Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
- Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn: Đồ án môn học Kết cấu Bê tông Cốt thép là một học phần chuyên ngành bắt buộc trong chương trình đào tạo Kỹ sư Kỹ thuật Xây dựng tại Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn. Đề tài tập trung vào việc tính toán, thiết kế hệ kết cấu sàn sườn toàn khối có bản loại dầm – một giải pháp kết cấu chịu lực cơ bản, phổ biến và có tính ứng dụng cao trong các công trình dân dụng và công nghiệp. Việc thực hiện đồ án nhằm củng cố kiến thức lý thuyết về cơ học kết cấu, sự làm việc của bê tông và cốt thép, đồng thời rèn luyện kỹ năng vận dụng tiêu chuẩn thiết kế hiện hành vào thực tế tính toán cấu kiện chịu uốn, chịu cắt.
- Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu/thiết kế:
- Xác định sơ bộ kích thước hình học của các cấu kiện trong hệ sàn sườn toàn khối (bản sàn, dầm phụ, dầm chính).
- Xác định các loại tải trọng tác dụng lên công trình (bao gồm tĩnh tải của các lớp cấu tạo sàn, trọng lượng bản thân cấu kiện và hoạt tải sử dụng theo mã đề 488).
- Lập sơ đồ tính toán, xác định nội lực (mômen uốn $M$, lực cắt $Q$) cho bản sàn và dầm phụ theo sơ đồ khớp dẻo, dầm chính theo sơ đồ biến dạng đàn hồi.
- Tính toán, kiểm tra và bố trí cốt thép dọc chịu uốn, cốt thép đai chịu cắt cho bản sàn, dầm phụ và dầm chính.
- Xây dựng biểu đồ bao mômen, biểu đồ bao lực cắt, thiết lập biểu đồ bao vật liệu, xác định các mặt cắt lý thuyết và tính toán chiều dài neo nối cốt thép theo đúng quy định kỹ thuật.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ kết cấu sàn sườn toàn khối bằng bê tông cốt thép gồm bản sàn một phương (bản loại dầm), hệ dầm phụ và hệ dầm chính 4 nhịp.
- Phạm vi không gian và số liệu hình học (Mã đề 488): Nhịp bản sàn $L_1 = 2,1\text{ m}$; nhịp dầm phụ $L_2 = 5,8\text{ m}$; bước cột dầm chính gồm 4 nhịp với chiều dài mỗi nhịp $l = 3 \times L_1 = 6,3\text{ m}$; tiết diện cột đỡ $400 \times 400\text{ mm}$ ($40 \times 40\text{ cm}$); chiều dày tường bao che chịu lực $b_t = 300\text{ mm}$ ($30\text{ cm}$).
- Thời gian thực hiện: Tháng 12 năm 2024, dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Bá Cảnh và sinh viên thực hiện là Trần Văn Vũ (MSSV: 4551160087, Lớp KTXD – K45B).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán
- Khung lý thuyết, tiêu chuẩn kỹ thuật và mô hình sử dụng:
- Tiêu chuẩn thiết kế: Áp dụng Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5574:2018 "Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép". Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu được tra cứu trực tiếp từ tiêu chuẩn: Bảng 7 (trang 35) xác định cường độ tính toán của bê tông; Bảng 13 (trang 47) và Bảng 17 (trang 48) xác định cường độ tiêu chuẩn và tính toán của cốt thép.
- Tài liệu tham khảo chuyên ngành: Giáo trình "Kết cấu bê tông cốt thép" của tác giả Phan Quang Minh, đặc biệt là Phụ lục 16 (trang 230) phục vụ tra cứu hệ số phân phối mômen $\beta_1, \beta_2$ khi tính toán dầm liên tục theo sơ đồ biến dạng dẻo.
- Cấp độ bền vật liệu:
- Bê tông cấp độ bền B25: Cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$.
- Cốt thép nhóm CB240-T (sử dụng cho bản sàn, cốt thép đai và cốt thép cấu tạo): Cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 210\text{ MPa}$, cường độ tính toán của cốt đai $R_{sw} = 170\text{ MPa}$.
