Nghiên cứu tính khả thi của công nghệ sàn Bubbledeck trong xây dựng

Nội dung text: Nghiên cứu tính khả thi của công nghệ sàn Bubbledeck trong xây dựng

1. Nguy ễn Th ị Thúy Hiên và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 113(13): 67 - 72 NGHIÊN C ỨU TÍNH KH Ả THI C ỦA CÔNG NGH Ệ SÀN BUBBLEDECK TRONG XÂY D ỰNG Nguy ễn Th ị Thúy Hiên *, Nguy ễn Hoàng S ơn, Nguy ễn V ăn Tình Tr ường Đạ i h ọc K ỹ thu ật Công nghi ệp – ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Công ngh ệ k ết c ấu sàn Bubble deck là lo ại sàn r ỗng ch ịu l ực hai ph ươ ng, là m ột h ệ sàn ph ẳng có th ể đáp ứng nhu c ầu c ủa ngành xây d ựng v ề tính linh ho ạt, độ b ền v ững và ti ết ki ệm v ật li ệu, làm gi ảm chi phí và th ời gian xây d ựng đáng k ể nh ờ lo ại b ỏ hoàn toàn vi ệc ph ải s ử d ụng d ầm trong k ết cấu bê tông, c ũng nh ư gi ảm được s ố l ượng k ết c ấu t ường và c ột d ẫn đế n ti ết ki ệm r ất nhi ều bê tông, điều này đồng ngh ĩa v ới vi ệc ti ết ki ệm được kích th ước, k ết c ấu móng đồ ng th ời giúp gia tăng t ỷ s ố gi ữa c ường độ và tr ọng l ượng so v ới các ki ểu sàn truy ền th ống. Từ khóa: Công ngh ệ thi công, sàn bóng, sàn bê tông c ốt thép, th ời gian, chi phí, ch ất l ượng. TỔNG QUAN * mẽ đặt ra nhu c ầu c ấp thi ết v ề sử dụng nh ững Sàn BubbleDeck (BD) được Jorgen Breuning công trình có không gian ki ến trúc r ộng rãi một k ỹ sư ng ười Đan M ạch sáng ch ế ra t ừ năm với hi ệu qu ả kinh t ế cao, yêu c ầu k ĩ thu ật và 1997 sau khi l ấy c ảm h ứng sáng t ạo t ừ cu ộc thi tính th ẩm m ỹ cao. Nh ận th ức được t ầm quan thi ết k ế các k ết c ấu b ền v ững và linh ho ạt do tr ọng, đề tài “Nghiên c ứu tính kh ả thi c ủa Bộ Nhà ở Đan M ạch t ổ ch ức. Công ngh ệ này công ngh ệ sàn BubbleDeck trong xây d ựng ” được du nh ập vào Vi ệt Nam t ừ nh ững n ăm 90 MỘT S Ố V ẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN SÀN của th ế kỷ tr ước và t ới nay nó được áp d ụng BUBBLEDECK trong nhi ều công trình ở Vi ệt Nam. Sàn Bubbledeck là lo ại sàn r ỗng ch ịu l ực hai Hệ sàn Bubbledeck có thể sử dụng nh ư công ph ươ ng đầu tiên được thi ết k ế, công ngh ệ này ngh ệ thi công l ắp ghép nên gi ảm đáng k ể th ời có th ể được mô t ả một cách đơ n gi ản là m ột gian thi công, quá trình thi công ch ủ yếu v ận hệ sàn ph ẳng c ực k ỳ hi ệu qu ả, có th ể đáp ứng chuy ển c ấu ki ện ch ế tạo s ẵn t ừ nhà máy đến nhu c ầu c ủa ngành xây d ựng. Sàn Bubbledeck công trình và ti ến hành l ắp ghép, có th ể không 3 l ớp chính: l ưới thép trên, qu ả bóng r ỗng làm dùng ván khuôn, có ván khuôn và ván khuôn từ nh ựa tái ch ế và l ưới thép d ưới (Hình 1). tự mang tùy loại sàn ứng d ụng lo ại A, B hay lo ại C. Các chi ti ết được đúc s ẵn này đã có thép gia c