TS. Trần Hồng Hải, Khoa Xây dựng, ĐHXD Hà Nội

TS. Hồ Ngọc Khoa, Khoa Xây dựng, ĐHXD Hà Nội

Ks. Lê Minh, Viện Khoa học công nghệ xây dựng

Tóm tắt: Trên đà phát triển của ngành xây dựng hiện nay, tại các thành phố lớn trên cả nước đang có nhiều công trình dân dụng được thiết kế và xây dựng với nhiều tầng hầm. Một vấn đề đang được quan tâm là lựa chọn phương pháp thi công tầng hầm đảm bảo an toàn, chất lượng, tiến độ và hiệu quả kinh tế. Mỗi công trình đều có những đặc điểm riêng về cấu tạo nền đất, mặt cắt địa chất, cao độ mực nước ngầm, nên việc lựa chọn biện pháp thi công cho phần hầm cũng rất đa dạng. Bài báo thể hiện kết quả nghiên cứu quá trình thực tế thi công phần tầng hầm công trình Lotte Center Hanoi, sử dụng hệ dầm đỡ di chuyển xuống dưới (Bracket Supported RC Downward - BRD), từ đó đề xuất qui trình công nghệ thi công. Kết quả nghiên cứu làm tiền đề cho các nghiên cứu qui mô hơn để có thể xem xét ứng dụng trong điều kiện xây dựng Việt Nam.

Abstract:  In the development of the construction industry in big cities in Vietnam nowadays, many buildings have been designed and constructed with multiple basements. One of the issues that addresses attention from scientists and practitioners the most is the selection of the construction method for constructing basements in order to maintain project’s requirements of safety, quality, time, and cost effectiveness. Every building has its own features of soil profiles and water tables. As a result, the selection of the construction method used in the construction of basements will vary. This report will explore the construction method used in the construction of basements in the Lotte Center Hanoi project utilizing the Bracket Supported RC Downward technique. The report will also propose a construction procedure for this technique. The results obtained will be used as the basic for further studies to apply to the construction conditions of Vietnam.

Mở đầu

Thời gian qua, trong xu thế hội nhập và toàn cầu hóa, kinh tế - xã hội của đất nước đã có những bước phát triển mạnh mẽ về mọi mặt, đặc biệt trong các lĩnh vực thương mại, đầu tư sản xuất và phục vụ dân sinh. Sự phát triển trong lĩnh vực đầu tư xây dựng cơ bản cũng không nằm ngoài dòng chảy đó và tất yếu là nhu cầu về diện tích xây dựng cho mục đích ở, cho thuê, văn phòng, thương mại và dịch vụ ngày càng tăng cả về số lượng lẫn chất lượng. Kinh nghiệm xây dựng của các quốc gia trên thế giới đã chứng tỏ rằng với việc gia tăng nhanh chóng của giá trị đất xây dựng thì phương án hiệu quả nhất dưới góc độ kinh tế của đầu tư là gia tăng số tầng cao và phát triển các tầng hầm xuống lòng đất.

Một đặc trưng cơ bản của các công trình cao tầng ở các thành phố lớn của Việt Nam là thi công trong điều kiện chật hẹp, xung quanh đều có các công trình kiến trúc và hệ thống hạ tầng kỹ thuật đang sử dụng, gây khó khăn cho việc lựa chọn giải pháp thi công hố đào sâu khi thi công xây dựng tầng hầm các công trình này. Ngoài những khó khăn về tổ chức thi công, vận chuyển đất, khi thi công hố đào phải giải quyết các vấn đề ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất biến dạng của đất nền xung quanh, có thể làm chuyển dịch và lún, gây hư hỏng cho công trình đang thi công và công trình lân cận [1].  

Ngoài ra, mỗi công trình đều có những đặc điểm riêng về cấu tạo nền đất, mặt cắt địa chất, cao độ mực nước ngầm, đặc điểm vị trí nên việc lựa chọn biện pháp thi công cho phần hầm cũng rất đa dạng. Vấn đề được các chủ đầu tư và nhà thầu quan tâm là lựa chọn phương pháp thi công tầng hầm đảm bảo an toàn, chất lượng, tiến độ và hiệu quả kinh tế.

