SO SÁNH ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT THI CÔNG GIỮA CÔNG NGHỆ SÀN NHẸ HAI PHƯƠNG TOÀN KHỐI U-BOOT BETON VÀ SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRUYỀN THỐNG
Sự phát triển của nghành xây dựng luôn gắn liền với sự phát triển của công nghệ vật liệu xây dựng, công nghệ thi công xây dựng…Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ thi công, vật liệu xây dựng đã góp phần đưa công nghệ xây dựng ngày càng phát triển về nhiều mặt, các công trình ngày càng cao lớn hơn trong khi việc thi công đơn giản hơn, nhanh hơn, bền vững hơn và chi phí xây dựng cũng được cải thiện hơn.
Hiện nay, cấu kiện bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong các kết cấu xây dựng. Đặc biệt trong các công trình dân dụng, việc tính toán các kết cấu sàn BTCT là kết cấu hết sức phổ biến. Vì vậy, để thi công công trình đảm bảo các điều kiện an toàn, giảm tối đa hiện tượng nứt lại giảm chi phí xây dựng, có khả năng vượt nhịp lớn, thi công đơn giản là những vấn đề mà các chủ đầu tư cũng như các đơn vị tư vấn thiết kế thi công xây dựng quan tâm hàng đầu.
Kết cấu bản sàn BTCT truyền thống vẫn là kết cấu bản sàn sườn được sử dụng phổ biển rộng rãi hiện nay. Tuy nhiện việc phải tính theo các điều kiện khác nhau để giảm độ võng, nứt, tăng điều kiện an toàn cho kết cấu đã làm cho giá thành đầu tư xây dựng tăng lên, nhất là đối với công trình vượt nhịp lớn việc sử dụng kết cấu sàn sườn truyền thống là không khả thi. Để giải quyết các khuyết điềm trên, nhiều năm qua các công nghệ thi công mới đã được áp dụng để giải quyết các vẫn đề như vượt nhịp lớn, giảm tối đa các vết nứt, tăng độ bền công trình, giảm chi phí đầu tư như: công nghệ sàn dự ứng lực, sàn ô cờ hay các loại sàn rỗng như sàn gạch bọng, sàn Bubbledeck..với nhiều ưu diểm rất đáng quan tâm.
Gần đây nhất, tập đoàn Daliform Group (Italy) đã nghiên cứu giới thiệu công nghệ sàn U-boot beton với nhiều điểm như: vượt nhịp lớn, chi phí đầu tư thấp, thân thiện môi trường…đã được phát triển và đầu tư nhiều công trình ở Châu Âu. Việt Nam chúng ta cũng đã được ứng dụng và phát triển công nghệ này bởi Công ty TNHH Lâm Phạm từ tháng 7 năm 2012 và được nhiều đối tác, nhà đầu tư tin tưởng đầu tư sử dụng công nghệ mới này cho dự án của mình.
Trong quá trình học tập chương trình cao học khóa 26, bản thân đã được Tiến sĩ Lê Khánh Toàn giới thiệu về công nghệ nói trên. Thiết nghĩ với nhiều ưu điểm ứng dụng tốt, hiện đại, khoa học, công nghệ sàn u-boot beton cần có nghiên cứu và tìm hiểu khách quan theo đúng cơ sở qui chuẩn, tiêu chuẩn định mức hiện hành để đánh giá đúng các ưu nhược điểm của công nghệ này đối với Việt Nam chúng ta, từ đó đề xuất các phướng án nghiên cứu kỹ thuật, tiêu chuẩn nhằm áp dụng rộng rãi và phù hợp vào thị trường Việt Nam nếu công nghệ thật sự tốt cho môi trường xây dựng trong nước.
Xuất phát từ những lý do trên mà tôi đã chọn đề tài: “So sánh đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thi công giữa công nghệ sàn nhẹ 2 phương toàn khối U-boot beton và sàn sườn BTCT truyền thống”, nhằm đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thi công của công nghệ sàn u-boot beton.
Những kết quả tính toán, nghiên cứu nhằm ứng dụng đánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công của công nghệ sàn u-boot beton với công nghệ sàn sườn BTCT truyền thống tại Việt Nam.
- Phân tích về tiến độ thi công cũng như chi phí xây dựng của công nghệ u-boot beton tại thi trường Việt Nam với định mức chi phí hao phí vật tư , nhân công ở Việt Nam.
- Phân tích các nhược điểm của công nghệ u-boot beton khi thi công tại thị trường Việt Nam.
- Đối tượng nghiên cứu
- Tìm hiểu công nghệ sàn u-boot beton và các công nghệ sàn phẳng hiện nay.
- Phân tích kỹ thuật, tổ chức thi công và chí phí giá thành xây dựng công nghệ u-boot beton tại thi trường Việt Nam với tiêu chuẩn, định mức hiện hành cho phép sử dụng.
- Đánh giá ưu nhược điểm so với sàn sườn BTCT truyền thống.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Công nghệ sàn u-boot beton và sàn sườn BTCT truyền thống.
- Ứng dụng công nghệ u-boot beton tại thi trường Việt Nam.
Đề tài này sẽ kết hợp hai phương pháp nghiên cứu, đó là:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu tài liệu và công nghệ liên quan.
- Phân tích các công nghệ sàn BTCT hiện nay.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Tính toán áp dụng công nghệ đối với một công trình điển hình cụ thể.
- Đánh giá kết quả đạt được.
Nội dung chính của luận văn được chia thành 3 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan công nghệ các loại sàn BTCT thi công đổ tại chổ.
Chương 2: Tính toán thiết kế kết cấu sàn cho công trình điển hình theo 2 công nghệ sàn.
- Chương 3: Lập dự toán và phương án kỹ thuật tổ chức thi công sàn cho công trình điển hình theo 2 công nghệ sàn.
- Về mặt lý thuyết
- Tìm hiểu lý thuyết tính toán áp dụng đối với các loại công nghệ sàn BTCT hiện nay.
- Tìm hiểu cấu tạo, công nghệ thi công các loại công nghệ sàn BTCT hiện nay.
- Phân tích công nghệ sàn u-boot beton.
- Đề xuất giải pháp nghiên cứu chuyên sâu công nghệ sàn u-boot beton cho thị trường trong nước.
- Về mặt thực tiễn
- Ứng dụng công nghệ sàn u-boot beton cho thi công đầu tư xây dựng các dự án xây dựng
- Đánh giá ưu nhược điểm các loại công nghệ sàn BTCT hiện nay.
TỔNG QUAN CÁC LOẠI SÀN BÊ TÔNG
1.1. CÁC LOẠI SÀN BTCT THI CÔNG ĐỔ TẠI CHỔ
- 1.1.1. Phân loại hệ sàn BTCT toàn khối (chịu tải trọng đứng):
- – Hệ sàn sườn BTCT toàn khối
- – Hệ sàn ô cờ
- – Sàn không dầm
- – Sàn không dầm ứng lực trước
a. Các loại sàn sườn BTCT toàn khối
– Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm (bản sàn làm việc 1 phương).
– Sàn sườn toàn khói có bản kê 4 cạnh (bản sàn làm việc 2 phương).
– Sàn dày sườn
– Sàn nhiều sườn
– Sàn có dầm bẹt
– Sàn panen (lắp ghép)
BẰNG TẤM VẬT LIỆU COMPOSITE
a. Sàn sườn toàn khối có bản loại dầm: là dạng sàn chịu uốn theo 1 phương hoặc 2 phương nhưng phương còn lại chịu uốn rất nhỏ. Liên kết có thể là kê lên tường hoặc đổ liền khối với dầm, nhưng chỉ ở ≤ 2 cạnh đối diện. Sàn có thể có dầm chính đặt theo phương dọc hoặc theo phương ngang (tùy thuộc sự bố trí chung của công trình, yêu cầu thông gió, chiếu sáng….)