ường, do đó gi ảm được công vi ệc đặt và bu ộc thép t ại công tr ường. T ất c ả nh ững đặc điểm trên khi ến cho sàn bubbldeck tr ở nên đặc bi ệt thân thi ện v ới h ệ sinh thái địa ph ươ ng, nh ất là khi xem xét l ượng CO 2 th ải ra t ừ quá trình s ản xu ất bê tông. M ặt khác b ởi Hình 1 . Cấu t ạo sàn Bubbledeck hệ sàn r ỗng nên t ăng kh ả năng cách âm cách Sàn Bubbledeck được s ản xu ất theo 5 d ạng nhi ệt trong nhà, gi ảm ti ếng ồn ngoài tr ời và ô tiêu chu ẩn theo độ dày t ấm sàn theo b ảng 1. nhi ễm không khí do vi ệc s ản xu ất được ti ến hành t ại nhà máy, quá trình v ận chuy ển bằng Sàn bóng Bubbledeck được chia ra làm 3 lo ại: xe t ải ít vì th ời gian thi công ng ắn. sàn A, sàn B và sàn C. Tại Vi ệt Nam nói chung và Thái Nguyên nói + Sàn BubbleDeck lo ại A. Module c ốt thép, riêng, quá trính đô th ị hóa đang di ễn ra m ạnh dạng c ấu ki ện “l ưới bóng” ch ế tạo s ẵn được đặt trên ván khuôn truy ền th ống và đổ bêtông tr ực ti ếp t ại công tr ường. * Tel: 0982994286; nthien.tnut@gmail.com 67
2. Nguy ễn Th ị Thúy Hiên và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 113(13): 67 - 72 ĐẶC TÍNH K Ỹ THU ẬT C ỦA SÀN BUBBLEDECK - Kh ả năng ch ịu l ực: Sàn BD đã gi ảm 35% lượng bê tông trong t ấm sàn nh ưng v ẫn đảm bảo kh ả năng ch ịu l ực t ươ ng ứng. Do đó v ới một kho ảng cách l ưới c ột, sàn BubbleDeck ch ỉ cần s ử dụng kho ảng 50% l ượng bê tông so Hình 2. Cấu t ạo sàn BubbleDeck lo ại A với t ấm sàn đặc không d ầm. So sánh kh ả năng + Sàn BubbleDeck lo ại B. C ấu ki ện bán toàn ch ịu u ốn và ch ịu cắt c ủa sàn Bubbledeck và kh ối, đáy c ủa l ưới bóng được c ấu t ạo m ột l ớp sàn thông th ường khác cho k ết qu ả ở bảng 1 bê tông đúc s ẵn, dày 60mm thay cho ván và hình 4. khuôn t ại công tr ường. Kh ả năng ch ịu c ắt được xác định theo t ỷ số a/d (a là kho ảng cách t ừ vị trí đặt l ực đến g ối đỡ, d là chi ều cao tính toán c ủa b ản sàn). Kết qu ả th ử nghi ệm được tóm t ắt trong đồ th ị trên hình 5. Sàn BubbleDeck có kh ả n ăng ch ịu l ực c ắt x ấp xỉ 65% kh ả n ăng c ủa sàn đặc v ới cùng chi ều Hình 3. Cấu t ạo sàn BubbleDeck lo ại B cao. Trong nh ững vùng ch ịu l ực ph ức t ạp (khu v ực quanh c ột, vách, lõi), có th ể b ỏ b ớt + Sàn BD lo ại C. T ấm sàn thành ph ẩm, s ản các qu ả bóng để t ăng kh ả n ăng ch ịu l ực c ắt ph ẩm phân ph ối t ới chân công trình d ưới d ạng cho b ản sàn. tấm bê tông hoàn ch ỉnh. Hình 4. Cấu t ạo sàn BubbleDeck lo ại C Hình 5 So sánh kh ả n ăng ch ịu c ắt c ủa sàn bóng và sàn th ường Bảng 1. Tiêu chu ẩn bóng sàn Bubbledeck Độ dày Bóng Nh ịp Tr ọng lượng Th ể tích Lo ại (mm) (mm) (m) (Kg/m 2) bê tông (m 3/m 2) BD230 230 Ø 180 7-10 370 0,1 BD280 280 Ø 225 8-12 460 0,14 BD340 340 Ø 270 9-14 550 0,18 BD390 390 Ø 315 10-16 640 0,21 BD450 450 Ø 360 11-18 730 0,25 Bảng 2. So sánh kh ả năng ch ịu u ốn c ủa Bubbledeck và sàn thường Khi cùng kh ả năng Khi cùng độ cứng Khi cùng l ượng Theo % sàn đặc ch ịu l ực ch ống u ốn bê tông Kh ả năng ch ịu l ực 100 105 150 Độ cứng ch ống u ốn 87 100 300 Th ể tích bê tông 66 69 100 68
3. Nguy ễn Th ị Thúy Hiên và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 113(13): 67 - 72 - Kh ả n ăng ch ịu độ ng đấ t: Lực độ ng đấ t tác Bảng 3. Kh ả n ăng ch ịu l ửa c ủa sàn bóng dụng lên công trình có giá tr ị t ỷ l ệ v ới kh ối Độ dày l ớp b ảo 15 20 25 30 35 lượng toàn công trình và kh ối l ượng t ươ ng vệ (mm) ứng ở t ừng cao độ sàn. Th ời gian ch ịu 30 60 90 120 180 - Kh ả n ăng v ượt nh ịp: Quá trình xác định lửa phút) nh ịp l ớn nh ất mà t ấm sàn BubbleDeck có - An toàn cháy n ổ: Sàn BubbleDeck là h ệ th ể vượt qua d ựa trên tiêu chu ẩn British sàn ph ẳng ch ịu l ực theo hai ph ươ ng, có kh ả Standard 8110 và Eurocode2, có b ổ sung h ệ năng ch ống cháy n ổ rất hi ệu qu ả. Sàn số 1,5 để k ể đế n vi ệc gi ảm nh ẹ tr ọng l ượng BubbleDeck tránh được d ạng k ết c ấu n ặng bản thân sàn so v ới sàn đặc truy ền th ống. nề, lo ại b ỏ các t ấm t ường đặc, tránh được ảnh h ưởng c ủa áp su ất không khí. Đó đều là nh ững nguyên nhân b ất l ợi nh ất d ẫn đến tình trạng phá h ủy công trình. - Đặc tính cách nhi ệt: Kết qu ả nghiên c ứu cho th ấy sàn BubbleDeck có th ể ch ịu nhi ệt cao h ơn 39% so v ới t ấm sàn đặc t ươ ng đươ ng có cùng độ dày. - Hệ th ống s ưởi/làm mát: Sàn bóng là m ột gi ải pháp ti ết ki ệm n ăng l ượng để sưởi ấm Hình 6. Kh ả n ăng v ượt nh ịp – dày sàn ho ặc thông gió cho ngôi nhà. Các ống thông Đồ th ị mô t ả m ối quan h ệ kh ả n ăng v ượt nh ịp khí được đặt trong các ph ần c ấu ki ện c ủa sàn - chi ều dày sàn t ươ ng ứng v ới kh ả n ăng ch ịu và có th ể được đúc s ẵn ho ặc l ắp tr ực ti ếp t ại mômen cho t ừng d ạng t ấm sàn. công tr ường. - Kết h ợp gi ải pháp căng sau : Khi c ần v ượt - Bảo v ệ môi tr ường: Vi ệc lo ại b ỏ lượng bê nh ịp l ớn (trên 15m) có th ể dùng gi ải pháp sàn tông ở th ớ gi ữa b ản sàn, sàn BubbleDeck đã BubbleDeck k ết h ợp ứng l ực tr ước, th ực hi ện góp ph ần l ớn vào vi ệc h ạn ch ế các tác động căng sau. Khi v ượt nh ịp l ớn, sàn BubbleDeck không có l ợi t ới môi tr ường. thông th ường s ẽ không g ặp khó kh ăn v ề kh ả năng ch ịu l ực nh ưng c ần h ạn ch ế độ võng l ớn, SO SÁNH HI ỆU QU Ả GI ỮA SÀN vì v ậy ph ải kết h ợp v ới gi ải pháp c ăng sau. BUBBLEDECK V ỚI SÀN TRUY ỀN TH ỐNG CÁC THÔNG S Ố C Ơ B ẢN CỦA SÀN Hi ệu qu ả gi ảm tr ọng l ượng c ủa bê tông và BUBBLEDECK cốt thép - Kh ả n ăng ch ịu l ửa: Sàn BD là s ản ph ẩm Ti ến hành so sánh tr ọng l ượng c ủa 2 phươ ng