Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có kể đến các giai đoạn thi công công trình (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
------------------

NGUYỄN XUÂN HOÀNG
KHÓA: 2015 – 2017

THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC CÓ
KỂ ĐẾN CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG CÔNG TRÌNH
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHẠM PHÚ TÌNH

Hà Nội - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
------------------

NGUYỄN XUÂN HOÀNG

THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC CÓ
KỂ ĐẾN CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG CÔNG TRÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2017


LỜI CẢM ƠN
Sau hai năm học tập và nghiên cứu tại lớp CH2015X3, Khoa Sau Đại
học, trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, tôi đã hoàn thành Luận văn thạc sỹ kỹ
thuật với đề tài “Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có kể đến các giai đoạn
thi công công trình”. Cùng với sự cố gắng của bản thân là sự giúp đỡ, động
viên của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cấp lãnh đạo Trường Đại Học Kiến Trúc
Hà Nội, Khoa Sau Đại Học và các thầy cô giáo đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tôi trong quá trình công tác, học tập và nghiên cứu tại trường.
Tôi xin đặc biệt cảm ơn thầy giáo TS. Phạm Phú Tình không chỉ bởi sự
tận tâm hướng dẫn và những ý kiến quý báu của thầy dành cho tôi trong suốt
quá trình hoàn thành luận văn, mà còn vì thầy đã tạo cho tôi một tấm gương
to lớn về lòng nhiệt huyết và niềm say mê nghiên cứu khoa học.
Luận văn đuợc hoàn thành nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót
và hạn chế. Rất mong nhận đuợc sự đóng góp của quý thầy cô, bạn bè và
đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2017
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Xuân Hoàng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Xuân Hoàng


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục hình ảnh
Danh mục chữ viết tắt
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
* Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 2
* Đối tượng, phạm vi và vấn đề nghiên cứu ................................................ 2
* Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................. 3
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẦM CHUYỂN TRONG KẾT CẤU
NHÀ CAO TẦNG ........................................................................................ 4
1.1
Khái niệm về dầm chuyển ................................................................ 4
1.1.1 Khái niệm dầm chuyển (Transfer beams) ........................................ 4
1.1.2 Tác dụng của dầm chuyển ............................................................... 4
1.2

Các loại dầm chuyển sử dụng trong kết cấu nhà cao tầng ............. 5
1.3
Một số mô hình tính toán thiết kế dầm chuyển............................... 5
1.3.1 Tính toán theo tiêu chuẩn ACI 318 ................................................. 5
1.3.2 Tính toán theo mô hình giàn ảo (Strut and tied) .............................. 7
1.3.3 Tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn ................................. 8
1.4
Sử dụng dầm chuyển trong kết cấu nhà cao tầng tại Việt Nam và
Thế giới ......................................................................................................... 9
1.4.1 Trên Thế giới .................................................................................. 9
1.4.2 Tại Việt Nam ................................................................................ 13
1.5
Một số biện pháp thi công dầm chuyển tại Việt Nam ................... 19
1.5.1 Thi công nghiệm thu, kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước ........ 19
1.5.2 Thi công dầm chuyển .................................................................... 20
1.5.3 Thi công dầm chuyển ứng lực trước .............................................. 23


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG
LỰC TRƯỚC ............................................................................................. 29
2.1
Vật liệu thi công .............................................................................. 29
2.1.1 Bê tông ......................................................................................... 29
2.1.2 Cốt thép ........................................................................................ 29
2.2
Dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước là dầm thường ........ 30
2.2.1 Tính toán cường độ chịu uốn của dầm [1] ..................................... 30
2.2.2 Tính toán tiết diện [1].................................................................... 35
2.3
Dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước là dầm cao .............. 40

2.3.1 Phương pháp sử dụng mô hình giàn ảo (mô hình chống – giằng)
[10] ...................................................................................................... 40
2.3.2 Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn ACI 318 ................................... 52
CHƯƠNG 3: VÍ DỤ, KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ DẦM
CHUYỂN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC THEO CÁC
GIAI ĐOẠN CÔNG TRÌNH ..................................................................... 61
3.1 Ví dụ phân tích dầm chuyển ứng lực trước theo quy trình thi công . 61
3.1.1 Công trình thực tế tính toán........................................................... 61
3.1.2 Ví dụ tính toán .............................................................................. 63
3.2 Đề xuất quy trình thiết kế .................................................................... 78
KẾT LUẬN ................................................................................................. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC HÌNH MINH HỌA
Số hình
ảnh