- Cốt thép nhóm CB400-V (sử dụng cho cốt thép dọc chịu lực của dầm phụ và dầm chính): Cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 350\text{ MPa}$, cường độ chịu nén tính toán $R_{sc} = 350\text{ MPa}$, cường độ tính toán của cốt đai $R_{sw} = 280\text{ MPa}$.
- Phương pháp tính toán thực tế:
- Phương pháp khớp dẻo (Plastic Hinge Method): Áp dụng cho bản sàn và dầm phụ nhằm xét đến sự phân phối lại nội lực khi vật liệu bước vào giai đoạn làm việc phi tuyến dẻo, giúp tiết kiệm vật liệu và phản ánh sát sự làm việc thực tế của kết cấu liên tục siêu tĩnh.
- Phương pháp đàn hồi (Elastic Method) và phương pháp giải tích - tổ hợp tải trọng: Áp dụng cho dầm chính liên tục 4 nhịp. Tác giả sử dụng nguyên lý cộng tác dụng, phương pháp treo biểu đồ mômen và xét 6 trường hợp chất hoạt tải bất lợi ($P_1$ đến $P_6$) kết hợp cùng tĩnh tải $G$ để vẽ đường bao mômen ($M_{\max}, M_{\min}$) và đường bao lực cắt ($Q_{\max}, Q_{\min}$).
- Phương pháp tính toán tiết diện cấu kiện chịu uốn: Tính toán theo cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn (đối với bản sàn, dầm chịu mômen âm) và tiết diện chữ T có cánh nằm trong vùng chịu nén (đối với dầm phụ, dầm chính chịu mômen dương ở vùng giữa nhịp).
- Nguồn dữ liệu: Số liệu đầu vào từ mã đề 488, bao gồm kích thước hình học mặt bằng, tải trọng tiêu chuẩn $P^{tc} = 3,7\text{ kN/m}^2$, hệ số độ tin cậy tải trọng $n = 1,2$ và các chỉ tiêu khối lượng riêng của các lớp vật liệu hoàn thiện sàn.
Nội dung chính theo từng chương
1. Số liệu tính toán và xác định sơ bộ kích thước các bộ phận kết cấu
Chương này trình bày sơ đồ mặt bằng kết cấu sàn sườn toàn khối và cấu tạo các lớp vật liệu sàn. Tác giả tiến hành phân loại ô bản dựa trên tỷ số cạnh:
$$\frac{L_2}{L_1} = \frac{5,8}{2,1} = 2,76 > 2$$
Kết luận ô sàn làm việc một phương theo phương cạnh ngắn (bản loại dầm). Trên cơ sở đó, các kích thước tiết diện hình học được chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:
| Bộ phận kết cấu |
Công thức xác định sơ bộ |
Kích thước lựa chọn |
| Bản sàn |
$h_s = \left(\frac{1}{30} \div \frac{1}{35}\right) L_1$ |
$h_s = 100\text{ mm}$ |
| Dầm phụ |
$h_{dp} = \left(\frac{1}{12} \div \frac{1}{16}\right) L_2$; $b_{dp} = (0,3 \div 0,5) h_{dp}$ |
$b_{dp} \times h_{dp} = 200 \times 400\text{ mm}$ |
| Dầm chính |
$h_{dc} = \left(\frac{1}{8} \div \frac{1}{12}\right) l$; $b_{dc} = (0,3 \div 0,5) h_{dc}$ |
$b_{dc} \times h_{dc} = 300 \times 550\text{ mm}$ |
| Cột đỡ |
Theo số liệu đề bài mã 488 |
$400 \times 400\text{ mm}$ |
| Tường chịu lực |
Theo số liệu đề bài mã 488 |
Chiều dày $b_t = 300\text{ mm}$ |
Tác giả xác định tĩnh tải bản sàn qua 4 lớp cấu tạo: Gạch lát ($0,01\text{ m}$; $\gamma = 20\text{ kN/m}^3$; $n = 1,1 \rightarrow 0,22\text{ kN/m}^2$); Vữa lót ($0,02\text{ m}$; $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$; $n = 1,3 \rightarrow 0,47\text{ kN/m}^2$); Bê tông cốt thép sàn ($0,1\text{ m}$; $\gamma = 25\text{ kN/m}^3$; $n = 1,1 \rightarrow 2,75\text{ kN/m}^2$); Vữa trát trần ($0,01\text{ m}$; $\gamma = 18\text{ kN/m}^3$; $n = 1,3 \rightarrow 0,23\text{ kN/m}^2$). Tổng tĩnh tải tính toán $g_s = 3,67\text{ kN/m}^2$. Hoạt tải tính toán $p_s = n \cdot P^{tc} = 1,2 \times 3,7 = 4,44\text{ kN/m}^2$. Tổng tải trọng tính toán toàn phần tác dụng lên dải bản rộng $1\text{ m}$ là $q_s = 8,11\text{ kN/m}$.
