Đánh giá hiệu quả thiết kế sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THÀNH CÔNG

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP
NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
Mã số: 60580208

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

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG
Phản biện 2: TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa vào
ngày

tháng

năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
- Thư viện Khoa sau Đại học, Trường Đại học Bách khoa –
ĐHĐN


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng đang là xu hướng cho các đô
thị đang phát triển. Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhiều tầng xu thế
vẫn là sử dụng sàn bê tông cốt thép vì nó mang lại hiệu quả cao, chi
phí hợp lý, dễ thi công, vật liệu để xây dựng cung cấp dễ dàng và có
thể sử dụng nguồn vật liệu tại địa phương.
Thành phố Quảng Ngãi là đô thị loại 2, đang phát triển với tốc
độ tương đối nhanh nên nhu cầu nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng là
rất lớn. Trong thực tế thiết kế tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể nên các
bộ phận kết cấu cùng loại (sàn, dầm...) trong một số công trình cùng
công năng, cùng tính chất tải trọng đã được thiết kế với những giá trị
khác nhau. Với mục tiêu nhằm đánh giá hiệu quả của việc thiết kế
hợp lý sàn bê tông cốt thép và có cái nhìn tổng quát về khả năng chịu
lực của các loại kết cấu đó. Đề tài: “Đánh giá hiệu quả thiết kế sàn
bê tông cốt thép nhà nhiều tầng trên địa bàn thành phố Quảng
Ngãi” được lựa chọn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu các bản vẽ thiết kế sàn bê tông cốt thép đã có, tính
toán lại các yếu tố như: cách chọn bề dày sàn và hàm lượng cốt thép
bố trí trong sàn theo lý thuyết đã được học, từ đó so sánh và đánh
giá.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

+ Đối tượng nghiên cứu: Sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng.
+ Phạm vi nghiên cứu: Các sàn trong công trình (có cùng công
năng, cùng tính chất tải trọng, bê tông cùng cấp độ bền) trên địa bàn
thành phố Quảng Ngãi.


2
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết tính toán các loại sàn bê tông cốt thép.
- Nghiên cứu trên các bản vẽ thiết kế công trình thực tế thu
thập được trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi, tính toán lại theo lý
thuyết đã được học So sánh, nhận xét, kết luận, kiến nghị đề xuất.
5. Bố cục luận văn
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan về sàn bê tông cốt thép
- Chương 2: Lý thuyết tính toán
- Chương 3: Thu thập các số liệu công trình xây dựng thực tế tính toán so sánh
- Kết luận và kiến nghị.


3
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1. TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP
Sàn bê tông cốt thép được sử dụng khá rộng rãi trong xây
dựng và dưới nhiều dạng khác nhau: sàn nhà dân dụng, công nghiệp,
các dạng mái bằng, mái nghiêng, bản cấu thang, các dạng móng, đáy
bể, tường chắn. Cấu kiện cơ bản của sàn phẳng là bản và dầm. Gối
đỡ sàn có thể là tường hoặc cột. Móng bè là một loại sàn phẳng lật
ngược. Tường và đáy của các bể chứa hình chữ nhật cũng có dạng
sàn phẳng.

Trong công việc thiết kế công trình, hệ sàn có ảnh hưởng rất
lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu. Sàn trực tiếp tiếp nhận tải
trọng thẳng đứng để truyền xuống tường và cột, sau đó là xuống
móng. Đồng thời sàn còn là vách cứng nằm ngang tiếp nhận tải trọng
ngang (gió, động đất,…) để truyền vào các kết cấu thẳng đứng
(khung, vách,…) qua đó truyền xuống móng. Việc lựa chọn phương
án sàn hợp lí là rất quan trọng. Do vậy cần có sự phân tích đúng và
hợp lí phù hợp với công trình để đưa ra phương án tốt nhất cho công
trình.
1.2. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI SÀN BÊ TÔNG CỐT
THÉP
1.2.1. Hệ sàn sườn
* Ưu điểm:
- Tính toán đơn giản.
- Được sử dụng phổ biến ở nước ta với công nghệ thi công
phong phú nên thuận tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công.
* Nhược điểm:
- Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu
độ lớn, dẫn đến chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho


4
kết cấu công trình khi chịu tải trọng ngang và không tiết kiệm chi phí
vật liệu.
- Không tiết kiệm không gian sử dụng.
1.2.2. Hệ sàn ô cờ
* Ưu điểm:
Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được
không gian sử dụng và có kiến trúc đẹp, dễ trang trí, thích hợp với
các công trình yêu cầu thẩm mỹ cao và không gian sử dụng lớn như

hội trường, câu lạc bộ...
* Nhược điểm:
- Không tiết kiệm, thi công phức tạp.
- Khi mặt bằng sàn quá rộng cần phải bố trí thêm các dầm
chính. Vì vậy, nó cũng không tránh được những hạn chế do chiều
cao dầm chính phải lớn để giảm độ võng.
1.2.3. Sàn không dầm (sàn nấm)
* Ưu điểm:
- Mặt trần phẳng, mỹ quan và có khả năng chịu lực chấn động,
cũng như tải trọng lớn.
- Chiều cao kết cấu nhỏ nên giảm được chiều cao công trình.
- Tiết kiệm được không gian sử dụng.
- Dễ phân chia không gian.
- Dễ bố trí hệ thống kỹ thuật điện, nước…
- Thích hợp với những công trình có khẩu độ vừa.
- Việc thi công phương án này nhanh hơn so với phương án
sàn dầm bởi không phải mất công gia công cốp pha, côt thép dầm,
cốt thép được đặt tương đối định hình và đơn giản, việc lắp dựng ván
khuôn và cốp pha cũng đơn giản.


5
- Do chiều cao tầng giảm nên thiết bị vận chuyển đứng cũng
không cần yêu cầu cao, công vận chuyển đứng giảm nên giảm giá
thành.
- Tải trọng ngang tác dụng vào công trình giảm do công trình
có chiều cao giảm so với phương án sàn dầm.
* Nhược điểm:
- Trong phương án này các cột không được liên kết với nhau
để tạo thành khung do đó độ cứng nhỏ hơn nhiều so với phương án

sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực theo phương ngang phương án
này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng ngang hầu
hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu.
- Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và
chống chọc thủng do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn, không kinh tế
vì tốn vật liệu.
1.2.4. Sàn không dầm ứng lực trước
* Ưu điểm:
Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì
phương án sàn không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số
nhược điểm của phương án sàn không dầm:
- Giảm chiều dày sàn làm giảm được khối lượng sàn dẫn tới
giảm tải trọng ngang tác dụng vào công trình cũng như giảm tải
trọng đứng truyền xuống móng.
- Tăng độ cứng của sàn lên, làm cho thoả mãn về yêu cầu sử
dụng bình thường.
- Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước
được đặt phù hợp với biểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm
được cốt thép.
* Nhược điểm:


6
Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông
thường nhưng lại xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa
phương án này như sau:
- Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt
cốt thép phải chính xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao
hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá hiện nay thì điều này sẽ là yêu
cầu tất yếu.

- Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản
xuất được.
1.3. CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ NHIỀU TẦNG SỬ DỤNG SÀN
BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG
NGÃI (được khảo sát thiết kế so sánh)


7
CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
2.1. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1.1. Đặc điểm của kết cấu sàn
Đặc điểm chủ yếu của kết cấu sàn là nó ở vị trí nằm ngang.
Kết cấu sàn được tựa lên các kết cấu đỡ (gối tựa) theo phương đứng
là tường, cột, khung. Dưới tác dụng của tải trọng đứng kết cấu sàn
làm việc chịu uốn.
Trong đề tài nghiên cứu này chỉ giới hạn trong việc tính toán
thiết kế một số loại sàn sườn toàn khối.
2.1.2. Các bộ phận của sàn sườn toàn khối
Bộ phận chủ yếu là kết cấu bản. Ngoài ra thường có thêm hệ
dầm sàn.
2.1.3. Các bước thiết kế kết cấu sàn
Thiết kế kết cấu sàn chủ yếu là thiết kế bản sàn và dầm sàn.
Các dầm chính được tính toán theo kết cấu khung. Thiết kế bản sàn
thường theo 7 bước sau:
Bước 1: Mô tả kết cấu, nêu rõ tên gọi, vị trí trên mặt bằng kết
cấu, nhiệm vụ, các đặc điểm (nếu có), các kích thước cơ bản.
Bước 2: Sơ đồ kết cấu, liên kết, gối tựa, là kết cấu tĩnh định
hay siêu tĩnh…
Bước 3: Sơ bộ chọn kích thước; bề dày bản, bề cao và bề rộng
tiết diện dầm.

Bước 4: Xác định tải trọng gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh
tải) và tải trọng tạm thời (hoạt tải), xét các trường hợp bất lợi có thể
xảy ra của hoạt tải.
Bước 5: Tính toán, vẽ biểu đồ nội lực.
Bước 6: Tính toán về bê tông cốt thép.
Bước 7: Thiết kế chi tiết và thể hiện bản vẽ thi công.


8
2.2. SƠ ĐỒ KẾT CẤU, SỰ LÀM VIỆC VÀ CÁCH TÍNH SÀN
BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.2.1. Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm
2.2.1.1. Sơ đồ kết cấu, sự làm việc
Sàn gồm bản sàn và hệ dầm (sườn) đúc liền khối: bản kê lên
dầm phụ, dầm phụ gối lên dầm chính, dầm chính gối lên cột và
tường. Ô bản có liên kết bốn cạnh luôn luôn chịu uốn theo hai
phương nhưng trong tính toán, do l2 khá lớn hơn l1 (M2 khá bé so với
M1) nên có thể bỏ qua sự làm việc theo cạnh dài và tính toán như bản
một phương. Điều kiện là lt2/lt1>3. Tuy vậy trong tính toán thực hành
có thể tính toán theo bản một phương khi lt2/lt1>2.
2.2.1.2. Xác định nội lực, tính toán cốt thép và cấu tạo cốt
thép
Để tính nội lực trong các bộ phận của sàn có thể dùng sơ đồ
đàn hồi hoặc sơ đồ có kể đến biến dạng dẻo. Các sàn của nhà dân
dụng và công nghiệp bình thường cần được tính theo sơ đồ biến dạng
dẻo (khớp dẻo). Sàn của nhà chịu tải trọng động, hoặc trong môi
trường ăn mòn nên tính theo sơ đồ đàn hồi.
* Tính bản theo sơ đồ khớp dẻo:
- Sơ đồ tính: Do bản dầm chỉ làm việc theo một phương
(phương cạnh ngắn l1) nên để tính toán bản dầm ta cắt ra 1m rộng

bản theo phương cạnh ngắn xem như dầm liên tục nhiều nhịp, bỏ qua
ảnh hưởng qua lại giữa các dải; xem các dải bản làm việc độc lập
như dầm liên tục tựa lên dầm phụ và tường.
- Sơ bộ lựa chọn chiều dày bản: chiều dày bản được xác định
sơ bộ theo công thức sau: hb=D.l/m
D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D = 0,8÷1,4 (tải trọng càng
lớn thì chọn D càng lớn).


9
m: hệ số phụ thuộc vào liên kết của bản và sự làm việc của
bản; với bản dầm lấy m =(30÷35), với bản kê bốn cạnh có thể lấy m
= (35÷45).
l được lấy bằng l1
hb được chọn chẵn đến cm và không được bé hơn hmin
- Tải trọng:
+ Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): Tĩnh tải trên bản chủ yếu
là trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo của mặt sàn. Ngoài ra, trong
một số trường hợp đặc biệt bản còn có thể chịu tĩnh tải tập trung do
trọng lượng các vách ngăn cố định đặt trên bản.
+ Tải trọng tạm thời (hoạt tải): Hoạt tải trên sàn, ký hiệu là p,
thường được lấy là phân bố đều (kN/m2). Với công trình dân dụng và
công nghiệp tiêu chuẩn về tải trọng là TCVN 2737: 1995.
- Nhịp tính toán: Nhịp giữa lấy bằng khoảng cách giữa 2 mép
dầm phụ: l = l1 – bdp; Nhịp biên lấy bằng khoảng cách từ mép dầm
phụ đến cách mép tường nửa lần chiều dày bản: lb = l1 – 0,5bdp –
0,5bt + 0,5hb;
- Nội lực: Với dải bản liên tục có các nhịp lt cạnh nhau chênh
lệch không quá 10% có thể dùng các công thức lập sẵn.
+ Với các gối giữa và nhịp giữa: M = qlt2/16

(2-1)

Để tính M dương giữa nhịp thì ở nhịp nào lấy lt của nhịp ấy
còn để tính M âm ở trên gối, lấy lt theo nhịp lớn hơn kề với gối ấy.
+ Với gối biên (gối A). Trong đa số trường hợp xem là gối kê
tự do, trong tính toán cho MA = 0. Trường hợp bản đúc liền với dầm
biên mà độ cứng chống xoắn của dầm khá lớn, xem gối tựa là ngàm
đàn hồi thì có thể lấy mômen âm ở gối biên (gối A) là:
MA= ql2/φA

(2-2)

Lấy hệ số 𝜑𝐴 = 24 ÷ 32 tùy thuộc vào sự đánh giá độ cứng của


10
dầm. Với ngàm tuyệt đối cứng và tính theo sơ đồ dẻo thì 𝜑𝐴 = 16.
+ Với gối thứ hai (gối B) và nhịp biên. Khi xem gối A là kê tự
do (MA = 0) thì tính MB và M1 theo công thức với lt của nhịp biên:
M1 = MB = ql2/11

(2-3)

Khi xem A là ngàm đàn hồi:
MB = qlt2/φB

(2-4)

𝜑𝐵 = 11 + 80/φA

M1 = qlt2/8 - 0,37MB - 0,5MA

(2-5)

Với dải bản nhiều nhịp, khi chênh lệch giữa nhịp lớn nhất và
bé nhất không quá 10% của nhịp lớn, để đơn giản hóa việc tính toán
có thể lấy lt theo nhịp lớn nhất để tính toán cho tất cả các mômen đã
kể trên.
- Tính cốt thép bản sàn: Tính như cấu kiện chịu uốn tiết diện
chữ nhật đặt cốt đơn có: b=1m; h=hb; Tiết diện giữa nhịp biên và
nhịp giữa với mômen dương lớn nhất. Tiết diện gối thứ 2 và gối giữa
với mômen âm.
Giả thiết a0. Với bản thường chọn a0 = 15 ÷ 20mm. Khi h khá
lớn (h > 150mm) có thể chọn a0 = 25 ÷ 30mm. Tính h0 = h - a0. Tra
các giá trị Rb, Rs.
Tùy theo M đã tính theo sơ đồ đàn hồi hay sơ đồ dẻo để xác
định ξR hoặc ξD.
αm =

M
Rb bh20

ξ = 1−√1 − 2𝛼𝑚

(2-6)
(2-7)

Kiểm tra điều kiện hạn chế ξ≤ξR hoặc ξ≤ξD. Chú ý rằng khi
𝛼𝑚 ≤ 0,255 thì trong mọi trường hợp điều kiện hạn chế về ξ đều
thỏa mãn do đó có thể không cần kiểm tra.

Khi điều kiện hạn chế được thỏa mãn, tính 𝛾:


11
γ = 1 – 0,5ξ= 0,5(1+√1 − 2𝛼𝑚 )
As =

(2-8)

M
Rs γh0

(2-9)
A

Tính hàm lượng cốt thép μ: μ = bhs hoặc μ(%) =
0

100As
bh0

Kiểm tra điều kiện μ ≥ μmin = 0,05%. Khi xảy ra μ < μmin
chứng tỏ h quá lớn so với yêu cầu, nếu được thì rút bớt h để tính lại.
Nếu không thể giảm h thì cần chọn As theo yêu cầu tối thiểu bằng
μmin bh0.
Sau khi chọn và bố trí cốt thép (đường kính ∅, chiều dày lớp
bảo vệ c…) cần tính lại a0 và h0. Khi h0 không nhỏ hơn giá trị đã
dùng để tính toán thì kết quả là thiên về an toàn. Nếu h0 nhỏ hơn giá
trị đã dùng với mức độ đáng kể thì cần tính toán lại.
- Bố trí cốt thép bản sàn: Cốt thép trong bản cần được cấu tạo

thành lưới gồm các thanh đặt theo hai phương vuông góc với nhau.
Theo mỗi phương các thanh được xác định bởi đường kính ∅ và
khoảng cách a. Tùy theo vai trò, nhiệm vụ mà cốt thép trong bản
đươc gọi là cốt thép chịu lực hoặc cốt thép cấu tạo. Nên chọn ∅ ≤
h/10. Để chọn khoảng cách a có thể tính toán như sau: Tính as là diện
tích thanh thép, từ as và As tính a.
as =

π∅2
4

= 0,785∅2 ; a =

bas
As

(2-10)

Chọn a không lớn hơn giá trị vừa tính được. Nên chọn a là bội
của 10mm để thuận tiện cho thi công.
* Tính bản theo sơ đồ đàn hồi:
Nguyên tắc thiết kế sàn theo sơ đồ đàn hồi khác sơ đồ biến
dạng dẻo cơ bản ở bước xác định nội lực. Để xác định nội lực trong
bản dầm theo sơ đồ đàn hồi có thể dùng phương pháp:
- Cắt một dải bản rộng 1m và xem như dầm liên tục nhiều nhịp


12
chịu tải trọng phân bố đều, giá trị nội lực được xác định theo các
phương pháp của cơ học kết cấu về tính toán dầm liên tục. Trong

trường hợp các nhịp lt là bằng nhau, có thể dùng công thức sau đây
với các hệ số 𝛼𝑎 , 𝛼𝑏 được tính sẵn.
M = (𝛼𝑎 g + 𝛼𝑏 p)𝑙𝑡2

(2-11)

2.2.2. Sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh
2.2.2.1. Sơ đồ kết cấu, sự làm việc
Sàn gồm bản sàn và hệ sườn đúc liền khối, tỉ lệ các cạnh của ô
bản l2/l1 ≤ 2 (thường lấy 1÷1,5), kích thước các cạnh l1, l2 = 4÷6m.
2.2.2.2. Xác định nội lực, tính toán cốt thép
- Sơ đồ tính toán: Xét ở bản có liên kết bốn cạnh với nhịp tính
toán lt1 và lt2. Tính toán ở bản chịu uốn hai phương khi l2/l1 ≤ 2.
-Tính nội lực ô bản đơn kê tự do trên bốn cạnh:
+ Với sơ đồ dẻo tính toán M1 và M2 theo công thức:
M1 = qlt12/φ1; M2 = M1/r2
r=

lt2
;
lt1

φ1 =

(2-12)

24(1+ r3 )
r2 (3r−1)

(2-13)

Có thể tra giá trị 𝜑1 theo r ở bảng 2.1
R = l2/l1 1
24
𝜑1

Bảng 2.1. Giá trị 𝜑1 để tính toán M1
1,1 1,2 1,3 1,4
1,5
1,6
20 17,5 15,7 14,3 13,3 12,5

1,8
11,5

2
10,8

+ Với sơ đồ đàn hồi tính M1 và M2 theo công thức:
M1 = α1 qlt1 lt2 ; M2 = α2 qlt1 lt2

(2-14)

Hệ số 𝛼1 , 𝛼2 tra bảng.
-Tính nội lực ô bản đơn có liên kết ngàm:
+ Tính toán theo sơ đồ dẻo: Lấy M1 là mômen chuẩn của ô
M

bản. Đặt các hệ số: θ = M2 ; Ai =
1

MAi
;
M1

Bi =

MBi
M1

(i = 1,2)

Có thể chọn các hệ số θ, Ai, Bi theo Bảng 2.2. Với các cạnh kê


13
tự do thì Ai = 0; Bi = 0.
Bảng 2.2. Các hệ số θ, Ai, Bi để tính bản hai phương
r = l2/l1
l
1,1 1,2 1,3 1,4
1,5
1,6 1,8
1
0,9 0,8 0,7 0,62 0,55 0,5 0,4
θ
A1; B1 1,4 1,3 1,2 1,2 1,0
1,0
1,0 1,0
A2; B2 1,4 1,2 1,0 1,0 0,8

0,8
0,7 0,6
Mômen M1 được tính theo công thức:
M1 =

ql2t1 (3 lt2 − lt1 )
12D

2
0,3
1,0
0,5
(2-15)

Khi cốt thép để chịu mômen dương được đặt đều theo mỗi
phương trong toàn ô bản xác định D theo công thức:
D = (2 + A1 + B1)lt2 + (2θ +A2 + B2)lt1

(2-16)

Khi cốt thép để chịu mômen dương được đặt không đều, xác
định D theo công thức:
D = (2 + A1 + B1)lt2 + (2θ + A2 + B2)lt1 – (2 + 2θ)lk

(2-17)

Chỉ nên đặt cốt thép không đều khi ô bản khá lớn và thường lấy:
lk = (0,2 ÷ 0,25) lt1
Trong công thức của D các hệ số A, B ứng với cạnh kê tự do
lấy bằng không. Tính M2 và MAi, MBi theo công thức:

M2 = θM1 ; MAi = AiM1 ; MBi = BiM1

(2-18)

+ Tính toán theo sơ đồ đàn hồi:
M1 và M2: theo công thức (2-14)
MA1 = 𝛼1 ql1t l2t ; MB1 = β1 ql1t l2t

(2-19)

MA2 = 𝛼2 ql1t l2t ; MB2 = β2 ql1t l2t

(2-20)

Các hệ số 𝛼1 , 𝛼2 , β1 , β2 tra bảng. Ứng với cạnh kê tự do β = 0
- Tính nội lực bản liên tục:
+ Với sơ đồ dẻo: Các ô bản liên tục có các nhịp tính toán
(hoặc nhịp nguyên) gần bằng nhau theo mỗi phương (sai khác dưới
10%) có thể được tính toán bằng cách tách thành từng ô riêng, trong


14
đó các gối tựa giữa được thay bằng liên kết ngàm còn các gối tựa
biên thay bằng gối kê tự do hoặc ngàm đàn hồi. Với gối ngàm đàn
hồi lấy các hệ số A1, B1 bằng (0,3 ÷ 0,5) giá trị cho trong bảng 2.2.
Tính toán mỗi ô dùng các công thức (2-15) đến (2-18).
+ Với sơ đồ đàn hồi: Nhịp tính toán lt1, lt2 (hoặc nhịp nguyên
theo l1, l2) gần bằng nhau theo mỗi phương cũng có thể tách thành
các ô bản đơn để tính toán. Lúc này để kể đến vị trí bất lợi của hoạt
tải p ta xem xét các trường hợp hoạt tải cách ô và hoạt tải đặt trên

toàn bản.
Với mômen âm MA, MB trên các gối tựa lấy hoạt tải trên toàn
bản, tính MA, MB theo các công thức (2-19) hoặc 2-20).
Với mômen dương giữa nhịp lấy hoạt tải đặt cách ô, tính:
M1 = (𝛼1 q1 +𝛼01 q2 )lt1 lt2
M2 = (𝛼2 q1 +𝛼02 q2 )lt1 lt2
Trong đó: q1 = g + 0,5p và q2 = 0,5p
𝛼01 ,𝛼02 – giá trị ứng với bản có 4 cạnh kê tự do;
𝛼1 ,𝛼2 – giá trị ứng với bản có các gối giữa ngàm.
* Kết luận chương 2:
Việc tính toán kết cấu sàn, dù cho theo phương pháp nào, dù
cho tính toán có chi li đến đâu thì kết quả cũng chỉ là gần đúng vì
mọi việc tính toán đều phải dựa vào một số giả thiết nhằm đơn giản
hóa mà các giả thiết đều là gần đúng.
Về tải trọng, giả thiết về hoạt tải là phân bố đều, liên tục trên
mặt sàn, thực tế thì hoạt tải thường là những lực gần như là tập trung
và phân bố không đều, không liên tục.
Về vật liệu, trong sơ đồ đàn hồi giả thiết bê tông cốt thép là
vật liệu đàn hồi, đồng chất. Thực tế thì bê tông là vật liệu có tính dẻo
và dùng trong vùng kéo có thể có vết nứt. Biến dạng dẻo của bê tông


15
lại tăng theo nội lực và thời gian.
Trong sơ đồ dẻo cũng mới chỉ xét đến sự xuất hiện khớp dẻo ở
một số vùng, chưa xét đến biến dạng dẻo của bê tông trong toàn cấu
kiện và trong suốt quá trình sử dụng kết cấu thì hầu như không hề có
khớp dẻo xuất hiện (trừ khi kết cấu chịu tải biến…)
Trong sơ đồ tính toán xem dầm sàn là gối tựa của bản, dầm
khung là gối tựa của dầm sàn và gối tựa không có chuyển vị đứng.

Thực tế dầm sàn và dầm khung đều có thể có độ võng và như vậy
gối tựa sẽ có chuyển vị đứng.
Trong sơ đồ đàn hồi xem các gối tựa như là gối tựa đơn, kê
trên một điểm, cấu kiện (bản, dầm) có thể xoay trên điểm đó và như
vậy sẽ dễ dàng truyền ảnh hưởng của hoạt tải từ nhịp này sang nhịp
khác. Thực tế tại liên kết cứng cấu kiện khó có thể xoay tự do và ảnh
hưởng của hoạt tải khó truyền từ nhịp này sang nhịp khác.
Thực chất của tính toán không phải ở chỗ xác định thật chính
xác giá trị nội lực tại từng tiết diện mà ở chỗ xét được khả năng bất
lợi có thể xảy ra và đảm bảo được độ an toàn chung cho kết cấu. Với
yêu cầu như vậy thấy rằng dù có dùng các giả thiết gần đúng và dù
có dùng sơ đồ đàn hồi hay sơ đồ dẻo để thiết kế thì vấn đề an toàn
vẫn được bảo đảm trong phạm vi chấp nhận được.


16
CHƯƠNG 3 - THU THẬP CÁC SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH XÂY
DỰNG THỰC TẾ - TÍNH TOÁN SO SÁNH
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, các công trình nhà nhiều tầng trên địa bàn Quảng
Ngãi chỉ cao từ 7 tầng trở xuống, chủ yếu dùng hệ kết cấu chịu lực
khung dầm có nhịp và bước cột nhỏ (nhịp ≤ 6m, bước cột ≤ 3,9m),
chỉ đơn thuần tính toán các ô sàn chịu tải trọng theo phương thẳng
đứng và tính toán chịu tải trọng theo phương ngang cho cấu kiện
dầm và cột; chưa có công trình sử dụng kết cấu vách cứng, lõi để
tính toán cho ô sàn chịu tải trọng ngang. Vì ô sàn có kích thước
tương đối nhỏ, biến dạng (độ võng) của ô sàn không lớn nên không
ảnh hưởng nhiều đến tính thẩm mỹ của công trình. Vấn đề đặt ra là
có cần thiết phải tính toán thiết kế ô sàn có hệ số an toàn cao không?
Vì việc chọn bề dày ô sàn lớn, hàm lượng cốt thép cao sẽ làm tăng

tĩnh tải của ô sàn tác dụng lên kết cấu dầm, cột một cách không cần
thiết. Từ đó tác giả đặt ra yêu cầu là cần thiết phải tính toán thiết kế
giảm bề dày sàn, hàm lượng cốt thép trong sàn ở mức chỉ cần đảm
bảo theo tiêu chuẩn cho phép để làm giảm khối lượng ô sàn.
* Yêu cầu:
- Thu thập số liệu thực tế về bề dày ô sàn, hàm lượng cốt thép
đã bố trí, khối lượng của ô sàn của các công trình có cùng công năng
làm việc, cùng tính chất tải trọng (tính toán thiết kế các ô sàn chỉ đơn
thuần chịu tải trọng theo phương thẳng đứng), sử dụng bê tông có
cùng cấp độ bền.
- Tính toán thiết kế bê tông cốt thép ô sàn theo trạng thái giới
hạn I (về khả năng chịu lực), không cần tính toán theo trạng thái giới
hạn II (về biến dạng).


17
- Đánh giá so sánh trên các tiêu chí: Bề dày bản sàn, hàm
lượng cốt thép bố trí trong sàn (cốt thép chịu mômen dương, cốt thép
mũ chịu mômen âm); khối lượng ô sàn.
3.2. KHẢO SÁT CÁC CÔNG TRÌNH THỰC TẾ ĐÃ XÂY
DỰNG, TÍNH TOÁN SO SÁNH
3.2.1. Nhà làm việc Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết
Quảng Ngãi
3.2.1.1. Tính toán
3.2.1.2. So sánh số liệu thực tế với kết quả thiết kế
h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn
µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài

m: Khối lượng ô sàn

110

90

0,58

0,58

0,58

0,58
4381

0,33
0,18

h (mm) µ1 (%)

3516

0,33

µ2 (%)

µ3 (%)

▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

0,18

µ4 (%)

m (kg)

Hình 3.1e. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế
so với tính toán của tác giả
3.2.2. Trung tâm huấn luyện và bồi dưỡng nghiệp vụ CA
tỉnh Quảng Ngãi
3.2.2.1. Tính toán
3.2.2.2. So sánh số liệu thực tế với kết quả thiết kế


18

h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn
µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài
m: Khối lượng ô sàn

100

90

0,62

0,46

0,46
3769

0,24

h (mm) µ1 (%)

0,29

0,24

µ3 (%)

▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

0,18

0,18

µ2 (%)

3345

µ4 (%)

m (kg)

Hình 3.2d. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế
thiết kế so với tính toán của tác giả
3.2.3. Nhà làm việc Trung tâm Công an tỉnh Quảng Ngãi
3.2.3.1. Tính toán
3.2.3.2. So sánh số liệu thực tế với kết quả thiết kế
h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn
µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài
m: Khối lượng ô sàn

120
100

0,52

5329

0,39

0,39
0,29 0,25

4404

0,29
0,16

0,16

▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

h (mm) µ1 (%) µ2 (%) µ3 (%) µ4 (%) m (kg)

Hình 3.3e. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế
so với tính toán của tác giả


19
3.2.4. Trụ sở Phòng Quản lý XNC Công an tỉnh Quảng Ngãi
3.2.4.1. Tính toán
3.2.4.2. So sánh số liệu thực tế với kết Oquả thiết kế
h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn
µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài
m: Khối lượng ô sàn

100
90

0,62
0,39

0,33 0,29

0,24

4970

0,46
0,33

4438

0,24
▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

h (mm) µ1 (%) µ2 (%) µ3 (%) µ4 (%) m (kg)

Hình 3.4d. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế
so với tính toán của tác giả
3.2.5. Nhà hiệu bộ - Trường Đại học Phạm Văn Đồng
3.2.5.1. Tính toán
3.2.5.2. So sánh số liệu thực tế với kết quả thiết kế

120
100

h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn
µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài
m: Khối lượng ô sàn

0,29
0,29
0,16
0,16

0,46

0,46
0,22

3696

0,22

3048
▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

h (mm) µ1 (%) µ2 (%) µ3 (%) µ4 (%) m (kg)

Hình 3.5d. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế
so với tính toán của tác giả


20
3.2.6. Nhà làm việc khối XDLL-HC Công an Quảng Ngãi
3.2.6.1. Tính toán
3.2.6.2. So sánh số liệu thực tế với kết quả thiết kế
h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn

µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài
m: Khối lượng ô sàn

120
100

0,79
0,33

5344

0,52

4404

0,29 0,25
0,16

0,29
0,16

▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

h (mm) µ1 (%) µ2 (%) µ3 (%) µ4 (%) m (kg)

Hình 3.6d. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế
so với tính toán của tác giả

3.2.7. Nhà làm việc khối cảnh sát Công an tỉnh Quảng Ngãi
3.2.7.1. Tính toán
3.2.7.2. So sánh số liệu thực tế với kết quả thiết kế
h: Bề dày sàn
µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn
µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài
µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn
µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài
m: Khối lượng ô sàn

80
70
0,38

0,54

0,25 0,28 0,25

0,40
0,25
0,25

1717 1489

▪ Thực tế thiết kế
▪ Tác giả tính toán

h (mm) µ1 (%) µ2 (%) µ3 (%) µ4 (%) m (kg)

Hình 3.7d. Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết kế

so với tính toán của tác giả


21
3.3. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ
Ô sàn bê tông cốt thép thiết kế thực tế của các công trình nhà
nhiều tầng trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi đa số đều chọn chiều
dày bản sàn và hàm lượng cốt thép cao hơn so với kết quả tính toán
của tác giả, làm cho khối lượng ô sàn tăng lên dẫn đến tĩnh tải của ô
sàn tác dụng lên cấu kiện dầm, cột, móng tăng lên. Do đó khi tính
toán thiết kế các cấu kiện này đều phải tăng kích thước hoặc tăng
hàm lượng cốt thép mới đảm bảo khả năng chịu lực.
Nhìn chung việc thiết kế kết cấu sàn bê tông cốt thép các công
trình đã nghiên cứu chưa được hợp lý về mặt kỹ thuật.


22
KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
Đối với nhà cao tầng vấn đề giảm tải trọng đến mức cho phép
trong thiết kế kết cấu công trình luôn được các nhà thiết kế quan tâm.
Thiết kế kết cấu sàn là khâu đầu tiên trong thiết kế công trình
nhà cao tầng; do đó việc thiết kế sàn bê tông cốt thép hợp lý sẽ mang
lại hiệu quả rất lớn cho các bước thiết kế kết cấu cho các cấu kiện
tiếp theo. Giảm được khối lượng của sàn sẽ giảm được tĩnh tải của ô
sàn tác dụng lên dầm, cột và đặc biệt cho móng công trình. Từ đó ta
có nhiều sự lựa chọn cho phương án thiết kế các cấu kiện khác của
công trình. Mặt khác, theo nguyên tắc tính toán thiết kế cho phép
công trình phá hủy nhưng phải đảm bảo đủ thời gian để con người có
thể thoát nạn; nghĩa là, thiết kế theo nguyên tắc cấu kiện sàn, dầm
phải bị phá hủy trước cấu kiện cột.

Trên cơ sở đó, tác giả kiến nghị trong thiết kế nhà nhiều tầng
cần phải luôn chú trọng việc tính toán thiết kế sàn bê tông cốt thép
một cách hợp lý nhất để giảm được khối lượng của sàn mà vẫn đảm
bảo đủ khả năng chịu lực. Trong đó yếu tố chọn bề dày sàn và bố trí
thép với hàm lượng đảm bảo theo điều kiện tiêu chuẩn cho phép sẽ
đem lại hiệu quả rất lớn cho thiết kế dầm, cột, móng cũng như thiết
kế tổng thể công trình.