Thiết kế: 2017. Thi công: 2018. Địa điểm: quận Thanh Xuân – Hà Nội, nhà ở cao tầng.

Công trình có kết cấu chuyển (dầm hay sàn chuyển) đã quá phố biến trong kết cấu nhà cao tầng hiện nay. Nhà thầu có kinh nghiệm chỉ cần bốc thuốc cũng có thể bố trí cốp pha dàn giáo để chịu khối lượng đổ bêtông lớn của dầm sàn chuyển: giữ 4-5 tầng giáo bên dưới, thậm chí chống hẳn xuống móng cho an toàn. Bài toán đặt ra là cần chống bao nhiêu tầng giáo là tối thiểu để khi thi công kết cấu tầng chuyển, vì lý do kinh tế và tiến độ, quay vòng ván khuôn. Do đó lại cần đến kỹ sư kết cấu để tính toán một cách thuyết phục thay vì bốc thuốc theo chủ nghĩa kinh nghiệm.

Công trình cao 44 tầng, 3 tầng hầm, kết cấu điển hình là sàn bêtông dự ứng lực, tầng chuyển là tầng 5 sử dụng kết cấu dầm chuyển bêtông cốt thép thường.

Thiết kế kết cấu dầm chuyển.

Thiết kế ván khuôn tầng chuyển.

Dầm chuyển có chiều cao 1,8m và rộng >2m, khối lượng đổ bêtông rất lớn.

Kết cấu sàn tại tầng tháo giáo chịu toàn bộ tải trọng hệ giáo truyền xuống từ tải trọng thi công trên tầng chuyển.

Cần xác định sự truyền tải thi công đó lên hệ giáo và kết cấu bêtông đã đổ của các tầng dưới như thế nào.

Tiêu chuẩn Việt Nam liên quan đến thi công, hệ giáo cho nhà dân dụng đến nay vẫn chỉ có duy nhất TCVN 4453:1995 “Thi công kết cấu bêtông cốt thép toàn khối”, có rất ít điều liên quan đến công tác thiết kế kết cấu giáo, đặc biệt là sự làm việc đồng thời của hệ kết cấu giáo chống với kết cấu chính đã thi công. Phần quy định về tải trọng thi công lên kết cấu coffage dàn giáo khá đầy đủ cho bài toán quen thuộc mà sinh viên Xây dựng nào cũng phải trải qua trong đồ án Kỹ thuật thi công:

Câu hỏi là trong kết cấu bêtông đã đạt cường độ, tải trọng thi công đổ bêtông tầng mới truyền về bao nhiêu phần trăm so với hệ giáo chống, vốn không chỉ chống ở ngay vị trí đổ bêtông mà còn chống dưới khoảng 2 tầng sàn bêtông đã thi công.

Tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài như ACI 374.2R “Guide for Shoring/ Reshoring of Concrete Multistory Building” có riêng các quy định mang tính sổ tay bảng tra về tải trọng truyền về kết cấu ván khuôn bao nhiêu phần và kết cấu bêtông đã đổ bao nhiêu phần:

Quy định có thể nói là rất chi tiết, đúng phong cách tỉ mì của giới kỹ thuật và học thuật phương Tây từ những năm 1960s, phục vụ cho việc tính tay rất đầy đủ. Đọc cái này có thể giải thích cho kinh nghiệm chống giáo 2 tầng rưỡi của nhà dân dụng cao tầng thông thường. Tuy nhiên việc tra bảng không giúp xác định nội lực chi tiết trong kết cấu sàn tại tầng tháo giáo, đặc biệt để phục vụ công tác kiểm tra kết cấu dự ứng lực của sàn với tải trọng thi công.

Với công cụ phần tử hữu hạn dùng máy tính, anh em kỹ sư có lẽ quen với việc chạy ETABS hơn là cách làm tra bảng thời còn chưa có máy tính. Sử dụng một chút kỹ năng để mô hình nhanh hệ cột chống của giàn giáo vào trong sơ đồ tính toán kết cấu chính của nhà. Trong sơ đồ tính, bỏ qua sự làm việc của hệ thanh ngang giáo chống, coi chúng chỉ có tác dụng giằng hệ chống đứng đảm bảo ồn định:

Bây giờ chỉ việc chờ ETABS chạy ra xem tải trọng phân về hệ cột chống giáo là bao nhiêu qua kết quả lực dọc trong các thanh chống thép. Lưu ý quan trọng là độ cứng cột chống thép rất nhỏ so với độ cứng cột vách bêtông của kết cấu chính nên cần xử lý nếu không kết quả sẽ bị sai: xuất hiện tải trọng kéo trong cột giáo chống. Mô hình cột giáo chống chỉ làm việc chịu nén bằng cách sử dụng tính năng phân tích phi tuyến (Nonlinear) trong ETABS như sau:

  • Tải trọng thi công là Nonlinear
  • Giới hạn lực kéo trong mô hình cột giáo chống bằng 0. ETABS chạy theo mô hình phi tuyến sẽ tự động loại các thanh chống chịu kéo và phân phối lại nội lực trong hệ giáo.

Kết quả tải trọng đứng phân về kết cấu chính (cột vách) và hệ giáo từng tầng theo phân bố độ cứng rất phù hợp. Bây giờ là lúc tìm làm bái toán kinh tế bằng cách thử dần:

  • Đầu tiên, tối thiểu cũng theo kinh nghiệm 2 tầng full giáo dưới tầng chuyển (tầng 3 và tầng 4) theo kinh nghiệm nhà dân dụng thông thường. Kết quả sàn tầng 3 không chịu được: tải trọng thi công lên hệ giáo.

  • Tăng cường bằng cách chống giáo điểm trong phạm vi hình chiếu của dầm chuyển dưới sàn tầng 2. Kết quả kiểm tra kết cấu bêtông sàn tầng 3 và tầng 2 (dự ứng lực) đảm bảo các yêu cầu chịu tải trọng thi công theo TTGH thứ nhất và thứ hai.

Kết luận

Tải trọng thi công lớn của tầng chuyển truyền lên hệ kết cấu bêtông đã thi công và dàn giáo chịu lực theo tỷ lệ độ cứng của 2 hệ. Thực tế cho thấy tải trọng thi công lớn của dầm chuyển tắt khá nhanh xuống dưới 2 tầng giáo và 1 tầng chống điểm dưới đó (3 tầng rưỡi kể cả tầng giáo đỡ sàn chuyển). Bài toán này có thể mở rộng để thiết kế hệ giáo của mọi công trình, đảm bảo tiết kiệm và xoay vòng thi công trên cơ sở tính toán kiểm tra theo bài toán thiết kế.

 

Comments

comments

Tuannm

- VNCC - Tổng Công ty Tư vấn xây dựng Việt Nam - CTCP Phó giám đốc - VP Kết cấu 3 - CDSE Sáng lập