Nghiên cứu ứng suất phần tử khối và độ võng các loại sàn có lõi rỗng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NĂM 2019 NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT TRONG SÀN PHẲNG LÕI RỖNG, ĐƯA RA CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN Mã số: 109-2019/KHXD Chủ nhiệm đề tài: Ths Hoàng Đức Thắng Tham gia: Ths Nguyễn Bá Nam Đơn vị công tác: Bộ môn Cơ sở KTXD Cơng trình Biển & Ven biển, khoa Xây dựng Cơng trình Biển & Dầu Khí Hà Nội, 12/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NĂM 2019 NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT TRONG SÀN PHẲNG LÕI RỖNG, ĐƯA RA CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN Mã số: 109-2019/KHXD Xác nhận Khoa/Phòng Xác nhận Phòng KH&CN Hà Nội, 12/2019 Chủ nhiệm đề tài MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SÀN PHẲNG LÕI RỖNG 1.1 Giới thiệu chung sàn phẳng lõi rỗng 1.2 Cấu tạo chung sàn phẳng lõi rỗng 1.2.1 Sàn phẳng lõi rỗng phương 1.2.2 Sàn phẳng lõi rỗng hai phương 1.3 Các biến thể sàn phẳng lõi rỗng phổ biến Việt Nam 1.3.1 Cơng nghệ sàn bóng (Bubble Deck) 1.3.2 Công nghệ sàn Cobiax 1.3.3 Giải pháp tạo rỗng hộp nhựa (sàn Uboot, Nevo) 1.3.4 Sàn lõi rỗng công nghệ S-VRO 10 1.3.5 Một số giải pháp sàn khác 13 CHƯƠNG TÍNH TỐN ỨNG SUẤT & ĐỘ VÕNG TRONG SÀN PHẲNG LÕI RỖNG 14 2.1 Tính tốn ứng suất độ võng sàn lõi rỗng theo phương pháp giải tích 14 2.1.1 Cơ sở lý thuyết nội lực, ứng suất vật thể 14 2.1.2 Tính tốn ứng suất, biến dạng sàn lõi rõng phương pháp giải tích 15 2.2 Tính tốn ứng suất độ võng sàn lõi rỗng theo phương pháp phần tử hữu hạn 16 2.2.1 Mơ hình dạng tồn khối solid 16 2.2.2 Mơ hình dạng hệ khơng gian phần tử shell 17 2.2.3 Mô hình dạng phần tử 20 2.2.4 Mơ hình dạng quy đổi phẳng quy đổi 20 CHƯƠNG VÍ DỤ TÍNH TỐN VÀ ỨNG DỤNG VÀO BỐ TRÍ THÉP CHO SÀN PHẲNG LÕI RỖNG 22 3.1 Thông số đầu vào: 22 3.2 Ứng suất chuyển vị sàn phẳng lõi rỗng theo mơ hình phần tử solid 23 3.2.1 Ứng suất mơ hình Ansys: 23 3.2.2 Chuyển vị mơ hình Ansys: 26 3.3 Ứng suất chuyển vị sàn phẳng lõi rỗng theo mơ hình phần tử Shell 27 3.3.1 Ứng suất phần tử shell mơ hình Etabs: 27 3.3.2 Chuyển vị mơ hình etabs: 29 3.4 Ứng suất chuyển vị sàn phẳng lõi rỗng mô hình phẳng 31 3.4.1 Ứng suất theo mơ hình bẳn phẳng etabs 31 3.4.2 Chuyển vị mơ hình etabs 34 3.5 Ứng suất chuyển vị sàn rỗng theo mô hình phần frame 34 3.6 Tổng hợp kết ứng suất chuyển vị sàn rỗng 37 3.7 Ứng dụng bố trí thép cho sàn rỗng so sánh với hệ sàn truyền thống 38 3.7.1 Ứng dụng tính tốn cốt thép cho sàn rỗng sàn truyền thống 38 3.7.2 So sánh hiệu kinh