Tính độ võng sàn BTCT bằng SAFE mới nhất 2023

Cách tính độ võng sàn BTCT bằng phần mềm SAFE – Trường hợp tải trọng theo giai đoạn

Trong thiết kế, chúng ta luôn phải đảm bảo các cấu kiện đạt yêu cầu về độ bền và biến dạng. Cách tính độ võng sàn là yêu cầu cần thiết để đảm bảo tính an toàn, kinh tế và thẫm mĩ cho công trình. Việc tính toán độ võng cho sàn cần lưu ý các yêu cầu sau:

Tính toán theo TTGH thứ 2, tải trọng tiêu chuẩn không có hệ số vượt tải.
Bê tông xuất hiện vết nứt khi chịu tải trọng, làm độ cứng tiết diện và làm tăng độ võng.
Sự làm việc dài hạn của BTCT, cần xét tới các yếu tố từ biến và co ngót cũng như tác dụng dài hạn của các loại tải trọng. Theo TCVN 5574-2012, độ võng toàn phần f được tính như sau:

f = f1 – f2 + f3

Trong đó:

f1 – độ võng do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng
f2 – độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng dài hạn
f3 – độ võng do tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn

Cách tính độ võng sàn BTCT bằng phần mềm SAFE

Tính độ võng sàn theo trường hợp tải trọng tác dụng theo giai đoạn. Có thể hiểu như cho phép phân tích trường hợp tải hiện tại với các thông số bắt đầu từ một trường hợp tải trọng khác tác dụng trước. Lúc này ta bổ sung các Load Cases như dưới đây, kí hiệu (Sh: với tải trọng ngắn hạn; Lt: với tải trọng dài hạn):

Sh1: Tải trọng bản thân (Nonlinear (Cracked) – Zero Initial Condition)
Sh2: Tải trọng hoàn thiện + Tường xây (Nonlinear (Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Sh1
Sh3-1: Hoạt tải (Nonlinear (Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Sh2
Sh3-2: 0.3*Hoạt tải (Nonlinear (Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Sh2
Lt1: Tải trọng bản thân (Nonlinear (Longterm Cracked) – Zero Initial Condition)
Lt2: Tải trọng hoàn thiện + Tường xây (Nonlinear (Longterm Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Lt1
Lt3: 0.3*Hoạt tải (Nonlinear (Longterm Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Lt2
f1 = Sh3-1
f2 = Sh3-2
f3 = Lt3

1. Xây dựng mô hình tính độ võng sàn BTCT

Các bạn có thể dựng mô hình trực tiếp trong phần mềm SAFE hoặc xuất mô hình (dưới dạng file .f2k) từ ETABS qua. Cách xuất mô hình từ ETABS sang SAFE mình đã thể hiện rất rõ trong bài viết Tính thép sàn BTCT bằng SAFE V12

Các loại tải trọng dùng để tính toán cũng giống như khi tính thép sàn nhé. Bao gồm các loại tải trọng tác dụng thẳng đứng:

Tải trọng bản thân (Dead)
Tải trọng hoàn thiện (SDL)
Tải trọng tường xây, đất bồn hoa,…. (WALL, SOIL,…)
Hoạt tải sử dụng (LIVE1, LIVE2)

2. Lựa chọn tiêu chuẩn tính độ võng sàn

Ở đây mình sẽ tính toán với tiêu chuẩn Eurocode 2 – 2004. Các bạn nhấn Design => Design Preferences

Nhấn OK để kết thúc.

3. Khai báo đặc trưng vật liệu

Nhấn Define => Materials

Chọn MAT1 => Modify / Show Material…Ở đây MAT1 chính là tên đã được thay đổi của vật liệu bê tông bên ETABS. Các bạn so sánh với bên ETABS để thấy rõ hơn nhé

Các thông số chính các bạn giữ nguyên không thay đổi gì cả. Chỉ khai báo bổ sung thêm Cường độ chịu kéo trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày – f_ctm

Ở phần Modulus of Rupture for Cracked Deflections, các bạn chọn phần nào cũng được:

+ Program Default (Based on Concrete Slab Desigh Code): để phần mềm tự tính toán theo tiêu chuẩn vừa rồi mình đã khai báo ở phần trên.

+ User Specified: người dùng khai báo, mình hay chọn cái này

Với bê tông cấp độ bền B25, ta có f_ctm = 2.2 N/mm²

Với các loại bê tông cấp độ bền khác các bạn tham khảo bảng Thông số Fctm nhé.

