Quy trình thi công lắp ghép cấu kiện bê tông nhẹ chống cháy cho cột thép chữ H và dầm thép chữ I

7 223 0
Quy trình thi công lắp ghép cấu kiện bê tông nhẹ chống cháy cho cột thép chữ H và dầm thép chữ I

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Bài viết trình bày quy trình thi công lắp ghép cấu kiện bê tông nhẹ chống cháy (BNCC) cho cột thép chữ H và dầm thép chữ I đã được đề xuất, trong đó cấu kiện BNCC gồm các tấm và blốc viên xây được sử dụng để bọc chống cháy cho các cấu kiện chịu lực cho công trình.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG QUY TRÌNH THI CÔNG LẮP GHÉP CẤU KIỆN BÊ TÔNG NHẸ CHỐNG CHÁY CHO CỘT THÉP CHỮ H VÀ DẦM THÉP CHỮ I Chu Thị Hải Ninh1*, Nguyễn Đình Thám2, Vũ Minh Đức3 Tóm tắt: Trong báo này, quy trình thi cơng lắp ghép cấu kiện bê tông nhẹ chống cháy (BNCC) cho cột thép chữ H dầm thép chữ I đề xuất, cấu kiện BNCC gồm blốc viên xây sử dụng để bọc chống cháy cho cấu kiện chịu lực cho cơng trình BNCC chế tạo từ xi măng pooc lăng hỗn hợp phế thải tro bay nhiệt điện có ưu điểm sau: khối lượng thể tích nhỏ (≤ 800kg/m3), độ dẫn nhiệt thấp, khả làm việc nhiệt độ cao đến 1000oC Việc sử dụng vật liệu BNCC đem lại hiệu kinh tế khả chống cháy cho cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp Từ khóa: Bê tơng nhẹ chống cháy; quy trình thi cơng lắp ghép The process of fabricated construction for insulated-fireproof lightweight concrete (BNCC) components for H steel column and I steel beam Abstract: In this paper, a process of fabricated construction for insulated-fireproof lightweight concrete (BNCC) components for H column and I beam in steel structures was proposed, in which BNCC components include sheets and blocks used as fireproof covers for structural members of buildings BNCC is produced from the mixed portland cement and waste additive of fly ash with the following advantages: small volume density (≤ 800kg/m3), low thermal conductivity and working capability at high temperatures up to 1000oC The use of BNCC as a fireproof material can provide an economic and effective fire-resistant solution for civil and industrial buildings Keywords: Insulated-fireproof lightweight concrete; process of fabricated construction Nhận ngày 5/12/2017; sửa xong 21/12/2017; chấp nhận đăng 28/02/2018 Received: December 5th, 2017; revised: December 21th, 2017; accepted: February 28th, 2018 Giới thiệu Ở Việt Nam, kết cấu thép (KCT) sử dụng phổ biến cho cơng trình nhà cơng nghiệp để vượt nhịp lớn có xu hướng sử dụng ngày tăng cho cơng trình nhà dân dụng; nhiên vấn đề bảo vệ chống cháy (CC) cho cơng trình chưa quan tâm đầy đủ chi phí cao KCT có nhiều ưu điểm lại có nhược điểm lớn khả chịu lửa Ở 150oC, cường độ môđun đàn hồi thép giảm đáng kể khó xác định khả chịu lực Tới 500 - 600oC, thép chuyển sang trạng thái dẻo, dẫn đến KCT khả chịu lực