Theo các số liệu của nhiều nghiên cứu [1, 2, 6], phương pháp thi công tầng hầm từ trên xuống (TOPDOWN) sẽ giữ ổn định được hố đào trong suốt quá trình thi công, hạn chế được biến dạng và lún nứt đáng kể cho đất nền và công trình lân cận. Trong phương pháp TOPDOWN xây dựng tầng hầm có nhiều giải pháp thi công ván khuôn và cột chống cho sàn bê tông cốt thép. Sử dụng hệ dầm đỡ di chuyển xuống dưới BRD (Bracket Supported RC Downward) làm hệ chống đỡ ván khuôn là một phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội về độ an toàn, tiến độ và chất lượng, đặc biệt trong các công trình nhiều tầng hầm. Phương pháp này đã được sử dụng để thi công 5 tầng hầm công trình Lotte Center Hanoi. Đây là công nghệ mới, lần đầu tiên được sử dụng trong thực tế thi công ở Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu số liệu thực tế, phân tích, tổng hợp để đề xuất qui trình công nghệ và chỉ dẫn kỹ thuật thi công ở mức độ cơ bản làm cơ sở áp dụng cho các công trình tương tự là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.

Bạn đọc và các bạn sinh viên quan tâm có thể theo dõi ở đường link sau: Bai bao BRD.pdf

TS. Hồ Ngọc Khoa, KS. Vũ Chí Công, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng. 

Tóm tắt:

        Việc phân tích trường nhiệt độ và ứng suất trong kết cấu bê tông khối lớn có ý nghĩa vô cùng quan trọng, nhằm mục đích kiểm soát nứt trong khối bê tông. Tuy nhiên sự phân bố này thường rất phức tạp, đặc biệt là với những kết cấu có khối tích rất lớn như đài móng nhà siêu cao tầng, dầm chuyển, sàn chuyển…do số lượng phần tử nhiều và khó khăn trong tính toán các điều kiện biên. Bài viết này giới thiệu qui trình lập và giải bài toán phân tích trường nhiệt độ và ứng suất trong bê tông khối lớn bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Từ kết quả phân tích có thể dự đoán được qui luật và mức độ phát triển của trường nhiệt độ và ứng suất trong khối bê tông thời gian đầu đóng rắn, từ đó đưa ra những giải pháp thi công phù hợp nhằm kiểm soát nứt do nhiệt thủy hóa xi măng trong các kết cấu bê tông khối lớn.

Từ khóa: Bê tông khối lớn, nứt nhiệt, phân tích phần tử hữu hạn, tăng nhiệt độ đoạn nhiệt

        Kết cấu bê tông được coi là khối lớn khi có kích thước đủ lớn để có thể tích tụ nhiệt thủy hóa xi măng, từ đó gây nên sự thay đổi đáng kể thể tích bê tông trong quá trình đóng rắn. Sự thay đổi thể tích không đều sẽ tạo ra ứng suất kéo trong khối bê tông và khi ứng suất này vượt quá giới hạn kéo thì bê tông sẽ bị nứt. Sự thay đổi thể tích này phát sinh từ các yếu tố như: quá trình co khô do mất nước; co, nở nhiệt của bê tông không đều do sự chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa các phần của khối bê tông [1, 2, 4]. Vì vậy việc chống nứt nhiệt cho bê tông khối lớn chính là việc kiểm soát được sự phân bố nhiệt độ và ứng suất trong khối bê tông.

        Sự hình thành và phân bố trường nhiệt độ trong bê tông khối lớn về cơ bản phụ thuộc vào các yếu tố nội tại của bê tông cũng như các yếu tố bên ngoài lên quan đến môi trường và công nghệ thi công. Các yếu tố nội tại của bê tông có thể kể đến: số lượng phần tử; loại phần tử (dạng tam giác, chữ nhật); thông số về nhiệt của vật liệu; loại và hàm lượng xi măng; các tính chất về nhiệt của nguyên vật liệu; nhiệt độ bê tông khi đổ; nhiệt dung riêng của bê tông; tốc độ tỏa nhiệt; hình dạng, kích thước kết cấu; cấp phối bê tông. Các yếu tố bên ngoài khối bê tông là các điều kiện biên như: các thông số môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió…); phương pháp bảo dưỡng bê tông; ràng buộc về nhiệt của khối bê tông với các mặt tiếp xúc (ván khuôn, nền đất); các giá trị về nhiệt tại mặt thoáng của khối bê tông; hệ số trao đổi nhiệt [1, 4]. Trong thi công các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp hiện nay có nhiều kết cấu có khối tích rất lớn như dầm, sàn chuyển, đài móng nhà siêu cao tầng, móng máy… Với những kết cấu này lượng nhiệt thủy hóa xi măng rất lớn mặt khác sự phân bố nhiệt độ và ứng suất trong lòng khối bê tông khá phức tạp. Tuy nhiên, việc xác định trường nhiệt độ, ứng suất của những kết cấu này là rất khó khăn, do số lượng phần tử, số biến và các thông số về điều kiện biên khá lớn.