4. Khai báo tác dụng của vết nứt, ảnh hưởng của cốt thép

Nhấn Run => Cracking Analysis Options => Quick Tension Rebar Specification

+ Top Reinforcing: Thép lớp trên. Độ võng lớn nhất là khu vực giữa sàn, nên không kể đến lớp thép gia cường

+ Bottom Reinforcing: Thép lớp dưới. Kể đến khoảng cách thép nhỏ nhất ở khu vực giữa sàn

Phần Minimum Reinforcing Ratios Used for Cracking Analysis: hàm lượng cốt thép tối thiểu để tính toán

μ = A_s / b.h

Trong đó:

μ: hàm lượng cốt thép, tính với khối lượng thép mình vừa khai báo ở trên
A_s: diện tích cốt thép bố trí trong dải sàn có bề rộng 1m
b: tính cho dải sàn có bề rộng 1m
h: chiều dày tiết diện sàn, ở đây mình tính với chiều dày sàn là 18 cm

Ta có: μ = 0.003

Mình lập sẵn công thức tính hàm lượng bằng excel, các bạn tham khảo tại đây nhé.

5. Khai báo tổ hợp tải trọng

Nhấn Define => Load Cases… => Add New Case…

+ Sh1: Tải trọng bản thân (Nonlinear (Cracked) – Zero Initial Condition)

+ Sh2: Tải trọng hoàn thiện + Tường xây (Nonlinear (Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Sh1

+ Sh3-1: Hoạt tải (Nonlinear (Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Sh2

+ **Sh3-2: 0.3*Hoạt tải** (Nonlinear (Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Sh2

Theo TCVN 2737-1995, hoạt tải có 2 thành phần: toàn phần và dài hạn. Phần dài hạn thường chiếm 20%-30%

Xem phần tải trọng tác dụng ở phần đầu TCVN 2737-1995, lấy phần dài hạn chia cho phần toàn phần là ra hệ số nhé.

+ Lt1: Tải trọng bản thân (Nonlinear (Longterm Cracked) – Zero Initial Condition)

Tổ hợp này kể đến tác dụng dài hạn của tải trọng dài hạn, dùng 2 đặc trưng Creep Coefficient (CR) cho từ biến và Shrinkage (SH) cho co ngót của bê tông. Với bê tông cấp độ bền B25, sàn dày 180mm, bề rộng dải tính b = 1000mm: Có CR = 1.074, SH = 0.00002445

+ Lt2: Tải trọng hoàn thiện + Tường xây (Nonlinear (Longterm Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Lt1

+ **Lt3: 0.3*Hoạt tải** (Nonlinear (Longterm Cracked)) – Continue from State at End of Nonlinear Case Lt2

+ Tổ hợp tải trọng tính toán độ võng

Nhấn Define => Load Combinations… => Add New Combo…

6. Phân tích mô hình

Nhấn Run => Run Analysis & Design và chờ đợi mô hình phân tích xong

Nhấn Display => Show Deformed Shape… để xem biểu đồ biến dạng của kết cấu sàn

Chọn tổ hợp tải trọng tính võng, các bạn xem trực tiếp giá trị võng ngay tại đây. Vùng tối màu nhất thể hiện độ võng lớn nhất. Hoặc xem giá trị bằng số ở góc màn hình.

a. Phân tích độ võng sàn

Như vậy độ võng lớn nhất của mình là Δ = -26.883mm

+ Theo phương L_X:

Gọi ∆_X1, ∆_X2 là độ võng tại 2 điểm X1, X2 (điểm tại 2 biên sàn – các bạn di chuột đến các điểm này sẽ được giá trị độ võng, lấy tương đối là được).

Ta có độ võng tương đối của ô sàn theo phương L_X là: ∆_X = ∆ – 0,5.(∆_X1 + ∆_X2)

+ Theo phương L_Y:

Gọi ∆_Y1, ∆_Y2 là độ võng tại 2 điểm Y1, Y2 (điểm tại 2 biên sàn – các bạn di chuột đến các điểm này sẽ được giá trị độ võng, lấy tương đối là được).

Ta có độ võng tương đối của ô sàn theo phương L_Y là: ∆_Y = ∆ – 0,5.(∆_Y1 + ∆_Y2)

+ Theo phương chéo L_XY:

Gọi ∆_XY1, ∆_XY2 là độ võng tại 2 điểm XY1, XY2 (điểm tại 2 đầu nút sàn. Thường thì 2 đầu này là điểm cột, vách. Và có chuyển vị bằng ∆_XY1 = 0, ∆_XY2 = 0).

Ta có độ võng tương đối của ô sàn theo phương L_Y là: ∆_XY = ∆ – 0,5.(∆_XY1 + ∆_XY2)

b. Kiểm tra độ võng sàn

Độ võng giới hạn của các cấu kiện thông dụng các bạn xem Bảng 4, TCVN 5574-2012.

Kết cấu sàn thỏa mãn điều kiện độ võng khi Δ < [Δ]

Chú ý: Vùng có độ võng Δ = -40.1599mm là phần conson được được đỡ bởi tường gạch, nên mô hình không được trực quan lắm. Các bạn bỏ qua phần này nhé.

Gửi các bạn mô hình SAFE dùng cho ví dụ này download tại đây

TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG SÀN BẰNG SAFE THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5574:2018

Câu hỏi thường gặp về việc tính độ võng (lún) sàn bê tông cốt thép (BTCT) bằng phần mềm SAFE

Tính độ võng (lún) sàn BTCT là gì và tại sao cần thực hiện?

Độ võng (lún) của sàn BTCT là sự chênh lệch giữa vị trí ban đầu và vị trí sau khi sàn mang tải trọng. Quá trình tính toán độ võng cần thực hiện để đảm bảo rằng sàn không bị lún quá mức cho phép, gây ảnh hưởng đến tính toàn vẹn và sử dụng an toàn của công trình.

Các yếu tố cần xem xét khi tính độ võng sàn BTCT bằng SAFE là gì?

Khi tính toán độ võng, bạn cần xem xét:

Tải trọng: Xác định tải trọng tác động lên sàn, bao gồm tải trọng số và tải trọng sống.
Đặc điểm sàn: Xác định thông số kỹ thuật của sàn như loại cốt thép, độ dày, thông số về liên kết.
Điều kiện biên: Xem xét các điều kiện biên như cố định, tự do di chuyển, hoặc các điều kiện biên tùy ý.

Phương pháp tính độ võng sàn BTCT bằng SAFE như thế nào?

Phương pháp thường bao gồm:

Tạo mô hình: Tạo mô hình sàn trong phần mềm SAFE, nhập thông tin về tải trọng, đặc điểm sàn và điều kiện biên.
Thực hiện tính toán: Chạy tính toán trong phần mềm để xác định độ võng của sàn dưới tải trọng đã cho.
Kiểm tra kết quả: Kiểm tra kết quả tính toán để đảm bảo rằng độ võng của sàn đáp ứng yêu cầu thiết kế.

Lưu ý gì khi tính độ võng sàn BTCT bằng SAFE?

Khi tính toán, hãy:

Xác định đúng tải trọng: Đảm bảo rằng bạn đã nhập đúng thông tin về tải trọng tác động lên sàn.
Sử dụng thông số đúng: Đảm bảo rằng bạn đã nhập thông số về đặc điểm sàn chính xác, bao gồm độ dày và cốt thép.
Kiểm tra các điều kiện biên: Đảm bảo rằng các điều kiện biên đã được thiết lập đúng để phản ánh thực tế.

Cách sử dụng kết quả tính toán độ võng sàn BTCT từ SAFE trong dự án xây dựng?

Kết quả tính toán độ võng sàn BTCT từ SAFE giúp bạn:

Đảm bảo tính toàn vẹn: Đảm bảo rằng sàn không vượt quá độ võng cho phép, tránh tình trạng lún quá mức.
Đưa ra quyết định: Dựa trên kết quả tính toán, bạn có thể đưa ra quyết định về việc cần điều chỉnh kích thước sàn hay không.

Mình đã giới thiệu xong cách tính độ võng sàn BTCT sử dụng phần mềm SAFE – Trường hợp tải trọng tác dụng theo giai đoạn theo tiêu chuẩn Eurocode 2 – 2004.
Nguồn : Tài liệu xây dựng

Các bạn có thể tham khảo thêm các tài liệu khác về xây dựng của rdone
Các bài viết liên quan khác:
Thiết kế sàn BTCT bằng SAFE(v12) mới nhất hiện nay
Tính toán đài cọc bằng SAFE - Hướng dẫn chi tiết
Tính độ võng bằng SAFE - Tải trong tác dụng toàn phần

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết ! Chúc các bạn thành công!