bị sụp đổ nhanh chóng [1] Khi không bọc CC, sau khoảng 15 phút chịu cháy, nhiệt độ KCT lên đến 550oC [2] Do vậy, KCT cần bọc CC nhằm tăng thời gian CC, đồng thời tăng thời gian an toàn thoát hiểm cho người, đảm bảo di chuyển tài sản dập tắt đám cháy xảy cháy Theo quy chuẩn [3], dựa vào niên hạn sử dụng cơng trình, dạng nhà, chức năng, diện tích chiều cao chia cơng trình thành bậc chịu lửa I, II, III, IV V Cơng trình có bậc chịu lửa nhỏ giới hạn chịu lửa yêu cầu (GHCLYC) cấu kiện xây dựng cao, tức bậc I có yêu cầu cao với GHCLYC cấu kiện chịu lực R150, tường ngăn cháy REI150; kí hiệu R khả chịu lực, E tính tồn vẹn I khả cách nhiệt Ví dụ REI150 có nghĩa cấu kiện cần trì đồng thời u cầu khả chịu lực, tính tồn vẹn cách nhiệt khoảng thời gian chịu tác động lửa tối đa 150 phút theo chế độ nhiệt tiêu chuẩn Phương pháp thử ThS, Khoa Doanh trại, Học viện Hậu cần PGS.TS, Khoa Xây dựng DD & CN, Trường Đại học Xây dựng PGS.TS, Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng * Tác giả E-mail: chuthihaininh@gmail.com 36 TẬP 12 SỐ 02 - 2018 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG giới hạn chịu lửa (GHCL) cho mẫu vật liệu bọc bảo vệ CC cho KCT thực theo tiêu chuẩn [4-7] với kích thước mẫu thử 480 × 480 mm (Hình 1): mẫu cố định vào miệng lò thử nghiệm CC, mặt mẫu đốt nóng theo chế độ nhiệt tiêu chuẩn mặt lại khơng đốt nóng đặt đầu đo nhiệt Mẫu thử bị coi khả chịu lửa nhiệt độ bề mặt khơng đốt nóng gia tăng trung bình điểm đo lớn 538oC nhiệt độ gia tăng điểm đo lớn 649oC Hiện nay, để bọc CC cho KCT thường dùng giải pháp sau: Sơn CC; Phun vữa CC; Bọc thạch cao CC Mỗi giải pháp có ưu nhược điểm riêng Tuy nhiên, loại vật liệu CC sử dụng giải pháp sản xuất, chế tạo từ nguyên vật liệu nguồn tài nguyên quý nên dần cạn kiệt khai thác Các nghiên cứu [8-11] trình bày kết việc a) Mặt mẫu b) Mặt mẫu chế tạo vật liệu cấu kiện BNCC; loại bê tơng khí khơng thử cháy dừng thử cháy chưng áp, chế tạo từ nguồn phế thải tro bay nhiệt điện, có khả Hình Mẫu thử sơn CC cho thép làm việc nhiệt độ cao đến 1000oC khả CC cao Tấm BNCC dày 5cm có GHCL EI140 (tại phút thứ 140, nhiệt độ mặt khơng đốt nóng trung bình đạt 143,3oC) Tấm 7cm có GHCL EI190 (tại phút thứ 190, nhiệt độ mặt khơng đốt nóng trung bình đạt 77,25oC) Tường xây từ blốc BNCC dày 10cm có GHCL EI220 (tại phút thứ 220, nhiệt độ mặt khơng đốt nóng tường trung bình đạt 153,1oC) Trong báo này, quy trình thi cơng lắp ghép cấu kiện BNCC bảo vệ CC cho cột thép chữ H dầm thép chữ I đề xuất Các cấu kiện BNCC chế tạo trước nhà máy công trường gồm blốc viên xây Mục tiêu hướng tới sau đám cháy, hệ kết cấu chịu lực cơng trình bảo tồn khả chịu lực có hư hỏng xảy lớp BNCC bọc CC, đơn giản tốn thi công thay lớp BNCC Quy trình thi cơng lắp ghép BNCC bảo vệ chống cháy cho cột thép chữ H (Hình 2) 2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu, thiết