Hình 1.2 Cấu tạo sàn bản dầm BTCT
Các bộ phận chính của sàn: 1. Bản, 2. Dầm Phụ, 3. Dầm chính, 4. Cột, 5. Tường,
Sàn gồm bản sàn và hệ dầm(sườn) đúc liền khối: bản kê lên dầm phụ, dầm phụ gối lên dầm chính, dầm chính gối lên cột và tường. Khoảng cách dầm phụ:
l1 = (1-4)m, thường l1= (1,7-2,8)m.
Khoảng cách dầm chính: l2= (4-10)m, thường l2 = (5-8)m.
Chiều dày bản: hb= l1 .(trong mọi trường hợp hb ≥ 6cm)
Chiều cao dầm phụ: hdp = nhịp,
Chiều cao dầm chính hdc = nhịp,
Bề rộng dầm bd = (0,3 – 0,5)hd.
b. Sàn sườn toàn khối có bản kê 4 cạnh
Là dạng sàn chịu uốn theo 2 phương, liên kết có thể là kê lên tường (gối) hoặc đổ liền khối với dầm (ngàm), các liên kết với dầm có ở ≥ 2 cạnh kề.
Sàn gồm bản sàn và hệ sườn đúc liền khối :
Hình 1.3 Cấu tạo sàn bản kê 4 cạnh
Tỉ lệ các cạnh của ô bản l ≤ 2 (thường lấy 1-1.5),
Kích thước các cạnh l1, l2 = 4 – 6m.
Chiều dày bản: hb ≥ 1/50 l1,
Hệ thống sàn 2 phương rất thông dụng, thường áp dụng cho những công trình có tải trọng vừa phải ( ≤ 1000kG/m2) và nhịp ≤ 6m.
1.1.4. Tiêu chuẩn tính toán thiết kế
a. Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng
– TCXDVN 356-2005: Kết cấu Bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế (Concrete and reinforced concrete structures – Design standard)
– TCVN 5574:2012 được chuyển đổi từ TCXDVN 356:2005 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
b. Khái niệm về khớp dẻo-Sự phân bố lại nội lực do xuất hiện khớp dẻo
Khái niệm khớp dẻo:
Xét 1 dầm chịu uốn cho đến khi bị phá hoại. Giả sử dầm được cấu tạo thép sao cho khi bị phá hoại có:
– Ứng suất trong cốt thép chịu kéo đạt giới hạn chảy;
– Ứng suất trong BT vùng nén đat đạt giới hạn chịu nén và có biến dạng dẻo lớn; Lúc này tại TD đang xét có biến dạng tăng nhưng nội lực không tăng và có giá trị là giới hạn chịu uốn Mgh.
Ta nói rằng tại TD đã xuất hiện 1 khớp dẻo (khớp dẻo khác với khớp bình thường là tại khớp dẻo có 1 mômen không đổi gọi là mômen khớp dẻo Mkd = Mgh). Với kết cấu tĩnh định, sự xuất hiện khớp dẻo đồng thời với kết cấu bị phá hoại.Với kết cấu siêu tĩnh xuất hiện khớp dẻo làm giảm 1 bâc siêu tĩnh của hệ. Sự phá hoại của kết cấu khi số khớp dẻo đủ để hệ bị biến hình.
– Trạng thái khi xuất hiện khớp dẻo cuối cùng trước khi kết cấu bị phá hoại gọi là trạng thái cân bằng giới hạn.
– Phương pháp tính theo sơ đồ dẻo (xét đến sự hình thành các khớp dẻo cho đến khi hệ sắp bị phá hoại) gọi là tính theo trạng thái cân bằng giới hạn.
Sự phân bố lại nội lực:
Khi xuất hiện khớp dẻo, trong dâm có sự phân bố lại nội lực. Xét dầm chịu tải có sơ đồ như sau:
– Nếu tính theo sơ đồ đàn hồi, tỷ số , là không đổi với 1 dạng tải trọng.
Khi P tăng đến P1 giả sử tại gối A xuất hiện khớp dẻo trước. Lúc này nếu P tăng thì mômen tại gối A không tăng, còn tại các TD vẫn tăng.
Khi P tăng đến P2 giả sử tại gối B xuất hiện khớp dẻo. Nếu P tăng thì mômen tại các gối A và B không tăng, còn tại các TD vẫn tăng.
Khi P tăng đến P3 giữa nhịp hình thành khớp dẻo, kết cấu bị phá hoại: đây là TT cân bằng giới hạn.
Như vậy khi hình thành khớp dẻo, trong kết cấu có sự phân bố lại nội lực, đây là yếu tố có lợi tránh sự phá hoại cục bộ.
Khi tại các gối hình thành khớp dẻo, từ sơ đồ trên có thể thay ngàm bằng các liên kết khớp và một mômen khớp dẻo.
Gọi M0 là mômen của dầm đơn giản tương ứng với P3, ta có:
M0 = Mkd-nh +(b/l).MkdA + (a/l).MkdB.
Kết hợp với quan hệ M0 = M(P3) xác định được tải trọng ở TT cân bằng giới hạn.
Điều kiện để tính theo sơ đồ dẻo:
Để hình thành khớp dẻo, vật liệu và hệ phải có các tính chất sau:
– Cốt thép có thềm chảy rõ rệt (dùng thép dẻo, dây thép kéo nguội, không dùng thép dập nguội..)
– Tránh sự phá hoại do BT vùng nén bị hỏng do ép vỡ hoặc cắt đứt (chiều cao vùng nén không quá lớn α≤ αd; BT mác ≤ 300 αd= 0.31; BT mác ≥ 400αd= 0.295; ⇒ lấy αd= 0.30).
– Để hạn chế bê rộng khe nứt tại TD có khớp dẻo đầu tiên: Mkd ≥ 0,7Mđh
1.2. CÔNG NGHỆ SÀN BUBBLE DECK
1.2.1. Giới thiệu công nghệ Bubble Deck
a. Khái niệm
Được phát minh tại Đan Mạch vào năm 1993, Bubble Deck rất thành công ở Châu Âu và được phát triển tại Việt Nam vào năm 2008 bởi Công ty Cổ phần Giải pháp Công nghệ Xây dựng Quốc tế Việt nam VITEC (trước đây là Công ty Cổ phần TADITS Việt nam). Để phù hợp với điều kiện xây dựng tại ViệtNam, Vitec đã cải tiến và lấy tên là C-Deck. C-Deck đã được đăng ký bảo hộ tại ViệtNam và trên thế giới. Hiện nay VITEC đã công bố Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 002: 2011 đối với sản phẩm C-Deck.
Bằng cách phối hợp lỗ rỗng tạo ra do trái bóng và chiều rộng của lưới thép, kết cấu bê tông có thể được tối ưu hoá và tối đa việc sử dụng đồng thời các vùng chịu moment uốn và vùng chịu lực cắt. Lưới thép gia cường có nhiệm vụ phân bổ và cố định các trái bóng tại những vị trí chính xác, trong khi đó, các trái bong định hình thể tích lỗ rỗng, giúp giữ vững định dạng của lưới thép gia cường đồng thời ổn định vị trí của lưới bóng.
Bản sàn BubbleDeck là loại kết cấu rỗng, phẳng, không dầm, liên kết trực tiếp với hệ cột, vách chịu lực nên có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Bubble Deck đã rất thành công tại Châu Âu từ những năm đầu thành lập. Trong bảy năm qua, tại Đan Mạch và Hà Lan, hơn một triệu m2 sàn sử dụng công nghệ BubbleDeck đã được thi công, ứng dụng cho tất cả các toà nhà cao tầng bao gồm văn phòng, bệnh viện, trường học, nhà ở, nhà để xe và các công trình công cộng khác.
