ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRỊNH ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN
HIỆU QUẢ CHO NHÀ NHỊP NHỎ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình
dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

Phản biện 1: PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM THANH TÙNG

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng
và công nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào
ngày 18 tháng 05 năm 2019


hiện nay để từ đó đề xuất giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ;
- Nghiên cứu tính toán, thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất;
- Thực hiện ví dụ tính toán cụ thể cho sàn đề xuất;
- So sánh với hệ sàn bê tông cốt thép để đánh giá tính hiệu quả
của giải pháp sàn đề xuất;
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ


2
- Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng gıải pháp kết cấu sàn hıệu quả
cho nhà nhịp nhỏ
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các giải pháp kết cấu sàn sử
dụng trong xây dựng hiện nay để từ đó đề xuất giải pháp kết cấu sàn
cho nhà nhịp nhỏ;
- Nghiên cứu tính toán, thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất và so
sánh với hệ sàn bê tông cốt thép để đánh giá tính hiệu quả của giải
pháp sàn đề xuất.
5. Kết quả dự kiến
- Đề xuất giải pháp cấu tạo kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ;
- Xây dựng trình tự tính toán thiết kế cho giải pháp sàn đề xuất;
- Đánh giá tính hiệu quả của giải pháp so với kết cấu sàn truyền
thống
6. Bố cục đề tài
Mở đầu:
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục tiêu đề tài
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu

sàn cho nhà nhịp nhỏ (L ≤ 5m) được đề xuất bao gồm các bộ phận
sau (Hình 2.1):
- Kết cấu sàn sử dụng sàn liên hợp thép – bê tông. Theo đó tấm
tôn sẽ được bố trí với mục đích làm ván khuôn sàn trong giai đoạn thi
công và là cốt thép tham gia chịu kéo trong giai đoạn sử dụng;
- Các khung cốt thép bố trí vào các rãnh tôn, lúc đó có thể hiểu
sự làm việc của sàn là sự làm việc của nhiều dầm chìm trong sàn và
tăng độ an toàn cho sàn.


4
- Sử dụng giải pháp tường chịu lực để thay thế kết cấu khung.
Tường được cấu tạo bởi gạch không nung có lổ, phần lổ này sẽ được
nhồi bê tông và bổ sung cốt thép từ móng để kết nối với sàn đảm bảo
độ toàn khối của hệ kết cấu.
- Như vậy giải pháp sàn đề xuất đáp ứng được sự toàn khối, độ
cứng tổng thể của sàn như sàn bê tông cốt thép và đáp ứng được việc
thi công nhanh, tiết kiệm như giải pháp sàn lắp ghép. Điều đó cho
thấy giải pháp sàn đề xuất sử dụng trong thực tế là khả thi.
Sµn liªn hîp dµy 10cm

B=

Mãng

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390
300
0500
0


Khung thÐp sµn

ThÐp chê tõ mãng
Mãng

Hình 2.3 Cấu tạo chi tiết liên kết sàn tường
2.2. Tính toán giải pháp sàn đề xuất sử dụng cho nhà nhịp nhỏ
Phần tính toán sàn liên hợp được thực hiện theo tiêu chuẩn
Eurocode 4 (EC4).

2.2.1. Mô tả sàn liên hợp và cấu tạo sàn liên hợp
2.2.2. Vật liệu sử dụng
2.2.3. Tải trọng tác dụng
2.2.4. Sự làm việc của sàn liên hợp
2.2.5. Xác định nội lực
2.2.6. Tính toán tiết diện
2.2.7. Tóm tắt quy trình thiết kế


6
Thông số đầu vào
- Bê tông fck , fct , Ecm
- Cốt thép fsk , E s
- Tấm tôn fyp , E a
- Chiều dày sàn h

Kiểm tra tấm tôn
trong giai đoạn thi công


Cho mt bng sn tng 2 ca mt nh 2 tng nh hỡnh v. Kớch
thc nhp l 5,0m. Chiu di nh 20m. Cụng nng s dng c b
trớ nh Hỡnh 3.3. Yờu cu: thit k h sn cho tng 2 s dng gii
phỏp sn liờn hp kt hp vi tng chu lc. Bit:
+ Bờ tụng cú cp bn: C20/25 (M350), fck
Ecm

29 103 N mm2

+ Tm tụn cú: f yp
tf

1mm; ha

330 N mm2 ; Ea 210 103 N mm2 ;

51mm

+ Ct thộp dc sn CI: 8 ( As
f sk

20 N mm2

235 N mm2 ; Es

50.3mm2 ) ,

210 103 N mm2

+ Ct thộp ai CI: 4 ( As 12.6mm2 ) ,

2
13

24

44

187

24 47.5

32

52

2.
82

32

200

13

2

t

51


168

70

200

120

200

187

Hình 3.5 Mặt cắt cấu tạo sàn
a. Trọng lượng bản thân của bản:

- Tôn định hình Gap= 0.13kN/m2
- Trọng lượng bản thân của vữa bê tông h=120mm, γ=25kN/m2
Gc=[0.07×0.6×2500+(0.168+0.187)×0.05×0.5×2500×3]/0.6
= 286daN/m2

- Tổng trọng lượng bản thân của bản:
G = Gap + Gc =0.13 + 2.86 =2.99kN/m2


9

- Tải trọng trong quá trình thi công phân bố đều (HT thi công):
S1 = 0.75kN/m2

- Tải trọng trong quá trình thi công trên diện tích 3×3m:

2500

2500
5000

A

B

Hình 3.6 Mặt cắt ngang bố trí kết cấu sàn
+ Trường hợp 1. Tải trọng trên nhịp
S2
S1
G

L
M1
V1

M12

L
M2
V2

Hình 3.7 Sơ đồ tính tấm tôn lúc thi công


10
Trường hợp 1a. Trạng thái giới hạn về cường độ γG =1.35; γQ =1.5

2.5

4.12kN
5.9kN

Trường hợp 1b. Trạng thái giới hạn biến dạng γG =1.0; γQ =1.0

Sp

G

(S1 S2 )

G

b 2.691kN / m

Q

2

M12 0.096S p L 0.096 2.691 2.52 1.61kNm
M2 0.063S p L2 0.063 2.691 2.52 1.06kNm
V1

0.437S p L

0.437 2.691 2.5

2.94kN

S pa

(G

S pb

S2

S1

G
Q

b

Q

) b

3.09kN / m

0.75 1.5 0.6

2

0.675kN / m

2

M12 0.07S pa L 0.0426S pb L 1.53kNm


S1
b

Q

) b

2.244kN / m

0.75 1.0 0.6

2

0.45kN / m

2

M12 0.07S pa L 0.0426S pb L 1.1kNm
M2 0.125S pa L2 0.0882S pb L2 2.0kNm
Q1

0.375S pa L

0.18S pb L

Q2

1.25S pa L 1.0164S pb L



10

32

52

G

200

200

32

50

200

44

24 47.5

187

ChiÒu dµy tÊm t«n
13

Hình 3.9 Kích thước tấm tôn
Góc nghiêng của sườn: α = 79 0

13.12mm

Mô men quán tính nguyên so với mặt dưới Io
Lh 2
t
12

Io

Ai d i2

504804.7mm 4

- Mô men quán tính nguyên đối với trọng tâm:
IG

Io

Aa zG2

504804.7 853 13.12

358421.4mm4

d. Tính toán tiết diện hiệu quả đối với trạng thái giới hạn biến dạng


12
M12,max


358421.4

M 2,max z
c

IG

Giả sử toàn bộ vách dưới là hiệu quả với dải bề rộng chịu nén
lớn nhất bằng 47.5mm và σcom = σc.γM1
bp
47.5
73 1.1
com
1.052
1.052
0.489 0.673
pd
t Ek
1 210000 4
Kiểm tra tính hiệu quả của sườn phía dưới: Bề rộng của các
thành mỏng kề bên bp=47.5mm
bp 165
44
165
1.052
1.052
0.648 0.673
pd
Vậy
t Ek

