Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước gắn liền với việc phát triển đô thị.
Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và các thành phố khác trong những năm qua đã có
những bước đột phá trong việc xây dựng các khu chung cư cao tầng và nhà làm việc.
Những khu chung cư cao tầng và nhà làm việc đã và đang xây dựng có những cái hợp lý
kể cả về giải pháp kiến trúc và giải pháp kết cấu, nhưng cũng còn nhiều vấn đề phải
nghiên cứu để công trình xây dựng lên vừa đẹp, bền vừa tiện dụng và giá thành lại hợp
lý. Những vấn đề cần nghiên cứu tập trung ở khâu: chiều cao tầng, tổ chức không gian
ở và làm việc, tính linh hoạt của công trình và giá thành. Trong đó những yếu tố này
lại phụ thuộc một cách cơ bản vào yêu cầu kiến trúc sử dụng, sơ đồ và hệ thống kết
cấucủa công trình. Cụ thể, chiều cao tầng phụ thuộc vào hệ kết cấu có dầm hay không
có dầm. Nếu hệ kết cấu sàn không có dầm với bước cột lớn thì chiều cao tầng có thể
giảm và tính linh hoạt của không gian ở trong các căn hộ cũng như phòng làm việc sẽ
cao hơn nhiều so với nhà có bước cột bé hoặc nhà có bước cột lớn nhưng lại có dầm.
Đặc biệt là những nhà có sử dụng hệ thống điều hoà không khí trung tâm thì giải pháp
sàn không dầm lại rất tiện lợi.
Để khắc phục những nhược điểm trên, người viết muốn đề cập đến một giải pháp kiến
trúc và kết cấu cho loại nhà chung cư cao tầng và nhà làm việc mà hiện nay đnag đưcợ
xây dnựg nhiều. Đó là loại nhà chung cư cao tầng và nhà làm việc với bước cột lớn
(7x7m, 8x8m, 9x9m) hoặc có thể có khẩu độ lớn nhiều hơn nữa- sử dụng giải pháp sàn
không dầm bê tông dự ứng lực
Thông thường, hệ kết cấu chịu lực là hệ sàn không dầm kết hợp với cột, vách cứng bố
trí tại các vị trí thang máy chịu tải trọng đứng do trọng lực của kết cấu, hoạt tải gồm đồ
đạc, người sử dụng và tải trọng ngang do gió hoặc động đất gây ra. Tính toán nội lực
và chuyển vị của hệ chịu lực không gian gồm sàn, cột, vách, lõi bằng các chương trình
như: SAP2000, STAAIII... Tuỳ theo nhu cầu sử dụng và quy mô đầu tư, nhưng theo sự
tổng kết của các nhà khoa học, loại nhà này có hiệu quả kinh tế với chiều cao từ 9 đến
30 tầng.
Đối với nền đất ở Hà Nội , thành phố Hồ Chí Minh và các nơi, thông thường móng
được dùng loại móng cọc BTCT tiết diện 30x30cm đóng hoặc ép cho các loại nhà cao
từ 9 đến 18 tầng, còn những công trình từ 19-30 tầng với bước cột lớn cần thiết phải
xử lý bằng cọc khoan nhồi đường kính 1-1,2m cắm vào tầng sỏi cuội. Sàn dùng bê tông
ứng lực trước. Thông thường dùng loại cáp có vỏ bọc với đường kính 15,24mm hoặc
lớn hơn với số lượng và đường kính theo tính toán của các nhà thiết kế. Tốc độ thi công
rất nhanh, thông thường với mặt bằng sản một tầng từ 1.000-2.000m2 thì cứ 10 ngày có
thể thi công được
Để khắc phục yếu tố độ võng đối với bản sàn không dầm với bước cột lớn, biện pháp
hiệu quả nhất là dùng bê tông dự ứng lực. Hiện nay, công nghệ kéo căng bê tông dự
ứng lực đã triển khai tương đối mạnh, đặc biệt trong lĩnh vực cầu đường. Một số công
trình trụ sở và nhà ở đã và đang được thi công theo công nghệ này. Nhưng để phát triển
được một cách mạnh mẽ trong lĩnh vực xây dựng nhà cửa cần có sự chỉ đạo của các
nhà quản lý, lãnh đạo chuyên ngành cũng như việc thuyết phục các chủ đầu tư về việc
áp dụng loại công nghệ mới này trên cơ sở chứng minh hiệu quả của nó như: độ bền
của công trình, giá trị sử dụng và yếu tố giá thành
1. So sánh sự làm việc không gian của hệ kết cấu dầm-sàn-cột-vách cùng khẩu độ
với hệ kết cấu gồm sàn-cột-vách về nội lực và chuyển vị
Ví dụ đưa ra trình bày là một nhà làm việc cao 9 tầng, lưới cột tối đa là 7mx8,4m.
Phương án chọn được xem như tối ưu là hệ kết cấu chịu lực gồm cột + vách cứng đặt
ở khu vực thang máy + sàn không dầm. Cột vuông được chọn với tiết diện 65x65cm,
sàn dày 20cm, bê tông dự ứng lực mác 350, vách cứng dày 20cm.
