Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu thực nghiệm giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Lê Thanh Luận
• Người hướng dẫn: TS. Đào Ngọc Thế Lực
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Kĩ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Top 5 giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ

Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, việc lựa chọn giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí, tiến độ và chất lượng công trình. Các công trình nhà phố nhịp nhỏ hoặc nhà ở dân dụng có khẩu độ dưới 5m thường đối mặt với bài toán tối ưu không gian và tải trọng. Một đề tài thạc sĩ xây dựng chuyên sâu đã chỉ ra rằng, các giải pháp sàn truyền thống như kết cấu sàn bê tông cốt thép toàn khối tuy phổ biến nhưng tồn tại nhiều hạn chế về thời gian thi công và chi phí ván khuôn. Do đó, việc nghiên cứu các giải pháp thay thế là vô cùng cấp thiết. Hiện nay, có nhiều phương án kết cấu sàn hiện đại được áp dụng. Sàn phẳng không dầm, sàn ô cờ, và sàn Ubot giúp giảm chiều cao tầng và tăng tính thẩm mỹ. Sàn dự ứng lực lại là lựa chọn lý tưởng cho các công trình yêu cầu vượt nhịp lớn, dù chi phí ban đầu cao hơn. Đặc biệt, giải pháp sàn liên hợp thép-bê tông sử dụng tấm tôn định hình làm ván khuôn vĩnh cửu đang nổi lên như một lựa chọn tối ưu, kết hợp ưu điểm của cả phương pháp thi công lắp ghép và toàn khối. Việc phân tích kết cấu và so sánh các giải pháp này dựa trên tiêu chí về hiệu quả kinh tế trong xây dựng, khả năng chịu lực, và tính khả thi trong thi công là mục tiêu hàng đầu của các nghiên cứu khoa học, nhằm mang lại lựa chọn tốt nhất cho các dự án nhà ở quy mô nhỏ.

1.1. So sánh sàn bê tông cốt thép toàn khối và sàn panel nhẹ

Kết cấu sàn bê tông cốt thép toàn khối là giải pháp truyền thống, có ưu điểm về độ cứng tổng thể và tính toàn khối cao. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là thời gian thi công kéo dài do công tác gia công ván khuôn, cốt thép và chờ bê tông đạt cường độ. Ngược lại, sàn panel nhẹ hay sàn lắp ghép giúp rút ngắn đáng kể tiến độ thi công. Các tấm panel được sản xuất sẵn tại nhà máy, đảm bảo chất lượng và chỉ cần vận chuyển đến công trường để lắp dựng. Giải pháp này giúp giảm tải trọng bản thân của sàn, từ đó giảm áp lực lên hệ móng. Tuy nhiên, các mối nối giữa các tấm panel cần được xử lý kỹ thuật cẩn thận để đảm bảo sự làm việc đồng bộ của toàn hệ kết cấu.

1.2. Phân tích ưu điểm của sàn phẳng không dầm và sàn ô cờ

Sàn phẳng không dầm và sàn ô cờ (hay sàn rỗng) là các giải pháp tiên tiến giúp loại bỏ hệ dầm truyền thống, tạo ra không gian phẳng, thông thoáng và tăng chiều cao thông thủy. Việc loại bỏ dầm giúp đơn giản hóa công tác thi công hệ thống cơ điện (M&E) và ván khuôn. Các loại sàn này sử dụng các quả bóng nhựa (như BubbleDeck) hoặc hộp nhựa (như sàn Ubot, NEVO) để thay thế phần bê tông không tham gia chịu lực ở thớ giữa, giúp giảm đáng kể trọng lượng bản thân. Điều này mang lại hiệu quả kinh tế trong xây dựng thông qua việc tiết kiệm vật liệu cho cả sàn, cột và móng. Dù vậy, việc tính toán và thi công các loại sàn này đòi hỏi kỹ thuật cao hơn.

1.3. Đánh giá sàn dự ứng lực cho công trình khẩu độ nhỏ

Sàn dự ứng lực sử dụng cáp thép cường độ cao để tạo ra một lực nén trước trong bê tông, giúp cân bằng với ứng suất kéo do tải trọng gây ra. Giải pháp này cho phép vượt nhịp lớn, giảm độ võng và hạn chế nứt hiệu quả. Đối với công trình khẩu độ nhỏ, việc áp dụng sàn dự ứng lực có thể không mang lại hiệu quả kinh tế tối ưu do chi phí vật tư (cáp, neo) và yêu cầu kỹ thuật thi công phức tạp. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt cần sàn mỏng hoặc chịu tải trọng lớn, đây vẫn là một lựa chọn đáng cân nhắc. Việc tối ưu hóa kết cấu cần được thực hiện kỹ lưỡng để quyết định có nên sử dụng giải pháp này hay không.

II. Thách thức của kết cấu sàn BTCT truyền thống nhà nhịp nhỏ

Giải pháp kết cấu sàn bê tông cốt thép toàn khối, dù đã được chứng minh về độ bền và độ tin cậy, vẫn bộc lộ nhiều thách thức đáng kể, đặc biệt trong bối cảnh xây dựng nhà phố nhịp nhỏ hiện đại. Thách thức lớn nhất đến từ tiến độ thi công. Quy trình lắp dựng ván khuôn, cây chống, gia công và buộc cốt thép tại công trường rất tốn thời gian và nhân công. Sau khi đổ bê tông, công trình phải tạm dừng để chờ bê tông đạt đủ cường độ theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN trước khi tháo dỡ ván khuôn, gây ra sự gián đoạn trong chuỗi thi công. Vấn đề thứ hai là chi phí. Chi phí cho ván khuôn, cây chống và nhân công chiếm một tỷ trọng không nhỏ trong tổng chi phí phần thô. Hơn nữa, trọng lượng bản thân của sàn bê tông cốt thép toàn khối khá lớn, làm tăng tải trọng truyền xuống hệ cột và móng, dẫn đến kích thước các cấu kiện này lớn hơn và tốn kém vật liệu hơn. Cuối cùng, hệ dầm sàn truyền thống làm giảm chiều cao thông thủy, gây khó khăn cho việc bố trí các hệ thống kỹ thuật như ống điều hòa, đường điện nước, và ảnh hưởng đến thẩm mỹ không gian. Những hạn chế này thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm một giải pháp tối ưu hóa kết cấu toàn diện hơn.

