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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐÀ NẴNG - NĂM 2018


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 DÂN DỤNG
VÀ CÔNG NGHIỆP
MÃ SỐ: 60580208

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

ĐÀ NẴNG - NĂM 2018

allowed in the design of the structure is always interested in the design. Structural floor design
is the first stage in the design of high-rise buildings; Therefore, the design of reinforced
concrete floor will be very effective for the structural design steps for the next structure. The
authors study the drawings of the design of reinforced concrete floor are available, recalculate
the factors such as the choice of floor thickness and the amount of reinforcement in the floor
according to the theory was learned, then compare and evaluation. Based on that, the author
recommends in the design of multi-storey house should always pay attention to the design of
reinforced concrete floor in the most reasonable way to reduce the volume of the floor but still
ensure enough tolerance force. The choice of the floor thickness and the layout of the steel
with the required standard conditions will bring great effect to the design of beams, columns,
foundation as well as the overall design.
Key words - multi-storey houses; reinforced concrete floor; floor thickness; layout of
the steel.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 1
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 1
5. Bố cục đề tài ............................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ................................. 3
1.1. Tổng quan về sàn bê tông cốt thép ........................................................................... 3
1.2. Ưu, nhược điểm của các loại sàn bê tông cốt thép.. ................................................. 3
1.2.1. Hệ sàn sườn. ................................................................................................... 3
1.2.2. Hệ sàn ô cờ ..................................................................................................... 4
1.2.3. Sàn không dầm (sàn nấm) .............................................................................. 5
1.2.4. Sàn không dầm ứng lực trước ........................................................................ 6
1.3. Các công trình nhà nhiều tầng sử dụng sàn bê tông cốt thép trên địa bàn thành phố

Số hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Mặt cắt dầm sàn hệ sàn sườn

4

Hình 1.2

Mặt bằng ô sàn hệ sàn ô cờ

5

Hình 1.3

Mũ cột hệ sàn không dầm

6

Hình 1.4

Trụ sở làm việc Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết
Quảng Ngãi

7


Hình 1.10

Nhà làm việc khối XDLL-HC CA tỉnh Quảng Ngãi

10

Hình 2.1

Kết cấu sàn khi dùng tường chịu lực

11

Hình 2.2

Kết cấu sàn với khung chịu lực

12

Hình 2.3

Biểu đồ nội lực của dầm có 2 đầu ngàm

14

Hình 2.4

Biểu đồ nội lực khi tại các gối hình thành khớp dẻo

14


Hình 2.10

Sơ đồ kết cấu sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh

21

Hình 2.11

Vị trí xuất hiện vết nứt trên ô sàn có bản kê 4 cạnh

22

Hình 2.12

Sơ đồ tính toán ở bản hai phương

22

Hình 2.13

Sơ đồ ô bản kê bốn cạnh chịu uốn hai phương

23

Hình 2.14

Sơ đồ các ô bản có một số cạnh ngàm

23

29

Hình 3.1c

Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp dưới)

30

Hình 3.1d

Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp trên)

30

Hình 3.1e

Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết
kế với tính toán của tác giả

33

Hình 3.2a

Mặt đứng công trình

33

Hình 3.2b

Mặt cắt công trình

Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp dưới)

38

Hình 3.3d

Mặt bằng thép sàn tầng 2 (lớp trên)

38

Hình 3.3e

Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết
kế với tính toán của tác giả

40

Hình 3.4a

Mặt đứng công trình

41

Hình 3.4b

Mặt cắt công trình

41

Hình 3.4c

Hình 3.5d

Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết
kế với tính toán của tác giả

47

Hình 3.6a

Mặt đứng công trình

48

Hình 3.6b

Mặt cắt công trình

48

Hình 3.6c

Mặt bằng thép sàn tầng 2

49


Hình 3.6d

Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu của sàn theo thực tế thiết
kế với tính toán của tác giả

Số bảng
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9
Bảng 3.10
Bảng 3.11
Bảng 3.12
Bảng 3.13
Bảng 3.14

Tên bảng
Giá trị
để tính toán M1
Các hệ số , A1, B1 để tính bản hai phương
Kết quả tính thép sàn
Kết quả tính khối lượng ô sàn
Kết quả tính thép sàn
Kết quả tính khối lượng ô sàn
Kết quả tính thép sàn
Kết quả tính khối lượng ô sàn
Kết quả tính thép sàn
Kết quả tính khối lượng ô sàn

Nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng đang là xu hướng cho các đô thị đang phát
triển với nhiều lý do; đó là: mật độ dân số của các đô thị tăng nhanh cần dành nhiều
quỹ đất cho hạ tầng kỹ thuật, đường xá giao thông; bên cạnh đó chất lượng sống ngày
càng cao đòi hỏi phải bố trí quỹ đất cho các công trình công cộng, công viên, hồ nước,
cây xanh; thành phố có nhiều nhà cao tầng thể hiện sự phát triển mạnh về kinh tế,
chính trị, văn hóa – xã hội. Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhiều tầng xu thế vẫn là sử
dụng sàn bê tông cốt thép vì nó mang lại hiệu quả cao, chi phí hợp lý, dễ thi công, vật
liệu để xây dựng cung cấp dễ dàng và có thể sử dụng nguồn vật liệu tại địa phương.
Thành phố Quảng Ngãi là đô thị loại 2 và đang phát triển với tốc độ tương đối
nhanh nên nhu cầu nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng là rất lớn. Trong thực tế thiết kế
tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể nên các bộ phận kết cấu cùng loại (sàn, dầm...) trong một
số công trình cùng công năng, cùng tính chất tải trọng hoặc kích thước đã được thiết
kế với những giá trị khác nhau. Với mục tiêu nhằm đánh giá hiệu quả của việc thiết kế
hợp lý sàn bê tông cốt thép và có cái nhìn tổng quát về khả năng chịu lực của các loại
kết cấu đó. Đề tài: “Đánh giá hiệu quả thiết kế sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng
trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi” được lựa chọn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu các bản vẽ thiết kế sàn bê tông cốt thép đã có, tính toán lại các yếu
tố như: cách chọn bề dày sàn và hàm lượng cốt thép bố trí trong sàn theo lý thuyết đã
được học, từ đó so sánh và đánh giá.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
+ 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.
4. Phƣơng 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 đề tài

Tường và đáy của các bể chứa hình chữ nhật cũng có dạng sàn phẳng.
Trong công việc thiết kế công trình, hệ sàn có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc
không gian của kết cấu. Sàn trực tiếp tiếp nhận tải trọng thẳng đứng để truyền xuống
tường và cột, sau đó là xuống móng. Đồng thời sàn còn là vách cứng nằm ngang tiếp
nhận tải trọng ngang (gió, động đất,…) để truyền vào các kết cấu thẳng đứng (khung,
vách,…) qua đó truyền xuống móng. Việc lựa chọn phương án sàn hợp lí là rất quan
trọng. Do vậy cần có sự phân tích đúng và hợp lí phù hợp với công trình để đưa ra
phương án tốt nhất cho công trình.
Phân loại sàn:
- Theo phương pháp thi công: Có sàn toàn khối, sàn lắp ghép và sàn nửa lắp
ghép.
- Theo sơ đồ kết cấu: Có sàn sườn và sàn không sườn (sàn nấm).
+ Sàn sườn: Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm (bản sàn làm việc 1 phương);
sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh (bản sàn làm việc 2 phương); sàn sườn ô cờ; sàn
sườn pa nen lắp ghép; sàn sườn pa nen nửa lắp ghép.
+ Sàn không sườn (sàn nấm): Sàn nấm toàn khối; sàn nấm lắp ghép; sàn nấm nửa
lắp ghép.
- Theo số cạnh liên kết: Sàn có 1 cạnh, 2 cạnh, 3 cạnh và 4 cạnh liên kết.
- Theo trạng thái ứng suất: Sàn bê tông cốt thép thường, sàn bê tông cốt thép ứng
lực trước.
1.2. ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.2.1. Hệ sàn sườn
Là loại sàn có sườn gồm các bản sàn và hệ dầm tạo thành trên mặt bằng những ô
hình chữ nhật. Hình thức bản dầm được áp dụng trong trường hợp nhịp của sàn tương
đối lớn. Đạt hiệu quả kinh tế khi sàn có nhịp trung bình. Tuy nhiên sẽ tốn ván khuôn,
mặt dưới sàn không phẳng và phải làm trần treo khi có yêu cầu.
Được áp dụng khi khẩu độ phòng lớn hơn 3m. Sơ đồ kết cấu được tính xem như
bản kê lên dầm phụ, dầm phụ gối lên dầm chính đặt lên cột. Các dầm chính được gác
theo phương ngắn của phòng, có chiều dài thường 6-9m, không cần cột chống và cách
nhau 4-6m. Dầm phụ đặt vuông góc với dầm chính, cách nhau khoảng 1,5-3m. Dầm

tiện cho việc lựa chọn công nghệ thi công.
* Nhược điểm:
- Chiều cao dầm và độ võng của bản sàn rất lớn khi vượt khẩu độ lớn, dẫn đến
chiều cao tầng của công trình lớn nên gây bất lợi cho kết cấu công trình khi chịu tải
trọng ngang và không tiết kiệm chi phí vật liệu.
- Không tiết kiệm không gian sử dụng.
1.2.2. Hệ sàn ô cờ


5
Là loại sàn mà kết cấu của sàn được cấu tạo bởi hệ dầm giao nhau theo hai
phương, chia mặt sàn thành các ô bản kê bốn cạnh. Có thể chia ra hai loại sàn ô cờ: sàn
ô cờ kiểu bản kê bốn cạnh và sàn ô cờ kiểu lưới ô nhỏ.
Loại sàn ô cờ kiểu bản kê bốn cạnh là loại sàn sườn, trong đó dầm chính, dầm
phụ lấy bằng nhau. Chỗ gặp nhau của dầm ngang, dầm dọc là các cột đỡ. Lưới cột tạo
nên một mạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật gần vuông, với diện tích ô không quá
36m2. Chiều cao của dầm lấy bằng 1/10-1/12 khẩu độ dầm. Bản sàn có chiều dày từ
80-150mm.
Loại sàn ô cờ kiểu lưới ô nhỏ là loại sàn sườn, trong đó các dầm ngang dầm dọc
lấy chiều cao bằng nhau, tạo thành lưới ô vuông từ 0,8-2m. Chiều cao dầm được lấy
bằng 1/30-1/35l (l là khẩu độ lớn của phòng hay khẩu độ bước cột). Bản sàn có chiều
dày 50mm, bản sàn tựa trực tiếp lên bốn tường hay các gối tựa xung quanh. Sàn có thể
phủ lên phòng có diện tích 60-70m2 mà không cần cột đỡ ở giữa, chỉ dùng khi phòng
có kích thước vuông hay gần vuông.
Hệ thống dầm có thể song song với các cạnh của phòng hay đặt chếch 45o so với
các cạnh của phòng.