2. Thiết kế bản sàn
Sơ đồ tính toán của bản sàn được cắt thành một dải có bề rộng $b = 1\text{ m}$ theo phương cạnh ngắn $L_1$, làm việc như một dầm liên tục nhiều nhịp kê lên tường gạch và các dầm phụ. Nhịp tính toán nhịp biên $l_{01} = 1,9\text{ m}$, nhịp giữa $l_0 = 1,9\text{ m}$.
- Xác định nội lực theo sơ đồ khớp dẻo:
- Mômen lớn nhất tại nhịp biên và gối thứ hai: $M = 2,67\text{ kNm}$.
- Mômen lớn nhất tại nhịp giữa và các gối giữa: $M = 1,83\text{ kNm}$.
- Lực cắt tính toán: Lực cắt tại gối biên $Q = 6,16\text{ kN}$; lực cắt tại gối thứ hai (phía trái) $Q = 9,25\text{ kN}$; lực cắt tại các gối giữa $Q = 7,71\text{ kN}$. Chiều dày bản $h_s = 100\text{ mm}$ thỏa mãn điều kiện chống cắt của bê tông.
- Tính toán và bố trí cốt thép bản sàn (bê tông B25, cốt thép CB240-T, chiều dày lớp bảo vệ $c_0 = 10\text{ mm}$, $h_0 = 90\text{ mm}$):
| Vị trí tiết diện |
Mômen $M$ $(\text{kNm})$ |
Diện tích thép yêu cầu $A_s$ $(\text{mm}^2)$ |
Cốt thép lựa chọn |
Hàm lượng $\mu$ $(%)$ |
| Nhịp biên |
$2,67$ |
$146,73$ |
$\varnothing 6\text{a}190$ ($a_s = 28,3\text{ mm}^2$) |
$0,173$ |
| Gối thứ 2 |
$2,67$ |
$146,73$ |
$\varnothing 8\text{a}200$ ($a_s = 50,3\text{ mm}^2$) |
$0,173$ |
| Nhịp giữa |
$1,83$ |
$105,64$ |
$\varnothing 6\text{a}190$ ($a_s = 28,3\text{ mm}^2$) |
$0,124$ |
| Gối giữa |
$1,83$ |
$105,64$ |
$\varnothing 8\text{a}200$ ($a_s = 50,3\text{ mm}^2$) |
$0,124$ |
Cốt thép cấu tạo được bố trí đầy đủ: Thép mũ chịu mômen âm ở gối tựa tường $\varnothing 6\text{a}250$ (đoạn vươn $a_1 = 400\text{ mm}$); thép mũ trên dầm chính $\varnothing 6\text{a}250$; thép phân bố định vị cho các nhịp $\varnothing 6\text{a}250$ ($A_{ct} = 113,2\text{ mm}^2 > 20% A_s$). Chiều dài đoạn neo cốt thép vào gối tựa thỏa mãn $L_{an} \ge 10d = 80\text{ mm}$.
3. Thiết kế dầm phụ
Dầm phụ được tính toán theo sơ đồ dầm liên tục nhiều nhịp kê lên tường biên và các dầm chính. Nhịp tính toán: nhịp biên $l_{01} = 5,61\text{ m}$, nhịp giữa $l_0 = 5,55\text{ m}$.