Tên hình ảnh

Số
trang

Dầm chuyển kết nối với chu vi tường bê tông - Tòa
nhà Trump International Hotel and Tower Chicago - Mỹ [17]
Vị trí giao nhau của các dầm chuyển - Tòa nhà
Trump International Hotel and Tower - Chicago Mỹ [7]
Dầm chuyển của tòa nhà Grand Street Hotel
New York - Mỹ [7]

10

Hình 1.4

Dầm chuyển của tòa nhà Grand Street Hotel
NewYork - Mỹ [7]

11

Hình 1.5

Thi công dầm chuyển - Tòa nhà Grand Hyatt Kuala
Lumpur - Kuala Lumpur – Malaysia [7]

11

Hình 1.6

Dầm chuyển của tòa nhà ideo MORPH 38 Bangkok
- Thái Lan [7]

12

Hình 1.7

Lắp dựng hệ thống dàn đỡ dầm chuyển - Tòa nhà
The Issara Ladprao - Bangkok - Thái Lan [7]

12

Hình 1.8

Công nhân đang lắp đặt cốt thép dầm chuyển - Tòa
nhà The Issara Ladprao - Bangkok - Thái Lan [7]

13

Hình 1.9

Dầm chuyển tòa nhà Bộ Công An [7]

14

Hình 1.10 Dầm chuyển tòa nhà Bộ Công An [7]

15

Hình 1.11 Thi công sàn chuyển tòa nhà Dolphin Plaza

16

Hình 1.12 Thi công sàn chuyển tòa nhà Dolphin Plaza [7]

17

Hình 1.1

Hình 1.2
Hình 1.3

9

10

Hình 1.13

Thi công dầm chuyển khu nhà ở cao cấp Viglacera
tower

17

Hình 1.14

Thi công dầm chuyển khu nhà ở cao cấp Viglacera
tower

18


Hình 1.15

Thi công dầm chuyển dự án Vinhomes Time City
Park Hill

18

Hình 1.16

Thi công dầm chuyển dự án Vinhomes Time City
Park Hill

19

Hình 1.17 Hệ cốp pha chống đỡ thi công dầm chuyển

21

Hình 1.18 Mặt bằng bố trí và phương pháp đổ bê tông

22

Hình 2.1

Tiết diện dầm chịu uốn

30

Hình 2.2

Các vùng B và vùng D

40

Hình 2.3
Hình 2.4

Mô hình giàn ảo cho dầm chuyển chịu 1 lực tập
trung
Mô tả các loại nút trong mô hình giàn ảo (C là lực
nút chịu nén (compression) T là lực nút chịu kéo

(tension))

42
43

Hình 2.5

Sơ đồ giàn ảo tối ưu cho dầm chuyển nhịp đơn

46

Hình 2.6

Góc nghiêng của các thanh chống

47

Hình 2.7

Sự phá hoại do uốn

51

Hình 2.8

Biểu đồ phân bố ứng suất

52

Hình 2.9

Quỹ đạo ứng suất

52

Hình 2.10 Sơ đồ tính toán khả năng chịu uốn cho dầm

53

Hình 2.11 Dạng phá hoại do cắt

56

Hình 3.1

60

Mô hình tòa nhà H901 – CT1


Hình 3.2

Biểu đồ nội lực của dầm chuyển

62

Hình 3.3

Biểu đồ nội lực của dầm chuyển

63

Hình 3.4

Mặt cắt dọc dầm chuyển ứng lực trước

65

Hình 3.5

Mặt cắt ngang dầm chuyển ứng lực trước

65

Hình 3.6

Thi công xong dầm chuyển (căng bó cáp 1 và 2)

73

Hình 3.7

Thi công xong tầng 14 (căng bó cáp 3 và 4)

73

Hình 3.8

Thi công xong tầng 24 (căng bó cáp 5 và 6)

74

Hình 3.9

Sơ đồ tính số cáp, lực căng tại thời điểm thi công
xong dầm chuyển (nội lực tại nhịp dầm chuyển)

74

Hình 3.10

Sơ đồ tính số cáp, lực căng tại thời điểm thi công
xong sàn tầng 14 (nội lực tại nhịp dầm chuyển)

75

Hình 3.11

Sơ đồ tính số cáp, lực căng tại thời điểm thi công
xong sàn tầng 24 (nội lực tại nhịp dầm chuyển)

