Mấy tầng giáo chống cho Dầm chuyển? | Kỹ năng thiết kế xây dựng

Chống 2 tầng rưỡi giáo thi công nhà thì ai cũng biết. Tại sao không phải là 1 tầng? Liệu có bị sập giáo không? Đổ bêtông khối lớn dầm chuyển cần mấy tầng giáo? Sau đây là một cách thực hành thiết kế xây dựng đơn giản bằng con số cụ thể cho bài toán thi công này.

Đặt vấn đề

🏐Công trình có dầm hay sàn chuyển đã phố biến trong kết cấu nhà cao tầng hiện nay. Nhà thầu thi công có kinh nghiệm chỉ cần bốc thuốc cũng có thể bố trí cốp pha dàn giáo để chịu khối lượng đổ bêtông lớn của dầm sàn chuyển: giữ 4-5 tầng giáo bên dưới, thậm chí chống hẳn xuống móng cho an toàn. Bài toán đặt ra là cần chống bao nhiêu tầng giáo là tối thiểu để khi thi công kết cấu tầng chuyển, vì lý do kinh tế và tiến độ, quay vòng ván khuôn. Do đó cần kỹ sư thiết kế tính toán một cách thuyết phục thay vì bốc thuốc theo chủ nghĩa kinh nghiệm.

Công trình ở quận Thanh Xuân, Hà Nội, cao 44 tầng, 3 tầng hầm, thiết kế kết cấu điển hình là sàn bêtông dự ứng lực, tầng 5 sử dụng kết cấu dầm chuyển bêtông cốt thép thường, chiều cao 1,8m và rộng >2m, khối lượng đổ bêtông rất lớn.

Hệ giáo chống tầng chuyển.

Cần xác định sự truyền tải trọng thi công lên hệ giáo và kết cấu bêtông đã đổ của các tầng dưới như thế nào? Tiêu chuẩn Việt Nam đến nay vẫn chỉ có TCVN 4453:1995 “Thi công kết cấu bêtông cốt thép toàn khối”, có rất ít điều liên quan đến công tác thiết kế kết cấu giáo, đặc biệt là sự làm việc đồng thời của hệ kết cấu giáo chống với kết cấu chịu lực của nhà đã thi công. Tải trọng đổ bêtông mới truyền về kết cấu đã đổ bao nhiêu phần trăm so với hệ giáo chống, tại ngay vị trí đổ bêtông mà còn ở dưới vài sàn tầng.

Tiêu chuẩn thiết kế xây dựng nước ngoài như ACI 347.2R “Guide for Shoring/ Reshoring of Concrete Multistory Building” có riêng các quy định mang tính sổ tay về vấn đề này. Trong đó trường hợp phổ biến là chống giáo 2 tầng rưỡi của nhà dân dụng thông thường như kinh nghiệm bao đời nay. Nhưng việc tra bảng không giúp xác định nội lực chi tiết trong kết cấu sàn tại tầng đã tháo giáo do tải trọng thi công đổ bêtông gây ra.

Sử dụng các phần mềm thiết kế kết cấu như ETABS, mô hình nhanh hệ cột chống giàn giáo trong sơ đồ tính toán kết cấu chính đã có sẵn. Đây là cách làm phổ biến và năng suất cho các kỹ sư. Trong sơ đồ tính, bỏ qua sự làm việc của hệ thanh ngang giáo chống, coi chúng chỉ có tác dụng giằng hệ chống đứng đảm bảo ồn định. Lưu ý độ cứng cột chống hệ giáo rất nhỏ so với độ cứng cột vách bêtông của kết cấu chính, cần xử lý nếu không kết quả sẽ bị sai: xuất hiện tải trọng kéo trong cột giáo chống.

Mô hình cột giáo chống chỉ làm việc chịu nén bằng cách sử dụng tính năng phân tích phi tuyến (Nonlinear): Giới hạn lực kéo trong mô hình cột giáo chống bằng 0. Sơ đồ tính phi tuyến sẽ loại các thanh chống chịu kéo và phân phối lại nội lực trong hệ giáo.

Giờ đến lúc tìm đáp án kinh tế cho bài toán tư vấn thiết kế, bằng cách thử dần:

Đầu tiên, thử tối thiểu theo kinh nghiệm 2 tầng full giáo dưới tầng chuyển (tầng 3 và tầng 4) theo kinh nghiệm nhà dân dụng thông thường. Kết quả sàn tầng 3 không chịu được: tải trọng thi công lên hệ giáo.

Thử tiếp bằng cách tăng chống giáo điểm trong phạm vi hình chiếu của dầm chuyển dưới sàn tầng 2.

Kết quả kiểm tra kết cấu bêtông sàn tầng 3 và tầng 2 (dự ứng lực) đảm bảo các yêu cầu chịu tải trọng thi công theo TTGH thứ nhất và thứ hai.

🎁Kết luận:

Sơ đồ tính toán cho thấy tải trọng thi công lớn của dầm chuyển tắt khá nhanh xuống dưới 2 tầng giáo và 1 tầng chống điểm dưới đó (3 tầng rưỡi kể cả tầng giáo đỡ sàn chuyển). Bài toán này có thể mở rộng để thiết kế hệ giáo cho các loại công trình, đảm bảo tính kinh tế luân chuyển ván khuôn nhanh nhất trong khi đảm bảo an toàn, tránh sự cố sập sàn do giáo chống như đã xảy ra ở nhiều dự án.