2.1. Vấn đề chi phí và thời gian thi công kéo dài

Chi phí xây dựng luôn là yếu tố được quan tâm hàng đầu. Với sàn bê tông cốt thép truyền thống, chi phí không chỉ đến từ vật liệu chính (xi măng, cát, đá, thép) mà còn từ hệ thống ván khuôn và cây chống. Việc luân chuyển, lắp dựng và tháo dỡ hệ thống này đòi hỏi nhiều nhân công và thời gian. Theo một số báo cáo khoa học, công tác sàn chiếm tới 30-40% tổng thời gian thi công phần thô của một tầng. Sự phụ thuộc vào thời tiết cũng là một yếu tố rủi ro, mưa lớn có thể làm gián đoạn hoàn toàn việc đổ bê tông và ảnh hưởng đến tiến độ chung của dự án.

2.2. Hạn chế về tải trọng bản thân và không gian kiến trúc

Trọng lượng bản thân lớn của sàn bê tông cốt thép là một nhược điểm cố hữu. Tải trọng này không chỉ yêu cầu hệ kết cấu đỡ (cột, móng) phải có kích thước lớn hơn mà còn là một bất lợi đối với các công trình xây dựng trên nền đất yếu. Về mặt kiến trúc, hệ dầm giao nhau tạo thành các ô trên trần nhà, làm giảm tính thẩm mỹ và cản trở việc bố trí không gian một cách linh hoạt. Việc đi các đường ống kỹ thuật dưới dầm cũng làm giảm chiều cao thông thủy, tạo cảm giác không gian bị tù túng, đặc biệt với các nhà ở dân dụng có diện tích hạn chế.

III. Phương pháp thiết kế sàn liên hợp tối ưu cho nhà nhịp nhỏ

Để khắc phục các nhược điểm của giải pháp truyền thống, đề tài thạc sĩ xây dựng của tác giả Lê Thanh Luận đã đề xuất một giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ dựa trên nguyên lý sàn liên hợp thép-bê tông. Giải pháp này có cấu tạo đột phá, bao gồm tấm tôn thép định hình đóng vai trò là ván khuôn cố định và đồng thời là lớp cốt thép chịu kéo phía dưới. Phía trên là lớp bê tông được đổ tại chỗ, có bố trí lưới thép cấu tạo để chống nứt. Sự kết hợp này tạo ra một hệ kết cấu toàn khối, có độ cứng cao nhưng thi công nhanh gọn. Quá trình thiết kế và tối ưu hóa kết cấu được thực hiện bài bản. Đầu tiên, cấu tạo sàn được đề xuất, sau đó tiến hành tính toán theo hai giai đoạn: giai đoạn thi công (tấm tôn chịu tải trọng bê tông ướt và hoạt tải thi công) và giai đoạn sử dụng (sàn liên hợp chịu tải trọng sử dụng lâu dài). Các phần mềm phân tích kết cấu hiện đại như ETABS, SAP2000, và đặc biệt là ABAQUS được sử dụng để xây dựng mô hình thực nghiệm số. Mô phỏng giúp dự đoán chính xác ứng xử của kết cấu, từ độ võng của sàn đến sự phân bố ứng suất, làm cơ sở khoa học vững chắc trước khi tiến hành thí nghiệm thực tế.

3.1. Cấu tạo sàn liên hợp tôn bê tông và tường chịu lực

Cấu tạo đề xuất bao gồm hai thành phần chính. Thứ nhất là hệ sàn sử dụng tấm tôn sóng làm ván khuôn đáy, giúp loại bỏ hoàn toàn hệ ván khuôn gỗ và cây chống phức tạp. Tấm tôn sau khi bê tông đông cứng sẽ làm việc đồng thời với bê tông như một lớp cốt thép chịu kéo. Thứ hai, giải pháp thay thế hệ khung cột truyền thống bằng hệ tường chịu lực xây bằng gạch block không nung. Các lỗ rỗng của gạch được nhồi bê tông và luồn cốt thép liên kết từ móng lên sàn, tạo thành một hệ kết cấu toàn khối, chịu lực và truyền tải trọng một cách hiệu quả.

3.2. Mô phỏng số bằng phần mềm ABAQUS để dự đoán ứng xử

Trước khi chế tạo mẫu thật, việc mô phỏng số bằng phần mềm ABAQUS là bước quan trọng để tiên đoán khả năng chịu tải và ứng xử của sàn. Mô hình phần tử hữu hạn được xây dựng chi tiết, định nghĩa các loại vật liệu như bê tông, cốt thép và tấm tôn với các đặc trưng cơ học chính xác. Tải trọng và điều kiện biên được gán mô phỏng theo điều kiện làm việc thực tế. Kết quả mô phỏng cung cấp các thông tin trực quan về sự phân bố ứng suất, biểu đồ quan hệ tải trọng-chuyển vị, và dự đoán các vị trí có khả năng xuất hiện vết nứt đầu tiên. Đây là cơ sở để so sánh, đối chứng với kết quả thực nghiệm sau này.

3.3. Quy trình tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn TCVN và Eurocode

Việc tính toán sàn liên hợp được thực hiện theo các tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737-1995 (về tải trọng và tác động) và tham khảo tiêu chuẩn Eurocode 4 (cho thiết kế kết cấu liên hợp thép-bê tông). Quy trình tính toán kiểm tra độ bền và biến dạng của tấm tôn trong giai đoạn thi công, xem nó như một hệ dầm thép chịu tải trọng bản thân bê tông. Trong giai đoạn sử dụng, tiết diện liên hợp được kiểm tra về khả năng chịu uốn và chịu cắt. Đặc biệt, khả năng liên kết chống trượt giữa tấm tôn và bê tông cũng được tính toán để đảm bảo sự làm việc đồng thời của hai loại vật liệu nhẹ và nặng này.

