Chia dải strip 1m 2m ảnh hưởng tới nội lực như thế nào?

Giới thiệu vấn đề

Trong lĩnh vực xây dựng, việc thiết kế và thi công sàn bê tông cốt thép là một công đoạn vô cùng quan trọng. Việc tính toán cốt thép cho sàn bê tông là một trong những yếu tố quyết định đến độ bền và độ chịu kéo, chịu uốn của sàn. Chính vì thế mà cần phải xuất nội lực sàn sao cho chuẩn xác để làm cơ sở tính toán.

Với các cách vẽ strip thông dụng mà các kỹ sư hay sử dụng sẽ có sự chênh lệch nội lực. Trong bài viết này Cemcons sẽ so sánh cách vẽ strip với các bề rộng khác nhau để so sánh nội lực xuất ra có chênh lệch nhiều hay không?

Lý thuyết về tính toán thép theo dải strip

Khái niệm dải strip được sử dụng để chia nhỏ tấm sàn thành các dải hẹp nhằm đơn giản hóa quá trình tính toán và thiết kế cốt thép. Mỗi dải strip sẽ chịu một phần tải trọng của tấm sàn và được tính toán như một dầm đơn giản.

Có hai phân loại dải strip:

Column strip (dải cột): Là phần dải sàn nằm ngay trên cột, chịu lực uốn chính do mô-men uốn âm.
Middle strip (dải giữa): Là phần dải sàn nằm giữa hai column strip, chịu lực uốn chính do mô-men uốn dương.

Khi chia sàn thành các dải strip, ta sẽ đơn giản hóa được việc tính toán một tấm sàn phức tạp thành các dầm, từ đó giúp ta xác định chính xác vị trí và lượng cốt thép cần thiết cho từng vùng của sàn, đảm bảo kết cấu chịu lực tốt nhất.

Quy trình tính toán thép theo dải strip

Phân chia tấm sàn thành dải strip: Theo các tiêu chuẩn thiết kế và hình dạng của tấm sàn.
Tính toán nội lực: Sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu như ETABS hoặc SAFE để xác định mô-men uốn, lực cắt tại các vị trí quan trọng trên mỗi dải strip.
Thiết kế cốt thép:

Cốt thép dọc: Tính toán diện tích cốt thép cần thiết dựa trên mô-men uốn và cường độ vật liệu.
Cốt thép ngang: Tính toán diện tích cốt thép cần thiết dựa trên lực cắt và cường độ vật liệu.

Kiểm tra kết quả: Kiểm tra các giới hạn về độ võng, độ nứt, và các yêu cầu khác của tiêu chuẩn thiết kế.

Dữ liệu đầu vào

Cemcons giới thiệu sơ bộ về dữ liệu tính toán của một công trình như sau:

Vật liệu sử dụng:

Bê tông	B25	Cường độ chịu nén Rb (MPa)	14.5
		Cường độ chịu kéo Rs (MPa)	1.05
Cốt thép	CB400-V	Cường độ chịu nén Rsc (MPa)	350
		Cường độ chịu kéo Rs (MPa)	350

Bề dày ô sàn:

Sàn	S150	Bề dày hs (mm)	150
	S120		120

Vị trí ô sàn Cemcons dùng để tính toán:

Cemcons chọn ô sàn thư viện của tầng 1 để tính toán và so sánh nội lực. Ngoại trừ TLBT, các tải trọng tính toán của ô sàn với bề dày 150mm được khai báo trong ETABS như sau:

Cemcons sẽ tính toán thép nhịp và gối cho ô sàn này theo 2 phương với combo: 1.1TT+1.3HT

Nội lực tính toán

TH1: Vẽ strip 1m

Cemcons vẽ các dải strip với bề rộng 1m, với column strip tại gối và middle strip tại giữa nhịp.