Phương án so sánh là phương pháp thông thường lâu nay các nhà thiết kế và các nhà
thầu xây lắp thường thích dùng là hệ kết cấu khung cột + vách chịu lực + dầm + sàn
với bê tông cốt thép (BTCT) mác 200, thép thường. Hệ kết cấu thẳng đứng chịu lực
ngang vẫn dùng hệ cột vuông 65x65cm và vách cứng dày 20cm ở vị trí cầu thang như
phương án thép dự ứng lực. Điểm khác ở phương án này là sàn dùng hệ dầm chính và
dầm phụ chịu lực. Bản sàn dày 12cm dựa trên yếu tố đảm bảo độ võng cho phép và tỷ
lệ thép, hệ dầm chính tiết diện 25x65cm, hệ dầm phụ tiết diện 22x35cm. Qua kết quả
tính toán không gian theo chương trình STAADIII cho 2 phương án trên ta nhận thấy:
Nội lực tại cùng một tiết diện của cùng một chân cột
Phương án BTCT thường có dầm
- Lực dọc: N=393,994 tấn
- Mmax = 0,612tm
- Lực cắt Qmax = 0,198 tấn
Phương án bê tông dự ứng lực
- Lực dọc: N=447,686 tấn
- Mmax = 3,792 tm
- Lực cắt Qmax = 0,916 tấn
Chuyển vị tại cùng một tiết diện cốt trên đỉnh công trình
Phương án BTCT thường có dầm
бx = 0,00064 cm
бy = 0,43591 cm
бz = 1,92053 cm
Phương án bê tông dự ứng lực
бx = 0,21846 cm
бy = 0,27509 cm
бz = 2.11529 cm
- Một nhận xét gần như là quy luật đó là đối với các nhà cao tầng có vách chịu lực thì
vách cứng thẳng đứng chịu tải trọng ngang chủ yếu. Cột chỉ chịu một phần rất ít.
-So sánh hai phương án ta thấy nội lực của chân cột cũng không khác nhau nhiều lắm
nên phương án móng cũng tương đương nhau.
- Chuyển vị ngang trên đỉnh công trình cũng ở trong phạm vi cho phép và có giá trị
tương đương nhau
- Từ nội lực của dầm chính, dầm phụ và sàn của 2 phương án ta tính được thép dầm
sàn, cột của 2 phương án
- Từ kích thước của các cấu kiện của 2 phương án so sánh khối lượng bê tông của 2
phương án (xem bảng)
2. So sánh phương án ưu nhược điểm của 2 phương án
Ưu điểm
Phương án BTCT thường có dầm
- Thi côngđơn giản hơn
- Mác bê tông thấp hơn
- Tính toán đơn giản hơn
Phương án bê tông dự ứng lực
- Tạo được trần đẹp
- Chiều cao tầng được nâng cao bởi không bị hạn chế dầm
- Độ bền công trình cao, vì mác bê tông cao, thép cường độ cao kéo căng và không cho
phép có vết nứt
- Không phải làm trần
- Thi công nhanh
- Không gian sử dụng linh hoạt
Nhược điểm
Phương án BTCT thường có dầm
- Chiều cao tầng sẽ bị hạn chế
- Đặc biệt với những phòng rộng 100- 150m2 thì chiều cao tầng 3,6m, dầm cao 70cm
thì thông thuỷ chỉ còn 2,9m, thấp qúa
- Độ bền công trình không cao do có sự xuất hiện vết nứt dẫn tới sự ăn mòn thép nhanh
- Trần có dầm nên phải làm trần
- Thời gian thi công lâu hơn
Phương án bê tông dự ứng lực
- Thi công cần đơn vị có kinh nghiệm
- Mác bê tông cao hơn
- Tính toán phức tạp hơn
3. So sánh khối lượng bê tông, thép và kinh tế của 2 phương án
Phần sàn: (so sánh 1 sàn)
Bê tông
- Bê tông mác 200
- 167,29m3 x 402.612đ/m3= 67.352.961đ
- Bê tông mác 350
155,m3 x 6392.450đ/m3= 99.114.750
Thép
Thép thường
35,9 tấn x 5.000.000đ/t=179.500.000đ
12,55tấn x 5.000.000đ/t=62.750.000đ
Thép ứng lực
(cáp+đầu neo+ nhân công)
5,0tấn x 20.000.000 đ/t=100.000.000đ
Cốp pha thành dầm
347,4m2 x 22.000đ/m2 = 7.642.800đ
Xây tường
[( 30,8 = 26= 9,6) 0,11+ (7+ 14) 0,22]
0,5= 6m3 x 348.234 đ/m3
2.089.404đ
Tổng cộng cho 1 sàn
254.495.761đ
263.954.154đ
4. Kết luận và kiến nghị
Qua kết quả tính toán và sự so sánh về những mặt ưu nhược điểm như đã trình bày
ở trên, đây là một vấn đề quan trọng mà các nhà đầu tư, quản lý cũng như các nhà tư
vấn thiết kế cần xem xét để có tiếng nói chung. Mục đích cuối cùng là tạo được những
công trình tốt, đẹp, có tính sử dụng cao và nhịp độ xây dựng hiện đại.
(Nguồn: Hội thảo kết cấu và công nghệ xây dựng mới ở Việt Nam)
Đăng nhận xét