bị dụng cụ Ngoài nguyên vật liệu, thiết bị dụng cụ thi công lắp dựng cột thép chữ H thông thường, chuẩn bị thêm BNCC kích thước phù hợp, blốc viên xây BNCC, thép móc chịu nhiệt ø6, dụng cụ khoét rãnh thủ cơng (Hình 3) ngun vật liệu chế tạo vữa chịu nhiệt, nguyên vật liệu để đổ BNCC chỗ Hình Trình tự thi cơng lắp ghép BNCC bảo vệ CC cho cột thép chữ H Hình Thép móc chịu nhiệt ø6 dụng cụ kht rãnh thủ cơng 2.2 Trình tự thi công Tiến hành sau cột thép dựng lắp xong cơng trường Sau trình tự thi công BNCC bọc CC cho cột thép chữ H phạm vi tầng Các tầng thi công tương tự 2.2.1 Bọc BNCC cho chân cột Chân cột thép điển hình có cấu tạo Hình 4a, chọn phương pháp thi công BNCC bảo vệ CC cho chân cột lắp ghép kết hợp đổ BNCC chỗ, cụ thể sau: Bước 1, xây blốc BNCC bao quanh chu vi TẬP 12 SỐ 02 - 2018 37 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG chân cột, xây với chiều cao tối thiểu chiều cao chân cột, vữa chịu nhiệt, mạch vữa dày 10mm (Hình 4b) Bước 2, sau xây blốc BNCC ≥ 24 giờ, thi công đổ BNCC chỗ cho phần khối xây để bảo vệ CC chi tiết liên kết phần chân cột (Hình 4c) Nên tính tốn khối lượng mẻ trộn cho sau bê tông nở phồng đạt chiều cao thiết kế để không cần cắt mặt bê tông nở thừa Bề mặt bê tông có dạng cong phồng nên góc khn, bê tơng có cao độ mặt thấp vùng khn phạm vi khoảng 5÷10 mm, điều khơng ảnh hưởng đến chiều dày lớp BNCC cần thiết để bảo vệ CC chi tiết liên kết chân cột Bước 3, bảo dưỡng bê tông vừa đổ ngày a) Cấu tạo chân cột thép chữ H điển hình b) Khối xây blốc BNCC cho chân cột c) Khối xây blốc BNCC cho chân cột Hình Thi cơng BNCC cho chân cột thép chữ H 2.2.2 Xây blốc BNCC bọc cho thân cột Trong phạm vi tầng nhà, thân cột thép thường có tiết diện khơng đổi, giải pháp xây blốc BNCC bọc cho thân cột đơn giản (Hình 6) Bảo dưỡng xong phần BNCC đổ chỗ cho phần chân cột, tiến hành xây blốc BNCC cho phần thân cột vữa chịu nhiệt, với số lưu ý: Xây xong đợt chuyển đến xây đợt (một vòng xây quanh chu vi cột gọi đợt xây, đợt xây có chiều cao tốt phạm vi 410 mm); Rải 10÷20 mm vữa chịu nhiệt làm phẳng bề mặt khối BNCC vùng chân cột Đợt xây (Hình 5a) đợt đầu tiên, khối xây liên kết với phần chân cột lớp vữa chịu nhiệt vừa rải Đợt xây gồm viên số bố trí so le để khe vữa khơng xun suốt khối xây Hình Xây blốc BNCC bảo vệ CC cho thân cột Cột thép; Vữa chịu nhiệt; 3, Blốc BNCC số 3, 4; Móc thép chịu nhiệt Đợt xây (Hình 5b), tương tự đợt xây 1, khác vị trí tương đối viên blốc BNCC số so với đợt Đợt xây (Hình 6): xây blốc viên xây BNCC số có vị trí tương tự đợt Để tăng cường liên kết phương khối xây với nhau, đợt xây tiến hành giằng mặt khối xây móc thép chịu nhiệt, sau: mặt đợt xây 3, xác định vị trí cài móc thép chịu nhiệt, đánh dấu vị trí lỗ khoan để cài chân móc thép, sau khoan lỗ tạo rãnh với vị trí kích thước Hình a, Chi tiết A, Mặt cắt 1-1, Mặt cắt 