IV. Hướng dẫn nghiên cứu thực nghiệm kết cấu sàn nhà phố nhỏ

Để kiểm chứng độ tin cậy của lý thuyết tính toán và mô phỏng số, việc tiến hành nghiên cứu thực nghiệm là bước không thể thiếu. Luận văn đã xây dựng một mô hình thực nghiệm với kích thước thật, mô phỏng một ô sàn điển hình trong nhà phố nhịp nhỏ. Quá trình chế tạo mẫu được thực hiện tỉ mỉ, từ thi công móng, xây tường chịu lực bằng gạch block, đến lắp đặt tấm tôn, cốt thép và đổ bê tông sàn. Từng công đoạn đều được giám sát chặt chẽ để đảm bảo mẫu thí nghiệm phản ánh đúng nhất với giải pháp kết cấu được đề xuất. Sau khi bê tông đạt đủ cường độ thiết kế (được kiểm tra bằng thí nghiệm nén mẫu), hệ thống ván khuôn, cây chống tạm thời được tháo dỡ. Tiếp theo, hệ thống gia tải và thiết bị đo lường được lắp đặt. Quá trình gia tải được thực hiện theo từng cấp, mô phỏng tải trọng sử dụng tăng dần. Tại mỗi cấp tải, các số liệu về chuyển vị và biến dạng được ghi nhận cẩn thận. Thí nghiệm khả năng chịu lực này cung cấp bằng chứng xác thực về sự làm việc của kết cấu dưới tác động của tải trọng, là cơ sở cuối cùng để đánh giá tính an toàn và khả thi của giải pháp.

4.1. Quy trình chế tạo mô hình thí nghiệm kích thước thật

Mẫu thí nghiệm được chế tạo với nhịp 5m, mô phỏng chính xác một gian phòng của nhà ống. Công tác thi công bắt đầu từ móng băng, sau đó xây tường bằng gạch block rỗng có luồn thép chờ. Các tấm tôn định hình được gác lên tường, có hệ cây chống tạm ở giữa để chịu tải khi đổ bê tông. Khung cốt thép sàn và thép lớp trên được lắp đặt theo đúng bản vẽ thiết kế. Bê tông thương phẩm mác cao được sử dụng và đầm kỹ để đảm bảo chất lượng. Việc chế tạo mẫu kích thước thật giúp loại bỏ các yếu tố sai số do hiệu ứng kích thước, mang lại kết quả đáng tin cậy nhất.

4.2. Thiết lập thí nghiệm và phương pháp gia tải cho sàn

Hệ thống thí nghiệm được thiết lập ngay tại hiện trường. Tải trọng được chất đều lên bề mặt sàn dưới dạng các bao xi măng (mỗi bao 50kg), được phân bố đều trong các ô lưới đã được vạch sẵn. Phương pháp này mô phỏng tải trọng phân bố đều trong thực tế. Dưới mặt sàn, các đồng hồ đo chuyển vị (LVDT) được gắn tại các vị trí quan trọng như giữa nhịp và 1/4 nhịp để ghi lại độ võng của sàn một cách chính xác. Việc gia tải được tăng dần theo từng cấp, mỗi cấp được giữ trong một khoảng thời gian nhất định để kết cấu ổn định trước khi đọc số liệu.

V. Kết quả thí nghiệm khả năng chịu lực độ võng của sàn

Kết quả từ nghiên cứu thực nghiệm đã mang lại những đánh giá khách quan và xác thực về giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ. Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị thu được từ thí nghiệm cho thấy sự làm việc của kết cấu qua các giai đoạn. Ban đầu, sàn làm việc trong giai đoạn đàn hồi, chuyển vị tăng tuyến tính với tải trọng. Khi tải trọng tăng cao, các vết nứt nhỏ bắt đầu xuất hiện tại vùng chịu kéo, nhưng kết cấu vẫn tiếp tục chịu tải, thể hiện sự làm việc dẻo. Độ võng của sàn tại các cấp tải trọng sử dụng đều nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN, chứng tỏ sàn đủ độ cứng. Một trong những kết quả quan trọng nhất là sự so sánh giữa số liệu thực nghiệm và kết quả từ mô hình thực nghiệm số (ABAQUS). Đồ thị tải trọng-chuyển vị của hai phương pháp cho thấy sự tương đồng cao, đặc biệt là trong giai đoạn đàn hồi. Điều này khẳng định độ tin cậy và chính xác của phương pháp mô phỏng số đã sử dụng. Kết luận từ báo cáo khoa học cho thấy giải pháp sàn liên hợp thép-bê tông kết hợp tường chịu lực hoàn toàn an toàn và đáp ứng tốt các yêu cầu về chịu lực cho nhà ở dân dụng.

5.1. Phân tích quan hệ tải trọng chuyển vị và vết nứt

Kết quả thí nghiệm khả năng chịu lực cho thấy sàn có khả năng chịu tải vượt xa tải trọng tính toán. Chuyển vị lớn nhất đo được tại giữa nhịp vẫn nhỏ hơn giới hạn cho phép (L/250), đảm bảo điều kiện về biến dạng. Các vết nứt đầu tiên xuất hiện ở mặt dưới sàn, gần vị trí giữa nhịp khi tải trọng đạt mức cao, phù hợp với lý thuyết kết cấu dầm đơn giản. Sự phát triển của vết nứt được kiểm soát tốt, cho thấy sự làm việc hiệu quả của cốt thép và tấm tôn trong việc chống lại ứng suất kéo.

5.2. So sánh kết quả thí nghiệm với mô phỏng số và tính toán

Việc đối chiếu kết quả là bước cuối cùng để xác nhận mô hình. Kết quả thực nghiệm cho thấy độ cứng của sàn thực tế hơi cao hơn so với mô phỏng, điều này có thể do sự làm việc đồng thời của các cấu kiện trong thực tế tốt hơn giả thiết. Tuy nhiên, sự sai khác là không đáng kể và nằm trong phạm vi cho phép. Sự phù hợp giữa ba phương pháp (lý thuyết tính toán, mô phỏng số, và thực nghiệm) đã tạo nên một cơ sở khoa học vững chắc, khẳng định giải pháp sàn đề xuất là an toàn, đáng tin cậy và có thể áp dụng rộng rãi.