        Bài viết này giới thiệu kết quả phân tích trường nhiệt độ và ứng suất trong quá trình thủy hóa xi măng của kết cấu bê tông khối lớn bằng phương pháp PTHH. Các giá trị tính toán về vật liệu, các điều kiện biên và mô hình được xác lập theo các quy phạm hiện hành cũng như tham khảo thực nghiệm. Kết quả tính toán được phân tích và so sánh với kết quả thực nghiệm. từ đó có thể kiểm tra lại các thông số thiết kế (cấp phối bê tông, nhiệt độ bê tông khi đổ, phương pháp và thời gian bảo dưỡng…) để đưa ra các điều chỉnh hợp lý về vật liệu và giải pháp thi công nhằm kiểm soát nứt, đảm bảo chất lượng kết cấu bê tông khối lớn.

Trường phân bố nhiệt độ trong đài móng bê tông khối lớn

 Trường phân bố ứng suất trong đài móng bê tông khối lớn

Bạn đọc và các bạn sinh viên quan tâm có thể theo dõi ở đường link sau: FN. Bai bao Truong nhiet do - ung suat BTKL.pdf

Trong bài báo này chúng tôi trình bầy một nghiên cứu thực nghiệm về quá trình chuyển đổi từ biến dạng cắt tập trung sang nứt vỡ và phá hoại trên mẫu đá tự nhiên có nguồn gốc núi lửa (đá Tuff Napoli). Các mẫu thí nghiệm sử dụng trong nghiên cứu này có dạng hình hộp chữ nhật được khắc một vết khắc tròn ở mỗi cạnh dài. Dạng hình học này tạo nên sự tập trung của biến dạng cắt trong thí nghiệm nén một trục trước khi xuất hiện các vết nứt. Hai phương pháp đo toàn diện đẵ được sử dụng: (i) Phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số cho phép đo các trường động học (chuyển vị, biến dạng) trên bề mặt mẫu thí nghiệm; (ii) phương pháp đo âm thanh phát ra, đo vận tốc truyền sóng siêu âm trong mẫu thí nghiệm và định vị nguồn âm giúp theo dõi sự hư hại bên trong mẫu thí nghiệm trong quá trình gia tải. Một vài hiện tượng quan trọng đa được ghi nhận trong nghiên cứu sự chuyển biến từ biến dạng cắt tập trung sang nứt vỡ của vật liệu qua việc sử dụng các phương pháp đo toàn diện kể trên. Một mặt, phương pháp tương quan ảnh đa cho thấy sự biến đổi của biến dạng cục bộ trên bề mặt mẫu. Mặt khác, Phương pháp đo âm phát ra và đo vận tốc sóng siêu âm đa chỉ rõ sự hư hại ( vi vết nứt) xuất hiện tập trung trong vùng biến dạng tập trung cho tới khi xuất hiện các vết nứt lớn. Các kết quả thí nghiệm thu được đa xây dựng nên một cơ sở dữ liệu hữu ích cho các nghiên cứu về mô hình hóa sự phá hoại trong vật liệu đá mềm...

Ban biên tập xin gửi tới bạn đọc bài báo: "Nghiên cứu thực nghiệm phá hoại cục bộ trong đá mềm sử dụng các phương pháp đo toàn diện" của Tiến sỹ Nguyễn Tường Lâm - Giảng viên Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Trường Đại học Xây dựng.

Bạn đọc và các bạn sinh viên quan tâm có thể theo dõi ở đường link sau: bai bao Lam.pdf

Như một tài liệu tham khảo trong quá trình thực hiện tính toán thiết kế ván khuôn trong công nghệ thi công bê tông toàn khối.

Ban biên tập xin gửi tới bạn đọc và các bạn sinh viên, tài liệu: "Một số vấn đề về tải trọng và tính toán khi thiết kế ván khuôn" của Thạc sỹ Phạm Tiến Tới

- Giảng viên Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Trường Đại học Xây dựng.

Bạn đọc và các bạn sinh viên quan tâm có thể theo dõi ở đường link sau: PTTOI.pdf