CHUYÊN ĐỀ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

1 1 HỘI XÂY DỰNG TP. HỒ CHÍ MINH Ng Ng ư ư ơ ơ ø ø i soa i soa ï ï n : PGS. TS. NGUYỄN VĂN HIE n : PGS. TS. NGUYỄN VĂN HIE Ä Ä P P Pho Pho ù ù Gia Gia ù ù m m đ đ o o á á c Sơ c Sơ û û Xây d Xây d ự ự ng TP. Ho ng TP. Ho à à Ch Ch í í Minh Minh nvhiep89@hcm.vnn.vn nvhiep89@hcm.vnn.vn nvhiep89@yahoo.com nvhiep89@yahoo.com 0903706108 0903706108 - - 089325923 089325923 2006 CHUYÊN ĐỀ: KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 2 2 I. Chứng chỉ hành nghề (CCHN): PE, PA • Các Hội nghề nghiệp chuyên ngành cấp và phải thi; thay vì Bộ Xây dựng cấp tập trung và đơn giản như hiện nay. • Phải có CCHN, mới đứng tên Chủ nhiệm đồ án Chủ trì thiết kế các phần (móng, thượng tầng) (Tham gia thiết kế thì không cần) • Tương tự, các tiêu chuẩn thiết kế, sẽ do các Hội nghề nghiệp nghiên cứu, ban hành và kinh doanh. • Có học vò, nhưng không có CCHN, chỉ là “hàn lâm”, về nguyên tắc, không được thiết kế. • Rồi sẽ có CCHN về dự toán, để ràng buộc trách nhiệm trước xã hội (Q.S). • Phải mua bảo hiểm nghề nghiệp, cho doanh nghiệp. • Có CCHN, có con dấu riêng; được quyền hình thành pháp nhân độc lập, hay lập công ty. Giám đốc doanh nghiệp tư vấn xây dựng, phải có CCHN (Chủ tòch HĐQT thì không cần). Con dấu sẽ được đóng vào các bản vẽ, trước khi xuất xưởng. PA, PE sẽ chòu trách nhiệm chính. • Lưu ý chủ trương tư nhân hóa hiện nay, để xác đònh hướng “chuyển” phù hợp. CHƯƠNG I. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUẨN BỊ CHO “HỘI NHẬP” VÀ THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG 3 3 II. Các yêu cầu khác, chuẩn bò hội nhập: • Làm chủ (bản quyền) phần mềm. • Tự sáng tạo phần mềm chuyên ngành cho đơn vò mình; tiến đến kinh doanh, nếu có thể. • Có những doanh nghiệp tư vấn hoạt động chuyên ngành (KT, KC, M-E, CTN, Dự toán…) và hợp đồng kinh tế cũng có thể tách ra từng chuyên ngành; không làm trọn gói; đặc biệt đối với những dự án lớn. • Chi phí tư vấn: tính theo lương, người, để có giá trò hợp đồng tư vấn. Giá trò chi phí tư vấn phải tính đúng, tính đủ, tính theo kinh nghiệm, chất lượng (không thể theo %). • Dự toán, tổng dự toán: là đơn giá tổng hợp, cả cho thiết kế lẫn đấu thầu. • Phân biệt tiêu chuẩn tự nguyện và tiêu chuẩn bắt buộc áp dụng. • Đối với công trình không sử dụng vốn ngân sách, các tiêu chuẩn là tự nguyện áp dụng thì có thể sử dụng tiêu chuẩn của nước ngoài, tiên tiến hơn, để nâng cao chất lượng sản phẩm. Đối với công trình sử dụng vốn ngân sách, nếu muốn dùng tiêu chuẩn nước ngoài, phải xin phép Bộ Xây dựng (quyết đònh 05/BXD/2005). 4 4 • Cam kết thực hiện hợp đồng đúng tiến độ, có chất lượng từ đầu. • Tư vấn thẩm tra thiết kế phải có trách nhiệm cụ thể, xác đònh được; không chung chung như hiện nay. • Tiến dần đến nhà thầu thực hiện luôn bước thiết kế bản vẽ thi công (shop drawing), để có phương án thiết kế tối ưu, đấu thầu (tổng thầu thiết kế – thi công; EPC, CKTT). • Tiến dần đến các CCHN kỹ sư ASEAN, kỹ sư APEC. • Việc chỉ đònh xuất xứ, chủng loại vật liệu, phải được xem là đương nhiên, để dễ quản lý chất lượng công trình, từ đầu. • Công tác hoàn thiện công trình cần được xem trọng hơn, quản lý tốt hơn. • Nâng cao dần, từ đầu, chất lượng đá, cát, cốt thép, đặc biệt là module độ lớn của đá, cát cung cấp. • Tư vấn thiết kế, đấu thầu riêng rẽ, sẽ chỉ có đấu thầu hạn chế. • Thưởng, phạt trong hoạt động xây dựng dần phải nghiêm minh, chặt chẽ, có trách nhiệm từ cả chủ đầu tư. 5 5 • Phân biệt lãng phí và an toàn trong công trình; đặc biệt là kết cấu. Lãng phí là quá dư; biết là đủ, nhưng vẫn thêm và thêm tỷ lệ lớn. An toàn là vừa đủ; đảm bảo công trình ổn đònh lâu dài. • Thiết kế nhà cao tầng, tất cả các bộ phận kết cấu phải đảm bảo an toàn, đặc biệt là phần móng. • Khi thiết kế, phải dự trù và đề xuất biện pháp thi công, dù giải pháp chưa đạt, để: - Có cơ sở lập dự toán, tổng dự toán từ đầu, do những chi phí thiết bò, vật tư để thi công, cần được tính đúng và đủ; đặc biệt khi chưa có suất đầu tư chi tiết hoàn chỉnh và tình hình đòa chất phức tạp dưới công trình. - Nói lên tính khả thi của phương án thiết kế. - Có những hướng dẫn cần thiết, từ đầu cho các đơn vò khi đấu thầu, giám sát, triển khai thi công, đặc biệt là đối với tầng hầm, nhiều tầng hầm (NL-TN). • 1 ví dụ của giải pháp “TOP – DOWN” III. Các yêu cầu về thiết kế nhà cao tầng, cần lưu ý từ đầu: 6 6 7 7 • Nếu còn đất xung quanh, tầng hầm có thể tăng diện tích (vượt khỏi diện tích khối đế) để tăng diện tích để xe các loại, đủ bố trí hồ nước ngầm, hầm phân (trong điều kiện Việt Nam) và bộ phận kỹ thuật (điện, nước). • Khi số tầng càng cao, kết cấu thép, kết cấu liên hợp hay BT DUL sẽ hiệu quả hơn kết cấu BTCT thông thường. Hệ chòu lực của công trình sẽ do kết cấu quyết đònh. • KT, M-E, CTN và thang máy trong nhà cao tầng là rất quan trọng, không kém phần kết cấu. Kết cấu ảnh hưởng đến sự bền vững của công trình, nhưng những thiết kế chuyên ngành khác, phục vụ cho sự tiện nghi trong sử dụng công trình, khi công trình đã bền vững, sự tiện nghi là yếu tố đảm bảo sự thành công trong khai thác. • Quan tâm thêm đến cách bố trí thang máy trong nhà cao tầng, nhà chọc trời. • Chế độ bảo trì công trình là một trong những thành phần hồ sơ thiết kế phải nộp cho chủ đầu tư từ đầu. • Cần quy đònh rõ phương pháp và tiến độ phải quan trắc chuyển vò của CT. • Công trình cao tầng thường là khối lớn, kích thước mỗi cạnh trên mặt bằng sẽ vượt giới hạn cho phép. Do vậy, cần tiên lượng trước giải pháp về khe lún, khe nhiệt; giải pháp về phân đợt thi công, ngay từ đầu. 8 8 • Nếu giải pháp móng sử dụng phương pháp TOP-DOWN, phải dự trù từ đầu, bằng tính toán cụ thể, số lượng tầng sàn thượng tầng tối đa mà mỗi sàn hầm khi xuống sâu hơn, có thể tiếp nhận được, cho đến khi tầng hầm được thi công hoàn chỉnh. Lưu ý quy ước đánh số thứ tự tầng hầm (1, 2, 3 ) là đánh từ tầng hầm ở vò trí trên cùng, trở xuống. • Đơn vò thiết kế, để giám sát quyền tác giả tốt hơn, vẫn cần phải biết những yêu cầu và quy đònh trong thi công (sai số cho phép; giải pháp chờ thép, neo thép; an toàn; hàn cốt thép; bơm bê tông ) và phải tiến hành nghiệm thu đầy đủ, trước khi đổ bê tông. Đơn vò thiết kế nước ngoài FIDIC không quy đònh về giám sát quyền tác giả. Kỹ sư giám sát toàn quyền quyết đònh nội dung này. Nếu cần, họ sẽ tham vấn tư vấn thiết kế. 9 9 CHƯƠNG II. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN MÓNG NHÀ CAO TẦNG • Đảm bảo yêu cầu về chống lãng phí, thất thoát từ các phía (thiết kế là chủ yếu; giám sát, thi công, quản lý dự án) đặc biệt trong tình hình hiện nay, khi ngày càng có nhiều nhà cao tầng, kết cấu phức tạp. • Nhà cao tầng có tải truyền xuống móng qua cột (vách, lõi) rất lớn; nền đất nhiều khu vực là yếu, chiều dày lớn; cần phân tích để đảm bảo 2 yêu cầu: - Kinh tế - Khả thi: dễ thực hiện Lưu ý rằng công trình càng cao, càng phải an toàn, đặc biệt là phần móng, nhưng không được lãng phí. • Trong tình hình hiện nay, trách nhiệm tư vấn thẩm tra thiết kế không rõ ràng; chủ đầu tư được quyền thẩm đònh và phê duyệt thiết kế (dự toán), thường không đủ chuyên môn, rất dễ xảy ra những nội dung bất cập, tranh cãi không lối ra, lúng túng, bò động; ảnh hưởng cả tiến độ xây dựng và chất lượng sản phẩm (bế tắc từ thiết kế!). I. Sự cần thiết của việc so sánh phương án: 10 10 • Các tư vấn hiện nay thường né tránh, đặc biệt khi phân tích giải pháp móng cho những công trình phức tạp ! Phải ý thức được trách nhiệm và lương tâm nghề nghiệp. • Đương nhiên, có những công trình, tình hình đòa chất thực tế vẫn có thể “phán quyết” phương án hợp lý ngay từ đầu. Nhưng đây là tính khoa học và trách nhiệm nghề nghiệp của cá nhân, đơn vò thiết kế. • Giá trò phần móng (và 1 hầm!) đôi khi lên đến 30% giá trò xây lắp toàn bộ, đặc biệt khi đất yếu có chiều dày lớn, nên cần phân tích kỹ. [...]... thi công: không phải chỉ là vấn đề của nhà thầu, giám sát, quản lý dự án thuần túy • Có thể trên 1 mặt bằng, có nhiều phương án móng, phối hợp nhau, tùy tình hình thực tế của việc bố trí kiến trúc, hệ chòu lực 11 III Phân tích các phương án móng cụ thể: 1 Móng trên nền thiên nhiên: • Chỉ trường hợp cho nhà cao tầng, trên đất tốt (≤ 20 tầng) • Khi nền là đá, nhà cao tầng vẫn dùng móng bè (Hàn Quốc)... (Sheet piles), đóng cọc I kết hợp chắn tôn • Nếu quá nhiều tầng hầm, khi triển khai thi công, dễ bò đẩy nổi, cần tiến hành neo (Bitexco, LG, bãi đậu xe ngầm ), khi thi công 27 IV Thiết kế sàn tầng hầm nhà cao tầng: • Sàn phải cùng tham gia chòu lực với đài cọc, giằng; là 1 tổng thể hệ chòu lực, không thể tách rời Do vậy, cần cấu tạo để đảm bảo yêu cầu này • Đài là đài bè, đài là sàn tầng hầm và không cần... sinh) tầng hầm trong quá trình sử dụng 28 29 V Vấn đề lún nền đất đắp chưa cố kết xong: • Sàn tầng trệt (không hầm) phải được thiết kế như sàn tầng Chấp nhận “rỗng” bên dưới sàn, về lâu dài Hệ đà kiềng phải có vò trí, kích thước phù hợp để bảo vệ “khoảng rỗng” này, tránh bò xâm hại • Nếu không, cần san lấp trước và chờ đủ thời gian đất đắp cố kết, mới triển khai thi công công trình chính • Đây là vấn đề. .. barrette chòu lực của cột, vách và lõi cứng của nhà cao tầng • Barrette liên tục, có “mộng” âm-dương; barrette đơn, tiết diện chữ nhật thuần tuý • Dưới 1 cột, vách, lỏi, có thể có nhiều barrettes Có 1 hay nhiều barrettes, vẫn phải có đài • Barrettes có thể là L, E, ZIC-ZAC, đều thi công được (lưu ý 1 cách thiết kế barrette trong bản vẽ thiết kế mẫu, kèm theo) • Cần kết hợp barrette chòu lực, “chỏi” vào barrette... là công trình xây dựng • Giải pháp cố kết trước đất nền, để tăng sức chòu tải, sức chòu ma sát của đất nền, không phải là giải pháp móng tối ưu cho công trình • Hệ kết cấu móng của các phương án nêu trên, phải được thiết kế hệ giằng theo 2 phương nhằm đảm bảo toàn công trình là 1 thể thống nhất, lún đều • Các cách tính toán sức chòu tải của cọc hiện nay rất nhiều, kết quả rất khác nhau Chính xác nhất... công có thể sẽ chủ quan • Phương án cọc nhồi, trong mọi trường hợp, đều đắt hơn cọc ép Nhưng có những công trình nhà cao tầng, cọc ép có sức chòu tải không lớn, số tim cọc ép nhiều, cọc nhồi lại khả thi hơn Tuy nhiên, hiện nay, có nhiều đơn vò thiết kế đang “lạm dụng” cọc nhồi • Thử cọc nhồi tốn tiền hơn • Chất lượng cọc nhồi, khó đảm bảo cao, do thi công phức tạp; hay đổ bê tông ẩu; làm sạch mũi cọc như... tông không thể “thay chỗ” được, làm chất lượng cọc không cao, ma sát không như ý • Không nên dùng cọc nhồi, nếu chọn giải pháp thi công là TOP-DOWN và đặc biệt khi đó, công trình lại có nhiều tầng hầm • Nếu thiết kế cọc nhồi, đài cọc lại là đài bè, cần nghiên cứu trước cách đổ bê tông để chống nứt do nhiệt, khi bê tông đông cứng • Đối với nhà cao tầng, tuy đất tốt, nhưng cọc ép không thể ép xuống được... barrette trên cùng phải sử dụng cốt cứng chòu lực, để chòu những tải trọng thượng tầng, khi những tầng hầm thi công chưa xong 24 • Thi công barrette phải có đầy đủ kinh nghiệm, nên thường giá thành kèm theo là cao • Vẫn phải đặt ống dò siêu âm toàn bộ barrette, sau đó chỉ đònh thực hiện siêu âm • Sức chòu tải barrette là rất cao, nên chi phí thử cũng tốn kém và thậm chí không làm được, đối với mặt bằng... dễ nên phương án thiết kế cọc nhồi thường có “độ an toàn” cao • Mỗi cọc nhồi có sức chòu tải lớn, nên chọn dù dư một cọc, “độ lãng phí” cũng cao Tương tự cọc ép, nên tính đến phương án kéo dài thêm mỗi tim từ 1 ÷ 3m nữa, sức chòu tải cao hơn nhiều và dễ bớt tim cọc hơn 21 22 • Những đoạn phía trên cùng của cọc nhồi, chất lượng bê tông không cao phải đập bỏ, do vậy cần lường trước tình huống này trong... kiệm, kinh tế • Cần “lùi” vách hầm vào trong một đoạn cần thiết, tối thiểu (theo công nghệ thực tế), chấp nhận vách hầm hẹp Kết cấu thượng tầng sẽ “lấy” lại sau ! • Giải pháp móng (băng, bè) trên nền thiên nhiên hay cừ tràm, cần đảm bảo điều kiện móng cứng, để chống lún không đều (Hình vẽ) 31 32 33 Để phù hợp với giả thiết móng tuyệt đối cứng (biến dạng của móng rất nhỏ so với biến dạng của đất nền, . càng cao, kết cấu thép, kết cấu liên hợp hay BT DUL sẽ hiệu quả hơn kết cấu BTCT thông thường. Hệ chòu lực của công trình sẽ do kết cấu quyết đònh. • KT, M-E, CTN và thang máy trong nhà cao tầng. CAO TẦNG • Đảm bảo yêu cầu về chống lãng phí, thất thoát từ các phía (thiết kế là chủ yếu; giám sát, thi công, quản lý dự án) đặc biệt trong tình hình hiện nay, khi ngày càng có nhiều nhà cao. phối hợp nhau, tùy tình hình thực tế của việc bố trí kiến trúc, hệ chòu lực. 12 12 III. Phân tích các phương án móng cụ thể: 1. Móng trên nền thiên nhiên: • Chỉ trường hợp cho nhà cao tầng,