VI. Tương lai giải pháp sàn hiệu quả cho xây dựng dân dụng

Nghiên cứu thực nghiệm về giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ đã mở ra một hướng đi mới đầy triển vọng cho ngành xây dựng dân dụng tại Việt Nam. Giải pháp sàn liên hợp thép-bê tông kết hợp tường chịu lực không chỉ giải quyết được các bài toán về kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế trong xây dựng rõ rệt. Việc loại bỏ hệ ván khuôn truyền thống giúp rút ngắn tiến độ thi công từ 5 đến 7 ngày cho mỗi sàn, đồng thời giảm chi phí nhân công và vật liệu phụ. Giảm trọng lượng bản thân của kết cấu cũng giúp tiết kiệm chi phí cho phần móng. Trong tương lai, giải pháp này có tiềm năng được tiêu chuẩn hóa và áp dụng rộng rãi cho các dự án nhà phố nhịp nhỏ, nhà ở xã hội, hoặc các công trình công cộng quy mô nhỏ. Để tiếp tục phát triển, các nghiên cứu sâu hơn có thể tập trung vào việc tối ưu hóa kết cấu tấm tôn, phát triển các loại vật liệu nhẹ hơn cho lớp bê tông, hoặc nghiên cứu ứng xử của hệ kết cấu này dưới tác động của tải trọng động đất. Những đề tài thạc sĩ xây dựng và các báo cáo khoa học trong tương lai sẽ tiếp tục hoàn thiện và phổ biến công nghệ này, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành xây dựng.

6.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế và tính khả thi ứng dụng

Hiệu quả kinh tế trong xây dựng là yếu tố quyết định sự thành công của một công nghệ mới. So với sàn bê tông cốt thép truyền thống, giải pháp sàn liên hợp giúp tiết kiệm khoảng 10-15% chi phí phần thô nhờ giảm vật liệu, nhân công và thời gian thi công. Tính khả thi của giải pháp rất cao vì các vật liệu (tấm tôn, gạch block, bê tông, thép) đều phổ biến trên thị trường. Kỹ thuật thi công không quá phức tạp, có thể dễ dàng đào tạo và chuyển giao cho các đội thợ xây dựng địa phương.

6.2. Triển vọng và hướng nghiên cứu phát triển trong tương lai

Triển vọng ứng dụng của giải pháp này là rất lớn. Nó không chỉ phù hợp cho nhà ở dân dụng mà còn có thể mở rộng cho các công trình văn phòng, trường học có khẩu độ nhỏ. Các hướng nghiên cứu trong tương lai có thể bao gồm: phát triển các loại gạch block chịu lực có khả năng cách âm, cách nhiệt tốt hơn; nghiên cứu các loại liên kết mới giữa sàn và tường để tăng khả năng chống động đất; và xây dựng bộ tiêu chuẩn thiết kế TCVN riêng cho loại kết cấu này để tạo điều kiện thuận lợi cho các kỹ sư trong quá trình thiết kế và thẩm định.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng tại Việt Nam, phân khúc nhà ở liền kề và nhà ống có khẩu độ nhịp nhỏ từ 4,0m đến 5,0m chiếm tới hơn 70% tổng khối lượng xây dựng dân dụng tại các đô thị. Thực tế thi công hiện nay vẫn phụ thuộc chủ yếu vào giải pháp kết cấu khung và sàn bê tông cốt thép toàn khối truyền thống. Phương thức này bộc lộ nhiều hạn chế lớn như thời gian lắp dựng và chờ tháo dỡ cốp pha kéo dài từ 14 đến 21 ngày cho mỗi tầng sàn, chi phí ván khuôn cây chống chiếm tới 25% đến 30% chi phí phần thô, đồng thời trọng lượng bản thân của hệ dầm sàn lớn làm gia tăng đáng kể tải trọng truyền xuống móng.

Nhằm giải quyết triệt để các bất cập trên, luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp kết cấu sàn liên hợp thép - bê tông không dầm kết hợp hệ tường gạch block không nung chịu lực, áp dụng cho nhà dân dụng nhịp nhỏ dưới 5,0m. Mục tiêu cụ thể là thiết kế, tính toán giải pháp sàn dày 120mm sử dụng tôn sóng định hình dập nguội, mô phỏng ứng xử phi tuyến bằng công cụ phần tử hữu hạn và kiểm chứng trực tiếp thông qua mô hình thực nghiệm tỷ lệ 1:1. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng vào năm 2019. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chứng minh khả năng cắt giảm hơn 50% chi phí cốp pha, rút ngắn 40% tiến độ thi công sàn, đồng thời đảm bảo độ võng và khả năng chịu tải vượt trội so với giới hạn an toàn quy định trong các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết tính toán kết cấu liên hợp thép - bê tông hiện đại theo Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 4 (EN 1994-1-1) kết hợp hệ thống Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCVN 2737-1995 về tải trọng và tác động. Cơ sở phân tích ứng xử phi tuyến của kết cấu dựa trên lý thuyết cơ học môi trường liên tục và phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).

Các mô hình và khái niệm cốt lõi được ứng dụng bao gồm:

• Mô hình bê tông phá hoại dẻo (Concrete Damaged Plasticity - CDP): Sử dụng để mô phỏng chính xác hai cơ chế phá hoại cơ bản của bê tông là hiện tượng nứt do kéo và vỡ vụn do nén dưới tác động của tải trọng. Các thông số dẻo đầu vào được thiết lập nghiêm ngặt với góc giãn nở 13 độ, độ lệch tâm 0,1, tỷ số cường độ chịu nén hai trục so với một trục là 1,16, hệ số hình dạng mặt chảy dẻo 0,07 và hệ số nhớt 0,0001.
• Mô hình thép đàn dẻo lý tưởng: Thiết lập cho tấm tôn thép định hình có giới hạn chảy danh định 330 N/mm2, mô đun đàn hồi 210.000 N/mm2 và cốt thép thanh chịu lực có giới hạn chảy từ 235 N/mm2 đến 295 N/mm2.
• Cơ chế liên kết tiếp xúc mặt - mặt (Surface-to-Surface): Khai báo ma sát cơ học giữa tôn thép và bê tông với hệ số ma sát 0,2 kết hợp ràng buộc nhúng hoàn toàn (Embedded Region) cho cốt thép dầm chìm trong khối bê tông.
• Hệ tường gạch block không nung chịu lực: Thay thế hệ khung cột truyền thống bằng tường xây gạch block rỗng 190x190x390mm được nhồi bê tông lõi và bổ sung thép neo liên kết với giằng đỉnh tường dày 60mm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu phối hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích lý thuyết, mô phỏng số chuyên sâu và thực nghiệm hiện trường trên mô hình kích thước thật.

• Cỡ mẫu và thiết kế mẫu: Chế tạo một hệ kết cấu thực nghiệm quy mô 1:1 gồm sàn liên hợp nhịp thông thủy 4,8m (nhịp tính toán 5,0m), chiều rộng dải sàn 900mm, chiều dày bản sàn 120mm gối lên hai bức tường gạch block chịu lực dài 5,0m. Mẫu vật liệu kiểm chứng gồm 2 tổ mẫu bê tông lập phương cạnh 150x150x150mm và các mẫu thanh thép kéo phi 10.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn kích thước hình học và cấp phối vật liệu điển hình theo đúng quy chuẩn xây dựng thực tế của nhà phố tại Việt Nam để đảm bảo tính đại diện và khả năng chuyển giao công nghệ.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm ABAQUS với việc rời rạc hóa kết cấu thành các phần tử khối 8 nút C3D8R cho bê tông, gạch block và lõi vữa; phần tử vỏ S4R tích phân suy giảm cho tấm tôn thép; phần tử thanh T3D2 cho cốt thép. Kích thước lưới phần tử tối ưu được chọn là 30mm nhằm đảm bảo sự hội tụ nghiệm. Về thực nghiệm, mẫu được gia tải tĩnh từng cấp bằng các khối tải chuẩn 50 daN/m2 và đo đạc chuyển vị võng bằng hệ thống đồng hồ so cơ học có độ chính xác 0,01mm tại vị trí giữa nhịp.
• Timeline nghiên cứu: Đề tài được triển khai hoàn chỉnh từ khâu thiết kế, mô phỏng đến thi công chế tạo và thử tải trong năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích số và thử nghiệm thực tế đã mang lại những kết quả định lượng rõ ràng:

1. Đảm bảo an toàn tuyệt đối trong giai đoạn thi công: Khi tấm tôn đóng vai trò ván khuôn chịu tải trọng bản thân và bê tông tươi 2,95 kN/m2 cùng hoạt tải thi công 1,5 kN/m2, việc bố trí 3 đường xà gồ cây chống chia nhịp thành các đoạn 1,2m giúp ứng suất cực đại trong tôn chỉ đạt 99 N/mm2, thấp hơn rất nhiều so với giới hạn chảy cho phép 330 N/mm2. Độ võng đàn hồi tức thời của tôn là 0,8mm, nhỏ hơn giới hạn an toàn quy định 6,67mm (tương đương L/180).
2. Cường độ vật liệu thực nghiệm đạt chuẩn thiết kế: Kết quả nén phá hoại mẫu bê tông sau 7 ngày bảo dưỡng đạt cường độ nén trung bình 36,11 MPa (lực nén cực hạn 816,11 kN), vượt yêu cầu của bê tông cấp bền C20/25 (M350). Giới hạn chảy thực tế của cốt thép phi 10 đạt 315 MPa, cao hơn 6,7% so với giá trị thiết kế 295 MPa.
3. Khả năng chịu uốn và làm việc đồng thời vượt trội trong giai đoạn sử dụng: Tiết diện sàn liên hợp sau khi bổ sung khung thép dầm chìm gồm 2 thanh phi 10 và 1 thanh phi 8 trong rãnh tôn đạt mô men kháng uốn cực hạn 26,77 kNm, vượt 49,1% so với mô men uốn tính toán do ngoại tải gây ra là 17,95 kNm. Khả năng chịu cắt đứng của bản sàn đạt 73,65 kN, cao gấp 4,9 lần lực cắt phát sinh lớn nhất tại gối tựa là 14,96 kN.
4. Kiểm soát biến dạng võng tối ưu: Dưới hoạt tải sử dụng tiêu chuẩn 1,5 kN/m2, độ võng tính toán lý thuyết chỉ đạt 1,85mm. Khi gia tải thử nghiệm thực tế lên tới mức tải cực hạn 380 daN/m2 đến 400 daN/m2, độ võng đo được tại tâm sàn vẫn duy trì dưới 5,0mm, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng biến dạng tối đa cho phép theo Eurocode 4 là 19,2mm (tương ứng L/250).

Thảo luận kết quả

Cơ chế chịu lực của hệ sàn đề xuất thể hiện sự kết hợp hoàn hảo giữa bê tông vùng nén phía trên và tấm tôn thép cùng khung thép tam giác đặt chìm trong sóng tôn chịu kéo phía dưới. Nhờ cấu tạo các dầm chìm này, mô men quán tính tương đương của tiết diện đạt mức trung bình 8,96 triệu mm4 giữa trạng thái nứt (4,55 triệu mm4) và không nứt (13,36 triệu mm4), giúp bản sàn duy trì độ cứng uốn rất lớn dù chiều dày chỉ 120mm.

Khi đối chiếu giữa mô phỏng số ABAQUS và thực nghiệm hiện trường, đường cong biểu diễn quan hệ tải trọng - chuyển vị (P-Δ) thể hiện sự tương đồng rất cao với sai số biên độ chuyển vị dưới 8,5%. Ở các cấp tải thử nghiệm từ 50 daN/m2, 100 daN/m2, 200 daN/m2 cho đến 380 daN/m2, cốt thép dọc và tôn thép đều làm việc hoàn toàn trong miền đàn hồi tuyến tính. Bê tông vùng nén không xuất hiện hiện tượng vỡ cục bộ, chỉ số phá hoại kéo DAMAGET chỉ ghi nhận các vết nứt tế vi phân bố đều tại vùng đáy sàn và vị trí tiếp giáp giữa sàn với giằng tường gạch block mà không xảy ra hiện tượng trượt tách lớp. Để biểu diễn rõ ràng sự làm việc này, dữ liệu tải trọng và độ võng đo đạc tại các mốc tải 50, 150, 250, 350 và 380 daN/m2 có thể được trực quan hóa qua biểu đồ đường phân tán kết hợp bảng so sánh độ lệch chuẩn giữa mô hình giải tích và đo đạc thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng khoa học và thực nghiệm thu được, tác giả đưa ra các khuyến nghị ứng dụng thực tế sau:

• Ứng dụng đại trà giải pháp sàn liên hợp không dầm kết hợp tường gạch block chịu lực cho các công trình nhà ở riêng lẻ, nhà phố có nhịp kết cấu từ 3,5m đến 5,0m nhằm giảm 15% đến 20% tổng tải trọng truyền xuống móng và rút ngắn chu kỳ thi công mỗi tầng xuống còn 7 đến 10 ngày.
• Bắt buộc xử lý cấu tạo chốt neo đầu sàn và đập dẹt mép tôn tại vị trí gối tựa lên tường với chiều dài neo tối thiểu bằng chiều dày sàn (120mm) nhằm triệt tiêu lực cắt trượt ngang 14,96 kN, ngăn ngừa hoàn toàn nguy cơ trượt tương đối giữa lớp bê tông và mặt tôn.
• Áp dụng cấp phối bê tông mác 350 có sử dụng phụ gia đông kết nhanh R7 để đạt cường độ nén trên 30 MPa sau 7 ngày, cho phép tháo dỡ toàn bộ hệ xà gồ cây chống phụ sớm hơn 10 ngày so với quy trình đổ sàn truyền thống.
• Ban hành quy trình kiểm soát chất lượng xây dựng đồng bộ: Yêu cầu các đơn vị thi công thực hiện nhồi vữa bê tông đặc chắc vào các lỗ gạch block 190x190x390mm theo phương đứng, bố trí thép chờ phi 10 khoảng cách 150mm từ móng và đổ giằng bê tông đầu tường dày 60mm gia cường 2 thanh phi 8 trước khi gác tấm tôn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng trong ngành xây dựng:

• Kỹ sư thiết kế kết cấu: Nắm vững phương pháp tính toán sàn liên hợp theo tiêu chuẩn Eurocode 4 kết hợp TCVN 2737-1995, tối ưu hóa kích thước cấu kiện cho các dự án nhà ống đô thị mà không cần bố trí hệ khung dầm phức tạp.
• Chỉ huy trưởng và nhà thầu xây dựng dân dụng: Áp dụng quy trình thi công lắp ghép bán phần, sử dụng tấm tôn làm cốp pha đáy giúp tinh gọn mặt bằng thi công, tiết kiệm hơn 50% chi phí thuê giàn giáo cốp pha và giảm đáng kể lượng nhân công hiện trường.
• Học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Công trình Dân dụng & Công nghiệp: Tiếp cận phương pháp thiết lập mô hình vật liệu phi tuyến CDP trong phần mềm ABAQUS, kỹ thuật chia lưới phần tử hữu hạn và quy trình dàn dựng thí nghiệm gia tải thực tế tỷ lệ 1:1.
• Chủ đầu tư và các đơn vị phát triển nhà ở xã hội: Lựa chọn giải pháp kết cấu xanh, tận dụng gạch block không nung thân thiện với môi trường, giảm chi phí xây thô từ 8% đến 12% và tăng diện tích thông thủy cho căn hộ.

Câu hỏi thường gặp

Giải pháp sàn liên hợp thép - bê tông kết hợp tường chịu lực gạch block có an toàn cho nhà nhịp 5m không?

Giải pháp này hoàn toàn an toàn và có độ tin cậy kết cấu rất cao. Kết quả tính toán và thực nghiệm chứng minh mô men kháng uốn của sàn dày 120mm đạt 26,77 kNm, vượt xa mô men tính toán 17,95 kNm. Độ võng thực tế đo được dưới mức tải 380 daN/m2 nhỏ hơn 5,0mm, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng an toàn cho phép là 19,2mm.

Vì sao giai đoạn thi công sàn liên hợp vẫn cần bố trí các hàng cây chống tạm thời?

Trong giai đoạn bê tông còn ướt, tấm tôn mỏng 0,5mm đến 1,0mm phải một mình chịu toàn bộ tĩnh tải bê tông tươi và hoạt tải thi công tổng cộng 4,45 kN/m2. Việc bố trí 3 hàng xà gồ chia nhịp thành các khoang 1,2m giúp khống chế ứng suất trong tôn ở mức 99 MPa và giữ độ võng thi công chỉ 0,8mm, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công nhân thao tác.

Làm thế nào để giải quyết vấn đề chống trượt ngang giữa bề mặt tôn và lớp bê tông đổ tại chỗ?

Khả năng chống trượt được giải quyết thông qua hai giải pháp cấu tạo: tạo gờ dập nổi hình học trên thân sóng tôn dập nguội và bắt buộc đập dẹt mép đầu tấm tôn gối lên tường tối thiểu 120mm kết hợp bố trí chốt neo thép. Cấu tạo này giúp tăng cường lực dính bám cơ học, triệt tiêu lực cắt trượt ngang 14,96 kN tại các gối biên.

Việc thay thế khung cột bê tông bằng tường gạch block nhồi bê tông mang lại lợi ích kinh tế gì?

Giải pháp giúp loại bỏ hoàn toàn hệ cột và dầm chiếm không gian, làm tăng chiều cao thông thủy và diện tích sử dụng của ngôi nhà. Tường gạch block rỗng 190x190x390mm nhồi bê tông lõi truyền tải trọng đều xuống móng băng, giúp giảm kích thước móng, tiết kiệm 10% chi phí vật liệu và đẩy nhanh tiến độ xây thô.

Kết quả mô phỏng phần tử hữu hạn ABAQUS có phản ánh chính xác ứng xử thực tế của sàn không?

Mô hình phân tích phi tuyến trên ABAQUS sử dụng mô hình vật liệu bê tông phá hoại dẻo CDP và phần tử tấm S4R cho thấy sự trùng khớp rất cao với thực nghiệm hiện trường. Độ lệch chuyển vị võng giữa mô phỏng và đo đạc thực tế chỉ dưới 8,5%, khẳng định tính chính xác của mô hình số trong việc dự báo khả năng chịu lực.

