Đối với nhà cao tầng, việc sử dụng cấp độ bền bê tông khác nhau cho cột và dầm - sàn là phổ biến. Nếu dầm sàn là các cấu kiện chịu uốn và mác thép mang tính quyết định, thì đối với cấu kiện chịu nén cấp độ bền bê tông mới là yếu tố quan trọng. Cấp độ bền bê tông cao sẽ giúp giảm tiết diện cột vách, giảm tỉ số nén cũng như giảm chuyển vị ngang của công trình.
Vậy vùng bê tông nơi giao giữa cột và dầm - sàn sẽ được xử lý như thế nào? Vì biện pháp thi công thông thường là đổ bê tông cột ở cao trình đáy dầm, sau đó ghép cốt thép dầm sàn và đổ tiếp bê tông đến mức sàn. Theo đó, nếu bê tông vùng giao này có cấp độ bền như của cột thì có nghĩa là nó sẽ khác với bê tông dầm sàn và sẽ phải có những biện pháp đặc biệt nhằm đảm bảo có thể thực hiện được. Còn nếu bê thông vùng giao này có cấp độ bền như của dầm sàn, tức là thấp hơn cấp độ bền của bê tông cột, thì câu hỏi đặt ra là liệu bê tông ở vùng giao này có đảm bảo để chịu được lực nén trong cột ?
Để trả lời câu hỏi này, trước hết hãy gọi đúng tên của nó. Vùng bê tông giao giữa cột và dầm - sàn không phải là cột, cũng không phải dầm sàn, nó là nút khung.
Về mặt định tính, hãy xem xét diện tích của các tiết diện. Nếu mặt cắt ở giữa tầng đi qua cột, thì nó có diện tích bằng tiết diện cột. Còn nếu mặt cắt đi nút khung, thì nó sẽ có diện tích của bằng của cột công với dầm sàn. Bên cạnh đó, nút khung nếu bị nén thẳng đứng, sẽ khó bị phá hủy hơn do bị kiềm chế bởi dầm sàn, gọi là hiệu ứng chống nở hông. Nghĩa là bê tông nút khung có thể có cấp độ bền bé hơn của cột mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực.
Về mặt định lượng, bê tông nút khung có thể có cấp độ bền thấp hơn bê tông cột như thế nào ? hay thấp hơn bao nhiêu lần ?
Các tài tiệu nước ngoài gọi vấn đề này là "TRANSMISSION OF AXIAL FORCE THROUGH FLOOR SYSTEMS". Hai tiêu chuẩn có quy định về vấn đề này là ACI-318 và AS-3600. Bài toán nút khung còn được quy định trong ACI-318, ACI-352R, EC-2 (và một ngày nào đó sẽ có trong TCVN ?)
ACI 318-08 quy định vấn đề này trong mục 10.12; theo đó nếu cường độ bê tông cột cao hơn cường độ bê tông dầm - sàn vượt quá 1.4 lần thì cần thiết kế theo 1 trong 3 cách:
- Bê tông nút khung phải có cường độ giống như bê tông cột, và vùng đổ bê tông phải mở rộng ra khỏi mép cột một đoạn 600mm, chỗ tiếp giáp cần tuân thủ quy tắc của mạch ngừng thi công quy định trong ACI
- Sử dụng giá trị cường độ bê tông thấp hơn (giữa cột và dầm sàn) để tính toán nút khung và cấu tạo gia cường bằng thép theo phương đứng và cốt đai.
- Nếu nút khung được kiểm chế bởi 4 dầm có chiều cao tương tự nhau, hoặc bởi sàn phẳng hay mũ cột, cường độ bê tông của nút khung được lấy bằng 75% cường độ bê tông cột cộng với 35% cường độ bê tông dầm sàn; tuy nhiên điều này chỉ được áp dụng khi cường độ bê tông của cột không được lớn hơn 2.5 lần so với cường độ bê tông dầm sàn
AS 3600-2001 quy định vấn đề này trong mục 10.8; cụ thể như sau:
- Nếu cường độ bê tông cột lớn hơn 1.4 lần sao với cường độ bê tông dầm sàn, thì lực nén trong cột được đảm bảo truyền qua nút khung thông qua việc bổ sung cốt thép thẳng đứng, và việc tính toán phải dựa trên giá trị cường độ bê tông thấp hơn (giữa cột và dầm sàn).
- Hoặc (độc lập với quy định trên), khi cường độ bê tông cột không lớn hơn 2 lần sao với cường độ bê tông dầm sàn, lực dọc được đảm bảo truyền qua nút khung thông qua các biện pháp
- Nút khung phải được kiềm chế bởi 4 dầm có chiều cao tương tự nhau, hoặc bởi sàn phẳng hay mũ cột
- Nút khung được kiềm chế bởi 3 dầm có chiều cao tương tự nhau hoặc bởi sàn phẳng hay mũ cột, và mặt không bị kiềm chế của cột phải có kích thước bé hơn 3 lần so với cạnh dài của cột
- Nút khung được kiềm chế bởi 3 dầm có chiều cao tương tự nhau hoặc bởi sàn phẳng hay mũ cột, và kích thước của cột theo phương vuông góc với mặt không bị kiềm chế phải lớn hơn 2 lần so với cạnh dày của sàn
- Nút khung được kiềm chế bởi 2 dầm có chiều cao tương tự nhau hoặc bởi sàn phẳng hay mũ cột, và chiều cao của nút khung không được lớn hơn 0.25 kích thước bé nhất của cột
Trong các quy định trên, có thể hiểu rằng theo ACI 318 và AS 3600, khi cường độ bê tông cột lớn hơn cường độ bê tông dầm sàn không quá 1.4 lần, thì có thể sử dụng bê tông dầm sàn làm bê tông nút khung. Nếu giá trị này lớn hơn 1.4 lần, thì hoặc sử dụng bê tông cột làm nút khung (có mở rộng ra khỏi mép cột) hoặc sử dụng bê tông dầm sàn nhưng cần bổ sung cốt dọc và cốt đai.
Như vậy, trên thực tế thiết kế, chúng ta có thể tham khảo tiêu chuẩn nước ngoài để lựa chọn cấp độ bền bê tông của cột và dầm sàn sao cho tỉ số cường độ giữa chúng không vượt quá 1.4 lần, lúc đó sẽ sử dụng bê tông dầm sàn cho bê tông nút khung mà không phải áp dụng thêm bất kỳ biện pháp nào khác.
Tổng hợp Quỹ từ thiện người dùng KetcauSoft
KetcauSoft xin thông báo về số liệu về Quỹ Từ Thiện Người Dùng KetcauSoft
Giá trị tính đến 26/04/2024 là: 138,050,000 VNĐ
Giá trị đã giải ngân: 47,440,000 VNĐ
Giá trị tồn quỹ tính đến 26/04/2024 là: 90,610,000 VNĐ