– Tạo tính linh hoạt cao trong thiết kế, có khả năng thích nghi với nhiều loại mặt bằng. Việc sử dụng Bubbledeck giúp cho thiết kế kiến trúc linh hoạt hơn, dễ dàng lựa chọn các hình dạng, phần mái đua và độ vượt nhịp/diện tích sàn lớn hơn với ít điểm gối tựa (cột, vách) hơn, không dầm, không tường chịu tải và ít cột làm cho thiết kế nhà khả thi và dễ thay đổi. Cũng có thể dễ dàng thay đổi phần thiết kế nội thất trong suốt “vòng đời” của công trình.
– Giảm trọng lượng bản thân kết cấu tới 35%, từ đó giảm kích thước hệ kết cấu móng. Chịu lực theo hai phương, giảm nhẹ trọng lượng bản thân, khi kết hợp với hệ cột và vách chịu lực, BubbleDeck sẽ có khả năng chống động đất tốt.
– Tăng khoảng cách lưới cột, giảm hệ tường, vách chịu lực.
Tiết kiệm khối lượng bê tông: 2,3 kg nhựa tái chế thay thế 230 kg bê tông/m3
Thân thiện với môi trường khi giảm lượng phát thải năng lượng và CO2.
b. Nguyên tắc cấu tạo cơ bản
Sàn Bubbledeck là loại kết cấu sàn rỗng làm việc theo hai phương trong đó các quả bóng nhựa có vai trò giảm thiểu lượng bê tông ở vùng không cần thiết đối với kết cấu.
Bằng cách phối hợp lỗ rỗng tạo ra do trái bóng và bố trí các thanh của lưới thép, kết cấu bê tông có thể được tối ưu hoá và tối đa hóa việc sử dụng đồng thời các vùng chịu momen uốn và vùng chịu lực cắt.
Ưu điểm trong lắp dựng của BubbleDeck chính là kết quả của phố hợp đặc tính hình học của hai chi tiết cơ bản: lưới gia cường và bóng nhựa rỗng. Khi lưới gia cường trên và dưới được liên kết theo cách thông thường, một phần tử Bubbledeck ổn định đã được hình thành.
Lưới thép gia cường có nhiệm vụ phân bổ và cố định các trái bóng tại những vị trí chính xác, trong khi đó, các trái bóng định hình thể tích lỗ rỗng, giúp giữ vững định dạng của lưới thép gia cường đồng thời ổn định vị trí của lưới bóng. Khi tiến hành đổ bê tông phủ kín lưới thép nêu trên, ta có được tấm sàn rỗng “toàn khối” triệt để làm việc theo hai phương.
Các thử nghiệm mở rộng đã chứng tỏ cốt thép liên kết các cấu kiện sẽ làm việc đồng thời với lưới thép trên và dưới, tạo thành hệ gia cường cho toàn bộ bản sàn, loại bỏ ảnh hưởng của các mối nối tạm đến trạng thái làm việc của bản sàn.
Khả năng làm việc toàn khối của sàn BubbleDeck được đảm bảo nhờ bổ sung các sườn tăng cường, được bố trí đều đặn cách hai hàng bóng. Các dải sườn này một mặt hàn chặt để giữ hai lưới thép trên và dười, một mặt đóng vai trò là các mấu ngăn chặn hoàn toàn lực trượt xuất hiện giữa lớp bê tông đúc sẵn và lớp bê tông đổ tại công trường. Nhờ đó, tấm sàn làm việc như sàn bê tông cốt thép toàn khối thông thường.
SO SÁNH ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT THI CÔNG GIỮA CÔNG NGHỆ SÀN NHẸ HAI PHƯƠNG TOÀN KHỐI U-BOOT BETON VÀ SÀN SƯỜN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRUYỀN THỐNG
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN LOP K26 XDDD\NGUYEN TRIEU HAI DANG