2-2 Hình Làm lỗ khoan rãnh khoan Cài móc thép chịu nhiệt vào lỗ khoan rãnh khoan Hình b, Chi tiết B, Mặt cắt 3-3, Mặt cắt 4-4 Hình 6, hồn thành đợt xây Các đợt xây tiếp theo: Làm theo nguyên tắc xây đợt đầu, thực cho hết chiều dài thân cột (Hình 5c) 2.2.3 Xây blốc BNCC bọc cho đầu cột Đầu cột thường vị trí liên kết với dầm theo phương (xem Hình 7a), liên kết điển hình cột thép chữ H với dầm thép chữ I, dùng để minh họa 38 TẬP 12 SỐ 02 - 2018 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Hình Đợt xây Cột thép; Vữa chịu nhiệt; 3, Blốc BNCC số 3, 4; Móc thép chịu nhiệt ɸ6; Rãnh chứa móc thép; Lỗ khoan ɸ8 Hình Xây blốc BNCC bảo vệ CC cho đầu cột thép chữ H Cột thép; Vữa chịu nhiệt; 3, 4’, 4’’ Blốc BNCC; Tấm sườn đỡ Bản gối đỡ (là chi tiết liên kết dầm thép với cột thép) Xây blốc BNCC bọc cho đầu cột (Hình b,c, Mặt cắt 1-1) đợt xây cuối cho cột, tuân theo nguyên tắc xây phần thân cột có ý sau: Chiều cao đợt xây cuối tương ứng với chiều dài đoạn cột lại cần bảo vệ chống cháy tầng nhà nên viên xây phải cắt cho phù hợp kích thước Tương ứng với vị trí viên xây số đợt xây viên số 4’ 4’’ đợt xây cuối (việc tách thành viên nhằm xây kẹp bên sườn đỡ số Viên xây số 4’ 4’’ phải cắt khoét mặt để chừa chỗ cho gối đỡ số mặt cắt 1-1 Hình TẬP 12 SỐ 02 - 2018 39 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 2.3 Yêu cầu kỹ thuật Khi tính tốn thiết kế phải kể đến tải trọng liên quan lớp BNCC gây ra; Cần tính tốn xác định hợp lí vị trí cấu kiện BNCC cho số lượng cắt nhỏ nhất; Q trình thi cơng tránh làm sứt vỡ cấu kiện BNCC; Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khác liên quan đến vữa xây chịu nhiệt, blốc BNCC thi công đổ BNCC chỗ 2.4 Kiểm tra nghiệm thu Công tác kiểm tra chất lượng xây, đổ chỗ, ốp BNCC tiến hành theo trình tự thi cơng; Công tác nghiệm thu liên quan đến thi công BNCC tiến hành trường, hồ sơ nghiệm thu đề xuất theo tiêu chuẩn [12] Quy trình thi công lắp ghép BNCC bảo vệ chống cháy cho dầm thép chữ I (Hình 8) a) Bulơng neo chịu nhiệt (d ≥ 10mm) b) Bulông chốt chịu nhiệt (d ≥ 4mm, thân mũ đúc liền khối) Hình Cấu tạo bulơng chịu nhiệt Hình Trình tự thi công lắp ghép BNCC bảo vệ CC cho dầm thép chữ I Hình 10 Cấu tạo BNCC ốp đáy dầm Tấm BNCC; Móc treo thép chịu nhiệt ɸ4; Lỗ để cài bu lông chốt Hình 11 Cấu tạo BNCC ốp bụng dầm (ghi chú: đường kính lỗ d lấy = đường kính thân bulơng neo chịu nhiệt + ÷ mm) 3.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu, thiết bị dụng cụ Chuẩn bị bu lông chốt chịu nhiệt bu lông neo chịu nhiệt Hình 9; Các BNCC đúc sẵn nhà máy gồm: số ốp đáy dầm Hình 10 số ốp bụng dầm Hình 11 Kích thước xác ốp BNCC phụ thuộc vào kích thước dầm thép cần bảo vệ chống cháy; Dụng cụ khoét rãnh thủ công máy hàn; Các nguyên vật liệu để chế tạo vữa chịu nhiệt 40 TẬP 12 SỐ 02 - 2018 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 3.2 