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 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 1.Kích thước hình học của tiết diện b chiều rộng tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung được thể hiện trong luận văn này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, chưa từng được ai công bố trước đây; đảm bảo tính trung thực ; đúng đắn và chính xác trong các trính dẫn và tài liệu tham khảo; tuân thủ các quy định về bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ.Mọi trích dẫn đều được nêu rõ nguồn gốc

Hải Phòng, ngày … tháng… năm…

Học viên

Nguyễn Đăng Thắng

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này; em xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới thầy PGS.TS Phạm Văn Thứ- giáo viên hướng dẫn thực hiện luận văn tốt nghiệp trong thời gian qua đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong tập thể giáo viên Viện đào tạo sau Đại học-Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam; các thầy cô trực tiếp giảng dạy các bộ môn của chuyên ngành sau đại học Xây dựng Công trình Thủy.Cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy tận tình và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu để có thể hoàn thiện được luận văn.Xin cảm ơn các bạn bè; đồng nghiệp đã giúp đỡ những tài liệu quý báu để hoàn thiện luận văn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi có thể hoàn thành luận văn này

Sau quãng thời gian nỗ lực và cố gắng, luận văn này đã được hoàn thành và cũng không thể tránh khỏi sai sót.Trong những bước tới đây; rất mong sự đóng góp

ý kiến của quý thầy cô; đồng nghiệp và bạn bè có quan tâm để luận văn của tôi thêm phần hoàn thiện

Hải Phòng, ngày … tháng… năm…

Học viên

Nguyễn Đăng Thắng

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 1

CHƯƠNG 1: 4

GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG 4

1.1 Khái niệm: 4

1.2.Ưu điểm của giải pháp công nghệ sàn bóng: 4

1.3 Nguyên tắc cấu tạo cơ bản 7

1.4 Phạm vi ứng dụng 8

1.4.1 Sử dụng cho công trình xây mới 8

1.4.2 Sử dụng cho cải tạo nâng tầng 9

1.5 Các dạng sàn bubble deck 10

1.6 Chỉ tiêu kỹ thuật 13

1.6.1 Trọng lượng bản thân tấm sàn 13

1.6.2 Khả năng chịu lực 14

1.6.3 Khả năng vượt nhịp 16

1.6.4.Thời gian thi công 17

1.6.5.Các chỉ tiêu khác 17

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN-ỨNG DỤNG SÀN BUBBLEDECK 19

2.1.Sự làm việc của bản 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 bản sàn BubbleDeck 21

2.3.Thiết kế sàn theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 21

2.3.1.Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện và 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

CHƯƠNG 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 và tổ hợp nội lực: 45

3.1.3.Mô hình hóa sàn tính toán trên phần mềm SAFE: 48

3.1.4.Tính toán cốt thép cho bản theo trạng thái giới hạn thứ nhất 51

3.1.5.Kiểm tra về điều kiện độ võng 53

3.2.So sánh với kết quả tính toán sàn đặc thông thường: 54

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

1.Kích thước hình học của tiết diện

b chiều rộng tiết diện chữ nhật; chiều rộng sườn tiết diện chữ T và

h , hf phần chiều cao của cánh tiết diện chữ T và chữ I tương ứng nằm

trong vùng chịu kéo và nén;

a, a khoảng cách từ hợp lực trong cốt thép tương ứng với S và S đến

biên gần nhất của tiết diện;

0

h , h0 chiều cao làm việc của tiết diện, tương ứng bằng h–a và h–a’;

x chiều cao vùng bê tông chịu nén;

 chiều cao tương đối của vùng bê tông chịu nén, bằng x h0;

s

A , A s 'diện tích cốt thép trong vùng chịu kéo và chịu nén của tiết diện

 hàm lượng cốt thép trong tiết diện

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Bảng 3.4 Tĩnh tải của tường xây gạch dày 110; cao 3,3 m 46

Bảng 3.6 Các trường hợp tổ hợp tải trọng 47 Bảng 3.7 Kích thước quy đổi tiết diện sàn rỗng-sàn bóng 51 Bảng 3.8 Kết quả tính toán cốt thép dải bản 52

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Các đặc điểm nổi bật so với sàn đặc 4 Hình 1.2 Khả năng giảm trọng lượng bản thân kết cấu 5 Hình 1.3 Khả năng vượt nhịp của sàn Bubble Deck 6 Hình 1.4 Giảm lượng phát thải năng lượng và CO2 6 Hình 1.5 Cấu tạo cơ bản của đơn vị sàn BubbleDeck 7 Hình 1.6 Công trình ứng dụng sàn rỗng tại nước ngoài 9 Hình 1.7 Cải tạo nâng tầng sử dụng sàn bóng 10

Hình 2.4 Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng góc

với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn khi tính

toán theo độ bền

28

Hình 2.5 Vị trí biên vùng chịu nén trên tiết diện của cấu kiện

Hình 2.6 Lắp dựng hệ khung chống-xà gỗ đỡ ván khuôn sàn 32

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Hình 2.9 Mô đun lưới thép và bóng nhựa lắp dựng tại xưởng 34 Hình 2.10 Tấm sàn loại A được thi công tại công trường 35 Hình 2.10 Tấm sàn loại A được thi công tại công trường 36

Hình 2.13 Làm phẳng bằng bàn xoam thước tầm 38 Hình 2.14 Công trình sau khi tháo dỡ ván khuôn sàn 38 Hình 2.15 Công tác lắp dựng hệ khung chống ván khuôn sàn

Hình 2.16 Công tác ghép các tấm sàn loại B (1) 40 Hình 2.17 Công tác ghép các tấm sàn loại B (2) 41

Hình 3.6 Biểu đồ lực cắt trên các dải bản 53 Hình 3.7 Sơ đồ chuyển vị sàn tính toán bởi phần mềm SAFE 54 Hình 3.8 Kết quả mô ment dải bản của bản sàn đặc 55 Hình 3.9 Kết quả độ võng dải bản của bản 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

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 1.Tính cần thiết của đề tài:

Hiện nay,Việt Nam đang trong quá trình phát triển kinh tế-xã hội; đi đôi với

đó là quá trình phát triển khoa học kỹ thuật , ngoài những nghiên cứu trong nước thì việc ứng dụng những công nghệ mới; hiện đại trên thế giới về áp dụng cho thực

tế phát triển của Việt Nam cũng là vấn đề cấp thiết và được quan tâm

Giải pháp công nghệ tấm sàn rỗng- BubbleDeck được phát minh tại Đan Mạch vào những năm 80 của thế kỷ trước và đã được ứng dụng cho rất nhiều công trình trên thế giới Với ưu điểm vượt nhịp lớn, tiết kiệm vật liệu và rút ngắn thời gian thi công; giải pháp này rất phù hợp với xu thế phát triển xây dựng của Việt Nam trong thời gian tới đây ; khi mà yêu cầu phát triển những công trình lớn; cao tầng; không gian diện tích rộng; vượt nhịp lớn và giải pháp thi công nhanh

Tuy nhiên công nghệ tấm sàn rỗng mới được chuyển giao về Việt Nam chưa lâu; và quá trình thiết kế và thi công vẫn còn dựa nhiều vào chuyển giao công nghệ của nhà sáng chế; vẫn còn nhiều điểm chưa hoàn toàn triệt để với điều kiện tính toán theo tiêu chuẩn của Việt Nam Vì vậy tác giả thực hiện luận văn này để làm rõ hơn vấn đề ứng dụng giải pháp tấm sàn bóng- sàn rỗng trong xây dựng công trình tại Việt Nam

2.Mục đích nghiên cứu:

Trong quá trình thực hiện áp dụng một công nghệ mới vào trong hoạt động xây dựng; thông thường là bắt nguồn từ quá trình chuyển giao công nghệ từ đơn vị sáng chế tới đất nước nhận công nghệ ; áp dụng vào điều kiện thực tế Do đó ban đầu còn nhiều vấn đề chưa thực sự thích ứng với tiêu chuẩn hiện hành của đất nước được chuyển giao Ngoài ra ; khi tiếp cận một công nghệ mới nào đó ,cần thiết của các kỹ sư; các đơn vị nhận chuyển giao phải có được lượng kiến thức nhất định về công nghệ mà mình được nhận Trên cơ sở đó; nghiên cứu này đi vào tìm hiểu về

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Công nghệ sàn bóng- sàn rỗng BubbleDeck; một công nghệ sáng tạo mới ở Việt Nam Mục đích của nghiên cứu là cung cấp những thông tin cần thiết về công nghệ sàn bóng; cơ sở lý thuyết và quy trình thi công.Nêu lên những ưu điểm của công nghệ mới và đưa ra các khuyến nghị về việc lựa chọn giải pháp này trong việc thi công công trình xây dựng

3.Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp ứng dụng sàn bóng- sàn rỗng trong xây dựng công trình Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán; thi công sàn bóng (BubbleDeck)

Phạm vi nghiên cứu của đề tài dừng lại ở mức đưa ra những thông số kỹ thuật ; tính toán và quy trình thi công của giải pháp sàn BubbleDeck; thông qua đó nêu lên các ưu điểm nổi bật của loại sàn này Kết hợp với tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam để đưa ra lý thuyết tính toán và áp dụng tính toán ví dụ

4.Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là thu thập các thông số kỹ thuật từ các kết quả kiểm chứng vật liệu của nhà sản xuất đã được công bố rộng rãi trên các tài liệu kỹ thuật cũng như trong các kết quả nghiên cứu thử nghiệm của các đơn vị từng tham gia ứng dụng giải pháp công nghệ trước đó ; kết hợp với việc áp dụng lý thuyết tính toán cơ sở để giải quyết bài toán cụ thể

5.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đề tài ứng dụng công nghệ sàn bóng- sàn rỗng vào xây dựng công trình cung cấp một số thông tin cần thiết cho các chủ đầu tư cũng như đơn vị tư vấn; sử dụng công trình để làm cơ sở lựa chọn giải pháp kết cấu cho công trình Đồng thời cũng đưa ra hướng tính toán dựa vào tiêu chuẩn hiện hành ở Việt Nam và cơ sở lý thuyết tính toán sàn cơ bản; góp phần cho quá trình tính toán và thẩm tra và quản

lý chất lượng công trình thuận lợi hơn

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

6.Nội dung thực hiện của đề tài:

Luận văn được trình bày trong 3 Chương :

- Chương I: GIẢI PHÁP KẾT CẤU SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY

DỰNG Giới thiệt tổng quan về kết cấu sàn rỗng- sàn bóng, thực tế ứng

dụng Các loại tấm sàn rỗng

- Chương II: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN-ỨNG DỤNG SÀN BUBBLEDECK

Cơ sở tính toán sàn rỗng theo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành Phương pháp thi công tấm sàn

- Chương III: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN

Ứng dụng cơ sở lý thuyết vào tính toán một bài toán cụ thể

Trong quá trình thực hiện luận văn này, với những điều kiện hiểu biết còn

giới hạn không tránh khỏi sai sót.Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô,bạn

bè đồng nghiệp cùng với các bạn đọc để luận văn được hoàn thiện

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

1.2.Ƣu điểm của giải pháp công nghệ sàn bóng:

Hình 1.1:Các đặc điểm nổi bật so với sàn đặc

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Giảm đến 35% trọng lượng bản thân kết cấu, vì vậy giảm tải trọng và giảm kích thước móng

Hình 1.2:Khả năng giảm trọng lượng bản thân kết cấu

- Thích hợp với nhiều loại mặt bằng, tạo tính linh hoạt trong thiết kế Việc sử dụng Bubbledeck tạo điều kiện cho thiết kế kiến trúc linh hoạt hơn, dễ dàng lựa chọn các hình dạng,không bị giới hạn nhiều bởi kích thước không gian,kích thước mái đua

và độ vượt nhịp,có thể thiết kế 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.Phần thiết kế nội thấtcũng có thể dễ dàng thay đổi trong suốt “vòng đời” của công trình

- Làm giảm mật độ cột, vách chịu lực, tăng khoảng các nhịp, bước cột

- Sàn Bubbledeck chịu lực theo hai phương, trọng lượng bản thân nhẹ hơn làm giảm khối lượng khi dao động nên khi kết hợp với hệ cột và vách chịu lực sẽ có khả năng chống động đất tốt

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Hình 1.3:Khả năng vƣợt nhịp của sàn Bubble Deck

Hình 1.4: Giảm lƣợng phát thải năng lƣợng và CO2

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

1.3 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

Với nguyên lý là thay thế vùng bê tông không tham gia chịu lực tại lõi tiết diện; kết hợp giữa bóng nhựa và lưới cốt thép để tối ưu hóa khả năng chịu kéo của vùng chịu kéo cũng nhằm tối ưu vật liệu và khả năng chịu lực của cấu kiện

Hình 1.5 - Cấu tạo cơ bản của đơn vị sàn BubbleDeck

Ưu điểm trong lắp dựng của BubbleDeck chính là kết quả của phối 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

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 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

1.4 Phạm vi ứng dụng

BubbleDeck đã rất thành công tại Châu Âu từ những năm đầu thành lập Tại Đan Mạch và Hà Lan, hàng triệu mét vuôngsàn sử dụng công nghệ BubbleDeck đã được thi công, ứng dụng cho tất cả các toà nhà văn phòng, bệnh viện, trường học, nhà

ở, nhà để xe và các công trình công cộng khác

BubbleDeck là công nghệ thi công hệ sàn phẳng nhẹ được công nhận tại nhiều quốc gia, được cấp Chứng nhận Kỹ thuật Hà Lan CUR 86, tương đương với Chứng nhận của Tiêu chuẩn xây dựng

1.4.1 Sử dụng cho công trình xây mới

Trên thế giới và tại Việt Nam đã có rất nhiều công trình được xây dựng sử dụng công nghệ sàn Bubble Deck, trong đó có thể kể tới:

Ứng dụng trên thế giới:

- City Hall: Trụ sở hành chính và văn phòng, Glostrup, Đan Mạch Đạt giải tòa nhà của năm 2004 tại Đan Mạch trong danh sách: ” Văn phòng và khu công nghiệp” Đâylà công trình đầu tiên sử dụng công nghệ Bubble Deck

- Millennium Tower: Khách sạn 5 sao, căn hộ cao cấp và văn phòng Đạt giải thưởng xây dựng của Hà Lan năm 1999, là tòa nhà cao thứ hai tại Hà Lan ở thời điểm xây dựng Thiết kế ban đầu sử dụng sàn rỗng nhưng khi chuyển sang sử dụng sàn BubbleDeck thì xây thêm được hai tầng với cùng 1 chiều cao so với thiết kế ban đầu Thời gian thi công cho mỗi tầng giảm từ 10 xuống còn 4 ngày/ tầng Số lượng thiết bị được giảm tới 50% và trong khoảng thời gian thi công, lưu lượng xe chở vật liệu vào thành phố Rotterdam đã giảm được khoảng 500 chuyến xe tải

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Hình 1.6: Công trình ứng dụng sàn rỗng tại nước ngoài

Ứng dụng tại Việt Nam:

- Cao ốc 249A Thuỵ Khuê - Hà Nội

Quy mô công trình 1550m2 x 3 tầng, khoảng cách lưới cộtchịu lực trung bình 10m, chỗ lớn nhất 13.6m Công trình sử dụng sàn BubbleDeck loại BD340 có chiều cao 34cm, bóng nhựa rỗng đường kính 270mm, thép hàn lớp dưới dùng D8a100-RB500W, mũ cột vách dùng thép D14-D18 CIII, bê tông mác 350

1.4.2.Sử dụng cho cải tạo nâng tầng

Với ưu điểm về trọng lượng bản thân và thời gian thi công, sàn BubbleDeck là giải pháp thích hợp để lựa chọn cải tạo nâng tầng các công trình đã xây dựng, giúp công tác cải tạo hệ móng thuận tiện hơn rất nhiều

- Công trình CDC Bulding: số 193 Bà Triệu - Hà Nội nằm tại ngã 5, cắt đường

Lê Đại Hành Công trình có 2 mặt tiền phía đường Bà Triệu và đường Lê Đại Hành, đối diện tháp đôi VINCOM.Với vị trí rất đẹp tại Hà Nội, phương ánthiết kế là

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH nâng thêm 5 tầng từ công trình 7 tầng đã hoàn thành năm 2004

Hình 1.7: Cải tạo nâng tầng sử dụng sàn bóng

Sau khi đưa ra nhiều phương án, Chủ đầu tư là Công ty TNHH Xây Dựng và Phát Triển Đô Thị đã chọn phương án sàn BubbleDeck để thi công

Do công trình mặt đường nội thị nên địa bàn chật hẹp, không đặt được cẩu tháp cũng như các phương tiện nâng được các tấm cấu kiện nên công trình dùng phương pháp đổ bê tông tại chỗ

1.5 Các dạng sàn bubble deck

BubbleDeck được có thể sản xuất dưới 3 dạng cấu kiện:

- Loại A: Module cốt thép, dạng cấu kiện “lưới bóng” chế tạo sẵn được đặt trên ván khuôn truyền thống và đổ bê tông trực tiếp

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Hình 1.8: Tấm sàn BubbleDeck loại A

- Loại B: Cấu kiện bán toàn khối, đáy của lưới bóng được cấu tạo một lớp bê tông đúc sẵn, dày 60mm (có thể là 70mm khi cần) thay cho ván khuôn tại công trường

Hình 1.9: Tấm sàn BubbleDeck loại B

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Loại C: Tấm sàn thành phẩm, sản phẩm phân phối tới chân công trình dưới dạng tấm bê tông hoàn chỉnh

Hình 1.10: Tấm sàn BubbleDeck loại C

Vật liệu sử dụng:

- Cốt thép chịu lực: FeB 550/460, RB500 (thép có hàm lượng các bon thấp)

- Bê tông: xi măng pooclăng tiêu chuẩn, không cần chất tạo dẻo

- Bóng nhựa: HSPe (nhựa tái chế, mật độ polyethylene/propylene cao)

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Hình 1.11: Chi tiết cấu tạo tấm sàn dày 230

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Hình 1.12: So sánh khả năng chịu lực và tải trọng bản thân tấm sàn

Giá trị gia tăng sử dụng bê tông : So với tấm sàn đặc, một tấm sàn

Bubbledeck có khả năng chịu lực gấp đôi với 65% lƣợng bê tông và có cùng khả

năng chịu lực với 50% lƣợng bê tông

1.6.2 Khả năng chịu lực

Giải pháp sàn đặc truyền thống gặp rất nhiều vấn đề khi vƣợt nhịp lớn do tải

trọng tác dụng của trọng lƣợng bản thân BubbleDeck có thể giải quyết vấn đề này

bằng cách giảm lƣợng bêtông( giảm tới 35% ) trong tấm sàn nhƣng vẫn đảm bảo

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH khả năng chịu lực Vì vậy, khi xét đếncùng khả năng chịu lực, tấm sàn BubbleDeck chỉ cần sử dụng 50% lượng bê tông so với một tấm sàn đặc, hoặc với cùng độ dày tấm sàn BubbleDeck có khả năng chịu lựcgấp đôi sàn đặc nhưng chỉ tiêu thụ 65% lượng bê tông BubbleDeckcó khả năng chịu lực cắt xấp xỉ 65% khả năng của sàn đặc với cùng chiều cao Trong tính toán thường sử dụng hệ số 0,6 để thể hiện mối tương quan này Tại những vị trí chịu lực phức tạp (khu vực quanh cột, vách, lõi), có thể giảm bớt các quả bóng để tăng khả năng chịu lực cắt cho bản sàn

BubbleDeck đã được thử nghiệm và được tính toán giống sàn đặc thông thườngtheo tiêu chuẩn quốc gia

Bảng 1.1 - So sánh khả năng chịu uốn củaBubbleDeck và sàn đặc thông thường

Tính theo % của sàn

đặc

Khi cùng khả năng chịu lực

Khi cùng độ cứng uốn bê tông

Bảng 1.2 - So sánh khả năng chịu cắt củaBubbleDeck và sàn đặc thông thường Khả năng chịu cắt(tính theo % của sàn đặc) a/d

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

1.6.3 Khả năng vượt nhịp

Bảng biểu và đồ thị dưới đây thể hiện khả năng vượt nhịp của các loại tấm sàn BubbleDeck thông thường.Các kết quả trên được tổng hợp từ những tính toán và khảo nghiệm thực tế theo các tiêu chuẩn châu Âu có xét đến hệ số 1,5 do giảm tải trọng bản thân.Dựa vào đó ta thấy khả năng vượt nhịp của các cấu kiện tấm sàn Bubble Deck là tương đối lớn; dao động từ 8 đến 17 m tùy loại tấm sàn

Hình 1.13: Tương quan đặc điểm kỹ thuật các loại tấm sàn BubbleDeck

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Bảng 1.3 - Bảng tổng hợp số liệu kĩ thuật các loại sàn BubbleDeck

Loại Độ dày

(mm)

Bóng (mm) Nhịp (m)

Trọng lượng (kg/m 2 )

Bê tông ở công trường(m 3

1.6.4.Thời gian thi công

Bubble Deck là loại sàn bán lắp ghép, sử dụng chính phần bê tông đúc sẵn làm cốp

pha nên không cần thêm cốp pha thép hay gỗ để thi công sàn, hơn nữa, các tấm sàn

đúc sẵn giúp công nghiệp hóa, chuyên môn hóa quá trình sản xuất Chính vì vậy,

thời gian thi công của sàn Bubble Deck giảm hơn hẳn so với các loại sàn bê tông

cốt thép đổ toàn khối thông thường.Thời gian chênh lệch cụ thể còn tùy thuộc nhiều

yếu tố, nhưng thông thường là khoảng 3-5 ngày/sàn.Đối với các công trình lớn, cao

tầng, nếu tính ra thì khoảng thời gian tiết kiệm được này thực sự có ý nghĩa về mặt

kinh tế, xã hội

1.6.5.Các chỉ tiêu khác

Qua các thí nghiệm đã được thực hiện, sàn BubbleDeck còn chứng tỏ được khả

năng cách âm, cách nhiệt, chịu lửa rất tốt, vượt trên sàn đặc có cùng bề dày

Xét về khía cạnh môi trường, nhờ tiết kiệm lượng bê tông ở thớ giữa bản

sàn, BubbleDeck đã góp phần không nhỏ vào việc hạn chế các tác động không có lợi

tới môi trường Khi tiến hành xây dựng công trình, cần phải xem xét ảnh hưởng trực

tiếp của công trình tới môi trường, bao gồm các nguồn tài nguyên được sử dụng và

các khí thải phát sinh từ quá trình thi công

Mỗi 10000m2 sàn BubbleDeck 390 mm tiết kiệm được:

Formatted: Line spacing: 1.5 lines

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

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN-ỨNG DỤNG SÀN BUBBLEDECK 2.1.Sự làm việc của bản sàn

Quá trình làm việc của bản sàn bê tông cốt thép được quan niệm theo cấu kiện chịu uốn.Trên tiết diện thẳng góc của bản sàn tính theo dải bản, dưới tác dụng của ngoại lực, ứng suất xuất hiện trên tiết diện được phân bố thành 2 vùng kéo nén Tại điểm ứng suất triệt tiêu- đường thẳng đi qua điểm này và vuông góc với mặt phẳng đang xét được gọi là trục trung hòa của tiết diện Quan sát sự làm việc của tiết diện thẳng góc chịu ảnh hưởng của ngoại lực, ta nhận thấy sự làm việc của tiết diện trải qua ba giai đoạn:

 Giai đoạn thứ nhất: Trong một giới hạn nhất định, khi moment tác dụng còn

bé (tải trọng nhỏ), quan hệ ứng suất biến dạng là quan hệ tuyến tính, ở giai đoạn này có thể xem vật liệu làm việc đàn hồi, biểu đồ ứng suất pháp trên tiết diện thẳng góc có dạng tam giác Khi tải trọng ngoài tăng lên, quan hệ ứng suất biến dạng phát triển sang vùng phi tuyến, xuất hiện các biến dạng dẻo,biểu đồ ứng suất pháp có dạng đường cong Khi sắp xuất hiện vết nứt, ứng suất trong bê tông đạt tới giới hạn cường độ chịu kéo Rbt,ta gọi trạng thái ứng suất biến dạng này là trạng thái Ia Trong quá trình làm việc, để không xuất hiện vết nứt, người ta tính toán để ứng suất không vượt quá trạng thái giới hạn này

 Giai đoạn II: Khi moment tăng lên làm cho ứng suất vượt qua trạng thái Ia

,lúc này xuất hiện vết nứt trên vùng bê tông chịu kéo, khe nứt xuất hiện từ biên ngoài và phát triển dần vào trong Lúc này trong cấu kiện bê tông cốt thép liên hợp, toàn bộ lực kéo tại vùng chịu kéo do cốt thép chịu.Nếu lượng cốt thép không nhiều lắm thì khi moment tăng lên, ứng suất có thể đạt đến trạng thái chảy RS Ta gọi trạng thái này là trạng thái IIa

 Giai đoạn III: Giai đoạn phá hoại: Ở giai đoạn này, khe nứt tiếp tục phát triển lên phía trên làm thu hẹp vùng bê tông chịu nén, ứng suất trong vùng chịu nén tăng lên trong khi ứng suất trong cốt thép không tăng nữa ( vì cốt

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH thép chảy) Khi ứng suất pháp trong vùng chịu nén đạt đến giới hạn cường

độ chịu nén Rb thì dầm bị phá hoại Sự phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt đến giới hạn chảy ( và ứng suất trong bê tông đạt đến Rb) gọi là sự phá hoại dẻo Trường hợp phá hoại này gọi là trường hợp phá hoại thứ nhất Đó

là trường hợp phá hoại mà người ta đã tận dụng được hết khả năng chịu lực của cốt thép và của bê tông

Hình2.1 : Sự phân bố ứng suất qua các giai đoạn trên tiết diện thẳng góc

a) Khi moment còn nhỏ quan hệ ứng suất biến dạng là 1 đường thẳng

b) Khi mới bắt đầu xuất hiện biến dạng dẻo

c) Khi bắt đầu xuất hiện vết nứt, vùng bê tông bên dưới mất khả năng chịu kéo d) Khi cốt thép vùng chịu kéo đến giới hạn chảy dẻo

e) Khi vùng bê tông chịu nén đến giới hạn của vật liệu bê tông.Trường hợp tận dụng được hết khả năng chịu lực của cốt thép và bê tông

2.2.Tính toán thiết kế kỹ thuật sàn BubbleDeck

2.1.1.Cấu tạo sàn BubbleDeck

Trong quá trình làm việc của bản sàn, ta nhận thấy qua các giai đoạn, vùng

bê tông ở thớ giữa của tiết diện thẳng góc không tham gia nhiều vào quá trình chịu lực Dựa vào đặc điểm đó, công nghệ sàn bóng thay thế vùng bê tông không có ích bằng bóng nhựa tái chế

Cấu tạo của sàn bóng hiện tại thiết kế định hình theo modun

Khi thay đổi kết cấu vật liệu của cấu kiện bản sàn.Cần kiểm tra và xác định lại các thông số kỹ thuật để đưa vào mô hình tính toán kết cấu

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

2.2.2.Trình tự tính toán bản sàn BubbleDeck

Bước 1:Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện và vật liệu

Bước 2: Thiết lập mô hình tính toán

Bước 3: Xác định thông số tải trọng-Tổ hợp tải trọng

Bước 4: Xác định độ cứng tương đương của sàn BubbleDeck (gồm bóng và bê tông) so với sàn bê tông đặc cùng mác bê tông

EJ(BD) = 0,87EJ(Sàn đặc) (Theo thông số kỹ thuật của BubbleDeck )

Bước 5: Xác định khả năng chịu cắt của sàn BubbleDeck so với sàn bê tông đặc cùng chiều dày và mác bê tông

Bước 6: Xác định trọng lượng trên đơn vị diện tích của sàn BubbleDeck Bước 7: Nhập số liệu vào phần mềm tính toán (SAFE)

Bước 8: Xuất giá trị Moment và tính toán bố trí thép sàn

Bước 9: Kiểm tra chuyển vị của bản sàn

Bước 10: Kiểm tra chọc thủng của bản sàn tại vị trí cột

2.3.Thiết kế sàn theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005

2.3.1.Lựa chọn sơ bộ kích thước tiết diện và vật liệu:

Giống như với sàn đặc, tiết diện của sàn bóng BubbleDeck cũng phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản như:

- Điều kiện hạn chế về độ võng và điều kiện làm việc

- Phụ thuộc vào tải trọng tác dụng

- Phụ thuộc vào vật liệu

Ngoài ra vì sàn sử dụng cấu kiện bóng nhựa được chế tạo theo mô đun công nghệ nên kích thước tấm sàn theo công nghệ chuyển giao cũng theo các mô đun có sẵn:

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Độ dày thường thấy của tấm sàn BubbleDeck theo công nghệ có các lọai sau:

Bảng 2.1: Độ sàn sàn và kích thước bóng các loại tấm sàn

Loại Độ dày

(mm)

Bóng (mm) Nhịp (m)

- Bóng làm từ vật liệu nhựa tái sinh HSPE

- Cốt thép chịu lực: FeB 550/460, RB500 Tuy nhiên theo thực tế vật liệu ở Việt Nam, trong tính toán và ứng dụng có thể thay thế bằng các chủng loại thép thông dụng

- Bê tông theo tiêu chuẩn hiện hành

2.3.2.Thiết lập mô hình tính toán

Sàn rỗng được mô hình hóa như với cấu kiện sàn thông thường

2.3.3.Xác định thông số tải trọng- Tổ hợp tải trọng

Tải trọng của sàn được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995

Bao gồm các loại tải trọng:

a.Tải trọng thường xuyên (Tĩnh tải):Là tải trọng xuất hiện trong suốt quá trình sử dụng của công trình

Gồm có khối lượng của các cấu kiện trong công trình ( cấu kiện chịu lực, kết cấu bao che…)

Khối lượng và áp lực đất lấp,đắp

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH b.Tải trọng tạm thời:

- Tải trọng tạm thời dài hạn:

- Tải trọng tạm thời ngắn hạn: Được nêu trong cột 4 bảng 3 TCVN 2737:1995 c.Tải trọng gió:

d.Tải trọng đặc biệt khác: (Tải trọng động đất; tải trọng do nổ …)

Tổ hợp tải trọng:

Việc tổ hợp tải trọng nhằm xác định ra trường hợp bất lợi nhất khi có tác dụng đồng thời của các dạng tải trọng trong quá trình sử dụng, tổ hợp tải trọng được quy định tại điều 2.4 TCVN 2737:1995, cụ thể:

+Tổ hợp tải trọng cơ bản : gồm tải trọng thường xuyên; tải trọng tạm thời dài hạn

Tải trọng tạm thời dài hạn và tải trọng tạm thời ngắn hạn nhân với hệ 0,9 Khi có thể phân tích ảnh hưởng riêng biệt của từng tải trọng tạm thời ngắn hạn lên nội lực, chuyển vị trong các kết cấu và nền móng thì tải trọng có ảnh hưởng lớn nhất không giảm, tải trọng thứ hai nhân với hệ số 0,8; các tải trọng còn lại nhân với hệ số 0,6

+Tổ hợp tải trọng đặc biệt có hai tải trọng tạm thời thì giá trị của tải trọng tạm thời được lấy toàn bộ

Tổ hợp tải trọng đặc biệt có hai tải trọng tạm thời trở lên, giá trị tải trọng đặc biệt được lấy không giảm, giá trị tính toán của tải trọng tạm thời hoặc nội lực tương ứng của chúng được nhân với hệ số tổ hợp như sau: tải trọng tạm thời dài

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH hạn nhân với hệ số 0,95, tải trọng tạm thời ngắn hạn nhân với hệ số 0,8 trừ những trường hợp đã được nói rõ trong tiêu chuẩn thiết kế các công trình trong vùng động đất hoặc các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và nền móng khác

2.3.4.Tính toán cấu kiện theo độ bền

a.Nguyên tắc chung:

Cấu kiện bê tông cốt thép phải được tính toán trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện và tiết diện nghiêng với trục dọc cấu kiện trong trường hợp nguy hiểm nhất Khi có mô men xoắn cần kiểm tra độ bền tiết diện không gian được giới hạn bởi các vết nứt dạng xoắn ở vùng chịu kéo theo hướng nguy hiểm nhất có thể xảy ra Ngoài ra, cần tính toán cấu kiện chịu các tác dụng cục bộ của tải trọng (nén cục bộ, nén thủng, giật đứt)

b.Tính toán cấu kiện sàn bóng:

Đối với sàn bóng có các lỗ rỗng hình tròn thì không cần tính toán cường độ bản mặt.Về tổng thể thì có thể coi sàn là các dải dầm đơn giản có tiết diện ngang là một hình phức tạp, khi tính toán theo cường độ người ta quy đổi thành những tiết diện

có hình đơn giản.Cụ thể như trong hình:

Hình2.2:Tiết diện quy đổi để tính toán theo cường độ

c.Tính toán theo tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu kiện:

Nội lực tới hạn trên tiết diện thẳng góc cần xác định từ các giả thiết sau:

- Không xét đến khả năng chịu kéo của bê tông;

- Lấy ứng suất của bê tông chính bằng khả năng chịu nén và phân bố đều trên vùng chịu nén có giá trị là Rb;

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Biến dạng (ứng suất) trong cốt thép được xác định phụ thuộc vào chiều cao vùng chịu nén của bê tông và có xét đến biến dạng (ứng suất) do ứng lực trước;

- Ứng suất kéo trong cốt thép được lấy không lớn hơn cường độ chịu kéo tính toán Rs;

- Ứng suất nén trong cốt thép được lấy không lớn hơn cường độ chịu nén tính toán Rsc

Khi xuất hiện ngoại lực tác dụng ởtrong mặt phẳng đi qua trục đối xứng của tiết diện và cốt thép đặt tập trung theo cạnh vuông góc với mặt phẳng đó, việc tính toán đối với tiết diện thẳng góc trục dọc cấu kiện cần được tiến hành trên cơ sở so sánhcác giá trị:Chiều cao tương đối của vùng chịu nén của bê tông  x h0( được xác định bởi các điều kiện cân bằng tương ứng) và giá trị chiều cao tương đối vùng chịu nén của bê tông R, tại thời điểm khi trạng thái giới hạn của cấu kiện xảy ra đồng thời với việc ứng suất trong cốt thép chịu kéo đạt tới cường độ tính toánR s,

có kể đến các hệ số điều kiện làm việc tương ứng, ngoại trừ hệ số s6

Giá trị R được xác định theo công thức (1):

(1)trong đó:

– đặc trưng vùng chịu nén của bê tông, xác định theo công thức:

b

R

008,0

GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG SÀN RỖNG-SÀN BÓNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH + đối với bê tông hạt nhỏ nhóm B, C: 0,75 + đối với bê tông nhẹ, bê tông tổ ong và bê tông rỗng: 0,80 Đối với các loại bê tông được chưng áp (bê tông nặng, bê tông nhẹ, bê tông rỗng), hệ số  lấy giảm 0,05;

 – ứng suất giới hạn của cốt thép ở vùng chịu nén

Khi tính toán cấu kiện sàn, ta tiến hành tính toán cho 1 dải bản điển hình có bề rộng xác định theo phương chịu lực.Xác định nội lực trên dải bản và tính toán tại tiết diện có nội lực bất lợi nhất.Khi đó tiết diện thẳng góc có dạng hình chữ nhật;

có thể áp dụng bài toán cấu kiện chịu uốn tiết diện hình chữ nhật :

Đối với các tiết diện chữ nhật của cấu kiện chịu uốn khi R

o

x h

  cần được tính toán theo điều kiện: