THIẾT kế sàn ỨNG lực TRƯỚC TẦNG 5

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ SÀN ỨNG LỰC TRƯỚC TẦNG 5

B9

B8

B7

B6

B10

C

B5

B11

B4

B12

B3
B2

A

B1
10000

10000

750

Hình 2.1. Mặt bằng sàn tầng 5(coste +13.95m)
2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán:
2.1.1. Các quan niệm phân tích kết cấu bê tông ứng lực trước
Hiện nay việc phân tích kết cấu bê tông ứng lực trước (BT ULT) dựa trên 3 quan
niệm cơ bản sau:
2.1.1.1. Quan niệm thứ nhất
Quan niệm này coi BT ULT như vật liệu đàn hồi, tính toán theo ứng suất cho phép.
Bê tông là vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo kém. Nếu không phải chịu ứng suất kéo do đã
được nén trước thông qua việc kéo trước cốt thép, trong bê tông sẽ không bị xuất hiện vết
nứt, như vậy có thể xem bê tông ULT là vật liệu đàn hồi. Với quan niệm này, khi bê tông
1


s2

e1

s1

P

e2

đặt vào trạng thái chịu lực thì ứng suất kéo gây ra do tải trọng ngoài sẽ bị triệt tiêu bởi
ứng suất nén trước, nhờ vậy sẽ hạn chế chiều rộng vết nứt và khi vết nứt chưa xuất hiện
thì có thể sử dụng các phương pháp lý thuyết đàn hồi để tính toán.
2.1.1.2. Quan niệm thứ hai

Quan niệm này coi bê tông ứng lực trước làm việc như bê tông cốt thép thường
với sự kết hợp giữa bê tông và thép cường độ cao, bê tông chịu nén và thép chịu kéo đã
gây ra 1 cặp ngẫu lực kháng lại mô men do tải trọng ngoài gây ra. Nếu sử dụng thép
cường độ cao đơn thuần như thép thường thì khi bê tông bị nứt, thép vẫn chưa đạt đến
cường độ. Nếu thép được kéo trước rồi neo vào bê tông thì sẽ có được sự biến dạng và
ứng suất phù hợp với 2 loại vật liệu.
2.1.1.3. Quan niệm thứ ba
Quan niệm này coi ULT như một thành phần cân bằng với một phần tải trọng tác
dụng lên cấu kiện trong quá trình sử dụng, tính toán theo phương pháp cân bằng tải trọng.
Đây là phương pháp khá đơn giản và dễ sử dụng để tính toán, phân tích cấu kiện bê tông
ULT. Cáp ULT được thay thế bằng các lực tương đương tác dụng vào bê tông. Cáp tạo ra
một tải trọng ngược lên, nếu chọn hình dạng cáp và lực ULT phù hợp sẽ cân bằng được
các tải trọng tác dụng lên sàn, do đó độ võng của sàn tại mọi điểm đều bằng 0.
Phương pháp cân bằng tải trọng cho phép người thiết kế dự đoán dễ dàng độ võng
của cấu kiện ngay từ khi chọn tải trọng cân bằng, nhất là với hệ kết cấu siêu tĩnh.
Do vậy ta sẽ sử dụng phương pháp này để thiết kế bê tông ULT.
Mô hình cáp trong phương pháp cân bằng tải trọng:

L'/2

L

1

2

W b1

Wb1 =

8.P.s1
;W
L2

b2

=

W b2

8.P.s 2
L'2

Tuy nhiên trong thực tế, cáp không thể bố trí tại gối B như mô hình tính toán trên
mà phải bố trí như sau:

2


s2

e2

e1

s1

P

0,1L 0,1L'

L'/2

L

1

2

W b3

W b1

W b2

Wb1 =

8.P.s1
8.P.e2
8.P.s 2
; Wb 2 =
; Wb 3 =
2
2
L
(0,1L + 0,1L' )
L'2

Phương pháp PTHH có thể dễ dàng mô hình được tải trọng cân bằng tương ứng
theo quỹ đạo cáp.
2.1.2. Các phương pháp tính toán nội lực trong sàn phẳng

Để phân tích sàn, tính toán nội lực, ứng suất trong sàn có thể sử dụng nhiều cách
khác nhau, trong đó có 3 cách thông dụng nhất hiện nay:

- Phương pháp phân phối trực tiếp
- Phương pháp khung tương đương
- Phương pháp phần tử hữu hạn
Trong 3 phương pháp trên thì phương pháp phần tử hữu hạn hiện được sử dụng
phổ biến hơn cả do những ưu điểm của nó cũng như sự hỗ trợ đắc lực của 1 số phần mềm
tính toán dựa trên cơ sở phương pháp tính toán này.
2.2. Sơ bộ chọn kích thước tiết diện các cấu kiện, loại vật liệu sử dụng:
2.2.1. Vật liệu
2.2.1.1. Bêtông
f ' c = 26
Bêtông B30 có
MPa
2.2.1.2. Cốt thép thường
Thép Ø > 8: dùng thép AIII có Rs=Rsc =365 MPa
f y = 365

Quy đổi sang tiêu chuẩn ACI ta có:
MPa
2.2.1.3. Cốt thép ứng lực trước
Cáp không dính kết loại T15 có đường kính d= 15,24mm đặt trong ống nhựa đường
kính 20mm có:
E ps = 1,95.10 5

+ Môđun đàn hồi:
MPa
+ Đường kính tiêu chuẩn: d = 15.24 mm
3

A ps = 140

+ Diện tích tiêu chuẩn:
mm2
+ Trọng lượng tiêu chuẩn: m = 1,1 Kg/m
f py = 1680

+ Giới hạn chảy:

MPa

f pu = 1860

+ Giới hạn bền:
MPa
+ Độ dãn dài tương đối: 2,5%
2.2.1.4. Vật liệu khác:
Gạch: Loại đặc: γ = 18(kN/m3), loại rỗng: γ = 15(kN/m3)
Gạch lát nền Ceramic: γ = 22(kN/m3)
Vữa xây: γ = 16(kN/m3)
2.2.2. Chọn sơ bộ tiết diện các cấu kiện
2.2.2.1. Bề dày sàn.
Theo tài liệu “Thiết kế sàn bê tông ứng lực trước”- PGS.TS. Phan Quang Minh:
Tải trọng tác dụng lên sàn trong công trình ngân hàng là tải trọng trung bình như
vậy chiều dày sàn hợp lý nên chọn trong khoảng:
1 
1 
 1

 1
hs =  ÷ l n =  ÷  × 10,79 = ( 0.27 ÷ 0.22 ) m
 40 50 
 40 50 

Với ln =10.79m là nhịp dài ô sàn.
Nhưng ở đây do nhịp và tải trọng lớn nên để đảm bảo điều kiện chọc thủng, sơ bộ
chọn chiều dày sàn là 260 mm.
2.2.2.2. Tiết diện dầm biên:
Theo tài liệu “Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản” – PGS.TS. Phan
Quang Minh:

Chiều cao dầm thường chọn
Ta chọn h = 700 mm.

1 1 
1 1 
h =  ÷ l max =  ÷  × 10,79 = ( 0.54 ÷ 1.35)
 8 20 
 8 20 

m

b = (0.25 ÷ 0.5)h = (0.25 ÷ 0.5)700 = (175 ÷ 350)

Bề rộng dầm
mm ta chọn b = 350 mm.
Vậy kích thước tiết diện dầm bo bxh = 350x700 mm.
2.2.2.3. Tiết diện cột:
Cột là cấu kiện chịu nén có tiết diện hình chữ nhật, hình vuông hoặc tròn. Với tiết

diện chữ nhật (hoặc vuông) cần phân biệt chiều cao và chiều rộng. Chiều cao h là
cạnh trong phương mặt phẳng uốn, chiều rộng b là cạnh vuông góc với mặt phẳng
uốn. Thông thường nên chọn h= (1,5 ÷ 3)b, tuy vậy cũng có thể gặp trường hợp h4


Kích thước tiết diện cột thường được chọn trong giai đoạn thiết kế cơ sở, được dựa
vào kinh nghiệm thiết kế, dựa vào các kết cấu tương tự hoặc cũng có thể tính toán sơ
bộ dựa vào lực nén N được xác định một cách gần đúng. Diện tích tiết diện cột là A:
A =

k .N
Rb

Trong đó:
Rb- cường độ tính toán về nén của bê tông.
k- hệ số, với trường hợp nén lệch tâm lấy k= 1.3÷1.5. Lấy k= 1.3.
N- lực dọc trong cột, do chưa có số liệu tính toán đầy đủ nên lấy gần đúng:
N = q.Fxq

Với:q - tải trọng tương đương tính trên mỗi m2 mặt sàn trong đó
gồm tải trọng thường xuyên và tạm thời trên bản sàn,
trọng lượng tường, dầm, cột đem tính ra phân bố đều trên
sàn. Giá trị q được lấy theo kinh nghiệm thiết kế. Giá trị q
thường lấy bằng (10÷12) (kN/m2). Ta chọn q=12 (kN/m2).
Fxq-tổng diện tích các tầng tác dụng trong phạm vi quanh cột.

Khi chọn kích thước tiết diện cấu kiện, ngoài điều kiện về

khả năng chịu lực, còn cần kể đến điều kiện về ổn định, về kiến

trúc và thuận tiện cho thi công.
Kích thước tiết diện cột được chọn sơ bộ trong bảng sau:
Bảng 2.1 – Chọn sơ bộ kích thước tiết diện cột
Tầng

Tên
cột

Tầng hầm 2 ÷
Tầng 2

C-01
C-02
C-03
C-03A
C-04
C-04A
C-04B

Fxq
(m²)
1933.6
4
1963.3
5
3023.9
0
2725.6
5
1542.5

2
1536.3
4
775.98

N(kN/
m²)
23203.6
8
23560.2
0
36286.8
0
32707.8
0
18510.2
4
18436.0
8
9311.76

A(m²)

Chọn tiết diện
(mm)

Atd(m²
)

1.77

1400x1400

1.96

1.80

1400x1400

1.96

2.77

1700x1700

2.89

2.50

1600x1600

2.56

1.42

1200x1200

1.44

1.41

1200x1200

1.44

0.71

900x900

0.81
5


19224.2
4
17299.2
C-06
0
C-07
9025.92
10058.6
C-07A 838.22
4
1626.8 19522.0
C-01
4
8
1641.2 19694.4
C-02
0

0
2496.4 29956.8
C-03
0
0
2220.9 26650.8
C-03A
0
0
1257.6 15091.5
C-04
3
6
14941.3
C-04A 1245.11
2
C-04B 588.02 7056.24
1247.4 14969.2
C-05
4
8
14049.0
C-06 1170.75
0
C-07 601.00 7212.00
C-07A 663.74 7964.88
1320.0 15840.4
C-01
4
8

1319.0 15828.6
C-02
5
0
1698.9 23626.8
C-03
0
0
1716.1 20593.8
C-03A
5
0
1001.4 12017.7
C-04
8
6
C-04A 983.26 11799.12
C-04B 463.72 5564.64
C-05 983.84 11806.08
C-06 925.80 11109.60
C-07 480.80 5769.60
C-05

Tầng hầm 3 ÷
Tầng 7

Tầng hầm 8 ÷
Tầng 12

1602.0

2
1441.6
0
752.16

1.47

1300x1300

1.69

1.32

2300x700

1.61

0.69

900x900

0.81

0.77

900x900

0.81

1.49

1300x1300

1.69

1.51

1300x1300

1.69

2.29

1600x1600

2.56

2.04

1500x1500

2.25

1.15

1100x1100

1.21

1.14

1100x1100

1.21

0.54

800x800

0.64

1.14

1100x1100

1.21

1.07

2300x500

1.15

0.55
0.61

800x800
800x800

0.64

0.64

1.21

1100x1100

1.21

1.21

1100x1100

1.21

1.81

1400x1400

1.96

1.57

1300x1300

1.69

0.92

1000x1000

1

0.90
0.43
0.90
0.85
0.44

1000x1000
700x700
1000x1000
2300x500
700x700

1
0.49
1
1.15
0.49
6


C-07A

Tầng hầm 13 ÷
Tầng 17

Tầng hầm 18 ÷
Tầng 22

Tầng hầm 23 ÷
Tầng tum

522.34
1013.2
4
996.90
1441.4
0

6268.08
12158.8
C-01
8
C-02
11962.80
17296.8
C-03
0
14536.8
C-03A 1211.40
0
C-04 745.33 8943.96
C-04A 721.41 8656.92
C-04B 339.42 4073.04
C-05 720.24 8642.88
C-06 680.85 8170.20
C-07 360.60 4327.20
C-07A 380.94 4571.28
C-01 706.44 8477.28

C-02 674.75 8097.00
10966.8
C-03 913.90
0
C-03A 706.65 8479.80
C-04 489.18 5870.16
C-04A 459.56 5514.72
C-04B 215.12 2581.44
C-05 456.64 5479.68
C-06 435.90 5230.80
C-07 240.40 2884.80
C-07A 239.54 2874.48
C-01 399.64 4795.68
C-02 352.60 4231.20
C-03 386.40 4636.80
C-03A 201.90 2422.80
C-04 233.03 2796.36
C-04A 197.71 2372.52
C-04B 90.82
1089.84
C-05 193.04 2316.48
C-06 190.95 2291.40
C-07 120.20 1442.40
C-07A 98.14
1177.68

0.48

700x700

0.49

0.93

1000x1000

1

0.91

1000x1000

1

1.32

1200x1200

1.44

1.11

1100x1100

1.21

0.68
0.66
0.31
0.66

0.62
0.33
0.35
0.65
0.62

900x900
900x900
600x600
900x900
2300x500
600x600
600x600
900x900
800x800

0.81
0.81
0.36
0.81
1.15
0.36
0.36
0.81
0.64

0.84

1000x1000

1

0.65
0.45
0.42
0.20
0.42
0.40
0.22
0.22
0.37
0.32
0.35
0.19
0.21
0.18
0.08
0.18
0.18
0.11
0.09

900x900
700x700
700x700
500x500
700x700
2300x500
500x500
500x500

700x700
600x600
600x600
500x500
500x500
500x500
300x300
500x500
2300x500
400x400
300x300

0.81
0.49
0.49
0.25
0.49
0.49
0.25
0.25
0.49
0.36
0.36
0.25
0.25
0.25
0.09
0.25
0.25
0.16

0.09

7


*Kiểm tra điều kiện ổn định cho cột:
λ=

l0
≤ λ gh
r

Trong đó:
+ λ0: độ mảnh giới hạn. Đối với cột nhà: λ0= 120
+ r: bán kính quán tính của tiết diện.
+ l0: chiều dài tính toán của cột.l0= ψ.l
+ l: kích thước hình học của cột.
+ψ: hê số phụ thuộc biến dạng của cột khi mất ổn định.
Hệ khung thì ψ= 0,7.
Ta sẽ tiến hành kiểm tra độ mảnh của các cấu kiện nguy hiểm nhất:

Bảng 2.2- Độ mảnh tại cấu kiện nguy hiểm nhất
Tầng
Hầm 2÷ Tầng 2
Tầng 3÷ Tầng 7
Tầng 8÷ Tầng 12
Tầng 13÷ Tầng 17
Tầng 18÷Tầng 22
Tầng 23÷ Tầng tum

l(m)
6.0
3.8
3.5
3.5
3.5
3.6

l0(m)
4.20
2.66
2.45
2.45
2.45
2.52

Kết luận: Độ mảnh của cấu kiện đảm bảo
2.2.2.4. Tiết diện vách:
Theo TCXD 198:1997 mục 3.4.1:
Chiều dày thành vách t chọn

r(m)
0.26
0.23
0.20
0.17
0.14
0.09

theo

λ
16.15
11.57
12.25
14.41
17.50
28.00

các

điều

kiện

sau:

150mm



t≥1
1

 20 .H = 20 .3500 = 175mm

+
+
+
+

+
+
+

Vách:
Vách V-01 chọn: t= 600mm.
Vách V-0.1A chọn: t= 600mm.
Vách V-02 chọn: t= 400mm.
Vách thang máy:
Vách V-03 chọn: t= 300mm.
Vách V-04 chọn: t= 300mm.
Vách V-05 chọn: t= 250mm.
Vách V-06 chọn: t= 500mm, t= 300mm.
8


-

Bề rộng vách: h≥max(0,5ht; 5t).

2.3. Xác định tải trọng tác dụng lên sàn
2.3.1. Tĩnh tải:
2.3.1.1. Tĩnh tải do trọng lượng bản thân của sàn:
Bảng 2.3 - Tĩnh tải do trọng lượng bản thân các ô sàn ứng lực trước
STT

Lớp vật liệu

d(m)

γ(kN/m3)

gtc(kN/m2)

n

gtt(kN/m2)

1
Gạch Ceramic
0.02
22
0.44
1.1
0.48
2
Vữa XM lót
0.03
16
0.48
1.3
0.62
3
Bản BTCT ƯLT
0.26
25
6.5
1.1
7.15
4

Trần giả
0.5
1.1
0.55
Σ
Tổng cộng
7.92
8.80
2.3.1.2. Tĩnh tải do trọng lượng tường xây và cửa đặt trực tiếp lên sàn:
Dựa vào mặt bằng kiến trúc công trình ta thấy:
Trọng lượng tường ngăn trên dầm được quy đổi thành tải trọng phân bố truyền vào
dầm. Trong công trình, trọng lượng tường xây bao quanh chu vi công trình được quy đổi
thành tải phân bố đều truyền vào dầm biên.
Trọng lượng tường xây và cửa đặt trực tiếp lên sàn được quy về tải trọng phân bố
đều lên sàn. Để đơn giản cho tính toán và thiên về an toàn xem như chỉ gồm tải trọng do
tường truyền vào sàn. Quy tĩnh tải tường xây thành tĩnh tải phân bố đều trên sàn:
Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc ta tính được:
Tổng diện tích sàn điển hình là:
S’= 30.16x31.17 - 0.6x1.6x3 - (4.962- .4.962/4)= 931.92 (m2)
S= S’- Slõi –Sthang máy = 931.92- 3.35x11.7 – 3.6x2.9 = 882.29 (m2)
Tổng chiều dài tường ngăn giữa không gian văn phòng làm việc và phòng lãnh
đạo; giữa phòng lãnh đạo và phòng nghỉ dày 100 mm (đơn giản cho tính toán và thiên về
an toàn) là 40.7 m. Tổng chiều dài tường ngăn giữa sảnh tầng và kho dày 200 mm là
17.5m. Tổng chiều dài tường ngăn ở khu vệ sinh dày 200mm là 38.4m
Tường cao 324cm. Tải trọng do tường ngăn gây ra là:
nbhlγ 1,1.( 0,1.40,7 + 0,2.17,5 + 0,2.38,4).3,24.15
g ttt− s

S san

=

882,29

=
Trong đó:
n: hệ số độ tin cậy đối với tường, n= 1,1.
b: bề dày của tường xây trực tiếp trên sàn.
h: chiều cao của tường xây trên sàn.
l: chiều dài tường.

= 0,92

(kN/m2).

9


γt

= 15 (kN/m3): Trọng lượng riêng của tường.
Vậy:

g ttt− s = 0,92(kN / m 2 )

g ttc− s = 0,92 / 1,1 = 0,84(kN / m 2 )

Vậy tổng tĩnh tải tác dụng lên sàn là:
g stt + g ttt− s

•

G=
.
=8,80 + 0,84 =9,24 (kN/m2)
2.3.2. Hoạt tải sàn:
Hoạt tải tiêu chuẩn ptc (KN/m2) lấy theo TCVN 2737-1995.
Công trình được chia làm nhiều loại phòng với chức năng khác nhau. Căn cứ vào
mỗi loại phòng chức năng ta tiến hành tra bảng xác định hoạt tải tiêu chuẩn và sau đó
nhân với hệ số vượt tải n. Ta sẽ có hoạt tải tính toán ptt (kN/m2).
Theo TCXDVN 2737-1995, khi thiết kế nhà cao tầng thì hoạt tải sử dụng được
nhân với hệ số giảm tải theo chiều cao. Theo TCVN 2737-1995 hệ số giảm tải được quy
định như sau:
Đối với các phòng khách ở, ngủ, bếp, phòng làm việc có diện tích A > A 1=9m2
(với A là diện tích chịu tải (m2) hoạt tải được nhân với hệ số giảm tải:

ΨA1 = 0,4 +
•

0,6
A
A1

Đối với các loại phòng có khác diện tích A>A 2=36(m2) cho phép nhân với hệ số
giảm tải:

ΨA2 = 0,5 +

0,5
A

A2

Tuy nhiên hoạt tải thường không lớn hơn so với trọng lượng bản thân (thường
bằng 15-20%) nên thiên về an toàn không xét đến các hệ số giảm tải. Trong tính toán
khung nhiều tầng nhiều nhịp, nhất là các hệ khung không gian còn cho phép không xét
đến các phương án chất tải bất lợi (hoạt tải) gây ra trên các sàn. Trong đồ án của em đang
thực hiện, với sàn không dầm, sự phân chia các ô sàn chỉ mang tính chất tương đối. Vì
vậy, thiên về an toàn, không xét đến các hệ số giảm tải.
Kết quả tính toán cụ thể thể hiện trong bảng 2.4:
Bảng 2.4 –Bảng tính hoạt tải tác dụng lên sàn tầng 5
10


Diện
tích
A
(m2)

Khu

Số
lượn
g

Hoạt
tải
tiêu
chuẩn
(kN/m2
)

Hệ
số
độ
tin
cậ
y

Hoạt
tải
tiêu
chuẩn
từng
phòng
(kN)

Hoạt
tải
tính
toán
từng
phòng
(kN)

1
1
1
1
1

2.0
2.0
2.0
1,5
2.0

1.2
1.2
1.2
1.3
1.2

1412
68
64
18
10.94

1694.4
81.6
76.8
23.4
13.13

1

2.0

1.2

23.82

28.58

1

2.0

1.2

29.34

35.21

1
1

2
2

1.2
1.2

3.52
5.76

4.22
6.91

3

1.2

75.06

90.07

3

1.2

187.2

224.64

2

1,2

14.08
1911.7
2
882.29
2.167

16.90
2295.8
6
882.29

706
34
32
12
5.47
11.9
1
14.6
7
1.76
2.88
25.0
2
62.4
0
7.04

Văn phòng làm việc
Phòng ngủ
Vệ sinh

Phòng KT
Hành lang
Sảnh tầng
Kho

1

Tổng hoạt tải (kN)
Tổng diện tích sàn (m2)

Họat tải tiêu chuẩn phân bố (kN/m2)
Họat tải tính toán phân bố (kN/m2)

2.602

Tổng tải trọng tính toán tác dụng phân bố trên sàn:
q tt

= 9.24+2.602= 11.842 (kN/m2)
2.4. Kiểm tra khả năng chống chọc thủng của sàn.
P ≤ Rbt .u m .ho
Kiểm tra theo điều kiện:
Trong đó:
P- tải trọng gây nên sự phá hoại theo kiểu đâm thủng.
Rbt=1.2 MPa - cường độ chịu kéo tính toán của bê tông
um - chu vi trung bình của mặt đâm thủng
ho = 230 mm - chiều dày làm việc của sàn (a = 30mm)
11


Trên mặt bằng sàn ta thấy vị trí cột 3C thì sàn có khả năng bị đâm thủng lớn nhất, nên ta
cần kiểm tra tại vị trí này.
Ta tính được:
um =

1
[ 2(t + h) + 2(h + t + 4ho )] = 1 [ 2(1.6 + 1.6) + 2(1.6 + 1.6 + 4 × 0.23)] = 7.32
2
2

⇒ Rbt .u m ho = 1.2.10 3 × 7.32 × 0.23 = 2020.32

m

kN

P = q[ l1 .l 2 − ( h + 2ho )(t + 2ho )] = 11 .842[10.79 × 10.52 − (1.6 + 2 × 0.23)(1.6 + 2 × 0.23)]
P = 1293.94 (kN)≤ Rbt.um.h0=2020.32 (kN)
Vậy sàn đảm bảo không bị chọc thủng, nên ta không cần dùng bản đầu cột.
2.5. Xác định tải trọng cân bằng tạm, chia dãi và xác định nội lực trên từng dãi
2.5.1 Xác định tải trọng cân bằng tạm
Tải cân bằng tạm lấy bằng 0.8 lần trọng lượng bản thân bêtông cốt thép sàn
W = 0.9 × 6,5 = 5,85

kN/m2
W sẽ được đặt phân bố đều trên toàn diện tích sàn. Đưa tải trọng W này vào mô
hình bằng phần mềm tính toán SAFE v12.3.1. Khai báo nó là tĩnh tải tác dụng lên sàn,
khai báo đầy đủ các đặc trưng vật liệu.
2.5.2. Tính nội lực trên từng dải (strip)
Mô hình hóa sàn trong phần mềm SAFE (như hình 2.2 và 2.3)
Vẽ các dãi trên cột và dãi giữa nhịp trên mặt bằng sàn, bề rộng dãi trên cột:
0,25L1+ 0,25L2, với L1,L2: bề rộng 2 nhịp 2 bên dãi. Bề rộng dãi giữa nhịp là phần còn
lạio trng nhịp đó.
Sau khi chạy chương trình có được biểu đồ mô men trên từng dãi và biểu đồ biến
dạng do tải trọng cân bằng gây ra:

12


Hình 2.2 – Mô hình không gian của sàn trong SAFE

Hình 2.3 – Mô hình hoá sơđồ sàn trong SAFE

13


Hình 2.4- Chia dãi theo phương x

Hình 2.5- Momen của tải cân bằng gây ra theo phương x
14


Hình 2.6- Chia dãi theo phương y

15


Hình 2.7- Momen của tải cân bằng gây ra theo phương y
2.6. Chọn hình dạng cáp và bố trí cáp trong từng dãi
Căn cứ vào biểu đồ mômen trên từng dải do tải trọng cân bằng tạm gây ra ta bố trí
chọn hình dạng sợi cáp trong mỗi dải như hình II.8. (hình dạng cáp trên từng dải trên
hình II.7 là hình dạng cuối cùng sau khi điều chỉnh nhiều lần, để phù hợp nhất với biểu
đồ mômen trên hình II.6a và II.6b, xem bản vẽ sàn KC01/07)
Việc điều chỉnh tọa độ cáp được thực hiện trong tab khai báo Tendon Vertical profile của
từng sợi cáp riêng biệt, hình II.7 là một ví dụ cụ thể cho cáp trên dải CSX1.
16


Hình 2.8 – Khai báo toạ độ cáp trong SAFE cho dải CSX1
Cáp được bố trí theo hai phương: phương X cáp nằm dưới, phương Y cáp nằm trên, bề

dày lớp bêtông bảo vệ 30cm, 2 đầu được để thẳng 1 đoạn 1m.
Xác định độ lệch tâm của cáp:
+ Theo phương x : Ở nhịp:

e1 = h / 2 − d / 2 − a − d = 260 / 2 − 20 / 2 − 30 − 20 = 70
e2 = h / 2 − d / 2 − a = 260 / 2 − 20 / 2 − 30 = 90

Ở gối:
Độ lệch tâm tương đương:
s1 = e1+0,5.e2= 70+0,5.90 = 115(mm)
s2 = e1+ e2 = 70+90 = 160(mm)
e1 =

Theo phương y: Ở nhịp:

mm.

mm.

h d
260 20
− −a =
−
− 30 = 90( mm)
2 2
2
2

e2 =

h d
260 20
− −a−d =
−
− 30 − 20 = 70( mm)
2 2
2
2

Ở gối :
Độ lệch tâm tâm tương đương: s1= e1+0,5.e2 = 90+0,5.70 = 125(mm )
s2 = e1+ e2=90+70 = 160(mm)

17


CSX1

CSX2

CSX3

CSX4

MSX1

18


MSX2

MSX3

CSY1

CSY2

CSY3

19


CSY4

MSY1

MSY2

MSY3

Bảng 2.5- Xác định mô men trên từng dãi theo phương X, Y
20


TÊN DẢI
CSX1
CSX2
CSX3
CSX4
MSX1

MSX2
MSX3
CSY1
CSY2
CSY3
CSY4
MSY1
MSY2
MSY3

Mmax (kN.m)
71.37
141
166.17
105
110.95
127.05
133.71
58.09
149.21
146.96
69.91
127.43
116.27
127.37

Mmin (kN.m)
-208.38
-263.26
-329.27

-286.01
-71.97
-171.41
-91.53
-133.51
-278.45
-320.04
-212.16
-118.95
-230.1
-93.51

M(kN.m)
208.38
263.26
329.27
286.01
110.95
171.41
133.71
133.51
278.45
320.04
212.16
127.43
230.1
127.37

2.7.Xác định tổn hao ứng suất trong cáp và lực ứng lực trước trong 1 cáp
2.7.1. Chọn ứng suất căng ban đầu

Ứng suất đầu neo sống fpi thỏa điều kiện sau: fpi ≤ min(0,8fpu;0,94fpy) = 0,8fpu
Chọn fpi=0,75fpu= 0,75x1860 = 1395MPa
2.7.2. Tổn hao ứng suất
Theo phương X:
Tổn hao ứng suất do ma sát:
Δf1=μ.fpi = 0,25%.30,75.1395 = 107,24(MPa) ,
(trong đó μ là hệ số ma sát lấy 0,25%/ 1m dài)
Tổn hao ứng suất do biến dạng của neo:
Δf2=ε.Eps=(Δl/L).Eps = (6/30750).195000=38,05(MPa)
(trong đó Δl là biến dạng của neo lấy khoảng 6mm)
Ứng suất trung bình trong cáp khi buông neo là:
fpm= fpi - 0,5Δf1 - Δf2 =1395-0,5.107,24-38,05 = 1303,33(MPa)
Các tổn hao khác lấy gần đúng khoảng 16%:
Δfi = 0,16. fpm = 0,16.1303,33 = 208,53(MPa)
Ứng suất hiệu dụng trong cáp:
fse = fpm- Δfi= 1303,33- 208,53=1094,80(MPa)
Theo phương Y:
21


Tổn hao ứng suất do ma sát:Δf1=μ.fpi = 0,25.32,9.1395 = 114,74(MPa) ,
Tổn hao ứng suất do biến dạng của neo:
Δf2=ε.Eps=(Δl/L).Eps = (6/32900).195000=35,56(MPa)
Ứng suất trung bình trong cáp khi buông neo là:
fpm= fpi - 0,5Δf1 - Δf2 =1395-0,5.114,74-35,56 = 1302,07(MPa)
Các tổn hao khác lấy gần đúng khoảng 16%:
Δfi = 0,16. fpm = 0,16.1302,07 = 208,33(MPa)
Ứng suất hiệu dụng trong cáp: fse = fpm- Δfi= 1302,07- 208,33=1093,74(MPa)
2.8. Tính số lượng cáp cần thiết
Lực ứng lực trước cho 1 cáp:

Pe1 = f se . A pls

Lực nén hiệu quả của 1 cáp:
Pex1 = f sex . A pls

Theo phương x:

= 1094,80.0,14 = 153,27(kN)
Pey1 = f sey . A pls

Theo phương y:
= 1093,74.0,14 = 153,12(kN)
Lực ứng lực trước yêu cầu cho dãi:
Pyc =

M
s

(kN)
Trong đó : M(kN)-giá trị momen của tải trọng cân bằng.
s(m)-độ lệch tâm của cáp tại vị trí có M.
Xác định lượng cáp cần thiết:
n=

Số cáp cần thiết:
a=

Pyc
Pe1
n

bd

Xác định khoảng cách cáp:
Với bd(m): bề rộng dãi.
Bảng 2.6- Tính số lượng cáp trong từng dãi theo phương X
Tên dãi
CSX1
CSX2
CSX3
CSX4
MSX1

s(m)
0.115
0.115
0.115
0.115
0.16

M
(kNm)
208.38
263.26
329.27
286.01
110.95

bd
(m)
3.3

5
5
4.6
5

Pyc
(kN)
1497.3
2289.217
2030.17
1897.13
611.5

Pex1
(kN)
153.27
153.27
153.27
153.27
153.27

n
9.77
14.94
13.25
12.38
3.99

Chọn
n

10
15
14
13
5
22


MSX2
MSX3

0.115
171.41
5
746.43
153.27
4.87
0.16
133.71
5
652.13
153.27
4.25
Bảng 2.7- Tính số lượng cáp trong từng dãi theo phương Y

Tên dãi

s(m)

CSY1

CSY2
CSY3
CSY4
MSY1
MSY2
MSY3

0.125
0.125
0.125
0.125
0.16
0.115
0.16

M
(kNm)
133.51
278.45
320.04
212.16
127.43
230.1
127.37

bd
(m)
2.5
5
5

3.25
5
5
5

Pyc
(kN)
1068.08
2227.60
2560.32
1697.28
796.44
2000.87
796.06

Pex1
(kN)
153.12
153.12
153.12
153.12
153.12
153.12
153.12

n
6.98
14.55
16.72
11.08

5.20
13.07
5.20

5
5
Chọn
n
7
15
17
12
6
14
6

Bảng 2.6 và bảng 2.7 chỉ là sơ bộ chọn số lượng cáp theo mô men từng phương
riêng biệt mà chưa xét đến sự triệt tiêu hay cộng dồn mô men trên từng dãi khi xét cả hai
phương.Vì vậy, ta cần tính toán lại cho phù hợp với sơ đồ momen thực tế xét theo cả hai
phương.Số lượng cáp được chọn lại bằng cách lập bảng excel tính ra lượng cáp phù hợp
để tạo ra tải trọng cân bằng phù hợp như sau :
-Tại nhịp lực hướng lên :

-Tại đầu cột,lực hướng xuống :

w=

8.P.s
(kN / m 2 )
2

l .bd

w=

8.P.e 2
( kN / m 2 )
2
l .bd

Trong đó:
P: lực ứng lực trước.
s: độ lệch tâm của cáp ở giữa nhịp.
e2: độ vồng của cáp tại đầu cột hoặc điểm uốn.
bd: bề rộng dải.
l: khoảng cách giữa 2 điểm uốn của cáp.
Ta dùng ứng suất hiệu quả để tính số lượng cáp cần thiết. Sau đó ta tính tải trọng
cân bằng do cáp gây ra rồi kiểm tra các điều kiện sau :
-Ứng suất lúc buông neo
-Ứng suất trong giai đoạn sử dụng
-Kiểm tra khả năng chịu lực
Sau khi lựa chọn cáp, ta có số lượng cáp như sau:

23


Bảng 2.8- Số lượng cáp trong từng dãi theo phương X,Y sau khi tính toán lại
TÊN DÃI

Số cáp f2 (MPa)

Acáp
(mm2)

P (kN)

Số cáp đơn -bó cáp

CSX1

16

1303.33

140

2919.46

8 bó cáp 2 sợi

CSX2

24

1303.33

140

4379.19

12 bó cáp 2 sợi

CSX3
CSX4

24
18

1303.33
1303.33

140
140

4379.19
3284.39

12 bó cáp 2 sợi
9 bó cáp 2 sợi

MSX1

4

1303.33

140

729.86

4 sợi cáp đơn

MSX2

5

1303.33

140

912.33

5 sợi cáp đơn

MSX3

4

1303.33

140

729.86

4 sợi cáp đơn

CSY1

14

1302.07

140

2552.06

7 bó cáp 2 sợi

CSY2

22

1302.07

140

4010.38

11 bó cáp 2 sợi

CSY3

26

1302.07

140

4739.53

13 bó cáp 2 sợi

CSY4

21

1302.07

140

3828.09

7 bó cáp 3 sợi

MSY1

5

1302.07

140

911.45

5 sợi cáp đơn

MSY2

12

1302.07

140

2187.48

4 bó cáp 3 sợi

MSY3

5

1302.07

140

911.45

5 sợi cáp đơn

2.9. Bố trí cáp trên sàn:
Tham khảo “Chuyên đề bê tông ứng lực trước- Thầy Trịnh Quang Thịnh” trang 55:
Khoảng cách lớn nhất giữa các cáp:
amax = 6.hb = 6.250 = 1500( mm).

a=

bd
(mm)
n

Bảng 2.9- Khoảng cách giữa các cáp trong từng dãi
TÊN DÃI

Số cáp

Bề rộng dải (m)

Số cáp đơn -bó cáp

a(mm)

CSX1

16

3.30

8 bó cáp 2 sợi

8

410

CSX2

24

5.00

12 bó cáp 2 sợi

12

415

CSX3
CSX4

24
18

5.00
4.60

12 bó cáp 2 sợi
9 bó cáp 2 sợi

12
9

415
510

MSX1

4

5.00

4 sợi cáp đơn

4

1250
24


MSX2

5

5.00

5 sợi cáp đơn

5

1000

MSX3

4

5.00

4 sợi cáp đơn

4

1250

CSY1

14

2.50

7 bó cáp 2 sợi

7

355

CSY2

22

5.00

11 bó cáp 2 sợi

11

455

CSY3

26

5.00

13 bó cáp 2 sợi

13

385

CSY4

21

3.25

7 bó cáp 3 sợi

7

460

MSY1

5

5.00

5 sợi cáp đơn

5

1000

MSY2

12

5.00

4 bó cáp 3 sợi

4

1250

MSY3

5

5.00

5 sợi cáp đơn

5

1000

2.10. Kiểm tra ứng suất trong sàn:
2.10.1. Lúc buông neo:
2.10.1.1.Điều kiện kiểm tra:
Ứng suất nén cho phép trong bê tông: 0,6fci’= 0,6.(0,8fc’)= 0,48fc’=0,48. 26 =
12,48(MPa)

Ứng suất kéo cho phép trong bê tông:
0,5 f ci' = 0,5. 0,8.26 = 2,28( MPa )

+Đầu cột:
0,25 f ci' = 0,25. 0,8.26 = 1,14( MPa )

+Nhịp:
Lúc buông neo sàn chịu tác dụng của các lực:
+Trọng lượng bản thân của sàn.
+Lực ứng lực trước do cáp gây ra: P = n.Aps.fpm
-Theo phương x: fpmx = 1303,33(MPa)
-Theo phương y: fpmy = 1302,07(MPa)
2.10.1.2. Trình tự thực hiện:
Vẽ cáp(Draw Tendon) với số lượng như đã tính vào mô hình.Khai báo giá trị lực
ứng lực trước trong mục Load data\Tendon Load\Tendon Jacking Stress.
Do tổn hao ứng suất đã tính toán nên khai báo tổn hao ứng suất bằng 0(1E-6)
trong mục Load data\Tendon Lossed…
Chạy lại chương trình với mô hình đã nhập cáp ta có được momen của các strip
trong tổ hợp PT-TRANSFER.

25