Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt của sàn trong liên kết cột ống thép nhồi bê tông với sàn phẳng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG CÔNG ĐẠT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN TRONG LIÊN KẾT
CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG VỚI SÀN PHẲNG

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

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG CÔNG ĐẠT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN TRONG LIÊN KẾT
CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG VỚI SÀN PHẲNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐÀO NGỌC THẾ LỰC

Đà Nẵng – Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Đặng Công Đạt


NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN KHẢ NĂNG
CHỊU CẮT CỦA SÀN TRONG LIÊN KẾT CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
VỚI SÀN PHẲNG
Học viên: Đặng Công Đạt. Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN
Mã số: 8580201 Khóa: 34

Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt - Hệ kết cấu kết hợp sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép hoặc sàn phẳng bê tông ứng
lực trước) và cột ống thép nhồi bê tông cho kết cấu nhà cao tầng sẽ đem lại hiệu quả cao về mặt
kinh tế, kỹ thuật. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất khi kết hợp hai loại kết cấu này là liên kết. Hiện
nay, các nghiên cứu chỉ thực hiện nghiên cứu tổng thể cho liên kết cột giữa với sàn phẳng và
chưa có nhiều các nghiên cứu đề cập đến sự đóng góp của từng bộ phận liên kết đến khả năng
chịu cắt của sàn phẳng. Đối với sàn phẳng vấn đề cần quan tâm đó là khả năng chịu cắt thủng
của sàn và bê tông là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt của sàn. Luận văn
đã nghiên cứu thực nghiệm ứng xử chịu cắt của sàn tại liên kết cột ống thép nhồi bê tông với sàn

phẳng bê tông ứng lực trước. Kết quả thí nghiệm cho cái nhìn chi tiết về ứng xử của sàn và mô
hình phá hoại. Trên cơ sở đó chương trình Abaqus được sử dụng để khảo sát các trường hợp
khác của cường độ bê tông, kết quả cho thấy với sự tăng cường độ bê tông khả năng chịu cắt của
sàn tăng tương ứng nhưng mức độ tăng không đáng kế.
Từ khóa – CFST, Cột ống thép nhồi bê tông, liên kết, cường độ bê tông, khả năng chịu cắt thủng

RESEARCH EFFECTS OF CONCRETE STRENGTH TO THE SHEAR STRENGTH
OF THE SLAB IN THE CONCRETE FILLED STEEL TUBE
TO FLAT SLAB CONNECTION
Abstract - The structural system combined with flat slab (reinforced concrete flat slab or prestressed concrete floor) and concrete filled steel tube column for high-rise buildings will bring
high economic and technical efficiency. However, the biggest problem when combining these
two types of structures is connection. Currently, studies only carry out a general study of the
middle column connection with flat slab and there are not many studies mentioning the
contribution of each component to the shear resistance of the flat slab. For flat slab, the concern
is the punching shear strength of the flat slab and concrete which is an important factor affecting
the shear resistance of the slab. The thesis has studied and experimented with the shear-resistant
behavior of the floor at the connection of concrete filled steel tube with pre-stressed concrete
slab. Experimental results for detailed view of behavior of floors and destructive models. On that
basis, Abaqus program is used to investigate other cases of concrete strength, the results show
that with increasing concrete strength, the punching shear strength of the floor increases
correspondingly but the increase is not significant.
Key words - CFST, Concrete filled steel tube column, Connection, Strength concrete, Punching
shear strength


MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................ 1
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................ 2
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2
5. KẾT QUẢ DỰ KIẾN .................................................................................................. 2
6. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................................... 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CỘT CFST, SÀN PHẲNG VÀ MỐI
LIÊN KẾT GIỮA CỘT CFST VỚI SÀN PHẲNG ............................................................. 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG ......................................... 3
1.1.1. Khái niệm về cột ống thép nhồi bê tông ........................................................... 3
1.1.2. Phân loại cột ống thép nhồi bê tông .................................................................. 3
1.1.3. Ưu điểm, nhược điểm của cột ống thép nhồi bê tông ....................................... 6
1.1.4. Khả năng áp dụng.............................................................................................. 7
1.2. TỔNG QUAN CÁC LOẠI SÀN PHẲNG BTCT.................................................... 8
1.2.1. Sàn phẳng BTCT thường .................................................................................. 8
1.2.2. Sàn phẳng bê tông ứng lực trước ...................................................................... 9
1.2.3. Sàn U-boot Beton ............................................................................................ 10
1.2.4. Sàn lõi rỗng công nghệ S-VRO....................................................................... 12
1.3. TỔNG QUAN VỀ LIÊN KẾT GIỮA CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
VỚI SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP .................................................................. 13
1.3.1. Nghiên cứu của Hiroki Satoh .......................................................................... 14
1.3.2. Nghiên cứu của Y. Su, Y. Tian ....................................................................... 15
1.3.3. Nghiên cứu của Cheol-Ho Lee ........................................................................ 16
1.3.4. Nghiên cứu của Young K.Ju ........................................................................... 17
1.3.5. Nghiên cứu của Jin-Won Kim......................................................................... 18
1.3.6. Nghiên cứu của Micael M.G. Inácio ............................................................... 20