Sau khi đã vẽ các strip, Cemcons sẽ mesh sàn và chạy mô hình. Ở bước mesh sàn này bạn có thể chia ô sàn thành các ô nhỏ hơn với bề rộng 1m hoặc nhỏ hơn nữa tùy theo bạn muốn nhé.

Nội lực của các strip rải theo phương Y:

Cemcons có Mmax= 20.9 kNm; Mmin= -25.4 kNm

Nội lực của các strip rải theo phương X:

Cemcons có Mmax= 15.1 kNm; Mmin= -30.7 kNm

TH2: Vẽ strip L/2, L/4

Ô sàn này có L = 8m. Cemcons sẽ vẽ strip với bề rộng L/2 ở vị trí gối và L/4 ở vị trí giữa nhịp.

Cemcons chia strip theo phương Y:

Cemcons chạy mô hình và xuất nội lực:

Cemcons có:

Mmax = 58.1 / 4 = 14.525 kNm
Mmin = -144.5 / (4+1.25) = -27.53 kNm

Cemcons chia strip theo phương X:

Cemcons chạy mô hình và lấy nội lực:

Cemcons có:

Mmax = 70.7 / 4 = 17.675 kNm
Mmin = -103 / 4 = -25.75 kNm

Tính toán thép

Cemcons tiến hành lấy kết quả nội lực xuất được từ file ETABS và nhập dữ liệu vào file Excel tính toán thép cho sàn như sau:

Ở bảng này, Cemcons có thép của sàn S1 là kết quả của phần tính toán trong TH1, thép của sàn S2 là kết quả của phần tính toán trong TH2.

So sánh và giải thích kết quả

Khi khai báo bề rộng ở TH1 sẽ nhanh hơn do các bề rộng 1m giống nhau giữa các strip, việc vẽ strip sẽ nhanh hơn. Còn ở TH2 sẽ mất thời gian trong việc tính toán bề rộng strip theo L.
Ta thấy kết quả nội lực ở TH1 sẽ nhỉnh hơn so với TH2, dẫn đến việc khối lượng thép cần sử dụng sẽ nhiều hơn (điển hình như ở phương x, thép tại gối của sàn S1 có A tính toán =360.58 mm2 so với của sàn S2 là 346.35 mm2).
Việc dải strip bề rộng 1m cho ra Momen lớn hơn có thể giải thích như sau: khi bố trí strip ở những vị trí sàn có nội lực lớn, với bề rộng càng nhỏ thì nội lực tính toán trên đơn vị của bề rộng đấy sẽ lớn hơn so với dải strip có bề rộng lớn.
Đa số khối lượng thép cần sử dụng ở các vị trí của sàn S1 sẽ lớn hơn sàn S2, vì thế nên cách tính toán ở TH1 sẽ phù hợp cho việc tính toán trong trường hợp nguy hiểm, còn ở TH2 sẽ phù hợp cho việc bố trí thép tiết kiệm hơn.

Kết luận

2 trường hợp vẽ strip ở trên phù hợp cho việc bạn muốn tính toán sàn ở trường hợp nguy hiểm nhất hay ở trường hợp tiết kiệm thép nhất, vì vậy việc lựa chọn cách vẽ strip để xuất nội lực và tính thép cho sàn sẽ tùy vào yêu cầu tính toán của công trình xây dựng mà bạn gặp phải. Tuy chênh lệch giữa nội lực và khối lượng thép là không quá lớn, nhưng đây cũng là 2 phương pháp tính toán mà các kỹ sư thiết và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng cần cân nhắc khi thiết kế cho 1 công trình.

Qua bài viết này ta nhận thấy được khi chia dải strip 1m 2m ảnh hưởng tới nội lực như thế nào. Cemcons hy vọng bài viết này sẽ hữu dụng và mang lại cho bạn nhiều kiến thức để tham khảo thêm nhé!

Tham khảo thêm:

What is strip method? In terms of slab design?

How to design Slabs using Strips Method – ETABS.

Khóa học tham khảo về ETABS tại đây