Kết luận

• Luận văn đã đề xuất và chứng minh thành công tính khả thi của giải pháp sàn liên hợp thép - bê tông dày 120mm kết hợp tường gạch block chịu lực cho công trình nhà nhịp nhỏ dưới 5,0m.
• Nghiên cứu làm chủ quy trình phân tích phi tuyến trên phần mềm ABAQUS với mô hình bê tông phá hoại dẻo CDP, đạt độ chính xác cao với sai số thực nghiệm dưới 8,5%.
• Thực nghiệm tải trọng thật trên mẫu nhịp 5,0m khẳng định độ võng thực tế dưới 5,0mm tại mức tải 380 daN/m2, an toàn hơn nhiều so với tiêu chuẩn quy định 19,2mm.
• Giải pháp giúp tiết giảm trên 50% chi phí ván khuôn cây chống và rút ngắn tiến độ thi công mỗi tầng sàn xuống chỉ còn 7 đến 10 ngày.
• Hướng phát triển tiếp theo trong giai đoạn tới là mở rộng nghiên cứu ứng xử kháng chấn của hệ kết cấu dưới tác động của tải trọng động và xây dựng bộ chỉ dẫn thiết kế quy chuẩn cho các đơn vị tư vấn xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.

Phƣơng pháp nghiên cứu. Kết quả dự kiến. Bố cục đề tài. TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP SÀN TRONG NHÀ DÂN DỤNG.

Các giải pháp sàn sử dụng trong xây dựng. Sàn bê tông cốt thép lắp ghép. Sàn liên hợp thép bê tông. Sàn bê tông dự ứng lực.

Sàn phẳng không dầm NEVO. Sàn bê tông cốt thép toàn khối. Các giải pháp sàn sử dụng cho nhà nhịp nhỏ. Giới thiệu nhà nhịp nhỏ.

Giải pháp kết cấu sàn phù hợp cho nhà nhịp nhỏ. Kết luận chƣơng 1. CẤU TẠO, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG GIẢI PHÁP SÀN ĐỀ XUẤT CHO NHÀ NHỊP NHỎ. Đề xuất cấu tạo giải pháp sàn sử dụng cho nhà nhịp nhỏ.

Thiết kế mẫu thí nghiệm. Tính toán tấm tôn nhƣ cốp pha trong giai đoạn thi công. Tính toán sàn liên hợp trong giai đoạn sử dụng. Mô phỏng kết cấu sàn bằng ABAQUS.

Lựa chọn loại phần tử trong mô hình. Mô hình vật liệu trong ABAQUS. Tƣơng tác giữa các phần tử. Xây dựng mô hình phân tích.

Gán tải trọng và định nghĩa điều kiện biên. Chia lƣới phần tử. Đánh giá và phân tích kết quả mô phỏng. Khảo sát sự làm việc của tấm tôn trong giai đoạn thi công.

Khảo sát sự làm việc của sàn trong giai đoạn sử dụng. Kết luận chƣơng 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM. Chế tạo mẫu và thiết lập thí nghiệm.

Chế tạo mẫu thí nghiệm. Thí nghiệm bê tông và cốt thép. Thiết lập thí nghiệm. Gia tải cho sàn.

Kết quả thí nghiệm. Ứng xử trên sàn. Kết quả quan hệ tải trọng chuyển vị. Đánh giá kết quả thí nghiệm với mô phỏng số và tính toán.

Kết luận chƣơng 3. 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 49 QUYÊT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN.

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH Đề tài: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN HIỆU QUẢ CHO NHÀ NHỊP NHỎ Học viên: Lê Thanh Luận - Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã số: 85 80 201, Khóa: K34- Kon Tum, Trƣờng Đại Học Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt -Hiện nay, giải pháp kết cấu bê tông cốt thép toàn khối (khung và sàn BTCT) vẫn đƣợc sử dụng chủ yếu trong các công trình dân dụng và nhƣợc điểm của giải pháp này là việc thi công chậm và tốn nhiều ván khuôn cây chống cho việc thi công sàn. Do đó, một giải pháp kết cấu vừa đáp ứng đƣợc sự toàn khối, độ cứng tổng thể giống nhƣ sàn bê tông cốt thép và đáp ứng đƣợc việc thi công nhanh, tiết kiệm là cần thiết. Luận văn đã mô tả giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ (L ≤ 5m) bao gồm: Kết cấu sàn sử dụng sàn liên hợp thép – bê tông. Theo đó tấm tôn sẽ đƣợc bố trí với mục đích làm ván khuôn sàn trong giai đoạn thi công và cốt thép tham gia chịu kéo trong giai đoạn sử dụng; Sử dụng giải pháp tƣờng chịu lực để thay thế kết cấu khung.

Tƣờng đƣợc cấu tạo bởi gạch không nung có lổ, phần lổ này sẽ đƣợc nhồi bê tông và bổ sung cốt thép từ móng để kết nối với sàn đảm bảo độ toàn khối của hệ kết cấu. Chƣơng trình thực nghiệm đƣợc thực hiện trên mẫu kích thƣớc thật. Kết quả thí nghiệm cho thấy đƣợc sự tin cậy và an toàn của giải pháp kết cấu và hoàn toàn có thể áp dụng trong thực tế xây dựng nhà nhịp nhỏ hiện nay. Từ khóa – Sàn liên hợp, sàn bê tông cốt thép, gạch block Topic: EXPERIMENTAL STUDYFOR EFFECTIVE SLAB STRUCTURE FOR SMALL HOUSE Abstract – Currently, the solution of reinforced concrete structure (frame and reinforced concrete slab) is still used mainly in civil works and the disadvantage of this solution is the slow construction and use of many formwork for slab construction.

Therefore, a structural solution has just met the whole, the overall hardness is like reinforced concrete slab and fast construction, saving is necessary. This thesis has studied and proposed a solution of slab structure for small span houses (L ≤ 5m) including: The slab structure using steel - concrete composite slab. Accordingly, the deck slab will be arranged with the purpose of making floor formwork in the construction phase and reinforcement involved in pulling during the use period; Use load-bearing wall solution to replace frame structure. Walls are made of bricks with holes, this hole will be stuffed with concrete and reinforced with reinforcement from the foundation to connect to the floor to ensure the structural integrity of the structure.

Experimental programs are performed on real size samples. Experimental results show the reliability and safety of structural solutions and are fully applicable in the actual construction of small existing span houses. Keywords – Composite slab, reinforced concrete slab, block brick DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Lựa chọn phần tử mô phỏng.

Thông số mô hình phá hoại dẻo. Cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông,. Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông 150×150 (mm2). Quan hệ giữa cấp tải và chuyển vị tại giữa sàn .42 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.

Sàn bê tông cốt thép lắp ghép. Cấu tạo sàn liên hợp điển hình. Kết cấu sàn Bubble Deck. Sàn bê tông cốt thép ứng lực trƣớc.

Nguyên lí tính toánsàn NEVO. Kết cấu sàn NEVO. Sàn sƣờn bêtông cốt thép toàn khối. Mặt bằng và mặt đứng nhà ống điển hình.

Giải pháp sàn sƣờn toàn khối cho công trình. Giải pháp sàn liên hợp cho công trình dân dụng. Giải pháp kết hợp sàn liên hợp với tƣờng chịu lực. Kích thƣớc gạch block xây tƣờng.

Mặt cắt ngang một tấm tôn. Mặt bằng sàn. Mặt bằng bố trí tấm tôn. Mô hình sàn thí nghiệm.

Mặt cắt cấu tạo sàn. Mặt cắt ngang bố trí kết cấu sàn. Sơ đồ tính tấm tôn lúc thi công. Kích thƣớc tấm tôn.

Sơ đồ tính toán độ võng gây ra do tải trọng bản thân. Sơ đồ ứng suất tiết diện sàn liên hợp. Cấu tạo các chốt neo đầu sàn. Cấu tạo cốt thép sàn.

Quan hệ ứng suất nén- biến dạng nén vỡ. Quan hệ ứng suất nén- biến dạng nén vỡ. Quan hệ ứng suất kéo - biến dạng nứt. Quan hệ biến dạng nứt và hệ số phá hoại do kéo.

Quan hệ ứng suất –biến dạng trong mô hình thép đàn dẻo lý tƣởng. Tƣơng tác giữa tấm tôn và sàn bê tông. Tƣơng tác cốt thép đƣợc nhúng vào trong sàn. Mô hình phân tích ứng xử của sàn liên hợp.

Tải trọng và điều kiện biên của mô hình sàn. Mô hình sàn sau khi chia lƣới. Sơ đồ tính tấm tôn trong giai đoạn thi công. Gia tải thí nghiệm lên tấm tôn.

Kết quả ứng suất phân bố trong tấm tôn tại mức tải q=300daN/m2. Phổ phân bố chuyển vị của tấm tôn. Kết quả mô phỏng tải trọng – chuyển vị. Kết quả mô phỏng tải trọng – biến dạng thép phi 10 tại nhịp.

Ứng suất cốt thép trong sàn ứng với tải trọng. Kết quả mô phỏng tải trọng – biến dạng bê tông vùng nén. Chỉ số hƣ hỏng DAMAGET của bê tông. Thi công móng.

Kích thƣớc viên gạch. Công tác xây tƣờng. Gia công cốt thép và tấm tôn. Bố trí cây chống tấm tôn.

Chi tiết đầu tƣờng. Công nhân đi lại trên sàn. Lắp đặt và cấu tạo cốt thép sàn. Đổ bê tông sàn.

Sàn sau khi tháo dỡ cây chống. Mặt dƣới sàn sau khi tháo dỡ cây chống. Mô hình gia tải thí nghiệm sàn. Chia lƣới gia tải trên bề mặt sàn.

Gắn đồng hồ đo chuyển vị mặt dƣới của sàn. Vết nứt tại liên kết giữa tƣờng và sàn. Hình ảnh giữa sàn và bề mặt dƣới của sàn tại P = 380daN/m2. Bê tông sàn tại vị trí gối lên tƣờng tại cấp tải P = 380daN/m2.

Đồ thị tải trọng – chuyển vị của sàn. Đồ thị tải trọng – chuyển vị của sàn theo thí nghiệm và mô phỏng. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay công tác thiết kế thi công nhà dân dụng vẫn sử dụng những phƣơng thức truyền thống nhƣ giải pháp sàn BTCT đổ toàn khối hay việc sử dụng một hệ lớn ván khuôn cây chống cho thi công sàn. Những vấn đề này ảnh hƣởng lớn đến giá thành công trình xây dựng cũng nhƣ thời gian hoàn thành công trình.

Do đó cần có những phải pháp kết cấu, thi công mới hiệu quả hơn nhằm rút ngắn thời gian chi phí xây dựng để đáp ứng nhu cầu lớn về nhà ở hiện nay. Ý tƣởng về giải pháp kết cấu sàn bán lắp ghép sử dụng hệ sƣờn là các dầm thép thành mỏng định hình kết hợp với tấm sàn là các khối block nhẹ chế tạo sẵn, giải pháp này sẽ giải quyết các vấn đề thi công khi loại bỏ hệ ván khuôn cây chống cũng nhƣ làm cho kết cấu sàn nhẹ hơn giúp giảm tải trọng cho móng và thuận tiện cho việc sử dụng kết cấu tƣờng chịu lực thay thế cho giải pháp khung hiện nay. Tuy nhiên, để thuyết phục ngƣời sử dụng cũng nhƣ các nhà quản lý xây dựng chấp nhận sự hiểu quả của giải pháp kết cấu đề xuất, cần có những thực nghiệm để kiểm chứng, với quan điểm trên luận văn sẽ thực hiện đề tài:“Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp kết cấu sàn hiệu quả cho nhà nhịp nhỏ” 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu các giải pháp kết cấu sàn sử dụng trong xây dựng hiện nay để từ đó đề xuất giải pháp cấu tạo sàn cho nhà nhịp nhỏ; - Tính toán, thiết kế mẫu thí nghiệm cho giải pháp sàn đề xuất; - Nghiên cứu mô phỏng số khảo sát ứng xử của mô hình thí nghiệm đề xuất; - Xây dựng mô hình thí nghiệm và gia tải thí nghiệm cho mô hình sàn đề xuất; - Thu thập số liệu tải trọng, quan sát ứng xử, đánh giá độ tin cậy và tính khả thi của giải pháp sàn đề xuất.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Giải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm gıải pháp kết cấu sàn cho nhà nhịp nhỏ 4.