Trình tự thi cơng Hình 12 cấu tạo dầm thép chữ I điển hình dùng để minh họa Tấm BNCC sản xuất nhà máy, mang đến công trường, số lượng tính tốn trước Các ngun vật liệu khác tính tốn số lượng tập kết sẵn sàng - Đánh dấu vị trí cần hàn bulông neo chịu nhiệt số dọc theo bên bụng dầm hàn bulông hết dọc theo bên bụng dầm theo phương pháp hàn ép [13], xem Hình 13 Hình 12 Cấu tạo dầm thép I điển hình Hình 13 Hàn bulông neo chịu nhiệt vào bụng dầm - Tiến hành ốp BNCC cho đáy dầm (bản cánh dưới) trước, sau: Nâng BNCC (số 2) dùng ốp đáy dầm vào vị trí, dùng bulơng chốt (số 5) luồn qua lỗ (số 4) móc treo (số 3) để cài bulông chốt vào mặt cánh dầm, BNCC treo bulơng chốt, xem Hình 14 - Tiếp theo, ốp BNCC cho bụng dầm, sau (xem Hình 15): Trộn vữa chịu nhiệt Rải lớp vữa dày 15÷20mm lên mặt cánh dầm; Tấm BNCC (số 6) ốp bụng dầm đưa vào vị trí, điều Hình 14 Ốp BNCC cho đáy dầm chỉnh cho lỗ chờ BNCC Dầm thép chữ I; Bulông neo chịu nhiệt; luồn vào bulông neo chịu nhiệt (số 1), cân chỉnh Tấm BNCC ốp đáy dầm; Móc treo thép chịu ngắn xong, đưa đai ốc vào bulông vặn nhiệt ɸ4; Lỗ để cài bulông chốt; chặt cho BNCC liên kết với cánh Bulông chốt chịu nhiệt dầm qua lớp vữa chịu nhiệt neo vào bụng dầm qua bulông neo chịu nhiệt; Hai BNCC cạnh đặt cách khe co giãn rộng 10 mm Lưu ý, BNCC tiếp giáp với sườn gia cường liên kết vào cột có cạnh bị vướng đầu bulơng liên kết cột với dầm, xử lý sau: khoan khoét tạo lỗ cạnh BNCC đủ rộng để đầu bulông nằm trọn BNCC lỗ khoan, đặt BNCC cách mặt sườn gia cường khoảng 20mm; Lấp đầy Hình 15 Ốp BNCC cho bụng dầm đầu bulông neo vữa chịu nhiệt với chiều dày Dầm thép chữ I; Bulông neo chịu nhiệt; lớp vữa bảo vệ a ≥ 20mm lấp đầy khe co Tấm BNCC ốp đáy dầm; Móc treo thép chịu giãn vữa chịu nhiệt 3.3 Yêu cầu kĩ thuật nhiệt ɸ4; Bulông chốt chịu nhiệt; Tấm BNCC ốp bụng dầm; Vữa chịu nhiệt Tương tự mục 2.3, lưu ý thêm: thiết kế tiết diện kích thước BNCC phù hợp với dầm thép cần bảo vệ CC, đặt hàng nhà máy sản xuất BNCC theo kích thước thiết kế để hạn chế việc đục, kht, gia cơng ngồi trường; Đảm bảo chất lượng hàn ép bulông neo chịu nhiệt vào TẬP 12 SỐ 02 - 2018 41 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG bụng dầm; Không nên dùng BNCC có kích thước cạnh lớn 1m khơng có lợi làm việc nhiệt độ cao (dễ gây nứt độ co dài BNCC lớn) 3.4 Kiểm tra nghiệm thu Công tác kiểm tra chất lượng lắp ghép BNCC tiến hành theo trình tự thi cơng; Cơng tác nghiệm thu tiến hành trường, hồ sơ nghiệm thu đề xuất theo tiêu chuẩn [12] Kết luận Bài báo đưa quy trình thi cơng lắp ghép cấu kiện BNCC cho cột thép chữ H dầm thép chữ I cơng trình KCT nhằm bảo vệ CC cho cột dầm thép Cột dầm thép bọc lớp BNCC thỏa mãn tiêu chuẩn, quy chuẩn yêu cầu an toàn cháy hành chí đạt đến mức không suy giảm khả chịu lực sau đám cháy khơng may cơng trình xảy hỏa hoạn Với việc sử dụng máy móc, thiết bị, dụng