Bài Tham luận tại Hội thảo CIGOS 2010 - Pari 11/2010
Và Hội thảo “QLCL Công trình xây dựng trong giai đoạn hội nhập 12-2010” - Sở XD TP.HCM
Ks. Nguyễn Đình Thi. Phó Tổng giám đốc Công ty cổ phần Kết cấu Không gian TADITS
Tóm tắt nội dung:
Trong kết cấu nhà nhiều tầng trọng lượng bản thân hệ kết cấu sàn ảnh hưởng rất lớn đến nội lực trong các kết cấu chịu lực của Tòa nhà. Nếu giảm được trọng lượng bản thân của kết cấu sàn sẽ làm cho toàn bộ kết cấu của tòa nhà từ móng, đến cột, vách và dầm, sàn đều trở nên thanh mảnh hơn mang đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật rất cao.
Hệ sàn Bubbledeck ra đời ở Châu Âu từ 1990 đã được chuyển giao vào Việt Nam năm 2006, từ đó đến nay, công ty TADITS ( Một công ty chuyên phát triển các công nghệ xây dựng mới tại Việt Nam ) đã từng bước làm chủ được công nghệ này và tiếp tục đề xuất những cải tiến nhằm hướng tới hệ kết cấu sàn không dầm, có mức độ công nghiệp hóa cao và giảm mạnh trọng lượng kết cấu sàn cho nhà nhiều tầng đang phát triển nhanh tại Việt Nam.
Phần Mở đầu:
Nhà nhiều tầng ( trên 15 tầng ), hiện đang được xây dựng rất nhiều tại các đô thị lớn của Việt Nam để đáp ứng nhu cầu ở, sinh hoạt, thương mại đang tăng lên nhanh chóng của nhân dân.
Trong kết cấu nhà nhiều tầng trọng lượng bản thân hệ kết cấu sàn ảnh hưởng rất lớn đến nội lực trong các kết cấu chịu lực của Tòa nhà. Nếu giảm được trọng lượng bản thân của kết cấu sàn nhà nhiều tầng khoảng 20-30% sẽ làm cho toàn bộ kết cấu Tòa nhà từ móng, đến cột, vách và dầm, sàn đều trở nên thanh mảnh hơn và đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật rất cao. Việc giảm trọng lượng hệ kết cấu sàn bằng cách ứng dụng hệ sàn ô cờ, hệ sàn UST hay hệ sàn liên hợp thép bê tông…bên cạnh việc giảm một chút tải trọng bản thân của kết cấu sàn lại gây ra những bất tiện khác như thi công phức tạp, giá thành cao…
Tham luận đề cập các nghiên cứu đã thực hiện tại TADITS nhằm làm chủ công nghệ Bubbledeck và các nghiên cứu cải tiến hệ kết cấu sàn của Châu Âu này nhằm tăng khả năng công nghiệp hóa và giảm thêm trọng lượng kết cấu sàn và đáp ứng được nhu cầu cho sàn nhà nhiều tầng tại Việt Nam.
Phần Nội dung:
1. Các nghiên cứu tiền đề:
Từ 1996 đến 2006 Công ty TADITS đã có nhiều nỗ lực để tìm kiếm các giải pháp thi công phần kết cấu sàn theo định hướng công nghiệp hóa quá trình xây dựng và giảm nhẹ trọng lượng bản thân của kết cấu sàn, tăng khả năng vượt nhịp và hạn chế chiều cao kết cấu dầm, đó là:
Hệ sàn với các hệ cốt thép bố trí theo kết cấu không gian, làm việc hai phương có các vật thể rỗng đặt trong sàn để giảm nhẹ trọng lượng bản thân sàn. Về mặt thi công, đã cố gắng tìm cách thi công theo hướng bán lắp ghép, bán toàn khối để tăng năng suất lao động, giảm chi phí về ghép ván khuôn tại công trường.
Hệ sàn lắp ghép từ hệ thanh không gian bằng thép ống, bản mặt bằng tấm beton đúc sẵn lắp ghép hoặc đổ tại chỗ, có thể vượt nhịp đến 10-12m. Đã thi công một số công trình.
Tuy nhiên các hệ sàn này chỉ là những thử nghiệm ban đầu, mới đáp ứng được một vài tiêu chí phụ, chưa đạt được tiêu chí chính là có mức độ công xưởng hóa cao, thi công nhanh, chiều dày sàn thấp…mà chúng tôi đã đề ra, nên không tiếp tục phát triển theo hướng này nữa, mà chuyển dịch trọng tâm sang tham khảo các công nghệ sàn tiên tiến của nước ngoài.
2. Các nghiên cứu tiếp cận công nghệ tiên tiến của nước ngoài.
2.1 Nghiên cứu hệ sàn Superdeck.
Năm 2005 và 2006 TADITS tập trung nghiên cứu theo định hướng sản phẩm Superdeck của Hàn Quốc, Trung Quốc.
2.2 Nghiên cứu hệ sàn Bubbledeck.
Năm 2006-2008 tiếp cận và thử nghiệm công nghệ sàn Bubbledeck của Đan Mạch.
Qua kinh nghiệm của mình, khi tiếp xúc với Mr Jorgen Breuning - tác giả sáng chế hệ sàn Bubbledeck, chúng tôi nhận thấy đây là hệ sàn ưu việt nhất đã được biết đến, và rất có triển vọng áp dụng vào Việt Nam, nên đã:
- Ký kết nhận CGCN từ BDI (BubbleDeck International) năm 2007.
- Triển khai các thử nghiệm về chế tạo và lắp dựng Bubbledeck type A tại:
+ Tòa nhà 191 Bà Triệu.
+ Tòa nhà 249 Thụy Khuê.
+ Tòa nhà CMC, đường Nguyễn Phong Sắc.
+ Tòa nhà 73 Tô Hiến Thành.
+ Trường Phổ thông Quốc tế Thăng Long tại Linh Đàm.
Các công trình trên theo Bubbledeck type A, đã đạt hiệu quả giảm tải trọng bản thân sàn và giảm chiều dày kết cấu sàn, nhưng mức độ thi công chủ yếu là thủ công, thời gian thi công khá kéo dài…cách làm này chỉ chứng tỏ được tính khả thi về ứng dụng hệ sàn Bubbledeck tại Việt Nam, nhưng chưa chứng minh được tính công xưởng hóa cao mà chúng tôi mong muốn đạt tới.
Năm 2008 và 2009 tập trung nghiên cứu sản xuất hệ sàn Bubbledeck type B tại Nhà máy Betong Thịnh Liệt, Nhà máy Betong Bạch Đằng Hải Phòng, và tổ chức lắp dựng trên công trình thực tại Tòa nhà Văn phòng cho thuê tại Khu Đô thị PG Hải Phòng chúng tôi đã chứng minh được tính công xưởng hóa cao của công nghệ Bubbledeck, song thực tế lại bộc lộ những vấn đề bất cập cần được tiếp tục hoàn thiện, nếu muốn phát triển mạnh mẽ Bubble deck tại Việt Nam
2.3 Nghiên cứu sử dụng betong bọt làm betong kết cấu sàn.
Từ năm 2005 chúng tôi đã thử nghiệm sử dụng beton bọt làm betong cho kết cấu sàn Superdeck, nhằm làm giảm đáng kể trọng lượng bản thân của kết cấu sàn và do đó giảm chi phí thép của sàn.
Tuy nhiên sau khi tiếp cận hệ sàn Bubbledeck là hệ sàn chịu lực hai phương, không dầm, có nhiều tính năng ưu việt hơn hẳn hệ sàn Superdeck, nên chúng tôi tạm dừng hướng nghiên cứu này.
3. Các thành tựu bước đầu đạt được:
Chính từ các kinh nghiệm thu nhận được qua các triển khai đa dạng nhiều công nghệ khác nhau như trên, nên từ 2009 sau khi đã có kinh nghiệm thi công sàn Bubbledeck kiểu A và kiểu B, thấy rõ các ưu và nhược điểm của mỗi kiểu sàn này, để phù hợp với điều kiện cụ thể của Việt Nam, chúng tôi đề xuất hai cải tiến như mô tả chi tiết sau đây.
3.1 Hệ sàn Bubbledeck type C:
Bên cạnh nhiều ưu điểm vượt trội như đã nêu trên, nhược điểm cơ bản của hệ kết cấu sàn Bubbledeck type B khi ứng dụng vào điều kiện của Việt Nam hiện nay là:
- Cấu kiện nặng nề, cẩu lắp và vận chuyển khó khăn, tốn kém.
- Dễ xảy ra nứt lớp beton dày 6mm làm ván khuôn đáy cấu kiện.
