Để tiết kiệm chi phí xây dựng của các tòa nhà sử dụng kết cấu bê tông cốt thép, con người luôn tìm cách giảm trọng lượng bản thâng kết cấu sàn. Việc này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng vật liệu nhẹ hơn; hoặc vật liệu có cường độ cao hơn; hoặc tối ưu hóa kết cấu sàn.
Theo hướng thứ nhất hoặc thứ hai, người ta có thể sự dụng bê tông nhẹ hoặc bê tông ứng lực trước. Nhược điểm của hai phương án này là giá thành của một đơn vị khối lượng vật liệu cao hơn so với vật liệu thông thường. Theo hướng thứ ba, kết cấu sàn được tối ưu hóa sao cho nó có trọng lượng nhẹ nhất và có chi phí vật liệu bê tông và cốt thép thấp nhất so với các loại sàn bê tông khác. Phương án này có ưu điểm là ưu hóa sự làm việc của kết cấu bằng cách giảm trọng lượng bê tông ( đặt xốp vào vùng bê tông không làm việc). Với nhà có nhịp lớn và trung bình từ 8-20m, sàn Sàn rỗng là giải pháp sàn phẳng có trọng lượng nhẹ và tiết kiệm nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo qui pham thiết kế và thi công.
6.3.1. Hiệu quả giảm trọng lượng bê tông:
So sánh trọng lượng của sàn “Sàn rỗng” với sàn bê tông cốt thép toàn khối truyền thống
Hiện nay, sàn bê tông cốt thép có dầm truyền thống là loại sàn được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ xây dựng. Trong đồ án này việc so sánh trọng lượng cho hai phương án được xét trên môt ô sàn điển hình với nhịp điển hình 15x15m. Tải trọng lấy giống nhau cho cả hai phương án.
Phân tích một ô sàn có kích thước lới cột (vách) 15x15m thiết kế theo phương án sàn
“Sàn rỗng” và phương án sàn thường. Theo phương án sàn bê tông truyền thống có dầm, ô sàn điển hình được thiết kế gồm dần chính 50x110cm, dầm phụ30x70cm bản sàn dày 12cm;
Theo phương án sàn Sàn rỗng, với nhịp như trên ô sàn được tạo với chiều dày 40 cm, các dầm bẹt tạo hệ lưới kích thước là dầm chính 100 x 40, dầm phụ 85 x 40 cm, 80x40cm, 50x40cm, 40x40cm. Với hệ dầm sàn tạo ra phẳng tuyệt đối.
D( 30x70) D( 30x70)
D( 30x70) D( 30x70)
D( 50x110) D( 50x110)
D( 50x110)
D(50x110) D(50x110)
D(50x110) D(30x70) D(30x70)
D(30x70) D(30x70)
a) b) Hình 6.3. Sơ bộ cấu tạo của các sàn
a) Sàn Bê tông nhẹ b) Sàn thông thường
Khối lượng bê tông của ô sàn được tính trên cơ sở bê tông dầm chính, bê tông dầm phụ và bê tông sàn theo hai phương án. Kết quả tính toán ở bảng 2 thể hiện khối lượng của sàn nhẹ thấp hơn so với sàn bê tông thường là 30%.
Bảng 6.2. So sánh lượng giảm bê tông của hai loại sàn.
Cấu kiện Thể tích đơn vị
(m3/m2) Tỉ lệ (%) Sàn bê tông
truyền thống 0.355 100
Sàn rỗng 0.244 70
6.3.2. Hiệu quả kinh tế:
So với giải pháp công nghệ bê tông truyền thống, giải pháp kết cấu sàn mà TS.
Nghiêm Mạnh Hiến đưa ra là giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Thông qua việc đặt những tấm xốp vào vùng bê tông không làm việc sẽ làm giảm khối lượng bê tông đáng kể cho công trình. Việc này dẫn đến việc giảm khối lượng sàn, giảm tải trọng xuống sàn, móng. Kết quả là khối lượng bê tông, thép, côp pha đều giảm một cách đáng kể so với sàn bê tông cốt thép thông thường, trong khi việc sử dụng them vật tư phụ như xốp và phụ kến cũng không tăng đáng kể giá thành đơn vị sàn.
6.3.3. Hiệu quả công tác thi công so sánh với các loại sàn khác.
a. Trình tự thi công sàn Sàn rỗng:
Lắp đặt cốp pha: toàn bộ bề mặt sàn Sàn rỗng đều được đúc sẵn tại nhà máy, chỉ có hệ dầm được đổ trực tiếp ở hiện trường được chống đỡ bởi hệ thống cốp pha chống sau đó thép chờ của sàn sẽ được liên kết lắp đặt theo như thiết kế.