Hình 1.2. Mặt bằng ô sàn hệ sàn ô cờ
* Ưu điểm:
Tránh được có quá nhiều cột bên trong nên tiết kiệm được không gian sử dụng và

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 sàn dầm, do vậy khả năng chịu lực
theo phương ngang phương án này kém hơn phương án sàn dầm, chính vì vậy tải trọng
ngang hầu hết do vách chịu và tải trọng đứng do cột chịu.
- Sàn phải có chiều dày lớn để đảm bảo khả năng chịu uốn và chống chọc thủng
do đó dẫn đến tăng khối lượng sàn, không kinh tế vì tốn vật liệu.
1.2.4. Sàn không dầm ứng lực trước
* Ưu điểm:
Ngoài các đặc điểm chung của phương án sàn không dầm thì phương án sàn
không dầm ứng lực trước sẽ khắc phục được một số nhược điểm của phương án sàn
không dầm:


7
- Giảm chiều dày sàn làm giảm được khối lượng sàn dẫn tới giảm tải trọng ngang
tác dụng vào công trình cũng như giảm tải trọng đứng truyền xuống móng.
- Tăng độ cứng của sàn lên, làm cho thoả mãn về yêu cầu sử dụng bình thường.
- Sơ đồ chịu lực trở nên tối ưu hơn do cốt thép ứng lực trước được đặt phù hợp
với biểu đồ mômen do tính tải gây ra, nên tiết kiệm được cốt thép.
* Nhược điểm:
Tuy khắc phục được các ưu điểm của sàn không dầm thông thường nhưng lại
xuất hiện một số khó khăn cho việc chọn lựa phương án này như:
- Thiết bị thi công phức tạp hơn, yêu cầu việc chế tạo và đặt cốt thép phải chính
xác do đó yêu cầu tay nghề thi công phải cao hơn, tuy nhiên với xu thế hiện đại hoá
hiện nay thì điều này sẽ là yêu cầu tất yếu.
- Thiết bị giá thành cao và còn hiếm do trong nước chưa sản xuất được.


Hình 1.10. Nhà làm việc Khối XDLL - HC Công an tỉnh Quảng Ngãi


11

CHƢƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
2.1. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1.1. Đặc điểm và vai trò của kết cấu sàn trong nhà nhiều tầng
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 nhà nhiều tầng kết cấu sàn còn làm nhiệm vụ vách cứng nằm ngang để
truyền tải trọng gió lên các kết cấu chịu lực chính là các khung, vách cứng đứng và lõi
cứng. Khi nhà bị lún không đều gây ra uốn tổng thể cho nhà, kết cấu sàn còn bị kéo
hoặc bị nén theo phương dọc hoặc ngang nhà do sự uốn tổng thể đó. Kết cấu sàn cũng
còn có thể chịu nội lực phát sinh do thay đổi nhiệt độ.
Khi thiết kế kết cấu sàn chủ yếu chỉ tính toán với tải trọng thẳng đứng. Việc để
kết cấu sàn làm được nhiệm vụ vách cứng ngang, chịu ảnh hưởng của lún không đều
và thay đổi nhiệt độ thường được giải quyết bằng các biện pháp cấu tạo. 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.
Với các gian nhà có mặt bằng tương đối bé, dùng tường chịu lực thì có thể chỉ
làm một bản sàn liên kết với tường (hình 2.1a). Với gian nhà có mặt bằng không lới,
dùng tường chịu lực, có thể bố trí các dầm sàn song song theo một phương, dầm sàn
kê lên tường chịu lực (hình 2.1b)
Trường hợp có dùng khung chịu lực mà khoảng cách giữa các khung không lớn,
các dầm cũng có thể chỉ đặt theo một phương, nó vừa là dầm sàn, cũng là dầm khung

1. Cột, 2. Dầm khung, 3. Dầm sàn
Khi gian nhà có mặt bằng khá rộng, dùng khung chịu lực, hệ dầm thường được
đặt theo hai phương trong đó cần phân biệt dầm khung và dầm sàn (hình 2.2b).
Dầm khung (còn được gọi là dầm chính) là dầm liên kết với cột tạo thành khung
chịu lực. Dầm sàn (dầm phụ) là dầm trực tiếp đỡ bản và gối lên dầm khung hoặc
tường. Trên hình 2.2b các dầm khung ở trục 1, 2, 3, 4, dầm sàn ở các trục A đến H,
trong đó các dầm ở trục A, D, H có vai trò đặc biệt, cùng với cột tạo nên các khung
dọc của nhà. Hình 2.2c thể hiện mặt bằng sàn mà các dầm vừa đóng vai trò dầm sàn
vừa là dầm khung.
2.1.3. Các bước thiết kế kết cấu sàn
Thiết kế kết cấu sàn chủ yếu là thiết kế bản và dầm sàn. Các dầm chính được tính
toán theo kết cấu khung. Chỉ trong một số trường hợp đặc biệt, khi khung không chịu
tải trọng gió (chỉ chịu tải trọng đứng) thì có thể tính dầm chính như một dầm liên tục
thông thường. Thiết kế bản và dầm cũng như các kết cấu bê tông cốt thép khác, 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.
Bước 4: Xác định tải trọng gồm tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) và tải trọng tạm
thời (hoạt tải), xét các trường hợp bất lợi có thể xảy ra của hoạt tải.
Bước 5: Tính toán, vẽ biểu đồ nội lực. Có nhiều phương pháp để xác định nội lực
vì vậy trước hết cần nêu tên phương pháp và có thể nêu cả lý do chọn phương pháp đó.


13
Khi chọn phương pháp cần chú ý kết cấu đang xét là tĩnh định hay siêu tĩnh.
Với kết cấu tĩnh định chỉ dùng một phương pháp, một sơ đồ duy nhất là sơ đồ
tính theo đàn hồi. Để giảm nhẹ việc tính toán nên dùng các biểu đồ và công thức lập
sẵn cho các sơ đồ dầm ứng với các trường hợp tải trọng.

thường là tại khớp dẻo có 1 mômen không đổi gọi là mômen khớp dẻo Mkd = Mgh).
Với kết cấu tĩnh định, sự xuất hiện khớp dẻo đồng thời với kết cấu bị phá hoại.
Với kết cấu siêu tĩnh xuất hiện khớp dẻo làm giảm 1 bậc siêu tĩnh của hệ.Sự phá
hoại của kết cấu khi số khớp dẻo đủ để hệ bị biến hình.


14
Trạng thái khi xuất hiện khớp dẻo cuối cùng trước khi kết cấu bị phá hoại gọi là
trạng thái cân bằng giới hạn.
Phương pháp tính theo sơ đồ dẻo(xét đến sự hình thành các khớp dẻo cho đến khi
hệ sắp bị phá hoại) gọi là tính theo trạng thái cân bằng giới hạn.
* Sự phân bố lại nội lực:
Khi xuất hiện khớp dẻo, trong dầm có sự phân bố lại nội lực. Xét dầm chịu tải có
sơ đồ như hình 2.3

Hình 2.3. Biểu đồ nội lực của dầm có 2 đầu ngàm
- Nếu tính theo sơ đồ đàn hồi, tỷ số

là không đổi với một dạng tải trọng.

Khi P tăng đến P1 giả sử tại gối A xuất hiện khớp dẻo trước. Lúc này nếu P tăng
thì mômen tại gối A không tăng, còn tại các tiết diện vẫn tăng.
Khi P tăng đến P2 giả sử tại gối B xuất hiện khớp dẻo, Nếu P tăng thì mômen tại
các gối A và B không tăng, còn tại các tiết diện vẫn tăng.
Khi P tăng đến P3 giữa nhịp hình thành khớp dẻo, kết cấu bị phá hoại: đây là tải
trọng cân bằng giới hạn.
Như vậy khi hình thành khớp dẻo, trong kết cấu có sự phân bố lại nội lực, đây là
yếu tố có lợi tránh sự phá hoại cục bộ.
Khi tại các gối hình thành khớp dẻo, từ sơ đồ trên có thể thay ngàm bằng các liên
kết khớp và một mômen khớp dẻo.