24 2

Ss
As

zG

48mm3

22 0.0) 1

48
69.8

0.69mm

Mô men quán tính đối với mép dưới
Lh 2
t
12

Io

Ai di2

23.8 0.02

22 0.0 2

24 2 2

b0
t

3

0.0129 0.016

330
210000

2

44
1

3

0.00336

Vậy sườn dưới đủ cứng
f. Tính hiệu quả của sườn cứng để tính theo trạng thái giới hạn và để
tính các đặc trưng hình học của tiết diện
Diện tích hữu hiệu của các sườn cứng được tính theo công thức
t
As ,eff
b eff 1.2 b eff 2.2 bs
2
Trong đó beff là nửa bề rộng hữu hiệu của hai thành mỏng hai
bên sườn cứng, bs là chu vi sườn cứng. Điều này dẫn đến việc chia
đôi tất cả các đặc trưng hình học của sườn đã xác định ở trên khi tính

trọng duy nhất được đưa vào tính toán là: γG = 1.0, G = 2.99kN/m2
G

2500

2500

Hình 3.10 Sơ đồ tính toán độ võng gây ra do tải trọng bản thân
Độ võng cho phép:
L
2300
f max
12.78mm
180 180
Mô men quán tính:

IG 358421.4mm4

Ieff

Độ võng:

5
1
GL4
384
EI eff

0.41



G

(G1 G2 )

Q

Q 3

5990N / m


15

qtt

G

(G1 G2 )

Q

8386.5N / m

Q 3
q = 8386.5N/mm

4800

Hình 3.11 Sơ đồ tính sàn

200

200

0.85f ck
Ncf

70

x

c

dp

50

120

200

z

Na
Trôc träng t©m cña t«n sãng b»ng thÐp

Hình 3.12 Sơ đồ ứng suất tiết diện sàn liên hợp
Mô men dương, phá hoại bởi sự chảy dẻo của thép
Chiều cao của vùng bê tông chịu nén thính theo công thức:
Ap f yp

24153.1Nm M p, Rd

22535.8Nm không

thỏa mãn điều kiện bền nên bổ sung thêm cốt thép vào vùng kéo.
Chọn đường kính và số cốt thép như hình bên dưới.
600
200

200

0.85f ck
Ncf

70

x

c

dp

50

120

200

z


As f sk d p 0.5x
M p, Sd
6.46 106 Nmm
ap

Kiểm tra lại: M

tt

24153.1Nm M p,Rd M p,Sd 29000Nm

Vậy điều kiện bền được thỏa mãn.
c. Tính toán độ bền chịu cắt theo phương đứng
hc=70

dp=106.88

bo=168


17
V

b0 d p

, Rd

Rd

k (1.2

cắt

20127.6 N

k

9025.8N

vs

lớn

VL, Rd

1
nhất

9025.8N

trên

gối

tựa

ngoài:

không thỏa mãn điều kiện cắt

ngang. Do đó cần cấu tạo các chốt neo đầu sàn hoặc giải pháp làm

0.013

QL4
EI m

Im là mô men quán tính của tiết diện liên hợp là trung bình của


18
các mô men quán tính của tiết diện bị nứt và không bị nứt
Trong các công thức này, hệ số tương đương thép – bê tông có
thể lấy là trung bình các tác động dài hạn và ngắn hạn theo:
Ea

n

Ea
2
Ecm
3

Ecm
3

1
Ecm
2

210000
2


bxc3
12n

bxc 0.5 xc

2

Ap (d p

n

xc ) 2

I p = 5095177.4mm 4

+ Tiết diện không nứt:
xu là độ cao vùng bê tông nén so với mặt trên sàn:
2
Ai zi b 0.5hc bo hp ht 0.5hp nAp d p
xu
Ai
bhc bo hp nAp
Mô men quán tính:

bhc3
12n

I cu



hp

2

2

4

Mô men quán tính trung bình:
Icc Icu 5095177.4 8023987.5
Im
6559582.5mm4
2
2
Tính toán độ võng riêng phần và độ võng toàn phần:
G2

0.013

G2 L4
EI m

0.013

10 3 600 48004
210000 6559582.5

3.0mm


120

190

Khung thÐp sµn

TÊm t«n, t =1mm

Khung thÐp sµn
Ø10a300

TÊm t«n, t =1mm

T-êng x©y g¹ch block
190×190×390

Khung thÐp sµn
1Ø8
2Ø8

Ø10a300

Ø4
a200

Mãng

3.2. Thiết kế sàn sử dụng kết cấu bê tông cốt thép
Thiết kế sàn tầng 2 của một nhà 2 tầng như hình vẽ. Kích
thước nhịp là 5,0m. Chiều dài nhà 20m. Công năng sử dụng được bố

ChiÒu dµy

C¸c líp sµn

Tr.l.riªng

T¶i t.chuÈn

3

daN/m

2

HÖ sè

T¶i t.to¸n

vît t¶i

daN/m2

mm

daN/m

- G¹ch l¸t

10


330.0

- V÷a tr¸t

15

1800

27.0

1.30

35.1

Céng

qb

383.0

b. Hoạt tải

p

Tổng

tải

trọng




21

Hình 3.15 Biểu đồ mô men trong sàn theo phương dọc nhà

Hình 3.16 Biểu đồ mô men trong sàn theo phương ngang nhà

Hình 3.17 Biểu đồ mô men trong dầm
3.2.3. Tính toán cốt thép

Hình 3.19. Bố trí cốt thép sàn

Hình 3.20. Bố trí cốt thép dầm
3.3. Đánh giá giải pháp sàn đề xuất với sàn bê tông cốt thép
Qua tính toán thiết kế hai hệ sàn liên hợp và sàn kết cấu sàn bê


22
tông cốt thép, thực hiện tổng hợp và so sánh khả năng chịu tải và tính
kinh tế của hai giải pháp sàn về việc sử dụng vật liệu và thi công như
sau:
Về tải trọng tác dụng: Kết quả so sánh Bảng 3.1 cho thấy, với
hai trường hợp chiều cao sàn đều lấy bằng 120mm, giải pháp sàn liên
hợp giảm 8% trọng lượng bản thân và chịu được tổng tải trọng là
840daN/m2 (tải trọng đã tổ hợp) lớn hơn 15% so với sàn bê tông cốt
thép thường;
Bảng 3.1 So sánh hai phương án sàn về tải trọng tác dụng
Đơn vị
tính


Nội dung

STT

1

- Tĩnh tải + hoạt
tải (đã tổ hợp)

So sánh Sàn
BTCT với
sàn liên hợp
giảm 7.5%

tăng 15%

Về vật liệu sử dụng và nhân công thi công: kết quả so sánh thể
hiện Bảng 3.2
- Khối lượng bê tông sử dụng cho sàn liên hợp ít hơn so với
sàn BTCT (trong trường hợp này tiết kiệm 21% khối lượng bê tông
sàn) giảm tải trọng xuống móng;
- Lượng thép thanh sử dụng trong sàn liên hợp ít hơn rất nhiều
so với sàn thường bê tông cốt thép, tuy nhiên xét tổng quát tổng khối
lượng của tôn và thép thanh lớp hơn so với sàn bê tông cốt thép, cụ
thể là 20%;


23
Bảng 3.3 So sánh hai phương án sàn về vật liệu và nhân công


14.26

giảm 21%

kg

773.4

1663.6

giảm 115%

m2 (kg)

100
(1300)

0.00

tăng 100%

- Số cây chống

cây

66.0

140.0



Triệu
đồng
/m2 sàn

0,76

1,30

giảm 1.7 lần

- Một sự khác biệt rõ rệt của sàn liên hợp với sàn bê tông cốt
thép là số lượng ván khuôn cây chống dùng cho thi công sàn. Trong
khi cây chống tiết kiệm đến 112% thì ván khuôn sử dụng giảm đến
13 lần. Như vậy, hiệu quả thi công là đặc điểm nổi bậc trong giải
pháp sàn liên hợp;
- Do những thuận lợi về mặt thi công của giải pháp sàn liên
hợp so với sàn bê tông cốt thép nên số nhân công thực hiện giảm
45% so với sàn bê tông cốt thép điều đó ảnh hưởng đến chi phí thi
công 1m2 sàn, ở khía cạnh này sự chênh lệch lên đến 1.7 lần giữa hai
giải pháp sàn.
3.4. Kết luận chương 3