cụ thi cơng có sẵn thị trường hứa hẹn khả ứng dụng BNCC vào cơng trình xây dựng khả thi./ Tài liệu tham khảo Phạm Văn Hội (2009), Kết cấu thép cấu kiện bản, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Chu Thị Bình, Phạm Thanh Hùng (2017), "Thiết kế kết cấu thép theo điều kiện an toàn cháy", Hội thảo toàn quốc lần thứ 30 kết cấu công nghệ xây dựng 2017, Hội Kết cấu Công nghệ xây dựng Việt Nam, 123-132 QCVN 06:2010/BXD, An toàn cháy cho nhà cơng trình TCVN 9311-1:2012 (ISO 834-1), Thử nghiệm chịu lửa - Các phận cơng trình xây dựng ASTM E 119, Standard Test Methods for Fire Test of Building Construction and Materials BS 476 Part 20, Fire Resistance Test to Building Material - Standard BS 476 Part 22, Fire Resistance Test to Building Material - Non-loadbearing elements Chu Thị Hải Ninh (2017), "Nghiên cứu khả chống cháy bê tông nhẹ cách nhiệt - chống cháy", Tạp chí Xây dựng Việt Nam, 23-26 Chu Thị Hải Ninh, Vũ Minh Đức (2017), "Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt - chống cháy dùng xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB30 Hoàng Thạch với phụ gia phế thải tro bay nhiệt điện Cẩm Phả", Tạp chí Xây dựng Việt Nam, 51-55 10 Chu Thị Hải Ninh, Nguyễn Đình Thám Vũ Minh Đức (2017), "Quy trình kỹ thuật chế tạo cấu kiện bê tơng nhẹ cách nhiệt - chống cháy", Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, 11(3):36-41 11 Chu Thi Hai Ninh, Vu Minh Duc (2016), "Manufacture of lightweight fireproof-insulating concrete using Hoang Thach PCB 30 portland cement and Pha Lai fly ash", Proceedings of the international conferencenon SDCE (Sustainable Development in Civil Engineering 2016), Construction Publishing House, 97-105 12 TCVN 9377-3:2012, Cơng tác hồn thiện xây dựng - Thi công nghiệm thu - Phần 3: Công tác ốp xây dựng 13 Phạm Văn Hội, Nguyễn Đình Thám (2005), Nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp bê tông cốt cứng để xây dựng nhà cao tầng địa bàn thành phố Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Hà Nội, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp thành phố, Mã số: 01C - 04/03 - 2004 - 42 TẬP 12 SỐ 02 - 2018 ... trình thi cơng lắp ghép BNCC bảo vệ chống cháy cho cột thép chữ H (H nh 2) 2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu, thi t bị dụng cụ Ngo i nguyên vật liệu, thi t bị dụng cụ thi công lắp dựng cột thép chữ. .. BNCC chỗ H nh Trình tự thi cơng lắp ghép BNCC bảo vệ CC cho cột thép chữ H Hình Thép móc chịu nhiệt ø6 dụng cụ khoét rãnh thủ cơng 2.2 Trình tự thi cơng Tiến h nh sau cột thép dựng lắp xong công. .. h nh trường, h sơ nghiệm thu đề xuất theo tiêu chuẩn [12] Kết luận B i báo đưa quy trình thi cơng lắp ghép cấu kiện BNCC cho cột thép chữ H dầm thép chữ I cơng trình KCT nhằm bảo vệ CC cho cột

Ngày đăng: 10/02/2020, 11:00

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan