Tài liệu Xét ảnh hưởng của sàn dự ứng lực trong kết cấu khung nhà nhiều tầng

1 PHẦN MỞ ĐẦU Với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật. Những vật liệu mới, công nghệ mới đƣợc áp dụng vào ngành xây dựng ngày càng nhiều. Một trong số đó là việc sử dụng sàn bê tông dự ứng lực trong kết cấu nhà cao tầng để thay thế cho kết cấu dầm sàn. Điều đó đã mang tới nhiều lợi ích to lớn về kinh tế, thẩm mỹ, công năng…, nhƣng vấn đề đặt ra là: Sàn dự ứng lực sẽ ảnh hƣởng nhƣ thế nào tới kết cấu khung cột trong khung nhà nhiều tầng ? có lợi hay bất lợi ?...Những câu hỏi đó đã thôi thúc nhóm tác giả bƣớc vào nghiên cứu và hoàn thành đề tài: “ Ảnh hƣởng của sàn dự ứng lực trong kết cấu khung nhà nhiều tầng”. Trong đề tài này nhóm tác giả nghiên cứu dựa trên tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCXDVN 356:2005 cùng với một số tiêu chuẩn, tài liệu khác, trong đó có những kết quả nghiên cứu, kinh nghiệm thiết kế, giám sát và thi công sàn bê tông DƢL mà công ty Namcong Post-Tensioning đã cung cấp. Kết cấu bê tông DƢL đƣợc thực hiện theo 2 công nghệ khác nhau tùy thuộc vào phƣơng thức sản xuất và thi công công trình. Đó là công nghệ căng trƣớc và căng sau. Trong đề tài này nhóm tác giả chỉ đề cập tới công nghệ căng sau trong sàn. Đề tài cũng nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hƣởng của sàn DƢL trong khung nhà nhiều tầng, trong các giai đoạn thi công căng cáp cũng nhƣ khi sử dụng. Từ đó làm rõ sự biến thiên nội lực các cột trong khung nhà, đƣa ra các nhận xét, cảnh báo về những sự thay đổi đó. Trong thời gian nghiên cứu có hạn, công cụ phần mềm hỗ trợ tính toán cho đề tài còn hạn chế, chắc chắn đề tài nghiên cứu không tránh nổi các thiếu sót, kính mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến, phê bình để nhóm tác giả hoàn thành tốt bài nghiên cứu. Nhóm tác giả Trần Thanh Khôi – Nguyễn Quốc Tài 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC VÀ SÀN DỰ ỨNG LỰC 1.1 Các khái niệm. 1.1.1 Dự ứng lực là gì ? (Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm, 2011, tr.9). Nguyên lý Dự ứng lực hay Ứng Lực Trƣớc đã đƣợc ứng dụng trong thực tế đời sống từ hàng trăm năm trƣớc đây. Khi chế tạo những thùng chứa chất lỏng nhƣ nƣớc, rƣợu, … hay khi làm trống , các thanh gỗ phẳng hoặc cong đƣợc ghép lại thật khít nhờ những đai bằng dây thừng hay bằng kim loại. Khi xiết chặt dây trong thành thùng xuất hiện các ứng lực nén vòng ngƣợc chiều tác dụng với các ứng suất kéo gây ra do áp lực thủy tĩnh hay áp lực hơi. Nhờ vậy, trong thành thúng còn lại ứng suất nén hoặc kéo vòng với giá trị nhỏ hơn so với khả năng chịu nén, kéo của vật liệu đồng thời tạo nên sự khít chặt giữa các mảnh ghép thành thùng. Kết quả là có thể chịu đƣợc áp lực lớn của chất lỏng mà không bị thấm ra ngoài hay rò rỉ. Nguyên lý trên đã đƣợc P G. Jackson ( Mỹ ) đƣa vào áp dụng thành công cho vòm gạch, đá , bê tông từ năm 1886. Tiếp theo K.During ( Đức ) đã gây ra đƣợc ứng suất nén trong sàn bê tong bằng cách căng trƣớc cốt thép thƣờng nhƣng không đem lại hiệu quả mong muốn. Vì chỉ một thời gian ngắn sau khi căng và bê tông đông cứng thì trong bê tông hầu nhƣ không còn ứng suất nén nữa. Hiện tƣợng này gọi là sự tổn hao ứng suất. Tổn hao ứng suất sẽ đƣợc tính toán cụ thể trong chƣơng sau. 1.1.2 Bê tông dự ứng lực. Kết cấu bê tông DƢL là thuật ngữ dùng để chỉ kết cấu, cấu kiện hay sản phẩm bê tông cốt thép mà trong quá trình chế tạo ngƣời ta tạo ra theo tính toán ứng suất kéo trƣớc trong toàn bộ hoặc một phần cốt thép và ứng suất nén trong toàn bộ hoặc một phần bê tông (Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005). Ứng suất nén trong bê tông đƣợc gây ra bằng cách làm cho các thanh cốt thép dãn ra, sau đó dùng bê tông của kết cấu ngăn cản sự co lại của chúng. Kết quả là gây ra hiện tƣợng các thanh cốt thép có xu hƣớng co lại do tính dàn hồi nhƣng bị bê tông ngăn cản đã tác dụng lên bê tông và gây ra ứng suất nén trong bê tông, trong khi các thanh cốt thép này vẫn bị kéo (Nguyễn Tiến Chƣơng, 2010, tr.19). Trong một số tài liệu thƣờng dùng thuật ngữ ứng lực trƣớc hay dự ứng lực. 3 1.2 Sàn dự ứng lực. 1.2.1 Đặc điểm kết cấu dầm sàn nhà nhiều tầng. Các giải pháp kiến trúc nhà nhiều tầng, nhất là nhà cao tầng thƣờng đƣợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng các đô thị lớn thƣờng có các đặc điểm sau:  Diện tích các tầng điển hình chiếm tới 70-80% tổng diện tích sàn nhà.  Lƣới cột điển hình phổ biến là 7.2m x 7.2m và 8.1m x 8.1m.  Chiều cao tầng điển hình không quá 3.3m nên không thích hợp cho giải pháp thông thƣờng có lƣới cột lớn.  Giá trị nội lực trong hệ kết cấu thƣờng rất lớn, đòi hỏi phải có những giải pháp kết cấu và sử dụng vật liệu tƣơng ứng, trong đó có kết cấu bê tông dự ứng lực chất lƣợng cao. 1.2.2 Hệ kết cấu dầm sàn bê tông dự ứng lực. 1.2.2.1 Phân loại hệ dầm sàn. Hình 1.1 : Các dạng dầm sàn dùng trong nhà cao tầng. Hệ kết cấu dầm sàn bê tông dự ứng lực là một trong những giải pháp kỹ thuật hợp lí và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Với lƣới cột lên tới 12m thì khi sử dụng luôn đảm bảo chiều cao hữu ích của tầng nhà có hạn. Việc gây ra dự ứng lực nhằm tăng khả năng chống nứt, chống uốn và giảm trọng lƣợng bản thân của kết cấu, điều này có ý nghĩa lớn trong xây dựng nhà nhiều tầng. 4 Tùy thuộc vào giải pháp kiến trúc, sơ đồ kết cấu, kích thƣớc lƣới cột, tải trọng mà sàn bê tông dự ứng lực thiết kế theo một hoặc 2 phƣơng với  Bản sàn có dầm ( dầm cao hoặc bản rộng )  Bản sàn không dầm có mũ cột ( sàn nấm )  Sàn phẳng không dầm → Trong đề tài nghiên cứu này chỉ xét tới sàn phẳng không dầm. 1.2.2.2 Sàn phẳng không dầm. a. Chọn chiều dày sàn. Hình 1.2 : Sơ đồ tính toán chọc thủng sàn không dầm. Chiều dày sàn phẳng không dầm đƣợc chọn theo điều kiện chọc thủng của chu vi tiết diện trung bình của tháp chọc thủng kể từ tiết diện mép cột theo công thức: Q  0.75Rbt bh0  0.8Rsw Asw Ở đây chƣa xét tới cốt xiên và lực nén trƣớc do các cáp đặt trong phạm vi chọc thủng. Trong đó: Rsw Asw – khả năng chống cắt của toàn bộ cốt đai cắt ngang các mặt tháp chọc thủng khi bố trí dầm chìm trên đầu cột Rbt – cƣờng độ chịu kéo tính toán của bê tông sàn. 5 b – chu vi trung bình của tháp chọc thủng đƣợc xác định: b  2  (ac  bc  2h0 ) h0  hs  a hs – chiều dày sàn a – khoảng cách từ mép sàn tới trọn tâm cốt thép chịu kéo ac ,bc – kích thƣớc tiết diện cột đỡ sàn. b. Phƣơng pháp xác định nội lực và chuyển vị trong kết cấu sàn phẳng.  Phƣơng pháp chia dải bản ( Cắt strip ),(Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm, 2011). Hình 1.3 : Sơ đồ phân chia các dải bản sàn. 6 Nội lực trong kết cấu dầm sàn đƣợc xác định theo tính toán cả hệ chịu lực của công trình theo các phần mềm máy tính chuyên dụng. Đối với hệ kết cấu nhƣ thanh, dầm và cột việc thao tác khá đơn giản và cho ra kết quả với độ chính xác cao. Còn đối với hệ bản sàn độ chính xác lại phụ thuộc vào việc phân chia bản thành các phần tử tƣơng đƣơng. Vì thế hệ sàn phẳng không dầm thƣờng đƣợc chia thành các dải trên cột và dải giữa để tính toán, theo 1 hay 2 phƣơng và theo khung phẳng hay khung không gian. Khi dùng các phƣơng pháp tính toán, việc phân chia hệ sàn không dầm thành các hệ khung, dầm liên tục cần thực hiện các yêu cầu sau:  Dải trên đỉnh cột là dải có bề rộng về mỗi phía kể từ trục cột không nhỏ hơn 0.25l1 hoặc 0.25l2. Trong đó l1 và l2 là kích thƣớc ô sàn kể từ trục đến trục, đi qua tim cột. Dải cột bao gồm cả dầm, khung dầm, có thể xét thêm phần sàn hai bên hay một bên nhƣ dầm chữ T và L.( Hình 1.4 )  Dải giữa bản đƣợc giới hạn bởi hai dải cột, thƣờng có chiều rộng lớn. Hình 1.4  Trong trƣờng hợp bản sàn đƣợc chia theo hai chiều trực giao nhau tạo thành từng ô bản đƣợc kê lên các dải bản trên cột và đƣợc tính toán nhƣ những bản kê thông thƣờng.  Phƣơng pháp thiết kế trực tiếp ( phân phối moment ), (Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm, 2011). - Đây là phƣơng pháp chủ yếu áp dụng trong đề tài nghiên cứu. - Phạm vi áp dụng phƣơng pháp :  Khi sàn có tối thiểu ba nhịp liên tục theo mỗi hƣớng  Các dải trên cột, dầm có tỷ lệ chiều dài/chiều rộng không lớn hơn 2  Chiều dài các nhịp đều nhau hoặc chênh nhau không quá 1/3 chiều dài nhịp lớn  Vị trí cột xê dịch không quá 10% chiều dài nhịp 7  Hoạt tải không lớn hơn 1.5 lần tĩnh tải  Tỷ số giữa độ cứng uốn của các tiết diện các dải có dầm theo 2 phƣơng không nhỏ hơn 0.2 hoặc không lớn hơn 5.0 - Các giá trị moment gối và moment nhịp đƣợc xác định nhƣ sau: Tổng tuyệt đối của moment âm và dƣơng tính toán trung bình trên mỗi phƣơng không nhỏ hơn: ql2ln2 M0  8 - Trong đó:  q = 1.1g + 1.2p  g : tải trọng bản thân  q : hoạt tải tiêu chuẩn  ln : nhịp thông thủy giữa các mép cột, mũ cột, công xôn hoặc tƣờng nhƣng giá trị không nhỏ hơn 0.65l - Tổng moment tính toán M0 đƣợc phân phối nhƣ sau: Đối với các tiết diện ở các nhịp bên trong của dải trên cột, hình ( 1.5 ).  Moment âm tại tiết diện mép cột: MD = MF = MG = - 0.65 M0  Moment dƣơng giữa nhịp lấy bằng: ME = 0.35 M0 Đối với các tiết diện ở các nhịp bên trong dải giữa nhịp, hình (1.3 ).  Moment âm M3 = - 0.25 M0, Moment dƣơng M4 = 0.45 M0  Moment nhịp biên M1 = -0.15M0, Moment dƣơng M2 = 0.35M0 Đối với các nhịp biên dải trên cột moment tổng M0 đƣợc phân phối cho 3 tiết diện tại gối tựa biên là MA mang dấu âm, nhịp MB mang dấu dƣơng, mép trái gối tựa đầu tiên MC theo các hệ số trong ( bảng 1.1). Hình 1.5. Biểu đồ moment âm mà dƣơng tại các tiết diện. 8 Hình 1.6. Sơ đồ gối tựa biên cho sàn phẳng không dầm. Bảng 1.1. Hệ số phân phối cho các moment MA, MB,MC tại nhịp biên dải cột. Gối tựa Sàn trên cột Sàn trên dầm Sơ đồ hình 1.6 MA MB MC a 0.26 0.52 0.7 b 0.3 0.5 0.7 Sàn ngàm vào tƣờng BTCT c 0.65 0.35 0.65 Khi phân phối moment cho dải theo phƣơng L2 , giá trị moment ql1ln2 M0  và ln  0.65l2 8 9  Phƣơng pháp khung tƣơng đƣơng ( Xem phụ lục 1A, mục 1).  Phƣơng pháp cân bằng tải trọng ( Xem phụ lục 1A, mục 2). 1.3 Các vấn đề cần quan tâm trong sàn DƢL. 1.3.1 Bê Tông. Bê tông sử dụng cho sàn DƢL là loại bê tông nặng hoặc bê tông hạt nhỏ có khối lƣợng vào khoảng 2500kg/m3, cấp độ bền nén không thấp hơn B25 (M350). Cƣờng độ chịu nén bê tông thời điểm truyền ứng lực trƣớc R0 không nhỏ hơn 30MPa hoặc không nhỏ hơn 0.8Rb,28 ( Rb,28 – cƣờng độ chịu nén của mẫu thử chuẩn sau 28 ngày bảo dƣỡng trong điều kiện tự nhiên). Chất lƣợng và sự đồng nhất cao của bê tông đổ tại chỗ dùng cho sàn bê tông DƢL là 1 trong những yêu cầu quan trọng nhất trong quá trình thi công và sử dụng kết cấu. 1.3.2 Cốt Thép Căng. Cốt thép dùng cho kết cấu bê tông dự ứng lực gọi tắt là cốt căng hay cốt thép căng, là loại thép cƣờng độ cao dạng thanh, sợi, bện, bó đƣợc quy định trong TCVN 6284 – 97. Cƣờng độ chịu kéo tính toán của cốt sợi dạng bện bó có giá trị bằng (0.8 ~ 0.85)Ru - giới hạn bền và bằng 1900 MPa. Cốt căng thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng bó, bện các sợi thép, mỗi sợi có đƣờng kính từ 5mm trở xuống và đƣợc nhập từ nƣớc ngoài. Các đặc trƣng cơ lí của cốt thép cƣờng độ cao dùng cho bê tông dự ứng lực đã đƣợc chỉ dẫn trong các tiêu chuẩn Việt Nam nhƣ : TCVN 1651-1:2008, TCVN 1651-2:2008 và TCVN 