tế sàn rỗng sàn truyền thống 39 3.8 Ví dụ ứng dụng cơng trình thực tế Nhà máy Vinsmart – Hịa Lạc (Sử dụng công nghệ sàn rỗng S-VRO) 41 3.8.1 Thông số đầu vào (khu dây truyền sản xuất sử dụng sàn lõi rỗng) 41 3.8.2 Kết tính tốn 41 KẾT LUẬN 43 KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 Phụ lục 45 Phụ lục 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sàn phẳng có kết cấu đơn giản, thi công nhanh, không gian kiến trúc rộng rãi Hình 1.2 Cấu tạo sàn phẳng lõi rỗng xốp Hình 1.3 Sàn phẳng lõi rỗng sử dụng hộp xốp S-VRO tạo rỗng Việt Nam Hình 1.4 Sàn phương S-VRO, cấu tạo lõi rỗng khối trụ xốp dài Hình 1.5 Sàn hai phương lõi xốp, cấu tạo lõi rỗng khối xốp hộp Hình 1.6 Cấu tạo sàn bóng Hình 1.7 Sơ đồ ứng suất sàn bóng Hình 1.8 Cấu tạo hệ sườn sàn bóng Hình 1.9 Sàn lõi rỗng Cobiax Hình 1.10 Lắp đặt khối rỗng Cobiax thi công đổ bê tông Hình 1.11 Sàn lõi rỗng cơng nghệ Uboot Hình 1.12 Mặt đáy bê tơng khơng đồng cơng nghệ sàn uboot 10 Hình 1.13 Sàn lõi rỗng công nghệ S-VRO 11 Hình 1.14 Mặt bê tông sườn đồng công nghệ sàn S-VRO 12 Hình 1.15 Cấu tạo EVG 3D 13 Hình 1.16 Cấu tạo 3D cơng ty M2 13 Hình 2.1 Nội lực phân bố mặt cắt vật thể có ngoại lực F1, F2 14 Hình 2.2 Phân tố lập phương tách từ vật thể 14 Hình 2.3 Sàn phẳng lõi rỗng sử dụng hộp xốp làm cốp pha tạo rỗng 15 Hình 2.4 Mặt cắt ngang dầm chữ I chịu uốn ngang phẳng 15 Hình 2.5 Mơ hình tổng thể sàn rỗng ansys 16 Hình 2.6 Mặt cắt sàn rỗng mơ hình phần tử solid Ansys 17 Hình 2.7 Mơ hình sàn rỗng phần tử shell etabs 17 Hình 2.8 Mơ hình sàn phẳng lõi rỗng thực tế 18 Hình 2.9 Mơ hình quy đổi tương đương theo phần tử shell 18 Hình 2.10 Quy đổi nấm đầu cột 19 Hình 2.11 Mơ hình quy đổi tương đương dạng etabs 20 Hình 2.12 Mơ hình quy đổi tương đương dạng phẳng etabs 20 Hình 2.13 Mơ hình tính tốn quy đổi tương đương sàn lõi rỗng sang phẳng giữ nguyên độ cứng sàn 21 Hình 3.1 Ứng suất S11 theo phương X mặt sàn 23 Hình 3.2 Ứng suất S22 theo phương Y mặt sàn 23 Hình 3.3 Ứng suất S11 theo phương X mặt sàn 23 Hình 3.4 Ứng suất S22 theo phương Y mặt sàn 24 Hình 3.5 Ứng suất S11 sườn 24 Hình 3.6 Ứng suất S22 sườn 24 Hình 3.7 Chuyển vị theo phương Z sàn lõi rỗng 26 Hình 3.8 Ứng suất S22 theo phương 1-1 phần tử shell 27 Hình 3.9 Ứng suất S11 theo phương 2-2 phần tử shell 27 Hình 3.10 Các thành phần ứng suất phần tử shell etabs 27 Hình 3.11 Ứng suất S11 lớp sàn (Story 1-1) 28 Hình 3.12 Ứng suất S22 lớp sàn (Story 1-1) 28 Hình 3.13 Ứng suất S11 lớp sàn trên(Story 1-2) 28 Hình 3.14 Ứng suất S11 lớp sàn trên(Story 1-2) 29 Hình 3.15 Ứng suất S11 sườn 29 Hình 3.16 Ứng suất S22 sườn 29 Hình 3.17 Chuyển vị theo phương Z sàn lõi rỗng theo mơ hình shell 29 Hình 3.18 Các thành phần nội lực phần tử shell etabs 31 Hình 3.19 Moment M11 sàn rỗng quy đổi 32 Hình 3.20 Moment M22 sàn rỗng quy đổi 32 Hình 3.21 Lực cắt V13 sàn rỗng quy đổi 32 Hình 3.22 Lực cắt V23 sàn rỗng quy đổi giữ nguyên độ cứng sàn 32 Hình 3.23 Chuyển vị theo phương Z sàn lõi rỗng theo mơ hình shell 34 Hình 3.24 Các thành phần nội lực phần tử frame etabs 34 Hình 3.25 Moment 3-3 phần tử khu sàn rỗng 34 Hình 3.26 Lực cắt shear 2-2 phần tử khu sàn rỗng 35 Hình 3.27 Moment khu sàn nấm đặc đầu cột 35 Hình 3.28 Lực cắt khu sàn nấm đầu cột 35 Hình 3.29 So sánh ứng suất sàn rỗng theo mơ hình khác 37 Hình 3.30 So sánh chuyển vị sàn rỗng theo mơ hình 37 Hình 3.31 Vị trí vết nứt khu vực thử tải sàn tầng trục Y3Y4-X19X20 41 Hình 3.32 Sơ đồ bố trí hệ thống đồng hồ đo chuyển vị sàn tầng 42 Hình 3.33 Thiết bị đo chuyển vị điện tử kết nối máy tính 52 Hình 3.34 Chất tải 50% 52 Hình 3.35 Chất tải 100% 52 Hình 3.36 Quan sát kết cấu đo vết nứt trước sau thử tải 52 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Ứng suất mặt sàn rỗng nhịp 25 Bảng 3.2 Ứng suất mặt sàn rỗng gối 25 Bảng 3.3 Ứng suất cắt sàn rỗng 26 Bảng 3.4 Ứng suất mặt sàn rỗng nhịp 30 Bảng 3.5 Ứng suất mặt sàn rỗng gối 30 Bảng 3.6 Ứng suất cắt sàn rỗng 31 Bảng 3.7 Ứng suất sàn rỗng nhịp 33 Bảng 3.8 Ứng suất sàn rỗng gối 33 Bảng 3.9 Ứng suất cắt sàn rỗng 33 Bảng 3.10 Ứng suất sàn rỗng nhịp 36 Bảng 3.11 Ứng suất sàn rỗng gối 36 Bảng 3.12 Ứng suất cắt sàn rỗng 36 Bảng 3.13 Tính tốn bố trí cốt thép sàn rỗng vị trí nhịp 38 Bảng 3.14 Tính tốn bố trí cốt thép sàn rỗng vị trí gối 38 Bảng 3.15 Tính tốn bố trí cốt thép sàn truyền thống 39 Bảng 3.16 Tính toán nội lực dầm phương án sàn truyền thống 39 Bảng 3.17 Bảng so sánh khối lượng bê tông cho 1m2 sàn xây dựng 39 Bảng 3.18 Bảng so sánh khối lượng cốp pha cho 1m2 sàn xây dựng 40 Bảng 3.19 Bảng so sánh khối lượng cốt thép cho 1m2 sàn xây dựng 40 Bảng 3.20 Vết nứt theo tính tốn thử tải sàn lõi rỗng 42 Bảng 3.21 Chuyển vị theo tính tốn thử tải sàn lõi rỗng 42 PHẦN MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Sàn phẳng lõi rỗng giải pháp công nghệ phổ biến áp dụng rộng rãi vào cơng trình xây dựng dân dụng Việt Nam Thế giới Sàn lõi rỗng có cấu tạo kết cấu khơng gian 3D với lõi rỗng chen sàn choán chỗ phần bê tơng vùng trung hịa làm giảm lượng sàn giữ nguyên độ cứng Các ưu điểm bật kể đến sàn lõi rỗng khả vượt nhịp lớn, tăng khả âm, cách nhiệt … giúp tiết kiệm lượng, giảm giá thành xây dựng phù hợp với trào lưu xây dựng xanh Thế giới Mặc dù có nhiều ưu điểm so với giải pháp Sàn Dầm truyền thống giải pháp sàn phẳng khác giải pháp cịn gặp khó khăn định để phát triển rộng rãi số lý sau: - Chưa nhiều người hiểu sâu sắc làm việc kết cấu sàn lõi rỗng, nhiều nhà thầu thiết kế, thi công, giám sát chưa đủ chuyên môn kinh nghiệm để đảm bảo chất lượng cơng trình chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn tính tốn tiếng Việt; - Tâm lý ngại áp dụng người sử dụng nước Việc đưa giải pháp tính tốn ứng suất sàn phẳng lõi rỗng giúp cho người kỹ sư có thêm lựa chọn phù hợp áp dụng tính tốn thiết kế cơng trình sàn phẳng vượt nhịp đảm bảo chất lượng cho cơng trình Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu đề tài - Thu thập liệu biến thể phổ biến sàn phẳng lõi rỗng Việt Nam - Đưa phương pháp tính tốn ứng suất sàn phẳng lõi rỗng để ứng dụng vào tính tốn thiết kế cơng trình - Xác định phản ứng kết cấu sàn lõi rỗng theo phương pháp nêu qua ví dụ cụ thể Từ nhận xét so sánh ưu nhược điểm phương pháp Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu sàn phẳng lõi rỗng Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu ứng suất sàn phẳng lõi rỗng chịu tải trọng thẳng đứng vng góc với mặt sàn - Nghiên cứu toán uốn sàn phẳng lõi rỗng mặt phẳng - Tính tốn ứng suất, chuyển vị theo phương đứng sàn phẳng lõi rỗng theo phương pháp phần tử hữu hạn (sử dụng phần mềm Etabs Ansys) - So sánh ưu điểm sàn rỗng với sàn truyền thống sử dụng phương pháp tính tốn ứng suất Phương pháp nghiên cứu - Đưa mơ hình phần tử hữu hạn tương đương để thuận tiện cho việc khảo sát phản ứng kết cấu sàn phẳng lõi rỗng so sánh qua ví dụ cụ thể - So sánh tính tốn thiết kế với thực tế thử tải cơng trình sử dụng sàn lõi rỗng đưa vào khai thác CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SÀN PHẲNG LÕI RỖNG 1.1 Giới thiệu chung sàn phẳng lõi rỗng Giải pháp kết cấu cho sàn nhà vấn đề vơ quan trọng kết cấu cơng trình, định đến giá thành, tiến độ xây dựng chất lượng sử dụng tịa nhà Có hai giải pháp kết cấu sàn sử dụng phổ biến cho cơng trình dân dụng Sàn dầm Sàn phẳng Sàn dầm có cấu trúc hệ dầm cao đỡ sàn – hệ kết cấu quen thuộc nên dễ thiết kế thi cơng Sàn dầm có nhược điểm hệ dầm cao làm không gian kiến trúc, khó khăn cho thi cơng cốp pha, M&E ảnh hưởng đến tiến độ thi cơng cơng trình Sàn phẳng hệ kết cấu sàn chịu lực đem lại không gian phẳng đẹp, khắc phục nhược điểm sàn dầm giúp tiết kiệm thời gian thi công Tuy nhiên, để vượt nhịp lớn, sàn phẳng cần hạ nấm cao đầu côt, sử dụng kết hợp cáp việc làm tăng chi phí xây dựng giảm tiến độ thi cơng xây dựng cơng trình Để khắc phục nhược điểm sàn phẳng thông thường vượt nhịp, người ta nghiên cứu ứng dụng rộng rãi cơng nghệ sàn phẳng lõi rỗng (Hình 1.1) Hình 1.1 Sàn phẳng có kết cấu đơn giản, thi công nhanh, không gian kiến trúc rộng rãi Sàn phẳng lõi rỗng sàn bê tơng cốt thép có lõi rỗng dạng hộp, cầu, hình chóp cụt sử dụng nhằm mục đích loại bỏ phần bê tơng vùng trung hịa tham gia chịu lực giúp giảm trọng lượng sàn Các khối tạo rỗng định vị để sau đổ bê tông tạo thành hệ sàn sườn làm việc phương hai phương, làm rỗng sàn đến 50% thể tích sàn giúp giảm đáng kể trọng lượng sàn so với sàn phẳng thông thường đồng thời khối rỗng bên sàn đem lại công ưu việt cách âm, cách nhiệt tốt cho cơng trình 3.7 Ứng dụng bố trí thép cho sàn rỗng so sánh với hệ sàn truyền thống 3.7.1 Ứng dụng tính tốn cốt thép cho sàn rỗng sàn truyền thống Bảng 3.13 Tính tốn bố trí cốt thép sàn rỗng vị trí nhịp Chiều dài nhịp (m) 10 11 12 Vị trí tt Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Tổ hợp TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 S22 sàn (kg/cm2) S11 top 26.9 19.5 30.8 22.2 37.7 27.5 36.7 26.8 39.5 28.9 46.5 34.2 48.3 35.4 S11 bot 50.6 36.3 54.8 39.2 60.9 45.2 59.8 43.3 61.4 44.7 65.4 48.2 69.3 51.3 S11 sườn (kg/cm2) S22 top -38.7 -22.3 -44.5 -24.5 -51.5 -29.8 -49.5 -28.7 -55.5 -29.3 -61.7 -35.3 -64.0 -36.4 S22 bot 37.7 20.6 43.5 22.6 49.5 28.8 48.8 27.5 49.1 30.5 56.9 33.9 59.8 34.5 Thép S tính tính tốn tốn (kg) (cm2) 12255 8523 15027 10313 17574 13438 18843 13147 19705 14193 22463 15998 25562 18069 3.36 2.33 4.12 2.83 4.81 3.68 5.16 3.60 5.40 3.89 6.15 4.38 7.00 4.95 Bố trí thép (cm2) 6               Tổng thép thiết kế (cm2) 10 10 10 10 12 12 12 12 12 12 12 12 14 14 4.71 3.14 5.50 3.93 6.78 4.52 6.78 4.52 6.78 4.52 7.91 5.65 9.23 6.15 Bảng 3.14 Tính tốn bố trí cốt thép sàn rỗng vị trí gối Chiều dài nhịp (m) Vị trí tt Trục 1-B Trục 2-B 10 11 12 Tổ hợp S22 sàn (kg/cm2) S11 sườn (kg/cm2) S tính tốn (kg) TH1 TH1 S11 top 52.5 -4.1 S11 bot 24.3 -4.7 S22 top 48.2 4.0 S22 bot -50.1 15823 -3.7 -1025 Trục 1-B TH1 56.9 28.4 54.2 -52.6 20250 Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B Trục 1-B Trục 2-B TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 TH1 -4.5 59.3 -5.2 56.3 -4.9 65.4 -5.5 78.7 -5.5 76.6 -5.5 -4.8 33.3 -5.3 31.3 -4.8 42.6 -4.7 52.6 -5.4 52.1 -5.6 5.2 55.3 5.5 54.2 4.9 60.4 5.9 75.4 5.6 75.6 5.6 -4.7 -57.2 -5.2 -56.3 -4.7 -62.2 -5.1 -77.4 -5.3 -76.3 -5.3 38 Thép tính Bố trí thép tốn (cm2) (cm2) 4.34 Tổng thép thiết kế (cm2)  12  5.5  14 5.65 0.95 -1116  5.5 23223 6.36  16 -1246  5.5 24737 6.78  16 -1243  5.5 31431 8.61  18 -1194  5.5 41182 11.28  20 -1327  5.5 44868 12.29  20 -1451  5.5 0.95 8.04 0.95 10.05 0.95 12.72 0.95 15.70 0.95 15.70 0.95 5.55 7.69 Bảng 3.15 Tính tốn bố trí cốt thép sàn truyền thống Chiều dài nhịp (m) Vị trí M Mo ho men (cm) (Tm) αm ζ Fa tính tốn (cm2) Bố trí thép Fa thiết kế (cm2) Bụng M+ 0.45 8.50 0.048 0.975 1.49  a 200 2.51 0.42 8.50 0.045 0.977 1.39  a 200 2.51 Bụng M+ 0.47 8.50 0.050 0.974 1.55  a 200 2.51 0.44 8.50 0.047 0.976 1.45  a 200 2.51 Bụng M+ 0.52 8.50 0.055 0.972 1.73  a 200 2.51 0.49 8.50 0.052 0.973 1.62  a 200 2.51 Bụng M+ 0.65 8.50 0.069 0.964 2.17  a 200 2.51 0.45 8.50 0.048 0.975 1.49  a 200 2.51 Bụng M+ 0.67 8.50 0.071 0.963 2.24  a 200 2.51 0.48 8.50 0.051 0.974 1.59  a 200 2.51 Bụng M+ 0.55 8.50 0.059 0.970 1.83  a 200 2.51 0.47 8.50 0.050 0.974 1.55  a 200 2.51 Bụng M+ 0.57 8.50 0.061 0.969 1.90  a 200 2.51 0.50 8.50 0.053 0.973 1.66  a 200 2.51 Gối M- Gối M- Gối M- Gối M- 10 Gối M- 11 Gối M- 12 Gối M- Bảng 3.16 Tính toán nội lực dầm phương án sàn truyền thống Nhịp (m) Dầm Dầm phụ 10 11 12 M+ 7.74 9.961 13.59 18.45 25.39 38.32 52.99 M- 3.14 4.294 8.65 15.33 18.32 26.32 36.82 M+ 4.51 6.997 10.92 12.32 14.63 19.96 29.48 M- 1.12 1.21 1.28 1.36 2.25 2.98 3.7 3.7.2 So sánh hiệu kinh tế sàn rỗng sàn truyền thống Các tiêu so sánh: Cùng mức nhịp sàn, chịu tải trọng tương đương, có chuyển vị, độ võng sàn tương đương nhau: Khối lượng bê tông, cốp thép, cốp pha Bảng 3.17 Bảng so sánh khối lượng bê tông cho 1m2 sàn xây dựng Nhịp Sàn Rỗng Sàn BTCT 0.17 0.20 Khối lượng bê tông 0.20 0.21 0.24 0.22 0.25 0.28 39 10 0.25 0.32 11 0.26 0.35 12 0.29 0.39 Bảng 3.18 Bảng so sánh khối lượng cốp pha cho 1m2 sàn xây dựng Nhịp Sàn Rỗng Sàn BTCT Diện tích cốp pha cho 1m2 (m2) 10 1.17 1.17 1.16 1.16 1.16 1.93 2.16 2.29 2.31 2.33 11 1.15 2.45 12 1.15 2.47 Bảng 3.19 Bảng so sánh khối lượng cốt thép cho 1m2 sàn xây dựng Nhịp Sàn Rỗng Sàn BTCT 19.83 23.54 Khối lượng thép (kg/m2) 10 23.48 25.61 29.50 36.41 29.76 35.57 40.55 47.00 11 39.63 50.92 12 42.72 56.56 Nhận xét: Từ kết tính tốn trên, ta nhận thấy khối lượng bê tông, cốt thép, cốp pha sàn rỗng nhịp nhỏ 8m chênh lệch với sàn thường không nhiều (từ 2-5%), bắt dầu từ nhịp 8m trở chênh lệch đáng kể (từ 15-30%) 40 3.8 Ví dụ ứng dụng cơng trình thực tế Nhà máy Vinsmart – Hịa Lạc (Sử dụng cơng nghệ sàn rỗng S-VRO) 3.8.1 Thông số đầu vào (khu dây truyền sản xuất sử dụng sàn lõi rỗng) - Quy mơ cơng trình: sàn rỗng ~80000m2 bước, nhịp cột 12.5mx9m sàn mái thép, cao 20.8m - Vật liệu: Vật liệu - - Cường độ Cường độ kéo (Mpa) nén (Mpa) Bê tông B25 1.05 14.5 Thép CB300V 280 280 Thép CB500V 420 420 Tải trọng tác dụng (khu xưởng sản xuất): Cường dộ cắt (Mpa) 225 420 Tĩnh tải (kg/m2) 55 Hoạt tải (kg/m2) 1500 E (Mpa) 30000 210000 190000 Kết thử tải cho vết nứt sàn chuyển vị để so sánh với vết nứt chuyển vị cho phép 3.8.2 Kết tính tốn Phương án kết cấu cơng trình sử dụng sàn lõi rỗng S-VRO dày 500, lõi xốp dày 350, nấm biên cao 900, nấm cao 750 Trong tính toán thiết kế sử dụng phương pháp phẳng quy đổi cho vùng sàn sử dụng lõi rỗng xốp Vị trí tính tốn tương ứng với thử tải [4]: Hình 3.31 Vị trí vết nứt khu vực thử tải sàn tầng trục Y3Y4-X19X20 41 Hình 3.32 Sơ đồ bố trí hệ thống đồng hồ đo chuyển vị sàn tầng Bảng 3.20 Vết nứt theo tính tốn thử tải sàn lõi rỗng Vị trí 14 23 18 Phương Hs (cm) S22 bot (kg/cm2) a (cm) M2 M2 M1 M1 44.69 44.69 44.69 44.69 38.13 42.70 67.31 70.57 3.8 3.8 2.5 2.5 Fa tính acr1 tốn (mm) (cm2) Đặt thép theo thiết kế  12  12  12  12 a a a a 200 200 200 200 + + + +  16  16  16  16 a a a a 400 200 200 100 4.86 7.78 6.64 7.83 0.229 0.230 0.189 0.101 Bảng 3.21 Chuyển vị theo tính tốn thử tải sàn lõi rỗng Vị trí Độ Võng thiết kế (mm) Độ Võng thử tải (mm) Vị trí Độ Võng thiết kế (mm) Độ Võng thử tải (mm) V1 6.912 1.98 V6 0.36 0.27 V2 V3 V4 V5 4.249 7.553 4.305 7.239 3.41 6.1 3.31 5.57 V7 V8 V9 0.17 5.95 5.91 0.12 4.33 0.74 * Vị trí V1, V9 nằm ranh giới thử tải Nhận xét: Với phương pháp mơ hình dạng phẳng quy đổi, kết vết nứt độ võng thiết kế so với thực tế đo đạt nhỏ từ 15% với phương nhịp 9m 20% với phương nhịp 12.5m => Phù hơp với kết đề tài nghiên cứu 42 acr thử tải 0.200 0.200 0.150 0.080 KẾT LUẬN Giải pháp kết cấu sàn lõi rỗng mang lại nhiều lợi ích kinh tế thẩm mỹ so với sàn bê tông cốt thép truyền thống (từ 10-20%), đặc biệt kết hợp lựa chọn phương pháp tính tốn phù hợp làm tăng thêm hiệu công nghệ sàn rỗng lên nhiều, giảm thiểu sai số thiết kế từ đảm bảo chất lượng tuổi thọ cho cơng trình mà khơng gây lẵng phí Nhận xét ưu nhược điểm mơ hình tính: - Phương pháp mơ hình dạng solid Ưu điểm: Là dạng mơ hình mơ xác phản ứng kết cấu sàn rỗng so với thực tế Nhược điểm: Tốc độ cơng cụ hỗ trợ mơ hình cịn hạn chế, khả mơ hình tính cơng trình quy mơ lớn khó khăn tốn thời gian Mơ hình thích hợp cho nghiên cứu tính tốn mơ chi tiết nhỏ hoạt động độc lập - Phương pháp mơ hình dạng Shell Ưu điểm: Là dạng mơ hình mơ gần sát với dạng solid, ứng dụng mơ hình dễ dàng Nhược điểm: Mơ hình cịn nặng, thích hợp cho cơng trình dân dụng có quy mơ nhỏ để nghiên cứu tính tốn thử nghiệm - Phương pháp mơ hình dạng Frame, Bản phẳng (slabs) Ưu điểm: Là dạng mơ hình quen thuộc, dễ làm, tốc độ mơ hình nhanh, sử dụng cho cơng trình có quy mơ lớn Nhược điểm: Cho sai số lớn dạng mô hình, ứng suất phải tính tốn phương pháp giải tích thơng qua nơi lực KIẾN NGHỊ Các mơ hình tính tốn đề tài dễ dàng tính tốn ứng suất chuyển vị sàn rỗng Tuy nhiên, xuất sai số định phương pháp nhịp nhỏ 6-8m kết ứng suất chuyển vị có độ sai số nhỏ từ 1-5%, từ 9m bắt đầu xuất sai số nhiều phương pháp mơ hình frame mơ hình dạng phẳng quy đổi (từ 5-15%) Các kỹ sư tính tốn ứng suất, chuyển vị sàn lõi rỗng lưu ý kể đến sai số mà tác giả nêu 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO TCVN 5574-2018, Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép TCVN 2737-1995, Tải trọng tác động – tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9344-2012, Kết cấu bê tông cốt thép – Đánh giá độ bền phận kết cấu chịu uốn cơng trình phương pháp thí nghiệm chất tải tĩnh IBST (09/2019) Báo cáo kết thử tải sàn BTCT phương pháp chất tải tĩnh, cơng trình Nhà máy sản xuất thiết bị đầu cuối thơng minh Hồng Đức Thắng (2013), Nghiên cứu sản xuất ứng dụng 3D-VRO lắp ghép bán lắp ghép vào thi cơng cá cơng trình ngồi hải đảo, đề tài khoa học công nghệ cấp trường trọng điểm, mã số 119-2012/KHXD-TĐ Mai Hồng Quân, Hồng Đức Thắng, Ứng dụng cơng nghệ sàn bê tơng phẳng lõi rỗng S-VRO cho cơng trình xây dựng Việt Nam Đinh Bá Trụ, Hướng dẫn sử dụng Ansys, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội, 2000 Etabs 9.7.4, Analysis Reference Manual, Computers and Structures Inc., Berkeley, California Website Công nghệ sàn VRO: http://vro.vn/ 10 Website Công nghệ sàn Uboot, Nevo: http://nevovietnam.com/ 44 PHỤ LỤC Kết đo chuyển vị, vết nứt 45 46 47 48 49 50 PHỤ LỤC Hình ảnh q trình thí nghiệm 51 Hình 3.33 Thiết bị đo chuyển vị điện tử kết nối máy tính Hình 3.34 Chất tải 50% Hình 3.35 Chất tải 100% Hình 3.36 Quan sát kết cấu đo vết nứt trước sau thử tải 52 ... phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu sàn phẳng lõi rỗng Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu ứng suất sàn phẳng lõi rỗng chịu tải trọng thẳng ? ?ứng vng góc với mặt sàn - Nghiên cứu. .. sàn lõi rỗng 26 3.3 Ứng suất chuyển vị sàn phẳng lõi rỗng theo mơ hình phần tử Shell 3.3.1 Ứng suất phần tử shell mơ hình Etabs: Hình 3.8 Ứng suất S22 theo phương 1-1 phần tử shell Hình 3.9 Ứng. .. Ứng suất mặt sàn rỗng nhịp 25 Bảng 3.2 Ứng suất mặt sàn rỗng gối 25 Bảng 3.3 Ứng suất cắt sàn rỗng 26 Bảng 3.4 Ứng suất mặt sàn rỗng nhịp 30 Bảng 3.5 Ứng suất mặt sàn