Giải pháp ứng dụng sàn rỗng sàn bóng trong xây dựng công trình

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung đƣợc thể luận văn kết nghiên cứu cá nhân tôi, chƣa đƣợc công bố trƣớc đây; đảm bảo tính trung thực ; đắn xác trính dẫn tài liệu tham khảo; tuân thủ quy định bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ.Mọi trích dẫn đƣợc nêu rõ nguồn gốc Hải Phòng, ngày … tháng… năm… Học viên Nguyễn Đăng Thắng Trang: i GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn này; em xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới thầy PGS.TS Phạm Văn Thứ- giáo viên hƣớng dẫn thực luận văn tốt nghiệp thời gian qua tận tình giúp đỡ em trình học tập thực luận văn này.Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô tập thể giáo viên Viện đào tạo sau Đại học-Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam; thầy cô trực tiếp giảng dạy môn chuyên ngành sau đại học Xây dựng Công trình Thủy.Cảm ơn thầy cô giảng dạy tận tình truyền đạt cho em kiến thức quý báu để hoàn thiện đƣợc luận văn.Xin cảm ơn bạn bè; đồng nghiệp giúp đỡ tài liệu quý báu để hoàn thiện luận văn tạo điều kiện tốt cho hoàn thành luận văn Sau quãng thời gian nỗ lực cố gắng, luận văn đƣợc hoàn thành tránh khỏi sai sót.Trong bƣớc tới đây; mong đóng góp ý kiến quý thầy cô; đồng nghiệp bạn bè có quan tâm để luận văn thêm phần hoàn thiện Hải Phòng, ngày … tháng… năm… Học viên Nguyễn Đăng Thắng Trang: ii GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH MỤC LỤC: LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG 1.1 Khái niệm: 1.2.Ƣu điểm giải pháp công nghệ sàn bóng: 1.3 Nguyên tắc cấu tạo 1.4 Phạm vi ứng dụng 1.4.1 Sử dụng cho công trình xây 1.4.2 Sử dụng cho cải tạo nâng tầng 1.5 Các dạng sàn bubble deck 10 1.6 Chỉ tiêu kỹ thuật 13 1.6.1 Trọng lƣợng thân sàn 13 1.6.2 Khả chịu lực 14 1.6.3 Khả vƣợt nhịp 16 1.6.4.Thời gian thi công 17 1.6.5.Các tiêu khác 17 Trang: iii GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN-ỨNG DỤNG SÀN BUBBLEDECK 19 2.1.Sự làm việc sàn 19 2.2.Tính toán thiết kế kỹ thuật sàn BubbleDeck 20 2.1.1.Cấu tạo sàn BubbleDeck 20 2.2.2.Trình tự tính toán sàn BubbleDeck 21 2.3.Thiết kế sàn theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 21 2.3.1.Lựa chọn sơ kích thƣớc tiết diện vật liệu: 21 2.3.2.Thiết lập mô hình tính toán 22 2.3.3.Xác định thông số tải trọng- Tổ hợp tải trọng 22 2.3.4.Tính toán cấu kiện theo độ bền 24 2.4.Quy trình thi công sàn BubbleDeck 32 2.4.1.Quy trình thi công sàn Bubble Deck loại A 32 2.4.2.Quy trình thi công sàn Bubble Deck loại B 39 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN 43 3.1.Ứng dụng tính toán kết cấu sàn BubbleDeck 43 3.1.1.Số liệu đầu vào: 43 3.1.2.Xác định tải trọng tổ hợp nội lực: 45 3.1.3.Mô hình hóa sàn tính toán phần mềm SAFE: 48 3.1.4.Tính toán cốt thép cho theo trạng thái giới hạn thứ 51 3.1.5.Kiểm tra điều kiện độ võng 53 3.2.So sánh với kết tính toán sàn đặc thông thƣờng: 54 Trang: iv GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 1.Kích thƣớc hình học tiết diện chiều rộng tiết diện chữ nhật; chiều rộng sƣờn tiết diện chữ T chữ I; b b f , bf chiều rộng cánh tiết diện chữ T chữ I tƣơng ứng vùng chịu kéo nén; h chiều cao tiết diện chữ nhật, chữ T chữ I; h f , hf phần chiều cao cánh tiết diện chữ T chữ I tƣơng ứng nằm vùng chịu kéo nén; a, khoảng cách từ hợp lực cốt thép tƣơng ứng với biên gần tiết diện; a S S h0 , h0 chiều cao làm việc tiết diện, tƣơng ứng h–a h–a’; x chiều cao vùng bê tông chịu nén;  chiều cao tƣơng đối vùng bê tông chịu nén, x h0 ; As , As' diện tích cốt thép vùng chịu kéo chịu nén tiết diện hàm lƣợng cốt thép tiết diện  2.Ngoại lực nội lực: F ngoại lực tập trung; M mômen uốn; N lực dọc; Q lực cắt 3.Các đặc trƣng vật liệu: Rb cƣờng độ chịu nén bê tông trạng thái giới hạn thứ ; Rs , cƣờng độ chịu kéo cốt thép trạng thái giới hạn thứ nhất; Eb mô đun đàn hồi ban đầu bê tông nén kéo; Es mô đun đàn hồi cốt thép Trang: v đến GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Số bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 So sánh khả chịu uốn củaBubbleDeck sàn đặc thông thƣờng So sánh khả chịu cắt củaBubbleDeck sàn đặc thông thƣờng Bảng 1.3 Bảng tổng hợp số liệu kĩ thuật loại sàn BubbleDeck Trang 15 15 17 Bảng 2.1 Độ sàn sàn kích thƣớc bóng loại sàn 22 Bảng 3.1 Tĩnh tải lớp sàn văn phòng 45 Bảng 3.2 Tĩnh tải lớp sàn vệ sinh 45 Bảng 3.3 Tĩnh tải lớp sàn cầu thang 45 Bảng 3.4 Tĩnh tải tƣờng xây gạch dày 110; cao 3,3 m 46 Bảng 3.5 Hoạt tải sàn 46 Bảng 3.6 Các trƣờng hợp tổ hợp tải trọng 47 Bảng 3.7 Kích thƣớc quy đổi tiết diện sàn rỗng-sàn bóng 51 Bảng 3.8 Kết tính toán cốt thép dải 52 Trang: vi GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DANH MỤC CÁC HÌNH Số bảng Tên bảng Hình 1.1 Các đặc điểm bật so với sàn đặc Hình 1.2 Khả giảm trọng lƣợng thân kết cấu Hình 1.3 Khả vƣợt nhịp sàn Bubble Deck Hình 1.4 Giảm lƣợng phát thải lƣợng CO2 Hình 1.5 Cấu tạo đơn vị sàn BubbleDeck Hình 1.6 Công trình ứng dụng sàn rỗng nƣớc Hình 1.7 Cải tạo nâng tầng sử dụng sàn bóng 10 Hình 1.8 Tấm sàn BubbleDeck loại A 11 Hình 1.9 Tấm sàn BubbleDeck loại B 11 Hình 1.10 Tấm sàn BubbleDeck loại C 12 Hình 1.11 Chi tiết cấu tạo sàn dày 230 13 Hình 1.12 So sánh khả chịu lực tải trọng thân sàn 14 Hình 1.13 Tƣơng quan đặc điểm kỹ thuật loại sàn BubbleDeck 16 Hình 2.1 Sự phân bố ứng suất qua giai đoạn tiết diện Trang 20 thẳng góc Hình 2.2 Tiết diện quy đổi để tính toán theo cƣờng độ Hình 2.3 Sơ đồ nội lực biểu đồ ứng suất tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn tính 24 26 toán theo độ bền Hình 2.4 Sơ đồ nội lực biểu đồ ứng suất tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn tính 28 toán theo độ bền Hình 2.5 Vị trí biên vùng chịu nén tiết diện cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn 29 Hình 2.6 Lắp dựng hệ khung chống-xà gỗ đỡ ván khuôn sàn 32 Hình 2.7 Lắp dựng ván khuôn sàn 33 Trang: vii GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Hình 2.8 Hệ ván khuôn nhìn từ dƣới lên 33 Hình 2.9 Mô đun lƣới thép bóng nhựa lắp dựng xƣởng 34 Hình 2.10 Tấm sàn loại A đƣợc thi công công trƣờng 35 Hình 2.10 Tấm sàn loại A đƣợc thi công công trƣờng 36 Hình 2.11 Công tác đổ bê tông trƣờng 37 Hình 2.12 Tiến hành đầm dùi 37 Hình 2.13 Làm phẳng bàn xoam thƣớc tầm 38 Hình 2.14 Công trình sau tháo dỡ ván khuôn sàn 38 Hình 2.15 Công tác lắp dựng hệ khung chống ván khuôn sàn BubbleDeck 39 Hình 2.16 Công tác ghép sàn loại B (1) 40 Hình 2.17 Công tác ghép sàn loại B (2) 41 Hình 2.18 Ghép nối cốt thép liên kết 41 Hình 2.19 Công tác đổ bê tông trƣờng 42 Hình 3.1 Mặt kết cấu sàn tầng 44 Hình 3.2 Khai báo vật liệu bê tông B25 SAFE 48 Hình 3.3 Khai báo vật liệu sàn rỗng SAFE 49 Hình 3.4 Mô hình sàn tầng phần mềm SAFE 50 Hình 3.5 Biểu đồ mô ment uốn dải 51 Hình 3.6 Biểu đồ lực cắt dải 53 Hình 3.7 Sơ đồ chuyển vị sàn tính toán phần mềm SAFE 54 Hình 3.8 Kết mô ment dải sàn đặc 55 Hình 3.9 Kết độ võng dải sàn đặc 55 Hình 3.10 Phản lực liên kết Fz với kết cấu sàn đặc 56 Hình 3.11 Phản lực liên kết Fz với kết cấu sàn rỗng 56 Trang: viii GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH MỞ ĐẦU 1.Tính cần thiết đề tài: Hiện nay,Việt Nam trình phát triển kinh tế-xã hội; đôi với trình phát triển khoa học kỹ thuật , nghiên cứu nƣớc việc ứng dụng công nghệ mới; đại giới áp dụng cho thực tế phát triển Việt Nam vấn đề cấp thiết đƣợc quan tâm Giải pháp công nghệ sàn rỗng- BubbleDeck đƣợc phát minh Đan Mạch vào năm 80 kỷ trƣớc đƣợc ứng dụng cho nhiều công trình giới Với ƣu điểm vƣợt nhịp lớn, tiết kiệm vật liệu rút ngắn thời gian thi công; giải pháp phù hợp với xu phát triển xây dựng Việt Nam thời gian tới ; mà yêu cầu phát triển công trình lớn; cao tầng; không gian diện tích rộng; vƣợt nhịp lớn giải pháp thi công nhanh Tuy nhiên công nghệ sàn rỗng đƣợc chuyển giao Việt Nam chƣa lâu; trình thiết kế thi công dựa nhiều vào chuyển giao công nghệ nhà sáng chế; nhiều điểm chƣa hoàn toàn triệt để với điều kiện tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam Vì tác giả thực luận văn để làm rõ vấn đề ứng dụng giải pháp sàn bóng- sàn rỗng xây dựng công trình Việt Nam 2.Mục đích nghiên cứu: Trong trình thực áp dụng công nghệ vào hoạt động xây dựng; thông thƣờng bắt nguồn từ trình chuyển giao công nghệ từ đơn vị sáng chế tới đất nƣớc nhận công nghệ ; áp dụng vào điều kiện thực tế Do ban đầu nhiều vấn đề chƣa thực thích ứng với tiêu chuẩn hành đất nƣớc đƣợc chuyển giao Ngoài ; tiếp cận công nghệ ,cần thiết kỹ sƣ; đơn vị nhận chuyển giao phải có đƣợc lƣợng kiến thức định công nghệ mà đƣợc nhận Trên sở đó; nghiên cứu vào tìm hiểu Trang: GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Công nghệ sàn bóng- sàn rỗng BubbleDeck; công nghệ sáng tạo Việt Nam Mục đích nghiên cứu cung cấp thông tin cần thiết công nghệ sàn bóng; sở lý thuyết quy trình thi công.Nêu lên ƣu điểm công nghệ đƣa khuyến nghị việc lựa chọn giải pháp việc thi công công trình xây dựng 3.Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu: Giải pháp ứng dụng sàn bóng- sàn rỗng xây dựng công trình Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp tính toán; thi công sàn bóng (BubbleDeck) Phạm vi nghiên cứu đề tài dừng lại mức đƣa thông số kỹ thuật ; tính toán quy trình thi công giải pháp sàn BubbleDeck; thông qua nêu lên ƣu điểm bật loại sàn Kết hợp với tiêu chuẩn hành Việt Nam để đƣa lý thuyết tính toán áp dụng tính toán ví dụ 4.Phƣơng pháp nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài thu thập thông số kỹ thuật từ kết kiểm chứng vật liệu nhà sản xuất đƣợc công bố rộng rãi tài liệu kỹ thuật nhƣ kết nghiên cứu thử nghiệm đơn vị tham gia ứng dụng giải pháp công nghệ trƣớc ; kết hợp với việc áp dụng lý thuyết tính toán sở để giải toán cụ thể 5.Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài: Đề tài ứng dụng công nghệ sàn bóng- sàn rỗng vào xây dựng công trình cung cấp số thông tin cần thiết cho chủ đầu tƣ nhƣ đơn vị tƣ vấn; sử dụng công trình để làm sở lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình Đồng thời đƣa hƣớng tính toán dựa vào tiêu chuẩn hành Việt Nam sở lý thuyết tính toán sàn bản; góp phần cho trình tính toán thẩm tra quản lý chất lƣợng công trình thuận lợi Trang: GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Bảng 3.4.Tĩnh tải tƣờng xây gạch dày 110; cao 3,3 m Chiều Các lớp TT Hệ số TT tiêu vợt tính chuẩn tải toán g dày lớp - lớp trát 0,04 1,80 0,238 1,3 0,309 - Gạch xây 0,11 1,80 0,653 1,1 0,719 - Tải tƣờng phân bố 1m dài 0,891 1,028 - Tải tƣờng có cửa (hệ số cửa 0.75) 0,668 0,771 Tĩnh tải lớp kết cấu tải phân bố diện tích sàn Tải tƣờng tải phân bố chiều dài dầm b.Hoạt tải: Hoạt tải tính toán theo hƣớng dẫn điều 4.3 TCVN 2737-1995 : Tải trọng tác động.Hoạt tải sử dụng tổng hợp theo bảng : Bảng 3.5.Hoạt tải sàn Tải trọng tiêu chuẩn Loại phòng Loại nhà công trình (daN/m2) Toàn Phần dài phần hạn 200 100 Hành lang,sảnh Văn phòng 300 100 Văn phòng 200 70 Văn phòng Trụ sở quan, trƣờng học,bệnh viện,ngân hàng,cơ sở nghiên cứu khoa học Nhà vệ sinh Các tải trọng nêu phân bố diện tích sàn c.Tải trọng gió: Tải trọng gió tác dụng theo phƣơng nằm ngang, lý thuyết tải trọng gió tác động đến làm việc sàn, nhiên tính toán kết cấu tổng thể Trang: 46 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH công trình tải trọng gió bỏ qua.Tải trọng gió công trình gắn vào tâm cứng sàn Tải trọng gió tính toán tầng cao độ từ +6.50 đến +11.00;vùng gió IIB Giá trị tải trọng gió tiêu chuẩn vùng IIB 95 daN/m2 Gán gió vào tâm cứng với diện tích đón gió tầng theo phƣơng nhƣ sau: Gió đến hƣớng theo phƣơng dọc nhà (Gió Y YY) có diện tích đón gió S=4,5x28= 126 m2 Giá trị tải trọng gió gán tâm cứng : D1= 126x95x1,1= 13167 daN= 13,167 T Gió đến hƣớng theo phƣơng ngang nhà (Gió X XX) có diện tích đón gió là: S=4,5x22,3= 100,35 m2 Gió trị tải trọng gió gán tâm cứng: D2= 100,35x95x1,1= 10486,58=10,49 T d.Tổ hợp tải trọng:Các tổ hợp tải trọng bao gồm: Bảng 3.6: Các trƣờng hợp tổ hợp tải trọng Tổ hợp 1: TH1 1xTT+1xHT TH2 1xTT+1xGX TH3 1xTT+1xGY TH4 1xTT+1xGXX TH5 1xTT+1xGYY Tổ hợp 2: TH6 1xTT+0,9x(HT+GX) TH7 1xTT+0,9x(HT+GY) TH8 1xTT+0,9x(HT+GXX) TH9 1xTT+0,9x(HT+GYY) THBAO Evelope(TH1+TH2+TH3+TH4+TH5+TH6+TH7+TH8+TH9) Trang: 47 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 3.1.3.Mô hình hóa sàn tính toán phần mềm SAFE: Khai báo đặc tính vật liệu: Vật liệu bê tông sử dụng bê tông B25 Thông số vật liệu khai báo nhƣ sau: Khối lƣợng đơn vị (Mass per unit Volume): 0,25 Trọng lƣợng đơn vị (Weight per unit Volume): 2,5 T/m3 Mô đun đàn hồi (Modulus of Elasticity) : 3x106 T/m2 Hệ số Poisson (Poisson’s Ratio) : 0,2 Mô đun chống cắt (Shear modulus) : 1,25 x106 T/m Hình 3.2: Khai báo vật liệu bê tông B25 SAFE Mô hình vật liệu sàn BubbleDeck – thay đổi thông số vật liệu cho phù hợp độ cứng (độ cứng EI có thay đổi tiết diện nên thay đổi mô ment quán tính I; nhiên để đơn giản cho việc mô hình phần mềm ta quy đổi hệ số mô đun đàn hồi vật liệu E.) Trang: 48 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Thông số vật liệu khai báo nhƣ sau: Khối lƣợng đơn vị (Mass per unit Volume): 0,126 Trọng lƣợng đơn vị (Weight per unit Volume): 1,26 T/m3 Mô đun đàn hồi (Modulus of Elasticity) : 2,61x106 T/m2 Hệ số Poisson (Poisson’s Ratio) : 0,2 Mô đun chống cắt (Shear modulus) : 0,8 x106 T/m Hình 3.3: Khai báo vật liệu sàn rỗng SAFE Trang: 49 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Mô hình sàn phần mềm SAFE: Hình 3.4: Mô hình sàn tầng phần mềm SAFE Kết tính toán nội lực: Kết tính toán đƣợc cho bảng Chọn mô ment tính toán lớn dải : Kích thƣớc Ô sàn Phƣơng X Mô ment Phƣơng Y Mx My Ô 01 (Trục 1-2;A-B) 8,8 5,8 5,46 3,15 Ô 02 (Trục 2-3;A-B) 8,8 8,12 3,33 Ô 03 (Trục 2-3;B-C) 8,8 8,5 7,38 3,68 Trang: 50 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Hình 3.5: Biểu đồ mô ment uốn dải 3.1.4.Tính toán cốt thép cho theo trạng thái giới hạn thứ Chia sàn dải theo phƣơng với bề rộng dải 1m.Tiến hành tính toán cốt thép sàn theo cở sở lý thuyết cấu kiện chịu uốn nhƣ nêu chƣơng II Với mô ment tính toán M=8,12 T.m Vật liệu sử dụng bê tông B25 có cƣờng độ chịu nén Rb=1850 T/m2 Cốt thép sử dụng thép nhóm AII có cƣờng độ chịu kéo Rs= 28000 T/m2 Kích thƣớc tiết diện hình học tiết diện chữ T quy đổi đƣợc cho bảng: Bảng 3.7: Kích thƣớc quy đổi tiết diện sàn rỗng-sàn bóng b bf 0,1 h hf 0,28 Trang: 51 ho 0,025 0,255 GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Điều kiện mô ment giới hạn vùng chịu nén tiết diện dầm chữ T là: M f  Rb b'f h ' f  h0  0,5h ' f   11.215T m Nhận thấy giá trị M