NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VÁN KHUÔN NHÔM THAY THẾ CÁC LOẠI VÁN KHUÔN TRUYỀNTHỐNG TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG
Trong những năm gần đây chính sách mở cửa thu hút đầu tư của nhà nước, hàng loạt những công trình nhà nhiều tầng đã được đầu tư và xây dựng ở khắp các đô thị lớn của đất nước, đặc biệt là thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh như: Công trình HANOI TOWER tại 49 phố hai Bà Trưng cao 25 tầng, Khách sạn MELIA HANOI tại 44 Lý Thường Kiệt cao 24 tầng, tổ hợp Chung cư kết hợpVăn phòng 24-34 tầng tại Trung Hoà Nhân Chính, Dự án KEANGNAM LANDMARK TOWER tổ hợp tòa nhà 47-70 tầng tại Mễ Trì-Từ Liêm… Trong xây dựng nhà nhiều tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép tại chỗ có 3 dây chuyền chính quyết định đến tiến độ, chất lượng, an toàn và hiệu quả kinh tế là: Dây chuyền thi công cốt thép, thi công ván khuôn và thi công bê tông. Trong đó dây chuyền thi công ván khuôn đóng vai trò quan trọng bởi nó đẩy nhanh tiến độ thi công làm giảm giá thành công trình và tạo ra chất lượng sản phẩm cao, đồng thời nó thể hiện trình độ xây lắp của nhà thầu.
Để đáp ứng được yêu cầu đó chúng ta cần phải cải tiến, ứng dụng công nghệ ván khuôn mới vào thi công nhà cao tầng. Lựa chọn, thiết kế và thi công ván khuôn đáp ứng được các yêu cầu về tiến độ nhanh, chất lượng tốt, hiệu quả cao đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao, khắt khe của người sử dụng và xã hội.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đề tài góp phần giúp nhà thầu xây lắp lựa chọn giải pháp ván khuôn áp dụng trong thi công nhà cao tầng và nhà siêu cao tầng, đáp ứng các yêu cầu về chất lượng, tiến độ thi công và hiệu quả thi công công trình thỏa mãn các mục tiêu chí sau:
– Thi công phải thuận lợi nhất tức là công tác tháo lắp, vận chuyển phải dễ dàng.
– Đảm bảo chất lượng công trình, chính xác về kích thước, mỹ quan.
– Giảm chi phí xây lắp, thi công nhanh, chi phí cho một sản phẩm là ít nhất.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu công nghệ ván khuôn trong thi công nhà nhiều tầng và nhà siêu cao tầng, bao gồm cả nguyên lý thiết kế chế tạo, nguyên lý sử dụng.
Nghiên cứu các yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn các giải pháp sử dụng ván khuôn điển hình áp dụng trong điều kiện thi công công trình tại Việt Nam, đồng thời phân tích đánh giá tính hiệu quả trong quá trình thi công. Trong đó tham khảo các chỉ dẫn kỹ thuật trong thi công công trình cao tầng do tư vấn trong nước và nước ngoài biên soạn.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các yêu cầu kỹ thuật của ván khuôn, lựa chọn một số giải pháp áp dụng ván khuôn trong thi công nhà cao tầng đáp ứng các tiêu chí về kỹ thuật, tiến độ và chất lượng công trình được đề cập trong hồ sơ mời thầu và các Tiêu chuẩn, nghị định về quản lý chất lượng, các tiêu chuẩn kỹ thuật và kinh nghiệm thực tế trong quá trình thực hiện dự án.
Trên cở sở tìm hiểu các tài liệu có liên quan đến ván khuôn nhà cao tầng và các công trình đã và đang thi công để có cái nhìn tổng quát để phân tích và đánh giá đưa ra phương pháp lựa chọn ván khuôn thi công nhà cao tầng một cách tối ưu nhất.
Qua đề tài nghiên cứu này có thê sự hiểu biết sâu hơn về các loại ván khuôn, từ đó đưa ra và áp dụng rộng rãi để thi công các công trình nhà cao tầng ở Việt Nam đáp ứng tiêu chí về tiến độ, chất lượng cao, tiết kiệm chi phí và an toàn.
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG VÁN KHUÔN THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Tổng quan tình hình thi công ván khuôn nhà cao tầng hiện nay
1.1.1. Tổng quan về việc thi công ván khuôn nhà cao tầng trên thế giới
1.1.2. Tổng quan về việc thi công ván khuôn nhà cao tầng tại Việt Nam
Một số loại ván khuôn đang được áp dụng phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay
a) Ván khuôn tấm lớn tại dự án Golden Palace- Hà Đông
b) Ván khuôn trượt dùng cho tổ hợp dự án tại Trung Hòa Nhân Chính do Công ty Vinaconex thi công
c) Ván khuôn nhôm trong thi công dự án Huyndai Hill State- Hà Đông
d) Ván khuôn gỗ dán trong thi công dự án Star City- Lê Văn Lương
1.2. Phân loại ván khuôn trong thi công nhà cao tầng
+ Ván khuôn định hình là loại ván khuôn được ghép từ những bộ phận định hình chế từ vật liệu ban đầu để tạo thành ván khuôn (như gỗ, thép, nhôm).
+ Ván khuôn vạn năng là loại ván khuôn định hình được chế tạo làm ván khuôn cho nhiều loại cấu kiện khác nhau.
+ Ván khuôn tấm lớn là loại ván khuôn luân lưu định hình phục vụ cho đúc các cấu kiện lớn.
1.3. Giới thiệu về ván khuôn nhôm
1.3.1. Vật liệu làm ván khuôn-Hợp kim nhôm đúc
Vật liệu làm ván khuôn nhôm được sản xuất từ hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm tuân thủ theo tiêu chuẩn của Quốc tế AA6061-T6; 6061T6 có các chỉ tiêu hóa học như sau.
1.3.2. Đặc tính của hợp kim nhôm
– Độ bền cao, có tính gia công cao, tính hàn tốt, khả năng định hình tốt. Dùng cho linh kiện tự động hoá và cơ khí, khuôn gia công thực phẩm, khuôn gia công chế tạo, 6061 là loại nhôm tấm hợp kim được dùng phổ biến và rộng rãi nhất.
– Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm và hợp kim nhôm chỉ nặng bằng 1/3 thép, đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi nghiên cứu đưa vào ứng dụng làm ván khuôn.
– Tính chống ăn mòn nhất định trong khí quyển nhờ luôn luôn có lớp màng ôxyt (Al2O3), xít chặt bám chắc vào bề mặt.
– Tính dẻo: Rất dẻo, nên rất thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, băng, màng, khuôn, ép chảy thành các thanh có biên dạng đặc biệt (dùng cho khung cửa, các loại tản nhiệt…rất thuận tiện khi sản xuất).
– Nhiệt độ nóng chảy: Tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy khi đúc, nhưng cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử dụng được ở nhiệt độ cao hơn 300-400 độ C.
– Khả năng chống dính của vật liệu nhôm tốt hơn các vật liệu khác cùng làm ván khuôn bê tông.
1.3.3. Cấu tạo các bộ phận làm ván khuôn
1.3.3.1. Tổng quan quá trình sản xuất ván khuôn nhôm định hình
1.3.3.2. Cấu tạo các bộ phận làm ván khuôn nhôm
1.4. Nhận xét tình hình sử dụng ván khuôn trên Thế Giới và Việt Nam
– Qua nghiên cứu, tìm hiểu tình hình thi công ván khuôn trên thế giới và ở Việt Nam ta thấy công nghệ ván khuôn áp dụng trong thi công nhà cao tầng rất phát triển.
– Công nghệ ván khuôn truyền thống của Việt Nam như ván khuôn thép, ván khuôn gỗ dán, tấm mảng lớn, một số công nghệ như ván khuôn trượt, bay… hay sự kết hợp của các loại ván khuôn này, thì quy trình thi công vẫn chia đợt đổ bê tông, cấu kiện đứng (cột, vách, lõi) đổ trước và cấu kiện nằm ngang đổ sau. Với các công nghệ này thì công tác tháo ván khuôn cấu kiện đứng phải thực hiện ngay sau khi đổ bê tông để tiến hành ghép ván khuôn nằm ngang.
– Ván khuôn nhôm định hình là loại ván khuôn còn mới mẻ ở Việt Nam ván khuôn này chỉ cần đầu tư cho 1 sàn và nâng tầng nhanh chóng, cho tiến độ nhanh, bề mặt bê tông đẹp, chính xác. Loại ván khuôn này hiện chưa có đề tài nào nghiên cứu, do đó cần thiết phải nghiên cứu, tìm hiểu đánh giá và đưa ra ứng dụng rộng rãi ván khuôn nhôm vào thi công.
2.1. Lý thuyết tính toán ván khuôn
2.1.1. Xác định tải trọng (theo TCVN 4453-95)
a) Tải trọng đứng
- Tĩnh tải (tải trọng thường xuyên).
Tải trọng bản thân ván khuôn, phụ thuộc vào vật liệu làm ván khuôn. Tra bảng:
– Đối với gỗ (khối lượng thể tích gỗ theo phân loại theo TCVN 1072-71) ta có:
+ Gỗ nhóm III có trọng lượng từ 600kg/m3-730kg/m3.
+ Gỗ nhóm IV có trọng lượng từ 550kg/m3-610kg/m3.
+ Gỗ nhóm V có trọng lượng từ 500kg/m3-540kg/m3.
+ Gỗ nhóm VI có trọng lượng từ 490kg/m3-trở xuống
– Đối với ván khuôn thép thì trung bình 31kg/m2 sàn.
– Đối với ván khuôn nhôm thì trung bình 20kg/m2 sàn.
– Đối với ván khuôn nhựa thì trung bình 7kg/m2 sàn.
– Trọng lượng riêng của bê tông nặng là :γb=2500kg/m3.
– Trọng lượng của cốt thép được xác định dựa vào hàm lượng cốt thép trong bê tông theo thiết kế, không có khối lượng cụ thể thì thường lấy bằng 100kg/m3.
– Tất cả hệ số vượt tải lấy bằng nt=1,2 lấy ở bảng 2.1
- Hoạt tải (tải trọng thi công).
– Tải trọng người làm việc 50-60kg/m2, trọng lượng của thiết bị thi công (tùy theo loại thiết bị và phương tiện vận chuyển ví dụ chở bằng xe cải tiến (150-240kg/m2) hoặc lấy chung người đi lại và xe là: 250kg/m2 khi tính toán với ván khuôn sàn, vòm; 150kg/m2 khi tính toán với gia cường nẹp ván khuôn; 100kg/m2 khi tính toán với cột chống đỡ các kết cấu.
– Tải trọng do trút hoặc đầm rung bê tông: 200kg/m2.
– Tất cả hệ số vượt tải lấy bằng nd=1,3 lấy ở bảng 2.1
b) Tải trọng ngang (Giáo trình Kỹ thuật thi công)
- Tải trọng phát sinh khi đổ vữa bê tông, tác dụng vào ván khuôn.
– Đổ bằng máy và ống vòi voi hoặc đổ trực tiếp bằng đường ống từ máy bơm bê tông: pd=200kg/m2.
– Đổ từ thiết bị vận chuyển có dung tích<0,2m3: Pd=400kg/m2.
– Đổ từ thiết bị vận chuyển có dung tích từ 0,2-0,8m3: Pd=400kg/m2.
– Đổ từ thiết bị vận chuyển có dung tích >0,8m3: Pd=600kg/m2.
- Tải trọng do đầm lấy bằng: 200kg/m2 lấy bằng bề mặt đứng của ván khuôn.
- Áp lực ngang của bê tông mới đổ tác dụng vào thành ván khuôn:
– Đầm dùi: P=γH khi H≤R.
– Đầm dùi: P=γ(0,27V+0,78)k1k2 khi V≥0,5, H≥4m.
– Đầm ngoài: P=γH khi H≤2R1, V≥4,5
– Đầm ngoài: P=γ(0,27V+0,78)k1k2khi V≥4,5, H≤2m.
– Đối với bê tông cứng và ít linh động với độ sụt 0,2cm-0,4cm thì k1=0,8.
– Đối với bê tông có độ sụt (4-6)cm, thì k1=1,2.
k2– hệ số ảnh hưởng nhiệt độ của hỗn hợp bê tông.
– Với nhiệt độ dưới 8oC, k2=1,15.
– Với nhiệt độ 8o -11oC, k2=1,1.
– Với nhiệt độ 12o -17oC, k2=1,0.
– Với nhiệt độ 18o -27oC, k2=0,95.
– Với nhiệt độ 28o -32oC, k2=0,9.
– Với nhiệt độ trên 33o , k2=0,85.
c) Tải trọng gió (theo TCVN 2737- 1995)
– Nếu công trình có chiều cao h<6m, thì thiết kế ván khuôn có thể bỏ qua tải trọng gió.
– Nếu công trình có chiều cao h>6m, thì tính theo quy phạm thiết kế lấy bằng 50% tải trọng gió tiêu chuẩn).
d) Độ cho phép của các bộ phận cốp pha do tác động của tải trọng
– Đối với cốp pha của bề mặt lộ ra ngoài kết cấu nhỏ hơn 1/400 nhịp cốp pha.
– Độ võng đàn hồi hoặc lún của gỗ chống cốp pha nhỏ hơn 1/1000 nhịp tự do của các kết cấu bê tông cốt thép tương ứng.
2.2.2. Tính toán ván khuôn, cột chống
a) Tính toán ván khuôn nằm ngang
Ván đáy chịu tải trọng thẳng đứng do trọng lượng bản thân của bê tông và cốt thép, của ván khuôn (tải trọng tĩnh) , trọng lượng của người và xe máy (tải trọng động) gây ra.
Để tính toán, ta coi ván đáy như một dầm liên tục có lực phân bố đều là q và tính toán như sau:
– Xác định tải trọng:
- Tải trọng tiêu chuẩn: Qtc=Σqbt+Σqd Trong đó:
Σqbt gồm: – Trọng lượng bản thân cốp pha.
– Trọng lượng bê tông cốt thép.
Σqd gồm: – Tải trọng do để bê tông.
– Tải trọng do người và dụng cụ thi công.
- Tải trọng tính toán: qtt=Σn.qbt+Σnd.qd (kg/m2)
Trong đó: n, nd là hệ số vượt tải cho ở bảng 2.1.
- Tải trọng phân bố đều trên bề mặt cốp pha:
qtt=(Σn.qbt+Σnd.qd).b (kg/m2)
Trong đó: b là chiều rộng một dải tính toán.
Với bài toán ván khuôn định hình tính toán khoảng cách cột chống: Ta sẽ tính khoảng cách các gối tựa.
Với bài toán khoảng cách các gối tựa cho trước:Ta đi tính toán khả năng kháng uốn của ván để lựa chọn ván cho phù hợp.
b) Tính toán ván khuôn đứng
- Tải trọng:
– Tải trọng tiêu chuẩn: qtc= γ.H+
Trong đó: γ.H tra theo bảng.
= qd1 + qd2
qd1 :tảitrọng do đổ bê tông gây nên.
qd2 : tải trọng do đầm rung.
Tuy nhiên với cốp pha đứng do thực tế khi đổ bê tông thì không đầm và ngược lại đo đó khi tính toán lấy giá trị nào lớn hơn.
– Tải trọng tính toán: qtt = n.γ.H +
Trong đó: n và nd là hệ số vượt tải cho bảng 2.1.
Tải trọng phân bố đều trên mặt dài:
qtt = (n.γ.H + ).b (b: chiều rộng một dải tính toán.)
Cốp pha đứng ở độ cao ≥ 10m thì phải tính với tải trọng gió (TCVN 4453-1995).
c) Tính toán cột chống:
Để thiết kê cột chống ta chọn tiết diện cột trước rồi đi kiểm tra khả năng chịu nén theo công thức:
δ = ≤ Rn
Kiểm tra độ ổn định của cột chống theo công thức:
δ = ≤ Rn
Trong đó:
Rn : là cường độ chịu nén của vật liệu làm cột chống.
N : là tải trọng tác dụng lên cột.
F : là diện tích mặt cắt ngang.
ϕ : là hệ số uốn dọc, phụ thuộc và độ mảnh λ của cột, được lấy như sau:
ϕ = khi λ> 75
ϕ = 1-0,8 ()2khi λ ≤ 75
Với λ =
Trong đó:
l0 : là chiều dài tính toán của cột chống: l0 = μ.l (l là chiều cao cột).
μ: là hệ số phụ thuộc vào sự liên kết của hai đầu cột. Vì hai đầu cột chống có các giằng ngang nên coi như hai đầu ngàm do đó: μ = 0,65
rmin : là bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện nguyên của cột.
rmin=
Với cột tròn rmin = 0,25d, cột tiết diện chữ nhật rmin= 0,289b
d : đường kính cột.
b : là cạnh ngắn của tiết diện.
2.3. Quy trình, yêu cầu tháo lắp của các loại ván khuôn trong quá trình thi công
2.3.1. Yêu cầu đối với ván khuôn
– Ván khuôn phải đảm bảo độ ổn định, độ cứng, độ bền, hình dạng kích thước theo đúng bản vẽ thiết kế. Ngoài ra, cần đảm bảo sử dụng được nhiều lần.