- Tải trọng và nội lực:
- Tĩnh tải bản thân dầm phụ: $g_{dp}^{bt} = 1,5\text{ kN/m}$; tĩnh tải sàn truyền vào: $g_s \times L_1 = 3,67 \times 2,1 = 7,707\text{ kN/m} \rightarrow$ Tổng tĩnh tải $g_{dp} = 9,207\text{ kN/m}$.
- Hoạt tải do sàn truyền vào: $p_{dp} = p_s \times L_1 = 4,44 \times 2,1 = 9,324\text{ kN/m} \rightarrow$ Tổng tải trọng $q_{dp} = 18,531\text{ kN/m}$.
- Tỷ số hoạt tải/tĩnh tải $k = 0,1997$. Tra phụ lục tính toán mômen và lực cắt theo sơ đồ dẻo: $M_{\max}$ nhịp biên $= 53,482\text{ kNm}$; $M$ gối thứ hai $= -42,021\text{ kNm}$; $M_{\max}$ nhịp giữa $= 35,95\text{ kNm}$; $M$ gối giữa $= -35,95\text{ kNm}$. Lực cắt lớn nhất tại gối 1 $Q = 41,58\text{ kN}$; gối 2 $Q = 62,857\text{ kN}$.
- Tính toán cốt thép dọc (CB400-V, B25, lớp bảo vệ $c_0 = 25\text{ mm}$):
- Tiết diện nhịp (chịu mômen dương): Tính theo tiết diện chữ T với bề rộng cánh $b'f = b{dp} + 2S_c = 200 + 2(900) = 2000\text{ mm}$, $h = 400\text{ mm}$. Trục trung hòa qua cánh ($M'_f = 899\text{ kNm} > M$).
- Tiết diện gối (chịu mômen âm): Tính theo tiết diện chữ nhật $b \times h = 200 \times 400\text{ mm}$.
| Tiết diện dầm phụ |
Mômen $M$ $(\text{kNm})$ |
$A_{stt}$ $(\text{mm}^2)$ |
Thép chọn |
$A_{schọn}$ $(\text{mm}^2)$ |
Hàm lượng $\mu$ $(%)$ |
| Nhịp biên |
$53,482$ |
$417,60$ |
$3\varnothing 14$ |
$461,8$ |
$0,580$ |
| Gối thứ 2 |
$42,021$ |
$357,94$ |
$3\varnothing 14$ |
$461,8$ |
$0,500$ |
| Nhịp giữa |
$35,950$ |
$298,29$ |
$2\varnothing 14$ |
$307,9$ |
$0,410$ |
| Gối giữa |
$35,950$ |
$301,27$ |
$2\varnothing 14$ |
$307,9$ |
$0,418$ |
- Tính cốt đai và khả năng chịu cắt:
- Đoạn đầu dầm $1/4 L_b$ ($Q_{\max} = 62,857\text{ kN}$): Sử dụng đai 2 nhánh $\varnothing 6\text{a}150$ ($q_{sw} = 64,15\text{ N/mm} \ge 0,25 R_{bt} = 52,5\text{ N/mm}$), đảm bảo điều kiện cường độ chịu cắt $Q_{\max} \le Q_b + Q_{sw}$.
- Đoạn giữa dầm: Khả năng chịu cắt của bê tông $Q_{b,\min} = 37,8\text{ kN} > Q_{1/4} = 36,67\text{ kN}$, bố trí đai cấu tạo $\varnothing 6\text{a}250$.
- Biểu đồ bao vật liệu và neo nối: Xác định điểm cắt lý thuyết của các thanh thép (cắt $1\varnothing 14$ còn $2\varnothing 14$ tại nhịp biên và gối 2), tính đoạn kéo dài $w$ (từ $279\text{ mm}$ đến $450\text{ mm}$ tùy vị trí). Chiều dài đoạn neo vào tường: thép miền trên $L_{an} = 250\text{ mm}$, thép miền dưới $L_{an} = 320\text{ mm}$.
4. Thiết kế dầm chính
Dầm chính là dầm liên tục 4 nhịp, kích thước tiết diện $b_{dc} \times h_{dc} = 300 \times 550\text{ mm}$, nhịp tính toán theo trục $l = 3 \times L_1 = 6,3\text{ m}$. Cấu kiện được tính toán theo sơ đồ đàn hồi.
- Tải trọng tác dụng: Tải trọng tập trung truyền từ dầm phụ vào dầm chính gồm tĩnh tải tập trung $G$ (gồm tĩnh tải dầm phụ truyền vào và trọng lượng dầm chính) và hoạt tải tập trung $P$.
- Tổ hợp nội lực đàn hồi: Tác giả lập bảng tính mômen và lực cắt cho tĩnh tải $G$ và 6 trường hợp đặt hoạt tải ($P_1$: đặt nhịp 1, 3; $P_2$: đặt nhịp 2, 4; $P_3$: đặt nhịp 1, 2; $P_4$: đặt nhịp 2, 3; $P_5$: đặt nhịp 1, 4; $P_6$: đặt nhịp liền kề để tìm mômen gối và lực cắt lớn nhất).
- Kết quả tính toán cốt thép dọc (CB400-V, B25):
- Nhịp biên và nhịp giữa: Tính theo tiết diện chữ T ($b'f = b{dc} + 2S_c = 300 + 2(1000) = 2300\text{ mm}$, $h = 550\text{ mm}$).
- Gối biên B và gối giữa C: Tính theo tiết diện chữ nhật $300 \times 550\text{ mm}$.
| Tiết diện dầm chính |
Mômen thiết kế $(\text{kNm})$ |
$A_{stt}$ $(\text{mm}^2)$ |
Cốt thép lựa chọn |
$A_{schọn}$ $(\text{mm}^2)$ |
Hàm lượng $\mu$ $(%)$ |
| Nhịp biên |
$183,613$ |
$1073,87$ |
$5\varnothing 18$ (1 lớp) |
$1272,3$ |
$0,731$ |
| Nhịp giữa |
$115,826$ |
$631,74$ |
$3\varnothing 18$ (1 lớp) |
$763,4$ |
$0,413$ |
| Gối biên (Gối B) |
$194,040$ |
$1331,85$ |
$2\varnothing 22 + 2\varnothing 20$ |
$1388,6$ |
$0,945$ |
| Gối giữa (Gối C) |
$151,082$ |
$1004,73$ |
$2\varnothing 22 + 1\varnothing 20$ |
$1074,5$ |
$0,713$ |
- Tính toán cốt đai chịu cắt: Lực cắt lớn nhất tại gối B phía bên trái $Q_{\max} = 151,263\text{ kN}$. Bố trí cốt đai nhánh đôi $\varnothing 8\text{a}200$ bằng thép CB240-T ($R_{sw} = 170\text{ MPa}$), thỏa mãn điều kiện cường độ trên tiết diện nghiêng và điều kiện chống nén vỡ bê tông.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả chính kèm số liệu kỹ thuật hoàn chỉnh:
- Xác lập kích thước hình học tối ưu cho hệ sàn sườn toàn khối: Bản sàn dày $100\text{ mm}$, dầm phụ $200 \times 400\text{ mm}$, dầm chính $300 \times 550\text{ mm}$.
- Bố trí cốt thép cho hệ kết cấu đảm bảo tuyệt đối khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn thứ nhất (về độ bền):
- Bản sàn: Thép nhịp biên $\varnothing 6\text{a}190$, nhịp giữa $\varnothing 6\text{a}190$, gối 2 và gối giữa $\varnothing 8\text{a}200$.
- Dầm phụ: Nhịp biên $3\varnothing 14$, gối hai $3\varnothing 14$, nhịp giữa $2\varnothing 14$, gối giữa $2\varnothing 14$, đai $\varnothing 6\text{a}150$ và $\varnothing 6\text{a}250$.
- Dầm chính: Nhịp biên $5\varnothing 18$, nhịp giữa $3\varnothing 18$, gối B $2\varnothing 22 + 2\varnothing 20$, gối C $2\varnothing 22 + 1\varnothing 20$, đai $\varnothing 8\text{a}200$.
- Tất cả các tiết diện đều thỏa mãn điều kiện hạn chế chiều cao vùng nén $\xi \le \xi_R$, hệ số $\alpha_m \le \alpha_R$, hàm lượng cốt thép nằm trong khoảng an toàn $\mu_{\min} \le \mu \le \mu_{\max}$, khoảng cách hở giữa các thanh thép đáp ứng yêu cầu đổ và đầm bê tông.
- Giải pháp và kiến nghị cấu tạo của tác giả:
- Đối với cấu kiện dầm liên tục, tác giả đề xuất cắt bớt cốt thép dọc ở các vùng mômen suy giảm (cắt $1\varnothing 14$ ở dầm phụ) kết hợp kiểm tra đoạn kéo dài $w$ và neo cốt thép vào gối tựa nhằm tiết kiệm vật liệu thép nhưng vẫn đảm bảo biểu đồ bao vật liệu luôn bao trùm biểu đồ bao mômen.
- Phân chia rõ khu vực bố trí cốt đai dày ở đoạn đầu dầm ($1/4$ nhịp gần gối tựa) chịu lực cắt lớn và khu vực giữa dầm đặt cốt đai theo cấu tạo.
- Đóng góp của đồ án:
- Thực hiện quy trình tính toán hoàn chỉnh, chuẩn xác theo Tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.
- Phân định rõ ràng phạm vi ứng dụng của hai trường phái tính toán nội lực kinh điển: sơ đồ khớp dẻo (cho bản sàn và dầm phụ chịu tải trọng phân bố) và sơ đồ đàn hồi kết hợp tổ hợp tải trọng bất lợi (cho dầm chính chịu tải tập trung).
Hạn chế và phạm vi áp dụng
- Hạn chế của đồ án:
- Phạm vi bài toán được giới hạn trong điều kiện tính toán tĩnh học phẳng với tải trọng tĩnh và hoạt tải sử dụng phân bố đều (Mã đề 488); chưa xét đến tác động của tải trọng ngang (gió, động đất) hay tải trọng động.
- Các cấu kiện được giả định liên kết lý tưởng (gối tự do, gối tựa cứng lên tường và cột), bỏ qua chuyển vị xoay hoặc lún không đều của liên kết cột - móng.
- Việc tính toán cốt đai dầm chính được thực hiện tại tiết diện gối có lực cắt bất lợi nhất (Gối B trái), sau đó bố trí đồng đều cho các đoạn tương đương nhằm đơn giản hóa quá trình thi công.
- Phạm vi áp dụng:
- Kết quả và quy trình tính toán áp dụng trực tiếp cho hệ sàn bê tông cốt thép toàn khối bản loại dầm trong các công trình nhà dân dụng, văn phòng hoặc nhà xưởng có bước cột và tải trọng tương đương.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng tham khảo:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kiến trúc công trình khi làm đồ án môn học Bê tông Cốt thép 1, Đồ án Bê tông Cốt thép 2 hoặc phần thiết kế kết cấu sàn trong Đồ án Tốt nghiệp Kỹ sư Xây dựng.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tài liệu mẫu để tra cứu trình tự tính toán sàn sườn toàn khối theo tiêu chuẩn hiện hành TCVN 5574:2018.
- Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao nhất:
- Bảng tra và phương pháp xác định nội lực theo sơ đồ khớp dẻo cho dầm liên tục.
- Bảng tổ hợp nội lực mômen và lực cắt dầm chính với 6 trường hợp hoạt tải.
- Quy trình tính toán kiểm tra khả năng chịu uốn tiết diện chữ T và phương pháp xác định mặt cắt lý thuyết, đoạn kéo dài $w$ của biểu đồ bao vật liệu.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao bản sàn trong đồ án này được phân loại là bản loại dầm (bản một phương)?
Trả lời: Ô bản có kích thước hai phương là $L_1 = 2,1\text{ m}$ và $L_2 = 5,8\text{ m}$. Tỷ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn là $\frac{L_2}{L_1} = \frac{5,8}{2,1} \approx 2,76 > 2$. Theo nguyên lý cơ học kết cấu bê tông cốt thép, khi tỷ số này lớn hơn 2, tải trọng tác dụng lên bản sàn hầu như toàn bộ truyền theo phương cạnh ngắn sang các dầm phụ, do đó bản được tính toán như dầm liên tục một phương kê lên tường và dầm phụ.
2. Điểm khác biệt căn bản trong việc lựa chọn sơ đồ tính nội lực giữa dầm phụ và dầm chính là gì?
Trả lời: Dầm phụ chịu tải trọng phân bố đều và được tính toán theo sơ đồ khớp dẻo (cho phép phân phối lại nội lực giữa nhịp và gối để tối ưu hóa vật liệu). Trong khi đó, dầm chính chịu các lực tập trung lớn từ dầm phụ truyền vào, nên được tính toán theo sơ đồ biến dạng đàn hồi với các trường hợp tổ hợp chất tải tĩnh tải $G$ kết hợp từng trường hợp hoạt tải $P_1 \dots P_6$ nhằm tìm đường bao mômen và lực cắt nguy hiểm nhất.
3. Tiết diện tính toán dầm phụ khi chịu mômen dương ở giữa nhịp và mômen âm ở gối tựa được quy đổi như thế nào?
Trả lời: Ở giữa nhịp (mômen dương), thớ dưới chịu kéo và thớ trên chịu nén, bản sàn tham gia chịu nén cùng dầm nên dầm phụ được tính theo tiết diện chữ T với bề rộng cánh tính toán $b'_f = 2000\text{ mm}$, chiều cao $h = 400\text{ mm}$. Ở gối tựa (mômen âm), thớ trên chịu kéo và thớ dưới chịu nén, cánh chữ T nằm trong vùng bê tông chịu kéo nên bị bỏ qua, dầm phụ được tính theo tiết diện chữ nhật đơn thuần $b \times h = 200 \times 400\text{ mm}$.
4. Dầm chính tại nhịp biên và gối B được bố trí cốt thép chịu uốn cụ thể là bao nhiêu?
Trả lời: Tại nhịp biên ($M_{\max} = 183,613\text{ kNm}$), dầm chính được bố trí $5\varnothing 18$ (diện tích chọn $A_s = 1272,3\text{ mm}^2$, hàm lượng $\mu = 0,731%$). Tại gối B ($M = 194,04\text{ kNm}$), dầm chính được bố trí kết hợp $2\varnothing 22 + 2\varnothing 20$ (diện tích chọn $A_s = 1388,6\text{ mm}^2$, hàm lượng $\mu = 0,945%$).
5. Cốt đai dầm chính được lựa chọn và kiểm tra theo điều kiện lực cắt lớn nhất tại vị trí nào?
Trả lời: Cốt đai dầm chính được tính toán tại vị trí gối B bên trái có lực cắt lớn nhất $Q_{\max} = 151,263\text{ kN}$. Cốt đai được chọn là thép nhóm CB240-T nhánh đôi đường kính $\varnothing 8$, khoảng cách đai $s = 200\text{ mm}$ ($\varnothing 8\text{a}200$), thỏa mãn toàn bộ điều kiện cường độ chịu cắt trên tiết diện nghiêng và điều kiện bê tông không bị nén vỡ dưới ứng suất nén chính.
Kết luận
Đồ án môn học "Kết cấu Bê tông Cốt thép (Sàn sườn toàn khối bản loại dầm)" của tác giả Trần Văn Vũ đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán, thiết kế kỹ thuật từ việc xác định tải trọng, giải nội lực theo hai sơ đồ đàn hồi và dẻo, đến việc chọn và bố trí cốt thép cho bản sàn, dầm phụ và dầm chính theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018. Toàn bộ các thông số tiết diện, hàm lượng cốt thép, neo nối và biểu đồ bao vật liệu đều được tính toán nhất quán, logic và thỏa mãn nghiêm ngặt các điều kiện an toàn chịu lực của cấu kiện bê tông cốt thép. Đây là tài liệu học thuật mẫu mực, phản ánh đúng quy chuẩn thiết kế công trình và mang giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên và kỹ sư ngành kỹ thuật xây dựng.
