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.


+ 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.

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

- 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.

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

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.

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


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

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:

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.

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


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


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


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


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

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.