hệ sàn liên hợp thép bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội

Hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội
1. Giới thiệu
Trong xây dựng công trình, đặc biệt là với nhà cao tầng, không chỉ thoả mãn các yêu cầu
về kiến trúc, về kỹ thuật, công năng mà còn phải có thời gian và giá thành xây dựng là
nhỏ nhất.
Hệ sàn bê tông cốt thép đổ tại chỗ có khối lượng và thời gian thi công ảnh hưởng khá
nhiều tới tổng thời gian thi công và giá thành của công trình. Vì vậy, việc chọn giải pháp
kết cấu, biện pháp thi công hợp lý nhằm tiết kiệm thời gian, nhân lực, vật liệu mà vẫn
đảm bảo các yêu cầu trên là vấn đề đang được các Nhà đầu tư quan tâm.
Ở các nước như Trung Quốc, Hàn Quốc, Singapore... khi xây dựng nhà cao tầng, đặc biệt
đối với nhà cao tầng với hệ khung bằng thép, người ta thường sử dụng hệ sàn liên hợp
thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội. Việc sử dụng hệ sàn này giúp đẩy
nhanh hơn thời gian thi công vì đã bớt đi được một số công đoạn trong quá trình thi công
so với giải pháp sử dụng dầm sàn truyền thống như tháo lắp cốp pha cột chống, lắp đặt
cốt thép cho sàn... Trong nhiều trường hợp do hình dạng hợp lý của tiết diện nên giảm
được khối lượng vật liệu, giảm đáng kể trọng lượng bản thân của sàn và các kết cấu phần
trên, dẫn tới giảm tải cho móng.
Ở Việt Nam loại kết cấu này cho đến nay được sử dụng rất ít, tuy nhiên do các ưu điểm
của kết cấu liên hợp và với tốc độ phát triển nhà cao tầng của ta, trong tương lai không
xa, loại kết cấu này chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi.
Bài viết này nhằm giới thiệu về hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình
dập nguội; phân tích các ưu nhược điểm của hệ sàn này so với hệ sàn bê tông cốt thép
thông thường.
2. Hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội
Hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội là sự kết hợp giữa một
tấm tôn hình dập nguội và một bản sàn bằng bê tông cốt thép Tấm tôn hình dập nguội
ngoài chức năng làm cốt thép chịu lực của sàn nó còn có vai trò thay thế cốp pha trong
quá trình thi công.
Trong loaị sàn này người ta sử dụng nhiều kiểu tiết diện của tôn hình dập nguội. Các
dạng tôn hình có bề mặt nhám làm tăng khả năng liên kết với phần bê tông. Liên kết này
là một tính năng quan trọng của sàn liên hợp.Chiều dày của tấm tôn hình dập nguội từ

0,75 đến 1,5mm, thường dùng từ 0,75 đến 1mm. Chiều cao thông thường của sườn từ 40
đến 80mm. Để chống ăn mòn, các tấm tôn được mạ kẽm trên hai mặt, việc dập nguội là
một quá trình tạo hình liên tục tạo ra sự biến cứng nguội của thép, và do vậy cường độ
trung bình của vật liệu được tăng lên. Giới hạn đàn hồi của vật liệu tấm tôn có thể đạt tới
300N/mm2.
Độ dày của sàn liên hợp biến đổi từ 10 đến 40cm; nhịp từ 2 đến 4m khi không sử dụng
các thanh chống tạm trong quá trình thi công và có thể đạt tới 7m khi sử dụng các thanh
chống tạm. Theo EC.4 thì chiều dày tổng công h của sàn liên hợp không được nhỏ hơn
80mm. Để đảm bảo lớp bảo vệ cho cốt thép và tránh phá hoại dòn cho bản bê tông chiều
dày phần bê tông hc trên các sườn của tấm tôn không được nhỏ hơn 40mm. Nếu sàn làm


việc liên hợp với dầm hoặc được sử dụng như vách cứng thì chiều dày tổng cộng h không
được nhỏ hơn 90mm và hc không được nhỏ hơn 50mm.
3. So sánh khả năng chịu uốn của hê sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn
hình dập nguội với hệ sàn bê tông cốt thép thông thường
Xét một tiết diện sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội và một
tiết diện sàn bê tông cốt thép thông thường có cùng diện tích bê tông. So sánh khả năng
chịu uốn của hai tiết diện sàn này trong một số trường hợp. Để đơn giản trong quá trình
tính toán đặt:
+ Ứng suất giới hạn về chịu nén của bê tông: 0.85fck/γc = Rn
+ Ứng suất giới hạn đàn hồi của thép tôn:fyp/γap = Rap
+ Ứng suất giới hạn đàn hồi của cốt thép chịu lực:fys/γs = Ras
+ Chiều rộng của tiết diện sàn: b
+ Chiều rộng trung bình của phần bê tông trong sườn: bc
+ Chiều cao tổng cộng của tiết diện sàn liên hợp: ht
+ Chiều cao của sườn tấm tôn hình dập nguội:hp
+ Khoảng cách từ mặt trên của sàn tới trọng tâm của tiết diện tôn hình:dp = hc + 0,5hp
+ Diện tích tiết diện ngang của tấm tôn hình dập nguội: Ap
+ Diện tích tiết diện ngang của cốt thép AS, AS1.

3.1 Khả năng chịu uốn của tiết diện trong vùng mô men dương - khi trục trung hoà của
tiết diện nằm cao hơn tiết diện tấm tôn hình dập nguội
a) Bản sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội.
Từ phương trình tổng hình chiếu của các lực lên phương ngang bằng không, ta có:
f yp A p
x=

ap
A p Rap

b(0.85 f ck
bRn
c

Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm vùng kéo là:
z =dp-

h p A p Rap
x
hc 

2
2
2bRn

Tổng mô men của các lực đối với trục đi qua trọng tâm vùng nén của tiết diện và thẳng
góc với mặt phẳng uốn phải banừg không, do đó khả năng chịu uốn của tiết diện là:
M+p.Rd (a) = Ap

f yp

h
A R

.z ApRap  hc  p  p ap
ap
2
2bRn


b) Bản sàn bê tông cốt thép thông thường





(3.1)


Từ phương trình tổng hình chiếu của các lực lên phương ngang bằng không, ta có:
f ys As1
x=

s
R R
 s1 as
b(0.85 f ck )
bRn
c

Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm vùng kéo là:
z= h -

h p As1 Ras
x

- a o = hc +
- ao
2
2bRn
2

Vậy khả năng chịu uốn của tiết diện là:
h


A R
 hc  p  s1 as  a 0 
2
2bRn

M+p.Rd(b) = As1 s .z = As1Ras 
f ys

(3.2)

Từ (3.1) và (3.2) rút ra, nếu:
ApRap = As1Ras thì M+p.Rd(a) > M+p.Rd(b)
3.2 Khả năng chịu uốn của tiết diện trong vùng mômen âm - khi trục trung hoà của tiết
diện nằm cao hơn tiết diện tấm lớn hình dập nguội.

a) Bản sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội.
Từ phương trình tổng hình chiếu của các lực lên phương ngang bằng không, ta có:
Nc = Ns
Trong đó Ns =

f sk
As = AsRas ;
s

Nc = xbc

hp
0.85 f ck
( x 
) bRn
c
2

Vậy: x =

As Ras h p

bRn
2

Tổng mômen của các lực đối với trục đi qua trọng tâm vùng nén của tiết diện và thẳng
góc với mặt phẳng uốn phải bằng không, do đó khả năng chịu uốn của tiết diện là:

h 
 hc  h p  As Ras  p 

x

 hc  h p    
2bRn
4 
2  Ns 
M-p.Rd(a) = Ns 
h p As R as h p 


 
M-p.Rd(a) = Ns  hc 
2
2bRn
4 

b) Bản sàn bê tông cốt thép thông thường

(3.3)


Từ phương trình tổng hình chiếu của các lực lên phương ngang bằng không, ta có:
Nc = Ns
Trong đó: Ns =
Vậy: x =

f sk
0.85 f ck
As = AsRas; Nc = xb
= xbRn

s
c

As Ras
bRn

Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm vùng kéo là:
z=h-

h p As Ras
x
hc 

2
2 2bRn

Khả năng chịu uốn của tiết diện là:
h p As Ras


M-p.Rd(d) = Nsz = Ns  hc 
2
2bRn



 (3.4)


Từ (3.3) và (3.4) ta thấy:

M-p.Rd(a) > M-p.Rd(b)
3.3 Khả năng chịu uốn của tiết diện khi trục trung hoà của tiết diện nằm trong chiều cao
của tấm tôn hình dập nguội
Trong các trường hợp này, tùy thuộc vào hình dạng, tương quan giữa các kích thước của
mặt cắt tôn hình dập nguội với các thông số khác của tiết diện mà khả năng chịu uốn của
bản sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội có lớn hơn khả năng
chịu uốn của sàn bê tông cốt thép thông thường có cùng diện tích bê tông hay không.
4. Kết luận
So với hệ sàn bê tông cốt thép thông thường, hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng
tấm tôn hình dập nguội có nhiều ưu điểm trong cả quá trình thi công và chịu lực.
- Trong hệ sàn này, tấm tôn hình dập nguội có tác dụng như một ván khuôn cố định của
sàn bê tông cốt thép đổ tại chỗ; không cần thiết phải lắp dựng và tháo ván khuôn, nên đã
tiết kiệm được nhiều thời gian và nhân lực thi công.
- Tấm tôn hình dập nguội, sau khi lắp dựng sẽ tạo ra ngay một sàn công tác với các dầm
thép đỡ tải trọng trong quá trình thi công, có thể không cần dùng cột chống. Vì không cần
thời gian gián đoạn đợi bê tông đủ cường độ và tháo ván khuôn, cột chống nên trong
cùng một thời điểm có thể thi công ở nhiều tầng sàn khác nhau.
- Tấm tôn dập nguội có vai trò chịu lực như cốt thép chịu kéo, vì vậy giảm thời gian thao
tác lắp đặt cốt thép cho sàn.
- Hình dáng sóng của tấm tôn hình cho phép tạo ra các ô dẫn trong sàn, các đường ống có
thể kết hợp và phân bố trong chiều sâu của ô này. Điều này đã làm tăng chiều cao hiệu
dụng cho mỗi tầng và giảm chiều cao của toàn nhà.


- Các tấm thép tôn hình nguội mỏng và nhẹ, thuận tiện trong việc lắp đặt và chuyên chở.
- Sử dụng hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn hình dập nguội có khả năng
tiết kiệm vật liệu, giảm đáng kể trọng lượng bản thân của sàn, và kết cấu phần trên, dẫn
tới giảm tải cho móng.
ThS.Trần Nhật Minh
(Nguồn tin: T/C Cơ khí Việt Nam, số 1/2007)