hộp) chịu uốn, kéo lệch tâm khi e0 ≥ 0,8h0 và nén lệch tâm, được xác định theo công thức
(1-6).
 1  M si 1
m
  =
Bi rN
 r i

-21 -

(1-6)


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

Msi – mômen do tất cả ngoại lực đặt ở một phía của tiết diện đang xét đối với trục
thẳng góc với mặt phẳng uốn đi qua trọng tâm cốt thép chịu kéo As:
Với cấu kiện chịu uốn:

(1-7a)

Msi = Mi

Với cấu kiện nén lệch tâm: Msi = Ni(e0i +ys)
Với cấu kiện kéo lệch tâm: Msi = Ni(e0i – ys)
e0i =

(1-7b)
(1-7c)

Mi
Ni

Ys - khoảng cách từ trọng tâm tiết diện (trục cấu kiện) đến trọng tâm cốt thép chịu
kéo As. Với tiết diện chữ nhật và chữ I đối xứng thì ys = 0,5h – a.
Mi, Ni - nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra ứng với từng trường hợp xác định độ cong.
Với i = 1 thì M1, N1 là do toàn bộ tải trọng, với i = 2 và 3 thì M2 = M3;
N2 = N3 là do phần tải trọng tác dụng dài hạn.
Bi - độ cứng chống uốn, xác định theo công thức (1-8)
Bi =

h0 Z i

ψ si
ψb
+
As Es Ab Ebν i

Ab = (ϕ fi + ξi ) bh0

(1-8)
(1-9)

Zi – cánh tay đòn nội lực xác đinh theo công thức sau ứng với từng tác dụng của tải
trọng.


h 'f
+ξ2 

h
h
Z b = 1 − 0
 2(ϕ f + ξ )  0




ψ b - hệ số xét đến sự phân bố không đều của biến dạng thớ bêtông chịu nén ngoài

cùng ( ε b ), được lấy như sau:
-

Đối với bê tông nặng, bêtông hạt nhỏ, bêtông nhẹ cấp cao hơn B7,5, lấy ψ b =
0,90.

-

Đối với bê tông nhẹ, bêtông rỗng, bêtông tổ ong cấp B7,5 và thấp hơn lấy ψ b =
0,70.

-

Đối với kết cấu chịu tải trọng trùng lặp, không phụ thuộc vào loại và cấp
bêtông ψ b = 1,0.

-22 -


LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt

Ph¹m Trung Dòng

ϕ fi - hệ số của cánh và cốt thép chịu nén, tuỳ thuộc vào tác dụng của tải trọng

(thông qua hệ số đàn hồi dẻo ν i ).
ν i - hệ số đàn hổi dẻo vùng nén.
ξ=

xi
- chiều cao tương đối của vùng nén, ứng với từng trường hợp tác dụng của
h0

tải trọng.
ψ si - hệ số xét đến biến dạng không đều của cốt thép chịu kéo do sự tham gia chịu

lực của bêtông chịu kéo giữa các khe nứt. Xác định ψ si ứng với từng trường hợp tác dụng
của tải trọng theo công thức :
ψ si = 1,25 - ϕlϕm − ϕ N

(1-10)

đồng thời lấy ψ si không lớn hơn 1.
ϕ N - ảnh hưởng của lực dọc, với câu kiện chịu uốn lấy ϕ N = 0. Với cấu kiện chịu

nén lệch tâm, kéo lệch tâm lấy ϕ N theo công thức (1-9):
ϕN =

Trong đó lấy:

1 − ϕm2
e
( 3,5 − 1,8ϕm ) s
h0

(1-11)

es 1, 2
≥
h0 ϕls

ϕls - hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn của tải trọng. Với bêtông có cấp độ

bền B > 7,5 lấy ϕls như sau:
+ Khi tính tác dụng ngắn hạn của tải trọng
Với cốt thép trơn và sợi: ϕls = 0,1.
Với cốt thép có gờ:

ϕls = 1,1

+ Khi tính tác dụng dài hạn của tải trọng ϕls = 0,8 (đối với mọi loại cốt thép).
Với bêtông có cấp độ bền B ≤ 7,5; lấy ϕls bằng giá trị đã cho nhân với hệ số
0,75.
ϕm - hệ số liên quan đến quá trình mở rộng khe nứt:
ϕm =

Rbt .ser Wpl
M r m M rp

Đồng thời lấy ϕm ≤ 1
Lấy –Mrp khi nó ngược chiều với Mr và ngược lại.
-23 -

(1-12)


Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Phạm Trung Dũng

Es - khong cỏch t im t lc dc lch tõm N n trng tõm ct thộp chu kộo
As. Theo nh ngha thỡ: es =

Ms
N

Vi cu kin nộn lch tõm: es = e0 + ys.
Vi cu kin kộo lch tõm: es = e0 ys.
[xem nh ngha Ms cụng thc (1-7)].
1
1
- cong do tỏc dng ca lc dc. Vi cu kin chu un = 0. Vi cu kin chu lc
N
rN

nộn lch tõm ly du -, cu kin kộo lch tõm ly du + v xỏc nh theo cụng thc (1-13):
N
1
= i si
rN Es As h0

(1-13)

5. Biu cong.

Biểu đồ M

Biểu đồ

1
r

Hình 1.2 Biểu đồ mômen uốn và biểu đồ độ cong của dầm

cong ton phn
Cn tớnh ton

1
xỏc nh theo cụng thc (1-2) hoc (1-5) l ti mt tit din.
r

1
cho mt s tit din ri th hin biu cong ca tng on v ca
r

ton b cu kin. Theo cỏc cụng thc ó dn thy rng cong

1
t l vi mụmen un M.
r

Nh vy, biu cong cú cựng hỡnh dng vi biu M. Trong cỏc on cú mụmen
dng thỡ biu cong

1
cú giỏ tr dng v ngc li (hỡnh 1.2). i vi cu kin
r

chu un cú tit din khụng i, cú khe nt, trờn mi on cú mụmen cựng du cú th tớnh
cong tit din cú mụmen ln nht, cong ca nhng tit din cũn li ca on ú
c ly t l vi t l mụmen un.
-24 -