356:2005. Hiện nay trong xây dựng nhà cao tầng thƣờng dùng 2 loại cáp 7 sợi với tổng đƣờng kính là 12.7mm và 15.2mm, các loại cáp này dƣới dạng trần hoặc có vỏ bọc một hay nhiều lớp. Bện cáp trần hay còn gọi là cốt có bám dính vì sau khi luồn vào ống thép mềm đặt vào kết cấu và đƣợc căng trên bê tông đã đông cứng thì sẽ đƣợc bơm vữa vào ống bảo vệ cốt thép. Bện cáp đƣợc luồn sẵn trong vỏ nhựa mềm đƣợc bảo vệ trong môi trƣờng không gỉ ngay từ khi sản xuất nên gọi là cáp không bám dính. 1.3.3 Neo cốt thép (Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm, 2011, tr.35-36). Trong kết cấu sàn nhà bê tông đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ các loại neo dùng cho cốt thép căng đƣợc phân biệt theo chức năng: neo ma sát, neo cố định, neo kéo căng tùy thuộc vào phƣơng pháp gây nên dự ứng lực. 10  Neo ma sát là những chi tiết đặt sẵn dọc theo cốt thép căng là sợi, thanh đƣợc dùng chế tạo các dầm, bản, tấm sàn bê tông DƢL căng trƣớc.  Neo cố định (neo hãm, neo chết) thƣờng dùng cho sàn bê tông DƢL căng sau với chức năng cố định một đầu cáp bên trong bê tông có thể dạng ống kẹp, hay dạng hoa thị một hoặc nhiều lớp.  Neo công tác dùng để cố định một hoặc 2 đầu cốt thép sau khi đã đƣợc căng và tựa lên đế neo truyền lực vào bê tông. Neo kéo căng trong sàn DƢL đổ toàn khối thƣờng dùng loại neo đơn 1 lỗ bao gồm các bộ phận : bao neo, nêm neo ( lá neo ). Hình 1.7 : Cấu tạo neo cố định kiểu ép dập. 1-Cốt thép; 2- Neo cố định; 3- Đế neo ( bản đệm); 4- Thép xoắn lò xo; 5- Vỏ bọc; 6- Băng dính. Hình 1.8 : Cấu tạo neo cố định dạng hoa thị. 1-Đầu neo cố định dạng hoa thị ; 2- Cốt thép ; 3- Thép xoắn lò xo; 4-Vỏ bọc cốt thép ứng lực; 5- Băng dính. 11 Hình 1.9 : Hình dạng kích thƣớc một trong các dạng neo kéo căng dùng cho cáp. d = 15.2 mm. Cáp 7 sợi; 1- Cáp; 2- Lá neo; 3- Bao neo. 1.3.4 Đƣờng đi của cáp trong sàn (Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm, 2011). Cốt thép căng trong sàn có thể bó thành từng bó hoặc bố trí riêng lẻ đặt trong kết cấu và phải đảm bảo yêu cầu về :  Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép thƣờng và thép ứng lực trƣớc  Tính an toàn chống nứt dọc theo cáp, bó, bện căng sau  Thuận tiện trong khi đổ và đầm bê tông  Khoảng cách thong thủy nhỏ nhất giữa các bó thép căng, giữa các ống thép gen hoặc giữa ống gen đƣợc xác định nhƣ sau: - Theo phƣơng thẳng đứng lấy giá trị max ( kích thƣớc lớn nhất vật liệu thô + 5mm, kích thƣớc bên trong ống gen hoặc bó thép căng theo phƣơng đứng ). - Theo phƣơng ngang lấy giá trị max ( kích thƣớc lớn nhất của vật liệu thô + 5mm, kích thƣớc bên trong ống gen hoặc bó thép căng theo phƣơng ngang ).  Cốt thép ứng lực trong sàn liên tục đƣợc bố trí liên tục và thẳng hàng ở cả vùng nén và vùng kéo hoặc chỉ bố trí vùng kéo rồi uốn cong theo biểu đồ mô men uốn tính toán. Hình 1.10 : Sơ đồ bố trí cốt căng trong sàn nhiều nhịp. 12 Số lƣợng cốt thép ULT đƣợc xác định theo tính toán và đƣợc phân phối trong từng dải bản sàn theo nhƣ hình dƣới đây: Hình 1.11: Sơ đồ rải cáp trên sàn. 13 Cốt căng có vỏ bọc không bám dính đƣợc phân bố trên mặt bằng phẳng không dầm và không có mũ cột nên theo tỷ lệ nhƣ hình c và d tùy thuộc vào phƣơng chịu lực của sàn và theo các dải bản tính toán. 1.3.5 Tổn hao ứng suất (Lê Thanh Huấn, Nguyễn Hữu Việt, Nguyễn Tất Tâm, 2011, tr.50-55). 1.3.5.1 Giá trị ứng suất tới hạn. sp và sp tƣơng ứng trong cốt thép căng S và S’, chƣa kể đến những tổn hao cần đƣợc chọn với độ sai lệch P sao cho thõa mãn điều kiện : sp ( sp ) sp ( sp ) +P -P Trong đó P tính bằng MPa, đƣợc xác định nhƣ sau :  Trƣờng hợp căng cáp bằng cơ học (dùng kích thủy lực chuyên dụng). P = 0.05 sp  Trong trƣờng hợp không có số liệu về công nghệ chế tạo kết cấu, giá trị sp và sp lấy bằng 700 MPa đối với thép cán nóng, và 550 MPa với thép tăng cƣờng độ bằng gia nhiệt.  Đối với thép sợi bị uốn, ứng suất sp và sp không vƣợt quá 0.85 . 1.3.5.2 Các tổn hao ứng suất trong cốt thép căng Theo tiêu chuẩn hiện hành có 11 loại tổn hao ứng suất với ký hiệu từ 1 đến 11 . Trong công nghệ ứng lực trƣớc căng sau, ta cần xét đến các tổn hao sau: a. Tổn hao do chùng ứng suất trong cốt căng ch Loại tổn hao này xuất hiện trên cả 2 phƣơng pháp căng trên bệ hay căng trên bê tông đƣợc tính toán theo công thức :  Đới với cốt thép sợi : sp ch sp Rs. ser  Đối với cốt thép thanh : ch sp – Ở đây, sp đƣợc lấy không kể đến tổn hao ứng suất. Nếu giá trị hao tổn tính đƣợc mang giá trị “ -” thì lấy bằng 0 ( MPa ). 14 b. Tổn hao ứng suất do biến dạng neo đặt ở thiết bị căng neo (neo công tác ), do ép sát các tấm thép đệm, do ép cục bộ các đầu neo: neo Trong đó :  – Biến dạng của êcu hay các bản đệm giữa các neo và bê tông, lấy bằng 1 mm ;  – Biến dạng của neo hình côn, êcu lấy bằng 1 mm ;  – Chiều dài cốt thép căng (một sợi ) hoặc cấu kiện, mm. – Mô đung đàn hồi của cốt căng. ( MPa)  c. Tổn hao do ma sát của cốt thép với rãnh hay bề mặt bê tông ms ms sp Trong đó :    – cơ số lôgarit tự nhiên; , – hệ số xác định theo bảng 3.2 – chiều dài của cốt thép tính từ thiết bị căng đến tiết diện tính toán (m), hình 1.14  – tổng góc chuyển hƣớng của trục cốt thép, radian, khi có nhiều góc chuyển hƣớng cốt thép, góc lấy bằng tổng các góc này.  sp đƣợc lấy không kể đến tổn hao ứng suất. Bảng 1.2: Các hệ số , để tính tổn hao ứng suất. Đặc tính kết cấu Cốt thép kéo căng Hệ số (1/m) Cốt thép kéo căng - Bó sợi thép 0.0033-0.0049 trong ống thép gợn - Cốt thép xoắn 0.0016-0.0066 sóng - Thanh thép 0.0003-0.0020 Cốt thép kéo căng - Bó sợi thép 0.0033-0.0066 trong vỏ bọc bằng chất - Cốt thép xoắn 0.0033-0.0066 dẻo Cốt thép kéo căng - Bó sợi thép 0.0015 trong vỏ bọc bằng chất - Cốt thép xoắn 0.0010-0.0066 dẻo có bôi trơn Hệ số (1/rad) 0.15-0.25 0.15-0.25 0.08-0.30 0.05-0.15 0.05-0.15 0.05-0.15 0.05-0.15 15 Hình 1.12: Chiều dài của cốt thép tính từ thiết bị căng đến tiết diện tính toán. d. Tổn hao do co ngót của bê tông Bảng 1.3: Tổn hao ứng suất do co ngót bê tông Trị số MPa ứng với Loại và mác bê Trƣờng hợp căng trên bệ Trƣờng hợp căng tông Bê tông khô cứng Bê tông đƣợc trên bê tông tự nhiên dƣỡng hộ nhiệt Bê tông nặng B35 và thấp hơn 40 35 30 B40 50 40 35 B45 và lớn hơn 60 50 40 e. Tổn hao do từ biến của bê tông xảy ra trong quá trình chịu nén lâu dài, Phụ thuộc vào cấp ứng suất trong cốt thép căng và đƣợc xác định nhƣ sau cho 2 phƣơng pháp căng cốt thép: Trong đó: ố 16 f. Tổn hao do ép cục bộ bề mặt bê tông. Đối với kết cấu dạng trụ tròn có đƣờng kính đến 3m, ép cục bộ bề mặt bê tông do cốt thép đai dạng xoắn hay vòng tròn làm bê tông bị biến dạng theo phƣơng bán kính gây ra tổn hao ứng suất trƣớc. Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 đƣa ra công thức tính tổn hao ứng suất trƣớc do biến dạng ép mặt của bê tông nhƣ sau: Trong đó: – đƣờng kính ngoài của kết cấu (cm). Đối với kết cấu có đƣờng kính lớn hơn 3m, tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 cho phép bỏ qua biến dạng do ép mặt của bê tông. g. Tổn hao ứng suất do biến dạng mối nối. Trƣờng hợp kết cấu đƣợc lắp ghép từ các khối và đƣợc ép lại với nhau bằng ứng suất trƣớc, tổn hao ứng suất trƣớc do biến dạng ép các mỗi nối đƣợc tính toán theo chỉ dẫn TCXDVN 356 :2005 nhƣ sau : Trong đó:  – số lƣợng khe nối giữa các cấu kiện, kết cấu và thiết bị khác theo chiều dài cốt căng  – biến dạng ép sát tại mỗi khe: - Với khe đƣợc nhồi bê tông, lấy - Với khe ghép trực tiếp, lấy  – chiều dài cốt căng (mm). f. Tổng tổn hao ứng suất trong bê tông ứng lực trƣớc. Ban đâu đặt một lực căng F, sau khi xuất hiện các thành phần tổn hao ở trên, còn lại lực Fe : Lực căng hiệu quả ( Fe < F ) Các tổn hao ứng suất đƣợc chia thành 2 nhóm:  Nhóm tổn hao xảy ra trong quá trình chế tạo cấu kiện cũng nhƣ khi căng cốt thép:  Nhóm tổn hao xảy ra khi kết thúc ép bê tông : Đối với căng trƣớc : Đối với căng sau : 17 Trong tính toán, tổng tổn hao ứng suất không đƣợc lấy nhỏ hơn 100MPa Trị số ứng suất trƣớc trong cốt thép căng  SP và trong cốt thép thƣờng  S đƣợc xác định tùy theo giai đoạn tính toán có kể đến các tổn hao ứng suất tƣơng ứng.  Với ứng suất trong cốt thép căng :  Ở giai đoạn nén bê tông kể đến tổn hao  11 ;  Ở giai đoạn sử dụng thì kể đến tổn hao  11 và  12 ;  Với ứng suất trong cốt thép thƣờng :  Ở giai đoạn nén bê tông kể đến tổn hao  tb ;  Ở giai đoạn sử dụng thì kể đến tổn hao  tbn   co   tb 1.4 Biện pháp thi công sàn dự ứng lực (Nguyễn Nhƣ Lanh, Nguyễn Phi Hùng, 2012). Phƣơng pháp thi công này mô tả quy trình thi công bê tông dự ứng lực căng sau của công ty NAMCONG POST-TENSIONING bao gồm lắp đặt đƣờng cáp, kéo căng cáp và bơm vữa cho đƣờng cáp. ( Xem chi tiết tại phụ lục 1B). 1.5 Kết luận. Kết cấu bê tông dự ứng lực là một dạng kết cấu đặc biệt trong kết cấu bê tông cốt thép đã và đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam, công nghệ ứng lực trƣớc trong xây dựng nhà ở cao tầng vẫn còn hạn chế, ít nhà thầu có khả năng thi công đƣợc công nghệ này. Trong công tác thiết kế, thi công công nghệ ứng lực trƣớc cũng đòi hỏi phải tuân thủ : ngoài những quy định cơ bản đối với kết cấu bê tông, cần phải tuân thủ theo những chỉ dẫn riêng của từng tiêu chuẩn hiện hành trong nƣớc và ngoài nƣớc. Trong đề tài này, sử dụng công nghệ ứng lực trƣớc căng sau cho mô hình sàn phẳng không dầm để tạo mô hình tính toán và thiết kế. 18 CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHUNG KHÔNG GIAN SÀN KHÔNG DẦM 2.1 Mô hình khung không gian sàn không dầm, không dự ứng lực 2.1.1 Tổng quan về công trình - Công trình đƣợc xây dựng tại Thành Phố Biên Hòa, dạng địa hình IA. - Quy mô 10 tầng, chiều cao mỗi tầng 3m. - Công trình sử dụng kết cấu bê tông cốt thép đổ toàn khối, kết cấu sàn là sàn phẳng, không dầm và không có dự ứng lực. Hình 2.1: Kiến trúc mô hình. 19 Hình 2.2: Mặt bằng bố trí lƣới cột Hình 2.3: Mặt đứng mô hình 20 2.1.2 Các bƣớc xây dựng mô hình không gian sàn không dầm, không dự ứng lực 2.1.2.1 Chọn vật liệu bê tông Bê tông sử dụng cho kết cấu có cấp độ bền B30 với các chỉ tiêu nhƣ sau:  Khối lƣợng riêng:  = 25kN/m3.  Cƣờng độ tính toán: Rb = 17 MPa.  Cƣờng độ chịu kéo tính toán : Rbt = 1.2MPa.  Mô đun đàn hồi: Eb = 32.5x103 MPa. 2.1.2.1 Chọn sơ bộ kích thƣớc tiết diện cấu kiện a. Tiết diện cột Mô hình sàn không dầm, cột nhận lực dọc trực tiếp từ sàn theo diện chịu tải. Cách tính và chọn sơ bộ tiết diện cột xem phụ lục 2A mục 1. Tiết diện cột đƣợc chọn nhƣ bảng sau: Bảng 2.1 : Chọn tiết diện cột Tầng Cột F(m2) N(Ton) A(m2) Trệt A1 12.96 155.5 0.11 800 x 600 0.49 đến C1 25.92 311 0.22 800 x 600 0.49 Mái C3 52.84 634.1 0.45 800 x 600 0.49 Chọn tiết diện(mm) Atd(m2) - Để thuận tiện cho quá trình lập mô hình tính toán , tiết diện cột đồng nhất từ dƣới lên trên ac  bc  0.6m  0.8m b. Chiều dày bản sàn Chọn sơ bộ chiều dày bản chọn sơ bộ theo điều kiện chọc thủng sàn không dầm. Cách tính toán có thể xem ở phụ lục 2A mục 2. Chọn sàn có bề dày hs = 25 ( cm) thỏa điều kiện chọc thủng. c. Sơ bộ tiết diện dầm biên, đà kiềng Mô hình sàn phẳng không dầm, tuy nhiên ở phần ngoài của công trình là tƣờng xây kín nên để đảm bảo điều kiện làm việc của sàn phía bên trong, ta bố trí dầm biên bao quanh tất cả các nhịp cột bên ngoài cùng của mô hình.