76


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
ACI 318

Cụm từ viết tắt
Building Code Requirements for Structural Concrete 318

ƯLT

Ứng lực trước

TLBT

Trọng lượng bản thân

TCXDVN
BTCT

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
Bê tông cốt thép


1

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, với sự mở cửa của nền kinh tế đất nước,
ngành xây dựng ở Việt Nam hiện nay đang phát triển rất mạnh và đa dạng.
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, tốc độ đô thị hóa ngày phải càng cao
để đáp ứng được việc tăng dân số, mọi người đều đổ dồn về các đô thị, các
thành phố lớn để sinh sống, học tập và làm việc nên các công trình nhiều tầng
được xây dựng nhiều tại các thành phố lớn.
Qua hơn 20 năm phát triển, có thể nói nhà cao tầng đang trong giai
đoạn phát triển rầm rộ ở nước ta. Hiện nay quy mô, chiều cao của nhà cao
tầng cũng rất đa dạng, nó phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng, tổng mức đầu tư
của các nhà đầu tư, quy định của Sở quy hoạch kiến trúc các địa phương …

Các chung cư thuần tuý cao từ 15 - 30 tầng như khu đô thị mới Trung Hoà
Nhân Chính, khu đô thị mới Nam Trung Yên , khu đô thị mới Bắc Linh Đàm
... Các hỗn hợp văn phòng cho thuê và chung cư thường cao từ 20-34 tầng
như khu đô thị mới Trung Hoà Nhân Chính, khu đô thị mới Mỹ Đình, toà nhà
Thuận Kiều (Thành Phố Hồ Chí Minh)... Các dự án tầm cỡ quốc gia như công
trình Trụ sở Bộ Công an, Trụ sở Bộ Ngoại Giao… Thậm chí có các toà nhà
đang xây dựng cao tới 65 tầng (toà nhà Landmark - Liễu Giai - Hà Nội ), cao
tới 70 tầng (toà nhà Keangnam – đường Phạm Hùng - Hà Nội).... Tuy nhiên,
mỗi hình thức kiến trúc hay mỗi hệ kết cấu nó thường chỉ phù hợp với một
dạng công năng, nhu cầu sử dụng cụ thể.
Một thực tế đang tồn tại đó là xu hướng nhà ở hỗn hợp, đó là trong nhà
cao tầng sử dụng các tầng hầm làm garage để xe, một vài tầng tiếp theo để
làm dịch vụ nhà hàng, siêu thị... cần những không gian lớn. Mặt khác tại các
căn hộ cũng cần có những không gian hiệu quả hơn. Và như vậy không phải
hệ kết cấu nào cũng có thể phù hợp một cách hiệu quả với vấn đề nói trên. Hệ


2

kết cầu có sử dụng dầm chuyển để đỡ cột, đỡ vách cứng tỏ ra rất ưu việt trong
vấn đề này. Và hơn nữa, hệ kết cấu dầm chuyển sử dụng kết cấu bê tông ứng
lực trước lại càng thể hiện được rõ hơn như: mang lại hiệu quả kinh tế cao,
tăng được khả năng chịu lực, tăng phạm vi sử dụng đối với kết cấu bê tông
cốt thép cho các loại công trình mà trước đây sử dụng chủ yếu là kết cấu
thép…
Từ những lý do trên, đề tài “Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có
kể đến các giai đoạn thi công công trình” được chọn làm đề tài nghiên cứu
cho luận văn tốt nghiệp.
* Mục đích nghiên cứu
Do hiện nay ở nước ta chưa có tiêu chuẩn hay các tài liệu hướng dẫn kỹ

thuật chính thức nào về tính toán và thiết kế dầm chuyển ứng lực trước trong
các công trình cao tầng dân dụng, việc thiết kế thường được tính toán với hệ
số an toàn tổng thể lớn hoặc theo các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành của nước
ngoài.
Bên cạnh đó, các luận văn nghiên cứu trước đây đa số chỉ tính toán,
thiết kế cho những công trình đã hoặc sắp đưa vào sử dụng. Việc xét đến các
giai đoạn thi công trong quá trình tính toán gần như chưa được đề cập.
Vì vậy, đề tài này sẽ tập trung nghiên cứu và tính toán khả năng chịu
lực của dầm chuyển ứng lực trước khi chịu tải trọng lớn có kể đến các giai
đoạn thi công.
* Đối tượng, phạm vi và vấn đề nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu trong phạm vi luận văn là dầm chuyển bê tông
cốt thép ứng lực trước có kể đến các giai đoạn thi công. Về mặt lý thuyết, tác
giả thiết kế và tính toán các kết cấu dầm chuyển tiêu biểu đã được thiết kế và
thi công, qua đó có cái nhìn đầy đủ hơn về dầm chuyển, từ phạm vi sử dụng
tới lựa chọn phương án kết cấu sao cho hiệu quả nhất.


