Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước theo giai đoạn thi công (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN CHÍ THỪA

THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC
THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG

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

Hà Nội - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN CHÍ THỪA
KHÓA: 2017-2019

THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC
THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG
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:
PGS.TS. VŨ HOÀNG HIỆP

XÁC NHẬN
CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

Hà Nội - 2019


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại học Kiến trúc Hà
Nội đã tận tình dạy bảo tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Đồng thời tôi cũng
gửi lời cám ơn tới Đảng Ủy, Ban giám hiệu cùng các thầy cô khoa Sau đại học Trường
Đại học Kiến trúc Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại
Trường.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ Hoàng Hiệp đã dành nhiều
thời gian và tâm huyết, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên
cứu và hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty cổ phần giải pháp xây
dựng tối ưu ARES đã tạo điều kiện giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình, đầy đủ trong quá
trình thu thập tư liệu cũng như những ý kiến sửa chữa phù hợp với yêu cầu thực tế
nhằm phục vụ cho luận văn này.
Vì thời gian nghiên cứu cũng như kiến thức có hạn, trong khi vấn đề nghiên cứu
rộng và phức tạp chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được
sự góp ý chia sẻ của các quý thầy cô cũng như quý đồng nghiệp và những người quan
tâm đến lĩnh vực đầu tư xây dựng để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

Học viên

Nguyễn Chí Thừa

năm 2019


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ 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 Chí Thừa


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục hình ảnh
Danh mục bảng, biểu
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài .............................................................................................1
* Mục đích nghiên cứu .......................................................................................1

* Đối tượng, phạm vi và vấn đề nghiên cứu ......................................................2
* Phương pháp nghiên cứu .................................................................................2
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài .............................................................................2
* Cấu trúc của luận văn ......................................................................................2
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 về dầm chuyển và kết cấu dầm chuyển ứng lực trước ..4
1.1.2 Tác dụng của dầm chuyển ...............................................................4
1.2 Tình hình sử dụng dầm chuyển ứng lực trước trong kết cấu nhà cao
tầng trên Thế giới và tại Việt Nam ..................................................................4
1.2.1 Trên thế giới ....................................................................................4
1.2.2 Tại Việt Nam ...................................................................................8


1.3 Một số mô hình tính toán dầm chuyển ..................................................11
1.3.1 Tính toán theo tiêu chuẩn EC2 [11] ..............................................11
1.3.2 Tính toán theo mô hình giàn ảo [8] ...............................................12
1.3.3 Tính toán nội lực theo phương pháp phần tử hữu hạn ..................13
1.4 Thi công dầm chuyển tại Việt Nam [7] ..................................................15
1.4.1 Thi công dầm chuyển bê tông cốt thép .........................................15
1.4.2 Thi công dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước...................15
1.5 Nhận xét ....................................................................................................19
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DẦM CHUYỂN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG
LỰC TRƯỚC..................................................................................................20
2.1 Vật liệu ......................................................................................................20
2.1.1 Bê tông ..........................................................................................20
2.1.2 Cốt thép thường .............................................................................21
2.1.3 Thép cường độ cao ........................................................................21

2.1.4 Các loại vật liệu khác ....................................................................22
2.2 Tính toán dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước theo cấu kiện
chịu uốn ............................................................................................................22
2.2.1 Tính toán khả năng chịu uốn của dầm [1] .....................................22
2.2.2 Tính toán tiết diện [1] ....................................................................27
2.3 Tính toán dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước theo mô hình
giàn ảo ..............................................................................................................32
2.4 Tính toán dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước theo giai đoạn
thi công .............................................................................................................41
2.5 Nhận xét ....................................................................................................46


CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ DẦM
CHUYỂN ỨNG LỰC TRƯỚC THEO GIAI ĐOẠN THI CÔNG ............48
3.1 Ví dụ tính toán dầm chuyển ứng lực trước theo giai đoạn thi công ...50
3.1.1 Công trình giả định tính toán.........................................................50
3.1.2 Vật liệu sử dụng ............................................................................55
3.1.3 Tải trọng tác dụng lên công trình ..................................................55
3.1.4 Bài toán 1.......................................................................................57
3.1.5 Bài toán 2.......................................................................................89
3.2 Kiến nghị quy trình thiết kế dầm chuyển ứng lực trước theo giai đoạn
thi công .............................................................................................................95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................97
Kết luận ...........................................................................................................97
Kiến nghị .........................................................................................................98
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC HÌNH MINH HỌA

Số hiệu hình
Hình 1.1.

Hình 1.2

Tên hình
Dầm chuyển của toà nhà – The Legacy at
Millennium Park - Chicago – Mỹ [7]
Lắp dựng hệ thống dàn đỡ dầm chuyển – Toà nhà
The Issara Ladpro – Bangkok – Thái Lan [7]

Trang
6

7

Công nhân đang lắp đặt cốt thép dầm chuyển –
Hình 1.3

Tòa nhà The Issara Ladprao - Bangkok - Thái Lan

7

[7]
Hình 1.4

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

8

Hình 1.5

Dầm chuyển toà nhà Dolphin Plaza

9

Hình 1.6

Thi công dầm chuyển toà nhà Dolphin Plaza

10

Hình 1.7

Thi công dầm chuyển toà nhà Dolphin Plaza

10

Hình 1.8

Thi công dầm chuyển dự án Vinhomes Time City
Park Hill

11

Hình 2.1

Tiết diện dầm chịu uốn

21

Hình 2.2

Các vùng B và vùng D

31

Hình 2.3

Mô hình giàn ảo cho dầm chuyển chịu 1 lực tập
trung

33

Mô tả các loại nút trong mô hình giàn ảo (C là lực
Hình 2.4

nút chịu nén (compression) T là lực nút chịu kéo

35

(tension))
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7

Sơ đồ giàn ảo tối ưu cho dầm chuyển nhịp đơn
Lực căng trong miền chịu nén với các nút tập
trung [9]

Công cụ khai báo các tuỳ chọn của quá trình thi

37
38
43


công trong ETABS 2016 dùng trong phân tích theo
giai đoạn thi công.
Hình 3.1

Mô hình 3D toàn bộ công trình

51

Hình 3.2

Mô hình 3D tầng 6 (tầng có kết cấu dầm chuyển)

52

Hình 3.3

Hình 3.4

Mặt bằng kết cấu tầng 6 (tầng có kết cấu dầm
chuyển)
Mặt bằng kết cấu tầng 6 mô phỏng trong phần
mềm ETABS

53

54

Hình 3.5

Biểu đồ nội lực của dầm chuyển trục 5

58

Hình 3.6

Hình dạng quỹ đạo đường cáp dự ứng lực

59

Hình 3.7

Mặt cắt ngang dầm chuyển ứng lực trước

60

Hình 3.8
Hình 3.8a
Hình 3.8b

Hình 3.9

Thi công xong dầm chuyển (kéo 25% Ptk các bó
cáp)

Thi công xong tầng 16 (kéo 50% Ptk các bó cáp)
Thi công xong tầng mái (kéo 100% Ptk các bó
cáp)
Mô hình kết cấu tại thời điểm thi công xong dầm
chuyển

67
67
67

68

Nội lực của dầm chuyển đang xét tương ứng với
Hình 3.10

thời điểm thi công xong dầm chuyển (Mu=

68

4294,06 kNm)
Hình 3.11

Mô hình kết cấu tại thời điểm thi công xong tầng
16

69

Nội lực của dầm chuyển đang xét tương ứng với
Hình 3.12

thời điểm thi công xong tầng 16 (Mu= 21062,23

69

kNm)
Hình 3.13

Lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế và các hệ số điều kiện

71


làm việc ( trong ví dụ lựa chọn tính toán theo tiêu
chuẩn EC2)
Các hệ số khống chế ứng suất, bề rộng vết nứt (
Hình 3.14

các hệ số này được khai báo tự động khi chọn tiêu

72

chuẩn thiết kế)
Hình 3.15
Hình 3.16

Bố trí cáp ứng lực trước trong dầm chuyển
Mặt bằng kết cấu tầng 6 mô hình trong Adapt
builder

74

75

Hình 3.17

Tải trọng tại chân vách được gán vào mô hình

76

Hình 3.18

Giới hạn ứng suất, bề rộng vết nứt cho phép

76

Hình 3.19

Hình 3.20

Hình 3.21

Hình 3.22

Hình 3.22a

Hình 3.23

Hình 3.24

Hình 3.25

Hình 3.26

Ứng suất tại mặt cắt thiết kế ở tổ hợp service
(trạng thái sử dụng)
Ứng suất tại mặt cắt thiết kế ở tổ hợp initial (trạng
thái căng kéo)
Kết quả tính toán độ võng ( trường hợp dầm
chuyển chịu toàn bộ tải trọng công trình phía trên)
Lượng thép thường yêu cầu do phần mềm Adapt
builder tính toán sinh ra
Lượng thép thường của dầm chuyển do tải trọng
ngang sinh ra
Ứng suất tại trạng thái căng kéo cáp (khi không có
tải trọng tại chân vách)
Kết quả tính toán độ võng (khi không có tải trọng
tại chân vách)
Ứng suất tại trạng thái căng kéo trong lần kéo cáp
đầu tiên
Kết quả tính toán độ võng trong lần căng kéo cáp
đầu tiên

77

78

79

80

81

83

85

85

86


Hình 3.27

Hình 3.28

Hình 3.29

Hình 3.30

Hình 3.31

Ứng suất tại trạng thái căng kéo trong lần kéo cáp
thứ 2
Ứng suất tại trạng thái service trong lần kéo cáp
thứ 2
Kết quả tính toán độ võng trong lần căng kéo cáp
thứ 2
Khai báo tải trọng phân tích theo giai đoạn thi
công
Biểu đồ nội lực của dầm chuyển trục 5 (phân tích
theo giai đoạn thi công)

87

88

89

90

90

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Số hiệu bảng
Bảng 2.1

Bảng 3.1

Tên bảng, biểu
Bảng 2.1: Qui định sử dụng cấp độ bền của
bê tông đối với kết cấu ứng lực trước (10)
Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn các phòng,
hành lang

Trang
20

55

Bảng 3.2

Tĩnh tải các lớp hoàn thiện sàn mái

56

Bảng 3.3

Tĩnh tải tường xây gạch đặc dày 200

56

Bảng 3.4

Tĩnh tải tường xây gạch đặc rỗng 200

56

Bảng 3.5

Hoạt tải các phòng chức năng

57

Bảng 3.6

Bảng sơ bộ chọn số bó cáp căng

70

Bảng 3.7

Bảng 3.8

Bảng kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện
khi kéo căng cáp theo giai đoạn thi công
Bảng so sánh chênh lệch nội lực của dầm

70
92


chuyển trục 5 theo 2 phương pháp phân tích
phi tuyến và phân tích theo giai đoạn thi
công
Bảng so sánh chênh lệch nội lực của chân
Bảng 3.9

vách trên dầm chuyển theo 2 phương pháp
phân tích phi tuyến và phân tích theo giai

91

đoạn thi công
Bảng so sánh chênh lệch nội lực của chân
vách trên dầm chuyển theo 2 phương pháp
Bảng 3.10

phân tích phi tuyến và phân tích theo giai

92

đoạn thi công trong giai đoạn thi công đến
hết tầng 16
Bảng 3.11

Bảng 3.12
Bảng 3.13

Chênh lệch chuyển vị của cột C44 theo 2
phương pháp phân tích kết cấu
Chênh lệch nội lực của cột C44 theo 2
phương pháp phân tích kết cấu
Kết quả tính toán giữa 2 bài toán đang xét

93

94
95


1

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Hiện nay, 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.
Từ những nhu cầu thực tế đó, đòi hỏi các kỹ sư xây dựng phải nghiên cứu
thiết kế các công trình có không gian lớn ở các tầng bên dưới để phục vụ cho các

nhu cầu sinh hoạt công cộng như: siêu thị, bãi để xe, văn phòng đại diện. Còn các
tầng bên trên, các phòng có không gian nhỏ hơn phù hợp với nhu cầu về phòng ở
khách sạn hay căn hộ gia đình.
Một trong những giải pháp kết cấu có thể đáp ứng được yêu cầu thiết kế để
tạo được không gian lớn ở các tầng bên dưới và không gian nhỏ hơn ở các tầng trên
đó là hệ kết cấu có sử dụng dầm chuyển. Và hơn nữa, hệ kết cấu dầm chuyển ứng lực
trước lại càng thể hiện rõ hơn như: mang lại hiệu quả kinh tế cao, tăng cường khả
năng chịu lực,..
Từ những lý do trên , đề tài “ Thiết kế dầm chuyển ứng lực trước theo giai đoạn
thi công” được tôi 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.


2

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 theo 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 theo 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.

Phạm vi nghiên cứu: Các công trình trong nước có sử dụng kết cấu dầm chuyển
ứng lực trước.
* 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, Adapt builder.
 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.
Từ những phương pháp nêu trên tác giả kiến nghị chấp nhận áp dụng vào việc
xây dựng ở Việt Nam.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đề tài là kết quả của quá trình nghiên cứu, thiết kế dầm chuyển ứng lực trước
theo giai đoạn thi công. Qua đó phần nào giúp người thiết kế và thi công có cái nhìn
tổng quan hơn về dầm chuyển ứng lực trước – một loại cấu kiện được sử dụng khá
nhiều trong việc giải quyết các bài toán về phương án kết cấu nhà cao tầng hiện nay.
* Cấu trúc của luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội
dung chính của luận văn gồm 3 chương:


3

- Chương 1: Tổng quan về dầm chuyển trong kết cấu nhà cao tầng.
- Chương 2: Thiết kế dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước.
- Chương 3: Khảo sát, kiến nghị quy trình thiết kế dầm chuyển ứng lực trước
theo giai đoạn thi công.


4

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẦM CHUYỂN TRONG KẾT CẤU NHÀ
CAO TẦNG
1.1 Khái niệm về dầm chuyển
1.1.1 Khái niệm về dầm chuyển và kết cấu dầm chuyển ứng lực trước
Dầm chuyển bê tông cốt thép là cấu kiện dầm có độ cứng và tiết diện hình học
tương đối lớn, có tác dụng phân phối lại tác dụng của tải trọng thẳng đứng.
Dầm chuyển bê tông cốt thép ứng lực trước là dầm chuyển có bố trí cáp ứng lực
trước, trong đó các bó cáp ứng lực trước được đưa vào nhằm giảm chiều dày của dầm
chuyển, giảm lượng cốt thép trong dầm chuyển mà vẫn đảm bảo yêu cầu chịu lực của
kết cấu dầm chuyển.
1.1.2 Tác dụng của dầm chuyển
Tác dụng của dầm chuyển là đỡ toàn bộ tải trọng kết cấu bên trên nó và phân bố
xuống hệ cột bên dưới. Do dầm chuyển phải nhận một lượng tải trọng rất lớn nên
chúng thường có kích thước và độ cứng lớn.
Ngoài khả năng chống lại moment uốn trực tiếp do tải trọng lớn bên trên, dầm
chuyển còn có khả năng chống cắt lớn hơn so với dầm truyền thống do ảnh hưởng
bởi tiết diện lớn của dầm.
Trong kiến trúc nhà cao tầng dầm chuyển là giải pháp được lựa chọn khá nhiều
vì khả năng vượt nhịp lớn và khả năng thay đổi kiến trúc một cách linh hoạt.
1.2 Tình hình sử dụng dầm chuyển ứng lực trước trong kết cấu nhà cao tầng
trên Thế giới và tại Việt Nam
1.2.1 Trên thế giới
Hiện tại, dầm chuyển được sử dụng rộng rãi trong thực tế xây dựng công trình
trên thế giới. Gần như tất cả các công trình cao tầng phức hợp đa chức năng của một
số nước như Mỹ, Úc, một số nước ở châu Âu, châu Á đều sử dụng dầm chuyển, trong


5

đó dầm chuyển ứng lực trước chiếm đa số.
Và nhìn chung các nước trên thế giới đều sử dụng giải pháp dầm chuyển ứng
lực trước trong các công trình phức hợp cao tầng với mục đích giảm giá thành xây
dựng dầm chuyển.
Dù dầm chuyển ứng lực trước đã và đang được áp dụng rộng rãi trong các công
trình trên thế giới, tuy nhiên, do quá trình thiết kế và thi công có quá nhiều vấn đề
phức tạp nen hiện nay, trên thế giới người ta vẫn đang tiếp tục hoàn thiện thêm về lý
thuyết và quy trình thiết kế dầm chuyển ứng lực trước. Đồng thời, hiện nay vẫn chưa
có một phần mềm nào có đủ sức để giải quyết một cách trọn ven bài toán thiết kế dầm
chuyển ứng lực trước. Nên thay bằng việc tính toán tổng thể, tại các công ty tư vấn
quốc tế, người ta vẫn phải chia nhỏ bài toán thiết kế dầm chuyển ứng lực trước ra
thành các bài toán nhỏ, giải quyết từng bài toán rồi dung kinh nghiệm của mình để
kết nối các kết quả lại và đưa ra phương án thiết kế sử dụng vào xây dựng công trình.


6

Hình 1.1 Dầm chuyển của toà nhà – The Legacy at Millennium Park - Chicago
– Mỹ [7]


7

Hình 1.2 Lắp dựng hệ thống dàn đỡ dầm chuyển – Toà nhà The Issara Ladpro –
Bangkok – Thái Lan [7]

Hình 1.3 Công nhân đang lắp đặt cốt thép dầm chuyển - Tòa nhà The
Issara Ladprao - Bangkok - Thái Lan [7]

8

Hình 1.4 Dầm chuyển của tòa nhà ideo MORPH 38
Bangkok - Thái Lan [7]
1.2.2 Tại Việt Nam
Trong những năm gần đây, tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đã có những
công trình sử dụng kết cấu dầm chuyển ứng lực trước. Tuy nhiên, việc thiết kế và trực
tiếp thi công phần kết cấu dầm chuyển ứng lực trước ở đa số các công trình này đều
do các công ty quốc tế như VSL, Freysinet, Arup,… đảm nhiệm.
Công trình: Toà nhà cao cấp WESTA cao 28 tầng và 3 tầng hầm; Địa điểm xây
dựng: Khu đô thị Mỗ Lao Hà Đông Hà Nội; Chủ đầu tư: Công ty cổ phần cơ khí xây
dựng số 18 ( COMA 18) được thiết kế năm 2009 (Đơn vị thiết kế: Trung tâm Tư vấn
Kiến trúc và Đầu tư Xây dựng). Dầm chuyển có kích thước 1x1m, vượt nhịp 8,1m
đặt ở tầng 2 (cao độ +3,550m), dầm này có tác dụng đỡ hệ vách tăng cứng cho khung
biên của nhà.
Công trình: Chung cư cao tầng 16B Nguyễn Thái Học, Hà Đông, Hà Nội cao
28 tầng và 2 tầng hầm; Chủ đầu tư: Công ty xây dựng 319 Bộ Quốc Phòng; (Đơn vị
thiết kế: Công ty Cổ phần Tư vấn Đô thị Việt Nam -VINACITY). Hệ dầm chuyển có
tiết diện 1x1m, vượt nhịp 10,7m được đặt ở tầng 03 (cao độ +10,800m).
Công trình: Toà nhà Donphin Plaza gồm 4 toà tháp cao 28 tầng, chia thành 2


9

khối, được nối với nhau bởi khối đế 3 tầng; Địa điểm xây dựng: 28 Trần Bình, Mỹ
Đình, Từ Liêm, Hà Nội; Chủ đầu tư: Công ty cổ phần TID được thiết kế bởi Công ty
tư vấn DP Architects - DPA (Singapore) và Công ty Tư vấn Đại học Xây dựng Hà
Nội. Dầm chuyển ứng lực trước có chiều cao 3m vượt nhịp lớn nhất là 28,4 m đặt ở
sàn tầng 4 (cao độ +32,125m)

Hình 1.5 Dầm chuyển toà nhà Dolphin Plaza


10

Hình 1.6 Thi công dầm chuyển toà nhà Dolphin Plaza

Hình 1.7 Thi công dầm chuyển toà nhà Dolphin Plaza


11

Công trình: Dự án khu nhà ở cao cấp Vinhomes Time City Park Hill, được xây
dựng tại khu đô thị Time City, đường Minh Khai, Hai Bà Trưng Hà Nội; Chủ đầu tư:
Công ty Cổ phần Phát triển Đô thị Nam Hà Nội được thiết kế bởi Tổng công ty Tư
vấn Xây dựng Việt Nam. Với các dầm chuyển có kích thước bxh là 1600x1500,
1000x1000, 3000x2100 ...

Hình 1.8 Thi công dầm chuyển dự án Vinhomes Time City Park Hill
1.3 Một số mô hình tính toán dầm chuyển
1.3.1 Tính toán theo tiêu chuẩn EC2 [11]
Đối với các dầm BTCT thông thường đều dựa trên lý thuyết đàn hồi và sử dụng
các giả thiết vật liệu là đồng chất và đẳng hướng. Nhưng điều đó trở nên không hợp
lý đối với kết cấu bê tông đặc biệt như dầm chuyển sau khi xuất hiện các vết nứt,
những kết quả thu được đã làm rõ sự khác biệt sự làm việc của dầm thông thường và
dầm chuyển. Có thể thấy rằng sự phân bố ứng suất trên tiết diện và khả năng chịu lực
của loại dầm này khác so với dầm thông thường.
Phân tích đàn hồi đã cho thấy những đặc điểm quan trọng sau đây của sự phân
bố ứng suất trong dầm chuyển:
 Các giả thiết tiết diện phẳng cho dầm không thỏa mãn đối với dầm chuyển.

 Có một vùng chịu ứng suất lớn tại vị trí gối tựa và đặc biệt là ở mặt gối tựa.


12

 Biến dạng dọc do lực cắt gây ra trong dẩm chuyển là lớn hơn nhiều so với
biến dạng uốn, do đó đóng vai trò nhiều hơn so với tổng biến dạng.
Dầm chuyển thường có vết nứt xuất hiện khá sớm, thông thường khe nứt xuất
hiện theo phương của ứng suất nén chính, tức là vuông góc với phương của ứng suất
kéo. Trong nhiều trường hợp, khe nứt xuất hiện thẳng đứng hoặc nghiêng khi dầm bị
phá hoại do lực cắt.
Khả năng chịu lực của dầm chuyển BTCT được xác định căn cứ vào các dạng
phá hoại của dầm gồm có các khả năng sau: Khả năng chịu uốn, khả năng chịu cắt,
khả năng chịu lực của gối tựa.
Có 2 dạng phá hoại chính được xác định gồm: Phá hoại do uốn và phá hoại do
lực cắt.
 Phá hoại do uốn:
Phá hoại do uốn của dầm chuyển BTCT là dạng phá hoại dẻo, sự phát triển các
vết nứt theo chiều dọc xuất phát từ bụng dầm và dần lên phía trên, cùng với sự gia
tăng tải trọng, sự phá hoại thông thường xảy ra do cốt thép bị kéo đứt hoặc bị chảy
dẻo, rất hiếm trường hợp bê tông vùng nén bị phá hoại.
 Phá hoại do lực cắt:
Ứng suất cắt trong dầm chuyển có ý nghĩa rất lớn đối với trạng thái ứng suất
nên không được bỏ qua như trong dầm chịu uốn thuần túy. Biểu đồ ứng suất trong bê
tông vùng chịu nén không còn như giả thiết vẫn hay sử dụng, ngay cả trong trạng thái
đàn hồi. Khi đạt trạng thái giới hạn, biểu đồ ứng suất không còn theo dạng parabol
như các dầm thông thường nữa.
1.3.2 Tính toán theo mô hình giàn ảo [8]
Trạng thái làm việc của các dầm trong giai đoạn giới hạn cực hạn phải được tính
theo mô hình toán cơ, là mô hình tốt nhất đối với dầm bê tông cốt thép có bố trí cốt

thép sườn dầm, gọi là mô hình “chống và giằng” (Strut and tied model) hay còn gọi
là mô hình giàn ảo.
Thiết kế dầm bê tông theo trạng thái ứng suất tới hạn bằng mô hình giàn ảo là


13

xét đến các điều kiện làm việc của hai vùng B và D trong kết cấu. Phương pháp mô
hình giàn ảo sử dụng một số nguyên tắc của cơ học kết cấu hệ thanh, nguyên tắc này
sẽ không ảnh hưởng gì hoặc tác động nào đến việc phân tích ảnh hưởng của mặt cắt
bằng các hệ tĩnh học cổ truyền.
Thông thường, trong quá trình tính toán thiết kế, các cấu kiện bê tông cốt thép
được phân loại thành các dạng cơ bản như cột, thanh, dầm, bản,... và hệ kết cấu khung,
dàn,. theo các đặc điểm chịu lực và hình thức kết cấu của chúng.
Đối với từng cấu kiện cụ thể thì trạng thái ứng suất, biến dạng của các tiết diện
cũng thay đổi tùy theo vị trí và phương thức chịu tải. Tùy theo tỷ lệ giữa chiều dài
nhịp và chiều cao, dầm bê tông cốt thép chịu uốn có thể phân chia thành các vùng
ứng suất B và D như sau:
 Vùng B (Beam) là các vùng có trạng thái ứng suất tuân theo các giả thiết của
dầm về tiết diện chịu uốn, chủ yếu phần giữa nhịp chịu tác dụng của moment uốn,
lực cắt nhỏ hoặc bằng không. Tại các vùng này vẫn có thể tính toán thiết kế như với
cấu kiện chịu uốn theo các tiêu chuẩn tính toán kết cấu bê tông cốt thép hiện hành.
 Vùng D (Discontinuity zone) là vùng có trạng thái ứng suất phức tạp, thường
xuất hiện tại các vùng mối nối, thay đổi tiết diện đột ngột, có lỗ khoét, gấp khúc hoặc
tại các liên kết gối tựa và điểm đặt lực tập trung tên cấu kiện. Các vai cột, các mố đỡ
và công xôn ngắn cũng thuộc các dạng kết cấu có vùng D.
Mô hình giàn ảo đã được nhiều tác giả nghiên cứu từ những năm 1920. Một
trong những ưu điểm của mô hình này là thể hiện được những bộ phận chịu lực nén,
kéo chủ yếu của kết cấu và người thiết kế có thể hình dung ra một cách cụ thể cơ cấu
chịu lực của sơ đồ dùng trong tính toán. Các bộ phận chịu nén được thể hiện bằng

những thanh chống, khu vực chịu kéo được thay bằng các thanh giằng và các mối nối
của thanh đó sẽ được xem là vùng nút của giàn ảo.
1.3.3 Tính toán nội lực theo phương pháp phần tử hữu hạn
a) Khái niệm phương pháp