- Tính toàn khối hóa của hệ sàn bị giảm sút do chiều dày sàn được đúc beton hai lần, các mảnh ghép từ ván đáy bằng beton chính là các vết nứt sâu 6cm có sẵn không thể liền được, giảm độ cứng chịu uốn của sàn.
- Kiểm soát sự truyền lực qua thép nối giữa các mảnh cấu kiện chưa đạt độ tin cậy cao ( có cả nguyên nhân về mặt xã hội bên cạnh nguyên nhân về kỹ thuật…)
- Từ tháng 5/2009 Công ty TADITS phát triển hệ kết cấu Bubbledeck type C như mô tả quy trình bằng hình ảnh dưới đây trích từ file trình bày Cdeck của Mr Phương:
 |  |
 |  |
Cải tiến này đã mang lại một loạt hiệu quả như sau:
- Đạt mức độ công xưởng hóa cao, tiết kiệm thời gian thi công tại công trình.
- Công việc chế tạo cấu kiện tại xưởng đơn giản và dễ nhân rộng.
- Trọng lượng cấu kiện nhẹ (giảm 8-9 lần so với cấu kiện loại B có chiều dày và diện tích tương đương).
- Cẩu lắp, vận chuyển thuận lợi, chi phí thấp.
- Kiểm soát tốt việc truyền lực giữa các cấu kiện.
- Toàn khối hóa 100% chiều dày betong sàn.
- Giảm tối đa rác thải phát sinh trong quá trình thi công.
Các cải tiến trên đây đã được báo cáo với tác giả của sáng chế Bubbledeck và được sự chấp thuận để đăng ký bằng Sáng chế mới vào tháng 6/2009.
Hiện đã và đang triển khai thi công trên 6 công trình nhà nhiều tầng với diện tích sàn lên đến trên 200.000 m2 cho năm 2010 và 2011. Đang thiết kế trên 20 công trình với diện tích lên tới 500.000 m2.
3.2 Hệ sàn hỗn hợp giữa beton thường và betong bọt:
Khi sử dụng Bubbledeck, nhờ nhiều quả bóng nhựa đặt tại vị trí trục trung hòa ở các khu vực có momen lớn, nhưng lực cắt nhỏ đã chiếm chỗ của beton và giảm được trọng lượng bản thân sàn đến 30-35%, tức là trọng lượng sàn trên m3 được giảm từ 2500 kg/m3 xuống còn 1700 đến 1800kg/m3.
Tuy nhiên, nếu sử dụng betong bọt (air-concrete) có trọng lượng bản thân khoảng 1000 đến 1200 kg/m3 để đúc một phần của kết cấu sàn, ta vẫn còn làm giảm trọng lượng sàn được nhiều hơn nữa.
Do beton bọt có modun đàn hồi và cường độ chịu nén thấp hơn betong thường, nên cách thức hợp lý nhất là cần sử dụng phối hợp giữa beton thường và beton bọt theo cách bố trí sao cho:
- Tại các khu vực có momen tương đối lớn và lực cắt nhỏ thì sử dụng betong thường (có bóng nhựa tạo rỗng).
- Tại các khu vực có momen và lực cắt đều nhỏ (vùng giữa nhịp của sàn không dầm) sẽ sử dụng beton bọt.
- Còn tại các khu vực cả momen và lực cắt đều lớn (khu vực gần gối tự của sàn không dầm) sẽ dụng betong thường đổ toàn khối không tạo rỗng.
Ưu điểm lớn nhất của giải pháp này là giúp giảm mạnh được trọng lượng bản thân của kết cấu sàn ở vùng giữa nhịp của hệ sàn không dầm, chúng tôi đã nghiên cứu thực nghiệm với bản sàn không dầm có nhịp 10 x 10m, tải trọng sử dụng 500kg/m2 và nhận thấy:
- Tại khu vực có momen và lực cắt cùng lớn (diện tích gần đỉnh cột, chiếm 15-20% diện tích ô sàn) sử dụng sàn đặc dày 280mm.
- Tại khu vực có moomen lớn nhưng lực cắt nhỏ (chiếm 40- 45 % diện tích sàn) sử dụng beton thường và bóng nhựa dày 280mm.
- Tại khu vực momen và lực cắt đều nhỏ ( chiếm diện tích 6x6m tương đương 36% diện tích sàn, sử dụng beton bọt có ﻻ = 1200kg/m3, chiều dày 200mm là đủ.
Như vậy so sánh với hệ sàn không dầm chịu tải và vượt nhịp tương đương dùng kết cấu sàn thông thường, hệ sàn đề xuất mới có các khác biệt sau:
- Trọng lượng bản thân giảm được trên 50%.
- Lượng cốt thép trong sàn giảm trên 30%.
- Độ cứng chống uốn của kế cấu sàn tăng.
- Khả năng cách âm, cách nhiệt, chống cháy của sàn đều tăng.
- Dễ xử lý trang trí nột thất trần và sàn vì chiều dày vùng giữa trần mỏng hơn các khu vực khác.
- Biên dộ dao động và tần số dao động của Tòa nhà có cùng độ cao, cùng phân vùng động đất đặt công trình thì giữa hai phương án sàn đã giảm trên 50%.
4. Hướng nghiên cứu đang triển khai:
Không thỏa mãn với các kết quả đã đạt được, Công ty TADITS đang tiếp tục nghiên cứu cải tiến kết cấu sàn, chủ yếu về công nghệ thi công, với các hướng đi như sau:
- Thay thế ván đáy trong cấu kiện Cdeck từ gỗ dán phải tháo dỡ vận chuyển quay vòng bằng tấm beton nhẹ có lưới thép, dày 20-30mm, làm tăng khả năng chống cháy cho sàn, và thay thế lớp trát trần, không cần tháo dỡ ván khuôn đáy tăng năng suất lao động, giảm chi phí nhân công thi công trên công trường.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng và tương quan đường kính với khoảng cách các quả bóng sao cho đạt độ rỗng của sàn cao nhất mà có độ cứng chống uốn tối ưu.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của lỗ rỗng trong sàn Bubbledck trong việc truyền tải trọng ngang do gió và động đất vào lõi công trình.
5. Các đề xuất:
Với những kết quả đạt được Công ty TADITS mạnh dạn đề xuất.
5.1 Các cơ quan quản lý nhà nước xem xét và cho phép tuyên truyền rộng rãi để thông tin đến các chủ đầu tư, các công ty bất động sản biết và tham khảo khả năng ứng dụng hệ kết cấu sàn có hiệu quả kinh tế xã hội khá cao này nhằm tăng hiệu quả đầu tư của xã hội, giảm tiêu thụ vật liệu năng lượng và tài nguyên, tăng cường bảo vệ môi trường.
5.2 Các cơ quan quản lý cho xây dựng các định mức và tiêu chuẩn để các dự án sử dụng vốn ngân sách nhà nước cũng có thể ứng dụng được công nghệ này, hiện nay các dự án sử dụng vốn ngân sách nhà nước chưa đủ cơ sở pháp lý để ứng dụng kết cấu này được vì còn thiếu định mức và tiêu chuẩn để thẩm tra, phê duyệt hồ sơ.
5.3 Công ty TADITS đã chuyển giao và sẵn sàng chuyển giao công nghệ một cách rộng rãi về thiết kế và gia công sản xuất Bubbledeck type C cho các công ty tư vấn thiết kế để đảm bảo khả năng đáp ứng nhu cầu rất lớn của các dự án Bất động sản muốn sử dụng hệ kết cấu sàn này.
5.4 Kiến nghị Bộ xây dựng thay đổi cách tính giá trị thiết kế phí phần kết cấu công trình như hiện nay, vì người tư vấn thiết kế càng đưa ra giải pháp thiết kế tốt, giảm chi phí cho dự án thì càng bị giảm quyền lợi của chính mình, trong khi phải làm việc căng thẳng hơn, chịu trách nhiệm nhiều hơn, giải trình, thuyết phục nhiều hơn…đây chính là nghịch lý đang tồn tại, là một trong những nguyên nhân cản trở công nghệ, kỹ thuật mới đi vào thực tiễn xây dựng của Việt Nam.
Kết luận:
Chúng tôi xin cám ơn Ban tổ chức và Hội đồng Khoa học của CIGOS 2010 đã tạo điều kiện cho Công ty TADITS được trình bày một số thành quả nghiên cứu thực tiễn của mình.
Chúng tôi mong muốn nhận được nhiều sự trao đổi góp ý để tiếp tục hoàn thiện nghiên cứu của mình. Chúng tôi cũng mong muốn nhận được sự hợp tác của các công ty, các tổ chức và các đồng nghiệp để cùng phát triển trong sự nghiệp xây dựng nước Việt Nam hiện đại và giàu mạnh.
Kts.Trần Tuấn Đạt
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét