CHƯƠNG 7: KIỂM TRA CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA SÀN
Kiểm tra và tính toán sàn trạng thái SLS (service load stage) và ULS (untimate limit stage), tương ứng trạng thái giới hạn II và I của tiêu chuẩn VN.
SLS bao gồm 2 giai đoạn: tại thời điểm kéo cáp (at transfer stage – Initial Service Load) và giai
đoạn sử dụng (at service stage) bao gồm kiểm tra bài toán nứt và võng.
ULS (untimate load stage) bao gồm kiểm tra khả năng chịu uốn, cắt, xoắn, đầu neo, chọc thủng.
7.1 KIỂM TRA NỨT
a. Theo tiêu chuẩn ACI 318 - 2011
Tiêu chuẩn ACI 318 phân thiết kế dự ứng theo 3 loại: Class U (uncracked), Class
T (transition), Class C (cracked).
Kiểm tra ứng suất giai đoạn nén trước - Serviceability Check at Initial Service Load
Kiểm tra ứng suất giai làm việc SLS - Serviceability Checks at Service Load
Ghi chú: bảng ứng suất trên áp dụng cho dầm & bản sàn 1 phương, đối với thiết kế cho sàn 2 phương loại U thì ứng suất kéo 't c f 0.5 f . Trong trường hợp ứng suất kéo không thỏa thì gia cường thêm thép thường như sau:
, trong đó Nc là hiệu ứng suất kéo 
¤ ÁP DỤNG THIẾT KẾ THEO ACI318 - CÔNG TY DỰ ỨNG LỰC VSL
Học viên tham khảo hồ sơ thiết kế Keangnam Landmark, Ha Noi City, VietNam
- Cường độ bê tông thiết kế sau 28 ngày của mẫu lăng trụ: f'c= 35MPa ; modun đàn hồi
E= 4700√f'c = 278000 MPa
- Cường độ tại thời điểm kéo cáp: f'ci= 24 MPa (để đẩy nhanh thời gian thi công).
Câu hỏi: Sử dụng phụ gia nào để thời gian ninh kết sớm hơn?
- Kiểm tra ứng suất tại lúc truyền lực nén – at tranfer
+ Ứng suất nén cho phép: 0.6f'ci= 14.4 MPa
+ Ứng suất kéo cho phép: 0.25√f'ci= 1.22MPa
+ Kiểm tra cho tổ hợp: 1.0DL + 1.0PT-Tranfer
- Kiểm tra ứng suất tại giai đoạn sử dụng – SLS
+ Ứng suất nén cho phép: 0.45f'ci= 15.75MPa
+ Ứng suất nén cho phép: √f'ci= 5.98MPa
+ Kiểm tra cho tổ hợp: 1.0 (DL +SDL) + 1.0LL + 1.0PT-final
Trường hợp không thỏa ứng suất thì bổ sung thêm thường tính theo công thức: 
Câu hỏi: Sàn thiết kế như trên theo loại nào U hay T, C ?
Nhận xét: Thiên về an toàn không xét trường hợp ứng suất nén do tĩnh tải + hoạt tải dài hạn.
Chú ý: Hệ thống công ty VSL, Nam công, VPT…. Sử dụng tổ hợp 0.82PT-Tranfer thay cho PTfinal (để kể đến tổn hao dài hạn).
b. Theo tiêu chuẩn BS 8110 - 97
Tiêu chuẩn BS 8110 – 97 (mục 4.3.4.3 ) chia làm 3 loại:
Kiểm tra ứng suất giai đoạn nén trước - Serviceability Check at Initial Service Load
Ghi chú: SAFE lấy ứng suất nén cho phép ci 0.5fci
Kiểm tra ứng suất giai làm việc SLS - Serviceability Checks at Service Load
Bảng quy định ứng suất kéo cho phép thiết kế loại 3, bảng 4.2 BS 8110
Trường hợp không thỏa ứng suất kéo quy ước thì bổ sung thêm thép thường và ứng suất kéo tăng thêm một lượng tương ứng. Nếu tăng làm lượng thép 1% thì cốt thép tăng lên thành 4 N/mm2 với loại 1 và loại 2; 3 N/mm2 với loại 3. Đối với tỷ lệ phần trăm khác của cốt thép bổ sung ứng suất có thể tăng theo tỷ lệ % nhưng lớn nhất bằng 0.25 fcu .
Hoặc theo TR43 có thể bổ sung diện tích thép tương ứng theo công thức sau:
Ví dụ: thiết kế sàn dự ứng lực với loại 2, fcu = 30 MPa, fcu = 25 MPa
Ví dụ: thiết kế sàn dự ứng lực với loại 3, fcu = 30 MPa
7.2 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG
Độ võng của bê tông ULT phải kể đến hệ số từ biến, nứt (nếu có) làm tăng độ võng.
7.2.1 Theo tiêu chuẩn ACI318 - 2011
Trình tự tính toán độ võng, được tóm tắt như sau:
¤ Bước 1: Tính toán độ võng tức thời do toàn bộ tải trọng gây ra 1 a
- Tổ hợp tải trọng: 1.0D + 1.0L PTfinal
- Độ võng tính theo công thức: 
với:
+ bán kính cong do tổng tải trọng gây ra : 
+ MTL momen của tổng tải trọng
+ Ec modun đàn hồi tức thời của bê tông - Ec= √4700 f'c , mục 8.5.1
+ Ie momen quán tính tiết diện (phụ thuộc vào vết nứt của tiết diện)
Trường hợp tiết diện không nứt Ie=Ig(loại U và T)
Trường hợp tiết diện có nứt (loại C) 
Trong đó: 
là khoảng cách của mép biên chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm tiết diện quy đổi (có kể đến hàm lượng thép).
¤ Cách bước xác định momen quán tính tiết diện quy đổi Ig
Bước 1: Xác định trọng tâm tiết diện quy đổi
Chiều cao vùng bê tông chịu kéo 
Trong đó 
- d là khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép biên chịu nén;
- As là diện tích thép vùng chịu kéo
- b, h là kích thước tiết diện.
Bước 2: Momen quán tính quy đổi với trục đi qua trọng tâm tiết diện
Ghi chú: trong tính toán thực hành cho phép lấy diện tích nguyên của bê tông để tính toán bỏ
qua hàm lượng thép vì sai lệch độ võng là không đáng kể.
¤ Cách bước xác định momen quán tính tiết diện quy đổi Icr
Trong đó: c khoảng cách từ trục trung hòa đến mép bê tông chịu nén, xác định từ giải phương trình sau: 
(phương trình trên được lập cân bằng lực nén trong bê tông và lực kéo trong thép tại giai thời điểm bê tông bị nứt).
¤ Bước 2: Tính độ võng tức thời do tải trọng dài hạn gây ra a2
- Tổ hợp tải trọng: 1.0D + 0.5L + PTfinal
- Độ võng tính theo công thức: 
+ bán kính cong do tải dài hạn gây ra 
+ MPL momen của tải dài hạn gây ra
+ Ec modun đàn hồi tức thời của bê tông
+ Ie momen quán tính tiết diện (phụ thuộc vào vết nứt của tiết diện).
Tương tự bước 1.
¤ Bước 3: Tính độ võng lâu dài do tải trọng dài hạn gây ra a3
- Tổ hợp tải trọng: final 1.0D + 0.5L + PTfinal
- Độ võng tính theo công thức: 
+ bán kính cong do tải dài hạn gây ra 
+ MPL momen của tải dài hạn gây ra
+ E3 modun đàn hồi của bê tông có kể đến hệ số từ biến của bê tông.
+ Ii momen quán tính tiết diện (phụ thuộc vào vết nứt của tiết diện).
, bỏ qua hàm lượng cốt thép chịu nén 
¤ Bước 4: Tính độ võng sau cùng của cấu kiện
Trong đó: l là nhịp cấu kiện, k tra bảng dưới đây:
¤ Bước 5: Kiểm tra độ võng
Tiêu chuẩn quy định kiểm tra độ võng 2 trường hợp sau:
Trường hợp 1: giới hạn độ võng sau khi xây dựng hoặc lắp đặt các cấu kiện tường gạch, hệ thống bao che, kính…(tổng của độ võng dài hạn của tải dài hạn + độ võng tức thời của hoạt tải)
a4 là độ võng trước khi xây các kết cấu bao che bên trên, tổ hợp tải trọng: tranfer 1.0SW + PT-tranfer
Trường hợp 2: giới hạn độ võng tức thời do hoạt tải: 
Tham khảo manual VLS (kiểm tra độ võng sàn loại T)
Độ võng tức thời (t = 0) – at tranfer
Tổng độ võng dài hạn (t = ∞) + độ võng do hoạt tải
Tổng độ võng do hoạt tải
7.2.2 Theo tiêu chuẩn BS 8110 (mục 3.2.1.1)
Trình tự tính toán độ võng, được tóm tắt như sau:
Bước 1: Tính toán độ võng tức thời do toàn bộ tải trọng gây ra a1
- Tổ hợp tải trọng: 1.0D + 1.0L + PT-final
- Độ võng tính theo côngg thức: 
với:
+ bán kính cong do tổng tải trọng gây ra 
+ MTL momen của tổng tải trọng
+ Ec modun đàn hồi tức thời của bê tông
Bước 2: Tính độ võng tức thời do tải trọng dài hạn gây ra a2
- Tổ hợp tải trọng: 
(kho bãi, lưu trữ).
- Độ võng tính theo công thức: 
với:
+ bán kính cong do tải dài hạn gây ra 
+ MPL momen của tải dài hạn gây ra
+ Ec modun đàn hồi tức thời của bê tông
+ Ii momen quán tính tiết diện (phụ thuộc vào vết nứt của tiết diện).
Bước 3: Tính độ võng lâu dài do tải trọng dài hạn gây ra a3
- Tổ hợp tải trọng:
(kho bãi, lưu trữ).
- Độ võng tính theo công thức: 
với:
+ bán kính cong do tải dài hạn gây ra
+ MPL momen của tải dài hạn gây ra
+ E3 modun đàn hồi của bê tông có kể đến hệ số từ biến của bê tông.
là hệ số từ biến của bê tông, ứng với điều kiện VN sau 50 năm lấy 
+ Ii momen quán tính tiết diện (phụ thuộc vào vết nứt của tiết diện).
Bước 4: Tính độ võng dài hạn do co ngót bê tông 
với:
+ bán kính cong do tải dài hạn do sự co ngót bê tông gây ra 
+ 
biến dạng do co ngót tự nhiên, 
tùy thuộc vào hàm lượng thép gia cường và bề mặt tiếp xúc (tra hình 7.2 BS 8110 -2).
+ Ss momen tĩnh của cốt thép so với trọng tâm của tiết diện có vết nứt hoặc tiết diện nguyên (chọn giá trị nào thích hợp).
+ Ii momen quán tính tiết diện (phụ thuộc vào vết nứt của tiết diện).
+ 
, trong đó Es là mô đun đàn hồi của thép, Ec là mô đun đàn hồi bê tông, ø là hệ số từ biến.
Trong thực hành tính toán thường bỏ qua độ võng do co ngót bê tông bằng cách thêm thép gia cường chống co ngót và điều kiện bảo dưỡng bê tông và phụ gia để hạn chế co ngót
Bước 5: Tính độ võng sau cùng của cấu kiện
Trong đó: l là nhịp cấu kiện, k tra bảng 3.1.
Bước 6: Kiểm tra độ võng
Kiểm tra 2 trường hợp:
Trường hợp 1: giới hạn độ võng tổng cộng lớn nhất trong cấu kiện 
Trường hợp 2: giới hạn độ võng nhằm tránh gây nứt hư hại cho kết cấu xây bên trên cấu kiện như
tường, hệ thống bao che… a= amax - a5, a5 là độ võng tại thời điểm xây lắp kết cấu bên trên cấu
kiện xem như chưa có tải hoàn thiện (SW+PT).
- Min (L/500 or 20mm) cho kết cấu xây bên trên cấu kiện dễ hư hại do độ võng lớn;
- Min (L/350 or 20mm) cho kết cấu xây bên trên cấu kiện không dễ hư hại do độ võng lớn.
Ghi chú: việc tính trên là thiên về an toàn, thực chất trên sàn lúc này còn có thêm tải thi công
trên sàn.
¤ Tham khảo manual VSL
Độ võng tức thời (t = 0) – at tranfer
Đó là các chuyển vị sau khi làm xong sàn, bao gồm cả tĩnh tải phụ thêm (mái che, trần nhà, vách ngăn…). Các ảnh hưởng của cáp dự ứng lực được xem xét xảy ra tại thời điểm t = 0, nghĩa là chưa xét đến các mất mát dài hạn.
Tổng độ võng dài hạn (t = ∞)
Những chuyển vị này xảy ra tại thời điểm t = ∞ (gồm 50% hoạt tải). Để tính toán mất mát dài han do co ngót, từ biến của bê tông và độ tự chùng của cáp dự ứng lực thì giả thiết lực kéo bị giảm đi 18%. Độ võng đàn hồi được nhân với hệ số 2.0 để xét đến ảnh hưởng của từ biến.
Độ võng thực (dài hạn – tức thời)
Trường hợp 1: Giới hạn độ võng tổng cộng lớn nhất δ∞,gross: L/250
Trường hợp 2: Giới hạn độ võng δnet nhằm tránh cho kết cấu bên trên bị hư hõng do độ võng lớn
Min(L/500 or 20mm) cho kết cấu xây bên trên cấu kiện dễ hư hại do độ võng lớn;
Min(L/350 or 20mm) cho kết cấu xây bên trên cấu kiện không dễ hư hại do độ võng lớn.
CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !
Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.
Quét mã QR