3

Phạm vi nghiên cứu: Các công trình trong nước có sử dụng kết cấu dầm
chuyển.
* Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là phương pháp lý thuyết với các hướng sau:
- Mô hình kết cấu để tìm nội lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn
trên phần mềm Etabs, Sap 2000.
- Kết hợp nghiên cứu định tính với nghiên cứu định lượng qua việc sử
dụng các thông tin, số liệu, tài liệu thu thập, tập hợp từ các nguồn khác nhau.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài tổng kết quá trình nghiên cứu, thiết kế dầm chuyển bê tông cốt

thép ứng lực trước theo các giai đoạn thi công. Qua đó phần nào giúp người
thiết kế và thi công có cái nhìn đầy đủ hơn về dầm chuyển ứng lực trước một loại cấu kiện ngày càng xuất hiện nhiều hơn trong giải quyết các bài toán
về nhà cao tầng hiện nay.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


79

KẾT LUẬN
Luận văn đã trình bày quy trình thiết kế dầm chuyển ứng lực trước có
kể đến các giai đoạn thi công công trình. Một ví dụ cụ thể được thể hiện để
làm rõ quy trình thiết kế nói trên.
Số lần kéo cáp phụ thuộc vào số bó cáp được thiết kế cho dầm chuyển
bê tông cốt thép ứng lực trước.
Việc chọn số bó cáp phải được dự tính trước số lần kéo trước khi thiết
kế dầm chuyển. Không có tiêu chuẩn nào quy định, tính toán vị trí và số bó
cáp căng cho mỗi giai đoạn. Vì vậy để đơn giản hóa trong cả công tác thiết kế
lẫn thi công, tác giả đề xuất số bó cáp căng cho từng giai đoạn thi công.
Khác với dầm chuyển bê tông cốt thép thường, thiết kế dầm chuyển
ứng lực trước để tránh sự phá hoại trong quá trình thi công do độ vồng quá

mức của dầm khi căng cáp, cần phải xét đến khả năng chịu lực của dầm tương
ứng với số lượng cáp cần căng trong từng giai đoạn thi công.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Nguyễn Tiến Chương (2010), Kết cấu bê tông ứng suất trước, nhà xuất
bản Xây dựng, Hà Nội.
2 Nguyễn Mạnh Cường (2004), Xây dựng quy trình thiết kế và thi công dầm
truyền bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau trong nhà cao tầng, Luận
văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
3 Nguyễn Trung Hòa biên dịch và chú giải (2009), Quy phạm Anh Quốc BS
8110-1997 kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, Nhà xuất bản xây dựng.
4 Lê Thanh Huấn (2007), Kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép, Nhà xuất
bản xây dựng.
5 Lê Thanh Huấn (2011), Kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau trong nhà
nhiều tầng, Nhà xuất bản xây dựng
6 Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), Kết cấu
bêtông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật,
Hà Nội.
7 Nguyễn Nhật Tâm (2011), Dầm chuyển và ứng dụng dầm chuyển trong
xây dựng, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
8 Đặng Tỉnh, Lê Kiều, Giang Hồng Thắng (2015), Dầm sàn ứng lực trước
căng sau – Thực hành thiết kế và thi công, nhà xuất bản xây dựng.
9 Nguyễn Viết Trung (2000), Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện đại theo
tiêu chuẩn hiện đại ACI, nhà xuất bản giao thông vận tải.
10 Nguyễn Viết Trung (2005), Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo mô
hình giàn ảo, nhà xuất bản giao thông vận tải.
11 Trần Mạnh Tuấn (2009), Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu
chuẩn ACI 318-2008, tr. 80,83, nhà xuất bản xây dựng.

12 Tiêu chuẩn Việt Nam 4453:1995 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn
khối - Quy phạm thi công và nghiệm thu.
13 Tiêu chuẩn Việt Nam 356:2005 Kết cấu bê tông và Bê tông cốt thép - Tiêu
chuẩn thiết kế.
14 Tiêu chuẩn Việt Nam 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế.
Tiếng Anh
15 D.M. Rogowsky and J.G. MacGregor (1986), Design of reinforced
concrete deep beams, Concrete international.
16 Charles E. Reynolds and James C. Steedman (1999), Reinforced concrete
designers handbook. E & FN Spon, Taylor & Francis Group, pp. 338,345
17 F.K.Kong 2002, Reinforced concrete deep beams, Taylor & Francis
Books, New York.