– Gia công ván khuôn nên tiến hành theo dây chuyền và chuyên môn hóa.
– Tùy theo từng bộ phận và vị trí công trình, kết cấu ván khuôn phải đảm bảo các yêu cầu.
– Mặt ván khuôn phải được tạo được bề mặt bê tông theo thiết kế yêu cầu.
– Ván ghép thành tấm mảng định hình (dùng để luân lưu).
– Trường hợp dùng ván khuôn kim loại, ván khuôn bê tông cốt thép, các kiểu ván khuôn trượt, phải có cơ sở tính toán kinh tế-kỹ thuật bảo đảm và được người có thẩm quyển chấp nhận.
– Ván khuôn dùng lại, trước mỗi khi dùng phải cọ sạch bê tông cũ, đất bám,…; mặt và cạnh ván khuôn phải được sửa chữa lại cho phẳng, nhẵn.
– Ván khuôn, khi đã gia công cần phải được phân loại, đánh dấu và bảo quản cẩn thận để tránh nứt nẻ, cong vênh, mối, mọt,…
2.3.2. Yêu cầu đối với công tác lắp dựng ván khuôn
+ Công tác lắp dựng ván khuôn: Trước khi lắp dựng ván khuôn ta cần kiểm tra xem xét ký chất lượng của ván khuôn, kiểm tra lại các mối hàn, độ cong vênh biến hình, kiểm tra các móc liên kết,.v.v. . Phân loại ván khuôn và đánh dấu ván khuôn cũng như các bộ phận của ván khuôn, sắp xếp chúng riêng ra để thuận lợi cho việc vận chuyển cũng như lắp dựng. Khi dùng ván khuôn, giàn giáo cần nghiên cứu sử dụng sao cho phù hợp với chủng loại kết cấu. Trước hết, cần nắm được cách thao tác để lắp dựng ổn định cho hệ giàn giáo, sau đó kiểm tra và lắp ghép các tấm ván khuôn chịu lực chủ yếu.Làm xong đến đâu phải kiểm tra chắc chắn đến đó rồi mới tiếp tục lắp ghép phần kế tiếp.
+Vận chuyển các bộ phận
– Vận chuyển, trục lên, hạ xuống phải nhẹ nhàng, tránh va chạm, xô đẩy làm cho ván khuôn bị biến dạng, dây treo buộc không được ép mạnh, ăn sâu vào ván khuôn.
– Trước khi vận chuyển, phải kiểm tra sự vững chắc của dàn giáo, sàn thao tác, đường đi lại để đảm bảo an toàn.
– Vận chuyển hay lắp dựng ván khuôn trên khối bê tông đã đổ xong phải được cán bộ kỹ thuật phụ trách công trường đồng ý.
+ Phương pháp lắp ghép ván khuôn, giàn giáo: Phải đảm bảo nguyên tắc đơn giản và dễ tháo, bộ phận nào cần tháo trước không bị phụ thuộc vào bộ phận tháo sau.
+ Trắc đạc: Khi lắp dựng ván khuôn, phải căn cứ vào các mốc trắc đạc trên mặt đất (vị trí và cao độ), đồng thời dựa vào bản vẽ thiết kế thi công để đảm bảo kích thước, vị trí tương quan giữa các bộ phận công trình và vị trí của công trình trong không gian.
+ Khi cố định ván khuôn: Khi đã xác định vị trí chính xác của các bộ phận ván khuôn ta tiến hành cố định ván khuôn. Ta có thể cố định ván khuôn bằng bọ gỗ (xà gồ 4x6cm cắt thành từng đoạn 10cm-30cm cố định vào hệ xà gồ lớp dưới), bằng chân cơ, ty xuyên qua cấu kiện, hệ gông, các loại chốt, kích, giằng, tăng đơ, hàn đính,… Các liên kết này phải đảm bảo chắc chắn trong quá trình thi công và một số liên kết có thể tinh chỉnh để thuận lợi cho quá trình nghiệm thu.
+ Công tác vệ sinh bề mặt và chất lượng bề mặt ván khuôn
Bề mặt ván khuôn sau khi ghép phải kín khít sao cho nước xi măng trong bê tông hạn chế không chảy ra ngoài. Khi ghép ván khuôn, phải chừa lỗ để khi rửa ván khuôn và mặt nền, nước bẩn và rác bẩn có chỗ thoát ra ngoài. Trước khi đổ bê tông các lỗ này phải được bịt kín.
+ Công tác nghiệm thu, kiểm tra: Khi ván khuôn và giàn giáo đã lắp dựng xong, cần phải kiểm tra nghiệm thu dựa theo:
– Độ chính xác của ván khuôn so với thiết kế.
– Độ chính xác của các bộ phận đặt sẵn.
– Độ chặt, kín giữa các tấm ván khuôn với mặt nền.
– Sự vững chắc của ván khuôn với giàn giáo.
2.4. Yêu cầu đối với công tác tháo ván khuôn
Trong thi công công trình bê tông cốt thép toàn khối, việc tháo ván khuôn có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ thi công công trình, đến việc tiết kiệm ván khuôn và chất lượng bê tông.
Tháo ván khuôn phải do những công nhân hoặc hiểu biết kỹ thuật ván khuôn nói chung hoặc hiểu biết kỹ thuật với loại ván khuôn đặc biệt nào đó cần tháo.
Trong trình tự tháo ván khuôn, nói chung cấu kiện lắp trước thì tháo sau, cấu kiện lắp sau thì tháo trước.
Thời gian tháo ván khuôn có quan hệ đến những yếu tố sau đây: Nhiệt độ; Mác xi măng và lượng nước dùng trong bê tông; Tình hình chịu tải trọng; Thể tích và chiều dài nhịp.
Những yếu tố trên có cái là chủ yếu, có cái là thứ yếu. Cho nên, quyết định chính xác thời gian tháo ván khuôn phải dựa vào điều kiện thực tế và thí nghiệm mẫu.
2.5. Tiêu đánh giá việc áp dụng ván khuôn trong thi công nhà cao tầng
– Bề mặt cấu kiện phải phẳng, nhẵn theo yêu cầu của từng loại cấu kiện. Nó được thể hiện bằng chất lượng bề mặt phần ván của ván khuôn.
– Sự sai lệch về hình dáng, kích thước cấu kiện bê tông đúc ra trong giới hạn cho phép theo từng loại cấu kiện bê tông.
– Sự kín khít của bề mặt ván khuôn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của công tác bê tông khi ninh kết.
– Giảm thiểu rủi ro các sự cố bục ván khuôn, phình ván khuôn trong quá trình đúc bê tông cùng những yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng của công trình.
Từ đó ta thấy rằng chất lượng của ván khuôn sẽ ảnh hưởng một phần trực tiếp đến chất lượng của bê tông.
b) Tiêu chí về an toàn lao động trên công trình
– Trong quá trình thi công lắp dựng, tháo dỡ ván khuôn phải tuyệt đối an toàn với tất cả mọi người trong công trình xây dựng cũng như khu vực xung quanh. Điều này thể hiện ở công nghệ đó là công việc tháo dỡ lắp dựng đơn giản không quá phức tạp.
– Việc sản xuất cần phải khép kín không gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh và sinh hoạt của người dân lân cận công trình đang thi công.
Các công trình thường được xây dựng trong phố đông đúc người sinh sống và qua lại, do vậy mà công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường là tiêu chí rất quan trọng.
c) Thời gian tháo lắp ván khuôn
Chỉ tiêu về thời gian thi công ván khuôn là một chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá tính hiệu quả của công nghệ ván khuôn hiện đại. Nó quyết định trực tiếp đến tiến độ thi công của một công trình cao tầng.
d) Độ luân chuyển của ván khuôn
Từ sơ đồ H1 ta có thể thấy chi phí ván khuôn cho một đơn vị sản phẩm phụ thuộc vào 3 thành phần:
– Công chế tạo (C1)
– Hao mòn khi sử dụng (C2)
– Công tháo lắp (C3)
C=(C1+C2)/n + C3
C1, C3 có quan hệ tỷ lên nghịch với nhau, công nghệ chế tạo càng cao thì công tháo, lắp càng ít. C2 thì phụ thuộc vào loại hình cốp pha gồm vật liệu và bảo quản (tiền khấu hao tài sản).
e) Thời gian vận chuyển ván khuôn lên cao theo công trình
Đối với các công trình cao tầng để đẩy nhanh được tiến độ thi công phần ván khuôn ta cần phải lưu ý đến công tác vận chuyển và tập kết ván khuôn sao cho hợp lý nhất. Bởi nhà cao tầng quãng đường vận chuyển là rất lớn và nhiều. Khi thi công mà các bộ phận ván khuôn rời rạc thì rất mất công vận chuyển, do vậy mà cấu tạo thành các bộ phận và mảng lớn hiệu quả hơn. Khi đánh giá công nghệ ván khuôn ta cần phải chú ý đến công tác này. Công nghệ nào có thể thuận lợi cho việc vận chuyển về độ an toàn và nhanh về thời gian thì sẽ có lợi hơn.
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÁN KHUÔN NHÔM
ĐỊNH HÌNH CHUYÊN DÙNG THI CÔNG PHẦN THÂN
3.1. Đề xuất cấu tạo ván khuôn nhôm một số cấu kiện điển hình
– Căn cứ vào thiết kế kết cấu của công trình, ván khuôn cột, tường được thiết kế ghép đổ bê tông độc lập so với bê tông dầm, sàn. Tùy theo kích thước cột, với những cột có kích thước lớn, cấu tạo cột sẽ cần thêm đai gông và chống chéo, với những cột có kích thước nhỏ kích thước <1m cấu tạo cột sẽ đơn giản hơn.
+ Cấu tạo ván khuôn cột kích thước lớn hơn 1m.
– Tấm làm bề mặt ván khuôn được tổ hợp bằng các tấm ván khuôn hợp kim nhôm có kích thước phù hợp với thiết kế, các tấm này đã được thiết kế và gia công định hình sẵn từ trong nhà máy.
– Liên kết tại vị trí góc cột bằng thanh V góc bằng hợp kim nhôm, trên thân thanh V góc cũng được đột các lỗ tương tự như trên tấm ván khuôn, thanh V góc được chốt chặt với tấm ván khuôn bằng các chốt bằng thép.
– Để chống lại áp lực của bê tông với các cột lớn ta sử dụng thêm hệ thống gông kết hợp với ty xuyên tâm D16.
– Để đảm bảo ổn định và chống xô ngang cho cột, ta sử dụng cột chống chéo D48 chống và chân và trên thân cột.
– Sau khi đổ bê tông xong, ván khuôn được tháo ra và vận chuyển lên các tầng thi công tiếp theo.
+ Cấu tạo ván khuôn cột kích thước nhỏ hơn 1m.
Về cơ bản cấu tạo ván khuôn cột có kích thương <1m đơn giản hơn cột kích thước lớn. Điểm khác nhau so là loại cột này sẽ được ghép đổ bê tông đồng thời cùng với dầm sàn, về cấu tạo cột được tổ hợp từ các tấm ván khuôn nhôm và liên kết bởi các chốt, ti sử dụng cho cột bằng ty lập là, lắp đặt ti này đồng thời với công việc chốt liện kết các tấm ván khuôn.
3.1.2. Cấu tạo ván khuôn tường, tường thang máy
Tương tự như ván khuôn cột, tấm làm bề mặt ván khuôn tường, được tổ hợp bằng các tấm ván khuôn hợp kim nhôm có kích thước phù hợp với thiết kế, các tấm này đã được thiết kế và gia công định hình sẵn từ trong nhà máy. Việc ghép ván khuôn tường và ván khuôn dầm sàn đồng thời, công tác thi công bê tông cũng đổ đồng thời tường và dầm sàn.
3.1.3. Cấu tạo ván khuôn dầm, sàn
– Ván khuôn dầm sàn được cấu tạo bởi các tấm ván khuôn định hình và liên kết bằng các chốt
– Nhìn vào cấu tạo liên kết ván khuôn cột vào dầm, sàn ta thấy ưu điểm của liên kết này là sau khi đổ bê tông dầm sàn xong có thể tiến hành tháo dỡ toàn bộ tấm ván khuôn sàn, ván khuôn thành dầm mà các cột chống vẫn giữ nguyên không bị ảnh hưởng, điều này lằm tăng khả năng luân chuyển ván khuôn sàn và số lượng sàn cần đầu tư ít, chì cần đầu tư ván khuôn cho 1 sàn và quay vòng thi công.
3.1.4. Cấu tạo ván khuôn thang bộ
Ván khuôn thang bộ được tổ hợp bằng các tấm ván khuôn định hình có mudun sẵn.Ván đáy thang được ghép nối bằng các tấm điển hình (nằm ngang so với thang), hai đầu của tấm ván được liên kết với ván khuôn vách hoặc thanh giẳng khóa 2 đầu. Tấm ván khuôn mặt bậc thang được thiết kế sản xuất sẵn tạo hình (hình góc vuông), các tấm này được ghép với ván khuôn vách hoặc thanh giằng khóa 2 đầu tại các vị trí mũi bậc sử dụng thanh V khóa 2 tấm ở mũi bậc. Các liên kết ván khuôn thang bộ bằng các chốt ngắn, chốt dài tùy từng vị trí.
3.2. Quy trình thi công, tháo dỡ ván khuôn nhôm định hình
– Căn cứ vào thiết kế kết cấu của dự án chuẩn bị thi công, tiến hành thiết kế ván khuôn cho các cấu kiện, quá trình thiết kế phải đảm bảo nguyên tắc tái sử dụng ván khuôn nhiều nhất và chi phí đầu tư ít nhất.
– Bằng vật liệu hợp kim nhôm đùn ép trong nhà máy, các cấu kiện của ván khuôn được chế tạo phù hợp với kích thước của từng dự án.
– Sau khi sản xuất xong ván khuôn phải được tiến hành nghiệm thu gia công và lắp đặt thử.
3.2.1. Quy trình thi công ván khuôn cột, tường, dầm sàn
Công tác chuẩn bị: Tập kết toàn bộ ván khuôn, phụ kiện tại công trường, các tấm ván khuôn được đánh dấu thứ tự cho từng cấu kiện, được tập bố trí dễ nhì thấy và theo thứ tự lắp ghép các cấu kiện, bôi trơn ván khuôn bằng chất chống dính(nếu có).
Công tác lắp dựng:
+ Ván khuôn cột, tường
Bước 1: Nghiệm thu cốt thép, lắp đặt chấn cơ và công tác bật mực trắc đạc bao quang chân cột, vách.
Bước 2: Lắp đặt từng tấm ván khuôn, liên kết lại bằng các chốt, đối với cấu kiện cột nhỏ, tường vách thì lắp đặt ty lập là cùng với chốt liên kết.
Bước 3: Sau khi đã lắp dựng xong tấm ván khuôn và ty, tiến hành lăp ghép các thanh nối để liên kết với tấm ván khuôn dầm, sàn.
Bước 4: Điều chỉnh thẳng đứng ván khuôn cột bằng các cột chống, thực hiện ngay trong quá trình lắp dựng ván khuôn dầm sàn. Do các cấu kiện được sản xuất một cách chính xác nên công tác căn chỉnh ván khuôn phải hết sức tỉ mỉ và cẩn thận.
+ Ván khuôn dầm, sàn.
Bước 1: Sau khi đã có ván khuôn cột, vách xong, tiến hành lắp ghép ván khuôn dầm, sàn. Đầu tiến ghép các thanh nối, thanh giữa, đáy dầm vào đầu cột chống ở dưới mặt đất.
– Bước 2: Gá các thanh trên vào ván khuôn cột, liên kết lại và lắp dựng thân cột chống vào đầu cột.
– Bước 3: Sau khi đã tạo được hệ khung bao gồm ván khuôn cột, vách và cột chống, tiến hành lắp ghép ván khuôn thành dầm và ván khuôn sàn.
– Bước 4: Căn chỉnh ván khuôn dầm sàn, cột vách thành hệ cứng, tăng cường ổn định theo phương ngang bằng các cây chống chéo, đối với những cột có kích thước >1m, vách có chiều dài lơn phải tăng cường thêm hệ giằng ngang bằng các ống théo hộp D48 và ty ren xuyên tâm. Kiểm tra độ phẳng của ván khuôn dầm sàn và điều chỉnh thông qua các kích của cây chống.
– Bước 5: Nghiệm thu tổng thể và đổ bê tông.
3.2.2. Quy trình tháo dỡ và vận chuyển ván khuôn
Bước 1: tháo dỡ ván khuôn cột, tường.
Bước 2: Tháo dỡ ván khuôn dầm, sàn:
3.3. Phân tích tính hiệu quả khi áp dụng ván khuôn nhôm vào thi công nhà cao tầng và siêu cao tầng
3.3.1. Thiết kế ván khuôn dầm sàn bằng thép
Thiết kế ván khuôn dầm – sàn cho 01 ô sàn điển hình có kích thước 4500x 3150mm thuộc công trình Tòa nhà Huyndai Hillstate. Tổ hợp hệ ván khuôn dầm – sàn của ô sàn thể hiện trên hình 3.13.
3.3.1.1. Tính toán , thiết kế ván khuôn sàn
a. Sơ đồ tính toán.
b. Tải trọng tác dụng lên ván sàn gồm:
– Trọng lượng bản thân của ván khuôn:
qtt1 =1,1 x20 =22 (kG/m2)
– Trọng lượng sàn bêtông cốt thép dày 10cm, n=1,2
qtt2 =1,2 x2600x 0,1 =312 (kG/m2)
– Tải trọng do người và dụng cụ thi công: với n =1,3
qtt3 =1,3 x250 =325 (kG/m2)
– Tải trọng do đổ bêtông:
qtt4 =1,3 x400 =520 (kG/m2)
– Tải trọng tính toán tổng cộng trên ván khuôn sàn là:
qtt = 22 + 312 + 325 + 520 = 1179 (kG/m2)
– Tải trọng tiêu chuẩn tổng cộng trên ván khuôn sàn là:
qtc = 20 + (2600 x0,1) + 250 + 400 = 930 (kG/m2)
=> Tổng tải trọng tác dụng lên tấm ván khuôn bề rộng b = 0,3m:
qtc v = qtc x b = 930 x0,3 = 279 (kG/m)
qtt v = qtt x b = 1179 x0,3 = 353,7 (kG/m)
c. Kiểm tra ván khuôn theo điều kiện bền và võng.
– Kiểm tra theo điều kiện bền : (kG/cm2)
Vậy điều kiện bền của ván khuôn thoả mãn .
– Kiểm tra lại điều kiện độ võng của ván khuôn sàn:
+ Độ võng:
Vậy điều kiện độ võng đảm bảo.
d. Tính toán hệ xà gồ, cột chống đỡ ván sàn:
– Xà gồ lớp trên bằng gỗ nhóm V có: R = 150 (kG/cm2); E =1,2 x105 (kG/cm2), tiết diện (8×10)cm. Xà gồ lớp trên đã chọn khoảng cách là 60(cm), xà gồ lớp dưới đã chọn khoảng cách là 120(cm).
– Tải trọng tác dụng lên xà gồ:
qtcx1 = qtc . lx1 + bx1. hx1.γgỗ = 930 x0,6 +0,08 x0,1 x600= 562,8 (kG/m)
qttx1=qtt.lx1+bx1.hx1.γgỗ.n =1179×0,6 + 0,08 x0,1 x600 x1,1
=712,68 (kG/m)
lx1: Khoảng cách bố trí xà gồ lớp trên.
n =1,1: hệ số vượt tải.
bx1, hx1 : Chiều rộng,chiều cao tiết diện xà gồ lớp trên.
– Kiểm tra độ ổn định của xà gồ lớp trên:
Xà gồ lớp trên được coi như dầm liên tục kê lên các gối tựa là các xà gồ lớp dưới đặt cách nhau 120cm bằng khoảng cách của giáo PAL.
+ Mômen lớn nhất: (kGm).
+ Độ cứng chống uốn : (cm3)
– Theo đều kiện bền: ≤ R = 90 (kG/cm2)
+ Theo điều kiện độ võng: f =
. Vậy xà gồ lớp trên đã chọn tiết diện (8×10)cm như trên là thoả mãn.
– Kiểm tra ổn định của xà gồ lớp dưới:
Xà gồ dọc cũng chọn gỗ nhóm V có tiết diện (10×14)cm đặt cách nhau 1,2m đỡ các xà gồ lớp trên
– Tải trọng tập trung đặt tại giữa thanh xà gồ lớp dưới là:
P = qtt.l = 712,68 x1,2 = 855,22 (kG)
– Sơ đồ tính: là dầm liên tục chịu tải trọng tập trung, gối tựa là các đầu giáo PAL.
– Kiểm tra theo điều kiện bền : ≤ R = 90 (kG/cm2)
(kGcm)
(cm3)
=> (kG/cm2) < R = 90 (kG/cm2) ứng suầt cho phép của gỗ
=> Xà gồ dưới đảm bảo về độ bền.
– Kiểm tra theo độ võng:
P = qtc.l = 562,8 x1,2 = 675,36 (kG)
– Với gỗ nhóm V ta có: Môđun đàn hồi E =1,2×105 (KG/cm2)
(cm4)
f = (cm) < (cm)
Vậy xà gồ lớp dưới chọn tiết diện 10×14 cm và bố trí với khoảng cách 120cm là bảo đảm.
– Cây chống đỡ xà gồ ta sử dụng giáo PAL, do giáo PAL có khả năng chịu lực lớn nên không cần kiểm tra mà chỉ bố trí sao cho phù hợp.
3.3.1.2. Thiết kế ván khuôn dầm
– Hệ dầm sử dụng trong kết cấu của công trình gồm nhiều loại tiết diện, ở đây ta chỉ tính toán ván khuôn cho dầm chính tiết diện 25x60cm ; các dầm khác có tiết diện nhỏ hơn được tính toán và cấu tạo tương tự.
– Ván khuôn dầm cũng sử dụng ván khuôn thép, các tấm ván dầm được tựa lên các thanh xà ngang, xà dọc, dùng giáo PAL để đỡ xà gồ.
3.3.2. Thiết kế ván khuôn dầm sàn bằng nhôm
Nguyên lý tính toán ván khuôn nhôm cũng tương tự như ván khuôn thép đã trình bày phần trên. Tuy nhiên có một chút khác biệt như sau:
-Ván khuôn nhôm không bố trí hệ thống xà gồ lớp dưới đỡ xà gồ lớp trên như ván khuôn thép mà chỉ cần một lớp xà gồ (dầm đỡ). Thanh chống sẽ chống trực tiếp vào xà gồ.
– Có nhiều phụ kiện khác đi kèm như đã trình bày phần trên
– Ván khuôn cột được liên kết cùng với ván khuôn dầm sàn và thi công đồng thời nên giảm được hệ thống chống ván khuôn dầm sàn ở vị trí cột.
Tựu chung lại, hiệu quả sử sụng ván khuôn nhôm so với các loại ván khuôn khác thể hiện ở các điểm sau: Nhẹ; Dễ tháo lắp; Nâng tầng nhanh chóng; Chất lượng bê tông cao; Tái sử dụng và an toàn vệ sinh công trường.
3.3.3. Vấn đề về đầu tư vốn ban đầu
+ Chi phí đầu tư cho ván khuôn nhôm.
Nhận xét: Về giá thành đơn vị ván khuôn thì ván khuôn nhôm cao 3,3 lần so với ván khuôn gỗ dán, nhưng về thi công quay vòng thì tổng cho phí cho 1 dự án thì chênh nhau không nhiều khoảng 11%.
– Như đã khảo sát tại công trình Goldland thì việc đầu tư vốn ban đầu cho một m2 ván khuôn là rất lớn, sau khi kết thúc công trình phải tính đến việc tận dụng và luân chuyển ván khuôn cho các dự án khác, trên thực tế việc một công ty có liên tục các dự án sử dụng ván khuôn tấm lớn là rất ít do đó nên hình thành các công ty chuyên cho thuê hệ thống ván khuôn uy tín. Như vậy các nhà thầu thi công không phải đầu tư nữa, mặt khác có thể có nhiều phương án lựa chọn công nghệ thi công hơn bởi thị trường ván khuôn sẽ phong phú.
– Các công ty xây dựng có thể liên kết với nhau để có thể tái sử dụng vốn đầu tư vào công nghệ một cách hiệu quả nhất.
– Khuyến khích các nhà thầu chuyên nghiệp sử dụng công nghệ thi công ván khuôn tấm lớn để đẩy nhanh quá trình phát triển ván khuôn tấm lớn đi vào đại trà thi công ở Việt Nam.
3.4. Khuyến cáo việc sử dụng ván khuôn nhôm trong thi công nhà cao tầng
a) Ưu điểm của ván khuôn nhôm
– Tiến độ thi công nhanh và tạo ra được chất lượng bề mặt bê tông tốt hơn so với các loại ván khuôn truyền thống.
– Hạn chế sự phụ thuộc vào cơ giới hóa trong xây dựng
– Chất lượng công trình được nâng cao
– Thi công nhanh, luân chuyển dễ dàng.
– Đem lại hiệu quả kinh tế cao
b) Các mặt hạn chế của ván khuôn nhôm
– Toàn bộ công nghệ, thiết bị thi công hoàn toàn là nhập khẩu từ bên ngoài nên giá thành rất đắt.
– Quy trình thi công phức tạp đòi hỏi trình độ thi công của công nhân cao.
– Kết thúc công trình tốn kho bảo quản, để tái sử dụng hao hụt khoảng 20%.
– Phụ kiện nhiều dễ mất mát, nhất là những chi tiết như chốt, vít, ty,…đặc biệt là ý thức của công nhân của chúng ta còn kém.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
– Qua nghiên cứu đề tài đã phân tích được ván khuôn nhôm định hình hiện nay trên thế giới và Việt Nam từ đó ta thấy được các vấn đề thuận lợi cũng như khó khăn khi đưa và sử dụng công nghệ ván khuôn phổ biến ở Việt Nam. Như:
+ Cấu tạo ván khuôn nhôm đơn giản, dễ thi công, tiến độ nhanh, an toàn cao và cho sản phẩm bê tông đẹp, đáp ứng được yêu cầu khắt khe của người tiêu dùng và xã hội.
+ Quá trình thi công hao hụt khá lớn khoảng 20% do đó phải đầu tư bổ sung khi luân chuyển thi công các công trình khác nhau.
+ Giá thành đầu tư cho ván khuôn nhôm cao, phụ thuộc nguồn vật tư vào các doanh nghiệp nước ngoài, không tận dụng được các nguồn lực ván khuôn truyền thống.
– Đề tài đã nêu được chi tiết cấu tạo và cách thức vận hành của ván khuôn nhôm và phân tích được các tiêu chí kỹ thuật, an toàn và kinh tế mà ván khuôn nhôm có thể đáp ứng được đồng thời cũng nêu ra các mặt hạn chế để cân nhắc việc áp dụng vào thi công.
Kiến nghị:
– Từ những phân tích về mặt kỹ thuật, an toàn và hiệu quả kinh tế ta thấy ván khuôn nhôm có thể áp dụng rộng rãi trong thi công nhà cao tầng tại Việt Nam.
– Do vốn đầu tư cho ván khuôn nhôm lớn, mặt khác không phải doanh nghiệp thi công của Việt Nam nào cũng liên tiếp thi công trình cao tầng, do đó cần có sự liên kết giữa các doanh nghiệp trong đầu tư và sử dụng ván khuôn để giảm chi phí lên 1 doanh nghiệp. Hoặc có thể hình thành Doanh nghiệp có đủ nguồn lực tài chính đầu tư cho thuê là tối ưu hơn cả như vậy sẽ tiết kiệm được tối đa chi phí bảo dưỡng, và thay thế phụ kiện.
Trong tương lai mong muốn: Để giảm giá thành ván khuôn nhôm cũng như giá thành xây dựng ta nên nhập khẩu dây chuyển sản xuất ván khuôn nhôm để tự sản xuất, chủ động nguồn vật tư, giá thành cạnh tranh đem lại hiệu quả cao nhất cho nhà thầu.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\LUAN VAN DUY TAN\LUAN VAN DUY TAN\NGUYEN VIET HAI\New folder