không b ắt cháy, có kh ả n ăng ng ăn khói cao và án được xét trên m ột ô sàn điển hình v ới nh ịp không ch ứa khí độ c h ại. Kh ả n ăng ch ịu l ửa điển hình 9x9m. T ải tr ọng được l ấy gi ống ph ụ thu ộc vào l ớp bê tông b ảo v ệ l ưới thép nhau cho c ả 2 ph ươ ng án. Phân tích m ột ô sàn gia c ường d ưới (b ảng 3). có kích th ước l ưới c ột 9x9 m thi ết k ế theo - Kh ả n ăng cách âm: Th ử nghi ệm trên t ấm ph ươ ng án sàn bóng và sàn d ầm truy ền th ống. sàn BD280 c ấu t ạo cùng v ới l ớp cách âm Theo sàn d ầm truy ền th ống thì ô sàn điển Ethafoam 222E dày 5mm, l ớp láng b ề m ặt hình được thi ết k ế g ồm d ầm chính có kích dày 85mm và t ấm tr ần r ỗng Casoline MF tiêu th ước ti ết di ện 0,3x0,65m, d ầm ph ụ chu ẩn v ới chi ều dày kho ảng r ỗng 230mm đã 0,3x0,45m, b ản sàn dày 0,15m. Theo ph ươ ng kh ẳng đị nh sàn BubbleDeck v ượt tiêu chu ẩn về kh ả n ăng cách âm vì ph ần bê tông đổ t ại án sàn bóng,v ới nh ịp điển hình 9x9m ô sàn công tr ường s ẽ l ấp đầ y các m ối n ối gi ữa các được thi ết k ế v ới bóng sàn có đường kính cấu ki ện. Ø270, b ản sàn dày 340mm. 69
4. Nguy ễn Th ị Thúy Hiên và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 113(13): 67 - 72 - Tr ọng l ượng c ủa bê tông: Kh ối l ượng bê tông Bảng 5. So sánh hàm l ượng c ốt thép gi ữa của ô sàn được tính trên c ơ s ở bê tông sàn sàn bóng và sàn khác ph ẳng dày 340mm và sàn bê tong d ầm chính, Sàn bê tông Sàn bê tông Sàn bê tông d ầm ph ụ và bê tông sàn bóng theo ba đặc không truy ền BD ph ươ ng án. K ết qu ả tính toán ở b ảng 4 và hình dầm th ống 150 340 7 th ể hi ện kh ối l ượng c ủa h ệ sàn nh ẹ th ấp h ơn Kh ối so v ới sàn ph ẳng th ường là 35%. lượng s ử dụng bê 0,34 0,267 0,18 Bảng 4. So sánh tr ọng l ượng bê tông gi ữa sàn tông bóng và sàn khác (m3/m 2) Tỷ l ệ % 100% 79% 53% Sàn truy ền Sàn đặc Sàn BD th ống không d ầm D340 D150 Tr ọng lượng 850 666,67 550 (kg/m 2) Tỷ l ệ % 100% 78% 65% Hình 8. Bi ểu đồ so sánh hàm l ượng c ốt thép gi ữa sàn bóng và sàn khác Ưu th ế chính c ủa các qu ả bóng là gi ảm tr ọng lượng c ủa t ấm sàn. T ải tr ọng b ản thân c ủa sàn BD ch ỉ b ằng 1/3 l ần t ấm sàn đặc có cùng độ dày và không có ảnh h ưởng c ường độ u ốn và Hình 7. So sánh tr ọng l ượng bê tông gi ữa sàn độ võng c ủa t ấm sàn. So v ới t ấm sàn đặc, m ột bóng và sàn khác tấm sàn BubbleDeck có kh ả n ăng ch ịu l ực - So sánh hàm l ượng c ốt thép: Với m ặt b ằng gấp đôi v ới 65% l ượng bêtông và có cùng kh ả và t ải tr ọng đã cho, đề tài chi ết tính hàm l ượng năng ch ịu l ực v ới 50% l ượng bêtông. thép để làm c ơ s ở so sánh v ới gi ải pháp k ết c ấu Hi ệu qu ả kinh t ế mới. K ết qu ả cho th ấy, ph ươ ng án đư a ra nh ờ Sàn BubbleDeck khi được s ử d ụng cho công ưu th ế v ề gi ảm tr ọng l ượng bê tông và t ăng trình s ẽ đem l ại nhi ều hi ệu qu ả kinh t ế ( k ể c ả chi ều dày sàn so v ới ph ươ ng án sàn bê tông c ốt tối ưu chi phí b ảo trì), nh ư: tạo tính linh ho ạt thép th ường nên hàm l ượng thép th ấp h ơn cao trong thi ết k ế, có kh ả n ăng thích nghi v ới nhi ều. L ợi th ế c ủa m ột sàn BubbleDeck là s ử nhi ều lo ại m ặt b ằng; ti ết ki ệm kh ối l ượng bê dụng ít h ơn 30-50% so v ới bê tông so v ới sàn tông 2,3kg nh ựa tái ch ế thay th ế 230kg bê dầm truy ền th ống t ấm r ắn thông th ường. tông/m 3 (BD280); gi ảm tr ọng l ượng b ản thân Các qu ả bóng HDPE thay th ế bê tông không kết c ấu t ới 35%, t ừ đó gi ảm kích th ước h ệ k ết hi ệu qu ả trong các trung tâm c ủa ph ần này, do cấu móng; tăng kho ảng cách l ưới c ột, gi ảm h ệ đó làm gi ảm t ĩnh t ải c ủa k ết c ấu b ằng cách tường, vách ch ịu l ực; gi ảm th ời gian thi công lo ại b ỏ không s ử d ụng v ật li ệu n ặng. V ật li ệu và các chi phí d ịch v ụ kèm theo; thân thi ện bê tông gi ảm và tr ọng l ượng c ũng d ẫn đế n với môi tr ường khi gi ảm l ượng phát th ải n ăng cấu trúc thép ít t ừ s ự c ần thi ết ph ải t ăng lượng và CO . Vi ệc lo ại b ỏ được d ầm trong cường độ bê tông cho sàn. Nhìn chung, do các 2 kết c ấu đã gi ảm được đáng k ể chi ều cao t ầng tấm sàn nh ẹ h ơn, m ột s ố thành ph ần h ạ l ưu có th ể được thi ết k ế cho t ải th ấp h ơn và vì th ế s ẽ đồng th ời m ở r ộng không gian sử d ụng cho rất ti ết ki ệm. công trình. 70
5. Nguy ễn Th ị Thúy Hiên và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 113(13): 67 - 72 Hi ệu qu ả của công tác thi công truy ền th ống và gi ảm th ời gian thi công m ỗi Ưu điểm thi công c ủa sàn bóng so v ới sàn bê sàn xu ống 5-7 ngày. tông truy ền th ống: gi ảm toàn b ộ h ệ th ống Nh ờ áp d ụng các gi ải pháp công ngh ệ m ới, coppha d ầm chính và d ầm ph ụ; thi công đơn LICOGI 13 không ch ỉ nâng t ầng thành công, gi ản h ơn, nhanh h ơn do ch ỉ ph ải l ắp dựng có thêm l ợi nhuận mà ch ủ đầ u t ư còn được coppha cho sàn ph ẳng; vi ệc gi ảm được l ượng ghi nh ận là có t ư t ưởng tiên phong ứng d ụng thép dùng trong sàn nh ờ vào vi ệc gi ảm t ải các công ngh ệ m ới thân thi ện v ới môi tr ường; tr ọng b ản thân c ủa sàn nên công tác gia công Gi ảng đường chùa Lân - Thi ền vi ện trúc lâm lắp d ựng c ốt thép c ũng s ẽ ti ết ki ệm được th ời Yên T ử - Qu ảng Ninh. Đây là m ột d ự án l ớn gian và nhân l ực; t ạo tính linh ho ạt cao trong với ưu điểm giá thành r ẻ, th ời gian thi công thi ết k ế, có kh ả năng thích nghi v ới nhi ều lo ại nhanh g ấp 2 l ần so v ới ph ươ ng pháp thông mặt b ằng; vi ệc lo ại b ỏ được d ầm trong k ết th ường, trung bình đạt 1000m 2/7 ngày trong cấu đã gi ảm được đáng k ể chi ều cao t ầng điều ki ện thi công t ốt và được đánh giá là d ễ đồng th ời m ở r ộng thêm không gian s ử d ụng. thi công. Kh ả n ăng v ượt nh ịp l ớn đó là MỘT S Ố CÔNG TRÌNH TIÊU BI ỂU CHO kho ảng cách gi ữa hai c ột lớn nh ất hi ện nay là TH ẤY NH ỮNG ƯU ĐIỂM C ỦA CÔNG 21,6m do đơ n v ị VITEC thi ết k ế và thi công. NGH Ệ BUBBLEDECK KẾT LU ẬN Công trình tòa nhà Le Coie (Anh): Gi ải Vi ệc nghiên c ứu và áp d ụng công ngh ệ sàn th ưởng Xây d ựng Jersey 2005 (ti ết ki ệm được BubbleDeck s ẽ mang l ại hi ệu qu ả kinh t ế, ch ất hơn 400,000 b ảng Anh khi s ử d ụng 7.800m 2 lượng cao cho công trình. Đây là m ột yêu c ầu sàn BubbleDeck); Chung c ư LICOGI 13 quan tr ọng luôn được đặ t ra trong l ĩnh v ực xây (Đường Khu ất Duy Ti ến - Thanh Xuân - Hà dựng, đặ c bi ệt đố i v ới công trình nhà cao t ầng. Nội). Công trình t ăng thêm 3 t ầng n ổi (t ừ 25 Vi ệc rút ng ắn được th ời gian thi công s ẽ mang lên 27 t ầng). Do không th ể thay đổ i được k ết lại nhi ều l ợi ích đáng k ể cho d ự án. Vì v ậy cấu móng nên ph ải tính đế n bài toán gi ảm t ải công ngh ệ sàn BubbleDeck c ần được s ử d ụng tr ọng c ủa công trình. Công trình đã s ử d ụng rộng rãi trong toàn ngành xây d ựng. nh ững qu ả bóng nh ựa tái ch ế thay th ế ph ần bê TÀI LI ỆU THAM KH ẢO tông không tham gia ch ịu l ực ở th ớ gi ữa c ủa [1]. bản sàn, cho phép ti ết ki ệm t ừ 30-40% l ượng [2].t bê tông so v ới sàn truy ền th ống, gi ảm 25-30% [3]. tr ọng l ượng k ết c ấu và t ăng kh ả n ăng v ượt [4]. kh ẩu độ nh ịp lên kho ảng 2 l ần so v ới sàn [5].lib.lhu.edu.vn 71
6. Nguy ễn Th ị Thúy Hiên và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 113(13): 67 - 72 SUMMARY STUDY FEASIBILITY OF A BUBBLEDECK TECHNOLOGY IN CONSTRUCTION Nguyen Thi Thuy Hien *, Nguyen Hoang Son, Nguyen Van Tinh College of Technology – TNU Bubbledeck floor Technology is hollow floor, bearing two modes. Bubbledeck a flat floor system can meet the needs of the construction industry in terms of flexibility, durability and material savings, reduce costs and construction time dramatically by eliminating entirely the need beams used in concrete structures, as well as reduce the number of structural walls and column structures lead to saving a lot of concrete, this means saving size , foundation structure. At the same time helps to increase significantly the ratio of the intensity and weight compared to traditional flooring types. Keywords: Modern construction technology, floor ball, concrete floor, time, cost, quality. Ngày nh ận bài:04/10/2013; Ngày ph ản bi ện: 20/10/2013; Ngày duy ệt đă ng: 18/11/2013 Ph ản bi ện khoa h ọc: ThS. Hàn Th ị Thúy H ằng – Tr ường ĐH K ỹ thu ật Công nghi ệp – ĐHTN * Tel: 0982994286; nthien.tnut@gmail.com 72