Hiện nay, kết cấu thép ngày càng phổ biến trong xây dựng dân dụng, thường kết hợp với sàn bê tông toàn khối hoặc sàn liên hợp có tôn sóng định hình. Tuy nhiên, các giải pháp này còn hạn chế về thời gian thi công, chi phí vật liệu và móng. Bài báo này trình bày kết quả đánh giá ảnh hưởng của các liên kết này đến ổn định tổng thể của dầm thép. Phân tích cho thấy, khi kể đến sự tham gia của tấm sàn, khối lượng thép có thể giảm tới 50% đối với dầm nhịp lớn so với cách tính thông thường.
Trong bối cảnh công nghiệp hóa xây dựng, việc sử dụng cấu kiện thép tiền chế và bê tông lắp ghép mang lại nhiều lợi ích về chất lượng, chi phí và tiến độ. Tại Việt Nam, hệ dầm thép kết hợp với sàn bê tông cốt thép toàn khối hoặc sàn liên hợp tôn sóng [1–3] đã được ứng dụng, tuy nhiên vẫn còn nhược điểm về thời gian thi công và chi phí vật liệu.
Công trình sử dụng hệ dầm thép –sàn bê tông nhẹ
Để khắc phục những hạn chế đó, các tấm bê tông nhẹ đúc sẵn ngày càng được sử dụng rộng rãi nhờ giảm trọng lượng, tiết kiệm chi phí móng và đẩy nhanh tiến độ thi công [4-6]. Một trong những loại tấm sàn đang được sử dụng rộng rãi là các tấm sàn từ bê tông nhẹ Expanded Polystyrene Concrete (EPS-C) [7, 8], sản phẩm này đã được chứng minh đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực, có thể đạt tới 4 kN/m2 đối với các loại sàn có nhịp không lớn hơn 2m [9].
Trong thực tế ở Việt Nam, mặc dù giải pháp dầm thép – tấm sàn EPS‑C đã phổ biến ở các công trình thấp tầng (Hình 1), áp dụng cho nhà cao tầng còn hạn chế do chưa khai thác hiệu quả độ cứng ngang của tấm sàn lắp ghép. Thông thường, các kỹ sư thiết kế dầm thép như một cấu kiện độc lập, bỏ qua vai trò của tấm sàn trong việc cung cấp các điểm giằng bên cho cánh chịu nén của dầm.
Cách tiếp cận này dẫn đến việc tính toán ổn định tổng thể (Lateral-Torsional Buckling (LTB)) của dầm trở nên bất lợi, đòi hỏi tiết diện lớn hơn cần thiết và làm tăng chi phí vật liệu một cách không cần thiết. Vấn đề cốt lõi này xuất phát từ việc thiếu các nghiên cứu đầy đủ và hướng dẫn cụ thể về sự tương tác giữa dầm thép và tấm sàn EPS- C.
Bài báo này tập trung giải quyết vấn đề trên bằng cách: Đánh giá định lượng ảnh hưởng của việc liên kết tấm sàn EPS-C đến ổn định tổng thể của dầm thép; đề xuất các giải pháp liên kết giữa dầm và sàn để đảm bảo các tấm sàn có thể đóng vai trò là các điểm giằng ngăn cản chuyển vị ngang của dầm; thông qua các ví dụ tính toán, chứng minh hiệu quả kinh tế của phương pháp thiết kế có kể đến liên kết.
Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết và định lượng hiệu quả của việc sử dụng liên kết giữa dầm thép và tấm sàn bê tông nhẹ EPS-C. Các kết luận chính được rút ra như sau:
- Khi thiết kế dầm thép chịu tải từ sàn EPS-C, việc sử dụng các giải pháp liên kết chịu lực là khả thi và hiệu quả. Các liên kết này giúp tấm sàn hoạt động như những điểm giằng ngăn cản chuyển vị ngang và đảm bảo ổn định tổng thể cho dầm, cho phép hệ số ổn định được lấy bằng 1,0;
- Phương án thiết kế có kể đến liên kết (Phương án 2) không chỉ tăng cường đáng kể khả năng chịu tải của dầm so với phương án không liên kết (Phương án 1), mà còn cho phép giảm tiết diện và khối lượng thép một cách đáng kể, có thể lên tới hơn 50% trong trường hợp dầm nhịp lớn;
- Hiệu quả của việc sử dụng liên kết càng rõ rệt khi nhịp dầm càng tăng. Điều này cho thấy phương pháp thiết kế này đặc biệt phù hợp và mang lại lợi ích kinh tế cao cho các hệ sàn có nhịp dài. Bên cạnh đó, việc liên kết dầm và sàn còn có tiềm năng nâng cao độ cứng ngang tổng thể của hệ sàn và huy động tấm sàn làm việc đồng thời với dầm thép như một kết cấu liên hợp. Tuy nhiên, cơ chế làm việc liên hợp này cần được nghiên cứu sâu hơn để có thể áp dụng một cách đáng tin cậy trong thực tế.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
