Các ưu điểm xây dựng phần thô với sàn bê tông ứng lực

Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và các thành phố khác trong những năm qua đã có những bước đột phá trong việc thi công xây dựng hạng mục phần thô các khu chung cư cao tầng và nhà làm việc. Trong công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, sàn nhà là bộ phận chiếm tỷ lệ lớn, chịu lực phức tạp và có cấu tạo rất đa dạng. Khi công trình xây dựng phần thô ít tầng thì giá thành chi phí cho sàn chiếm một tỷ lệ lớn. Đối với nhà nhiều tầng, do công trình chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn lên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn lên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như tải trọng bản thân kết cấu lớn nên chi phí cho các bộ phận chịu lực ngang cũng như cột, tường sẽ tăng song giá thành cho thi công cho sàn vẫn chiếm tỷ lệ cao trong giá xây dựng phần thô. Sở dĩ như vậy là do sàn có tác động trực tiếp đến các bộ phận chịu lực khác như cột, dầm, tường. Sàn cũng có ảnh hưởng đến chiều cao tầng, đến khối lượng trát, ốp lát. Theo con số thống kê của công ty TNHH hóa chất xây dựng Phương Nam thì với công trình cao khoảng 40 tầng, trọng lượng sàn chiếm đến 50% trọng lượng toàn công trình. Do vậy, việc nghiên cứu để giảm nhẹ trọng lượng sàn sẽ có ý nghĩa rất quan trọng.

Do sàn nhà chiếm một vị trí quan trọng như vậy nên ở các nước phát triển đã sử dụng nhiều loại sàn bê tông cốt thép ứng lực trước do có những ưu điểm mà sàn bê tông cốt thép thường không có được. Đó là:

Ngoài các ưu điểm của bê tông ứng lực trước thì hệ sàn có một ưu điểm là cho phép có tỷ lệ chiều cao lớn hơn (chiều cao tầng nhỏ hơn). Chiều cao tầng phụ thuộc vào hệ kết cấu có dầm hay không có dầm. Nếu hệ kết cấu sàn không có dầm với bước cột lớn thì chiều cao tầng có thể giảm và tính linh hoạt của không gian ở trong các căn hộ cũng như phòng làm việc sẽ cao hơn nhiều so với nhà có bước cột bé hoặc nhà có bước cột lớn nhưng lại có dầm. Đặc biệt là những nhà có sử dụng hệ thống điều hoà không khí trung tâm thì giải pháp sàn không dầm lại rất tiện lợi. Việc tổ chức không gian ở và làm việc tính linh hoạt (có thể thay đổi trong tương lai).

Để khắc phục yếu tố độ võng đối với bản sàn không dầm với bước cột lớn, biện pháp hiệu quả nhất là dùng bê tông dự ứng lực. Hiện nay, công nghệ kéo căng bê tông dự ứng lực đã triển khai tương đối mạnh, đặc biệt trong lĩnh vực cầu đường.

Với 1 nhịp lớn, sàn bê tông ứng lực trước cần ít bê tông hơn.

Nếu phần lớn tải trọng do cốt thép ứng lực trước chịu, cốt thép không ứng lực trước có thể được đơn giản hoá và tiêu chuẩn hoá ở mức độ cao. Hơn nữa, vật liệu cần cẩu lắp giảm do trọng lượng thép (không ứng lực trước và ứng lực trước) và bê tông nhỏ hơn so với sàn bê tông cốt thép.

Sàn bê tông ứng lực trước khi cho phép tháo cốppha sớm hơn.

Việc lắp ráp các cấu kiện đúc sẵn bằng bê tông ứng lực trước tránh được các liên kết phức tạp của các thanh cốt thép, do đó giảm đáng kể thời gian lắp dựng…Sàn nhà xây dựng nhanh thì việc hoàn thiện có thể kết thúc sớm, đưa công trình vào khai thác sớm. Thông thường với mặt bằng sản một tầng từ 1.000 2.000m2 thì cứ 10 ngày có thể thi công xong.

Có thể được áp dụng đòng thời với các công nghê khác để tăng tiến độ ( Côp pha leo, côp pha bản, cút nối thép, cốp pha vách định hình...)

Theo sự tổng kết của các nhà khoa học, loại nhà này có hiệu quả kinh tế với chiều cao từ 9 đến 30 tầng

Các nhược điểm xây dựng phần thô với sàn bê tông ứng lực:

Thi công cần đơn vị có kinh nghiệm

Mác bê tông cao hơn

Tính toán phức tạp hơn

Với công trình cao tầng, nếu sử dụng phương án sàn ứng lực trước thì kết quả tính toán cho thấy độ cứng của công trình nhỏ hơn bê tông ứng lực trước dầm sàn thông thường, do đó chuyển vị đỉnh công trình là điều cần lưu ý để đảm bảo quy phạm; quá trình tính toán phần sàn. Để khắc phục điều này, nên bố trí xung quanh mặt bằng sàn là hệ dầm bo, có tác dụng neo cáp tốt và tăng cứng, chống xoắn cho công trình bằng nhiều biện pháp, ví dụ: sử dụng cột dạng vách thay vì cột vuông, sẽ chịu cắt và chịu lực ngang phương chính tốt hơn.