Lắp dựng cốt thép: Tấm sàn đúc sẵn sử dụng thép chờ để định vị và liên kết với hệ dầm. Dầm được lắp đặt thép như dầm thường.
Đổ bê tông: Việc đổ bê tông được thực hiện như đổ dầm thông thường, trong quá trình đổ sử dụng các biện pháp đổ làm phẳng mặt dầm, giúp bề mặt toàn sàn có thể được sử dụng trực tiếp.
Hoàn thiện: Bê tông được cào mặt và làm phẳng bề mặt. Ngay sau khi bê tông đủ cường độ cốp pha sẽ được tháo dỡ.
So với sàn bê tông truyền thống và các giải pháp sàn nhẹ khác thì giải pháp kết cấu sàn mà TS Nghiêm Mạnh Hiến đưa ra là giải pháp mang lại hiệu quả thi công cao hơn.
Các ưu điểm mà sàn Sàn rỗng mang lại cho công tác thi công:
b. Ưu điểm thi công so với sàn bê tông truyền thống:
- Giảm toàn bộ hệ thống cốp pha của sàn.
- Thi công đơn giản hơn, nhanh hơn do chỉ phải lắp dựng và cấu tạo cốp pha cho dầm phẳng so với sàn có dầm.
- Với ưu điểm là giảm được lượng thép và bê tông dùng trong sàn nhờ vào việc giảm tải trọng bản thân của sàn nên công tác gia công lắp dựng cốt thép cũng sẽ tiết kiệm được thời gian và nhân lực.
c. Ưu điểm thi công so với các giải pháp sàn nhẹ khác
Công nghệ thi công sàn Sàn rỗng là công nghệ thi công đơn giản, nhanh gọn và ổn định. Sau khi đúc hàng loạt tại nhà máy, hệ thống hệ thống sàn Sàn rỗng với trọng lượng vừa phải được vận chuyển thẳng đứng và bố trí lắp đặt trên mặt bằng sàn bằng cẩu hạng nhẹ. Thời gian lắp đặt 1 ô bản sàn nhẹ là 0,2h/1tấm và với việc bố trí dầm từ trước thì tiến độ thi công dầm sàn sẽ được đẩy nhanh. So với sàn nhẹ khác được đổ trực tiếp thì phương án thi công này thuận tiện, nhanh chóng và có chi phí thấp hơn khá nhiều.
- Chất lượng của bê tông mặt sàn Sàn rỗng được đảm bảo hơn bởi vì được chế tạo tại nhà máy, bê tông và thép chờ đổ trực tiếp đảm bảo liên kết tối đa giữa dầm và sàn.
- Sàn rỗng được cấu tạo bởi loại xốp siêu nhẹ và rẻ tiền làm cho chi phí về vật liệu giảm đáng kể.
- Vì là công nghệ đổ bê tông toàn khối đảm bảo khả năng chịu lực, sử dụng các thép móc cẩu, các thép gia cường vật liệu làm rỗng, thép gia cường khi cẩu lắp - Đặc biệt, sàn Sàn rỗng là công nghệ gồm nhiều dầm chữ I chìm trong sàn đảm
bảo sự làm việc của sàn khi truyền tải trọng ngang cho các cấu kiện chịu lực, mà vẫn thi công nhanh gọn thuận tiện, không yêu cầu nhân lực cao và phức tạp, dễ dàng kiểm soát chất lượng theo các tiêu chuẩn thi công Việt Nam hiện hành.
6.3.4. Hiệu quả trong vận hành, khai thác và sử dụng của sàn Sàn rỗng:
Những ưu thế mà sàn Sàn rỗng mang lại không chỉ trong quá trình lập dự án đầu tư, thiết kế thi công mà còn trong quá trình vận hành, sử dụng của các công trình có sử dụng công nghệ này.
- Không gian mở, kiến trúc thông thoáng, thay đổi được công năng trong quá trình sử dụng.
- Khả năng chịu lửa: đáp ứng tiêu chuẩn REI 180 với lớp bê tông bảo vệ chỉ 3.5 cm - Cải thiện hệ thống cách âm: nhờ tang độ cứng của lớp sàn trên và sàn dưới, việc
truyền âm giảm đi. Cũng như do có độ cứng cao hơn nhờ các sườn có bề dài rộng nên hệ sàn cứng đảm bảo giảm thiểu độ rung khi sử dụng.
- Việc đục sàn tại bất kỳ vị trí nào đều không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và mỹ thuật của sàn.