1.3.7. Nghiên cứu của Thibault Clément .................................................................. 20


1.3.8. Nhận xét .......................................................................................................... 21
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ....................................................................................... 21
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN
KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN ................................................................................ 22
2.1. KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA BÊ TÔNG TRÊN TIẾT DIỆN NGHIÊNG ........ 22
2.1.1. Sự cài khóa của các cốt liệu ............................................................................ 23
2.1.2. Ảnh hưởng của bê tông vùng nén ................................................................... 24
2.1.3. Cơ chế truyền lực cắt minh họa qua mô hình giàn ảo ..................................... 25
2.2. CÁC TIÊU CHUẨN TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ CHỊU CẮT CỦA SÀN ........... 27
2.2.1. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-14 ..................................................................... 27
2.2.2. Tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 2 (EC2 2004) [11].......................................... 31
2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC ĐẾN KHẢ NĂNG
KHÁNG CẮT CỦA SÀN ............................................................................................. 33
2.3.1. Phân tích sự ảnh hưởng của bê tông ứng lực trước đến khả năng kháng cắt
của sàn ....................................................................................................................... 33
2.3.2. Công thức tính toán khả năng chịu cắt của sàn có xét đến ảnh hưởng của ứng
lực trước .................................................................................................................... 33
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ....................................................................................... 35
CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN
KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN BẰNG THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG
SỐ....................................................................................................................................... 36
3.1. KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM ............................................................................... 36
3.1.1. Đề xuất mẫu thí nghiệm .................................................................................. 36
3.1.2. Chế tạo mẫu thí nghiệm .................................................................................. 37
3.1.3. Thiết bị thí nghiệm .......................................................................................... 39
3.1.4. Thiết lập thí nghiệm ........................................................................................ 42
3.1.5. Thí nghiệm xác định cường độ của bê tông .................................................... 43

3.1.6. Mô tả kết quả thí nghiệm và đánh giá kết quả đo ........................................... 44
3.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG BẰNG
ABAQUS ....................................................................................................................... 48
3.2.1. Lựa chọn loại phần tử trong mô hình .............................................................. 48
3.2.2. Mô hình vật liệu trong ABAQUS ................................................................... 48
3.2.3. Tương tác giữa các phần tử ............................................................................. 51
3.2.4. Xây dựng mô hình phân tích ........................................................................... 53
3.2.5. Gán tải trọng và định nghĩa điều kiện biên ..................................................... 53
3.2.6. Chia lưới phần tử ............................................................................................. 54


3.2.7. Kết quả mô phỏng ........................................................................................... 55
3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN KHẢ
NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN ..................................................................................... 56
3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ....................................................................................... 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CFST

: Concrete filled steel tube (Ống thép nhồi bêtông)

BTCT

: Bê tông cốt thép

f'c

: Cường độ chịu nén của bêtông

fy

: Cường độ chịu kéo của cốt thép

Ec

: Môđun đàn hồi của bêtông

Es

: Môđun đàn hồi của cốt thép

Is

: Mômen quán tính của tấm thép chịu cắt

Ic

: Mômen quán tính của tiết diện bê tông bao quanh mũ chịu cắt

wu

: Tải trọng phân bố đều trên sàn

db

: Đường kính cốt thép

d

: chiều cao làm việc của sàn

h

: Chiều dày sàn

b

: Bề rộng dải bản sàn

b0

: Chu vi tiết diện tới hạn của tháp chọc thủng cách mặt cột d/2

b01

: Chu vi tiết diện tới hạn của tháp chọc thủng cách mặt cột 3/4
chiều dài cánh tay vươn chịu cắt

As

: Tổng diện tích cốt thép chịu kéo trên bề rộng b của dải sàn

Asm

: Diện tích cốt thép post-punching theo mỗi phương của sàn

a

: Chiều cao vùng nén bêtông

Mp

: Mômen dẻo của tấm thép chịu cắt

Vu

: Lực cắt tổng cột tác dụng vào cột

Vn

: Lực cắt danh nghĩa tại tiết diện d/2 gồm (BT+tấm thép)

Vc

: Khả năng chịu cắt danh nghĩa của bê tông sàn

fwf

: Cường độ tính toán chịu cắt quy ước của que hàn

hf

: Chiều cao đường hàn

lw

: Chiều dài đường hàn


τtd

: Ứng suất tiếp trên đường hàn

tw

: Chiều dày tấm thép

hw

: Chiều cao tấm thép

S

: Mômen tĩnh của một nữa tiết diện chữ nhật tấm thép

fv

: Cường độ tính toán về cắt của vật liệu tấm thép

fws

: Cường độ tính toán chịu cắt quy ước của thép cơ bản

βf

: Hệ số chiều sâu nóng chảy trên tiết diện qua đường hàn

βs

: Hệ số chiều sâu nóng chảy trên tiết diện qua thép cơ bản

Awf

: Diện tích tính toán của tiết diện đường hàn ứng với tiết diện 1

Aws

: Diện tích tính toán của tiết diện đường hàn ứng với tiết diện 2

Wws

: Mô men kháng của tiết diện đường hàn ứng với tiết diện 1

Wwf

: Mô men kháng của tiết diện đường hàn ứng với tiết diện 2

ldb

: Chiều dài neo cơ bản

Ab

: Diện tích thanh thép neo

ldh

: Chiều dài neo thép có móc neo tiêu chuẩn

ld

: Chiều dài neo thép thẳng

Vmax

: Lực cắt lớn nhất trên dầm

Vp

: Lực cắt truyền vào một tấm thép

η

: Số lượng tấm thép chịu cắt



: Hệ số độ tin cậy của bê tông chịu cắt

γc

: Hệ số điều kiện làm việc

μ

: Hệ số ma sát trên khe nứt nghiêng

Δs

: Độ trượt của vết nứt

dg

: Đường kính cốt liệu lớn nhất

ρk

: Tổng thể tích cốt liệu trên đơn vị thể tích bê tông


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông ........................................................ 44
Bảng 3.2. Lựa chọn phần tử mô phỏng .....................................................................48
Bảng 3.3 Thông số mô hình phá hoại dẻo.................................................................49
Bảng 3.4 Kết quả tải trọng tới hạn của sàn phân tích theo Abaqus .......................... 57


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu tạo cột ống thép nhồi bê tông............................................................... 3
Hình 1.2. Mặt cắt điển hình cột ống thép nhồi bê tông ...............................................4
Hình 1.3. Cột ống thép nhồi bê tông với hai lớp ống thép ..........................................4
Hình 1.4. Cột CFST được bao bê tông (Concrete-encased CFST) ............................. 4
Hình 1.5. Cột CFST tăng cường kết cấu thép và cốt thép gia cường .........................5
Hình 1.6. CFST với sườn tăng cứng ...........................................................................5
Hình 1.7. Một số tiết diện tổ hợp từ cột CFST ........................................................... 6
Hình 1.8. Ví dụ về cầu được xây dựng bằng kết cấu CFST .......................................8

Hình 1.9. Sàn phẳng bê tông cốt thép .........................................................................9
Hình 1.10. Sàn bê tông ứng lực trước .......................................................................10
Hình 1.11. Mặt cắt cấu tạo sàn U-boot Beton. .......................................................... 11
Hình 1.12. Các chốt liên kết các hộp U-boot theo hai phương. ................................ 11
Hình 1.13. Thi công sàn U-Boot Beton ....................................................................11
Hình 1.14. Sàn S-VRO 1 phương .............................................................................12
Hình 1.15. Sàn S-VRO 2 phương .............................................................................13
Hình 1.16. Liên kết cột CFST - sàn BTCT đề xuất bởi Hiroki Satoh (2004)[1] ......14
Hình 1.17. Quá trình thiết lập thí nghiệm của Hiroki Satoh (2004)[1] .....................14
Hình 1.18. Mẫu liên kết của Y. Su, Y. Tian (2010)[2] .............................................15
Hình 1.19. Mô phỏng quá trình thí nghiệm - Y. Su, Y. Tian (2010) [2] ..................15
Hình 1.20. Liên kết đề xuất bởi Cheol-Ho Lee (2007) [3] .......................................16
Hình 1.21. Liên kết đề xuất bởi Young K. Ju (2013)[4] ...........................................18
Hình 1.22. Thí nghiệm liên kết cột CFST-sàn BTCT Jin-Won Kim(2014)[5].........18
Hình 1.23. Sự phá hoại sàn BTCT - thí nghiệm của Jin-Won Kim (2014)[5]..........19
Hình 1.24. Thiết lập thí nghiệm nghiên cứu của Micael M.G. Inácio (2015) [6]. ....20
Hình 1.25. Nghiên cứu của Thibault Clément (2014) [7] .........................................21
Hình 2.1. Cơ chế truyền lực cắt qua khe nứt nghiêng ...............................................22
Hình 2.2. Cơ chế cài khóa của các cốt liệu ............................................................... 23
Hình 2.3. Cơ chế chịu cắt của vùng nén bê tông.......................................................24
Hình 2.4. Cơ chế truyền lực cắt trong sàn qua mô hình giàn ảo ............................... 25
Hình 2.5.Mặt phá hoại theo kiểu cắt thủng ............................................................... 26
Hình 2.6. Xác định chu vi tiết diện tới hạn ............................................................... 27
Hình 2.7. Xác định chu vi tiết diện tới hạn trường hợp không có cốt thép chịu cắt .31
Hình 2.8. Chu vi tại tiết diện tới hạn cho trường hợp có cốt thép chịu cắt ...............32
Hình 2.9. Ảnh hưởng của ứng lực trước đến khả năng chịu cắt của sàn ..................33
Hình 3.1. Mặt cắt dọc bố trí liên kết cột CFST- sàn phẳng BTCT ........................... 36
Hình 3.2. Lắp đặt cốt thép và cáp dự ứng lực. .......................................................... 38
Hình 3.3. Đổ bê tông sàn và dưỡng hộ mẫu .............................................................. 38
Hình 3.4. Dán cảm biến đo biến dạng bê tông .......................................................... 39

Hình 3.5. Cảm biến đo biến dạng bê tông (strain gauges) ........................................39


Hình 3.6. Cảm biến đo chuyển vị LVDT ..................................................................40
Hình 3.7. Máy bơm dầu ............................................................................................ 40
Hình 3.8. Kích thủy lực 250T ...................................................................................41
Hình 3.9. Data logger ................................................................................................ 41
Hình 3.10. Cảm biến đo áp lực dầu ..........................................................................41
Hình 3.11. Thiết bị ứng lực trước ............................................................................41
Hình 3.12. Kích kéo cáp ............................................................................................ 41
Hình 3.13. Máy bơm vữa .......................................................................................... 42
Hình 3.14. Lắp đặt thiết bị và thiết bị đo cho mẫu thí nghiệm .................................42
Hình 3.15. Đúc mẫu bê tông mẫu trụ 150×300mm và dưỡng hộ ............................. 43
Hình 3.16. Thí nghiệm nén mẫu bê tông...................................................................43
Hình 3.17. Thí nghiệp ép chẻ ....................................................................................43
Hình 3.18. Vết nứt trên sàn tại cấp tải P=730kN ......................................................44
Hình 3.19. Vết nứt trên sàn tại cấp tải P=1530kN ....................................................45
Hình 3.20. Biến dạng mặt trên của sàn tại P=1530kN ..............................................45
Hình 3.21. Vết nứt mặt dưới tại P=1530kN .............................................................. 45
Hình 3.22. Sự phá hoại sàn tại P=1780kN ................................................................ 46
Hình 3.23. Biến dạng của bê tông mặt dưới theo phương vuông góc mặt cột .........47
Hình 3.24. Biến dạng của bê tông mặt dưới theo phương góc xiên.......................... 47
Hình 3.25. Đường cong quan hệ ứng suất- biến dạng bê tông chịu nén ...................49
Hình 3.26. Quan hệ ứng suất nén- biến dạng nén vỡ ...............................................50
Hình 3.27. Đường cong quan hệ ứng suất- biến dạng bê tông chịu kéo ...................50
Hình 3.28. Quan hệ biến dạng nứt và hệ số phá hoại do kéo ....................................50
Hình 3.29. Quan hệ ứng suất –biến dạng trong mô hình thép đàn dẻo lý tưởng ......51
Hình 3.30. Tương tác tiếp xúc giữa bê tông và thép tấm ..........................................52
Hình 3.31. Tương tác tiếp xúc giữa bê tông và cáp dự ứng lực ................................ 52
Hình 3.32. Tương tác cốt thép được nhúng vào trong sàn ........................................52

Hình 3.33. Mô hình phân tích ứng xử của sàn liên hợp ............................................53
Hình 3.34. Tải trọng và điều kiện biên của mô hình sàn ..........................................54
Hình 3.35. Mô hình sàn sau khi chia lưới .................................................................54
Hình 3.36. Ứng xử của sàn ở trạng thái phá hoại do kéo ..........................................55
Hình 3.37. Bố trí strain gauge đo biến dạng bề mặt dưới của bê tông. .....................55
Hình 3.38. Đồ thị so sánh biến dạng bê tông tại mặt dưới của sàn ........................... 56
Hình 3.39. Đường cong tải trọng – chuyển vị của sàn ở các mức cường độ khác
nhau ........................................................................................................................... 56


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, các công trình nhà cao tầng được sử dụng nhiều ở Việt Nam. Việc sử
dụng hệ kết cấu hợp lý sẽ đem lại hiệu quả cao về mặt kết cấu cũng như khả năng khai
thác cho công trình.
Với nhà cao tầng, việc giảm chiều cao nhà sẽ giảm đáng kể tác động của tải trọng
ngang cho công trình. Kết cấu sàn phẳng giúp giảm chiều cao tầng nhưng vẫn đảm bảo
khoảng thông thủy sử dụng, thuận lợi cho việc thi công, bố trí đường ống thiết bị kỹ
thuật, rút ngắn thời gian xây dựng, dễ dàng thông gió và linh hoạt bố trí mặt bằng. Do
đó sử dụng hệ kết cấu sàn phẳng là hợp lý cho nhà cao tầng.
Kết cấu cột ống thép nhồi bê tông (CFST – Concrete Filled Steel Tube) được sử
dụng phổ biến trong kết cấu nhà cao tầng ở nhiều nước trên thế giới và tiến đến thay
thế cho cột bê tông cốt thép truyền thống vì những tính năng vượt trội về mặt kỹ thuật
như có độ cứng lớn, cường độ cao, độ dẻo, khả năng phân tán năng lượng tốt và độ
chống cháy cao. Về mặt công nghệ cột ống thép nhồi bê tông dễ thi công, không cần
hệ thống coffa nên rút ngắn được thời gian thi công xây dựng công trình, đặc biệt loại
cột này sẽ phát huy hiệu quả trong thi công tầng hầm bằng phương pháp top – down.
Do đó kết cấu cột ống thép nhồi bê tông là giải pháp thích hợp cho việc thay thế cột bê

tông cốt thép truyền thống trong kết cấu nhà cao tầng.
Như vậy, việc kết hợp hai loại kết cấu sàn phẳng và cột ống thép nhồi bê tông
cho kết cấu nhà cao tầng sẽ đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế, kỹ thuật. Tuy nhiên,
vấn đề lớn nhất khi kết hợp hai loại kết cấu này đấy là liên kết. Cơ chế ứng xử của liên
kết giữa cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng bê tông cốt thép phức tạp và chưa
được hiểu rõ. Hiện nay, các nghiên cứu chỉ thực hiện nghiên cứu tổng thể cho liên kết
cột với sàn phẳng và chưa có nhiều các nghiên cứu đề cập đến sự đóng góp của từng
bộ phận liên kết đến khả năng chịu cắt của liên kết cột giữa CFST và sàn phẳng. Một
nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt thủng của sàn đó là cường độ bê
tông. Do đó, cần có các nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng của cường độ bê tông, biện pháp
gia cường nâng cao cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt của sàn, từ đó đưa ra các
chỉ dẫn cụ thể, các yêu cầu về cường độ bê tông trong các tính toán thiết kế, nhằm áp
dụng hiệu quả hệ kết cấu sàn phẳng và cột ống thép nhồi bê tông trong xây dựng nhà
cao tầng hiện nay. Đấy là lý do để thực hiện luận văn với đề tài: “Nghiên cứu ảnh
hưởng của cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt của sàn trong liên kết cột ống thép
nhồi bê tông với sàn phẳng”.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tổng quan về cột CFST, sàn phẳng và liên kết giữa cột CFST với sàn


2

phẳng, ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt của sàn;
Nghiên cứu thực nghiệm sự đóng góp của cường độ bê tông đến khả năng chịu
cắt trong liên kết cột giữa cột CFST với sàn phẳng;
Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt của sàn bằng
ABAQUS;
Đưa ra các lưu ý khi tính toán thiết kế.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: Mối liên kết giữa cột CFST và sàn phẳng.

Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát sự làm việc của cường độ bê tông đến khả năng
chịu cắt của sàn.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu lý thuyết;
Nghiên cứu thực nghiệm;
Nghiên cứu mô phỏng.
5. KẾT QUẢ DỰ KIẾN
Kết quả về ứng xử của bê tông từ mô hình thí nghiệm;
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cường độ bê tông bằng nhiều trường hợp khác
nhau sử dụng ABAQUS;
Đưa ra các lưu ý khi thiết kế, tính toán, biện pháp nâng cao cường độ bê tông vị
trí liên kết.
6. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI
Mở đầu;
Chương 1: Tổng quan về kết cấu cột CFST, sàn phẳng và mối liên kết giữa cột
CFST với sàn phẳng;
Chương 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt
của sàn;
Chương 3: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ bê tông đến khả năng chịu cắt của
sàn bằng thực nghiệm và mô phỏng số.
Kết luận và kiến nghị.
Danh mục tài liệu tham khảo.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CỘT CFST, SÀN PHẲNG
VÀ MỐI LIÊN KẾT GIỮA CỘT CFST VỚI SÀN PHẲNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

1.1.1. Khái niệm về cột ống thép nhồi bê tông
Cột ống thép nhồi bê tông (Concrete Filled Steel Tube, viết tắt CFST) là một kết
cấu liên hợp bao gồm vỏ ống thép và lõi bê tông cùng làm việc chung với nhau (Hình
1.1).

Hình 1.1. Cấu tạo cột ống thép nhồi bê tông
Như đã biết, cường độ chịu nén của bê tông lớn hơn rất nhiều so với cường độ
chịu kéo và cường độ chịu nén của bê tông sẽ được tăng lên khi bê tông bị hạn chế nở
hông. Đối với kết cấu thép, cường độ chịu kéo cao nhưng dễ bị mất ổn định cục bộ
dưới tải trọng nén. Trong loại kết cấu cột CFST, cốt thép và bê tông được sử dụng kết
hợp để có thể phát huy hết bản chất tự nhiên và các đặc điểm nổi trội tạo ra kết cấu có
nhiều ưu điểm. Loại kết cấu này hiện đang được nghiên cứu áp dụng cho công trình
nhà, xưởng, các công trình cầu đường ở Việt Nam.
1.1.2. Phân loại cột ống thép nhồi bê tông
Cột ống thép nhồi bê tông về mặt cấu tạo rất đa dạng. Dưới đây là một số dạng
cấu tạo cho họ cột này.
Dạng tiết diện phổ biến nhất của cột CFST là tiết diện mà bê tông được nhồi vào
phần rỗng bên trong ống thép có dạng hình tròn (Circular Hollow Section - CHS), hay
cột có tiết diện rỗng hình vuông (Square Hollow Section - SHS) hoặc cột có tiết diện
rỗng hình chữ nhật (Rectangular Hollow Section - RHS). Đối với tiết diện CHS sự hạn


4

chế biến dạng ngang của lõi bê tông là lớn nhất và bất ổn định cục bộ hầu như xuất
hiện đối với tiết diện hình vuông và chữ nhật. Tuy nhiên cột CFST với các tiết diện
SHS và RHS vẫn tiếp tục được sử dụng nhiều trong xây dựng với những ưu điểm riêng
của nó. Những dạng tiết diện ngang khác cũng được sử dụng cho mục đích nghệ thuật
như dạng đa giác, dạng elip… (Hình 1.2).

Hình 1.2. Mặt cắt điển hình cột ống thép nhồi bê tông
Một dạng khác của cột CFST là cột có tiết diện với hai lớp ống thép trong và
ngoài được gọi là cột ống thép nhồi bê tông với hai lớp ống thép. Tiết diện cột bao
gồm ống thép trong và ống thép ngoài, bê tông được nhồi vào giữa hai ống thép (Hình
1.3). Với cấu tạo mặt cắt như thế này, cột sẽ có độ cứng chống uốn lớn, cường độ cao,
khả năng chống cháy tốt hơn và tránh được sự bất ổn định đối với cấu kiện khi chịu tác
động của áp lực bên ngoài. Dạng cột này có thể là lựa chọn tối ưu khi thiết kế những
cấu kiện với tiết diện ngang lớn.

Hình 1.3. Cột ống thép nhồi bê tông với
hai lớp ống thép

Hình 1.4. Cột CFST được bao bê tông
(Concrete-encased CFST)


5

Một trường hợp khác của kết cấu CFST là sử dụng bê tơng cốt thép truyền thống
để bao bọc CFST như Hình 1.4. Cấu tạo tiết diện gồm ống thép bên trong được lắp đặt
trước tiếp theo là lắp đặt các hệ thép gia cường, lớp bê tơng bên trong và bên ngồi
được đổ sau đó. Việc nhồi bê tơng vào trong ống sẽ làm tăng tối đa khả năng giam
hãm bê tơng nâng cao cường độ tới hạn của tiết diện. Bê tơng cốt thép bao bọc bên
ngồi tạo thành một lớp chống cháy cho lõi bên trong, do đó khả năng chống cháy của
loại cột này được tăng đáng kể so với cột CFST truyền thống. Ngồi ra, loại cột này
còn có khả năng kháng bất ổn định cục bộ, chống ăn mòn đối với ống thép rất tốt và dễ
liên kết với những dầm bê tơng cốt thép hoặc dầm thép trong hệ kết cấu cơng trình.
Kết cấu thép và kết cấu thép gia cường ln ln được sử dụng để tăng sức
kháng tải của cấu kiện CFST mơ tả ở Hình 1.5. Mặt cắt kết cấu thép đóng góp lớn vào
khả năng chịu lực của cột mà khơng làm thay đổi dạng tiết diện cột. Sự đóng góp đến

khả năng chịu lực của cột có thể được xem xét như khả năng kết hợp của kết cấu thép
với những phần của cột CFST.

Hình 1.5. Cột CFST tăng cường kết cấu thép và cốt thép gia cường
Trong cột CFST thơng thường, bất ổn định cục bộ của ống thép thơng thường
xuất hiện sau khi tiết diện liên hợp đạt đến cường độ tới hạn. Điều này có thể là một
vấn đề quan trọng cho sự phát triển và ứng dụng ống thành mỏng với thép cường độ
cao. Những sườn tăng cứng ngang và dọc có thể được hàn vào ống thép để cải thiện
cường độ và độ dẻo của cột liên hợp. Đối với cột có tiết diện ngang lớn, các sườn tăng
cứng có thể hàn vào mặt trong của ống. Các thanh nối cũng có thể được hàn nối các
sườn gia cường như Hình 1.6. Hiệu quả của sườn tăng cứng trong việc trì hỗn bất ổn
định cục bộ của ống thép đã được kiểm tra bằng những nghiên cứu thực nghiệm.
Sườn tăng cứng

Thanh nối

Sườn tăng cứng

Ống thép

Ống thép

Lõi bêtông

Lõi bêtông

Hình 1.6. CFST với sườn tăng cứng


6

Ngồi ra, với các kết cấu u cầu khả năng chịu lực lớn, độ cứng lớn có thể tổ
hợp các cột CFST riêng lẻ thành các dạng kết cấu CFST tổ hợp để phát huy các ưu
điểm của kết cấu thép bê tơng liên hợp như Hình 1.7 a,b,c hay kết hợp cùng với kết
cấu bê tơng cốt thép (Hình 1.7d) tạo ra mặt cắt liên hợp cho cột trụ, những vòm trong
cầu. Những loại tiết diện này cũng đã được sử dụng cho các kết cấu nhà cao tầng cũng
như kết cấu cầu ở Trung Quốc.
CFST

Bêtông

CFST

CFST

Tấm thép

CFST

Mối hàn
CFST

(a)

(b)

CFST

Ống thép
rỗng

CFST

Kết cấu BTCT

CFST

Ống thép
rỗng

(c)

(d)

Hình 1.7. Một số tiết diện tổ hợp từ cột CFST
1.1.3. Ưu điểm, nhược điểm của cột ống thép nhồi bê tơng
a) Ưu điểm
Độ bền của lõi bê tơng (lớp vỏ thép với chức năng như lớp áo bọc chặt bên
ngồi) đã được tăng khoảng 2 lần so với độ bền của bê tơng thường [9];
Cách sắp xếp vật liệu trên trên mặt cắt ngang làm tối ưu cường độ và độ cứng của
cấu kiện. Cốt thép được phân bố ở chu vi ngồi cùng của tiết diện nên phát huy hiệu
quả làm việc cao nhất khi chịu mơ men uốn. Bê tơng tạo một lõi lý tưởng để chống lại
tải trọng nén trong q trình làm việc, trì hỗn và chống lại sự bất ổn định cục bộ của
ống thép đặc biệt các cấu kiện có tiết diện hình vng hoặc chữ nhật [8]. Ngồi ra, ống
thép cản trở biến dạng nở hơng của lõi bê tơng làm tăng cường độ chịu nén và độ dẻo
dai đối với cấu kiện CFST;
Việc nhồi bê tơng vào trong ống thép làm nâng cao độ chống ăn mòn bên trong
ống thép, làm giảm độ mảnh, làm tăng độ ổn định cục bộ của thành ống và làm tăng
khả năng chống móp méo của vỏ ống thép khi va đập [9];
Giá thành tổng thể của cơng trình làm bằng kết cấu ống thép nhồi bê tơng nói

chung nhỏ hơn nhiều so với giá thành của cơng trình tương tự làm bằng kết cấu bê
tơng cốt thép hay kết cấu thép thơng thường. Khối lượng của kết cấu ống thép nhồi bê
tơng nhỏ hơn so với kết cấu bê tơng do đó việc vận chuyển và lắp ráp dễ dàng hơn


7

đồng thời làm giảm tải trọng xuống móng. Kết cấu ống thép nhồi bê tông kinh tế hơn
so với kết cấu bê tông cốt thép vì không cần ván khuôn, giá vòm, đai kẹp và các chi
tiết đặt sẵn, nó có sức chịu đựng tốt hơn ít hư hỏng do va đập. Do không có cốt chịu
lực và cốt ngang nên có thể đổ bê tông với cấp phối hỗn hợp cứng hơn (tỉ lệ N/X có
thể lấy nhỏ hơn) và sẽ dễ dàng đạt chất lượng bê tông cao hơn [9],[8].
b) Nhược điểm
Một cấu kiện CFST bao gồm hai vật liệu với sự khác nhau về đường cong ứng
suất-biến dạng và ứng xử cũng có sự khác biệt rõ rệt. Sự tương tác giữa hai vật liệu
này đặt ra một bài toán khó trong việc xác định thuộc tính kết hợp như mô men quán
tính, môdul đàn hồi;
Cơ chế phá hoại cấu kiện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hình dạng, chiều dài,
đường kính, chiều dày ống thép, cường độ thép và cường độ bê tông cùng với các
thông số về sự kết dính giữa hai mặt tiếp xúc của vật liệu thép và bê tông, sự giam hãm
của bê tông ứng suất dư, hiện tượng từ biến, sự co ngót và các dạng tải trọng làm phức
tạp thêm sự phân tích và thiết kế đối với cấu kiện CFST [8];
Một hạn chế nữa ảnh hưởng đến việc sử dụng rộng rãi loại kết cấu này đó là cấu
tạo liên kết giữa cột CFST và sàn bê tông cốt thép, dầm bê tông cốt thép hay dầm thép.
Các ứng xử, cơ chế làm việc, trạng thái phá hoại liên kết chưa được hiểu rõ do đó gây
ra không ít những khó khăn cho tính toán thiết kế cấu tạo liên kết;
Hiện nay, các hạn chế tồn tại của loại kết cấu CFST tiếp tục được nghiên cứu để
dần hoàn thiện các yêu cầu về mặt cấu tạo, lý thuyết tính toán cũng như nhận thức sâu
hơn về ứng xử của loại kết cấu này.
1.1.4. Khả năng áp dụng

Kết cấu ống thép nhồi bê tông được ứng dụng rộng rãi cho rất nhiều lĩnh vực
như nhà dân dụng và công nghiệp, cầu đường, giàn khoan dầu...
Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, loại kết cấu này được áp dụng khá nhiều
cho cấu kiện chịu lực chính như hệ móng cọc, các cột đỡ của toà nhà cao tầng. Hiện
nay, việc xây dựng cầu qua các sông rộng và sâu, có nhu cầu lưu thông đường thuỷ
lớn và điều kiện địa chất phức tạp đang đòi hỏi phải sử dụng các loại nhịp lớn khẩu
độ hàng trăm mét. Với các kích thước như vậy, cấu kiện sẽ nặng và trở thành một
nguyên nhân làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu, làm tăng chi phí xây dựng
cũng như tạo thêm nhiều phức tạp cho việc vận chuyển, lắp ráp, thi công kết cấu. Với
việc sử dụng kết cấu CFST cho cấu kiện chịu lực nén chính như vòm chính của cầu
vòm, thanh mạ cong trong cầu dàn, hệ móng cọc của kết cấu trụ, thân trụ sẽ đáp ứng
được yêu cầu về chịu lực cao, độ cứng lớn vừa đáp ứng được việc giảm trọng lượng
bản thân kết cấu.


8

Hình 1.8. Ví dụ về cầu được xây dựng bằng kết cấu CFST
Trong lĩnh vực xây dựng dầu khí, năm 1989 tại 2 dàn khoan dầu ở biển Đen và
biển Azov của Liên Xô đã sử dụng cấu kiện mặt cắt rỗng tổ hợp 3 loại vật liệu thép
- bêtông làm các trụ đỡ chính của dàn khoan, nhờ đó giảm được 30% lượng thép so
với dần khoan bằng thép cùng loại; hơn nữa, phần rỗng còn được dùng để lắp các
thiết bị công nghệ và cáp thông tin.
1.2. TỔNG QUAN CÁC LOẠI SÀN PHẲNG BTCT
Với xu hướng phát triển của công nghệ cũng như yêu cầu về mặt kiến trúc,
thẩm mỹ kinh tế cho công trình thì hệ kết cấu sàn sườn truyền thống dần dần được
thay thế bởi hệ sàn phẳng không dầm với nhiều ưu điểm nổi trội như tạo ra không gian
sử dụng linh hoạt, dễ dàng cho việc bố trí không gian sử dụng phù hợp với công năng
của công trình, giảm số lượng cột, chiều cao thông thuỷ hợp lý, dễ dàng đáp ứng các
yêu cầu bố trí hệ kĩ thuật. Dưới đây sẽ giới thiệu tổng quan về một số loại sàn phẳng

được sử dụng ở Việt Nam.
1.2.1. Sàn phẳng BTCT thường
Là hệ thống chịu lực theo một hoặc hai phương được kê trực tiếp lên cột hoặc
tường chịu lực như Hình 1.10. Nó là một trong những dạng kết cấu sàn phổ biến nhất
trong các tòa nhà. Điểm đặc biệt của loại sàn này là chiều dày không đổi hoặc gần như
không đổi tạo ra mặt phẳng phía dưới của sàn dẫn tới sự đơn giản trong việc làm cốt
pha và thi công. Sàn này cho phép linh hoạt trong việc tạo vách ngăn và có thể không
cần phải sử dụng trần giả. Nhịp kinh tế của sàn phẳng với tải trọng từ nhỏ tới trung
bình thường bị giới hạn bởi việc kiểm soát độ võng dài hạn và có thể cần phải tạo độ
vồng tường hợp lý (không quá lớn) hoặc sử dụng sàn bê tông ứng lực trước. Nhịp kinh
tế đối với sàn phẳng BTCT là 6m đến 8m. Nhịp L của sàn phẳng BTCT xấp xỉ 28D
đối với nhịp đơn, 30D đối với nhịp biên và 32D đối với nhịp trong của sàn nhiều nhịp
trong đó D là chiều dày sàn.


9

Hình 1.9. Sàn phẳng bê tông cốt thép
Ưu điểm:
+ Cốt pha đơn giản, thi công nhanh;
+ Tạo không gian linh hoạt, dễ dàng bố trí mặt bằng;
+ Không dầm, tạo khoảng thông thủy lớn ở dưới sàn;
+ Chiều dày kết cấu nhỏ và từ đó giảm được chiều cao tầng.
Nhược điểm:
+ Nhịp trung bình, khả năng chịu tải ngang hạn chế;
+ Cần có cốt thép chống chọc thủng ở xung quanh cột hoặc cột cần có kích thước
lớn hơn;
+ Cần kiểm soát độ võng dài hạn;
1.2.2. Sàn phẳng bê tông ứng lực trước
Trong cấu kiện bê tông ứng lực trước, bằng cách đặt vào một lực nén trước tạo

bởi lực kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại tạo nên lực nén
trước và gây ra ứng lực trước trong bê tông. Ứng suất nén trước trong bê tông sẽ triệt
tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra. Do đó, khả năng chịu kéo
của bê tông được nâng cao và hạn chế sự phát triển vết nứt. Ứng lực trước chính là
việc tạo cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm
việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau. Nói cách khác trước khi cấu
kiện chịu tải trọng sử dụng cốt thép đã bị căng trước còn bê tông đã bị nén trước [12].
Trong bê tông ứng lực trước do có thể khống chế sự xuất hiện khe nứt bằng lực
căng trước nên cần thiết và có thể dùng cốt thép cường độ cao. Mặt khác để có thể
giảm được kích thước tiết diện và từ đó giảm trọng lượng bản thân của cấu kiện, đồng


10

thời tăng ứng suất tập trung ở vùng neo cần phải sử dụng bê tông cường độ cao. Bê
tông ứng lực trước đã trở thành một sự kết hợp lý tưởng giữa hai loại vật liệu hiện đại
có cường độ cao [12].
Sử dụng sàn bê tông ứng lực trước có nhiều ưu điểm như có khả năng vượt nhịp
lớn, khả năng chịu uốn, chịu cắt cao hơn so với sàn bê tông cốt thép thường có cùng
tiết diện, hạn chế được biến dạng, khe nứt, tăng độ bền của kết cấu, do sử dụng được
vật liệu có cường độ cao nên giảm được kích thước tiết diện, tiết kiệm được khối
lượng vật liệu, làm giảm trọng lượng bản thân, giảm chi phí cho nền móng ….

Hình 1.10. Sàn bê tông ứng lực trước
Về lý thuyết tính toán, nhiều tổ chức và quốc gia trên thế giới đã nghiên cứu và
cho ra đời các tiêu chuẩn, quy phạm về bê tông ứng lực trước như tiêu chuẩn FIP của
Liên đoàn quốc tế về bê tông ứng lực trước; Tiêu chuẩn AASHTO cho cầu đường, tiêu
chuẩn ACI cho xây dựng dân dụng của Mỹ; Quy phạm Eurocode của khối liên hiệp
châu Âu; Tiêu chuẩn Anh BS; Quy phạm BPEL của Pháp; Quy phạm CHII của Liên
Xô (cũ)… Các tiêu chuẩn, quy phạm kể trên không ngừng được cải tiến, hoàn thiện và

luôn được sửa đổi, cập nhật từ hai đến bốn năm một lần. Tại Việt Nam tiêu chuẩn
TCVN 5574-2012 cũng đã có những chỉ dẫn để thiết kế loại kết cấu này.
1.2.3. Sàn U-boot Beton
U-Boot Beton là một giải pháp công nghệ do hãng Deliform của Italia phát triển,
sử dụng các khối rỗng dạng hình chop cụt bằng nhựa polypropylen tái chế để thay thế
phần bê tông không tham gia chịu lực ở thớ giữa của bản sàn, giúp giảm trọng lượng
kết cấu, giảm kích thước hệ cột, vách, móng, tường, vách chịu lực và tăng khoảng cách
lưới cột.
U-Boot Beton có cấu tạo đặc biệt với 4 chân hình côn và phụ kiện liên kết giúp
tạo ra một hệ thống dầm vuông góc nằm giữa lớp sàn bê tông trên và dưới. Có 2 dạng


11

là hộp đơn và hộp đôi. Ngoài ra, giữa các hộp còn có các chốt liên kết với nhau theo cả
2 phương vuông góc như hình .

Hình 1.11. Mặt cắt cấu tạo sàn U-boot Beton.

Hình 1.12. Các chốt liên kết các hộp U-boot theo hai phương.
Sàn U-Boot Beton có cấu tạo gồm: Một lớp thép trên, một lớp thép dưới, và ở
giữa các khoảng hở là các thép gia cường.

Hình 1.13. Thi công sàn U-Boot Beton


12

Sử dụng U-Boot Beton trong kết cấu sàn rất phù hợp với những công trình có
yêu cầu kết cấu sàn nhẹ, tiết kiệm vật liệu. U-Boot Beton là giải pháp lý tưởng để tạo

sàn với nhịp lớn và khả năng chịu tải cao, đặc biệt phù hợp với những kết cấu có yêu
cầu về không gian mở như trung tâm thương mại, nhà công nghiệp, bệnh viện, trường
học cũng như các công trình công cộng và nhà ở. U-Boot Beton giúp bố trí cột thuận
tiện hơn vì không cần dùng dầm. Trong trường hợp những công trường khó vận chuyển
và thi công thì U-Boot Beton với tính năng linh hoạt, nhẹ nhàng, thuận tiện rất thuận
lợi cho điều kiện thi công, không cần các thiết bị vận chuyển, nâng phức tạp. Khi sử
dụng U-Boot Beton cho móng bè thì móng có thể có độ dày lớn hơn mà vẫn giảm
lượng bê tông sử dụng.
1.2.4. Sàn lõi rỗng công nghệ S-VRO
Tại Việt Nam hiện nay đã có các công trình ứng dụng hệ sàn lõi rỗng công nghệ
S-VRO. Đây là sản phẩm độc quyền của Công ty Cổ phần Xây dựng VRO, sàn phẳng
lõi rỗng vượt nhịp lớn VRO đã khắc phục được những mặt hạn chế của công nghệ sàn
phẳng truyền thống nhờ vào những cải tiến của tấm S-VRO.
Sàn bê tông phẳng lõi rỗng S-VRO tạo rỗng bằng các khối xốp chống cháy dạng
trụ dài hoặc khối vuông được định vị chắc chắn bằng các khung thép không gian. Sau
khi đổ bê tông sẽ tạo thành hệ kết cấu dầm chữ I giao thoa đồng mức với hai lớp sàn
trên và dưới cùng chịu lực thông qua hệ thanh ziczac hình sin nối hai lớp thép trên
dưới với nhau. Có 2 kiểu sàn chính là sàn 1 phương và sàn 2 phương.

Hình 1.14. Sàn S-VRO 1 phương
S-VRO1 phương (Hình 1.14) được cấu tạo từ các khối xốp dạng trụ dài được
định vị trong khung thép cường độ cao. Loại sản phẩm này được chế tạo thành các
panel trong nhà máy sau đó được vận chuyển đến lắp đặt tại công trường. Sàn S-VRO
một phương và rất phù hợp với các công trình có nhịp dài + bước ngắn (chiều dài nhịp
theo hai phương khác nhau đáng kể).


13

Hình 1.15. Sàn S-VRO 2 phương

S-VRO 2 phương (Hình 1.15) được cấu tạo từ các khối xốp tạo rỗng hình vuông
đặt trong lồng thép không gian với hai lưới thép trên dưới được liên kết với nhau qua
hệ thanh ziczac hình sin liên tục theo hai phương như nhau. Các khối xốp vuông sẽ tạo
thành một hệ dầm giao thoa đồng mức hoàn hảo để chịu lực theo hai phương như
nhau. Sàn S-VRO 2 phương phù hợp với các công trình có chiều dài nhịp theo hai
phương tương đồng nhau.
Ưu điểm của loại sàn này:
-

Định vị khối rỗng chắc chắn, không cho phép khối rỗng bị đẩy nổi hoặc xê
dịch khi đầm bê tông;

-

Khả năng chịu lực cắt tốt do các hệ dầm đủ kích thước cấu tạo và có đủ các
cốt thép chịu cắt dạng đai hoặc dạng ziczac hình sin;

-

Khối rỗng được làm từ vật liệu EPS không cháy đảm bảo an toàn khi thi
công và sử dụng;

-

Kích thước khối xốp linh hoạt có thể cắt gọt khi thi công nên đảm bảo linh
hoạt về chiều dài ô nhịp sàn hay bề dày sàn thay đổi;

-

Khối rỗng bằng xốp khối đặc EPS đặc chịu lực nén tốt, không vỡ, không

thấm nước, nên đảm bảo việc đầm thoải mái để đảm bảo độ đặc chắc bê
tông cả lớp trên và lớp dưới khi đầm, đảm bảo độ đồng đều các lớp bê tông
đúng thiết kế, đảm bảo lượng bê tông chuẩn đúng thiết kế không bị hao hụt.

1.3. TỔNG QUAN VỀ LIÊN KẾT GIỮA CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
VỚI SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
Việc sử dụng cột ống thép nhồi bê tông với sàn bê tông cốt thép ngày càng phổ
biến ở nhiều nước như Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản. Với sự kết hợp giữa cột
CFST và sàn phẳng BTCT tạo ra hệ thống kết cấu tối ưu hơn, hiệu quả hơn. Tuy
nhiên, tồn tại lớn nhất để sử dụng loại kết cấu này trong kết cấu công trình là giải
quyết vấn đề liên kết giữa cột và sàn phẳng. Hiện có rất ít các nghiên cứu về liên kết