Khi trong sàn có chuyển vị, ứng suất trong cáp ứng lực trước (đặc biệt trong trường hợp sử dụng cáp không dính kết thường được áp dụng tại các công trình tại Việt Nam) sẽ thay đổi, mà sự thay đổi này chỉ được xét đến trong phần tính toán hao ứng suất (hệ số kinh nghiệm không cụ thể đối với nhà nhiều tầng chyển vị ngang lớn). Ngoài ra còn cần kể đến ảnh hưởng của chuyển vị đỉnh cột, của dầm quanh chu vi (nếu có)... Như vậy chuyển vị ngang lớn sẽ ảnh hưởng đến kết quả thiết kế cáp ứng lực trước trong sàn. [5]

Sàn không dầm (có khả năng chịu chọc thủng kém) thông thường chỉ dùng ở những nơi có nhịp sàn theo 2 phương gần bằng nhau, tải trọng nhỏ. Ở Úc, người ta dùng phổ biến nhất ở các bãi đậu xe nhiều tầng hoạt tải = 2.5-3 kPa. Nhịp sàn ít khi vượt quá 8.4m, vì nếu nhịp quá lớn thì sẽ không kinh tế bằng flat slab + band beam (sàn và dầm bản). Sàn phẳng không có mũ cột, (tiếng anh là flat plate), đã được xây nhiều ở nước ngoài. với loại kết cấu này, nơi xung yếu nhất là nới đầu cột liên kết vào sàn. tại vị trí này, vai trò của cốt thép chống chọc thủng (punching shear reinforcement) là rất quan trọng. Nhiều đơn vị thi công ở Việt Nam chưa quen cách cấu tạo của sàn phẳng không mũ cột.

Ghi chú: ở một số nước có nguy cơ động đất cao đang dần không thiết kế, thi công thô nhà cao tầng sử dụng sàn ứng lực trước nữa. Với một số chủ đầu tư Đài Loan, họ nhất quyết từ chối sử dụng sàn ứng lực trước trong công trình của họ, nguyên nhân là sàn ứng lực trước không cứng (theo phương ngang khi chịu tải trọng ngang) như sàn thường, công tác bảo dưỡng khó, sàn ứng lực trước thường đi kèm với khả năng cho không gian rộng lớn, bước cột xa hơn nên độ cứng ngang tại từng tầng nhà yếu hơn. Thường thì ở nhà dân dụng: có tầng 1 & 2 trống để làm gara hay siêu thị, tầng trên được xây tường chèn hay tường bê tông ngăn chia nên tầng 1 & 2 trở thành tầng yếu trong tổng thể tòa nhà, khi xảy ra động đất hay bị sập ở tầng 1 chứ các tầng trên không việc gì cả. Hiện ở Đài Loan không ai dùng sàn ứng lực trước nữa (có thể họ có nhiều công trình gặp sự cố khi có động đất).

Ưu nhược sàn bê tông thường

Phương án bê tông cốt thép thường có dầm

Thi công đơn giản hơn

Mác bê tông thấp hơn

Tính toán đơn giản hơn

Chiều cao tầng sẽ bị hạn chế

Đặc biệt với những phòng rộng 100 - 150m2 thì chiều cao tầng 3,6m, dầm cao 70cm thì thông thuỷ chỉ còn 2,9m, thấp quá

Độ bền công trình không cao do có sự xuất hiện vết nứt dẫn tới sự ăn mòn thép nhanh

Trần có dầm nên phải làm trần

Thời gian thi công lâu hơn

Ưu nhược sàn bê tông dự ứng lực

Tạo được trần đẹp

Chiều cao tầng được nâng cao bởi không bị hạn chế dầm

Độ bền công trình cao, vì mác bê tông cao, thép cường độ cao kéo căng và không cho phép có vết nứt

Không phải làm trần

Thi công nhanh

Không gian sử dụng linh hoạt

Thi công cần đơn vị có kinh nghiệm

Mác bê tông cao hơn

Tính toán phức tạp hơn

Đối với sàn không dầm bê tông cốt thép thì các nhược điểm so với sàn dự ứng lực hầu như được khắc phục.

Chiều cao thông thuỷ giữa sàn phẳng bê tông cốt thép và sàn bê tông dư ứng lực là như nhau vì chiều dày sàn có thể chọn giống nhau. Sàn phẳng bê tông cốt thép cũng không cần phải đóng trần, thi công nhanh hơn vì không tốn thời gian căng cap. Độ bền công trình cũng không kém sàn bê tông dư ứng lực vì thiết kế đúng quy phạm. Độ võng của sàn bê tông cốt thép sẽ cao hơn sàn bê tông dư ứng lực nhưng có thể khắc phục bằng cách tạo độ vồng trước khi đổ sàn. Nên kết luận là sàn bê tông cốt thép vẫn là giải pháp tốt